Wie funktioniert ein Auto? - Die Physikexpertin erklärt den Ottomotor

Autos mit Verbrennungsmotor - eine legendäre Erfindung

• Mit der Erfindung des Ottomotors fanden pferdegezogene Kutschen und Autos mit Dampfantrieb ein Ende, denn dieser Motor sorgte für einen einfachen Antrieb.
• Der Unternehmer und Ingenieur Nikolaus Otto hatte im Jahr 1876 die geniale Idee, einen Antrieb zu entwickeln, der als Grundlage die kontrollierte Verbrennung eines Gases hatte.
• Dieser Motor verbrannte Gas direkt im Zylinder des Motors und entnahm die sich dabei entwickelnde Wärme als Nutzarbeit, um einen Kolben anzutreiben.
• Gottlieb Daimler und Carl Benz verbesserten um 1883 diesen Motor, indem sie statt dem von Otto verwendeten Gas ein Gemisch aus Luft und feinen Benzintröpfchen benutzten - der Automotor war erfunden.
• Dieser Motor arbeitet in vier Takten und funktioniert auch heute noch nach dem gleichen Prinzip.

So funktioniert ein Ottomotor

• Prinzipiell besteht ein Viertakt-Ottomotor aus einem hohlraumähnlichen Zylinder, in der sich ein beweglicher Kolben befindet. In diesem Zylinder findet die eigentliche Verbrennung statt.
• An den Kolben angeschlossen ist eine Pleuelstange, die die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle des Autos umwandelt.

1. In einem ersten Takt, auch Ansaugtakt genannt, öffnet sich das Einlassventil. In diesem Augenblick bewegt sich der Kolben nach unten und saugt ein Benzin-Luft-Gemisch in den Zylinder. Dieses Gemisch wird von dem in der Ansaugleitung liegenden Vergaser erzeugt. Dieser arbeitet ähnlich einem Zerstäuber und reguliert die Benzinzufuhr. Die Menge des zuströmenden Treibstoffgemisches wird mit dem Gaspedal beeinflusst.
2. Im zweiten sog. Verdichtungstakt drückt, nachdem sich das Einlassventil geschlossen hat, der nach oben gehende Kolben das Gasgemisch zusammen. Dabei steigt der Druck und gleichzeitig die Temperatur auf 300 - 400 °C.
3. Der dritte Takt ist der eigentliche Arbeitstakt, der für den Antrieb des Autos sorgt. Jetzt entzündet ein Funke der Zündkerze das Gemisch, das bei einer Temperatur von mehr als 2000 °C verbrennt und dabei einen sehr hohen Druck erzeugt. Die dabei entstandene Energie wird auf den Kolben übertragen, der sich nach unten bewegt und über die Pleuelstange die Kurbelwelle des Autos dreht.
4. Der vierte und letzte Takt ist der sog. Auspufftakt. Dabei stößt der wieder nach oben gehende Kolben das verbrannte Gasgemisch durch das nun geöffnete Auslassventil. Der Zylinder ist nun bereit für die nächsten vier Takte.

• Damit der Motor möglichst gleichmäßig läuft, baut man ihn mit mehreren Zylindern, die nacheinander ihren Arbeitstakt haben.
• Auch der von Rudolf Diesel in den Jahren 1892-1897 entwickelten Dieselmotor funktioniert ähnlich. Dieser saugt jedoch kein Benzin-Luft-Gemisch, sondern nur Luft an. Diese komprimiert er und erhitzt sie dadurch. Hat der Kolben dann seinen höchsten Punkt erreicht, sprüht eine Pumpe den flüssigen Dieseltreibstoff in den Zylinder. Dieser entzündet sich in der heißen Luft sofort.