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Die Formel 1-Technik der MotoGP-Aprilia: Pneumatisch unterstützte Ventilsteuerung

Wenn die Presse über die Motorentechnik der Formel 1 berichtet, fällt meist das Stichwort pneumatische Ventilsteuerung – und legt prompt eine falsche Fährte. Es suggeriert das Bild von einem Ventiltrieb, bei dem die Ventile über komprimierte Luft geöffnet und geschlossen werden. Weit gefehlt, denn ein kompressibles Medium wie Luft ist schwerlich in der Lage, Ventile mit über 40 Millimeter Tellerdurchmesser bei 18000 Umdrehungen des Motors, das sind pro Ventil immerhin 150mal pro Sekunde, über zehn Millimeter weit exakt zum gewünschten Zeitpunkt zu öffnen und wieder zu schließen. Des Rätsels Lösung ist denkbar einfach: Wie eh und je sorgt eine Nockenwelle für das richtige Timing. Im Unterschied zu konventionellen Ventilfedern schließt jedoch komprimierte Luft die von der Nockenwelle geöffneten Ventile wieder. Sie ersetzen also ähnlich einem Fahrzeug mit Luftfederung die Funktion der Stahlfedern. Exakt müsste es also heißen Ventilsteuerung mit pneumatischen Federn oder pneumatisch unterstützte Ventilsteuerung. Soweit zur Definition. Die Funktion ist dagegen denkbar einfacher. Der Raum, den normalerweise die Ventilfedern für sich beanspruchen, ist gegenüber dem Zylinderkopf mit einem tassenförmigen Blechformteil abgedichtet, das über Ventilkeile das Ventil festhält. Der Raum unter der Tasse wird mit Druckluft aus einem Speicher oder mittels eines kleinen Kompressors beaufschlagt und drückt so das Ventil analog zur konventionellen Feder gegen die Nockenwelle. Der Vorteil: Es treten keine kritischen Resonanzschwingungen von Ventilen samt Federn auf. Die können zu unkontrollierten Bewegungen bis zum Brechen der Ventilfedern mit entsprechenden fatalen Konsequenzen führen. Zudem bietet die Luft in der Kompressionsphase eine progressive Kennlinie, die Kraft nimmt mit steigendem Ventilhub überproportional zu, ideal für die hohen Beschleunigungen und somit Kräfte bei vollem Ventilhub am oberen Umkehrpunkt des Ventils. Dadurch reduziert sich die Gefahr, dass das Ventil der Nockenbewegung nicht folgen kann und unkontrollierte Eigenbewegungen ausführt.
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