Der Aufbau von Motoren ist so unterschiedlich, dass wir diesen Teil mit mehreren Schritten betrachten müssen. Vorerst gehen wir von einem sehr einfachen Motor aus. Dieser besitzt nur einen Zylinder und die damit verbundenen Teile. Wenn mehr Zylinder verbaut werden, wiederholt sich dieser Aufbau immer wieder, denn auch hier ist sehr vieles identisch aufgebaut worden. Zudem spielt es keine Rolle, welcher Treibstoff verwendet wird.

Was wir bei unserem Motor von aussen sehen, ist eigentlich nur ein Gehäuse. Viel damit anfangen können wir eigentlich nicht. Wie so oft zählen auch hier die inneren Werte.

Das Gehäuse ist aber wichtig, denn es muss die bereits erwähnten hohen Drücke der Verbrennung aufnehmen. Daher werden dazu Gussteile aus Metall verwendet. Dabei kommen Stähle, aber bei kleineren Motoren auch Aluminium zur Anwendung.

Das Gehäuse für den Motor nennt man korrekterweise Motorblock. Egal wie viele Zylinder der Motor hat, es sind immer alle in diesem Motorblock eingebaut worden.

Es handelt sich um Gussteile aus Metall, die sehr gut die Kräfte auf-nehmen können, denn es gibt keine Nahtstellen. Diese könnten durch die hohe Belastung aufgerissen werden. Damit ist der Motorblock auch der schwerste Teil des Motors.

Der Motorblock des Motors ist nötig, denn die darin befindlichen Bauteile müssen ja irgendwo gelagert werden und so einen festen Punkt besitzen. Doch lassen wir das Gehäuse einfach den Motorblock sein, wir betrachten nun die Innereien des Motors.

Hilfreich wäre nun, wenn der Motorblock aus Glas bestehen würde. Wenn wir den Motor betrachten, erkennen wir aber, dass auf seiner oberen Seite vielleicht mehrere gleich aussehende Deckel vorhanden sind.

Der Zylinder: Wenn Sie sich mit den Dampfmaschinen befasst haben, haben Sie schon etwas von Zylindern gehört. Andere setzen sich diese sogar auf den Kopf. Bei den Dampflokomotiven wurden diese sogar noch unterschieden. Hier ist das jedoch nicht mehr der Fall, denn sämtliche werden mit Hochdruck betrieben und daher müssen sie nicht mehr unterschieden werden und wenn wir hier genau hinsehen ist es einfach.

Als Zylinder bezeichnet man runde Objekte. Bei einem Motor ist der Zylinder jedoch eine Bohrung. Diese ist ein Teil des Motorblockes und dabei müssen diese sehr genau gearbeitet werden.

Eine Bohrung besitzt daher eine sehr glatte Oberfläche, denn damit soll die Reibung verringert werden. Hier hätte Reibung zur Folge, dass viel Leistung verloren gehen könnte. Zudem könnte der Motor dadurch auch beschädigt werden.

Die Leistung eines Motors wird durch die Grösse und die Anzahl dieser Zylinder bestimmt. Das haben Sie vielleicht schon einmal gehört. Gehen Sie doch zurück zu den Dampflokomotiven.

Dort haben wir auch mit der Vergrösserung und Vermehrung der Dampfzylinder mehr Leistung erreicht. Hier hat sich daran nichts ge-ändert, auch wenn der Aufbau und damit die Angaben anders sind, denn hier wird das Volumen wichtig.

Mit dem Hubraum, also dem Volumen im Zylinder wird die Grösse eines Verbrennungsmotors angeben. Bei der Dampfmaschine begnügte man sich noch mit der Fläche, jetzt kommt das Volumen zur Anwendung. Je höher der Ladedruck und der Hubraum ist, desto mehr Leistung kann erzeugt werden. Auch wenn mehrere Zylinder vorhanden sind, der Hubraum wir nur für einen angegeben, da alle gleich gross sind.

Der Hubraum wird meistens mit Litern angegeben. Das eigentlich auch nur, weil sich die Leute etwas mehr aus dem Begriff zwei Liter machen können, als aus Kubikmetern. Zudem macht das mehr Eindruck, denn zwei dm³ klingen schon etwas klein. Aber zwei Liter sind schon gross. Diese Werte hätte man auch bei einer Dampfmaschine erfassen können. Nur spielten diese keine so grosse Rolle, wie bei der Verbrennung.

Der Kolben: Noch ein Begriff, den Sie vielleicht schon einmal gehört haben. Wie bei der Dampfmaschine ist auch hier der Kolben das Teil, das sich im Zylinder hin und her bewegt.

Der Unterschied zwischen den beiden Kolben besteht eigentlich nur im Auf-bau, denn der Kolben hat hier eine bessere Führung und besitzt daher keine Führungsstange mehr. Die Funktion ist gleich, denn er wird verschoben.

Allgemein müssen die Kolben genau zum Zylinder passen, denn sie sollen ja keine Energie am Rand vorbei lassen und erst noch gut gleiten. Auch das ist kein Unterschied zur Dampfmaschine.

Daher können wir festhalten, im Gegensatz zur Dampfmaschine besitzt der Kolben nur auf einer Seite einen Raum, der dazu vorgesehen ist, den Druck auf den Kolben zu erhöhen. Theoretisch könnte das sogar mit Dampf erfolgen.

Zwischen dem Zylinder und dem Kolben ist immer etwas Luft. Zur Abdichtung werden Kolbenringe verwendet. Diese Ringe aus Metall sind im Kolben in Nuten gehalten und passen sich gut an den Zylinder an.

Es sind immer mehrere vorhanden, damit die Abdichtung den hohen Drücken besser widerstehen kann. Wegen der grossen Wärme müssen Metalle für diese Ringe benutzt werden und das zeigt die hohe Belastung.

Die Kolbenstange der Dampfmaschine wird hier als Pleuel bezeichnet. Dieses ist im Kolben beweglich gelagert, da es Änderungen beim Winkel gibt. Das andere Ende ist dann mit der Kurbelwelle verbunden worden. Dabei umschliesst das Pleuel diese und hier kommen Verschraubungen zur Anwendung, denn nur so kann der Kolben eingebaut werden, denn die Bauteile werden einzeln gefertigt und dann eingebaut.

Die Kurbelwelle: Durch die Bewegung der Kolben wird das Pleuel bewegt. Daher muss die Kurbelwelle speziell geformt werden, denn auch beim Motor muss eine lineare Bewegung in eine drehende umgewandelt werden.

Aus diesem Grund sind die Lager für die Pleuel konzentrisch auf der Welle angeordnet worden. Bei mehreren Zylindern sind diese zudem so gesetzt worden, dass diese in verschiedenen Stellungen stehen.

Diese Kurbelwellen waren bereits bei den Dampflokomotiven bekannt. Modelle die über innere Triebwerke verfügten, hatten die Zylinder in einem massiven Gussteil und sie arbeiteten direkt auf die Achse.

Die dort verwendete gekröpfte Triebachse entsprich vom Aufbau her der Kurbelwelle. Wegen den Kräften ist sie jedoch immer zwischen den Zylindern gelagert worden. Das war auf der Linie der Achse ohne gros-se Probleme möglich.

Die Kurbelwelle beginnt sich durch die Bewegung des Kolbens zu drehen. Wir haben die gewünschte drehende Bewegung erhalten. Diese Bewegung können wir dann für den Antrieb unseres Fahrzeugs nutzen. Nach dem Motoblock war nur noch das Zahnrad für die Steuerkette, die für die später noch vorgestellte Nockenwelle benötigt wurde. Die Kraft der einzelnen Zylinder wird daher mit dieser Welle aus dem Gehäuse geführt.

Vom Aufbau her ist die Kurbelwelle genau so präzise gefertigt worden, wie das schon bei den Zylindern der Fall war. Sie wird von unten in den Motorblock eingebaut und gelagert. Je nach Aufbau des Motors, wird sie anschliessend abgedeckt. Es kann aber sein, dass sie frei gegenüber der Ölwanne verbaut wurde. Warum das so war, werden wir erfahren, wenn wir uns der Schmierung der Motoren zuwenden.

Die nun wichtig werdenden Teile des Motor be-finden sich bereits nicht mehr im Motorblock. Der Grund ist einfach, denn man muss schliesslich diesen Motor bauen und da geht es besser, wenn man den Kolben und die Kurbelwelle von beiden Seiten einschieben kann.

Nun geht es aber daran, den Zylinder zu ver-schliessen. Auf einer Seite ist das bereits mit dem Kolben erfolgt. Nun werden wir uns mit den Bau-teilen auf der anderen Seite befassen.

Der Zylinderkopf: Der Zylinderkopf ist über dem Motorblock montiert worden und gehört nicht mehr zum eigentlichen Motorblock. Wenn Sie die Haube eines alten Autos öffnen, sehen Sie eventuell die Deckel, die diesen Zylinderkopf auszeichnen.

Wir sehen uns nun an, was unter diesem Deckel zu sehen ist. Dazu bauen wir diesen einfach aus, denn auch er war mit dem Motorblock verschraubt wor-den.

Bei einem Blick in den Zylinderkopf erkennen wir Ventile und auch den Unterschied zwischen dem Dieselmotor und dem Ottomotor.

Sie unterscheiden sich wirklich nur beim Aufbau des Zylinderkopfes, denn beim Motor für Benzin und Gas, wird hier die Zündkerze eingebaut. Bei den Selbstzündern wird diese einfach durch die Düse für die Einspritzung ersetzt. Sie sehen, es sind wirklich nur sehr geringe Bereiche anders ausgeführt worden.

Beginnen wir mit den Ventilen. Diese Ventile schliessen, oder öffnen die Auslässe bei einem Zylinder. Dabei gibt es pro Zylinder mindestens zwei Ventile, die nach ihrer Funktion benannt werden. Es kann aber auch Modelle geben, bei denen so grosse Auslässe vorhanden sind, dass Ventile parallel eingebaut werden. Jedoch sind immer die gleiche Anzahl für die Ein- und Auslässe vorhanden, denn hier muss der Durchlass gleich sein.

Das Einlassventil wird an der Leitung, die vom Abgasturbolader, oder von der Ladeluftkühlung kommt angeschlossen. Beim Ottomotor ist das jedoch der Vergaser, da über diese Ventile das Gemisch in den Zylinder geführt wird. Daher lässt das Einlassventil dem Namen nach unverbrauchte Luft in den Zylinder so lange diese geöffnet sind, ist der Zylinder eigentlich offen und mit der Luft verbunden worden.

Der Aufbau des Ventils ist so gestaltet worden, dass die Ladeluft dieses Ventil grundsätzlich gegen die Kraft einer Feder aufdrücken kann. In dem Moment, wo sich der Kolben im Zylinder wieder nach oben bewegt, werden die Einlassventile geschlossen. Das erfolgt gesteuert, aber auch durch den Druck, der die Ventile in den Sitz drückt. Der Raum ist verschlossen und so kann die Luft verdichtet und auf die Verbrennung vorbereitet werden.

Die Belastung dieser Einlassventile ist deshalb sehr gross. Daher wurden sie speziell geformt und haben einen Teller an ihrem Ende. Dieser Teller wird so gestaltet, dass ihn die Ladeluft leicht aufdrücken kann. Die Gase der Explosion verschliessen den Einlass jedoch wegen der grossen Fläche. So ist für die Bewegung des Ventiles selber eigentlich keine zu grosse Kraft nötig. Die Einlassventile können daher leicht bewegt werden.

Bei jedem Zylinder gibt es gleich grossen Auslassventile. Man kann diese Ventile rein optisch nicht von den vorher vorgestellten Einlassventilen unterscheiden. Für sie gelten die gleichen Bedingungen, denn auch hier entstehen sehr grosse Kräfte. Diese treten nun jedoch nur auf, wenn die Verbrennung erfolgt, denn der Druck drückt die Stössel gegen den Sitz und dichtet das Ventil zusätzlich ab.

Jedoch müssen Auslassventile in jedem Fall gesteuert werden. Bedingt durch den Aufbau würden die ausströmenden Gase die Ventile verschliessen. Das darf nicht der Fall sein, denn die Abgase müssen den Verbrennungsraum beim vierten Takt wieder verlassen. So ist mit diesen Ventilen geregelt, wann Luft rein kommt und wann sie wieder entlassen wird. Dabei ist es aber wichtig, dass diese Schritte zum richtigen Zeitpunkt erfolgen.

Gesteuert werden die Ventile durch die Nockenwelle. Dabei handelt es sich um eine Welle, die an verschiedenen Orten Nocken aufgesetzt hat. Die Welle dreht sich und hebt nun die Ventile an oder setzt sie ab. Je nach Position des Nockens ist das Ventil also geschlossen oder geöffnet. So gibt die Nockenwelle vor, welcher Zylinder was zu welchem Zeitpunkt mit seinen Ventilen macht. Wir haben eine Motorsteuerung erhalten.

Die Nockenwelle, die als Steuerwelle des Motors bezeichnet werden kann, wird von der Kurbelwelle bewegt und ist mit einer Kette mit dieser verbunden. Wichtig ist diese weil sie sich nicht verschieben darf, denn kommt es hier zur Verschiebung, kann der Motor schwer beschädigt werden. Daher wird immer eine Steuerkette verwendet, denn andere Lösungen wären Zahnräder, aber die sind oft zu schwer und nicht so leicht in der Handhabung.

Erinnern Sie sich noch an die Dampfmaschine? Auch dort wurden die Einlässe in den Zylinder durch die Dampfmaschine selber gesteuert. Das ändert sich mit dem Motor und bei der Nockenwelle nicht. Neu ist eigentlich nur, dass die Nockenwelle auch die Zuführung des zur Verbrennung anstehenden Treibstoffes regelt, denn der muss genau zum richtigen Zeitpunkt in den Raum gelangen. Beim Ottomotor wird zur gleichen Zeit gezündet.

Die Einspritzdüse ist der Abschluss der Treibstoffleitung. Sie ist hohen Belastungen ausgesetzt, denn nur bei der Einspritzdüse sind eine brennbare Flüssigkeit, hohe Hitze und hohe Drücke im Spiel. Dadurch wird die Einspritzdüse erwärmt und muss gekühlt werden. Das erfolgt mit dem Treibstoff und mit der normalen Kühlung des Motors. Deshalb sind Einspritzdüsen bei Dieselmotoren immer wieder ein Thema für Fehler.

Auch bei den Modellen für Benzin werden bei einem Selbstzünder die gleichen Düsen verwendet. Daher sind auch dort die gleichen Probleme vorhanden. Während beim Ottomotor die Zündkerzen ersetzt werden müssen, kann hier eventuell auch nur die Einspritzdüse nachgestellt werden. Sie sehen die Probleme sind sogar bei der gleichen Stelle zu finden und zwischen den beiden Bauarten gibt es nun wirklich kaum Unterschiede.

Hinzu kommt, dass der Kraftstoff in der Düse fein zerstäubt werden muss, was wiederum feine Öffnungen erforderlich macht. Je feiner der Treibstoff zerstäubt wird, desto besser wird der Kraftstoff anschliessend verbrannt. Das erkennt man letztlich in den Abgasen. Deshalb sind Einspritzdüsen sehr sorgfältig gebaute Teile, die bei einem Defekt auch entsprechend teuer sind. Wenn die Einspritzdüse den Kraftstoff einspritzt wird von der Nockenwelle vorgegeben.

Soweit zum Aufbau eines Motors mit nur einem Zylinder. In der Regel werden jedoch mehrere davon verbaut, denn so kann die Leistung erhöht werden. Jedoch sind da ebenfalls Probleme vorhanden, denn sowohl die Nocken- als auch die Kurbelwelle können nicht beliebig lange sein. Alleine die Fertigung so langer Bauteile wäre kaum möglich. Auch sonst kann die Baulänge ein Problem sein und da gibt es Lösungen.