Motorenaufbau

                       

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.

Werden in einem Motor mehrere Zylinder eingebaut, dann wird deren Anzahl immer wieder angegeben, aber oft findet sich auch ein Buch-staben davor und die Bezeichnungen sind Ihnen so oder so ein Buch mit sieben Siegeln.

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 zwei Zylinderreihen wird von einem V-Motor gespro-chen. Das stammt von der Bezeichnung her, denn diese Bauweise wird durchaus auch in der Bezeichnung erkennbar.

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.

Wie wäre dann der Boxermotor? Auch der Boxer-motor ist ein Modell, das die Zylinder in zwei Reihen anordnet. Im Gegensatz zum V-Motor werden die bei-den Reihen jedoch so weit abgelegt, dass sie einander gegenüber stehen und der Winkel 180 beträgt.

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.

Abschliessen wollen wir die Betrachtung der Bauformen von Motoren mit dem Sternmotor. Er ist sehr selten und verbaut wird er auch nur bei der Luftfahrt. Bevor Sie sich fragen, auch bei der Luftfahrt wird Dieselöl verwendet.

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.

Mit Ausnahme des Sternmotors kamen alle Bauweisen bei der Eisenbahn in der Schweiz zur Anwendung. Auch wenn es nur ein Modell mit Boxermotor gab, er wurde ange-wendet.

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. 

Sie müssen nur wissen, dass diese Zündfolge existiert und dass die Zylinder nicht immer der Reihe nach zünden. Ausnahmen davon sind nur die Motoren, die über weniger als fünf Zylinder verfügen.

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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