Benzinmotor: Wie funktioniert er und welche Vorteile hat er?
Ein Benzinmotor ist ein Kolbenverbrennungsmotor, der Benzin verbrennt und thermische Energie in mechanische Arbeit umwandelt.
Dieser Artikel beleuchtet den Benzinmotor und seine Funktion und Vorteile gegenüber dem Dieselmotor.
Inhaltsverzeichnis
Wie funktioniert ein Benzinmotor?
Thermische Energie wird im Motor gewonnen, indem Kraftstoff durch Verbrennung in Wärme umgewandelt wird. Der Motor entzündet das Gemisch mit einem elektrischen Funken unter Verwendung einer Zündkerze. Wenn Kraftstoff verbrannt wird, steigen die Temperatur und der Druck im Motor.
Der erhöhte Druck des Arbeitsstoffes wirkt auf die Kolben des Motors, die diese Energie in mechanische Arbeit umwandeln. Die Kolben führen eine geradlinige Hin- und Herbewegung in den Zylindern aus, wodurch die Energieübertragung zwischen der Verbrennungskammer und dem den Kolben zugeordneten Bewegungsmechanismus vermittelt wird. Außerdem sorgen die Kolben für den Austausch des Arbeitsstoffes in den Zylindern.
Motorkolben: Wie funktionieren sie?
Ein Benzinmotor kann auf zwei Arten arbeiten: Zwei- oder Viertakt. Da die meisten modernen Autos mit Viertaktmotoren ausgestattet sind, beschreiben wir die Funktion des Benzinmotors mit vier Zyklen.
Viertakt-Benzinmotor-Funktion
Takt 1: Ansaugen
Während sich der Kolben nach unten bewegt, vergrößert sich der Raum über dem Kolben und gleichzeitig öffnen sich auch die Einlassventile. Dies verursacht einen Druckabfall über dem Kolben (der Druck über dem Kolben ist niedriger als der atmosphärische Druck). Dieser Druckunterschied ermöglicht es dem Motor, die notwendige Luft durch das Ansaugrohr in die Zylinder zu saugen.
Motorventil: Welche Funktion hat es?
Neben der Luft selbst gelangt jedoch auch Kraftstoff in die Zylinder. Luft und Kraftstoff bilden zusammen ein zündfähiges Gemisch. Das Zündgemisch wird je nach Einspritztechnik in den Ansaugkanälen, im Saugrohr oder im Zylinder gebildet.
Takt 2: Verdichten und Zünden
Nachdem der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht hat und die Ansaugphase beendet ist, bewegt er sich nach oben. Der Kolben komprimiert bei seiner Aufwärtsbewegung das Gemisch, das sich dadurch erwärmt, und weil es sich nicht ausdehnen kann, steigt auch der Druck.
Verdichtungsverhältnis: Wie wirkt es sich auf den Motor aus?
Die hohe Temperatur und der hohe Druck fördern die Verdampfung des Kraftstoffs und seine Vermischung mit Luft, wodurch das Gemisch explosiver wird. Allerdings darf das Gemisch während der Verdichtung nicht zu stark verdichtet werden, um das Erreichen der Selbstentzündungstemperatur des Kraftstoffs, dem negativen Phänomen namens Motorklopfen, zu vermeiden. Während der Kompression sind die Einlass- und Auslassventile geschlossen.
Takt 3: Arbeiten
In dieser Phase beginnt der Verbrennungsprozess. An der Zündkerze springt ein Funke über und entzündet das komprimierte Gemisch. Nach der Zündung beginnt sich das Gemisch auszudehnen, wodurch der Kolben nach unten bis zu seinem unteren Totpunkt gedrückt wird, wodurch thermische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt wird.
Takt 4: Ausstoßen
Während dieser Phase öffnen sich die Auslassventile, damit das Abgas den Zylinder verlassen kann. Am Ende der Expansion ist der Druck im Zylinder höher als der atmosphärische Druck, wodurch die Abgase aus dem Zylinder gedrückt werden.
Der Kolben drückt die verbleibenden Abgase heraus, während er sich seinem oberen Totpunkt nähert. Um die Zylinderentleerung zu verbessern, schließen die Auslassventile jedoch erst, nachdem der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht hat und die Einlassventile bereits geöffnet sind.
Vorbereitung des Kraftstoffgemischs
Die Gemischbildung erfolgt, wie erwähnt, je nach Einspritztechnik in den Ansaugkanälen, im Saugrohr oder direkt im Zylinder. Der Vergaser oder die Einspritzvorrichtung, ob direkt oder indirekt, wird verwendet, um das Kraftstoffgemisch aufzubereiten.
Vergaser: Wie funktioniert dieses Gerät?
Die Menge des Gemisches in Benzinmotoren wird meistens durch die Drosselklappe reguliert, die sich im Ansaugkrümmer befindet.
Drosselklappe: Funktionsweise und mögliche Fehlfunktionen
In den letzten Jahren wurde die Drosselklappe jedoch durch verschiedene variable Ventilsteuerungen und ähnliche Systeme ersetzt, die ihre Funktion übernommen haben.
Vorteile von Benzinmotoren
Ein Benzinmotor ist einfacher aufgebaut als ein Dieselmotor, was die Herstellung kostengünstiger macht. Daher sind Autos mit Benzinmotor in der Regel günstiger als Autos mit Dieselmotor.
Dieselmotor: Wie funktioniert er und welche Vorteile hat er?
Außerdem ist der Benziner deutlich leistungsstärker als der Diesel, wenn man von der gleichen Technik ausgeht. Diese Motoren sind auch eher für kurze Fahrten und die Wintersaison geeignet. Das liegt vor allem daran, dass sie wesentlich schneller auf Betriebstemperatur kommen als ein Dieselmotor.