Natürlich ist der Verbrenner im Auto die Krone der Mobil-Mechanik. Wirken die vier Räder wie Scheuklappen, ist das eine Wahrheit. Wer jedoch links und rechts unter der Motorhaube hervorschielt, der erkennt: So wirklich Leistung haben andere. Im Motorrad arbeiten Antriebe, die vor mechanischer Brillanz kaum laufen können – und es daher so gut können.
Dabei setzen die Hersteller selbst in der Mittelklasse auf Techniken, von denen die Motoren in Supersportwagen oft nur träumen. Gemein haben ein herkömmlicher Verbrenner im Auto und in einem Kraftrad nur das Grundprinzip: Verbrennungskraftmaschine mit Hubkolben. Und in den meisten Fällen auf zwei Rädern: nach dem Otto-Prinzip.
Hubraum durch Drehzahl ersetzen
Neben den wenigen Gemeinsamkeiten stehen viele Unterschiede zwischen einem Motor im Auto und in einem Motorrad. Größter wohl: das Auslegen des Hubraums. Als Beispiele dienen zwei Dreizylinder. 999 Kubikzentimeter misst der TCE90-Motor von Dacia oder Renault. MV Agusta verbaut 931 Kubik in der Enduro Veloce. Doch wie dieser Hubraum entsteht, ist vollkommen verschieden.
Das Volumen eines Zylinders ist r²*Pi*h. Multipliziert mit der Anzahl der Zylinder ergibt das den Gesamthubraum. Dacia bohrt einen 72,2 Millimeter durchmessenden Zylinder und gibt der Kurbelwelle 81,3 Millimeter Hub. MV Agusta kommt mit 81 Millimeter Bohrung und 60,2 Millimeter Hub auf das Volumen. Der TCE gilt als Langhuber, da sein Hub größer ist als die Bohrung, der MV als Kurzhuber dank umgekehrten Verhältnisses.
Entsprechend weit liegen die Leistungsdaten auseinander. Der TCE-Motor erzeugt 160 Nm Drehmoment bei 2.100/min und leistet 67 kW oder 91 PS bei 4.500/min – mit Turbolader. Der Triple von MV kommt als Saugmotor auf 102 Nm bei 7.000/min und 124 PS bei 10.000/min. Motorradmotoren sind fast ausnahmslos Kurz- oder Superkurzhuber, ausgelegt auf Nenndrehzahlen teils weit jenseits der 13.000 Touren.
Langhuber können nicht so hoch drehen, bieten dafür einen entscheidenden Vorteil. Bitte um Geduld.
Gleiches Gewicht, aber völlig anders gewichtet
Nicht nur wie der Hubraum entsteht, sondern die gesamte Architektur des Motors unterscheidet den Antrieb im Auto und Motorrad. In Supersport-Modellen wie der BMW S 1000 RR oder Ducati Panigale wiegt der Motor rund 60 Kilogramm. Ein Automotor mit gleichem Hubraum wiegt rund 70 bis 90 Kilogramm (2,0 Liter Rumpfmotor um 140 Kilogramm).
Allerdings: Während die 60 Kilo des Motorradmotors im Grunde einsatzbereit sind, müssen die Kilos im Auto noch mit Getriebe, Kupplung und allen Nebenaggregaten addiert werden.
Und der Motor im Bike trägt mit – wortwörtlich. In vielen Motorrädern ist der Antrieb tragendes Element im Rahmenverbund. Der Motor übernimmt strukturelle Aufgaben und hält das Motorrad im Grunde zusammen. Zusätzlich sind Getriebe, Lichtmaschine und Pumpen bereits im Rumpf integriert. Im Automobil dagegen ist der Motor "nur" eingebaut und treibt das Fahrzeug einfach "nur" an.
Aber: Natürlich muss der Motor im Auto ein völlig anderes Gewicht bewegen, als der Motor eines Kraftrads. Wiegt eingangs erwähnte MV Agusta Enduro Veloce um die 250 Kilo, bringt ein Dacia mit dem TCE90 1.052 Kilo auf die Waage. Und hier die Auflösung des Hubraum-Rätsels:
Literleistung: Der Maßstab der Ingenieure
Und trotz niedrigerem Gewicht und meist großer Belastung durch die mittragende Funktion sind Motorradmotoren viel stärker als ein gleich großer Automotor. Ein moderner 1.000er-Reihenvierzylinder im Motorrad leistet 150 bis 220 PS pro Liter Hubraum. Und das ohne Aufladung. Die Leistung entsteht durch Drehzahl, Füllung und Gasdynamik, nicht durch Ladedruck.
Zum Vergleich: Ein moderner 2,0-Liter-Turbobenziner im Auto bringt in der Breite 150 bis 250 PS, also 75 bis 125 PS pro Liter – unterstützt durch Turbolader, Ladeluftkühler und Abgasgegendruckmanagement.
Nur wenige Automotoren, etwa der Mercedes-AMG M139, erreichen mit 421 PS bei 2,0 Liter Hubraum über 200 PS pro Liter – doch dafür benötigt er 2,1 bar Ladedruck, einen großvolumigen Wasserkreislauf und komplexe Regeltechnik. Nicht schlecht für einen Langhuber, der über 7.000/min drehen kann.
Ein Superbike-Motor schafft das ohne Turbo – nur mit Mechanik, Ventilhub und Drehzahl. Und zurück zu Dacia und MV Agusta: Hier steht es 91 PS/l zu 133 PS/l.
Aber: Diese hohe Literleistung erreicht der Saugmotor über hohe Drehzahlen, die einem hohen Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen widersprechen.
Ventiltrieb: Mechanik als Feinkunst
Der Vergleich der beiden Dreizylinder zeigt enorme Unterschiede in den Nenndrehzahlen. Bei fast gleichem Hubraum dreht der MV-Triple mehr als doppelt so hoch wie der Dacia-Triple. Und hohe Drehzahlen verlangen schnelle Gaswechsel. Auf kaum etwas anderes stimmen die Hersteller die Motoren für Motorräder ab. Entsprechend sind die Zylinderköpfe mechanische Sinfonien.
Die meist 4 Ventile je Brennraum sind über Tassenstößel und Schlepphebel direkt von der Nockenwelle beaufschlagt. Einfachere Konstruktionen mit Kipphebeln aller Art sind allerdings ebenso verbreitet. Allerdings nur in Motoren, bei denen Drehzahlen unter 10.000/min die Regel sind.
Als Antrieb der meist obenliegenden Nockenwellen nutzen nahezu alle aktuellen Motorradmotoren die Steuerkette – ohne Probleme. Ausnahmen mit Zahnriemen gibt es noch bei Ducati – ebenfalls ohne Probleme. Ebenso als Ausnahme gelten Antriebe mit Stößelstangen und Hydrostößeln wie bei Harley-Davidson und Moto Guzzi – wobei diese Motoren nicht über zäh erreichbare 8.000/min drehen können.
Im Automotor dominieren entsprechend simplere Grundsysteme mit Kipphebeln aller Art, allerdings meist ergänzt um eine variable Ventilsteuerung, selbst in den Basis-Antrieben. Besondere Systeme nutzen dabei die Ventile selbst als Drossel und verzichten gänzlich auf Drosselklappen.
Fun-Fact: Tassenstößel gelten als die puristische Lösung in beiden Motorwelten: Die Nocke drückt auf eine leichte Tasse, die das Ventil direkt bewegt. Ausnahme: Ducatis Desmodromik steht außerhalb jeder Norm – die Ventile werden rein mechanisch geöffnet und geschlossen.
Gemischaufbereitung: Präzision gegen Perfektion
Wahrlich die Krone der Entwicklung trägt der Motor im Auto für das Aufbereiten des Gemischs. Direkteinspritzungen, Wassereinspritzungen, mehrstufige Einspritzverfahren und vieles mehr sind heute Standard. Im Motorradmotor ist die im Vergleich recht einfache Saugrohreinspritzung Standard – egal in welcher Leistungsklasse.
Ein Grund: Motorräder waren späte Schüler der Einspritztechnik. Erst ab Ende der 1990er-Jahre ersetzte die elektronische Kraftstoffeinspritzung flächendeckend die Vergaser, also gut 30 Jahre nach den ersten Einspritzungen im Auto.
Allerdings verlangen die hohen Drehzahlen und schnellen Gaswechsel im Motorradmotor extreme Präzision der Einspritzsysteme und Zündungen. Zusätzlich verdichten selbst "einfache" Motorradmotoren meist deutlich über 10:1, was den Einspritzsystemen weitere Präzision abverlangt.
Ein weiterer Grund: Durch die kompakten Motorengehäuse mit maximal minimierten Wandstärken und durch die kleinen Einzelhubräume mit großen Ventilen fehlt im Brennraum Platz für die Direkteinspritzung.
In Serie gab es nach den Versuchen von Aprilia mit 2-Taktern keine Antriebe mehr mit Direkteinspritzung. Einzig in Kawasakis-H2-Motor ist diese Technik versuchsweise im Einsatz. Allerdings durch den Wasserstoff unumgänglich und weit weg von der Serie. Entscheidend ist dabei nicht nur die Einspritzung selbst, sondern die Art der Luftdosierung.
Die Zahl der Drosselklappen
Der moderne Motorradmotor arbeitet in der Regel mit einer eigenen Drosselklappe pro Zylinder. Vier Zylinder, vier Drosselklappen – oft als Einzeldrosselanlage ausgeführt. Diese Bauweise erlaubt kurze Ansaugwege, minimale Strömungsverluste und eine hochpräzise Laststeuerung. Die Gasannahme erfolgt spontan, direkt, nahezu verzögerungsfrei.
Bei sportlichen Aggregaten wird zusätzlich mit zwei oder drei Klappen pro Zylinder gearbeitet: einer mechanischen Fahrerdrossel und elektronisch gesteuerten Klappen zur Feinregelung.
Der Automotor verfolgt einen gänzlich anderen Ansatz. Hier versorgt in den meisten Fällen eine zentrale Drosselklappe den gesamten Motor – unabhängig davon, ob vier, sechs oder acht Zylinder arbeiten. Die Lastverteilung erfolgt über das Saugrohr und die Ventilsteuerung, nicht über einzelne Luftschieber. Selbst Hochleistungsmotoren haben selten je Zylinder eine Drosselklappe.
Moderne Pkw-Motoren gehen sogar noch weiter: Bei variablen Ventilhubsystemen übernimmt der Ventilhub selbst die Lastregelung, die Drosselklappe wird zur Nebenrolle oder Fallback-Ebene oder entfällt nahezu vollständig.
Ungleiche 5 Liter pro 100 Kilometer
So verschieden die Motoren in Autos und Motorrädern rein technisch sind, so ähnlich sind ihre Verbräuche: 5 Liter je 100 Kilometer Verbrauch sind praktisch machbar. Und doch ist der Automotor der sparsamere Antrieb.
Zum einen muss er mit mindestens 1.000 Kilogramm das 4- bis 8-fache an Gewicht eines Motorrads der Mittelklasse beschleunigen. Zum anderen: Der Automotor ist durch Normen und Gesetze zur Effizienz verflucht, während der Motorradmotor in diesem Kontext so viel verbrauchen kann, wie er oder sein Entwickler will.
Entsprechend sind die 5 Liter Verbrauch im Auto ein mühevoll erreichter Wert, gerade im Kontext aufwändiger und damit Drehmoment-senkenden Abgasreinigung, während er im Motorrad mit einfachen Mitteln zu schaffen ist.
Zum Vergleich: Aktuelle Motorräder müssen die Euro5+-Emissionsnorm erfüllen, während bei Autos Euro7 bereits in der Ferne winkt. Und die Zeiträume der Normstufen betragen beim Motorrad mitunter 10 Jahre (Euro3 von 2006 bis 2016).
