Viertaktmotoren verstehen

Viertaktmotoren sind die am häufigsten verwendeten Verbrennungsmotoren in Automobilen, wie Lastwagen, Autos und einigen modernen Motorrädern (die meisten Motorräder arbeiten mit einem Zweitaktmotor). Viertakt sind als Verbrennungszyklus bekannt. Es entsteht während des Verbrennungsprozesses im Inneren eines Motors. Ein Viertaktmotor überträgt den Arbeitstakt alle zwei Perioden des Kolbens oder der Vierkolbentakte.

Heute lernen Sie die Definition, das Diagramm und die Funktionsweise von Viertaktmotoren sowohl mit Benzin- (Otto-Zyklus) als auch mit Dieselmotoren kennen. Sie lernen auch den Otto-Zyklus kennen. Zuvor habe ich einige Artikel zum Verbrennungsmotor untersucht. Zur Kasse!

Der Viertaktzyklus

Nachfolgend wird der Verbrennungszyklus des Viertaktmotors erläutert. Das heißt, alle diese Prozesse müssen durchgeführt werden, bevor sich ein Fahrzeug bewegen kann. Diese Prozesse sind:

1. Einlass/Einlasshub :Dies ist die erste Stufe des Verbrennungszyklus; In diesem Stadium bewegt sich der Kolben nach unten, damit Kraftstoff und Luft in die Kammer eintreten können.
2. Kompressionshub :In diesem Stadium ist das Einlassventil geschlossen und verhindert, dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch entweicht. Der Kolben bewegt sich in der Kammer nach oben, wodurch Luft und Kraftstoff komprimiert werden. Am Ende des Hubs ermöglicht die Verfügbarkeit einer Zündkerze die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches und liefert die für die Verbrennung erforderliche Energie.
3. Krafthub: Nachdem die Verbrennung stattgefunden hat, erhöht die Wärme, die aus dem verbrennenden Kohlenwasserstoff gewonnen wird, den Druck und liefert genug Energie, um den Kolben nach unten zu drücken und die Leistungsabgabe zu erzeugen.
4. Auslasshub :Dies ist die letzte Stufe des Verbrennungszyklus; es tritt auf, wenn sich der Kolben wieder nach unten bewegt und das Auslassventil öffnet. Beim Öffnen des Ventils wird das Abgas durch den Kolben herausgedrückt, wenn dieser sich wieder nach oben bewegt.

Schauen Sie sich das folgende Video an, um die Funktionsweise von Viertaktmotoren kennenzulernen:

Der thermische Wirkungsgrad eines Motors ist die Fähigkeit, den Kraftstoff (chemische Energie) in mechanische Energie umzuwandeln. Diese Energie variiert je nach Design und Modell des Fahrzeugs. Typischerweise können Benzinmotoren 20 % des Kraftstoffs (chemische Energie) in mechanische Energie umwandeln. 15 % davon werden für die Bewegung der Räder verwendet, und 5 % gehen durch mechanische Elemente und Reibung verloren.

Durch ein höheres Verdichtungsverhältnis kann der Motor jedoch durch den thermodynamischen Wirkungsgrad verbessert werden. Das Verhältnis wird zwischen dem maximalen und dem minimalen Volumen des Motorraums bestimmt. Ein Motor mit einem höheren Verhältnis ermöglicht ein immenses Kraftstoff-Luft-Gemisch, was einen höheren Druck erzeugt, das Gehäuse heißer macht und den thermischen Wirkungsgrad erhöht.

Diagramm Viertaktmotoren:

Der Otto-Zyklus 

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Nikolaus August Otto begegnete dem in Paris gebauten Verbrennungsmotor des belgischen Auswanderers Jean Joseph Etienne Lenoir. Lenoir verwirklicht erfolgreich den doppeltwirkenden Motor, der mit einem Leuchtgas bei 4% Wirkungsgrad arbeitet und nur zwei Pferdestärken erzeugt. Das Leuchtgas wurde aus Kohle hergestellt, die in Paris von Philip Lebon entwickelt wurde. Der Motor wurde 1861 getestet; Otto wurde bewusst, wie die Motorkompression auf die Kraftstofffüllung wirkt. Otto beschloss 1862, einen Motor zu produzieren, um die schlechte Effizienz und Zuverlässigkeit des Lenoir-Motors zu verbessern. Er versuchte, einen Motor zu entwickeln, der das Kraftstoffgemisch vor der Zündung komprimiert, scheiterte jedoch, da dieser Motor nicht länger als ein paar Minuten vorher laufen würde seine Zerstörung. Viele andere Ingenieure versuchten, das Problem zu lösen, aber es gelang ihnen nie.

Otto und Eugen Langen gründeten 1864 die erste Produktionsfirma für Verbrennungsmotoren, NA Otto und Cie (NA Otto and Company). Im selben Jahr gelang es Otto und Cie, einen erfolgreichen atmosphärischen Motor zu entwickeln.

Die Fabrik hatte keinen Platz mehr und wurde 1869 in die Stadt Deutz, Deutschland, verlegt, wo das Unternehmen in Deutz Gasmotorenfabrik AG (The Deutz Gas Engine Manufacturing Company) umbenannt wurde.

Der Büchsenmacher Daimler arbeitete am Lenoir-Motor. Bereits 1876 gelang es Otto und Langen, den ersten Verbrennungsmotor zu bauen, der das Kraftstoffgemisch vor der Verbrennung verdichtete und damit einen weitaus höheren Wirkungsgrad erreichte als alle bis dahin gebauten Motoren.

1883 beendeten Daimler und Maybach ihre Anstellung bei Otto und Cie und entwickelten den ersten schnelllaufenden Ottomotor. Ihnen gelang 1885 die Produktion des ersten Automobils mit Ottomotor. Daimler Reitwagen nutzte ein Glührohrzündsystem und den als Ligroin bekannten Kraftstoff, um das weltweit erste Fahrzeug zu werden, das von einem Verbrennungsmotor angetrieben wurde. Es verwendete einen Viertaktmotor nach Ottos Design. Karl Benz produzierte im folgenden Jahr ein Automobil mit Viertaktmotor, das als erstes Auto gilt.

1884 hieß Ottos Firma Gasmotorenfabrik Deutz (GFD), entwickelte die elektrische Zündung und den Vergaser. 1890 gründeten Daimler und Maybach ein Unternehmen namens Daimler Motoren Gesellschaft, heute bekannt als Daimler-Benz.

Arbeitsprinzipien, Vor- und Nachteile des Dieselmotors

Das ist alles für diesen Artikel, in dem die Definition, das Diagramm und die Funktionsweise von Viertaktmotoren diskutiert werden. Ich hoffe, Ihnen hat die Lektüre gefallen, wenn ja, teilen Sie sie bitte mit anderen Studenten. Danke fürs Lesen, bis zum nächsten Mal!