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Nockenwelle: Wie es funktioniert und was Sie nicht darüber wussten?

Nockenwelle
Veröffentlicht am Übersetzt mit Hilfe von KI aus unserem Originalartikel (Quelle: autoride.io)

Die Nockenwelle ist die Welle, die die Einlass- und Auslassventile des Verbrennungsmotors öffnet und so das Befüllen oder Entleeren der Zylinder ermöglicht. Eine Nockenwelle ist ein rotierender Hebel, auf dem sich die Nocken befinden.

Die Anzahl der Nocken auf der Nockenwelle hängt von der Anzahl der Zylinder in einer Reihe des Motors und der Anzahl der Ventile pro Zylinder ab.

Inhaltsverzeichnis

Die Funktion der Nockenwelle kurz erklärt

Die Nocken sind eiförmig und werden je nach Ventilsteuerung jedes Zylinders in verschiedene Richtungen gedreht. Bei Viertaktmotoren öffnet das Ventil nur einmal während zwei Kurbelwellenumdrehungen.

Das heißt, wenn sich die Kurbel Welle mit einer Drehzahl von 2000 Umdrehungen pro Minute dreht, dreht sich die Nockenwelle nur 1000 Mal pro Minute.

Nockenwellenkomponenten

Nockenwelle

Die Nockenwelle besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, darunter:

  • Nockennocken: Diese eiförmigen Vorsprünge steuern die Ventilsteuerung, indem sie auf Stößel oder Kipphebel drücken, die die Ventile öffnen.
  • Nockenwellenlager: Diese Lager ermöglichen eine reibungslose Drehung der Nockenwelle im Motorblock oder Zylinderkopf.
  • Nockenwellenzapfen: Die Zapfen dienen als Auflagepunkte für die Nockenwellenlager.
  • Zahnradantrieb oder Steuerkette: Diese verbindet die Nockenwelle mit der Kurbelwelle und sorgt so für eine ordnungsgemäße Synchronisierung.

Arten von Nockenwellen

Es gibt drei Haupttypen von Nockenwellen mit jeweils einzigartigen Eigenschaften:

  • Nockenwellen mit flachem Stößel: Diese Nockenwellen verwenden eine flache Oberfläche am Stößel, die die Nockenerhebung berührt. Nockenwellen mit flachem Stößel sind im Allgemeinen günstiger, haben aber möglicherweise aufgrund ihres geringeren Hubvermögens ein begrenztes Leistungspotenzial.
  • Rollennockenwellen: Rollennockenwellen verfügen über ein Rollenlager am Stößel in Kontakt mit der Nockennase, wodurch die Reibung verringert und höhere Hub- und Dauerprofile ermöglicht werden. Diese Nockenwellen bieten eine bessere Leistung, sind aber teurer.
  • Nockenwellen mit variabler Ventilsteuerung (VVT): VVT-Nockenwellen (Variable Ventilsteuerung) ermöglichen eine sanfte Einstellung der Ventilsteuerung und sorgen so insgesamt für bessere Leistung und Effizienz Bereich der Umdrehungen.

Öffnen und Schließen von Ventilen

Animation, die kontinuierlich rotierende Nocken zeigt

Bei der Ventilfunktion kommt es vor allem darauf an, wie weit das Ventil geöffnet ist und wie lange es geöffnet ist. Wenn wir möglichst viel Leistung aus dem Motor herausholen wollen, müssen wir so viel Kraftstoff-Luft-Gemisch wie möglich in den Zylinder bekommen. Deshalb müssen die Einlassventile so weit wie möglich und so lange wie möglich geöffnet werden.

Allerdings müssen auch die Auslassventile so weit wie möglich und so lange wie möglich geöffnet werden, damit die größtmögliche Menge an Abgasen aus dem Zylinder entweichen kann. Bei geschlossenem Ventil berührt der Nocken den Ventilstößel nicht. Wenn sich die Nockenwelle dreht, beginnt der Nocken gegen den Ventilstößel zu laufen, drückt auf die Ventilfeder und bewirkt, dass sich das Ventil öffnet.

Wenn der Nocken den Ventilstößel maximal drückt, öffnet sich das Ventil maximal. Die Höhe der Oberseite (höchster Teil) des Nockens bestimmt den maximalen Hub des Ventils. Der maximale Hub des Ventils muss eine bestimmte Grenze haben. Andernfalls könnte es zu einem Zusammentreffen von Ventil und Kolben und damit zur Zerstörung des Motors kommen.

Die Form des Nockenwellennockens bestimmt die Geschwindigkeit und Öffnungszeit des Ventils. Nocken mit einer runderen Form werden als scharfe Nocken bezeichnet und ermöglichen so eine längere Öffnung des Ventils.

Interessante Fakten zur Nockenwelle

  • Historische Ursprünge: Das Konzept der Nockenwelle geht auf antike Zivilisationen zurück, in denen wasserbetriebene Nockenwellen in verschiedenen Maschinen verwendet wurden. Der Einsatz von Nockenwellen in Verbrennungsmotoren begann Ende des 19. Jahrhunderts.
  • Auswirkung auf den Motorsound: Der charakteristische Sound leistungsstärkerer Motoren ist häufig das Ergebnis aggressiver Nockenwellenprofile, die aufgrund der Ventilsteuerung zu einem einzigartigen Abgasgeräusch führen.
  • Doppelte Nockenwellen: Hochleistungsmotoren verwenden oft ein Design mit zwei obenliegenden Nocken (DOHC), das eine bessere Ventilsteuerung und eine höhere Leistungsabgabe ermöglicht.
DOHC-Zylinderkopf mit Nockenwelle (blau hervorgehoben)

Häufig gestellte Fragen zu Nockenwellen

F: Wie kann ich feststellen, ob meine Nockenwelle abgenutzt oder beschädigt ist?

Antwort: Zu den Symptomen einer verschlissenen oder beschädigten Nockenwelle können eine verringerte Motorleistung, übermäßige Ventiltriebgeräusche oder ein schlechterer Kraftstoffverbrauch gehören. Es ist wichtig, den Ventiltrieb gründlich zu prüfen und gegebenenfalls einen professionellen Mechaniker zur Diagnose zu konsultieren.

F: Ist eine Nockenwelle mit einem aggressiveren Profil immer besser für die Leistung?

Antwort: Nicht unbedingt. Während aggressive Nockenwellenprofile die Leistung bei hohen Drehzahlen steigern können, können Drehmoment und Fahrverhalten bei niedrigen Drehzahlen darunter leiden. Die ideale Wahl der Nockenwelle hängt vom Einsatzzweck des Motors und dem gewünschten Leistungsband ab.

F: Wie wirkt sich die variable Ventilsteuerung (VVT) auf die Nockenwellenleistung aus?

Antwort: VVT-Systeme ermöglichen eine kontinuierliche Anpassung der Ventilsteuerung und sorgen so für eine bessere Leistung und Effizienz über einen weiten Drehzahlbereich. Diese Technologie ermöglicht eine präzisere Steuerung der Ventile und eine Optimierung von Leistung und Drehmoment, ohne Einbußen bei Fahreigenschaften und Kraftstoffverbrauch.

Abschluss

Die Nockenwelle spielt eine Schlüsselrolle beim Betrieb des Verbrennungsmotors, da sie das Öffnen und Schließen der Ventile steuert, die den Eintritt des Luft-Kraftstoff-Gemisches in den Brennraum und in die Abgase ermöglichen.