Reihenmotor

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Reihensechszylindermotor BMW M54B25

Reihenmotor ist die Bezeichnung der Bauform eines Hubkolbenmotors, dessen Zylinder hintereinander in Reihe stehen. Reihenmotoren sind die bei weitem am häufigsten verwendete Art von Verbrennungsmotoren in Pkw, Lkw und Motorrädern. Die kleinste Form ist der Parallel-Twin-Zweizylindermotor; als Schiffsdieselmotor gibt es Ausführungen mit bis zu 14 Zylindern.

Varianten[Bearbeiten]

BMW-Reihensechszylinder (zu Demonstrationszwecken z. T. aus Plexiglas)

In Fahrzeugen am häufigsten zu finden ist der Vierzylinder-Reihenmotor; daneben gibt es verbreitet auch Drei- und Sechszylinder. Fünfzylindermotoren sind selten; Achtzylinder-Reihenmotoren wegen der großen Baulänge noch weniger gebräuchlich. Schiffsdiesel gibt es als Sieben-, Neun- und Elfzylinder auch mit höheren ungeraden Zylinderzahlen.

Einbaulage[Bearbeiten]

Von der Bauform ist die Einbaulage zu unterscheiden, da Hubkolbenmotoren grundsätzlich beliebig eingebaut werden können. Kurbelwellenlager, Vergaser/Einspritzung und Motorschmierung müssen jedoch entsprechend angepasst sein. Traditionell unterscheidet man stehenden, liegenden und hängenden Einbau, wobei sich die Bezeichnung auf die Lage der Zylinder bzw. des Zylinderkopfes bezieht. Bei „stehend“ eingebauten Motoren liegt die Kurbelwelle unten und die Zylinder zeigen nach oben; bei liegendem Einbau sind Zylinder und Kurbelwelle auf gleicher Höhe; befindet sich die Kurbelwelle oben und der Zylinderkopf unten, ist es ein Motor mit „hängenden“ Zylindern.

Letzterer Typ kommt fast nur in historischen Flugzeugen vor. Das Fahrwerk kann bei gegebenem Propeller­durchmesser weniger hoch gestaltet werden und die Sicht des Piloten wird weniger durch Auspuffgase behindert. Zudem ist der Schwerpunkt niedriger und die Zugänglichkeit von Zylinderkopf (Ventilsteuerung) und Zündkerzen erleichtert. Luftgekühlte Reihen-Vierzylindermotoren mit hängenden Zylindern waren z.B. der Zündapp 9-092 sowie der Hirth HM 515.

Insbesondere Motoren mit OHC-Ventilsteuerung haben wegen der obenliegenden Nockenwelle(n) eine größere Bauhöhe und werden als Quer- und Längsmotor oft geneigt eingebaut, um die Motorhaube flacher zu halten. Liegend eingebaute Motoren werden als Unterflurmotor oft in Lkw, Bussen und Triebwagen verwendet.

Zylinderzählung[Bearbeiten]

Bei Fahrzeugmotoren beginnt die Zählung der Zylinder gegenüber der Kraftabgabeseite, also gegenüber dem Schwungrad bzw. der Kupplung. Das gilt nicht für deutsche Schiffs- und Stationärmotoren. Es gibt allerdings japanische und französische Hersteller, die auch an der Kupplungsseite zu zählen beginnen.

Verwendung[Bearbeiten]

Bei Lastkraftwagen trifft man meist Sechszylinder-Reihenmotoren an, kleinere Lkws besitzen manchmal auch nur vier Zylinder. Bei Motorrädern werden meist zwei und vier Zylinder, seltener drei und ganz selten sechs Zylinder eingesetzt.

Reihenmotoren werden bei hinterradgetriebenen Automobilen mit Frontmotor längs eingebaut, bei Mittel- oder Heckmotorfahrzeugen auch quer. Bei Frontantrieb sind sie meist quer, vereinzelt auch längs eingebaut, was jedoch einen erhöhten Aufwand im Fahrzeug- bzw. Differentialgetriebe verursacht. Bei Motorrädern überwiegt der Quereinbau. In der Anfangszeit gab es Motorräder mit längs eingebauten Reihenmotoren unter anderem von Indian, Windhoff und Nimbus; in neuerer Zeit bei der BMW K-Reihe (K 1 bis K 1200 RS) und aktuell bei der Triumph Rocket III. In Lastwagen sind Reihenmotoren praktisch immer längs eingebaut.

Reihen-Achtzylinder[Bearbeiten]

Den wahrscheinlich ersten Motor dieser Bauart fertigte die Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG) 1897 für das Luftschiff Deutschland von Friedrich Hermann Wölfert.[1] 1902 konstruierte der französische Hersteller C.G.V. den ersten Achtzylinder-Reihenmotor für ein Automobil. Dieser Rennmotor hatte einen Hubraum von 7,2 Litern und T-Kopf-Ventilsteuerung. Es folgten 1903 Premier (USA), 1904 Bellamy (Frankreich), Dufaux (Schweiz) und der Winton Bullett-2-Rennwagen (USA), 1906 Maxwell-Briscoe (USA) mit einem Vanderbilt-Cup-Rennwagen und 1907 Porthos (Frankreich), Weigel (Vereinigtes Königreich) und erneut Dufaux. Bereits für 1906 ist der Florentia-Bootsmotor belegt, den unter anderem Émile Mathis vertrieb[1] und 1907 stellte Wolseley-Siddeley einen solchen Motor mit bereits 200 PS für das Rennboot Ursula her; eine Weiterentwicklung wurde 1910 im ersten britischen Starrluftschiff verwendet. Im gleichen Jahr erschien der Green-Flugmotor mit OHC-Ventilsteuerung.[2] Die DMG brachte 1911 den Luftschiffmotor Mercedes J8L heraus.[2]

Der erste Serien-Pkw mit einem solchen Triebwerk war der Isotta Fraschini Tipo 8; der Motor wurde bereits 1912 entwickelt, im Rennwagen Tipo V5 mit OHC-Ventilsteuerung[2] erfolgreich verwendet und ging 1919 in Serie. Ettore Bugatti experimentierte 1913–1914 mit einem Achtzylinder-Blockmotor, der aus zwei Vierzylinder-Blöcken mit dazwischen angebrachtem Schwungrad bestand. Zahlreiche Bugatti-Automobile, angefangen vom Type 30, hatten Reihen-Achtzylinder. Der größte von ihnen – verwendet im Type 41 „Royale“ – gehört mit einem Hubraum von 14,7 resp. 12,7 Litern zu den größten je gebauten PKW-Motoren; je vier davon trieben später Triebwagen der SNCF an.[3]

Deutsche Hersteller boten in den 1920er und 1930er Jahren einige Oberklasse-Wagen mit Reihen-Achtzylindern an, beispielsweise den 1926 vorgestellten Horch 8 oder den „Großen Mercedes“ Typ 770 von 1930, der als W 150 noch bis 1943 gebaut wurde. Auch Opel hatte 1928 mit dem Typ 24/110 PS „Regent“ kurze Zeit ein Fahrzeug mit Reihen-Achtzylindermotor im Angebot. Die Mercedes-Benz-Rennabteilung setzte 1953 bis 1955 den Formel-1-Rennwagen Mercedes-Benz W 196 ein, der von einem 2,5-Liter-Achtzylinder-Reihenmotor mit bis zu 280 PS Leistung angetrieben wurde.

Buick setzte über zwei Jahrzehnte lang, angefangen 1931 mit der Serie 80 und Serie 90 (ab 1936 „Roadmaster“ bzw. „Limited“) bis zum Roadmaster Serie 70 von 1952, ausschließlich auf diese Motorenbauart. Die US-Hersteller Packard und Pontiac stellten 1954 als letzte Marken den Bau von Achtzylinder-Reihenmotoren für PKW ein.

Vorteile[Bearbeiten]

  • einfacher Aufbau
  • geringe Breite
  • Bei Viertaktmotoren mit gerader Zylinderzahl ≥ 6 und einer längssymmetrischen Kurbelwelle sind sämtliche Kräfte und Momente erster und zweiter Ordnung maschinendynamisch ausgeglichen.
  • relativ kostengünstig zu produzieren
  • auch mit Luftkühlung einfach realisierbar
  • auf der Basis einer Grundkonstruktion sind Varianten mit unterschiedlichen Zylinderzahlen möglich (vgl. Deutz 912 oder Wärtsilä_RT-flex96C) – Modularisierung der Zylinder und Zylinderköpfe (Deutz-typische Bauart)

Nachteile[Bearbeiten]

  • hoher Platzbedarf in der Länge
  • bei sechs oder mehr Zylindern sind die Drehschwingungen der Kurbelwelle schwieriger beherrschbar
  • bei acht oder mehr Zylindern kann es bei Luftkühlung zu Kühlungsproblemen an den hinteren Zylindern kommen
  • bei den sehr verbreiteten R4-Viertaktmotoren sind die freien Massenkräfte zweiter Ordnung nicht ausgeglichen. Dagegen kann ein Lanchester-Ausgleich verwendet werden.

Ein Nachteil eines Längseinbaus ist der Umstand, dass bei Lastwechseln das Trägheitsmoment des Motors das Fahrzeug zum Wanken bringt. Dies verschlechtert den Fahrkomfort merklich und wirkt störender als das beim Quereinbau auftretende Nickmoment um die Querachse beim Lastwechsel.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Borgeson: Bugatti by Borgeson – The dynamics of mythology. 1981, S. 137.
  2. a b c Borgeson: Bugatti by Borgeson – The dynamics of mythology. 1981, S. 138.
  3. Borgeson: Bugatti by Borgeson – The dynamics of mythology. 1981, S. 131.

Literatur[Bearbeiten]

  • Jan Trommelmans: Das Auto und seine Technik. 1. Auflage, Motorbuchverlag, Stuttgart 1992, ISBN 3-613-01288-X.
  • Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage, Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig 2000, ISBN 3-14-221500-X.
  • Griffith Borgeson: Bugatti by Borgeson – The dynamics of mythology. Osprey Publishing Limited, London 1981, ISBN 0-85045-414-X (englisch).

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Reihenmotor – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien