Nockenwelle

Die Nockenwelle ist eine rotierende Achse in Verbrennungsmotoren, die eine oder mehrere Reihen von Nocken (Profilen) trägt. Diese Profile betätigen die Ventile über Kipphebel, Stößel oder direkt, sodass Einlass- und Auslassventile zeitlich koordiniert geöffnet und geschlossen werden. Das Prinzip beruht darauf, dass die Form der Nocken die Öffnungsdauer, den Hub und den Zeitpunkt der Ventilsteuerung festlegt.

Funktionsprinzip und Geschwindigkeit: Die Bewegung der Nockenwelle wird durch die Kurbelwelle übertragen. Die Nockenprofile bestimmen Hubhöhe sowie Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile. In einem Viertaktmotor dreht sich die Nockenwelle typischerweise mit der Hälfte der Kurbelwellenumdrehungen, wodurch der Ventilzyklus Ablagerungen aus dem Brennraum reguliert.

Aufbau und Bauformen: Es gibt verschiedene Ventiltrieb-Anordnungen. OHV (Nockenwelle im Motorblock) nutzt Stößel und Kipphebel, während Overhead-Cam-Systeme (OHC) SOHC (eine Nockenwelle pro Zylinderbank) oder DOHC (zwei Nockenwellen pro Zylinderbank) einsetzen. Der Antrieb erfolgt meist über Zahnrad-, Ketten- oder Riemengetriebe. Ventile werden von Flachstößeln oder Rollern betätigt; Lifters können hydraulisch oder mechanisch ausgelegt sein. Moderne Motoren verwenden häufig DOHC mit mehreren Ventilen pro Zylinder.

Variabler Ventiltrieb: Viele zeitgenössische Motoren nutzen eine variable Ventilsteuerung (VVT/VVL). Phasenversteller oder variable Profil-Nocken ermöglichen Anpassungen von Öffnungszeit und Hub, oft ergänzt durch elektronische Steuerung, um Leistung, Kraftstoffeffizienz und Emissionen zu optimieren.

Wartung und Bedeutung: Nockenwelle und Ventiltrieb benötigen ausreichende Schmierung. Verschleiß an Profil, Lagern oder Kette/Riemen kann zu Leistungsverlusten, Klappern oder Ventilproblemen führen. Regelmäßige Ölwechsel, Zustand von Kette/Riemen sowie korrekte Spannungen sind entscheidend.

Geschichte: Die Nockenwelle ist ein grundlegendes Element der Verbrennungsmotortechnik. Seit den frühen Viertaktmotoren dient sie der präzisen Ventilsteuerung; die Entwicklung von OHV- und OHC-Konzepten hat Leistung und Effizienz erheblich beeinflusst.