Ottomotor
DER OTTOMOTOR
1. Was ist ein Motor?
Ein Motor ist eine Kraftmaschine, bei der eine durch Zündung und Verbrennung eines verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemischs hervorgerufene Volumenvergrößerung zur Krafterzeugung benutzt wird.
Sie wandelt verschiedene Energieformen in kinetische, d.h. Bewegungsenergie, um, z.B.
um Fahrzeuge anzutreiben. Andere Einsatzmöglichkeiten für Motoren sind beispielsweise motorbetriebene Werkzeuge, Boote, Notstromaggregate etc.
Eine der Motorarten ist der Ottomotor, den ich genauer erläutern will.
2. Wer war Otto?
Die Bezeichnung Ottomotor geht zurück auf Nikolaus August Otto.
Der Maschinenbauer und Unternehmer, am 14.
Juni 1832 in Holzhausen an der Halde als Sohn eines Landwirtes und Posthalters geboren, absolvierte eine kaufmännische Ausbildung und arbeitete zunächst als Handlungsgehilfe in Frankfurt am Main und in Köln.
1864 gründete Otto gemeinsam mit dem Ingenieur Eugen Langen die "Gasmotorenfabrik Deutz" und entwickelte mit ihm auf der Grundlage des von Lenoir erfundenen Gasmotors die erste nach dem Viertaktverfahren arbeitende Gasverbrennungsmaschine.
Auf der Weltausstellung 1869 in Paris stellten sie ihren atmosphärischen Gasmotor der Öffentlichkeit vor und schafften den Durchbruch: Die Prüfungskommission zeichnete sie mit der Goldmedaille aus, da ihr Motor nur ein Drittel des Kraftstoffes der bisherigen Maschinen verbrauchte.
1876 schuf Otto dann mit seinen Viertaktgasmotor mit verdichteter Ladung den Prototyp für den gesamten weiteren Verbrennungsmotorenbau. Die von ihm 1884 entwickelte elektrische Zündung ermöglichte die Verwendung flüssiger Kraftstoffe. Nikolaus Otto starb am 28.
Januar 1891 in Köln.
3. Funktion und Aufbau des Motors
Die Umwandlung von kinetischer in Bewegungsenergie erfolgt in vier Stufen, so genannten Takten, die sich fortlaufend wiederholen.
1. Takt: Ansaugen
Im ersten Takt (Ansaugen) ist das Einlassventil geöffnet und der
Kolben bewegt sich in Richtung Kurbelwelle. Durch den im
Verbrennungsraum herrschenden Unterdruck wird ein
Luft-Kraftstoffgemisch angesogen und füllt zum Ende des Taktes den
Verbrennungsraum ganz aus.
2. Takt: Verdichten
Das Einlassventil wird geschlossen und der Kolben bewegt sich in
Richtung OT( Oberer Totpunkt). Das Einlassventil schließt sich und der Kolben bewegt
sich von der Kurbelwelle weg (Takt 2: Verdichten). Dabei wird das
Luft-Kraftstoffgemisch stark verdichtet. Kurz vor Erreichen des
oberen Totpunktes (OT) wird das Gemisch durch einen Funken an der
Zündkerze gezündet (Zündzeitpunkt). Temperatur und Druck im
Verbrennungsraum steigt sprunghaft an.
3. Takt: Arbeiten
Durch den hohen Druck im Zylinder wird der Kolben wieder in Richtung
Kurbelwelle gepresst. Dabei gibt er die Kraft, die im Zylinder
entstanden ist, an die Pleuelstange ab.
4. Takt: Ausschieben
Am unteren Totpunkt (UT) angelangen, das Auslassventil und die
Verbrennungsgase werden aus dem Verbrennungsraum ausgeschoben. Der
Kolben bewegt sich in Richtung oberer Totpunkt (OT).
Durch das Öffnen
des Auslassventils sinkt der Druck auf einen Wert nahe dem äußeren
Luftdruck. Am Ende des 4. Taktes schließt sich das Auslassventil und
das Einlassventil öffnet sich. Ein neuer Zyklus beginnt
Insgesamt hat sich die Kurbelwelle nach den 4 Takten um 720° gedreht
(2 vollständige Umdrehungen).
4. Besonderheiten des Ottomotors
. Fremdzündung: Das Gemisch wird definiert gezündet.
. Äußere Gemischbildung: Kraftstoff und Luft werden vor dem Brennraum gemischt.
. Quantitätsregelung: Die Leistung wird über die Menge des zugeführten Kraftstoff-Luft Gemisches geregelt.
Er bezieht seine Kraft aus dem Benzin, das die Eigenschaft hat leicht zu verdunsten und in Verbindung mit Luft (Sauerstoff) ein hochexplosives Gemisch zu bilden.
Will man Benzin als Energiequelle benutzen, muss man es zunächst in Gas verwandeln und diesem Gas Luft zuführen, damit das hochexplosive Gemisch entsteht.
5. Alternativen
Dieselmotor
Der Dieselmotor hat gegenüber dem Ottomotor einen deutlich höheren Wirkungsgrad.
Der große Nachteil des Dieselmotors ist sein Russausstoß.
Es handelt sich wie beim Ottomotor um einen 4-Takt-Motor, die Hauptunterschiede sind:
1. Takt (Ansaugen)
Es wird reine Luft angesaugt.
2. Takt (Verdichten)
Die Luft wird so stark komprimiert, dass sie sich dabei auf ca. 700°C erhitzt.
3. Takt (Arbeiten)
Dieselöl wird direkt in die heiße Luft eingespritzt und entzündet sich sofort selbst. (Selbstzünder)
4. Takt (Ausstoßen)
Am unteren Totpunkt öffnet das Auslassventil und die Verbrennungsgase werden aus dem Verbrennungsraum ausgeschoben
Zwei-Taktmotor
Neben dem Ottomotor findet der Zweitaktmotor ( z.B. als Moped-, Rasenmäher- oder Außenbordmotor ) Verwendung.
Jeder 2.Takt ist ein Arbeitstakt - Ventile fehlen. Als Kraftstoff benötigt er ein Gemisch aus Benzin und Motoröl. Letzteres dient zur Schmierung des Kolbens und der Kurbelwelle.
1. Takt
Das komprimierte Benzin-Luft-Gemisch wird gezündet und dadurch der Kolben nach unten gedrückt.
Dabei verschließt der Kolben den Einlasskanal. Jetzt wird das Gemisch im Kurbelgehäuse vorverdichtet ( leicht komprimiert ). Kurz vor dem unteren Totpunkt werden der Überströmkanal und der Auslasskanal freigegeben. Da das Gemisch im Kurbelgehäuse unter Druck steht, werden die Verbrennungsgase aus dem Zylinder gedrückt und entweichen - der Zylinder wird mit dem Gemisch gefüllt.
2. Takt
Der Kolben bewegt sich wieder nach oben.
Der Überströmkanal und der Auslasskanal werden wieder verschlossen, das Gemisch im Zylinder wird komprimiert. Gleichzeitig wird im Kurbelgehäuse frisches Benzin-Luft-Gemisch angesaugt.
6. Vor- und Nachteile des Ottomotors
Seine Vorteile sind:
hoher Wirkungsgrad
weniger Verschleiß
gutes Drehmoment
Seine Nachteile sind:
hohes Gewicht
nicht ganz so spontane Kraftentfaltung
| Anmerkungen: |
| impressum | datenschutz
© Copyright Artikelpedia.com
