Nockenwellen Vermessen


 

1. Vorwort

  
   
Da die meisten Nockenwellenhersteller sehr sparsam mit der Angabe der genauen Steuerzeiten sind, bzw. diese auf unterschiedliche Weiße ermitteln,  oder aber die Daten gänzlich Unbekannt sind lassen sich verschiedene Nockenwellen nicht miteinander Vergleichen.

So lässt sich mit der bloßen Angabe des Öffnungswinkels nichts Anfangen, wenn man die dazugehörigen Steuerzeiten nicht kennt, viele Hersteller bieten zwar Wellen mit dem selben Öffnungswinkel aber mit jeweils anderen Steuerzeiten an, was einen großen Einfluss auf die Charakteristik, Ansprechverhalten und letztendlich die Fahrbarkeit hat.

Und selbst wenn der Hersteller die Steuerzeiten genau angibt, kommt es darauf an WIE diese Ermittelt wurden um Vergleichen zu können.
Also bei welchem Ventilhub und oder Ventilspiel wurden die Werte gemessen.
Audi gibt die Steuerzeiten z.B. bei einem Ventilhub von 1mm und einem Ventilspiel von 0 an.

Warum bei einem bestimmten Ventilhub gemessen wird hat den einfachen Grund, das so die Anlauframpen nicht mitgemessen werden.
Diese werden benötigt damit das Ventil nicht "Schlagartig" hoch geschleudert wird und so unter Umständen den Nocken verlässt.
Die Rampe hat also lediglich den Zweck, einen stoßfreien Beginn der Ventilerhebung einzuleiten, hat aber mit der eigentlichen Steuerzeit nichts zu tun.
Die Auslegung dieser Anlauframpen ist wiederum Abhängig vom Ventiltrieb (mechanisch oder hydraulisch, direkt oder über Kipphebel).

So hat z.B. die Einlasswelle des 7A Motors bei Ventilhub 0 (also incl. der Anlauframpen) einen Öffnungswinkel von 252 Grad, bei 1mm Ventilhub allerdings nur noch 224 Grad.
Würde man jetzt bei einem Ventilhub von 0,5mm messen, hätte man wieder andere Werte, und genau da liegt das Problem, wenn man nicht weiß bei welchem Ventilhub der jeweilige Hersteller einer Tuning-Welle seine Steuerzeiten Ermittelt hat lassen sich die NW nicht Untereinander Vergleichen.

Will man also wissen wo und wie eine scharfe Nockenwelle gegenüber der Serienwelle die Leistung bzw. den zusätzlichen Querschnitt herholt, bietet es sich an, die Wellen zu Vermessen und die Ergebnisse in einem Diagram übereinanderzulegen.

 

  
   
2. Steuerzeiten Ermitteln  
   
Die Bestimmung der Steuerzeiten kann Grundsätzlich auf verschiedene Arten Erfolgen, z.B. durch Einspannen der Nockenwelle in eine Drehbank mit Gradscheibe und geführtem Flachstößel, dem Messen am Ventilteller, Federteller oder direkt mit der Messspitze auf dem Nocken...

Da beim 20V das Messen am Federteller nicht möglich ist, und das Messen am Ventilteller einen mechanischen Tassenstößel und Ventilspiel 0 Vorraussetzen würde habe ich mich für die hier beschriebene Methode Entschieden.

Benötigt wird:

- einen Zylinderkopf mit ausgebauten Ventilen 
- 2 alte Hydrostößel 
- Messuhr mit einem Messbereich bis 13mm (Die meisten Messuhren gehen nur bis 10mm, was bei unserem Hub zu wenig ist)
- Messuhrhalter und eine Verlängerung für die Messspitze 
- Gradscheibe und Zeiger (siehe rechtes Bild, Download HIER oder per klick auf das Bild) 
- die zu vermessende Nockenwellen
 

Vorbereitung:

Die Gradscheibe mit Zeiger Ausdrucken (am besten auf ein dickeres Papier, ich habe den Ausdruck zusätzlich noch laminiert) und Ausschneiden
Die Gradscheibe kommt in die Innenseite des Nockenwellenrads

 
 

   Der Zeiger kommt auf die Seite der Auslasswelle und wird mit mit einer Schraube und dem Lagerdeckel fixiert (siehe Bild unten).

Da der Hydrostößel das Messergebnis verfälschen würde muss bei diesem zunächst das Hydraulikelement ausgebaut werden.

Das eigentliche Hydraulikelement ist dabei nur in den Stößel gesteckt. Zum Ausbau den Stößel fest auf eine weiche Unterlage (z.B. Holz) klopfen bis das Element herauskommt, und dann Vorsichtig mit einer Zange herausziehen. (Bild rechts zeigt den Stößel mit ausgebautem Hydroelement).

Die "leeren" Stößel werden jetzt im Kopf am 1. Zylinder Eingesetzt (jeweils eines im Auslass und eines im Einlass)

Danach werden die zu vermessenden Nockenwellen samt Steuerkette in den Kopf eingebaut, und die Steuerzeiten peinlich genau Eingestellt.
Die o -Markierungen der Nockenwellen müssen genau zueinander zeigen und mit der Dichtfläche des Zylinderkopfes fluchten. (siehe gelbe Markierungen im Bild unten).

Das Nockenwellenrad locker ansetzen, und möglichst genau auf Zünd-OT des 1.Zyl. stellen (Markierungen Nocken, + Markierung Nockenwellenrad, zur Orientierung Ventildeckel auflegen müssen Übereinstimmen).
In dieser Stellung die Gradscheibe so verdrehen, das der Zeiger genau auf die 360 Grad Markierung zeigt,  in dieser Position die Schraube für das Nockenwellenrad festziehen (somit ist auch die Gradscheibe fixiert).

  

 
   
Durchführung:

Wir Ermitteln nun die Ventilerhebungskurve, indem wir durch die Ventilführung direkt auf der Unterseite des leeren Stößels messen.
Die Messuhr mit Halter montieren, und so positionieren das dabei um möglichst im rechten Winkel zur Ventilführung gemessen wird.

Messuhr auf Null stellen und am Nockenwellenrad langsam und im Motordrehrichtung drehen und gleichzeitig die Werte aufschreiben (5 Grad Schritte genügen - entspricht 10 Grad an der KW). 
Am Beginn und Ende der Rampe kann dabei bei Bedarf auch in 1 Grad Schritten gemessen werden, um den genauen Öffnungsbeginn bzw. das Schließende auf 2 Grad (KW) genau zu Ermitteln. 

Diesen Vorgang jeweils mit der Ein und Auslasswelle durchführen.

Die Werte werden dann in eine Tabelle eingetragen, eine passende Vorlage steht HIER zum Download bereit.
Die Werte der Serienwellen sind schon Eingetragen, somit können die Ermittelten Werte direkt auf dem Diagrammblatt mit den Serienwellen Verglichen werden.

Wie Eingangs erwähnt ist beim Auswerten zu beachten, das Audi die Steuerzeiten bei 1mm Ventilhub angibt, das Bedeutet, das die Steuerzeiten bei einem Ventilhub von 1mm gelten (was später leicht aus dem Diagramm herauslesen werden kann, einfach die Werte bei 1mm Hub ablesen)  

Der Nockenhub der Welle kann im übrigen ganz leicht Ermittelt werden, dazu einfach mit einer Schieblehre das Maß von Nockenspitze zum Nockengrundkreis und den Grundkreis selbst messen. Die Differenz der beiden Maße ergibt dabei den Nockenhub.

 

  

 
   

 

 

  

Das untere Bild zeigt den Vergleich der Ventilerhebungskurven der 7A Serienwellen mit den von ABT für den 2,5l Umbau Verwendeten Nockenwellen.