Benzinmotor: Wie funktioniert er und welche Vorteile bietet er?
Ein Benzinmotor ist ein Kolbenverbrennungsmotor, der Benzin verbrennt und Wärmeenergie in mechanische Arbeit umwandelt.
Dieser Artikel beleuchtet den Benzinmotor und seine Funktion und Vorteile gegenüber dem Dieselmotor.
Inhalt
Wie funktioniert ein Benzinmotor?
Im Motor wird Wärmeenergie gewonnen, indem Kraftstoff durch Verbrennung in Wärme umgewandelt wird. Der Motor zündet das Gemisch mit einem elektrischen Funken mithilfe einer Zündkerze. Bei der Verbrennung von Kraftstoff steigen Temperatur und Druck im Motor.
Der erhöhte Druck des Arbeitsstoffes wirkt auf die Kolben des Motors, die diese Energie in mechanische Arbeit umwandeln. Die Kolben führen in den Zylindern eine geradlinige Hin- und Herbewegung aus und vermitteln so die Energieübertragung zwischen der Brennkammer und dem mit den Kolben verbundenen Bewegungsmechanismus. Darüber hinaus sorgen die Kolben für den Austausch des Arbeitsstoffs in den Zylindern.
Motorkolben: Wie funktionieren sie?
Ein Benzinmotor kann auf zwei Arten arbeiten: Zweitakt oder Viertakt. Da die meisten modernen Autos mit Viertaktmotoren ausgestattet sind, beschreiben wir die Funktion des Benzinmotors mit vier Takten.
Viertakt-Benzinmotorfunktion
1. Einnahme
Mit der Abwärtsbewegung des Kolbens vergrößert sich der Raum über dem Kolben und gleichzeitig öffnen sich auch die Einlassventile. Dies führt zu einem Druckabfall über dem Kolben (der Druck über dem Kolben ist niedriger als der Atmosphärendruck). Dieser Druckunterschied ermöglicht es dem Motor, die benötigte Luft durch das Ansaugrohr in die Zylinder zu saugen.
Motorventil: Welche Funktion hat es?
Allerdings gelangt neben der Luft selbst auch Kraftstoff in die Zylinder. Luft und Kraftstoff bilden zusammen ein zündfähiges Gemisch. Die Bildung des Zündgemisches erfolgt je nach Einspritztechnik in den Ansaugkanälen, im Saugrohr oder im Zylinder.
2. Komprimierung
Nachdem der Kolben seinen unteren Totpunkt erreicht und die Ansaugphase beendet ist, bewegt er sich nach oben. Durch seine Aufwärtsbewegung verdichtet der Kolben das Gemisch, das sich dadurch erwärmt, und da es sich nicht ausdehnen kann, steigt auch der Druck.
Verdichtungsverhältnis: Welchen Einfluss hat es auf den Motor?
Die hohe Temperatur und der hohe Druck begünstigen die Verdampfung des Kraftstoffs und seine Vermischung mit Luft, wodurch das Gemisch explosiver wird. Allerdings darf das Gemisch beim Verdichten nicht zu stark verdichtet werden, um das Erreichen der Selbstentzündungstemperatur des Kraftstoffs, das negative Phänomen des Motorklopfens, zu vermeiden. Während der Kompression sind die Einlass- und Auslassventile geschlossen.
3. Erweiterung
In dieser Phase beginnt der Verbrennungsprozess. Ein Funke springt auf die Zündkerze und entzündet das komprimierte Gemisch. Nach der Zündung beginnt sich das Gemisch auszudehnen, wodurch der Kolben gedrückt und nach unten in seinen unteren Totpunkt bewegt wird, wodurch Wärmeenergie in mechanische Arbeit umgewandelt wird.
4. Auspuff
Während dieser Phase öffnen sich die Auslassventile, damit das Abgas aus dem Zylinder austreten kann. Am Ende der Expansion ist der Druck im Zylinder höher als der Atmosphärendruck, wodurch die Abgase aus dem Zylinder gedrückt werden.
Der Kolben drückt die restlichen Abgase aus, während er sich seinem oberen Totpunkt nähert. Um die Zylinderentleerung zu verbessern, schließen die Auslassventile jedoch erst, wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht und die Einlassventile bereits geöffnet sind.
Vorbereitung der Kraftstoffmischung
Die Bildung des Kraftstoffgemisches erfolgt, wie erwähnt, je nach Einspritztechnik in den Ansaugkanälen, im Saugrohr oder direkt im Zylinder. Zur Aufbereitung des Kraftstoffgemisches dient der Vergaser oder die Einspritzvorrichtung, ob direkt oder indirekt.
Vergaser: Wie funktioniert dieses Gerät?
Bei Benzinmotoren wird die Gemischmenge meist über die Drosselklappe im Ansaugkrümmer reguliert.
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 des Benzinmotors
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 bietet er?
Darüber hinaus ist der Benzinmotor bei gleicher Technologie deutlich leistungsstärker als der Dieselmotor. Diese Motoren eignen sich auch besser für Kurzstreckenfahrten und die Wintersaison. Dies liegt vor allem daran, dass sie deutlich schneller die Betriebstemperatur erreichen als ein Dieselmotor.