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Ottomotor

Benannt wurde der Ottomotor nach seinem deutschen Erfinder Nikolaus August Otto (1832 - 1891). Er ist ein Verbrennungsmotor und wird von einem Benzin-Luft-Gemisch angetrieben. Es gibt ihn in zwei Varianten:

  • Viertaktmotor
  • Zweitaktmotor

Boote, PKW´s, Motorräder, Rasenmäher und viele andere Maschinen werden von einem Ottomotor angetrieben.

Aufbau und Wirkungsweise eines Viertaktmotors

Der Zylinder mit dem beweglichen Kolben ist ein wichtiges Teil. Über die Pleuelstange ist er mit der Kurbelwelle verbunden. Wasser kühlt die Wände des Zylinders. Meist besteht der Kolben aus einer Leichtmetalllegierung. Zur besseren Abdichtung besitzt er Kolbenringe. Für die elektrische Zündung des Benzin-Luft-Gemisches sorgt die Zündkerze. Zum Einbringen des Benzin-Luft-Gemisches besitzt der Motor ein Einlassventil. Ein Auslassventil sorgt für das Ausstoßen der Verbrennungsgase. Als oberer Totpunkt wird der höchste Punkt, den der Kolben erreicht, bezeichnet. Der niedrigste Punkt ist der untere Totpunkt. Als Hubraum wird das Volumen zwischen diesen beiden Punkten bezeichnet.

Die 4 Takte des Ottomotors 

1. Takt: Ansaugen (Ansaugtakt)

Ein Benzin-Luft-Gemisch wird im Vergaser erzeugt. Die Abwärtsbewegung des Kolbens saugt es an. In den Zylinder gelangt dieses Gemisch durch das geöffnete Einlassventil. Mit hohem Druck wird das Benzin-Luft-Gemisch bei neueren Motoren in den Zylinder eingespritzt. Dies nennt man dann Direkteinspritzung.

2. Takt: Verdichten (Verdichtungstakt)

Bei geschlossenen Ventilen bewegt sich der Kolben aufwärts und verdichtet dabei das Benzin-Luft-Gemisch. Es erhöhen sich der Druck und die Temperatur. Durch einen elektrischen Funken an der Zündkerze wird kurz vor dem oberen Totpunkt das Gemisch entzündet. Eine Zündspannung von ca. 15.000 V ruft diesen elektrischen Funken hervor. Unter Nutzung der elektromagnetischen Induktion in einer Zündspule wird diese Spannung erzeugt.

3. Takt: Arbeiten (Arbeitstakt)

Explosionsartig verbrennt das Benzin-Luft-Gemisch und Druck sowie Temperatur im Zylinder steigen sprunghaft an. Durch den hohen Druck wird der Kolben nach unten bewegt. Er verrichtet mechanische Arbeit. Über Pleuelstange und Kurbelwelle werden die Hin- und Herbewegungen des Kolbens in Drehbewegungen umgewandelt.

4. Takt: Ausstoßen (Ausstoßtakt)

Während sich der Kolben wieder nach oben bewegt, drückt er die Verbrennungsgase durch das geöffnete Auslassventil aus dem Zylinder heraus. Mit Takt 1 beginnt anschließend wieder der Vorgang.

Aufbau und Wirkungsweise eines Zweitaktmotors

Vor allem bei Mopeds, Motorrädern und leichten Maschinen kommt der Zweitaktmotor zum Einsatz. Zum Viertaktmotor hat er folgende Unterschiede:

  • Verzicht auf Ventile aufgrund einer anderen Zylinderkonstruktion; Einlass- und Auslasskanäle liegen tiefer
  • Takt 1: Ansaugen und Verdichten
    Takt 2: Verrichten von Arbeit und Ausstoßen

Einige weitere Angaben zu Ottomotoren

  • Nutzung der Viertakt-Motoren bei etwa 75% der PKW; Motoren haben vier Zylinder und einen Hubraum zwischen 1.200 und 2.000 cm³
  • Wirkungsgrad bis max. 35% (Wirkungsgrad bei PKW-Motoren in der Regel ca. 20%)
  • Temperatur bei Verbrennung des Benzin-Luft-Gemisches → bis zu 2.500 °C; Verbrennungsdruck 30 - 60 bar
  • Ausstoß der Verbrennungsgase mit Temperatur von bis zu 900°C bei 4 bar Druck
  • Drehzahl Kurbelwelle im Leerlauf → unter 1.000 je Minute; max. 6.000 je Minute erreichbar