Ford Fiesta Forum

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Jeder konventionelle Motor, beziehungsweise jeder Fiesta Motor, verfügt über eine oder zwei Nockenwellen, dieser Beitrag soll die Grundlagen der Nockenwellensteuerung und die Bedeutung, Funktion und Auswirkungen von Änderungen an den Nockenwellen erläutern.

Grundlagen:
Die Nockenwelle ist eine Motorbauteil, welches für den Steuerung der Einlass- und Auslass-Ventile verantwortlich ist. Dieses „Steuerteil“ hat dabei die Aufgabe, die Ventile zuverlässig zu den vom Entwickler vorgesehenen Momenten zu schliessen und zu öffnen.
Von daher ist die Nockenwelle vergleichbar mit der Motorsteuerung.

Bei den Nockenwellen spielt es erst einmal keine Rolle, wo sie im Motor verbaut ist und wie viele es sind.
Es gibt und gab im Fiesta Motoren, die über eine sogenannte „unten liegende“ Nockenwelle verfügten (OHV), welche, bei denen eine Nockenwelle direkt über den Ventilen oder leicht versetzte daneben angebracht war (OHC), und auch Motoren die über zwei Nockenwellen verfügen (DOHC).

Der Einbauort hat natürlich Auswirkungen auf die Form und die restlichen Teile des Ventiltriebes aber darum wird in dieses Beitrag nicht vornehmlich gehen.

Die Steuerung der Ventile:
Mit Steuern der Einlass- und Auslass-Ventile ist das regelmässige Öffnen gemeint.
Der grobe Ablauf:
Normalerweise sind die Einlass- und Auslass-Ventile geschlossen. Das heisst, sie verschliessen den Brennraum hin zur Umgebung, was in dem Fall den Auspuff und denn Ansaugtrakt meint.
Vor und nach jeder Verbrennung müssen aber die Abgase aus dem Brennraum geschoben und die Frischgase angesaugt werden.
Damit diese Gase in und aus den Brennraum gelangen, müssen zu den richtigen Momenten die entsprechenden Ventile geöffnet und nach dem jeweiligen Vorgang die Ventile wieder geschlossen werden.
Durch die Ventilfeder wird das Ventil fest geschlossen gehalten und erst wenn die Nocke auf der Nockenwelle, direkt oder über einen Mechanismus das Ventil betätigt wird, somit das Ventil geöffnet.
Das Schliessen des Ventils geschieht dann allein über die Federkraft der Ventilfeder (Ausnahme: Desmodromische Ventilsteuerung).

Auswirkungen der Nockenform:
Schon bei der Beschreibung des groben Ablaufes wird klar, daß die Nockenform ausschlaggebend ist, wie hoch, wie schnell und wie lange das Ventil geöffnet wird.
Alle diese Parameter sind quasi in der Form des Nockens gespeichert.
Die Höhe der Nockenspitze, also der Abstand die grössten Erhebung des Nockens gegenüber zum Grundkreis der Welle, ist ausschlaggebend für den Ventilhub.
Der Verlauf der Nockenflanken, also die Tangente von der Welle zur Nockenspitze, ist entscheidend dafür, wie schnell das Ventil geöffnet wird.
Und die Breite des Nockens, also an welcher Stelle die Tangenten die Welle berühren, dafür, wie lange das Ventil geöffnet wird.

Änderungen an der Nockenwelle.
Da die Nockenwelle grosse Auswirkungen auf die Befüllung des Brennraumes mit Frischgasen beziehungsweise auf die Leerung des Brennraumes von den Abgasen, hat liegt es auf der Hand, daß bei einer gewünschten Leistungssteigerung die Steuerzeiten, also wie hoch, wie schnell und wie lange das Ventil geöffnet werden soll, angepasst werden müssen.
Wenn nun also ein Ventil schneller und länger geöffnet wird, kann die Befüllung des Brennraumes mit Frischgas und die Entleerung des Brennraumes vom Abgas verbessert werden.
Auf diese Weise kann somit mehr Leistung aus dem gesamten Motor geholt werden kann.

Das Bild im Anhang zeigt Beispielgebend wie sich eine Nockenwelle mit höheren Hub, längeren Steuerzeiten und steileren Flanken gegenüber eine normalen Seriennockenwelle unterscheidet.
Am Bild wird auch deutlich das das nachträgliche Bearbeitet einer Seriennockenwelle meist nicht sinnvoll ist, da ein Abtragen des Nockenhubes, egal in welcher Form, nicht zu einer Verbesserung führen kann.