Technik: Dieselmotoren im Motorradbau (Archivversion)

Zwei auf einen Streich

Hat der Dieselmotor im Motorrad eine Chance? Vielleicht. Doch dazu müßte er zwei Bedingungen erfüllen: Er muß gleichzeitig erheblich leichter und stärker werden als bisher. Dieser Kraftakt könnte dem Zoche-Zweitakt-Dieselmotor gelingen.

Wer mit wenig Kraftstoff viel bewegen will, kommt an Rudolf Diesels 1893 patentiertem Selbstzünder nicht vorbei - außer im Motorradbau. Das seit über 100 Jahren gepflegte Vorurteil »sparsam, aber schwer und lahm« wirkt vernichtend für Diesel-Motorräder. Und die 197 Kilogramm schwere Enfield Robin 400 Diesel (Seite 41) bestätigt es mit jeder Zündung: Neun PS bei 3200/min aus 412 Kubikzentimeter Hubraum sind im Motorradbau Stand der Technik (MOTORRAD 12/1994). Das Problem sind fehlende Drehzahlen. Die Einspritzung, Zündung und das Durchbrennen des Diesels im Zylinder brauchen viel Zeit. Selbst die modernsten TDI-Triebwerke drehen nur maximal 4500/min. Die fünfstelligen Drehzahlen heutiger Motorradmotoren sind für einen Diesel völlig utopisch. Und da die Leistung immer dem Produkt von Drehmoment mal Drehzahl entspricht, bleibt die Leistung des Diesels weit unter der eines Benziners. Ein Saug-Diesel müßte für eine vergleichbare Motorleistung mindestens den doppelten Hubraum haben - mit nicht akzeptablen Konsequenzen für die Einbaumaße und das Gewicht. Eine Alternative wäre die Turbo-Aufladung. Ein abgasgetriebener Turbolader drückt mehr Luft in einen Zylinder, als dieser anzusaugen vermag. Doch selbst die TDI-Motoren von Opel und Audi sind mit 50 bis 57 PS (37 bis 43 kW) pro Liter Hubraum und einem Hubraumgewicht von zirka 70 Kilogramm pro Liter - ohne Getriebe - noch weit vom Motorrad-Standard entfernt. Hier beträgt das Hubraumgewicht ohne Getriebe zwar auch 65 Kilogramm pro Liter, das aber bei Literleistungen von bis zu 150 PS (110 kW). Um auch nur 100 PS pro Liter Hubraum zu erzielen, würde ein Viertakt-Diesel ungeheure Ladedrücke erfordern. Diese massive Aufladung hätte eine zweitaktartig spitze Leistungskurve samt »Turbo-Loch« in unteren Drehzahlen zur Folge. Da bei einem Diesel, wie bereits erwähnt, keine hohen Drehzahlen möglich sind, bliebe somit nur ein enger nutzbarer Drehzahlbereich übrig. Zudem wäre der Bauaufwand für ein Motorrad unvertretbar hoch. Doch es geht auch anders. Schon in den 30er Jahren wurden in den Verkehrsflugzeugen Junkers Ju 86 und der viermotorigen G 38 sehr starke Diesel-Flugmotoren, Typ Jumo 205 und 207, eingebaut. Der Jumo 207 mit Turbolader erreichte 1200 PS (882 kW) aus 16,6 Liter Hubraum und wog 865 Kilogramm. Das entspricht 52,1 Kilogramm und 72,3 PS pro Liter Hubraum - ein Drittel weniger Hubraumgewicht und fast 50 Prozent mehr Literleistung als die modernsten TDI-Motoren. Der Trick: Die Jumos waren Zweitakter. Ein Zweitakter führt bei jeder Kurbelwellenumdrehung einen kompletten Arbeitszyklus aus und nicht wie ein Viertaktmotor nur bei jeder zweiten. Das kommt bei gleicher Wellendrehzahl einer Verdoppelung der Nutzdrehzahl gleich. Die Zylinder der Jumos wurden jedoch von einem Gebläse gespült. Deshalb konnten Pleuel und Kurbelwellen mit einer Druckumlaufschmierung geschmiert werden, die zudem die hochbelasteten Kolben Spritzöl-kühlte, während die Verbrennungsluft ölfrei blieb. Die Firma Zoche Antriebstechnik in der Münchner Keferstraße besitzt einen Jumo 205 als Anschauungsobjekt. Denn Geschäftsführer Michael Zoche ist vom Flugdiesel fasziniert: »Die Jumos waren so leicht und so stark wie Benzinmotoren, verbrauchten aber ein Drittel weniger Kraftstoff. Das ergab bei gleicher Kraftstoffmenge eine 50 Prozent größere Reichweite.« Die rasante Entwicklung des Düsentriebwerks nach dem Zweiten Weltkrieg ließ den Junkers-Flugmotor in Vergessenheit geraten. Erst mit der Ölkrise zu Beginn der 70er Jahre wurde der sparsame Zweitakt-Flugdiesel wieder interessant. »Große Verkehrsflugzeuge brauchen heute die Schubkraft des Jet-Antriebs. Aber was fehlte, war ein kleiner Flugdiesel für Sport- und Reiseflugzeuge«, sinniert Michael Zoche. Seit Beginn der 80er Jahre nahm der Zoche-Aerodiesel Formen an. Ein Turbo-aufgeladener und gebläsegespülter Zweitakter mit Diesel-Direkteinspritzung sollte es werden. Weil aber der Junkers-Flugdiesel mit sechs langen Zylindern, in denen je zwei Kolben gegeneinander komprimierten - die Kraft wurde auf zwei außenliegende Kurbelwellen abgegeben, die zahnradgekoppelt waren - einen komplizierten Wasserkühlmantel und einen teuren Stirnradsatz erforderte, sann Zoche für seinen Aerodiesel auf Abhilfe. Heraus kam ein luftgekühlter Sternmotor mit vier unter je 90 Grad angeordneten Zylindern, deren Pleuel auf einen gemeinsamen Hubzapfen wirken. Der perfekt auswuchtbare Kurbeltrieb läuft dadurch fast völlig vibrationsfrei. Die CAD-konstruierten und in der Finite-Elemente-Berechnung optimierten T-Pleuel bestehen aus Aluminium. Die untere Lagerschale ist nur ein Sechstel Kreissegment, das in einer den Hubzapfen umlaufenden Nut eingehängt wird. »Das geht nur beim Zweitakter, weil seine Pleuel nur auf Druck belastet werden«, erläutert Michael Zoches Sohn Georg, der die Konstruktion seit 1990 leitet. Das Kurbelgehäuse ist doppelwandig. Eine Druckumlaufschmierung schmiert Kurbelwelle und Pleuel. Im Zwischenraum des Gehäuses wird von einem Gebläse ölfreie Frischluft zu den Einlaßschlitzen der Zylinder geführt. Eine Direkteinspritzung bemißt den Dieselkraftstoff. Es gibt keine Zylinderkopfdichtungen: Die Zylinder besitzen eine gebohrte Sackloch-Zylinderlaufbahn mit einer Nikasil-Beschichtung. «In der gegenwärtigen Typprüfung beim Luftfahrt-Bundesamt«, erläutert Georg Zoche, »wird der Vierzylinder mit 2660 Kubikzentimeter Hubraum und 84 Kilogramm Gewicht mit 150 PS (110 kW) bei 2700/min homologiert.« Das sind schon 56 PS und nur 31 Kilogramm pro Liter Hubraum. Wie stark wird dann erst ein Motorradmotor werden? Lassen sich die Drehzahlen so weit erhöhen, daß 90 PS aus einem 900 Kubikzentimeter großen 90 Grad-V-Zweizylinder erreichbar wären? Michael Zoche rechnet nach, dann lächelt er: »Dürfen es auch 100 PS sein?«
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