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Boxermotor

Der Boxermotor ist eine Bauform des Verbrennungsmotors. Die Zylinder oder auch Zylinderbänke sind dabei um 180° gegenüberliegend und etwas versetzt zueinander angeordnet (siehe Abbildung).

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Erfunden wurde der Boxermotor von Carl Benz im Jahre 1896. Er nannte ihn „Contra-Motor“, da sich die beiden Zylinder gegenüber befanden, und wurde erstmals 1897 in das Modell "Dos à Dos" der Benzwerke eingebaut.

Vor- und Nachteile

Die Vorteile dieser Anordnung gegenüber der eines konventionellen Reihenmotors sind u. a. ein gleichmäßigerer Motorlauf und eine flache, kurze Bauweise, bei allerdings mehr Bauteilen. Ausgleichswellen und an den Kurbelwellenwangen vergossene Ausgleichsgewichte können wegen der sich kompensierenden Massen- bzw. Kolben-Bewegungen entfallen. Zudem ist z. B. bei einem Vierzylinder-Boxermotor eine dreifach gelagerte Kurbelwelle (gegenüber Fünffach-Lagerung) wegen der kurzen Bauweise und des günstigeren Kraftflusses ausreichend, da weniger mechanische Beanspruchungen wie z. B. Spannungen oder Schwingungen auftreten. Die luftgekühlte Variante eines solchen Motors war bei Fahrzeug-Konstrukteuren sehr beliebt, da sich mehr Zylinder im direkten Luftstrom befanden. Auch der VW Käfer und der Citroën 2CV sind mit einem Boxermotor ausgestattet. Moderne wassergekühlte Boxer-Motoren mit vier oder sechs Zylindern fließen bei Subaru in die Gesamtkonzeption des Allrad-Antriebs ein, und sie sind nach wie vor weiterhin in fast allen aktuellen Porsche-Modellen eingesetzt. Durch ihre Bauweise erzielt man im Fahrzeug einen sehr tiefen Schwerpunkt .

Der wohl größte Nachteil des Boxermotors liegt aus Sicht der Fertigungstechnik im höheren Material- und Werkzeugeinsatz, der sich im Vergleich zum Reihenmotor bei der Serienfertigung deutlich in Mehrkosten niederschlägt. Dieser Nachteil relativiert sich bei der Betrachtung des Konzeptwechsels z.B. bei Mercedes und BMW zum V-Motor, der ebenso wie der Boxermotor zwei separate Zylinderköpfe erfordert. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass Boxermotoren sich wegen ihrer großen Baubreite schlecht für den Quereinbau eignen.

Der Unterschied zum V-Motor

Einen Sonderfall stellen die Flachmotoren in verschiedenen Ferrari-Straßen- und Rennfahrzeugen wie der Berlinetta Boxer oder dem Testarossa dar. Diese Motoren wurden von Ferrari zwar als Boxermotoren bezeichnet, in Wirklichkeit handelt es sich dabei jedoch um 180°-V-Motoren. Dabei haben jeweils die Pleuel zweier gegenüberliegender Kolben eine Kurbelwellenkröpfung gemeinsam. Ein V-Motor hat also halb soviele Kurbelwellenkröpfungen wie Zylinder.

Gelegentlich werden die 170°-V-Zweizylinder-Viertakt-Motoren des Motorradmodells Zündapp KS 750 als V-Motoren bezeichnet. Doch auch die Zündapp-Kolben „boxen“ im Wesentlichen gegeneinander, haben also je einen eigenen Hubzapfen. Der Zylinderwinkel ist jedoch nicht 180 Grad, sondern nur 170 Grad. (Um bei niedriger Schwerpunktlage mehr Platz für die Füße zu schaffen, wählte Zündapp diese ungewöhnlichen Zylinderwinkel; der Vorteil größerer möglicher Neigung bei Kurvenfahrt ist hingegen bei diesem Zündapp-Gespann nur von theoretischer Bedeutung.)

Aus der gegenseitigen Aufhebung der Massenkräfte erster Ordnung resultiert die ausgesprochene Laufruhe der Boxer-Triebwerke. Lediglich der Mittenversatz jeweils zweier (fast genau) gegenüberliegender Kolben bewirkt noch geringfügige Momente zweiter Ordnung.

Verwendung von Boxermotoren bei Volkswagen

Der meistgebaute Boxermotor weltweit ist der luftgekühlte Vierzylinder, der in den 1930er-Jahren für den VW Käfer entwickelt und in verschiedenen Varianten bis Anfang der 1970er-Jahre in fast allen VW-Modellen verwendet wurde. Die Produktion dieser Motoren endete 2003 zusammen mit der Herstellung des VW Käfer in Mexiko. Der Motor wird in den meisten Trikes bis heute (2007) verwendet.

Der VW-Bus T2 (in Deutschland von 1967 bis 1979 gebaut) war in Brasilien mit luftgekühltem Boxermotor bis zum Jahresende 2005 in Produktion. Die aktuelle Fertigung wurde auf wassergekühlte Motoren umgestellt.

Ab Ende 1982 wurden in Deutschland neben den bewährten luftgekühlten auch wassergekühlte Varianten („Wasserboxer", WBX) im VW-Bus T3 verbaut. Die leistungsstärksten waren bereits mit einer elektronischen Zündung und Benzineinspritzung ausgestattet (Digifant mit Kat und 95 PS bzw. Digijet ohne Kat und 112 PS). Wegen der aufwändigen Führung der Wasserrohre zwischen den beiden Zylinderköpfen und der Verbindung zum Frontkühler waren diese Wagen jedoch störungsanfälliger als ihre luftgekühlten Vorgänger und daher wurde zwei Jahre nach Einführung des frontgetriebenen VW-Bus T4 auch die Produktion der VW-Boxermotoren in Deutschland im Jahre 1992 nach über 50 Jahren aufgegeben.

Verwendung von Boxermotoren bei anderen Fahrzeugherstellern

Der Citroën 2CV (Ente) und dessen verwandte Modelle hatten einen luftgekühlten Zweizylinder-Boxer. Dies gilt auch für die holländischen DAF-Modelle 33 und 44, die für ihre stufenlose Automatik bekannt waren. Auch die Kleinwagenmodelle von Steyr-Puch (500, 650T(R)), die in den 1960er Jahren Erfolge im Motorsport erzielten, sowie der Geländewagen Haflinger waren mit luftgekühlten Zweizylinder-Boxermotoren ausgerüstet, ebenso die legendären Fahrzeuge des französischen Herstellers Panhard, die aus einem Einliter-Zweizylinder-Boxermotor bis zu 70 PS schöpften. Der Citroën GS verfügte über einen hochmodernen luftgekühlten Vierzylinder. Ebenfalls legendär sind die luftgekühlten Porsche-Motoren mit vier und sechs Zylindern, die in den Baumustern 356 und 911 eingesetzt wurden. Zu nennen sind schließlich die Boxer-Motoren, die Alfa Romeo Anfang der Siebziger bis Ende der Neunziger in seinen Modellen Alfasud, Alfa Romeo 33, Alfa Romeo Arna sowie Alfa Romeo 145 bzw. 146 eingesetzt hatte. Tatra (Automobil) baute luftgekühlte Vierzylinder-Boxermotoren für Pkws.

Weitere Fahrzeughersteller experimentierten mit Boxermotoren und setzten sie teilweise auch ein. Heute werden (wassergekühlte) Boxermotoren sehr erfolgreich von Porsche und Subaru eingesetzt. Die Subaru-Boxer werden auch beim Subaru-Derivat Saab 9-2x verwendet. Subaru baut seit 2008 den ersten PKW-Dieselboxer mit Direkteinspritzung und Turboaufladung.

Auch Achtzylinder- und Zwölfzylinder-Boxermotoren wurden realisiert, jedoch nur für Rennzwecke. In den 1960er Jahren experimentierte man in der Formel 1 auch mit "Doppelboxer"-Motoren: die englischen BRM-Rennwagen hatten eine Zeitlang zwei Achtzylinder-Boxermotoren in einem Gehäuse übereinander vereint mit insgesamt 16 Zylindern; beide separate, übereinanderliegende Kurbelwellen waren mit einem Zahnradsatz verbunden.

Unter den Motorrädern ist der luftgekühlte Zweizylinder von BMW sehr bekannt. Die Bayerischen Motorenwerke waren allerdings nicht die ersten, die einen Boxermotor für Motorräder bauten. Der erste BMW-Motorrad-Boxermotor war ein Einbaumotor für die Victoria-Werke in Nürnberg und orientierte sich stark am Vorbild der englischen Douglas. Der 750er BMW-Boxermotor (Seitenventiler) der von 1938-41 gebauten BMW R 71 wird bis heute vom chinesischen Hersteller Chang-Jiang mit wenigen Veränderungen nachgebaut. Auch die russischen Motorradmarken Dnepr und Ural sind mit 2-Zylinder Boxermotoren ausgerüstet, die auf dem Motor der BMW R71 und ihrer Nachfolgemodelle basieren. Besonders als Motorradgespanne sind sie in Deutschland bekannt und aufgrund ihres vor einigen Jahren noch bemerkenswert geringen Preises und ihrer enormen Wartungsfreundlichkeit verbreitet.

Im Zweiten Weltkrieg stellte Zündapp das Gespann KS 750 mit 2-Zylinder-Viertaktmotor her, dessen Zylinder in 170-Grad-Stellung angeordnet sind. Obwohl jeder Kolben seinen eigenen Hubzapfen hat, handelt es sich dabei um einen V-Motor; weil dieser jedoch fast so flach wie ein Boxermotor ist, wird er oft - fachlich falsch - als solcher bezeichnet. Nach dem Kriege baute Zündapp den legendären "grünen Elefanten" KS 601 mit 2-Zylinder-Boxermotor.

Im Motorradbau gibt es weitere Beispiele für die Verwendung von Boxermotoren. In der Honda GoldWing wurde zunächst ein wassergekühlter Vierzylinder-Boxermotor, später ein Sechszylinder-Boxer verwendet. Außerdem verbaut der russische Motoradhersteller Ural unter anderem in seinen Modellen Solo, Wolf und Retro Solo Boxermotoren.

Auch im Motorsport und als Industriemotor z. B. von Volkswagen – fand der Boxermotor Verwendung.

Flugmotoren

Im Sportflugzeugbau ist der luftgekühlte Boxermotor aufgrund der guten Kühlung der beiden im Luftstrom liegenden Zylinderbänke noch immer der am häufigsten verwendete Antrieb. Hersteller sind z.B. Lycoming, Rotax und Limbach. Für kleine Sportflugzeuge stellte Porsche Ende der 1980er Jahre mit dem PFM 3200 einen Boxermotor mit Gebläsekühlung her. Nach drei Jahren wurde die Produktion 1990 wieder beendet.