V-Motoren vs. Reihenzylinder

[andi79]

Hallo,

nun hab ich ein paar Bücher zur LKW-Motorentwicklung gelesen/durchblättert und habe auf eine Frage noch keine wirkliche Antwort gefunden. (falsche Literatur? wahrscheinlich;-)

Der weltweite Trend geht bei LKW ja eindeutig zu den Reihenzylinder-Motoren. Lediglich ein paar Hersteller verbauen noch V-Motoren (in den schweren Klassen für den europäischen Markt).

Meine Frage:
Welche technischen Vor- und Nachteile hat denn ein V-Motor? Mal abgesehen, dass die Einbaulänge kürzer (die Breite jedoch größer) ist.
Wartung, Verschleiß, Drehmoment, Fahrleistung, Verbrauch, Kühlung/Wärmeentwicklung, Hubraum, ...?

Vor allem würden mich die Vorteile für den Einsatz in mittelschweren LKW (die auch mal im Gelände fahren könnten), wie z.B. die Mercedes Motoren OM 352 vs. OM 401/402/403 und ihre Nachfolge-Modelle, interessieren und weniger für den Einsatz in Langstreckken-40t-Lastzügen.

Danke für die Antworten!

LG
Andreas

[Filly]

Ein V-Motor in LKW Größe hat normal 2 Zylinderblöcke auf einem Kurbelgehäuse (=3 Einzelteile). Bei einem Reihenmotor reicht ein Zylinderblock, der gleichzeitig Kurbelgehäuse ist, also 2 Teile weniger. Deshalb ist ein R6 schon mal deutlich billiger als ein V6.

Die V8 sind auch immer weniger geworden, weil der Hubraum eines alten V8 mittlerweile in einen Reihensechser passt. Dadurch werden die einzelnen Zylinderhubräume größer was eine niedrigere Drehzahl erfordert. Das kann heutzutags problemlos mit Aufladung kompensiert werden. Ein moderner LKW Motor dreht nur noch knapp 2000 /min, während die alten Deutze noch über 2500 braucht für die max. Leistung.

Spielereien wie verstellbare Ventilsteuerzeiten lassen sich auch einfacher realisieren, wenns nur noch eine Zylinderbank gibt.

Christoph

[lunschi]

Hallo Andreas,

soweit ich weiß, hat ein Reihensechser einen besseren Massenausgleich als ein V6 - manche V6-Automotoren haben sogar noch eine zusätzliche Ausgleichswelle deswegen. Ich kenne keinen Sechszylinder-Automotor, der weicher und seidiger läuft als der 2,8-Liter in unserem Dreier-BMW. Mein V6-Audi kommt da nicht ran.

Gruss
Kai

[makabrios]

... ein Reihensechser einen besseren Massenausgleich als ein V6 - manche V6-Automotoren haben sogar noch eine zusätzliche Ausgleichswelle deswegen.

Hallo,
um das Spiel noch minimalistischer Ford zu führen: Die V4 Motoren in 12m, 15m, 17m der 60er Jahre benötigten allesamt Ausgleichswellen ( Die Mechaniker nannten das "Hammerwellen") um einen halbwegs runden Lauf hinzukriegen. Zudem ist je nach V-Winkel zwischen den Zylinderbänken Hubzapfenversatz an der Kurbelwelle nötig. Den hatte übrigens auch OM 401 bzw 421 (V6 in z.B. 1619 oder 1622)
Vorteil der V-Motoren ist natürlich die deutlich kürzere und deshalb wesentlich torsionssteifere Kurbelwelle. Deshalb sind 8 Zylindermotoren heutzutage V-Motoren . Ab da braucht es keine Hammerwelle mehr.

Stark vereinfacht läßt sich die Kurbelwelle als Drehstab betrachten. Wenn nun die Zündfolge (was natürlich kein Konstrukteur macht) die am weitesten entfernten Zylinder gleich hintereinander zünden läßt, dann ist die Torsionsspannung bzw. die eigene Verdrehung der Kurbelwelle gewaltig und schon beim 4 Zylinder wäre der Lauf nicht mehr optimal.
Ein-, Zwei- und Dreizylinder sind da selbstredend ausgenommen
Klar, daß das Torsionsproblem mit der Anzahl der hintereinander liegenden Zylinder immer gravierender wird. Natürlich sind genau deshalb mit Reihenachtzylindern hohe Drehzahlen auch problematisch.
Die Amis haben bis etwa 1955 noch Reihenachtzylinder (Buick, Oldsmobile) verbaut. Letzter deutscher Reihenachter war Schlüter

Der Reihensechszylinder ist insofern optimal, als er noch eine annehmbare Baulänge hat und (als 4-Takter) alle 120° zündet. Vereinfacht gesagt zündet er in den Drehimpuls des zuletzt gezündeten Zylinders hinein, welcher immer noch Verbrennungsdruck auf die Kurbelwelle gibt und kriegt somit diesen seidenweichen Lauf hin.
Volvos F16 ist immer noch ein Reihensechszylinder und spielt in der Liga mit Scania und MAN V8!

Bei Langsamläufern in Schiffen und Lokomotiven sind immer noch Reihenmotoren bis 9 Zylindern eingesetzt. Die Drehzahlen sind entsprechend niedrig um die Torsion der Kurbelwelle zu beherrschen und natürlich ist die Zündfolge darauf abgestimmt.

Gruß
MAK

[Nelson]

Hallo,

die freien Massenmomente sind in V8- und R6 Motoren einfach zu beherrschen. Das spricht für diese Bauformen und natürlich besonders für den R6, der einfacher zu bauen ist als ein V8.

Sicherlich ist ein Grund für die zahlreichen V-Motoren ein Baukastenprinzip in Verbindung mit wenig Bauvolumen, vor allem Baulänge. Beispiele kenne ich von Mercedes und Deutz. Dabei gibt es als Schwierigkeit, dass die Motoren den gleichen Winkel zwischen den Zylinderbänken haben, in der Regel 90°. Das führt dazu, dass nur der 8-Zylinder rmit gleichmäßigen Zündabständen rund läuft. Alle nicht ganzzahlig Vielfachen von Vierzylindern müssen etwas unrund laufen. Ein V6 (4takter) z.B. müsste alle 120° einen Arbeitstakt haben. Das geht definitiv nicht bei 90° Öffnungswinkel zwischen den Zylinderbänken und damit 90° Drehwinkel zwischen den OT gegenüberliegender Zylinder, also läuft so ein Motor leicht unregelmäßig. Dieses ungleichmäßge Laufen erzeugt wohl auch das langsame Wummern der 6- und 10-Zylindermotoren gegenüber den unspektakulär schnurrenden V8- oder Reihenmotoren.

Konkret zum Unterschied zwischen OM352 und den 400er Motoren; erstmal sind die vom Hubraum nicht zu vergleichen. Das sind Äpfel und Birnen, der OM 352 hat knapp 6l und schon der OM401 hat 9,6l. Es waren allein schon in der Entwicklung andere Zielsetzungen, während der 352 über Zwischenstufen aus einer Nachkriegsentwicklung für mittlere LKW entstanden ist war die 400er Serie eine neue Baukastenlösug für schwere LKW ab den 70ern. Auffallend ist, dass z.B. der 401 mit 125 zu 130mm fast ein quadratisches Verhältnis von Bohrung und Hub hat, während die 352er ein Verhältnis von über 1,3 haben, solch langhubige Motoren kenne ich insgesammt wenige. Gemessen am Hubraum von unter 6l sind auch knapp unter 400NM schon bei 800 Umdrehungen eigendlich ein ansehnlicher Wert beim OM 352A. Dafür ist der gestripte Block so leicht, dass man ihn zu zweit tragen kann, das möchte ich mit einem gleichstarken V-Motor nicht versuchen.

Grüße
Nils

[Prickel]

Moin, kleine off topic Frage?

Hier tummeln sich ja grad die Fachbegriffe...

Nehmen wir an, 2 identische 4Zyl Reihenmotoren (zB vom W50)
würden mittels Klauenkupplung oder Gummiringkupplung direkt hintereinander verbunden.

Spielt es dann eine Rolle, in welchem Winkel die beiden Kurbelwellen zueinander stehen?

Ich dachte bisher das sei egal, aber nun, nach Lesen dieser Texte kommen doch Zweifel.

VG Tom

[lunschi]

... ein Reihensechser einen besseren Massenausgleich als ein V6 - manche V6-Automotoren haben sogar noch eine zusätzliche Ausgleichswelle deswegen.

Zudem ist je nach V-Winkel zwischen den Zylinderbänken Hubzapfenversatz an der Kurbelwelle nötig.
Gruß
MAK

Hallo MAK,

dazu eine Frage - ich dachte immer, das "echte" V-Motoren sich dadurch auszeichnen, das es eben immer für zwei benachbarte Zylinder nur einen Hubzapfen gibt. Der Hubzapfenversatz zwischen den Zylindern einer Bank entspricht normalerweise dem des Reihenmotors mit der passenden Zylinderzahl. Also 120° beim Dreizylinder und 180° beim Vierzylinder.

Oder nicht?

Gruss
Kai

[Nelson]

Hallo Kai,

zumindest Wikipedia gibt Dir Recht:V-Motoren. In dem Artikel wrd auch die Annahme bezüglich der Massenmomente bestätigt.

Grüße
Nils

[Ulf H]

... zumindestens im direkten Vergleich ist ein Deutz F6L413V von 1975 ein deutlich rauherer Geselle als ein BF6L913 von ca. 1988 ...

Gruss Ulf

[makabrios]

... ein Reihensechser einen besseren Massenausgleich als ein V6 - manche V6-Automotoren haben sogar noch eine zusätzliche Ausgleichswelle deswegen.

Zudem ist je nach V-Winkel zwischen den Zylinderbänken Hubzapfenversatz an der Kurbelwelle nötig.
Gruß
MAK

Hallo MAK,

dazu eine Frage - ich dachte immer, das "echte" V-Motoren sich dadurch auszeichnen, das es eben immer für zwei benachbarte Zylinder nur einen Hubzapfen gibt. Der Hubzapfenversatz zwischen den Zylindern einer Bank entspricht normalerweise dem des Reihenmotors mit der passenden Zylinderzahl. Also 120° beim Dreizylinder und 180° beim Vierzylinder.

Oder nicht?

Gruss
Kai

Hallo,
dazu noch was von Wiki:
http://de.wikipedia.org/wiki/PRV-Motor

Es ist in erster Linie vom V-winkel abhängig, ob die Pleuelenden in derselben Ebene an die Kurbelwelle geschraubt werden.
der Motor läuft umso ruhiger, je kleiner die rotierenden Massenkräfte bzw. Massenmomente gehalten werden können.

Gruß
MAK

[Ulf H]

... abgesägter V8 als rumpeliger V6, das konnte Mercedes auch schon beim LKW ... ich meine es waren die LN2 mit grossen Motor, also 1222 ...

Gruss Ulf

[Christian H]

Reihenmotoren lassen sich gleichmäßiger kühlen bzw die thermische Ausdehnung ist besser in den Griff zu bekommen.

Christian

[Nelson]

Es ist in erster Linie vom V-winkel abhängig, ob die Pleuelenden in derselben Ebene an die Kurbelwelle geschraubt werden.
der Motor läuft umso ruhiger, je kleiner die rotierenden Massenkräfte bzw. Massenmomente gehalten werden können.

Gruß
MAK

Hallo,

dass sowas gebaut wird wusste ich nicht; damit ließe sich natürlich bei jedem V-Winkel ein gleichmäßiger Zündabstabd einstellen. Nur ist das der Definition nach noch ein V-Motor? Unabhängig davon haben doch die hier üblichen Motoren alle klassisch zwei Pleul auf einem Hubzapfen und rumpeln entsprechend kernig, oder?

Nils

PS.:Wie sieht eigendlich der Massenausgleich bei Anlenkpleul aus? Abgesehen von gruseligen Auswirkungen wie unterschiedlicher Leistung der Zylinderbänke wirft das doch wahrscheinlich alles wieder über den Haufen...

[T244]

stimmt, Massenkräfte und -momente sind bei den üblichen 90Grad V6 nicht gut. Besser sind 60Grad V6, die sind aber selten. Soweit mir bekannt, hat Jaguar sowas im Programm.

Für mich ist es rätselhaft, warum es V6 gibt. Viel Aufwand für ein bescheidenes Ergebnis hinsichtlich Massenkräfte, Thermik, ... Einzig die kurzen Wellen stehen auf der "gut"-Seite. Wenn man einen kurzen, flachen Motor will, kann man mit ähnlichem Aufwand einen 6Zyl Boxer mit theoretisch 100% Massenausgleich bauen. Erstaunlich das nur Porsche und Subaru das machen. Aber vermutlich ist es einfach einfacher aus einem V8 einen V6 zu machen.

Bei V8 gibt es übrigens auch zwei Varianten. Die einen mit gekröpfter Kurbelwelle - des besseren Massenausgleichs wegen, um den Preis eines ungleichmäßigen Zündabstandes - daher der typische V8-Klang.
Nur Ferrari baut noch V8 mit ungekröpften Kurbelwellen mit schlechterem Massenausgleich, dafür mit gleichmäßigen Zündabstand.

[Uwe]

... zumindestens im direkten Vergleich ist ein Deutz F6L413V von 1975 ein deutlich rauherer Geselle als ein BF6L913 von ca. 1988 ...

Gruss Ulf

Vergleich da mal den Leerlauf bei 550 U/min

[Ulf H]

... hmmm, gefühlsmässig zieht sich das durch alle Drehzahlbereiche ... im Leerlauf isses natürlich besonders deutlich ...

Gruss Ulf

[Nelson]

Besser sind 60Grad V6, die sind aber selten. Soweit mir bekannt, hat Jaguar sowas im Programm.

Bist Du sicher mit 60°? Ich denke es müssten 120° sein. Begründung: Ein rund laufender Sechszylinder zündet alle 120°, somit sechs mal in zwei Umdrehungen. Entsprechend hat eine R6-Kurbelwelle immer 120° Versatz (für je zwei Zylinder). Also drei Zylinder, die in einer Umdrehung von 0° beginnend alle 120° hintereinander zünden (während die gleichlaufenden in dem Moment statt zu zünden ansaugen), dann wird (120° weiter) wieder beim Drehwinkel Null angefangen und nun zünden die anderen drei, und 120° weiter geht es wieder von vorn los. Da es bei 60° Öffungswinkel beim V-Motor keine paarweise gleichlaufenden Zylinder geben kann, kommt Unordnung hinein. Mit 120° aber ginge das, nämlich mit der Drehwinkeldifferenz von zwei Hubzapfen à 120° + V-Winkel 120° =360° und man hat beide z.B. auf OT. 60° sind üblich bei 12-Zylindern, die jeweils die doppelte Zylinderzahl "auf eine Umdrehung verteilen" (5x60°KW+60°V=360°). Oder bin ich auf dem Holzweg?

Bei V8 gibt es übrigens auch zwei Varianten. Die einen mit gekröpfter Kurbelwelle - des besseren Massenausgleichs wegen, um den Preis eines ungleichmäßigen Zündabstandes - daher der typische V8-Klang.

Das habe ich nicht verstanden. Kannst Du die Unterschiede der KW nochmal erleutern?

Grüße
Nils

Nachtrag: Der erste Absatz bezieht sich natürlich nur auf 4-Takter.

[lura]

... zumindestens im direkten Vergleich ist ein Deutz F6L413V von 1975 ein deutlich rauherer Geselle als ein BF6L913 von ca. 1988 ...

Gruss Ulf

Vergleich da mal den Leerlauf bei 550 U/min

550 ist für den Reihensechser zu wenig, der braucht standgas über 650U/min.
Dann klappern bei der feuerwehr auch die Trittbretter nicht mehr.

Bernd

[eifler]

morgen.
warum baut dann daimler kaum noch oder keine reihen 6 zylinder motoren (pkw) mehr ,sondern v-motoren.

ja ich weiss ,aus platz gründen,und laufruhe.

alles gute aus der eifel.
eifler.

[makabrios]

Hallo,

wollte nochmal auf den Einfluß des Winkels hinweisen:

Konstruktiv enorm aufwändig - der Lancia Fulvia-Motor

Der Motor wird durch Drücken des Zündschlüssels zum Leben erweckt, doch im Stand ist von dem klein bauenden 1300er-Vierzylinder kaum etwas zu hören. Und schon gar nichts zu spüren. Der enge V-Winkel wirkt sich so günstig auf den Massenausgleich aus, dass nicht einmal Ausgleichswellen erforderlich sind. Um eine Zweiteilung der Nockenwelle kamen die Ingenieure allerdings nicht herum. Auf jedem Zylinderpaar rotiert eine eigene Welle, von denen eine die Einlass- und die andere die Auslassventile aller vier Zylinder betätigt. Dass Lancias Konstrukteure technik- und detailverliebt ihren Job machten, belegen halbkugelförmige Brennräume, V-förmig angeordnete Ventile und der Einsatz von Aluminium für den Motorblock, den Zylinderkopf und das Getriebegehäuse.

Was Folgswagen als VR-Motoren gerne nen eigenen Geistesblitz nennen wollte war eigentlich Lancia-Erfindung. Der enge V-Winkel hat den Konstrukteuren schon einiges abverlangt
Meines Wissens hatten Lancia Motoren schon auch Ausgleichswellen. Konnte auf die Schnelle nix Gescheites darüber finden.

Gruß
MAK

[any]

warum baut dann daimler kaum noch oder keine reihen 6 zylinder motoren (pkw) mehr ,sondern v-motoren.

ja ich weiss ,aus platz gründen,und laufruhe.

Das würde mich auch mal interessieren. Bei Audi ist
das ja zu verstehen, ein Reihensechser quer passt
wahrscheinlich nicht so gut in die meisten PKW.
Von "Laufruhe" würde ich da nicht unbedingt reden wollen:
Als ich das erste Mal mit einem Mercedes PKW mit V6 gefahren
bin, habe ich hinterher nachgeguckt, ob der zufällig auch
noch luftgekühlt ist! Und das von der Firma, denen der
Vierzylinder im Unimog mal peinlich war, weil das "kein
vornehmer Motor" gewesen ist...

--any

[any]

... abgesägter V8 als rumpeliger V6, das konnte Mercedes auch schon beim LKW ... ich meine es waren die LN2 mit grossen Motor, also 1222 ...

Also ich kenne LN2 eigendlich nur mit OM366 und diesem
komischen Vierzylindergerappel. Könnte das in der neuen
Generation gewesen sein?

--any

[makabrios]

Könnte das in der neuen
Generation gewesen sein?

Hallo,
war es!

Besonders die xx22 Typen hatten einen unverkennbaren Sound. Das deutliche Rasseln hat ihn verraten, bevor das Auto ins Sichtfeld gekommen ist.

Gruß
MAK

[olli-Stuttgart]

morgen.
warum baut dann daimler kaum noch oder keine reihen 6 zylinder motoren (pkw) mehr ,sondern v-motoren.

ja ich weiss ,aus platz gründen,und laufruhe.

Würde mich auch interessieren. Die Autobauer aus München konnten einen R6 mit oder ohne Turbo
als Diesel oder Benziner in einen Kleinwagen bauen ( 135i ) .
Der in Laufruhe, Kraftentfaltung und Verbrauch seines Gleichen sucht, vergeblich in Stuttgart.

Ich wünsche mir für die Zukunft einen Motor aus Stuttgart der auch mal auf Jahre Maßstäbe setzt
Ein Stern alleine reicht nicht immer

[T244]

gerade heute gelesen: Die E-Klasse wird es ab 2016 wieder mit R6 geben. Das sind doch mal gute Nachrichten.

@nelson: Da es nun schon eine Weile her ist, seit ich mich mit Kurbeltrieben beschäftigt habe, ich demzufolge mehr aus der Erinnerung geschrieben habe, mache ich es mir leicht mit dem antworten. Hier diese beiden Quellen (v6 leider nur in Englisch):

Zu den beiden V8 Konfigurationen ganz unten: http://de.wikipedia.org/wiki/V-Motor
Zu den V6 Konfigurationen (auch 120°): http://en.wikipedia.org/wiki/V6_engine

Gruß
Lutz

[Nelson]

Hallo Lutz,

jetzt verstehe ich, was Du meintest. Ich hatte außerdem leider überlesen, dass es Dir eingangs bzg. 60° in erster Linie um den Massenausgleich ging.

Nils

[Jason]

Andreas: gute Frage und auch viele gute Antworte von Forumsmitglieder.

Zusammenfassend und mit meine eigene Beitrag hier meine Antwort das viel von die eherne Beiträge beinhaltet.



OEM's / Lkw Hersteller sind sehr empfindlich fuer Kosten und Imago.

Kosten wie in "billiger bauen beim gleichen Verkaufspreis bringt Gewinne".

Kosten wie in "total running cost" / Verbrauchs- und Wartungskosten.



R-6 Motoren sind viel einfacher und deshalb billiger her zu stellen als V motoren (ob 6 oder 8 Zylinder) BIS ein bestimmtes Schlagvolume.

V-6 und V-8 Motoren sind viel einfacher und deshalb billiger her zu stellen als R6 Motoren AB ein bestimmtes Schlagvolume.



Das Volumen wo das eine (Reihe) oder andere (V) Baukonzept billiger wird ist sag mal Zeitabhängig.

Bevor es exotischen Materialien, billigen Druckfüllung und viel Elektronik gab, wurde ein V-Motor ab ein kleineres Schlagvolume kostengünstig als heut zu tage.

Bestimmte Hersteller hatten schon grossvolumigen V-Motoren im Programm und da kam dann noch zu dass ein "abgesägter V-8" schneller kostengünstig sein konnte als ein "aufgebohrter und aufgehubter R-6".



Ein V-8 mit 90 Grad Kurbelwelle ("gekröpft" wie eher schon geschrieben) hat den Vorteil "Massenausgewogen" zu sein.

Ein R-6 Motor hat den gleichen Vorteil.

Ein V-6 Motor ist eigentlich etwas fremdes denn von beide Welten genau nichts: nicht Massenausgewogen und deshalb Vibrationsproblematisch (mit oder ohne Ausgleichswellen) was sich nicht in Langlebigkeit übersetzt.



Das Imago einer V-8 spielt hierzu noch eine eigene Rolle: die Vertriebsabteilung einer Hersteller hat auch noch was ein zu bringen.

Ab ein bestimmter kW oder PS-zahl verkauft das eine oder andere Konzept einfacher und da lasst sich dann noch das "Umschlagpunkt" wo das eine oder andere Motorkonzept gewählt wird beeinflusst.



Falls ein bestehendes Fahrzeug kein R-6 unterbringen kann während mehr Schlagvolume / Motorvermögen gefordert wirt, dann kann ein V-6 oder V-8 schneller der billigere Wahl sein als ein ganzes Fahrzeug um zu bauen.

Fuer "unsere" Anwendungen sind oft ältere Lkw's gut genug und da können wir dann wählen was in unserem Budget passt neben unsere Wunschliste.



Falls mann es zahlen kann, dann kann ein V-8 während der Fahrt ein Dauergrinsen bewirken.

Falls mann sparen möchte, dann kann ein R-4 oder R-6 an der Tankstelle ein Dauergrinsen bewirken.



Der Wahl ist also bei dir: finde aus was fuer dich das entscheidende ist und mach damit der Wahl was also fuer dich richtig ist.

Die Motorkonzepte halten generell alle aus was du denen mit ein Fernreise Lkw zuwerfen kannst.

Vibrationsarm, vibrierend, saufend, sparend oder wie auch: so lange die gut behandelt und gut gewartet werden.



Fr. Gr. Jason.

[x-molich]

Hi,

morgen.
warum baut dann daimler kaum noch oder keine reihen 6 zylinder motoren (pkw) mehr ,sondern v-motoren.

meine Vermutung: Damit die kürzer, aber breiter bauenden Motoren dann besser in Sprinter und Viano / Vito passen.

Grüße

Sascha

[eifler]

meine Vermutung: Damit die kürzer, aber breiter bauenden Motoren dann besser in Sprinter und Viano / Vito passen.

seit gegrüsst.

sag das mal einer frau.
ja breiter, aber dafür kürzer.

eifler.

und nicht alles richtet sich nach oben aus.

[tauchteddy]

sag das mal einer frau.
ja breiter, aber dafür kürzer.

Nun, man sagt ja "lang und schmal, der Frauen Qual. Kurz und dick - der Frauen Glück"
In diesem Sinne ...