Overhead-Nockenwelle
Englisch: overhead cam
Eine Art von Nockenwelle in einem Verbrennungsmotor und damit auch die Ventilsteuerungsart, der Motortyp, der sie nutzt, oder ein solcher Motor; dieses Design hat die Ein- und Auslassventile im Zylinderkopf und die Nockenwelle(n) ebenfalls über den Ventilen.
Nockenwelle oben: Ventile und deren Steuerung sitzen im Zylinderkopf
Eine Nockenwelle oben ist eine Nockenwelle, die direkt über den Ein- und Auslassventilen im Zylinderkopf eines Kolbenmotors angebracht ist, anstatt unten im Kurbelgehäuse. Die Nocken drücken auf Ventilstößel, Kipphebel oder Ventilfolger, um die Ventile in genauer Reihenfolge mit der Kurbelwellendrehung zu öffnen und zu schließen. Dieses Design ermöglicht eine präzisere Ventilsteuerung und einfachere, kompaktere Ventilzuordnungen als Nockenwellen im Block, und es ist zur Standardausführung moderner Motoren geworden.
Es gibt zwei Hauptvarianten: Single Overhead Cam (SOHC), bei der eine Welle beide Ein- und Auslassventile durch Kipphebel betätigt; und Dual Overhead Cam (DOHC), bei der separate Wellen Ein- und Auslassventile unabhängig steuern. DOHC-Motoren ermöglichen aggressivere Nockenkurven, variable Ventilsteuerung ohne mechanische Kompromisse und höhere maximale Motordrehzahlen. Die Nockenwelle wird typischerweise durch einen Zahnriemen, eine Kette oder ein Zahnradsystem angetrieben, das mit einem Kettenrad auf der Kurbelwelle gekämmt ist und ein Übersetzungsverhältnis von 2:1 aufrechterhält, so dass sich die Nockenwelle bei zwei Kurbelwellenumdrehungen einmal dreht.
Motoren mit Nockenwelle oben benötigen Ventilspiele (die kleinen Abstände zwischen Nocken und Stößeln oder Kipphebeln), die eingestellt und gewartet werden müssen; zu großes Spiel verursacht Geräusche und verspätetes Öffnen der Ventile, zu kleines Spiel verhindert vollständiges Schließen und verursacht Kompressionsverlust und Überhitzung. Riemen- oder Kettendehnung, Verschleiß der Nockenprofilen selbst und Verschleiß der Ventilstößel oder Kipphebelpivotpunkte sind die wichtigsten Ausfallmechanismen. Die Nockenwelle muss präzise geschliffen sein, um einheitliche Nockenprofilen zu sichern; auch kleine Abweichungen in Nockenhöhe oder form beschädigen die Ventildichtung und den Verbrennungsdruck.
Das Design mit Nockenwelle oben wurde in den 1960er und 1970er Jahren zum Standard bei Personenkraftwagen, weil Emissionsvorschriften eine feinere Kontrolle der Ventilereignisse erforderten. Lastwagen und Industriemotoren behielten Nockenwellen im Block länger bei, da Nockenwellen oben anspruchsvollere Antriebssysteme, höhere Fertigungspräzision und bessere Abdichtung des Zylinderkopfes zur Vermeidung von Ölaustritt erfordern. Heute verwenden auch kleine Hubräume in Industrie- und Landwirtschaftsmotoren häufig einzelne Nockenwellen oben für Kraftstoffeffizienz und Emissionseinhaltung.
Der Begriff selbst spiegelt die physische Position wider: Die Nockenwelle befindet sich oberhalb der Zylinder, sichtbar im Motorraum statt verborgen darunter. Diese Sichtbarkeit machte die Nockenwelle oben zu einem Verkaufsargument bei ihrer ersten Erscheinung und wurde zum Synonym für modernes, effizientes Motorendesign. Techniker und Motorenbauer behandeln Motoren mit Nockenwelle oben völlig anders als Motoren mit Schubstangen in Bezug auf Ventileinstellungsverfahren, Fehlererkennung und Instandsetzungsanforderungen.