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Wie funktioniert eine Sportnockenwelle?

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Wie funktioniert eine Sportnockenwelle?

Wenn Sie nicht gerade auf Elektroantrieb umgestiegen sind oder Ihr Oldtimer oder Bus von Mazdas berüchtigtem Wankelmotor angetrieben wird, finden Sie in Ihrem Motor eine oder zwei, vielleicht sogar vier Nockenwellen versteckt. Ob Oldtimer Volkswagen oder moderner Porsche, das Prinzip der Nockenwelle ist dasselbe und kann dazu genutzt werden, zusätzliche PS freizusetzen. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie eine Sportnockenwelle eigentlich funktioniert.

Was ist eine Nockenwelle?

Eine Nockenwelle ist ein rotierendes Stück Metall mit strategisch positionierten Nocken, die jedes Mal bei Berührung ein anderes mechanisches Objekt betätigen. Im Falle eines Motors ist das andere Objekt typischerweise ein Stößel und ein Ventil oder eine Stößelstange und eine Kipphebelwelle. Die Nockenwelle wird verwendet, um das Öffnen und Schließen der Ein- und Auslassventile im Zylinderkopf zu steuern, wodurch das Kraftstoff/Luft Gemisch in die Verbrennungskammer gelangt und die verbrannten Abgase für den nächsten Zyklus ausgestoßen werden.

Was bedeuten Nockenwellenhub und Steuerzeiten?

Der Nockenwellenhub bezeichnet die Höhe des Nocken – also der erhöhte ovale Teil, der aus dem allgemeinen Durchmesser des Nockenwellengrundkreises herausragt. Je höher dieser Nocken ist, desto weiter werden die Ventile geöffnet. Die Steuerzeit bezieht sich darauf, wie lange der Nocken das Ventil zumindest teilweise öffnet und wird in Grad gemessen, allerdings in Grad der Kurbelwellendrehung und nicht in Grad der Nockenwelle. Als Faustregel gilt: Je länger die Steuerzeit, desto mehr verschiebt sich die maximale Leistung auf höhere Drehzahlen.
Beide Variablen beeinflussen den Wirkungsgrad und die Leistung des Viertaktmotors, wenn Anpassungen außerhalb der Standardspezifikation vorgenommen werden.

Wie viele Nockenwellen hat mein Motor?

Die meisten älteren Motore, einschließlich der luftgekühlten flachen 4-Zylinder Boxermotore und frühen wassergekühlten Exemplare, haben eine einzige Nockenwelle. Die Mehrzahl der luftgekühlten 911er hat 2, ebenso wie der Golf GTI 16V und der VR6. Einige wenige waren mit vier Nockenwellen gesegnet, darunter der 356 mit vier Nocken und der Porsche 928 mit V8 Motor.

Ein Boxermotor, wie der Wasserboxer und der Porsche 356/912, hat eine einzige, zentral im Kurbelgehäuse montierte Nockenwelle. Während sich diese dreht, betätigt sie horizontal montierte Stößelstangen, um die Kipphebelwellen in den Zylinderköpfen zu steuern, die dann die Ventile öffnen und schließen.

Aufgrund der mangelnden Zuverlässigkeit der Stößelstangen bei hohen Drehzahlen und der begrenzten Spitzenleistung des Motors entschied sich Porsche bei den Modellen 901/911 für die Abkehr von dieser antiquierten und recht klobigen Anordnung. Stattdessen verwenden die 911-Motoren 2 Nockenwellen, jeweils eine in jedem Zylinderkopf, die direkt die Kipphebelwelle bewegen und damit die Ventile öffnen.

Wassergekühlte 8-Ventil Motoren von VW und die Reihenmotoren von Porsche haben eine einzige Nockenwelle, die oben im Motor, direkt unter dem Kipphebeldeckel, montiert ist. Im Vergleich zu einem Boxermotor, bei dem das Gehäuse geteilt werden muss, ist der Wechsel einer Nockenwelle bei einem Reihenmotor ein Kinderspiel! 1986 brachte Volkswagen den GTI 16V Motor auf den Markt, der über eine doppelte obenliegende Nockenwelle (DOHC) verfügte, bei der jeweils eine Nockenwelle den Einlassventilen und eine andere den Auslassventilen zugeordnet war. Ein Jahr später brachte Porsche den 944 S auf den Markt, der ebenfalls mit 16 Ventilen ausgestattet war, allerdings in einem größeren 4-Zylinderblock. Der Vorteil von DOHC ist ein besserer Luftstrom durch die Köpfe, was zu einem effizienteren Betrieb führt und eine Steigerung der Spitzenleistung gegenüber einem SOHC-Motor bewirkt.

Mit mehr Nockenwellen wird es komplizierter, da die Nockenwellen nicht nur untereinander, sondern auch mit der Kurbelwelle synchronisiert bleiben müssen. 16V Motoren sind auch teurer in der Wartung, wenn es um den Austausch von Ventilschaftdichtungen und Nockenstößeln geht, da es mehr von ihnen gibt!

Warum eine Sportnockenwelle einbauen?

Genauso wie Sie vielleicht einen Auspuffkrümmer, ein Luftfilter-Induktionskit oder einen ECU-Chip in Ihren Motor einbauen, besteht die Aufgabe einer Sportnockenwelle darin, das Gleiche zu tun wie das Original, nur besser. Mit besser meine ich effizienter, näher an der Betriebstoleranz und mit dem Hauptaugenmerk auf Leistungsentfaltung statt Kraftstoffeinsparung. Abhängig von Ihrer Motorkonfiguration können Sie eine Sportnockenwelle in wenigen Stunden einbauen. Bei einem Volkswagen 4-Zylinder Boxermotor ist jedoch eine komplette Demontage erforderlich, so dass der Einbau einer solchen Nockenwelle nur für engagierte Heimwerker in Frage kommt.

Wie funktionieren Sportnockenwellen?

Wie wir bereits besprochen haben, können sowohl Nockenbreite als auch Hub eingestellt werden, um die Ventilöffnung fein abzustimmen. Wenn das Einlassventil länger oder etwas weiter geöffnet ist, dann kann mehr Gemisch in den Brennraum gelangen. Wenn sich das Auto jedoch im Leerlauf oder bei niedrigen Drehzahlen befindet, findet die Kompression nicht effektiv statt, bis das Ventil richtig geschlossen ist. Es gibt auch die Möglichkeit, dass das Nockenwellenprofil auf den beiden Seiten unterschiedlich ist. Dies ermöglicht es den Motorenbauern, ein Ventil langsam zu öffnen, aber schnell zu schließen, oder umgekehrt.

Des Weiteren kann die zeitliche Überlappung zwischen den Einlass- und Auslassventilen eingestellt werden. Selbst bei einer regulären Nockenwelle sind Einlass- und Auslassventile teilweise gleichzeitig geöffnet. Dieser Zeitraum kann jedoch vergrößert werden, um den "Spüleffekt" zu maximieren und mehr Spitzenleistung zu erzeugen. Dies geht jedoch zu Lasten eines ruhigen Leerlaufs und sollte sorgfältig abgewogen werden, wenn es sich nicht um einen Rennwagen handelt.

Was sollte bei einer Sportnockenwelle miteingebaut werden?

Sportnockenwellen werden häufig als Kit verkauft, oder die Tuning-Firma, die sie herstellt, bietet eine Reihe von empfohlenen Extras zum gleichzeitigen Einbau an. Dazu gehören z.B. verbesserte Nockenwellenscheiben, verstärkte Ventilfedern und Stößel oder Schlepphebel. Für die Langlebigkeit der neuen Nockenwelle und letztlich die Leistung ist es ratsam, diese Teile gleich mit auszutauschen.

Die Nockenwellenscheibe ist am Ende der Nockenwelle befestigt und wird entweder über eine Steuerkette oder einen Zahnriemen von der Kurbelwelle angetrieben. Es gibt auch verstellbare Nockenwellenriemenscheiben, die eine schrittweise Einstellung der Steuerzeiten ermöglichen, während alle Komponenten montiert sind.

Steifere Ventilfedern kontrollieren das Öffnen und Schließen der Ventile bei höheren Drehzahlen besser. Sie eliminieren das Ventilklappern, bei dem das Ventil aufgrund der Trägheit, die durch zu schnelles Schließen entsteht, wieder aufspringt.

Je nachdem, wie weit Sie Ihr Leistungstuning treiben, ist es sinnvoll, eine neue Nockenwelle mit einem gefrästen und polierten Zylinderkopf zu koppeln und auch größere Ventile einzubauen.

Wir hoffen, dass dieser Leitfaden geholfen hat, die Rolle der Sportnockenwelle beim Bau eines klassischen VW- oder Porsche-Motors zu erklären. Sollten Sie weitere Fragen haben, posten Sie diese bitte in den Kommentaren und wir werden unser Bestes tun, sie zu beantworten.

Andy

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