Das 1000PS Motorrad-Quiz: Alles rund um das Thema Motorentechnik

Motorräder hatten im Lauf der Geschichte fast jede erdenkliche Motorbauart: vom einfachen Einzylinder bis zum komplexen Sechszylinder. Jede Bauart hat ihre Besonderheiten. Einzylinder-Motoren ("Singles") sind leicht und kompakt ideal für Geländemaschinen und Enduros, wo Drehmoment aus dem Keller wichtig ist. Zweizylinder-Motoren gibt es in vielen Variationen: als Paralleltwin (z.B. in der Honda Transalp), als V2 (etwa bei Harley-Davidson oder Ducati) oder als Boxermotor (berühmt durch BMW). Ein V2 winkelt die Zylinder in V-Form an (typisch z.B. 90° bei Ducati oder 45° bei Harley), während der Boxer-Zweizylinder flach gegenüberliegende Zylinder hat, was für einen ruhigen Lauf und tiefen Schwerpunkt sorgt. Dreizylinder-Reihenmotoren (Triple) ein Markenzeichen von Triumph bieten einen guten Kompromiss aus kompakter Baugröße und geschmeidiger Kraftentfaltung. Und Vierzylinder-Reihenmotoren wurden ab den 1970er-Jahren zum Inbegriff des Superbikes: Vom 1969er Honda CB750 Four bis zur aktuellen Yamaha R1 setzen viele Superbikes auf vier Zylinder in Reihe für maximale Spitzenleistung.

Eine besondere Rarität sind Sechszylinder-Motoren in Motorrädern. Honda sorgte in den 1960ern im Grand-Prix-Sport für Aufsehen mit einer 250-ccm-Sechszylinder-Rennmaschine (Honda RC166), die enorm hohe Drehzahlen erreichte. Dieses Konzept schaffte es später auch auf die Straße: Sechszylinder-Bikes wie die Honda CBX 1000 (1978) oder die Kawasaki KZ1300 boten Laufkultur und Prestige, waren aber schwer und durstig. Auch heute gibt es Exoten wie die BMW K1600 mit Reihensechszylinder doch in der Superbike-WM sind maximal vier Zylinder erlaubt, weshalb Hersteller dort nach wie vor auf 2-, 3- oder 4-Zylinder-Konzepte setzen.

Nicht nur die Zylinderzahl, auch der Takt des Motors unterscheidet die Konzepte: Lange Zeit dominierten Zweitakt-Motoren den Rennsport in kleineren Hubraumklassen. Ein Zweitakter zündet bei jeder Kurbelwellenumdrehung, was eine hohe Leistungsdichte ermöglicht in den 1980er-Jahren brachten 500-ccm-Zweitakt-Rennmotoren über 150 PS auf die Kurbelwelle. Allerdings verbrennen Zweitakter Öl mit und haben einen höheren Verbrauch und Emissionen. In Straßengeräten und in der MotoGP haben deshalb heute Viertakt-Motoren übernommen. Viertakter zünden nur bei jeder zweiten Kurbelwellenumdrehung, sind dafür effizienter und langlebiger. 2002 ersetzten 990-ccm-Viertaktmotoren die bis dahin üblichen 500-ccm-Zweitakter in der Königsklasse ein Wendepunkt, der die Ära der "blauen Dunstwolken" beendete. Moderne Viertakter mit elektronischer Einspritzung und Abgaskatalysatoren erfüllen strenge Emissionsnormen und erreichen dennoch enorme Leistungen.

Damit ein Motor atmen kann, braucht er Ventile und deren Ansteuerung wurde laufend verfeinert. Frühere Motorräder nutzten oft seitengesteuerte Motoren oder OHV-Technik ("Overhead Valve"), bei der untenliegende Nockenwellen über Stoßstangen und Kipphebel die Ventile öffnen. Solche stoßstangen-gesteuerten V2-Motoren findet man bis heute bei Harley-Davidson sie liefern zwar satten Durchzug aus dem Drehzahlkeller, sind aber in der Drehzahl begrenzt. Mit aufkommenden sportlichen Ansprüchen hielten obenliegende Nockenwellen Einzug. Erst eine OHC-Steuerung ("Overhead Camshaft") also eine Nockenwelle im Zylinderkopf erlaubte höhere Drehzahlen, da weniger bewegte Masse im Ventiltrieb die Dynamik begrenzte.

Der nächste Schritt war die doppelte obenliegende Nockenwelle pro Zylinderkopf: DOHC (Double Overhead Camshaft).Bei einem DOHC-Motor sind also zwei Nockenwellen im Zylinderkopf verbaut, die Einlass- und Auslassventile getrennt betätigen. Diese Bauweise gilt heute als Stand der Technik in leistungsstarken Verbrennungsmotoren, weil sie präzise Steuerzeiten und hohe Drehzahlen ermöglicht. Übrigens sagt DOHC nichts über die Anzahl der Ventile aus ein DOHC-Motor kann je nach Konstruktion zwei, vier oder sogar fünf Ventile pro Zylinder haben.

Historisch markierte die Einführung der DOHC-Technik große Fortschritte. Bereits 1913 setzte Peugeot in einem Rennmotorrad erstmals einen DOHC-Motor ein. In Serienbikes etablierte Honda Mitte der 1960er Jahre DOHC-Vierzylinder in kleinen Hubräumen (die Honda CB450 von 1965 hatte einen DOHC-Twin, Spitzname "Black Bomber"), und 1972 präsentierte Kawasaki mit der Z1 das erste große Vierzylinder-DOHC-Bike. Seit den 1980er-Jahren sind vier Ventile pro Zylinder und DOHC-Ventilsteuerung bei den meisten Herstellern der Standard vom Supersportler bis zur Reiseenduro. Durch zwei obenliegende Nockenwellen lassen sich zudem Technologien wie variable Ventilsteuerzeiten umsetzen, bei denen die Steuerzeiten von Ein- und Auslassnockenwelle unabhängig voneinander verstellt werden können. Moderne Beispiele sind Hondas VTEC-System oder BMWs "ShiftCam", die je nach Drehzahl unterschiedliche Nockenprofile nutzen, um sowohl im Drehzahlkeller wie auch in der Spitze optimale Leistungsentfaltung zu erzielen.

Eine besondere Form der Ventilsteuerung ist die Desmodromik, wie sie bis heute vor allem Ducati einsetzt. Hierbei werden die Ventile nicht durch Federn geschlossen, sondern zwangsgeführt: Eine zusätzliche Nocke und ein zweiter Kipphebel übernehmen das Schließen des Ventils mechanisch. Das desmodromische System kommt also ohne die üblichen Ventilfedern aus die Ventilöffnung und -schließung wird komplett über Nocken gesteuert. Warum der Aufwand? In der Frühzeit des Motorsports waren Ventilfedern bei hohen Drehzahlen unzuverlässig: Federstahl versagte unter den extremen Belastungen häufig, Ventile flatterten oder Federn brachen. Die Desmodromik wurde als Lösung entwickelt, um Ventilflattern bei hohen Drehzahlen zu eliminieren und ein sauberes Schließen der Ventile sicherzustellen, selbst wenn konventionelle Federn versagen würden.

Ducati perfektionierte dieses Prinzip in den 1950er-Jahren: Chefingenieur Fabio Taglioni konstruierte ab 1956 ein vergleichsweise einfaches, robustes desmodromisches System für Ducati-Rennmaschinen eine Technik, die Ducati bis heute bei straßenzugelassenen Motorrädern einsetzt. Berühmt wurde die Desmodromik durch Ducatis Rennerfolge (etwa Mike Hailwoods Sieg 1978 auf der Ducati 900SS in der TT oder die dominanten Ducati-Superbikes der 1990er). Vorteile der Desmo-Technik sind präzise Steuerzeiten auch jenseits von 15.000 U/min und keine Gefahr eines "Ventilflatterns". Allerdings hat das System auch Nachteile: Der mechanische Ventilverschluss ist wartungsintensiv das Einstellen des Ventilspiels ist aufwendig und muss häufiger erfolgen (bei Ducatis V4-Motor sind etwa sieben Stunden für die Ventiljustage nötig). Zudem neigt ein desmodromischer Ventiltrieb zu etwas höherer Geräuschentwicklung durch mögliches Ventilklappern. Da moderne Ventilfedern dank verbesserter Materialien heute ebenfalls hohe Drehzahlen ermöglichen, verzichten fast alle anderen Hersteller auf Desmodromik. Ducati hält jedoch an ihrem Markenzeichen fest zumindest meist: für die Multistrada V4 etwa verabschiedeten sich die Italiener vom Desmo-Konzept zugunsten konventioneller Ventilfedern, da hier Wartungsarmut wichtiger war als das letzte Quäntchen Drehzahl.

Wenn es um feinfühlige Leistungsabgabe und Motorkarakter geht, spielt nicht nur die Ventiltechnik, sondern auch die Kurbelwelle eine große Rolle. Ein Begriff, der in den letzten Jahren viele PS-Fans fasziniert, ist die Crossplane-Kurbelwelle. Bekannt wurde sie durch Yamaha: Die YZR-M1 MotoGP-Maschine von Valentino Rossi verwendete einen Crossplane-Vierzylinder, und 2009 brachte Yamaha dieses Konzept mit der YZF-R1 in ein Serienmotorrad. "Crossplane" bedeutet, dass die Hubzapfen der vier Zylinder versetzt zueinander stehen genauer gesagt um 90° zueinander anstatt der üblichen 180° bei einem Reihenvierzylinder. Damit ergibt sich eine ungleichmäßige Zündfolge (ähnlich einem V4-Motor), was zunächst kontraintuitiv scheint. Doch der Effekt ist eine besser kontrollierbare Leistungsabgabe am Hinterrad: Durch den 90°-Versatz entstehen weniger trägheitsbedingte Drehmomentschwankungen im Kurbeltrieb, was dem Fahrer ein sanfteres, besser dosierbares Beschleunigungsgefühl vermittelt. Yamaha erklärte, man habe dadurch die Vorteile eines V4 mit denen eines Reihenvierzylinders kombiniert und tatsächlich klingt die Crossplane-R1 dumpfer und "V4-ähnlicher" als andere Vierzylinder, bietet aber gleichzeitig die hohen Drehzahlen eines Reihenkonzepts.

Technisch bringt eine Crossplane-Kurbelwelle allerdings auch Herausforderungen mit sich. Ein konventioneller Reihen-Vierzylinder (Flatplane-Kurbelwelle) zündet gleichmäßig alle 180° Kurbelwinkel und läuft daher relativ vibrationsarm. Der Crossplane-Vierzylinder hingegen zündet in einem ungleichmäßigen Intervall (kurz hintereinander und dann mit längerer Pause oft als "Big-Bang"-Charakter bezeichnet). Dadurch entstehen Ungleichförmigkeiten im Massenausgleich, die Vibrationen verursachen. Yamaha musste der R1 daher eine Ausgleichswelle spendieren, um die zusätzlichen Vibrationen der Crossplane-Anordnung zu bändigen. Trotz dieses Mehraufwands wird das Konzept wegen seines Traktionsvorteils geschätzt nicht umsonst nutzen auch heutige MotoGP-V4-Motoren einen ähnlichen Zündversatz (sogenannte Big-Bang-Motoren), bei denen zwei Zylinder fast gleichzeitig zünden und dann eine längere Pause bis zum nächsten Zündtakt folgt. Im Serienbau blieb Yamaha bislang allein auf weiter Flur mit Crossplane-Reihenvierzylindern (aktuell z.B. bei der R1 und der MT-10). Doch auch andere Hersteller experimentierten mit ungleichmäßigen Zündfolgen, etwa Triumph bei der Rocket 3 (2.458-ccm-Dreizylinder) mit einem 270°-Hubzapfenversatz oder Honda bei bestimmten Paralleltwins Ziel ist immer, die Leistungsabgabe zu glätten und mehr Grip am Hinterrad zu ermöglichen.

Mehr Leistung aus dem Motor holen dieses Ziel verfolgte man schon früh nicht nur durch höhere Drehzahlen, sondern auch durch Aufladung. Bei aufgeladenen Motoren wird der einströmenden Luft mehr Sauerstoff zugeführt, als es der Umgebungsluftdruck allein erlauben würde. Dadurch kann mehr Kraftstoff verbrannt und die Leistung gesteigert werden. Zwei Konzepte stehen sich hier gegenüber: der Turbolader und der Kompressor.

In den 1980er-Jahren lieferten sich die japanischen Hersteller ein regelrechtes Turbo-Wettrüsten. Honda brachte 1981 als erster die CX 500 Turbo auf den Markt eine tourentaugliche Maschine, deren mit Abgas-Druck aufgeladener V2-Motor gegenüber dem Basismodell rund 32 PS mehr leistete. Bald zogen die anderen nach: Yamaha präsentierte die XJ 650 Turbo, Kawasaki die GPz 750 Turbo und Suzuki die seltene XN85 Turbo. Diese turboaufgeladenen Bikes wirkten ihrer Zeit voraus plötzlich waren Leistungswerte möglich, die zuvor undenkbar schienen. Doch keines der Modelle wurde ein Verkaufserfolg. Die Turbo-Motoren jener Ära hatten erhebliche Nachteile: berüchtigt war das Turboloch die Verzögerung, bis der Lader einsetzte. Unterhalb einer bestimmten Drehzahl tat sich wenig, dann jedoch setzte die Leistung brachial ein, was die Maschinen schwer kontrollierbar machte. Zudem brachten die Turbos zusätzliches Gewicht und hohe Kosten mit sich. So verschwanden die "Turbo-Bikes" genauso schnell wieder, wie sie gekommen waren. Die auf 112 PS getrimmte Kawasaki GPz 750 Turbo schaffte es zwar, die meisten Fans unter den Vierzylinder-Turbos zu gewinnen, doch auch sie wurde nach wenigen Jahren eingestellt.

Heute erleben aufgeladene Motorrad-Motoren ein Revival allerdings setzt man auf das andere Prinzip, den mechanischen Kompressor.

2014 ließ Kawasaki mit der Ninja H2R die Bombe platzen: Ein aufgeladener 1,0-Liter-Motor mit Kompressor und über 300 PS Spitzenleistung im Renn-Trimm ließ der Konkurrenz sprichwörtlich die Spucke wegbleiben. Anders als beim Turbo, der von den Abgasen angetrieben wird, sitzt beim Kompressor ein Verdichter, der direkt vom Motor mechanisch angetrieben wird bei Kawasaki über Zahnräder. Dadurch liegt bereits aus dem Drehzahlkeller voller Ladedruck an, und die Leistungsentfaltung erfolgt ohne spürbare Verzögerung. Das Ergebnis: Keine Spur vom gefürchteten Turboloch stattdessen gleichmäßige Kraftentfaltung und tadellose Fahrbarkeit sind der Hauptgrund, weshalb ein Turbo am Motorrad der Kompressor-Technik niemals das Wasser reichen kann. Kawasakis Ninja H2 (Straßenversion ~200 PS) und H2R (Rennversion über 300 PS) beweisen, dass man dank moderner Elektronik und Fahrwerksabstimmung solch extreme Power heute beherrschen kann. Andere Hersteller ziehen langsam nach: Suzuki zeigte Konzeptbikes mit Turbo (Recursion), und selbst im kleinvolumigen Segment experimentieren Hersteller wie die chinesische Firma Benda mit aufgeladenen Motoren. Im Automobilbereich sind Turbo und Kompressor längst Massenware bei Motorrädern bleiben sie für spezielle Nischen reserviert. Doch angesichts immer strengerer Abgasgesetze könnten in Zukunft kleinere, aufgeladene Motoren auch bei Bikes an Bedeutung gewinnen, um viel Leistung mit vergleichsweise geringem Verbrauch zu realisieren.

Natürlich ist Aufladung im Motorradbereich kein neues Thema: Schon in den 1930er-Jahren gewannen Kompressor-Motorräder Grand-Prix-Rennen beispielsweise der BMW Type 255 Kompressor, mit dem Georg Meier 1939 die Senior TT gewann. Nach dem Krieg wurden solche "Gebläsemaschinen" in internationalen Rennen allerdings verboten, sodass bis in die 1970er Jahre hinein nur noch Saugmotoren an den Start gingen. Erst die oben erwähnten Versuche in den 80ern brachten die Aufladung zurück und nun hat Kawasaki den Supercharger salonfähig gemacht.

Der Motorrad-Rennsport ist seit jeher Treiber für technische Innovationen. Viele Entwicklungen, die heute in Serienbikes selbstverständlich sind, haben ihren Ursprung in GP-Rennmaschinen. DOHC-Ventilsteuerung? Wurde zuerst in Rennmotoren eingesetzt, bevor Serienmaschinen folgten. Desmodromik? Ducati nutzte sie zuerst erfolgreich auf der Rennstrecke, ehe Straßenmodelle damit ausgerüstet wurden. Aluminium-Brückenrahmen, Scheibenbremsen, Einspritzanlagen, elektronische Zündungen die Liste ließe sich fortsetzen.

Gerade in der MotoGP der Technologieträger-Serie werden extreme Lösungen erprobt. Ventilbetätigung mittels Pneumatik anstelle von Federn? In der MotoGP seit den 2000ern üblich, um jenseits 18.000/min noch stabile Steuerzeiten zu haben in Serienbikes (noch) nicht angekommen, weil zu komplex und teuer. Seamless-Getriebe, die ohne Zugkraftunterbrechung schalten? In MotoGP-Bikes Standard, bei Straßenbikes noch Zukunftsmusik (Halbautomatiksysteme und Quickshifter kommen dem nahe und sind inzwischen verbreitet). Ride-by-Wire (elektronische Gassteuerung) zuerst in der MotoGP angewandt, ab Mitte der 2000er dann in immer mehr Serienmaschinen eingeführt, um Fahrmodi und Traktionskontrollen zu ermöglichen.

Überhaupt zügeln heute hochentwickelte Elektroniksysteme die gestiegenen Motorleistungen. Was in den 1990ern in der Superbike-WM erprobt wurde (erste einfache Traktionskontrollen bei Superbikes), ist heute aus keinem Hypersportler mehr wegzudenken. Traktionskontrolle, Wheelie-Control, Launch-Control, Motorbrems-Regelung diese Helferlein stammen direkt aus dem Rennsport. Nur so lassen sich über 200 PS auf zwei Rädern überhaupt noch beherrschen. Die MotoGP-Prototypen haben hier die Richtung vorgegeben: Während Mick Doohan in den 90ern seine 500er-Honda noch ohne elektronische Helfer bändigte, verfügen aktuelle MotoGP-Bikes über ausgeklügelte Regeltechnik.

Auch mechanisch wandern Racing-Ideen in die Serie: Beispiele sind Titan-Pleuel oder Schmiedekolben für höhere Drehzahlen und Haltbarkeit, welche zuerst in Werksrennern erprobt wurden. Oder der Einsatz von Kohlefaser heute z.B. in Form von Carbon-Felgen oder gar ganzen Rahmen (wie bei Ducati Superleggera-Modellen). Ein aktuelles Beispiel sind die sogenannten Winglets kleine Flügel an der Verkleidung zur Erhöhung des Anpressdrucks. Sie stammen aus der MotoGP und haben mittlerweile an superschnellen Straßenbikes wie Ducati Panigale oder Aprilia RSV4 Einzug gehalten, um die Wheelie-Neigung bei hohem Tempo zu reduzieren.

Rennsport diente auch oft dazu, Konzepte zu testen, die dann in Serie verworfen wurden. Etwa Hondas berüchtigter ovaler Kolben im NR750 in den 1980ern in der GP500 erprobt, aber so kompliziert und teuer, dass er keine Zukunft hatte. Dennoch lernten die Ingenieure daraus. So bringt jede Saison MotoGP-Technik, die ein paar Jahre später in vereinfachter Form auch uns Normalsterblichen auf der Landstraße zugutekommt.

Diese Entwicklungen zeigen: Die Motorradtechnik hat eine rasante Entwicklung genommen. Immer höhere Leistungssteigerung ging Hand in Hand mit Ingenieurskunst und kreativen Lösungen ob mehr Zylinder, mehr Drehzahl, bessere Ventilsteuerungen oder gar Aufladung. Und egal ob auf der Rennstrecke oder der Straße: Die Leidenschaft für Technik und Speed treibt die Innovation immer weiter. Wenn du dieses Wissen im Kopf hast, bist du bestens gerüstet jetzt bist du dran: Teste dein Wissen im Motoren-Quiz und finde heraus, ob du ein echter PS-Profi bist!