Warum Laufruhe wichtig ist: Ein tiefer Einblick in die Zündfolge von Reihenzylindern

Bei Verbrennungsmotoren wird die Leistung oft anhand von Leistung, Drehmoment oder sogar Geräusch beurteilt. Doch es gibt ein subtileres – und oft übersehenes – Merkmal, das einen guten Motor ausmacht: Laufruhe . Laufruhe bedeutet nicht nur Komfort, sondern auch Effizienz, Langlebigkeit und die Harmonie mechanischer Bewegungen. Einen wesentlichen Beitrag zum reibungslosen Betrieb leisten die Zündfolge und die gleichmäßige Verteilung der Arbeitstakte über den 720-Grad-Motorzyklus.

In diesem Blog untersuchen wir die Zündfolge und das Kurbelwellendesign von Reihenmotoren mit 2, 3, 4, 6, 8 und 9 Zylindern. Der Höhepunkt ist der beeindruckende Reihen-Neunzylindermotor von Rolls-Royce . Wir untersuchen, wie verschiedene Konfigurationen das Kräfte- und Drehmomentverhältnis beeinflussen und warum manche Motoren ruhiger laufen als andere.

Die Grundlagen: 720 Grad und vier Takte

Alle Viertaktmotoren durchlaufen den gleichen Ablauf: Ansaugen, Verdichten, Arbeitsleistung und Ausstoßen . Dieser Ablauf umfasst 720 Grad Kurbelwellenumdrehung – zwei volle Umdrehungen. Jeder Zylinder liefert nur einmal pro 720 Grad Leistung.

Um ein kontinuierliches Drehmoment aufrechtzuerhalten, müssen mehrere Zylinder in gleichmäßigen Abständen gezündet werden. Der Abstand zwischen den Arbeitstakten berechnet sich wie folgt:

720° / Anzahl der Zylinder

Je gleichmäßiger das Intervall zwischen diesen Arbeitstakten ist, desto ausgeglichener fühlt sich der Motor an.

Inline-2 (Reihenzweizylinder)

Gängige Zündfolgen: 1-2 (360° Kurbelwelle) oder 1-2 (180° Kurbelwelle)

Reihenzweizylindermotoren sind in Motorrädern und Kleinwagen weit verbreitet. Es gibt sie typischerweise in zwei Ausführungen:

• 360°-Kurbel: Beide Kolben bewegen sich gleichzeitig auf und ab, zünden aber abwechselnd. Dies führt zu einem gleichmäßigen Zündintervall, jedoch zu einer schlechten Balance.

• 180°-Kurbel: Ein Kolben befindet sich im oberen Totpunkt, der andere im unteren Totpunkt. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Zündung (0°, dann 720°), aber einer besseren Balance.

Laufruhe: Schlecht. Zweizylinder-Reihenmotoren sind von Natur aus unausgeglichen und können recht rau laufen, wenn sie nicht mit einem Gegengewicht oder einer Gummilagerung ausgestattet sind.

Inline-3 (Dreifach)

Übliche Zündreihenfolge: 1-3-2

Der Reihendreizylindermotor bietet ein kompaktes Design mit mehr Leistung und sanfterer Leistungsabgabe als ein Zweizylinder.

Jeder Zylinder zündet alle 240 Grad (720° / 3), gleichmäßig über den Zyklus verteilt. Die drei Kolben sind in 120°-Intervallen auf der Kurbelwelle angeordnet.

Laufruhe: Mäßig. Die gleichmäßige Zündung trägt dazu bei, aber die primäre und sekundäre Balance ist nicht perfekt. Oft werden Ausgleichswellen verwendet.

Reihenvierzylinder

Übliche Zündreihenfolge: 1-3-4-2

Der Reihenvierzylinder ist einer der am weitesten verbreiteten Motortypen und treibt alles an, vom Kleinwagen bis zum Motorrad. Er zündet alle 180 Grad .

• Die Zylinder 1 und 4 bewegen sich zusammen, ebenso wie 2 und 3.

• Die typische Zündreihenfolge (1-3-4-2) sorgt für eine gute Abgasspülung und einen relativ ruhigen Betrieb.

Laufruhe: Gut im unteren bis mittleren Drehzahlbereich, aber sekundäre Unwucht erzeugt Vibrationen bei hohen Drehzahlen. Viele moderne Reihenvierzylinder verwenden Ausgleichswellen.

Reihensechszylinder

Übliche Zündreihenfolge: 1-5-3-6-2-4

Dies wird oft als der „Sweet Spot“ für Reihenmotoren angesehen. Jeder Zylinder zündet alle 120 Grad und die Primär- und Sekundärkräfte sind perfekt ausbalanciert.

• Die Kolben sind in drei Paaren angeordnet, die sich gegeneinander bewegen.

• Die Leistungsabgabe erfolgt butterweich, weshalb Reihensechszylinder bevorzugt in Luxusautos und klassischen Hochleistungsmotoren eingesetzt werden.

Laufruhe: Ausgezeichnet. Reihensechszylinder sind von Natur aus ausgewogen und liefern gleichmäßige Leistung.

Reihen-8-Zylinder

Übliche Zündreihenfolge: 1-6-2-5-8-3-7-4

Der Reihen-Achtzylinder war im frühen 20. Jahrhundert besonders in amerikanischen Luxusautos wie dem Duesenberg und dem Packard beliebt.

Mit einem Zündabstand von 90 Grad bietet er eine sehr gleichmäßige Drehmomentabgabe. Allerdings kann es aufgrund der langen Kurbelwelle zu Drehschwingungen kommen.

Laufruhe: Hervorragend bei niedrigen Drehzahlen, kann aber bei hohen Geschwindigkeiten aufgrund der Biegung der Kurbelwelle instabiler werden.

Reihen-Neunzylinder (Reihen-Neun) – Das Rolls-Royce-Special

Übliche Zündreihenfolge: 1-3-5-7-9-2-4-6-8

Der seltene und faszinierende Reihenneunzylinder ist vor allem durch Motoren wie den Rolls-Royce Falcon bekannt . In dieser Konfiguration:

• Alle 80 Grad (720° / 9) erfolgt ein Arbeitstakt.

• Der Kurbelwinkelunterschied zwischen den nacheinander zündenden Kolben beträgt ebenfalls 80°

• Dieser gleichmäßige Abstand sorgt für nahezu kontinuierliches Drehmoment und hervorragende Laufruhe

Die Arbeitshübe folgen genau alle 80° aufeinander und der Motor behält seine Dynamik mit minimaler Vibration oder toten Punkten bei.

Laufruhe: Hervorragend. Der Reihen-Neunzylinder gehört dank seiner hohen Zylinderzahl und der gleichmäßig verteilten Zündung zu den laufruhigsten Reihenmotoren aller Zeiten.

Abschließende Gedanken: Mehr Zylinder, mehr Laufruhe (normalerweise)

Als Faustregel gilt: Mehr Zylinder mit kürzeren Zündintervallen führen zu einem ruhigeren Betrieb. Allerdings gibt es auch Nachteile:

• Verpackungsbeschränkungen (insbesondere bei langen Motoren wie dem Reihen-8- oder Reihen-9-Zylinder)

• Erhöhte Komplexität und Kosten

• Torsionsschwingungen in langen Kurbelwellen

Aus diesem Grund werden bei modernen Autos V-Anordnungen oder Reihenvierzylinder bevorzugt, bei Oldtimer-Maschinen besitzen diese Reihenmotoren jedoch immer noch einen mechanischen Charme, der kaum zu übertreffen ist.

Wenn Sie Kurbelwinkeldiagramme und Zündfolgen verstehen, lernen Sie nicht nur die Technik dieser Motoren zu schätzen – Sie spüren auch den Rhythmus der Verbrennung, Zylinder für Zylinder.

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