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Eine Nockenwelle ist eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Kreis- oder Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung oder eine Oszillationsbewegung. Solche Geräte wurden im dritten Jahrhundert in Form von Spielzeugen verwendet, die automatisch neu programmiert wurden. Eine der weltweit am häufigsten verwendeten Anwendungen ist das Öffnen und Schließen von Kraftstoffventilen in praktisch allen kolbengetriebenen Verbrennungsmotoren.
Mechanik einer Nockenwelle
Das Gerät ist mit einer Welle ausgestattet, auf deren Länge Scheiben angebracht sind. Jeder Nocken ist exzentrisch - es ist eine gleichmäßige Kreisscheibe, sondern hat eine Ausbuchtung. Dies ermöglicht es, das Objekt während seiner gesamten Drehung der Welle um ihre Achse als Mitläufer zu bezeichnen.
Steuerventil
Bei Verbrennungsmotoren ist der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Kraftstoffeinspritz- und Gasauslassventile äußerst wichtig und muss mit der entsprechenden Bewegung des Kolbens synchronisiert werden, um ordnungsgemäße Motorhübe zu ermöglichen. Dies wird erreicht, indem die Nockenwelle zum Öffnen und Schließen der Ventile zu voreingestellten Zeitpunkten verwendet wird. Die Nockenwelle ist direkt über Zahnräder oder mit einem Riemen mit der Kurbelwelle verbunden und dreht sich somit, wenn sich die Kurbelwelle dreht. Die Nocken liegen so an den entsprechenden Ventilen jedes Zylinders an, dass sie den Motor offen halten und ihn während des gesamten restlichen Hubs geschlossen halten können. Geringe Abweichungen bei dieser kritischen Ventilsteuerung führen zu einer ineffizienten Motorleistung. Größere Zeitunterschiede können zum Motorschaden führen.
Nockenwellenbetrieb
Die Nockenwelle ist so ausgelegt, dass sie sich bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle zweimal dreht, und bei jeder Umdrehung der Nockenwelle treten vier Ventilereignisse auf. Nocken auf der Nockenwelle öffnen die Einlassventile während des Einlasshubs, die dann zu Beginn des Kompressionshubs geschlossen werden. Wenn der komprimierte Kraftstoff gezündet wurde, hat die Kurbelwelle eine Umdrehung abgeschlossen. Andere Cams wurden noch nicht veröffentlicht, aber noch nicht vollständig. Diese Ventile bleiben geöffnet, wenn der Kolben für den Auslasshub nach hinten fährt, sodass alle verbrannten Gase entweichen, bevor sie sich zu schließen beginnen. Die Nocken für die Einlassventile öffnen sie wieder bis zum nächsten Einlasshub.
Leistungsoptimierung
Die Steuerzeiten der Nockenwelle spielen eine wichtige Rolle bei der Leistungsoptimierung von Fahrzeugen. Sowohl die Steuerzeiten als auch die Abmessungen der Nocken werden geändert, um nicht nur die genaue Steuerzeiten für das Öffnen des Ventils zu liefern, sondern auch das richtige Ausmaß, in dem das Ventil für eine optimale Leistung geöffnet wird. Eine richtig getimte und abgestimmte Nockenwelle könnte den Sekundenbruchteil zwischen dem ersten und dem zweiten Platz bedeuten.
