Pneumatische Ventilfedern

Pneumatische Ventilfedern sind heute Standard  im Motorsport und erlauben sehr hohe Drehzahlen bei geringen Reibungsverlusten im Ventiltrieb. Denn im Gegensatz zu den herkömmlichen massenträgen Schraubenfedern aus Metall, kann hier nämlich die Federkraft bedarfsgerecht angepasst werden, wodurch die Ventile auch beim sehr schnellen schließen zuverlässig der Nockenkontur folgen. Durch die Verringerung der Oszillierenden Masse  um ca. 20% läuft der Motor leichter und hat weniger Leistungsverlust. Eine weitere Reduzierung der oszillierenden Masse bringt die Verwendung von Schlepphebeln, wie sie im Straßenrennsport verwendet werden, dazu wäre allerdings eine komplette Umgestaltung des Zylinderkopfes erforderlich, worauf aber beim hier vorgestellten System für den GM Zylinderkopf verzichtet wurde.
Da im Bahnsport die Motordrehzahl ja bekanntlich auf 13500 min. begrenzt ist, kann über den Einsatz eines solchen Systems bei Speedwaymotoren natürlich gestritten werden. Die Fa. ASH-Tech mit Sitz im polnischen Bydgoszcz hat nun in Zusammenarbeit mit der Firma MADAY, erstmals ein solches System für den GM Motor entwickelt. Die Fa. MADAY wurde 2015 vom Polen Slawomir Madaj gegründet, der hauptsächlich als Ingenieur für das Mercedes F-1 Team arbeitet und sich nebenbei auf die Herstellung von Präzisionsteilen für den Speedwaysport spezialisiert hat.  Erste Tests mit den ASH-Tech Fahrern Martin Vaculik und Robert Lambert haben bewiesen, das dieses System  durchaus konkurrenzfähig ist . Zwar ist die Anschaffung im ersten Moment teurer als bei der Herkömmlichen Ventilbetätigung aber die Wartungsintervalle sind dabei aber auch bis zu viermal länger, da der Tausch von ermüdeten Ventilfedern entfällt..
Doch jetzt zur Funktionsweise dieses Systems:
Die Technologie aller aktuellen pneumatischen Ventilrückstellsysteme besteht darin, die Ventilfeder durch eine pneumatische Feder zu ersetzen, wobei ein Inertgas verwendet wird (hier Stickstoff), weil dieses Gas sich im Wesentlichen zwar wie Luft verhält , aber keinen Sauerstoff enthält und  sich somit an keinerlei chemischer Reaktion beteiligt. Heißes Öl und Sauerstoff würden nämlich ein hohes Brandrisiko bergen. Die Ventile werden hier  ganz normal über die Nockenwelle und Kipphebel geöffnet  aber Pneumatisch geschlossen.  Pneumatische Ventilfedern sind mit Druckluft gefüllte Metallbälge, die ungefähr den gleichen Raum einnehmen wie die normalen Ventilfedern aus Metall.  Sie arbeiten mit  einem Ringleitungssystem welches mit  einem Arbeitsdruck von ca. 9 – 15 bar beaufschlagt wird.  Gespeist wird das Ganze durch einen mit Stickstoff gefüllten Gasbehälter der unter etwa 200 bar Druck steht und am Rahmen angebracht ist. Der Behälter, einschlieslich der Armaturen, wiegt dabei lediglich 800 Gramm.  Druckregler , Einwegventile und ein Ölspülsystem  reduzieren den Flaschendruck auf Arbeitsdruck Niveau. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den Schaftdichtringen zu, denn sie müssen das Ventil eng umschließen um Druckverluste zu vermeiden.
Kleinere Leckagen, die bei einem solchen System unvermeidlich sind, werden dabei vom Vorratsbehälter ausgeglichen. Beim öffnen der Ventile steigt der Druck in der Kammer kurzfristig bis auf ca. 30 bar an. Ein Überdruckventil verhindert einen noch höheren Druckanstieg. Da die Höchst- drehzahl bei Bahnmotoren ja begrenzt ist, kann hier mit einem fest eingestellten Arbeitsdruck gearbeitet werden.  Im Gegensatz zu herkömmlichen Ventilfedern aus Stahl , erfolgt hier keine Drehung des Ventils, weshalb Sitzringe und Ventilteller aus hoch hitzebeständigen Material (z.B. Titan) sein müssen, da es sonst in diesen Bereich zu Undichtigkeiten durch Tempe- raturspitzen kommen kann. Eine kleine zusätzliche mechanische Schraubenfeder sichert den Motorstart ohne Druck in der pneumatischen Feder, diese Zusatzfeder stellt auch die Notlauffähigkeit des Motors bei einem Ausfall der Luftfeder sicher.

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