Der Benzinmotor |
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Nein, den üblichen Benzinmotor gibt es nicht. Der
jedoch sehr gut geeignete Motor wird korrekt als Ottomotor bezeichnet. Es
handelt sich dabei um eine Maschine, bei der ein Gemisch mit einem Funken
zur Verbrennung gebracht wird. Dabei arbeiten diese Motoren mit zwei oder
vier Takten. Nur schon das lohnt sich, diesen Motor genauer anzusehen und
wenn Sie es auch nicht glauben wir kommen zu bekannten Namen. Die grosse Frage, die sich jeder stellt, warum denn das Teil nicht Benzinmotor genannt wird. Es ist eine sehr einfache Sache, denn der Entdecker des Motors sollte geehrt werden.
So
kam es, dass nahezu jedes Automobil mit einem Ottomotor versehen wurde.
Diese waren so gut, dass sie sogar im Rennsport verwendet wurden. Es lohnt
sich, dass wir diesen Motor sehr genau ansehen, denn er ist wirklich
spannend. Ottomotoren sind wirklich schon alt, es gab sie, bevor die Modelle von Diesel gebaut wurden. Das war mitunter auch der Grund, warum die ersten Fahrzeuge der Eisenbahn mit einem Benzinmotor versehen wurden.
Wenn man dann liest, dass diese Maschinen durch Ex-plosionen und andere
beängstigende Geräusche auf-fielen, kann man an den Motoren Zweifel hegen.
Nein ich habe das nicht aus einem Comic genommen. Erfunden wurde der Benzinmotor von Herrn Nicolaus August Otto. Keine Angst, ich habe den Familienname nicht vergessen. Herr Otto wurde am 10. Juni 1832 in Holzhausen Deutschland geboren. In seiner beruflichen Karriere gelang es ihm einen gut funktionierenden Motor für Benzin zu entwickeln. Dabei wurde er durchaus von namhaften Leuten, wie Daimler und Maybach begleitet. Doch war der Ottomotor wirklich der erste?
So
genau ist das nicht mehr bekannt, es war da noch der Entwickler Carl Benz,
der einen Gasmotor in ein Vehikel einbaute und so eigentlich das erste
Automobil baute. Da es deswegen zum Rechtstreit mit Daimler kam, wurde die
Firma später als Daimler-Benz bezeichnet. Doch mehr Bekanntheit als Carl
Benz sollte seine Frau erreichen, denn diese schenkte ihm nicht nur fünf
Kinder. Sie fuhr mit dem Mobil Nummer 1 durch die Welt. Bertha Benz, geborene Ringer unternahm mit dem von Ihrem Ehemann gebauten Fahrzeug immer wieder Reisen. Dabei kam es immer wieder vor, dass sie sich bei der Reise etwas vertat und der auf dem Fahrzeug eingebaute Tank leer wurde.
In
Ihrer Not suche Bertha nach einer Apotheke, denn dort konnte sie erwarten,
dass sie zum benötigten
Benzin kam. Jedoch war da noch
Otto und der baute ein etwas bes-seres Modell als Benz. Nicolaus August Otto verstarb am 26. Januar 1891 in Köln und er hinterliess uns den erst nach 1936 nach im be-nannten Motor. Seine Fabriken wurden später zur Deutz AG und damit zu einem bekannten Erbauer von Motoren.
Wir
jedoch sollten nun endlich diesen Ottomotor ansehen, denn er war wirklich
sehr gut aufgebaut worden und es gab zwei Varianten, die wir uns ansehen
müssen, denn die Anzahl der Takte war nicht immer gleich. Beim viertaktigen Motor von Otto, wird im ersten Schritt mit dem im Zylinder nach unten eilenden Kolben ein Ge-misch aus Treibstoff und Luft angezogen.
Diese Mischung wurde zuvor im Bauteil, das Vergaser genannt wurde,
erzeugt. Da der Motor dieses Gemisch in den Verbrennungsraum zog, wurden
diese Motoren auch als Sauger bezeichnet. Die Luft und der
Treibstoff wird
regelrecht angesogen und dann verdichtet.
Diese Verdichtung erfolgte im zweiten Schritt und wenn wir später auch
noch zum
Dieselmotor kommen, dann
werden wir diese genauer ansehen, denn es gab wirklich nur bei einem Punkt
ein Unterschied, denn hier wurde vor dem Weg in den
Zylinder ein brennbares
Gemisch aus Kraftstoff und Luft hergestellt. Auch wenn die Verdichtung
viel Wärme erzeugte, das Gemisch konnte nicht von sich aus in Brand
geraten. Das ist der grosse Unterschied zu den Modellen, wo der Treibstoff erst nach der erwähnten Verdichtung eingespritzt wird. An der heissen Luft entzündet sich dieser, weil er nicht zusammen mit der Luft erwärmt wurde.
Bei
der Lösung nach Otto passiert nichts, da der
Treibstoff den gleichen
Schritt vornimmt, wie das bei der Luft der Fall ist. Jedoch ist dieses
Ge-misch so explosiv, dass ein Funke genügt und es zur Explosion kommt. Die Fremdzündung: Die Fremdzündung, ist das Markenzeichen des Ottomotor. Wie diese letztlich erfolgt, ist nach dem Aufbau zu bestimmen. Es kann dabei durchaus sein, dass für diese Fremdzündung eine Lötlampe benötigt wird.
In
dem Fall kann der Ottomotor mit nahezu jeder brennbaren Flüssigkeit
betrieben werden. Diese Lösung findet man bei der Schifffahrt wo die
Motoren zum Teil mit Schweröl betrieben werden. Bei den üblichen Lösungen wird dazu ein elektrischer Funke benötigt. Sie kennen diese vielleicht von der elektrischen Lösung wo von einem Lichtbogen gesprochen wurde. Dieser wird auch hier erzeugt und das reicht, dass das Gemisch in Flammen auf geht und sich der Druck so stark erhöht, dass der Kolben wieder nach unten gedrückt wird. Es ist der Takt, der die Arbeit verrichtet. Wie das genau abläuft, werden wir noch ansehen.
Der Zündverteiler ist wichtig, denn hier wird
entschieden, wo denn der Funke entstehen soll. Man will diese ja nur in
dem
Zylinder, wo das Gemisch
verdichtet worden ist, denn in den anderen Schritten kann es zu einem
Feuer kommen und das will niemand, denn hier soll es explodieren und genau
dann, wenn man es will und dazu wird der Zündverteiler eingebaut, denn
dieser regelt, wann wo der Funke überspringt. Wichtig beim Ottomotor ist der Zeitpunkt bei dem das Gemisch gezündet wird, das erfolgt kurz bevor sich der Raum wieder vergrössert. Es dauert eine kurze Zeit, bis sich das Gemisch am Funken entzündet. Die
Kraft soll erst aufgebaut werden, wenn der
Kolben nach unten eilen kann und
der Raum wieder vergrössert wird. Es ist also genau gleich, wie beim
Dieselmotor, der aber nicht
zündet, sondern den
Treibstoff einspritzt. Erzeugt wird der Funke in der Zündkerze. Diese besitzt im Raum für die Verbrennung zwei Kontakte, die isoliert sind. Wird nun vom Zündverteiler ein elektrisches Signal geschickt. Nun
kommt es zwischen den beiden Kontakten zu einem Überschlag, der den
Stromkreis
schliesst und der einen
Lichtbogen
erzeugt. Dieser Lichtbogen wird hier als Funke bezeichnet und er sorgt
dafür, dass beim Ottomotor das Gemisch entzündet wird. Damit benötigt der Motor eine elektrische Quelle, diese kann mit Batterien umgesetzt werden, aber auch vom Ottomotor selber erzeugt werden.
Als
wichtiger Unterschied zu den Modellen ist, dass hier der
Treibstoff mit einem
Funke gezündet wird. Mit
Dieselöl kann so ein Motor
nicht betrieben werden, denn dazu müssen leicht entflammbare Stoffe
benutzt werden. Daher kann man den Ottomotor mit
Benzin betreiben und das war nicht
sein Erfolg.
Betrieben werden kann der Motor mit jedem
Treibstoff, der sich
auch bei normalen Temperaturen mit der Luft vermischen lässt. Das geht
nicht nur mit
Benzin, denn noch einfacher ist
die Vermengung bei den
Gasen zu erreichen,
denn bei diesen muss keine Flüssigkeit verdampfen. Sie vermuten es
richtig, der Ottomotor kann auch mit Gas betrieben werden und davon gibt
es viele und das macht den Motor so gut. Bei der Vorstellung der möglichen Lösungen haben wir den Wasserstoff kennen gelernt. Dieser ist sehr schwer zu behandeln, aber er kann ohne Probleme in einem Ottomotor benutzt werden.
Jedoch bietet sich nun auch eine Lösung an, die nicht mit so
reaktionsfreudigen
Gasen arbeitet, wie
das beim Wasserstoff der Fall ist, aber auch hier ist Vorsicht geboten,
denn Gase müssen nicht verdunsten damit sie in Brand geraten.
Eines der brennbaren
Gase, die wir
ansehen, ist Propan. Dieses ist Ihnen vermutlich bekannt, denn mit diesem
werden Gasgrill, oder Gaskocher betrieben. Es ist also ein sehr häufig
angewendetes Gas, das durchaus auch frei im Handel erworben werden kann.
Dabei ist aber bei dem Gas ein Problem vorhanden, denn es ist giftig und
erst noch geruchslos und daher kann es für den Menschen sehr schnell
gefährlich werden.
Ebenso brennbar wie Propan ist das
Gas Buthan. Zwar
ist es nicht ganz so gut brennbar, es hat aber einen Vorteil, denn Buthan
hat einen ekligen Geruch. Aus diesem Grund wird es immer als Gemisch mit
Propan angeboten. Wenn bei Ihrem Grill Gas austritt und Sie den Geruch
wahrnehmen, dann kommt dieser vom Buthan und so wird die Arbeit mit Propan
nicht mehr ganz so gefährlich, denn man kann es nun riechen.
Sofern Sie den Geruch wahrnehmen, sollten sie kein Feuer entfachen, denn
es kann zu Explosionen führen und dann sollte kein Mensch in der Nähe
sein. Mit dem nun bekannten Gemisch aus Propan und Buthan kann ein Motor
betrieben werden. Jedoch ist dieses Gemisch dazu schlicht zu teuer, denn
Benzin ist billiger in der
Anschaffung. Was uns noch fehlt, ist der Ottomotor, der mit zwei Takten
arbeitet, denn der ist speziell.
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Der Zweitaktmotor | |||||||||||
Kommen wir zum Zweitaktmotor und damit zu einer speziellen Bauform des nun
bekannten Ottomotor. Wie beim zuvor mit vier Takten arbeitenden Motor,
werden hier das Gemisch aus
Treibstoff und Luft in
den
Zylinder gelassen und
gezündet. Der nun erfolgte Arbeitsschritt bleibt erhalten, denn dieser
benötigt jeder Motor, denn sonst kann mit dem Motor eine Bewegung
ausgeführt werden und das ist ja der Zweck davon. Bevor wir uns dem Arbeitsprinzip annehmen, müssen wir den Treibstoff mit der Luft vermengen. Das erfolgt in ei-nem Vergaser. Bei der einfachsten Ausführung muss je-doch dem Treibstoff noch Schmiermittel zugeführt wer-den.
Sie
kennen das vielleicht noch aus Ihren jungen Jahren, als Sie Ihr Moped oder
Mofa betanken mussten. Auch wenn das Gefährt in der Schweiz als Töffli
bekannt ist, es besass einen einfachen Zweitaktmotor. Wenn wir schon beim Moped sind, dann haben wir dort ein Motor mit Gemischtschmierung. Das Schmiermittel wird in einem bestimmten Anteil dem Treibstoff beige-mengt.
Das
Gemisch mit der Luft gelangt dann über ein einfaches Rückschlagventil in
das Kurbelgehäuse, wo der
Treibstoff mit dem Öl
die
Schmierung der Bauteile
vornimmt. Danach wird der
Kraftstoff mit samt dem
Schmiermittel
ver-brannt.
Die
Gemischtschmierung ist nicht zwingend, denn es kann auch die später noch
vorgestellte Lösung genommen werden, jedoch ist sie eine typische Eigenart
der vorgestellten Zweitaktmotoren. Die haben ihren grossen Aufbau in der
Tatsache, dass der Motor ausser dem erwähnten Rückschlagventil keine
weiteren
Ventile mehr
benötigt. Das führt zu einem sehr einfachen Aufbau dieses Motors und das
ist wichtig.
Ein
einfacher Aufbau sorgt dafür, dass der Zweitaktmotor im Aufbau billiger
ist, als das bei den Modellen mit vier Takten der Fall ist. Gerade bei den
vorgestellten Mofa ist das wichtig, denn diese sollten billig in der
Anschaffung sein, da sie oft von Jugendlichen erworben werden. Grössere
Zweitaktmotoren kommen aber auch in Automobilen vor. Bekannt geworden ist
das das Modell Trabant, das in der DDR vertrieben wurde. Weiter kamen diese aber auch bei weitaus grösseren Modellen zum Einbau. Dabei sind darunter auch Lokomo-tiven zu finden und dort wurden die Motoren auch mit Dieselöl betrieben. Das
geht durchaus, es ist ein Motor, der wirklich sehr vielseitig ist und wir
sollten nun ansehen, wie genau dieser Zweitaktmotor arbeitet, denn wer
rechnet, stellt fest, dass ihm einfach die Schritte ausgehen und das ist
hier spannend.
Nicht verändert ist hier der Schritt, bei dem das Gemisch mit einer
Zündkerze entflammt wird. Dadurch wird der
Kolben nach unten geschoben. Nun
aber wird der Auslass geöffnet, bevor der Kolben an seinem unteren
Totpunkt ankommt. Durch die noch anherrschende Gewalt der Explosion werden
die
Abgase aus dem
Raum verdrängt und der Einlass wird frei gegeben. Damit gelangt nun das
Gemisch in den Raum.
Der
nun nach oben eilende
Kolben verschliesst die beiden
Zugänge und verdichtet das Gemisch. Am oberen Totpunkt angelangt, kann
bereits wieder eine Zündung erfolgen. Es erfolgt nach nur einer Umdrehung
die nächste Explosion. Eine wirklich sehr einfache Lösung, die aber ein
kleines Problem hat, denn für einen kurzen Moment sind beide Öffnungen
frei und so kann
Treibstoff in den
Auslass gelangen, wo er nicht hin sollte.
Genau das ist auch der Grund, warum Zweitaktmotoren nicht so gut für die
Umwelt sind, denn wir wissen, dass
Treibstoff nicht in die
Umwelt gelangen sollte. Da aber der Druck im Auslass abfällt und die Teile
heiss sind, verbrennt dieser ungenutzt. Im Vergleich zu den Modellen mit
dem Motor für vier Takte ist der Verbrauch etwas höher. Wir wollen und nun
aber nicht mehr mit diesem Zweitaktmotor aufhalten und den
Dieselmotor ansehen.
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