Physik: Mechanik und der Viertaktmotor

Einführung

• Thema: Viertaktmotor
• Erfinder: Nicolas August Otto
• Weiterentwicklung des Zweitaktmotors
• Otto- und Dieselmotoren als Haupttypen
  • Ottomotor: Benzinbetrieben, Fremdzünder mit Zündkerze
  • Dieselmotor: Dieselbetrieben, Selbstzünder mit Glühkerze

Varianten des Ottomotors

• Saugrohreinspritzung
• Direkteinspritzung
• Fokus: Saugrohreinspritzung
  • Unterschied bei der Benzineinführung: Drosselklappe bei Saugrohreinspritzung

Funktionsweise des Viertaktmotors

• Missverständnis: Kurbelwelle dreht sich bei vier Takten zweimal, nicht einmal (720°)
• Motorstart durch Elektromotor (Starter)
• Vier Takte des Ottomotors:
  • Takt 1: Ansaugen
    • Kolben bewegt sich vom oberen Todpunkt nach unten
    • Einlassventil geöffnet, Luft-Gas-Gemisch wird angesaugt
  • Takt 2: Verdichten
    • Einlass- und Auslassventil geschlossen
    • Gemisch wird durch Kolbenbewegung nach oben verdichtet
    • Temperaturen bis zu 500° möglich
  • Takt 3: Arbeiten
    • Zündkerze zündet das verdichtete Gemisch
    • Explosion drückt Kolben nach unten
  • Takt 4: Ausstoßen
    • Kolben drückt verbranntes Gas durch geöffnetes Auslassventil nach außen

Zusätzliche Komponenten

• Kolbenbewegung wandelt sich in Rotationsbewegung um (Kurbelwelle)
• Zündkerze nötig für Ottomotor wegen Fremdzündung
• Nockenwelle steuert Einlass- und Auslassventile

Abgase und Umwelt

• Ausgeschiedene Abgase:
  • Kohlenstoffmonoxid
  • Stickoxide
  • Kohlenwasserstoffe
  • Kohlenstoffdioxid
  • Partikel

Wirkungsgrad

• Ottomotor Wirkungsgrad: ca. 35%
• Dieselmotor Wirkungsgrad: ca. 40%
• Hoher Energieverlust durch Wärme und Reibung

Fazit

• Verständnis über die Funktionsweise des Ottomotors
• Wichtig für Physikprüfungen
• Hinweise auf weitere Lernressourcen und Vertiefung des Wissens