- Verbrennungsmotoren wandeln Kraftstoff in Bewegung durch den Vier-Takt-Prozess um.
- Kurbelwelle und Nockenwelle steuern Kolbenbewegung und Ventile im richtigen Timing.
- Bordcomputer optimiert Luft-Kraftstoff-Gemisch für Leistung und Emissionsziele.
Am Anfang, von der ersten Erfindung des Motors für Autos bis hin zum Auftauchen der ersten Elektroautos, basieren die meisten Automobile auf dem Betrieb eines von einem Brennstoff angetriebenen Motors und gewinnen die nötige Leistung durch einen internen Verbrennungsprozess oder, einfach ausgedrückt, durch die interne Verbrennung des Kraftstoffs.
Diese geniale Erfindung verwandelt den aus der natürlichen Umgebung erhaltenen Kraftstoff, in Verbindung mit den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Luft und mithilfe des Funken, der bei einem vorbestimmten Druck- und Temperaturniveau ausgelöst wird, in eine Bewegung, die die notwendige Kraft erzeugt, um jedes Fahrzeug anzutreiben. Der interne Betrieb eines Motors ist ein sehr komplizierter Prozess, bei dem jedes Teil eine wesentliche Rolle spielt, und all diese Teile zusammen führen einen komplexen Prozess aus, nach dem sich das Automobil mühelos bewegt.
Zunächst wird dieser Prozess durch die Verwendung von zwei Wellen eingeleitet, die zusammenarbeiten: die Kurbelwelle im unteren Bereich und die Nockenwelle im oberen Bereich. Diese sind miteinander verbunden und drehen sich an festen Punkten, an jedem Ende der Welle, aber sie haben Gegengewichte, die die feste Rotationsbewegung in eine lineare Auf- und Abwärtsbewegung der rechtwinklig angeschlossenen Komponenten transformieren.
Die Aufgabe der Kurbelwelle besteht darin, die Kolben auf und ab in einer geraden Linie zu bewegen, während die Nockenwelle die Ventile für jeden Kolben betätigt, so dass sie sich im richtigen Moment öffnen und schließen. Wenn wir von einem Motor sprechen, der im Viertaktbetrieb arbeitet, bezieht sich dieser Prozess auf jeden einzelnen Takt, den der Kolben durchführt. Obwohl es so scheint, als bewege sich der Kolben auf und ab, ist der Prozess, den er durchläuft, und die Art und Weise, wie die Ventile betätigt werden, viel komplexer.
Jeder Motor, der auf der Grundlage der internen Verbrennung arbeitet, verfügt über ein Ansaugsystem. Der Kolben beginnt oben, mit wenig Raum zwischen ihm und den beiden Ventilen, und diese Einheit nennt man Brennkammer. Beim ersten Hub des Kolbens öffnet sich das Einlassventil und saugt das Gemisch aus komprimiertem Kraftstoff und Luft an, während der Kolben heruntergeht. Der Bordcomputer optimiert das Luft-Kraftstoff-Gemisch, um die notwendigen Motorleistungen zu erreichen und die Emissionswerte auf ein Minimum zu reduzieren.
Der nächste Prozess ist die Verdichtung, die stattfindet, wenn durch die Drehung der Kurbelwelle der Kolben erneut in Richtung der Ventile gedrückt wird, die nun beide geschlossen sind, was zu einem erheblichen Anstieg des Druck- und Temperaturniveaus führt. Da es keinen Raum zum Entweichen gibt, wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch erheblich komprimiert, was seine Zündfähigkeit erhöht.
Nachdem das Gemisch in den Kolben geleitet und so komprimiert wurde, dass es für den Verbrennungsprozess bereit ist, kommen wir zum wichtigsten Teil: die Verbrennung. In dem Moment, in dem der Kolben wieder nach oben kommt, wird ein Funken von den Zündkerzen des Motors erzeugt, und die kontrollierte Explosion drückt den Kolben mit großer Kraft wieder nach unten.
An diesem Punkt bleiben beide Ventile geschlossen und basierend auf der chemischen Reaktion, die stattfindet, werden sie in Abgase umgewandelt. In diesem Moment erhält der Motor durch diesen Prozess die notwendige Leistung, um zu arbeiten. Da die Explosion den Kolben stark nach unten treibt, wird die Kurbelwelle wieder in die Ausgangsposition zurückgebracht. Jeder Motor ist mit einer Vielzahl von Kolben ausgestattet, so dass die Explosionen wiederholt, zu unterschiedlichen Zeiten auftreten, was ein Gefühl des Gleichgewichts erzeugt, das die Kurbelwelle antreibt, ohne dass diese kraftvolle Bewegung außen am Motor wahrgenommen wird.
Am Ende des Verbrennungsprozesses haben wir die letzte Phase, nämlich die Ausstoßung der Gase, die als Ergebnis der Verbrennung entstanden sind. Das Auslassventil öffnet sich und der Kolben bewegt sich nach oben, um alle verbrannten Gase in das Abgassystem des Motors zu leiten. Schließlich kehrt der Kolben wieder in den Totpunkt zurück, wartet darauf, den Prozess von Ansaugung, Verbrennung und Ausstoß erneut zu beginnen, und dieser Zyklus wiederholt sich während der gesamten Nutzungsdauer des Fahrzeugs. Das Verständnis dieses Prozesses ist sehr wichtig, um zu wissen, wie man sein Fahrzeug in gutem Zustand hält.