Der Ottomotor: Erfinder, Geschichte, Funktionsweise – alles über den Benziner
Der Ottomotor wurde nach Nikolaus August Otto benannt. Es handelt sich dabei um einen Verbrennungsmotor, der mit einem Benzin-Luft-Gemisch läuft.
- Der Ottomotor wurde von Nikolaus August Otto (58, † 1891) erfunden
- Ottomotoren gibt es als Viertaktmotoren bzw. Zweitaktmotoren
- Verschiedenste Bauweisen wie W-Motoren, V-Motoren bzw. Reihenmotoren sind auf dem Markt vertreten
München – als Erfinder des Ottomotors gilt Nikolas August Otto, der nach einer Lehre zum Kaufmann als Handelsreisender durchs Land zog, obwohl seine große Leidenschaft die Technik war. Die Geschichte des Benziners begann als Nikolaus August Otto beobachtete, dass aufgrund des industriellen Aufschwungs die Nachfrage nach Motoren gegeben war. Sehr fasziniert war er vor allem von der Funktionsweise vom Gasmotor des Franzosen Étienne Lenoir. Daher gab er im Jahr 1861 eine Modellmaschine in Auftrag, um diese studieren zu können. Mit der Unterstützung von Eugen Langen gründete er 1864 in Köln das Unternehmen „N. A. Otto & Cie“, das sich auf den Bau von Verbrennungskraftmaschinen konzentrierte. Zunächst konstruierten sie den ersten stoßfrei laufenden Gasmotor, 1876 dann einen Gasmotor mit innerem Überdruck sowie interner Zündung. Im Jahr 1884 kam schließlich der erste Motor mit flüssigem Kraftstoff wie Benzin auf den Markt. 1954 setzte dann Felix Wankel die Idee eines Drehkolbenmotors oder Wankelmotors um. Dieser arbeitet ebenfalls nach dem 4-Takt-Prinzip, benötigt aber keine Einspritzventile.
Der Ottomotor: Aufbau eines Viertaktmotors
Ein Ottomotor ist ein Verbrennungsmotor, umgangssprachlich auch „Verbrenner“ genannt. Ein Viertaktmotor besteht dabei aus mindestens einem Zylinder sowie einem beweglichen Kolben. Dieser steht über die sogenannte Pleuelstange mit einer Kurbelwelle in Verbindung. Zur besseren Abdichtung verfügt der Kolben auch über Kolbenringe. Der Ottomotor wird anhand seines Treibstoffes gerne auch einfach Benzinmotor oder „Benziner“ bekannt. Damit das Benzin-Luft-Gemisch elektrisch gezündet werden kann, verfügen Ottomotoren über Zündkerzen. Durch das Verdichten des Gemisches entsteht ein Druck zwischen acht und 18 bar, was verglichen mit dem Dieselmotor relativ gering ist, was die Zündkerzen für das Entzpnde des Gemisches nötig. Im Gegensatz zum Diesel, der aufgrund der hohen Drücke ein „Selbstzünder“ ist, ist der Ottomotor ein „Fremdzünder“. Der Wirkungsgrad dieser Funktionsweise des Benziners liegt bei etwa 25 Prozent. Im Ansaugtrakt des Ottomotors befindet sich zudem eine Drosselklappe, die die Gemisch- bzw. Luftzufuhr reguliert. Die Motorleistung wird durch die Drehzahl und das Drehmoment bestimmt. Das Drehmoment beschreibt dabei, wie der Verbrennungsdruck auf den Kolben wirkt, die Drehzahl bezeichnet die Umdrehungen der Kurbelwelle innerhalb einer Minute.
Der Ottomotor: Funktion und Wirkungsweise von Viertakt- und Zweitaktmotoren
Die Funktionsweise eines Viertaktmotors ist wie folgt in vier Takte aufzuteilen:
- Ansaugtakt: Das Benzin-Luft-Gemisch wird im Vergaser erzeugt und durch den Kolben angesaugt. Anschließend gelangt es durch das Einlassventil zum Zylinder.
- Verdichtungstakt: Durch den Kolben, der sich aufwärts bewegt, verdichtet sich das Benzin-Luft-Gemisch. Temperatur und Druck steigen an. Durch einen Funken wird das Benzin-Luft-Gemisch an der Zündkerze gezündet.
- Arbeitstakt: In diesem Takt verbrennt das Benzin-Luft-Gemisch und Temperatur bzw. Druck steigen weiter an. Der Kolben bewegt sich nach unten und das Hin- bzw. Herbewegen wird in eine Drehbewegung umgewandelt.
- Ausstoßtakt: Der Kolben wird nach oben bewegt und die Verbrennungsgase werden durch das Auslassventil aus dem Zylinder gedrückt.
Der Aufbau und die Funktion des Ottomotors inklusive eine kurze Zusammenfassung der Geschichte des Benziners und seines Erfinders werden auch in dieser Animation sehr gut verdeutlicht.
Motorräder, Mopeds bzw. leichte Maschinen verfügen oft über einen Zweitaktmotor . Dieser hat eine andere Zylinderkonstruktion, wodurch auf Ventile verzichtet werden kann.
Der Ottomotor: W-Motor, V-Motor und Reihenmotor
Im Jahr 2019 präsentierte Mazda den ersten Ottomotor, der über eine homogene Kompressionszündung verfügt und somit einen weiteren Schritt in der Entwicklung der Funktionsweise in der reichen Geschichte des Benziners präsentiert. Dabei handelt es sich um einen Vierzylinder, der wie ein Diesel zündet und daher auch Diesotto genannt wird. Mit diesem Verfahren können die Vorteile von Benzin- und Dieselmotoren kombiniert werden, außerdem ermöglicht es einen geringeren Verbrauch als das Original von Erfinder Nikolas August Otto. Bei begrenztem Bauraum bzw. höherer Zylinderzahl werden heute auch V-Motoren (z.B. V6, V8, V12) eingesetzt, wobei die Zylinder auf Zylinderbänke aufgeteilt sind.
Ein Hubkolbenmotor, der über drei Zylinderbänke verfügt, wird als W-Motor bezeichnet. Die Zylinderbänke sind dabei in W-Form (z.B. W12) angeordnet.
Stehen die Zylinder hintereinander in einer Reihe, so spricht man von einem Reihenmotor. Eine weitere Möglichkeit ist ein sogenannter VR-Motor, der sowohl Merkmale eines Reihenmotors als auch eines V-Motors aufweist.