Ottomotor – Aufbau und Funktion

Ottomotor – Aufbau und Funktion Übung

• Benenne die wesentlichen Bestandteile eines Zylinders in einem Otto-Motor.

  Tipps

  Fünf Angaben musst du auswählen.

  Achte auf die richtigen Fachbegriffe.

  Welche Funktionen werden für die Funktionsweise eines Ottomotors benötigt?

  Lösung

  Hier siehst du die Abbildung eines Ottomotorzylinders.

  Ottomotoren besitzen in jedem Zylinder ein Ein- und ein Auslassventil, um das Einleiten des Benzin-Luft-Gemisches und das Ausleiten der Verbrennungsgase zu ermöglichen.

  Der Kolben dient der Verdichtung des Luft-Gas-Gemisches, welches anschließend durch die Zündkerze in Brand gesetzt wird.

  Die Pleuelstange überträgt die Bewegungen des Kolbens auf die Kurbelwelle, so dass eine Drehbewegung entsteht, die das Getriebe des Fahrzeugs antreibt.

  Weitere Bestandteile des Ottomotors sind zum Beispiel Wasserkühler und Nockenwelle, die das Öffnen und Schließen der Ventile steuert.

• Beschreibe die Funktionsweise eines Ottomotors.

  Tipps

  Ottomotoren sind Verbrennungskraftmaschinen.

  Zunächst müssen die Grundbedingungen zum Ablauf einer Verbrennung vorhanden sein (brennbares Material in ausreichender Dichte).

  Dann kann die Verbrennung initialisiert werden.

  Anschließend müssen die Endprodukte entsorgt werden.

  Lösung

  Der Ottomotor ist in der Regel ein Viertaktmotor. Seine Funktionsweise erklärt sich daher über die vier Takte:

  1. Takt: Ansaugen des Benzin-Luft-Gemisches

  2. Takt: Verdichten des Benzin-Luft-Gemisches

  3. Takt: Zündung des Benzin-Luft-Gemisches und Verbrennung

  4. Takt: Ausstoßen der Verbrennungsgase

  In den Zylinder werden also zunächst durch das Einlassventil die brennbaren Materialien eingeleitet (Benzin und Luft). Dann werden diese durch den Kolben verdichtet und anschließend mit Hilfe der Zündkerze entzündet. Die Endprodukte dieser Verbrennung, die Verbrennungsgase, werden dann im letzten Takt über das Auslassventil ausgeleitet.

• Vergleiche die Vorzüge des Otto- und des Dieselmotors miteinander.

  Tipps

  Fünf Vorteile sind hier dem Ottomotor zuzuordnen, drei dem Dieselmotor.

  Die Vorteile des Dieselmotors ergeben sich aus den Nachteilen des Ottomotors.

  Lösung

  Bei jedem Fahrzeugerwerb stehen die zukünftigen Besitzer auch vor der Frage, für welchen der beiden üblichen Motortypen (Diesel- oder Ottomotor) sie sich entscheiden sollen.

  Aus ökologischer Sicht sprechen der geringere Schadstoffausstoß und die geringere Lärmbelästigung für den Ottomotor. Allerdings handelt es sich bei Benzin um einen gefährlichen Kraftstoff. Aus ökonomischer Sicht ist die Herstellung eines Ottomotors zwar günstiger, dafür ist er jedoch nicht so haltbar und muss schneller repariert oder ersetzt werden. Im Leistungsbereich ist der Ottomotor zwar überlegen und deckt einen höheren Drehzahlbereich ab, dafür hat er jedoch einen geringeren Wirkungsgrad.

  Für eine Entscheidung kann es daher hilfreich sein, eine Liste mit Vorteilen der beiden Motorentypen aufzustellen. Die Bilanz fällt hier jedoch, wie du gesehen hast, relativ ausgeglichen aus. Daher muss jeder für sich entscheiden, welche Vorteile ihm neben anderen Kriterien besonders wichtig sind.

• Analysiere die Funktionsweise des Viertakt-Ottomotors im Detail.

  Tipps

  Jeweils zwei Takte sind in einer Abbildung dargestellt.

  Lösung

  Und so würde die Beschreibung in der Zeitschrift richtig lauten:

  Im ersten Takt wird das Benzin-Luftgemisch angesaugt. Das Einlassventil wird dafür geöffnet, der Kolben bewegt sich nach unten und das Gemisch strömt in den Zylinder. Am Ende des ersten Taktes schließt sich das Einlassventil wieder.

  Im zweiten Takt bewegt sich der Kolben im Zylinder nach oben und verdichtet dadurch das Benzin-Luftgemisch. Beide Ventile sind geschlossen und die Temperatur im Zylinder steigt auf 500°C an.

  Der dritte Takt ist der Arbeitstakt des Viertakt-Ottomotors. Durch die Zündkerze wird das komprimierte Benzin-Luftgemisch entzündet. Der starke Druck schiebt den Kolben nach unten. Es herrschen Temperaturen bis zu 2000°C.

  Im vierten Takt bewegt sich der Kolben nach oben. Damit werden die Verbrennungsgase durch das geöffnete Auslassventil nach außen geleitet.

• Gib an, mit welchen Begriffen der Ottomotor bezeichnet werden kann.

  Tipps

  Wärmekraftmaschinen wandeln Wärmeenergie in mechanische Energie um, Kältekraftmaschinen hingegen mechanische Energie in Wärmeenergie.

  Welchen Treibstoff nutzt der Ottomotor?

  Wie werden der Kolben und die Kurbelwelle im Arbeitstakt angetrieben?

  Lösung

  Der Ottomotor gehört allgemein in den Bereich der Wärmekraftmaschinen. Die Wärmeenergie, die bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entsteht, wird in mechanische Energie, also Bewegungsenergie des Kolbens, der Pleuelstange, der Kurbelwelle und somit letztendlich des Getriebes überführt.

  Da in Ottomotoren die Verbrennung des Benzin-Luft-Gemisches zum Antrieb des Kolbens genutzt wird, spricht man auch von Verbrennungskraftmaschinen. Diese sind eine Kategorie der Wärmekraftmaschinen. Andere Kategorien sind zum Beispiel die Dampfmaschinen oder Gasturbinen.

  Ottomotoren benötigen somit einen Kraftstoff, der verbrannt werden kann. Sie sind dabei immer Benzinmotoren. Der zweite wichtige Motortyp ist der Dieselmotor, der als Kraftstoff, wie der Name schon sagt, Diesel verwendet.

• Analysiere die verschiedenen Bautypen von Ottomotoren.

  Tipps

  Über welche drei Eigenschaften geben die Namen der Motoren gegebenenfalls Auskunft?

  Lösung

  Motoren können unter anderem anhand ihrer Zylinderzahl, anhand der Anzahl der Takte, in dem die Zylinder arbeiten sowie anhand des benötigten Treibstoffes eingeteilt werden.

  Der Vierzylinder-Viertakt-Ottomotor besitzt insgesamt vier Zylinder. Jeder Zylinder arbeitet dabei in vier Takten. Der Treibstoff ist das Benzin. Durch die Verwendung mehrerer Zylinder läuft der Motor regelmäßig. Er kommt häufig in PKWs zum Einsatz, aber auch in Motorrädern, leichten LKWs und Booten. Analoges gilt für den Einsatz von Vierzylinder-Viertakt-Dieselmotoren.

  Dem Viertaktmotor gegenüber steht der Zweitaktmotor. Er unterscheidet sich darin, dass bei ihm jeweils zwei Takte des Viertaktmotors zusammengelegt sind, also gleichzeitig ablaufen. Der erste Takt beim Zweitaktmotor beinhaltet die Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und dessen Zündung. Der zweite Takt beinhaltet den Arbeitstakt sowie das Ausführen der Verbrennungsprodukte und das Einlassen der neuen Produkte. Zweitakter können sowohl Benzin als auch Diesel verwenden. Je nach Einsatzgebiet variiert außerdem die Zylinderzahl.

  Vierzylinder-Zweitakt-Ottomotoren werden beispielsweise in Motorrädern verwendet. Ein Sechszylinder-Zweitakt-Ottomotor findet sich bei manchen Rennbooten. Zweitakt-Dieselmotoren finden sich in großen Fahrzeugen wie Lokomotiven und Schiffen.