Verbrennungsmotor | <<< | >>> | Feedback |
Definition: ein Motor, der mit Energie aus der Verbrennung eines Kraftstoff betrieben wird
Verschiedene Arten von Verbrennungsmotoren sind Wärmekraftmaschinen, die chemische Energie aus Kraftstoffen in mechanische Energie (Antriebsenergie) umwandeln. Sie sind insbesondere für mobile Anwendungen sehr wichtig, da die verwendeten meist flüssigen Kraftstoffe eine hohe Energiedichte aufweisen und somit die Mitführung von viel Energie ermöglichen. Jedoch werden auch für diverse stationäre (ortsfeste) Anwendungen Verbrennungsmotoren eingesetzt, vor allem im Bereich kleinerer Leistungen, wo Dampf- und Gasturbinen weniger gebräuchlich sind.
Arten von Verbrennungsmotoren
Die wichtigsten Arten von Verbrennungsmotoren:
- Ottomotoren sind in der Regel Hubkolbenmotoren mit fremdgezündeter innerer Verbrennung, die in vielen Variationen gebaut werden.
- Dieselmotoren sind ebenfalls Hubkolbenmotoren mit innerer Verbrennung, die jedoch selbstzündend sind.
- Stirlingmotoren sind Hubkolbenmotoren mit äußerer Verbrennung, die kontinuierlich arbeitet. Dies ermöglicht die Nutzung einer breiteren Palette von Brennstoffen und sogar von konzentrierter Solarwärme.
Wirkungsgrade
Der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren variiert deutlich für verschiedene Motorentypen, besonders stark aber hängt er von den Betriebsbedingungen ab:
- Der Wirkungsgrad erreicht sein Maximum normalerweise für volle oder jedenfalls recht starke Auslastung, d. h. wenn der Motor annähernd die maximal mögliche Leistung produziert. Bei niedriger Last wird der Wirkungsgrad meist sehr schlecht. Selbst im Leerlauf wird eine erhebliche Menge von Kraftstoff benötigt.
- Die Drehzahl ist ebenfalls wichtig. Sie sollte nicht höher sein als benötigt für die jeweilige Leistung. Eine Reduktion der Leistung wird meist effizienter durch Absenkung der Drehzahl vorgenommen (im Auto: höheren Gang wählen) als durch Reduktion der Zufuhr von Treibstoff und Luft (“Gas wegnehmen”).
- Vor Erreichen der vorgesehenen Betriebstemperatur kann der Wirkungsgrad ebenfalls vermindert sein.
Bei voller Last können Ottomotoren Werte von 30 % oder auch etwas mehr erreichen. Dieselmotoren erreichen auch mehr als 35 %, vor allem bei großen Motoren. Große Schiffsdieselmotoren erzielen sogar Wirkungsgrade in der Gegend von 50 %.
Ökologische Aspekte
Die Abgase von Verbrennungsmotoren enthalten in aller Regel mehr Schadstoffe wie z. B. Stickoxide, verglichen etwa mit Heizkesseln basierend auf den gleichen Brennstoffen. Dies gilt besonders für Motoren mit innerer Verbrennung, da diese recht schnell abläuft und unter weniger gut kontrollierten Bedingungen. Die Art und Menge von Schadstoffbelastungen kann stark von der Art des Motors, den Eigenschaften des Kraftstoffs sowie von den Betriebsbedingungen (Leistung, Drehzahl, Betriebstemperatur) abhängen.
Die Abgasproblematik kann erheblich entschärft werden durch eine nachgelagerte Abgasreinigung, insbesondere mit Abgas-Katalysatoren (gegen Stickoxide, Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe) und Partikelfilter (gegen Ruß, Sulfatpartikel u. ä.). Je nach Motortyp können deutlich unterschiedliche Abgasreinigungsverfahren anwendbar sein.
Siehe auch: Wärmekraftmaschine, Kraftstoff, Kraft-Wärme-Kopplung, Kraftstoff sparen, Motor