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Der Viertakt-Ottomotor
Der Viertakt-Ottomotor
Die Animation verdeutlicht die Funktionsweise des in Kraftwagen gebräuchlichsten Motors.
Jahrgangsstufe 3 – 12
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3D-Modelle
Motor
- Motorblock - Das ist das aus Metall bestehende Motorhaus.
- Schaltgetriebe - Es stellt die Übersetzung zwischen dem Motor und der Gelenkwelle ein. Mit seiner Hilfe ist es möglich einzustellen, wie oft sich das Rad während einer Drehung der Kurbelwelle dreht. In einem niedrigen Gang hat das Auto mehr Kraft, ist dafür aber langsamer. In einem höheren Gang ist es zwar schneller und benzinsparender, aber seine Beschleunigung ist schwächer.
- Luftfilter - In den Brennraum des Motors gelangt Luft, die den zur Verbrennung nötigen Sauerstoff beinhaltet. Dieses Element filtert die Luft.
- Ansaugrohr - Durch dieses Rohr gelangt Luft in den Motor, die den zur Verbrennung benötigten Sauerstoff beinhaltet.
- Auspuffrohr - Hier entweichen die Verbrennungsgase.
- Zahnriemen - Er übermittelt die Drehung der Kurbelwelle auf die die Ventile bewegende Nockenwelle.
- Zündverteiler - Er ermöglicht eine aufeinander abgestimmte Arbeitsweise der Zündkerzen.
Funktionsweise
- Ansaugöffnung - Durch diese Öffnung kann in den oberen Teil des Zylinderkolbens - in den Brennraum - das Luft-Gas-Gemisch einströmen.
- Zündkerze - Sie entzündet das verdichtete Benzin-Luft-Gemisch. Das explodierende Gemisch drückt den Kolben nach unten.
- Auspufföffnung - Hier entweichen die Verbrennungsgase.
- Einlassventil - Das Öffnen und Schließen verläuft abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im ersten Takt wird es geöffnet, wodurch der sich nach unten bewegende Kolben eine Druckerhöhung im Zylinder verursacht. Dadurch kann das Kraftstoff-Luft-Gemisch einströmen.
- Auslassventil - Öffnen und Schließen dessen verlaufen abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im vierten Takt wird es geöffnet und der sich nach oben bewegende Kolben kann die Verbrennungsgase ausstoßen.
- Kolben - Seine rhythmischen Auf-und Abbewegungen ermöglichen die Drehung der Kurbelwelle. Durch die Kraftstoffexplosion im Zylinder wird der Kolben nach unten gedrückt. Danach wird durch die Trägheit der umgekehrten Kurbelwelle der Kolben im Zylinder nach oben, nach unten und wieder nach oben bewegt. Dort kommt es zur erneuten Explosion.
- Zylinder - In seinem Inneren kommt es zur Explosion und zur Bewegung des Kolbens.
- Pleuel
- Kurbelwelle - Die Auf- und Abbewegungen des Kolbens verursachen ihre Drehbewegung.
1. Takt
- Ansaugöffnung - Durch diese Öffnung kann in den oberen Teil des Zylinderkolbens - in den Brennraum - das Luft-Gas-Gemisch einströmen.
- Zündkerze - Sie entzündet das verdichtete Benzin-Luft-Gemisch. Das explodierende Gemisch drückt den Kolben nach unten.
- Auspufföffnung - Hier entweichen die Verbrennungsgase.
- Einlassventil - Das Öffnen und Schließen verläuft abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im ersten Takt wird es geöffnet, wodurch der sich nach unten bewegende Kolben eine Druckerhöhung im Zylinder verursacht. Dadurch kann das Kraftstoff-Luft-Gemisch einströmen.
- Auslassventil - Öffnen und Schließen dessen verlaufen abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im vierten Takt wird es geöffnet und der sich nach oben bewegende Kolben kann die Verbrennungsgase ausstoßen.
- Kolben - Seine rhythmischen Auf-und Abbewegungen ermöglichen die Drehung der Kurbelwelle. Durch die Kraftstoffexplosion im Zylinder wird der Kolben nach unten gedrückt. Danach wird durch die Trägheit der umgekehrten Kurbelwelle der Kolben im Zylinder nach oben, nach unten und wieder nach oben bewegt. Dort kommt es zur erneuten Explosion.
- Zylinder - In seinem Inneren kommt es zur Explosion und zur Bewegung des Kolbens.
- Pleuel
- Kurbelwelle - Die Auf- und Abbewegungen des Kolbens verursachen ihre Drehbewegung.
2. Takt
- Ansaugöffnung - Durch diese Öffnung kann in den oberen Teil des Zylinderkolbens - in den Brennraum - das Luft-Gas-Gemisch einströmen.
- Zündkerze - Sie entzündet das verdichtete Benzin-Luft-Gemisch. Das explodierende Gemisch drückt den Kolben nach unten.
- Auspufföffnung - Hier entweichen die Verbrennungsgase.
- Einlassventil - Das Öffnen und Schließen verläuft abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im ersten Takt wird es geöffnet, wodurch der sich nach unten bewegende Kolben eine Druckerhöhung im Zylinder verursacht. Dadurch kann das Kraftstoff-Luft-Gemisch einströmen.
- Auslassventil - Öffnen und Schließen dessen verlaufen abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im vierten Takt wird es geöffnet und der sich nach oben bewegende Kolben kann die Verbrennungsgase ausstoßen.
- Kolben - Seine rhythmischen Auf-und Abbewegungen ermöglichen die Drehung der Kurbelwelle. Durch die Kraftstoffexplosion im Zylinder wird der Kolben nach unten gedrückt. Danach wird durch die Trägheit der umgekehrten Kurbelwelle der Kolben im Zylinder nach oben, nach unten und wieder nach oben bewegt. Dort kommt es zur erneuten Explosion.
- Zylinder - In seinem Inneren kommt es zur Explosion und zur Bewegung des Kolbens.
- Pleuel
- Kurbelwelle - Die Auf- und Abbewegungen des Kolbens verursachen ihre Drehbewegung.
3. Takt
- Ansaugöffnung - Durch diese Öffnung kann in den oberen Teil des Zylinderkolbens - in den Brennraum - das Luft-Gas-Gemisch einströmen.
- Zündkerze - Sie entzündet das verdichtete Benzin-Luft-Gemisch. Das explodierende Gemisch drückt den Kolben nach unten.
- Auspufföffnung - Hier entweichen die Verbrennungsgase.
- Einlassventil - Das Öffnen und Schließen verläuft abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im ersten Takt wird es geöffnet, wodurch der sich nach unten bewegende Kolben eine Druckerhöhung im Zylinder verursacht. Dadurch kann das Kraftstoff-Luft-Gemisch einströmen.
- Auslassventil - Öffnen und Schließen dessen verlaufen abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im vierten Takt wird es geöffnet und der sich nach oben bewegende Kolben kann die Verbrennungsgase ausstoßen.
- Kolben - Seine rhythmischen Auf-und Abbewegungen ermöglichen die Drehung der Kurbelwelle. Durch die Kraftstoffexplosion im Zylinder wird der Kolben nach unten gedrückt. Danach wird durch die Trägheit der umgekehrten Kurbelwelle der Kolben im Zylinder nach oben, nach unten und wieder nach oben bewegt. Dort kommt es zur erneuten Explosion.
- Zylinder - In seinem Inneren kommt es zur Explosion und zur Bewegung des Kolbens.
- Pleuel
- Kurbelwelle - Die Auf- und Abbewegungen des Kolbens verursachen ihre Drehbewegung.
4. Takt
- Ansaugöffnung - Durch diese Öffnung kann in den oberen Teil des Zylinderkolbens - in den Brennraum - das Luft-Gas-Gemisch einströmen.
- Zündkerze - Sie entzündet das verdichtete Benzin-Luft-Gemisch. Das explodierende Gemisch drückt den Kolben nach unten.
- Auspufföffnung - Hier entweichen die Verbrennungsgase.
- Einlassventil - Das Öffnen und Schließen verläuft abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im ersten Takt wird es geöffnet, wodurch der sich nach unten bewegende Kolben eine Druckerhöhung im Zylinder verursacht. Dadurch kann das Kraftstoff-Luft-Gemisch einströmen.
- Auslassventil - Öffnen und Schließen dessen verlaufen abgestimmt mit dem Kolben und somit mit dem Zylinder. Im vierten Takt wird es geöffnet und der sich nach oben bewegende Kolben kann die Verbrennungsgase ausstoßen.
- Kolben - Seine rhythmischen Auf-und Abbewegungen ermöglichen die Drehung der Kurbelwelle. Durch die Kraftstoffexplosion im Zylinder wird der Kolben nach unten gedrückt. Danach wird durch die Trägheit der umgekehrten Kurbelwelle der Kolben im Zylinder nach oben, nach unten und wieder nach oben bewegt. Dort kommt es zur erneuten Explosion.
- Zylinder - In seinem Inneren kommt es zur Explosion und zur Bewegung des Kolbens.
- Pleuel
- Kurbelwelle - Die Auf- und Abbewegungen des Kolbens verursachen ihre Drehbewegung.
Innerer Aufbau
- Kühler - Bei laufendem Motor erwärmt sich das Kühlwasser und diese Wärme wird durch den Kühler an die Umwelt abgegeben.
- Motor
- Schaltgetriebe - Es stellt die Übersetzung zwischen dem Motor und der Gelenkwelle ein. Mit seiner Hilfe ist es möglich einzustellen, wie oft sich das Rad während einer Drehung der Kurbelwelle dreht. In einem niedrigen Gang hat das Auto mehr Kraft, ist dafür aber langsamer. In einem höheren Gang ist es zwar schneller und benzinsparender, aber seine Beschleunigung ist schwächer.
- Gelenkwelle - Sie überträgt die Drehbewegung der Kurbelwelle auf die Räder.
- Benzintank - Der Kraftstoff des Viertakt-Ottomotors ist Benzin, dessen wichtiger Parameter die Oktanzahl ist. Der Entzündungspunkt ist bei einem Benzin mit höherer Oktanzahl höher, wodurch es besser verdichtet und so ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird.
- Ausgleichsgetriebe - Beim Lenken muss sich das äußere Rad schneller drehen, als das innerhalb der Kurve. Dies wird durch diese Konstruktion ermöglicht.
- Antriebsachse - Die Drehung der Kurbelwelle wird auf sie übertragen, wodurch sie sich dreht.
- Auspuff - Hier entweichen die Verbrennungsgase.
Zylinder
- Kurbelwelle - Wird von den Kolben bewegt. Ihre Drehbewegung überträgt sich über die Gelenkwelle auf die Antriebsachse bzw. über die Zahnriemen auf die Nockenwelle, die die Ventile steuert.
- Nockenwelle - Durch ihre Drehung wird der rhythmische Betrieb der Ventile ermöglicht. Die Drehung der Nockenwelle wird durch Übertragung auf die Zahnriemen von der Kurbelwelle gesteuert.
- Kolben - Seine rhythmischen Auf- und Abbewegungen wandeln sich in die Drehbewegung der Kurbelwelle um.
- Ventile - Sie stimmen das Ansaugen des Benzin-Luft-Gemischs und das Entweichen der Verbrennungsgase aufeinander ab. Ihre reibungslose Arbeitsweise wird über die Zahnriemen durch die Kurbelwelle gewährleistet.
Narration
Den Antrieb eines Autos gewährleistet der Motor. Im Motor befindet sich die Kurbelwelle, deren Drehbewegung von der Gelenkwelle auf die Räder übertragen wird.
Mit dem Schaltgetriebe kann eingestellt werden, wie oft sich das Rad während einer Drehung der Kurbelwelle dreht.
In einem niedrigen Gang hat das Auto mehr Kraft, ist dafür aber langsamer.
In einem höheren Gang ist es zwar schneller und benzinsparender, aber seine Beschleunigung ist schwächer.
Der meistverwendete Motortyp in Personenkraftwagen ist der Viertakt-Ottomotor.
Hauptprinzip seiner Arbeitsweise ist, dass die Auf- und Abbewegungen der Kolben zur Drehbewegung an der Kurbelwelle werden. Diese treibt die Gelenkwelle an, welche wiederum die Zahnräder und die Nockenwelle antreibt. Die Nockenwelle steuert die Arbeitsweise der Ventile, deren aufeinander abgestimmtes Öffnen und Schließen das Ansaugen des Kraftstoffs und den Ausstoß der Verbrennungsgase im jeweils richtigen Takt ermöglichen.
Der erste Takt des Vorgangs ist das Ansaugen: Der Kolben bewegt sich nach unten, wodurch sich der Druck im Zylinder verringert. Das Einlassventil öffnet sich, das Benzin-Luft-Gemisch strömt vom Vergaser in den Zylinder.
Der zweite Takt ist das Verdichten:
Ein- und Auslassventil sind geschlossen. Aufgrund des Schwungs der Kurbelwelle und des Gegengewichts bewegt sich der Kolben nach oben, presst das Benzin-Luft-Gemisch, wodurch sich dessen Temperatur erhöht.
Der dritte Takt ist der Arbeitstakt:
Die Zündkerze entzündet das verdichtete und erhitzte Benzin-Luft-Gemisch. Durch die Explosion wird der Kolben nach unten gedrückt.
Der vierte Takt ist das Ausstoßen:
Der Kolben bewegt sich nach oben, das Auslassventil öffnet sich und die Verbrennungsgase können entweichen.
Es ist erkennbar, dass im Motor aus der geradlinigen Bewegung des Kolbens eine Drehbewegung der Kurbelwelle wird. Die nötige Energie für den Antrieb der Kolben wird durch die Verbrennung von Benzin gesichert.
Wichtiger Parameter des Benzins ist die Oktanzahl. Benzin mit höherer Oktanzahl kann besser verdichtet werden, ohne dass es sich ohne Zündfunken entzündet, sodass ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird.
