4-ZYLINDER | Portfolio

Deutsch

Deutsch

4-ZYLINDER MOTOR

Projektkontext und Ziel:

Dieses Projekt bestand in der vollständigen CAD-Konstruktion eines generischen 4-Zylinder-Viertakt-Motors. Ziel war es, alle Kernkomponenten eines Verbrennungsmotors zu modellieren und funktional zusammenzufügen: Kolben mit Pleuelstangen, eine 4-flutige Kurbelwelle, Zylinderkopf mit Ventilen (Ein-/Auslass) und Ventiltrieb (ein Nockenwellenpaar), sowie das Motorgehäuse. Im Unterschied zum V8-Projekt handelt es sich hier um ein etwas einfacheres Aggregat, das jedoch die gleichen konstruktiven Prinzipien beinhaltet. Durch diese Übung wurden die Grundlagen geschaffen, komplexere Motoren aufzubauen.

<- Zurück

Technischer Aufbau und Methodik

Die Methodik entspricht der typischen Entwicklung einer Baugruppe: Zuerst wurden die Einzelkomponenten (z.B. Zylinderblock mit vorgesetzten Lagerböcken, Kolben und Pleuel) konstruiert. Anschließend folgten der Aufbau der Kurbelwelle mit Gegengewichten und die Integration in den Block. Der Zylinderkopf wurde mit den erforderlichen Nocken zur Ventilsteuerung ergänzt. Alle Bauteile wurden parametrisch erstellt, sodass Maße wie Hub, Bohrung und Verdichtung leicht zu ändern sind. Die Baugruppe wurde mithilfe von Verknüpfungen zusammengefügt (z.B. Kugelgelenke bei Pleuel/Kolben). Besonderer Wert wurde auf korrekte Lagerabstände und Passungen gelegt, um später sogar Bewegungsstudien zu ermöglichen.

Werkzeuge / Software / Hardware

Verwendet wurde ebenfalls ein professionelles CAD-Programm (wie etwa SolidWorks oder Inventor) mit Funktionen für parametrisierte Skizzen und bewegliche Gelenke. Zur Veranschaulichung der Mechanik kamen einfache Animationstools zum Einsatz (z.B. Drehung der Kurbelwelle zur Funktionsprüfung). Da die Baugruppe vergleichsweise klein war, reichte ein aktueller Laptop mit CAD-Funktionalität und Standard-RAM.

Ergebnisse / Besonderheiten

Das Resultat ist ein vollständiges, maßstabsgetreues 3D-Modell eines 4-Zylinders. Es umfasst über 30 Bauteile inklusive Verdichtungsmessschieber, Zündkerzenbohrungen und Lagergarnituren. Besonderheiten waren die präzise Definition von Gelenken für Kolbenhubbewegungen und Ventilöffnungen, sodass eine Kinematik-Animation möglich ist. Durch die erfolgreiche Konstruktion wurde erkennbar, wie sich Designänderungen (etwa Variieren des Hubraums) sofort in der Gesamtbaugruppe auswirken.

Persönlicher Beitrag

Ich habe das Projekt komplett eigenständig umgesetzt. In jeder Phase übernahm ich Planung, Zeichnungserstellung und Zusammenbau. Bei auftretenden Problemen (z.B. ein nicht planarer Kolbenhub) wurden Fehler systematisch behoben und Workarounds konstruiert. Dokumentiert wurden alle Einheiten (Materialien, Oberflächen etc.), um das Modell industriellen Standards anzunähern.

Bedeutung / Lernerfahrung / Ausblick

Der 4‑Zylinder-Motor stellte eine gute Lernplattform dar: Er vermittelte mir ein tiefes Verständnis für die Basiskomponenten eines Verbrennungsmotors. Ich vertiefte dabei CAD-Konzepte wie „Top-Down-Design“ (erst grob, dann Details) und erlernte, wie eng Parameter miteinander verzahnt sind. Künftige Projekte können auf diesem Modell aufbauen (etwa ein kinematisches Modell oder eine thermische Analyse).