De nokkenas is van cruciaal belang voor de basisfunctie van een motor. Bestaat uit twee afzonderlijke delen, de camera's en de as, de nokkenas is het element waarmee kleppen kunnen worden geopend. Terwijl de as draait, duwen de eivormige nokken (of "lobben") de kleppen synchroon met het krukastandwiel open.
De nokkenas identificeren
Bij moderne motoren met bovenliggende nokkenassen (OHC) bevindt de nokkenas zich in de cilinderkop. Enkele OHC (SOHC) motoren hebben één nok per bank, meestal gemonteerd tussen de klepstelen. Tuimelaars brengen SOHC-bewegingen over naar de kleppen. Dual OHC-motoren (DOHC) hebben twee nokken per rij, meestal direct boven de klepstelen, één voor inlaatkleppen en één voor uitlaatkleppen. Kracht wordt rechtstreeks op de klep overgebracht. Een i4 (viercilinder) SOHC-motor heeft één nokkenas, terwijl een V6- of V8 SOHC-motor er twee heeft. Een i4 DOHC-motor heeft twee nokkenassen, terwijl een V6- of V8-DOHC-motor vier nokkenassen heeft. Bovenliggende nokkenasmotoren hebben drie tot vijf kleppen per cilinder, maar meestal twee inlaatkleppen en twee uitlaatkleppen.
Oudere motoren en een paar nieuwere "duwstang" motoren hebben een enkele nokkenas in het cilinderblok. Lange metalen stoterstangen brengen de beweging van de nokkenas over op de tuimelaars, die die beweging op de kleppen overbrengen. Pushrod-motoren hebben meestal twee of drie kleppen per cilinder, meestal één inlaatklep en één uitlaatklep.
De typische nokkenas is gefreesd uit een ruw gevormde gietstalen blank. Sommige prestatie- en aangepaste nokkenassen kunnen worden gefreesd uit een massief stalen blok.
Hoe nokkenassen werken
Terwijl de nokkenas draait, bewegen de nokkenassen op en neer. In DOHC-motoren zorgt elke rotatie ervoor dat een enkele noklob de klep naar beneden duwt, waardoor deze in de cilinder wordt geopend. Evenzo, in SOHC- en pushrod-motoren, duwt de nokkenlob op de tuimelaars (of pushrods) dan tuimelaars), het openen van de klep. Naarmate de nokkwab verder draait, dwingt de klepveer de klep weer omhoog en sluit deze.
De nokkenas is meestal verbonden met de krukas met behulp van een distributieketting of distributieriem. In sommige stoterstangmotoren kunnen ook distributietandwielen worden gebruikt. Het nokkenastandwiel heeft twee keer zoveel tanden als het krukastandwiel, waardoor het met de helft van de snelheid van de krukas kan draaien. De nokkenas heeft vier verschillende slagen: inlaat, compressie, vermogen en uitlaat.
Gemeenschappelijke nokkenassen zijn gemaakt om overeen te komen met typische bedrijfskenmerken en kunnen de efficiëntie van het cruisen op de snelweg of het lage vermogen accentueren. Evenzo verwijst klep "lift" naar de hoogte van de lob ten opzichte van het midden van de as, die bepaalt hoe ver de klep opent. Bij vaste nokkenassen is dit niet verstelbaar, maar er zijn omstandigheden waarbij de motor beter zou kunnen "ademen" als de kleppen maar wat meer open zouden kunnen. Ook kan een vaste nokkenas de inlaatklep 10° voor BDP (BTDC) openen en 5° na bodem sluiten dode punt (ABDC) en open de uitlaatklep 15° voor onderste dode punt (BBDC) en sluit deze 5° ATDC. Dit wordt de openingstijd van de klep genoemd. Dit werkt goed gemiddeld maar blinkt in geen enkele rijsituatie uit.
Gespecialiseerde nokkenasfuncties
Timing is belangrijk. Kleppen moeten met bepaalde tussenpozen openen en sluiten in relatie tot de cilinderpositie. Als cilinder #1 bijvoorbeeld naar het bovenste dode punt (BDP) van de uitlaatslag komt, opent de nokkenas de inlaatkleppen en sluit de uitlaatkleppen. Tegelijkertijd kan cilinder # 3 het BDP bereiken bij de compressieslag, dus de nokkenas zou die kleppen gesloten laten.
Nokkenassen uitgerust met variabele kleptiming (VVT) gebruiken hydraulische aandrijvingen om voorschot of vertragen kleptiming in relatie tot de hoek van de krukas. VVT maakt efficiëntie op hoge snelheid of vermogen op lage snelheid mogelijk.
Met behulp van gespecialiseerde VVL-nokkenassen en computergestuurde solenoïdes of hydraulische aandrijvingen kan de ECM kiezen tussen twee kleplift opties, afhankelijk van de vraag van de chauffeur.
Bij voertuigen met directe brandstofinjectie, sommige dieselmotoren en de meeste benzinemotoren met directe brandstofinspuiting, hogedruk brandstofpomp (HPFP) wordt aangedreven door een lob op een van de nokkenassen.
Veelvoorkomende problemen met de nokkenas
Omdat de nokkenas een massief stalen onderdeel is, is deze niet onderhevig aan slijtage of breuk. Bij de meeste motoren slijten andere onderdelen voor de nokkenas. Toch zijn er een paar veelvoorkomende nokkenasproblemen die zich kunnen voordoen.
- Versleten cam-lobben (ook wel "weggevaagd" of "gesmolten") verwijst naar noklobben die zijn versleten. Versleten nokkenassen zullen de kleppen niet zo veel openen als bedoeld, wat leidt tot slechte motorprestaties en cilinderstoringen. Als dit de HPFP beïnvloedt, zal onvoldoende brandstofdruk leiden tot hogere emissies en willekeurig overslaan.
- Versleten lifters verwijzen niet naar een exclusief nokkenasprobleem, maar kunnen worden aangedreven door de nokkenas. Een versleten klepstoter zal de klep niet zo veel of helemaal niet optillen en wordt meestal gehoord als een kletteren of tikken in het kleppendeksel.
- Kapotte nokkenas verwijst naar catastrofaal falen van de nokkenas. Dit kan een fabricagefout zijn of worden veroorzaakt door het vastlopen van de nokkenas. In stoterstangmotoren kan een gebroken nokkenas de drijfstangen, het cilinderblok, de zuigers of de krukas aanzienlijk beschadigen. Bij interferentiemotoren kan een kapotte nokkenas de cilinderkop, kleppen of zuigers beschadigen.
Alle drie deze problemen worden veroorzaakt door een gebrek aan goed motoronderhoud. Voorkom problemen met de nokkenas door regelmatig de motorolie te verversen met een kwaliteitsolie volgens de fabrikant aanbevelingen met betrekking tot het olieverversingsinterval, het olietype en de olieviscositeit en het vermijden van de motor oververhitting.
