Zylinder. Was sollten Sie wissen?
Sollte ein Kleinwagen 2 Zylinder und ein großer 12 Zylinder haben? Wäre ein Drei- oder Vierzylindermotor für das gleiche Modell besser? Auf keine dieser Fragen gibt es eine eindeutige Antwort.
Das Thema der Zylinderzahl in Pkw-Motoren taucht immer wieder auf und sorgt jedes Mal für heftige Kontroversen. Grundsätzlich geschieht dies, wenn ein gewisser allgemeiner „zylindrischer“ Trend vorliegt. Wir haben jetzt einen und greifen zu Drei- oder sogar Zweizylindermotoren, die es seit mehreren Jahrzehnten praktisch nicht mehr auf dem Markt gibt. Interessanterweise gilt die Reduzierung der Zylinderzahl nicht nur für Billig- und Massenautos, sondern auch für höhere Klassen. Natürlich gibt es immer noch Autos, auf die das nicht zutrifft, denn bei ihnen ist die Zylinderzahl mitentscheidend für das Prestige.
Die Entscheidung, wie viele Zylinder der Motor eines bestimmten Autos haben wird, wird in der Konstruktionsphase des Autos getroffen. Typischerweise ist der Motorraum für Motoren mit einer anderen Zylinderzahl vorbereitet, obwohl es Ausnahmen gibt. Die Größe des Autos ist in diesem Fall von größter Bedeutung. Der Antrieb muss stark genug sein, um dem Fahrzeug die entsprechende Dynamik zu verleihen, und gleichzeitig sparsam genug, um sich vom Wettbewerb abzuheben und Umweltauflagen zu erfüllen. Im Allgemeinen ist bekannt, dass ein kleines Auto wenige Zylinder hat und ein großes viel. Aber wie spezifisch? Suchend geht man derzeit davon aus, dass es möglichst wenige sind.
In jedem der Zylinder wird das Drehmoment erzeugt, das zur Erzeugung der Antriebskraft auf die Straßenräder erforderlich ist. Daher muss eine ausreichende Anzahl davon genommen werden, um einen guten Kompromiss zwischen Dynamik und Ökonomie zu erhalten. Bei modernen Motoren wird angenommen, dass das optimale Arbeitsvolumen eines Zylinders etwa 0,5 bis 0,6 cm3 beträgt. So sollte ein Zweizylindermotor ein Volumen von etwa 1,0-1,2 Litern haben, ein Dreizylinder - 1.5-1.8 und ein Vierzylinder - mindestens 2.0.
Die Konstrukteure gehen jedoch unter diesen Wert und nehmen sogar 0,3 bis 0,4 Liter, hauptsächlich um einen geringeren Kraftstoffverbrauch und kleinere Motorabmessungen zu erreichen. Ein geringerer Kraftstoffverbrauch ist ein Anreiz für die Kunden, kleinere Abmessungen bedeuten weniger Gewicht und weniger Materialverbrauch und damit geringere Produktionskosten. Wenn Sie die Anzahl der Zylinder reduzieren und gleichzeitig deren Größe verringern, erzielen Sie einen enormen Gewinn bei der Produktion großer Stückzahlen. Auch für die Umwelt, denn Autofabriken verbrauchen weniger Material und Energie.
Woher kommt das optimale Fassungsvermögen einer Flasche von 0,5-0,6 l? Bestimmte Werte in Einklang bringen. Je größer der Zylinder, desto mehr Drehmoment erzeugt er, ist aber langsamer. Das Gewicht der im Zylinder arbeitenden Komponenten wie Kolben, Kolbenbolzen und Pleuel ist größer und daher schwieriger zu bewegen. Die Geschwindigkeitserhöhung wird nicht so effektiv sein wie bei einem kleinen Zylinder. Je kleiner der Zylinder, desto einfacher lassen sich hohe Drehzahlen erreichen, da die Massen von Kolben, Kolbenbolzen und Pleuel geringer sind und leichter beschleunigen. Ein kleiner Zylinder erzeugt jedoch nicht viel Drehmoment. Daher ist es notwendig, einen bestimmten Wert des Hubraums eines Zylinders in Kauf zu nehmen, damit beide Parameter im Alltagsgebrauch zufriedenstellend sind.
Nehmen wir ein Einzylinder-Arbeitsvolumen von 0,3-0,4 Litern, dann muss man den Leistungsmangel irgendwie „kompensieren“. Heutzutage erfolgt dies üblicherweise mit einem Kompressor, meist einem Turbolader oder Turbolader, und einem mechanischen Kompressor, um ein höheres Drehmoment im unteren bis mittleren Drehzahlbereich zu erreichen. Durch die Aufladung können Sie eine große Menge Luft in die Brennkammer „pumpen“. Dadurch erhält der Motor mehr Sauerstoff und verbrennt Kraftstoff effizienter. Das Drehmoment steigt und damit auch die maximale Leistung, ein Wert, der sich aus Motordrehmoment und Drehzahl errechnet. Eine weitere Waffe der Konstrukteure ist die Direkteinspritzung von Benzin, die die Verbrennung magerer Kraftstoff-Luft-Gemische ermöglicht.
Solche Kleinmotoren mit 2 oder 3 Zylindern und einem Arbeitsvolumen von 0.8 bis 1.2 sind den Vierzylindermotoren nicht nur in den kleineren Abmessungen, sondern auch im geringeren mechanischen Widerstand und beim schnelleren Erreichen der Betriebstemperatur überlegen. Dies liegt daran, dass mit jedem „geschnittenen“ Zylinder die Anzahl der Teile, die zum Erhitzen sowie zum Bewegen und Erzeugen von Reibung benötigt werden, abnimmt. Aber auch kleinere Motoren mit weniger Zylindern haben gravierende Probleme. Am wichtigsten ist die technologische Komplikation (Direkteinspritzung, Aufladung, teilweise Doppelaufladung) und der Wirkungsgrad, der mit zunehmender Last deutlich abnimmt. Deshalb sind sie kraftstoffeffizient und sorgen für eine reibungslose Fahrt im unteren bis mittleren Bereich. Idealerweise mit umweltfreundlichen Fahrprinzipien, wie es sogar einige Hersteller vorschlagen. Wenn das Fahren schnell und dynamisch wird und der Motor häufig hochdreht, steigt der Kraftstoffverbrauch exponentiell an. Es kommt vor, dass ein Niveau höher liegt als bei Saugmotoren mit großem Hubraum, großer Zylinderzahl und vergleichbarer Dynamik.
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Kein Wunder, dass manche versuchen, andere Wege zu finden, um dasselbe Ziel zu erreichen. Beispielsweise wird die etwas in Vergessenheit geratene Idee genutzt, bestimmte Zylinder abzuschalten. Bei geringer Motorlast, insbesondere bei Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit, ist der Leistungsbedarf vernachlässigbar. Für eine konstante Geschwindigkeit von 50 km/h benötigt ein Kleinwagen nur 8 PS. Rollwiderstand und Luftwiderstand zu überwinden. Cadillac verwendete 8 erstmals Abschaltzylinder in seinen V1981-Motoren, ließ diese jedoch schnell auslaufen. Damals hatten Corvettes, Mercedes, Jeeps und Hondas „abnehmbare“ Zylinder. Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Idee sehr interessant. Bei geringer Motorlast stellen einige Zylinder ihre Arbeit ein, ihnen wird kein Kraftstoff zugeführt und die Zündung wird ausgeschaltet. Aus einem V8-Motor wird entweder ein V6 oder sogar ein V4.
Jetzt wurde die Idee in einem Vierzylinder umgesetzt. In der neuesten Ausgabe wiegen zusätzliche Elemente, die zwei der vier Zylinder deaktivieren, nur 3 kg, und der Aufpreis für das System beträgt 2000 PLN. Da die mit einem reduzierten Kraftstoffverbrauch verbundenen Vorteile gering sind (ca. 0,4-0,6 l/100 km, bei konstanter langsamer Fahrt bis zu 1 l/100 km), wird geschätzt, dass für die Absorption fast 100 km Fahrt erforderlich sind. Zusätzliche Ausgaben. Es ist jedoch zu beachten, dass das Abschalten der Zylinder nicht im Widerspruch zur tatsächlichen Reduzierung der Zylinderzahl steht. Bei „deaktivierten“ Zylindern sind Strom und Zündung ausgeschaltet und die Ventile funktionieren nicht (bleiben geschlossen), aber die Kolben arbeiten weiterhin, wodurch Reibung entsteht. Der mechanische Widerstand des Motors bleibt unverändert, weshalb der Kraftstoffverbrauchsgewinn bei der Mittelwertbildung so gering ausfällt. Das Gewicht der Antriebseinheit und die Anzahl der Elemente, die bei laufendem Motor hergestellt, montiert und auf Betriebstemperatur gebracht werden müssen, werden nicht reduziert.
Dynamik und Wirtschaftlichkeit sind jedoch nicht alles. Kultur und Klang des Motors hängen auch maßgeblich von der Zylinderzahl ab. Nicht alle Käufer vertragen den Sound eines Zweizylinder- oder Dreizylindermotors. Zumal sich die meisten Autofahrer mit den Jahren an den Sound von Vierzylindermotoren gewöhnt haben. Wichtig ist auch, dass vereinfacht gesagt eine größere Zylinderzahl zur Kultur des Motors beiträgt. Dies ist auf die unterschiedliche Balance der Kurbelsysteme der Antriebseinheiten zurückzuführen, die insbesondere bei Reihenzwei- und -dreizylindersystemen erhebliche Vibrationen verursachen. Um Abhilfe zu schaffen, verwenden Konstrukteure Ausgleichswellen.
Vierzylinder verhalten sich vibrationstechnisch deutlich anständiger. Wahrscheinlich werden wir bald relativ beliebte Motoren vergessen können, die nahezu perfekt ausbalanciert sind und „samtig“ arbeiten, wie zum Beispiel die V-förmigen „Sechser“ mit einem Zylinderwinkel von 90°. Sie werden voraussichtlich durch kleinere und leichtere Vierzylindermotoren ersetzt, zur Freude der Liebhaber des „Cutter“ von Zylindern, dem sogenannten „Downsizing“. Mal sehen, wie lange sich die perfekt laufenden V8- und V12-Motoren in exklusiven Limousinen und Coupés schützen. Es gibt bereits erste Beispiele für den Übergang in der nächsten Generation des Modells von VXNUMX auf VXNUMX. Unbestritten scheint lediglich die Stellung der Motoren in Supersportwagen, wo sogar sechzehn Zylinder gezählt werden können.
Kein einziger Zylinder ist der Zukunft sicher. Der Wunsch, Kosten und die Umwelt zu reduzieren, ist heutzutage obsessiv, da dies zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch und geringeren CO2020-Emissionen führt. Nur ist der geringere Kraftstoffverbrauch eigentlich nur eine Theorie, die in Messzyklen erfasst und zu Validierungszwecken herangezogen wird. Und im Leben, wie im Leben, geschieht es auf unterschiedliche Weise. Es ist jedoch schwierig, sich von Markttrends zu lösen. Automobilanalysten prognostizieren, dass bis 52 1,0 % der weltweit produzierten Motoren einen Hubraum von 1,9 bis 150 Liter haben werden und diejenigen bis XNUMX PS mit nur drei Zylindern zufrieden sein werden. Hoffen wir, dass niemand auf die Idee kommt, ein Einzylinder-Auto zu bauen.
