Der Vierzylindermotor, auch Vierzylinder genannt, ist eine Bauart von Hubkolben-Motoren, im Besonderen von Verbrennungsmotoren.
Beschreibung
BearbeitenBauarten
BearbeitenEr ist meist als Reihenmotor oder Boxermotor ausgeführt, seltener als V-Motor und kann sowohl als Otto- wie auch als Dieselmotor ausgelegt sein. Im Pkw-Bau ist er meist wassergekühlt, in manchen Fällen (vor allem als Boxermotor) auch luftgekühlt.
Moderne Vierzylindermotoren im Automobilbereich sind immer öfter vom Leichtbau beeinflusst, das zeigt sich beispielsweise in den aus Aluminium gefertigten, kompakten Reihenvierzylinder-Motoren von JLR. Sogenannte Ingenium-Motoren erbringen Gewichtseinsparungen von bis zu 80 kg gegenüber direkten Vorgängermodellen.[1] Zudem geht der Trend bei der Bauart aktueller Vierzylinder in der Automobilindustrie hin zu modellübergreifenden Konfigurationen und Bauteilen – die sogenannte Gleichteilestrategie.[2] Sie ermöglicht es, durch einheitliche Produktionsprozesse Kosten einzusparen und künftige Technologien leichter zu integrieren. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist der Modulare Querbaukasten (MQB) der Volkswagen AG[3] oder die skalierbaren Produkt-Architektur (SPA)[4] von Volvo. Auch die Ingenium-Motoren basieren auf einer modularen Architektur und verfügen beispielsweise über identische Maße für Hub, Bohrung, Zylinderabstand und -volumen.[5]
Eine Besonderheit ist die Anordnung als „Quadrat-Motor“, bestehend aus zwei nebeneinander verblockten Parallel-Zweizylindern mit zwei Kurbelwellen. Diese Bauart wurde nur bei wenigen Fahrzeugen verwendet, wie z. B. der Ariel Square Four oder der Suzuki RG 500 Gamma.
Hubraum
BearbeitenIn Pkw waren in der Vergangenheit Vierzylindermotoren zwischen 0,8 und 2,5 Litern Hubraum üblich, also mit 200 bis 625 cm³ fassenden Zylindern. Selten wurden auch Vierzylindermotoren mit noch größerem Hubraum in Pkw verwendet, darunter im Porsche 944 (bis zu 3 Liter) und Mitsubishi Pajero (bis zu 3,2 Liter). Pkw mit weniger als 1,5 Liter Hubraum werden seit einigen Jahren vermehrt mit Dreizylindermotor anstatt eines bisherigen Vierzylinders ausgestattet. Gleichzeitig ist die Verbreitung von Vierzylindern mit mehr als 2 Litern Hubraum in Pkw zurückgegangen.
Für Lkw werden teilweise Vierzylindermotoren mit noch wesentlich größerem Hubraum hergestellt, wobei es sich meist um Dieselmotoren handelt.
Anwendungen
BearbeitenVierzylindermotoren sind der am häufigsten als Antrieb von Pkw bis zur Mittelklasse eingesetzte Antrieb, da sie kompakt sind und die im Alltag geforderten Fahrleistungen voll abdecken. Sie werden auch in der Oberen Mittelklasse und bei Sportwagen verwendet.
Vierzylindermotoren gibt es weiterhin häufig bei Motorrädern, leichten Lkw, leichten Schienenfahrzeugen, leichten Flugzeugen (Boxermotoren US-amerikanischer Bauart), kleinen Schiffen (auch als Hilfsmotor), als Generatorantrieb sowie in weiteren Anwendungen.
Laufruhe
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Viertakt-Vierzylinder-Reihenmotoren haben in der Regel einen Hubzapfenversatz von 180° zwischen dem 1. und 2. sowie dem 3. und 4. Zylinder, zwischen den beiden mittleren Zylindern (2 und 3) gibt es keinen Versatz. Dadurch sind die Massekräfte 1. Ordnung ausgeglichen, es treten aber freie Massekräfte 2. und höherer Ordnung auf,[6] die ungünstigerweise auch mit der Zündfrequenz zusammenfallen. Die Massenkräfte 2. Ordnung können mit zwei gegenläufigen, mit doppelter Kurbelwellendrehzahl rotierenden Ausgleichswellen kompensiert werden (Lanchester-Ausgleich). Die beiden Möglichkeiten der Zündreihenfolge (1-3-4-2 oder 1-2-4-3) unterscheiden sich nicht in der Laufruhe.
Weitere Anwendungen
BearbeitenAuch abseits von Verbrennungsmotoren existieren Vierzylinder, u. a. als Kolbenpumpen oder Kompressoren.
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
Weblinks
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Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Neue Ingenium Motorenbaureihe von Jaguar Land Rover. springerprofessional.de, 14. Juli 2014, abgerufen am 17. Juni 2015.
- ↑ Elektromobile Antriebstechnik aus dem Baukasten. konstruktionspraxis.vogel.de, 29. Juli 2011, abgerufen am 17. Juni 2015.
- ↑ VWs Auto-Baukasten für die Zukunft. auto-motor-und-sport.de, 6. September 2013, abgerufen am 17. Juni 2015.
- ↑ Der neue Volvo XC90 - skalierbare Produkt-Architektur (SPA). media.volvocars.com, 12. August 2014, abgerufen am 17. Juni 2015.
- ↑ Neue Ingenium Motorenbaureihe von Jaguar Land Rover. springerprofessional.de, 14. Juli 2014, abgerufen am 17. Juni 2015.
- ↑ http://www.e31.de/engines.html