Die Motoren

Motoren und deren Arten
​Die Unterteilung der Verbrennungsmotoren erfolgt nach mehreren Gesichtspunkten:
  • nach der Bauform
 
 
  • nach dem Wirkprinzip
    • Zweitakt (ältere Pkw und Motorräder)
    • Viertakt (aktuelle Pkw, Lkw und viele Motorräder)
Auch nach der Anordnung der Zylinder gibt es verschiedenartige Motoren:
So sprechen wir von 2,4,5,6,8,10,12,16 oder gar 24 Zylindermotoren. letzte finden jedoch im kraftfahrzeuge keine beachtung. Bei den meisten Europäischen oldtimern finden sich 4 oder auch 6 zylindermotoren wieder.  Alte Amerikanische Autos hingegen haben oft 8 oder gar 12 Zylinder.
​​Ferner gibt es wie beschrieben weitere Zylinderanordnungsmotoren die neben der Zylindermenge auch nach ihrer Bauart unterschieden werden. 

 

Funktion
Die Ausdehnung des Gases in einem Zylinder verrichtet Arbeit an einem Kolben, die durch eine Pleuelstange auf die Kurbelwelle übertragen wird. So wird die oszillierende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung umgesetzt, und die Kolben können Arbeit über die Pleuel an die Kurbelwelle abgeben (Abb. 1). Zwei Bauformen sind bekannt:
  • Beim Standmotor ist das Motorgehäuse mit den Zylindern fixiert und die Kurbelwelle dreht sich. Diese Bauform ist heute die mit Abstand häufigste.
  • Beim Umlaufmotor ist die Kurbelwelle fixiert und das Motorgehäuse dreht sich. Die Zylinder kreisen um die Kurbelwellenachse. Die Hubzapfen sind exzentrisch zur dieser angeordnet, wodurch der Hub der einzelnen Kolben in den Zylindern zustande kommt, genau wie beim Standmotor. Betrachtet man nur die Bewegung der Teile relativ zueinander, unterscheiden sich die beiden Bauformen nicht. Frühe Flugmotoren waren häufig Stern-Umlaufmotoren. Eine symmetrische Anordnung der Zylinder um die Kurbelwelle ist zur Vermeidung von Unwucht praktisch zwingend.
Ferner kann man Entwicklungsseitig noch über Massenkräfte, Massen-ausgleich und Massenordnung sprechen, was aber an dieser Stelle sicher nicht sinnvolol ist, da diese Themen ausschließlich mit komplizierten Formeln und Berechnungen einhergehen.
 
Was aber ist mit dem Material und weche Bauteile unterliegen im Motor am häufigsten einem Defekt?
 
Viele Teile im Motorinneren sind enormen Kräften ausgesetzt. Reibungs- kräfte, Torrosionsbewewgungen, Thermische Beanspruchungen sind die wesentlichen Faktoren die gegen die langlebiegkeit des Materials sprechen. Moderne Motoren werden aus einer Aludruckgußlegierung gefertigt, die es ermöglicht eine langlebiege Beanspruchung standzuhalten. Früher, also bei Fahrzeugen so bis in die 70er Jahre waren Kilometerstände bei Ottomotoren von 120000 schon bedenklich hinsichtlich der weiteren Haltbarkeit des Aggregates Motor. Heute haben vergleichsweise gleich starke Hubraummotoren mit teils Laufleistung von 200000 Km kein Problem. Dies liegt gerade und vor allem an der veränderten und fortschrittlichen Materialverwendung, hier Aludruckgusslegierungen. 
 
Die Fertigung solcher Alugusslegierungen besteht keineswegs nur aus reinem Aluminium, dies würde hinsichtlich der Festigkeit bei der Verwendung von Motoren nicht genügen. Insofern werden in der Produktion sog. zusätzliche Legierungselemente verwendet, die eine Verbesserung der Festigkeitseigenschaften bewirkt. 
Hierzu gehören z.B.
  • AlSi9Cu3(Fe)
  • AlSi12Cu1(Fe)
also Aluminium, Silizium, Kupferlegierungen die je nach zusammensetzung für eine Motorenblockentwicklung geeignet sind.
Andere Bauteile die im Motor enthalten sind wie z.B. die Kurbelwelle und Pleuel werden aus Stahl gefertigt. Die Kolben ebenso aus einer Alu-legierung und die Kolbenringe bestehen aus grauguss. Die Pleuellager meist aus Zinn/bleilegierungen und die Simmerringe aus Kunststoff. Des weiteren sind veschiedene Dichtungen aus Kupfer oder Messing-verschraubungen. Letztlich ist dann noch die Ölwanne aus Stahlblech zu nennen.
Welche Bauteile können kaputt gehen und warum?
Ventildeckeldichtung
Zylinderkopfdichtung
Schaftdichtungen
ferner
Kurbellwellenlager
Kolbenringe
Ventile
Ventildeckeldichtung
Der sehr oft auftretende Defekt an Bauagregaten des motors dürfte da
die oben liegende Ventildeckeldichtung sein. Diese ist Witterungseinflüssen und Thermischen Faktoren ausgesetzt. Allerdings muß diese Dichtung doch auch die Verwirbelung des öles bei laufendem Motor im inneren verkraften. Dies führt manchmal zu einem leichten aufweichen und somit zur undichtigkeit des Ventildeckels. Eine defekte Ventildeckeldichtung ist kein Weltuntergang und erst Recht kein Motorschaden.
Zylinderkopfdichtung
Die wohl häufigste Form eines Defektes bezieht sich nicht im direkten Sinne auf das motormaterial, sondern auf die sehr beanspruchten Dichtungen. Im besondren ist die Zylinderkopfdichtung genannt. dies ist ein bauteil die sehr hoher Beanspruchung ausgesetzt ist. Zum einen soll diese Dichtung den Motorenblock mit dem Zylinderkopf verbinden und Abdichten. Dieses abdichten ist allerdings keineswegs nur nach aussen zu sehen, sondern vielmehr auch nach innen, da diese Dichtung die Aufgabe hat dafür zu sorgen, dass der Öl und Kühlkreislauf nicht zusammengeführt werden dürfen. Entsprechende Ausstanzungen und Dichtungsstege sorgen für ein solches zusammenspiel. Kommt es z. b. vor, dass ein Aggregat des Kühlkreislaufes defekt ist kann es sein, dass die Zylinderkopfdichtung ebenso Schaden nimmt, was ein Öffnen des Motors zur Folge hätte.
Schaftdichtungen
Mit Schaftdichtungen sind die Dichtungen gemeint, die ein Ventil bei Betrieb des Motors in der Führung halten und dafür sorgen sollen, das kein öl mit in den Verbrennungsraum gelangen soll. Manchmal sieht man fahrende Autos die eine blaue Qualmwolke hinter sich herziehen, was auf defekte Schaftdichtungen hinweist.
Kurbellwellenlager
Ein kurbelwellenlager ist ein sehr spezialisiertes Lager welches zur Aufnahme der Kurbelwelle im Motorblock bei Verbrennungsmotoren dient. Moderne lagerausführungen sind durchweg als Gleitlager gefertigt. 
Dierse sog. Hydrodynamischen ausführungen der lager ermöglicht ein durchlaufen eines Ölstromes und sorgt somit für gewollte Material-reibungsverluste. Dies geht sogar soweit, dass kein metalischer Kontakt zwischen der Kurbelwelle und dem Lager entsteht. 
Bei der Entstehung von Unwuchtigkeiten in der Kurbelwelle, hohen Laufleistungen oder zu hoch entstehenden Drücken wie beispielsweise nach dem Wechsel einer Zylinderkopfdichtung können Lagerungen an der Kurbelwelle Schaden nehmen. Je nach Alter des Fahrzeuges heißt es  dann entweder zur Motoreninstandsetzung, oder einen Austauschmotor einbauen zu lassen.
Kolbenringe
Ein Dichtungselement auf dem Kolben sitzend. So kann man einen Kolbenring beschreiben. Diese kolbenringe haben gleich mehrere Aufgaben zu erfüllen.
 
  • Ableitung von Verbrennungswärme
  • Abdichtung des Arbeitsraumes
  • Dosierung des Schmieröls zwischen Lauffläche und Zylinderwand
 
Kolbenringe sind keine geschlossenen Ringe. Kolbenringe haben im eingebauten Zustand am Umfang eine Öffnung, den sog. Ringstoß.
Im freien, d. h. nicht eingebauten Zustand sind Kolbenringe nicht rund, sondern haben eine definierte unrunde Form und eine Öffnung – die sog. Maulweite. Erst im Einbauzustand werden die Ringe in Kreisform gedrückt. Je nach Anforderungen an mechanische Festigkeit und Verschleißwiderstand werden die Ringe aus GUSS- oder auch aus Stahl-werkstoffen gefertigt. Auf Stahlringen wird häufig die an der Zylinderlauffläche liegende Randschicht durch Nitrieren gehärtet.
Ventile
Motorventile im Verbrennungsmotor haben grundsätzlich die Aufgabe einen oder sofort mehrer Kanäle mit Luftbzw. mit Kraftstoff- Luft Gemisch zu versorgen. Nachdem das sog. Einlassventil das Gemisch über den jeweiligen Kanal in den Brennraum gelassen hat entsorgt das sog. Auslassventil nnach der verbrennung dafür das überschüssiges Material, nämlich durch die Verbrennung entstandenen Abgase wieder entsorgt werden. 
Ferner haben ventile die Aufgabe also den jeweiligen kanals geschlossen zu halten bzw. Abzudichten, wenn es nicht zur Verbrennung ansteht.
Der Gesamte Vorgang, also ein Öffnen des jeweiligen Ventiles und ein schließen des jeweiligen Ventiles geht je nach Motordrehzahl sehr schnell.
Da Ventile teilweise bis über 50 mal Pro Sekunde wohlbemerkt öffnen und wieder schließen, bedarf es natürlich einem extremen Material. Hinzu kommt, dass die Ventile im Einlassbereich oft 500° an Temparatur ausgesetzt sind. Bei den Auslassventilen sind es 850° bzw. sogar über 1000° Grad bei einem Dieselmotor.
Bei den Oldtimern müssen Ventile in bestimmten Abständen einem Ventilausgleichspiel unterzogen werden, was bedeutet, sie müssen, anders als bei Modernen Kraftfahrzeugen nach bzw. eingestellt werden. Diese einstellung erfolgt mittel sog. Fühlerlehren, einem Werkzeug dass heute kaum mehr Verwendung findet. 

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