Quelle: Helmut Hütten, "Motoren", Motorbuchverlag Stuttgart, Umschlag
Der Ottomotor
Der Erfolg der atmosphärischen Motoren haben Otto nicht über die Tatsache hinweggetäuscht, dass der wirklich entwicklungsfähige Motor noch nicht gefunden war. Er grübelte schon lange über dem Problem, das die Explosionsmotoren an einer regelmässigen Arbeitsabgabe hinderte: Die Verbrennung erfolgte stossartig. Seine Bestrebungen, ein Gemisch langsam und sicher verbrennen zu lassen, die Leistung aber durch eine Verdichtung trotzdem hochzuhalten, führten ihn schliesslich auf den richtigen Weg.
Im Jahre 1876 baute er seinen ersten Viertakter. Wilhelm Maybach (1846-1929), einer der bekanntesten deutschen Ingenieure, vervollkommnete die Konstruktion, die bereits Ende des Jahres 1876 auf den Markt kam.
Ottos Versuchsmotor von 1876. Quelle: Helmut Hütten, "Motoren", Motorbuchverlag Stuttgart, S. 264
Im folgenden Schema werden alle vier Takte eines Ottomotors deutlich, der auch heute noch den Grundplan für moderne gemischverdichtende Motoren liefert:
Funktionsweise Ottomotor
1. Ansaugtakt: Das Kraftstoff-Luftgemisch wird durch den nach unten gleitenden Kolben angesogen.
2. Verdichtungstakt: Der noch oben gleitende Kolben verdichtet das Gemisch und nimmt dabei Arbeit auf, die vom Schwungrad entrichtet wird.
3. Arbeitstakt: Im oberen Totpunkt wird das Gemisch gezündet. Der entstehende Druck presst den Kolben in den Zylinder zurück: Arbeit wird verrichtet.
4. Ausschiebetakt: Die verbrannten Abgase werden durch den erneut nach oben steigenden Kolben über ein zweites Ventil ausgestossen.
Nach der Veröffentlichung von "Ottos neuem Motor" durch die Gasmotorenfabrik Deutz in Deutschland und bald darauf als "Otto silent" in England begannen Probleme, wie wohl bei jeder genialen Erfindung auftauchen. Weil die Funktionsweise relativ einfach war, begannen viele Fabriken, den Motor nachzubauen. Nikolaus Otto wurde in Patentstreitereien gezogen, und nachdem bekannt wurde, dass bereits Beau de Rochas einen Viertaktmotor geplant hatte, wurde ihm das Patent entzogen. Es begann ein unvergleichlicher Konkurrenzkampf, der Ottomotor wurde sehr rasch weiterentwickelt, bessere Zubehörteile (Vergaser, Zündmechanismus, Ventile, Kolben) entstanden, die Hubräume und Drehzahlen wurden erhöht und die PS-Leistungen steigerten sich dramatisch. Otto konnte vor seinem Tod noch einen 100 PS Ottomotor erleben (sein erster Motor leistete ca. 3 PS).
Quelle: Helmut Hütten, "Motoren", Motorbuchverlag Stuttgart, Umschlag
Kraftstofffrage
Wie bereits die Ingenieure früherer Motorengenerationen beschäftige auch Otto die Frage des Brennstoffs. Er benutzte für seinen ersten 4-Takter noch Gas, das er - nach starker Beschäftigung mit dem Verbrennungsvorgang - geregelt verbrennen konnte. Karl Benz und Gottlieb Daimler, die mit ihren Automobilen heute noch weltbekannt sind, bauten 1883 einen Motor, in dem Benzin durch einen Oberflächenvergaser in die Ansaugluft gelangt. Erstmals gelang es also, flüssige Kraftstoffe zu verwenden. Damit war ein grosser Schritt in Richtung Automobil getan, denn flüssige Treibstoffe benötigen viel weniger Platz als gasförmige. Mehr zu Vergasern können Sie im Kapitel «Zubehör» lesen.
sv, ohs, ohv
Der sv-Motor
Beim sv-Motor ist die Nockenwelle seitlich gelagert, das Ventil ebenfalls. sv steht aus dem Englischen für side valve. Dieser Motorentyp gilt als veraltet und wird kaum mehr eingesetzt. Die Brennkammer ist nicht kompakt und eine regelmässige Verbrennung ist sehr schwer zu bewerkstelligen, weil die Ventile seitlich angebracht sind. Das zweite Ventil fehlt natürlich nicht, jedoch ist es hinter dem anderen nicht zu sehen.
Animation: sv-Motor
Der ohv-Motor
Der ohv-Motor (für over head valve) hat wie der sv-Motor eine seitliche Nockenwelle, welche einfacher zu konstruieren ist als eine oben liegende (siehe ohc). Diese "kopfgesteuerten" Motoren erlauben eine kompaktere Brennkammer. Der Nachteil dieser Bauart ist, dass die langen Hebel sehr träge sind und starke Massenkräfte entwickeln.
Animation: ohv-Motor
Der ohc-Motor
Die modernste, leistungsfähigste, aber auch komplizierteste Bauart gebraucht der ohc-Motor (over head camshaft). Die Nockenwelle liegt direkt über den Ventilen. Manchmal werden sogar zwei seperate Nockenwellen verwendet, um die Ventile einzeln zu bedienen. Da die Nockenwelle einen beträchtlichen Abstand zur Kurbelwelle hat, gab es lange Zeit Probleme, diese miteinander zu verbinden. Mittlerweile gibt es Lösungen mit Zahnrad-, Ketten-, Königswellen- und Riemenübertragung. (Funktionsweise siehe Ottomotor-Animation oben)
