Alles over de nokkenas van de motor

Motor nokkenas

Voor de stabiele werking van een verbrandingsmotor speelt elk onderdeel een belangrijke functie. Onder hen is de nokkenas. Bedenk wat de functie is, welke fouten optreden en in welke gevallen het moet worden vervangen.

Wat is een nokkenas?

In verbrandingsmotoren met een viertakt-type werking is de nokkenas een integraal element, zonder welke frisse lucht of een lucht-brandstofmengsel de cilinders niet binnenkomt. Dit is de as die in de cilinderkop is gemonteerd. Het is nodig om de inlaat- en uitlaatkleppen tijdig te openen.

Elke nokkenas heeft nokken (druppelvormige excentrieken) die op de zuigervolger drukken en het overeenkomstige gat in de cilinderkamer openen. In klassieke viertaktmotoren worden altijd nokkenassen gebruikt (er kunnen er twee, vier of één zijn).

Werking

Een aandrijfpoelie (of een asterisk, afhankelijk van het type distributieaandrijving) is bevestigd vanaf het uiteinde van de nokkenas. Er wordt een riem (of ketting, als er een asterisk is geïnstalleerd) op geplaatst, die is verbonden met de poelie of het tandwiel van de krukas. Tijdens het draaien van de krukas wordt via een riem of ketting koppel aan de nokkenasaandrijving geleverd, waardoor deze as synchroon draait met de krukas.

De dwarsdoorsnede van de nokkenas laat zien dat de nokken erop druppelvormig zijn. Wanneer de nokkenas draait, duwt het verlengde deel van de nok tegen de klepstoter, waardoor de inlaat of uitlaat wordt geopend. Wanneer de inlaatkleppen worden geopend, komt er verse lucht of een lucht-brandstofmengsel in de cilinder. Wanneer de uitlaatkleppen worden geopend, worden uitlaatgassen uit de cilinder verwijderd.

Dankzij het ontwerpkenmerk van de nokkenas kunt u de kleppen altijd op het juiste moment openen / sluiten, waardoor een efficiënte gasverdeling in de motor wordt gegarandeerd. Daarom wordt dit onderdeel de nokkenas genoemd. Wanneer het askoppel wordt verschoven (bijvoorbeeld wanneer de riem of ketting wordt uitgerekt), gaan de kleppen niet open in overeenstemming met de slag die in de cilinder wordt uitgevoerd, wat leidt tot een onstabiele werking van de verbrandingsmotor of niet toelaat helemaal niet werken.

Waar bevindt de nokkenas zich?

De locatie van de nokkenas is afhankelijk van de ontwerpkenmerken van de motor. Bij sommige aanpassingen bevindt deze zich onder, onder het cilinderblok. Vaker zijn er modificaties van motoren, waarvan de nokkenas zich in de cilinderkop bevindt (bovenop de verbrandingsmotor). In het tweede geval is de reparatie en afstelling van het gasdistributiemechanisme veel gemakkelijker dan in het eerste.

Modificaties van V-vormige motoren zijn uitgerust met een distributieriem, die zich in de ineenstorting van het cilinderblok bevindt, en soms is een afzonderlijk blok uitgerust met een eigen gasdistributiemechanisme. De nokkenas zelf is met lagers in de behuizing bevestigd, waardoor deze continu en soepel kan draaien. Bij boxermotoren (of boxermotoren) staat het ontwerp van de verbrandingsmotor de installatie van één nokkenas niet toe. In dit geval is aan elke kant een afzonderlijk gasdistributiemechanisme geïnstalleerd, maar hun werk is gesynchroniseerd.

Nokkenas functies

De nokkenas is een onderdeel van de timing (gasdistributiemechanisme). Het bepaalt de volgorde van de motorslagen en synchroniseert het openen / sluiten van de kleppen, die het lucht-brandstofmengsel naar de cilinders voeren en de uitlaatgassen verwijderen.

Het gasdistributiemechanisme werkt volgens het volgende principe. Op het moment van het starten van de motor gaat de startmotor rond krukkende schacht... De nokkenas wordt aangedreven door een ketting, een riem over een krukaspoelie of tandwielen (in veel oudere Amerikaanse auto's). Een inlaatklep in de cilinder gaat open en een mengsel van benzine en lucht komt de verbrandingskamer binnen. Tegelijkertijd stuurt de krukassensor een puls naar de bobine. Er wordt een ontlading in gegenereerd, die naar bougie.

Tegen de tijd dat de vonk verschijnt, zijn beide kleppen in de cilinder gesloten en wordt het brandstofmengsel gecomprimeerd. Bij brand wordt energie opgewekt en beweegt de zuiger naar beneden. Dit is hoe de krukas draait en de nokkenas aandrijft. Op dit moment opent hij de uitlaatklep, waardoor de gassen die tijdens het verbrandingsproces worden uitgestoten, naar buiten komen.

De nokkenas opent altijd de juiste klep voor een bepaalde tijd en tot standaardhoogte. Dankzij zijn vorm zorgt dit element voor een stabiele cyclus van de cyclus van de cyclus in de motor.

Details over de fasen van het openen en sluiten van de kleppen, evenals hun instellingen, worden in deze video getoond:

Fasen op de nokkenassen, welke overlap moet worden ingesteld? Wat is "nokkenasfase"?

Afhankelijk van de aanpassing van de motor kunnen er één of meerdere nokkenassen in zitten. Bij de meeste auto's zit dit onderdeel in de cilinderkop. Het wordt aangedreven door de rotatie van de krukas. Deze twee elementen zijn verbonden door een riem, distributieketting of tandwieloverbrenging.

Meestal is één nokkenas uitgerust met een interne verbrandingsmotor met een in lijn geplaatste cilinders. De meeste van deze motoren hebben twee kleppen per cilinder (een inlaat en een uitlaat). Er zijn ook aanpassingen met drie kleppen per cilinder (twee voor inlaat, één voor uitlaat). Motoren met 4 kleppen per cilinder zijn vaker voorzien van twee assen. In tegenoverliggende verbrandingsmotoren en met een V-vorm zijn ook twee nokkenassen geïnstalleerd.

Motoren met een enkele distributieas hebben een eenvoudig ontwerp, wat leidt tot een verlaging van de kosten van de eenheid tijdens het fabricageproces. Deze aanpassingen zijn gemakkelijker te onderhouden. Ze worden altijd op budgetauto's geïnstalleerd.

Bij duurdere motoraanpassingen installeren sommige fabrikanten een tweede nokkenas om de belasting te verminderen (vergeleken met timingopties met een enkele as) en in sommige ICE-modellen om een ​​verschuiving in de gasdistributiefasen te bieden. Meestal wordt een dergelijk systeem aangetroffen in auto's die sportief moeten zijn.

De nokkenas opent de klep altijd gedurende een bepaalde tijd. Om de efficiëntie van de motor bij hogere toerentallen te verbeteren, moet dit interval worden gewijzigd (de motor heeft meer lucht nodig). Maar met de standaardinstelling van het gasdistributiemechanisme, bij verhoogde krukassnelheden, sluit de inlaatklep voordat de vereiste hoeveelheid lucht de kamer binnenkomt.

Als u tegelijkertijd een sportnokkenas installeert (de nokken openen de inlaatkleppen langer en naar een andere hoogte), bij lage motortoerentallen, is de kans groot dat de inlaatklep opent nog voordat de uitlaatklep sluit. Hierdoor komt een deel van het mengsel in het uitlaatsysteem terecht. Het resultaat is een vermogensverlies bij lage snelheden en een toename van de uitstoot.

De eenvoudigste manier om dit effect te bereiken, is om een ​​kruknokkenas onder een bepaalde hoek ten opzichte van de krukas te installeren. Dit mechanisme zorgt voor het vroeg en laat sluiten / openen van de inlaat- en uitlaatkleppen. Bij tpm tot 3500, bevindt hij zich in één positie en wanneer deze drempel wordt overwonnen, draait de as een beetje.

Elke fabrikant die zijn auto's met een dergelijk systeem uitrust, geeft zijn eigen markering aan in de technische documentatie. Honda specificeert bijvoorbeeld VTEC of i-VTEC, Hyundai specificeert CVVT, Fiat - MultiAir, Mazda - S-VT, BMW - VANOS, Audi - Valvelift, Volkswagen - VVT, etc.

Om de prestaties van aandrijfeenheden te verbeteren, worden tot op heden elektromagnetische en pneumatische ongestuurde gasdistributiesystemen ontwikkeld. Hoewel dergelijke aanpassingen erg duur zijn om te vervaardigen en te onderhouden, worden ze nog niet op productieauto's geïnstalleerd.

Naast de verdeling van motorslagen, drijft dit onderdeel extra apparatuur aan (afhankelijk van de aanpassing van de motor), bijvoorbeeld olie- en brandstofpompen, evenals de verdeleras.

Nokkenas ontwerp

Nokkenassen worden vervaardigd door smeden, massief gieten, hol gieten en recentelijk zijn er buisvormige modificaties verschenen. Het doel van het veranderen van de technologie van creatie is om de structuur lichter te maken om een ​​maximale efficiëntie van de motor te verkrijgen.

De nokkenas is gemaakt in de vorm van een stang, waarop de volgende elementen zijn aangebracht:

• Sok. Dit is de voorkant van de as waar de spiebaan wordt gemaakt. Hier wordt de distributiekatrol gemonteerd. In het geval van een kettingaandrijving is op zijn plaats een asterisk geïnstalleerd. Dit onderdeel is vanaf het uiteinde vastgezet met een bout.
• Omentum nek. Hieraan is een oliekeerring bevestigd om te voorkomen dat er vet uit het mechanisme lekt.
• Ondersteuning nek. Het aantal van dergelijke elementen hangt af van de lengte van de staaf. Daarop zijn steunlagers gemonteerd, die de wrijvingskracht tijdens het draaien van de stang verminderen. Deze elementen worden in de overeenkomstige groeven in de cilinderkop gemonteerd.
• Cams. Dit zijn uitsteeksels in de vorm van een bevroren druppel. Tijdens het draaien duwen ze de stang die is bevestigd aan de tuimelaar (of de klepstoter zelf). Het aantal nokken is afhankelijk van het aantal kleppen. Hun grootte en vorm zijn van invloed op de hoogte en duur van het openen van de klep. Hoe scherper de punt, hoe sneller de klep sluit. Omgekeerd houdt de ondiepe rand de klep een beetje open. Hoe dunner de nokkenas is, hoe lager de klep naar beneden gaat, waardoor het brandstofvolume toeneemt en de afvoer van uitlaatgassen wordt versneld. Het type kleptiming wordt bepaald door de vorm van de nokken (smal - bij lage snelheden, breed - bij hogere snelheden). 
• Oliekanalen. In de as wordt een doorgaand gat gemaakt waardoor olie naar de nokken wordt gevoerd (elk heeft een kleine uitlaat). Dit voorkomt voortijdig wissen van de duwstangen en slijtage aan de nokvlakken.

Als een enkele nokkenas wordt gebruikt in het motorontwerp, dan zijn de nokken daarin zo geplaatst dat één set de inlaatkleppen beweegt en een enigszins verschoven set de uitlaatkleppen. Motoren met cilinders uitgerust met twee inlaat- en twee uitlaatkleppen hebben twee nokkenassen. In dit geval opent de ene de inlaatkleppen en de andere opent de uitlaatgasafvoer.

Soorten

In principe verschillen de nokkenassen niet fundamenteel van elkaar. Gasdistributiemechanismen verschillen radicaal in verschillende motoren. In ONS-systemen is de nokkenas bijvoorbeeld geïnstalleerd in de cilinderkop (boven het blok) en drijft deze rechtstreeks de kleppen aan (of via pushers, hydraulische klepstoters).

Bij gasdistributiemechanismen van het OHV-type bevindt de nokkenas zich naast de krukas aan de onderkant van het cilinderblok en worden de kleppen bediend via stoterstangen. Afhankelijk van het type distributie kunnen er één of twee nokkenassen per cilinderbank in de cilinderkop worden gemonteerd.

De nokkenassen verschillen onderling in het type nokken. Sommige hebben meer langwerpige "druppels", terwijl andere juist een minder langwerpige vorm hebben. Dit ontwerp zorgt voor een andere amplitude van de klepbeweging (sommige hebben een langer openingsinterval, terwijl andere langer opengaan). Dergelijke kenmerken van de nokkenassen bieden ruime mogelijkheden voor het afstemmen van motoren door het koppel en de hoeveelheid van de VTS-toevoer te veranderen.

Onder de tuning-nokkenassen bevinden zich:

1. Basis. Voorziet de motor van maximaal koppel bij lagere toeren, wat geweldig is voor stadsritten.
2. Onder-midden. Dit is de gulden middenweg tussen lage en gemiddelde toeren. Deze nokkenas wordt veel gebruikt op dragracemachines.
3. Paard. Bij motoren met dergelijke nokkenassen is het maximale koppel beschikbaar bij maximale toeren, wat een positief effect heeft op de maximale snelheid van de auto (voor het rijden op de snelweg).

Naast sportnokkenassen zijn er ook modificaties die beide groepen kleppen (zowel inlaat- als uitlaatkleppen op het juiste moment) openen. Hiervoor worden twee nokkengroepen op de nokkenas gebruikt. DOHC-timingsystemen hebben individuele inlaat- en uitlaatnokkenassen.

Waar is de nokkenassensor verantwoordelijk voor?

Bij motoren met een carburateur is een verdeler verbonden met de nokkenas, die bepaalt welke fase wordt uitgevoerd in de eerste cilinder - inlaat of uitlaat.

Er is geen verdeler in de verbrandingsmotoren met injectie, daarom is de nokkenaspositiesensor verantwoordelijk voor het bepalen van de fasen van de eerste cilinder. Zijn functie is niet identiek aan die van de krukassensor. In één volledige omwenteling van de distributieas draait de krukas tweemaal om de as.

DPKV fixeert het BDP van de zuiger van de eerste cilinder en geeft een impuls om een ​​ontlading voor de bougie te vormen. DPRV stuurt een signaal naar de ECU, op welk moment je brandstof en vonk moet leveren aan de eerste cilinder. Cycli in de overige cilinders vinden afwisselend plaats, afhankelijk van het motorontwerp.

De nokkenassensor bestaat uit een magneet en een halfgeleider. Op de distributieas bevindt zich een referentiepunt (kleine metalen tand) ter hoogte van de sensorinstallatie. Tijdens rotatie passeert dit element de sensor, waardoor het magnetische veld erin wordt gesloten en een puls wordt gegenereerd die naar de ECU gaat.

De elektronische regeleenheid registreert de hartslag. Hij wordt door hen geleid wanneer het brandstofmengsel wordt aangevoerd en in de eerste cilinder wordt ontstoken. In het geval dat twee assen worden geïnstalleerd (een voor de inlaatslag en de andere voor de uitlaat), wordt op elk van hen een sensor geïnstalleerd.

Wat gebeurt er als een sensor defect raakt? Deze video is gewijd aan dit probleem:

FASESENSOR WAAROM HET NODIG IS SYMPTOMEN VAN DE STORING DPRV

Als de motor is uitgerust met een variabel kleptimingsysteem, dan bepaalt de ECU aan de hand van de pulsfrequentie op welk moment het openen / sluiten van de kleppen moet worden vertraagd. In dit geval wordt de motor uitgerust met een extra apparaat - een faseverschuiver (of hydraulische koppeling), die de nokkenas draait om de openingstijd te wijzigen. Als de Hall-sensor (of de nokkenas) defect is, verandert de kleptiming niet.

Het werkingsprincipe van DPRV in dieselmotoren verschilt van de toepassing in benzine-analogen. In dit geval wordt de positie van alle zuigers op het bovenste dode punt op het moment van compressie van het brandstofmengsel vastgelegd. Hierdoor is het mogelijk om de positie van de nokkenas ten opzichte van de krukas nauwkeuriger te bepalen, wat de werking van de dieselmotor stabiliseert en het starten gemakkelijker maakt.

Extra referentiemarkeringen zijn toegevoegd aan het ontwerp van dergelijke sensoren, waarvan de positie op de moederschijf overeenkomt met de helling van een bepaalde klep in een afzonderlijke cilinder. De inrichting van dergelijke elementen kan verschillen, afhankelijk van de eigen ontwikkelingen van verschillende fabrikanten.

Soorten nokkenasplaatsing in de motor

Afhankelijk van het type motor kan hij één, twee of zelfs vier gasdistributieschachten bevatten. Om het type timing gemakkelijker te kunnen bepalen, zijn de volgende markeringen op het kleppendeksel aangebracht:

• SOHC. Het wordt een lijnmotor of een V-vormige motor met twee of drie kleppen per cilinder. Daarin zal de nokkenas één per rij zijn. Op de staaf zitten nokken die de inlaatfase regelen, en enigszins verschoven zijn verantwoordelijk voor de uitlaatfase. In het geval van motoren gemaakt in de vorm van V, zullen er twee van dergelijke assen zijn (één per rij cilinders) of één (geplaatst in de camber tussen de rijen).

• DOHC. Dit systeem verschilt van het vorige door de aanwezigheid van twee nokkenassen per cilinderbank. In dit geval is elk van hen verantwoordelijk voor een afzonderlijke fase: een voor de inlaat en de andere voor de release. Er komen twee distributieassen op motoren met één rij en vier op V-vormige motoren. Deze technologie maakt het mogelijk om de belasting op de as te verminderen, waardoor de hulpbronnen toenemen.

Gasdistributiemechanismen verschillen ook in de plaatsing van de as:

• Zijkant (of onderkant) (OHV of “Pusher” motor). Dit is een oude technologie die werd gebruikt in carburateurmotoren. Een van de voordelen van dit type is het gemak van smering van bewegende elementen (direct in het motorcarter). Het grootste nadeel is de complexiteit van onderhoud en vervanging. In dit geval drukken de nokken op de tuimelaars en brengen ze beweging over op de klep zelf. Dergelijke modificaties van motoren zijn niet effectief bij hoge snelheden, omdat ze een groot aantal klepopeningstijdregelingen bevatten. Door de toegenomen traagheid lijdt de nauwkeurigheid van de kleptiming eronder.

• Top (OHC). Dit timingontwerp wordt gebruikt in moderne motoren. Dit apparaat is gemakkelijker te onderhouden en te repareren. Een van de nadelen is het gecompliceerde smeersysteem. De oliepomp moet een stabiele druk creëren, daarom is het noodzakelijk om de intervallen voor het vervangen van olie en filters nauwlettend in de gaten te houden (waarop u moet letten bij het bepalen van het schema voor dergelijke werkzaamheden wordt beschreven hier). Door deze opstelling kunnen er minder extra onderdelen worden gebruikt. In dit geval werken de nokken rechtstreeks op de klepstoters.

Hoe een defecte nokkenas te vinden

De belangrijkste reden voor het falen van de nokkenas is het gebrek aan olie. Het kan ontstaan ​​als gevolg van slecht filter staten of ongeschikte olie voor deze motor (voor welke parameters het smeermiddel is geselecteerd, lees in afzonderlijk artikel). Als u de onderhoudsintervallen volgt, gaat de distributieas net zo lang mee als de hele motor.

Typische problemen met de nokkenas

Door natuurlijke slijtage van onderdelen en een onoplettendheid van de automobilist kunnen de volgende storingen aan de gasverdeleras optreden.

• Falen van de bevestigde onderdelen - aandrijftandwiel, riem of distributieketting. In dit geval wordt de as onbruikbaar en moet deze worden vervangen.
• Inbeslagname van lagertappen en slijtage van nokken. Spanen en groeven worden veroorzaakt door overmatige belastingen, zoals een onjuiste klepafstelling. Tijdens het draaien zorgt de verhoogde wrijvingskracht tussen de nokken en klepstoters voor extra verwarming van het samenstel, waardoor de oliefilm breekt.

• Oliekeerring lekt. Het treedt op als gevolg van langdurige stilstand van de motor. Na verloop van tijd verliest de rubberen afdichting zijn elasticiteit.
• Asvervorming. Door oververhitting van de motor kan het metalen element bij zware belasting doorbuigen. Een dergelijke storing wordt onthuld door het verschijnen van extra trillingen in de motor. Meestal duurt een dergelijk probleem niet lang - door sterk schudden zullen aangrenzende onderdelen snel uitvallen en moet de motor worden opgestuurd voor revisie.
• Onjuiste installatie. Op zich is dit geen storing, maar door het niet naleven van de normen voor het aandraaien van de bouten en het afstellen van de fasen, zal de verbrandingsmotor snel onbruikbaar worden en zal deze moeten worden "gekapitaliseerd".
• Een slechte kwaliteit van het materiaal kan leiden tot een defect aan de as zelf, daarom is het bij het kiezen van een nieuwe nokkenas belangrijk om niet alleen op de prijs te letten, maar ook op de reputatie van de fabrikant.

Hoe cam-slijtage visueel te bepalen - getoond in de video:

Nokkenasslijtage - hoe visueel te bepalen?

Sommige automobilisten proberen bepaalde defecten aan de distributieas te verhelpen door beschadigde delen te schuren of extra voeringen te installeren. Dergelijke reparatiewerkzaamheden hebben geen zin, want wanneer ze worden uitgevoerd, is het onmogelijk om de nauwkeurigheid te bereiken die nodig is voor een soepele werking van het apparaat. In het geval van een probleem met de nokkenas, raden experts aan deze onmiddellijk te vervangen door een nieuwe.

Hoe een nokkenas te kiezen

Een nieuwe nokkenas moet worden geselecteerd op basis van de reden voor vervanging:

• Een beschadigd onderdeel vervangen door een nieuw exemplaar. In dit geval wordt een vergelijkbaar model geselecteerd in plaats van het mislukte model.
• Motor modernisering. Voor sportwagens worden speciale nokkenassen gebruikt in combinatie met een variabel kleptimingsysteem. Motoren voor dagelijks rijden worden ook opgewaardeerd, bijvoorbeeld door het vermogen te vergroten door de fasen aan te passen door niet-standaard nokkenassen te installeren. Als er geen ervaring is met het uitvoeren van dergelijk werk, is het beter om het aan professionals toe te vertrouwen.

Waar moet u op letten bij het kiezen van een nokkenas die niet standaard is voor een bepaalde motor? De belangrijkste parameter is cam camber, maximale kleplift en overlaphoek.

Zie de volgende video voor hoe deze indicatoren de motorprestaties beïnvloeden:

Hoe een nokkenas te kiezen (deel 1)

Kosten van een nieuwe nokkenas

In vergelijking met een complete motorrevisie zijn de kosten voor het vervangen van de nokkenas verwaarloosbaar. Een nieuwe as voor een binnenlandse auto kost bijvoorbeeld ongeveer $ 25. Voor het aanpassen van de kleptiming in sommige werkplaatsen kost $ 70. Voor een grote revisie van de motor, samen met reserveonderdelen, moet u ongeveer $ 250 betalen (en dit is in garage-servicestations).

Zoals u kunt zien, is het beter om op tijd onderhoud uit te voeren en de motor niet bloot te stellen aan overmatige belasting. Dan zal hij zijn meester vele jaren dienen.

Welke merken de voorkeur geven

De werkbron van de nokkenas hangt rechtstreeks af van hoe hoogwaardig materiaal de fabrikant gebruikt bij het maken van dit onderdeel. Zacht metaal zal meer slijten en oververhit metaal kan barsten.

De hoogste kwaliteit en meest betrouwbare optie is het OEM-bedrijf. Dit is een fabrikant van verschillende originele apparatuur, waarvan de producten onder verschillende merknamen kunnen worden verkocht, maar de documentatie geeft aan dat het onderdeel OEM is.

Onder de producten van deze fabrikant vindt u voor elke auto een onderdeel. Toegegeven, de kosten van een dergelijke nokkenas zullen erg duur zijn in vergelijking met analogen van specifieke merken.

Als u op een goedkopere nokkenas moet blijven, dan is een goede optie:

• Duits merk Ruville;
• Tsjechische fabrikant ET Engineteam;
• Brits merk AE;
• Spaanse firma Ajusa.

De nadelen bij het kiezen van een nokkenas van de genoemde fabrikanten is dat ze in veel gevallen geen onderdelen voor een specifiek model maken. In dit geval moet u het origineel kopen of contact opnemen met een vertrouwde draaier.

Vragen en antwoorden:

Hoe werken de krukas en nokkenas? De krukas werkt door de zuiger in de cilinders te duwen. Een distributienokkenas is ermee verbonden via een riem. Voor twee krukasomwentelingen vindt één nokkenasrotatie plaats.

Wat is het verschil tussen een krukas en een nokkenas? De draaiende krukas drijft het vliegwiel in rotatie (vervolgens gaat het koppel naar de transmissie en naar de aandrijfwielen). De nokkenas opent / sluit de distributieklep.

Wat zijn de soorten nokkenassen? Er zijn basis-, rij-, tuning- en sportnokkenassen. Ze verschillen in het aantal en de vorm van de nokken die de kleppen aandrijven.