Warum der Reihensechszylinder noch einmal im Aufschwung ist?

Der Reihensechszylinder ist eine Motorarchitektur, bei der sechs Zylinder in einer einzigen Reihe auf einer einzigen Kurbelwelle angeordnet sind, und er trägt eine der ältesten wie auch der jüngsten Geschichten der Automobilgeschichte. Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts war diese Bauart das Maß für Prestige, geriet jedoch durch den Aufstieg des Frontantriebs und des V6 für Jahrzehnte in Vergessenheit; ab den 2010er Jahren kehrte er dank Turboaufladung und seiner natürlichen Ausgewogenheit auf die Produktionsbänder zurück. Dieser Artikel erzählt nicht vom Tod des Reihensechszylinders, sondern davon, dass er als Ingenieurskunst nie gestorben ist.

Viertakt-Grundlage: Die Linie von Otto bis zum Reihensechszylinder

Die Geschichte des Reihensechszylinders lässt sich nicht getrennt von der Geschichte des Einzylindermotors betrachten. Nikolaus Otto baute seinen ersten Benzinmotor im Jahr 1861; die Patentanmeldung für das Konzept des Viertaktzyklus geht auf das Jahr 1862 zurück. Otto, der 1864 mit Eugen Langen die erste Motorfabrik der Welt gründete, gewann 1867 mit seinem Entwurf eine Goldmedaille auf einer Weltausstellung. Der eigentliche Durchbruch kam jedoch im Jahr 1876: der kompressorgeladene, gasbetriebene Viertaktzyklus. Dieser aus den Takten Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Auspuff bestehende Zyklus ermöglichte erstmals eine effiziente Verbrennung des Kraftstoffs und ist heute als Otto-Zyklus bekannt.

Mit steigender Zylinderzahl sahen sich die Ingenieure einer neuen Frage gegenüber: Wie ordnen wir die Zylinder an? Eine gerade Reihe war die einfachste Antwort. Die Zylinder, die sich zu beiden Seiten einer einzigen Kurbelwelle erstrecken, ließen sich mit einem einzigen Zylinderkopf und einem einzigen Auspuffkrümmer lösen. Die V-Anordnung hingegen fasste die Zylinder in zwei schrägen Bänken zusammen und verkürzte damit den Motor, erforderte jedoch für jede Bank einen eigenen Kopf, einen eigenen Krümmer und zusätzliche Ausgleichslösungen. Die Spannung zwischen diesen beiden Ansätzen bestimmte die Diskussion über die Motorarchitektur der folgenden achtzig Jahre.

Die Prestige-Ära: Als der Reihensechszylinder zu einer institutionellen Bauart wurde

Der Reihensechszylinder war zu einer Zeit eine institutionalisierte Lösung, die sich im Schaufenster fast jedes Herstellers fand. Seine weiche Laufkultur in Limousinen mit langen Motorhauben und Sportwagen, seine direkte Kraftübertragung und seine mechanische Einfachheit machten ihn zur natürlichen Wahl des oberen Segments. Mercedes-Benz war über Jahrzehnte hinweg für seine Reihensechszylindermotoren in Luxus- und Performancemodellen bekannt. Toyota zeigte mit dem von 1967 bis 1970 produzierten 2000 GT, was die japanische Ingenieurskunst mit dem Reihensechszylinder erreichen konnte.

BMW's Beziehung zum Reihensechszylinder verdient ein eigenes Kapitel. Mit der 303, die 1933 vorgestellt wurde, brachte die Marke ihr erstes in Serie produziertes Sechszylindermodell auf die Straßen; Die Ende der 1960er Jahre erschienene M30 -Familie bildete über Jahre hinweg das Rückgrat des Motorenprogramms des Unternehmens. Der Höhepunkt war der 3,5-Liter-Reihensechszylinder mit dem Code M88: Dieser Motor, der zuerst im M1-Sportwagen und anschließend im ersten M5 und M6 verwendet wurde, gilt in jeder Hinsicht als einer der angesehensten Motoren überhaupt. Modelle vom E36 M3 bis zum E38 7er beweisen, dass sich BMWs klassisches Reihensechszylinder-Rezept seit fast sechs Jahrzehnten kaum verändert hat.

Der Niedergang: Warum setzten sich V6 und V8 durch?

Für den Niedergang des Reihensechszylinders gab es keinen einzelnen technischen Grund; er hatte eine einzige geometrische Einschränkung: die Länge. Sechs Zylinder in einer Reihe anzuordnen macht den Motor in Fahrzeugen mit Frontmotor zu einem Paketproblem, das in beide Achsrichtungen erheblich Platz beansprucht. In Anordnungen, in denen sich der Frontantrieb verbreitete und der Motor quer eingebaut wurde, wurde diese Länge in der Praxis unhandlich. Der V6 fasste die Zylinder in zwei kurzen Bänken zusammen und brachte dieselbe Zylinderzahl auf deutlich kompakterem Raum unter.

Das kommerzielle Bild folgte dem schnell. Vor etwa 20 bis 30 Jahren stieg ein breites Produktsortiment, darunter legendäre Heckantriebsmodelle wie der Land Cruiser, vom Reihensechszylinder auf den V6 oder direkt auf den V8 um. Auch Jahre waren vergangen, seit Oldsmobils hochverdichteter Rocket V8 den Reihensechszylinder vom Markt verdrängt hatte. Marktdaten aus dem Jahr 2010 zeigten, dass bereits die V6-Verkäufe bei Limousinen zu sinken begannen und sich kleine und mittelgroße SUVs Vierzylindermotoren zuwandten; für den Reihensechszylinder schien kein Platz mehr zu sein.

Die technische Begründung dieses Niedergangs lag dennoch im Paket, nicht in der Thermodynamik. Der Raum, den der V6 gewann, war in der Regel die Forderung von Produktionslinie und Fahrgestell. Der Motor selbst wurde nie in die Enge getrieben; er fand nur keinen Platz.

Warum ist der Reihensechszylinder perfekt ausbalanciert?

Das Markenzeichen des Reihensechszylinders beginnt mit dem korrekten Verständnis des Konzepts der Laufruhe. Bei Motoren werden Vibrationen in zwei Kategorien untersucht: Kräfte erster Ordnung, die Hauptschwingungen aus der Auf- und Abbewegung der Kolben; Kräfte zweiter Ordnung sind Schwingungen, die aus Geschwindigkeitsunterschieden innerhalb der Kolbenbewegung selbst entstehen und sich bei jeder zweiten Kurbelwellenumdrehung wiederholen. Beim Reihensechszylinder sind die sechs Kolben auf den 120 Grad versetzten Kröpfungen der Kurbelwelle so angeordnet, dass die Bewegung des vorderen Kolbens des Motors von einem Kolben am hinteren Ende eins zu eins gespiegelt wird. Die Kräfte erster Ordnung heben sich gegenseitig auf; die Kräfte zweiter Ordnung ebenso.

Das praktische Ergebnis davon ist bedeutend. Der Bedarf an schweren Ausgleichsgewichten, Ausgleichswellen oder Schwingungsdämpfern geht auf ein Minimum zurück. Ein von Natur aus ausgewogener Motor benötigt keine verstärkten Blöcke und schweren Lagerträger, um Vibrationen zu unterdrücken; das trägt sowohl zur Langlebigkeit als auch zur Gewichtsreduzierung bei. Der V6 hingegen benötigt in der Regel zusätzliche Ausgleichsmechanismen, um weich laufen zu können; Während sich manche V6-Anordnungen mit 60 Grad von Natur aus ausgleichen lassen, gilt dies nicht für jeden V6.

Neben der Laufruhe steht auch die Einfachheit auf der Habenseite des Reihensechszylinders:

• Ein einziger Zylinderkopf und ein einziger Auspuffkrümmer; beim V6 werden davon jeweils zwei benötigt.
• Ein DOHC-Reihensechser läuft mit nur zwei langen Nockenwellen; ein V6 verlangt die doppelte Anzahl kleinerer Nockenwellen.
• Die Gesamtzahl der Teile des Ventiltriebs sinkt gegenüber dem V6 auf die Hälfte.
• Mehr Hauptlager als Zylinder verleihen der Kurbelwelle durchgehende Steifigkeit über ihre gesamte Länge.

Eine ehrliche Ingenieurbilanz muss aber auch eine Einschränkung verzeichnen: die Länge. Abgesehen von der Länge ist es schwer, am Reihensechser Makel zu finden; ein V6 mit kurzer Kurbelwelle kann mechanisch steifer sein. Doch während diese Länge in den 1990er Jahren ein Schicksal war, ist sie es im modernen Chassisdesign nicht mehr.

Die Rückkehr im Turbozeitalter: Länge ist kein Problem mehr

Bei der Auferstehung des Reihensechszylinders waren zwei technische Entwicklungen ausschlaggebend. Die erste ist die Reife des Turboladers. Ein Turbolader erzeugt mit dem der Maschine zugeführten Druck keine Kraft, die das Fahrzeug voran- oder zurückschiebt; er dreht lediglich die Wellen, die die Leistung übertragen. Daher bietet der turboaufgeladene Reihensechser einen hohen und weichen Charakter bei der Drehmomentübertragung. Die zweite ist die Ergonomie moderner Fahrwerke im Motorraum: einen turbogeladenen Reihensechser unterzubringen ist einfacher, als einen V8 im selben Fahrzeug zu platzieren, und die Produktion ist unkomplizierter. Auf Frontmotor-Heckantriebs-Plattformen füllt der Reihensechser die Stelle des V8 in der Praxis effizienter aus.

Die Zahlen machen diesen Wandel greifbar. Stellantis' Hurricane -Familie ersetzte den Hemi V8 als 3,0-Liter-Doppelturbo-Reihensechser: in der Standardversion etwa 400 PS, in der Hochleistungsversion über 500 PS; manche Ausführungen erreichen in bestimmten Anwendungen 550 PS. Der Motor wurde nach der Logik eines einzigen Ansaug- und eines einzigen Auspuffkrümmers gebaut - die direkte Fortsetzung des klassischen Einfachheitsvorteils des Reihensechszylinders im Turbozeitalter. Mazda verbaut im Dreireihen-Sitzer CX-90 einen 3,3-Liter-Turboreihensechser. BMWs B58 und S58, Mercedes-Benz' Reihensechser mit dem Code M256 und Stellantis' Hurricane zeigen gemeinsam, dass die heute in Produktion befindlichen Reihensechser die Leistung neu definieren. Auch im SUV-Segment wird der weiche Lauf des Reihensechszylinders als Komfortvorteil gegenüber der V-Bauweise gelesen.

Legendäre Motoren und Gegenstimmen

Der legendäre Status des Reihensechszylinders lässt sich nicht allein auf BMW reduzieren. Toyota'​s Reihensechser mit dem Code 2JZ ist in der Tuning-Kultur weiterhin ein Referenzpunkt; selbst heute wird bei der Vermarktung eines modernen turbogeladenen Reihensechzers noch der Vergleich mit dem modernen 2JZ bemüht. Dass es von Nissans RB26 -Reihensechszylinder Exemplare mit 3.000 PS gibt, ist ein messbarer Beweis dafür, wie viel Last die Blockstruktur aushalten kann. Dass eine Marke wie Alvis ihren 90 Jahre alten klassischen Reihensechszylinder mit Aluminium-Zylinderkopf wieder in Produktion nimmt, bestätigt zudem den historischen Wert dieser Bauart.

Trotz dieses Bildes ist die Debatte noch nicht vollständig abgeschlossen. Die perfekte Ausgewogenheit des Reihensechszylinders wird in einigen technischen Auslegungen als einen Schritt short von perfekt beschrieben, da die Kolben in der oberen Hälfte des Hubes sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen; die breite Akzeptanz sieht hingegen die Neutralisierung der Kräfte erster und zweiter Ordnung als ausreichend an. Es ist auch die Auffassung im Umlauf, dass der Boxer-Motor in Bezug auf den Lauf ein besseres Gleichgewicht aufweist. Auf der Zuverlässigkeitsseite erzeugten die Probleme bei den ersten turboaufgeladenen Reihensechszylindern von BMW gegensätzliche Nutzererfahrungen, wonach Vierzylinder-Turbomotoren problemloser seien. Dies sind wertvolle Warnungen, die zeigen, dass die Technik keine Verallgemeinerungen erlaubt, wonach eine Bauart absolut ist; doch sie reichten nicht aus, um den Marktumbruch zu verhindern.

Warum der Reihensechszylinder wieder aufsteigt? Fazit

Die Geschichte des Reihensechszylinders ist keine Geschichte der Rückkehr, sondern eine Geschichte der Vertagung. Der Motor wurde nie schwächer; lediglich Fahrwerk und Marktbedingungen nahmen ihn nicht auf. In der Ära des Vorderradantriebs und kompakter Motorräume galt seine Länge fast wie ein Vergehen; die Turbolader, elektrisch unterstützten Hilfssysteme und die moderne Plattformarchitektur machten diese Länge jedoch beherrschbar. Im Gegenzug erhielten die Hersteller ein Paket zurück, das aus einem Zylinderkopf, einem Krümmer, natürlicher Laufruhe und einer weichen Drehmoment übertragenden langen Kurbelwelle besteht und das ihre Konkurrenten nur mit Ausgleichswellen lösen konnten - zu einem Preis nahe null. Der Reihensechszylinder ist nicht gestorben; er wartete, und die Technik lernte, ihn wieder willkommen zu heißen.

Quellen

• Return of the inline-six: Why the classic engine layout is making a comeback
• Nikolaus Otto | Britannica
• Straight-six engine
• Why the inline-six is making a comeback - Hagerty
• Why Inline-Six Engines Are Timeless - Road & Track
• Why Every Automaker Is Quietly Bringing Back The Inline-Six - CarBuzz
• V6 Vs Straight-Six: The Pros And Cons Of Each Engine - Car Throttle
• 4 Car Brands Bringing Back The Inline-6 Engine - SlashGear
• Dodge SIXPACK - Dodge official
• Why Inline-Six Engines Are Making A Comeback In Modern SUVs - TopSpeed
• The Smallest Inline-Six Engines Ever Designed - Pedal Commander
• What Makes BMW's Inline-6 Engine So Legendary? - Clutch Masters
• More Automakers Are Making New Inline-Sixes - Jalopnik