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Die Frage: Was ist ein Zylinder? Und was hat es mit dem Hubraum auf sich?
Unser Experte gibt Auskunft:
Der Zylinder bildet zusammen mit dem Kolben und dem Zylinderkopf den Verbrennungsraum eines Motors. Beim Zylinder handelt es sich um eine Bohrung, welche durch den Motorblock führt und so die Seitenwand des Verbrennungsraumes bildet. Der Kolben bewegt sich im Zylinder zwischen dem oberen und unteren Totpunkt hin und her und bringt ein Fahrzeug über die Kurbelwelle schliesslich in Bewegung. Dieser Weg wird als Hub bezeichnet. Die Bezeichnung Totpunkt ergibt sich, weil der Kolben an dieser Position seine Richtung wechselt und somit einen kurzen Moment still stehen bleibt. Das Volumen zwischen diesen Totpunkten nennt man Hubraum. Dieser wird in Kubikzentimeter oder, bei Fahrzeugen, häufig auch in Liter angegeben.
Meist läuft der Kolben nicht direkt im Motorblock sondern in einer eingebauten Zylinderlauf-buchse. Diese besteht aus Gusseisen oder Aluminiumlegierungen.
Der Zylinder hat die Aufgabe, den hohen Verbrennungsdrücken standzuhalten und die aufgenommene Wärme rasch an das Kühlmittel abzuführen. Zudem dient er der Führung des Kolbens. Ein Zylinder soll grosse Form- und Verschleissfestigkeit, geringe Wärmedehnung und gute Gleiteigenschaften aufweisen.
Zylinder werden meist mit Flüssigkeit gekühlt. Dabei ist der Motorblock doppelwandig ausgeführt und von Kühlkanälen durchzogen.
Bildlegende: Schematische Darstellung des Verbrennungsraums
grün: Zylinder
rot: Auslasskanal
blau (oben): Einlasskanal
blau (unten): Pleuelstange
grau: Kolben
Luftgekühlte Zylinder sind mit Rippen versehen, um die Oberfläche zu vergrössern und die Kühlwirkung dadurch zu verbessern.
Als „Deckel“ des Zylinders und somit auch des Verbrennungsraumes dient der Zylinderkopf. In ihm sind die Zündkerzen und Teile der Ventilsteuerung, wie Ein- und Auslassventile sowie Nockenwelle, untergebracht. In der Regel bildet er auch den Verdichtungsraum. Dies ist der Raum im Zylinder oberhalb des Kolbens im oberen Totpunkt.Dieser sollte möglichst Kompakt mit kleiner Oberfläche sein. Das Verhältnis des Verdichtungsraumes zum gesamten Verbrennungsraum wird als Verdichtungsverhältnis bezeichnet. Grösse und Form des Verdichtungsraumes beeinflussen die Verwirbelung von Kraftstoff und Luft (Gemischverwirbelung), den Verbrennungsablauf, die Klopffestigkeit und nicht zuletzt die Motorleistung sowie Kraftstoffverbrauch und Schadstoffzusammensetzung der Abgase. Idealerweise hat der Verdichtungsraum eine Kugelform, da der Brennweg so am kürzesten ist. Aufgrund der Anordnung von Ein- und Auslassventilen muss jedoch von dieser Idealform abgewichen werden.
Motoren können mehrere Zylinder aufweisen. Ja nach Anordnung wird zwischen Reihenmotoren, V- Motoren, W-Motoren, Boxermotoren oder Sternmotoren unterschieden.
Während die Reihenbauweise eher bei kleineren Motoren zur Anwendung kommt, wird die V- oder W-Konstruktion für grössere Motoren eingesetzt.
Für den Einsatz der Boxerkonstruktion sind vor allem Subaru und Porsche bekannt.
Sternmotoren kennt man in erster Linie im Flugzeugbau.
Eine grössere Zylinderanzahl hat häufig auch mehr Hubraum zur Folge. Je grösser der Gesamthubraum eines Motors ist, desto höher ist auch die Leistung, welche erbracht werden kann. Trotzdem geht die Tendenz heute in Richtung kleinere Motoren mit weniger Zylinder und Hubraum. Dadurch kann Kraftstoff eingespart und damit gleichzeitig die CO2-Emmis-sion reduziert werden. Um dennoch die gewünschte Leistung zu erzielen, werden aufgeladene Motoren eingesetzt, zum Beispiel mit Hilfe von Abgasturboladern. Dieser Trend wird als Downsizing bezeichnet.
Text: Vital Grünenwald, Experte des TCS Zürich
Aus Vintage Times 1/2015