Aufgabe der Nockenwelle
Die Nockenwelle spielt eine Schlüsselrolle beim Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile des Motors. Sie koordiniert den Ablauf von Ansaugen, Verdichten, Zünden und Ausstoßen über die Steuerung der Ventile.
Die Nockenwelle wird über einen Zahnriemen oder eine Steuerkette angetrieben. Zahnriemen sind kostengünstiger als Steuerketten, aber sie müssen auch häufiger ausgetauscht werden. Steuerketten hingegen sind wartungsärmer, aber auch teurer.
Die Nockenwellenstellung kann mit einem Nockenwellensensor überwacht werden. Dieser Sensor gibt dem Motorsteuergerät die Information, wo sich die Nockenwelle befindet.
Grundfunktion der Nockenwelle
Auf der Nockenwelle befinden sich exzentrische Erhebungen, die als Nocken bezeichnet werden. Wenn die Nockenwelle rotiert, drücken diese Nocken gegen Ventilstößel, hydraulische Heber oder Schlepphebel, die wiederum die Ventile öffnen. Sobald der Nocken vorbeigedreht ist, schließt eine Ventilfeder das Ventil wieder.
Einlassventil
Die Nocken, die für die Steuerung der Einlassventile zuständig sind, öffnen diese Ventile während des Ansaugtakts, um dem Motor zu ermöglichen, das Luft-Kraftstoff-Gemisch (bei Benzinmotoren) oder reine Luft (bei Dieselmotoren) in den Brennraum einzusaugen.
Auslassventil
Die Nocken, die für die Steuerung der Auslassventile verantwortlich sind, öffnen diese Ventile während des Ausstoßtakts, um die Verbrennungsgase nach der Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs auszustoßen.
Steuerzeiten
Die genauen Zeiten, zu denen die Ventile geöffnet und geschlossen werden, sind entscheidend für die Leistung, Effizienz und Emissionen des Motors. Durch eine Veränderung der Steuerzeiten (zum Beispiel mittels variabler Ventilsteuerung) kann die Motorleistung und -effizienz in verschiedenen Drehzahlbereichen optimiert werden.
Position
Bei vielen Motoren gibt es zwei Nockenwellen – eine für die Einlassventile und eine für die Auslassventile. Dies wird als DOHC (Double OverHead Camshaft) bezeichnet. Es gibt auch SOHC-Motoren (Single OverHead Camshaft), bei denen eine einzelne Nockenwelle sowohl Einlass- als auch Auslassventile steuert.
Antrieb
Die Nockenwelle wird von der Kurbelwelle des Motors angetrieben, normalerweise durch einen Zahnriemen, eine Steuerkette oder Zahnräder. Dabei dreht sie sich mit der halben Geschwindigkeit der Kurbelwelle, da für jeden vollen Motorzyklus (zwei Umdrehungen der Kurbelwelle) nur eine Umdrehung der Nockenwelle benötigt wird.
Die Nockenwelle ist für das korrekte Timing und die Steuerung des Öffnens und Schließens der Ventile in einem Verbrennungsmotor verantwortlich ist, was wiederum entscheidend für den Verbrennungsprozess und die Gesamtleistung des Motors ist.