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Der technische Redakteur Kevin Cameron teilt seinen Reichtum an Motorradwissen, Erfahrungen, Einsichten, Geschichte und vielem mehr. Fahrradwelt

Die schreckliche Wahrheit ist, dass ein rotierendes Gegengewicht niemals die Schüttelkraft eines sich geradlinig hin und her bewegenden Kolbens aufheben kann, egal wie fein Sie mit einer High-Tech-Auswuchtmaschine Auswuchtgewichte von Ihrer Kurbelwelle hinzufügen oder abziehen. Der einzige Weg, wie ein einzelner ausgeglichen werden kann, ist die Erzeugung einer gleichen und entgegengesetzten Inline-Schüttelkraft.

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Hier ist der Grund. Beginnen wir mit einem Einzylindermotor, dessen rotierende Teile - der Kurbelzapfen, sein Lager und das große Ende der Pleuelstange - alle zu 100 Prozent durch rotierende Gegengewichte ausgeglichen wurden, die um 180 Grad zum Kurbelzapfen an der Kurbelwelle angebracht sind. Jetzt bleibt nur noch die geradlinige Schüttelkraft, die vom Kolben, seinen Ringen, dem Gelenkbolzen und dem kleinen Pleuelende erzeugt wird. Wenn wir der Kurbel ein Gegengewicht hinzufügen, verringert sich die Auf- und Ab-Rüttelkraft, aber wir erzeugen auch eine neue Rüttelkraft, die vorwärts und rückwärts wirkt. Durch Hinzufügen eines Gegengewichts zum Ausgleich von 100 Prozent der "rüttelnden Teile" wird das Rütteln nur von vertikal nach horizontal verschoben.

Ein Ausweg besteht darin, Feuer mit Feuer zu bekämpfen: Bauen Sie einen zweiten Motor mit der gleichen Bohrung und dem gleichen Hub, der die gleiche Hubmasse aufweist, aber in die entgegengesetzte Richtung ausgerichtet ist, wobei der Kurbelzapfen so ausgerichtet ist, dass beide Kolben den oberen und unteren Totpunkt gemeinsam erreichen. Jetzt heben sich die beiden Schüttelkräfte auf. Dies ist der flache Zwilling von BMW.

Shucks. Das Ergebnis ist nicht perfekt, da es keine einfache Möglichkeit gibt, beide Zylinder auf derselben Mittellinie zu platzieren. Der schwierige Weg wäre, drei Kurbelzapfen zu haben, von denen einer um 180 Grad zu den beiden anderen in der Mitte und einer zu beiden Seiten. Die Pleuelstange am mittleren Stift würde einen Kolben steuern und das äußere Paar würde den anderen Kolben antreiben. Dies könnte dazu führen, dass alle Schüttelkräfte aufgehoben werden, wenn die beiden äußeren Pleuel genau das gleiche Gewicht haben wie das einzelne innere. Außerdem würde die Kurbelwelle ernsthaft geschwächt, wenn drei Kurbelzapfen auf diese Weise zusammengefügt würden.

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Designer gehen also Kompromisse ein. Sie haben zwei Kurbelzapfen bei 180 Grad, die so nahe beieinander liegen, wie es die Kraft der Kurbelwelle zulässt. Das Ergebnis, als BMW dies 1923 zum ersten Mal tat, war ein Motor, der viel sanfter lief als die heftig zitternden Singles der meisten seiner Zeitgenossen. Da sich die beiden Zylinder nicht auf derselben Mittellinie befinden, sondern durch die Breite einer Pleuelstange und das Material der Kurbelwelle getrennt sind, das die beiden Kurbelzapfen um 180 Grad miteinander verbindet, wird eine Kraft erzeugt, die den Motor hin und her dreht eine vertikale Achse. Solange die beiden Kolben des Motors klein und leicht sind, ist dies unwichtig. Aber als BMW begann, flache Zwillinge mit mehr als 1.100 cm3 Hubraum herzustellen, wurde die Kolbenmasse viel größer, und diese Schwingung machte sich bemerkbar. Dies führte letztendlich dazu, dass das Unternehmen eine Ausgleichswelle hinzufügte, die diese aufhob.

Eine andere Möglichkeit, die Vibration zu unterdrücken, besteht darin, zwei Singles nebeneinander als parallelen Zwilling zu kombinieren und ihre beiden Kurbelzapfen um 180 Grad gegeneinander auszurichten. Wenn nun ein Kolben den oberen Totpunkt erreicht, erreicht der andere den unteren Totpunkt. Honda und Yamaha bauten auf diese Weise in den 1960er und 1970er Jahren hunderttausende parallele Zwillinge. Genau wie beim flachen Zwilling sollten sich die meisten Schüttelkräfte der beiden Kolben gegenseitig aufheben. Aber nein, das können sie nicht, denn die Mittellinien der beiden Zylinder müssen mindestens so weit voneinander entfernt sein wie zwei Hälften einer Zylinderbohrung plus zwei Zylinderdicken. Wenn die Zylinder luftgekühlt sind, müssen möglicherweise auch einige Kühlrippen zwischen den beiden Zylindern vorhanden sein, die einen noch größeren Abstand voneinander haben.

Es gibt Fahrer, die sich an Vibrationen erfreuen, um sie daran zu erinnern, dass es unten dynamische Maschinen gibt. Die beiden Schüttelkräfte werden jetzt also weit voneinander entfernt. Das Ergebnis wird als „Schaukelpaar“ bezeichnet. Wenn der rechte Kolben in Richtung UT abbremst, drückt er den rechten Zylinder nach unten. Gleichzeitig bremst der linke Kolben jedoch in Richtung seines oberen Totpunkts ab und zieht den linken Zylinder nach oben. Der Hebel für all dieses Ruckeln ist die Hälfte des Abstands zwischen den beiden Zylindermittellinien. Das Ergebnis ist eine atemberaubende Side-to-Side-Wippbewegung des Motors. Da die Schüttelkraft proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist, nimmt die Vibration mit der Drehzahl schnell zu. Yamahas parallele Twin-Streetbikes mit einer Spitzenleistung von vielleicht 7.500 U / min brachten nur halb so viel Rocking-Paar hervor wie seine Roadrace-Version mit 10.000 U / min. Das war zu viel für das Chassis des Rennfahrers, dessen Motorlager nacheinander durch die Ermüdungsbeanspruchung beschädigt wurden (bei durchschnittlich 8.500 U / min wurden bei einem 10-minütigen Rennen 85.000 Belastungszyklen ausgeführt, sodass es nicht lange dauerte).

Wir überlegen uns das und beschließen, zwei dieser Parallel-Twin-Motoren miteinander zu verbinden, um eine Flachkurbel (alle Kurbelzapfen in derselben Ebene) inline-vier zu bauen. Ausgezeichnet! Die beiden Schaukelpaare heben sich auf, sodass dieser Motor keine primäre Kolbenschüttelkraft mehr hat. Das Ergebnis war mit dem Honda CB750 Four von 1969 und dem Kawasaki 903cc Z1 von 1973 ein Motor, der für seine Zeit sehr laufruhig war.

Leider ist die primäre Schüttelkraft (die im Gleichschritt mit der Kurbelwelle auftritt) nicht die einzige Schüttelkraft. Die Kolbenhöhen variieren auch in der Winkelstellung der Kolbenstangen, die sich zweimal pro Umdrehung ändert und eine sekundäre Schüttelkraft (zweimal pro Umdrehung) erzeugt, die ungefähr ein Viertel der primären Kraft entspricht. Solange die Kolben im Verhältnis zur gesamten Motormasse leicht sind, sind die resultierenden Schwingungen nicht allzu schlecht. Aber als Honda seinen CBR1100XX Blackbird baute, waren die Sekundärkräfte der menschlichen Toleranz entwachsen, und Ausgleichswellen mussten hinzugefügt werden, um sie zu beruhigen. Es war ein außergewöhnlich laufruhiger Motor.

Wie ein 180-Grad-Parallel-Zwilling hat ein 120-Grad-Inline-Triple ein ausgeprägtes Schaukelpaar, obwohl sein Schwerpunkt noch liegt. Dieses Paar wird in modernen Dreiergruppen durch eine Ausgleichswelle gestrichen, aber wie bei parallelen Zwillingen gibt es einen anderen Weg: Verbinden Sie zwei Dreiergruppen spiegelbildlich. Jetzt bricht alles zusammen und wir haben einen Motor, der so rund läuft, dass BMW ihn nicht alleine lässt. Wenn Sie Glätte mit Exzellenz gleichsetzen, gibt es nichts Schöneres als eine Inline-Sechs oder eine V-12.