Verbrennungskraftmaschine

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1 Wirtz Luc 10TG2 Verbrennungskraftmaschine Eine Verbrennungskraftmaschine ist im Prinzip jede Art von Maschine, die mechanische Energie in einer Verbrennungskammer gewinnt. Die Kammer ist ein fester Bestandteil der Kraftmaschine. Man unterscheidet derzeit vier Haupttypen von Kraftmaschinen mit innerer Verbrennung: Ottomotor Dieselmotor Wankelmotor und Die Gasturbine (Düsenantrieb). Der Ottomotor, benannt nach Nikolaus August Otto, ist der allen bekannte Benzinmotor, der Kraftfahrzeuge, Aussenborder und Flugzeuge antreibt. Der Dieselmotor, benannt nach Rudolf Christian Karl Diesel, wird mit Dieselkraftstoff betrieben. Außer in Lastkraftwagen, Bussen und Pkw s findet der Dieselmotor auch in Kraftwerken zur Produktion elektrischer Energie und als Schiffsantrieb Verwendung. Sowohl Otto- als auch Dieselmotoren gibt es als Zwei- und als Viertaktmotoren. Ottomotoren Normalerweise ist der Ottomotor ein Viertaktmotor, d.h. der Kolben führt während eines Arbeitsspieles vier Takte aus, zwei in Richtung des (geschlossenen) Zylinderkopfes und zwei weg vom Kopf. Die Zylinder arbeiten immer um eins versetzt. Da es 4 Zylinder und 4 Takte gibt, treibt ein Kolben immer die Kurbelwelle an, die wiederum das Schwungrad antreibt. Damit wird eine kontinuierliche Kraftbereitstellung und ein reibungsloser Betrieb des 4-Taktmotors erreicht. 1.Takt (Ansaugtakt): 1

2 - der Kolben bewegt sich vom Zylinderkopf weg (es entsteht Unterdruck), gleichzeitig wird das Einlassventil geöffnet, Auslaßventil ist geschlossen - dadurch wird eine bestimmte Menge des Kraftstoff-Luftgemisches in den Brennraum eingesogen. 2.Takt (Verdichtungstakt): 3.Takt (Arbeitstakt): 4. Takt (Auspufftakt): - beide Ventile sind geschlossen - Kolben bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes und. verdichtet das Kraftstoff-Luft-Gemisch auf 1/8 1/12 seines Volumens im Brennraum. Dadurch steigt die Temp. auf 400 C 600 C - In dem Augenblick, in dem der Kolben das Ende dieses Taktes erreicht hat, ist das freie Volumen in der Brennkammer am geringsten. - Kraftstoff wird an der Zündkerze entzündet und verbrennt. - Flamme durchläuft den Brennraum mit Geschw. von 10-20m/s - Das Brenngas drückt dabei auf den Kolben, der dadurch vom Zylinderkopf weggedrückt wird. - Temperatur steigt und Volumen vergrößert sich - der Druck der Verbrennungsgase im Zylinder beträgt 35 bis 60 bar - ist der einzige Takt in dem mechan. Arbeit geleistet wird - Auslaßventil wird geöffnet. - Der Kolben bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes und drückt dabei die Abgase aus der Verbrennungskammer - Gase entweichen und gelangen über den Krümmer zum Auspuff Dadurch ist der Zylinder für das nächste Arbeitsspiel bereit. Eine Leistungssteigerung kann durch Motoren mit 6-, 8- und 12- Zylinder erreicht werden, die entweder in Reihe, nacheinander oder in 2 V - förmigen Reihen angeordnet sind (V- Motor). 2

3 Dieselmotoren: 1.Takt (Ansaugtakt): 2.Takt (Verdichtungstakt): 3. Takt (Arbeitstakt): 4. Takt (Auspufftakt): - Dieselmotoren sind meist Viertaktmotoren, arbeiten jedoch anders als Ottomotoren. - benötigen Dieselkraftstoff - nur Luft und kein Kraftstoff wird durch ein Einlassventil in den Brennraum gesogen. - Luft wird auf 1/14 1/23 ihres vorherigen Volumens zusammengepresst und dadurch auf etwa C erhitzt. - Am Ende des Verdichtungstaktes wird zerstäubter Kraftstoff (durch Einspritzdüse) in den Brennraum eingespritzt - verdichtete, heiße Luft zündet den Kraftstoff (Selbstentzündung) - die Explosion treibt den Kolben nach unten - es wird Arbeit verrichtet - Auslaßventil ist geöffnet, Verbrennungsgase werden ausgestoßen Dadurch ist der Zylinder für ein nächstes Arbeitsspiel bereit. Einige Dieselmotoren verfügen über eine zusätzliche elektrische Glühanlage, die die a n- gesaugte Luft erhitzt. Sie ist nur so lange in Betrieb, bis der Motor warm ist. Vorteile des Dieselmotors: Treibstoff billiger; weniger Verbrauch; Luft wird stärker verdichtet; höherer Wirkungsgrad, höhere CO-werte; längere Lebensdauer Nachteile: Motor ist lauter; schwerer, da komplizierter; hohe Partikelanzahl (Ruß - Krebserregend!) Unterschied zum Ottomotor: 3

4 Kein Vergaser; keine Zündkerzen; im 1. Takt wird nur Luft angesaugt Der Wirkungsgrad beim Otto-und Dieselmotor wird durch eine Reihe von Faktoren begrenzt, darunter u.a. Kühlungs- und Reibungsverluste. Im Allgemeinen bestimmt das Verdichtungsverhältnis den Wirkungsgrad. Von Natur aus ist der Wirkungsgrad des Dieselmotors höher. Beim Ottomotor liegt das Verdichtungsverhältnis (das Verhältnis von maximalem und minimalem Volumen der Verbrennungskammer) meist bei etwa 8:1 bis 12:1. Beim Dieselmotor liegt das Verhältnis bei 14 bis 23:1. Der Wirkungsgrad eines guten, modernen Ottomotors liegt bis 30 Prozent. Der Wirkungsgrad eines Dieselmotors liegt bis 40 Prozent anders ausgedrückt, wird bei allen Motoren nur dieser Prozentsatz der Wärmeenergie des Kraftstoffes in mechanische Energie umgewandelt. Im Allgemeinen sind Dieselmotoren Kraftmaschinen mit niedriger Drehzahl. Die Kurbelwellendrehzahl liegt zwischen 100 und 750 Umdrehungen pro Minute. Ottomotoren haben dagegen meist Drehzahlen von 2500 bis 5000 Umdrehungen pro Minute. Otto- oder Dieselmotoren können auch nach dem Zweitaktprinzip betrieben werden. D a- bei ist jeder zweite Takt ein Arbeitstakt und nicht jeder vierte. Der eigentliche Motor von Otto wurde mit Leuchtgas angetrieben und durch eine externe Zündquelle gezündet gründete Otto seine eigene Firma. Der technische Direktor war Gottlieb Daimler und der Konstrukteur war Wilhelm Maybach. Weil sie mit der Motorenkonstruktion von Otto nicht zufrieden waren, kündigten Sie. Daimler stellte mit seinem Freund Wilhelm Maybach den Gasmotor von Herrn Otto auf ein Benzin- Luft- Gemisch um, und baute ein elektr. Zündsystem und einen Vergaser ein. Ende 1883 erhielt Daimler ein Patent auf diesen Motor. Im Jahre 1885 baute Daimler den Motor in ein Zweirad ein und schuf so den Vorgänger eines Motorrads. Bald darauf wurde der Motor in eine Kutsche eingebaut, die ca. 18 km/h fahren konnte gründete Daimler eine Motorenfirma. Den Schritt zum heutigen Auto vollzog jedoch nicht Daimler sondern Karl Benz, der vollkommen unabhängig und ohne das Wissen um die Entwicklung von Otto und Daimler einen eigenen Motor zum Antrieb von Wasserpumpen und Drehbänke entwickelt hatte. Dieser Motor, ein wassergekühlter Einzylinder mit ¾ PS und 300 Umdrehungen pro Minute, trieb schon 1885 einen 3-rädrigen Wagen an. 4

5 1926, viele Jahre nach dem Tod von Daimler erfolgte der Zusammenschluß der Firmen Daimler und Benz zur Daimler- Benz AG. 5