Unsere Motoren können alleine atmen

Fünf

[Achsmanschette51801]

Hallo, liebe Zielgruppe!

Noch bevor ich mich der Formel E widme, komme ich Euch jetzt mit der Zahl 5. Und zwar nicht mit der schwäbischen Idee der fünf Zylinder, sondern mit der britischen Erfindung des Fünftaktmotors. Eigentlich wollte der britische Ingenieur James Atkinson mit der im Jahre 1882 vorgestellten Erfindung das Patent des Nikolaus August Otto auf den nach ihm benannten Viertaktmotors umgehen, indem er die vier Takte eines Ottomotors in einer Kurbelwellenumdrehung unterbrachte. Die Konstruktion hatte schon eine gewisse Ähnlichkeit im Zylinder selbst, allerdings hatte Atkinson einen völlig anderen Kurbeltrieb konstruiert, bei dem der Pleuel nicht direkt auf der antreibenden Kurbelwelle saß, sondern diese indirekt antrieb. Hier ist das Prinzip gut dargestellt: http://www.animatedengines.com/atkinson.shtml

Das Besondere am Atkinson-Motor ist die Tatsache, daß die beiden oberen sowie die beiden unteren Totpunkte des Kolbens innerhalb eines Arbeitszyklus in verschiedener Höhe liegen und somit die vier Takte verschieden lang sind. Die unterschiedliche Länge betrifft nicht nur den Hub, sondern es dauert auch auf der Zeitachse verschieden lang. Durch den verschieden großen Hub in den einzelnen Takten hat man zwangsläufig einen verschieden großen Hubraum. Das verdichtete Volumen ist kleiner als das Volumen der Explosion. Der Motor konnte die geringere Klopfneigung niedriger Verdichtung mit dem höheren Wirkungsgrad und der niedrigeren Abgastemperatur höher verdichteter Motoren in sich vereinigen.

Der US-Amerikaner Ralph Miller meldete 1947 ein Prinzip mit ähnlichem Effekt zum Patent an. Es basierte ebenfalls auf dem Ottomotor, der Unterschied war allerdings im Ventiltrieb zu finden: Das Einlaßventil wurde bis in den Vertichtungstakt hinein offen gelassen und so ein Teil des Gemisches vor dem wirklichen Verdichten wieder aus dem Zylinder herausgedrückt oder das Einlaßventil wurde schon während des Ansaugens geschlossen, um das Ansaugen des Gemisches verfrüht aufzuhalten. Oft wird dieses als fünfter Takt gesehen und man spricht vom Fünftakter. Die Vorteile der geringeren Klopfneigung, des höheren Wirkungsgrades und der niedrigeren Abgastemperatur blieben erhalten. Die Abgase sind zudem wie auch beim Atkinsonmotor weniger schadtoffhaltig als die eines Otto- oder gar eines Dieselmotors. Ein Nachteil besteht allerdings auch: Aus gleichem Hubraum wird weniger Leistung generiert als beim Ottomotor. Zudem ist es relativ drehmomentschwach bei niedrigen Drehzahlen und das nutzbare Drehzahlband ist relativ früh wieder am Ende. Ersteren Nachteil kann man mittels Aufladung kompensieren.

Erstmals in einem Serien-PKW eingesetzt wurde dieses Prinzip ab Ende 1994 im Mazda Xedos 9 in Gestalt eines 2255cm³-V6 mit Vierventiltechnik, der mittels Aufladung eine Leistung von maximal 155 kW/211 PS bei 5300/min bietet. Mazda wendet das Prinzip heute noch in einer nur in Japan verkauften Version des 2 mit einem Saugmotor an, dort werden die konzeptionellen Nachteile im Drehmomentverlauf durch eine Stufenlose Automatik kompensiert. Der japanische Normverbrauch liegt bei nur 4,4 l/100 km.

Das Prinzip des Fünftakters findet außerdem bei den Hybridmodellen von Lexus, Mercedes-Benz und Toyota Anwendung. Die Drehmomentschwäche im unteren Drehzahlbereich wird dort durch die Elektromotoren des Hybridstranges kompensiert, die schon bei sehr niedrigen Drehzahlen nahe Null ein großes Drehmoment bereitstellen. Darüberhinaus sind die Hybridmodelle mit Automatikgetrieben ausgestattet.

Für die Richtigkeit übernehme ich keine Gewähr, da die Quellen, über die ich verfüge, sich gegenseitig in Teilen widersprechen, insbesondere in dem Absatz, den ich über Ralph Millers Vorstoß geschrieben habe. Ich bin daher für Richtigstellungen Eurerseits dankbar.

Quellen: www.wikipedia.org , www.motorlexikon.de , www.animatedengines.com , www.studentenpilot.de , www.xedos-community.de , www.priuswiki.de

Bildquelle: www.wikipedia.org

[Achsmanschette52961]

Zitat:

Das Prinzip des Fünftakters findet außerdem bei den Hybridmodellen von Lexus, Mercedes-Benz und Toyota Anwendung.

Also das würde mich sehr wundern. Vor allem bei MB wird meines wissent ein "Normaler" 3,5l V6 verwendet..

[Achsmanschette51801]

Kann gut sein. Ich habe zwar etwas anderes gelesen, aber ich lege die Hand für die Quellen nicht ins Feuer

[Erwachsener]

Das kannte ich noch nicht! Danke!

[mousejunkie]

ich denke mit den 5-taktern bei mercedes würde ich schon für teilweise richtig halten... aber nach dem miller-prinzip. das ist ja trotzdem ein 4-takter und überschneidung von takten (Ventilüberschneidung) ist doch bei sehr vielen herstellern mode. gerade, weil dadurch unter umständen ziemlich hohe leistungssteigerungen ermöglicht werden können.

[Fred_H]

Hi Meehster!

Neuer Nissan Miller-Motor:

http://www.nissan-global.com/EN/NEWS/2010/_STORY/100716-02-e.html

Kommt vielleicht auch noch irgendwann ein Artikel über Sechstakt-Motoren?

Oder ist über sechs zu sprechen nicht takt-voll? :-)

Die erste Frage ist aber takt-sächlich ernst gemeint. Es gibt sie wirklich!

Die Restwärme wird ähnlich wie beim Stirling-Motor ausgenutzt.

MfG, Fred

[goenny]

So etwas ähnliches macht ein Turolader auch. Die das nicht vollständig expandierte Gas aus dem Verbrennungsprozess wird weiter entspannt. Die Energie wird dann allerdings nicht auf die Kurbelwelle übertragen, sondern zum höheren Beladen des Brennraums benutzt. Damit ensteht ein ein noch gerinerer Expansionsgrad im Brennraum, welcher den Turolader antreibt.