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

Materialien

Ventilführungen werden aus Werkstoffen mit guten Gleit- und Wärmeleiteigenschaften hergestellt. Es haben sich dabei Grauguss- und Messingwerkstoffe mit ausgesuchten Legierungsbestandteilen besonders bewährt.

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.

G3

Grauguss mit perlitischem Grundgefüge und erhöhtem Phosphoranteil sowie einem höheren Chromanteil. Für den Einsatz in besonders hoch aufgeladenen Motoren.

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.

Hauptabmessungen

D = Außendurchmesser
d1 = Bunddurchmesser
d = Bohrungsdurchmesser
L = Gesamtlänge

 

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:

VentilschaftdurchmesserSpiel: EinlaßventileSpiel: Auslaßventile
6 bis 7 mm10 - 40 μm25 - 55 μm
8 bis 9 mm20 - 50 μm35 - 65 μm
10 bis 12 mm40 - 70 μm55 - 85 μm

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 u.a. gesinterte Ventilsitzringe aus 2 verschiedenen Werkstoffkombinationen an, welche die gesamte Anwendungspalette zukünftiger Motoren abdeckt. 
 

Sintermetallsitzringe

HM-Serie semi finished

(High Machinability - sehr gute Zerspanbarkeit)
Diese Werkstoffkombination zeichnet sich durch ihre hervorragende Zerspanbarkeit aus. Der gesinterte HM-Ventilsitzring besitzt eine genau auf die Beanspruchung abgestimmte Zusammensetzung aus Wolframkarbid, eingebettet in legiertem Stahl. Somit können bisher nicht mögliche Kombinationen von Werkstoffeigenschaften wie hohe Härte und sehr gute Zerspanbarkeit miteinander vereint werden. Zudem besitzt die HM-Serie einen guten Verschleißwiderstand und eine gute Warmfestigkeit. Entwickelt wurde die HM-Serie für Saug- und Turbo-Motoren vom unteren bis zum oberen Leistungssegment.

HT-Serie semi finished

(High Temperature Resistance - sehr hohe Temperaturfestigkeit)
Diese Werkstoffkombination zeichnet sich durch ihren hohen Verschleißwiderstand aus, welcher auch bei extrem hohen Temperaturen Bestand hat. Der gesinterte HT-Ventilsitzring entspricht einem keramischen Werkzeugstahl aus Wolframkarbid, in dessen Matrix entsprechend abgestimmte, hochtemperaturfeste Zusatzstoffe eingebettet sind. Aufgrund der hohen Menge an fest eingebetteten Gleitmitteln sind diese Ringe besonders geeignet für leistungsstarke, hochaufgeladene und hochbeanspruchte Otto- und Dieselmotoren. Trotz der hohen Beanspruchung dieser Motoren wird das "Microverschweißen" vom Ventilsitzring mit dem Ventil verhindert. Das Einsatzgebiet des HT-Ventilsitzringes schließt besonders hochbeanspruchte Motoren ein. Entwickelt wurde dieses Material für trockene Kraftstoffe wie CNG, LPG und Flex Fuel.

HT+ Serie semi finished

(High Temperature and High Wear Resistance - sehr hohe Temperatur- und Verschleißfestigkeit)
Diese Werkstoffkombination zeichnet sich durch ihren sehr hohen Verschleißwiderstand aus, welcher auch bei extrem hohen Temperaturen Bestand hat. Die Materialzusammensetzung der HT+ Ventilsitzringe ist darauf abgestimmt, dass sich trotz erhöhter Verschleißfestigkeit, eine mittlere Beanspruchung des Schneidmaterials und eine vereinfachte Bearbeitung ergibt. Die Kombination des keramischen Werkzeugstahls aus Wolframkarbit und der sehr hohen Menge an fest eingebetteten Gleitmitteln eignet sich besonders für trockene Verbrennungen, welche bei Gasanwendungen wie LPG, CNG, Propangas und Flex Fuel auftreten. Eine weitere Nutzung für leistungsstarke Otto- und Dieselmotoren ist beispielsweise auch möglich. Zudem zeichnet den HT+ Ventilsitzring eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aus und trotz der hohen Beanspruchung dieser Motoren wird das "Microverschweißen" vom Ventilsitzring mit dem Ventil verhindert.

Gusssitzringe

G1-Serie finished

(Hochwarmfeste)
Die G1-Serie besteht aus einer hochwarmfesten Grauguss Legierung mit Zusätzen von Chrom und Molybdän. Die G1-Serie ist für einen großen Anwendungsbereich entwickelt worden und wird hauptsächlich bei Nutzfahrzeugen eingesetzt. Dieser Ventilsitzring besitzt eine genau auf die Beanspruchung abgestimmte Zusammensetzung aus angelassenen Martensit mit einem ausgeprägten Karbidnetz. Somit besitzt dieser Ventilsitzring eine gute Verschleißfestigkeit und ist hochwarmfest.

G2-Serie finished

(Hochverschleißfest)
Die G2-Serie besteht aus einer hochverschleißfesten Grauguss Legierung mit hohen Anteilen von Molybdän und Vanadin. Diese Werkstoffkombination zeichnet sich durch ihren hohen Verschleißwiderstand aus, welcher auch bei sehr hohen Temperaturen Bestand hat. Er ist ein hochlegierter Werkstoff mit einem gut ausgeprägten, geschlossenen Netz von Misch- bzw. Sonderkarbiden in einer martensitischen Matrix und gleichmäßig verteilten Festschmierstoffanteilen. 
 

                                   HMHTG1        G2HT+
 High
Machinability
High Temperature ResistanceHigh
Temperature
Resistance
Highly Wear 
Resistance
High Temperature and High Wear Resistance
Kraftstoffart / 
Verbrennung
Otto (bleifrei), 
Diesel
Otto (bleifrei), 
Diesel
Otto 
(bleifrei), Diesel
CNG, LPG, Flex 
Fuel, Otto (bleifrei), 
Diesel
Otto (bleifrei),
Diesel, CNG, LPG, Propangas, Flex Fuel
Materialien
Zylinderkopf
Aluminium,    GraugussAluminium,    
Grauguss
Aluminium, GraugussAluminium,     
Grauguss
Aluminium,    
Grauguss
Motoren
 
Leistungsarme 
Otto- und Dieselmotoren mit geringer bis normaler Beanspruchung
Leistungsstarke, hochaufgeladene und hochbeanspruchte Otto- und
Dieselmotoren

Saugmotoren, Turbomotoren       

Hoch beanspruchte Motoren, leistungsgesteigerte Motoren, alle o.g. GasmotorenGasanwendungen wie LPG, CNG, Propangas, Flex Fuel; leistungsstarke Otto- und Dieselmotoren

Achtung:

Extreme Einsatzbedingungen sowie hohe Belastungen des jeweiligen Motors müssen in Betracht gezogen werden und liegen im Verantwortungsbereich des Motoreninstandsetzers.

Die Auswahl der Spezifikation von Motorenteilen muss seitens des Motoreninstandsetzers sorgfältig geprüft werden.

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.

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