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| Der Viertakt-Motor |
DER VIERTAKT-OTTOMOTOR
Aufbau:
Der Viertakter ist heute die am meisten verwendete Antriebsmaschine für Pkws und Motorräder mit großem Hubraum (ab 500 cm³). Im Ottomotor wird die zugeführte Brennstoffenergie durch Verbrennung im Arbeitszylinder in Wärme umgewandelt.
Arbeitsweise:
Durch die Expansion (Ausdehnung) der heißen Verbrennungsgase bewegt sich der Kolben und überträgt mit Hilfe der Pleuelstange die Kolbenkraft auf die Kurbelwelle. Dadurch wird die geradlinige Kolbenbewegung in eine Drehbewegung umgewandelt. Das Einströmen des Kraftstoff-Luft-Gemisches und Ausströmen der heißen Abgase erfolgt über Ventile. Diese (Einlaß- und Auslaßventil) werden über eine Nockenwelle gesteuert, welche beim Viertaktmotor mit der halben Kurbel Wellendrehzahl umläuft. Der Antrieb der Nockenwelle erfolgt meistens mit einer Steuerkette oder Zahnriemen. Zur Zündung des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches verwendet man eine elektrische Zündanlage. Für ein Arbeitsspiel sind vier Hübe (Takte) bzw. zwei Umdrehungen notwendig: Ansaugen, Verdichten (Kompression), Entspannen (Expansion) und Ausstoßen. Es wird nur eine Umdrehung der Kurbelwelle zur Arbeitsleistung genützt (2. Und 3. Takt), die zweite Umdrehung wird für den Ladungswechsel benötigt (4. und 1. Takt). Der Ladungswechsel erfolgt über Ventile, die über die Nockenwelle gesteuert werden.
Motorsteuerung:
Der Ladungswechsel eines Motors und damit die Leistung hängen entscheidend von der Steuerung der Ventile ab. Zur Betätigung des EV (Einlaßventil) und AV (Auslaßventil) gibt es verschiedene Möglichkeiten, wobei die Steuerzeiten beim Viertaktmotor immer durch eine Nockenwelle vorgegeben werden.
Die Übertragung auf die Ventile erfolgt über Ventilstößel, Stößelstangen, Kipphebel oder direkt über die Nockenwelle mit Hilfe von Tassenstößel, Kipphebel oder Schwinghebel. Die Ventile werden durch den Steuermechanismus geöffnet und mit Federkraft geschlossen.
Nach der Lage der Nockenwelle unterscheidet man untengesteuerte und obengesteuerte Motoren.
Funktionsweise Dieselmotor
1. Ansaugtakt: Reine Luft wird durch den nach unten gleitenden Kolben angesogen.
2. Verdichtungstakt: Der noch oben gleitende Kolben verdichtet die Luft und nimmt dabei Arbeit auf, die von der Welle entrichtet wird.
3. Arbeitstakt: Im oberen Totpunkt wird ist die Luft maximal verdichtet: Es herrschen sehr hoher Druck und Temperatur. Jetzt wird aus der schwarzen Einspritzpumpe schwerer Kraftstoff in die Luft eingespritzt. Sofort entzündet er sich durch die hohe Temperatur selber. Der Kolben wird nach unten gestossen, verrichtet dabei Arbeit.
4. Ausschiebetakt: Die verbrannten Abgase werden durch den erneut nach oben steigenden Kolben über ein zweites Ventil ausgestossen.
Einsatzgebiet des Dieselmotors
Auch heute noch verwendet der Dieselmotor vor allem schwere Brennstoffe wie Schweröl, die etwas teurer sind als Benzin. Gerade bei Autos ist dies ein Grund, warum der für die Umwelt schädlichere Ottomotor den Dieseln oft vorgezogen wird. Erst die Verwendung in grösseren Ausführungen macht den Diesel konkurrenzlos. So verwenden grosse Schiffe oder auch ältere Loks riesige Dieselmotoren mit vielen Zylindern zum Antrieb. Ausführungen als 2 Takter blieben relativ erfolglos.
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