Benzin- und Dieselmotor: Aufbau und Funktionsweisen

Wie funktionieren Benzin- und Dieselmotoren?

In einem Kraftfahrzeug geht ohne den Motor nichts, sorgt er doch dafür, dass sich das Gefährt bewegt. Er ist im wahrsten Sinne das Herzstück von Auto, Lkw und Motorrad und wandelt das beim Tanken als Kraftstoff hinzugefügte Benzin und die darin enthaltene chemisch gespeicherte Energie in Bewegung um. In Deutschland hat der Verbrennungsmotor weite Verbreitung gefunden. Sein Aufbau variiert je nach Variante, gibt es doch unterschiedliche Ausführungen.

• Zweitaktmotor
• Viertaktmotor
• Scuderi-Motor
• Hubkolbenmotor
• Rotationskolbenmotor
• Freikolbenmotor

Die hier aufgeführten Motor-Exemplare stellen nur eine Auswahl der verschiedenen existierenden Motoren dar. Tatsächlich gibt es noch eine ganze Menge mehr. Im Folgenden sollen die zwei verbreitetsten Arten vom Verbrennungsmotor, ihr Aufbau und das jeweilige Prinzip dahinter erklärt werden.

So funktioniert der Dieselmotor inkl. Aufbau

Nach seinem Erfinder Rudolf Diesel benannt, besteht der Viertaktmotor aus folgenden Teilen:

• Schwungscheibe
• Kurbelwelle
• Pleuel
• Kolben
• Zylinder
• Ventile
• Einspritzdüse

Die Verbrennung von Diesel funktioniert in vier Schritten: Während des Ansaugens gelangt Luft durch das Einlassventil in den Zylinder, die durch die Bewegung des Kolbens anschließend verdichtet mit etwas Sprit angereichert wird. Die Temperatur steigt stark an – auf bis zu 900 Grad Celsius und es wird noch mehr Diesel eingespritzt.

Aufgrund der Hitze kommt es zur Verbrennung, das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet sich, wodurch der Kolben herunter bewegt wird. Es entstehen mechanische Energie und entsprechende chemische Nebenprodukte – Abgase, die durch das Auslassventil über den Auspuff in die Umwelt entweichen. So funktioniert die Diesel-Verbrennung im Motor.

Der Ottomotor – Aufbau und Funktion

Er wird mit Benzin angetrieben und trägt ebenfalls den Namen seines (Mit-)Konstrukteurs (Nicolaus August Otto). Der Aufbau vom Ottomotor ist dem des Dieselmotors ähnlich. Er weist folgende Bestandteile auf:

• Kolben
• Ventile
• Kurbel- und Nockenwellen
• Zylinderkopf
• Pleuelstange
• Kurbelwelle
• Zündkerze
• Steuerkette bzw. Zahnriemen
• Zahnriemen

Der Zweitakter

Einen mit Benzin betriebenen Motor gibt es als Zwei- oder Viertakter. Die Zweitakt-Variante arbeitet in zwei Takten, sogenannten Hüben.

Die chemische Verbrennung des an der Tankstelle erworbenen Sprits geschieht wie folgt: Im 1. Takt – er wird auch als Arbeitstakt bezeichnet – ist der Brennraum voll mit einem Benzin-Luft-Gemisch, das von der Zündkerze entflammt wird. Hierdurch erfolgt das Herabdrücken des Kolbens, wodurch sich die Kurbelwelle bewegt.

Auch unterhalb des Kolbens – im Kurbelgehäuse – liegt ein solches Gemisch vor, das bei dieser Bewegung verdichtet wird.

Im 2. Takt erreicht das zusammengedrückte Benzin-Luft-Gemisch via Überströmkanal in den Brennraum. Abgase werden aus dem Auto abgeführt – also „ausgespült“.

Da der im Motor verbaute Kolben die ganze Zeit in Bewegung ist, verschließt er anschließend Auslass- und Überströmkanal und verdichtet wieder das im Brennraum befindliche Gemisch. Der Prozess beginnt wieder von vorne.

Der Viertaktmotor und seine Funktion

Die Verbrennung von Benzin im Motor erfolgt hier ähnlich, nur dass vier Arbeitsschritte hintereinander erfolgen. Zunächst erfolgt die Öffnung des Einlassventils, wodurch Luft und Kraftstoff in einem bestimmten Verhältnis eingesaugt werden. Im Zuge des nächsten Taktes geschieht die Verdichtung, durch die vorherige Schließung des Ventils. Je größer hierbei das Verdichtungsverhältnis, desto größer ist auch der Wirkungsgrad vom Motor.

Es schließt sich der Arbeitstakt an. Die Zündkerze bringt das Gemisch zur Explosion und drückt den Kolben herunter. Im letzten Takt erfolgt die Öffnung des Auslassventils. Die entstandenen Gase werden aus dem Zylinder abgeleitet, gefiltert und in die Umwelt entlassen. Die Kraft des Kolbens wird über die Kurbelwelle an das Getriebe weitergegeben. So bewegt der Motor das Auto.

Der Wankelmotor und seine Funktion

Zu den Verbrennungsmotoren gehörend, ist er auch unter dem Namen Kreiskolbenmotor bekannt. Das Besondere an ihm: Die verbauten Kolben arbeiten nicht in einer Auf-Ab-Bewegung, sondern kreisförmig – genauer gesagt elliptisch. Auch bei der Arbeit von diesem Motor finden sich die bereits beschriebenen vier Takte wieder:

• Ansaugen
• Verdichten
• Arbeiten
• Ausstoßen

Als stöchiometrisches Verhältnis wird das Verbrennungsluftverhältnis bezeichnet, welches den Anteil von Luft zu Kraftstoff im Motor angibt. In Proportion gesetzt wird hier die tatsächlich vorhandene stehende Luftmasse zum Mindestmaß der erforderlichen stöchiometrischen Luftmasse für die vollständige Verbrennung.

Das stöchiometrische Verhältnis dient als Indikator für die Ermittlung des Verbrennungsverlaufes, der Entwicklung von Schadstoffen sowie des Wirkungsgrades vom Motor.

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Über den Autor

Sascha D.

Sascha ist aufgrund seines rechtswissenschaftlichen Studiums an der Universität Greifswald ein Experte auf seinem Gebiet. Seit 2017 unterstützt er die Redaktion von bussgeldrechner.org mit seinem profundem Hintergrundwissen. Dabei stellt er sicher, dass seine Artikel inhaltlich fundiert und präzise sind.