Der Motor eines Kraftfahrzeugs, der aufgrund der Kraftstoffverbrennung eine Fortbewegung ermöglicht, ist ein wesentliches mechanisches Element zum Antrieb der Räder. Es gilt natürlich auch als hauptsächliche und zentrale Komponente eines Kraftfahrzeugs. Es gibt zwei Hauptkategorien von Motoren: thermische Motoren und Elektromotoren. Der Hauptunterschied ist die Art der verwendeten Energie. In jedem Fall ist die Einheit der Leistung in PS, Kilowatt oder Drehmoment angegeben.
Bei Verbrennungsmotoren ist es notwendig, die Verbrennung einer Energiequelle wie Benzin oder Diesel zu nutzen. Um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, ist ein Kraftstoffsystem unerlässlich. Elektromotoren haben im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren überhaupt keine Kolben. Ihre Funktionsweise beruht im Wesentlichen auf der Nutzung elektromagnetischer Kräfte, wodurch die Bewegung ermöglicht wird. Der Elektromotor wird von der Batterie gespeist, die dafür zuständig ist, den Elektromotor mit Energie zu versorgen. Dieser wandelt dann die elektrische Energie in mechanische Energie um, die dazu verwendet wird, das Fahrzeug fortzubewegen.
Ein Motor ist eine komplexe Maschine, die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Komponenten besteht, von denen jede eine andere Form und Funktion hat. Aus folgenden Komponenten setzt sich ein Benzinmotor (unter anderem) zusammen:
- Motorblock: Dies ist das Gehäuse, in dem alle Zylinder und Kolben untergebracht sind. Er ist dahingehend konzipiert, um einem Widerstand standzuhalten, der größer ist als der Druck der Verbrennungsgase. In Motorblöcken kann es zu Zunderablagerungen kommen, die von der Ansammlung unverbrannter Kohlenwasserstoffe herrühren. Dies beeinträchtigt den normalen Betrieb des Systems.
- Der Luftfilter: Man kann ihn sich als die Lunge eines Autos vorstellen: Wenn er verschmutzt ist, ist die Qualität der Luft, die durch den Motor strömt, schlecht, was letztendlich dazu führen kann, dass der Kraftstoff nicht mehr auf effiziente Weise verbrannt werden kann.
- Die Ventilsteuerung: Sie umfasst den Mechanismus, der dafür sorgt, dass die Gase in die Zylinder eines Verbrennungsmotors eintreten und auch aus diesen austreten. Nockenwellen, Ventile oder Zahnriemen sind eine nicht erschöpfende Aufzählung der Elemente, aus denen sich der Steuertrieb zusammensetzt.
- Die Wasserpumpe: Ihre Aufgabe besteht darin, das Kühlmittel zirkulieren zu lassen und den Motor zu kühlen. Somit verhindert die Wasserpumpe, dass der Motor Ihres Autos überhitzt.
- Der Ansaugblock: Seine Aufgabe besteht darin, jedem Zylinder die Luftmenge zuzuführen, die er benötigt, um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen.
Durch diese und andere Elemente ist der Motor in der Lage, Energie in Bewegung umzuwandeln.
Wärme- oder Verbrennungsmotoren arbeiten im Allgemeinen in vier Stufen, daher die Bezeichnung "Viertaktmotor". Die vier "Takte" umfassen das Ansaugen (das Benzin-Luft-Gemisch wird angesaugt), das Verdichten und Zünden (das Benzin-Luft-Gemisch wird verdichtet), das Arbeiten und das Ausstoßen (ermöglicht das Ausströmen der Verbrennungsgase). Zweitaktmotoren finden Sie bei Motorrädern, Rasenmähern und einigen Oldtimern.
Wie funktioniert ein Viertaktmotor?
Die überwiegende Mehrheit der in Autos eingebauten Motoren sind Viertaktmotoren. Wie der Name schon sagt, beruht seine Funktionsweise auf vier verschiedenen, aufeinanderfolgenden und sich wiederholenden Etappen.
Erster Schritt: Luft- und Kraftstoffeinlass (Ansaugen)
Im ersten Schritt des Prozesses wird der Brennraum über den Einlass mit einem Gemisch aus Luft und Kraftstoff versorgt.
Zweiter Schritt: Kompression des Kolbens (Verdichten)
Im zweiten Schritt drückt der Kolben das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem Druck von etwa 30 bar gegen die Zündkerze.
Dritter Schritt: Arbeiten
Beim dritten Schritt berühren sich der Kolben und die Kerze fast. Es entsteht ein Lichtbogen und der Funke entzündet das Gemisch aus Luft und Kraftstoff. Der Kolben wird dann durch die Kraft der Explosion nach unten gedrückt, wodurch ein neuer Zyklus der mechanischen Bewegung ausgelöst wird.
Letzter Schritt: Ausstoßen
Sobald die Druckluft und der Brennstoff im Brennraum verbrannt sind, bleibt nur noch der Rauch der Verbrennung zurück. Dieser Rauch wird durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens in Richtung Auspuffkrümmer zurückgedrängt. Der Rauch setzt sich dann durch die Auslassöffnung im Auspuffrohr fort und wird dann in die Atmosphäre abgegeben.
Dieselmotoren haben nicht exakt die gleichen Bauteile wie Benzinmotoren. Da bei Dieselmotoren allein der Druck den Kraftstoff entzündet, kommt diese Art des Motors ohne Zündkerzen aus, aber er braucht trotz allem Glühkerzen, mit denen der Motor gestartet werden kann.
Das Funktionsprinzip des Zweitaktmotors
Wie der Name bereits erahnen lässt, erfolgt der Verbrennungsprozess eines Zweitaktmotors in nur zwei Schritten. Diese Motortypen werden hauptsächlich in Motorrädern und anderen Arten von motorisierten Zweirädern eingebaut.
Erster Takt: Verdichten/Ansaugen
Der Motor verdichtet ein Gemisch aus Kraftstoff, Luft und Öl, dessen Aufgabe darin besteht, den gesamten Mechanismus zu schmieren. Mithilfe von Zündkerzen läuft die Verbrennung ähnlich wie bei einem Viertaktmotor ab. Der Kolben zieht nach unten und der Rauch aus dem Prozess wird durch den Auspuff ausgestoßen.
Zweiter Takt: Arbeiten/Vorverdichten
Das Gemisch aus Öl, Kraftstoff und Luft tritt mit der durch die Kraft des Kolbens erzeugten Saugbewegung in den Brennraum ein. Die Mischung wird wieder verdichtet und steigt zur Kerze auf.
Verschiedene Arten von Motoren:
Es ist wichtig, im Hinterkopf zu behalten, dass Ihr Fahrzeug umso leistungsstärker ist, je mehr Zylinder in Ihrem Motor vorhanden sind. Die Leistung eines Fahrzeugs hängt jedoch auch von der Motordrehzahl des Autos (die Drehzahl des Motors, gemessen in Umdrehungen pro Minute) und dem Motordrehmoment (die Stärke der Drehbewegung des Motors) ab.
Reihenmotor
Reihenmotoren sind der häufigste Typ von Automotoren. Dieser Motortyp verfügt über eine Reihe von Zylindern, die auf einer Seite der Kurbelwelle angeordnet sind.
Kostengünstig und der am einfachsten zu konfigurierende Motor. Obwohl der Motor aufgrund seiner Reihenkonfiguration in der Breite wenig Platz einnimmt, benötigt er in der Länge relativ viel Raum.
Sein größter Nachteil ist die Unwucht, die durch die Ausrichtung der Zylinder in Reihe verursacht wird. Ein unausgeglichener Motor kann starke Vibrationen verursachen, die für den Fahrer und die Passagiere sehr unangenehm sein können. Um dies zu verhindern, wurde ein System namens "Ausgleichswelle" hinzugefügt, das ein Gegengewicht bildet.
Boxermotor
Der Boxermotor zeichnet sich durch eine flache Bauweise aus: Die Kolben liegen auf einer Ebene, die meist horizontal verläuft. Die Anzahl der Zylinder ist immer eine gerade Zahl und befindet sich auf jeder Seite der Kurbelwelle.
Diese Konfiguration des Motors ist sehr praktisch, da sie in der Höhe nur wenig Platz in Anspruch nimmt. So kann der Boxermotor sehr tief auf dem Fahrzeuggestell positioniert werden. Das Ergebnis ist ein sehr niedriger Schwerpunkt, was die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs verbessert.
Außerdem verbessern die Kolben auf beiden Seiten der Kurbelwelle das Gleichgewicht des Motors, wodurch das Fahrzeug auf der Straße besser ausbalanciert wird.
Boxermotoren sind dafür jedoch schwer zu warten, vor allem wenn die Zündkerzen ausgetauscht werden müssen.
V-Motor
Motoren in "V"-Konfiguration werden nach ihrer Besonderheit benannt: Sie sind "V"-förmig aufgebaut. Sie sind in zwei Reihen mit jeweils mehreren Zylindern angeordnet. Bei einem V8 handelt es sich um einen zweireihigen Vierzylinder, bei einem V6 um einen zweireihigen Dreizylinder, bei einem V12 um einen zweireihigen Sechszylinder und so weiter.
Dieser Motortyp hat eine sehr kurze Kurbelwelle, sodass diese relativ leicht ist, was die Vibrationen des Fahrzeugs reduziert. Darüber hinaus bietet der V-Motor ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, was das Starten und Wiederanfahren schwerer Fahrzeuge erleichtert.
Es handelt sich jedoch um einen sehr komplexen Motor, der relativ teuer in der Herstellung ist.
W-Motor
Motoren des Typs "W" gleichen denen des Typs "V" und funktionieren auf die gleiche Weise, nur dass sie sozusagen "verdoppelt" sind. Die Zylinder werden versetzt angeordnet. Diese Art von Motor wird hauptsächlich in der Luftfahrt oder in sehr hochwertigen Autos verwendet.
Zylinder in "W"-Konfiguration können auf zwei unterschiedliche Arten ausgeführt sein:
3 Zylinderreihen können in Form eines "aneinandergereihten" Doppel-V angeordnet sein.
Oder 4 Zylinderreihen können in Form eines "getrennten" Doppel-V angeordnet sein.
Der Hauptvorteil des W-Motors besteht darin, dass sich eine große Anzahl von Zylindern auf kleinstem Raum unterbringen lässt, da die Kurbelwelle noch kürzer ist als beim V-Motor. Dafür nimmt der Motor in der Breite mehr Platz ein.
Auch hier handelt es sich um einen sehr komplizierten Motor, insbesondere was die Zylinderköpfe betrifft. Daher die hohen Kosten.
