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Geschichte des Motors

Thomas Savery und Thomas Newcomen erfanden die Dampfmaschine, die 1778 von James Watt weiterentwickelt wurde. Auf dieser Grundlage wurden die heutigen Motoren weiterentwickelt. Diese Erfindung veränderte die damalige wirtschaftliche und soziale Struktur in Europa und löste somit eine industrielle Revolution aus. Ètienne Lenoir hat einen der ersten Verbrennungsmotoren erfunden, damals einen Gasmotor nach dem Zweiaktprinzip. Dieser wurde 1862 von Nikolaus August Otto weiterentwickelt zum Vierkantprinzip verbessert und nach ihm benannt. Der damalige Ottomotor war viel zu groß und schwer um ihn in ein Fahrzeug einbauen zu können, dies lösten fast gleichzeitig Carl Friedrich Benz und Gottlieb Daimler. Anfangs schafften die Verbrennungsmotoren die Ablösung der Dampfmaschinen nur zögerlich, denn bei der Dampfmaschine konnte billige Kohle oder Holz als Brennmaterial benutzt werden. Da der Verbrennungsmotor aber einen besseren Wirkungsgrad und hohe Energiedichte liefern konnte, die die chemische Energie der Brennstoffe in ihrem Inneren in Wärmeenergie und dann in mechanische Energie umwandelt, änderte sich dies rasch.

Für die Zukunft werden die Elektromotoren und Hybridantriebe in der Forschung immer weiter voran getrieben, können aber beim heutigen Stand die Verbrennungsmotoren noch nicht verdrängen.

Verbrennungsmotoren

Zum Ende des 19. Jahrhunderts, mit Erfindung des Automobils, wurden auch vermehrt Verbrennungsmotoren im Maschinenbau verwendet. Der Verbrennungsmotor wandelt thermodynamische Zyklen bei der Verbrennung freigesetzte Wärme über Volumenänderungsarbeit zu mechanischer Arbeit um. Hierbei wirkt der Druck der Verbrennungsgase auf die Oberfläche eines beweglichen Kolbens. Dieser setzt über einen Kurbeltrieb (Pleuel + Kurbelwelle) die Volumenänderungsarbeit der Gaskräfte in mechanische Arbeit um.

Optimierung des Verbrennungsmotors

In den Standardmotoren ist eine Steuerung verbaut, die ein- und austretende Gase per Ventilen oder Drehschieber mit den Arbeitstakten synchronisiert, um die Steuerung der Frischluft zu gewährleisten.

Durch den Turbolader wird die Frischluft mit erhöhter Dichte zugeführt und hierdurch der Wirkungsgrad des Motors erhöht. Durch Einspritzdüsen beim Ottomotor wird die Benzinzufuhr verbessert. Diese sind elektronisch gesteuert und sind dadurch in die moderne Steuerung der Motoren integrierbar. In vielen Fahrzeugen wird mittlerweile Schubabschaltung oder Start-Stopp-Technologie verbaut, dies führt ebenfalls zu einer Verbrauchsoptimierung.

Selbstzünder

Es handelt sich um einen Selbstzünder durch Druckbefüllung der Brennkammer, wenn die Verbrennung eines Kraftstoffes ohne Hilfsmittel, also nur durch die hohe Verdichtung des Luft-Brennstoffgemisches, erfolgt. Es gibt Verbesserungen in der Modifikation der Brennräume, Kolben, Einspritzdüsen und Förderpumpen, sowie bei der Erhöhung der Einspritzdrücke, der damit verbundenen besseren Mischung des Kraftstoffs mit der Luft und systematischen Variierung der Krafstoffzumessung gegeben.

Alternativ zu den Glühkerzen des Dieselmotors bzw. Mehrstoffmotors, die nur Hilfsmittel zum Kaltstart sind, können auch hoch entzündliche Startbrennstoffe beim Start zugespeist werden. Bis heute hat sich noch keine wesentliche Neuerung ergeben.

Fremdzünder (Ottomotor)

Ein Fremdzünder benötigt Zündkerzen, die damals von Bosch entwickelt wurden, um das Reaktionsgemisch korrosionsfrei zu entzünden. Diese werden benötigt, weil die Verdichtung des Motors nicht so hoch ist wie beim Selbstzünder.