Boxermotor

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Vierzylinder-Boxermotor für Flugzeuge
Gegenüberliegendes Kolbenpaar in einem Boxermotor
Boxer (rechts) im Gegensatz zum V-180°, Prinzipskizze

Der Boxermotor ist eine Bauform eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors.

Geschichte[Bearbeiten]

Erfunden wurde der Boxermotor von Carl Benz 1896. Benz nannte ihn „Contra-Motor“, da sich die beiden Zylinder gegenüberlagen, und baute ihn erstmals 1897 in das Modell „Dos à Dos“ (französisch: Rücken an Rücken) der Benzwerke ein. Die ersten Boxermotoren in Serie wurden ausschließlich mit Luftkühlung ausgeführt, wie z. B. beim VW Käfer und Citroën 2CV. Moderne Boxermotoren mit vier oder sechs Zylindern hingegen sind wassergekühlt und u. a. bei Subaru und in vielen Porsche-Modellen zu finden.

Bauformen[Bearbeiten]

Der Boxer wird stets mit einer geraden Zylinderzahl gebaut, vorwiegend als Viertaktmotor. Die Zylinder oder Zylinderbänke sind dabei einander gegenüberliegend (Bankwinkel 180°) und etwas versetzt zueinander angeordnet (siehe Abbildung).

Abgrenzung zum V-Motor[Bearbeiten]

Der Unterschied zum 180°-V-Motor liegt in der Anordnung der Pleuel auf der Kurbelwelle:

  • Bei Boxermotoren sind die Pleuel zweier gegenüberliegender Zylinder auf zwei um 180° versetzte Hubzapfen angeordnet. Die beiden Kolben bewegen sich synchron und befinden sich stets in der gleichen Position, also beispielsweise beide im oberen Totpunkt.
  • Beim V-Motor greifen jeweils zwei Pleuel am selben Hubzapfen an; beim 180°-V-Motor befindet sich also jeweils ein Kolben in der „Aufwärtsbewegung“ (z. B. im Verdichtungstakt), der andere in der „Abwärtsbewegung“ (z. B. im Arbeitstakt). Bekannte und gelegentlich fälschlich als Boxer bezeichnete Fahrzeuge sind beispielsweise Porsche 917, Ferrari Berlinetta Boxer oder Testarossa.

Inline-Boxermotor[Bearbeiten]

Prinzip des Inline-Boxermotors

Der Inline-Boxermotor besteht aus zwei Zylindern, die sich in einer Linie gegenüberliegen. Ein Kolben ist konventionell über ein Pleuel mit der Kurbelwelle verbunden, der zweite Kolben (rechts im Bild) über ein Tandempleuel. Die Kurbelwelle ist dreifach gekröpft. Durch diese Bauweise verursacht der Inline-Boxermotor kaum Vibrationen, da der Massenausgleich optimal ist. Die Kurbelwelle ist sehr kurz, wodurch eine geringe Baulänge möglich ist.[1]. Anfang der 1990er Jahre haben Professoren und Diplomanden der Fachhochschule Bingen diese Bauweise erfolgreich auf dem Prüfstand und in Fahrversuchen erprobt.

Vor- und Nachteile[Bearbeiten]

Die Vorteile eines Boxermotors gegenüber denen eines Reihen- oder V-Motors sind insbesondere:

  • gleichmäßigerer Lauf durch besseren Massekräfteausgleich und damit verbunden eine vergleichsweise höhere Laufruhe,
  • weniger mechanische Beanspruchungen wie z. B. Spannungen oder Schwingungen,
  • weniger rotierende Massen durch kürzere Kurbelwelle und den Entfall einer bei Reihen- und V-Motoren mitunter notwendigen Ausgleichswelle,
  • flachere Bauweise, die zu einem tieferen und damit günstigeren Schwerpunkt eines Fahrzeugs führt.

Nachteilig ist die größere Anzahl an Bauteilen und Fertigungsstufen, die in der Serienfertigung zu höheren Fertigungskosten führen. Ein weiterer Nachteil liegt im Platzbedarf, da Boxermotoren breiter bauen und für den Quereinbau ungeeignet sind.

Einsatz in Straßenfahrzeugen[Bearbeiten]

Volkswagen-Pkw[Bearbeiten]

Der meistgebaute Boxermotor weltweit ist der luftgekühlte Vierzylinder von Volkswagen, der in den 1930er Jahren für den VW Käfer entwickelt und in verschiedenen Varianten bis Mitte der 1970er Jahre in vielen Modellen verwendet wurde. Die Produktion dieser Motoren endete 2003 zusammen mit der Herstellung des VW Käfer bei Volkswagen de Mexico. Der Motor wird in den meisten Trikes bis heute (2007) verwendet.

Der VW-Bus T2 (in Deutschland von 1967 bis 1979 gebaut) war in Brasilien mit luftgekühltem Boxermotor bis zum Jahresende 2005 in Produktion. Die aktuelle Fertigung wurde auf wassergekühlte Reihenmotoren umgestellt.

Ab Ende 1982 wurden in Deutschland in den VW-Bus T3 neben den bewährten luftgekühlten Motoren auch wassergekühlte Varianten („Wasserboxer“, WBX) eingebaut. Die leistungsstärksten waren bereits mit einer elektronischen Zündung und Benzineinspritzung ausgestattet (Digifant mit Kat und 95 PS bzw. Digijet ohne Kat und 112 PS). Wegen der aufwendigen Führung der Wasserrohre zwischen den beiden Zylinderköpfen und der Verbindung zum Frontkühler waren diese Wagen jedoch störungsanfälliger als ihre luftgekühlten Vorgänger. Deshalb wurde 1992 – zwei Jahre nach Einführung des frontgetriebenen VW-Bus T4 – die Produktion der VW-Boxermotoren in Deutschland nach über 50 Jahren eingestellt.

Andere Fahrzeughersteller[Bearbeiten]

Zweitakt-Boxermotor im Sima-Violet-Rennwagen um 1923/24
BMW-RS-54-Rennmotor im Gespann von Deubel/Hörner
Honda Gold Wing 1800a

Der tschechische Automobilhersteller Tatra baute luftgekühlte Zwei-, Vier- und Achtzylindermotoren für Pkw. Sie wurden allgemein als Boxer bezeichnet, die Vierzylinder waren aber 180°-V-Motoren.[2] Der Citroën 2CV („Ente“) und dessen verwandte Modelle hatten einen luftgekühlten Zweizylinder-Boxer. Dies gilt auch für die niederländischen Pkw DAF 600 und deren Nachfolger, die für ihr stufenloses „Variomatic“-Getriebe bekannt waren. Auch die Kleinwagenmodelle der Puch-Werke (Puch 500/650), die in den 1960er Jahren Erfolge im Motorsport erzielten, sowie der Geländewagen Haflinger waren mit luftgekühlten Zweizylinder-Boxermotoren ausgerüstet, ebenso die Fahrzeuge des französischen Herstellers Panhard, die aus einem Einliter-Zweizylinder-Boxermotor bis zu 70 PS schöpften. Der Citroën GS hatte einen modernen luftgekühlten Vierzylinder-Boxermotor mit obenliegenden Nockenwellen. Bekannt sind die Motoren mit vier und sechs Zylindern von Porsche aus den Baumustern 356 und 911 (letzterer bis 1998 luftgekühlt). Der US-amerikanische Chevrolet Corvair hatte einen Sechszylinder-Boxermotor im Heck, anfangs mit 2300 cm³ Hubraum, später mit 2400 und 2700 cm³. Vom 2,4 Liter und 2,7 Liter Triebwerk gab es Turbo-Versionen; die letzte davon leistete mit 2,9 Liter-Motor bis zu 132 kW(180 PS).[3] Alfa Romeo verwendete Boxer-Motoren von Anfang der 1970er Jahre bis Ende der 1990er in seinen Modellen Alfasud, 33, Arna, 145 und 146. Lancia verwendete wassergekühlte Vierzylinder-Boxermotoren von 1960 bis 1984 in den Frontantriebsfahrzeugen Lancia Flavia, Lancia 2000 und Lancia Gamma, eine Gesamtproduktion von über 110.000 Pkw. Die Kleinwagen BMW 600 und BMW 700 hatten einen vom Motorrad abgeleiteten gebläsegekühlten Zweizylinder-Boxermotor mit Leichtmetallkurbelgehäuse.

Weitere Fahrzeughersteller experimentierten mit Boxermotoren und setzten sie teilweise auch ein. Heute werden (wassergekühlte) Boxermotoren erfolgreich von Porsche und Subaru eingesetzt. Die Subaru-Boxer wurden auch beim Subaru-Derivat Saab 9-2X verwendet. Subaru baut seit 2008 den ersten Pkw-Dieselboxer mit Direkteinspritzung und Turboaufladung.[4]

Auch Achtzylinder- und Zwölfzylinder-Boxermotoren wurden realisiert, meist jedoch nur für Rennzwecke. In der Regel handelt es sich bei diesen Motoren jedoch um keine echten Boxermotoren, sondern um 180° V-Motoren.

Motorräder[Bearbeiten]

BMW setzt Boxermotoren seit Jahren bei Motorrädern in Serie ein.[5] Die Bayerischen Motorenwerke waren allerdings nicht die ersten, die einen Boxermotor für Motorräder bauten. Der erste BMW-Motorrad-Boxermotor war ein Einbaumotor für die Victoria-Werke in Nürnberg und orientierte sich stark am Vorbild der englischen Douglas. Der 750er BMW-Boxermotor (Seitenventiler) der von 1938 bis 1941 gebauten BMW R 71 wird bis heute vom chinesischen Hersteller Chang-Jiang mit wenigen Veränderungen nachgebaut. Auch die russischen Motorradmarken Dnepr und Ural sind mit Zwei-Zylinder-Boxermotoren ausgerüstet, die auf dem Motor der BMW R 71 und ihrer Nachfolgemodelle basieren. Besonders als Motorradgespanne sind sie in Deutschland bekannt und dank ihres vor einigen Jahren noch bemerkenswert günstigen Preises und ihrer Wartungsfreundlichkeit verbreitet.

Im Zweiten Weltkrieg stellte Zündapp das Gespann KS 750 mit Zwei-Zylinder-Viertaktmotor her, dessen Zylinder in 170-Grad-Stellung angeordnet sind. Obwohl jeder Kolben seinen eigenen Hubzapfen hat, handelt es sich dabei um einen V-Motor; weil dieser jedoch fast so flach wie ein Boxermotor ist, wird er oft – fachlich falsch – als solcher bezeichnet. Nach dem Kriege baute Zündapp den legendären „grünen Elefanten“ KS 601 mit Zwei-Zylinder-Boxermotor.

Ebenso wurde im Zweiten Weltkrieg die Entwicklung eines Zweitakt-Zweizylinder-Boxermotors bei DKW begonnen. Nach dem Krieg liefen diese 350-cm³-Motoren mit 15 (später 17) PS in gespannfähigen Motorrädern zunächst unter dem Namen IFA BK 350, später dann als MZ BK 350 bis 1959 vom Band.

Im Motorradbau gibt es weitere Beispiele für die Verwendung von Boxermotoren. In der Honda Gold Wing wurde zunächst ein wassergekühlter Vierzylinder-Boxermotor, später ein Sechszylinder-Boxer verwendet.

Auch im Motorsport und als Industriemotor zum Antrieb von Feuerlöschpumpen, Mähdreschern oder als Hilfsantrieb in O-Bussen finden Boxermotoren Verwendung.

Flugmotoren[Bearbeiten]

Im Sportflugzeugbau ist der luftgekühlte Boxermotor u. a. wegen der guten Kühlung der beiden im Luftstrom liegenden Zylinderbänke noch immer der am häufigsten verwendete Antrieb, obwohl z. B. Sternmotoren eine noch bessere Kühlung bieten, aber auch einen größeren Luftwiderstand produzieren. Mit entscheidend ist, dass bei Propellerflugzeugen der Propeller, der naturgemäß eine bestimmte Bodenfreiheit braucht, direkt an der Kurbelwelle befestigt wird und damit die Position der Kurbelwelle vorgegeben ist. Dies bedeutet, dass bei einmotorigen Flugzeugen, wo Propeller und damit auch Motor unmittelbar vor dem Piloten sind, alle Motorteile, die oberhalb der Kurbelwelle liegen, die Sicht des Piloten beeinträchtigen. Dies ist konstruktionsbedingt beim Boxermotor am wenigsten, beim Sternmotor am stärksten der Fall. Aus diesem Grund wurde früher auch z. B. ein „hängender“ V-Motor benutzt (z. B. bei der einmotorigen Messerschmitt Bf 108 „Taifun“). Bei mehrmotorigen Flugzeugen spielt dies hingegen keine Rolle, weshalb die leistungsstärksten mehrmotorigen Flugzeuge auch alle mit Sternmotoren ausgerüstet sind (wie z. B. die Lockheed Super Constellation). Hersteller sind z. B. Lycoming, Rotax und Limbach. Für Kleinflugzeuge stellte auch Porsche Boxermotoren her. Bereits 1943 stattete das Porsche-Konstruktionsbüro einen Motorsegler mit einem 33-PS-VW-Motor aus, der im Rumpf hinter der Pilotenkanzel eingebaut war und dem kleinen Flugzeug zu einer Höchstgeschwindigkeit von 140 km/h verhalf. 1959 zeigte Porsche bei der Deutschen Industrie-Messe in Hannover Flugmotoren auf der Basis des Porsche 356. Diese Vier-Zylinder-Boxermotoren mit der Typnummer 678 hatten einen Hubraum von 1582 cm³ und leisteten je nach Ausführung 50 bis 75 PS. Abweichend vom Sportwagenmotor hatten sie Doppelzündung mit zwei Zündkerzen je Zylinder und Trockensumpfschmierung. Die Motoren waren luftgekühlt, je nach Ausführung entweder durch Fahrtwind oder Gebläse. Im September 1983 brachte Porsche den vom Typ 911 abgeleiteten Sechs-Zylinder-Boxermotor PFM 3200 heraus, dessen Produktion jedoch schon 1990 eingestellt wurde.

Literatur[Bearbeiten]

  • Jan Trommelmans: Das Auto und seine Technik. 1. Auflage, Motorbuchverlag, Stuttgart 1992, ISBN 3-613-01288-X
  • Hans Jörg Leyhausen: Die Meisterprüfung im Kfz-Handwerk Teil 1. 12. Auflage, Vogel Buchverlag, Würzburg 1991, ISBN 3-8023-0857-3
  • Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: Fachkunde Fahrzeugtechnik. 5. Auflage, Holland+Josenhans Verlag, Stuttgart 1997, ISBN 3-7782-3520-6
  • Richard van Basshuysen, Fred Schäfer: Handbuch Verbrennungsmotor Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2005, ISBN 3-528-23933-6

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Informationen zum Inline-Boxermotor auf www.boxermotor.com
  2. www.pedros.cz/Tatra/Tatra_katalog_de.pdf
  3. Encyclopedia of American Cars from 1930, Hrsg Consumer's Guide, Publications International (1993) ISBN 0-7853-0175-5
  4. Diesel-Boxermotor von Subaru bei Gelaendewagen.at
  5. Boxermotoren im Vergleich - Faszination der Flachmotoren, auf auto-motor-und-sport.de, abgerufen am 23.März 2014

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Boxermotor – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Boxermotor – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen