Eine Nockenwelle ist eine rotierende zylindrische Welle, die verwendet wird, um die Einspritzung von verdampftem Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor zu regulieren. Diese werden gelegentlich mit der Kurbelwelle des Motors verwechselt, wo die Hin- und Herbewegung der Kolben in Rotationsenergie umgewandelt wird. Stattdessen sind Nockenwellen für die zeitgenaue Kraftstoffeinspritzung von Verbrennungsmotoren verantwortlich. Nockenwellen haben mehrere Nocken, die zum Öffnen von Ventilen entweder durch direkten Kontakt oder Stößelstangen verwendet werden. Eine Nockenwelle ist direkt mit der Kurbelwelle gekoppelt, so dass die Ventilöffnungen entsprechend getaktet sind.
Nockenwellen sind in vielen verschiedenen Maschinentypen zu finden, die eine mechanische Steuerung erfordern. Sie sind meist in Verbrennungsmotoren zu finden und übernehmen die wesentliche Aufgabe der Kraftstoffeinspritzung. Obwohl Nockenwellen in verschiedenen Maschinentypen zu finden sind, werden sie typischerweise für die Ventilsteuerung verwendet. Ein Beispiel hierfür wäre ein Brennstoffbrenner, der Brennstoff in zeitlich festgelegten Intervallen einspritzt, um den Brennstoffverbrauch zu senken. Nockenwellen haben auch in älteren Maschinen, wie Wasserpumpen und mechanischen Uhren, eine Rolle gespielt.
Eine Motornockenwelle kann aus vielen verschiedenen Arten von Materialien hergestellt werden. Die in der Nockenwelle verwendeten Materialien hängen von der Qualität und Art des hergestellten Motors ab. Für die meisten Serienautos wird Hartguss verwendet. Es ist nicht nur billig, sondern auch extrem langlebig und zuverlässig. Dies liegt daran, dass die Kaltbehandlung die Festigkeit und Härte jedes Metalls erhöht, das dem Prozess unterzogen wird.
Für höherwertige Nockenwellen wird Billet-Stahl verwendet. Der Herstellungsprozess ist dem Hartguss zwar in Bezug auf die Leistung weit überlegen, jedoch ist der Herstellungsprozess sowohl mühsam als auch teuer – daher findet man Knüppelstahl selten außerhalb von Hochleistungs- oder Luxusautos. Nockenwellen aus diesem Material werden oft durch den Einsatz von CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control) hergestellt, um Präzision zu gewährleisten.
Die Nockenwellensteuerung ist für die Leistung des Verbrennungsmotors unglaublich wichtig. Die Drehung der Nockenwelle öffnet sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile des Zylinders, daher ist ein richtiges Timing erforderlich, um sicherzustellen, dass Kraftstoff zum richtigen Zeitpunkt ein- und ausgestoßen wird. Da die Nockenwelle oft direkt mit der Kurbelwelle selbst gekoppelt ist, kann sie entsprechend der Position der Kurbelwelle getaktet werden. Die beiden Wellen sind je nach Lage der Nockenwelle entweder über einen Riemen oder ein Zahnrad gekoppelt.
Die Lage der Nockenwelle kann variieren und hängt davon ab, ob die Nocken – oder Nocken – der Welle in direkten Kontakt mit den Ventilen kommen oder die Ventile durch Stößelstangen öffnen. Idealerweise wird es direkt über dem Zylinderkopf positioniert, wodurch Stößelstangen überflüssig werden. Aus diesem Grund haben viele Verbrennungsmotoren Nockenwellen direkt über den Zylinderköpfen.