Motorenaufbau |
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Es
gibt Motoren mit nur einem
Zylinder, diese sind jedoch
meistens nur bei kleinen Fahrzeugen zu finden. Will man mehr erreichen,
muss man mehrere Zylinder in einem Motorblock einbauen und dabei sind
gewisse Grenzen vorhanden. Diese können durch die Abmessungen der
Bauteile, aber auch wegen dem Einbauplatz entstehen. Ein Grund sich die
möglichen Lösungen anzusehen. Unterschiede gibt es nun keine mehr.
Keine Angst, ich beginne mit der einfachsten Bauform. Diese ist so
einfach, dass Sie schon lange damit gerechnet haben. Die einzelnen
Zylinder werden im
Motorblock einfach so angeordnet, dass die sich fol-gen. Folgen sich die Zylinder schön brav der Reihe nach und sind wie an einer Schnur ausgerichtet, denn handelt es sich um einen Reihenmotor. Es ist eine einfache Bauweise, und wir können sehr schmale Motoren erstellen. Das
kann durchaus wichtig sein, denn nicht überall haben wir seitlich viel
Platz zur Verfügung. Durchaus eine gute Bauweise, die kaum viele schwere
Punkte bei der Montage aufweisen. So gut der Reihenmotor auch war, er hatte auch Probleme. Die in einer Reihe angeordneten Zylinder führten zu einem sehr langen Motor. Als Folge davon mussten die Kurbel- und die Nockenwelle sehr lange gebaut werden.
Das
sorgte aber dazu, dass die Herstellung nicht mehr so einfach war. Das
Problem wurde mit grösseren
Zylinder sogar noch
verschärft, denn
Kurbelwellen mit mehr als 20 Meter sind schwer zu
erstellen.
Auch die
Lagerung solcher
Wellen ist nicht einfach. Aber das grösste Problem ist, dass diese
Reihenmotoren sehr lange sind. Auf einem Fahrzeug ist in der Länge der
Platz immer sehr knapp. Um diesen besser auszunutzen, könnte man die
Zylinder doch in zwei
Reihen anordnen. Bei gleicher Länge könnte so die Anzahl der Zylinder
verdoppelt werden. Eigentlich keine so dumme Idee und das fanden auch die
Erbauer solcher Motoren.
Bei
solchen Motoren spricht man von einem V6, oder gar von einem V12. Doch
warum wird das so gekennzeichnet und dazu wird der Buchstabe wichtig, denn
es ist wirklich der ideale Buchstaben für diese spezielle Bauform. Um die kurze Bauweise bei einer Kurbelwelle zu ermög-lichen, mussten die Zylinder so angeordnet werden, dass sie aneinander vorbei kamen. Wenn man nun von vorne auf den Motorblock blickt, dann sieht das aus wie ein V. Daher
wurde auch dieser Buchstabe für die Bezeichnung dieser Motoren benutzt
wurde. Sie sehen, oft orientiert man sich an der optischen Erscheinung und
sucht nicht lange nach einen sinnvollen Begriff. Ein wichtiger Punkt bei den V-Motoren ist der Winkel in dem die beiden Reihen mit Zylindern zueinander stehen. Je grös-ser dieser Winkel ist, desto gleichmässiger wirkt die Kraft auf die Kurbelwelle.
Jedoch müssen durch den Winkel auch die
Nockenwellen doppelt ausgeführt
werden und daher kann je nach Winkel zu Problemen bei der Einstellung
kommen. Deshalb sind immer etwa die gleichen Winkel zu finden.
Da
mehr Bauteile benötigt werden, sind diese V-Motoren teurer in der
Herstellung, jedoch kann die Baulänge des Aggregates auf nahezu die Hälfte
verringert werden. Das ist bei Fahrzeugen oft der Fall, wo die Breite kein
so grosses Problem ergibt, als das bei der Länge der Fall war. Sie finden,
dass die Haube über dem Motor jetzt schon zu lange ist. Sie würden mehr
von der Strasse erkennen, wenn sie nicht so hoch wäre.
Nun
sind definitiv zwei
Nockenwellen erforderlich, denn diese stehen einander
gegenüber. Dadurch wird der Motor eher breit und flach, was der Grund ist. Wir müssen den Namen noch erklären. Dazu müssen wir jedoch in den Ring steigen. Dort stehen sich die beiden Boxer gegenüber und schlagen aufeinander ein. Wer Freude an dieser Grausamkeit hat, ist schon sehr nahe beim Motor.
Dort stehen sich die beiden Reihen gegenüber und die
Zylinder schlagen
aufeinander ein. Daher ist der Name eigentlich bereits Programm und erneut
zeigt sich, dass dazu nicht viel Phantasie erforderlich ist.
Der
Boxermotor hat seinen Vorteil dort, wo er unter einem Boden eingebaut
werden muss. Dort ist nach oben kaum Platz vorhanden und daher auch nicht
zugänglich. Da Motoren Wartung benötigen, kann mit dem Boxermotor der
Zugang ermöglicht werden. Jedoch ist es auch diese Wartung, die den
Betrieb dieser Motoren verteuert, denn man muss um den Motor gehen um an
der zweiten Reihe zu arbeiten.
Ich
weiss, Sie fragen sich, ob denn flach liegende
Zylinder
funktionieren? Ja das tun sie, aber der Zusammenbau mit der mittigen
Kurbelwelle verlangt mehr Arbeit. Daher werden solche Motoren nicht so oft
verwendet, wie das bei den bisherigen Modellen der Fall war. Boxermotoren
müssen nicht zwingend einen Winkel von 180 Grad haben, jedoch liegen die
effektiven Masse sehr nahe bei diesem Wert, der als Muster diente.
Nur
wenn mit Turbinen gearbeitet wird, dann wird Kerosin getankt. Diese sind
aber nicht das aktuelle Thema, denn noch arbeiten wir mit Motoren und zu
diesen gehört der Sternmotor. Sternmotoren besitzen immer mehrere Zylinder, die auf eine gemeinsame Welle arbeiten. Hier werden die Zylinder jedoch im Ring um diese angeordnet. Da die einzelnen Zylinder wie Strahlen von Sternen aussehen, wählte man für diesen Motor die passende Bezeichnung.
Sie
sehen, bei der Bezeichnung von Motoren hatte man wirklich keine grosse
Phantasie, aber das erleichtert es uns auch und dabei haben wir hier ein
spezielles Modell. Der Vorteil der Sternmotoren ist, dass sie eine sensationell kurze Bauweise haben, denn die Länge ist nicht viel grösser als bei einem einzelnen Zylinder. Das erlaubte es bei Flugzeugen einen Motor mit hoher Leistung zu bauen. Zudem konnte man
diesen sehr nahe zum Schwerpunkt verschieben, denn was vorne nach unten
zieht, muss hinten ausgeglichen werden. Das war auch der Grund, dass diese
Motoren bei der Luftfahrt erfolgreich waren. Sowohl beim Unterhalt, als auch beim Betrieb ist der Sternmotor mit den anderen Modellen vergleichbar. Jedoch macht es bei einen Fahrzeug der Strasse, oder der Schiene eine schlechte Figur.
Durch den gegen den Boden gerichteten
Zylinder ist dort der
Unterhalt nicht so einfach. Das ist auch der Grund, warum er sich bei der
Luftfahrt durchsetzen konnte. Heute sind jedoch Sternmotoren nur noch sehr
selten zu sehen.
Bei
den meisten Modellen kamen die Reihenmotoren, oder die V-Motoren zur
Anwendung. Bei eher kurzer Bauweise musste viel
Leistung
bereit gestellt werden und damit sind wir auch bei einem Problem der
Motoren mit mehreren
Zylindern angelangt.
Wenn wir den Motor mit vier Takten nehmen, dann wirken bei mehr als vier
Zylindern zwei
gleichzeitig auf die
Kurbelwelle, diese wird dadurch sehr stark belastet
und daher musste die Krafteinwirkung auf diese verteilt erfolgen. Wenn nur
vier Stück vorhanden sind, kann das auch vorgenommen werden, jedoch bringt
das nicht viel, weil immer ein Zylinder am Arbeiten ist und so die Kraft
nicht verteilt werden kann.
Die Zündfolge regelt welchen
Zylinder zu welchem
Zeitpunkt zündet. So kann die auf die
Kurbelwelle einwirkende Kraft
verteilt werden. Je mehr Zylinder verbaut werden, desto wichtiger wird die
Zündfolge, denn in dem Fall ist eine gute Verteilung der grossen Kräfte
wichtig. Unterschiede kann man jedoch auch damit nicht verhindern, denn
man kann nur die Auswirkungen etwas mildern, was schon viel ist.
Abgespeichert wird diese Zündfolge in der
Nockenwelle. Diese muss genau so
eingestellt werden, denn sie ist es die regelt, wann welche
Ventile geöffnet
oder geschlossen werden. Eine Standardregel gibt es jedoch nicht und jeder
Erbauer setzt auf eine eigene Zündfolge, denn oft wird die Belastung der
Kurbelwelle zuvor im Computer erfasst und dann umgesetzt. Trotzdem werden
immer Belastungen vorhanden sein.
Denn bei mehr kommt automatisch die korrekte Abfolge der Zündungen ins
Spiel und weil dabei immer der dritte Takt massgebend ist, kann für die
Beschreibung der Zündfolge durchaus auch ein anderer Begriff ver-wendet
werden. Man nennt die Zündfolge eines Motors auch Taktfolge. Jedoch wird mit dem Begriff Taktfolge viel mehr ausgesagt, als mit der Zündfolge, denn hier werden die vier Takte eines Dieselmotors erwähnt.
Diese Taktfolge ist ebenfalls in der
Nockenwelle vorgegeben. Damit haben
wir hier wirklich eine sehr wichtige Steuerwelle erhalten, und ohne diese
zu ersetzen, ist es nicht möglich die Abfolge zu verändern. Mit der Taktfolge können wir die Betrachtung des Motors bereits abschliessen. Wichtig sind die bisher erwähnten Punkte, wenn es um die Funktion eines Motors geht.
Wenn wir nun zum Betrieb desselben übergehen bekommen wir weitere Punkte,
die wir uns ansehen müssen. Der Grund ist, dass die Bauteile bei einem
Motor sehr schnell arbeiten. Es kann durchaus sein, dass die
Ventile
bis zu 1000 mal pro Minute bewegt werden.
Wie
überall erzeugt eine Bewegung immer Reibung und daraus resultierend auch
viel Wärme. Daher muss gegen die Reibung vorgegangen werden. Zudem muss
noch eine Abkühlung erfolgen. Zu guter Letzt haben wir auch noch
Abgase,
die nicht so einfach in die Umwelt entlassen werden können. Daher wird es
Zeit, dass wir auch hier genauer hinsehen. Weil sie so ausgesprochen
wichtig ist, beginne ich mit der
Schmierung des Motors.
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