Ein Auto besteht aus vielen tausend Einzelteilen. Doch was ist davon eigentlich notwendig damit das Auto auch fährt? Der Zigarettenanzünder, die elektrischen Fensterheber oder das Autoradio? Auf alle diese Dinge kann man auch verzichten und trotzdem würde das Auto noch fahren.
Schauen wir einmal wie die Autos vor mehr als 100 Jahren aussahen. Diese hatten einen Motor und verschiedene Teile wie Getriebe, Kupplung und Antriebswelle, um die Kraft vom Motor auf die vier Räder zu übertragen.
Bremsen und eine Lenkung gab es natürlich auch. Eine Sitzgelegenheit war ebenso vorhanden, denn wer wollte schon die ganze Zeit stehen.
All diese Teile wurden an einen Rahmen gehängt, die Karosserie.
Das Prinzip der Lenkung, der Räder und der Bremsen kennt ihr beispielsweise vom Fahrrad.
Deshalb sollen hier nur die Prinzipien des Motors und der Kraftübertragung erklärt werden.
Der Motor
Automobile werden mit Otto-Motoren, die mit Benzin funktionieren, oder mit Dieselmotoren ausgerüstet.
Diesel-Kraftstoff ist nichts anderes als Heizöl, nur ein paar chemische Zusätze kommen noch hinein, damit der Motor besser läuft.
Aber im Prinzip könnte man auch das Heizöl verwenden (ist aber verboten).
Das Kernstück des Dieselmotors besteht aus dem Zylinderblock in dem, je nach Bauart zwei, drei, vier, fünf oder sechs (manchmal auch noch mehr) Zylinder sitzen.
In diesen Zylindern bewegt sich der so genannte Kolben.
Am Kopf des Zylinders ist die Einspritzdüse angebracht, durch die der Diesel-Kraftstoff mit hohem Druck in den Verbrennungsraum gespritzt wird. Ebenso sitzen am Zylinderkopf zwei Ventile, das Einlassventil und das Auslassventil. Bewegt sich der Kolben im Zylinder nach unten, so kommt Luft durch das Einlassventil in den Zylinder.
In der nächsten Phase bewegt sich der Kolben nach oben und die Luft im Zylinder wird zusammengedrückt. Was dabei passiert, kennt ihr vielleicht vom Fahrrad. Wenn ihr mit der Luftpumpe ganz schnell Luft in einen Reifen pumpt, so wird die Luftpumpe warm. Dies liegt daran, dass Luft, die zusammengedrückt wird, sich erwärmt. Nun wird die Luft in dem Zylinder sehr stark zusammengedrückt (auf ungefähr das 30 bis 50-fache unseres Atmosphärendruckes) und erwärmt sich dadurch auf eine Temperatur von 700-900 °C
Kommt nun der Diesel-Kraftstoff durch die Einspritzdüse in den Zylinder, so entzündet er sich bei diesen hohen Temperaturen sofort und explodiert. Der Kolben saust nun nach unten. Das verbrannte Luft- Dieselgemisch, das sind die Abgase, die beim Auspuff herauskommen, muss natürlich aus dem Zylinder verschwinden, damit wieder frische Luft hinein kann.
Bei so genannten Zwei-Takt Motoren geschieht dies während der Kolben sich nach unten bewegt. Bei Vier-Takt Motoren, wird die verbrauchte Luft bei einer weiteren Bewegung des Kolbens nach oben ausgepresst, danach bewegt sich der Kolben noch einmal nach unten und erst dann beginnt das Ganze wieder von vorne.
Die verschiedenen Zylinder (zwei, drei oder mehr) sind nun hintereinander geschaltet, so dass es nacheinander in den Zylindern zur Explosion des Kraftstoffes kommt. Der Kolben ist nach unten mit der Pleuelstange (Bild links) an der Kurbelwelle (Bild unten) befestigt ist. Diese wird durch die Bewegung der Kolben in eine Drehbewegung versetzt.
Der Otto-Motor unterscheidet sich von dem Diesel-Motor dadurch, dass das Benzin durch einen elektrischen Funken entzündet wird. Dieser Funken wird von der Zündkerze erzeugt.
Da die Entzündung des Kraftstoffes von außen erfolgt, muss auch kein hoher Druck im Zylinder aufgebaut werden. Der Diesel-Motor kommt ohne diese Zündhilfe aus, und der Kraftstoff entzündet sich praktisch von selbst, deshalb bezeichnet man den Diesel-Motor auch als Selbstzünder.
Das Getriebe
Ein Fahrrad mit vielen Gängen ist sehr praktisch. Wenn es bergauf geht, nimmt man hinten einen größeren Zahnkranz und schon geht es leichter. Stellt euch einmal vor ihr würdet mit einem Fahrrad einen steilen Berg hinauf fahren und dabei hättet ihr nur den Gang mit der größten Übersetzung (großes Zahnrad vorne und kleinstes Zahnrad hinten) zur Verfügung. Nach wenigen Metern würdet ihr aufgeben, weil eure Muskeln die Pedale nicht mehr bewegen könnten.
Genau so ginge es dem Motor wenn er nur den fünften Gang zur Verfügung hätte.
Aus diesem Grunde gibt es ein Getriebe beim Auto.
Das Getriebe beinhaltet also verschiedene Zahnkränze, um die Kraft, die vom Motor kommt bestmöglich in Bewegung umzusetzen.
Vom Getriebe geht es dann weiter zur Antriebswelle, die dafür sorgt, dass die Drehbewegung auf die Räder umgesetzt wird.
Die Kupplung
Die Kurbelwelle dreht sich ungeheuer schnell. Schaut einmal auf den Drehzahlmesser eines Autos. Dort sind beispielsweise Zahlen von 10 bis 70 angegeben. Doch die müsst ihr noch mit hundert multiplizieren. Dann habt ihr die Drehzahl der Kurbelwelle pro Minute, also zwischen 1000 und 7000 Umdrehungen.
Formel 1 Motoren haben übrigens Drehzahlen von über 17000 Umdrehungen pro Minute.
Bei diesen Drehzahlen wirkt ein sehr großer Druck auf die Zahnräder im Getriebe.
Wollte man dabei den Gang (also das Zahnrad) wechseln, würde es ganz schön im Getriebe knirschen und die Zahnräder wären bald kaputt.
Deshalb gibt es die Kupplung.
Diese trennt die Kurbelwelle immer dann von dem Getriebe, wenn der Fahrer das Kupplungspedal hinabdrückt, um den Gang zu wechseln.
Kurven fahren ist ganz schön schwer
Warum starten die Läufer beim 200 und 400 Meter Lauf in der Leichtathletik immer so komisch versetzt? Ganz klar der Weg auf der Innenbahn ist kürzer als der auf der Außenbahn. Deshalb bekommt der Starter auf der Außenbahn erst einmal einen Vorsprung, der natürlich im Ziel aufgebraucht ist.
Wie ist dies aber beim Auto, hier kann kein Rad einen Vorsprung bekommen, wenn es in eine Kurve geht, aber eigentlich drehen sich alle Räder gleich schnell.
Doch das kurveninnere Rad hat einen kürzeren Weg zurückzulegen als das kurvenäußere.
Um dies auszugleichen, ist das Ausgleichsgetriebe (Differential) da.
Es sorgt dafür, dass das kurveninnere Rad etwas langsamer läuft als das äußere.
Auspuff und noch viel mehr
Braucht das Auto eigentlich einen Auspuff? Nicht unbedingt, aber ohne Auspuff wäre es ganz schön laut (ihr habt bestimmt schon einmal ein Auto an euch vorbei fahren hören, an dem der Auspuff kaputt war). Der Auspuff sorgt zusätzlich auch für die Reinigung der Abgase.
Viele andere Teile gibt es noch am Auto, wie den Bremskraftverstärker, der die Kraft, die man mit dem Fuß auf das Bremspedal ausübt, verstärkt. Oder auch das Anti-Blockier-System (ABS).Tritt man nämlich mit aller Kraft auf das Bremspedal, ist die Bremswirkung so stark, dass die Räder stehen bleiben. Mit fest stehenden Rädern kann man aber nicht lenken. Deshalb sorgt das ABS dafür, dass die Räder nicht vollständig blockieren und man das Auto noch lenken kann. Der Bremsweg vergrößert sich dadurch zwar ein bisschen (1-2 Meter), aber man kann einem Hinderniss noch ausweichen, bevor man direkt darauf fährt.
