Für den reibungslosen Betrieb eines Verbrennungsmotors ist die Nockenwelle eine der kritischen Komponenten. Die Nockenwelle und die Kurbelwelle müssen synchronisiert arbeiten, um die richtige mechanische Steuerung von Zündsystemen bereitzustellen. Aufgrund ihrer lebenswichtigen Rolle ist die Bearbeitung einer Nockenwelle immer eine Arbeit mit engen Toleranzen.
Aber wissen Sie, was genau eine Nockenwelle ist? Und was macht eine Nockenwelle? Gibt es verschiedene Arten von Nockenwellen?
Wir haben eine Kurzanleitung zu einer Nockenwelle zusammengestellt, um Ihnen alle Antworten zu geben, die Sie benötigen. Lass uns anfangen.
Was ist eine Nockenwelle?
Die Nockenwelle eines Verbrennungsmotor ist der Teil des Ventiltriebs, der die Kraftstoffzufuhr und den Ausstoß oder Abgasausstoß regelt. Eine Nockenwelle befindet sich typischerweise oben am Motor (über dem Zylinder). Die Nockenwelle ist über einen Riemen und eine Kette mit der Kurbelwelle verbunden.
Eine der grundlegendsten und wichtigsten Funktionen einer Nockenwelle besteht darin, das Schließen und Öffnen der Einlass-/Auslassventile anzutreiben.
Eine Nockenwelle besteht aus verschiedenen Metallarten und hat die Form einer zylindrischen Welle oder einer Stange mit eiförmigen Nocken, die sich drehen, um Leistung zu erzeugen. Nockenwellen beeinflussen in hohem Maße die Leistung Ihres Motors, wenn Sie beschleunigen.
Welche Funktion hat eine Nockenwelle?
Die Nockenwelle als Bauteil wird in Verbrennungsmotoren eingesetzt. Die Hauptfunktion der Nockenwelle besteht darin, die Motorventile mit Hilfe ihrer vielen Nocken (eiförmigen Nocken) zu öffnen und zu schließen.
Eine Nockenwelle hat mehrere Anwendungen und Verwendungen – in Verbrennungsmotoren, mechanisch gesteuerten Zündsystemen und als frühe Motordrehzahlregler.
Darüber hinaus bestehen Nockenwellen aus vier verschiedenen Teilen – den Nocken, den Hauptzapfen, den Enden und den Nockenlagern. Jedes dieser Teile ist entscheidend für die Herstellung einer Nockenwelle mit enormem Spitzendrehmoment.
Arten von Nockenwellenantrieben
Im Allgemeinen gibt es drei Arten von Nockenwellenantrieben: die einzelne obenliegende Nockenwelle (SOHC), die doppelte obenliegende Nockenwelle (DOHC) und die Schubstange oder das obenliegende Ventil (OHV). Schauen wir uns jeden von ihnen an.
Einzelne obenliegende Nockenwelle (SOHC)
Der Motor mit einer obenliegenden Nockenwelle hat eine Nockenwelle pro Kopf (Zylinderbank). Das ist die älteste Konstruktion von Motoren mit obenliegender Nockenwelle. Die Mehrheit der SOHC-Motoren hat zwei Ventile für jeden Zylinder.
Die Kurbelwelle ist der Teil, der den SOHC über die angeschlossene Steuerkette antreibt. Diese Kette oder dieser Riemen muss regelmäßig ausgerichtet und überprüft werden. Ein beschädigter oder falsch ausgerichteter Zahnriemen kann reißen und ernsthafte Probleme verursachen.
Doppelte obenliegende Nockenwelle (DOHC)
Wie der Name schon sagt, haben DOHC-Motoren zwei Nockenwellen pro Bank. Doppelte obenliegende Nockenwellen werden auch als Twin-Cam-Motoren bezeichnet. Motoren mit mehr als vier Ventilen pro Zylinder verwenden typischerweise doppelte obenliegende Nockenwellen.
Die Verwendung einer doppelten anstelle einer einzelnen obenliegenden Welle ermöglicht eine größere Motorleistung. Die Logik dahinter ist einfach – mit DOHC können Sie mehr Einlass- und Auslassventile verwenden, was bedeutet, dass es größere Öffnungen für den Gasfluss gibt. Bereits Anfang der 2000er-Jahre fuhren die meisten Autos mit DOHC-Motoren.
Nockenwellen mit obenliegenden Ventilen (OHV).
Nockenwellen von OHV-Motoren werden auch als Pushrod-Motoren bezeichnet. Wie DOHC und SOHC hat auch der OHV-Motor Ventile über dem Zylinder im Kopf des Motors. Aber im Gegensatz zu DOHC und SOHC, wo sich die Nockenwelle im Kopf befindet, hat der OHV-Motor eine Nockenwelle im Motorblock.
Bei Pushrod-Motoren wird die Nockenwelle über eine Zahnkette angetrieben. Mit diesen Zahnradantrieben sind Pushrod-Motoren weniger bruchanfällig. Sie haben jedoch ein begrenztes Geschwindigkeitspotential.
Wie funktioniert eine Nockenwelle in einem Motor?
Eine Nockenwelle befindet sich am oberen Ende des Motors über dem Motorzylinder. Typischerweise ist die Nockenwelle unten mit Hilfe eines Zahnriemens mit der Kurbelwelle verbunden. Um die Verbrennung richtig zu steuern, muss der Hersteller die Zahnräder der Nockenwelle und der Kurbelwelle synchronisieren. Dieser Vorgang wird als Ventilsteuerung bezeichnet.
Von der Kurbelwelle ausgelöst, beginnt sich die zylindrische Nockenwelle zu drehen, und die Nocken über ihre gesamte Länge beginnen, auf die Hebel zu drücken, die die Motorventile öffnen.
Was dreht sich schneller – die Nockenwelle oder die Kurbelwelle?
Um die Nockenwellen- und Kurbelwellendrehzahl und ihr Zusammenwirken zu erklären, müssen wir mit der Erläuterung des Verbrennungszyklus beginnen. Ein typischer Zyklus hat vier Punkte: Einlass, Kompression, Leistung und Auslass. Um diesen vierstufigen Verbrennungszyklus in Gang zu bringen, arbeiten die Nockenwelle und die Kurbelwelle, die über eine Steuerkette verbunden sind, zusammen.
Während eines Verbrennungszyklus macht die Kurbelwelle zwei volle Kreise, während die Nockenwelle einen macht. Das bedeutet, dass sich die Kurbelwelle schneller dreht – mit doppelter Drehzahl. Im Vergleich zum Kolben öffnet jedes Ventil einmal pro zwei Kurbelwellenumdrehungen.
Aus welchem Material besteht eine Nockenwelle?
Aufgrund der Notwendigkeit von Stabilität, Haltbarkeit und Temperaturbeständigkeit werden Nockenwellen typischerweise aus bestimmten Metallarten hergestellt. Am häufigsten verwenden Hersteller zwei Arten von Materialien zur Herstellung von Nockenwellen – Gusseisen und geschmiedeten Stahl.
Gusseisen
Als eines der gängigsten Materialien zur Herstellung von Nockenwellen ist Gusseisen in der Regel die erste Wahl für Großserienaufträge.
Gusseisen wird aufgrund seiner Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit typischerweise für Nockenwellen verwendet. Nockenwellen aus Gusseisen werden in einem Kühlverfahren hergestellt, das ihnen die nötige Härte verleiht. Normalerweise mischen Hersteller andere Elemente, bevor sie das Eisen gießen. Dadurch erhalten sie die erforderlichen Eigenschaften basierend auf der Anwendung der Nockenwelle.
Schmiedestahl
Nockenwellen aus geschmiedetem Stahl, die auch als Knüppelstahl bekannt sind, können eine höhere Qualität aufweisen, sind jedoch normalerweise besser für die Kleinserienfertigung geeignet. Geschmiedete Stahlnockenwellen sind jedoch aufgrund ihrer überlegenen Qualität für bestimmte Anwendungen oft besser geeignet.
Um Nockenwellen aus geschmiedetem Stahl herzustellen, verwenden Hersteller das Schmieden oder die Bearbeitung mit einer Fräsmaschine. Typischerweise verwenden Hersteller Stahlstangen aus unterschiedlichen Materialien, um Nockenwellen herzustellen. Wenn sie Stahl wie den EN40b verwenden, muss die Nockenwelle auch einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
Was verursacht Nockenwellenprobleme?
Als integraler Motorbestandteil muss eine Nockenwelle immer in Bestform sein. Ja, natürlich können Sie einen Motor mit einer beschädigten Nockenwelle verwenden, aber dies kann zu einem größeren Problem führen. Es gibt mehrere häufige Probleme mit der Nockenwelle:
Verschleiß der Nocken
Eines der häufigsten Probleme, die eine Reparatur oder einen Austausch der Nockenwelle erfordern, ist der Verschleiß der Nocken. Als bewegliche Komponenten kommen Nocken häufig mit Ablagerungen, Schmutz und unsachgemäßer Ölung in Berührung. Mit der Zeit können sie also beschädigt werden und müssen ersetzt werden.
Defekter Nockenwellensensor
Die zweite Ursache für Nockenwellenprobleme ist ein defekter Nockenwellensensor. Der Nockenwellensensor hat die Aufgabe, den Gleichlauf der Nockenwellen- und Kurbelwellendrehung zu überwachen. Basierend auf den Berichten dieses Sensors steuern wir die Zünd- und Kraftstoffeinspritzsysteme. Wenn dieser Sensor defekt ist, kann es natürlich zu unterschiedlichen Leistungs- oder Zündproblemen des Fahrzeugs kommen.
Zahnriemen nicht synchron
Und schließlich ist die dritte und schwerwiegendste Ursache für Nockenwellenprobleme eine Unwuchtbewegung von Nockenwelle und Kurbelwelle, die normalerweise durch einen fehlerhaften Steuerriemen verursacht wird.
Ein beschädigter oder nicht synchroner Zahnriemen kann der Nockenwelle und dem gesamten Motor schaden. Zum Beispiel kann es zu beschädigten Kolben, Ventilen, Nocken, Kipphebeln oder sogar zum Bruch Ihrer gesamten Nockenwelle führen.
Was muss beim Nockenwellenwechsel ersetzt werden?
Wenn Sie Ihre Motornockenwelle wechseln müssen, gibt es mehrere andere Teile, die Sie vielleicht ersetzen möchten, wenn Sie schon dabei sind.
Überprüfen und ersetzen Sie beispielsweise die folgenden Komponenten: Ventilfedern, Ventildichtungen, Steuerkette oder Zahnräder, Verteilerdichtung, Krümmerdichtung, Harmonic Balancer, Nockenschrauben, Vergaserdichtung, Wasserpumpendichtung, T-Stat-Dichtung, Kraftstoffpumpendichtung , Kurbelwellenschraube, Ölwannendichtung, Spannstifte usw.
Abgesehen von den oben genannten Komponenten empfehlen wir Ihnen, einen Ölwechsel und eine vollständige Motorwartung durchzuführen.
Wie viel kostet eine Nockenwelle?
Ein Nockenwellentausch ist eine finanziell herausfordernde Dienstleistung. Die Kosten für den Austausch oder die Reparatur einer Nockenwelle hängen natürlich von der Art der Nockenwelle und dem verursachten Schaden ab.
Wenn Sie beispielsweise nur den Nockenwellensensor ersetzen, kann dies zwischen 150 und 250 US-Dollar kosten. Wenn Sie jedoch die gesamte Nockenwelle ersetzen, können Sie Arbeitskosten plus Material zwischen 1500 und 3000 US-Dollar kosten.
Nockenwellen sind so gebaut, dass sie so lange halten wie der Motor, daher sollten sie normalerweise keine kurzfristigen Probleme verursachen. Wenn Sie jedoch Anzeichen eines Nockenwellenschadens bemerken, wie z. B. Probleme beim Beschleunigen, blinkende „Check Engine“-Leuchten oder einen verringerten Benzinverbrauch, ist ein Austausch der Nockenwelle angebracht.
Können Sie kundenspezifische Nockenwellen anbieten?
Jawohl! In der Vergangenheit waren die Herstellungsverfahren für Nockenwellen nicht so fortschrittlich, sodass eine qualitativ hochwertige Fertigung nur teuren Kleinserien vorbehalten war. Heutzutage ermöglichen uns unsere hochtechnologischen, hochmodernen Bearbeitungs- und Frästechnologien, kundenspezifische Nockenwellen ohne MOQs anzubieten.
Wenn Sie einen bestimmten Nockenwellentyp benötigen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. Unsere Qualität auf Abruf CNC-Bearbeitung ermöglichen es, ein engagiertes Fertigungsteam anzubieten und kundenspezifische Nockenwellen in jeder Menge herzustellen.
Zusammenfassung
Alles in allem hoffen wir sehr, dass unser Ratgeber zu Nockenwellen und ihrer Funktion praxisnah war und alle Ihre Fragen zum Thema beantwortet hat. Wenn man weiß, dass die Nockenwelle ein so wesentlicher Bestandteil von Verbrennungsmotoren ist, wird die Bedeutung ihrer präzisen Fertigung und Langlebigkeit deutlich.
Wenn Sie Hilfe bei der Konstruktion Ihrer individuellen Nockenwelle benötigen, Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, und wir erstellen Ihren Nockenwellen-Prototyp. Egal um welchen Nockenwellentyp es sich handelt, das Prinzip bleibt gleich – Qualität und Sicherheit geht vor! Hoffentlich hat Ihnen diese umfassende Anleitung zu einer Nockenwelle und ihrer Funktion dabei geholfen, viel zu lernen.