Der Viertakt-Motorzyklus
1876
- Nicolaus Otto
- Eugen Langen
The practical application of the Otto cycle is the four-stroke engine, which completes a thermodynamisch cycle in four distinct piston movements (strokes). These are: 1. Intake (suck), where the air-fuel mixture is drawn in; 2. Compression (squeeze), where the mixture is compressed; 3. Power or Combustion (bang), where ignition pushes the piston down; 4. Exhaust (blow), where burnt gases are expelled.
Der Viertaktzyklus, in der Praxis auch Otto-Zyklus genannt, benötigt zwei volle Kurbelwellenumdrehungen. Jeder Takt entspricht einer 180-Grad-Drehung der Kurbelwelle. Die Abfolge wird präzise durch die Nockenwelle gesteuert, die die Ein- und Auslassventile betätigt.
1. Ansaugtakt: Der Zyklus beginnt mit dem Kolben im oberen Totpunkt (OT). Das Einlassventil öffnet sich, und der Kolben bewegt sich nach unten zum unteren Totpunkt (UT), wodurch ein Unterdruck entsteht, der das Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder saugt.
2. Kompressionshub: Das Einlassventil schließt, und der Kolben bewegt sich vom unteren Totpunkt (UT) zum oberen Totpunkt (OT). Durch diese Bewegung wird das eingeschlossene Luft-Kraftstoff-Gemisch verdichtet, wodurch dessen Druck und Temperatur deutlich ansteigen und es für die Zündung vorbereitet wird.
3. Arbeitstakt (Verbrennungstakt): Kurz bevor der Kolben den oberen Totpunkt (OT) erreicht, zündet die Zündkerze und entzündet das verdichtete Gemisch. Die rasche Verbrennung erzeugt einen massiven Druckanstieg, der den Kolben vom OT zum unteren Totpunkt (UT) drückt. Dies ist der einzige Hub, der mechanische Arbeit verrichtet und die Kurbelwelle antreibt.
4. Auspufftakt: Sobald der Kolben den unteren Totpunkt (UT) erreicht, öffnet sich das Auslassventil. Anschließend bewegt sich der Kolben vom UT zum oberen Totpunkt (OT) und drückt die verbrannten Gase aus dem Zylinder in die Abgasanlage. Am OT angekommen, schließt das Auslassventil, das Einlassventil öffnet sich, und der Zyklus beginnt von neuem. Diese kontinuierliche Abfolge von Ereignissen wandelt die chemische Energie des Kraftstoffs in Rotationsbewegung um.
UNESCO Nomenclature: 3322
- Maschinenbau
Verwendung
Weitverbreitete Verwendung
Vorläufer
- Lenoir Zweitakt-Benzinmotor
- Dampfmaschinenmechanik (Kolben, Zylinder, Kurbelwelle)
- Alphonse Beau De Rochas’s theoretical description of a four-stroke cycle
- Entwicklung zuverlässiger Zündsysteme
Anwendungen
- Automobile
- Motorräder
- Leichtflugzeug
- Rasenmäher
- tragbare Generatoren
Patente:
- US Patent 194047
- German Patent 532
Potenzielle Innovationsideen
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