Steiler Zahn

Autor Rüdiger Etzold
Veröffentlichungsdatum 1973
Veröffentlicht in Gute Fahrt
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Gute Fahrt Tuning, Folge 5: Die Nockenwelle

Die Leistung eines Motors läßt sich erfolgreich anheben, wenn man die Motordrehzahlen erhöht. Um die Kurbelwelle schneller rotieren zu lassen, ist eine Nockenwelle mit größerem Überschneidungswinkel notwendig. Die GUTE FAHRT untersuchte im GF-1 drei verschiedene Sport-Nockenwellen und berichtet über die erreichte Leistungssteigerung.

Um bei unserem GF-1-Motor 75 PS zu erzielen, waren verschiedene Maßnahmen notwendig: Die Verdichtung mußte von 7,5 auf 8,8 angehoben werden, die Ventile erhielten einen größeren Durchmesser (Einlaß von 35,6 auf 40 mm, Auslaß von 32,1 auf 35 mm), Spezialkipphebel sorgten für größeren Ventilhub und eine Doppelvergaseranlage (Solex 40 DDH) für bessere Atmung. Will man diese Leistung steigern und auf eine weitere Verdichtungserhöhung verzichten, weil sie das Risiko eines frühzeitigen Motordefekts nur unnötig erhöht, bleibt nur noch die Möglichkeit, eine andere Nockenwelle zu verwenden. Hierbei gilt es recht sorgsam auszuwählen, denn kein anderes Motorteil vermag die Charakteristik so nachhaltig zu verändern wie jene Welle, deren Nocken die Ventile aufstoßen. Und je schneller es eine Nockenwelle fertigbringt, den Gaswechsel vorzunehmen, um so höher dreht der Motor und um so mehr PS stehen zur Verfügung.

Freilich ist es völlig ausreichend, nur die serienmäßige Nockenwelle gegen eine schärfere auszuwechseln. Die positiven Eigenschaften einer spitzeren Nockenwelle kommen erst dann voll zum Tragen, wenn die Voraussetzungen dafür – wie bei unserem GF-1 — in Form von höherer Verdichtung und größeren Vergasern geschaffen wurden. Doch selbst dann muß der Erfolg eines solchen Umbaues nicht zwangsläufig sein. Zwar garantiert eine spitzere Nockenwelle hohe Drehzahlen, jedoch gerät mitunter die Motor-Kennung dabei so stark durcheinander, daß sich der Wagen nicht mehr vernünftig bewegen läßt.

Diese Erfahrung mußten wir jedenfalls machen, als wir eine 322°-Nockenwelle in unseren GF-1-Motor einpflanzten. Im Tuningjargon spricht man von einer scharfen Nockenwelle, wenn sie einen Gesamtüberschneidungswinkel von mindestens 316 Grad hat (VW-Käfer 296 Grad). Wobei jedoch die Angabe der Gradzahl noch nichts über die Qualität einerNockenwelle aussagt. Mitentscheidend für eine gute Nockenwelle ist die Form des Nockens, der sich als Ventilerhebungskurve zeichnerisch darstellen läßt. Anhand der Kurve läßt sich dann vergleichen, wie stark die Nockenwelle vom Serienstück abweicht und wie sich die Charakteristik des Motors ändern wird. Die Nockenform einer schnellaufenden Nockenwelle entspricht einer Zykloide. Diese Art der Kurve stellt sicher, daß kein plötzlicher Beschleunigungswechsel eintritt, so daß hohe Drehzahlen möglich sind.

Mit einer 308°-Nockenwelle haben wir die Leistung unseres GF-1-Motors von 75 auf 85 PS gesteigert. Noch mehr PS aus dem 1,6-Liter-Hubraum sind zwar mit einer schärferen Nockenwelle möglich, doch leidet darunter die Alltagstauglichkeit des Käfers.

Mit einer 308°-Nockenwelle haben wir die Leistung unseres GF-1-Motors von 75 auf 85 PS gesteigert. Noch mehr PS aus dem 1,6-Liter-Hubraum sind zwar mit einer schärferen Nockenwelle möglich, doch leidet darunter die Alltagstauglichkeit des Käfers.

Neben den sich stark überschneidenden Steuerzeiten, die eine scharfe Nockenwelle aufweist, hat sie zur besseren Füllung der Zylinder zusätzlich einen größeren Hub, der die Ventile tiefer aufstößt. Es sind also drei Merkmale, die eine scharfe Nockenwelle auszeichnen:

■ Die besondere Nockenform ermöglicht auch bei hohen Drehzahlen einen harmonischen Ablauf der Stößels.

■ Der Nockengrundkreis sorgt dafür, daß die Ventile weiter aufgestoßen werden.

■ Die Steuerzeiten sind so ausgelegt, daß sie sich stark überschneiden und der Motor dadurch mit Kraftstoff-Luft-Gemisch regelrecht genudelt wird.

Bei der von uns erprobten 322°-Nocken-welle sehen die Steuerzeiten (gemessen bei einem Ventilspiel von 0,4 mm) so aus: Das Einlaßventil öffnet 58° vor dem oberen Totpunkt und schließt 84° nach dem unteren Totpunkt (das Auslaßventil verhält sich spiegelbildlich). Diese Steuerzeiten zeigen, daß den Ventilen kaum eine Verschnaufpause gegönnt wird. Vor allem bei hohen Drehzahlen sind sie praktisch nur Bruchteile von Sekunden geschlossen. Funktionieren kann das Spiel zwischen Ansaugen und Ausstößen nur, wenn die Nockenwelle kräftig rotiert. Und daraus ergeben sich dann im Alltagsbetrieb jene Schwierigkeiten, die uns schon nach der Probefahrt dazu zwangen, dem Motor eine zahmere Nockenwelle zu spendieren. Die 322°-Nockenweile ließ unseren GF-1-Motor ohne Anstrengung auf 6700 U/min hochdrehen. Im dritten Gang erreichten wir damit eine Geschwindigkeit von 150 km/h. Beim Schalten in den Vierten sackte jedoch die Drehzahl so rapide ab, daß der Motor nicht mehr auf Touren kam.

Dieses Beispiel macht deutlich, daß eine scharfe Nockenwelle nur dann sinnvoll eingesetzt ist, wenn man sie mit der richtigen Getriebeabstufung paart. Da in unserem Fall der Motor erst bei 5200 U/min Leistung abgab, beim Einlegen in den vierten Gang jedoch die Motordrehzahl auf 4200 U/min absackte, fehlte zum Beschleunigen der nahtlose Übergang. Will man dennoch unbedingt diese Nockenwelle im Käfermotor verwenden, muß gleichzeitig für eine kürzere Getriebeübersetzung gesorgt werden. Mit einer solchen Übersetzung ließe sich der Käfer rasant beschleunigen, doch in der Spitze müßte verhalten gefahren werden, um ein überdrehen des Motors zu verhindern.

Verhindern ließe sich das auch mit dem Fünfganggetriebe des VW-Porsche. Man bekommt es, unter erheblichen Schwierigkeiten, in den VW 1303 hinein. Allerdings scheitert dieses Vorhaben meistens am Preis: Unter 7000 DM ist es, neu, kaum in den Käfer zu zwingen. Wir sahen uns deshalb nach einer weniger scharfen Nockenwelle (316°) um. Doch bei der Probefahrt stellte sich heraus, daß auch sie für die lange Übersetzung des 1303 S-Käfers nicht zu verwenden war (man muß das 1300er Getriebe einbauen).

Um dennoch herauszufinden, ob eine Nockenweile (außer der serienmäßigen) zu dieser Tuningstufe paßt, probierten wir eine zahme 308er der VW-Werkstatt Kaufmann (6238 Hofheim, Weilbacher Straße) aus. Aufgrund der nur geringfügig größeren Ventilüberschneidungszeiten (gegenüber der Serien-Nockenwelle) sind natürlich in den Fahrleistungen keine großen Sprünge nach vorn zu erwarten. Dennoch ließ sich der Motor beim Beschleunigen in den unteren drei Gängen bis auf 5700 Umdrehungen hochdrehen, und auch der Sprung in den vierten Gang war nicht so abrupt, daß die Leistung in den Keller fiel. Immerhin erreichten wir mit 11,4 Sekunden von 0 auf 100 km/h die bislang beste Beschleunigungszeit, und mit 160 km/h bei 5000 U/min erreichten wir mit unserem GF-1 eine Höchstgeschwindigkeit, die zum Beispiel den K 70/90 PS eindeutig auf den Windschattenplatz verweist.

Anhand der Fahrleistungskurve und dem Meßergebnis vom Rollenprüfstand zeigt sich, daß allein die Nockenwelle bei dieser Tuningstufe ein Leistungsplus von ca. 10 PS bietet. Als besonderen Vorteil dieser Nockenwelle empfinden wir neben der Leistungssteigerung das bessere Drehverhalten des Motors, dessen Wirkung gefühlsmäßig stärker ist, als es die Beschleunigungszeiten andeuten. Allerdings zeigt sich im vierten Gang, daß die Elastizität Einbußen erlitt. Bei Stadtgeschwindigkeit läßt sich der GF-1 im vierten Gang nicht mehr bewegen. Und ein weiterer Nachteil dieser Nockenwelle ist der Preis. Sie kostet zwar nur rund 180 DM, doch muß zur Montage der Motor völlig zerlegt werden. Das wird teuer! Man muß sich also sehr genau überlegen, ob der Einbau dieser Nockenwelle noch sinnvoll ist. Unserer Meinung nach lohnt es sich nur, wenn der Motor ohnehin vollkommen zerlegt werden muß, oder wenn der Hubraum gleichzeitig vergrößert wird.

Damit sind wir am Wendepunkt unserer Tuningserie angelangt. Mit der schärferen Nockenwelle erreichen wir knappe 90 PS, die wir allerdings im vierten Gang nicht voll ausnutzen können, da der Motor bei der langen Übersetzung seine volle Drehzahl nicht erreicht. Deshalb soll der Hubraum unseres Käfermotors vergrößert werden. Bevor wir jedoch an diese Arbeit her-angehen, berichten wir im kommenden Heft über ökühlanlagen, ohne die ein getunter Käfer nicht auskommt. H.-R. Etzold