Otto- und Dieselmotor Referat
Der 4-Takt : Diesel- und Ottomotor
Allgemein :
- Ottomotor und Dieselmotor wichtigste Verbrennungsmotoren.
- In beiden wird komprimiertes Gas verbrannt ... freiwerdende Energie teilweise in mechanische Energie umgewandelt.
- Ottomotor wird die Verbrennung durch Fremdzündung
- Dieselmotor durch Eigenzündung eingeleitet.
Gegensätze der Motoren :
- Ottomotor wird die Verbrennung durch Fremdzündung
- Dieselmotor durch Eigenzündung eingeleitet.
- Dieselmotor ist 40% stärker
- Beide Motoren fahren mit unterschiedlichem Treibstoff
- Es bildet sich bei ihm weniger giftiges Kohlenstoffmonooxid als beim Benzinmotor. Denn .....
- Die Temperatur der Abgase beträgt beim Dieselmotor etwa 500 bis 600° C, beim Ottomotor etwa 900 bis 1000° C.
- Daraus ersieht man, dass der Kraftstoff beim Dieselmotor besser ausgenützt wird, der Kraftstoffverbrauch daher niedriger ist als beim Ottomotor.
Der Ottomotor
Allgemeines
- ist verhältnismäßig einfach herzustellen
- ist damit für den Antrieb von Landfahrzeugen gut geeignet.
- Treibstoff ist Benzin.
Geschichtliches
-Nicolaus August Otto wurde am 14. Juni 1831 in Holzhausen geboren.
- dieser begann 1862 mit ersten Experimenten zu 4-Taktmotoren.
- 1866 erhielten Otto ein Preußisches Patent für diese atmosphärische Gasmaschine
- baute 1863 seine erste Gaskraftmaschine
- gründete die Firma ,,N.A.Otto & Cie"
- entwickelte um 1875/76 ,,Viertakt-Otto-Versuchsmotor" ein
- veröffentlichungsfähiger Motor war aber noch nicht erfunden denn Verbrennung erfolgte stoßartig.
- Nach einiger Zeit fand er dann aber schließlich den richtigen Weg
- baute 1876 den 1. „richtigen“ Viertakter
- Wilhelm Maybach brachte Ende 1876 eine vollkommene Konstruktion auf den Markt
- Otto starb am 26. Januar 1891 in Köln.
Prinzipieller Aufbau eines Viertakt Ottomotors
Ein Viertakt Ottomotor führt während seines Arbeitsspiels 4 Takte (4-Taktmotor) aus
- Ansaugen (1)
- Verdichten (2)
- Arbeiten (3)
- Ausschieben (4)
1. Takt: Ansaugen
Der Kolben bewegt sich in Richtung Kurbelwelle. Das Einlassventil ist geöffnet. Der Druck des im Zylinder befindlichen Restgases vermindert sich anfangs, da das Produkt aus p*V nahezu konstant ist. Das Luft-Kraftstoffgemisch wird durch den gebildeten Unterdruck angesaugt
2. Takt: Verdichten
Das Einlassventil wird geschlossen und der Kolben bewegt sich in Richtung OT. Da sich dabei das Volumen vermindert, steigt der Druck des Gemisches an. Die zum Verdichten notwendige Arbeit erhöht die innere Energie des Gemisches - die Temperatur steigt. Da die Verdichtung sehr schnell erfolgt, wird nur ein geringer Teil der Wärme an die Umgebung abgegeben
Übergang zum 3. Takt:
Kurz vor Erreichen des oberen Tot Punktes wird das Gemisch durch einen Funken an der Zündkerze gezündet (Zündzeitpunkt: ZZ). Das Gemisch verbrennt und setzt dabei Wärme frei. Diese Wärmemenge erhöht die innere Energie des Gemisches und damit die Temperatur. Die Temperatur steigt sprunghaft an. Da die Verbrennung in sehr kurzer Zeit erfolgt, verändert sich das Volumen dabei kaum (V=konstant). Für V=konst. gilt aber p1/p2 = T1/T2 - der Druck im Verbrennungsraum steigt sprunghaft an. Die auf den Kolben wirkende große Kraft (F= p * A) treibt den Kolben wieder in Richtung Kurbelwelle (Übergang zum 3.Takt).
3. Takt: Arbeiten
Der Kolben bewegt sich bei geschlossenen Ventilen in Richtung Kurbelwelle. Das Volumen vergrößert sich und der Druck nimmt ab. Die sich ausdehnenden Gase verrichten eine Arbeit. Da keine neue Wärmemenge hinzukommt, vermindert sich die innere Energie und die Temperatur nimmt ab
4. Takt: Ausschieben
Bei Erreichen des unteren Tot Punktes (UT) öffnet das Auslassventil. Der Kolben bewegt sich in Richtung oberer Tot Punkt (OT). Durch das Öffnen des Auslassventils sinkt der Druck auf einen Wert nahe dem äußeren Luftdruck.
Am Ende des 4. Taktes schließt sich das Auslassventil und das Einlassventil öffnet sich. Ein neuer Zyklus beginnt!
der Dieselmotor
Allgemeines :
- Ist schwieriger und aufwändiger herzustellen
- Treibstoff Diesel
- Warum Dieselmotor : Diesel war der Meinung, dass der Wirkungsgrad der seit 1867 bekannten Ottomotoren nicht zufriedenstellend genug war
- Der Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, der im Gegensatz zum Ottomotor ohne eigene Zündeinrichtung arbeitet; außerdem hat er keinen Vergaser.
- Er hat aber einen höheren Wirkungsgrad als der Ottomotor (46%)
- Der Dieselmotor ist wesentlich lauter als Ottomotor
- Der Einsatz von alternativen Kraftstoffen wie Biodiesel, Rapsöl (mit reinem Salatöl läuft er auch) reiht den Dieselmotor in den biologischen Energiekreislauf ein.
- Auch der Einsatz von gasförmigem Wasserstoff als Kraftstoff wird an DI-Dieselmotoren erprobt.
Geschichtliches :
- Rudolf Diesel wurde am 18. März 1858 in Paris geboren wurde
- Er studierte Maschinenbau an der Technischen Hochschule München und erhielt dort die Anregung zur Konstruktion einer Wärmekraftmaschine von möglichst hohem Wirkungsgrad.
- 1885-1890 forscht Diesel nach einem Verbrennungsmotor. Diesel war der Meinung, dass der Wirkungsgrad der seit 1867 bekannten Ottomotoren nicht zufriedenstellend genug war
- zunächst forscht er alleine und meldet dann ein Patent an
- 1893 bis 1897 entwickelt er in Zusammenarbeit mit der Maschinenfabrik Augsburg und der Firma F. Krupp, den Dieselmotor.
- 1907 gründete R. Diesel eine Gesellschaft für Thermo-Lokomotiven und 1913 unternahm er eine Probefahrt mit der ersten 1000 PS Großdiesellok für die Preußischen Staatseisenbahnen.
- Im Ausland geehrt , im Inland in Auseinandersetzungen verwickelt
- Der depressive und zum Schluss verarmte Diesel verschwand bei einer Fahrt durch den Ärmelkanal am 29. September 1913 spurlos.
1. Takt: Ansaugen: nur Luft wird angesaugt, K E I N Treibstoff
2. Takt: Verdichten: die Luft wird verdichtet, es entsteht ein großer Druck, die Temperatur steigt
3. Takt: Zündung: es wird Diesel eingespritzt, es kommt zur Selbstentzündung
4. Takt: Gasausstoß: Kolben wird angehoben und das Gas wird durch das Auslaßventil ausgestoßen
1.Ansaugtakt:
Der Kolben bewegt sich in Richtung Kurbelwelle, dadurch entsteht ein Unterdruck reine Luft wird angesaugt.
2. Verdichtungstakt:
Die angezogene Luft wird im 2. Takt stärker als das Gemisch des Ottomotors zusammengedrückt. Die Luft wird so stark verdichtet, dass sie sich auf etwa 600° C erwärmt´)
3. Arbeitstakt:
Beim 3. Takt wird in die heiße Luft fein zerstäubtes Dieselöl eingespritzt, das sich bei 600° C sofort entzündet. Bei der Verbrennung des Dieselöls steigt die Temperatur auf etwa 2000° C und der Druck auf etwa 80 bar.)
4. Ausschiebetakt:
(Der 4. Takt entspricht dem des Ottomotors ) Der Kolben bewegt sich bei geschlossenen Ventilen in Richtung Kurbelwelle. Das Volumen vergrößert sich und der Druck nimmt ab. Die sich ausdehnenden Gase verrichten eine Arbeit. Da keine neue Wärmemenge hinzukommt, vermindert sich die innere Energie und die Temperatur nimmt ab
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