Wieso haben Reihensechszylinder eine besondere Laufruhe?

5 Antworten

Hallo!

Ich versuchs einmal einfach (alles bezogen auf 4-Takt-Motore):

  • Unsere Verbrennungsmotoren sind zum grossteil Hubkolbenmotore. Das bedeutet, ein auf und ab laufender Kolben verrichtet Arbeit und überträgt diese mittels eines Pleuels auf eine Kurbelwelle, die ihrerseits jetzt das in Drehbewegung umsetzt und weitergibt (zB an das Getriebe).
  • Das heisst, wir haben linear oszillierende Massen (Kolben) und rotierende Massen (Kurbelwelle) im Motor.
  • Rotierende Massen kann ich gut mittels Gegengewichten ausgleichen (quasi wuchten).
  • Oszilierende Massen können durch geschickte Zylinderanordnung und Zylinderanzahl ausgeglichen werden.
  • Eine besondere Herausforderung ist das Pleuel, da es einerseits eine oszillierende Bewegung macht (kolbenseitig) und eine rotierende Bewegung (kurbelwellenseitig). Also eine Mischung aus oszillierender und rotierender Masse ist. Dies kann durch geschickte Bauform ausgeglichen werden.
  • Diese (freien) Kräfte und Momente nennt man Massenkräfte und Massenmomente 1. Ordnung. Diese freien Kräfte und Momente erzeugen starke Vibrationen und mindern die Laufruhe.
  • Der komplette Ausgleich der Massenkräfte und Massenmomente 1. Ordnung gelingt zB beim 4 Zylinder Reihenmotor. Daher auch seine weite Verbreitung.

Dann gibt es aber noch weitere (unendlich viele) freie Kräfte und Momente, genannt Massenkräfte und Massenmomente 2. bis n-ter Ordnung.

Diese weiteren Kräfte und Momente werden aber mit zunehmender Ordnungszahl immer geringer, sodass nach der 4. Ordnung die Berechnung abgebrochen wird und nur die 2. Ordnung für Vergleiche herangezogen wird.

Die Kräfte und Momente der 2. Ordnung werden hauptsächlich von zwei Ursachen hervorgerufen:

  • Der Unregelmässigkeit der Zündung in Relation zu den Kolbenstellungen. Dies kann durch Erhöhung der Zylinderzahl vermindert werden.
  • Der Tatsache, das hinauflaufende Kolben eine andere Geschwindigkeit haben, als hinablaufende Kolben auf Grund der Kurbelwellen-Pleuel-Kinematik und es daher zu Differenzgeschwindigkeiten kommt und damit zu Vibrationen. Dies kann nur durch rein symetrische Anordnung der anderen Kolben ausgeglichen werden.
  • Bauformen, die freie Massenkräfte und Massenmomente 2. Ordnung komplett ausgleichen sind zB 6 Zyl. Boxer-Motor, 6 Zyl. Reihenmotor , V8 und V12.

Wobei der Boxer-Motor eine Sonderstellung einnimmt: er gleicht freie Massenkräfte und Massenmomente aller Ordnungen aus beim 6 Zylinder Boxer-Motor. Auch ein Grund für den Siegeszug des legendären 911er Porsche - absolute Laufruhe, was natürlich auch dem Fahrverhalten zu Gute kommt ... aber auch die Beliebtheit und das lange Baumuster eines Ferrari V12, eines Ami V8 und eines BMW R6 erklären sich dadurch.

LG Bernd

Ein Boxxermotor mit 4 Zylindern läuft genau so rund. Bei ihm hebt sich die fliehkraftverlagerung von natur aus auf, da immer 2 kolben raus und rein laufen. Beim Reihenmotor ist das ähnlich. Je mehr zylinder, desto gleichmäßiger wird masse bewegt.

Gleichmäßigere Verteilung der Maßen!! Du hast allerdings bei einigen 4-Zylinder Motoren auch schon die Laufruhe die du bei einem 6-Zylinder hast...der Entwicklung der Motorentechnik sei dank!!

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