Laufruhe

[Otfried]

Für die Laufruhe eines Motor sind die freien Kräfte und Momente erster und zweiter Ordnung verantwortlich. Bei Kolben – Verbrennungsmotoren wirken einmal oszillierende Massekräfte sowie Gas-Tangentialkräfte und Masse-Tangentialkräfte auf den Motorblock ein. Hieraus entsteht die Laufruhe, welche ein Motor Bauartbedingt besitzt. Davon ausgenommen ist, wenn Bauteile des Motor unterschiedliches Eigengewicht besitzen, was hier nicht eingeht. Ich denke hier etwa an Kolben mit verschiedenem Eigengewicht.

Reihensechszylinder, B 6 {V 6-180°} und V 12-60°/180° besitzen überhaupt keine unausgeglichen Momente oder oszillierende Massekräfte. Ein V 12 läuft wegen seiner Zylinderzahl und den 60° Zündabständen noch ruhiger als ein R 6.
Beim V 8 liegen minimale Momente 1. Ordnung an, welche jedoch durch Kröpfungen an der Kurbelwelle voll ausgeglichen werden können. Das X förmige Zünden wird bei den meisten V 8 Motoren verwendet und sorgt zudem für die Laufruhe. Bei einem V 16-45° werden die letzten Moment völlig beseitigt und es entsteht ein optimaler Motorlauf. Bei manchen V 8-90° Motoren wird jedoch zugunsten extremer Gasannahme auf Gegengewichte und X-förmiges Zünden verzichtet {i.e. F 105}
Die Gegengewichte sorgen zudem für das hohe Drehmoment eines V 8.
Alle anderen Motorkonstruktionen weisen bedingte Unausgeglichenheiten auf. {Ich möchte nicht auf X 24, X 16 oder V 24 Motoren, sowie Stern-Motoren eingehen}.
Einen relativ ruhigen Lauf bietet zudem noch ein R 8.
Bei einem V 6-120° sind die freien Momente 2. Ordnung auf ein Minimum reduziert. Persönlich kenne ich jedoch nur einen Hersteller, welcher 120° V 6 Motoren gebaut hat.

Ausgleichswellen beseitigen die konstruktionsbedingten Unruhen nicht, sondern überlagern sie mit anderen Schwingungen, so daß sie sich physikalisch aufheben.
Problematisch wirkt noch die Drehzahlabhängigkeit aufgrund der ossiliierenden Massekräfte der Motorbauteile. Theoretisch kann bei demselben Hubraum und denselben Baustoffen ein mehrzylinderiger Motor höher drehen, was theoretisch mehr Leistung bei einem Saugmotor bedeutet.

Abhängig davon ist noch, welcher Hersteller den Motor zusammengebaut hat. Ein Motor mit ausgewuchteter Kurbelwelle und Kolben und Pleuel, welche alle dasselbe Gewicht aufweisen, läuft bei derselben Bauart ruhiger als ein "einfach zusammengeschraubter Motor."

Völlig anders sieht es bei Kreiskolbenmotoren aus.

 

[Julian-JES]

Hallo Otfried,

wird heute denn noch R8 irgendwo eingebaut ? Ist doch viel zu lang oder nicht ?

 

[Otfried]

Hallo Julian,

reine R 8 Motoren haben das Problem mit den Massemomenten und Biegekräften der Kurbelwelle als auch den inneren Biegemomenten des Motor-Blocks. Zudem wirkt sich die Baulänge negativ aus, ebenso die Schwerpunktverteilung.
Der letzte "echte" R 8 wurde meines Wissens nach dem 2. Weltkrieg von Bugatti gebaut {Basis Typ 57 SC}. Jedoch hatte dieser Motor im Renneinsatz der 3 Liter Kompressorformel genau die oben beschriebenen Probleme gezeigt. Alle anderen R 8, welche danach gebaut wurden, ich denke hier besonders an den M 196 hatten eine zentrale Kraftabnahme, d.h. sie bestanden aus 2 Reihenvierzylindereinheiten mit geteilten Kurbelwellen und Kraftabnahme zwischen Zylinder 4 und 5.
Der letzte "echte" Mercedes R 8 endete seine Produktion mit Ende des 2. Weltkrieges.

 

[Julian-JES]

Hallo Otfried,

du mussten aber dann ne lange Motorhaube haben.
Das Problem mit der Kurbelwelle müsste der V16 dann doch auch haben oder ?

 

[Otfried]

Hallo Julian,

die enormen Kräfte, welche bei einem 16 Zylinder-Motor auf die Kurbelwelle einwirken, waren schon immer ein Problem bei diesen Motoren. Cadillac umging es durch wenig Drehzahl und Leistung des V 16. Alle anderen Sechszylinder Fahrzeugmotoren lösten das Problem auf verschiede Wege. Der letzte 16 Zylinder, der BRM projekt 115 etwa verwendete zwei P 56 V 8 – 90° Blöcke mit ihren Kurbelwellen, um einen X 16 zu bauen, welcher eine von beiden Kurbelwellen zentral angetriebene Kraftabnahme besaß.
Die andern V 16 Triebwerke wurden aus "kleineren" Reihenachtzylinder zusammengesetzt und verwendeten ebenfalls 2 Kurbelwellen.
Der für Enzo Ferrari konstruierende geniale Motorenbauer Vittorio Jano und Gioachino Columbo bauten 4 Vierzylindereinheiten zusammen, so daß ein extrem hochdrehender Motor mit 4 Kurbelwellen, 8 Nockenwellen, 2 Schwungscheiben und einer mittleren Kraftabnahme entstand, welcher zudem 4 Kompressoren besaß. {U 16 – 45°} Ähnlich war der folgende V 16 – 120° Motor konstruiert, welcher aus 2 Achtzylinder V 8- 120 Motorblöcken zusammengesetzt wurde.

Bugatti und Maserati bauten U 16 Motoren.

Ferdinand Porsche verwendete für seinen erfolgreichen V 16 – 45° Motor eine Hirth-Kurbelwelle {diese besteht aus einzelnen Segmenten}. Dieses Prinzip übernahm Piech bei B 16 Porsche und BRM verwendete bei ihrem ersten V 16-135° auch dieses Verfahren.

 

[Julian-JES]

Das mit den zusammengesetzten Motoren sehen wir ja dann bald wieder bei den Wolfsburgern Sie wollen ja wieder einen 16 oder sogar 18 Zylinder Motor aus Lupomotoren bauen. Ob der dann auch einfriert

 

[Boxer]

Laufruhe? Boxer!

Hi!

Neben einer exorbitant hohen Zylinderzahl gibt es noch eine weitere Möglichkeit, Ruhe ins Auto zu bringen:

man ordnet die Kolben so an, daß erst gar keine Unruhe aufkommt: man verbaut einen Boxer-Motor (Käfer, 911er, Subaru, BMW Motorrad).

http://www.kfz-tech.de/Vierzylinder-Boxermotor.htm

Leider gibt es nur ganz wenige Autobauer, die so konsequent Autos bauen. Schade eigentlich ...

Lieber 30 Elektromotoren im Fahrersitz (E65 / 7er glaube ich), zwei optische Bussysteme und Zentner- bzw. Megabyteweise Elektronik als einen gescheiten Motor und Antrieb spendieren (ok, ein V12 ist nicht wirklich schlecht :-).

http://www.subaru-global.com/about/awd/index.html

Grüße,
Gerd

 

[E420T]

Hallo Gerd,
ein Boxer hat aber freie Momente, also doch nicht so gut.

 

[Mikele]

Und wie steht's eigentlich mit dem 5-Zylinder-Dieselmotor? Muss ich da eine Rüttelmaschine befürchten?

Gruß

Mikele

 

[E420T]

Hallo,
der OM612 (alter 270CDI mit 170PS) lief recht ruhig, der neue OM647 hat schon recht spürbare Vibrationen.
Die alten 250 Turbodiesel und Diesel laufen auch schön ruhig.

 

[Mikele]

Hi und thx,

im CLK kommt ja wohl noch der OM612 zum Einsatz - Glück gehabt!

Gruß
Mikele

 

[Boxer]

W211 270CDI vs. W124 E250 TD

Hallo,

zum Thema Rüttelmaschine: mein Bruder fährt einen W124 250 TD. Ich habe ihm letztes Jahr den W211 270CDI vorgeführt.
Er stand beim Motorstart (Motor war "lauwarm") neben der Haube und schaute entsetzt: er ist kalt doch recht laut. Laut meinem Gehör ist das Innengeräusch im kalten Zustand nicht angenehmer als im Golf IV TDI 90PS (ich wechsle häufig zwischen den beiden Fahrzeugtypen).
Zur Verteidugung des CDI: es ist ein _sehr_ frühes Modell *g*
Im warmen Zustand ist der CDI allerdings sehr leise, speziell auf der Autobahn fällt das Motorgeräusch nicht mehr auf (ganz im Gegensatz zum Golf ... ).
Und noch ein Vergleich: der noch aktuelle Bring-Mich-Werkstatt 530d ist doch wesentlich leiser. Aber haben möchte ich ihn trotzdem nicht.
Ich denke, der optimale Diesel für die obere Mittelklasse ist ein V6 mit ca. 30 Litern. Am besten mit einem Winkel von 180 Grad

Zu Thema Boxer nochmal: klar, ein Optimum gibt es nicht. Der Boxer hat nicht zu vernachlässigende Nachteile - deshalb ist er ja auch ein Exot. Die Praxis zeigt aber, das ein Boxer weit weniger Vibrationen erzeugt als ein V- oder gar Reihenmotor mit gleicher Zylinderzahl.
Ich lasse beispielsweise nur noch ungern Leute mit meinem Legacy fahren, weil manche den Motor beim Losfahren zweimal anlassen.
Klar, ein 911er oder ein Impreza STI ist trotz Boxer laut, aber das ist dann gewollt und als "Sound" zu bezeichnen. Das ist was anderes als Krach.

Meine Idealvorstellung wäre ein S211 mit 6Zyl. 3Liter Boxer CDI-Motor, permanenten Allrad mit dem Haldex-System (wie im VW 4motion), automatische Sperren in beiden Achsen, 6 Gang DSG-Getriebe, Getriebereduktion (vgl. Dual-Range) und eine SBC-Bremse, die hält was die Werbung verspricht - wie wäre es mit ein paar Subroutinen, die den HillHolder imitieren? - und Sport-ABS (extra Gyro - falls man mal gaaanz versehentlich Driftet).
Nicht zu vergessen die Luftfederung mit Niveauwahl und Extra-Knopf "Monster-Truck". Dann könnte man die M-Klasse, den Cherokee und den Pajero getrost einstellen. Oder halt den S211 mit anderem Blech und Emblem ausstatten (vgl. CLK <-> Crossfire).

Aber hier diskutieren wir über Autos, während in Bagdad die Leute verrecken ...

Gruß,
Gerd

 

[E420T]

Hallo,
die Anregungen haben was, aber der Crossfire kommt vom SLK.
Zu den Vibrationen ein V8 mit 90° oder ein V12 mit 60° Bankwinkel haben aber auch was.

Ausserdem ist es egal was für ein Fahrzeug man hat, hauptsächlich es kommt aus dem Großraum Stuttgart.

 

[Boxer]

Hi,

> die Anregungen haben was, aber der Crossfire kommt vom SLK.
der Crossfire ist ein SLK? dafür ist er aber groß geraten! Auf alle Fälle ein sehr schönes Auto. Wohl der beste Ami aller Zeiten

>Zu den Vibrationen ein V8 mit 90° oder ein V12 mit 60° Bankwinkel haben aber auch was.
Klar, "Good Vibrations" sind wichtig. Je mehr, je vieler. Habe auch extra "mit gleicher Zylinderzahl" geschrieben.

>Ausserdem ist es egal was für ein Fahrzeug man hat, hauptsächlich es kommt aus dem Großraum Stuttgart.
Gut, daß es viele Leute mit dieser Einstellung gibt
Nicht nur in Sachen Autos darf man sich nicht blenden lassen. Das Optimum bekommt man nur, wenn man alle Optionen prüft und nicht vor unkonventionellen Lösungen zurück schreckt.
Das macht der Einkauf der Stuttgarter auch so ...

So, Schluss für Heut'

Gruß,
Gerd

PS: May the Force be with you!

 

[Otfried]

Hallo Gerd,

willkommen im Forum.
Leider ändert die Anordnung der Zylinder nur bedingt etwas an den oszillierenden Massen einzelner Motorbauformen. Ein B 4 läuft ruhiger als ein R 4, hat jedoch immer noch oszillierende Momente 2. Ordnung. Für einen B 6 gilt die Aussage eines V 6. Ideal ist der R 6. Zudem ist zwischen echten und falschen Boxermotoren zu unterscheiden. Die von Dir erwähnten VW B 4 sind echte Boxer. In einen Porsche RS etwa schüttelt solch ein Motor recht heftig.
Mein Tipp ist, einfach einmal einen schönen R 6 zum Vergleich fahren – i.e. M 103.980 3.2 – Du wirst den Unterschied sofort bemerken.
Optimal ist natürlich ein V 12-180°

@ Stefan – der OM 647.96x sollte etwas ruhiger als der OM 612.96x laufen. Lediglich akustisch ist der neue Motor lauter. Von der Rundlaufvibration ist der OM 605.96x "am schlimmsten".

 

[George]

Ich habe nun ja einen Motor mit C-R II (das ist ja auch der einzig wesentliche Unterschied zwischen 170/177PS 270CDI... Tschuldigung OM612/647 ) und eine Verschlechterung der Laufkultur kann ich ABSOLUT nicht feststellen. Natürlich ist der Vergleich schwierig, der 211er hat eine bessere Geräuschdämmung, der neue Vierzylinder Ausgleichswellen. Die R5-Motoren waren eigentlich schon immer ziemlich rappelig, ob nun 250 Turbodiesel oder 270CDI. Aufgrund des (fast) identischen mechanischen Aufbaus des alten und neuen 270CDI dürfte es dort keine großen Vibrationunterschiede geben, nur beim Verbrennungsgeräusch (durch den erhöhten Einspritzdruch, dieser hat aber doch keine Auswirkungen auf die Vibrationen, oder?).
Boxermotoren haben doch Probleme mit der Schmierung, oder? Hat man die in Griff bekommen?

 

[Patrick]

6?

Original geschrieben von George
... Die R6-Motoren waren eigentlich schon immer ziemlich rappelig, ob nun 250 Turbodiesel oder 270CDI ...

Ähem?

 

[Otfried]

Hallo George

grundsätzlich sind die Motoren der Baureihen OM 605/OM 612 und OM 647 bedingt durch ihre Zylinderanordnung {Reihenfünfzylinder} nicht 100% optimal im Rundlauf. Der in Deinem Fahrzeug verbaute OM 647.961 ist mit einer Lancasterwelle ausgestattet, welche die bauartbedingten Vibrationen versucht auszugleichen. Mit dem Verbrennungsgeräusch hat dies nichts zu tun, dasselbe gilt für das Auspuffgeräusch.

Bauartbedingt haben V - 180° und Boxermotoren oftmals eine Trockensumpfschmierung.

 

[George]

Ich meinte ja auch R5, falsche Taste.

@Ich bezog mich allgemein auf die Laufkultur und die ist nicht nur durch die geringeren Vibrationenen besser geworden. Der OM647.961 hat aber zwei gegenläufig rotierende Ausgleichswellen, ich glaube die V6-Motoren haben eine Ausgleichswelle.
Behebt die Trockensumpschmierung das Problem des unterschiedlichen Verschleißes Ober/Unterseite des Kolbens/Zylinders? Sie dient doch eigentlich nur der Reduzierung der Bauhöhe (z.B. beim W116 6.9) .

 

[Otfried]

Hallo George,

ja die M 112 Motoren {V 6-90°} besitzen eine in entgegengesetzte Richtung der Kurbelwelle rotierenden Ausgleichswelle.

Durch die Trockensumpfschmierung hast Du einen höheren Öldruck. Das Problem der ungleichen Schmierung der Kolben besteht bei allen Motoren, es sein den sie sind 90° stehend eingebaut, was jedoch viele Hersteller aus Platzgründen nicht vornehmen, sondern den Motor geneigt einbauen. Aktuelles Beispiel etwa die M 166 Motoren {W 168 – "A" Klasse}.
Durch den Trockensumpf hast Du mehrere Vorteile: Hoher Öldruck in allen Fahrsituationen, da die Ölmenge in der Ölwanne minimal ist, die Möglichkeit mehr Öl im Fahrzeug vorzuhalten, was der Wärmeabfuhr und der Öltemperatur sehr zuträglich ist, als auch die Bauhöhe des Motors zu reduzieren, was den Schwerpunkt desselben absenkt.