Der Steuerungsmechanismus: wie er aufgebaut ist, wie er funktioniert und wie man versteht, dass der Zahnriemen gewechselt werden muss

Der Zahnriemen ist ein Teil des Motors, der beim Betrieb eines modernen Autos keine besondere Aufmerksamkeit zu erfordern scheint und jahrelang nicht gewartet werden muss. Wenn man jedoch die Wartungsvorschriften völlig außer Acht lässt, können Probleme auftreten. Diese können wahrscheinlich in einer Generalüberholung oder sogar einem Austausch des Motors enden. Daher ist es für jeden Autobesitzer nützlich, die Vorrichtung, die Merkmale und die typischen Probleme dieses Mechanismus zu kennen. Wir werden es einfach und klar erklären.

Was ist das Steuergetriebe

Das Steuergetriebe ist ein Gasverteilungsmechanismus. Die wichtigste Komponente eines jeden Verbrennungsmotors. Ohne sie kann der Motor im Prinzip nicht funktionieren. Schließlich steuert der Steuerungsmechanismus die Einlass- und Auslassventile, durch die Luft oder Arbeitsgemisch in die Zylinder gelangt und Abgase in den Abgaskrümmer abgeführt werden. Und da die Schlüsselprozesse zu genau festgelegten Zeitpunkten stattfinden müssen, erfordert die Steuerung besondere Präzision – Ungenauigkeiten sind nicht zulässig. Und natürlich spielt die Zuverlässigkeit der Teile eine große Rolle.

Wie die Steuerkette funktioniert und woraus sie besteht

In der mehr als hundertjährigen Geschichte des Automobils haben Ingenieure verschiedene Gasverteilungssysteme ausprobiert. Die meisten davon sind mittlerweile exotisch. Heute gibt es beispielsweise keine Massenmodelle mit Spulensteuerung mehr. Zweitaktmotoren, bei denen der Kolben selbst die Rolle der Ventile übernimmt, sind nur noch in Motorrädern und Spezialgeräten zu finden. Vielversprechende Varianten mit elektromagnetischer Steuerung haben dagegen die Experimentierphase noch nicht verlassen.

Schauen wir uns daher die gängigste Bauart an – mit Scheibenventilen. Mit hoher Wahrscheinlichkeit ist es diejenige, die im Verbrennungsmotor Ihres Autos verbaut ist. Wenn wir das Timing so einfach wie möglich beschreiben, funktioniert es wie folgt:

1. Jeder Motorzylinder hat mindestens zwei Ventile – ein Einlassventil und ein Auslassventil. Wenn sich das erste öffnet, gelangt Luft oder ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in den Zylinder. Das zweite öffnet sich, um die Verbrennungsprodukte herauszulassen. Ventile sind Stäbe, die sich an einem Ende ausdehnen und eine “Platte” bilden, die den Zugang zum Zylinder blockiert.
2. Das andere Ende des Ventils wird von einer Welle mit exzentrischen Verdickungen (Nocken) betätigt – dies wird als Nockenwelle bezeichnet. Wenn sich die Welle dreht, drücken ihre Nocken die Ventile auf, indem sie sie direkt oder über zusätzliche Hebel (Kipphebel) drücken. Das Ventil schließt sich unter der Wirkung einer starken Feder, wenn sich der auf das Ventil wirkende Nocken auf der anderen Seite der Welle befindet.
3. Ventilsteuerungssysteme mit unten liegenden Nocken sind längst zu archivarischen Raritäten geworden. Heute befinden sich die Ventile über den Zylindern im Zylinderkopf. Sie werden von einer (SOHC – Single Overhead Camshaft) oder zwei (DOHC – Double Overhead Camshaft) Nockenwellen angetrieben, wobei jede eine andere Gruppe von Ventilen betätigt.
4. Da das Steuergetriebe präzise mit den Motorzyklen übereinstimmen muss, ist es mit der Kurbelwelle verbunden. Der Antrieb des Steuerungsmechanismus erfolgt auf unterschiedliche Weise: über Zahnräder, Ketten oder geräuscharme Zahnriemen. Unabhängig von der Bauweise ist das Prinzip dasselbe: Die Nockenwelle muss sich genau doppelt so langsam wie die Kurbelwelle drehen.
5. Ein leiser, präziser und zuverlässiger Ketten- oder Riemenantrieb hilft dabei, die Funktion von Ventilspielausgleichern, Schuhen und Spannern zu gewährleisten, wodurch das Durchhängen des flexiblen Glieds, das durch die Erwärmung und den Verschleiß der Teile entsteht, in der Regel automatisch verhindert wird.
6. Die Abfolge und Dauer der Ventilöffnung wird als Steuerphasen bezeichnet. Bei vielen modernen Motoren ändern sich diese Parameter je nach Geschwindigkeit, Drehzahl, Last und anderen Faktoren im laufenden Betrieb. Der komplexe Prozess wird von einem separaten Steuersystem gesteuert, das in der Lage ist, die Nockenwellen relativ zum Antrieb (und natürlich zur Kurbelwelle) leicht zu bewegen oder das Nockenprofil durch zusätzliche Mechanismen zu ändern.

Wie Sie feststellen, dass Sie den Zahnriemen wechseln müssen

Der Zahnriemenantrieb hat sich durch seinen leisen Betrieb, seine konstruktive Einfachheit und seine relativ geringen Kosten einen Namen gemacht. Dieses System hat jedoch einen erheblichen Nachteil – eine begrenzte Lebensdauer, vor allem des Riemens selbst.

Um den Zeitpunkt seines Ausfalls nicht zu verpassen, müssen Sie zunächst die Wartungsvorschriften für ein bestimmtes Modell studieren. In der Regel schreiben die Autohersteller vor, den sogenannten Steuerriemen-Satz (Riemen sowie Spann- und manchmal Führungsrollen) bei einer Laufleistung von 60.000 bis 120.000 Kilometern oder nach 5 bis 10 Jahren zu wechseln, da das Gummi-Gewebe-Material des Steuerriemens mit der Zeit altert und seine Eigenschaften verliert. Viele Mechaniker raten dazu, die Wasserpumpe des Kühlsystems gleichzeitig zu erneuern, wenn sie vom gleichen Riemen angetrieben wird.

Es gibt die Meinung, dass der Zahnriemen angesichts seiner entscheidenden Bedeutung im Voraus gewechselt werden sollte – 10.000 bis 15.000 Kilometer vor dem offiziellen Termin, bei der nächsten planmäßigen Wartung. Dies gilt insbesondere für Fahrzeuge, die erhöhten Belastungen ausgesetzt sind: starke Beschleunigungen, Fahren im Gelände oder auf kaputten Straßen, Betrieb bei sehr niedrigen Temperaturen oder im Gegenteil bei ungewöhnlicher Hitze, wenn der Antrieb des Steuerungsmechanismus übermäßiger Beanspruchung ausgesetzt ist.

Ein weiteres Szenario: der Kauf eines Gebrauchtwagens, dessen Wartungshistorie nicht genau festgestellt werden kann. In diesem Fall empfehlen Fachleute, den Zahnriemen bei der ersten Gelegenheit zu überprüfen und gegebenenfalls auszutauschen.

Wenn Sie über grundlegende Kenntnisse im Bereich Schlosserei und etwas Erfahrung verfügen, können Sie die Diagnose selbst durchführen. Häufig sind im Gehäuse des Steuerantriebs Servicefenster für die Inspektion des Riemens vorgesehen. Risse, Brüche, Abnutzungen und andere sichtbare Schäden sind gute Gründe, vorsichtig zu sein. Der Zahnriemen sollte straff sein und die Rolle (oder Rollen, wenn es mehrere gibt) sollte sich leise und ohne Spiel drehen.

Was passiert, wenn Sie den Zahnriemen nicht wechseln

Höchstwahrscheinlich wird der Riemen eines Tages reißen. Zumindest wird der Motor in diesem Moment abgewürgt und nicht mehr anspringen. Aber es ist noch schlimmer: Moderne Motoren sind so dicht gebaut, dass die stehenden Ventile beim Reißen des Zahnriemens in der Regel auf die beweglichen Kolben treffen. Zerstörungen bei einem solchen Schlag können tödlich sein: Eine komplizierte und teure Reparatur mit Öffnen der Einheit ist gewährleistet, und manchmal hilft eine Demontage nicht – es ist notwendig, den gesamten Verbrennungsmotor auszutauschen.

Mit anderen Worten: Der Zahnriemen ist kein Ersatzteil, bei dem man sparen sollte. Und natürlich muss man die Kilometerleistung im Auge behalten, um die planmäßige Wartung des Steuersystems nicht zu verpassen.

Was ist zuverlässiger – Zahnriemen oder Steuerkette

Theoretisch muss der Steuerkettenantrieb während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs nicht gewartet werden. In der Praxis gibt es jedoch Fälle, in denen ein solches System bei einer Laufleistung repariert werden muss, die mit der Lebensdauer des Zahnriemens vergleichbar ist. Es hängt alles von der Konstruktion eines bestimmten Motors und der Betriebsart ab. Im Durchschnitt kann die Kette bis zu 150.000 bis 200.000 Kilometer aushalten.

Es wird angenommen, dass die Kette im Gegensatz zum Riemen nicht plötzlich reißt und daher für den Motor sicherer ist. Bevor der Kettentrieb des Zahnriemens endgültig ausfällt, weist er in der Regel durch erhöhte Geräuschentwicklung auf die Fehlfunktion hin. Oft wird eine übermäßige Dehnung der Kette von der Elektronik erkannt und die Check Engine-Leuchte am Armaturenbrett leuchtet auf.

Eine gedehnte Kette ist jedoch auch gefährlich. Der Riemen, der übrigens aus Gummi besteht, ist davon fast nicht betroffen. Eine geschwächte Kette kann bei plötzlicher Beschleunigung oder beim Starten eines kalten Motors über einen oder mehrere Zähne der Zahnräder springen und die Phasen der Steuerzeiten irreversibel stören. In einem solchen Fall kann auch ein katastrophales Aufeinandertreffen von Ventilen und Kolben nicht ausgeschlossen werden. Daher ist es notwendig, den Zustand des Steuerkettenmechanismus regelmäßig zu überprüfen, wenn auch weniger häufig als bei Fahrzeugen mit Zahnriemen.

Was sonst noch im Steuerungsmechanismus kaputt gehen kann

Ein Riss des Zahnriemens oder eine übermäßige Dehnung der Steuerkette sind kritische Fehler, die zu irreversiblen Folgen führen können. Bei viel gefahrenen oder einfach schlecht gewarteten Autos können jedoch auch andere Fehler in der Funktion des Steuerungsmechanismus auftreten, die zwar nicht zum Stillstand des Motors führen, aber die Fahrt für den Fahrer erheblich beeinträchtigen.

Zum Beispiel lecken abgenutzte Ventildichtungen (auch Öldeckel genannt) Schmiermittel in die Zylinder. Dadurch beginnt der Motor zu rauchen und von innen mit Ruß bedeckt zu werden. Die Ansammlung von Ablagerungen auf den Ventilen, die durch Kraftstoff minderer Qualität entstehen, führt in vernachlässigten Fällen dazu, dass sie “hängen bleiben”, wenn die Feder das Ventil nicht mehr in die geschlossene Position zurückbringen kann.

Manchmal versagen Kettenspanner oder Riemenrollenlager pfeifen. Manchmal kommt es zu Fehlfunktionen der Elektronik oder der Steuerungsmechanismen, die sogar dazu führen können, dass das System in den Notbetrieb wechselt.

Die Folge solcher Fehlfunktionen ist ein ungleichmäßiger Motorbetrieb, der Motor springt schwer an oder überhitzt, verliert an Leistung und Traktion, der Kraftstoffverbrauch steigt. Von Bewegungskomfort kann in diesen Fällen keine Rede sein.

Gesamtschlussfolgerungen

• Der Gasverteilungsmechanismus ist das wichtigste System des Motors, ohne das er nicht funktionieren kann.
• Der Gasverteilungsmechanismus besteht aus vielen Teilen. Die Systeme unterscheiden sich in der Anzahl der Nockenwellen, Ventile und der An- oder Abwesenheit von Elektronik. Im Betrieb ist jedoch der Antrieb des Mechanismus von entscheidender Bedeutung.
• Der Kettenantrieb ist komplizierter und lauter, hält aber in der Regel zwei- bis dreimal länger als der Riemenantrieb.
• Ein gerissener Zahnriemen oder eine überdehnte Kette kann dazu führen, dass Ventile auf Kolben treffen und dadurch kostspielige Motorreparaturen erforderlich werden. Oder der Motor muss ausgetauscht werden.
• Es ist sinnvoll, den Zahnriemen vorbeugend zu wechseln, basierend auf den Vorschriften des Herstellers.
• Andere Steuerungsfehler führen zu ungleichmäßigem Motorbetrieb, Überhitzung, Leistungsverlust und erhöhtem Kraftstoffverbrauch.