Nockenwellen verstehen

Eine der grundlegendsten Aufgaben der Nockenwelle ist es, ihre rotierende Bewegung in eine lineare Bewegung oder einen Hub umzuwandeln. Bei einem typischen Chevy V-8 geschieht dies mit 16 Nocken (einem Einlass- und einem Auslassnocken), die alle mit einer exzentrischen Form, dem sogenannten Nocken, geschliffen sind und jeden Stößel auf einem Grundkreis auf und ab bewegen lassen. Der exakte (mathematische) Weg, den jeder Nocken den Stößel anhebt, wird als Nockenhub bezeichnet. Der Hub, auf den sich ein Nockenwellenkatalog üblicherweise bezieht, ist der Ventilhub oder Gesamthub und ergibt sich, indem der Nockenhub mit dem Kipphebelverhältnis multipliziert wird. Bei den meisten Small-Block-Motoren beträgt das Standard-Kipphebelverhältnis 1,5:1; ergibt sich also aus einem theoretischen Nockenhub von 0,370 Zoll × 1,5 Kipphebelverhältnis ein Ventilhub von 0,555 Zoll (0,370 × 1,5 = 0,555).

Ersetzt man die Standard-Kipphebelverhältnisse durch ein Kipphebel mit größerem Verhältnis, lassen sich der Ventilhub und ein Teil der Steuerdauer erhöhen. Verwendet man die Nockenwelle mit einem Nockenhub von 0,370 Zoll und kombiniert sie mit einem Kipphebelverhältnis von 1,7:1, erhält man einen Gesamthub von 0,629 Zoll. Obwohl diese beiden Beispiele für den Gesamthub nahe am oberen Ende eines sehr leistungsgesteigerten Chevy Small-Block mit Flachstößel-Nockenwelle liegen, gilt die mathematische Theorie für alle Motoren gleichermaßen.

Wenn Sie schon einmal ein Nockenblatt betrachtet haben (das jeder neuen Nockenwelle beiliegt), ist Ihnen vielleicht aufgefallen, dass manche Nocken auf Ein- und Auslass die gleichen Werte haben (einfaches Profil), während andere abweichen (doppeltes Profil). Eine Nockenwelle mit doppeltem Profil bietet in der Regel mehr Auslassdauer, um den Gasstrom durch einen ansonsten begrenzten Auslasskanal im Zylinderkopf zu verbessern.

Die Angabe der Nocken-Mittenlinie dient dazu, die Position der Nocken sowohl in der Nocke selbst als auch im eingebauten Motor zu bestimmen. Die meisten Hersteller geben eine Einlass-Mittellinienzahl an, also die Position der Mittellinie des Einlassnockens (in Kurbelwinkelgraden) in Bezug auf den oberen Totpunkt des ersten Kolbens.

Dies lässt sich durch Einstellen der Nocke nach dem Einbau in den Motor verändern. Eine Verstellung der Nockenwelle aus ihrer Einbauposition beeinflusst alle vier Öffnungs- und Schließpunkte; im Allgemeinen ist der Einlassschluss der wichtigste. Wird die Nocke also früher gestellt, schließt das Einlassventil früher. Zwar verbessert dies das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich, beeinträchtigt aber die Leistung im oberen Bereich.

Der Nockenwinkel (LSA) beschreibt den Abstand zwischen den Mittellinien von Einlass- und Auslassnocken. Dieser Wert wird in Nockenwinkelgraden angegeben, nicht in Kurbelwinkelgraden. Er ist eine wichtige Größe, da er die Menge der Ventilüberschneidung zwischen Einlass und Auslass festlegt. Der Nockenwinkel kann – anders als die Einlass-Mittenlinie – erst bestimmt werden, wenn die Nocke geschliffen ist.