Arbeitsblatt: Motoren-Script

Material-Details

Überarbeitete Version des Schüler-Arbeitsscripts inkl. Lösungsband. Dampfmotor, Verbrennungsmotoren: 2-Takt, 4-Takt, Diesel- und Wankelmotor werden behandelt.
Physik
Anderes Thema
klassenübergreifend
24 Seiten

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15.11.2011

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Textauszüge aus dem Inhalt:

Die Welt der Motoren Script von Cyrill Zumbrunn Dieses Script gehört Die Welt der Motoren Seite 1 Autor: Cyrill Zumbrunn Inhaltsverzeichnis 1 Vorwort . 3 2 Die Geschichte der Motoren . 3 3 Funktionsweise von Motoren 7 3.1 Der Dampfmotor . 7 3.2 Verbrennungsmotoren . 9 3.2.1 Allgemeines 9 3.2.2 Der Vergaser .10 3.2.3 Der Zweitaktmotor .13 3.2.3.1 Bauteile des Zweitaktmotors 13 3.2.3.2 Funktion des Zweitaktmotors .13 3.2.3.3 Vor- und Nachteile des Zweitaktmotors .15 3.2.4 Der Viertaktmotor 15 3.2.4.1 Theoretische Funktionsweise 15 3.2.4.2 Bauteile des Viertaktmotors .16 3.2.4.3 Weitere Bauteile im Vergleich zum Zweitaktmotor .16 3.2.4.4 Funktion des Viertaktmotors .18 3.2.4.5 Vor- und Nachteile des Viertaktmotors.19 3.2.5 Der Dieselmotor .20 3.2.5.1 Bauteile des Dieselmotors 20 3.2.6 Der Kreiskolbenmotor (Wankelmotor) .22 3.2.6.1 Der Erfinder .22 3.2.6.2 Arbeitsweise des Wankelmotors 22 3.2.6.3 Funktion des Wankelmotors .23 Mail: Die Welt der Motoren Seite 2 Autor: Cyrill Zumbrunn Einstieg zum Thema „Die Welt der Motoren a.) Wenn du das Wort „Motor hörst, gehen dir bestimmt viele Gedanken durch den Kopf. Notiere dir möglichst viele Stichworte, die dir zu diesem Thema einfallen auch wenn sie zu beginn weit hergeholt erscheinen. b.) Notiere die deiner Ansicht nach besten Stichworte aus deiner Auswahl an die Wandtafel. Du hast jetzt die Gelegenheit, gewisse Ideen mit der Klasse auszutauschen. c.) Betrachte nun die Gegenstände die auf dem Proki aufgelegt sind. Fällt dir dabei etwas Besonderes auf? Gibt es Gemeinsamkeiten? Merke dir zum Thema Motoren: Mail: Die Welt der Motoren Seite 3 Autor: Cyrill Zumbrunn 1 Vorwort Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit werden wir einen Einblick in die Vielfalt der Motoren erhalten. Viele heute noch bekannte Erfinder und Konstrukteure haben ihren Beitrag zu unserem heutigen technischen Stand geleistet. Wie wir schon in Einstieg ins Thema gemerkt haben, denkt man im Zusammenhang mit Motoren in erster Linie an Autos und Motorräder. Tatsächlich soll der Verbrennungsmotor ein wichtiger Bestandteil des Unterrichts sein, aber die Geschichte hat noch einige Meisterwerke hervorgebracht, die wir genauer Betrachten. Nennen wir doch einige Motoren: vielleicht fallen dir noch mehr ein. 2 Die Geschichte der Motoren Antike Bereits 100 v. Christus erfand ein Grieche namens Heron von Alexandria eine Maschine, die schon die Grundelemente des heutigen Automobilmotors enthielt. Heron nahm einen Zylinder, führte einen Kolben von oben ein und hielt diesen durch ein Gegengewicht in der Schwebe. In den Zylinder füllte er Wasser, und darunter zündete er ein Feuer an. Wegen der Hitze wurde das Wasser zu Dampf, dehnte sich aus und schob dabei den Kolben durch den starken Druck in die Höhe. Sobald der Dampf abkühlte und wieder zu Wasser geworden war, senkte sich der Kolben in seinen Zylinder zurück. Dabei half die Atmosphäre nach. Wahrscheinlich war Heron von seiner ersten Dampfmaschine sehr fasziniert, denn es gehörte wenig Phantasie dazu, sich auszumalen, wie man diese Bewegung auf Arbeitsabläufe übertragen konnte. Aber leider kam auch Heron wie so viele tüchtige Erfinder zu dieser Zeit mit seiner Idee nicht an. Die Erfindungen sollten nicht die Arbeit erleichtern, sondern Kriege entscheiden. Deshalb war auch die erste Kraftmaschine, welche Erfolg hatte, die Kanone. Die Kanone nutzte die Energie des Schwarzpulvers, um eine Kugel in Bewegung zu bringen. Dies gefiel den Königen eher als das Herumprobieren an Kraftsparenden Arbeitsmaschinen. Aber dennoch fielen bald darauf auch Techniker auf, die versucht haben, die 1460 Pulverkraft in eine Bewegung umzusetzen. Jedoch waren diese Pulvermotoren nicht entwicklungsfähig, und das alleine wegen der Gefährlichkeit des Schwarzpulvers. Im Jahre 1460 berichtete man aus Mail: Die Welt der Motoren 16 Jh 17 Jh 1690 1712 1765 Seite 4 Autor: Cyrill Zumbrunn Memmingen, dass ein unbekannter Erfinder einen Windflügelwagen gebaut habe, der selbstverständlich nur bei Seitenwind fuhr. Die Kraft der Windmühlenflügel wurde bei dem Gefährt über Zahnräder auf die Antriebsräder übertragen. Im 16. Jahrhundert entwarf der holländische Mathematiker Simon Stevin (1548 1620) einen Segelwagen, der nur am Strand einsetzbar war. Leider musste er schliesslich zugeben, dass Pferdewagen seinem Gefährt überlegen waren. Im 17.Jahrhundert erschienen zum ersten Mal Federn aus Stahlblättern, die unten am Fahrgestell eingespannt und oben mit einer Aufnahme für die den Wagenkasten tragenden Lederriemen versehen waren. Die Durchmesser der Hinterräder wurden grösser, weil grössere Räder auf unebener Strassenoberfläche stossfreier fuhren. Um die Wendigkeit des Fahrzeugs zu verbessern, wurden die Vorräder so klein ausgelegt, dass sie den Wagenkasten oder dessen Vorbau unterlaufen konnten. Ein junger Franzose, namens Denis Papin (1648-1713), baute im Jahre 1690 die erste Hochdruckdampfmaschine mit einem durch Dampf gesteuerten Kolben. Diese Hochdruckdampfmaschine baute er um Wasser in einen höher gelegenen Behälter zu pumpen (Dampfkraftwasserheber). Im Jahre 1712 entwickelte Thomas Newcomen (1663 1729) diese Idee weiter, indem er Wasser nicht mehr direkt im Zylinder erwärmte, sondern den heissen Dampf durch ein Ventil in den Zylinder strömen liess. Newcomens Erfindung war der papinschen Dampfmaschine eindeutig überlegen. Sie war die erste einsatzfähige Dampfmaschine der Welt. Im Jahre 1765 gelangte James Watt (1736 1819) entscheidende Verbesserungen an diesem Gerät. James Watts Dampfmaschinen waren der Auslöser für die stark einsetzende Mechanisierung und Industrialisierung, für die industrielle Revolution, die von England ausging. Die Dampfkraft schuf völlig neue Möglichkeiten für den allgemeinen Verkehr. Die Dampfeisenbahn, z.B. machte die Menschen in vorher nie gekanntem Ausmass beweglich. Wegen der Dampfmaschine wurden Industriebetriebe ausgebaut oder neu gebaut, und sie führte zu einem wachsenden Bedarf an Rohrstoffen. 1769 Mail: Die Welt der Motoren Seite 5 1860 1876 Autor: Cyrill Zumbrunn Etienne Lenoir entwickelt den doppelt wirkenden Gasmotor. Mit dem LenoirMotor beginnt die Geschichte der Verbrennungskraftmaschinen. 1863 läuft der erste dreirädrige Strassenwagen mit einem Lenoir-Motor, als Brennstoff dient Leuchtgas. Dieses war ja in allen Städten vorhanden (Strassenlampen). 1886 Unabhängig voneinander bauen in Mannheim und das Gespann Wilhelm Maybach und in Cannstatt die ersten Fahrzeuge mit Benzinmotor. Beide Fahrzeuge werden mit einem Viertakt-Ottomotor betrieben. Motorwagen von Benz 1892 Daimlers Motorkutsche Rudolf Diesel baut den Dieselmotor, der wegen des hohen Arbeitsdrucks einen guten Wirkungsgrad erreicht. Rudolf Diesel bringt sich aber um Aufgrund der Misserfolge zu seiner Zeit. Mail: Die Welt der Motoren 1903 Seite 6 Autor: Cyrill Zumbrunn Der Amerikaner Henry Ford baut die erste große Autofabrik und führt die Fliessbandfertigung ein. Während die Produktion von verschiedenen Autos und die Weiterentwicklung der Technologie ihren Lauf nimmt, setzt ein weiterer Entwickler ca. 50 Jahre später noch einen Meilenstein im Motorenbau. 1957 Dem deutschen Ingenieur Felix Wankel gelingt der erste Probelauf eines Kreiskolbenmotors. Mail: Die Welt der Motoren Seite 7 Autor: Cyrill Zumbrunn 3 Funktionsweise von Motoren 3.1 Der Dampfmotor Die Funktionsweise ist eigentlich einfach: Durch den Wasserdampf wird ein Kolben aus einem Zylinder hinausgepresst. Diese Kraft wird dann durch eine Stange (Pleuelstange) auf ein Schwungrad übertragen, was die Rotationsbewegung ergibt. Bei der Rückwärtsbewegung wird der heisse Dampf durch ein Auslassventil wieder herausgedrückt. Erst die Verbesserungen von James Watt haben dem Dampfmotor brauchbar gemacht. Dazu hat er die Verbesserungen von Newcomen an Papins Erfindung noch weiter entwickelt. James Watt hatte mit dem Schmiedemeister Newcomen die hervorragenden handwerklichen Fähigkeiten gemein. Bei Watt kam jedoch das ausgeprägte Interesse an der Wissenschaft hinzu, welches ihn auch die theoretischen Hintergründe einer Wärmekraftmaschine durchschauen lies. Anlässlich eines Reparaturauftrages für eine Newcomen-Maschine erkannte Watt sehr genau deren Schwächen und ging nun zielstrebig an deren Verbesserung. Um den Dampf zu kondensieren musste Newcomen Wasser in den Zylinder einspritzen, was nicht nur eine Kondensation des Dampfes sondern auch eine Abkühlung des gesamten Zylinders bedeutete und mit hohen Energieverlusten verbunden war. Um dies zu vermeiden führte Watt seine wichtigste Neuerung ein, den Kondensator. Damit entfiel das Energie zehrende Aufheizen und Abkühlen des Zylinders, da die Kondensation in einem vom Zylinder getrennten, stets gekühlten Gefäss stattfand. Darüber hinaus baute Watt an den Kondensator eine Pumpe, welche die Luft und warmes Wasser (das später wieder dem Kessel zugeführt wurde) aus dem Kondensator absaugte. Auf diese Weise entstand ein Unterdruck im Kondensator, der den Betrieb der Maschine wesentlich verbesserte. Durch eine Wärme dämmende Ummantelung des Zylinders wurden weitere Energieverluste vermieden. In seinem ersten Entwurf baute der geniale Tüftler eine so genannte einfach wirkende Maschine. Heute kennt man die doppelt wirkende Dampfmaschine (siehe Bild S. 8 unten). Mail: Die Welt der Motoren Seite 8 Autor: Cyrill Zumbrunn Geschichte der Dampfmaschine Zusammenfassung Papin 1690 Newcomen 1712 Der Schmiedemeister Newcomen verbesserte Papins einfache Konstruktion. Um den Dampf zu kondensieren musste Newcomen Wasser in den Zylinder einspritzen, was nicht nur eine Kondensation des Dampfes sondern auch eine Abkühlung des gesamten Zylinders bedeutete und mit hohen Energieverlusten verbunden war. James Watts Dampfmotor 1769 Wichtig: Die Dampfmaschine machten die Industrielle Revolution erst möglich. In der Industriellen Revolution (um 1800) wurden Betriebe durch die Kraft der Dampfmaschinen mechanisiert und die Produktionen gesteigert. Mail: Die Welt der Motoren Seite 9 Autor: Cyrill Zumbrunn 3.2 Verbrennungsmotoren 3.2.1 Allgemeines Damit ein Verbrennungsmotor funktioniert, muss Sauerstoff vorhanden sein. Ohne Sauerstoff ist keine Verbrennung möglich. Die uns umgebende Luft ist wie folgt zusammengesetzt: Der Stickstoff reagiert unter normalen Bedingungen weder mit Sauerstoff noch mit dem Brennstoff. Eine Verbrennung, die mit reinem Sauerstoff erfolgt, ist äußerst schnell und heftig (Explosion). Es muss Brennstoff vorhanden sein. Flüssiger Brennstoff muss zur Verbrennung in die Gasform überführt werden. Bei flüssigen Brennstoffen geschieht dies, indem man ihn in kleine Tröpfchen verteilt. Als flüssige Brennstoffe für Motoren kennen wir: (wird für das Betreiben von grossen Schiffsmotoren verwendet) Sauerstoff und Brennstoff müssen optimal gemischt sein. Zur Zündung und sauberen Verbrennung ist ein entsprechendes Gemisch nötig. Nur so kann ein Motor eine gute Leistung erbringen. Die Gemische werden wie folgt bezeichnet: Fettes Gemisch: Mageres Gemisch: Wichtig: Mail: Die Welt der Motoren Seite 10 Autor: Cyrill Zumbrunn 3.2.2 Der Vergaser Heute haben die modernen Automotoren eine Benzin-Direkteinspritzung. D.h. das Benzin wird durch eine Benzinpumpe mit Hochdruck direkt in den Brennraum (Zylinder) eingespritzt. Somit kann immer eine optimale, den momentanen Ansprüchen angepasste Menge an Kraftstoff eingespritzt werden. Selbstverständlich ist die Einspritzung elektronisch geregelt. Einfachere Motoren besitzen einen Vergaser. Wie das Wort „Vergaser schon sagt, ist der Vergaser dafür verantwortlich, ein optimales Gas-Luft-Gemisch für den Motor bereit zu stellen. Versuch: Material: Zwei A-4 Papiere Ausführung: Rolle die beiden Papiere leicht zusammen, so dass sie leicht gebogen bleiben. Halte sie nun wie in der Skizze gezeigt zwischen deinen Fingern und blase Luft zwischen durch. Wie müssten deiner Meinung nach die Papiere auf deinen Luftstrom reagieren? Skizze: Beobachtung: Erklärung: Bei jedem Mofa und bei fast allen Motorrädern kann man den Vergaser gut sehen. Das „Gas, wie wir es im Volksmunde nennen, wird am Vergaser geregelt. Drehen wir beim Mofa am Gasgriff, so öffnen wir über einen Seilzug den Luftdurchlass und Benzindüse im Vergaser. 4-fach Vergaser Mail: Motorradvergaser Die Welt der Motoren Seite 11 Autor: Cyrill Zumbrunn Funktion des Vergasers (Skizze Querschnitt) Auffallend ist die Verengung im Vergaser. Das hat einen bestimmten Grund. Bernoulli: Ein Rohr mit einer Verengung nennt man Venturirohr. Strömt Luft durch ein solches Rohr, wird sie bei dieser Verengung schneller, d.h. bei dieser Verengung herrscht (für einige vielleicht verblüffend, da man denken könnte, die Luft müsste sich dort durchzwängen und wird dort zusammengedrückt. Im Schwimmergehäuse herrscht Gasschieber: Mail: Die Welt der Motoren Seite 12 Autor: Cyrill Zumbrunn Nadel: Schwimmer: Der Schwimmer sorgt für einen gleichmässigen Benzinvorrat im Schwimmergehäuse. Ist das Schwimmergehäuse voll, wird die Beninzufuhr vom Tank vom Schwimmer verschlossen. (ähnlich wie in einem WCSpühlkasten) Hauptdüse: Merke: Was gibts den schöneres, als eine Harley-Davidson mit einem verchromten Vergaser? Mail: Die Welt der Motoren Seite 13 Autor: Cyrill Zumbrunn 3.2.3 Der Zweitaktmotor Der Zweitakter weicht, in Bezug auf dessen Aufbau, stark vom Viertakter ab. Er hat in seiner einfachsten Ausführung keine , , , laufen beim Zweitaktmotor während einer Umdrehung der Kurbelwelle ab. Der Gaswechsel erfolgt durch Kanäle in der Zylinderwand, die vom Kolben verschlossen, oder freigegeben werden. Weil das nicht als Ölbehälter benutzt werden kann, erfolgt die Schmierung durch Beimischen des Öls zum Kraftstoff. (Mischung: Öl) 3.2.3.1 Bauteile des Zweitaktmotors 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 3.2.3.2 Funktion des Zweitaktmotors Aufgabe: Hinten im Script findest du eine Papiervorlage mit Kolben, Pleuelstange und Kurbelwelle. Schneide diese Teile aus und klebe sie in jedem Takt korrekt in die Vorlage. Schreibe dazu, welche Arbeitsschritte in jedem Takt ablaufen und erläutere. Mail: Die Welt der Motoren Seite 14 Autor: Cyrill Zumbrunn 1. Takt ) Der Kolben bewegt sich durch den Schwung wieder nach oben und verdichtet die Frischgase. 2. Takt () Die Kerze hat das Benzin-Luft-Gemisch gezündet und der Arbeitstakt ist erfolgt. Der Kolben wird nach unten gedrückt, die Kurbelwelle dreht sich. Im UT (unterer Todpunkt) gibt der Kolben den Überströmkanal, wie auch den Auslasskanal frei. Die durch den Überdruck im Kurbelgehäuse einströmenden Frischgase pressen die Abgase hinaus. Mail: Die Welt der Motoren Seite 15 Autor: Cyrill Zumbrunn 3.2.3.3 Vor- und Nachteile des Zweitaktmotors Vorteile des Zweitaktmotors: Einfache Bauweise und daher preiswert herzustellen, sowie billig zu reparieren Nachteile des Zweitaktmotors: Da der Motor keine Schmieranlage besitzt, wird das Öl dem Benzin beigemischt. Dieses mit verbrannte Öl führt zu einer Verkohlung des Auspuffs und Verpestung der Luft. 3.2.4 Der Viertaktmotor Nikolaus A. Otto, der Erfinder des 4-Taktprinzips, wurde am 10. Juni 1832 in Holzhausen auf der Haide (Taunus), als sechstes Kind einer Bauernfamilie geboren. Er besuchte dann später ein Realgymnasium, welches er erfolgreich abschloss und nach dem er in die Lehre zu einem Weinhändler ging. Otto war jedoch seit seiner Kindheit ein Technik begeisterter Mensch und so machte er es sich zum Hobby, sich in seiner Freizeit mit der Funktionsweise von Gasmotoren zu beschäftigen. Ab 1862 begann er sich dann vollständig dem Motorenbau zu widmen. Bereits 1863 baute Otto seine erste Gasmaschine, was den Ingenieur Eugen Langen veranlasste, gemeinsam mit Otto eine eigene Firma zu gründen (N.A. Otto Cie), welche ab 1872 Gasmotorenfabrik Deutz AG hiess. Sie war die erste Motorenfabrik der Welt. Bekannt wurde Otto jedoch durch den, von ihm erfundenen 4-Taktmotor, welchen er 1876 erstmals funktionierend präsentieren konnte. 3.2.4.1 Theoretische Funktionsweise Wie der Name des Motors schon sagt, arbeitet er in vier Takten (Hüben), auf die im Folgenden näher eingegangen wird. Die Arbeitsschritte heissen in der Reihenfolge: , , , Mail: Die Welt der Motoren Seite 16 Autor: Cyrill Zumbrunn 3.2.4.2 Bauteile des Viertaktmotors 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 3.2.4.3 Weitere Bauteile im Vergleich zum Zweitaktmotor Ventile Einen oder mehrere Kanäle so zu öffnen, dass der Zylinder optimal mit Luft ( oder Kraftstoff-Luft-Gemisch () versorgt wird und verbranntes Gemisch den Zylinder möglichst vollständig und mit geringen Verlusten verlässt. In den übrigen Takten sollen sie den Zylinderraum gegenüber dem Ansaugkanal abdichten. Die Temperaturen überschreiten bei Einlassventilen C und bei Auslassventilen sogar C. Bei Maximaldrehzahl werden Ventile über mal pro Sekunde geöffnet und wieder geschlossen. Beim Schliessen wird das Ventil am oberen Ende des Schaftes gezogen und knallt mit seinem Teller auf den Ventilsitz. Zu den mechanischen Problemen kommt noch ein chemisches () hinzu. Einlassventile bestehen deshalb aus . Mail: Die Welt der Motoren Seite 17 Autor: Cyrill Zumbrunn Nockenwelle Die Nockenwelle soll die zum richtigen Zeitpunkt und in einer genau festgelegten Reihenfolge öffnen und deren Schliessen durch die Ventilfeder ermöglichen. Man unterscheidet unten- und obenliegende Nockenwellen. Untenliegende Nockenwelle oder auch OHV-Steuerung: (OHV engl. Bei der OHV-Steuerung ist die untenliegende Nockenwelle im Motorblock angeordnet. Die Ventile arbeiten dagegen im Zylinderkopf und werden hängende Ventile genannt. Die Nockenwelle wirkt über Stösselstangen und Schlepphebel auf die Ventile. Weil beim Schliessen des Ventils mehr Bauteile von der Ventilfeder zurück bewegt werden müssen und damit keine hohen Motordrehzahlen möglich sind, kommt eine untenliegende Nockenwelle fast nur noch bei grossvolumigen V8-Pkw-Motoren (USA) und Lkw-Motoren vor. Obenliegende Nockenwelle oder auch OHC-Steuerung: (OHC engl. Eine OHC-Steuerung oder zwei DOHC-Steuerung (Double Over Head Camshaft) sind im Zylinderkopf eingebaut und treiben die Ventile über Kipphebel, Schlepphebel oder direkt über Tassenstössel an. Mail: Die Welt der Motoren Seite 18 Autor: Cyrill Zumbrunn 3.2.4.4 Funktion des Viertaktmotors 1. Takt: Der Kolben bewegt sich nach unten. Die Nockenwelle öffnet das Einlassventil, so dass Frischgase in den Brennraum strömen. 2. Takt: Alle Ventile sind geschlossen. Der Kolben 3. Takt: 4. Takt: Mail: Die Welt der Motoren Seite 19 Autor: Cyrill Zumbrunn Anordnungen der Zylinder Motoren werden nicht nur nach der Grösse des Hubraumes unterschieden, sondern auch anhand der Anordnung der Zylinder. Ein paar Beispiele sollen hier Skizziert werden: 3.2.4.5 Vor- und Nachteile des Viertaktmotors Vorteile weniger Lärmemissionen hohe Lebensdauer geringe Wartungskosten Nachteile Die erreichbare Literleistung ist beim 4-Takter wesentlich niedriger, da nur jede zweite Kurbelwellenumdrehung ein Arbeitstakt ist. Mail: Die Welt der Motoren Seite 20 Autor: Cyrill Zumbrunn Der Dieselmotor Der Dieselmotor hat sich in den letzten Jahren zu einem beliebten Aggregat auch für den Privatverkehr entwickelt. Er wird als 4-Taktmotor und auch als 2-Taktmotor gebaut. Trotzdem unterscheidet er sich in einzelnen Punkten von dem 4-Takt-Ottomotor. In diesem Lehrgang werden wir uns nur mit dem 4-Takt-Dieselmotor auseinandersetzen. 3.2.4.6 Bauteile des Dieselmotors Auftrag: Recherchiere auf dem Internet und beantworte die folgenden Fragen selber und du wirst Dieselmotorspezialist. (Adresse mit Erfolgsgarantie: Motorkunde) Mail: Die Welt der Motoren Seite 21 Autor: Cyrill Zumbrunn Erkläre genau, wie beim Dieselmotor die Zündung des Gemisches erfolgt. Vorteile des Dieselmotors: Nachteile des Dieselmotors: Umweltbelastung durch das typische Russen, falls nicht ein Partikelfilter eingebaut ist begrenzte Höchstdrehzahl Etwas schwere Bauweise der Motoren durch die hohen Druckbelastungen In welchem Bereich bewegt sich der für die Dieselmotoren nötige Druck der Einspritzpumpen? Mail: Die Welt der Motoren Seite 22 Autor: Cyrill Zumbrunn 3.2.5 Der Kreiskolbenmotor (Wankelmotor) 3.2.5.1 Der Erfinder 3.2.5.2 Arbeitsweise des Wankelmotors Die Arbeitsweise des Wankelmotors erfolgt im , wobei (im Gegensatz zum Hubkolbenmotor) der Wankelmotor anstelle der Hubkolben dreiecksförmige hat, die in einem ovalen, in der Mitte leicht eingeschnürten Gehäuse rotieren. Der jeweilige Arbeitsraum wird entlang der Gehäusewand verschoben. Beim Umlauf des Kolbens bilden dessen drei Kanten mit der Gehäusewand drei Kammern (A, B, C) mit Volumen, in denen jeweils während Kolbendrehung ein vollständiger Viertakt-Ottoprozess mit und abläuft. Es spielen sich somit in den drei Kammern immer drei von vier Arbeitstakten ab und nach jeder vollen Kolbendrehung hat der Motor dreimal den kompletten Viertakt-Ottoprozess durchlaufen. Bauteile des Wankelmotors Mail: 1. Kammer 2. Kammer 3. Kammer 4. Lauffläche des Exzenters 5. Feststehendes Ritzel 6. Mittelpunkt des Exzenters 7. Innenverzahnung des Kolbens 8. Zündkerze Die Welt der Motoren Seite 23 Autor: Cyrill Zumbrunn 3.2.5.3 Funktion des Wankelmotors 1. Takt: 2. Takt: 3. Takt: Das verdichtete Gemisch in der zweiten Kammer wird gezündet. Bei weiterer Drehung des Kolbens vergrössert sich die zweite Kammer und wird zur dritten Kammer. Durch die Verbrennung dehnt sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch aus und dreht den Kolben, der wiederum die Exzentnerwelle antreibt. 4. Takt: Die dritte Kammer wird durch die Kolbendrehung wieder zur ersten Kammer, verbrannte das durch deren linker Teil das Kraftstoff-Luft-Gemisch die frei gewordene beinhaltet, Auslassöffnung ausgestossen wird. Bei jeder vollen Umdrehung des Kolbens erfolgen somit Drehmomentverlauf). Mail: drei Zündungen (guter Die Welt der Motoren Seite 24 Autor: Cyrill Zumbrunn Vorteile des Wankelmotors Nachteile des Wankelmotors Version mit Dieselbetrieb fast nicht realisierbar Hoher Fertigungsaufwand wegen komplizierter Geometrie der Bauteile relativ hoher Kraftstoff- und Ölverbrauch (Dichtungsproblem) Zerlegter Wankelmotor Wichtige Entwicklungschritte waren 1963 der weltweit erste PKW mit Wankelmotor (NSU »Spider«), 1967 der NSU »Ro 80« und 1969 die Daimler-Benz-Studie »C 111« mit zunächst einem Dreischeibenmotor und 1970 mit vier Kolben (260 kW/350 PS). Obwohl in den 1970er-Jahren auch zahlreiche Motorradhersteller Wankelstudien vorstellten, wurde die Entwicklung und insbesondere die Massenfertigung von Kreiskolbenmotoren in den Folgejahren weitgehend eingestellt. Mail: Die Welt der Motoren Seite 25 Schneidevorlage zu Seite 14 Mail: Autor: Cyrill Zumbrunn