Eine Steuerwelle ist eine Welle, an der ein Nocken befestigt wird, oder deren ein Nocken einen integralen Bestandteil bildet.

Geschichte

Ein früher Nocken wurde in hellenistische wassergesteuerte Automaten aus dem 3. Jahrhundert v. Chr. eingebaut. Die Steuerwelle wurde später im Irak (Mesopotamia) von Al-Jazari 1206 beschrieben. Er hat es als ein Teil seiner Automaten, wassererhebender Maschinen und Wasseruhren wie die Schlossuhr verwendet. Der Nocken und die Steuerwelle sind später in europäischen Mechanismen aus mindestens dem 14. Jahrhundert, oder vielleicht früher erschienen.

Gebrauch

In inneren Verbrennungsmotoren mit Kolben wird die Steuerwelle verwendet, um poppet Klappen zu bedienen. Es besteht dann aus einer zylindrischen Stange, die die Länge der Zylinderbank mit mehreren länglichen Lappen führt, die davon, ein für jede Klappe hervortreten. Die Nocken zwingen die offenen Klappen durch das Drücken auf die Klappe, oder auf einem Zwischenmechanismus, als sie rotieren.

Selbstfahrend

Material

Steuerwellen können aus mehreren verschiedenen Typen des Materials gemacht werden. Diese schließen ein:

Abgekühltes Eisen castings: Das ist eine gute Wahl für die Großserienproduktion. Eine abgekühlte Eisensteuerwelle hat einen Widerstand gegen das Tragen, weil die Steuerwelle-Lappen abgekühlt worden sind, allgemein sie härter machend. Wenn man abgekühltes Eisen castings macht, werden andere Elemente zum Eisen vor dem Gussteil hinzugefügt, um das Material passender für seine Anwendung zu machen.

Billett-Stahl: Wenn eine hohe Qualitätssteuerwelle erforderlich ist, beschließen Motorbaumeister und Steuerwelle-Hersteller, die Steuerwelle vom Stahlbillett zu machen. Diese Methode wird auch für die niedrige Volumen-Produktion verwendet. Das ist viel mehr zeitaufwendiger Prozess, und ist allgemein teurer als andere Methoden. Jedoch ist das Endprodukt weit höher. Wenn man die Steuerwelle machen wird, werden CNC Drehbänke, CNC Fräsmaschinen und CNC Steuerwelle-Schleifer verwendet. Verschiedene Typen der Stahlbar, können ein Beispiel verwendet werden, das EN40b ist. Wenn sie eine Steuerwelle von EN40b verfertigen wird, wird die Steuerwelle auch Hitze sein, die über das Gasnitrieren behandelt ist, das die Mikrostruktur des Materials ändert. Es gibt eine Oberflächenhärte von 55-60 HRC. Diese Typen von Steuerwellen können in Hochleistungsmotoren verwendet werden.

Timing

Die Beziehung zwischen der Folge der Steuerwelle und der Folge der Kurbelwelle ist von kritischer Wichtigkeit. Da die Klappen den Fluss der Mischungsaufnahme der Luft/Brennstoffs und Abgase kontrollieren, müssen sie geöffnet und in der passenden Zeit während des Schlags des Kolbens geschlossen werden. Deshalb wird die Steuerwelle mit der Kurbelwelle entweder direkt, über einen Zahnrad-Mechanismus, oder indirekt über einen Riemen verbunden, oder Kette hat einen Timing-Riemen oder Timing der Kette genannt. Die Direct Drive mit Getrieben ist ungewöhnlich, weil das oft umkehrende durch den Hang der Nocken verursachte Drehmoment dazu neigt, Zahnrad-Zähne schnell abzunutzen. Wo Getriebe verwendet werden, neigen sie dazu, von der elastischen Faser aber nicht dem Metall gemacht zu werden, außer in laufenden Motoren, die eine hohe Wartungsroutine haben. Faser-Getriebe haben eine kurze Lebensdauer und müssen regelmäßig viel wie ein Nocken-Riemen ersetzt werden. In einigen Designs steuert die Steuerwelle auch den Verteiler und die Öl- und Kraftstoffpumpen. Einige Fahrzeuge können die Servolenkungspumpe durch die Steuerwelle steuern lassen. Mit einigen frühen Kraftstoffspritzensystemen würden Nocken auf der Steuerwelle die Kraftstoffinjektoren bedienen.

Eine in den frühen Tagen von OHC Motoren verwendete Alternative sollte die Steuerwelle (N) über eine vertikale Welle mit Schrägfläche-Getrieben an jedem Ende steuern. Dieses System wurde zum Beispiel auf den Autos des pre-WW1 Peugeot und Mercedes Grand Prix verwendet. Eine andere Auswahl war, einen dreifachen exzentrischen mit Pleuelstangen zu verwenden; diese wurden auf bestimmten Motoren von W.O. Bentley-Designed und auch auf dem Leyland Acht verwendet.

In einem Zweitaktmotor, der eine Steuerwelle verwendet, wird jede Klappe einmal für jede Folge der Kurbelwelle geöffnet; in diesen Motoren rotiert die Steuerwelle mit derselben Geschwindigkeit wie die Kurbelwelle. In einem Viertaktmotor werden die Klappen nur halb so häufig geöffnet; so kommen zwei volle Folgen der Kurbelwelle für jede Folge der Steuerwelle vor.

Das Timing der Steuerwelle kann vorgebracht, um besser niedriges RPM Drehmoment zu erzeugen, oder für die bessere hohe RPM Macht verzögert werden. Entweder dieser Bewegungen die gesamte Macht, die durch den Motor unten oder erzeugt ist, klettern die RPM beziehungsweise. Der Betrag der Änderung ist sehr wenig (gewöhnlich).

Ungewöhnlicher ist der moderne W Motor (auch bekannt als ein 'VV' Motor, um sich von den W Vorkriegsmotoren zu unterscheiden), der vier Zylinderbanken hat, die in einem "W" Muster mit zwei mit einer 15-Grade-Trennung mit knapper Not eingeordneten Paaren eingeordnet sind. Selbst wenn es vier Zylinderbanken gibt (der normalerweise insgesamt acht individuelle Steuerwellen verlangen würde), erlaubt das Design des schmalen Winkels den Gebrauch von gerade vier Steuerwellen insgesamt. Für den Bugatti Veyron, der eine W 16-Zylinder-Motorkonfiguration hat, steuern alle vier Steuerwellen insgesamt 64 Klappen.

Das Obersteuerwelle-Design fügt mehr valvetrain Bestandteile hinzu, die schließlich in mehr Kompliziertheit und höheren Produktionskosten übernehmen, aber das wird durch viele Vorteile gegenüber dem älteren OHV Design leicht ausgeglichen: Mehrklappe-Design, höher RPM Grenze und Designfreiheit, Klappen, Zünden (Motor des Funken-Zündens) und Häfen der Aufnahme/Auslassventils besser zu legen.

Wartung

Die Rocker oder Nocken-Anhänger vereinigen manchmal einen Mechanismus, das Klappe-Spiel durch die manuelle Anpassung anzupassen und zu setzen, aber modernste Auto-Motoren haben hydraulische Heber, das Bedürfnis beseitigend, die Klappe-Peitsche regelmäßig als das Valvetrain-Tragen, und insbesondere die Klappen und Klappe-Sitze im Verbrennungsraum anzupassen.

Die Gleitreibung zwischen der Oberfläche des Nockens und dem Nocken-Anhänger, der darauf reitet, ist beträchtlich. Um Tragen an diesem Punkt zu reduzieren, sind der Nocken und Anhänger sowohl Oberfläche gehärtete als auch moderne Schmiermittelmotoröle enthalten Zusätze spezifisch, um Gleitreibung zu reduzieren. Die Lappen der Steuerwelle werden gewöhnlich ein bisschen zugespitzt, die Nocken-Anhänger oder Stößel veranlassend, ein bisschen mit jeder Depression zu rotieren, und helfend, Tragen auf den Teilen zu verteilen. Die Oberflächen des Nockens und Anhängers werden entworfen, um in" zusammen, und deshalb "zu halten, wenn irgendein ersetzt wird, der andere sollte ebenso sein, um übermäßiges schnelles Tragen zu verhindern. In einigen Motoren werden die flachen Kontakt-Oberflächen durch Rollen ersetzt, die die Gleitreibung beseitigen und halten, aber fügt Masse zum valvetrain hinzu.

Alternativen

Zusätzlich zur mechanischen Reibung ist beträchtliche Kraft erforderlich zu siegen die Ventilfedern haben gepflegt, die Klappen des Motors zu schließen. Das kann sich auf ungefähr 25 % einer Gesamtproduktion eines Motors an der müßigen, abnehmenden gesamten Leistungsfähigkeit belaufen. Einige Annäherungen an das Zurückfordern dieser "vergeudeten" Energie schließen ein:

• Federlose Klappen, wie das desmodromic System verwendet heute von Ducati
• Camless valvetrains mit dem Solenoid oder den magnetischen Systemen sind lange vom BMW und Gerichtsbeschluss untersucht worden, und sind zurzeit prototyped durch Valeo und Ricardo
• Der Wankel Motor, ein Rotationskolbenmotor, der weder Kolben noch Klappen verwendet, die am besten bekannt sind, um durch Mazda im RX-7 und den RX-8 Sportwagen verwendet zu werden.

Zünden-Systeme

In mechanisch zeitlich festgelegten Zünden-Systemen wird eine getrennte Steuerwelle auf den Motor eingestellt und bedient einen Brecher, der einen Funken an den richtigen Punkten im Verbrennen-Zyklus auslöst.

Elektrisch

Vor dem Advent der Elektronik des festen Zustands wurden Steuerwelle-Kontrolleure verwendet, um die Geschwindigkeit von elektrischen Motoren zu kontrollieren. Eine Steuerwelle, die durch einen elektrischen Motor oder einen pneumatischen Motor gesteuert ist, wurde verwendet, um Schalter in der Folge zu bedienen. Dadurch bedeutet, Widerstände oder Klaps-Wechsler wurden in oder aus dem Stromkreis geschaltet, um die Geschwindigkeit des Hauptmotors zu ändern. Dieses System wurde in elektrischen vielfachen Einheiten weit verwendet.

Galerie

Siehe auch

• Ärmel-Klappe
• Kurbelwelle