Physik verstehen 3, Schulbuch

48 1 Physik verstehen in der Technik Verbrennungskraftmaschinen 1. Wie funktionieren Verbrennungskraftmaschinen? Jean-Joseph Étienne Lenoir (1822–1900) baute im Jahr 1859 die erste funktionstüchtige Verbrennungskraftmaschine. Ein Gas-Luft-Gemisch wurde mit einem elektrischen Funken gezündet. 1863 konstruierte er das erste damit betriebene Straßenfahrzeug, das „Hippomobile“. Der Wiener Erfinder Siegfried Marcus (1831–1898) baute 1870 das erste Straßenfahrzeug Österreichs – den Marcuswagen 1. Im Jahr 1876 verbesserte Nicolaus August Otto (1832–1891,  Seite 7) den Verbrennungsmotor unter Verwendung des Viertaktprinzips. Er führte die Verdichtung des Gas-Luft-Gemischs ein. Die Verbrennungskraftmaschinen mit Kolben haben ein ähnliches Grund­ prinzip: In den Verbrennungsraum strömt ein Brennstoff-Luft-Gemisch. Dieses entzündet sich, wobei die heißen Abgase einen Kolben bewegen. Bei der Verbrennung von Kraftstoffen wird chemische Energie in Bewegungs­ energie der Verbrennungsabgase umgewandelt. Der Aufprall der Gasteilchen setzt zB Kolben in Bewegung. LV1  Deckel flieg!  E1 Man bohrt in den Boden einer Blechdose mit Kunststoffdeckel ein etwa 5 mm großes Loch und gibt in die Dose zwei Kugeln aus Alumini- umfolie (zwei Korken). Nun hält man das Loch mit dem Finger zu und tropft Spezialbenzin in die Dose. Tropfen zählen! Man ver- schließt die Dose und schüttelt sie. Man hält die Dose so, dass das Loch in eine Kerzenflamme taucht. Beim optimalen Benzin-Luft-Ge- misch fliegt der Deckel mit einem Knall weg. Ist zu wenig Benzin in der Dose (ein zu „mageres“ Gemisch), findet keine Entzündung statt. Verwendet man zu viel Benzin (ein zu „fettes“ Gemisch), brennt am Loch der Dose eine Flamme. 48.1 „Marcuswagen 2“ des Österreichers Siegfried Marcus aus dem Jahr 1888 48.2 Der Zweitaktmotor eines Rasen­ mähers 2. Wie funktioniert ein Viertaktmotor für zB benzinbetriebene PKWs? Die ersten Umdrehungen der Kolben eines Motors werden durch einen Elektromotor („Starter“) veranlasst. 1. Takt – Ansaugen: Der Kolben bewegt sich nach unten. Das Benzin-Luft-Gemisch strömt durch das Einlassventil in den Verbrennungsraum. 2. Takt – Verdichten: Der Kolben bewegt sich nach oben. Das Benzin-Luft-Gemisch wird zusammengedrückt. 3. Takt – Arbeiten: Ein elektrischer Funken der Zündkerze entzündet das Benzin-Luft-Gemisch. Die Verbrennungsgase bewegen den Kolben nach unten. 4. Takt – Ausstoßen: Der Kolben presst die Abgase durch das Auslassventil aus dem Verbrennungsraum. Zylinder Kolben Zündkerze Ventile Pleuelstange Kurbelwelle Ölwanne 48.3 Schnitt durch einen Vierzylinder-Viertaktmotor 1. Takt Ansaugen 2. Takt Verdichten 3. Takt Arbeiten 4. Takt Ausstoßen Einlassventil Zündkerze +2000°C Auslassventil Kurbel- welle Pleuel- stange 1. Umdrehung 2. Umdrehung Kolben 48.4 Arbeitsweise eines Viertakt-Benzinmotors  Arbeitsheft-Seite 25 Film xy4p4j Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv