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Der Ottomotor (Der Ottomotor war ein großer stationärer Einzylinder-Viertaktmotor von Nikolaus Otto) –
Nikolaus August Otto wurde am 14.06.1832 in Holzhausen an der Heide bei Nassau geboren. Er war Unternehmer, bis er 1864 im Alter von 32 Jahren mit Eugen Langen einen atmosphärischen Gasmotor erfand (Carl Eugen Langen war ein deutscher Unternehmer, Ingenieur und Erfinder, beteiligt an der Entwicklung des Benzinmotors und der Wuppertaler Einschienenbahn). Mit seinem Viertaktmotor mit komprimierter Ladung schuf er 1876 den entwicklungsfähigen Motor, der das Modell für den gesamten weiteren Bau von Verbrennungsmotoren lieferte. Ottos Erfindung war unabhängig von dem französischen Ingenieur und Maschinenbauingenieur Alphonse Beau de Rochas, der bereits 1862 den Viertaktbetrieb beschrieben hatte, aber mit Selbstzündung des Gemisches, so der heutige Dieselmotor (Der Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem die Zündung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs durch die hohe Temperatur verursacht wird, die ein Gas erreicht (d.h.), aber nie praktisch realisiert hat. Der
Hinweis auf Alphonse Beau de Rochas (Alphonse Eugène Beau de Rochas war ein französischer Ingenieur, der das Prinzip des Viertakt-Verbrennungsmotors begründete) führte dazu, dass Nikolaus Otto
seine Patentrechte an dem neuen Motor verlor.
Dennoch war der deut
sche Ingenieur ein echter Revolutionär, der da
s Gesicht der Welt veränderte. Seine Maschine sah vielleicht etwas anders aus als die Motoren , die heute alle Autos der Welt antreiben, aber das Prinzip ist das gleiche geblieben. Ein Luft-Kraftstoff-Gemisch wird durch ein Zylinder-Kolben-System verdichtet und dann durch den Funken einer Zündkerze – die den Kolben bewegt
(ein Kolben ist Bestandteil von Hubkolbenmotoren, Hubkolbenpumpen, Gaskompressoren und Pneumatikzylindern u.a.) – und über ihn die Pleuelstange (bei einem Hubkolbenmotor verbindet die Pleuelstange den Kolben mit der Kurbel oder Kurbelwelle) – und damit wiederum die Kurbelwelle (eine Kurbelwelle ist ein mechanisches Teil, das eine Umwandlung zwischen Hubbewegung und Drehbewegung durchführen kann) – explosionsartig verbrannt.
Benzinmotoren Verbrennungsmotoren wandeln die in Kraftstoffen enthaltene chemische Energie in kinetische Energie um (in der Physik ist die kinetische Energie eines Objekts die Energie, die es aufgrund seiner Bewegung besitzt). Die Brennstoffe werden gezündet und verbrennen mit der Säure der Luft innerhalb kürzester Zeit. Dadurch entsteht viel Wärme und die Verbrennungsgase dehnen sich explosionsartig aus und können so arbeiten. Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren, nämlich Kolbenmotoren und Gasturbinen. Kolbenmotoren werden je nach Zündungsart und Kraftstoff in Benzin- und Dieselmotoren unterteilt. Der gebräuchlichste Benzinmotor ist der Viertaktmotor, da vier Arbeitsgänge immer wiederholt werden. Im ersten Zyklus saugt der Kolben frisches Gemisch aus Luft und Kraftstoff aus dem Vergaser in den Zylinder. Der Kolben bewegt sich nach unten. Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung im zweiten Takt verdichtet oder verdichtet er das Gemisch nach dem Schließen des Einlassventils. Nun hat der Kolben den höchsten Punkt erreicht. Der dritte Balken ist der Arbeitszyklus. Ein Funke entzündet das Gemisch, und der Druck der Explosion der Verbrennungsabgase treibt den Kolben nach unten. Wärmeenergie wurde in Arbeit umgewandelt. Bei 130km/h wird das Gemisch von der Zündkerze ca. 250 x/s gezündet. Im vierten Zyklus werden die Abgase durch das nun geöffnete Auslassventil aus dem Zylinder ausgestoßen, während der Kolben nach oben gleitet und die Verbrennungsabgase aus dem Zylinder in den Auspuff drückt. Dann schließt das Auslassventil und der gesamte Prozess beginnt von vorne. Der Wirkungsgrad liegt bei ca. 25%.
Nikolaus Otto (Nikolaus August Otto war der deutsche Ingenieur, der erfolgreich den mit Petroleumgas betriebenen und zum modernen Verbrennungsmotor führte) Viertaktmotor war somit das Prinzip für den heutigen Verbrennungsmotor (Ein Verbrennungsmotor ist ein Wärmemotor, bei dem die Verbrennung eines Kraftstoffs mit einem Oxidationsmittel in einem Brennraum erfolgt, der ein integraler Bestandteil des Arbeitsflüssigkeitskreislaufs ist). Zweitaktmotoren arbeiten bei jedem zweiten Hub. Dennoch sind sie nicht leistungsfähiger als Viertaktmotoren. Beim ersten Hub bewegt sich der Kolben nach oben. Gleichzeitig geschehen zwei Dinge: Das Benzin-Luft-Gemisch wird über dem Kolben verdichtet. Darunter wird ein neues, brennbares Gemisch in das Kurbelgehäuse gesaugt, nachdem die Unterseite des Kolbens das Ventil freigegeben hat. Im zweiten Zyklus wird das verdichtete Gemisch durch die Zündkerze über den Kolben gezündet. Er drückt den Kolben nach unten. Bevor er seinen tiefsten Punkt erreicht, gibt er das Auslassventil frei: Die Verbrennungsgase verlassen den Zylinder. Inzwischen hat der absteigende Kolben das Einlassventil geschlossen und das Gemisch im Kurbelgehäuse verdichtet (bei einem Hubkolbenmotor ist das Kurbelgehäuse das Gehäuse für die Kurbelwelle). Kurz nach dem Öffnen des Auslassventils wird auch der Überlaufkanal freigegeben. Das vorverdichtete Gemisch fließt durch diese in den Brennraum (Eine Brennkammer ist der Teil einer Brennkraftmaschine, in dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird). Eine Nase an der Oberseite des Kolbens sorgt dafür, dass das frische Gemisch den Zylinder vollständig füllt und nicht direkt durch das Auslassventil entweicht. Es kann jedoch nicht vollständig verhindert werden, dass auch unverbranntes Gemisch in den Auspuff gesaugt wird. Deshalb ist ein Zweitaktmotor nicht so wirtschaftlich wie ein Viertaktmotor (ein Viertaktmotor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem der Kolben beim Drehen einer Kurbelwelle vier getrennte Hübe vollführt). Da jedoch Ventile und Ventilsteuerung fehlen, ist es billiger zu produzieren. Er wird dort eingesetzt, wo der Kraftstoffverbrauch nicht so entscheidend ist wie der Preis des Motors: bei Motorrädern, Mopeds, Rasenmähern und Motorbooten. Sie werden kaum noch in Autos eingebaut, und man erkennt sie an dem seltsamen Motorgeräusch und dem bläulichen Rauch der Abgase. Der Wirkungsgrad des Zweitaktmotors (ein Zweitakt- oder Zweitaktmotor ist eine Art Verbrennungsmotor, der einen Leistungszyklus mit zwei Kolbenhüben während nur einer Kurbelwellenumdrehung vollendet) Vergaser (ein Vergaser oder Vergaser oder Vergaser oder Vergaser ist eine Vorrichtung, die Luft und Kraftstoff für einen Verbrennungsmotor im richtigen Verhältnis zur Verbrennung mischt) Motor ist etwa 18%.