NockenwelleBearbeiten
In Viertaktmotoren und einigen Zweitaktmotoren wird die Ventilsteuerung durch die Nockenwelle gesteuert. Sie kann durch Änderung der Nockenwelle oder während des Motorbetriebs durch variable Ventilsteuerung verändert werden. Sie wird auch durch die Einstellung des Ventilmechanismus und insbesondere durch das Stößelspiel beeinflusst. Diese Schwankungen sind jedoch normalerweise unerwünscht.
VentilüberschneidungBearbeiten
Bei der herkömmlichen festen Ventilsteuerung hat ein Motor am Ende des Auspufftakts eine Zeitspanne der „Ventilüberschneidung“, wenn sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil geöffnet sind. Das Einlassventil wird geöffnet, bevor die Auspuffgase den Zylinder vollständig verlassen haben, und ihre beträchtliche Geschwindigkeit trägt dazu bei, dass die neue Ladung angesaugt wird. Die Motorkonstrukteure streben an, das Auslassventil genau dann zu schließen, wenn die frische Ladung aus dem Einlassventil eintrifft, um entweder einen Verlust an frischer Ladung oder ungespülte Abgase zu vermeiden. Im Diagramm werden die Ventilüberschneidungszeiten durch die Überschneidung der roten und blauen Bögen angezeigt. Legende:
- TDC = Oberer Totpunkt
- BDC = Unterer Totpunkt
- IO = Einlassventil öffnet
- IC = Einlassventil schließt
- EO = Auslassventil öffnet
- EC = Auslassventil schließt
Eines der beiden Ventile öffnet, bevor der Kolbenboden den oberen Totpunkt oder den unteren Totpunkt erreicht. Der Betrag in Kurbelwellengraden, um den sich die Ventile vor Erreichen des oberen bzw. unteren Totpunkts öffnen, wird als Ventilvorlauf bezeichnet. Der Betrag in Kurbelwellengraden, um den die Ventile nach Erreichen des oberen bzw. unteren Totpunkts schließen, wird als Ventilverzögerung bezeichnet. Die Ventilüberschneidung ist ein sekundäres Mittel zur Kühlung der Auslassventile mit Einlassluft während der Ventilüberschneidung. Die primäre Kühlung erfolgt durch Wärmeableitung an die Ventilsitze.
Variable VentilsteuerungBearbeiten
Motoren, die immer mit einer relativ hohen Drehzahl laufen, wie z. B. Rennwagenmotoren, haben eine beträchtliche Überlappung ihrer Ventilsteuerzeiten, um einen maximalen volumetrischen Wirkungsgrad zu erzielen. Bei Motoren für Straßenfahrzeuge ist das anders, denn sie müssen im Leerlauf mit weniger als 1000 U/min laufen, und eine zu große Ventilüberschneidung würde einen gleichmäßigen Leerlauf wegen der Vermischung von Frischgas und Abgas unmöglich machen. Die variable Ventilsteuerung kann sowohl für maximale Leistung bei hohen Drehzahlen als auch für einen ruhigen Leerlauf bei niedrigen Drehzahlen sorgen, indem sie die relative Winkelposition der Nockenwellen geringfügig verändert und dadurch die Ventilüberschneidung variiert.
Motoren mit AnsaugrohrenBearbeiten
Viele Zweitaktmotoren und alle Wankelmotoren haben keine Nockenwelle oder Ventile, und die Steuerzeiten können nur durch Bearbeitung der Öffnungen und/oder Änderung des Kolbenschafts (Zweitaktanwendungen) variiert werden. Einige aufgeladene Zweitakt-Dieselmotoren (z. B. der Wilksch-Aero-Motor) haben jedoch einen Zylinderkopf und Tellerventile, ähnlich wie ein Viertaktmotor.
StößelspielBearbeiten
Die Ventilsteuerung eines Dieselmotors hängt auch vom Stößelspiel der Einlass- und Auslassventile ab.
Wenn das Stößelspiel geringer ist, öffnen die Ventile früh und schließen spät. Wenn das Stößelspiel größer ist, öffnet das Ventil spät und schließt früh. Das Stößelspiel wird mit einem Instrument namens Fühlerlehre gemessen.