Benzinmotor

Ein Benzinmotor wandelt die chemische Energie in Benzin durch kontrollierte Explosionen in Metallzylindern in mechanische Arbeit um. Ein Gemisch aus Luft und verdampftem Kraftstoff gelangt in jeden Zylinder, wird von einem aufwärts bewegenden Kolben verdichtet und dann bei hohem Druck und hoher Temperatur durch eine Zündkerze gezündet. Die expandierenden Gase treiben den Kolben nach unten, wodurch eine Kurbelwelle rotiert, und der Zyklus beginnt von vorn. Das unterscheidet sich grundlegend von Dieselmotoren, die Kraftstoff allein durch Verdichtungshitze ohne Zündkerzen zünden. Benzinmotoren dominieren leichte Fahrzeuge, weil sie bei Kälte leicht starten, schnell hochfahren und bei moderater Leistung sauber laufen.

Die meisten Benzinmotoren sind Viertaktausführungen und durchlaufen einen vollständigen Verbrennungszyklus in vier Kolbenhüben: Ansaugen, Verdichten, Leistung und Ausstoß. Zweitakt-Varianten, verbreitet in Kettensägen und kleinen Motorrädern, verbinden diese Hübe zu zwei und bieten höhere Leistungsdichte, erzeugen aber mehr Emissionen und erfordern Öl gemischt in den Kraftstoff zur Schmierung. Der Hubraum, gemessen in Kubikzentimetern (ccm) oder Litern, bestimmt das Arbeitsvolumen: Ein 2,0-Liter-Motor hat vier Zylinder mit je 500 ccm. Ein 1,5-Liter-Benzinmotor in einem Schrägheck erzeugt typischerweise 100 bis 120 Bremsleistung; größere Varianten in Lastkraftwagen oder Hochleistungsfahrzeugen können über 400 Leistung übersteigen.

Benzineinspritzung hat seit den 1990er Jahren Vergaser weitgehend ersetzt. Moderne Systeme spritzen Hochdruck-Benzin direkt in jeden Zylinder oder in den Ansaugkanal, elektronisch gesteuert zur Optimierung des Kraftstoff-Luft-Gemischs. Das verbessert die Effizienz, verringert Emissionen und ermöglicht Motoren, immer strengere Normen zu erfüllen. Der Kraftstoff muss eine ausreichende Oktanzahl haben, typisch 95 oder 98 RON in Europa, um Klopfen zu vermeiden, ein metallisches Pochen, das durch unkontrollierte Detonation verursacht wird und Kolben beschädigt und Leistung verringert. Hochverdichtungsmotoren mit etwa 11:1 oder 12:1 benötigen Premium-Kraftstoff; niedrigere Verdichtungsmotoren laufen mit Normalkraftstoff bei Verhältnissen um 9:1.

Ausfallarten umfassen Kohlenstoffablagerungen auf Einlassventilen und Injektoren, die Luftzufuhr verringern und raue Leerlauf oder Verzögerung verursachen. Zündkerzen verschleißen nach 20.000 bis 30.000 Kilometern, verursachen Fehlzündungen und Verkokung. Zahnriemenversagen, das ohne Vorwarnung nach 100.000 Kilometern oder länger je nach Motorausführung auftritt, kann katastrophale Ventilschäden verursachen, wenn nicht planmäßig getauscht. Überhitzung, oft durch Kühlmittellecks oder Thermostatausfall, verzieht Zylinderkopf und Dichtungen, führt zu Kompressionsverlust und Ölverunreinigung.

Der Begriff "Benzin" stammt von der britischen Kurzform von "Petroleum Spirit". Amerikaner und andere verwenden "Gasoline" oder "Gas", obwohl letzteres irreführend ist, da der Kraftstoff flüssig ist. Benzinmotoren bleiben die Basistechnologie, gegen die Alternativen gemessen werden: Dieselmotoren bieten besseres Drehmoment und Verbrauch für schwere Arbeit; Hybridsysteme fügen Elektromotoren für Stadtfahrten hinzu; und batterieelektrische Fahrzeuge eliminieren Verbrennung vollständig. Für Kosten, Einfachheit und Betankungskomfort bleibt der Benzinmotor weltweit die dominante Energiequelle im Personenverkehr.