6. November 2014

Die Betriebsreihenfolge der Motorzylinder verschiedener Autos

In den meisten Fällen muss ein normaler Autobesitzer die Reihenfolge der Motorzylinder überhaupt nicht verstehen. Diese Informationen werden jedoch erst benötigt, wenn der Autofahrer den Wunsch hat, die Zündung selbstständig einzustellen oder die Ventile einzustellen.

Informationen über die Betriebsreihenfolge der Motorzylinder eines Autos werden sicherlich benötigt, wenn Hochspannungskabel oder -leitungen in einem Dieselaggregat angeschlossen werden müssen.

In solchen Fällen ist der Weg zur Tankstelle manchmal einfach nicht möglich und das Wissen über die Funktionsweise des Motors reicht nicht immer aus.

Die Reihenfolge der Motorzylinder - Theorie

Die Arbeitsreihenfolge der Zylinder ist die Reihenfolge, in der die Hübe in verschiedenen Zylindern des Aggregats abgewechselt werden.

Diese Reihenfolge hängt von folgenden Faktoren ab:

Anzahl der Zylinder;
Art der Zylinderanordnung: V-förmig oder in Reihe;
Konstruktionsmerkmale der Kurbelwelle und Nockenwelle.

Merkmale des Motorarbeitszyklus

Was im Zylinder passiert, wird als Motorarbeitszyklus bezeichnet, der aus bestimmten Ventilsteuerzeiten besteht.

Die Gasverteilungsphase ist der Moment, in dem das Öffnen beginnt und das Schließen der Ventile endet.

Die Ventilsteuerzeiten werden in Drehgraden der Kurbelwelle in Bezug auf den oberen und unteren Totpunkt (OT und UT) gemessen.

Während des Arbeitszyklus wird im Zylinder ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft gezündet. Der Zündabstand im Zylinder hat direkten Einfluss auf die Gleichmäßigkeit des Motors.

Der Motor läuft mit dem kleinsten Zündintervall so ruhig wie möglich. Dieser Zyklus steht in direktem Zusammenhang mit der Anzahl der Zylinder. Je größer die Zylinderzahl, desto kürzer ist das Zündintervall.

Die Betriebsreihenfolge der Zylinder von Motoren verschiedener Autos

Bei verschiedenen Versionen des gleichen Motortyps können die Zylinder unterschiedlich arbeiten.

Nehmen Sie zum Beispiel die ZMZ-Engine. Die Betriebsreihenfolge der Zylinder 402 des Motors ist wie folgt - 1-2-4-3.

Wenn wir jedoch über die Betriebsreihenfolge der Zylinder des Motors 406 sprechen, ist dies in diesem Fall 1-3-4-2.

Sie müssen verstehen, dass ein Arbeitszyklus eines Viertaktmotors zwei Umdrehungen der Kurbelwelle entspricht. Wenn Sie die Gradmessung verwenden, sind es 720°. Bei einem Zweitaktmotor sind es 360°.

Die Winkel der Welle befinden sich in einem speziellen Winkel, wodurch die Welle ständig unter der Kraft der Kolben steht.

Dieser Winkel wird durch die Hubzahl des Aggregats und die Anzahl der Zylinder bestimmt.

Gebrauchsprozedur 4-Zylinder-Motor mit einem 180-Grad-Intervall zwischen den Flammen kann es 1-2-4-3 oder 1-3-4-2;
Gebrauchsprozedur 6-Zylinder-Motor mit einer Reihenanordnung der Zylinder und einem 120-Grad-Intervall zwischen den Zündungen sieht so aus: 1-5-3-6-2-4;
Gebrauchsprozedur 8-Zylinder-Motor(V-förmig) - 1-5-4-8-6-3-7-2 (90-Grad-Intervall zwischen den Blitzen).

In jedem Motorlayout, unabhängig von seiner Marke, beginnt die Zylinderreihenfolge mit dem Hauptzylinder, der mit der Nummer 1 gekennzeichnet ist.

Höchstwahrscheinlich sind die Informationen über die Betriebsreihenfolge der Zylinder eines Automotors für Sie nicht sehr relevant.

Wir wünschen Ihnen viel Erfolg bei der Bestimmung der Betriebsreihenfolge der Motorzylinder Ihres Autos.

Wenn Sie so denken, warum sollten wir, normale Autofahrer, dann wissen, in welcher Reihenfolge die Zylinder eines Autos arbeiten? Nun, sie funktionieren richtig und Gott sei Dank. Ja, natürlich ist es schwer und völlig sinnlos, dies zu leugnen, aber nur so lange, bis man die Zündung mit eigenen Händen verstellen oder mit dem Einstellen des Ventilspiels beginnen möchte. Und dann ist dieses Wissen über die Funktionsfähigkeit von Automobilzylindern keineswegs überflüssig. Möchten Sie Hochspannungskabel an Zündkerzen oder Hochdruckleitungen eines Dieselmotors anschließen? Was ist, wenn Sie sich entscheiden, den Zylinderkopf auszusortieren? Stimmen Sie zu, dass es ein wenig albern ist, zu einer Tankstelle zu gehen, um die Hochspannungskabel korrekt zu installieren. Und wie macht man das, wenn der Motor troit ist?

Die Reihenfolge der Zylinder, was bedeutet das?

Die Reihenfolge, in der sich die gleichnamigen Hübe in verschiedenen Zylindern abwechseln, wird als Arbeitsreihenfolge der Zylinder bezeichnet. Von welchen Faktoren hängt dieser Parameter ab? Was bestimmt die Betriebsreihenfolge der Zylinder? Es gibt mehrere davon, und wir werden sie jetzt auflisten:

- Anordnung der Zylinder im Motor: Reihen- oder V-förmig;

Anzahl der Zylinder;

Nockenwellendesign;

Konstruktionsmerkmale und Kurbelwellentyp.

Zylinderphasen

Der Arbeitszyklus eines Automotors wird unterteilt in Gasverteilungsphasen. Ihre Reihenfolge muss entsprechend der Schlagstärke gleichmäßig auf der Kurbelwelle verteilt sein. Nur dann läuft der Motor rund. Eine notwendige und strenge Bedingung besteht darin, die Zylinder in Reihe zueinander zu finden. Sie sollten nur nicht nebeneinander stehen. Zu diesem Zweck entwickeln Motorenhersteller Schemata, die die Betriebsreihenfolge der Motorzylinder angeben. Alle Schemata sind jedoch durch einen einzigen Faktor vereint: Die Betriebsreihenfolge aller Zylinder beginnt mit der Nummer eins des Hauptzylinders.

Unterschiedliche Motoren - unterschiedliche Arbeitsreihenfolge

Motoren des gleichen Typs mit unterschiedlichen Modifikationen können Unterschiede im Zylinderbetrieb aufweisen. Nehmen wir als Beispiel die ZMZ-Engine. Die Betriebsreihenfolge des 402. Motors ist wie folgt - 1-2-4-3, obwohl die Zylinder beim 406. in einer völlig anderen Reihenfolge arbeiten - 1-3-4-2.

Wenn wir tiefer in die Theorie des Verbrennungsmotors eintauchen, aber nicht zu sehr, um nicht verwirrt zu werden, können wir Folgendes sehen: Ein Viertaktmotor absolviert seinen vollen Arbeitszyklus in zwei Kurbelwellenumdrehungen. In Grad gemessen entspricht es 720 Grad. Ein Zweitaktmotor hat 3600 Grad. Damit die Kurbelwelle ständig unter Kolbenkraft steht, werden ihre Knie in einem bestimmten Winkel verschoben. Der Grad dieses Winkels hängt direkt von der Hubzahl des Motors und der Anzahl der Zylinder ab. Bei einem Vierzylinder-Reihenmotor wechseln sich die Hübe alle 1800 Grad ab. Das Verfahren für den Betrieb eines solchen Motors bei VAZ-Autos ist wie folgt: 1-3-4-2, bei GAZ-Autos 1-2-4-3. Der Sechszylinder-Reihenmotor arbeitet in folgender Reihenfolge: 1-5-3-6-2-4, der Hubwechsel beträgt 1200 Grad. Der Achtzylinder-V-Motor arbeitet in diesem Modus: 1-5-4-8-6-3-7-2, Zündungen erfolgen im Abstand von 900 Grad. Die Betriebsreihenfolge des Zwölfzylinder-W-förmigen Motors ist interessant: 1-3-5-2-4-6 - die Arbeit der linken Köpfe des Zylinderblocks und der rechten: 7-9-11- 8-10-12

Damit Sie nicht mit all diesen digitalen Bestellungen verwechselt werden, schauen wir uns ein Beispiel an. Nehmen Sie den Achtzylindermotor eines ZIL-LKWs mit der folgenden Betriebsreihenfolge seiner Zylinder: 1-5-4-2-6-3-7-8. Die Position der Kurbeln befindet sich in einem Winkel von 900 Grad. Nehmen Sie den ersten Zylinder, während seines Arbeitszyklus erfolgt eine Kurbelwellendrehung von 90 Grad, dann geht der Zyklus zum fünften Zylinder und so weiter in der folgenden Reihenfolge 4-2-6-3-7-8. In diesem Fall entspricht eine Umdrehung der Kurbelwelle vier Arbeitszyklen. Die Schlussfolgerung aus all dem liegt auf der Hand – der Achtzylinder arbeitet deutlich gleichmäßiger und laufruhiger als der Sechszylinder.

Ja, wir stimmen zu, dass ein so tiefes Wissen über den Betrieb der Zylinder des Motors Ihres Autos höchstwahrscheinlich nicht nützlich ist. Aber zumindest solltest du eine verallgemeinerte Vorstellung davon haben. Und wenn Sie von der Notwendigkeit einer Zylinderkopfreparatur überholt werden, ist dieses Wissen sicherlich nicht überflüssig. Freunde, wir wünschen Ihnen viel Erfolg beim Erlernen dieser Weisheiten!

Die einfachsten Autofahrer müssen nicht alle Feinheiten des Motorzylinderbetriebs kennen. Es funktioniert irgendwie, gut, okay. Dem zuzustimmen ist sehr schwer. Es kommt genau der Moment, in dem die Zündanlage sowie die Absperrventile eingestellt werden müssen.

Es sind keine überflüssigen Informationen über die Betriebsreihenfolge der Zylinder, wenn Hochspannungskabel für Zündkerzen oder Hochdruckleitungen vorbereitet werden müssen.

Die Reihenfolge der Motorzylinder. Was bedeutet das?

Die Betriebsreihenfolge eines jeden Motors ist eine bestimmte Reihenfolge, in der sich die gleichnamigen Zyklen in verschiedenen Zylindern abwechseln.

Die Betriebsreihenfolge der Zylinder und wovon hängt sie ab? Es gibt mehrere Hauptfaktoren, wie es funktioniert.

Dazu gehören die folgenden:

Zylinderanordnungssystem: einreihig, V-förmig.
Anzahl der Zylinder.
Die Nockenwelle und ihr Design.
Die Kurbelwelle, sowie ihr Design.

Was ist die Einschaltdauer eines Automotors?

Dieser Zyklus besteht hauptsächlich aus der Verteilung der Ventilsteuerzeiten. Die Reihenfolge sollte entsprechend der Kraft auf die Kurbelwelle klar verteilt sein. Nur so ist ein einheitliches Arbeiten möglich.

Die Zylinder sollten nicht in der Nähe sein, dies ist die Hauptbedingung. Hersteller erstellen Zylinderdiagramme. Der Arbeitsbeginn beginnt mit dem ersten Zylinder.

Unterschiedliche Motoren und unterschiedliche Zylinderreihenfolge.

Verschiedene Modifikationen, verschiedene Motoren, ihre Arbeit kann verteilt werden. ZMZ-Motor. Die spezifische Betriebsreihenfolge der Zylinder des 402-Motors ist eins-zwei-vier-drei. Die Betriebsreihenfolge der Modifikationsmaschine ist eins-drei-vier-zwei.

Wenn wir tiefer in die Theorie des Motorbetriebs eintauchen, können wir die folgenden Informationen sehen.

Ein vollständiger Betriebszyklus eines Viertaktmotors erfolgt in zwei Umdrehungen, dh 720 Grad. Ein Zweitaktmotor, rate mal wie viel?

Die Kurbelwelle wird schräg verschoben, um den maximalen Unterdruck der Kolben zu erreichen. Dieser Winkel hängt von den Hüben sowie der Anzahl der Zylinder ab.

1. Ein Vierzylindermotor läuft um 180 Grad, die Betriebsreihenfolge der Zylinder kann eins-drei-vier-zwei (VAZ), eins-zwei-vier-drei (GAZ) sein.

2. Sechszylindermotor und seine Betriebsreihenfolge eins-fünf-drei-sechs-zwei-vier (Zündintervalle sind 120 Grad).

3. Achtzylindermotor eins-fünf-vier-acht-sechs-drei-sieben-zwei (90-Grad-Abstand).

4. Es gibt auch einen Zwölfzylindermotor. Der linke Block ist eins-drei-fünf-zwei-vier-sechs, der rechte Block ist sieben-neun-elf-acht-zehn-zwölf.

Zur Verdeutlichung eine kleine Erklärung. Der Achtzylinder-ZIL-Motor hat eine Betriebsreihenfolge für alle Zylinder: eins-fünf-vier-zwei-sechs-drei-sieben-acht. Der Winkel beträgt 90 Grad.

Ein Arbeitszyklus findet in einem Zylinder statt, nach neunzig Grad ein Arbeitszyklus im fünften Zylinder und dann sequentiell. Eine Kurbelwellenumdrehung – vier Arbeitshübe. Der Achtzylinder läuft sicherlich ruhiger als der Sechszylinder.

Wir haben nur eine allgemeine Vorstellung von der Arbeit gegeben, Sie benötigen keine tieferen Kenntnisse. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg beim Erlernen der Funktionsweise der Motorzylinder.

Systemkomponenten

Systemübersicht

Dieselmechanische Teile Zunächst wird der folgende Motor beschrieben und in drei große Teile gegliedert.

Kurbelgehäuse
Kurbelmechanismus
Gasverteilungsmechanismus

Abstand zwischen den Flammen;
die Betriebsreihenfolge der Zylinder;
Ausgleich der Massen.

Zündintervall
Die mechanischen Elemente des Motors gliedern sich im Wesentlichen in drei Gruppen: das Kurbelgehäuse, den Kurbeltrieb und den Ventiltrieb. Diese drei Gruppen sind eng miteinander verbunden und sollten einvernehmlich vereinbart werden. Der Zündabstand ist der Drehwinkel der Kurbelwelle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen.
Während eines Arbeitszyklus wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch in jedem Zylinder einmal gezündet. Der Arbeitszyklus (Ansaugen, Verdichten, Arbeitstakt, Auslassen) dauert bei einem Viertaktmotor zwei volle Umdrehungen der Kurbelwelle, d.h. der Drehwinkel beträgt 720°.
Das gleiche Zündintervall gewährleistet einen gleichmäßigen Motorbetrieb bei allen Drehzahlen. Dieses Zündintervall ergibt sich wie folgt:
Zündintervall = 720°: Zylinderzahl

Beispiele:

Vierzylindermotor: 180° Kurbelwelle (KB)
Sechszylinder-Motor: 120° KB
Achtzylindermotor: 90°kW.

Je größer die Zylinderzahl, desto kürzer das Zündintervall. Je kürzer der Abstand zwischen den Feuern ist, desto gleichmäßiger läuft der Motor.
Zumindest theoretisch, da noch ein Massenausgleich hinzukommt, der von der Auslegung des Motors und der Betriebsreihenfolge der Zylinder abhängt. Damit im Zylinder gezündet wird, muss der entsprechende Kolben im "OT des Verdichtungstaktendes" stehen, d.h. die entsprechenden Ein- und Auslassventile müssen geschlossen sein. Dies kann nur erfolgen, wenn Kurbelwelle und Nockenwelle richtig zueinander positioniert sind Der Abstand zwischen den Bränden wird durch die relative Position der Pleuelzapfen (Winkelabstand zwischen den Knien) der Kurbelwelle bestimmt, dh den Winkel zwischen den Zapfen aufeinanderfolgender Zylinder (in der Größenordnung von Betrieb der Zylinder), um eine gleichmäßige Arbeit zu erreichen.
Deshalb haben BMW V8-Motoren einen Zylinderbankwinkel von 90°.

Die Reihenfolge der Zylinder
Die Zylinderreihenfolge ist die Reihenfolge, in der die Zündung in den Zylindern des Motors erfolgt.
Die Reihenfolge der Zylinder ist direkt für den reibungslosen Betrieb des Motors verantwortlich. Sie wird abhängig von der Motorkonstruktion, der Zylinderzahl und dem Zündintervall bestimmt.
Die Arbeitsreihenfolge der Zylinder wird immer beginnend mit dem ersten Zylinder angegeben.

Abb. 1 - Trägheitsmomentenkurve
1- Vertikale Richtung
2- Horizontale Richtung
3- BMW Reihensechszylinder-Motor
4- V-förmiger Sechszylindermotor 60 °
5- V-förmiger Sechszylindermotor 90 °

Ausgleich der Massen
Wie zuvor beschrieben, hängt die Laufruhe des Motors von der Motorkonstruktion, der Anzahl der Zylinder, der Zylinderreihenfolge und dem Zündintervall ab.
Ihr Einfluss lässt sich am Beispiel eines Sechszylindermotors zeigen, den BMW als Reihenmotor herstellt, obwohl er mehr Platz beansprucht und arbeitsintensiver in der Herstellung ist. Der Unterschied kann durch einen Vergleich der Massenbilanz von Reihen- und V-6-Motoren verstanden werden.
Die folgende Grafik zeigt die Trägheitsmomentkurven eines BMW Reihen-6-Zylinder-Motors, eines 60°-V-6-Motors und eines 90°-V-6-Motors.
Der Unterschied ist offensichtlich. Bei einem Reihensechszylinder-Motor sind die Massenbewegungen so ausgeglichen, dass der gesamte Motor praktisch stillsteht. V-förmige Sechszylindermotoren haben dagegen eine deutliche Bewegungstendenz, die sich in einem ungleichmäßigen Lauf bemerkbar macht.

Abb. 2 - Kurbelgehäuse des M57-Motors
1- Zylinderkopfhaube
2- Zylinderkopf
3- Kurbelgehäuse blockieren
4- Ölwanne

Körperteile
Die Motorkarosserieteile isolieren sich von der Umgebung und nehmen verschiedene Kräfte auf, die beim Betrieb des Motors entstehen.

Die Motorgehäuseteile bestehen aus den Hauptteilen, die in der folgenden Abbildung dargestellt sind. Auch das Kurbelgehäuse benötigt zur Erfüllung seiner Aufgaben Dichtungen und Schrauben.

Hauptziele:

Wahrnehmung von Kräften, die beim Motorbetrieb auftreten;
Abdichtung von Brennräumen, Ölwanne und Kühlmantel;
Platzierung des Kurbeltriebs und des Ventiltriebs sowie anderer Einheiten.

Abb. 3 - Kurbelmechanismus des M57-Motors
1- Kurbelwelle
2- Kolben
3- Stäbe verbinden

Kurbelmechanismus
Der Kurbeltrieb ist dafür verantwortlich, den bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entstehenden Druck in eine Nutzbewegung umzuwandeln. Dabei erfährt der Kolben eine geradlinige Beschleunigung. Das Pleuel überträgt diese Bewegung auf die Kurbelwelle, die sie in eine Drehbewegung umwandelt.

Der Kurbeltrieb ist eine Funktionsgruppe, die den Druck im Brennraum in kinetische Energie umwandelt. In diesem Fall wird die Hubbewegung des Kolbens zur Drehbewegung der Kurbelwelle. Der Kurbeltrieb ist hinsichtlich Arbeitsleistung, Effizienz und technischer Machbarkeit die optimale Lösung.

Natürlich gibt es folgende technische Randbedingungen und Designanforderungen:

Geschwindigkeitsbegrenzung durch Trägheitskräfte;
Unbeständigkeit der Kräfte während des Arbeitszyklus;
das Auftreten von Torsionsschwingungen, die das Getriebe und die Kurbelwelle belasten;
Zusammenspiel verschiedener Reibflächen.

Die folgende Abbildung zeigt die Details des Kurbeltriebs:

Ventilantrieb
Der Ventilaktor steuert den Ladungswechsel. Moderne BMW Dieselmotoren nutzen ausschließlich den vollzogenen Ventiltrieb mit vier Ventilen pro Zylinder. Die Bewegung wird über den Drückerhebel auf das Ventil übertragen.

Der Motor muss periodisch mit Außenluft versorgt werden, während die dabei entstehenden Abgase abgeführt werden müssen. Bei einem Viertaktmotor wird das Ansaugen von Außenluft und das Ausstoßen von Abgasen als Ladungswechsel oder Gaswechsel bezeichnet. Während des Ladungswechselprozesses werden die Einlass- und Auslassöffnungen periodisch mit den Einlass- und Auslassventilen geöffnet und geschlossen.
Hubventile werden als Einlass- und Auslassventile verwendet. Das Timing und der Ablauf der Ventilbewegungen werden von der Nockenwelle bereitgestellt.

Abb. 4 - Der Kopf des Zylinderblocks des M47-Motors
1-
2- Hydraulischer Ventilspielausgleich
3- Ventilführung
4- Auslassventil
5- Einlassventil
6- Ventilfeder
7- Einlassnockenwelle
8- Rollenschieberarm

Entwurf
Der Ventilantrieb besteht aus folgenden Teilen:

Nockenwellen;
Übertragungselemente (Rollenhebel von Drückern);
Ventile (ganze Gruppe);
hydraulischer Ventilspielausgleich (HVA), falls vorhanden;
Ventilführungen mit Ventilfedern.

Die folgende Abbildung zeigt einen Vierventil-Zylinderkopf (M47-Motor) mit Rollenstößelarmen und hydraulischem Ventilspielausgleich.

Konstruktionen
Der Ventiltrieb kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Sie zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:

Anzahl und Lage der Ventile;
Anzahl und Lage der Nockenwellen;
Verfahren zur Übertragung von Bewegung auf Ventile;
Methode zum Einstellen des Ventilspiels.

Die Bezeichnung des Ventilantriebs richtet sich nach den ersten beiden Punkten. Sie sind unten angegeben.

Die Ermäßigung	Bezeichnung	Erläuterung
sv	Seitenventile	Die Ventile befinden sich seitlich am Zylinder und werden von der unteren Nockenwelle angetrieben. Seitenventil bedeutet, dass der Ventilkopf oben ist.
ohv	Überkopfventile	Obere Ventilanordnung mit unterer Nockenwellenanordnung. Untere Nockenwellen sind unterhalb der Trennlinie Zylinderkopf/Kurbelgehäuse eingebaut.
ohc	Obenliegende Nockenwelle
getan	Doppelte obenliegende Nockenwelle	Obenliegende Ventilanordnung mit zwei obenliegenden Nockenwellen pro Zylinderbank. In diesem Fall wird eine separate Nockenwelle für die Ein- und Auslassventile verwendet.

Abb. 5 - Komponenten des Ventiltriebs des M57-Motors
1- Einlassventil
2- Ventilfeder mit integriertem Teller (Einlassventil)
3- Hydraulisches Ventilspielausgleichselement
4- Einlassnockenwelle
5- Auslassventil
6- Ventilfeder mit integriertem Teller (Auslassventil)
7- Rollenschieberarm
8- Auslassnockenwelle

BMW Dieselmotoren haben heute nur noch vier Ventile pro Zylinder und zwei obenliegende Nockenwellen pro Zylinderbank (dohc). BMW M21 / M41 / M51 Motoren hatten nur zwei Ventile pro Zylinder und eine Nockenwelle pro Zylinderbank (ohc).
Die Übertragung der Bewegung der Nockenwellennocken auf die Ventile erfolgt bei BMW Dieselmotoren durch Rollenstößel. Dabei wird das erforderliche Spiel zwischen Nockenwellennocken und dem sogenannten Nockenfolger (zB Rollenstößelarm) durch einen mechanischen oder hydraulischen Ventilspielausgleich (HVA) sichergestellt.
Die folgende Abbildung zeigt die Ventilantriebsteile des M57-Motors.

Kurbelgehäuse blockieren

Das Kurbelgehäuse, auch Motorblock genannt, umfasst die Zylinder, einen Kühlmantel und das Antriebskurbelgehäuse. Die Anforderungen und Aufgaben an das Kurbelgehäuse sind aufgrund der Komplexität heutiger Hightech-Motoren hoch, die Entwicklung des Kurbelgehäuses schreitet jedoch im gleichen Tempo voran, zumal viele neue oder verbesserte Systeme mit dem Kurbelgehäuse interagieren.

Die Hauptaufgaben sind unten aufgeführt.

Wahrnehmung von Kräften und Momenten
Platzierung des Kurbeltriebs
Platzierung und Anschluss von Zylindern
Platzierung der Kurbelwellenlager
Platzierung von Kühlmittelkanälen und Schmiersystemen
Integration des Lüftungssystems
Befestigung von diversem Zubehör und Anbauteilen
Abdichten des Kurbelgehäusehohlraums

Aus diesen Aufgabenstellungen ergeben sich unterschiedliche und sich überschneidende Anforderungen an Zug- und Druckfestigkeit, Biege- und Verdrehfestigkeit. Insbesondere:

die Einflusskräfte von Gasen, die von den Gewindeverbindungen des Zylinderkopfes und der Kurbelwellenlager wahrgenommen werden;
innere Trägheitskräfte (Biegekräfte), die das Ergebnis von Trägheitskräften bei Rotation und Vibrationen sind;
innere Torsionskräfte (Torsionskräfte) zwischen einzelnen Zylindern;
Kurbelwellendrehmoment und damit die Reaktionskräfte der Motorlager;
freie Kräfte und Trägheitsmomente als Folge von Trägheitskräften bei Schwingungen, die von den Motorlagern wahrgenommen werden.

Entwurf
Die Grundform des Kurbelgehäuses hat sich seit Beginn des Motorenbaus nicht allzu sehr verändert. Konstruktionsänderungen betrafen z. B. Angaben darüber, aus wie vielen Teilen das Blockkurbelgehäuse besteht oder wie seine Einzelteile gefertigt sind. Ausführungen können je nach Ausführung klassifiziert werden:

Deckplatte;
Hauptlagerbettbereich;
Zylinder.

Abbildung 1 - Deckplattenstrukturen
EIN Geschlossene Ausführung
V Offene Ausführung

Deckplatte
Die Kopfplatte kann in zwei verschiedenen Ausführungen hergestellt werden: geschlossen und offen. Die Konstruktion beeinflusst sowohl den Gießprozess als auch die Steifigkeit des Kurbelgehäuses.
Bei der geschlossenen Version ist die obere Kurbelgehäuseplatte komplett um den Zylinder geschlossen.
Bohrungen und Durchgänge sind für Druckölversorgung, Ölablass, Kühlmittel, Kurbelgehäuseentlüftung und Zylinderkopfverschraubungen vorgesehen.
Kühlmittelbohrungen verbinden den Wassermantel, der den Zylinder umgibt, mit dem Wassermantel im Zylinderkopf.
Diese Konstruktion hat Nachteile hinsichtlich der Kühlung der Zylinder im OT-Bereich. Der Vorteil der geschlossenen Version gegenüber der offenen ist die höhere Steifigkeit der Deckplatte und damit weniger Plattenverformung, weniger Hubraum und bessere Akustik.
Bei der offenen Ausführung ist der den Zylinder umgebende Wassermantel nach oben offen. Dies verbessert die Kühlung der Zylinder oben. Die geringere Steifigkeit wird derzeit durch den Einsatz einer Metallkopfdichtung ausgeglichen.

Abb. 2 - Geschlossene Ausführung der oberen Platte des M57TU2-Motors Die Kurbelgehäuse von BMW Dieselmotoren sind aus Grauguss gefertigt. Ab den Motoren M57TU2 und U67TU besteht das Kurbelgehäuse aus einer hochfesten Aluminiumlegierung.

BMW Dieselmotoren verwenden ein geschlossenes Plattendesign. Hauptlagerbettbereich
Der Gestaltung des Hauptlagerbettbereichs kommt eine besondere Bedeutung zu, da hier die auf das Kurbelwellenlager wirkenden Kräfte wahrgenommen werden.
Die Ausführungen unterscheiden sich in der Verbindungsebene zwischen Kurbelgehäuse und Ölwanne und in der Ausführung der Hauptlagerdeckel.
Versionen der Steckerebene:

Ölwannenflansch in der Mitte der Kurbelwelle;
Ölwannenflansch unterhalb der Kurbelwellenmitte.

separate Hauptlagerdeckel;
Integration in eine Rahmenstruktur.

Abb. 3 - Lager des Hauptlagers im Kurbelgehäuse
1 Kurbelgehäuse blockieren (oberer Teil)
2 Hauptlagerbett
3 Loch
4
5 Hauptlagerdeckel

Hauptlagerbett
Das Lagerbett ist der obere Teil des Kurbelwellenträgers im Kurbelgehäuse. Die Lagerbetten sind immer im Kurbelgehäuseguss integriert.
Die Anzahl der Lagerbetten hängt von der Konstruktion des Motors ab, in erster Linie von der Anzahl der Zylinder und deren Anordnung. Heute wird aus Gründen der Schwingungsreduktion die maximale Anzahl von Kurbelwellenhauptlagern verwendet. Die maximale Anzahl bedeutet, dass sich neben jedem Kurbelwellenkrümmer ein Hauptlager befindet.
Bei laufendem Motor ist das Gas im Kurbelgehäuse ständig in Bewegung. Die Kolbenbewegungen wirken wie eine Pumpe auf das Gas. Um Verluste für diese Arbeit zu reduzieren, haben viele Motoren heute Bohrungen in den Lagersitzen. Dies erleichtert den Druckausgleich im gesamten Kurbelgehäuse.

Abbildung 4 - Blockkurbelgehäusestrukturen
EIN Kurbelgehäuse mit geteilter Ebene in der Mitte der Kurbelwelle
V Abgesenktes Kurbelgehäuse
MIT Kurbelgehäuse mit Ober- und Unterteil blockieren
1 Der obere Teil des Kurbelgehäuses
2 Bohrung für Kurbelwelle
3 Hauptlagerdeckel
4 Unteres Kurbelgehäuse (Bedplate-Design)
5 Ölwanne

Kurbelgehäuseanschlussebene

Die Verbindungsebene zwischen Kurbelgehäuse und Ölwanne bildet den Ölwannenflansch. Es gibt zwei Designs. Im ersten Fall liegt die Gelenkebene in der Mitte der Kurbelwelle. Da diese Konstruktion wirtschaftlich in der Herstellung ist, aber erhebliche Nachteile hinsichtlich Steifigkeit und Akustik hat, wird sie bei BMW Dieselmotoren nicht eingesetzt.
Mit dem zweiten Design (V) der ölwannenflansch befindet sich unterhalb der kurbelwellenmitte. Gleichzeitig wird ein Blockkurbelgehäuse mit abgesenkten Wänden und ein Blockkurbelgehäuse unterschieden.
mit Ober- und Unterteil, letzteres wird als Bedplate-Konstruktion bezeichnet (MIT). BMW Dieselmotoren haben ein abgesenktes Kurbelgehäuse.

Abb. 5 - Kurbelgehäuse des M67-Motors blockieren
1 Der obere Teil des Kurbelgehäuses
2 Bohrung für Kurbelwelle
3 Hauptlagerdeckel
4 Jumper
5 Hauptlagerbett

Der M67-Motor verwendet ebenfalls ein Down-Wall-Design. Dies gewährleistet eine hohe dynamische Steifigkeit und eine gute Akustik. Der Stahlsturz reduziert die Belastung der Lagerdeckelschrauben und verstärkt den Hauptlagerbettbereich zusätzlich.

Abb. 6 - Tragbalkenkonzept

Tragbalkenkonzept
Um eine hohe dynamische Steifigkeit zu erreichen, sind die Kurbelgehäuse der BMW Dieselmotoren nach dem Tragbalkenprinzip konstruiert. Bei dieser Konstruktion werden horizontale und vertikale Kastenprofile in die Wände des Kurbelgehäuses eingegossen. Darüber hinaus verfügt das Kurbelgehäuse über abgesenkte Wände, die bis zu 60 mm unter die Kurbelwellenmitte reichen und in einer Ebene zum Einbau der Ölwanne enden.

Hauptlagerdeckel
Die Hauptlagerdeckel sind der untere Teil der Kurbelwellenlager. Bei der Herstellung des Kurbelgehäuses werden die Lagerbetten und die Hauptlagerdeckel gemeinsam bearbeitet. Daher ist ihre feste Position relativ zueinander notwendig. Dies geschieht in der Regel über Zentrierhülsen oder Seitenflächen in den Betten. Wenn Kurbelgehäuse- und Hauptlagerdeckel aus dem gleichen Material bestehen, können die Deckel reißen.
Das Auseinanderbrechen des Hauptlagerdeckels durch Bruch erzeugt eine präzise Bruchfläche. Diese Oberflächenstruktur zentriert den Hauptlagerdeckel beim Aufsetzen exakt auf das Bett. Eine zusätzliche Oberflächenbehandlung ist nicht erforderlich.

Abb. 7 - Lagerdeckel des M67-Motors, hergestellt nach der Bruchmethode
1 Hauptlagerdeckel
2 Hauptlagerbett

Eine weitere Möglichkeit zur exakten Positionierung ist das Prägen der Bett- und Hauptlagerdeckelflächen.
Diese Fixierung gewährleistet nach der Wiedermontage einen völlig glatten Übergang zwischen Bett und Deckel in der Hauptlagerbohrung.

Abb. 8 - Prägen der Oberfläche des Hauptlagerdeckels des M67TU-Motors
1 Hauptlagerdeckel
2 Prägen der Oberfläche des Hauptlagerdeckels
3 Die reziproke Form der Oberfläche des Bettes des Hauptlagers
4 Hauptlagerbett

Durch das Ausstanzen der Oberfläche erhält der Hauptlagerdeckel ein bestimmtes Profil. Beim erstmaligen Anziehen der Hauptlagerdeckelschrauben prägt sich dieses Profil in die Bettoberfläche ein und sorgt dafür, dass keine Bewegung in Quer- und Längsrichtung stattfindet.
Hauptlagerdeckel bestehen fast immer aus Grauguss. Die allgemeine Bearbeitung mit einem Aluminiumblock-Kurbelgehäuse ist zwar anspruchsvoll, aber heute in der Großserienfertigung üblich. Die Kombination eines Aluminium-Kurbelgehäuses mit Grauguss-Hauptlagerdeckeln bietet gewisse Vorteile. Der geringe Wärmeausdehnungskoeffizient von Grauguss begrenzt die Arbeitsspiele der Kurbelwelle. Zusammen mit der hohen Steifigkeit von Grauguss führt dies zu einer Geräuschreduzierung im Bereich des Hauptlagerbetts.

Zylinder und Kolben bilden einen Brennraum. Der Kolben wird in die Zylinderlaufbuchse eingesetzt. Die glatte Oberfläche der Zylinderlaufbuchse sorgt zusammen mit den Kolbenringen für eine effektive Abdichtung. Außerdem gibt der Zylinder Wärme an das Kurbelgehäuse oder direkt an das Kühlmittel ab. Zylinderausführungen unterscheiden sich je nach verwendetem Material:

Monometallische Bauweise (Zylinderlaufbuchse und Kurbelgehäuse bestehen aus dem gleichen Material);
Einlegetechnik (Zylinderlaufbuchse und Kurbelgehäuse bestehen aus unterschiedlichen Materialien, physikalisch verbunden);
Verbindungstechnik (Zylinderlaufbuchse und Kurbelgehäuse aus unterschiedlichen Materialien, metallisch verbunden).

Achten Sie immer auf die Materialverträglichkeit von Zylinderbohrung und Kolben.

Monometallische Konstruktion
In Monometallbauweise besteht der Zylinder aus dem gleichen Material wie das Kurbelgehäuse. Zunächst werden das Grauguss-Kurbelgehäuse und das AISi-Kurbelgehäuse nach dem monometallischen Konstruktionsprinzip gefertigt. Die erforderliche Oberflächenqualität wird durch wiederholte Bearbeitung erreicht. BMW Dieselmotoren haben ausschließlich monometallische Kurbelgehäuse aus Grauguss, da der maximale Zünddruck 180 bar erreicht.

Einstecktechnik
Das Blockkurbelgehäusematerial erfüllt nicht immer die Anforderungen an den Zylinder. Daher besteht der Zylinder oft aus einem anderen Material, meist in Kombination mit einem Aluminium-Kurbelgehäuse. Zylinderlaufbuchsen werden unterschieden:

in das Gussteil integriert
gedrückt
komprimiert
einstecken.

nass und
trocken

aus Grauguss oder
Aluminium

Nasse Zylinderlaufbuchsen stehen in direktem Kontakt mit dem Wassermantel, d. h. die Zylinderlaufbuchsen und das gegossene Kurbelgehäuse bilden einen Wassermantel. Bei trockenen Zylinderlaufbuchsen liegt der Wassermantel komplett im gegossenen Kurbelgehäuse - ähnlich der monometallischen Bauweise. Die Zylinderlaufbuchse hat keinen direkten Kontakt zum Wassermantel.

Abb. 9 - Trockene und nasse Zylinderlaufbuchsen
EIN Trockenlaufzylinder
V Nass-Liner-Zylinder
1 Kurbelgehäuse blockieren
2 Zylinderlaufbuchse
3 Regenjacke

Nasse Zylinderlaufbuchsen haben den Vorteil der Wärmeübertragung, während trockene Laufbuchsen den Vorteil der Herstellungs- und Verarbeitungsfähigkeit haben. Im Allgemeinen werden die Herstellungskosten von Zylinderlaufbuchsen reduziert, wenn die Menge groß ist. Die Graugussbuchsen für die Motoren M57TU2 und M67TU sind wärmebehandelt.

Anschlusstechnik
Eine weitere Möglichkeit, einen Zylinderspiegel mit einem Aluminium-Block-Kurbelgehäuse herzustellen, ist die Verbindungstechnik. Auch hier werden die Zylinderlaufbuchsen beim Gießen eingelegt. Dies geschieht natürlich mit einem speziellen Verfahren (zB Hochdruck), der sogenannten Blockkurbelgehäuse-Intermetallverbindung. Somit sind Zylinderspiegel und Kurbelgehäuse untrennbar. Diese Technologie schränkt den Einsatz von Gießverfahren und damit die Gestaltung des Kurbelgehäuses ein. Bei BMW Dieselmotoren kommt diese Technologie derzeit nicht zum Einsatz.

Bearbeitung von Zylinderspiegeln
Die Zylinderbohrung ist die Gleit- und Dichtfläche für Kolben und Kolbenringe. Die Oberflächenbeschaffenheit der Zylinderlaufbahn ist entscheidend für die Bildung und Verteilung des Ölfilms zwischen den sich berührenden Teilen. Daher ist die Rauheit der Zylinderbohrung maßgeblich für den Ölverbrauch und den Motorverschleiß verantwortlich. Die Zylinderbohrung wird durch Honen fertiggestellt. Honen ist das Polieren einer Oberfläche durch eine kombinierte Rotations- und Hin- und Herbewegung des Schneidwerkzeugs. Dies führt zu einer extrem geringen Zylinderdurchbiegung und einer gleichmäßig geringen Oberflächenrauheit. Die Verarbeitung sollte materialschonend erfolgen, um Späne, Unebenheiten an den Übergangsstellen und Gratbildung auszuschließen.

Abb. 10 - Vergleich der Massen von Guss- und Aluminiumblock-Kurbelgehäusen
1 Motorleistung
2 Zylinderblockgewicht

Materialien

Schon heute ist das Kurbelgehäuse eines der schwersten Teile im gesamten Auto. Und es nimmt den fahrdynamisch kritischsten Platz ein: den Platz über der Vorderachse. Daher wird hier versucht, das Potenzial zur Gewichtsreduktion voll auszuschöpfen. Der seit Jahrzehnten als Kurbelgehäusewerkstoff eingesetzte Grauguss wird bei BMW Dieselmotoren zunehmend durch Aluminiumlegierungen ersetzt. Dadurch kann eine deutliche Gewichtsreduzierung erreicht werden. Beim Motor M57TU sind es 22 kg.
Der Gewichtsvorteil ist jedoch nicht der einzige Unterschied, der bei der Verarbeitung und Verwendung eines anderen Materials auftritt. Auch die Akustik, Korrosionsschutzeigenschaften, Anforderungen an die Produktionsverarbeitung und der Leistungsumfang ändern sich.

Grauguss
Gusseisen ist eine Eisenlegierung mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 2 % und einem Siliziumgehalt von mehr als 1,5 %. Im Grauguss ist überschüssiger Kohlenstoff in Form von Graphit enthalten
Für Blockkurbelgehäuse von BMW Dieselmotoren wurde und wird Gusseisen mit Lamellengraphit verwendet, das nach der Lage des Graphits darin benannt ist. Weitere Bestandteile der Legierung sind sehr geringe Mengen an Mangan, Schwefel und Phosphor.
Von Anfang an wurde Gusseisen als Werkstoff für Blockkurbelgehäuse von Serienmotoren vorgeschlagen, da dieser Werkstoff nicht teuer ist, einfach zu verarbeiten ist und die notwendigen Eigenschaften besitzt. Leichte Legierungen konnten diese Anforderungen lange Zeit nicht erfüllen. BMW verwendet wegen seiner besonders günstigen Eigenschaften Eisen mit Lamellengraphit für seine Motoren.
Nämlich:

gute Wärmeleitfähigkeit;
gute Festigkeitseigenschaften;
einfache Bearbeitung;
gute Gießeigenschaften;
sehr gute Dämpfung.

Hervorragende Dämpfung ist eine der herausragenden Eigenschaften von Lamellenguss. Darunter versteht man die Fähigkeit, Schwingungen wahrzunehmen und durch innere Reibung zu dämpfen. Dadurch werden die Vibrations- und Akustikeigenschaften des Motors deutlich verbessert.
Gute Eigenschaften, Zähigkeit und einfache Handhabung machen das Grauguss-Kurbelgehäuse auch heute noch wettbewerbsfähig. Aufgrund ihrer hohen Festigkeit werden M Benzin- und Dieselmotoren auch heute noch mit Grauguss-Kurbelgehäusen gefertigt. Die steigenden Anforderungen an das Motorgewicht eines Pkw werden künftig nur noch Leichtmetalle erfüllen können.

Aluminiumlegierungen
Kurbelgehäuse aus Aluminiumlegierungen sind bei BMW Dieselmotoren noch relativ neu. Die ersten Vertreter der neuen Generation sind die Motoren M57TU2 und M67TU.
Die Dichte von Aluminiumlegierungen beträgt etwa ein Drittel der Dichte von Grauguss. Dies bedeutet jedoch nicht, dass der Gewichtsvorteil im gleichen Verhältnis steht, da aufgrund der geringeren Festigkeit ein solches Blockkurbelgehäuse massiver ausgeführt werden muss.

Weitere Eigenschaften von Aluminiumlegierungen:

gute Wärmeleitfähigkeit;
gute chemische Beständigkeit;
gute Festigkeitseigenschaften;
einfache Bearbeitung.

Reines Aluminium ist zum Gießen eines Blockkurbelgehäuses nicht geeignet, da es zu wenig gute Festigkeitseigenschaften besitzt. Im Gegensatz zu Grauguss werden hier die Hauptlegierungsbestandteile in relativ großen Mengen zugegeben.

Legierungen werden je nach vorherrschender Legierungszugabe in vier Gruppen eingeteilt.
Diese Zusatzstoffe:

Silizium (Si);
Kupfer (Si);
Magnesium (Md);
Zink (Zn).

Für die Aluminium-Kurbelgehäuse-Kurbelgehäuse von BMW Dieselmotoren werden ausschließlich AlSi-Legierungen verwendet. Sie werden durch kleine Zusätze von Kupfer oder Magnesium verbessert.
Silizium wirkt sich positiv auf die Festigkeit der Legierung aus. Bei einem Anteil von mehr als 12% kann durch eine spezielle Bearbeitung eine sehr hohe Oberflächenhärte erreicht werden, allerdings wird das Schneiden erschwert. Im 12%-Bereich werden hervorragende Gießeigenschaften beobachtet.
Die Zugabe von Kupfer (2-4%) kann die Gießeigenschaften der Legierung verbessern, wenn der Siliziumgehalt weniger als 12% beträgt.
Eine geringe Zugabe von Magnesium (0,2-0,5%) erhöht die Festigkeitswerte deutlich.
Beide BMW Dieselmotoren verwenden AISi7MgCuO, 5 Aluminiumlegierung. Das Material wurde von BMW bereits für Diesel-Zylinderköpfe verwendet.
Wie aus der Bezeichnung AISI7MgCuO, 5 ersichtlich, enthält diese Legierung 7 % Silizium und 0,5 % Kupfer.
Es zeichnet sich durch eine hohe dynamische Festigkeit aus. Weitere positive Eigenschaften sind gute Gießeigenschaften und Duktilität. Es ermöglicht zwar nicht, eine ausreichend verschleißfeste Oberfläche zu erreichen, die für die Zylinderbohrung erforderlich ist. Daher müssen Kurbelgehäuse aus AISI7MgCuO, 5 mit Zylinderlaufbuchsen ausgeführt werden (siehe Kapitel „Zylinder“).

Tabellarische Übersicht

Zylinderkopf mit Deckel
Der Ventiltrieb ist vollständig im Zylinderkopf untergebracht. Hinzu kommen Gaswechselkanäle, Kühlmittelkanäle und Ölkanäle. Der Zylinderkopf deckt den Brennraum von oben ab und dient somit als Brennraumabdeckung.

allgemeine Informationen
Der montierte Zylinderkopf bestimmt wie keine andere Funktionsgruppe des Motors die Leistungseigenschaften wie Leistung, Drehmoment und Emissionen, Kraftstoffverbrauch und Akustik. Nahezu der gesamte Gasverteilungsmechanismus befindet sich im Zylinderkopf.
Dementsprechend umfangreich sind auch die Aufgaben, die der Zylinderkopf lösen muss:

Wahrnehmung von Kräften;
Platzierung des Ventilantriebs;
platzierung von Kanälen zum Ändern der Gebühr;
Platzierung von Glühkerzen;
Platzierung von Düsen;
Platzierung von Kühlmittelkanälen und Schmiersystemen;
Begrenzung des Zylinders von oben;
Wärmeabfuhr an das Kühlmittel;
Befestigung von Hilfs- und Anbauteilen und Sensoren.

die Einflusskräfte von Gasen, die von den Gewindeverbindungen des Zylinderkopfes wahrgenommen werden;
Nockenwellendrehmoment;
auftretende Kräfte in den Nockenwellenlagern.

Der Verbrennungsvorgang im Zylinder wirkt auf den Zylinderkopf mit der gleichen Kraft wie auf den Kolben

Injektionsverfahren
Bei Dieselmotoren wird je nach Bauart und Anordnung des Brennraums zwischen Direkt- und Indirekteinspritzung unterschieden. Außerdem wird bei der indirekten Einspritzung wiederum zwischen Wirbelkammer- und Vorkammer-Gemischbildung unterschieden.

Abb. 11 - Vorkammermischen

Vorkammermischen

Die Vorkammer ist zur Hauptbrennkammer zentriert. In diese Vorverbrennungskammer wird Kraftstoff zur Vorverbrennung eingespritzt. Die Hauptverbrennung erfolgt mit einer bekannten Selbstzündungsverzögerung in der Hauptkammer. Die Vorkammer ist durch mehrere Löcher mit der Hauptkammer verbunden.
Der Kraftstoff wird mit einer gestuften Einspritzdüse mit einem Druck von ca. 300 bar eingespritzt. Die reflektierende Oberfläche in der Mitte der Kammer bricht den Kraftstoffstrahl und vermischt sich mit der Luft. Die reflektierende Oberfläche ermöglicht somit eine schnelle Gemischbildung und eine strömungsgünstige Luftbewegung.

Der Nachteil dieser Technologie ist die große Kühlfläche der Vorkammer. Die Druckluft kühlt relativ schnell ab. Daher werden solche Motoren ohne Zuhilfenahme von Glühkerzen in der Regel erst bei einer Kühlmitteltemperatur von mindestens 50 °C gestartet.
Dank der zweistufigen Verbrennung (zuerst in der Vorkammer und dann in der Hauptkammer) erfolgt die Verbrennung sanft und nahezu vollständig bei relativ ruhigem Motorlauf. Ein solcher Motor sorgt für eine Reduzierung der Schadstoffemissionen, entwickelt aber gleichzeitig weniger Leistung im Vergleich zu einem Direkteinspritzer.

Abb. 12 - Wirbelkammermischung

Vortex-Kammer-Mischen
Die Wirbelkammereinspritzung ist wie die Vorgängerinjektion eine Variante der indirekten Einspritzung.
Die Wirbelkammer ist kugelförmig gestaltet und befindet sich separat am Rand der Hauptbrennkammer. Die Hauptbrennkammer und die Wirbelkammer sind durch einen geraden Tangentialkanal verbunden. Der tangential gerichtete gerade Kanal erzeugt beim Zusammendrücken eine starke Luftturbulenz. Dieselkraftstoff wird über eine Stufeneinspritzdüse zugeführt. Der Öffnungsdruck des gestuften Einspritzventils beträgt 100-150 bar. Beim Einspritzen einer fein zerstäubten Kraftstoffwolke wird das Gemisch teilweise gezündet und entfaltet seine volle Leistung im Hauptbrennraum. Die Gestaltung der Wirbelkammer sowie die Lage von Düse und Glühkerze sind Faktoren, die die Verbrennungsqualität bestimmen.
Dies bedeutet, dass die Verbrennung in der kugelförmigen Wirbelkammer beginnt und in der Hauptbrennkammer endet. Zum Anlassen des Motors werden Glühkerzen benötigt, da zwischen Brennraum und Wirbelkammer eine große Oberfläche vorhanden ist, die zu einer schnellen Abkühlung der Ansaugluft beiträgt.
Der erste in Serie gefertigte BMW Dieselmotor, der M21D24, arbeitet nach dem Wirbelkammerprinzip.

Abb. 13 - Direkteinspritzung

Direkte Injektion
Diese Technologie eliminiert die Trennung des Brennraums. Das bedeutet, dass bei der Direkteinspritzung keine Aufbereitung des Arbeitsgemisches in der angrenzenden Kammer stattfindet. Der Kraftstoff wird über eine Düse direkt in den Brennraum oberhalb des Kolbens eingespritzt.
Im Gegensatz zur indirekten Einspritzung werden Mehrstrahldüsen verwendet. Ihre Düsen müssen optimiert und an das Design der Brennkammer angepasst werden. Durch den hohen Druck der eingespritzten Strahlen kommt es zu einer sofortigen Verbrennung, die bei früheren Modellen zu einem lauten Motorlauf führte. Bei einer solchen Verbrennung wird jedoch mehr Energie freigesetzt, die dann effizienter genutzt werden kann. Dies reduziert den Kraftstoffverbrauch. Die Direkteinspritzung erfordert einen höheren Einspritzdruck und ein entsprechend komplexeres Einspritzsystem.
Bei Temperaturen unter 0 °C ist in der Regel keine Vorwärmung erforderlich, da der Wärmeverlust durch die Wände durch eine einzige Brennkammer deutlich geringer ist als bei Motoren mit benachbarten Brennkammern.

Entwurf
Das Design von Zylinderköpfen hat sich mit der Entwicklung von Motoren stark verändert. Die Form eines Zylinderkopfes hängt stark von den darin enthaltenen Teilen ab.

Grundsätzlich beeinflussen folgende Faktoren die Form des Zylinderkopfes:

Anzahl und Lage der Ventile;
Anzahl und Lage der Nockenwellen;
Position der Glühkerzen;
die Position der Düsen;
die Form der Kanäle zum Ändern der Ladung.

Eine weitere Anforderung an den Zylinderkopf ist eine möglichst kompakte Form.
Die Form des Zylinderkopfes wird maßgeblich durch das Ventilantriebskonzept bestimmt. Um eine hohe Motorleistung, niedrige Emissionen und einen geringen Kraftstoffverbrauch zu erreichen, sind effiziente und flexible Ladungswechsel und eine hohe Zylinderfüllrate erforderlich. In der Vergangenheit wurde Folgendes unternommen, um diese Eigenschaften zu optimieren:

obere Anordnung der Ventile;
obere Lage der Nockenwelle;
4 Ventile pro Zylinder.

Die spezielle Formgebung der Einlass- und Auslasskanäle verbessert zudem den Ladungswechsel. Grundsätzlich werden Zylinderköpfe nach folgenden Kriterien unterschieden:

Anzahl der Teile;
Anzahl Ventile;
Kühlkonzept.

An dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, dass hier nur der Zylinderkopf als separates Teil betrachtet wird. Aufgrund ihrer Komplexität und starken Abhängigkeit von den genannten Details wird sie oft als einzelne funktionelle Gruppe beschrieben. Weitere Themen finden Sie in den jeweiligen Kapiteln.

Abb. 14 - Der Kopf des Zylinderblocks des M57-Motors
1- Einlassventile
2- Düsenloch
3- Glühkerze
4- Auslassventile

Anzahl der Teile
Ein Zylinderkopf wird als einteilig bezeichnet, wenn er nur aus einem einzigen großen Gussteil besteht. Kleinteile wie Nockenwellenlagerdeckel sind hier nicht abgedeckt. Mehrteilige Zylinderköpfe werden aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt. Ein gängiges Beispiel hierfür sind Zylinderköpfe mit verschraubten Nockenwellenträgern. In BMW-Dieselmotoren werden derzeit jedoch nur einteilige Zylinderköpfe verwendet.

Abbildung 15 - Vergleich der Köpfe mit zwei und vier Ventilen
EIN Zylinderkopf mit zwei Ventilen
V Zylinderkopf mit vier Ventilen
1- Brennkammerdeckel
2- Ventile
3- Gerader Kanal (Wirbelkammermischung mit zwei Ventilen)
4- Glühkerzenstellung (4 Ventile)
5- Einspritzposition (Direkteinspritzung mit vier Ventilen)

Anzahl Ventile
Viertakt-Dieselmotoren hatten anfangs zwei Ventile pro Zylinder. Ein Auslass- und ein Einlassventil. Durch den Einbau eines Abgasturboladers wurde auch mit 2 Ventilen eine gute Füllung der Zylinder erreicht. Aber seit einigen Jahren haben alle Dieselmotoren vier Ventile pro Zylinder. Dies führt im Vergleich zu zwei Ventilen zu einer größeren Gesamtventilfläche und damit zu einer besseren Durchflussfläche. Vier Ventile pro Zylinder ermöglichen zudem eine zentrale Positionierung der Düse. Diese Kombination ist unerlässlich, um eine hohe Leistung bei geringen Abgasemissionen zu gewährleisten.
Abb. 16 - Wirbelkanal und Füllkanal des M57-Motors
1- Auslasskanal
2- Auslassventile
3- Wirbelkanal
4- Düse
5- Einlassventile
6- Füllkanal
7- Drallventil
8- Glühkerze

Im Wirbelkanal wird die einströmende Luft für eine gute Gemischbildung bei niedrigen Motordrehzahlen rotiert.
Durch den Tangentialkanal kann Luft ungehindert geradlinig in den Brennraum einströmen. Dies verbessert die Befüllung der Zylinder, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten. Manchmal wird ein Drallventil installiert, um das Füllen der Flaschen zu kontrollieren. Es schließt den Tangentialkanal bei niedrigen Geschwindigkeiten (starke Turbulenz) und öffnet ihn sanft bei höheren Geschwindigkeiten (gute Füllung).
Der Zylinderkopf moderner BMW Dieselmotoren umfasst einen Wirbelkanal und einen Füllkanal sowie einen zentral angeordneten Injektor.

Kühlkonzept
Das Kühlsystem wird in einem separaten Kapitel beschrieben. An dieser Stelle sei nur darauf hingewiesen, dass es je nach Konstruktionskonzept drei Arten von Zylinderköpfen gibt.

Kombination beider Typen

Abb. 17 - Seitenstrom- und Längsstromkühlsysteme
EIN Querstromkühlsystem
V Längsströmungskühlsystem

Bei der Querstromkühlung strömt das Kühlmittel von der heißen Austrittsseite zur kalten Eintrittsseite. Dies hat den Vorteil, dass eine gleichmäßige Wärmeverteilung im gesamten Zylinderkopf stattfindet. Bei der Längsstromkühlung hingegen strömt das Kühlmittel entlang der Zylinderkopfachse, also von der Front- zur Abtriebsseite oder umgekehrt. Das Kühlmittel erwärmt sich auf dem Weg von Zylinder zu Zylinder immer mehr, was eine sehr ungleichmäßige Wärmeverteilung bedeutet. Es bedeutet auch einen Druckabfall im Kühlkreislauf.
Eine Kombination beider Typen kann die Nachteile der Längsstromkühlung nicht beseitigen. Aus diesem Grund verwenden BMW Dieselmotoren ausschließlich Querstromkühlung.

Abb. 18 - Zylinderkopfhaube M47-Motor
Zylinderkopfhaube
Eine Zylinderkopfhaube wird oft auch als Ventildeckel bezeichnet. Es verschließt das Kurbelgehäuse des Motors von oben.
Die Zylinderkopfhaube übernimmt folgende Aufgaben:

dichtet den Zylinderkopf von oben ab;
reduziert das Geräusch des Motors;
entfernt Blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse;
Platzierung des Ölabscheidesystems

Flansch vom Zylinderkopf mit Elastomerdichtungen und Distanzhülsen in den Gewindeanschlüssen.
Die Zylinderkopfhauben für BMW Dieselmotoren sind in Aluminium oder Kunststoff erhältlich.

Platzierung des Steuerventils für den Kurbelgehäuseentlüftungsdruck;
Platzierung von Sensoren;
Verlegung von Rohrleitungen.

Zylinderkopfdichtung
Die Zylinderkopfdichtung (ZKD) in jedem Verbrennungsmotor, egal ob Benziner oder Diesel, ist ein sehr wichtiges Bauteil. Es ist extremen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt.

Zu den Aufgaben des ZKD gehört die Isolierung von vier Stoffen voneinander:

Verbrennungskraftstoff in der Brennkammer
atmosphärische Luft
Öl in Ölkanälen
Kühlmittel

Dichtungen werden hauptsächlich in Weich- und Metalldichtungen unterteilt.

Weichdichtungen
Dichtungen dieser Art bestehen aus weichen Materialien, besitzen jedoch einen Metallrahmen oder eine Trägerplatte. Diese Platte hält weiche Pads auf beiden Seiten. Weiche Pads sind oft kunststoffbeschichtet. Durch diese Konstruktion hält er den Belastungen stand, denen die Zylinderkopfdichtungen normalerweise ausgesetzt sind. Die in den Brennraum führenden Öffnungen im ZKD sind spannungsbedingt metallisch umrandet. Elastomerbeschichtungen werden häufig verwendet, um Kühlmittel- und Ölkanäle zu stabilisieren.

Metalldichtungen
Metalldichtungen werden in Hochleistungsmotoren verwendet. Solche Dichtungen umfassen mehrere Stahlplatten. Das Hauptmerkmal von Metalldichtungen ist, dass die Abdichtung hauptsächlich durch die zwischen den Federstahlplatten befindlichen Wellbleche und Stopper erfolgt. Die Verformungseigenschaften von ZKD erlauben es, zum einen optimal im Bereich des Zylinderkopfes zu liegen und zum anderen die Verformung durch elastische Rückstellung weitgehend zu kompensieren. Solche elastischen Restaurationen entstehen durch thermische und mechanische Belastungen.

19 - Dichtet die Zylinderkopfdichtung des M47-Motors
1- Federstahldichtung
2- Zwischenabstandshalter
3- Federstahldichtung

Die Dicke des erforderlichen ZKD wird durch den Überstand des Kolbenbodens gegenüber dem Zylinder bestimmt. Maßgebend ist der höchste an allen Zylindern gemessene Wert. Die Zylinderkopfdichtung ist in drei Stärken erhältlich.
Der Unterschied in der Dicke der Abstandshalter wird durch die Dicke des Abstandshalters bestimmt. Einzelheiten zur Bestimmung des Kolbenbodenüberstands finden Sie im TIS.

Ölwanne

Die Ölwanne dient als Vorratsbehälter für Motoröl. Es wird durch Druckguss von Aluminium oder doppeltem Stahlblech hergestellt.

Allgemeine Bemerkungen
Die Ölwanne bedeckt den Boden des Motorkurbelgehäuses. Bei BMW Dieselmotoren befindet sich der Ölwannenflansch immer unterhalb der Kurbelwellenmitte. Die Ölwanne übernimmt folgende Aufgaben:

dient als Reservoir für Motoröl und
sammelt abtropfendes Motoröl;
schließt das Kurbelgehäuse von unten;
ist ein Element zur Stärkung des Motors und manchmal des Getriebes;
dient als Ort für die Installation von Sensoren und
ein Führungsrohr für den Ölmessstab;
hier ist die Ölablassschraube;
reduziert Motorgeräusche.

Reis. 20 - die Ölwanne des Motors N167
1- Der obere Teil der Ölwanne
2- Unterer Teil der Ölwanne

Als Dichtung wird eine Stahldichtung eingebaut. In der Vergangenheit verbaute Korkdichtungen schrumpften, was zu einer Lockerung der Verschraubung führen konnte.
Um die Funktion der Stahldichtung zu gewährleisten, darf beim Einbau kein Öl auf die Gummiflächen gelangen. Unter Umständen kann die Dichtung von der Dichtfläche rutschen. Daher müssen die Flanschflächen unmittelbar vor dem Einbau gereinigt werden. Außerdem ist darauf zu achten, dass kein Öl aus dem Motor tropft und nicht auf die Flansch- und Dichtflächen gelangt.

Kurbelgehäuseentlüftung

Während des Motorbetriebs bilden sich im Kurbelgehäuseraum Parterregase, die entfernt werden müssen, um ein Austreten von Öl in den Bereichen der Dichtflächen unter Überdruckeinwirkung zu verhindern. Der Reinluftanschluss, der einen geringeren Singdruck hat, sorgt für Belüftung. Bei modernen Motoren wird das Belüftungssystem über ein Druckregelventil geregelt. Der Ölabscheider reinigt die Kurbelgehäusegase vom Öl und kehrt über die Rücklaufleitung zur Ölwanne zurück.

Allgemeine Bemerkungen
Bei laufendem Motor gelangen aufgrund der Druckdifferenz Blow-by-Gase aus dem Zylinder in das Kurbelgehäuse.
Blow-by-Gase enthalten unverbrannten Kraftstoff und alle Bestandteile des Abgases. In der Kurbelgehäusehöhle vermischen sie sich mit Motoröl, das dort in Form von Ölnebel vorliegt.
Die Menge der Blow-by-Gase ist lastabhängig. Im Kurbelgehäuseraum entsteht ein Überdruck, der von der Kolbenbewegung und der Kurbelwellendrehzahl abhängt. Dieser Überdruck stellt sich in allen mit dem Kurbelgehäuseraum verbundenen Hohlräumen (zB Ölablassleitung, Kurbelgehäuse der Gasverteilung etc.) ein und kann zu Ölaustritt an den Dichtungen führen.
Um dies zu verhindern, wurde ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem entwickelt. Zunächst wurden mit Motoröl vermischte Kurbelgehäusegase einfach in die Atmosphäre geschleudert. Aus Umweltgründen werden seit langem Kurbelgehäuseentlüftungssysteme eingesetzt.
Das Kurbelgehäuseentlüftungssystem leitet die vom Motoröl abgeschiedenen Kurbelgehäusegase zum Ansaugkrümmer und Motoröltropfen durch das Ölablassrohr zur Ölwanne. Außerdem sorgt die Kurbelgehäuseentlüftung dafür, dass sich kein Überdruck im Kurbelgehäuse aufbaut.

Reis. 21 - Ungeregelte Kurbelgehäuseentlüftung
1- Luftfilter
2-
3- Lüftungskanal
4- Kurbelgehäusehohlraum
5- Ölwanne
6- Ölablassleitung
7- Abgasturbolader

Ungeregelte Kurbelgehäuseentlüftung
Bei unkontrollierter Kurbelgehäuseentlüftung werden mit Öl vermischte Kurbelgehäusegase bei höchsten Drehzahlen durch Unterdruck entfernt. Dieser Unterdruck wird beim Anschluss an den Ansaugstutzen erzeugt. Von hier gelangt das Gemisch in den Ölabscheider. Es erfolgt eine Trennung von Kurbelgehäusegasen und Motoröl.
Bei BMW Dieselmotoren mit fester Kurbelgehäuseentlüftung erfolgt die Trennung über ein Drahtgewebe. Die „gereinigten" Kurbelgehäusegase werden zum Motorsaugrohr geleitet, während das Motoröl in die Ölwanne zurückfließt. Das Unterdruckniveau im Kurbelgehäuse wird durch eine kalibrierte Bohrung im Reinluftkanal begrenzt. (Kurbelwellendichtringe, Ölwannenflansch Dichtung usw.) Ungefilterte Luft gelangt in den Motor und es kommt zu Ölalterung und Schlammbildung.

Abb. 22 - Einstellbare Kurbelgehäuseentlüftung
1- Luftfilter
2- Kanal zur Reinluftleitung
3- Lüftungskanal
4- Kurbelgehäusehohlraum
5- Ölwanne
6- Ölablassleitung
7- Abgasturbolader
8- Druckregelventil
9- Mesh-Ölabscheider
10- Zyklonölabscheider

Einstellbare Kurbelgehäuseentlüftung
Der M51TU ist der erste BMW Dieselmotor mit variabler Kurbelgehäuseentlüftung.
BMW Dieselmotoren mit variabler Kurbelgehäuseentlüftung zur Ölabscheidung können mit einem Zyklon-, Labyrinth- oder Sieb-Ölabscheider ausgestattet werden.
Bei der kontrollierten Kurbelgehäuseentlüftung ist der Kurbelgehäusehohlraum über folgende Bauteile mit der Reinluftleitung nach dem Luftfilter verbunden:

Lüftungskanal;
Beruhigungskammer;
Kurbelgehäuse-Gaskanal;
Ölabscheider;
Druckregelventil.

Abb. 23 - fauler Motor im Ölraum M47
1- Rohe Blow-by-Gase
2- Zyklonölabscheider
3- Mesh-Ölabscheider
4- Druckregelventil
5- Luftfilter
6- Kanal zur Reinluftleitung
7- Schlauch zum Reinluftkanal
8- Reinluftleitung

Durch den Betrieb des OG-Turboladers entsteht in der Reinluftleitung ein Unterdruck.
Unter dem Einfluss der Druckdifferenz zum Kurbelgehäuse gelangen die Blow-by-Gase in den Zylinderkopf und gelangen dort zunächst in die Beruhigungskammer.
Die Beruhigungskammer dient dazu, das Spritzöl, beispielsweise von den Nockenwellen, in die Kurbelgehäuseentlüftung gelangen zu lassen. Erfolgt die Ölabscheidung mittels Labyrinth, hat die Beruhigungskammer die Aufgabe, Schwankungen der Kurbelgehäusegase zu eliminieren. Dadurch wird die Erregung der Membran im Druckregelventil beseitigt. Bei Motoren mit Zyklonölabscheider sind diese Schwankungen durchaus akzeptabel, da dies die Effizienz der Ölabscheidung erhöht. Das Gas wird dann in einem Zyklonölabscheider abgesetzt. Daher ist hier die Beruhigungskammer anders aufgebaut als bei der Labyrinthölabscheidung.
Die Blow-by-Gase gelangen über die Zuleitung zum Ölabscheider, in dem das Motoröl abgeschieden wird. Das abgeschiedene Motoröl fließt zurück in die Ölwanne. Die gereinigten Kurbelgehäusegase werden kontinuierlich über das Druckregelventil der Reinluftleitung vor dem OG-Turbolader zugeführt Moderne BMW Dieselmotoren sind mit 2-Komponenten-Ölabscheidern ausgestattet. Zunächst erfolgt eine vorläufige Ölabscheidung mit einem Zyklon-Ölabscheider und dann - die letzte im nächsten weiteren Sieb-Ölabscheider. Bei fast allen modernen BMW Dieselmotoren sind beide Ölabscheider im gleichen Gehäuse untergebracht. Die Ausnahme ist der M67-Motor. Auch hier erfolgt die Ölabscheidung durch Zyklon- und Sieb-Ölabscheider, die jedoch nicht zu einer Einheit zusammengefasst sind. Die Vorölabscheidung erfolgt im Zylinderkopf (Aluminium), die abschließende Ölabscheidung mittels Sieb-Ölabscheider erfolgt in einem separaten Kunststoffgehäuse.

Reis. 24 - Der Vorgang der Einstellung des Druckregelventils
EIN - Druckregelventil
offen bei Motorstillstand
V- Druckregelventil im Leerlauf oder Auslauf geschlossen
MIT- Druckregelventil im Lastregelmodus
1- Umgebungsdruck
2- Membran
3- Feder
4- Verbindung mit der Umwelt
5- Federkraft
6- Unterdruck aus dem Ansaugsystem
7- Effektiver Kurbelgehäuseunterdruck
8- Blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse

Anpassungsprozess
Bei Motorstillstand ist das Druckregelventil geöffnet (Zustand EIN). Auf beide Seiten der Membran wirkt Umgebungsdruck, d. h. die Membran ist durch die Federkraft vollständig geöffnet.
Beim Motorstart baut sich der Saugrohrunterdruck auf und das Druckregelventil schließt (Zustand V). Dieser Zustand wird im Leerlauf oder im Schubbetrieb immer eingehalten, da keine Blow-by-Gase vorhanden sind. Auf die Innenseite der Membran wirkt somit ein großes relatives Vakuum (bezogen auf den Umgebungsdruck). Dabei schließt der außen auf die Membrane wirkende Umgebungsdruck das Ventil gegen die Kraft der Feder. Unter Last und Kurbelwellendrehung treten Blow-by-Gase auf. Blow-by-Gase ( 8 ) reduzieren das relative Vakuum, das auf die Membran wirkt. Dadurch kann die Feder das Ventil öffnen und die Blow-by-Gase entweichen. Das Ventil bleibt geöffnet, bis sich ein Gleichgewicht zwischen Umgebungsdruck und Unterdruck im Kurbelgehäuse plus Federkraft eingestellt hat (Bedingung MIT). Je mehr Blow-by-Gase freigesetzt werden, desto geringer wird der auf die Innenseite der Membran wirkende relative Unterdruck und desto mehr öffnet das Druckregelventil. Dadurch wird ein gewisser Unterdruck im Kurbelgehäuse (ca. 15 mbar) aufrechterhalten.

Ölabscheidung

Je nach Motortyp werden unterschiedliche Ölabscheider verwendet, um Kurbelgehäusegase aus dem Motoröl zu befreien.

Zyklonölabscheider
Labyrinth-Ölabscheider
Mesh-Ölabscheider

Im Fall von Zyklonölabscheider Blow-by-Gase werden so in die zylindrische Kammer geleitet, dass sie dort rotieren. Die Zentrifugalkraft drückt das Schweröl aus dem Gas in Richtung der Zylinderwände. Von dort kann es durch das Ölablassrohr in die Ölwanne abfließen. Der Zyklonölabscheider ist sehr effizient. Aber es nimmt viel Platz ein.
V Labyrinth-Ölabscheider Blow-by-Gase werden durch ein Labyrinth aus Kunststofftrennwänden geleitet. Dieser Ölabscheider ist in einem Gehäuse im Zylinderkopfdeckel untergebracht. Das Öl bleibt an den Leitblechen und kann durch spezielle Bohrungen in den Zylinderkopf und von dort zurück in die Ölwanne ablaufen.
Mesh-Ölabscheider selbst kleinste Tröpfchen herausfiltern. Der Kern des Siebs ist faseriges Material. Feine Vliesfasern mit hohem Rußgehalt neigen jedoch dazu, die Poren schnell zu verschmutzen. Daher hat der Siebölabscheider eine begrenzte Lebensdauer und muss im Rahmen der Wartung ausgetauscht werden.

Kurbelwelle mit Lager

Die Kurbelwelle wandelt die Linearbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung um. Die auf die Kurbelwelle wirkenden Belastungen sind sehr groß und extrem schwierig. Kurbelwellen werden für den Betrieb bei erhöhten Belastungen getrunken oder geschmiedet. Kurbelwellen sind mit Gleitlagern ausgestattet, die mit Öl versorgt werden. wobei ein Lager axial führt.

allgemeine Informationen
Die Kurbelwelle wandelt die geradlinige (hin- und hergehende) Kolbenbewegung in eine Drehbewegung um. Die Kräfte werden über die Pleuel auf die Kurbelwelle übertragen und in Drehmoment umgewandelt. In diesem Fall wird die Kurbelwelle von den Hauptlagern getragen.

Darüber hinaus übernimmt die Kurbelwelle folgende Aufgaben:

Antrieb von Hilfs- und Anbaugeräten über Riemen;
Ventilantrieb;
oft ein Ölpumpenantrieb;
in einigen Fällen der Antrieb der Ausgleichswellen.

Abb. 25 - Bewegung des Kurbelmechanismus.
1- Hubbewegung
2- Pendelbewegung
3- Drehung

Eine Belastung entsteht unter dem Einfluss von zeitlich und richtungsändernden Kräften, Verdreh- und Biegemomenten sowie angeregten Schwingungen. Diese komplexen Belastungen stellen sehr hohe Anforderungen an die Kurbelwelle.
Die Lebensdauer der Kurbelwelle hängt von folgenden Faktoren ab:

Biegefestigkeit (Schwachstellen sind die Übergänge zwischen den Lagersitzen und den Wellenwangen);
Torsionsfestigkeit (normalerweise durch Schmierlöcher reduziert);
Beständigkeit gegen Torsionsschwingungen (dies beeinflusst nicht nur die Steifigkeit, sondern auch das Geräusch);
Verschleißfestigkeit (an Stellen von Stützen);
Verschleiß der Wellendichtringe (Motorölverlust durch Undichtigkeiten).

Die Belastung der Kurbelwelle eines Dieselmotors ist in der Regel höher, da bereits bei niedrigen Kurbelwellendrehzahlen große Drehmomente auftreten.
Die Teile des Kurbeltriebs führen die folgenden unterschiedlichen Bewegungen aus.

Reis. 26 - die Kurbelwelle des M57-Motors
1- Schwingungsdämpfer montieren
2- Hauptlagerzapfen
3- Pleuellagerzapfen
4- Gegengewicht
5- Auflagefläche des Drucklagers
6- Ölloch
7- Nebenabtriebsseite

Entwurf
Die Kurbelwelle besteht aus einem Stück, gegossen oder geschmiedet, das in eine Vielzahl unterschiedlicher Abschnitte unterteilt ist. Die Hauptlagerzapfen passen in die Lager im Kurbelgehäuse.
Durch die sogenannten Wangen (oder manchmal auch Ohrringe) sind die Pleuelzapfen mit der Kurbelwelle verbunden. Dieser Teil mit Kurbelzapfen und Wangen wird Knie genannt. BMW Dieselmotoren haben neben jedem Pleuelzapfen ein Kurbelwellenhauptlager. Bei Reihenmotoren ist mit jedem Pleuelzapfen eine Pleuelstange über ein Lager verbunden, bei V-Motoren zwei. Das heißt, die Kurbelwelle eines 6-Zylinder-Reihenmotors hat sieben Hauptlagerzapfen. Die Hauptlager sind in einer Reihe von vorne nach hinten nummeriert.
Der Abstand zwischen Pleuelzapfen und Kurbelwellenachse bestimmt den Kolbenhub. Der Winkel zwischen den Kurbelzapfen bestimmt den Zündabstand in den einzelnen Zylindern. Bei zwei vollen Kurbelwellenumdrehungen oder 720° erfolgt in jedem Zylinder eine Zündung.
Dieser Winkel, auch als Kurbelzapfenabstand oder Kniewinkel bezeichnet, berechnet sich aus der Anzahl der Zylinder, der Bauart (V-Motor oder Reihenmotor) und der Reihenfolge der Zylinder. Ziel ist ein ruhiger und gleichmäßiger Motorlauf. Im Fall eines 6-Zylinder-Motors erhalten wir beispielsweise die folgende Berechnung. Ein Winkel von 720° geteilt durch 6 Zylinder ergibt einen Hubzapfenabstand bzw. einen Zündabstand von 120° der Kurbelwelle.
In der Kurbelwelle befinden sich Schmierlöcher. Sie versorgen die Pleuellager mit Öl. Sie verlaufen von den Hauptlagerzapfen zu den Pleuelzapfen und sind über die Lagerbetten mit dem Motorölkreislauf verbunden.
Die Gegengewichte bilden eine zur Kurbelwellenachse symmetrische Masse und tragen so zum ruhigen Lauf des Motors bei. Sie sind so beschaffen, dass sie neben den Trägheitskräften der Rotation auch einen Teil der Trägheitskräfte der Hin- und Herbewegung kompensieren.
Ohne Gegengewichte würde sich die Kurbelwelle stark verformen, was zu Unwucht und Rauheit sowie zu hohen Belastungen an gefährlichen Stellen der Kurbelwelle führen würde.
Die Anzahl der Gegengewichte ist unterschiedlich. Historisch gesehen hatten die meisten Kurbelwellen zwei Gegengewichte, symmetrisch links und rechts vom Pleuelzapfen. V-8s wie der M67 haben sechs gleiche Gegengewichte.
Zur Gewichtsreduzierung können die Kurbelwellen im Bereich der mittleren Hauptlager hohl ausgeführt werden. Bei geschmiedeten Kurbelwellen wird dies durch Bohren erreicht.

Herstellung und Eigenschaften
Kurbelwellen werden entweder gegossen oder geschmiedet. In drehmomentstarken Motoren werden geschmiedete Kurbelwellen verbaut.

Die Vorteile von gegossenen Kurbelwellen gegenüber geschmiedeten Kurbelwellen:

Gusskurbelwellen sind deutlich günstiger;
Gießereimaterialien eignen sich sehr gut für die Oberflächenbehandlung zur Erhöhung der Vibrationsfestigkeit;
Gusskurbelwellen gleicher Bauart haben ein Gewicht von weniger als ca. auf 10 %;
gegossene Kurbelwellen werden besser bearbeitet;
die Kurbelwellenwangen müssen in der Regel nicht bearbeitet werden.

Die Vorteile von geschmiedeten Kurbelwellen gegenüber gegossenen Kurbelwellen:

geschmiedete Kurbelwellen sind steifer und haben eine bessere Vibrationsfestigkeit;
in Kombination mit einem Aluminium-Blockkurbelgehäuse sollte das Getriebe möglichst steif sein, da das Blockkurbelgehäuse selbst eine geringe Steifigkeit aufweist;
geschmiedete Kurbelwellen haben einen geringen Lagerzapfenverschleiß.

Die Vorteile geschmiedeter Kurbelwellen können durch Spiralkurbelwellen ausgeglichen werden durch:

größerer Durchmesser im Bereich der Lager;
teure Schwingungsdämpfungssysteme;
sehr steifes Kurbelgehäusedesign.

Lager

Wie bereits erwähnt, ist die Kurbelwelle bei einem BMW Dieselmotor beidseitig des Pleuelzapfens gelagert. Diese Hauptlager halten die Kurbelwelle im Kurbelgehäuse. Die belastete Seite befindet sich im Lagerdeckel. Hier wird die durch den Verbrennungsprozess entstehende Kraft wahrgenommen.
Für einen zuverlässigen Motorbetrieb sind verschleißarme Hauptlager erforderlich. Daher werden Lagerschalen verwendet, deren Gleitfläche mit speziellen Lagermaterialien beschichtet ist. Die Gleitfläche liegt innen, d.h. die Lagerschalen drehen sich nicht mit der Welle, sondern sind im Kurbelgehäuse fixiert.
Geringer Verschleiß wird erreicht, wenn die Gleitflächen durch einen dünnen Ölfilm getrennt sind. Das bedeutet, dass eine ausreichende Ölversorgung gewährleistet sein muss. Dies geschieht idealerweise von der unbelasteten Seite, also in diesem Fall von der Seite des Hauptlagerbetts. Die Schmierung mit Motoröl erfolgt durch die Ölbohrung. Eine kreisförmige Nut (radial) verbessert die Ölverteilung. Sie verkleinert jedoch die Gleitfläche und erhöht damit den effektiven Druck. Genauer gesagt ist das Lager in zwei Hälften mit geringerer Tragfähigkeit geteilt. Daher befinden sich Ölnuten meist nur im unbelasteten Bereich. Das Motoröl kühlt auch das Lager.

Lager mit dreilagiger Einlage
Kurbelwellen-Hauptlager, die hohen Anforderungen unterliegen, werden oft als Dreischicht-Lauflager ausgeführt. Auf der metallischen Lagerbeschichtung (zB Blei oder Aluminiumbronze) wird zusätzlich eine Babbitt-Schicht auf die Stahllaufbuchse galvanisiert. Dies führt zu einer Verbesserung der dynamischen Eigenschaften. Je dünner die Schicht, desto höher ist die Festigkeit einer solchen Schicht. Die Dicke des Babbits beträgt ca. 0,02 mm, die Dicke des Metalllagerbodens liegt zwischen 0,4 und 1 mm.

Beschichtete Lager
Eine andere Art von Kurbelwellenlager ist ein Sprühlager. Hierbei handelt es sich um ein Lager mit einer dreilagigen Einlage mit einer auf die Gleitfläche aufgespritzten Schicht, die sehr hohen Belastungen standhält. Diese Lager werden in hochbelasteten Motoren eingesetzt.
Gespritzte Lager sind in Bezug auf die Materialeigenschaften sehr hart. Daher werden diese Lager meist dort eingesetzt, wo die höchsten Belastungen auftreten. Dies bedeutet, dass gespritzte Lager nur auf einer Seite (Druckseite) eingebaut werden. Auf der gegenüberliegenden Seite wird immer ein weicheres Lager verbaut, nämlich ein Lager mit einer dreilagigen Einlage. Das weichere Material eines solchen Lagers kann Schmutzpartikel vom Teil aufnehmen. Dies ist äußerst wichtig, um Schäden daran zu vermeiden.
Beim Evakuieren werden winzige Partikel abgeschieden. Diese Partikel werden mittels elektromagnetischer Felder auf die Gleitfläche eines Lagers mit dreilagiger Laufbuchse aufgebracht. Dieser Vorgang wird Sputtern genannt. Die gespritzte Schlickerschicht zeichnet sich durch eine optimale Verteilung der einzelnen Komponenten aus.
Gesputterte Lager im Kurbelwellenbereich werden in BMW Dieselmotoren mit maximaler Leistung und in TOP-Ausführungen verwendet.

Reis. 27 - Besprühte Lager
1- Stahlliner
2- Bleibronze oder hochfeste Aluminiumlegierung
3- Spritzschicht

Ein sorgfältiger Umgang mit den Lagerschalen ist unerlässlich, da die sehr dünne Metallschicht des Lagers die plastische Verformung nicht ausgleichen kann.
Beschichtete Lager erkennen Sie an der Prägung „S“ auf der Unterseite des Lagerdeckels.
Drucklager
Die Kurbelwelle hat nur ein Axiallager, das oft als Zentrier- oder Axiallager bezeichnet wird. Das Lager hält die Kurbelwelle axial und muss Kräfte in Längsrichtung aufnehmen. Diese Kräfte entstehen unter der Wirkung von:

Zahnräder mit Schrägverzahnung zum Antrieb der Ölpumpe;
Kupplungssteuerung Antrieb;
Beschleunigung des Autos.

Das Axiallager kann als Bundlager oder als geteiltes Lager mit Axial-Halbringen ausgeführt sein.
Das Axialflanschlager hat 2 geschliffene Kurbelwellen-Lagerflächen und liegt auf dem Hauptlagerbett im Kurbelgehäuse auf. Flanschlager ist eine einteilige Lagerhälfte mit einer ebenen Fläche senkrecht oder parallel zur Achse. Frühere Motoren hatten nur eine Lagerhälfte mit einer Schulter. Die Kurbelwelle war axial nur um 180° abgestützt.
Verbundlager bestehen aus mehreren Teilen. Bei dieser Technologie wird auf beiden Seiten ein hartnäckiger Halbring verbaut. Sie sorgen für eine stabile, freie Verbindung zur Kurbelwelle. Dadurch sind die Druckhalbringe beweglich und passen sich gleichmäßig an, was den Verschleiß reduziert. Bei modernen Dieselmotoren sind zur Führung der Kurbelwelle zwei Hälften eines geteilten Lagers verbaut. Dadurch wird die Kurbelwelle 360° abgestützt, was für eine sehr gute axiale Stabilität sorgt.
Es ist wichtig, mit Motoröl zu schmieren. Der Ausfall von Axiallagern wird normalerweise durch Überhitzung verursacht.
Ein verschlissenes Axiallager beginnt vor allem im Bereich des Drehschwingungsdämpfers Geräusche zu machen. Ein weiteres Symptom können Fehlfunktionen des Kurbelwellensensors sein, die sich bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe durch harte Stöße beim Schalten bemerkbar machen.

Pleuel mit Lagern Allgemeine Informationen
Eine Pleuelstange im Kurbeltrieb verbindet den Kolben mit der Kurbelwelle. Es wandelt die Linearbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle um. Außerdem überträgt es die Verbrennungskräfte auf den Kolben vom Kolben auf die Kurbelwelle. Da es sich um ein Teil handelt, das sehr hohe Beschleunigungen erfährt, hat seine Masse einen direkten Einfluss auf die Leistung und Laufruhe des Motors. Daher wird bei der Gestaltung möglichst komfortabel arbeitender Motoren großer Wert auf die Optimierung der Pleuelmasse gelegt. Die Pleuelstange ist Belastungen durch Wirkungskräfte von Gasen in der Brennkammer und Trägheitsmassen (einschließlich ihrer eigenen) ausgesetzt. Die Pleuelstange ist unterschiedlichen Druck- und Zugbelastungen ausgesetzt. Bei schnelllaufenden Ottomotoren sind Zugbelastungen kritisch. Außerdem entsteht durch die seitliche Auslenkung des Pleuels eine Fliehkraft, die eine Verbiegung verursacht.

Die Merkmale der Pleuel sind:

M47 / M57 / M67-Motoren: Teile der Lager an der Pleuelstange werden in Form von Lagern mit Spritzen hergestellt;
Motor M57: Pleuel wie beim Motor M47, Werkstoff C45 V85;
Motor M67: Trapezpleuel mit unterem Kopf durch Bruch, Werkstoff C70;
M67TU: Die Wandstärke der Pleuellagerschalen wurde auf 2 mm erhöht. Pleuelschrauben werden erstmals mit Dichtmittel montiert.

Das Pleuel überträgt die Kraft und den Schub vom Kolben auf die Kurbelwelle. Pleuel werden heute aus geschmiedetem Stahl hergestellt, und der Verbinder am großen Kopf wird durch Brechen hergestellt. Der Bruch hat unter anderem die Vorteile, dass die Trennebenen keine zusätzliche Bearbeitung erfordern und beide Teile exakt zueinander positioniert sind.

Entwurf
Die Pleuelstange hat zwei Köpfe. Über einen kleinen Kopf ist die Pleuelstange mit einem Kolbenbolzen mit dem Kolben verbunden. Aufgrund der seitlichen Auslenkung des Pleuels bei der Drehung der Kurbelwelle muss sich dieses im Kolben drehen können. Dies geschieht mit einem Gleitlager. Dazu wird eine Buchse in den kleinen Kopf des Pleuels eingepresst.
Das Öl wird dem Lager durch eine Bohrung an diesem Ende der Pleuelstange (Kolbenseite) zugeführt. Auf der Kurbelwellenseite befindet sich ein großer geteilter Pleuelkopf. Der große Pleuelkopf ist geteilt, damit das Pleuel mit der Kurbelwelle verbunden werden kann. Der Betrieb dieser Einheit erfolgt über ein Gleitlager. Das Gleitlager besteht aus zwei Buchsen. Eine Ölbohrung in der Kurbelwelle versorgt das Lager mit Motoröl.
Die folgenden Abbildungen zeigen die Geometrie der Pleuel mit geraden und schrägen Verbindern. Schräge Pleuel werden hauptsächlich in V-förmigen Motoren verwendet.
V-förmige Motoren haben aufgrund hoher Belastungen einen großen Durchmesser der Pleuelzapfen. Der schräge Anschluss ermöglicht es Ihnen, das Kurbelgehäuse kompakter zu gestalten, da es beim Drehen der Kurbelwelle unten eine kleinere Kurve beschreibt.

Reis. 28 - Trapez-Pleuel
1- Kolben
2- Kraftübertragungsflächen
3- Kolbenbolzen
4- Pleuelstange

Trapezpleuel
Bei einem trapezförmigen Pleuel hat der kleine Kopf einen trapezförmigen Querschnitt. Dies bedeutet, dass die Pleuelstange von der Basis neben der Pleuelstange bis zum Ende am kleinen Pleuelkopf dünner wird. Dies ermöglicht eine zusätzliche Gewichtsreduzierung, da auf der „unbelasteten" Seite Material eingespart wird, während auf der belasteten Seite die volle Lagerbreite erhalten bleibt. Ein weiterer Vorteil ist, dass im kleinen Pleuelkopf keine Schmierbohrung vorhanden ist, da das Öl durch die abgeschrägte Seitenwand des Gleitlagers. Das Fehlen einer Bohrung eliminiert dessen negative Auswirkung auf die Festigkeit, wodurch das Pleuel an dieser Stelle noch dünner wird. Dies spart nicht nur Gewicht, sondern auch einen Gewinn an Kolbenraum.

Abb. 29 Pleuel mit Schrägverbinder
1- Ölloch
2- Gleitlager
3- Pleuelstange
4- Lagerschale
5- Lagerschale
6- Pleuelabdeckung
7- Pleuelschrauben

Herstellung und Eigenschaften
Der Pleuelrohling kann auf verschiedene Weise erfolgen.

Heißprägen
Ausgangsmaterial für die Herstellung des Pleuelrohlings ist ein Stahlstab, der ca. bis 1250-1300 "C. Durch das Walzen werden die Massen in Richtung der Pleuelköpfe umverteilt. Beim Umformen der Grundform beim Stanzen entsteht durch überschüssiges Material ein Grat, der dann abgetragen wird auch die Pleuelköpfe werden gefertigt, die Stanzeigenschaften werden durch Wärmebehandlung verbessert.

Gießen
Beim Gießen von Pleuelstangen wird ein Kunststoff- oder Metallmodell verwendet. Dieses Modell besteht aus zwei Hälften, die zusammen eine Pleuelstange bilden. Jede Hälfte wird in Sand geformt, so dass die Rückseiten entsprechend erhalten werden. Wenn sie nun verbunden sind, erhalten Sie eine Form zum Gießen einer Pleuelstange. Für mehr Effizienz werden viele Pleuel nebeneinander in einer Gussform gegossen. Die Form wird mit flüssigem Eisen gefüllt, das dann langsam abkühlt.

Behandlung
Unabhängig davon, wie die Werkstücke hergestellt wurden, werden sie auf Endmaß zugeschnitten.
Um einen reibungslosen Motorlauf zu gewährleisten, müssen die Pleuel eine bestimmte Masse innerhalb eines engen Toleranzbereichs aufweisen. Bisher wurden hierfür zusätzliche Abmessungen für die Bearbeitung vorgegeben, die dann bei Bedarf gefräst wurden.Bei modernen Fertigungsmethoden werden technologische Parameter so genau kontrolliert, dass die Herstellung von Pleueln in akzeptablen Gewichtsgrenzen möglich ist.
Es werden nur die Stirnflächen der großen und kleinen Köpfe sowie die Pleuelköpfe selbst bearbeitet. Wird der Pleuelkopfverbinder durch Schneiden hergestellt, müssen die Oberflächen des Verbinders zusätzlich bearbeitet werden. Anschließend wird die Innenfläche des großen Pleuelkopfes aufgebohrt und gehont.

Abbrechen des Steckers
In diesem Fall spaltet sich der große Kopf durch Bruch. In diesem Fall wird die angegebene Fehlerstelle durch Stanzen mit einer Räumnadel oder mit einem Laser markiert. Anschließend wird der Pleuelkopf auf einen speziellen zweiteiligen Dorn geklemmt und durch Drücken eines Keils getrennt.
Dies erfordert Material, das bricht, ohne vorher zu stark herausgezogen zu werden (Verformung Beim Bruch des Pleueldeckels bildet sich sowohl bei einem Pleuel aus Stahl als auch bei einem Pleuel aus Pulverwerkstoffen eine Bruchfläche Oberflächenstruktur zentriert den Hauptlagerdeckel bei der Montage auf das Pleuel präzise.
Das Brechen hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Oberflächenbehandlung des Verbinders erforderlich ist. Beide Hälften passen genau zusammen. Eine Positionierung mit Zentrierhülsen oder Bolzen ist nicht erforderlich. Wird die Pleuelkappe umgedreht oder auf eine andere Pleuelstange aufgesetzt, wird die Bruchstruktur beider Teile zerstört und die Kappe nicht zentriert. In diesem Fall muss die gesamte Pleuelstange durch eine neue ersetzt werden.

Gewindebefestigung

Die Gewindeverbindung der Pleuelstange erfordert eine besondere Vorgehensweise, da sie sehr hohen Belastungen ausgesetzt ist.
Gewindepleuel sind während der Kurbelwellendrehung sehr schnell wechselnden Belastungen ausgesetzt. Da die Pleuelstange und ihre Befestigungsschrauben bewegliche Teile des Motors sind, sollte ihr Gewicht minimal sein. Außerdem erfordern Platzbeschränkungen eine kompakte Gewindehalterung. Dadurch entsteht eine sehr hohe Belastung der Pleuel-Gewindebefestigung, die eine besonders sorgfältige Handhabung erfordert.
Einzelheiten zu Pleuelgewinden wie Gewinde, Anzugsreihenfolge usw. siehe TIS und ETK.
Bei der Installation ein neuer Satz Pleuel:
Die Pleuelschrauben dürfen nur einmal bei der Pleuelmontage zur Lagerspielkontrolle und dann bei der Endmontage angezogen werden. Da die Pleuelschrauben beim Bearbeiten des Pleuels bereits dreimal angezogen wurden, haben sie bereits ihre maximale Zugfestigkeit erreicht.
Wenn die Pleuel wieder verwendet werden und nur die Pleuelschrauben ersetzt werden: Die Pleuelschrauben müssen nach Prüfung der Lagerspiele wieder angezogen, wieder gelöst und ein drittes Mal angezogen werden, um die maximale Zugfestigkeit zu erreichen.
Wenn die Pleuelschrauben mindestens dreimal oder mehr als fünfmal angezogen werden, wird der Motor beschädigt.

Die maximale Belastung des Pleuelgewindes tritt bei maximaler Leerlaufdrehzahl auf, beispielsweise im Zwangsleerlauf. Je höher die Drehzahl, desto höher die wirkenden Massenkräfte. Im Zwangsleerlauf wird kein Kraftstoff eingespritzt, d. h. es findet keine Verbrennung statt. Im Arbeitshub wirken nicht die Kolben auf die Kurbelwelle, sondern umgekehrt. Die Kurbelwelle zieht die Kolben gegen ihre Massenträgheit nach unten, wodurch die Pleuel auf Zug belastet werden. Diese Last wird von den Gewindepleueln aufgenommen.
Trotzdem darf sich zwischen Pleuelstange und Deckel kein Spalt im Verbinder bilden. Aus diesem Grund werden die Pleuelschrauben bei der werksseitigen Montage des Motors bis zur Streckgrenze angezogen. Die Streckgrenze bedeutet: Die Schraube beginnt sich plastisch zu verformen. Durch weiteres Anziehen wird die Spannkraft nicht erhöht. Im Servicefall wird dies durch Anziehen mit vorgegebenem Drehmoment und vorgegebenem Winkel sichergestellt.

Kolben mit Ringen und Kolbenbolzen

Die Kolben setzen den Brenngasdruck in Bewegung um Die Form des Kolbenbodens ist entscheidend für die Gemischbildung. Kolbenringe dichten den Brennraum gründlich ab und kontrollieren die Dicke des Ölfilms an der Zylinderwand.
allgemeine Informationen
Der Kolben ist das erste Glied in einer Kette von Teilen, die die Motorkraft übertragen. Der Kolben hat die Aufgabe, die bei der Verbrennung entstehenden Druckkräfte aufzunehmen und über Kolbenbolzen und Pleuel auf die Kurbelwelle zu übertragen. Das heißt, es wandelt die thermische Energie der Verbrennung in mechanische Energie um. Außerdem muss der Kolben den oberen Pleuelkopf führen. Der Kolben muss zusammen mit den Kolbenringen das Entweichen von Gasen und Ölverbrauch aus dem Brennraum verhindern und dies in allen Motorbetriebszuständen zuverlässig tun. Das Öl auf den Kontaktflächen hilft beim Abdichten. Die Kolben der BMW Dieselmotoren bestehen ausschließlich aus Aluminium-Silizium-Legierungen. Eingesetzt werden die sogenannten autothermen Kolben mit massivem Schaft, in die eingegossene Stahlbänder zur Reduzierung des Einbauspiels und zur Steuerung der vom Motor erzeugten Wärmemenge dienen. Auf die Zylinderwände aus Grauguss auf der Oberfläche des Kolbenschafts wird passend zum Material eine Graphitschicht (im Wege der Halbflüssigkeitsreibung) aufgebracht, wodurch die Reibung reduziert und die akustischen Eigenschaften reduziert werden werden verbessert.

Die zunehmende Leistung der Motoren erhöht die Anforderungen an die Kolben. Zur Verdeutlichung der Kolbenbelastung sei folgendes Beispiel gegeben: Ein M67TU2 TOP Motor hat eine reglerbegrenzte Drehzahl von 5000 U/min. Das bedeutet, dass sich die Kolben jede Minute 10.000 Mal auf und ab bewegen.

Als Teil des Kurbeltriebs wird der Kolben Belastungen ausgesetzt:

die Druckkräfte von Gasen, die während der Verbrennung gebildet werden;
bewegliche Trägheitsteile;
seitliche Rutschkräfte;
Moment im Schwerpunkt des Kolbens, das durch die versetzte Position des Kolbenbolzens verursacht wird.

Die Massenkräfte von hin- und hergehenden Teilen werden durch die Bewegung des Kolbens selbst, der Kolbenringe, des Kolbenbolzens und der Pleuelteile verursacht. Die Trägheitskräfte nehmen quadratisch mit der Drehzahl zu. Daher ist bei schnelllaufenden Motoren eine geringe Kolbenmasse zusammen mit Ringen und Kolbenbolzen sehr wichtig. Bei Dieselmotoren werden die Kolbenböden durch den Zünddruck von bis zu 180 bar besonders beansprucht.
Durch die Auslenkung des Pleuels entsteht eine Querbelastung des Kolbens senkrecht zur Zylinderachse. Diese wirkt so, dass der Kolben jeweils nach dem unteren Totpunkt bzw. oberen Totpunkt von einer Seite der Zylinderwand auf die andere gedrückt wird. Dieses Verhalten wird als Passform- oder Seitenwechsel bezeichnet. Um Kolbengeräusche und Verschleiß zu reduzieren, wird der Kolbenbolzen oft ca. 1-2 mm (disaxial), Dadurch entsteht ein Moment, das das Verhalten des Kolbens beim Kontaktwechsel optimiert.

Die sehr schnelle Umwandlung der im Brennstoff gespeicherten chemischen Energie in thermische Energie bei der Verbrennung führt zu extremen Temperaturen und einem Druckanstieg. In der Brennkammer treten Gasspitzentemperaturen bis 2600 °C auf. Der größte Teil dieser Wärme wird an die Wände übertragen, die die Brennkammer definieren. Der Boden der Brennkammer wird durch den Kolbenboden begrenzt. Die restliche Wärme wird zusammen mit dem Abgas abgegeben.
Die bei der Verbrennung entstehende Wärme wird über die Kolbenringe auf die Zylinderwände und dann auf das Kühlmittel übertragen. Die restliche Wärme wird über die Innenfläche des Kolbens auf das Schmier- oder Kühlöl übertragen, das über die Öldüsen diesen belasteten Stellen zugeführt wird. Bei stark belasteten Dieselmotoren verfügt der Kolben über einen zusätzlichen Schmierkanal. Ein kleiner Teil der Wärme beim Gasaustausch wird vom Kolben auf das kalte Frischgas übertragen. Die thermische Belastung wird ungleichmäßig über den Kolben verteilt. Die höchste Temperatur an der Oberseite des Unterbodens beträgt ca. 380 °C nimmt sie zur Kolbeninnenseite hin ab. Die Temperatur am Kolbenschaft beträgt ca. 150°C.
Diese Erwärmung führt zu einer Ausdehnung des Materials und birgt die Gefahr des Kolbenfressers. Unterschiedliche Wärmeausdehnungen werden durch die entsprechende Kolbenform (zB ovaler Querschnitt oder konische Kolbenringsehne) ausgeglichen.

Entwurf

Die Hauptbereiche des Kolbens werden unterschieden:

Kolbenboden;
ein Gürtel aus Kolbenringen mit einem Kühlkanal;
Kolbenhemd;
Kolbennabe.

BMW Dieselmotoren haben einen Brennraum im Kolbenboden. Die Form der Kavität wird durch den Verbrennungsprozess und die Lage der Ventile bestimmt. Der Bereich des Kolbenringgürtels ist der untere Teil des sogenannten Feuergürtels, zwischen dem Kolbenboden und dem ersten Kolbenring, sowie der Brücke zwischen dem 2. Kolbenring und dem Ölabstreifring.

Abb. 31 - Kolben
1- Kolbenboden
2- Kühlkanal
3- Einsatz für Kolbenringe
4- Nut des 1. Kolben-O-Rings
5- 2. Kolben O-Ring-Nut
6- Kolbenrock
7- Kolbenbolzen
8- Kolbenbolzenlager aus Bronze
9- Ölabstreifringnut

Die Ordnung des Motors mit 4, 6, 8 Zylindern - nur so komplex

Im Großen und Ganzen müssen wir, normale Autofahrer, die Betriebsreihenfolge der Motorzylinder überhaupt nicht kennen. Nun, es funktioniert und es funktioniert. Ja, dem ist schwer zu widersprechen. Es ist erst in dem Moment notwendig, in dem Sie die Zündung nicht mit eigenen Händen einstellen oder das Ventilspiel nicht einstellen möchten.

Und es ist nicht überflüssig, die Funktionsfähigkeit der Zylinder eines Automotors zu kennen, wenn Sie Hochspannungskabel an die Zündkerzen oder Hochdruckleitungen für einen Dieselmotor anschließen müssen. Und wenn Sie anfangen, den Zylinderkopf zu reparieren?

Nun, Sie müssen zugeben, es wird lächerlich sein, zu einem Autoservice zu gehen, um die BB-Kabel korrekt zu installieren. Und wie bist du gegangen? Wenn der Motor troit ist.

Was bedeutet die Reihenfolge der Motorzylinder?

Die Reihenfolge, in der sich die gleichnamigen Hübe in verschiedenen Zylindern abwechseln, wird als Arbeitsreihenfolge der Zylinder bezeichnet.

Was bestimmt die Betriebsreihenfolge der Zylinder? Es gibt mehrere Faktoren, nämlich:

Die Anordnung der Motorzylinder: einreihig oder V-förmig;
-Anzahl der Zylinder;
-Nockenwellendesign;
-Art und Ausführung der Kurbelwelle.

Einschaltdauer des Motors

Der Motorbetriebszyklus besteht aus Gasverteilungsphasen. Die Abfolge dieser Phasen sollte entsprechend der Krafteinwirkung auf die Kurbelwelle gleichmäßig verteilt sein. In diesem Fall läuft der Motor gleichmäßig.

Voraussetzung ist, dass die in Reihe geschalteten Zylinder nicht nebeneinander liegen. Dafür entwickeln Motorenhersteller Schemata für den Betrieb von Motorzylindern. In allen Schemata beginnt die Betriebsreihenfolge der Zylinder jedoch mit dem Countdown ab dem Hauptzylinder Nr. 1.

Bei Motoren des gleichen Typs, aber mit unterschiedlichen Modifikationen, kann die Funktionsweise der Zylinder unterschiedlich sein. Zum Beispiel die ZMZ-Engine.

Die Zündreihenfolge der Zylinder des Motors 402 beträgt 1-2-4-3, während die Zündreihenfolge der Zylinder des Motors 406 1-3-4-2 beträgt.

Wenn wir uns in die Theorie des Motorbetriebs vertiefen, aber um nicht verwirrt zu werden, werden wir Folgendes sehen.

Ein vollständiger Arbeitszyklus eines 4-Takt-Motors dauert zwei Kurbelwellenumdrehungen. In Grad entspricht dies 72 °. 2-Takt 360 ° Motor.

Die Wellenkrümmer werden in einem bestimmten Winkel verschoben, so dass die Welle unter einer konstanten Kraft der Kolben steht. Dieser Winkel hängt direkt von der Zylinderzahl und dem Motorhub ab.

Die Betriebsreihenfolge eines einreihigen 4-Zylinder-Motors, der Hubwechsel erfolgt um 180 °, die Betriebsreihenfolge der Zylinder kann jedoch 1-3-4-2 (VAZ) oder 1-2-4- sein 3 (GAZ).

Die Betriebsreihenfolge eines 6-Zylinder-Reihenmotors ist 1-5-3-6-2-4 (der Zündabstand beträgt 120°).

Die Betriebsreihenfolge des 8-Zylinder-V-Motors ist 1-5-4-8-6-3-7-2 (Intervall zwischen Zündung 90 °).

Es gibt zum Beispiel die Betriebsreihenfolge eines 12-Zylinder-W-förmigen Motors: 1-3-5-2-4-6 sind die linken Köpfe des Zylinderblocks und die rechten: 7-9-11 -8-10-12

Um all diese Zahlenreihenfolge zu verstehen, betrachten Sie ein Beispiel. Bei einem 8-Zylinder-ZIL-Motor ist die Betriebsreihenfolge der Zylinder wie folgt: 1-5-4-2-6-3-7-8. Die Kurbeln sind im 90° Winkel angeordnet.

Das heißt, wenn ein Arbeitszyklus in 1 Zylinder auftritt, tritt der Arbeitszyklus nach einer Kurbelwellendrehung von 90 Grad in Zylinder 5 auf und sequentiell 4-2-6-3-7-8. In unserem Fall entspricht eine Kurbelwellenumdrehung 4 Arbeitshüben.

Der Schluss liegt natürlich nahe, dass ein 8-Zylinder-Motor ruhiger und gleichmäßiger läuft als ein 6-Zylinder.

Höchstwahrscheinlich benötigen Sie keine tiefen Kenntnisse über die Betriebsreihenfolge der Zylinder Ihres Automotors. Aber es ist notwendig, eine allgemeine Vorstellung davon zu haben. Und wenn Sie daran denken, zum Beispiel den Zylinderkopf zu reparieren, dann ist dieses Wissen nicht überflüssig.

Ich wünsche Ihnen viel Erfolg beim Erlernen der Funktionsweise der Zylinder Ihres Automotors.

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