Nockenwelle - Design. Welche Aufgabe haben die Nockenwellennocken?

Nockenwellen werden in Viertakt-Benzin- oder Dieselfahrzeugen eingesetzt. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, den Hub und die Öffnungszeiten von Einlass- und Einlassventilen zu steuern. Diese Arbeit erfordert eine unglaubliche Präzision und spiegelt sich in der Effizienz des Geräts und seiner einwandfreien Funktion wider. Zunächst schauen wir uns an, wie Nockenwellen angeordnet sind.

Konstruktion der Nockenwelle

Von oben betrachtet ähnelt die Nockenwelle einem länglichen Stück Metall mit sichtbaren Vorsprüngen. Oft hat es auch ein äußeres und ein größeres und kleineres Innenzahnrad. Außerdem hat jede Nockenwelle Stifte, auf denen Stützen angeordnet sind. Die Nockenwelle kann sowohl Einlass- als auch Auslassventile antreiben, und Autos mit 4- oder 5-Ventil-Zylinderköpfen können zwei Nockenwellen haben, die nur einen Ventiltyp antreiben.

Nockenwellen – woraus bestehen sie?

Die auf diese Teile wirkenden Kräfte bestimmen die Herstellung von sehr festen und harten Materialien. Nockenwellen werden zuerst aus niedrig legiertem und Kohlenstoffstahl geschmiedet, dann werden ihre Oberflächen aufgekohlt und gehärtet. Dies trägt dazu bei, einen schnelleren Verschleiß der Komponenten während des Betriebs zu verhindern. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Walze kalt zu ziehen. Nach diesem Vorgang werden die Nocken nach dem Härten der Arbeitsflächen der Welle auf der Maschine gepresst.

Design der Nockenwelle

Die Lage und das Profil der Nockenwellennocken ist für den Betrieb des gesamten Antriebssystems entscheidend. Sie entsprechen linear dem Moment und der Zeit des Öffnens und Schließens der Ventile. Ihre Form hängt hauptsächlich von der Art der gegebenen Einheit ab. Drei Arten von Nocken werden am häufigsten verwendet:

• tangential;
• Harmonische;
• Synthetik.

Sie wirken sich direkt auf das Füllen und Entleeren der Gase der Brennkammer aus. 

Wie läuft dieser Prozess ab?

Nockenwelle – was ist ihre Aufgabe?

Wenn Sie sich die Nockenwellennocken ansehen, werden Sie feststellen, dass sie, egal um welche Art, alle gleich aufgebaut sind. Einerseits hat es ein niedriges und durchbrochenes Profil, andererseits ein sehr hohes und schnell abfallendes Profil, das als Nase bezeichnet wird. Die Nocken der Nockenwelle werden in Millimetern angegeben und teilweise entsprechen ihre Werte dem Ventilhub.

Was ist die Ventilöffnungszeit?

Dies ist natürlich nicht in Zeiteinheiten angegeben. Sie ergibt sich aus dem Drehwinkel der Kurbelwelle. Einfach ausgedrückt besteht der gesamte Vorgang darin, das Ventil aus seiner Ruheposition zu bewegen, um die Brennkammer mit dem entsprechenden Gasgemisch zu füllen. In diesem Moment sind zwei Werte entscheidend - OT und UT (oberer und unterer Totpunkt des Kolbens).

Viertaktmotoren haben vier Arbeitszyklen:

• Saugen;
• Kompression;
• Arbeit;
• Auspuff.

Während der Arbeitsfahrt Kurbelwelle macht zwei volle Umdrehungen. In dieser Zeit muss die Nockenwelle die Einlassventile öffnen, schließen, die Auslassventile öffnen und schließen. Nach diesem Vorgang beginnt der ganze Kreislauf von vorne. Der Ansaugtakt besteht aus der Einleitung komprimierter Gase vom Einlass durch die Einlassventile. Leider erlaubt ihnen die Gasmechanik nicht, den Brennraum schnell zu füllen, daher müssen die für die Einlassventile verantwortlichen Nocken der Nockenwelle diese öffnen, bevor der Kolben den OT erreicht. Der Zeitpunkt der Ventilöffnung, um diesen Punkt zu erreichen, beinhaltet einen bestimmten Winkelbetrag der Drehung der Kurbelwelle.

Dasselbe gilt für DMP. Gase können nicht sofort nach Erreichen dieses Punktes austreten, daher muss das Auslassventil noch einige Zeit geöffnet bleiben, nachdem der Kolben den UT passiert hat. Bedenkt man, dass sich während der Strecke zwischen OT und UT die Kurbelwelle um 180 Grad dreht, kann man die oben beschriebenen Werte addieren und erhält so die Ventilöffnungszeit. Je nach Motor- und Wellenmodell übersteigt sie 250^o Wellendrehung.

Ist größer bei Nockenwellen immer besser?

Der Zweck der Ventilsteuerung besteht darin, ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Verbrennungskammer zu drücken und Gase während des Auspuffhubs zu entfernen. Sie steht in engem Zusammenhang mit der Leistung eines bestimmten Motors, denn je mehr Gemisch sich im Brennraum befindet, desto mehr Energie kann er erzeugen. Manche Leute finden es lohnenswert, Sportkameras einzubauen oder sie von einem anderen Auto mit mehr Leistung zu leihen. Was verursacht es? 

Die Ventilhubzeit ist länger, wodurch der Zylinder mit mehr Gemisch gefüllt werden kann. Gleichzeitig legt er einen größeren Weg zurück, weil die Nockenhöhe größer ist. Aus diesem Grund kehrt das Ventil in kürzerer Zeit und mit höherer Geschwindigkeit in seine ursprüngliche Position zurück. Dies wirkt sich linear auf die Erzeugung höherer g-Kräfte und Temperaturen aus.

Wenn das Ventil einen kürzeren Sitzkontakt hat, hat es keine Zeit, überschüssige Wärme abzuführen. Infolgedessen kann es zu Ventilbrand, Leckagen und Kompressionsverlust kommen. Und das sind sehr ernste Probleme, denn dann muss man mit einer kompletten Kopfüberholung rechnen. Die Konstruktion der Nockenwelle kann auch die Steuerzeiten der Ventile beeinflussen, was dazu führt, dass sie auf die Kolben treffen, was ebenfalls die Baugruppe zerstört.

Gibt Ihnen eine Sportkamera einen Leistungsschub?

Definitiv Ja. Dies ist jedoch nicht immer nutzbare Leistung. Wieso den? Ladungswechsel bei gleichzeitigem Öffnen beider Ventile (wie bei Sportwellen) verbessert die Leistung deutlich, erhöht aber auch den Kraftstoffverbrauch. Dies liegt daran, dass nicht die gesamte dosierte Benzinmenge verbrannt wird, die zusammen mit den Abgasen in den Auspuff gesaugt wird.

Ebenso wichtig ist, dass Sport- oder Rallye-Nockenwellen den Motor im Leerlauf erschweren und die Leistung am unteren Ende der Nocken verringern. Und das ist im Fahralltag sehr ermüdend. Lösungen dieser Art werden vor allem im Motorsport eingesetzt, da sich der Leistungszuwachs meist bei hohen Drehzahlen bemerkbar macht.

Wenn Sie sich entscheiden, die Nockenwellen auszutauschen, um die Leistung des Geräts zu erhöhen, vergessen Sie nicht, andere Motorteile zu verstärken. 

Nockenwelle und Kurbelwelle

Was haben Nockenwellen und Kurbelwellen gemeinsam? Eine Menge, denn sie muss das erzeugte Drehmoment auf das Getriebe übertragen. Schauen Sie daher zumindest in die Tassen, um deren Zustand zu überprüfen und drehen Sie sie nicht um. Es wäre auch sinnvoll, die Kolben und Ventile gegen stärkere auszutauschen. Natürlich kann man auch über einen Wechsel der Wellen nachdenken, aber im Laufe der Zeit kann sich herausstellen, dass der Motor nur für eine Überholung geeignet ist.

Ursachen des Nockenwellenverschleißes

Alles beginnt mit einer fast prosaischen Aktivität, nämlich dem Ölintervall. Wieso den? Der Metall-auf-Metall-Kontakt, der im Zylinderkopf zwischen den Ventilen und den Nocken der Nockenwelle auftritt, verursacht Reibung. Schlechte Qualität oder abgenutztes Öl kann zu beschleunigtem Verschleiß der Nockenflächen führen. Wie man es repariert? Hier sind die Tipps: 

1. Wählen Sie zunächst das richtige Öl gemäß den Anweisungen des Herstellers und wechseln Sie es immer rechtzeitig.
2. Wählen Sie außerdem sehr gute Filter, um zu verhindern, dass Verunreinigungen im Kreislauf zirkulieren.

Seltener liegt der Grund im Konstruktor. Es kommt jedoch vor, dass der Designer nicht alles vorhersehen kann, und zum Beispiel wurde beim Honda Accord VIII ein sehr schwacher Auspuffschacht implementiert. Auch Mazda SkyActiv-D-Modelle, die vor 2014 produziert wurden, litten unter Mängeln. Bei 1.6 HDI- und 2.2-Motoren der PSA-Gruppe fielen Nockenwellen aus. Allerdings sind solche Fälle im Vergleich zum Betriebsverschulden selten.

Wie prüfe ich den Verschleiß der Nockenwelle?

Nach einem Leistungsabfall werden Sie Verschleiß an den Nockenwellen spüren. Außerdem werden Dieselaggregate im oberen Drehzahlbereich Probleme mit Qualmbildung haben. Um diese Art von Pannen endgültig zu bestätigen oder auszuschließen, sollte der Ventildeckel entfernt werden. Dies wird alle Ihre Zweifel zerstreuen. Sie können auch durch den Öleinfülldeckel schauen, aber nicht bei jedem Automodell werden Sie etwas sehen.

Nockenwellen - Preis

Es gibt Autos, bei denen man eine Nockenwelle schon für 10 Euro kaufen kann, die Rede ist natürlich von gebrauchten. Meistens kostet dies mehrere hundert Zloty oder sogar mehr als tausend. Wir sprechen von einem Teil und einer neuen Kopie. Deshalb entscheiden sich manche Menschen für die Regeneration. 

Nockenwellenregeneration – was ist das und was kostet es? 

Es besteht darin, das Oberflächenverfahren zu verwenden, d.h. Aufbringen einer zusätzlichen Materialschicht auf die Nocken. Hinzu kommt die Verarbeitung und die Verleihung einer angemessenen Festigkeit. Zu den Kosten für die Regenerierung der Nockenwelle kommen die Kosten für die Reparatur des Kopfes, den Austausch der Dichtungen und oft auch der Ventile hinzu. So kann der Betrag 150 Euro übersteigen.

Der Schlüssel zum Sparen in dieser Angelegenheit sind regelmäßige Ölwechsel und die Auswahl geeigneter Filter. Beachten Sie auch die Folgen einer Leistungssteigerung durch den Austausch von Nockenwellen. Wenn Sie Ihren Motor richtig pflegen, wird er sich mit einem langen und störungsfreien Betrieb belohnen. Wir wünschen Ihnen einen weiten Weg!