Nun kann jeder vom Aus des Verbrenner-Aus halten, was er will. Noch sind Meinungen frei. Doch die 10-Prozent-Bremse erzeugt ein Vakuum, das Innovation ziehen könnte. Neue Techniken im Verbrenner, egal welchen Kraftstoff, könnten in der kommenden Dekade Serie werden.
Darunter vielleicht eine sehr alte Technik. Vor gut 100 Jahren war der U-Motor die Lösung für das Problem, viele Zylinder in einen Motor zu packen. Ein Hochleistungskonzept mit 240 PS aus nur 1,1 Liter Hubraum könnte neben dem "U" das "VR" wiederbeleben. Nur eben ohne Probleme -also fast.
Was ist ein U-Motor?
Als U-Motor wurden bis in die 1930er-Jahre Motoren bezeichnet, die 2 Reihenmotoren in einem Kurbelgehäuse vereinten. Die beiden Kurbelwellen sind über Stirnräder verbunden, liegen gegenläufig und gleichen sich durch meist viele Zylinder aus. Daher ist der Begriff Doppelreihen-Motor ebenso richtig.
Als große Dieselmotoren in Lokomotiven oder Panzern kam diese Bauweise zum Einsatz und teilweise als Konzept für Flugzeugmotoren der 1930er-Jahre. Die bekanntesten U-Motoren dürften die 16-Zylinder von Bugatti sein. In den Rennwagen Type 45 kam ein von 1928 bis 1930 U16-Motor mit 3,8 Liter Hubraum und Kompressoren auf bis zu 270 PS. Als 4-Takt-Otto-Motor setzten sich allerdings Bauweisen mit nur einer Kurbelwelle durch.
Eine gänzlich andere Erfolgsgeschichte schrieb der U-Motor im Motorrad. Als Zweitakter in der Suzuki RG 500 Gamma oder die 250er- und 350er-Motoren der Kawasaki KR-Renner fuhr der U-Motor Weltmeisterschaften ein.
Technisch mehr oder weniger notwendig, denn diese Zweitakter hatten keine externe Aufladung und benötigten die zusätzlichen Kurbelgehäuse der zweiten Kurbelwelle zum Vorverdichten. Als 4-Takter baute Ariel von 1931 bis 1956 einen 4-Zylinder-U-Motor im Modell Square Four ein.
Die Problemzonen des U-Motors sind schnell erzählt: Die zweite Kurbelwelle bringt zusätzliches Gewicht, Reibung und Massenmomente ein. Doch der "U-VR-Motor" als Konzept könnte einige Probleme des VR-Konzepts und des U-Motors lösen.
Was ist ein VR-Motor?
Ein VR-Motor ist rein technisch ein V-Motor mit kleinem Zylinderwinkel. Lancia baute einen V4-Motor mit nur einem Zylinderkopf von 1922 bis 1976. Man stelle sich also einen V-Motor vor, dessen Zylinder nur in einen Winkel von 10 bis 20 Grad stehen.
Die Bohrungen der Zylinderreihen stehen sich wie beim U-Motor nicht gegenüber, sondern sind von oben betrachtet ineinandergeschoben. Das erlaubt den Einsatz von nur einem Zylinderkopf.
Zum VR, wie wir es heute kennen, wurden V-Motoren mit engem Zylinderwinkel erst durch Volkswagen. 1991 kam der erste VR-Motor und vereinte im Namen die Bauweisen des V- und des Reihenmotors. Bis 2018 in Europa setzte VW diese Motoren mit 6 und 5 Zylindern ein. In China läuft der VR6 mit 2,5 Liter Hubraum und 295 PS heute noch in den großen SUV wie dem Talagon vom Band.
Die Probleme des VR-Motors
Ein VR-Motor fordert einige Kompromisse, denn der Entwickler muss den Mittelweg aus Schränkung und Zylinderwinkel finden. Die Schränkung bezeichnet den Versatz der Kurbelwelle zur Zylindermittenachse, was nichts anderes bedeutet als: Pleuelfuß und Pleuelauge stehen an den Totpunkten nicht senkrecht zueinander.
Entsprechend erhöht das den Seitendruck des Kolbens im Zylinder, was Reibung und Verschleiß bedeutet. Diesen Druck senkt der Zylinderwinkel, der die Schränkung so etwas ausgleichen kann.
Je größer die Bohrungen werden, desto größer die nötige Schränkung samt Winkel. Doch wo die Zylinder sich am oberen Ende im Winkel spreizen, nähern sie sich am unteren Ende an, was den Winkel begrenzt.
In den bekannten VR-Konzepten von Volkswagen liegen Einspritzung und Krümmer auf den gegenüberliegenden Seiten des Zylinderkopfs. Das bedingt ungleich lange Gaswege beim Ladungswechsel, was das Abstimmen erschwert. Doch die thermischen Probleme überwiegen, denn die heißen Abgase der hinteren Zylinder müssen an den vorderen Brennräumen vorbei und heizen den Zylinderkopf zusätzlich auf.
U und VR in einem Motor löst viele Probleme
Der Cinque Cilindri von MV Agusta verbindet den VR-Motor mit dem U-Motor. Die 5 Zylinder stehen in 2 Reihen. 3 vorn und 2 hinten. Doch nicht wie beim U-Motor parallel zu den Kurbelwellen, sondern wie beim VR-Motor liegen die hinteren Zylinder zum Teil in den Freiräumen der vorderen 3. So kann MV Agusta den Motor mit nur einem Zylinderkopf konstruieren, ein wesentlicher Unterschied zu früheren U-Motoren mit separaten Zylinderköpfen.
Durch die zweite Kurbelwelle für die hinteren beiden Zylinder muss die Kurbelwelle nicht zwingend schränken und kann so einen Zylinderwinkel in Richtung 0 Grad haben. Oder das Schränken sogar dazu nutzen, um dem Motor mehr Leistung oder mehr Laufruhe einzuhauchen.
Bekannte U-Motoren hatten bisher eine gerade Zylinderzahl von bis zu 16 Zylindern. Heute kaum realistisch. Doch alle geraden Zahlen kleiner 6, mit 2 Zylinderreihen verlangten einen Massenausgleich per zusätzlicher Welle.
Doch mit dem Ansatz der 5 Zylinder könnte MV das Thema sehr effektiv verarbeiten. Angenommen, die 3 Zylinder vorn liefen mit jeweils 120 Grad Hubzapfenversatz – wie beim klassischen Triple – und die hinteren beiden Zylinder als klassischer Gegenläufer, wären Massenmomente erster und zweiter Ordnung ausgeglichen, weiterhin die Massenkräfte erster Ordnung.
Übrig blieben die Massenkräfte zweiter Ordnung der hinteren Kurbelwelle, also die Schwingungen, die die Pleuel erzeugen durch ihre unterschiedlichen Beschleunigungen je Hubrichtung.
Thermisch besser konstruiert
Das Problem der ungleichen Längen der Gaswege im klassischen VR-Motor und der thermischen Belastung durch lange Abgaswege löst das U-VR-Konzept theoretisch auf. Die Einspritzung und damit die Ansaugkanäle sitzen im gedachten V des VR-Kopfs, also in der Mitte.
Also muss das Abgas der hinteren Zylinder nicht durch den Kopf strömen und das Frischgas für die vorderen Zylinder ebenfalls nicht.
Kann das funktionieren?
Grundsätzlich funktionieren VR-Motoren und U-Motoren mechanisch. Der Kombination aus beiden Bauweisen wie im Konzept von MV Agusta steht daher kaum etwas im Weg. Ein Motor mit 5 Zylindern, der nur so breit baut wie ein Triple, fände selbst in kleineren Motorräumen seinen Platz.
Doch nicht alle Bauteile: Die in diesem Konzept zwingend über dem Zylinderkopf sitzende Einspritzung nebst Ansaugsystem, geht zu Lasten der Bauhöhe, die im Vorderwagen limitiert ist und selbst bei Mittelmotor-Konzepten vermieden wird.
