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Technik: So arbeitet der Kompressor der Kawasaki H2

Von - 10.10.2016 16:30

Dank Kompressoraufladung leistet der 998-ccm-Reihenvierzylinder-Motor der Kawasaki H2R über 300 PS. Wir erklären, welche Technik hinter dieser Monstermaschine steckt.

Kawasaki hat die H2 sowie die H2R für 2017 noch einmal mit Verbesserungen ausgestattet. Es galt, das ultimative Motorrad zu bauen.

Herzstück der Ninja H2 ist ein Kompressorlader, der auf dem Boliden des Rennmodells Ninja H2R mit mehr als 300 PS basiert. Trotz seiner fulminanten Leistung benötigt dieses Kraftwerk nicht mehr Platz als andere Supersport-Motoren der 1-Literklasse. Möglich wird diese umwerfende Leistung erst durch den speziell für Motorräder konstruierten Kompressor.

Kawasaki musste wegen der hohen Hitzeentwicklung des Kompressormotors einen filigranen Gitterrohrrahmen aus Stahl bauen. Ein Alurahmen mit seinen dicken Profilen hätte das Hitzeproblem noch verschärft

Der Lader – eine Eigenentwicklung

Bei der Entwicklung des Laders für die Ninja H2 und H2R konnten die Motorradingenieure von Kawasaki auf tatkräftige Unterstützung von anderen Sparten im Konzern wie den Gasturbinen- und Luftfahrtsparten sowie der Technologieabteilung zählen. Da die Entwicklung komplett im eigenen Haus erfolgte, konnte der Lader perfekt auf die Motoreigenschaften beider Ninja-Modelle zugeschnitten werden. Lohn der Mühen ist ein hocheffizienter, motorradspezifischer Lader, der dem Piloten gewaltige Leistung und fulminante Beschleunigung bietet.

Der größte Vorteil der Eigenentwicklung: Er konnte exklusiv auf die Anforderungen der Motoren der Ninja H2 und H2R ausgelegt werden. Damit ließ sich ein optimales Leistungsprofil über ein sehr breites Drehzahlband realisieren, das mit zugekauften Kompressoren von Fremdherstellern selbst nach umfassender Modifikation nicht möglich gewesen wäre.

Voraussetzung für den Wirkungsgrad des Laders ist eine hohe Kompression der Ansaugluft ohne übermäßige Erwärmung, um Einbußen beim Leistungsplus zu minimieren. Zwar liefern die meisten Kompressorlader über bestimmte Drehzahlbereiche einen hohen Wirkungsgrad, doch der Lader der Ninja H2 und H2R kann deutlich mehr. Er verwirklicht eine optimale Aufladung über einen weiten Bereich von Druck- und Luftstromverhältnissen – also über einen sehr weiten Motordrehzahl- und Geschwindigkeitsbereich. Sein Wirkungsfeld verbreitert den Spitzendrehmomentbereich und liegt dem gewaltigen Spurtvermögen der Ninja H2R zugrunde.

Im Vordergrund des Kompressorladers stehen nicht nur die Maschinenleistung, sondern auch die Beschleunigung und das Ansprechverhalten. Der Kompressorlader hat im Vergleich zum Turbolader keine Verzögerung, denn er wird direkt vom Motor angetrieben und nicht von den Abgasen. Das bedeutet, dass die stärkere Beschleunigung sofort verfügbar ist, wenn der Fahrer am Gasgriff dreht.

Dank seiner hohen Effizienz und des geringen Hitzeaufbaus konnte auf einen Ladeluftkühler verzichtet werden, was eine große Gewichts- und Platzersparnis bedeutet.

Der von den Ingenieuren in einem Alugussgehäuse untergebrachte Lader fußt auf dem Zentrifugalprinzip und ist ideal für überlegene Leistungen im Hochdrehzahlbereich.

Der Lader ist hinter der Zylinderreihe zentral platziert, wodurch er die komprimierte Ansaugluft auf alle vier Zylinder gleichmäßig verteilen kann.

Der Lader verwendet das Motoröl für seine Schmierung. Da er also keine separate Ölversorgung benötigt, trägt er zum hochkompakten, leichten Design bei.

Der Lader wird von der Kurbelwelle über einen Planetensatz angetrieben. Dieses Planetengetriebe verwendet Technologien aus der Luftfahrtsparte Kawasaki Aerospace, um eine sehr kompakte Einheit zu bilden und Reibungsverluste zu minimieren.

Das Planetengetriebe erhöht die Drehzahl des Verdichterrads auf das 9,2-Fache der Kurbelwellendrehzahl (1,15-fache Übersetzung durch Stirnrad plus 8-fache Übersetzung durch Planetengetriebe). In der Praxis bedeutet dies, dass die Verdichterradwelle bei Höchstdrehzahl des Motors (ca. 14.000/min) mit fast 130.000/min dreht.

Eine Drucklagerstruktur, die aus einem Keramiklager und einer Ölfilmdämpfung besteht, bei der die Welle auf einem Ölfilm schwimmt, dient zur Steuerung der Wellenvibrationen und sorgt für gleichmäßige Laufgeschwindigkeiten bis zu 140.000/min.

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Schnittmodell des Kompressors, gut zu sehen das CNC-gefräste Verdichterrad © Kawasaki Schnittmodell des Kompressors, gut zu sehen das CNC-gefräste Verdichterrad Das Planetengetriebe erhöht die Drehzahl des Verdichterrades auf 9,2-fache Motordrehzahl, ergo bis 130.000/min © Kawasaki Das Planetengetriebe erhöht die Drehzahl des Verdichterrades auf 9,2-fache Motordrehzahl, ergo bis 130.000/min Mit einem wuchtigen Aluchassis wäre die grosse Hitzeentwicklung des Motors problematisch – Kawasaki baute darum ein filigranes Gitterrohrchassis aus Stahlrohr © Kawasaki Mit einem wuchtigen Aluchassis wäre die grosse Hitzeentwicklung des Motors problematisch – Kawasaki baute darum ein filigranes Gitterrohrchassis aus Stahlrohr Ein riesiger Kanal aus Carbon führt dem Kompressor die Frischluft zu © Kawasaki Ein riesiger Kanal aus Carbon führt dem Kompressor die Frischluft zu Da der Luftfilter dem Kompressor vorgeschaltet ist, dient die Airbox nurmehr als Überdruckbehälter für auf bis zu 2,4 bar vorverdichtete Ansaugluft © Kawasaki Da der Luftfilter dem Kompressor vorgeschaltet ist, dient die Airbox nurmehr als Überdruckbehälter für auf bis zu 2,4 bar vorverdichtete Ansaugluft Mechanischer Antrieb des Kompressors von der Kurbelwelle über eine Zwischenwelle per Zahnkette (vorne) über ein Planetengetriebe (Mitte). © Kawasaki Mechanischer Antrieb des Kompressors von der Kurbelwelle über eine Zwischenwelle per Zahnkette (vorne) über ein Planetengetriebe (Mitte). Kawasaki H2 © Kawasaki Kawasaki H2
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