Wie funktioniert ein Verbrennungsmotor?

Der Verbrennungsmotor wird verwendet, um fast alle Landfahrzeuge und auch viele Wasser- und Luftfahrzeuge anzutreiben. In einem Verbrennungsmotor füllt ein Kraftstoff, beispielsweise Benzin, eine Kammer und wird dann von einer Zündkerze gezündet, was eine kleine Explosion verursacht, die Arbeit erzeugt.

Das durch die Explosion erzeugte überhitzte expandierende Gas drückt einen Kolben, der eine Kurbelwelle antreibt, die normalerweise mit einer Achse verbunden ist. Die Achse ist mit Rädern verbunden, die sich drehen, um ein Fahrzeug, wie beispielsweise ein Automobil, vorwärts anzutreiben.

Die gesamte Baugruppe aus Kammer, Zündkerze, Kolben, Kurbelwelle und Ventilen, die Kraftstoff und Luft durchlässt, wird als Zylinder bezeichnet. Während Kleingeräte wie Kettensägen nur einen Zylinder verwenden, kommen bei Autos in der Regel vier bis acht zum Einsatz. Historische Flugzeuge hatten bis zu 28 Zylinder, um ihre Propeller anzutreiben.

Der Verbrennungsmotor unterscheidet sich von externen Verbrennungsmotoren (wie Dampfmaschinen) dadurch, dass die durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugte Energie effizient in einem Zylinder enthalten ist. In Dampfmaschinen wird Kraftstoff verwendet, um Wasser in Dampf umzuwandeln, der sich dann durch einen Mechanismus bewegt und Arbeit leistet. Verbrennungsmotoren brauchten einige Zeit, um zu perfektionieren, denn der Zylinder muss im Laufe seiner Betriebslebensdauer dem Verschleiß von vielen tausend Explosionen standhalten.

Obwohl Ingenieure seit dem 18. Jahrhundert mit Automobilen experimentierten, die von verschiedenen Motortypen angetrieben wurden, entwickelten die Deutschen Daimler und Benz erst Ende des 19. Jahrhunderts Verbrennungsmotoren, die für die Massenproduktion und Kommerzialisierung geeignet waren. Dies leitete die moderne Ära der Verbrennungsmotoren ein, die für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden. Seit mehr als einem Jahrhundert im allgemeinen Gebrauch, könnte es noch eine Weile dauern, bis unsere Ingenieure einen neuen Motorstandard für den Antrieb unserer Vielzahl von Maschinen entwickeln.