Motoranlasser

Hilfsaggregat zum Starten von Verbrennungskraftmaschinen
(Weitergeleitet von Anlasser)

Der Anlasser oder Starter ist ein Hilfsaggregat zum Starten von Verbrennungskraftmaschinen. Ebenfalls werden hier manuelle Anlassverfahren beschrieben, die üblicherweise nicht als Anlasser oder Starter bezeichnet werden.

Elektrischer Anlasser

Zweck und VoraussetzungenBearbeiten

Verbrennungsmotoren und auch Gasturbinen können, im Gegensatz zu Dampfmaschinen und Elektromotoren, bei Stillstand kein Drehmoment liefern und daher nicht selbst anlaufen. Verbrennungsmotor bzw. Gasturbine müssen auf eine Mindestdrehzahl (Zünddrehzahl) beschleunigt werden, ab der in der Maschine der Verbrennungsprozess selbsterhaltend weiterläuft. Bei einem Verbrennungsmotor heißt dies, dass die gewonnene Energie aus der Verbrennung nach der ersten Zündung den Motor weitertreiben muss bis die nächste Zündung und Verbrennung erfolgt. Unterhalb der Zünddrehzahl entweichen an Kolbenringstoss und ggf. Ventilen zu viel der zu komprimierenden Luft (bzw. Gemisch) und zu viel Wärme über die Brennraumwände (hauptsächlich Kolbenboden und Zylinderkopf). Beides reduziert die Temperatur im Brennraum, sodass kein ordentlicher Verbrennungsprozess stattfinden kann.

Nicht eingegangen wird in diesem Artikel darauf, dass der Motor vor dem Anlassvorgang in einen Zustand gebracht werden muss, in welchem er lauf- und startfähig ist. Dazu gehören u. a. dass die Maschine technisch in Ordnung sein muss, Startgrenztemperaturen eingehalten werden, der Drehwiderstand nicht zu groß ist (Arbeitsmaschine ausgekuppelt und ggf. Dekompression eingeschaltet), Kraftstoffversorgung und ggf. Zündung eingeschaltet, Gashebel und ggf. Choke oder Startmehrmenge in die richtigen Stellungen gebracht wurden. Ab der Größe eines typischen Lokomotivmotors müssen die Motoren vorgewärmt werden (ca. 40 °C bis Betriebstemperatur) und der Öldruck muss vor dem Start aufgebaut werden.

Anbringung am MotorBearbeiten

Motornahe AnbringungBearbeiten

Die oft einfachste Form ist, den Anlasser direkt auf der Kurbelwelle zu montieren. Eine eigene Wellenlagerung wird nicht benötigt und meistens auch kein eigenes Gehäuse für den Anlasser. Nachteilig ist, dass ein sehr hohes Drehmoment aufgebracht werden muss, um die Anlasswiderstände des Motors zu überwinden. Deshalb wurde die Anbringung früher nur bei sehr kleinen Motoren verwendet. Heute wird sie aber wieder bei hybridisierten PKW-Motoren eingesetzt, weil dort die Elektromaschine eine sehr hohe Leistung hat, um das Fahrzeug auch elektrisch fahren zu können.

RitzelstarterBearbeiten

Die meist verbreitete Anbringung ist heute, dass der Anlassmotor über ein Ritzel auf seiner Welle den Zahnkranz am Schwungrad des Verbrennungsmotors antreibt. Dabei ergibt sich typischerweise ein Untersetzungsverhältnis von 1:10 oder größer, so dass der Anlasser entsprechend kleiner gestaltet werden kann. Bei dieser Anordnung kann der Anlasser nicht zum Wiederaufladen des Speichers (der Batterie) genutzt werden. Bei größeren Anlassern und Motoren dominieren nach SAE genormte Anbauflansche, bei PKW- und kleineren Motoren proprietäre Anschlüsse.

GetriebeBearbeiten

 
Anlasser an einem Luftschiffmotor aus den 1920er Jahren

Der Anlasser kann auch über ein Getriebe (meist Riementrieb) am Motor angebracht werden, dabei wird bei Betrieb des Motors der Anlasser typischerweise nicht vom Motor abgekoppelt, läuft also permanent mit. Dies erfordert geringere Untersetzungsverhältnisse als beim Ritzelstarter, um bei laufendem Motor die Drehzahl im Anlasser nicht zu hoch werden zu lassen.

SonderbauformenBearbeiten

Sonderbauformen, z. B. Druckluftanlassung über die Zylinder, erfordern häufig eine konstruktive Anpassung des Motors an diese Anlassmethode, z. B. ein zusätzliches Ventil im Zylinderkopf.

Manuelle AnlassverfahrenBearbeiten

Andrehen und KurbelstartBearbeiten

Die wohl älteste Startmethode ist das direkte Andrehen eines Motors durch Griff in die Speichen oder an den Kranz des Schwungrads, diese Methode stieß jedoch schnell an ihre Grenzen: Die Motoren wurden größer und leistungsstärker (womit der zu überwindende Andrehwiderstand stieg), gleichzeitig aber auch kompakter und leichter (somit auch mit leichteren Schwungmassen). Zusätzlich wurde das Schwungrad zunehmend schlechter zugänglich bzw. ganz unzugänglich. Trotzdem hat sich das Andrehen als Kurbelstart erhalten:

  • Um nicht mehr mit den Händen in das oft schlecht zugängliche und im Betrieb rotierende Schwungrad greifen zu müssen, wurde die Andrehkurbel entwickelt. Diese wurde bald über eine spezielle Andrehklaue in den Motor eingespurt. Wesentlich ist, dass die Andrehkurbel während des Andrehens nicht ausspuren kann, nach dem Anlaufen des Motors aber zuverlässig ausgespurt ("ausgeworfen") wird.
  • Die Andrehvorrichtung wirkte nicht mehr direkt auf die Kurbelwelle, sondern über ein Untersetzungsgetriebe. Dadurch kann auf der Kurbelwelle eine höhere Drehzahl erreicht werden. Bei kleinen Dieselmotoren wurde dazu an der Nockenwelle angedreht, weil dies praktisch ohne zusätzlichen Bauaufwand die gewünschte Untersetzung zur Kurbelwelle lieferte.
  • Bei Motoren mit hohem Kompressionswiderstand (hohe Verdichtung wie bei Dieselmotoren) wurde eine Dekompressionseinrichtung eingeführt.
  • Im gewerblichen Bereich schrieben die Berufsgenossenschaften teilweise ausreichende Zugänglichkeit zum Andrehpunkt vor, z. B. Andrehwelle min. 600 mm über Standort des Bedieners.

Trotzdem verlangt ein sicheres Andrehen ein gewisses Verständnis sowohl des Konstrukteurs als auch des Bedieners:

  • Die eigentlich erforderliche große Schwungscheibe (Gewicht und Durchmesser) steht den gewünschten kompakten Abmessungen und einem niedrigen Preis entgegen. Zudem muss z. B. durch geeignete Maßnahmen verhindert werden, dass der Motor "rückwärts" anlaufen kann, die Kröpfung der Andrehkurbel muss an den Motor angepasst werden etc.
  • Der Bediener muss seitlich neben der Andrehkurbel sicher stehen und die Andrehkurbel mit seinem vollen Körpergewicht von sich wegdrücken können wenn diese nach oben zeigt.
  • Der Kompressionswiderstand beim Andrehen kann nicht überwunden werden durch Kraft, sondern nur durch ausreichende Drehzahl zum Zeitpunkt der ersten Kompression (nicht irgendwann davor) und die dann im Schwungrad gespeicherte Energie. Eine Fehlbedienung hierbei wurde erst mit der (drehzahlgesteuerten) vollautomatischen Dekompression ab den 1990ern vermieden.
  • Startpilot und andere verbotene Hilfsmittel können zu Motorschäden als auch unkontrollierten Frühzündungen führen.

Diese Fehler führten zum gefürchteten Zurückschlagen des Motors und der Andrehkurbel. Um Verletzungen an Daumen oder Handgelenk zu vermeiden, wurde u. a. der "Affengriff" zum Umfassen der Andrehkubel empfohlen, bis in den 1980ern im gewerblichen Bereich Berufsgenossenschaften eine motorseitge Schutzvorrichtung forderten. Durch diese Forderung wurde der Kurbelstart soweit verteuert, dass er schrittweise durch Reversierstart und Elektrostart ersetzt wurde.

Im Kraftfahrzeugbereich wurden auch nach 1945 noch Fahrzeuge mit Anlasskurbel (als Reserve und zur Wartung) hergestellt: VW Käfer und Derivate; Renault R4, Dauphine; zugleich Wagenheberkurbel: Citroën 2CV.[1]

SeilstartBearbeiten

Seilstart ist eine einfache Startmethode, die sehr gut mit kleinen Schwungmassen zu recht kommt und deshalb bis zur Verbreitung von Reversierstart und Elektrostart (außerhalb Deutschlands) weit verbreitet war. Den geringen Kosten bei Motor und Startvorrichtung steht eine sehr anspruchsvolle Bedienung mit höherem Verletzungsrisiko gegenüber.

ReversierstartBearbeiten

Der Reversierstarter ist heute die gängigste, einfachere Alternative zum Elektrostart. Wie auch bei den anderen Handstartverfahren spart man neben dem Anlasser selbst auch Zahnkranz, Lichtmaschine, Batterie und Verkabelung ein. Bei luftgekühlten Motoren kommt oft noch eine einfachere Konstruktion des Schwungrads hinzu. Dies betrifft Anschaffungskosten, Wartungsaufwand und – bei mobilen Geräten besonders wichtig – das Gewicht.

KickstartBearbeiten

Der Kickstarter wird vorwiegend bei Motorrädern verwendet und gleicht in seiner Funktion dem Reversierstart.

KraftstartanlagenBearbeiten

In Abgrenzung zu den manuellen oder Handstartverfahren wird gelegentlich von Kraftstarteinrichtungen gesprochen. Gemeint sind damit alle Verfahren, bei denen im Moment des Startvorgangs die Energie zum Starten des Motors aus einem Speicher zur Verfügung gestellt wird. Welche Energieform genutzt wird ist unerheblich (mechanisch, chemisch etc.), ebenso wie dieser Speicher wieder aufgeladen wird. Typischerweise bestehen die Systeme u. a. aus dem Starter selbst, einem Energiespeicher, einer Steuerung und einer Vorrichtung den Speicher wieder aufzuladen.

ElektroanlasserBearbeiten

SchubankeranlasserBearbeiten

Der Schubankeranlasser ist die vermutlich älteste Bauform eines Elektroanlassers und nur noch für zunehmend größere Leistungen üblich. Äußerlich erkennbar ist er gegenüber dem Schub-Schraubtriebanlasser an dem fehlenden Magnetschalter und einer Kappe am hinteren Ende, die seitlich über das eigentliche Anlassergehäuse vorsteht.

In seiner einfachsten Form sind Anlasserwelle, Ritzel und Anker fest miteinander verbunden, im Anlassergehäuse axial verschiebbar gelagert und durch Federkraft in Ruhestellung eingezogen. Für den Anlassvorgang wird der Anker gegen die Federkraft nach vorne geschoben, so dass das Ritzel im Zahnkranz einspurt. In seiner Endlage schließt der Anker einen Kontakt für den Anlasserstrom und der Anlasser beginnt zu drehen und startet den Motor. Dann wird der Anker durch Federkraft in Ruhestellung zurückgeschoben und dabei der Stromfluss zum Anlasser unterbrochen. In dieser einfachen Form wird der Anker von Bediener rein mechanisch verschoben, im Kraftfahrzeug war dies das Startpedal, das über ein Hebelwerk auf das hintere Ende der Anlasserwelle wirkte. Die Zahnflanken von Ritzel und Zahnkranz müssten angeschrägt sein, da sonst im ungünstigen Fall das Ritzel nicht einspuren konnte (Zahn auf Zahn). Es gab keinen Freilauf, der Motor nahm also die Anlasserwelle mit bis diese aus eigener Kraft ausgespurt hatte.

Seit mehr als 5 Jahrzehnten sind die Anlasser aber elektrisch ansteuerbar und deutlich aufwändiger: Zum Verschieben der Anlasserwelle sitzt auf ihrem hinteren Ende unter der eingangs erwähnten Haube ein Vorschub- Elektromagnet und ersetzt die mechanische Betätigung. Ebenfalls unter dieser Haube sitzen ein Relais und ein Stufenschalter. Der Stator hat eine Reihenschlusswicklung zum Starten und eine zusätzliche Hilfswicklung zum Einspuren des Anlassers. Weiterhin ist das Ritzel jetzt über eine Lamellenkupplung mit der Ankerwelle verbunden. Durch den Startbefehl (Klemme 50) wird das Relais angesteuert und gibt den Stromfluss frei von der Batterie (Klemme 30) auf die Hilfswicklung des Stators und den Vorschubmagneten auf der Anlasserwelle, dieser fließt über den Anlasserrotor auf Masse (Klemme 31) ab. Die Anlasserwelle wird langsam gedreht, schließt dabei die Lamellenkupplung und nimmt das Ritzel mit. Gleichzeitig wird die Anlasserwelle mit Ritzel durch den Vorschubmagneten zum Einspuren nach vorne geschoben. Ist das Ritzel bis zur Endlage eingespurt, schaltet der Stufenschalter den Stromfluss um von der Hilfs- auf die Hauptwicklung des Anlassmotors. Durch das höhere Moment kann der Anlasser jetzt den Verbrennungsmotor starten. Wenn der Startbefehl abgebrochen wird, wird der Anlasser insgesamt stromlos geschaltet und die Anlasserwelle durch Federkraft in Ruhestellung zurückgeschoben. Ist das Ritzel bei anlaufendem Motor noch eingespurt, dann öffnet die Lamellenkupplung zwischen Ritzel und Anker des Anlassers und verhindert so, dass der Anlasser mitgenommen und zerstört werden kann.

Das Einspuren erfolgt sauber und geräuscharm, da sich das Ritzel noch nicht bzw. langsam dreht. Auch bei heutigen Bauformen wird das Ritzel bei anlaufendem Motor nicht zwangsweise ausgespurt, der Bauaufwand ist relativ hoch.

Bendix AnlasserBearbeiten

 
Bendix-Antrieb

Der Bendix Anlasser bot seinerzeit den Vorteil des automatischen und zwangsweisen Ausspurens des Ritzels aus dem Zahnkranz bei laufendem Motor zu einem billigen Preis. Auf Grund seines niedrigen Preises wird er heute noch an sehr kleinen und billigen Benzinmotoren verbaut, z. B. für Rasenmäher. Bendix Anlasser sind einfach zu identifizieren an ihrem zylindrischen Gehäuse ohne daneben angeordneten Magnetschalter.

Auf der Anlasserwelle befindet sich ein Gewinde auf dem das Ritzel als Wandermutter läuft (der Bendix-Antrieb). Durch eine Feder wird das Ritzel normalerweise in Ruhestellung im Anlasser gehalten. Wird der Anlasser eingeschaltet (und damit der Rotor stark beschleunigt), so wird das Ritzel durch seine Massenträgheit auf dem Gewinde aus dem Anlasser getrieben und in den Zahnkranz eingespurt. Sowie der Anlasser ausgeschaltet wird, drückt die Feder das Ritzel zurück in Ruhestellung. Wenn der Motor anläuft und das Anlasserritzel antreibt, dann treibt dies das Ritzel zwangsweise aus dem Zahnkranz heraus.

Der Bendix Anlasser hat kein integriertes Relais zur Steuerung des hohen Anlasserstroms, benötigt also ein externes Relais oder einen hoch belastbaren Startschalter und/oder relativ lange Anlasserleitungen. Das Ritzel wird relativ unkontrolliert gegen den Zahnkranz geschleudert und kann dabei leicht nicht einspuren, Anlasser und Ritzel drehen dann weiter, das Ritzel schleift auf der Flanke des Zahnkranzes. Dies erfordert eine sorgfältige Bearbeitung der Zahnflanken von Ritzel und Zahnkranz, trotzdem verschleissen beide schnell. Erfolgreiches wie fehlerhaftes Einspuren sind unangenehm laut.

Schub-SchraubtriebanlasserBearbeiten

 
Zerlegter Schub-Schraubtriebstarter mit Reihenschlußmotor
1 Gehäusekappen
2 Freilauf mit Ritzel und Einspur-Schraubtrieb
3 Rotor des Anlassmotors
4 Stator/Feldwicklung (ohne mittleres Gehäuse)
5 Bürstenhalter
6 Magnetschalter

Seit etwa den 1960er Jahren begann der Schub-Schraubtriebanlasser die konkurrierenden Bauarten Bendix und Schubanker zu dominieren, weil er die Vorzüge beider Bauarten ineinander vereinte: Zuverlässiges Auspuren bei schnell anlaufendem Verbrennungsmotor bei kontrolliert sicherem, verschleiß- und geräuscharmem Einspuren ohne nennenswerten Verschleiß. Charakteristisch sind die zwei nebeneinander liegenden Gehäusezylinder, der kleinere ist der Magnetschalter.

Auf der Anlasserwelle sitzt das axial verschiebbare und durch Federkraft in Ruhestellung im Anlasser gehaltene Ritzel (Pos. 2). Wird der Magnetschalter (meist vom Zündschloss) angesteuert, fließt ein relativ kleiner Strom durch die Wicklung des Magnetschalters und zieht dessen Anker gegen eine Federkraft ein, über den Hebel wird dadurch das Ritzel Richtung Zahnkranz bewegt. Der Strom durchfließt danach die Hauptwicklung des Anlassers und versetzt ihn in langsame Drehung, um so das Einspuren zu unterstützen. In der Endlage des Magnetschalter-Ankers ist das Ritzel eingespurt und es wird im Magnetschalter ein Kontakt geschlossen, mit dem der Magnetschalter auf Haltewicklung geschaltet und der Strom für den Anlassermotor (Pos. 3 - 5) freigegeben wird. Beim Loslassen des Startknopfes bzw. Zündschlüssels wird die Stromzufuhr zum Magnetschalter unterbrochen, dessen Anker wird durch Federkraft in Ruhestellung geschoben, der Stromfluss zum Anlassermotor unterbrochen und das Ritzel aus dem Zahnkranz ausgespurt. Ein Freilauf zwischen Ritzel und Ankerwelle des Anlasser verhindert, dass der startende Verbrennungsmotor über das noch eingespurte Ritzel den Anlassermotor mitnehmen und beschädigen kann. Die axiale Verschiebbarkeit des Ritzels auf der Anlasserwelle kann als Schraubgewinde (siehe Bild des zerlegten Anlassers) ausgeführt sein. Dadurch wird der Freilauf unterstützt und das Ritzel bei anlaufendem Verbrennungsmotor zwangsweise ausgespurt. Dies ist aber kein zwingender Teil des Konzeptes, das Schub-Schraubtriebanlasser bezieht sich darauf, dass der Anlasser beim Vorschieben des Ritzels gedreht wird, um das Einspuren zu unterstützen.

  • Seit ca. 1980 konnte man an Motoren von z. B. Mitsubishi frühe Vertreter der Vorgelegeanlasser sehen. Die an diesen Anlassern verwendeten Stirnradgetriebe führen zu deutlich höheren Kräften innerhalb des Getriebes als an den später verwendeten Planetengetrieben, ermöglichten aber kleinere (und damit billigere) Anlassermotoren als bei dem bis dahin üblichen Direktantrieb. Insbesondere verglichen mit den heutigen Anlassern mit Planetengetriebe bauen die Anlasser sehr kurz und sind gut erkennbar an dem Anlassermotor außerhalb der Flucht der Ritzelwelle. Die Produktion blieb wohl auf Japan beschränkt.
  • Ab ca. der Jahrtausendwende wurden hochwertige Permanentmagnete verfügbar und Anlasser nach und nach von Reihenschlussmotor auf Permanentmagnetmotor umgestellt.
  • In den 2010er wurden Anlasser zunehmend von Direkttrieb auf Vorgelegebauweise mit Planetengetriebe umgestellt. Die koaxiale Bauweise des Planetengetriebes und der durch die Untersetzung ermöglichte kleinere Motor führen dazu, dass diese Anlasser im Anlassergehäuse etwas schlanker (und bei kleinen Leistungen etwas länger) sind.

Die durch den Leistungsbedarf des Anlassers beeinflusste Bordnetzspannung ist als sogenannte Anlasskurve normiert.

Pendelstarter (Lanz Bulldog)Bearbeiten

Der Pendelstarter oder Pendelanlasser dient zum Anlassen des Lanz-Einzylindermotors und wurde speziell dafür von den Unternehmen Lanz und Bosch entwickelt. Der mechanische Aufbau ist bis auf den Freilauf mit dem Schub-Schraubtriebstarter nahezu identisch.

Beim Startvorgang dreht der Pendelstarter den Einzylindermotor, bis durch die Kompression vor Erreichen des oberen Totpunktes das zulässige maximale Anlasserdrehmoment erreicht wird. An diesem Punkt wechselt der Pendelstarter automatisch die Drehrichtung. Zusammen mit der zuvor aufgebrachten Kompressionsleistung, unterstützt durch das große Schwungrad, bewirkt die weitere Leistung des Pendelstarters ein Aufschaukeln des Vorganges zwischen den Totpunkten, das sich solange wiederholt, bis der Motor zündet. Da der Pendelstarter den Motor während des Anlassvorganges nicht über den Totpunkt drehen können muss, sind relativ kleine Starter und -batterie (12 Volt, 56 Amperestunden) ausreichend.

StartergeneratorenBearbeiten

Startergeneratoren arbeiten beim Start als Elektromotor (Anlasser) und bei laufendem Verbrennungsmotor als Generator (Lichtmaschine). Z. B. wurde eine früher übliche Gleichstromlichtmaschine mit einer zusätzlichen Reihenschlusswicklung ausgestattet, über die der Verbrennungsmotor gestartet werden konnte. Sowie der Motor lief wurde auf die normale Nebenschlusswicklung umgeschaltet um die Batterie zu laden. Gleichstromlichtmaschinen hatten sehr geringe Leistungen (bis ca. 15A). so dass trotz Reihenschlussschaltung das Anlassmoment sehr gering war: Für kleine Zweitaktmotoren reichte es aus, aber selbst der kleinste Dieselmotor benötigte als Starterleichterung eine Dekompression. Mit dem steigenden Leistungsbedarf bei Motoren und Bordelektrik starben Startergenerator und Gleichstromlichtmaschine aus.

Seit ca. den 2010ern werden PKW mit Hybridantrieb angeboten. Der leistungsstarke Elektromotor zum elektrischen Fahren und Rekuperieren kann bei entsprechender Auslegung der Antriebsstrangs auch genutzt werden, um dem Motor zu starten und das elektrische (Niederspannungs-)Bordnetz zu versorgen. Man spart Zahnkranz, Anlasser und Lichtmaschine (Kosten, Gewicht, Einbauraum) und das durch Ritzel und Zahnkranz verursachte laute Geräusch beim Startvorgang. Möglich wurde diese Entwicklung durch die heute verwendete moderne Halbleitertechnik statt der früheren Gleichstromtechnik.

DynastartBearbeiten

Die Luma-Werke in Stuttgart fertigten unter der Markenbezeichnung Dynastart ab 1930 für DKW einen auf der Kurbelwelle montierten Startergenerator. Ab 1934 baute Siba, 1957 von Bosch übernommen, die Dynastart-Maschinen für DKW. Die Konstruktion kam später unter anderem im AWZ P 70, DKW F 8, BMW Isetta, BMW 600, Heinkel Kabine, NSU Prinz, Goggomobil, Messerschmitt Kabinenroller, Steyr-Puch Haflinger und ab 1969 in der Vespa 50 Elestart zum Einsatz. Die bei Kleinfahrzeugen häufig eingesetzten Zweitaktmotoren haben die Eigenschaft, dass sie rückwärts laufen können, wenn sie in entsprechender Drehrichtung angelassen werden. Durch einfaches Umpolen des Startergenerators konnte daher ein Getriebe-Rückwärtsgang eingespart werden. Zumindest Bosch lieferte die Lichtanlasser aber auch in der Bauform einer Gleichstromlichtmaschine, die über einen Riementrieb mit dem Motor verbunden wurde. Verwendet wurde diese unter anderem von Steyr (Typ 50/55 Baby, Typ 200 und Haflinger-Geländewagen).

Heute wird der Markenname DynaStart von ZF Friedrichshafen für moderne Kurbelwellen-Startergeneratoren nach dem Prinzip der permanenterregten Synchronmaschine verwendet.

Kurbelwellen-StartergeneratorBearbeiten

Der Kurbelwellen-Startergenerator (KSG oder ISG) ist direkt auf der Kurbelwelle montiert. Durch die entfallene Lichtmaschine und da für das Segeln oder Betrieb als Elektroauto die Nebenaggregate des Verbrennungsmotors elektrifiziert werden müssen kann auf einen Riementrieb verzichtet werden. Der Startergenerator sitzt heute i. d. R. auf der Getriebeeingangswelle und verursacht einige Zentimeter zusätzlicher Baulänge im Kupplungsgehäuse. Um dies bei Quereinbau zu umgehen, kann der Anlasser auch in der Form eines Nebenabtriebs am Getriebe montiert werden.

Auch Startergeneratoren von Flugzeugtriebwerken (TL- und PTL-Triebwerke) arbeiten nach diesem Prinzip.

Riemengetriebener StartergeneratorBearbeiten

Der riemengetriebene Startergenerator (RSG, früher Lichtanlasser) wird bei ähnlicher Funktionalität über einen Riementrieb mit dem Motor verbunden, dafür muss normalerweise nur ein anderer Riemenspanner eingesetzt werden, der die abweichende Zugrichtung beim Startvorgang toleriert. Nachteilig ist, dass ein echter Hybrid-Betrieb (nicht Mild-Hybrid bzw. Stop-Start) kaum möglich ist: Beim Rekuperieren oder elektrischen Fahren wird immer das Triebwerk des Motors mitgeschleppt.

Verwendet wird dies System z. B. als Mildhybrid oder Stop-Start im Daimler (Smart MHD BR451).

DruckluftanlasserBearbeiten

 
Schema eines Druckluftanlassersystems

Pneumatische Anlasser (umgangssprachlich: Druckluftanlasser) werden bevorzugt eingesetzt, wo Elektrostarter auf Grund ihrer (zu geringen) Leistung oder anderer Betriebsbedingungen nicht verwendet werden können. Als Energieträger dient Druckluft, theoretisch sind auch viele andere Gase möglich. An bis zu mittelgroßen Motoren werden Ritzelanlasser eingesetzt, die dadurch anbauähnlich mit Elektroanlassern sind. Große und größte Dieselmotoren, z. B. in Schiffen, werden durch gesteuerte Einspeisung in die Brennräume gestartet.

Druckluftanlasser als Ritzelanlasser entsprechen in Ihrem Aufbau den elektrischen Anlassern, nur dass der elektrische Anlassmotor durch einen pneumatischen ersetzt ist. Auch muss die Druckluftzufuhr gesteuert (Magnetventil statt Relais) und das Ritzel ein- und ausgespurt werden. Der Einsatz in explosionsgefährdeter Umgebung verlangt weitere Maßnahmen, u. a. ein Starterritzel aus Messing (keine Funkenbildung) und z. B. Stickstoff als Druckmedium.

Bei der ältesten und einfachsten Ausführung einer Druckluftanlassung war nur ein Zylinderkopf mit einem manuell gesteuerten Druckluftventil ausgestattet. Mit Hilfe einer schweren Brechstange o. ä. wurde der Verbrennungsmotor für diesen Zylinder und die gewünschte Drehrichtung auf kurz nach OT (oberer Totpunkt) gestellt. Nach den anderen Startvorbereitungen wurde das Druckluftventil kurz geöffnet, um den Motor in Drehung zu versetzen. Durch die Schwungmasse dreht er weiter und läuft an. Bei laufendem Motor wird das Druckluftventil gelegentlich manuell geöffnet, so dass Verbrennungsgase (ggf. über eine Reinigungsstufe) zurück in den Druckluftspeicher strömen können.

Moderne Motoren mit Druckluftanlassung über den Zylinderkopf haben auf mehreren Zylindern je ein Druckluftventil, die über eine zusätzliche Nockenwelle während des Startvorgangs angesteuert werden. Die Nockenwelle übernimmt die Rolle des Bedieners aus o. g. einfacher Anordnung. Um Anlassen in beiden Drehrichtungen des Motors zu ermöglichen, kann die Anlassnockenwelle "verschoben" werden, bei Viertaktmotoren oder gesteuerten Zweitaktmotoren auch die normale Nockenwelle. Zum Anlassen selbst wird Druckluft auf die Sammelleitung zu den Druckluftventilen gegeben, die Ventile öffnen und schließen, wenn der Kolben des jeweiligen Zylinders in der richtigen Stellung steht. Sowie der Motor anläuft wird die Druckluftversorgung der Sammelleitung abgesperrt und die Druckluftventil bleiben geschlossen.

Kleinere Motoren mit Druckluftanlassung haben häufig einen angebauten Luftpresser, wie er auch für die Bremsanlage von LKW benötigt wird. Bei großen Motoren werden die nötigen Nebenaggregate einschließlich der Drucklufterzeugung über eigene Motoren angetrieben, auf Seeschiffen sind mehrere redundante Systeme vorgeschrieben.

HydraulikanlasserBearbeiten

Hydraulikanlasser sind Ritzelanlasser und entsprechen in Ihrem Aufbau den elektrischen Anlassern, nur dass der elektrische Anlassmotor durch einen hydraulischen ersetzt ist. Auch dort muss die Hydraulikölzufuhr gesteuert (Magnetventil statt Relais) und das Ritzel ein- und ausgespurt werden.

FederkraftanlasserBearbeiten

 
Federkraftanlasser CAV-Simms SS/SR

Federkraftanlasser sind Ritzelanlasser, das Gehäuse ist in Durchmesser und Länge relativ groß, weshalb trotz gleicher Flanschbefestigung am Motor Einbauprobleme auftreten können. Die Energie ist gespeichert im Federpaket innerhalb des Anlassers.

Auf der Anlasserwelle befinden sich das Ritzel und ein Steilgewinde, auf dem eine Wandermutter läuft. Bei dem abgebildeten Anlasser befindet sich am hinteren Ende der Anlasserwelle zusätzlich das große Kegelrad eines Kegelradgetriebes, das Gegenrad sitzt auf der Spannwelle (der Sechskant im Bild). Durch den silbernen Druckknopf wird der Spannmechanismus eingerastet und an dem Sechskant kann z. B. mit einer Kurbel das Federpaket gespannt werden. Dabei spurt zuerst das Ritzel in den Zahnkranz ein, dann wird der Motor etwas rückwärts gedreht. An dem Sichtfenster erscheint eine Markierung, wenn das Federpaket gepannt ist. Nun ist der Motor startklar, an dem Hebel mit dem schwarzen Knopf kann er nun ausgelöst werden, dabei entspannt das Federpakt und treibt dadurch den Motor an, zum Schluss wird das Ritzel aus dem Zahnkranz wieder ausgespurt.

Federkraftanlasser werden als kraftbetriebene Notstartanlage eingesetzt, wenn (zeitweilig) kein Strom für den Elektrostarter zur Verfügung stehen könnte. Häufig werden sie deshalb als zweiter Starter am Motor verbaut. Ein gespannter Federkraftanlasser blockiert den Motor, so dass dieser nicht laufen und auch nicht anderweitig gestartet werden kann. Wird ein gespannter, ausgebauter Anlasser ohne Last ausgelöst führt dies mindestens zur Selbstzerstörung des Anlassers, durch das unerwartet mit großer Wucht drehende Ritzel besteht zudem Verletzungsgefahr.[2]

SchwungmassenanlasserBearbeiten

Schwungmassenanlasser nutzen eine große, schnell rotierende Schwungmasse, die beim Startvorgang über eine kraftschlüssige Kupplung mit dem Motor verbunden wird um diesen mitzunehmen.

Die Schwungmasse kann dauerhaft rotieren (Notstromaggregat, unterbrechungsfreie Notstromversorgung) oder erst während der Startvorbereitung auf Drehzahl gebracht werden. Dabei ist es unerheblich, wie die Schwungmasse angetrieben wird. Dies kann ein sehr kleiner Elektromotor sein, der im Dauerbetrieb kaum mehr als die Lagerwiderstände überwinden können muss (beim Beschleunigen mehr). Es kann aber auch ein Mensch über einen Kurbeltrieb, nötigenfalls mit veränderlicher Untersetzung, eine Schwungmasse langsam beschleunigen und mit dieser dann sehr große Motoren starten. Ein bekanntes Muster mit kurbelbetätigtem Schwungmassenanlasser war der Flugmotor DB 605.[3] Die Schwungmasse kann während des Betriebes mit dem Motor mitdrehen, was den Rundlauf verbessert.

Anlassen mit kleinem VerbrennungsmotorBearbeiten

Eine Möglichkeit, einen großen Motor zu starten, besteht darin, dass man zuvor einen wesentlich kleineren Motor startet, um mit diesem den großen Motor zu starten. Diese Technik wurde in größerem Umfang bei Landmaschinen eingesetzt, die in der ehemaligen Sowjetunion gebaut wurden. Beispielsweise verfügen die Traktoren T-150K oder Kirowez K-700 über solche Anlasser, ebenso sowjetische Kettentraktoren wie der Stalinez-80 oder der Stalinez-100. Auch wurden ab den 1930er-Jahren über Jahrzehnte beim amerikanischen Baumaschinenhersteller Caterpillar in seinen großvolumigen Diesel-Zweitaktmotoren an Planierraupen (z. B. CAT D3) solche Anlassmotoren verbaut. Bevorzugt wurden benzin- oder dieselbetriebene Zweitaktmotoren verwendet, die mittels Seilzug oder auch elektrisch gestartet wurden, um dann den großen Dieselmotor zu starten. Bei wassergekühlten Startmotoren war teilweise der Kühlkreislauf des Anlassermotors mit dem des großen Motors verbunden. Auch wurden teilweise die heißen Auspuffgase des Startmotors zum Ansaugtrakt des großen Dieselmotors geleitet, um dessen Ansaugluft für sicheren Motorstart insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen vorzuwärmen.

Auch die Düsentriebwerke der Me 262 wurden mit einem 250 cm³ großen Boxermotor gestartet, der vor dem Triebwerk im Kegel des Lufteinlasses verbaut war.

Pyrotechnische AnlasserBearbeiten

Eine pyrotechnische Treibladung erzwingt durch den explosionsartig schnellen Druckanstieg bei der Verbrennung eine Vergrößerung des Brennraumes, meist wird ein Kolben in einem Zylinder nach außen getrieben. Die Dauer des Startvorgangs ist also begrenzt auf die Zeit bis der Kolben seinen Hub ausgeführt hat. Für einen neuen Startversuch muss der Kolben (mit dem Motor) manuell wieder in Startstellung gebracht und eine neue Pyroladung eingesetzt werden.

ZündfixBearbeiten

Unter dem Markennamen Zündfix gab/gibt es einen pyrotechnischen Starter, der auf dem Zylinderkopf des Motors montiert wird. Dazu wird normalerweise ein speziell bearbeiteter Zylinderkopf benötigt, in den dieser Starter eingeschraubt wird. Damit ausgerüstet werden konnten u. a. von Deutz die Motoren der Baureihen FL410/D und FL912. Neben den anderen Startvorbereitungen wird zum Starten des Motors der entsprechende Kolben auf kurz nach OT (oberer Totpunkt) gedreht, eine Zündkapsel in den Starter eingelegt und mit einem Hammer auf den Kopf des Starters geschlagen. Im Inneren des Starters entzündet sich die Zündkapsel, treibt den Kolben des Motors nach unten und startet damit den Motor.

Das System funktionierte offensichtlich auch bei Vorkammermotoren gut. Vorteil war weiterhin, dass der Motor bei günstigen Wetterbedingungen bis auf den auslösenden Hammerschlag vorbereitet werden konnte, so dass bei schlechtem Wetter der Motor schnell mit einem einzelnen Hammerschlag gestartet werden konnte.

Coffman-StarterBearbeiten

Der Coffman-Starter wurde in den 1930er Jahren hauptsächlich in Flugzeugmotoren eingesetzt. Das Funktionsprinzip beruht auf einer mit einer pyrotechnischen Treibladung gefüllten Kartusche.

Nach Zündung treiben die bei der Verbrennung entstehenden Gase einen Kolben an, der in einem Zylinder mit einem einer Schraube ähnlichen Gewinde mit starker Steigung gelagert ist. Dadurch wird der Kolben in eine Drehbewegung versetzt, die über Zahnräder auf die Kurbelwelle übertragen wird.

Die Vorteile waren, dass

  • kein Kurbeln zum Anlassen notwendig war, was einen Sicherheitsgewinn darstellte, sollte es zu einem Rückschlag kommen. Ebenfalls entfiel dadurch, ähnlich wie beim elektrischen Anlasser, die Notwendigkeit einer Hilfsmannschaft, welche durch Kurbeln oder im schlimmsten Fall Reißen an der Luftschraube, welches entweder mit Hand oder Seilzug erfolgte, das Triebwerk auf Umdrehungen brachte.
  • der Start zum Teil schneller erfolgte, weil die Treibladung sofort viel Kraft übertrug, während mit der geringen Menschenkraft große Triebwerke erst nach und nach in Schwung kamen.
  • keine schwere Batterie für einen elektrischen Anlasser benötigt wurde, was vor allem Jagdflugzeugen zugutekam, welche durch geringeres Gewicht wendiger wurden.

Hauptnachteil war die für jeden Anlassversuch notwendige, nur einmal verwendbare Starterkartusche. Auch dauert die Motordrehung durch den Starter nur für wenige Umdrehungen an, so dass schlecht anspringende Motoren oftmals mehrere Startversuche mit entsprechender Anzahl an Starterpatronen benötigen.

Der Coffman-Starter wurde z. B. in einigen Versionen der Supermarine Spitfire und der F4U Corsair eingesetzt.

Der Startvorgang mit Coffman-Patronen wurde im Film Der Flug des Phoenix von 1965 sowie dessen Neuinszenierung von 2004 dramaturgisch eingesetzt.

LiteraturBearbeiten

FachbücherBearbeiten

  • Jürgen Kasedorf, Richard Koch: Service-Fibel für die Kfz-Elektrik. Vogel Buchverlag, Würzburg 2001, ISBN 3-8023-1881-1
  • Rudolf Hüppen, Dieter Korp: Autoelektrik alle Typen. Motorbuchverlag, Stuttgart, ISBN 3-87943-059-4

FachbroschürenBearbeiten

  • Bosch Technische Unterrichtung Elektrische Startanlagen. Robert Bosch GmbH, Stuttgart, VDT-UBE 501/1

WeblinksBearbeiten

Commons: Engine starters – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Anlasser – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Oldtimerteile Dauphine
  2. Kineteco Spring Starters – Herstellerseite, 14. Mai 2020.
  3. Dick, Patterson, Perkins, Simsa: Klassische Jagdflugzeuge, HEEL Verlag GmbH 2000, S. 129, ISBN 3-89365-847-5.