Wie ein Motor funktioniert

Für die meisten Menschen ist ein Auto eine Sache, die sie mit Benzin füllen, das sie von Punkt A nach Punkt B bewegt. Aber haben Sie jemals angehalten und gedacht: Wie macht es das eigentlich? Was bewegt es? Es sei denn, Sie haben bereits ein Elektroauto als Ihren täglichen Fahrer gewählt, dann ist die Magie des Verbrennungsmotors, der Geräusche unter der Motorhaube macht, nicht mehr wegzudenken. Aber wie funktioniert ein Motor genau?

Ein Verbrennungsmotor ist insofern ein Wärmemotor, als er die Energie aus der Verbrennungswärme des Benzins in mechanische Arbeit oder Drehmoment umwandelt. Dieses Drehmoment wird auf die Räder ausgeübt, um das Auto in Bewegung zu setzen. Und wenn Sie nicht gerade einen alten Zweitakt-Saab fahren (der wie eine alte Kettensäge klingt und öligen Rauch aus seinem Auspuff ausstößt), arbeitet Ihr Motor nach denselben Grundprinzipien, egal ob Sie einen Ford oder einen Ferrari fahren.

Motoren haben Kolben, die sich in Metallrohren, den sogenannten Zylindern, auf und ab bewegen. Stellen Sie sich vor, Sie fahren Fahrrad: Ihre Beine bewegen sich auf und ab, um die Pedale zu drehen. Die Kolben sind über Stangen (sie sind wie Ihre Schienbeine) mit einer Kurbelwelle verbunden, und sie bewegen sich auf und ab, um die Kurbelwelle des Motors zu drehen, so wie Ihre Beine die des Fahrrads drehen – was wiederum das Antriebsrad des Fahrrads oder die Antriebsräder des Autos antreibt. Je nach Fahrzeug hat der Motor in der Regel zwischen zwei und 12 Zylinder, in denen sich jeweils ein Kolben auf und ab bewegt.

Woher die Motorleistung kommt

Was diese Kolben nach oben und unten treibt, sind Tausende winziger kontrollierter Explosionen, die jede Minute stattfinden und durch das Mischen von Brennstoff mit Sauerstoff und die Zündung des Gemisches entstehen. Jedes Mal, wenn sich der Brennstoff entzündet, wird der Verbrennungs- oder Krafthub genannt. Die Hitze und die sich ausdehnenden Gase dieser Miniexplosion drücken den Kolben im Zylinder nach unten.

Fast alle heutigen Verbrennungsmotoren (um es einfach zu halten, konzentrieren wir uns hier auf Benzinmotoren) sind Viertaktmotoren. Neben dem Verbrennungstakt, der den Kolben von der Oberseite des Zylinders nach unten drückt, gibt es drei weitere Takte: Einlass, Verdichtung und Auslass.

Motoren benötigen Luft (nämlich Sauerstoff), um Kraftstoff zu verbrennen. Während des Einlasshubs öffnen sich die Ventile, so dass der Kolben wie eine Spritze wirkt, während er sich nach unten bewegt und Umgebungsluft durch das Ansaugsystem des Motors ansaugt. Wenn der Kolben den unteren Teil seines Hubs erreicht, schließen sich die Einlassventile und dichten den Zylinder für den Kompressionshub, der in entgegengesetzter Richtung zum Einlasshub verläuft, wirksam ab. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens wird die Einlassladung komprimiert.

In den modernsten Motoren von heute wird Benzin direkt in die Zylinder nahe dem oberen Ende des Kompressionshubs eingespritzt. (Andere Motoren vermischen die Luft und den Kraftstoff während des Ansaughubs vor.) In beiden Fällen entzünden Zündkerzen das Luft- und Kraftstoffgemisch kurz bevor der Kolben den oberen Totpunkt, den so genannten oberen Totpunkt, erreicht.

Die daraus resultierende Ausdehnung der heißen, brennenden Gase drückt den Kolben während des Verbrennungstaktes in die entgegengesetzte Richtung (nach unten). Dies ist der Hub, der die Räder Ihres Autos ins Rollen bringt, genau wie wenn Sie die Pedale eines Fahrrads nach unten drücken. Wenn der Verbrennungstakt den unteren Totpunkt erreicht, öffnen sich die Auslassventile, damit die Verbrennungsgase aus dem Motor gepumpt werden können (wie eine Spritze, die Luft ausstößt), wenn der Kolben wieder nach oben kommt. Wenn der Auspuff ausgestoßen wird – er setzt sich durch das Auspuffsystem des Autos fort, bevor er hinten aus dem Fahrzeug austritt – schließen sich die Auslassventile im oberen Totpunkt, und der gesamte Prozess beginnt von vorn.

Mehrzylinder Motoren

Bei einem Mehrzylinder-Automotor sind die Zyklen der einzelnen Zylinder gegeneinander versetzt und gleichmäßig verteilt, so dass die Verbrennungshübe nicht gleichzeitig erfolgen und der Motor möglichst ausgewogen und laufruhig ist.

Aber nicht alle Motoren sind gleich geschaffen. Es gibt sie in vielen Formen und Größen. Die meisten Automotoren ordnen ihre Zylinder in einer geraden Linie an, wie z.B. ein Vierzylinder-Reihenmotor, oder kombinieren zwei Reihen von Reihenzylindern in einem V, wie bei einem V-6 oder V-8. Motoren werden auch nach ihrer Größe oder ihrem Hubraum klassifiziert, der dem Gesamtvolumen der Zylinder eines Motors entspricht.

Die verschiedenen Arten von Motoren

Es gibt natürlich Ausnahmen und winzige Unterschiede zwischen den auf dem Markt befindlichen Verbrennungsmotoren. Bei Motoren mit Atkinson-Zyklus wird zum Beispiel die Ventilsteuerung geändert, um einen effizienteren, aber weniger leistungsstarken Motor zu erhalten. Turboaufladung und Aufladung, die unter den Optionen der Aufladung zusammengefasst werden, pumpen zusätzliche Luft in den Motor, wodurch der verfügbare Sauerstoff und damit die Kraftstoffmenge, die verbrannt werden kann, erhöht wird, was zu mehr Leistung führt, wenn man sie benötigt, und zu mehr Effizienz, wenn man die Leistung nicht benötigt. Dieselmotoren tun all dies ohne Zündkerzen. Aber egal, um welchen Motor es sich handelt, solange es sich um einen Verbrennungsmotor handelt, bleiben die Grundlagen seiner Funktionsweise gleich. Und jetzt kennen Sie sie.

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