Der Boxermotor ist eine Bauform des Verbrennungsmotors. Die Zylinder oder auch Zylinderbänke sind dabei um 180° gegenüberliegend und etwas versetzt zueinander angeordnet (siehe Abbildung).
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 zahlreichen aktuellen Porsche-Modellen eingesetzt.
Durch ihre Bauweise erzielt Subaru einen sehr tiefen Schwerpunkt im Fahrzeug und einen streng symmetrischen Kraftfluss zu den Antriebsrädern. Dies verschafft deutliche Handlingvorteile gegenüber asymmetrischen, mehrfach umgelenkten Kraftflüssen.
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 für den Quereinbau schlecht 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.
Ebenfalls zu Unrecht als Boxermotoren werden oft die 170°-V-Zweizylinder-Viertakt-Motoren des Motorradmodells Zündapp KS 750 bezeichnet; um bei niedriger Schwerpunktlage mehr Platz für die Füße zu schaffen, wählte Zündapp diese ungewöhnliche Bauweise; der Vorteil größerer möglicher Neigung bei Kurvenfahrt ist hingegen bei diesem Zündapp-Gespann nur von theoretischer Bedeutung. Auch die Zündapp-Kolben "boxen" im Wesentlichen gegeneinander, haben also je einen eigenen Hubzapfen, jedoch nicht um 180 Grad, sondern um 170 Grad versetzt.
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 ist der luftgekühlte Vierzylinder, der für den Käfer entwickelt wurde, und in ähnlicher Bauart in Deutschland bis in die 1970er Jahre in fast allen VW-Modellen verwendet wurde. Die Einstellung im Käfer erfolgte 2003 mit dem Ende der Produktion in Mexiko. Im VW-Bus (Typ 2, T2, in Deutschland von 1968 bis 1979 gebaut), der aktuell noch in Brasilien gebaut wird, fanden luftgekühlte Boxermotoren bis zum Jahresende 2005 Verwendung. Danach wurde die Produktion auf wassergekühlte Motoren umgestellt. Zwischen 1979 und 1992 wurden in Deutschland neben bewährten luftgekühlten auch noch wassergekühlte Boxer-Varianten (WBX) dieses erfolgreichen Motors im auch als Bulli bekannten VW-Bus T3 (Typ 2, T3) verbaut. Die leistungsstärksten mit 95 PS (mit Kat), bzw. 112 PS waren auch bereits mit einer elektronischen Zündung und Benzineinspritzung ausgestattet. Wegen der aufwendigen Führung der Wasserkühlung zwischen den beiden Zylinderköpfen des Motors im Heck und wegen des vorne verbauten Kühlers waren diese Motoren jedoch viel störungsanfälliger als ihre luftgekühlten Vorgänger. Jedoch hat die Frage der Motorkühlung nichts mit der Anordnung der Zylinder zu tun. VW gibt damit nach 70 Jahren das Konzept des legendären Boxermotors auf. Dieser Motor findet sich auch heute (2007) noch in den meisten Trikes, sowie bei den Automarken Porsche und Subaru.
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.
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 hat für 2008 den ersten PKW-Dieselboxer mit Direkteinspritzung und Turboaufladung angekündigt.
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 BMW R 71 des 2. Weltkrieges wird bis heute vom chinesischen Hersteller Chang-Jiang mit einigen Veränderungen nachgebaut. Auch die russischen Motorradmarken Dnepr und Ural sind mit 2-Zylinder Boxermotoren ausgerüstet. 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 her, dessen Motor streng genommen ein V-Motor mit 170-Grad-Stellung der Zylinder, also ein "Fast-Boxer-Motor" ist. Nach dem Kriege baute Zündapp den legendären "grünen Elefanten" KS 601 mit einem echten Boxermotor mit 180° Winkel zwischen den Zylindern. Jeder Kolben hat seinen eigenen Hubzapfen, was bei Viertakt-Boxermotoren deutliche Vorteile hinsichtlicht der Schwingungsarmut bietet.
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 Nutzfahrzeugbereich – vornehmlich im Omnibus als Unterflurmotor, im Motorsport und als Industriemotor z. B. von Volkswagen – fand der Boxermotor Verwendung.
Flugmotoren
Im Sportflugzeugbau ist der Boxermotor aufgrund der Luftkühlung, die weniger störanfällig und leichter als eine Wasserkühlung ist, noch immer das am häufigsten verwendete Konzept. Hersteller sind z.B. Lycoming, Rotax und Limbach. Jedoch können auch andere als Boxermotoren eine Fahrtwindkühlung haben.
Weblinks
- http://boxermotor.com/ - Weitere Informationen zur Technik und Automobilen mit Boxermotor
- http://www.gromow.com/vwengine/ 70 Jahre VW-Boxermotor, 1935–2005