Die Motorsteuerung sorgt für eine ordnungsgemäße Abfolge des Motortakts. Sie besteht grob gesagt aus der Nockenwelle einschließlich des Antriebs, den Ventilen sowie dem Gerät, das die Ventile betätigt. Die Motorsteuerung liegt im Zylinderkopf des Motors.
Was ist eine Nockenwelle?
Die Nockenwelle ist eine unabdingbare Komponente bei der Steuerung des Motors. Die Einlassventile und die Auslassventile der im Motor vorhandenen Zylinder werden durch die Nocken geöffnet und durch Ventilfedern geschlossen. Die Steuerzeit eines Ventils ist dabei von der Länge der Nocken abhängig.
Nockenwellen bestehen aus Grauguss, Graphitguss, oder aus einer Stahllegierung. Die Oberfläche ist immer geschliffen und wird gehärtet. Bei einigen Motoren, wie z.B. in Rennwagen, ist die Nockenwelle innen hohl, um sie leichter zu machen. Dazu werden die Wellen schon in der Produktion hohl gegossen oder gebohrt.
Welche verschiedene Einbaulagen für die Nockenwellen gibt es?
Je nach Art des Motors werden Nockenwellen in verschiedenen Lagen eingebaut. Zu den wichtigsten Lagen gehören OHV, die Over Head Valves, OHC, den Over Head Camshaft, und DOHC, den sog. Double Over Head Camshaft.
Im modernen Motorenbau werden die sog. OHV-Bauformen nicht mehr angewendet. Bei der Bauart OHC wird die Nockenwelle über den Ventilen im Zylinderkopf verbaut. Die Ventile werden dann direkt mit Tassenstößeln bedient, oder aber mithilfe von Schlepp- oder Kipphebeln. Wie im englischen Namen schon angedeutet, liegen bei DOHC zwei Nockenwellen vor, die sich über den Ventilen befinden: Eine davon steuert die Einlassventile, die andere die Auslassventile. Bei Motoren mit mehreren Ventilen ist diese Form heutzutage die Norm.
Wie funktioniert die Motorsteuerung?
Die Kurbelwelle treibt die Nockenwelle an. Die zwischen den beiden Wellen wird vom Zahnriemen oder einer Steuerkette übertragen, je nach Hersteller. Die Nocken, bzw. Zapfen der Nockenwelle öffnen die Ein- und Auslassventile am Zylinder und Federn schließen sie wieder. Die Steuerzeit der Ventile wird dabei von der Länge der Zapfen (der Nocken) bestimmt.
Heute gibt es fast nur noch Motoren, die von oben gesteuert werden. Dabei schließen sich die Ventile in die gleiche Richtung, wie der Kolben, der sich im Zylinder nach oben bewegt.
Was macht die Steuerkette?
Es gibt zwei Antriebsarten, die die Radialkraft von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen. Beim sog. Kettentrieb ist das die Steuerkette, beim Riementrieb ein Zahnriemen. Damit die Ventile genau zum richtigen Zeitpunkt geöffnet und geschlossen werden, ist eine ordnungsgemäße Funktion der Steuerkette unabdingbar. Meist sind Steuerketten im Vergleich zu Zahnriemen ausdauernder und robuster. Zudem sind sie in der Lage, stärkere Kräfte zu übertragen.
Steuerkette oder Zahnriemen?
Ein Kritikpunkt in Bezug auf Kettentriebe ist ein lauteres Motorgeräusch, was den Komfort mindert. Dieser Kritikpunkt ist heute aber nicht mehr zutreffend. Die Motoren sind nunmehr stark gedämmt und es werden Gleitschienen und Spannvorrichtungen genutzt, um die Steuerkette genauso leise wie einen Zahnriemen laufen zu lassen. Wenn ein Wechsel der Kette ansteht, so kostet dieser jedoch etwas mehr als bei Zahnriemen.
Wie wartet man eine Steuerkette?
Es kommt überaus selten vor, dass Steuerketten reißen. Das hat wie beim Reißen eines Zahnriemens meist einen kompletten Motorschaden zur Folge. Die Steuerkette muss aber, entgegen dem Klischee, sehr wohl gewartet werden. Das betrifft besonders die einfachen Steuerketten der Bauart Simplex. Da sich das Material ermüdet und Steuerketten auch stark belastet sind, kann sich die Steuerkette verlängern. Dadurch treten über die Zeit hinweg veränderte Steuerzeiten bei den Ventilen auf, was dem Motor natürlich abträglich ist. Trotzdem Steuerketten sehr viel seltener gewartet werden müssen, als Zahnriemen, müssen sie dennoch regelmäßig überprüft werden. Wenn nötig, werden sie ausgewechselt. Bei Dieselmotoren mit starkem Drehmoment werden eher doppelt geführte Steuerketten der Bauart Duplex verwandt. Diese Art Steuerkette benötigt tatsächlich fast gar keine Wartung. Nur bei Nutzungen über 200.000 Kilometern sollten sie vorsorglich überprüft werden.