Verbrennungs motoren

Arten von Verbrennungsmotoren

Verbrennungsmotoren sind ein wesentlicher Bestandteil der modernen Gesellschaft, da sie die meisten Maschinen antreiben, die für den Menschen Arbeit verrichten. Sie lassen sich in zwei Haupttypen unterteilen: Verbrennungsmotoren (ICE) und externe Verbrennungsmotoren (ECE).

• Externe Verbrennungsmotoren

  Externe Verbrennungsmotoren verwenden einen Brennstoff, der außerhalb des Motors verbrennt, um Wasser oder eine andere Arbeitsflüssigkeit im Motor zu erhitzen. Das häufigste Beispiel für einen externen Verbrennungsmotor ist eine Dampfmaschine, bei der Kohle oder Holz verbrannt wird, um Wasser in einem Kessel zu erhitzen. Der erzeugte Hochdruckdampf treibt dann Kolben an und wandelt so thermische Energie in mechanische Energie um.

• Verbrennungsmotoren

  Verbrennungsmotoren haben sich aufgrund ihres hohen Leistungsgewichts durchgesetzt. Bei diesen Motoren werden Brennstoff und Luft intern gemischt und gezündet, wodurch Hochdruckgase entstehen, die Kolben direkt antreiben. Die gebräuchlichste Art von Verbrennungsmotor ist der Viertakt-Benzinmotor, der in den meisten Autos zu finden ist. Weitere Typen sind der Zweitakt-Benzinmotor, der in Kettensägen und einigen kleinen Rasenmähern verwendet wird, sowie Dieselmotoren, die zur Zündung des Kraftstoffs auf Kompression setzen.

ICEs lassen sich nach dem Motorkreislauf und dem Kraftstofftyp weiter unterteilen.

• Motorkreislauf

  Bei Verbrennungsmotoren gibt es zwei Hauptmotorkreisläufe: den Viertakt- und den Zweitakt-Kreislauf. Im Viertakt-Kreislauf durchläuft der Kolben vier Takte: Ansaugen, Verdichten, Arbeit und Ausstoßen. Dieser Kreislauf verwendet eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle. Im Zweitakt-Kreislauf durchläuft der Kolben zwei Takte: Verdichten und Ausstoßen. Der Zweitakt-Kreislauf ist einfacher und ermöglicht höhere Drehzahlen, weshalb er in kleinen tragbaren Elektrowerkzeugen eingesetzt wird.

• Motorkonfiguration

  Verbrennungsmotoren können in einzelnen oder mehreren Zylindern konfiguriert werden. Einzylindermotoren haben einen Zylinder, Mehrzylindermotoren zwei oder mehr Zylinder. Mehrzylindermotoren lassen sich weiter in Reihen-, V- oder Boxerkonfigurationen einteilen.

• Kraftstoffart

  Verbrennungsmotoren lassen sich nach der Art des verwendeten Kraftstoffs einteilen. Benzinmotoren verwenden Benzin als Kraftstoff, während Dieselmotoren Diesel verwenden. Weitere Arten von Verbrennungsmotoren sind Propanmotoren, die verflüssigtes Erdgas verwenden, und Biokraftstoffmotoren, die organische Materialien wie Pflanzenöle als Kraftstoff verwenden.

Spezifikationen und Wartung von Verbrennungsmotoren

Die Spezifikationen von Verbrennungsmotoren können die Leistung von Fahrzeugen beeinflussen. Hier sind einige davon:

• Zylinderanordnung

  Motoren haben mehrere Zylinder, die auf eine bestimmte Weise angeordnet sind. Dazu gehören V-Formen oder Reihenmuster. Die Konfiguration beeinflusst die Vibrationen des Motors, die Laufruhe und die Leistung.

• Zündsystem

  Motoren verwenden einen elektrischen Funken, um Kraftstoff-Luft-Gemische zu zünden. Sie verwenden entweder eine Kompressionstechnik oder überhitzten Dampf. Die Art des Zündsystems beeinflusst die Leistung und den Wirkungsgrad des Motors.

• Kraftstoffart

  Verbrennungsmotoren wurden für die Verwendung verschiedener Kraftstoffarten entwickelt. Benzin und Diesel sind die gebräuchlichsten. Konstruktion und Betrieb des Motors beeinflussen die Leistung und den Wirkungsgrad des verwendeten Kraftstoffs.

• Abgasregelung

  Verbrennungsmotoren wurden mit Abgasregelungssystemen ausgestattet. Diese Systeme minimieren schädliche Emissionen. Beispiele für Abgasregelungssysteme sind Katalysatoren, die in Benzinmotoren eingesetzt werden, und Dieselpartikelfilter, die in Dieselmotoren eingesetzt werden.

Die Wartung von Verbrennungsmotoren trägt dazu bei, ihre Lebensdauer zu verlängern und ihre Leistung zu optimieren. Hier sind einige der Wartungsanforderungen:

• Regelmäßige Ölwechsel: Ölwechsel reduzieren den Verschleiß des Motors. Das Öl schmiert auch die beweglichen Teile des Motors. So wird sichergestellt, dass die Teile nicht aneinander reiben, was zu Reibung und Motorschäden führen kann.
• Luftfilterwechsel: Der Luftfilter verhindert, dass Schmutz und Ablagerungen in den Motor gelangen. Mit der Zeit verstopft der Luftfilter, wodurch die Luftmenge, die in den Motor gelangt, begrenzt wird. Dies führt zu einer Verringerung der Motorleistung.
• Zündkerzenprüfung: Zündkerzen befinden sich in Benzinmotoren. Sie erzeugen elektrische Funken, die das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylindern des Motors zünden. Mit der Zeit nutzen sich die Zündkerzen ab. Dies führt zu Motorzündaussetzern und einem geringeren Kraftstoffverbrauch.
• Kraftstoffsystemreinigung: Bei Verbrennungsbenzinmotoren wird das Kraftstoffsystem gereinigt. Dies verhindert die Bildung von Ablagerungen in den Einspritzdüsen. Dadurch wird die Kraftstoffzufuhr verbessert, was zu einer besseren Motorleistung beiträgt.
• Zahnriemenwechsel: Der Zahnriemen in einem Verbrennungsmotor synchronisiert die Drehung der Kurbelwelle und der Nockenwelle. So wird sichergestellt, dass die Ventile des Motors zum richtigen Zeitpunkt öffnen und schließen. Der Zahnriemen muss nach Erreichen einer bestimmten Laufleistung ausgetauscht werden. Wird der Zahnriemen nicht ausgetauscht, kann dies zu einem Motorschaden führen.

So wählen Sie Verbrennungsmotoren aus

Die Auswahl des richtigen Verbrennungsmotors für ein Projekt erfordert eine sorgfältige Abwägung mehrerer Schlüsselfaktoren:

• Leistungsbedarf: Berücksichtigen Sie, wie viel Leistung und Drehmoment das Projekt benötigt und an welchem Punkt im Drehzahlbereich es geliefert werden muss. Dies hilft bei der Entscheidung, ob ein kleiner, hochdrehender Motor oder ein größerer, drehmomentorientierter Motor für die Anwendung geeignet ist. Beispielsweise kann ein LKW, der zum Transport schwerer Lasten verwendet wird, einen Motor benötigen, der bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment erzeugt, während ein Sportwagen einen Motor benötigen kann, der eine hohe Leistung erzeugt und schnell hochdrehen kann.
• Größe und Gewicht: Bei mobilen Anwendungen wie Motorrädern und LKWs beeinflussen das Gewicht und die Größe des Motors die Fahrzeugleistung, den Kraftstoffverbrauch und die Nutzlastkapazität. Kompakte und leichte Motoren werden für Anwendungen bevorzugt, bei denen das Gewicht entscheidend ist, wie z. B. bei Sportwagen oder Motorrädern.
• Kraftstoffart: Verbrennungsmotoren können mit verschiedenen Kraftstoffen betrieben werden, wie z. B. Benzin, Diesel, Biokraftstoffe und Erdgas. Jede Kraftstoffart hat Vor- und Nachteile hinsichtlich Verfügbarkeit, Kosten, Emissionen und Leistungsmerkmalen. Benzinmotoren sind beispielsweise für ihren ruhigen und schnellen Betrieb bekannt, was sie für Anwendungen geeignet macht, die hohe Drehzahlen erfordern, wie z. B. in Sportwagen. Dieselmotoren hingegen werden in Schwerlastanwendungen wie LKWs bevorzugt, da sie ein hohes Drehmoment und einen niedrigen Kraftstoffverbrauch bieten.
• Anwendung: Der Verwendungszweck des Fahrzeugs ist ein entscheidender Faktor bei der Motorenauswahl. Verschiedene Anwendungen können Motoren mit bestimmten Eigenschaften erfordern, wie z. B. hohes Drehmoment zum Ziehen, hohe Geschwindigkeit zum Rennen oder hoher Wirkungsgrad zum Pendeln. Beispielsweise sollte ein Motor für ein Stadtpendelfahrzeug den Kraftstoffverbrauch und niedrige Emissionen priorisieren, während ein Rennwagenmotor den Fokus auf maximale Leistung legen sollte.
• Emissionsvorschriften: Verschiedene Regionen haben spezifische Emissionsnormen, die Motoren erfüllen müssen. Berücksichtigen Sie die Emissionskontrolltechnologien, die erforderlich sind, um diese Vorschriften einzuhalten, sowie die damit verbundenen Kosten und Komplexitäten. Einige Regionen haben strengere Vorschriften, wie z. B. die Begrenzung von NOx- und Partikelemissionen von Dieselmotoren, und erfordern zusätzliche Behandlungen wie Harnstoffinjektion oder Dieselpartikelfilter.
• Kosten: Der Anschaffungspreis des Motors, die Installationskosten und die langfristigen Betriebskosten, einschließlich Kraftstoff, Wartung und Versicherung, sollten berücksichtigt werden. Selbst kleine Unterschiede in der Effizienz oder Zuverlässigkeit können zu erheblichen Kostenschwankungen über die Lebensdauer eines Motors führen.
• Wartung und Zuverlässigkeit: Berücksichtigen Sie die erwartete Zuverlässigkeit des Motors und die Verfügbarkeit von Wartungs- und Reparaturservices, Ersatzteilen und technischem Support. Beispielsweise ist ein Motor mit einem Ruf für Zuverlässigkeit und geringen Wartungsbedarf ideal für Anwendungen, bei denen Ausfallzeiten des Fahrzeugs kostspielig sind, wie z. B. im gewerblichen Güterverkehr.
• Zukunftsfähigkeit: Berücksichtigen Sie Trends wie zunehmende Elektrifizierung, Digitalisierung und autonomes Fahren. Ein Verbrennungsmotor (ICE) Fahrzeug kann einen Hybridantrieb (HEV) haben, wobei der ICE als Backup für den Elektromotor und die Batterie dient. Fahrzeuge mit ICEs werden aufgrund strengerer Vorschriften in Bezug auf Emissionen und Lärm allmählich auslaufen. Erwägen Sie daher, wie lange das Projekt den Motor nutzen kann, bevor er veraltet ist oder seine Wartung unwirtschaftlich wird.

So bauen Sie Verbrennungsmotoren selbst ein und tauschen Sie sie aus

Der Austausch herkömmlicher Verbrennungsmotoren kann eine schwierige Aufgabe sein, aber mit den richtigen Werkzeugen und dem richtigen Wissen ist dies möglich. Hier sind die Schritte als Anleitung:

• Sicherheitsvorkehrungen

  Bevor an einem Fahrzeug gearbeitet wird, sollten Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Dazu gehört das Tragen der richtigen Schutzkleidung, die Sicherstellung, dass das Fahrzeug auf einer ebenen Fläche geparkt ist und die Zündung ausgeschaltet ist.

• Sammeln Sie die notwendigen Werkzeuge

  Um den gesamten Verbrennungsmotor zu ersetzen, benötigt man ein grundlegendes Mechaniker-Werkzeugset (Stecknüsse, Schraubenschlüssel, Schraubendreher), eine Motorhebebühne oder einen Flaschenzug, einen Wagenheber und Wagenheberaufnahmen sowie Zangen. Darüber hinaus benötigt man einen Drehmomentschlüssel, einen Motorständer und eine Zündlichtpistole für anspruchsvollere Aufgaben. Stellen Sie sicher, dass alle Werkzeuge in gutem Zustand sind und einsatzbereit sind.

• Bereiten Sie den neuen Motor vor

  Der neue Motor, der eingebaut werden soll, sollte vor Beginn der Installation vorbereitet werden. Dazu gehört die Übertragung aller notwendigen Komponenten vom alten Motor auf den neuen, wie z. B. die Ansaugbrücke, die Abgasbrücke und die Ölwanne. Außerdem sollte der neue Motor geschmiert werden und Öl und Filter sollten gewechselt werden.

• Entfernen Sie den alten Motor

  Um den alten Motor zu entfernen, trennen Sie zunächst alle elektrischen Anschlüsse des Motors, einschließlich der Sensoren, Aktuatoren und der Batterie. Entleeren Sie dann die Flüssigkeiten des Motors, wie z. B. Öl, Kühlmittel und Kraftstoff. Trennen Sie anschließend alle Schläuche des Motors, einschließlich der Kühlanlage, des Kraftstoffsystems und des Vakuumsystems. Lösen Sie schließlich die Motorbefestigung vom Getriebe und heben Sie ihn mit einer Motorhebebühne aus dem Fahrzeug.

• Installieren Sie den neuen Motor

  Um einen neuen Motor zu installieren, stellen Sie ihn zunächst auf den Motorständer und bereiten Sie ihn vor. Heben Sie dann den neuen Motor mit einer Motorhebebühne an und positionieren Sie ihn im Motorraum. Sichern Sie anschließend den neuen Motor mit Schrauben am Getriebe und ziehen Sie diese mit dem vom Hersteller vorgegebenen Drehmoment an. Verbinden Sie dann alle elektrischen Anschlüsse des Motors wieder, einschließlich der Batterie, der Sensoren und der Aktuatoren. Verbinden Sie anschließend alle Schläuche des Motors wieder, einschließlich der Kühlanlage, des Vakuumsystems und des Kraftstoffsystems. Füllen Sie schließlich den neuen Motor mit Öl, Kühlmittel und anderen notwendigen Flüssigkeiten.

• Testen Sie den neuen Motor

  Bevor Sie das Fahrzeug starten, stellen Sie sicher, dass alle Komponenten wieder zusammengebaut sind und sich an der richtigen Stelle befinden. Führen Sie dann eine Sichtprüfung durch, um nach Lecks oder losen Verbindungen zu suchen. Starten Sie den neuen Motor und lassen Sie ihn einige Minuten lang laufen. Überwachen Sie dann seine Leistung und überprüfen Sie ihn auf ungewöhnliche Geräusche oder Verhaltensweisen. Nachdem sich der Motor aufgewärmt hat, machen Sie eine Probefahrt und überwachen Sie seine Leistung.

Fragen und Antworten

F1: Was sind die häufigsten Probleme bei Verbrennungsmotoren?

A1: Verbrennungsmotoren haben viele mechanische und nicht-mechanische Probleme. Zu den mechanischen Problemen gehören verschlissene Teile, lose Verbindungen und Schäden am Motorblock. Zu den nicht-mechanischen Problemen gehören mangelnde Wartung, minderwertige Motorteile und Bedienfehler.

F2: Wie werden Verbrennungsmotoren behoben?

A2: Beginnen Sie damit, die Bedienungsanleitung zu lesen, um die Motorfunktionen und die grundlegende Fehlerbehebung zu verstehen. Verwenden Sie eine schrittweise Vorgehensweise, um das Problem zu identifizieren und zu beheben. Untersuchen Sie die Zündkerzen, das Kraftstoffsystem, das Luftsystem und das Schmiersystem, um Probleme zu identifizieren und zu beheben. Wenn das Problem weiterhin besteht, wenden Sie sich an einen professionellen Mechaniker.

F3: Gibt es Garantien für Motorteile?

A3: Viele Lieferanten und Hersteller bieten Garantien auf Motorteile. Die Garantiezeit hängt vom Lieferanten, dem Produkt und der Materialqualität ab. Käufer müssen Motorteile verwenden, die vom Lieferanten empfohlen werden, um Garantieerlöschungen zu vermeiden.

F4: Benötigen Verbrennungsmotoren Wartung?

A4: Ja, Verbrennungsmotoren benötigen regelmäßige Wartung, um sicherzustellen, dass sie einwandfrei laufen und länger halten. Zu den Wartungsarbeiten gehören der Motorölwechsel, die Überprüfung und der Wechsel der Luftfilter, die Überprüfung der Zündkerzen und die Überprüfung der Kühlanlage.