Ottomotor und sein Erfinder Nicolas August Otto

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1 Fächer Interne Prüfung Thema Ottomotor und sein Erfinder Nicolas August Otto 1 Erstellt von Kay Müller Eingereicht am Deckblatt

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Deckblatt...1 Inhaltsverzeichnis...2 Inhalt der Dokumentation...3 Einstiegsworte...3 Ottos Kindheit, Jugend und Ausbildung...3 Erster Erfolg:...3 Zweiter Erfolg...3 Dritter Erfolg...3 Familie...4 Zusammenfassung ab seiner Lehre und sein Lebenswerk...4 Konzept des Ottomotors...5 Entwicklung des Viertaktmotors...5 Physikalischen Aspekt...5 Ottomotor und das 21. Jahrhundert...5 Erklärung...5 Arbeitsprinzip...6 Patent Probleme...6 Weiterentwicklung des Ottomotors/Einsatzgebiete...6 Beispiel im modernen Automobilen...7 Der Ottomotor im Vergleich zum Dieselmotor...7 Warum ist der Ottomotor entstanden?...7 Quellenangabe...8 Seite - 2 -

3 Inhalt der Dokumentation Einstiegsworte Nicolaus August Otto kann man zurecht als Vater des Viertaktprinzips bzw. den Ottomotor sehen. Mit seiner Erfindung prägte er das 18. Jahrhundert durch den Beweis dass es funktioniert. Dieses Prinzip wurde später dann ausgearbeitet und präzisiert, sodass wir diesen Ursprungsprinzip in unseren heutigen Autos wiederfinden. Ottos Kindheit, Jugend und Ausbildung Nicolaus August Otto wurde am 10. Juni im Jahre 1832 in Holzhausen auf der Heide geboren. In der Dorfschule war er einer der besten Schüler. Im Jahre 1846 wurde er nach acht Jahren entlassen. Nach der Dorfschule besuchte er die Realschule in Schwalbach. Diese schloss er wieder mit guten Noten um Ostern im Jahre 1848 ab. Im Herbst des gleichen Jahres beginnt er eine Lehre als Kaufmann in einem kleinen Warengeschäftes. Endes des Jahres 1851 wurde Nicolaus A. Otto aus seiner Lehre entlassen. Im Frühjahr 1852 wurde der inzwischen schon 20 Jährige Nicolaus A. Otto als Handlungskommis (Seite 15) in der Firma Kolonialwaren- und Landesproduktgeschäftes (Seite 15) von Jabob Lindheimer (Seite 15) im Frankfurter Stadtteil Sachsenhausen eingestellt. Der noch junge Nicolaus A. Otto arbeite bei im bis zum 19. Juni Nach dieser kurzen Etappe ging er nach Köln und arbeite ein ganzes Jahrzehnt für zwei Firmen. Dort war er für ganz Westdeutschland zuständig von der Belieferung von Kolonialwaren z.b. Kaffee, Reis, Tee zuständig.. Im Kölner Kuhberg lernt er seine spätere Frau kennen da war er 26 Jahre alt. Trotz siener vielen Erfolge kann man sein Leben in die drei bekanntesten Erfolge unterteilen. Erster Erfolg: Nach seinem ersten erfolgreichen entwickelten Viertaktmotor der auch funktioniert, hing er seinem Beruf als Kaufmann für Kolonialwaren an die Wand und tüftelte hauptberuflich an seinem Motor. Zweiter Erfolg Herr Otto entwickelte einen Atmosphärischen Motor auf Basis der bekannten Prinzips und der Dampfmaschine. Dritter Erfolg Auf der Arbeit des vorher gehenden Motors entwickelte er den Motor mit dem Viertakt Prinzip. Seite - 3 -

4 Familie Der Familienstamm war schon zeit Jahrhunderten im Hessen-Rheinfelsisch ansässig. Vater: Stirbt wenige Monate nach Nicolaus A. Ottos Geburt. Mutter: gibt ihrem Sohn nach der Lehre im Jahre 1851 einige Worte mit auf denn Weg. Schick dich in die Welt hinein, Denn dein Kopf ist viel zu klein, Als das sich schickt die Welt! Zitat von der Mutter (Seite 15). Nicolaus August Otto und Anna Grossi wurden am 23. Mai 1868 in der kleinen Maternus- Kirche in Rodenkirchen getraut. Nicolaus August Otto starb am an einem Herzschlag. Zusammenfassung ab seiner Lehre und sein Lebenswerk Sehr wichtig an dem neuen Prinzip ist der Vierdichtungstakt. Das mag ein Erfolg sein, aber der Motor lief nicht wirklich rund. Die Wucht der Verbrennung war so kraftvoll das man um die Mechanik Angst haben musste und es hat sich auch noch nicht im gleichen Drehmoment gedreht. Dies wurde mit einem besseren abgestimmten Gemisch verbessert. Mit dem abgeschwächten Gemisch wurde die unkontrollierte Explosionen unter Kontrolle gebracht, aber es kam ein neues Problem dazu. Der Motor hatte Zündaussetzer. Nach diesem etwas erfolglosen Jahren lernte er den Ingenieur Eugen Langen kennen. Mit Eugen Langen gründete er die N. A. Otto & Co im Jahre In den Jahren wurde der alte Motor weiterentwickelt. Der atmosphärische Gasmotor wurde auf der Pariser Weltausstellung hochgelobt. Dieser Erfolg bei der Weltausstellung in Paris war sehr wichtig für die Entwicklung des Unternehmens. Ab 1872 wurde das Unternehmen Gasmotorenfabrik Deutz AG genannt. Im gleichen Jahr kamen Gottlieb Daimler und Wilhelm Maybach als Fachpersonal in das Unternehmen. Die beiden haben bei der Effektivität und der erfolgreichen Fertigung des Motor eine wichtige Rolle gespielt. Die beiden Genies Gottlieb Daimler und Nicolaus A. Otto lebten im selben Reihenhaus nebeneinander. Herrn Otto war ein komplett anderer Typ als Daimler. Nicolaus A. Otto war ein eher ruhiger und nachdenklicher Tüftler und Daimler war der Weltoffene Ingenieur der auf eine lange Erfahrung zurück schauen konnte. Diese zwei völlig unterschiedlichen Typen von Mensch konnten nicht wirklich gut mit einander.(otto sah Daimler als Hinderung in seiner Arbeit, denn Otto wollte nicht mehr diesen veralteten Motor sonder wollte an seinen eigenen Experimenten arbeiten).im nach hinein lässt sich nicht ganz klären wer, wie viel Anteil an der Entwicklung des Viertaktmotor gehabt hat. Der Vierdichtungstakt ist dabei gar nicht so entscheidend sondern das Kraftstoff-Luft Verhältnis. Diese entscheidende Erfindung geht auf die Kappe von Nicolaus A. Otto. Er hat diese Erfindung an einem Industrieschornstein beobachtet. Die alte Gasmotoren kamen an diese Leistungsgrenze mit 3PS und 4 Höhe. Der neue Motor wurde wieder auf der Weltausstellung in Paris im Jahre 1878 ein großer Erfolg. Die Glühzündung wird dann bald durch eine Elektrische Zündung ersetzt. Daimler wird nach einer Reise nach Russland entlassen. Im Jahre 1886 wird sein Patent aberkannt. In denn späteren Motoren wird statt Leuchtgas Benzin verwendet. Seite - 4 -

5 Konzept des Ottomotors Der erste Motor der von Otto entwickelt wurde wog 1500 kg und hatte nur knapp 3 PS. Dieser Motor wurde von Otto entwickelt und wurde in der Gasmotorenfabrik Deutz in Köln im Jahre 1863 war gebaut. Der zweizylindrige Motor hatte 6107 cm³ Hubraum. Trotz seiner eher Kaufmännischen Ausrichtung interessierte er sich sehr für die Arbeiten von Jean Joseph Etienne Lenoir. Aus einem Nachbau des Lenoir-Atmosphärenmotors entwickelte Nicolaus A. Otto seinen ersten Viertaktmotor. Dies schaffte er im Jahre Entwicklung des Viertaktmotors Seine revolutionäre Idee war die Kompression. Durch seine Erfahrung der weiter Entwicklung des Atmosphärenchemikers und der Geldlichen Unterstützung des Ingenieur und Unternehmer Hermann Lange konnte sich Otto voll und ganz auf die Entwicklung des Viertaktmotor konzentrieren. Physikalischen Aspekt Verbrennungsmotoren sind Wärmekraftmaschinen. Wärmekraftmaschinen arbeiten nach dem Prinzip, dass sie in mechanische Energie umwandeln. Die Wärme entsteht durch Verbrennung von Benzin (chemische Energie). Bei diesem Vorgang entsteht immer ein Verlust von Energie, da chemische Energie minderwertiger ist als mechanische Energie. Diese mechanische Energie wird für das Auto sofort benutzt, kann aber auch in elektrische Energie umgewandelt durch einen Generator z.b. Elektroauto. Der Wirkungsgrad wird daher zusammen gesetzt aus der eingehender Energie und wie viel Arbeit der Motor verrichtet hat. Fazit: Der Wirkungsgrad wird höher um so höher auch die Temperatur ist. Ein Motor brauch einen Kühler damit der periodisch läuft und nicht überhitzt. Ottomotor und das 21. Jahrhundert Aus meiner Sicht brauch sich Nicolaus August Otto in keinem Fall vor denn anderen großen Erfindern zu verstecken. Ohne ihn hätte zum Beispiel Carl Benz nie das erste Automobil entwickeln können und Henry Ford nie die Fließbandproduktion in die USA einführen können, aber in heutiger Sicht ist diese über Hundert Jahre alte Erfindung nicht mehr zeitgemäß. Im 21. Jahrhundert sind Elektromotoren deutlich umweltfreundlicher. Aber wer weiß wo wir in dreißig Jahren stehen. Erklärung Durch die Verdichtung des Treibstoffes vor der Explosion entsteht höherer Druck somit auch einen höheren Explosionsdruck. Das heißt das der Motor einen Höheren Wirkungsgrad hat. Arbeitsprinzip 1 Takt Ansaugtakt Das Einlassventil ist geöffnet. Ein Gemisch aus zerstäubten Benzin und Luft wird Seite - 5 -

6 aus dem Vergaser in den Zylinder angesaugt. 2 Takt Verdichtungstakt Beide Ventile sind geschlossen. Der sich nach oben bewegende Kolben presst das angesaugte Benzin-Luftgemisch zusammen. 3 Takt Arbeitstakt Beide Ventile bleiben geschlossen. Der Funke einer elektrischen Zündkerze entzündet das Gemisch. Durch die Verbrennung des Benzins steigt die Temperatur auf über C und der Druck auf etwa 40 bar. Die dadurch auf den Kolben wirkende Kraft treibt den Kolben nach unten. 4 Takt Auspufftakt Das Auslassventil ist geöffnet. Der Kolben bewegt sich wieder nach oben und drückt die Verbrennungsgase aus dem Zylinder. Dann wird das Auslassventil geschlossen und das Einlassventil geöffnet.es beginnt wieder der 1. Takt. Patent Probleme Am 16. April 1836 Stellte Nicolaus A. Otto einen Patentantrag für seine weiter entwickeltem atmosphärischem Motor. Es war auch sein erster Motor. Dieser wurde aber vom Königlich-Preußischen Handelsministerium abgelehnt. Ihre Begründung für die Ablehnung war das Prinzip des atmosphärischem Motor schon bekannt sei und es der Unterschied zu bestehenden atmosphärischem Motoren zu gering waren und das die technische Details zu gering beschrieben worden waren. Darauf hin erwiderte Nicolaus A. Otto das er nicht das bestehende Prinzip sondern seine Konstruktion patentieren wolle. Seine Patent Antrag wurde trotz seiner Begründung abgelehnt. Im Oktober des selben Jahres versuchte er es nochmal und der Antrag wurde wieder abgelehnt. Obwohl er schon in anderen Bundesländer und sogar in Frankreich, Belgien und England ein Patent auf seinen Motor bekommen hat. Für das eigentliche Viertaktprinzip meldete er kein Patent an. Nicolaus August Otto starb verbittert um sein Patent kämpfend in Köln. Weiterentwicklung des Ottomotors/Einsatzgebiete In der Landwirtschaft wurde schon früh die Dampfmaschine durch denn Viertaktmotor ersetzt. Die Motorisierung der Welt und der Siegeszug des Ottomotor beginnt. Einen sehr großen Erfolg dan diesem Siegeszug haben auch Gottlieb Daimler und Wilhem Maybach. Diese beiden, ihrer Zeit weit voraus Ingenieure haben denn von Otto Prototypen Motor weiter entwickelt. Bis der Motor Serien reif wurde. Diese beiden verließen die Fabrik Deutz und entwickelten im Jahre 1885 einen kleinen schnell laufenden Motor. Dieser Motor bewies seine Tauglichkeit in einem Vorläufer des heutigen Motorrads. Im Jahre 1886 entwickelte Carl Benz das erste Auto. Der Motor der dort verbaut wurde hatte ein liegendes Schwungrad. Diese Autos waren nur etwas für die Könige und Adlichen. Schon in denn frühen zwanziger Jahren verdrängte das Auto die Pferdekutschen. In vielen Flugzeugen hatt der Ottomotor auch Einzug gehalten. SO wie Nicolaus A. Otto schon Seite - 6 -

7 einige Jahre zuvor vorhergesagt hat. Sein Motor hat die moderne Vorbewegung revolutioniert. Henry Ford machte das Auto und somit auch denn Viertakt Motor von Otto erst zu seinem sehr Wichtigen Aspekt der deutschen Wirtschaft.Im einundzwanzigsten Jahrhundert wird es zeit für eine neu Entwicklung. Die über hundert Jahre alte Erfindung wird immer noch in unseren Autos eingebaut. Beispiel im modernen Automobilen Der Viertaktmotor ist heute zu tage in sehr vielen Autos vertreten. Wenn man das Gaspedal im Auto mit dem Fuß runter druckt dann öffnet sich ein Ventil und es strömt Benzin in den Zylinder. Es vermischt sich dabei mit wirbelnder Luft und wird zerstäubt. Die Nockenwelle öffnet das Ventil und der Kolben verdichtet das Benzin Luft Gemisch. Dann erfolgt die Zündung. Der Kolben verrichtet Arbeit und im vierten Schnitt öffnet die Nockenwelle das Auslassventil und das verbranntes Gemisch kann dich den Auspuff entweichen. Wenn im Auto vier Kolben zeitversetzt ihre Viertakt ausführen läuft der Motor ruhiger und auch gleichmäßiger. Der Ottomotor im Vergleich zum Dieselmotor Der Ottomotor saugt ein Benzin-Luftgemisch an. Der Dieselmotor saugt reine Luft an. Bei dem Ottomotor wird das Benzin-Luftgemisch im Verhältnis 7:1 komprimiert. Das entspricht 8-18 bar. Dieses Gemisch erhitzt sich bis auf 600 C. Beim Dieselmotor ist die Verdichtung deutlich größer, also ist der Druck auch deutlich Höher. Er beträgt 18:1. Nach der Komprimierung wird dann der Kraftstoff eingespritzt. Beim Ottomotor wird nun der Kraftstoff mit Hilfe der Zündkerze entzündet.das ist die Fremdzündung. Bei Dieselmotor fällt dieser Schritt weg. Es entzündet sich von selbst durch die Zusammenhänge des Kraftstoffes. Warum ist der Ottomotor entstanden? Es war sehr schwer die damalige Dampfmaschine in Gang zu bekommen und für denn Alltäglichen Gebrauch nicht geeignet. Diese Maschinen waren auch sehr groß und war nicht die ideale Maschine für die Industrie. Die Dampfmaschine verbreitet sich dennoch sehr rasch und die Ingenieure der damaligen Zeit suchten noch besseren Lösungen. Im Jahre 1861, nach sehr vielen Versuchen an dem Lenior mit flüssigen Kraftstoff führten Nicolaus A. Otto zum Viertaktprinzip und der Vorverdichtung des Treibstoffes. Seite - 7 -

8 Quellenangabe Sittauer, Hans:Biographien hervorragender Naturwissenschaftler, Technik und Mediziner Band 32. Nicolaus August Otto Rudolf Diesel.BSB B.G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig: Seite 6-97 Arnold, Langen: Nicolaus August Otto Der Schöpfer des Verbrennungsmotor.Franckhische Verlagshandlung Stuttgart,Stuttgart: Seite Annette, Scheerer: Duden. Schülerduden Physik.Bibliographisches Institut & F.A. Brockhaus AG, Mannheim: Seite bils/dampfmaschine_ottomotor/ Bild: Seite - 8 -

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