Was verursacht eine Auslassventilrezession in einem Motor? — Allgemeine Luftfahrtnachrichten

Jan 30, 2024

Von Ben Visser · 23. November 2022 · 8 Kommentare

Das ist eine Frage, die ich oft bekomme, und es ist eine sehr gute Frage.

Aber wie bei so vielen Dingen in der Luftfahrt – und im Leben – gibt es keine eindeutige Antwort.

Es gibt mehrere Theorien über die Ursache, darunter eine, die besagt, dass Blei im Kraftstoff wie ein Schmiermittel wirkt, um den Ventilsitz vor Verschleiß zu schützen.

Das mag einigermaßen stimmen, aber es beantwortet nicht, warum die Sitze normalerweise in Ordnung sind, wenn man einen Motor mit bleihaltigem Kraftstoff einfährt und dann auf bleifreien Kraftstoff umsteigt.

Eine andere Theorie besagt, dass der Bleizusatz in Avgas irgendwie in den Sitz einlegiert wird oder das Sitzmaterial irgendwie härtet.

Auch das mag möglich sein, aber meine begrenzten metallurgischen Kenntnisse bestätigen das nicht vollständig.

Die eisernen Auspuffsitze sind normalerweise so hart, wie sie bei der Herstellung hergestellt werden können. Mir wurde gesagt, dass sie spröde und anfällig für Risse wären, wenn sie härter gemacht würden. Ein wenig weiches Blei würde wahrscheinlich nicht helfen.

Was ist also die Antwort?

Die Theorie, die für mich am sinnvollsten ist, ist, dass das Blei die Abdichtung unterstützt und die thermische Wärmeübertragung verbessert.

Beim Einbau von Sitz und Ventil treten aufgrund des Schleifvorgangs kleine, winzige Unvollkommenheiten in den Passflächen auf. Dadurch kann eine kleine Menge Gas am Ventil vorbei entweichen, was die Temperatur des Ventils und des Sitzes erhöht.

Das ist eine sehr kleine Menge, aber wie bei der Ring-Zylinderwand-Dichtung muss sie etwas abgenutzt werden, damit der Sitz „einläuft“.

Die bleihaltigen Nebenprodukte der Verbrennung füllen diese Unvollkommenheiten aus und sorgen für eine bessere Abdichtung des Ventils.

Der zweite Teil davon ist die thermische Wärmeübertragung auf den Ventilsitz.

Wenn das Auslassventil am Ende des Verbrennungszyklus öffnet, wird es von der superheißen Flammenfront des Verbrennungsprozesses getroffen. Dadurch erhöht sich die Temperatur des Auslassventils – insbesondere der Ventilkanten und des Ventilsitzbereichs.

Um das Ventil zu kühlen, wird ein Großteil der Wärme über den Schaft zum Ventilführungsbereich und sogar zum Öl im Ventilfederbereich übertragen.

Aus diesem Grund verfügen einige Motoren über mit Natrium gefüllte Ventile, um die Wärmeübertragungsrate des Ventils zu verbessern.

Die meiste Wärme der Abgase erhält jedoch der Rand des Ventils bzw. der Sitzbereich. Um diesen Bereich zu kühlen, wird während der Ansaug-, Kompressions- und Leistungszyklen ein Großteil der Wärme auf den Ventilsitz übertragen.

Wenn beim Einfahren ein bleihaltiger Kraftstoff verwendet wird, füllen die bleihaltigen Nebenprodukte der Verbrennung die winzigen Täler, die durch den Mahlprozess entstanden sind. Dadurch wird die Wärmeübertragungsrate verbessert, was wiederum dazu beiträgt, die Temperatur an den Rändern des Auslassventils unter Kontrolle zu halten.

Ohne Blei trifft eine viel heißere Ventilfläche auf den Sitz, was mit der Zeit zu Erosion führen kann.

Es gibt viele Faktoren, die den Rezessionsprozess beeinflussen. Einer ist Ladung.

Aus diesem Grund waren viele Automobile in den 1970er-Jahren von der Zwangsnutzung bleifreier Kraftstoffe nicht betroffen. Sie arbeiten im Reiseflug mit einem viel geringeren Lastfaktor als ein Flugzeugmotor.

Darüber hinaus wurden die meisten von ihnen zunächst mit verbleitem Kraftstoff betrieben, und noch bis in die 1980er-Jahre hinein wurden verbleite Kraftstoffe hergestellt.

Ein weiterer Faktor sind die Drehzahlen. Je niedriger der Drehzahlbereich, desto besser ist die Wärmeübertragungsrate zum Sitz.

Deshalb hatten Fahrzeuge wie Ackerschlepper, die mit 1.000 bis 1.200 U/min arbeiten, keine nennenswerten Probleme bei der Umstellung auf bleifreie Kraftstoffe. Außerdem sind sie alle flüssigkeitsgekühlt, sodass die Temperatur im Ventilsitzbereich besser kontrolliert werden kann.

Das größte Problem bestand bei benzinbetriebenen Lastkraftwagen. Obwohl sie flüssigkeitsgekühlt waren, arbeiteten sie bei höheren Drehzahlen und unter höherer Last.

Wird der Ventilrückgang ein Problem bei Flugzeugen sein, die mit bleifreiem Treibstoff betrieben werden?

Ich denke, dass es eine Möglichkeit gibt, insbesondere bei älteren Flugzeugen, nachdem sie mit neuen Teilen aus altem Bestand überholt wurden.