Referat aus Maschinenkunde
Der Ottomotor
Ottomotoren sind Verbrennungsmaschinen, bei denen die Verbrennung des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisch durch eine zeitlich gesteuerte Fremdzündung (Zündkerze) eingeleitet wird. Man unterscheidet Viertakt- und Zweitaktottomotoren, wobei jede Bauart für einen bestimmten Anwendungsbereich Vorteile besitzt. Nach der Art der Gemischbildung unterteilt man Ottomotoren in:
Vergaser-Ottomotor: Bei diesem Motor wird der flüssige Kraftstoff außerhalb des Arbeitszylinders mit Hilfe eines Vergasers der Luft beimischt.
Einspritzmotor: Hier wird der flüssige Kraftstoff in die Lufteinlaßleitung oder in den Verdichtungsraum des Arbeitszylinders vor Beendigung der Verdichtung eingespritzt.
Der Viertakt-Ottomotor
Aufbau:
Der Viertakter ist heute die am meisten verwendete Antriebsmaschine für Pkws und Motorräder mit großem Hubraum (ab 500 cm³). Im Ottomotor wird die zugeführte Brennstoffenergie durch Verbrennung im Arbeitszylinder in Wärme umgewandelt.
Arbeitsweise:
Durch die Expansion (Ausdehnung) der heißen Verbrennungsgase bewegt sich der Kolben und überträgt mit Hilfe der Pleuelstange die Kolbenkraft auf die Kurbelwelle. Dadurch wird die geradlinige Kolbenbewegung in eine Drehbewegung umgewandelt. Das Einströmen des Kraftstoff-Luft-Gemisches und Ausströmen der heißen Abgase erfolgt über Ventile. Diese (Einlaß- und Auslaßventil) werden über eine Nockenwelle gesteuert, welche beim Viertaktmotor mit der halben Kurbel Wellendrehzahl umläuft. Der Antrieb der Nockenwelle erfolgt meistens mit einer Steuerkette oder Zahnriemen. Zur Zündung des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches verwendet man eine elektrische Zündanlage. Für ein Arbeitsspiel sind vier Hübe (Takte) bzw. zwei Umdrehungen notwendig: Ansaugen, Verdichten (Kompression), Entspannen (Expansion) und Ausstoßen. Es wird nur eine Umdrehung der Kurbelwelle zur Arbeitsleistung genützt (2. Und 3. Takt), die zweite Umdrehung wird für den Ladungswechsel benötigt (4. und 1. Takt). Der Ladungswechsel erfolgt über Ventile, die über die Nockenwelle gesteuert werden.
Motorsteuerung:
Der Ladungswechsel eines Motors und damit die Leistung hängen entscheidend von der Steuerung der Ventile ab. Zur Betätigung des EV (Einlaßventil) und AV (Auslaßventil) gibt es verschiedene Möglichkeiten, wobei die Steuerzeiten beim Viertaktmotor immer durch eine Nockenwelle vorgegeben werden.
Die Übertragung auf die Ventile erfolgt über Ventilstößel, Stößelstangen, Kipphebel oder direkt über die Nockenwelle mit Hilfe von Tassenstößel, Kipphebel oder Schwinghebel. Die Ventile werden durch den Steuermechanismus geöffnet und mit Federkraft geschlossen.
Nach der Lage der Nockenwelle unterscheidet man untengesteuerte und obengesteuerte Motoren.
Der Zweitakt-Ottomotor
Verwendung:
Durch die einfache Bauweise und das geringe Gewicht eignet sich der Zweitakt-Ottomotor besonders für den Antrieb von Kraftfahrrädern (z.B. Mopeds). Dieser Motor wird meist als Einzylinder, seltener als Mehrzylindermotor gebaut.
Aufbau:
Beim Zweitaktmotor bilden zwei Kolbenhübe ein Arbeitsspiel, daher müssen je 2 Takte in einem Hub vereinigt werden. Der Motor besitzt keine Ventile; es strömt das Kraftstoff-Luft-Gemisch über Steuerschlitze in den Kurbelraum und anschließend in den Arbeitszylinder. Der Motor ist sehr einfach aufgebaut und besteht nur aus der Kurbelwelle mit Pleuel und Kolben sowie dem Arbeitszylinder mit den Einlaß- und Auslaßschlitzen. Zur Überleitung der vorverdichteten Gemisches von der Kurbelkammer in den Verdichtungsraum befinden sich im unteren Teil des Zylinders Überströmkanäle.
Arbeitsweise:
Bewegt sich der Kolben aufwärts, so entsteht im Kurbelgehäuse ein Unterdruck. Die rechte untere Kante des Kolbens gibt die Mündung des Einlaßkanals frei. Das Kurbelgehäuse füllt sich mit Kraftstoff-Luftgemisch. Gleichzeitig verdichtet der Kolben das im Arbeitszylinder vorhandene Gemisch, das in der Nähe des oberen Totpunktes durch den Zündfunken entzündet wird.
Der Druck der verbrennende Gase treibt den Kolben abwärts. Dieser Takt ist der Arbeitstakt des Motors. Bei der Abwärtsbewegung schließt der Kolben zunächst den Einlaßkanal und verdichtet anschließend das im Kurbelgehäuse befindliche Gemisch. In der Nähe des unteren Totpunktes gibt die rechte obere Kolbenkante den Auslaßkanal frei und die verbrannten Gase können über den Auspuff abströmen Gleichzeitig öffnet die linke obere Kante des Kolbens die Mündung des Oberströmkanals. Das im Kurbelgehäuse vorverdichtete Gemisch dringt in der Arbeitszylinder ein, drängt die restlichen Abgase hinaus (Spülung) und füllt den Raum mit frischem Gemisch.
Vergleich Zweitakt- und Viertakt-Ottomotor:
Vorteile des Zweitaktmotors:
geringe Herstellkosten
kleiner Verschleiß durch wenig bewegbare Teile
hohe Drehzahlen
Vorteile des Viertaktmotors:
relativ kleiner Kraftstoffverbrauch
größeres Drehmoment
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