Verbrennungsmotoren Otto- und Dieselmotor
Der Verbrennungsmotor ist eine der folgenreichsten Erfindungen aller Zeiten. Und das in jeder Hinsicht. Wir sind beweglich wie nie zuvor, entfesseln ungeheuere Kräfte, bauen immer stärkere Maschinen. Zugleich haben wir die Erde noch nie so verdreckt, noch nie so geschunden wie mit Hilfe des Motors.
Derzeit gibt es weltweit rund 900 Millionen Autos, jährlich kommen rund 60 Millionen neue Fahrzeuge hinzu. Der mit weitem Abstand größte Teil wird durch Verbrennungsmotoren angetrieben. Diese "Kraftwärmemaschinen" wandeln chemische bzw. thermische Energie in mechanische Arbeit um. Ungeachtet unterschiedlicher Typen und Bauformen, arbeiten alle nach dem selben Prinzip: Ein Luft-Kraftstoffgemisch wird in speziellen Brennkammern entzündet, dehnt sich aus und drückt dabei auf einen beweglichen Kolben, der die Bewegungsenergie auf eine Welle oder Achse überträgt.
Die mit Abstand meisten Kfz-Verbrennungsmotoren verrichten ihre Arbeit in vier aufeinanderfolgenden Teilschritten, die als Takte bezeichnet werden: 1. Takt – Ansaugen, 2. Takt - Verdichten, 3. Takt – Arbeiten, 4. Takt - Ausstoßen. Jeder Takt entspricht einer Auf- oder Abwärtsbewegung des Kolbens (Hub). Dieses Viertakt-Prinzip wurde von Nikolaus August Otto (1832-1891) entwickelt und 1877 erstmals auf der Pariser Weltausstellung vorgestellt. Der viertaktige Otto-Prozess ist noch heute eines der wichtigsten Funktionsprinzipien von Diesel- und Benzinmotoren.
Benzinmotoren verbrennen ein Brennstoff-Luftgemisch, das durch eine Fremdzündung zur Explosion gebracht werden muss. Diese Aufgabe übernimmt eine Zündkerze beziehungsweise eine Zündanlage, die im Zylinderkopf sitzt und den Gasnebel durch einen elektrischen Funken in Brand setzt. Entscheidend ist, dass beim Ottomotor das Luft und Brennstoff bereits vorgemischt in den Brennraum gesaugt (Vergasermotor) oder eingespritzt und dann (Einspritzmotoren) von außen gezündet wird.
Im Unterschied dazu verbrennen Dieselmotoren fein zerstäubten Kraftstoff, der in den Zylinder eingespritzt wird und sich dort selbst entzündet. Das 1892 von Rudolf Diesel entwickelte Prinzip ist denkbar einfach: Der Kolben presst die Luft im Zylinder so stark zusammen, dass ihre Temperatur auf über 600 bis 900 Grad Celsius ansteigt. Strömt der zerstäubte Dieselkraftstoff ein, entflammt er von selbst. Da die Kompressionswärme bei kaltem Motor nicht ausreicht, um den Kraftstoff zu entzünden, muss der Zylinder vor dem Start mit einer Glühkerze angewärmt werden. Danach läuft der Verbrennungsprozess jedoch aus eigener Kraft und ohne zusätzliche Zündvorrichtung weiter.