Warum heißt der Boxermotor eigentlich Boxermotor?

Schon der Porsche 356 hatte einen Vierzylinder-Boxermotor, seit 1963 prägt der Sechszylinder-Boxermotor den Porsche 911. Kein anderes Motorkonzept prägt die Marke so sehr. Doch was genau macht den Boxermotor eigentlich aus? Worin unterscheidet er sich von einem V-Motor? Und warum entwickelte Porsche ausgerechnet für den legendären Le-Mans-Rennwagen 917 einen flachen Zwölfzylinder, der kein Boxermotor war? Wir bringen Licht ins Dunkel!

Wie funktioniert der Boxermotor und woher hat er seinen Namen?

Der Viertakt-Verbrennungsmotor mit Hubkolben folgt einem klaren Prinzip. Vereinfacht gesagt bewegt sich ein Kolben innerhalb eines Zylinders hin und her. Dabei durchläuft er die vier Takte Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen. Beim Ansaugen gelangt frisches Gemisch beziehungsweise Luft in den Zylinder, beim Verdichten wird die Zylinderfüllung zusammengedrückt. Die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs erzeugt Druck, der den Kolben im Arbeitstakt antreibt. Anschließend werden die Abgase ausgestoßen. Über eine Verbindungsstange, das sogenannte Pleuel, wird die Bewegung des Kolbens auf die Kurbelwelle übertragen und in eine Drehbewegung umgewandelt. Das Ergebnis: Der Motor „dreht“. Die Anzahl der Kurbelwellenumdrehungen pro Minute gibt die Motordrehzahl an.

Porsche setzte in seiner Geschichte auf Reihenmotoren, zum Beispiel in 924, 944 und 968, V-Motoren, wie im 928 und Panamera sowie Boxermotoren in 356, 911 und zahlreichen Mittelmotorsportwagen.

Je nach Anordnung der Zylinder unterscheiden sich die Motorbauformen. Beim Reihenmotor befinden sich alle Zylinder hintereinander in einer Reihe. Dadurch baut er vergleichsweise schmal, wird mit zunehmender Zylinderzahl allerdings länger. Beim V-Motor verteilen sich die Zylinder dagegen auf zwei sogenannte Zylinderbänke, die in einem Winkel zueinander stehen. So lassen sich bei gleicher Zylinderzahl kürzere Motoren bauen. Die Pleuel zweier gegenüberliegender Zylinder greifen dabei üblicherweise an einem gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle an. Wie sich die beiden Kolben zueinander bewegen, hängt vom Winkel zwischen den Zylinderbänken ab.

Auch der Boxermotor hat zwei Zylinderbänke. Der Zylinderbankwinkel beträgt dabei 180 Grad. Die Zylinder liegen sich also flach zu beiden Seiten der Kurbelwelle gegenüber. Zusätzlich hat jeder Kolben über sein Pleuel einen eigenen Hubzapfen. Die Hubzapfen eines gegenüberliegenden Kolbenpaares sind um 180 Grad gegeneinander versetzt. Dadurch bewegen sich beide Kolben gleichmäßig von der Kurbelwelle weg und wieder zu ihr hin. Schaut man auf einen liegenden Motor, bei dem sich beide Kolben gleichzeitig nach außen bewegen, erinnert die Bewegung an die Fäuste zweier Boxer. Daher kommt der Name Boxermotor.

Warum Porsche auf den Boxermotor setzt

Porsches Verbindung zum Boxermotor reicht bis in die 1930er-Jahre zurück. Das Konstruktionsbüro von Ferdinand Porsche entwickelte damals einen Kleinwagen mit Boxermotor im Heck für NSU. Anschließend entstand bei Porsche auch die Konstruktion des späteren VW Käfer einschließlich seines luftgekühlten Vierzylinder-Boxers. Als Ferry Porsche mit seinem Team nach dem Zweiten Weltkrieg den 356 entwickelte, griff er auf diesen Motor zurück.

Porsche blieb diesem Grundprinzip deshalb auch beim Nachfolger des 356 treu. Im 911 kamen zwei Zylinder hinzu. Der von Hans Mezger entwickelte Sechszylinder-Boxer bot dabei neben mehr Leistungspotenzial einen besonders guten Massenausgleich und entsprechend hohe Laufruhe. Über die Jahrzehnte veränderte Porsche Hubraum, Kühlung und Gemischaufbereitung, hielt aber an der Anordnung der Zylinder fest. So wurde der Boxermotor zu einem der prägenden technischen Merkmale der gesamten Marke.

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Die Konstruktion brachte für den frühen Porsche-Sportwagen mehrere Vorteile mit. Die liegenden Zylinder ermöglichten eine flache Bauweise, und gegenüber einem Reihenmotor gleicher Zylinderzahl fiel der Motor kürzer aus. Das erleichterte seine Unterbringung unter der nach hinten abfallenden Karosserie. Auch für die damals verwendete Luftkühlung bot der Boxer gute Voraussetzungen: Seine auf zwei Seiten verteilten Zylinder ließen sich gut mit ausreichend Kühlluft versorgen.

Nicht jeder flache Motor mit zwei Zylinderbänken ist ein Boxermotor – auch bei Porsche nicht!

Während Porsche beim 911 auf den Sechszylinder-Boxer setzte, entstand für den Motorsport ein flacher Motor mit ganz anderem Innenleben. Der 1969 vorgestellte Porsche 917 hatte zwölf Zylinder, die sich ebenfalls zu beiden Seiten der Kurbelwelle gegenüberlagen. Trotz dieser vertrauten Anordnung war sein Triebwerk aber kein Boxermotor, wie noch beim 908.

Beim Boxermotor hat jedes Pleuel einen eigenen Hubzapfen auf der Kurbelwelle und die Kolben laufen gegenläufig. Beim 180-Grad-V-Motor teilen sich zwei gegenüberliegende Kolben einen Hubzapfen und bewegen sich in gleicher Richtung. Dass die Unterscheidung nicht ganz trivial ist, zeigt auch Ferrari. Deren Modelle 512 und 356 GT/4 erhielten den Beinamen Berlinetta Boxer, obwohl sie 180°-V12-Motoren besaßen.

Richard Lindhorst, Elferspot

Der entscheidende Unterschied lag in der Verbindung zwischen Pleueln und Kurbelwelle. Beim Boxer hat jedes Pleuel einen eigenen Hubzapfen. Die gegenüberliegenden Kolben bewegen sich deshalb gleichzeitig zur Kurbelwelle hin oder von ihr weg. Im Zwölfzylinder des 917 teilten sich dagegen jeweils zwei Pleuel gegenüberliegender Zylinder einen Hubzapfen. Dadurch bewegten sich die beiden Kolben in dieselbe räumliche Richtung: Während sich einer der Kurbelwelle näherte, entfernte sich der andere von ihr. Erreichte einer seinen oberen Totpunkt, stand sein Gegenüber am unteren.

Deshalb handelte es sich nicht um einen Boxermotor, sondern einen 180°-V12-Motor. Diese Konstruktion bot bei einem Motor mit zwölf Zylindern handfeste Vorteile. Statt der zwölf Hubzapfen eines entsprechenden Boxers benötigte die Kurbelwelle des 917 nur sechs. Dadurch ließ sich der Motor zum Einen in Längsrichtung kompakter bauen und zum Anderen konnte eine leichtere Kurbelwelle eingesetzt werden.

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Ein Boxermotor hat auch Nachteile

Dass Porsche beim 917 bereits vom Boxermotor abwich, zeigt klar: Den konstruktiven Vorteilen des Boxermotors stehen auch Nachteile gegenüber. Zunächst wäre da der erhöhte Platzbedarf in der Breite. Denn 180° Zylinderbankwinkel bedeuten gleichzeitig die breitestmögliche Anordnung. Je nach Einbaulage ergeben sich daraus Herausforderungen. Sofern die Abgasanlage unter dem Motor verläuft, muss der Motor selbst angehoben werden. Das wiederum macht den Schwerpunkt-Vorteil teilweise zunichte. Auch der Zugang zu Zündkerzen und Anbauteilen kann erschwert sein. Verglichen mit einem klassischen V-Motor baut der Boxermotor zudem länger und schwerer. Schließlich braucht er doppelt so viele Hubzapfen.

Außerdem bedeutet ein Boxermotor im Rennbetrieb auch aerodynamische Nachteile. Was im ersten Moment wenig einleuchtend klingt, erklärt sich auf den zweiten Blick. Denn der Boxermotor nimmt tief im Fahrzeug viel Breite ein. Somit können die Abtrieb erzeugenden Venturi-Kanäle am Unterboden nicht so frei positioniert werden, wie bei einem V- oder Reihenmotor. Außerdem müssen sie tendenziell kleiner sein, was die Effizienz des Diffusors beeinträchtigt. Aus diesem Grund haben die meisten Rennfahrzeuge auf 911-Basis sehr hohe und große Heckflügel, um den Abtriebs-Nachteil des Diffusors wieder auszugleichen.

Norbert Singer – Porsche Rennsport 1970-2004 – Buchrezension Norbert Singer alias Mister Le Mans erklärt in seinem Buch sehr ausführlich, wie komplex das Thema Aerodynamik bereits in der Gruppe-C-Ära der 1980er Jahre im Motorsport war. Mehr

Wie stark die Einbauposition des Motors die Aerodynamik beeinflusst, zeigte der Porsche 911 RSR der Saison 2017. Porsche kehrte die Anordnung von Motor und Getriebe um und platzierte den Sechszylinder-Boxer vor der Hinterachse. Damit wurde der RSR zum Mittelmotor-Rennwagen und gewann Platz für einen größeren Heckdiffusor. Bei den Rennprototypen nach dem 911 GT1 setzte Porsche deshalb auf V-Motoren, die mehr Freiheiten bei der Gestaltung des gesamten Fahrzeugs boten. Der RS Spyder erhielt einen 3,4 Liter großen V8-Saugmotor. Im 919 Hybrid, mit dem Porsche von 2015 bis 2017 drei Le-Mans-Gesamtsiege in Folge errang, arbeitete 2,0-Liter-V4 und im 963 ein 4,6-Liter-V8.

Der Dreiklang „Porsche, 911, Boxermotor“ ist untrennbar – vermutlich bis zum Ende des Verbrenners

Porsches Ingenieuren wird häufig eine gewisse Sturheit unterstellt. Während alle übrigen Sportwagenhersteller auf Mittelmotor-Layouts gewechselt sind, verfeinern sie in Zuffenhausen noch immer das Prinzip Heckmotor. Auch nach über 60 Jahren halten sie weiter an der Silhouette des 911 fest. Wer an Porsche denkt, denkt an den 911. Und der 911 hat einen Boxermotor im Heck. Das wird wohl auch bis zum bitteren Ende des Verbrennungsmotors so bleiben.

© Titelbild: Porsche