Klemmendes Einlassventil

[† Knut]

Moin zusammen,

ich möchte an dieser Stelle über ein klemmendes Einlassventil, das Phänomen, Ursache und dessen Lösung berichten.

Phänomen:
Bei meine R27 war es unmöglich, höhere Drehzahlen jenseits der Gangmarkierung zu erreichen. So war z.B. im 3.Gang bei ca. 85 km/h Schluss. Die begleitenden unüberhörbaren Geräusche aus dem Zylinderkopf deutete ich als Ventilschnattern wegen schlapper Federn. Also neue Federn bestellt, Kopf demontiert und Ventile ausgebaut.

Zustand der Ventile:
Auslassventil: fast i.O., Sitz leicht eingeschlagen, konnte durch kurzes Einschleifen korrigiert werden.
Einlassventil: ein Bild erspare ich Euch (heul), eine Beschreibung muss reichen. Sowohl auf der Brennraumseite als auch auf der Stutzenseite bis zur Ventilführung total verkokt, Sitz nicht mehr erkennbar. Das Ventil konnte durch die Feder nicht mehr in den Sitz gedrückt werden. Das Ventil konnte ich mit Schleifvlies und feinem Leinen wieder säubern, den Ventilsitz mittels längerer Schleifaktion einigermaßen wieder hinbekommen.

Ursache:
Bei der Kopfinstandsetzung vor fast 20 Jahren wurden neue Ventilsitze gefräst und neue Ventile eingebaut. Dabei wurde aber offensichtlich nicht auf genügenden Abstand zwischen der oberen Ventilfeder-Teller und Kipphebel geachtet (Bild: Ventil_vor_Bearbeitung.JPG). Die veränderten geometrischen Verhältnisse durch die Fräsarbeiten haben dazu geführt, dass hier ein "Nullspiel" vorlag. Somit konnte sich das Ventil erst nicht mehr drehen, brannte in dieser Position fest, wurde anschliessend undicht usw. usw.

Lösung:
Ein geringes Schleifen des Kipphebels an der Anlagestelle brachte nicht den gewünschten Erfolg. Also habe ich zwischen den Kipphebelbock und der Ständerhülse eine Paßscheibe mit 1,0mm Dicke gelegt und den Kopf wieder festgezogen (Bild: Kipphebelbock.JPG). Nun ist der Abstand Ventilfeder-Teller und Kipphebel ausreichend groß und das Ventil kann sich frei drehen (Bild: Ventil_nach_Bearbeitung.JPG).
Kleine Ursache, grosse Wirkung.

Verhalten des Motors jetzt:
Motor dreht jetzt willig über die Schaltmarkierungen hinaus, allerdings nicht bis Nenndrehzahl. Jetzt ist bei ca. 95 km/h im 3. Gang Schluss, Top-Speed ca. 120 km/h. Letztes Feintuning steht noch aus, bis Eder habe ich das hin.

Frage an die Fachleute:
Kann man anhand der Abflachung der Auflagefläche abschätzen, wieviel der Motor schon gelaufen hat?

Tut mir leid, dass der Bericht so lang geworden ist. Ich hatte wenig Zeit.

Knut und Grisu

[† Knut]

[Rütz]

Hallo Knut,

dein eigentliches Problem besteht aber darin, daß du falsche Ventilkeile bzw. nicht zu den Keilen passende obere Federteller hast.

Der Ventilschaft muß einige mm über den Federteller hinausstehen, auch die Ventikeile müssen oben etwas herausstehen. Die sind bei dir aber versenkt, so wie es ausschaut.

Es gibt:
- Ventile mit Kurzkonus
- Ventile mit Langkonus
- Ventile mit Rillenkeil (2 Rillen)
- Ventile mit Rillenkeil (3 Rillen)

Zu allen gehören jeweils andere Keile und andere obere Federteller!!
Es sieht auf den Fotos sehr danach aus, daß da jemand was falsch kombiniert hat.


Welche Auflagefläche meinst du?


Gruß Rütz L(eider skeptisch )

[† Knut]

Danke Rütz für die prompte Antwort,

da mir die ganze Konfiguration im Zylinderkopf selbst sehr "spanisch" vorkam, habe ich insbesondere die Ventilschafte und die Keile angeschaut und die Maße mit den Skizzen im Stemler-Katalog verglichen. Es sind eindeutig die kurzen Keile mit den passenden Kurzkonus-Ventilen verbaut.
Da ich nicht weiss, wie unterschiedlich die verschiedenen Federteller ausgeführt sind, kann ich nicht wissen, welche letzlich eingebaut ist. Letzlich hat mir alles im zusammengebauten Zustand ganz gut gefallen und sie läuft auch relativ ruhig. Es ist auf jeden Fall alles besser als vorher. Hat jemand vielleicht ein Bild von dem richtigen Ventilteller (der für die kurzen Keile)?

Mit "Auflagefläche" meine ich die mittlerweile abgeflachte Seite des Kipphebels, welche den Ventilschaft nach unten drückt. Meines Erachtens hat der schon etliche 10^x Betätigungen hinter sich.

[† odeon8]

(...) Hat jemand vielleicht ein Bild von dem richtigen Ventilteller ...

Ja Knut, im eingebauten Zustand. Aber man sieht dass die Keile etwa
bündig mit der Oberkante des Ventiltellers liegen.

Thomas

[Rütz]

Hallo,
da habe ich direkt losgepoltert, bin auf einmal aber doch unsicher.
Ich habe Rillenkeile und es sieht bei mir so aus wie bei Thomas, deswegen.

Aber meine ersten Ventile hatten auch Kurzkeil. Also ab in den Keller und mal geschaut, wie es ausschaut, wenn ich die alten Teile zusammenbaue: So wie bei Knut ! 

Entweder habe ich die falschen Teile gefunden oder bei Kurzkeilen kommt der obere Federteller tatsächlich höher. Irgendwie komisch, das hieße ja auch, daß die Federn dann minimal weniger vorgespannt sind.
Ob sie wegen diesem Problem (Enge zw. Teller u. Kipphebel) die Rillenkeile eingeführt haben...?

Rolf hatte es, glaube ich, auch schon mal irgendwo erwähnt, daß es vorkommt, daß der Federteller gegen den Kipphebel stößt.
Hauptsache Problem erkannt.
Knut, hast du berüksichtigt, daß das Öl da durch muß und den Innendurchmesser der Paßscheiben weit genug gewählt?

Gruß Rütz

[mekgyver]

Hmm, wenn ich das hier so lese ....
früher hatte ich auch mal dieses Problem,
dass durch Kombination verschiedener Teile, der Abstand von Ventilfederplatte zum Kipphebel etwas knapp war 
habe dann ganz schmerzfrei den Winkelschleifer genommen und etwas am Kipphebel abgeschliffen.
Auch diese Berührungsfläche am Kipphebel zum Ventil kann man ganz gut mit einem Fächerschleifer glätten,
da gibt's ja gerne Grate.

Das ist ja ein ganz einfaches Problem, das man sehen kann, 1mm Luftspalt sollte reichen.

Eine Unterlegscheibe hätte ich nicht montiert, weil es das Öltransportproblem gibt und
weil es zusätzliche Leckagen geben kann. ( Das Öl kommt ja mit ganz geringem Druck an)

Warum es diese verschiedenen Ventilkeile gibt, ist mir allerdings auch schleierhaft.

Gruß mek 

[rolf]

Richtig Jochen, so habe ich das auch immer gemacht...einfach etwas vom Kipphebel weggeschliffen

[Heiko]

Richtig Jochen, so habe ich das auch immer gemacht...einfach etwas vom Kipphebel weggeschliffen

[mekgyver]

OK 
habe nicht alles hingeschrieben,
wenn Material abgetragen wird muss auch nachpoliert werden,
sonst gibt's Kerbwirkung.
mek

[rolf]

Häh??
das war nicht spöttisch o.ä. gemeint

[Heiko]

Hatte ich jetzt aber so gelesen...  sorry... 

[rolf]

Wieder typisch Waldorf!

[Heiko]

Das ist also der Dank!? 

[rolf]

...der Welt Lohn!

[† Knut]

So nun mal ganz ruhig Loide,

nachem Rütz mich sehr verunsichert hat bin ich bei meiner Dienstreise ins Bergische kurz bei Stemler vorbei gefahren:

der Teilelieferant meines Vertrauens aus Remscheid hat mir heute ein neue E-Ventil und A-Ventil samt passender oberer Ventilteller verkauft.
Bisher habe ich nur den Kopf abgenommen und die Teile verglichen... sieht gaaaaaanz anders aus. Da hat wohl vor 20 Jahren einer ganz schön gepfuscht.... Sieht so aus, als ob auf einem Ventil für Rillenkeile die Kurzkeil gesetzt wurden.

Werde wohl heute oder morgen eine Nachtschicht einlegen und dann berichten und Bilder zeigen.

Knut

[† Knut]

Eine Unterlegscheibe hätte ich nicht montiert, weil es das Öltransportproblem gibt und
weil es zusätzliche Leckagen geben kann. ( Das Öl kommt ja mit ganz geringem Druck an)

Moin Mek,

Glaubst Du wirklich, dass das Öl über die Stehbolzen zum Kopf transportiert wird?? Als ich gestern das ganze wieder auseinandergebaut habe, war überall Öl.

Nochmal nachgefragt: Kann der abgeflachte Kipphebel so bleiben oder muss das gemacht werden? Wie dick ist die gehärtete Zone.... nur Randschichthärtung oder sind die durchgehärtet?

Ich könnte schnell 'mal die Härte messen, dann bräuchte ich aber Vergleichswerte.

Knut

[mekgyver]

Glaubst Du wirklich, dass das Öl über die Stehbolzen zum Kopf transportiert wird??

Moin Knut, ab der /3 wird das Öl für die Kipphebelschmierung an den Zylinderkopfschrauben vorbei, nach oben gepumpt.
Ich vermute mal, am Kipphebel ist nichts gehärtet, habe aber dafür zuwenig Kentnisse.

Gruß mek

[† Knut]

Hi Mek,

ich denke schon, dass die Kipphebel gehärtet sind. Stemler bietet folgendes an:

11 33 0 034 707 Kipphebel (Innen-Ø 18) R 26-60/2 neu geschliffen und gehärtet

Ich frage ihn einfach 'mal und messe die Härte nach.

Knut

[Heiko]

Hi,

doch Mek, die Kipphebel sind gehärtet, sonst wären sie ruckzuck weggeklopft!


Heiko

[kruemel]

aber bestimmt nicht durch gehärtet, wäre ja dann eine sehr kritische Stelle...

[Rütz]

Hi Knut,

ich denke die Kipphebel können so bleiben. Die sind von Natur aus in der Mitte flacher, das ist kein einheitlicher Radius.
Aber genau genommen müßten wir die Fläche hier mal sehen (Foto).
Üblicherweise zeichnet sich mit der Zeit der Ventilschaft als ovaler, oft seitlich verschobener, Abdruck auf der Fläche ab, da die Kipphebel die Ventilschäfte fast nie genau mittig treffen. Sodaß zumindest an einem Rand die ursprüngliche Form der Anlauffläche bestehen bleibt.
Und so lange es nicht übermäßig klappert....

Die werden nitriert sein (wie Nockenwelle und co..). Oder sonst wie Einsatzgehärtet. Wahrscheinlich auch nicht das ganze Teil, sondern wie beim Pleuel nur die Enden, wo's drauf ankommt. Der übrige Teil wird vor dem Einsetzen abgedeckt mit Kupferschicht oder so ähnlich. Wegen's der besseren Elastizität.


Gruß Rütz S(pekulier)

[† odeon8]

Durchgehärtet ? Auf jeden Fall - Ja !

Hab´ da mal probiert eine Ölbohrung zu setzen, auf der Oberseite der Achse
in der Nähe der Stellschraube: Ohne Hartmetallbohrer (Ø1,5mm) ging da gar nix,
und zwar durchgehend (im wahrsten Sinne des Wortes  ) ! Die Hebel sind
natürlich angelassen, damit ihnen die Glashärte genommen und Elastizität gegeben wird.

Näheres siehe Wikipedia.

Thomas (war früher mal Werkzeugmacher)

[guest474]

Einspruch Euer Ehren:
Die Kipphebel sind nur Einsatzgehärtet. Ca. 0,2-0,3  .
Und nur an der ventilseite.

Gruss Manfred (war früher mal Maschinenbauer)

[† Knut]

Moin zusammen,

wie gewünscht, habe ich ein paar Bilder angehängt, die das Problem besser zeigen. Einmal sieht man die beiden Ventile (alt und neu), sowie die Form der Keilaufnahme. Da haben die vor 20 Jahren = 5.000 km doch tatsächlich ein Rillenkeilventil mit Kurzkeilen und einem falschen Ventilfederteller zusammengekloppt  (Idioten).
Dass die Mühle überhaupt noch gelaufen ist und mir bei hohen Drehzahlen nicht der Kopf um die Ohren geflogen ist, wundert mich. Na ja, ist halt ein Bauernmotorrad.

Dann zur Auflagefläche (weiters Bild):
Die Härte beträgt auf der Fläche zum Ventil hin 230 HV10. Den gleichen Wert habe ich auch an der senkrechten Seite der Auflagefläche und an der Oberseite des Kipphebels gemessen. Da keine Unterschiede festgestellt wurden,  ist der Kipphebel komplett durchgehärtet.

Die 230 HV10 entsprechen ca. 800 N/mm² und das ist ein normaler Wert für ein Feld- Wald- und Wiesenvergütungsstahl der 50er und 60er Jahre wie z.B. CK45 oder 100Cr6, der gehärtet und angelassen ist.

Also, Thomas hatte recht. Sorry Manfred und Rütz, nix nitriert oder einsatzgehärtet.

Schöne Pfingsten

Knut D(ipl.-Ing. Masch-Bau, 3 Semester Werkstoffkunde)

[Rütz]

Unglaublich! Wenn ich recht sehe, hat sich jemand an der Drehbank ein Rillenkeilventil passend gedreht. Und dabei nicht mal auf die korrekte Höhe seiner Eindrehung geachtet!   Sachen gibt es...

Meine Kipphebel sehen genauso aus (zumindest wie der obere, der untere scheint ein bißchen "Pitting" aufzuweisen) und sind etwa 100.000 km gelaufen... aber ob das was sagt...?

...Den gleichen Wert habe ich auch an der senkrechten Seite der Auflagefläche und an der Oberseite des Kipphebels gemessen. Da keine Unterschiede festgestellt wurden,  ist der Kipphebel komplett durchgehärtet.

Das verstehe ich jetzt nicht so ganz. Wieso sollten da Unterschiede sein? Die Vergleichsmesung hätte doch irgendwo an den "Körper" gehört, Anlaufflächen der Lager oder so...
Was Manfred meint, ist doch, daß das "Ventilärmchen" gehärtet ist, der Rest nicht.
Ich meine, daß man am Ventilärmchen auch immer einen Hauch von Anlaßfarben sieht. Oder wird der ganze Kipphebel gehärtet, aber nur das Ventilärmchen angelassen?


Rütz A(ngelesenes Halbwissen)

[† Knut]

Moin Rütz,

ich habe an 3 Stellen gemessen, die beiden Messpunkte wie in dem Bild (seitlich und auf der Auflagefläche) und die 3. Messstelle am Bock (siehe Bild)

Wenn nitriert oder einsatzgehärtet wird, dann nur an Meßpunkt 1 + 2. Kenn' ich zumindest so, weil ich mal ein längeres Praktikum in der Härterei machen musste.

Ich glaube eher, dass die bei der Serienproduktion damals auch schon auf die Kosten geachtet haben und einfach die Hebel komplett geglüht und angelassen hatten.

Allerdings könnte man das alles besser machen. Ich kann mir vorstellen, nach der Saison die Kipphebel bei uns ins Härterei-Institut zu geben.
- Alles wieder schön schleifen
- Den Bereich der Auflagefläche nitrieren (sticken) auf so etwa 350 HV10
- und als Krönung eine schöne Titan-Nitrit oder Wolfram-Carbit-Schicht als Verschleissschutz aufsputtern

...das hält ewig

Das Paket von Stemler ist da ..... jetzt fahr' ich in die Scheune und schraube den Kopf wieder zusammen. Werde berichten, wie sie dann läuft.

Knut

[sigi_rs]

@Rütz:
vielleicht hat einer Deiner Vorgänger da bereits dran rumgeschliffen und so die Anlassfarben produziert. Das geht am Schleifbock sehr schnell!

Trotzdem bin ich froh, das sie durchgehärtet sind. Dann kann man nämlich ohne Skrupel den Grat beseitigen und die Auflagefläche sauber polieren, ohne Härte zu verlieren.

Viele Grüße,
Jörg

[Rütz]

@Knut

habe an 3 Stellen gemessen..

Arrgh! Stimmt, hast du geschrieben. Ich war von deinen tollen Macro-Aufnahmen zu geblendet...

@Jörg
Nee, an meinen ist nicht geschliffen. Ich könnte jetzt auch gar nicht sagen, ob die ein blaues Ärmchen haben.
Ich meinte nur, man sieht es generell sehr oft, auch nicht speziell bei BMW-Kipphebeln: Bei Ebay, auf Teilemärkten, beim Stemler... (vielleicht sind es ja dessen "geschliffen und gehärtete" )

Oder auch ganz gut hier in Antwort #3 auf Thomas Bild:
Das Ventilärmchen schimmert blau, der Rest des Kipphebels bräunlich.
Vielleicht interpretiere ich diese Farbnuance auch nur falsch und es ist Patina durch heißes Öl.

Ich habe mir da noch nicht grundsätzlich Gedanken drüber gemacht und bin längst überzeugt.

Rütz

[guest474]

halli Hallo ,

also: Das Ärmchen mit der Auflagefläche zum Ventilschaft hin, hat einen genau definierten Radius. (Rabenbauer und WÜDU schleifen die nach) Warum: damit soll ein verkanten des Ventil in der Führung vermieden werden. Tutet man das nicht, dann kommt der Effekt, dass  die Ventilführung schnell oval verschleißt. Guckt mal auf die www.rabenbauer.com. da seht alles drin.
Der Kipphebelarm ist Einsatzgehärtet. Aussage Rabenbauer: Man kann die 2-3 nachschleifen, dann ist die Härte weg. Und die blau gelben Farben sind die Anlaßfarben. Und  die findet man nur da! Egal welche BMW man fährt.
@Knut: Wenn Du überall das Gleiche gemessen hast, kann es doch sein, dass die 0,2-0,3 Einsatzhärte schon angeschliffen sind?

Gruss Manfred  ( 2 Semester Werkstoffkunde)

[† Knut]

hmm, auch möglich, dass die Einsatzgehärtete Schicht schon weg ist.

Also werde ich im Winter das alles neu machen.... aber anständig.

Knut

P.S.: Grisu läuft wieder. Allerdings ist das Wetter so besch....., dass ich nur ne kleine Runde um den Block gemacht habe