Desmodromische Ventilsteuerung von Ducati: Funktionsweise und Vorteile

Die desmodromische Ventilsteuerung ist ein spezieller Mechanismus zur Kontrolle der Ventilbewegung in einem Motorenzyklus. Aber noch mehr verbindet man DUCATI mit der Desmodromik, der zwangsgesteuerten Ventilbewegung. Natürlich verbindet man den Namen DUCATI mit Zweizylindermotoren. DUCATI war und ist immer noch der einzige Hersteller weltweit, der die desmodromische Ventilsteuerung in Serienmodellen verbaut.

Fabio Taglioni entwickelte ab 1956 für Ducati die Desmodromik, welche bis heute nach diesem Prinzip übernommen wird. Taglionis Desmodromik von 1956. Diese Ventilsteuerung hat es Anfang des vorigen Jahrhunderts sogar bei Mercedes gegeben. Heute kommt nur noch sehr vereinzelt bei Motorrädern (Ducati) vor.

Was ist eine desmodromische Ventilsteuerung?

Die Desmodromische Ventilsteuerung schließt das Ventil ohne Ventilfeder, was man auch als Zwangssteuerung bezeichnet. Das beschreibt den Unterschied zur „normalen“ Ventilsteuerung schon ganz gut. Bei herkömmlichen Motoren wird das Ventil durch eine Feder am Nocken gehalten (Schließmechanismus). Statt eines Nockens hat die Nockenwelle je einen Nocken zum Öffnen (blau) und Schließen (rot) des Ventils.

Neben dem üblichen Öffnungshebel wird bei der Desmodromik im Viertaktmotor das Schließen des Ventils durch einen Schließhebel, genauer gesagt durch einen Kipphebel übernommen. Im Gegensatz zur Feder ist die Bewegung durch den Kipphebel fest vorgegeben (zwangsgesteuert).

Vorteile der Desmodromik

  • Kein Ventilflattern: Ein resultierender Vorteil ist, dass die Ventile nicht flattern können. Bei einer Feder ist eine maximale Drehzahl vorgegeben. Wird diese überschritten, so kann die Federkraft das Ventil nicht mehr am Nocken halten. Das Ventil hebt ab und kann im schlimmsten Fall mit dem Kolben kollidieren.
  • Höhere Ventilbeschleunigung: Ein weiterer Vorteil der Desmodromik ist, dass Nocken mit steilerem Anstieg und größerem Hub verwendet werden können. Die Ventilbeschleunigungen können dadurch wesentlich höher ausfallen als bei ferdergehaltenen Ventilen. Dadurch wird der Brennraum mit mehr Frischgas versorgt, was der Effizienz zu gute kommt.
  • Geringere Reibungsverluste: Zuletzt soll erwähnt sein, dass die Reibungsverluste und Wechselmomente bei der Desmodromik deutlich geringer ausfallen.
  • Bessere Beschleunigung und Abbremsung: sind entschieden bessere Beschleunigungs- und Abbremswerte bei der Ventilsteuerung möglich.

Nachteile der Desmodromik

Doch nun zu den Nachteilen. Zum einen verlangt die desmodromische Steuerung nach einer sehr hohen Präzision in der Herstellung. Eine genaue Einstellung ist hierbei besonders wichtig und entsprechend kompliziert. Zum anderen gestaltet sich das Einstellen des Ventilspiels als äußerst aufwendig, da dies im Hundertstelmillimeterbereich stattfinden muss. Z.B. abgeschliffen werden.

Das macht auch die Inspektionskosten etwas teurer; gerade die DUCATI Vierventiler wie MONSTER S4, S4R und S4RS, 749, 848, 999, 1098, 1198, Streehtfighter, Diavel, etc. sind wegen dem höheren Zeitaufwand davon betroffen.

Die Desmodromik im Vergleich zu anderen Systemen

Zum Schluss möchte ich noch anmerken, dass die Entwicklung hochfester und leichter Werkstoffe die Vorteile der Desmodromik relativiert haben. Ventile moderner Motoren sind so klein und leicht, dass zusammen mit verbesserten Stählen für die Schraubenfedern extreme Drehzahlen möglich wurden. werden sehr hohe Drehzahlen ausschließlich mit Ventil-Schraubenfedern und/oder luftgefüllten Membranen realisiert.

Historischer Kontext

Die Qualität der Federstähle war in der Anfangszeit des Motorsports für die starke Belastung im Renneinsatz unzureichend, sodass es oft zu Ventilflattern bei hohen Drehzahlen und zu Federbrüchen kam. Deshalb wurden Lösungen gesucht, ein Schließen der Ventile ohne Federn zu ermöglichen. Vielen Motorenhersteller und Konstrukteure entwickelten eigene, zum Teil sehr aufwendige Systeme, die oftmals das Versuchsstadium nicht überstanden. Bekannte Konstruktionen mit Zwangssteuerung waren eine Teilserie von Richard Küchens K-Motoren ab 1924, die Norton Manx von 1949, der Mercedes-Benz W196 und der von ihm abgeleitete Mercedes 300 SLR von 1954.

Diese präzisen Steuerungen ermöglichten zwar theoretisch hohe Ventilbeschleunigungen, hatten jedoch alle den Nachteil, aus einer großen Anzahl verschleißanfälliger Kleinteile zu bestehen. Ein Motor mit desmodromischer Ventilsteuerung hat mehr bewegliche und dem Verschleiß unterworfene Teile als ein herkömmlicher, sodass sich auch mehr einzelne Spiele zum gesamten Ventilspiel addieren - Indizien für höhere Herstellungskosten und gesteigerten Wartungsaufwand.

Dies spricht gegen eine Verwendung im Großserienbau, der auf möglichst geringe Verkaufspreise zielt. Der hohe Wartungsaufwand (beim 4-Zylinder-4-Ventil-Motor der Ducati Desmosedici sind etwa sieben Stunden zum Einstellen des Ventilspiels nötig) und der Nachteil erhöhter Geräuschentwicklung durch mögliches Ventilklappern sind zwar dem kleinen Kundenkreis exklusiver Liebhaberfahrzeuge, aber nicht den Käufern eines Großserien-Automobils zumutbar.

Vorteile der Desmodromik in der Anwendung

Andererseits benötigen desmodromische Ventilsteuerungen weniger Zeit für den Öffnungs- und Schließvorgang der Ventile als herkömmliche Ventiltriebe, was sich positiv auf den Gasaustausch auswirkt. Zum anderen gibt es natürlich auch noch das eigentliche Ventilspiel zwischen dem Ventilkörper und dem Ventilsitz. Funktion hydraulischer Ventilspielausgleich(HVA) beim Spielausgleich der Ventillänge bzw. Die Vorteile sind weniger Reibung, geringeres Wechselmoment und geringere Bauteilbelastung sowie die Hochdrehzahlfähigkeit. Darüber hinaus ist der Bauraumbedarf wesentlich geringer als bei bestehenden Zwangssteuerungen.

Und dennoch ist die Desmodromik von DUCATI ein ausgereiftes, gut funktionierendes System, welches wir weiterhin in DUCATIs finden wollen und werden.

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