30 Tage kostenlos testen

Überzeugen Sie sich von der Qualität unserer Inhalte.

Ottomotor – Aufbau und Funktion

Du möchtest schneller & einfacher lernen?

Dann nutze doch Erklärvideos & übe mit Lernspielen für die Schule.

sofatutor kostenlos testen
Bewertung

Ø 4.4 / 22 Bewertungen

Die Autor*innen
Avatar
André Otto
Ottomotor – Aufbau und Funktion
lernst du in der 8. Klasse - 9. Klasse - 10. Klasse

Grundlagen zum Thema Ottomotor – Aufbau und Funktion

Inhalt

Der Ottomotor

Bestimmt hast du schon einmal den Begriff Ottomotor gehört – immerhin werden die meisten Autos von einem solchen Motor angetrieben. Doch was genau ist ein Ottomotor eigentlich? Woher hat er seinen Namen und wie ist ein Ottomotor aufgebaut? All diese Fragen wollen wir im Folgenden klären.

Ottomotor – eine einfache Erklärung

Ein Ottomotor ist laut Definition ein Verbrennungsmotor: Bei der Verbrennung eines Gasgemisches wird Energie frei. Diese wird in mechanische Energie umgewandelt, zum Beispiel in Bewegungsenergie. Zum Betrieb eines Ottomotors ist also ein Gasgemisch nötig. Dieses setzt sich aus einem Kraftstoff, in den meisten Fällen Benzin, und Luft zusammen.

Ottomotor – Aufbau und Funktion

Die Wirkungsweise eines Ottomotors lässt sich durch sich wiederholende Vorgänge beschreiben. Zusammengefasst werden diese Vorgänge daher auch als Kreisprozess bezeichnet. Je nach Aufbau unterscheidet man beim Ottomotor zwischen Zweitakt- und Viertaktmotoren. Diese Begriffe beziehen sich darauf, wie viele Arbeitsschritte („Takte“) für einen Kreisprozess notwendig sind. Die gebräuchliche Bauweise ist der Viertakt-Ottomotor, daher wird dieser Motor im Folgenden erklärt.

Ottomotor – Aufbau

Ein Querschnitt durch den Ottomotor zeigt, aus welchen Hauptkomponenten er besteht:

  • Brennraum: Raum, in dem das Gasgemisch entzündet werden kann
  • Zündkerze: entzündet das Gasgemisch im Brennraum
  • Einlass- und Auslassventil: Das Gasgemisch kann in den Brennraum gelangen und Abgase können wieder abgelassen werden.
  • Kolben: schließt den Brennraum luftdicht ab und kann nach oben oder unten bewegt werden
  • Pleuelstange und Kurbelwelle: sind so mit dem Kolben verbunden, dass eine Bewegung des Kolbens eine Rotation der Kurbelwelle verursacht und andersherum

Ottomotor Aufbau Physik

All diese Komponenten setzen sich zum sogenannten Hubkolben zusammen. Ein Motor besteht meist aus mehreren dieser Hubkolben.

Ottomotor – Funktion

Die Funktionsweise des Viertakt-Ottomotors lässt sich, wie der Name schon sagt, in vier Schritte unterteilen:

  • 1. Takt: Ansaugen
    Das Einlassventil ist geöffnet und das Gasgemisch kann in den Brennraum strömen. Der Kolben bewegt sich nach unten. Wenn der Brennraum gefüllt ist, wird das Einlassventil wieder verschlossen.
  • 2. Takt: Verdichten
    Der Kolben bewegt sich nach oben. Die dafür notwendige Energie bezieht der Hubkolben, wenn vorhanden, von anderen Kolben des Motors oder aus Bauelementen, die mechanische Energie speichern. Dabei wird das Gasgemisch auf ungefähr ein Zehntel seines ursprünglichen Volumens verdichtet.
  • 3. Takt: Arbeiten
    Mithilfe der Zündkerze wird das Gas gezündet. Dadurch, dass es beim Verbrennen sein Volumen ausdehnt, wird der Kolben nach unten gedrückt. Die Temperatur im Brennraum liegt bei 2000 °C.
  • 4. Takt: Ausstoßen
    Das Auslassventil wird geöffnet und die Verbrennungsgase werden durch die Bewegung des Kolbens nach oben ausgestoßen. Dann wird das Auslassventil wieder verschlossen.

Ottomotor Funktionsweise vier Takte

Während der vier Arbeitstakte hat die Kurbelwelle zwei Umdrehungen gemacht.

Im Vergleich zum Viertaktmotor werden in einem Zweitakt-Ottomotor die Arbeitsschritte Ansaugen und Verdichten und die Schritte Arbeiten und Ausstoßen in jeweils einem Takt zusammengefasst.

Ottomotor – Vergleich zum Dieselmotor

Bestimmt weißt du, dass es nicht nur Motoren gibt, die mit Benzin betrieben werden. Es gibt auch die sogenannten Dieselmotoren. Wie ihr Name schon sagt, werden sie mit dem Kraftstoff Diesel betrieben. Auch Dieselmotoren sind Viertaktmotoren. Ottomotoren und Dieselmotoren haben spezielle Eigenschaften und Unterschiede, die wir in einer Tabelle gegenüberstellen wollen:

Ottomotor Dieselmotor
Kraftstoffverbrauch hoher Kraftstoffverbrauch niedrigerer Kraftstoffverbrauch
Wirkungsgrad ca. 25% ca. 35%
Laufruhe hohe Laufruhe geringe Laufruhe
Abgase hoher CO$_2$-Ausstoß, geringerer Ausstoß von Stickoxiden und Rußpartikeln geringerer CO$_2$-Ausstoß, hoher Ausstoß von Stickoxiden und Rußpartikeln

Wie du sehen kannst, hat der Ottomotor einen geringeren Wirkungsgrad als der Dieselmotor. Das bedeutet, dass mehr Kraftstoff verbrannt werden muss, um die gleiche mechanische Energie zu erhalten. Er ist in dieser Hinsicht also weniger effizient als der Dieselmotor. Dafür hat der Dieselmotor den großen Nachteil, dass in den Auspuffgasen mehr Schadstoffe enthalten sind: Die hohe Menge an Stickoxiden verstärkt die Luftverschmutzung, wodurch das Fahren von Autos mit Dieselmotoren in einigen Städten verboten ist. Außerdem sind in den Abgasen viele Rußpartikel enthalten, die Krankheiten auslösen können.

Die Geschichte des Ottomotors

Der Ottomotor verdankt seinen Namen dem deutschen Erfinder Nicolaus August Otto (1832-1891). Diesem gelang es im Jahr 1876, einen Viertaktmotor zu entwickeln, der auch heute noch als Grundlage für Ottomotoren dient. Dafür erlangte er großes Ansehen in der Öffentlichkeit, denn dieser Motor war viel effizienter als die, die es zu der Zeit schon gab. Tatsächlich hatten vor ihm aber schon andere Erfinder Patente für einen Viertaktmotor angemeldet: Im Jahr 1860 der österreichische Uhrmacher Christian Reithmann (1818-1909) und im Jahr 1862 der französische Ingenieur Alphonse Beau de Rochas (1815-1893). Somit gilt eigentlich Reithmann als Erfinder des Ottomotors. Nachdem er viel Geld von Otto bekommen hatte, unterschrieb Reithmann jedoch eine Erklärung, dass Otto weiterhin als Erfinder des Viertaktmotors gelten dürfe.

Transkript Ottomotor – Aufbau und Funktion

Hallo und herzlich willkommen. Das Video heißt „Ottomotor - Aufbau und Funktion“. Du kennst: Wärmekraftmaschinen. Nachher weißt du über den Ottomotor: Historisches. Aufbau und Funktion. Merkmale, sowie Vor- und Nachteile. Der Film besteht aus fünf Abschnitten. 1. Historisches. 2. Aufbau. 3. Funktion. 4. Der Motor läuft rund. Und 5. Vor- und Nachteile. 1. Historisches. Der Ottomotor ist Antrieb für viele Geräte. Für Autos, Motorräder, Rasenmäher und viele andere. 1860 gab es nachweislich das erste Patent für den Ottomotor. Es wurde erteilt an Christian Reithmann. Er gilt als der Erfinder des Viertaktmotors. Noch andere Ingenieure und Techniker beschäftigten sich mit dem Viertaktmotor. Alphonse Beau de Rochas, Carl Benz, Felice Matteucchi, Eugene Barsanti und schließlich Nicolaus August Otto. Sie alle gelten als Miterfinder der Viertaktmotors. Wie das möglich ist? Stöbert einmal bei Wikipedia. Die Geschichte ist sehr interessant. 2. Aufbau. Der Ottomotor ist eine Wärmekraftmaschine. Genauer eine Verbrennungskraftmaschine. Der Ottomotor wird mit Benzin betrieben. Gewöhnlich ist er ein Viertaktmotor. Schauen wir uns seinen Aufbau an. Das ist der Ottomotor im Querschnitt. Das ist das Einlassventil. Gegenüber liegt das Auslassventil. Orange gekennzeichnet die Zündkerze. Der Kolben ist blau markiert. Die Pleuelstange und schließlich die Kurbelwelle. Das ist der Querschnitt durch einen Ottomotor, einen Viertaktmotor. Ottomotor bedeutet, er verbraucht Benzin als Treibstoff. Der Name Viertaktmotor weist auf die Taktzahl hin. 3. Funktion. Die vier Takte wollen wir nun einmal untersuchen. Beim ersten Takt geschieht das Ansaugen des Benzin-Luft-Gemischs. Dafür wird das Einlassventil geöffnet. Der Kolben bewegt sich nach unten. Das Benzin-Luft-Gemisch dringt in den Zylinder ein. Das Einlassventil wird wieder verschlossen. Beim zweiten Takt sind beide Ventile verschlossen. Der Kolben bewegt sich nach oben. Es kommt zur Verdichtung des Benzin-Luft-Gemischs. Das Gasgemisch wird stark zusammengedrückt. Ein Zehntel des ursprünglichen Volumens bleibt erhalten. Die Temperatur erhöht sich auf bis 500° C. Im dritten Takt findet durch die Zündkerze die Zündung statt. Der Kolben wird nach unten gedrückt, das Benzin verbrennt. Dadurch wird der Kolben weiter nach unten gedrückt. Das geschieht, weil der Druck stark ansteigt. Die Temperatur erreicht 2000° C. Den dritten Takt nennt man Arbeitstakt. Im vierten und letzten Takt kommt es zum Ausschieben der Verbrennungsgase. Das Auslassventil wird geöffnet und die Gase gelangen aus dem Motor heraus. Sie werden durch die Kolbenbewegung herausgedrückt. Das Auslassventil wird wieder verschlossen. Alle vier Takte sind vollzogen. Ihnen entsprechen zwei Umdrehungen der Kurbelwelle. 4. Der Motor läuft rund. Das heißt ruhig und gleichmäßig. Einige Voraussetzungen sind dafür nötig. Eine wichtige Voraussetzung ist, dass man mehrere Zylinder hat. Häufig vier. Jeder dieser Zylinder hat einen eigenen Takt. Jeder Ottomotor braucht für den gleichmäßigen Gang Motoröl. Und schließlich muss mit hochoktanigem, das heißt klopffestem, Benzin gefahren werden. 5. Vor- und Nachteile des Vierzylinder-Viertakt-Ottomotors. Wir betrachten zunächst die Vorteile gegenüber dem Dieselmotor. Er produziert weniger Schadstoffe. Seine Herstellung ist günstiger. Er bringt eine höhere Leistung. Der Ottomotor macht weniger Lärm. Und er hat einen höheren Drehzahlbereich. Und nun zu den Nachteilen. Wir wollen wieder mit dem Dieselmotor vergleichen. Der Ottomotor hat einen geringeren Wirkungsgrad. Achtung: Die Aussage zur Leistung bezog sich auf die Masse. Benzin ist im Vergleich zu Diesel ein gefährlicher Kraftstoff. Und schließlich sind Ottomotoren weniger haltbar. Das war ein weiterer Film von André Otto. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!

8 Kommentare

8 Kommentare
  1. Das war ein sehr interessantes und Inforeiches Video.

    Von Tom, vor 17 Tagen
  2. vielen dank für dieses Video, ich muss in der schule ein Referat über den ottomotor halten, und weiß jetzt, dank diesem Video, sehr viel mehr über ihn!

    Von Simone S., vor mehr als 5 Jahren
  3. Sehr hilfreich vielen Dank

    Von Linda 6, vor fast 6 Jahren
  4. Ich habe mir gerade das Video angeschaut. Bei mir ist alles in Ordnung.
    Ich glaube, du solltest eine neuere Version deines Browsers installieren.
    Alles Gute

    Von André Otto, vor mehr als 6 Jahren
  5. Leider stimmt Text und Bild nicht,
    ansonsten sehr gutes Video.

    Von Fabiludi, vor mehr als 6 Jahren
Mehr Kommentare

Ottomotor – Aufbau und Funktion Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Ottomotor – Aufbau und Funktion kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne die wesentlichen Bestandteile eines Zylinders in einem Otto-Motor.

    Tipps

    Fünf Angaben musst du auswählen.

    Achte auf die richtigen Fachbegriffe.

    Welche Funktionen werden für die Funktionsweise eines Ottomotors benötigt?

    Lösung

    Hier siehst du die Abbildung eines Ottomotorzylinders.

    Ottomotoren besitzen in jedem Zylinder ein Ein- und ein Auslassventil, um das Einleiten des Benzin-Luft-Gemisches und das Ausleiten der Verbrennungsgase zu ermöglichen.

    Der Kolben dient der Verdichtung des Luft-Gas-Gemisches, welches anschließend durch die Zündkerze in Brand gesetzt wird.

    Die Pleuelstange überträgt die Bewegungen des Kolbens auf die Kurbelwelle, so dass eine Drehbewegung entsteht, die das Getriebe des Fahrzeugs antreibt.

    Weitere Bestandteile des Ottomotors sind zum Beispiel Wasserkühler und Nockenwelle, die das Öffnen und Schließen der Ventile steuert.

  • Beschreibe die Funktionsweise eines Ottomotors.

    Tipps

    Ottomotoren sind Verbrennungskraftmaschinen.

    Zunächst müssen die Grundbedingungen zum Ablauf einer Verbrennung vorhanden sein (brennbares Material in ausreichender Dichte).

    Dann kann die Verbrennung initialisiert werden.

    Anschließend müssen die Endprodukte entsorgt werden.

    Lösung

    Der Ottomotor ist in der Regel ein Viertaktmotor. Seine Funktionsweise erklärt sich daher über die vier Takte:

    1. Takt: Ansaugen des Benzin-Luft-Gemisches

    2. Takt: Verdichten des Benzin-Luft-Gemisches

    3. Takt: Zündung des Benzin-Luft-Gemisches und Verbrennung

    4. Takt: Ausstoßen der Verbrennungsgase

    In den Zylinder werden also zunächst durch das Einlassventil die brennbaren Materialien eingeleitet (Benzin und Luft). Dann werden diese durch den Kolben verdichtet und anschließend mit Hilfe der Zündkerze entzündet. Die Endprodukte dieser Verbrennung, die Verbrennungsgase, werden dann im letzten Takt über das Auslassventil ausgeleitet.

  • Vergleiche die Vorzüge des Otto- und des Dieselmotors miteinander.

    Tipps

    Fünf Vorteile sind hier dem Ottomotor zuzuordnen, drei dem Dieselmotor.

    Die Vorteile des Dieselmotors ergeben sich aus den Nachteilen des Ottomotors.

    Lösung

    Bei jedem Fahrzeugerwerb stehen die zukünftigen Besitzer auch vor der Frage, für welchen der beiden üblichen Motortypen (Diesel- oder Ottomotor) sie sich entscheiden sollen.

    Aus ökologischer Sicht sprechen der geringere Schadstoffausstoß und die geringere Lärmbelästigung für den Ottomotor. Allerdings handelt es sich bei Benzin um einen gefährlichen Kraftstoff. Aus ökonomischer Sicht ist die Herstellung eines Ottomotors zwar günstiger, dafür ist er jedoch nicht so haltbar und muss schneller repariert oder ersetzt werden. Im Leistungsbereich ist der Ottomotor zwar überlegen und deckt einen höheren Drehzahlbereich ab, dafür hat er jedoch einen geringeren Wirkungsgrad.

    Für eine Entscheidung kann es daher hilfreich sein, eine Liste mit Vorteilen der beiden Motorentypen aufzustellen. Die Bilanz fällt hier jedoch, wie du gesehen hast, relativ ausgeglichen aus. Daher muss jeder für sich entscheiden, welche Vorteile ihm neben anderen Kriterien besonders wichtig sind.

  • Analysiere die Funktionsweise des Viertakt-Ottomotors im Detail.

    Tipps

    Jeweils zwei Takte sind in einer Abbildung dargestellt.

    Lösung

    Und so würde die Beschreibung in der Zeitschrift richtig lauten:

    Im ersten Takt wird das Benzin-Luftgemisch angesaugt. Das Einlassventil wird dafür geöffnet, der Kolben bewegt sich nach unten und das Gemisch strömt in den Zylinder. Am Ende des ersten Taktes schließt sich das Einlassventil wieder.

    Im zweiten Takt bewegt sich der Kolben im Zylinder nach oben und verdichtet dadurch das Benzin-Luftgemisch. Beide Ventile sind geschlossen und die Temperatur im Zylinder steigt auf 500°C an.

    Der dritte Takt ist der Arbeitstakt des Viertakt-Ottomotors. Durch die Zündkerze wird das komprimierte Benzin-Luftgemisch entzündet. Der starke Druck schiebt den Kolben nach unten. Es herrschen Temperaturen bis zu 2000°C.

    Im vierten Takt bewegt sich der Kolben nach oben. Damit werden die Verbrennungsgase durch das geöffnete Auslassventil nach außen geleitet.

  • Gib an, mit welchen Begriffen der Ottomotor bezeichnet werden kann.

    Tipps

    Wärmekraftmaschinen wandeln Wärmeenergie in mechanische Energie um, Kältekraftmaschinen hingegen mechanische Energie in Wärmeenergie.

    Welchen Treibstoff nutzt der Ottomotor?

    Wie werden der Kolben und die Kurbelwelle im Arbeitstakt angetrieben?

    Lösung

    Der Ottomotor gehört allgemein in den Bereich der Wärmekraftmaschinen. Die Wärmeenergie, die bei der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entsteht, wird in mechanische Energie, also Bewegungsenergie des Kolbens, der Pleuelstange, der Kurbelwelle und somit letztendlich des Getriebes überführt.

    Da in Ottomotoren die Verbrennung des Benzin-Luft-Gemisches zum Antrieb des Kolbens genutzt wird, spricht man auch von Verbrennungskraftmaschinen. Diese sind eine Kategorie der Wärmekraftmaschinen. Andere Kategorien sind zum Beispiel die Dampfmaschinen oder Gasturbinen.

    Ottomotoren benötigen somit einen Kraftstoff, der verbrannt werden kann. Sie sind dabei immer Benzinmotoren. Der zweite wichtige Motortyp ist der Dieselmotor, der als Kraftstoff, wie der Name schon sagt, Diesel verwendet.

  • Analysiere die verschiedenen Bautypen von Ottomotoren.

    Tipps

    Über welche drei Eigenschaften geben die Namen der Motoren gegebenenfalls Auskunft?

    Lösung

    Motoren können unter anderem anhand ihrer Zylinderzahl, anhand der Anzahl der Takte, in dem die Zylinder arbeiten sowie anhand des benötigten Treibstoffes eingeteilt werden.

    Der Vierzylinder-Viertakt-Ottomotor besitzt insgesamt vier Zylinder. Jeder Zylinder arbeitet dabei in vier Takten. Der Treibstoff ist das Benzin. Durch die Verwendung mehrerer Zylinder läuft der Motor regelmäßig. Er kommt häufig in PKWs zum Einsatz, aber auch in Motorrädern, leichten LKWs und Booten. Analoges gilt für den Einsatz von Vierzylinder-Viertakt-Dieselmotoren.

    Dem Viertaktmotor gegenüber steht der Zweitaktmotor. Er unterscheidet sich darin, dass bei ihm jeweils zwei Takte des Viertaktmotors zusammengelegt sind, also gleichzeitig ablaufen. Der erste Takt beim Zweitaktmotor beinhaltet die Verdichtung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und dessen Zündung. Der zweite Takt beinhaltet den Arbeitstakt sowie das Ausführen der Verbrennungsprodukte und das Einlassen der neuen Produkte. Zweitakter können sowohl Benzin als auch Diesel verwenden. Je nach Einsatzgebiet variiert außerdem die Zylinderzahl.

    Vierzylinder-Zweitakt-Ottomotoren werden beispielsweise in Motorrädern verwendet. Ein Sechszylinder-Zweitakt-Ottomotor findet sich bei manchen Rennbooten. Zweitakt-Dieselmotoren finden sich in großen Fahrzeugen wie Lokomotiven und Schiffen.

30 Tage kostenlos testen
Mit Spaß Noten verbessern
und vollen Zugriff erhalten auf

2.251

sofaheld-Level

3.938

vorgefertigte
Vokabeln

10.814

Lernvideos

44.102

Übungen

38.759

Arbeitsblätter

24h

Hilfe von Lehrer*
innen

laufender Yeti

Inhalte für alle Fächer und Klassenstufen.
Von Expert*innen erstellt und angepasst an die Lehrpläne der Bundesländer.

30 Tage kostenlos testen

Testphase jederzeit online beenden