OHV-Ventilsteuerung

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OHV-Ventilsteuerung mit Stoßstangen und Kipphebel

Die OHV-Ventilsteuerung (englisch overhead valves ‚obenliegende Ventile‘) bezeichnet eine Bauweise von 4-Takt-Hubkolbenmotoren, bei der die Einlass- und Auslass-Ventile im Zylinderkopf angeordnet sind. Mithilfe der Bewegungsrichtung der Ventilöffnung in Bezug auf die Kolbenbewegung definiert zwar die DIN-Norm 1940 die Begriffe „obengesteuerter“ und „untengesteuerter Motor“, sie enthält aber keine Definition für die OHV-Ventilsteuerung. Die Ventilsteuerung erfolgt über Stoßstangen und Kipphebel.

Aus dem Begriff selbst geht die Lage der Nockenwelle nicht hervor. In der Regel benutzt man die Bezeichnung OHV für Motoren, bei denen die Nockenwelle im Kurbelgehäuse - also „untenliegend“ - platziert ist. Motoren mit Nockenwelle im Zylinderkopf heißen OHC- (bzw. DOHC-) oder CIH-Motor.

Historisches[Bearbeiten]

Die OHV-Bauweise ist seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt. Vor allem aus Kostengründen wurden jedoch bis zum Ende der 1930er Jahre viele Viertakt-Otto-Motoren, bei denen nicht maximale Leistung gefordert war, als „Seitenventilmotor" mit stehenden Ventilen (SV-Ventilsteuerung) ausgelegt.

Erst gegen Ende der 1950er Jahre mit ihren Fortschritten in Fertigung und Werkstoffqualität, verbunden mit höheren Ansprüchen an Leistung wurden die letzten SV-Motoren (z. B. 1957 im Mercedes-Benz 180 und 1962 im Taunus 12M von Ford) durch OHV-Motoren ersetzt.

Konstruktiv war der Übergang vom SV- zum OHV-Motor relativ leicht zu bewerkstelligen, da die Nockenwelle ihre Lage im Kurbelgehäuse behielt. Aufbauend auf der alten SV-Konstruktion von 1936 wurde von Fiat 1948 ein äußerlich gleich aussehender neuer Motor mit OHV-Steuerung für den Fiat 500 Topolino entwickelt. Erst im 1955 erschienenen Fiat 600 wurde sie von einer Neukonstruktion ersetzt, die mit vergrößerten Hubraum in mehreren Fiat-Modellen verwendet wurde, zuletzt im Panda bis 1986.

OHV-Motoren wurden von allen Automobilherstellern gebaut. Die wohl bekannteste Konstruktion ist der Boxermotor des VW Käfer. Weitere Vertreter der OHV-Bauart sind z. B. die seit 1959 als „Kent" (Vierzylinderreihenmotor) und „Essex" (V-Sechszylindermotor, ab 1967) bekannten Ottomotoren von Ford. Eine modifizierte V-6-Konstruktion wurde bis 1985 im Ford Granada und bis 1994 im Nachfolger Scorpio; der zum „Valencia"-Typ weiterentwickelte Vierzylinder sogar bis 2001 im Ford Fiesta eingebaut. Auch der zuerst im Opel Kadett A von 1962 verwendete OHV-Motor wurde bis in die 1990er Jahre in verschieden Modellen des General Motors-Konzerns (u. a. von Opel und Vauxhall) eingesetzt.

Vorteile[Bearbeiten]

Vorteile gegenüber SV[Bearbeiten]

Der grundlegende Vorteil der OHV-Konstruktion ist die günstigere Brennraumform gegenüber einem Motor mit stehenden Ventilen (SV-Motor). Außerdem ergeben sich strömungstechnisch günstigere Formen der Einlass- und Auslasskanäle. Dies führt zu einer erheblichen Leistungssteigerung gegenüber SV-Motoren. Daher wurden OHV-Motoren zuerst im Rennsport und im Flugmotorenbau eingesetzt.

Nachteile[Bearbeiten]

Nachteile gegenüber SV[Bearbeiten]

Nachteilig gegenüber dem SV-Motor sind der höhere Bauaufwand (Kosten) und auch die lauteren mechanischen Geräusche des Motors. Wegen der langen Stoßstangen und der unterschiedlichen Wärmeausdehnung der Materialien von Zylinderblock und Stoßstangen ist eine sorgfältige Einstellung des Ventilspiels erforderlich. Dennoch ist das tickernde Laufgeräusch der Ventilsteuerung vor allem bei kaltem Motor kaum zu verhindern. Bei Kleinmotoren besonders relevant sind die durch die größere Anzahl an Bauteilen höheren Herstellungskosten. Daher können sich in diesem Bereich SV-Motoren bis heute halten, so dass sich bei Rasenmähern abhängig von der Preislage parallel Modelle mit SV-Motor und Modelle mit OHV-Motor finden.

Nachteile gegenüber OHC[Bearbeiten]

Der Nachteil gegenüber einem OHC-Motor besteht in der größeren Massenträgheit des Ventiltriebs. Durch die höhere Zahl an bewegten Teilen stoßen die Motoren bei höheren Drehzahlen an ihre Grenzen, da die Rückstellung der Ventile, Kipphebel und Stößelstangen über die Ventilfedern nicht mehr schnell genug erfolgen kann.

Mischform CIH[Bearbeiten]

Eine Mischform aus OHV- und OHC-Bauweise ist CIH (Camshaft in Head), eine u. a. von Opel zwischen ca. 1965 bis ca. 1994 verwendete Bauart, bei der die Nockenwelle seitlich im Zylinderkopf - insofern obenliegend - platziert ist und die Ansteuerung der Ventile ohne Stoßstangen mit kurzen Stößeln und Kipphebeln erfolgt. Diese Bauart ermöglicht durch geringere oszillierende Massen etwas höhere Drehzahlen als bei OHV-Motoren mit langen Stoßstangen. Die 6-Zylinder-Varianten (wie im Kapitän/Admiral/Diplomat) wurden wie spätere 4-Zylinder ab 1,9 l Hubraum mit selbstnachstellenden Hydrostößeln (4-Zylinder erstmals im Opel Rekord D Motor 1,9SH, Baujahr 1972) ausgerüstet, wodurch sich die Kontrolle des Ventilspiels erübrigte. Im Zuge dieser Maßnahme wurde auch die Steuerkette mit einem hydraulischen Kettenspanner versehen und somit der Wartungsaufwand bei diesen Motoren verringert.

obengesteuert/untengesteuert[Bearbeiten]

Diese Begriffe wurden bei Überarbeitung der Terminologie-Norm DIN 1940 "Verbrennungsmotoren" des DIN e. V. im März 1958 in das deutsche Normenwerk eingeführt. Danach liegen bei einem obengesteuerten Motor Ventilteller und Gaswege oberhalb einer Ebene, die auf dem im oberen Totpunkt befindlichen Kolben aufliegt, beim untengesteuerten Motor liegen sie in oder unterhalb dieser Ebene. Werden andere Steuereinrichtungen - statt Ventilen - verwendet, gelten diese Definitionen sinngemäß.

Entsprechend heißen auch die Ventile obengesteuert - unabhängig von der Lage der Nockenwelle - oder untengesteuert.

Die Formulierungen oberhalb/unterhalb beziehen sich dabei auf eine gewöhnliche Einbaulage des Motors: Die Kurbelwelle befindet sich unterhalb der Kolben - auch bei Sternmotoren -, die entgegengesetzte Richtung weist nach oberhalb.

Die aktuelle (Stand: April 2013) Ausgabe dieser Norm ist im Dezember 1976 ausgegeben worden.

Siehe auch[Bearbeiten]