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  Nockenwellenverstellung



Aufgabe

In Verbindung mit Mehrventiltechnik ist sie zumindest eine Teillösung des alten Problems, dass ein Hubkolben-Verbrennungsmotor nur in einem bestimmten Drehzahlbereich sein bestes Drehmoment hat. Mit der Nockenwellen-Verstellung kann er gutes Durchzugsvermögen im unteren Drehzahlbereich und Leistungsentfaltung bei sportlichem Hochdrehen vereinigen. Zusätzlich verringert sie in den sonst nicht optimalen Drehzahlbereichen schädliche Abgasemissionen und Kraftstoffverbrauch.
Weitere Möglichkeiten: verbesserte Steuerung des Leerlaufs und der inneren Abgasrückführung.

Funktion

Die Nockenwellen-Verstellung ist zwischen Antriebsrad und Nockenwelle angeordnet. Das Steuergerät leitet über Magnetventile Öldruck auf die Verstellung. Dadurch verdreht sich der innere Kolben (4. Bild rechts) gegenüber dem äußeren (4. Bild links) und so die Nockenwelle gegenüber ihrem Antrieb.
Das Ergebnis ist oben im Ventilhubdiagramm sichtbar. Hier ist nur die Einlass-Nockenwelle verstellbar. Im unteren Drehzahlbereich bis ca. 2000/min läuft der (Benzin-)Motor ohne Verstellung. Durch geringe Ventilüberschneidung ist ein niedriger Leerlauf und besseres Anfahrdrehmoment möglich. Im oberen Drehzahlbereich werden die Steuerzeiten Eö und Es um ca. 22° nach vorne verschoben. Hier ist eine größere Ventilüberschneidung vorteilhaft. Häufiger ist heute eine wegen der inneren Abgasrückführung (mit geringeren NOX-Emissionen) größere Überschneidung und eine im oberen Drehzahlbereich wieder geringer werdende.
Die Nockenwellen-Verstellung gilt entweder nur für die Einlass-Nockenwelle oder für beide. Sie kann auch zweimal im Drehzahlbereich des Motors geändert werden. Mit getakteten Magnetventilen ist eine kontinuierliche Verschiebung möglich. Nicht verändern kann sie die Zeit zwischen dem Öffnen und Schließen eines Ventils.

Dies ist erst bei der variablen Ventilhubsteuerung möglich. Eine weitere Möglichkeit ist z.B. ein abgeschrägter Nocken, der fast punktförmig auf seinen Tassenstößel wirkt. Dieses Verfahren ist nur anwendbar, wenn je eine Nockenwelle für die Ein- und die Auslassventile vorhanden ist. Diese wird dann elektronisch gesteuert mit hydraulischer Kraft der Länge nach verschoben und bewirkt eine stufenlose Steuerzeit- und Ventilhubänderung.
Nur für eine Nockenwelle wirkt sich die Verstellung zwischen den Nockenwellen durch eine etwas zu lange Kette und eine nach oben und unten bewegliche Kettenführung (Bild 5) aus. Wir setzen voraus, beide Nockenwellen drehen sich im Uhrzeigersinn. Wird die Führung der Verbindungskette durch Öldruck nach oben bewegt, so längt sich die Kette oben und wird unten kürzer. Das rechte Nockenwellenrad wird gegen die Drehrichtung des linken Nockenwellenrades verdreht. Die Ventile rechts öffnen und schließen relativ zu den linken nun später als vorher. Umgekehrtes passiert, wenn die Kettenführung nach unten bewegt wird. 07/16


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