Nikolaus August Otto

Nikolaus August Otto:

Nikolaus August Otto wurde am 14.06.1832 in Holzhausen an der Heide bei Nassau in Deutschland geboren. Er war Unternehmer, bis er mit 32 Jahren, also 1864, mit Eugen Langen einen atmosphärischen Gasmotor erfand. 1876 schuf er mit seinem Viertaktmotor mit verdichteter Ladung den entwicklungsfähigen Motor, der das Vorbild für den gesamten weiteren Verbrennungsmotorenbau gab. Ottos Erfindung erfolgte unabhängig vom französischen Ingenieur und Maschinenbauer Alphonse Beau de Rochas, der bereits 1862 die Viertaktarbeitsfolge, aber mit Selbstzündung des Gemisches, dem heutigen  Dieselmotor entsprechend, beschrieben, doch nie praktisch verwirklicht hatte. Dennoch führte der Hinweis auf Alphonse Beau de Rochas dazu, daß Nikolaus Otto seine Patentrechte am neuen Motor verlor.

Trotzdem war der deutsche Ingenieur ein wirklicher Revolutionär, der das Gesicht der Welt verändert hat. Seine Maschine hat zwar etwas anders ausgesehen als jene Motoren, die heute alle Kraftfahrzeuge dieser Welt betreiben, doch das Prinzip ist das gleiche geblieben. Ein Luft - Kraftstoff - Gemisch wird durch ein Zylinder - Kolben - System verdichtet und danach durch den Funken einer Zündkerze explosionsartig verbrannt - was den Kolben und über ihn die Pleuelstange und dadurch wieder die Kurbelwelle bewegt.

Der Ottomotor

Verbrennungsmotoren verwandeln die chemische Energie, die in Treibstoffen steckt, in Bewegungsenergie. Die Treibstoffe werden gezündet und verbrennen mit dem Sauerstoff der Luft innerhalb sehr kurzer Zeit. Dabei entsteht viel Wärme und die Verbrennungsgase dehnen sich explosionsartig aus und können damit Arbeit leisten.

Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren, nämlich Kolbenmotoren und Gasturbinen. Bei den Kolbenmotoren unterscheidet man je nach Art der Zündung und des Kraftstoffes Benzinmotoren und Dieselmotoren. Der am weitesten verbreitete Benzinmotor heißt Viertaktmotor, weil sich immer vier Arbeitsgänge wiederholen.

Beim ersten Takt saugt der Kolben frisches Gemisch aus Luft und Treibstoff aus dem Vergaser in den Zylinder an. Dabei bewegt sich der Kolben abwärts. Bei der darauffolgenden Aufwärtsbewegung, im zweiten Takt, verdichtet oder komprimiert er das Gemisch nachdem sich das Einlaßventil geschlossen hat. Jetzt ist der Kolben am höchsten Punkt angelangt. Der dritte Takt ist der Arbeitstakt. Ein Funken entzündet das Gemisch, und der Druck der Explosion der Verbrennungsabgase treibt den Kolben nach unten. Wärmeenergie wurde in Arbeit umgewandelt. Bei 130km/h wird das Gemisch durch die Zündkerze ca. 250 x/s entzündet. Beim vierten Takt werden die Abgase aus dem Zylinder durch das jetzt offene Auslaßventil ausgestoßen, indem der Kolben nach oben gleitet und die Verbrennungsabgase aus dem Zylinder in den Auspuff schiebt. Dann schließt sich das Auslaßventil und der ganze Vorgang beginnt von neuem. Der Wirkungsgrad liegt bei etwa 25%. 

Der Viertaktmotor von Nikolaus Otto stellte also den Grundsatz für den heutigen Verbrennungsmotor dar.                                                                

Zweitaktmotoren leisten bei jedem zweiten Takt Arbeit. Dennoch sind sie nicht leistungsfähiger als Viertaktmotoren. Beim ersten Takt bewegt sich der Kolben nach oben. Dabei geschieht gleichzeitig zweierlei: Über dem Kolben wird das Benzin - Luft - Gemisch verdichtet. Unter ihm wird ein neues, verbrennungsfähiges Gemisch in das Kurbelgehäuse angesaugt, nachdem die Unterseite des Kolbens das Ventil freigegeben hat.

Beim zweiten Takt wird das komprimierte Gemisch über dem Kolben durch die Zündkerze gezündet. Es drückt den Kolben nach unten. Bevor dieser seinen tiefsten Punkt erreicht, gibt er das Auslaßventil frei: Die Verbrennungsgase verlassen den Zylinder. - In der Zwischenzeit hat der heruntergehende Kolben das Einlaßventil geschlossen und das Gemisch im Kurbelgehäuse zusammengepreßt. - Kurz nachdem sich das Auslaßventil geöffnet hat, wird auch der Überströmkanal freigegeben. Durch diesen strömt das vorverdichtete Gemisch in den Verbrennungsraum. Eine Nase auf der Kolbenoberseite sorgt dafür, daß das frische Gemisch den Zylinder ganz füllt und nicht unmittelbar durch das Auslaßventil entweicht.

Es kann allerdings nicht ganz verhindert werden, daß auch unverbranntes Gemisch in den Auspuff gesaugt wird. Deshalb arbeitet ein Zweitaktmotor nicht so wirtschaftlich wie ein Viertaktmotor. Weil jedoch Ventile und Ventilsteuerung fehlen, ist er billiger herzustellen. Er wird da eingesetzt, wo der Kraftstoffverbrauch nicht so entscheidend ist wie der Preis des Motors: In Motorrädern, Mopeds, Rasenmäher und Motorbooten. In Autos werden sie kaum mehr eingebaut, und man erkennt sie am eigentümlichen scheppernden Motorengeräusch und am bläulichen Qualm der Abgase.

Der Wirkungsgrad des Zweitakt - Vergaser - Motors liegt bei zirka 18%.