In einem anderen Thema unseres Forums tauchte jüngst die Frage auf, warum ein 6-Zylinder Reihenmotor in einer Limousine der gehobenen Klasse die bessere Wahl gegenüber einem V6-Motor darstellt. Dies soll in diesem Thema ausführlicher erläutertert werden.
Der Sechszylinder-Reihenmotor
Letztlich besteht ein Sechszylinder-Reihenmotor aus zwei der Länge nach gespiegelten Dreizylinder-Motoren. Insofern sollten wir zunächst kurz den Dreizylinder-Reihenmotor betrachten:
Beim Dreizylinder-Reihenmotor zünden die Brennräume im Abstand von 240°. Betrachtet man die Kurbelwelle von der Frontseite, erhält man eine sternförmige Projektion. Daraus läßt sich ableiten, daß der Schwerpunkt in jeder beliebigen Kurbelwellenposition immer zentral in der Mitte liegt. Somit entstehen in dieser Hinsicht zunächst keine Vibrationen. Allerdings sind die Kolben nicht in einer (Projektions-) Ebene, sondern hintereinander angeordnet. D.h. während im vorderen Zylinder eine Kraft nach oben entsteht, erzeugen Kolben und Pleuel im hinteren Zylinder eine entgegengesetzte Kraft nach unten. Da diese Kräfte an den verschiedenen Enden der Kurbelwelle angreifen, vibriert der Motor nicht in seiner Gesamtheit, sondern nur an den Enden. Der mittlere Zylinder 2 befindet sich stets im ruhenden Zentrum (dem Schwerpunkt), er stellt den Drehpunkt der Vibrationen dar.
Wie eingangs erwähnt, läßt sich der Sechszylinder-Reihenmotor als einen der Länge der Kurbelwelle nach gespiegelten Dreizylinder-Motor beschreiben. Folglich ergeben sich zwei Schwingungen, nämlich um Zylinder 2 und 5 als jeweiligem Zentrum herum. Aufgrund der Spiegelung löschen sie sich jedoch gegenseitig aus, weshalb an den Motorenden tatsächlich keine Vibrationen auftreten. Da der Kurbelwellenaufbau trotz der Spiegelung identisch zum Dreizylinder-Motor ist (nur doppelt so lang und mit doppelt so vielen Kolben), verändert sich auch der Schwerpunkt des Motors nicht. Somit entstehen keine freien Kräfte, weder in senkrechter noch in seitlicher Richtung. Darin liegt der Grund, weshalb Sechszylinder-Reihenmotoren einen besonders ruhigen Lauf aufweisen.
Der Sechszylinder V-Motor
Der V6-Motor nimmt unter den V-Motoren eine Sonderstellung ein: Üblicherweise sitzen auf einem Hubzapfen jeweils zwei Kolben, einer für die linke, der andere für die rechte Zylinderbank (siehe meine Ausführungen zum V8-Motor in diesem Forum). Der ideale Bankwinkel für einen V6-Motor beträgt 120°, was jedoch eine besonders breite Bauweise hervorbringt und zudem kaum in den Baukasten einer Motorenfamilie passt, weshalb der V6-Motor häufig mit einem Bankwinkel von 90° ausgeführt wird. Zur Kompensation der sich daraus ergebenden, ungleichmäßigen Zündfolge und den daraus resultierenden Vibrationen zwischen den Zylinderbänken muß der „falsche“ Bankwinkel bzw. der fehlende Anteil an den idealen 120° durch eine Teilung der Hubzapfen und deren Versatz an der Kurbelwelle ausgeglichen werden. Für einen V6-Motor mit einem Bankwinkel von 90° beträgt der Versatz somit 30°.
Wie bei den Dreizylinder-Motoren, vibrieren die V6-Motoren an ihren Enden. Da an der Kurbelwelle keine Spiegelsymmetrie vorliegt, welche die Vibrationen auslöscht, wird hier und im Gegensatz zum Sechszylinder-Reihenmotor eine Ausgleichswelle benötigt. V6-Motoren sind hinsichtlich der Laufruhe den Reihenmotoren also deutlich unterlegen, trotz der identischen Zylinderzahl. Hinzu kommen die doppelte Anzahl an Nockenwellen, somit eine höhere Reibung, dem damit einhergehenden, niedrigeren Wirkungsgrad und höhere Produktionskosten. Welcher Vorteil bleibt also den V6-Motoren? Die Antwort ist einfach: Ein V6-Motor hat einen deutlich geringeren Platzbedarf in Bezug auf seine Länge, was insbesonders bei einer Anordnung des Motors vor der Vorderachse entscheidend ist (siehe z.B. VW und Audi).
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