Da er nach der Verbrennung des Kraftstoffs die Bewegung ermöglicht, ist der Motor eines Kraftfahrzeugs ein mechanisches Element, das für den Antrieb der Räder unerlässlich ist. Es gilt natürlich auch als hauptsächliche und zentrale Komponente eines Kraftfahrzeugs. Man unterscheidet zwei große Motorfamilien: Verbrennungsmotoren und Elektromotoren. Der Hauptunterschied ist die Art der verwendeten Energie. In jedem Fall ist die Einheit der Leistung in PS, Kilowatt oder Drehmoment angegeben.
Bei Verbrennungsmotoren ist es notwendig, die Verbrennung einer Energiequelle wie Benzin oder Diesel zu nutzen. Um chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, ist ein Kraftstoffsystem unerlässlich. Elektromotoren haben im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren überhaupt keine Kolben. Ihre Funktionsweise beruht im Wesentlichen auf der Nutzung elektromagnetischer Kräfte, die die Bewegung ermöglichen. Der Elektromotor wird von der Batterie gespeist, die dafür zuständig ist, den Elektromotor mit Energie zu versorgen. Dieser wandelt dann die elektrische Energie in mechanische Energie um, die dazu verwendet wird, das Fahrzeug fortzubewegen.
Ein Motor ist eine komplexe Maschine, die aus vielen Einzelteilen besteht, von denen jedes eine andere Form und Funktion hat. Von den Teilen, aus denen ein Benzinmotor besteht, sind zu nennen:
- Motorblock: Dies ist das Gehäuse, in dem alle Zylinder und Kolben untergebracht sind. Er ist dahingehend konzipiert, um einem Widerstand standzuhalten, der größer ist als der Druck der Verbrennungsgase. In Motorblöcken kann es zu Zunderablagerungen kommen, die von der Ansammlung unverbrannter Kohlenwasserstoffe herrühren. Dies beeinträchtigt den normalen Betrieb des Systems.
- Der Luftfilter: Man kann ihn als die Lunge eines Autos betrachten: Wenn er verschmutzt ist, ist die Qualität der Luft, die durch den Motor strömt, schlecht. Das führt letztendlich dazu, dass der Kraftstoff nicht mehr richtig verbrannt werden kann.
- Die Ventilsteuerung: Sie umfasst den Mechanismus, der dafür sorgt, dass die Gase in die Zylinder eines Verbrennungsmotors eintreten und auch aus diesen austreten. Nockenwellen, Ventile oder Steuerriemen sind nur eine unvollständige Liste der Elemente, aus denen sich die Ventilsteuerung zusammensetzt.
- Die Wasserpumpe: Ihre Aufgabe besteht darin, das Kühlmittel zirkulieren zu lassen und den Motor zu kühlen. Somit verhindert die Wasserpumpe, dass der Motor Ihres Autos überhitzt.
- Der Ansaugblock: Seine Aufgabe besteht darin, jedem Zylinder die Luftmenge zuzuführen, die er benötigt, um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen.
Durch diese und andere Elemente ist der Motor in der Lage, Energie in Bewegung umzuwandeln.
Verbrennungsmotoren, auch Brennkraftmaschinen genannt, arbeiten in der Regel in vier Stufen, daher die Bezeichnung "Viertaktmotor". Die vier Takte sind das Ansaugen des Benzin-Luft-Gemischs, die Verdichtung des Benzin-Luft-Gemischs, das Arbeiten und das Ausstoßen der Verbrennungsgase. Zweitaktmotoren finden Sie bei Motorrädern, Rasenmähern und einigen Oldtimern.
Wie funktioniert ein Viertaktmotor?
Die überwiegende Mehrheit der in Autos eingebauten Motoren sind Viertaktmotoren. Wie der Name schon sagt, besteht ihre Funktionsweise aus einer Reihe von vier verschiedenen Aktionen, die sich nacheinander wiederholen.
Erster Schritt: Luft- und Kraftstoffeinlass (Ansaugen)
Im ersten Schritt des Prozesses wird der Brennraum über den Einlass mit einem Gemisch aus Luft und Kraftstoff versorgt.
Zweiter Schritt: Kompression des Kolbens (Verdichten)
In der zweiten Bewegung drückt der Kolben das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem Druck von etwa 30 bar gegen die Zündkerze.
Dritter Schritt: Arbeit und Ausdehnung
Beim dritten Schritt berühren sich der Kolben und die Kerze fast. Es entsteht ein Lichtbogen und der Funke entzündet das Gemisch aus Luft und Kraftstoff. Der Kolben wird dann durch die Kraft der Explosion nach unten gedrückt, wodurch ein neuer Zyklus der mechanischen Bewegung ausgelöst wird.
Letzter Schritt: Ausstoßen
Sobald die Druckluft und der Brennstoff im Brennraum verbrannt sind, bleibt nur noch der Rauch der Verbrennung zurück. Dieser Rauch wird durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens in den Auspuffkrümmer gedrückt. Der Rauch gelangt dann durch den Auspuff hinaus in die Umwelt.
Dieselmotoren haben nicht unbedingt die gleichen Bauteile wie Benzinmotoren. Da allein der Druck den Kraftstoff entzündet, braucht der Motor eigentlich keine Standardzündkerzen. Er braucht jedoch Glühkerzen, die das Starten des Motors ermöglichen.
Das Funktionsprinzip des Zweitaktmotors
Wie der Name bereits erahnen lässt, erfolgt der Verbrennungsprozess eines Zweitaktmotors in nur zwei Schritten. Diese Motortypen werden hauptsächlich in Motorrädern und anderen Arten von motorisierten Zweirädern eingebaut.
Erster Schritt: Verdichtung, Verbrennung, Ausdehnung und Auspuff
Der Motor verdichtet ein Gemisch aus Kraftstoff, Luft und Öl, dessen Aufgabe es ist, den gesamten Mechanismus zu schmieren. Mithilfe von Zündkerzen läuft die Verbrennung ähnlich wie bei einem Viertaktmotor ab. Der Kolben zieht nach unten und der Rauch aus dem Prozess wird durch den Auspuff ausgestoßen.
Zweiter Schritt: Einlass, Ansaugung und Verdichtung
Das Gemisch aus Öl, Kraftstoff und Luft tritt mit der durch die Kraft des Kolbens erzeugten Saugbewegung in den Brennraum ein. Die Mischung wird erneut verdichtet und steigt zur Kerze auf.
Verschiedene Arten von Motoren:
Es ist wichtig zu beachten, dass Ihr Fahrzeug umso leistungsfähiger ist, je mehr Zylinder es in Ihrem Motor hat. Die Leistung eines Fahrzeugs hängt jedoch auch von der Motordrehzahl (gemessen in Umdrehungen pro Minute) und dem Motordrehmoment (Stärke der Drehbewegung des Motors) ab.
Reihenzylindermotor
Reihenzylindermotoren sind der häufigste Typ von Automotoren. Dieser Motortyp verfügt über eine Reihe von Zylindern, die auf einer Seite der Kurbelwelle angeordnet sind.
Kostengünstig und der am einfachsten zu konfigurierende Motor. Obwohl der Motor aufgrund seiner Reihenkonfiguration in der Breite wenig Platz einnimmt, benötigt er in der Länge relativ viel Raum.
Sein größter Nachteil ist die Unwucht, die durch die Ausrichtung der Zylinder in Reihe verursacht wird. Ein unausgeglichener Motor kann starke Vibrationen verursachen, die für den Fahrer und die Passagiere sehr unangenehm sein können. Um dies zu verhindern, wurde ein System namens "Ausgleichswelle" hinzugefügt, das ein Gegengewicht bildet.
Boxermotor
Der Boxermotor ist völlig flach: Die Kolben liegen auf einer Ebene, die meist horizontal verläuft. Die Anzahl der Zylinder ist immer eine gerade Zahl und befindet sich auf jeder Seite der Kurbelwelle.
Diese Konfiguration des Motors ist sehr praktisch, da sie in der Höhe nur wenig Platz in Anspruch nimmt. So kann der Boxermotor sehr tief auf dem Fahrzeuggestell positioniert werden. Dadurch liegt der Schwerpunkt sehr niedrig, was die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs verbessert.
Außerdem verbessern die Kolben auf beiden Seiten der Kurbelwelle das Gleichgewicht des Motors, wodurch das Fahrzeug auf der Straße besser ausbalanciert wird.
Boxermotoren sind dafür jedoch schwer zu warten, vor allem wenn die Zündkerzen ausgetauscht werden müssen.
V-Motor
Motoren in "V"-Konfiguration werden nach ihrer Besonderheit benannt: Sie sind "V"-förmig aufgebaut. Sie sind in zwei Reihen mit jeweils mehreren Zylindern angeordnet. Bei einem V8 handelt es sich um einen zweireihigen Vierzylinder, bei einem V6 um einen zweireihigen Dreizylinder, bei einem V12 um einen zweireihigen Sechszylinder und so weiter.
Dieser Motortyp hat eine sehr kurze Kurbelwelle, sodass diese relativ leicht ist, was die Vibrationen des Fahrzeugs reduziert. Darüber hinaus bietet der V-Motor ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, was das Starten und Wiederanfahren schwerer Fahrzeuge erleichtert.
Es handelt sich jedoch um einen sehr komplexen Motor, der relativ teuer in der Herstellung ist.
W-Motor
Motoren des Typs "W" gleichen denen des Typs "V" und funktionieren auf die gleiche Weise, nur dass sie sozusagen "verdoppelt" sind. Die Zylinder werden versetzt angeordnet. Diese Art von Motor wird hauptsächlich in der Luftfahrt oder in sehr hochwertigen Autos verwendet.
Zylinder in "W"-Konfiguration können auf zwei unterschiedliche Arten ausgeführt sein:
3 Zylinderreihen können in Form eines "aneinandergereihten" Doppel-V angeordnet sein.
Oder 4 Zylinderreihen können in Form eines "getrennten" Doppel-V angeordnet sein.
Der Hauptvorteil des W-Motors ist, dass man eine große Zahl von Zylindern auf kleinstem Raum unterbringen kann, weil die Kurbelwelle kürzer ist als beim V-Motor. Dafür nimmt der Motor in der Breite mehr Platz ein.
Auch hier handelt es sich um einen sehr komplizierten Motor, insbesondere was die Zylinderköpfe betrifft. Daher die hohen Kosten.
