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Ottomotor

Wie funktioniert ein Ottomotor?

Trotz steigender Bedeutung von Elektro- und Hybridmotoren sind Verbrennungsmotoren wie der Ottomotor einer der Ursprünge unserer Automobilität. Ottomotoren sind eine Weiterentwicklung von Dampfmaschinen und zählen zu den wichtigsten Bestandteilen eines PKWs. Was zeichnet Ottomotoren aus und wie funktionieren sie? Die Antworten haben wir hier.

Was ist ein Ottomotor?

Die Ottomotoren sind nach ihrem Erfinder Nicolaus Otto – ein deutscher Ingenieur – benannt und in fast jedem Fahrzeug zu finden. Sie werden auch Verbrennungsmotoren genannt, da sie Energie durch Verbrennung von beispielsweise Benzin in mechanische Kraft umwandeln. Wie diese Art von Motor funktioniert, wie er aufgebaut ist und wie ein Verbrennungsvorgang abläuft erklären wir näher in diesem Artikel.

Der Aufbau des Ottomotors – was sind seine Bestandteile?

  • Er besteht aus einem Zylinder mit jeweils zwei Ventilen und beweglichem Kolben
  • Besitzt ein Einlassventil zum durchlassen eines Benzin-Luft-Gemisches
  • Ebenso ein Auslassventil zum Ausstoßen der entstehenden Gase
  • Kolben ist mit der Kurbelwelle über die Pleuelstange verbunden
  • Die Kurbel im Zylinder bewegt den Kolben durchgehend auf und ab
  • Der oberste und der unterste, zu erreichende Kolbenpunkt wird als Totpunkt bezeichnet

Was ist der Unterschied zwischen Zweitaktmotor und Viertaktmotor?

  • Was ist ein Viertaktmotor?

Viertaktmotoren arbeiten, wie der Name schon erahnen lässt, mit einem Prinzip welches aus vier Takten besteht. Durch die Verwendung zweier Einlass- und Auslassventile wird dem Zylinder ein besseres Volumen ermöglicht und der Kraftstoffverbrauch wird dadurch ebenso stark reduziert. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass sie dadurch schneller, sauberer und gleichmäßiger ihre Arbeit verrichten können. Die Anzahl der Takte sagt aus, wie viele Kolbenbewegungen durchlaufen werden, bis es zu einer vollständigen Verbrennung des Benzin-Luft Gemisches kommt.

  • Was ist ein Zweitaktmotor?

Die Zweitaktmotoren arbeiten im Gegensatz zu den Viertaktern effektiver, da mit jeder Aufwärtsbewegung des Kolbens Arbeit geleistet wird und somit eine Verbrennung erzeugt werden kann. Damit benötigen die Zweitakter keine Ventile, sind leichter und aus diesen Gründen auch leistungsfähiger, sowie einfacher zu bauen. Ein problematischer Punkt sind jedoch die entstehenden Abgase mit viel Kohlenmonoxid. Vor allem Mopeds und Motorräder sind mit einem Zweitaktmotor ausgestattet, während Viertaktmotoren bei etwa 75% der PKWs verbaut werden.

Wie funktioniert ein Viertaktmotor?

© Jonasz, Die Funktion und der Prozess eines Viertaktmotors | licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license. Image was translated into german language.

1. Ansaugtakt

Der Kolben bewegt sich im ersten Takt nach unten, gleichzeitig wird das Einlassventil geöffnet und das Arbeitsgas, ein Gemisch von Benzin und Luft, gelangt in den Zylinder. Wenn der Kolben dann den unteren Totpunkt erreicht hat wird das Ventil geschlossen.

2. Verdichtungstakt

Im zweiten Takt treibt die Kurbelwelle den Kolben zum ersten Mal in den oberen Totpunkt, während alle Ventile geschlossen bleiben. Dieser Vorgang bewirkt eine Komprimierung des Benzin- und Luftgemisches, welches sich daraufhin auf fast 500°C erhitzt.

3. Arbeitstakt

In diesem Takt, dem Arbeitstakt, wird die Zündung betätigt und die Ventile geschlossen, dadurch verbrennt der Kraftstoff und die Temperatur steigt in wenigen Sekunden auf ca. 2000°C an. Durch den Temperaturanstieg, nimmt auch der Druck massiv zu. Darauf folgend bewegt sich der Kolben im Zylinder nach unten und das Gas wird auf 900°C abgekühlt.

4. Ausstoßtakt

Im vierten und letzten Takt wird das Auslassventil geöffnet und der Kolben im Zylinder bewegt sich wieder nach oben, damit die Abgase ausgestoßen werden können. Nach dem Ausstoßtakt beginnt derselbe Prozess wieder mit dem ersten Takt.

Wie funktioniert ein Zweitaktmotor?

1. Takt

Das Benzin-Luft-Gemisch strömt durch den geöffneten Einlasskanal in den Brennraum und wird gezündet. Der Kolben im Zylinder wird dadurch nach unten gedrückt. Gleichzeitig wird der Einlasskanal durch ihn wieder geschlossen und das Gemisch leicht komprimiert. Kurz bevor der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, wird der Ausgangskanal geöffnet, damit die Verbrennungsgase durch den entstehenden Druck aus dem Zylinder entweichen können.

2. Takt (Arbeitstakt)

Der Kolben im Zylinder wird wieder an den oberen Totpunkt bewegt, währenddessen schließt sich der Ausgangskanal und die Zündkerze entzündet das Benzin-Luft-Gemisch. Gleichzeitig wird in dem Kurbelgehäuse frisches Benzin-Luft-Gemisch angesaugt und der Kolben, durch die explosionsartige Verbrennung, wieder an den unteren Totpunkt gedrückt. Dadurch verschließt er mit der Unterkante den Einlasskanal, damit frische Gase komprimiert werden.

 

Übrigens: In weiteren Beiträgen haben wir die Funktionsweise von Hybridmotoren und Elektromotoren erklärt!

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