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Über dieses Buch

Ventiltriebsysteme steuern den Ladungswechsel beim Verbrennungsmotor und sind somit ein maßgeblicher Stellhebel für den optimalen Verbrennungsprozess. Ihre Energie beziehen sie aus der Kurbelwelle, ein effizienter Ventiltrieb trägt dadurch zusätzlich erheblich zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads bei. Dabei sind die Komponenten des Ventiltriebsystems hohen Belastungen ausgesetzt. Neben dem Verschleiß durch mechanische Kräfte stellen insbesondere die steigenden Verbrennungsdrücke und -temperaturen wachsende Anforderungen an die Werkstoffe und die Wärmeabfuhr bei verbrennungsseitigen Komponenten. Dieses Fachbuch vermittelt ausführlich und in sehr anschaulicher Weise ein ganzheitliches Verständnis für das System Ventiltrieb.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Aufgabe von Ventiltriebsystemen

Zusammenfassung
Die vorrangige Aufgabe des Ventiltriebs ist, den Ladungswechsel (G) für den Verbrennungsprozess zu steuern. Dazu benötigt er Energie, die von der Kurbelwelle geliefert wird. Ein effizienter Ventiltrieb kann somit den Wirkungsgrad (G) des Verbrennungsmotors erheblich verbessern.

2. Ventiltriebskonfigurationen

Zusammenfassung
Ventiltriebsysteme werden nach unterschiedlichen Ordnungsmerkmalen eingeteilt. Die häufigsten beziehen sich auf die Nockenwellen und auf die Nockenfolger.

3. Ventile, Ventilführungen und Ventilsitzringe

Zusammenfassung
Ventile, Ventilführungen (G) und Ventilsitzringe (G) dichten als Baugruppe innerhalb des Ventiltriebs den Brennraum ab. Das durch Steuerzeiten (G) getaktete Öffnen und Schließen der Ventile ermöglicht den Austausch von Frisch- und Abgas. Weitere Komponenten dieser Baugruppe sind die Ventilschaftdichtung, die Ventilfeder sowie der obere und untere Ventilfederteller (G), Bild 3.1.

4. Nockenwellen

Zusammenfassung
Die Aufgabe der Nockenwelle ist, die rotatorische Bewegung der Kurbelwelle mit Hilfe des Nockenprofils in eine oszillierende Bewegung der Nockenfolger umzuwandeln. Die Form des Nockenprofils definiert den Ventilhub, die Öffnungsdauer (G) und den Verlauf der Ventilerhebungskurve. Der Verlauf wiederum bestimmt die Ventiltriebsdynamik, Kapitel 7.5.

5. Nockenfolger – Aufgabe und Funktion

Zusammenfassung
Der Begriff „Nockenfolger“ ist der Sammelbegriff für die verschiedenen Elemente, die unmittelbar von einem Nocken bewegt werden. Sie folgen der Nockenerhebung und geben die Bewegung an die nachfolgenden Ventiltriebskomponenten weiter.

6. Variabilitäten im Ventiltrieb

Zusammenfassung
Der Ventiltrieb eines Hubkolben-Verbrennungsmotors hat die Aufgabe, den Ladungswechsel (G) durchzuführen, d. h. die Abgase aus dem Brennraum zu entfernen und ihn mit Frischladung neu zu füllen. Die Ventilsteuerzeiten haben maßgeblichen Einfluss auf die dabei auftretende Ladungswechselarbeit (G), die erreichbare Füllung (Drehmoment und Leistung) und die Emissionen. Der Ladungswechsel ist durch die Ventilhubverläufe von Ein- und Auslassventil und deren Lage relativ zueinander, wie auch absolut in Bezug zur Kolbenposition bestimmt. Ohne Ventiltriebsvariabilitäten ist die Steuerzeitenauslegung immer ein Kompromiss: unterschiedliche Betriebsmodi des Motors, wie z. B. Teillast/Volllast, niedrige Drehzahlen/hohe Drehzahlen, Kaltstart/Warmbetrieb, stationärer Betrieb/Transientbetrieb, haben konträre Forderungen hinsichtlich optimaler Steuerzeiten (G). Auch das Optimierungsziel differiert bezüglich Emissionen, Verbrauch und Leistung.

7. Auslegung von Ventiltriebskomponenten

Zusammenfassung
Primäres Auslegungsziel aller Ventiltriebskomponenten ist die Funktion, die die Komponente für den Ladungswechsel (G) hat. Die Nockenwelle betätigt den Nockenfolger derart, dass das Ventil den gewünschten Öffnungsverlauf aufweist. Das Ventil erlaubt den Gaswechsel und dichtet beim Arbeitshub ab, sodass Leckagen keine Leistung kosten.

8. Erprobung von Ventiltriebsystemen

Zusammenfassung
Innerhalb des Produktentstehungsprozesses ist die Erprobung ein wichtiger Bestandteil, um die im Lastenheft geforderten Eigenschaften neu- oder weiterentwickelter Bauteile und Systeme sicherzustellen. Es gilt dabei, die im Entwicklungsplan festgelegten Anforderungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Entwicklung zu prüfen und bei Nichterfüllung die Grundlage für entsprechende Optimierungen zu schaffen. In der Erprobung werden sowohl Einzelaspekte an Bauteilen, wie z. B. die Haltekraft von Bolzen im Rollenstößel, als auch die Gesamtsysteme im geschleppten oder befeuerten Dauerlaufprüfstand untersucht. Abhängig vom Entwicklungsstand und der Komplexität der Ventiltriebskomponenten sowie der Fragestellung kommen unterschiedliche Versuchsmethoden und Versuchseinrichtungen zum Einsatz. Diese sind aufgrund der speziellen Erfordernisse zum Teil selbst entwickelt.

Backmatter

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