Produkte im Motor
Ventile und Ventilzubehör
Temperaturbeständige Exaktheit
Motorservice ist der weltweite Vertriebspartner von TRW Engine Components für den Ersatzteilemarkt. Bewiesene Qualität, die Sicherheit gibt, wenn es darauf ankommt.
Ventile
Ventile werden hauptsächlich in Viertaktmotoren zur Steuerung des Ladungswechsels verwendet. Der Ventilteller des Ventils dichtet den Ein- oder Auslasskanal im geschlossenen Zustand gegen den Ventilsitz im Zylinderkopf ab. Je nach Motorbelastung und Einsatzart verfügen Ventile über vielfältige Zusatzausstattungen, wie z. B. Härtung und Panzerung der Ventilteller und der Ventilschaftenden, die einen sicheren Motorlauf und Langlebigkeit auch unter extremen Bedingungen gewährleisten.
Motorservice verfügt über ein stetig wachsendes Produktsortiment mit über 1.100 Ventilen für mehr als 8.000 Anwendungen.
Ventilführungen
Die Ventilführung hat die Aufgabe, die auf den Ventilschaft wirkenden Seitenkräfte auzunehmen. Die Ventilführung zentriert das Ventil auf den Ventilsitzring und leitet einen Teil der Wärme vom Ventilkopf über den Ventilschaft zum Zylinderkopf ab.
Motorservice verfügt über ein breites Ventilführungssortiment von über 800 Ventilführungstypen für mehr als 3.500 Anwendungen.
Ventilkegelstücke
Ventilkegelstücke werden als Sicherungsund Arretierungsteile eingesetzt. Sie verbinden den Ventilfederteller kraftschlüssig mit dem Ventil und halten damit die Ventilfeder unter Vorspannung. Ventilkegelstücke sind Verschleißteile und müssen beim Austausch von Ventilen stets mit ausgetauscht werden. Motorservice hat für alle gängigen Ventilschaftenden die benötigten Kegelstücke im Programm.
Ventilsitzringe
Zusammen mit den Ventilen dichten Ventilsitzringe den Brennraum des Zylinderkopfs ab. Dabei verhindern die Ventilsitzringe aus Grauguss oder Sintermetall das Einschlagen/Eingraben des Ventils in den Zylinderkopf und leiten die Wärme vom Ventil ab.
Ventilsitzringe werden nicht nach Motortyp, sondern nach Abmessungen ausgewählt. Motorservice bietet mit über 400 verschiedenen lieferbaren Abmessungen nahezu uneingeschränkte Einsatzmöglichkeiten für alle gängigen Motoren.
Ventilsteuerelemente
Für eine perfekte Instandsetzung des Ventiltriebs müssen auch oft die Steuerelemente wie Kipphebel, Tassen- oder Hydrostößel, sowie Stößelstangen ausgetauscht werden. Alle Ventilsteuerelemente sind bei Motorservice separat erhältlich.
Weitere Informationen zu Ventilführungen
Materialien
Ventilführungen werden aus Werkstoffen mit guten Gleit- und Wärmeleiteigenschaften hergestellt. Es haben sich dabei Grauguss- und Messingwerkstoffe mit ausgesuchten Legierungsbestandteilen besonders bewährt.
| Grauguss | Kupfermaterial | Kupfersonderlegierungen | |||
| Werkstoffe | G1 | G2 | B1 | B2 | B3, B4 |
| Beschreibung | Grauguss mit | Grauguss mit perlitischem | CuZnAI-Legierung | CuNiSi-Legierung | Metalloidhaltige |
| Kraftstoffart | Otto (bleifrei), Diesel | Otto (bleifrei), Diesel, CNG, LPG | Otto (bleifrei), Diesel | Otto (bleifrei) | Otto (bleifrei) |
| Motoren | Pkw-Motoren mit normaler Beanspruchung | Pkw-/Nfz-Motoren mit mittlerer Beanspruchung | Pkw-Motoren mit normaler und mittlerer Beanspruchung | Pkw-Motoren mit wechselnder und schlagartiger Beanspruchung | Pkw-Motoren mit sehr hoher Beanspruchung |
| Eigenschaften | gute Verschleißfestigkeit | Erhöhter Verschleißwiderstand, bessere Notlaufeigenschaften | gute Verschleißfestigkeit bei hoher Gleiteigenschaft | sehr hoher Verschleißwiderstand bei gleichzeitig guter Wärmeleit- fähigkeit | hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Beständigkeit bei mechanischer und chemischer Beanspruchung bei der Verbrennung |
G1
Grauguss mit perlitischem Gefüge. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch eine gute Verschleißfestigkeit aus und eignet sich für Führungen mit normalen Beanspruchungen.
G2
Grauguss mit perlitischem Grundgefüge und erhöhtem Phosphoranteil. Die netzförmige Ausbildung des Phosphors ergibt einen erhöhten Verschleißwiderstand und bessere Notlaufeigenschaften. Für den Einsatz in Motoren mittlerer Beanspruchung.
B1
CuZnAl-Legierung. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch eine gute Verschleißfestigkeit bei hoher Gleiteigenschaft aus. Die Führung eignet sich für den Einsatz in Motoren mit normaler und mittlerer Beanspruchung.
B2
CuNiSi-Legierung. CuNiSi – auch Koprodur genannt – bietet einen sehr hohen Verschleißwiderstand bei gleichzeitig guter Wärmeleitfähigkeit. Diese Eigenschaften bieten in Kombination mit der hohen Wärmhärte die ideale Materialzusammensetzung für Ventilführungen mit wechselnder und schlagartiger Beanspruchung.
B3 und B4
Metalloidhaltige Sonderlegierung. Die angebotenen Thermo-Hedul (kurz: T-Hedul) Werkstoffe sind durch ihre hohe Wärmeleitfähigkeit und Beständigkeit gegenüber den bei Verbrennung auftretenden mechanischen und chemischen Beanspruchungen besonders zur Herstellung von Ventilführungen mit sehr hoher Beanspruchung geeignet. Einlassventilführungen werden aus Thermo-Hedul E (B3) gefertigt. Für die Auslassventilführung wird aufgrund der höheren Wärmebelastung der härtere Werkstoff Thermo-Hedul FS (B4) verwendet.
Ventilführungen - Einbau
Technischer Hintergrund
Im Zylinderkopf wird die Ventilführung durch einen Presssitz in ihrer Position festgehalten. Die Ventilführung wird beim Einpressen in die Gehäusebohrung des Zylinderkopfs radial eingeschnürt. Die Gehäusebohrung hingegen wird aufgeweitet. Das Ausmaß dieser Verformung hängt einerseits vom Verhältnis zwischen Gehäusebohrungsdurchmesser und Außendurchmesser der Führung sowie andererseits von der Steifigkeit der beiden Bauteile ab. Gibt es starke Unterschiede in der Steifigkeit der Gehäusewand, so kann die radiale Verformung im Verlauf ihrer Länge sehr unterschiedlich sein.
Montage
Beim Ein- und Ausbauen der Ventilführungen auf die richtige Erwärmung des Zylinderkopfs achten (Angaben der Motorenhersteller!). Für den Ein- und Ausbau geeignete Montagedorne verwenden. Ein zusätzliches Abkühlen der Ventilführungen erleichtert die Montage erheblich.
Nach der Montage
Vor dem Einbau eines Ventils in die Ventilführung wird gemessen, ob die Bohrung der Ventilführung noch zylindrisch ist, d.h. an allen Stellen den erforderlichen Durchmesser hat. Motorservice empfiehlt generell die Bohrung durch Ausreiben mit einer Reibahle in Durchmesser und Form zu korrigieren.
Richtwerte für das Einbauspiel zwischen Ventilführung und Ventilschaft:
| Ventilschaftdurchmesser | Spiel: Einlaßventile | Spiel: Auslaßventile |
|---|---|---|
| 6 bis 7 mm | 10 - 40 μm | 25 - 55 μm |
| 8 bis 9 mm | 20 - 50 μm | 35 - 65 μm |
| 10 bis 12 mm | 40 - 70 μm | 55 - 85 μm |
Ventilbauarten
Einlaßventil
- Mono-Metall Ventil
- Mono-Metall Ventil mit Sitzhärtung
- Mono-Metall Ventil mit Sitzpanzerung
- Bi-Metall Ventil
- Bi-Metall Ventil mit Sitzpanzerung
Auslaßventil
- Mono-Metall Ventil,
- Mono-Metall Ventil mit Sitzpanzerung,
- Bi-Metall Ventil,
- Bi-Metall Ventil mit Sitzpanzerung
Mono-Metall
Mono-Metall Ventile werden aus nur einem Werkstoff hergestellt. Dabei wird ein Werkstoff ausgewählt, der für beide Anforderungsprofile geeignet ist, nämlich hohe Warmfestigkeit und gute Gleiteigenschaft.
Bi-Metall Ventil
Bi-Metall Ventile erlauben die Materialpaarung eines hochwarmfesten Werkstoffs (Kopfstück) mit einem Schaftmaterial, welches sich einerseits härten lässt (Schaftende) und darüber hinaus noch gute Gleiteigenschaften zur Ventilführung besitzt. Die Verbindung der Materialien erfolgt mittels Reibschweißen.
Hohlventile
Hohle Auslassventile werden vornehmlich zur Senkung der Temperatur im besonders gefährdeten Hohlkehlenbereich eingesetzt und sind dazu mit Natrium gefüllt. Gewünschter positiver Nebeneffekt ist eine Gewichtsreduzierung. Hohle, unbefüllte Einlassventile werden nur aus diesem Grund, der Massenreduzierung, zum Einsatz gebracht.
Um eine Temperaturabsenkung bei Ventilen zu erzielen, wird der hohl gebohrte Schaft zu etwa 60 % des Volumens mit Natrium gefüllt und in einem Reibschweißverfahren verschlossen. Natrium schmilzt bei 97,5 °C, hat eine Dichte von 0,97 g/cm³ und ist ein sehr guter Wärmeleiter. Im Motorenbetrieb wird das Natrium flüssig und wird durch die Massenkräfte im Schaft hin- und herbewegt.
Man spricht in diesem Zusammenhang auch vom so genannten „Shaker-Effekt“. Das Natrium transportiert dabei einen Teil der bei der Verbrennung anfallenden Wärme vom Ventilteller in den Schaftbereich. Dort wird die Wärme über die Ventilführung abgeführt. Die Temperaturen am Ventilteller können auf diese Weise um 80° C bis 150° C abgesenkt werden.
Umgang mit natriumgefüllten Hohlventilen
Das Bearbeiten und Aufschneiden von natriumgefüllten Hohlventilen bedarf entsprechender Vorsicht. Es muss darauf geachtet werden, dass der Hohlraum nicht versehentlich geöffnet wird, da Natrium mit Wasser bzw. mit Bohr- und Schleifemulsion heftig reagiert. Bei der ablaufenden Reaktion von Natrium und Wasser entsteht Wasserstoff und Natronlauge.
Untersuchung und Entsorgung
Hohlventile in Kleinmengen können auf die übliche Art und Weise verschrottet werden. Es sind keine besonderen Vorschriften zu beachten. Sollen natriumgefüllte Ventile untersucht oder in größerer Menge entsorgt werden ist der Hohlraum, ohne Verwendung von Kühlmittel, entweder durch Anbohren an zwei Stellen oder durch mittiges Trennen des Ventils zu öffnen. Die so vorbereiteten Ventile werden einzeln in einen mit Wasser gefüllten Eimer geworfen um das Natrium unschädlich zu machen. Nach Ablauf der Reaktion können die Ventile auf normale Art und Weise verschrottet werden. Die Entsorgung der zurückbleibenden Natronlauge erfolgt nach den jeweiligen örtlichen Bestimmungen.
Sicherheitshinweise:
Aufgrund der mitunter heftigen Reaktion und der Freisetzung von Wasserstoff bei der Reaktion von Natrium mit Wasser, sollte das Unschädlichmachen der Ventile nur in gut gelüfteten Räumen oder im Freien geschehen. Haut- und Augenkontakt ist in jedem Fall zu vermeiden. Der Umgang mit Natrium darf daher nur durch entsprechend geschultes Personal nur mit entsprechender Schutzkleidung (Handschuhe, Schutzbrille etc.) erfolgen. Es sind die üblichen Sicherheitsbestimmungen beim Umgang mit aggressiven und ätzenden Stoffen und explosiven Gasen zu beachten.
Sitzpanzerung und Sitzhärtung
Speziell Auslassventile sind thermisch und verschleißmäßig sehr hoch beansprucht. Daher sind diese Ventilsitze oft gepanzert. Einlassventile werden bei hochbelasteten Motoren hauptsächlich induktiv gehärtet. Das Einschlagen und der Verschleiß der Ventilsitzringe wird durch diese Maßnahmen vermieden.
Das Ventilschaftende
Das Ventilschaftende erfährt hohe Beanspruchung durch die Ventilbetätigung (Kipphebel, Schlepphebel, Stößel). Um an dieser Stelle Verschleiß zu vermeiden, werden Ventilschaftenden aus einem härtbarem Stahl gehärtet. Ventilschaftenden aus nicht härtbarem Stahl erhalten eine Panzerung aus Stellit oder bekommen ein gehärtetes Plättchen aufgeschweißt.
Abmessungen und Bezeichnungen
| 1 Gesamtlänge = L |
| 2 Gesamttellerstärke |
| 3 Sitzhöhe |
| 4 Tellerrandhöhe |
| 5 Sitzpanzerung (optional) |
| 6 Ventilteller |
| 7 Schaftdurchmesser = d |
| 8 Ventilschaft |
| 9 Einstichbereich |
| 10 Schaftendfläche (gehärtet) |
| 11 Schleiflänge |
| 12 Hohlkehle |
| 13 Sitzwinkel = α |
| 14 Tellerfläche |
| 15 Tellerdurchmesser = D |
| 16 Kalotte |
Einbau
Von einem korrekten Einbau hängt stark die Lebensdauer der Ventile und somit die Funktionsfähigkeit des Motors ab. Bei der Montage sollten immer auch die Einbaurichtlinien und Einstellwerte der Motorenhersteller beachtet werden.
Arbeitssorgfalt
Ventile sind sorgsam zu behandeln. Ventile dürfen weder mit Schmirgelpapier bearbeitet noch mit Körner oder Schlagzahlen auf dem Tellerboden markiert werden.
Montage
Für die Montage des Ventils in den Zylinderkopf ist geeignetes Werkzeug zu verwenden. Beim Einbau neuer Ventile sind stets auch neue Klemmstücke zu verwenden. Der Innenkonus des Ventilfedertellers ist auf Verschleiß und Beschädigung zu prüfen. Die Ventilfederkraft ist auf die Grenzwertangaben des Motorenherstellers zu prüfen.
Weitere Informationen zu Ventilsitzringen
Materialien
In den neuesten Motorengenerationen namhafter KFZ-Hersteller werden Ventilsitzringe aus gesinterten Werkstoffen (pulvermetallurgisches Verfahren) verwendet. Die zunehmend hohe, thermische und mechanische Beanspruchung des Sitzringes im Brennraum kann mit Werkstoffen aus herkömmlichen Gießverfahren kaum noch bewerkstelligt werden.
Aus diesem Grunde bietet Motorservice gesinterte und Stellite Ventilsitzringe aus verschiedenen Werkstoffkombinationen an, welche die gesamte Anwendungspalette bestehender und zukünftiger Motoren abdeckt.