Der otto- oder benzinmotor

Der deutsche Erfinder Nikolaus August Otto entwickelte im Jahre 1876 den nach ihm benannten Motor.
Wie der Name schon sagt wird der Ottomotor mit Benzin betrieben. Er ist heute die gängigste Verbrennungskraftmaschine und kommt beinahe in fast jedem Automobil zum Einsatz. Im Gegensatz zum Dieselmotor ist der Benzinmotor billiger in der Anschaffung, er besitzt Drehzahlen im Bereich von 2500 bis 5000 Umdrehungen pro Minute, was ihn spritziger und sportlicher macht als den Dieselmotor.
Der nächste wesentliche Unterschied ist die Art der Zündung. Das Gemisch wird hier durch einen Funken entzündet, der von der Zündkerze ausgeht. Das Zündsystem besteht aus einer Gleichstromquelle mit geringer Spannung. Durch eine Schaltautomatik wird der Strom mehrmals pro Sekunde unterbrochen. Der so zerhackte Strom des Primärkreises induziert im Sekundärkreis eine Spannung von bis zu 30000 Volt. Dieser Strom wird durch einen Verteiler an die Zündkerzen weitergeleitet. Letztere besteht aus zwei Elektroden, die mit Keramik isoliert sind, zwischen denen eine Lücke von etwas 3mm besteht. Der Hochspannungsstrom überspringt die Lücke und es entsteht ein Funke, der eine Explosion provoziert.
In der Regel funktioniert der Ottomotor nach dem Viertaktprinzip, d. h. sein Arbeitsspiel läuft in vier Phasen ab.
1. Phase - Ansaugen
Durch die Abwärtsbewegung des Kolbens kommt es im Zylinderkopf zu einem Druckunterschied, genauergesagt einem Unterdruck. Durch diese Druckdifferenz gelangt durch das geöffnete Ansaugventil das Gemisch in die Brennkammer. Auch kann der Kraftstoff direkt in den Zylinderraum eingespritzt werden, wo er sich dann mit Luft vermischt.


2. Phase - Verdichten
Nach Erreichen des unteren Totpunktes beschreibt der Kolben eine Aufwärtsbewegung, bei der das injizierte Gemisch verdichtet wird. Das Verhältnis liegt bei etwa 12:1. Dabei erwärmt sich das Gas auf 400° bis 500° C und der Druck im Zylinder steigt auf ca. 18 bar an. Da diese Verdichtung schnell erfolgt wird nur ein geringer Teil der Wärme an die Umgebung abgegeben. Beim Verdichtungstakt sind beide Ventile geschlossen. Hat der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, zündet ein Funke das Gemisch  es kommt zur Explosion. Die Zeit zwischen Funken und der daraus resultierenden Flammenfron beträgt weniger als 1/1000s.

3. Phase - Arbeiten
Durch den enormen Druck bei der Explosion wird der Kolben nach unten gepreßt. Die Gase verrichten über den Kolben Arbeit. Auch bei diesem Takt bleiben beide Ventile geschlossen. Die Gase haben eine Temperatur von ungefähr 2500° C.


4. Phase - Ausstoßen
Hat der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, öffnet sich das Auslaßventil. Bei der anschließenden Aufwärtsbewegung wird das verbrannte Gas aus dem Zylinder heraus. Nach Erreichen des oberen Totpunktes beginnt das ganze Arbeitsspiel wieder von vorne, also nach einem Weg von 720°.