motorische Grundbegriffe
Begriff
Kurzzeichen
Info
Totpunkte
OT / UT
Oberer und unterer Totpunkt sind die beiden Umkehrpunkt des Kolbens. Die Geschwindigkeit des Kolbens in diesen Punkten ist dementsprechend gleich 0
Hub
s
der Weg des Kolbens zwischen OT und UT
Hubraum
V
ist der Raum zwischen OT und UT den der Kolben durchläuft.
Der Gesamthubraum wird mit V gekennzeichnet. Gibt an wie viel Liter Kraftstoff-Luftgemisch mit einem Hub zum Antrieb genutzt werden können. Es werden immer alle Zylinder zusammengerechnet (bei 4 Zylinder Motor mit 2l Hubraum hat 1 Zylinder einen halben Liter Hubvolumen)
h
H
Verdichtungsraum
V
ist der Raum über dem Kolben wenn dieser bei OT ist
c
Verdichtungs-verhältnis
ε
ergibt sich aus dem Verhältnis von Brennraum (V + V ) zu Verdichtungsraum
h
c
Kurbelwinkel
°KW
gibt die Stellung des Kolbens an
Bauformen
Motoren unterscheiden sich hauptsächlich in Anordnung und Anzahl der Zylinder, sowie deren Konstruktion
Reihenmotor (R-Motor)
Der R-Motor hat einen einfachen, aber dennoch kompakten Aufbau und ist häufig in PKW zu finden. Alle Zylinder stehen linear hintereinander in einer Reihe. Vorteile: - geringe Komplexität - relativ kostengünstig in der Herstellung Nachteile: - Platzprobleme bei hoher Zylinderzahl, aufgrund der daraus resultierenden Länge - relativ hoher Schwerpunkt, welcher die Fahrzeugdynamik negativ beeinflussen kann - bei seiner kompakten Bauweise hat er im Vergleich zu anderen Bauformen nur eine begrenzte Leistungsfähigkeit
V-Motor
Bei dieser Bauform stehen zwei Zylinderbänke im V-Winkel, von meistens 60° oder 90° zueinander. Bei gleicher Zylinderanzahl ist er deutlich kompakter als ein Reihenmotor. Vorteile: +gut für hohe Leistungen + geringe Baulänge + halbierte Anzahl an Kurbelwellenkröpfungen (im Vergleich zum R-Motor) Nachteile: - komplexere Konstruktion und daraus entstehende höhere Produktionskosten als beim R-Motor - der V-Winkel benötigt mehr Bauraum in der Breite - höhere Wartungskosten durch doppelte Anzahl an Zylinderbänken etc.
Boxermotor (B-Motor)
Beim B-Motor sind die Zylinder horizontal gegenüberliegend angeordnet und bewegen sich dementsprechend in entgegengesetzte Richtung. Der Boxermotor zeichnet sich durch seinen tiefen Schwerpunkt und vibrationsarmen Lauf aus. Vorteile: +gute Balance +tiefer Schwerpunkt Nachteile: - höhere Herstellungskosten - aufwendige Konstruktion - schwierigere Wartung - geringe Massenproduktion, daher oft teure Ersatzteile - breiter Motorblock
W-Motor
Die Zylinder sin in 3 oder 4 Zylinderbänken angeordnet, ähnlich wie beim V-Motor, aber komplexer. Ihn zeichnet eine hohe Zylinderzahl sowie seine kompakte Bauweise aus. Vorteile: + sehr hohe Leistung + Kompaktheit Nachteile: -aufgrund der doch sehr komplexen Bauweise entstehen hohe Produktion- und Wartungskosten - schwere und relativ komplizierte Wartung - kaum Anwendung auf dem Massenmarkt, daher teuer und spezialisiert
Sternmotor
Der Sternmotor hat radial um die Kurbelwelle angeordnete Zylinder und wird vor allem in Flugzeugen genutzt. Vorteile: + gute Kühlung + für das Maß an Leistung, sehr kompakt Nachteile: - erschwerter Einbau, da er aufgrund seiner radialen Zylinderanordnug schwerer und sperriger ist als andere Motoren - ungleichmäßige Kühlung, da einige Zylinder durch Luftstrom besser gekühlt werden als andere - komplizierte Wartng
Wankelmotor
Die 4 Takte
Ein Takt entspricht einer 180° Drehung der Kurbelwelle.
Ein Arbeitsspiel besteht aus den 4 Takten Ansaugen, Verdichten, Arbeiten und Ausstoßen. Es läuft in zwei Kurbelwellenumdrehung, also 720° Kurbelwellenwinkel ab.
1. Ansaugen
Der Kolben wandert nach unten, also von OT zu UT. Dabei ist das Einlassventil geöffnet und das Auslassventil verschlossen. Bei seiner Abwärtsbewegung vergrößert der Kolben das Volumen des Zylinders und saugt so Luft an. Entweder wird das zündfähige Luft-Kraftstoff-Gemisch im Ansaugkanal gebildet oder oder im Zylinder durch Direkteinspritzung. Kurz nach UT schließt das Einlassventil.
2. Komprimieren/Verdichten
Im zweiten Takt sind beide Ventile geschlossen und der Kolben bewegt sich von UT nach OT. Nun verkleinert der Kolben das Volumen des Zylinders wieder und Komprimiert das Luft-Kraftstoff-Gemisch. Bereits Kurz vor OT kommt es zur Zündung und die Verbrennung wird eingeleitet.
3. Arbeiten
Der Kolben wandert OT nach UT Hierbei sind immer noch beide Ventile geschlossen. Mit der Verbrennungsflamme steigen auch Temperatur und Druck im Zylinder, letzterer drückt dementsprechend den Kolben abwärts. Dies ist der einzige krafterzeugende Takt. Kurz vor UT öffnet bereits das Auslassventil.
4. Ausstoßen
Das Auslassventil ist nun vollständig geöffnet. Der Kolben wandert wieder von UT nach OT und drückt dabei die Abgase aus dem Zylinder. Damit alle alten Gase mit rauswandern öffnet sich zusätzlich kurz vor OT das Einlassventil, damit ein Durchzug entsteht. Dies nennt man Ventilüberschneidung.
Links/Quellen
-> autorevue.at - welche-motor-bauformen-gibt-es - Zugriff am 03.02.2025