Verbrennungsmotor (ICE)

Ein Verbrennungsmotor erzeugt mechanische Leistung, indem er Kraftstoff in seinen eigenen Arbeitsräumen, den Zylindern, verbrennt und nicht in einer getrennten Feuerstelle. Der Name grenzt ihn von Maschinen mit äußerer Verbrennung wie der Dampfmaschine ab, bei der Kraftstoff außerhalb des Zylinders verbrannt wird, um ein Arbeitsmedium zu erhitzen. Durch das Entzünden eines Luft-Kraftstoff-Gemischs unmittelbar in einem abgedichteten Zylinder nutzt der Motor die rasche Ausdehnung der entstehenden heißen Gase, um sofort und auf kompaktem Raum Arbeit zu verrichten — weshalb diese Bauart den Straßenverkehr über ein Jahrhundert lang beherrschte.

Der Kern des Mechanismus wandelt den Druck des brennenden Gases in eine Drehbewegung um. In jedem Zylinder gleitet ein Kolben auf und ab, abgedichtet durch Kolbenringe. Entzündet sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch, treibt der jähe Druckanstieg den Kolben in seiner Laufbuchse nach unten, und eine Pleuelstange überträgt diesen geradlinigen Schub auf eine Kurbelwelle, deren versetzte Kröpfungen das Auf und Ab der Kolben in eine gleichmäßige Drehung umsetzen. Diese Drehung treibt nach Schwungrad, Kupplung und Getriebe schließlich die Räder an. Ventile im Zylinderkopf, von der Nockenwelle im Takt geöffnet und geschlossen, lassen frische Ladung ein und stoßen die verbrauchten Abgase zur rechten Zeit aus.

Die meisten Fahrzeugmotoren arbeiten im Viertaktverfahren, bei dem jeder Zylinder für jeden Arbeitstakt vier Kolbenbewegungen durchläuft: einen Ansaugtakt, der die Ladung einsaugt, einen Verdichtungstakt, der sie zusammenpresst, einen Arbeitstakt, in dem sie verbrennt und den Kolben hinabtreibt, und einen Ausstoßtakt, der das verbrannte Gas hinausschiebt. Da nur einer der vier Takte Leistung erzeugt, werden mehrere Zylinder so angeordnet, dass ihre Zündungen sich überlappen und einen gleichmäßigen Drehmomentfluss sowie die charakteristische Laufruhe eines Mehrzylindermotors ergeben.

Die zwei vorherrschenden Kraftstoffe teilen die Motoren in zwei Familien, die sich vor allem in der Art der Zündung unterscheiden. Ein Ottomotor mischt Kraftstoff und Luft und entzündet das verdichtete Gemisch zum genauen Zeitpunkt mit einer Zündkerze. Ein Dieselmotor verdichtet allein die Luft auf ein weit höheres Verhältnis und erhitzt sie dabei so stark, dass der eingespritzte Kraftstoff von selbst zündet — weshalb Diesel keine Zündkerze brauchen und tendenziell mehr Drehmoment und höhere Effizienz liefern. Über den Kraftstoff hinaus werden Motoren durch ihren Hubraum — das gesamte Arbeitsvolumen der Zylinder — und ihr Verdichtungsverhältnis beschrieben, die beide Leistung und Verbrauch stark prägen, und sie können entweder saugend atmen oder von einem Turbolader oder Kompressor zwangsbeatmet werden.

Über weite Strecken der Motorisierungsgeschichte wurde die Abkürzung ICE kaum gebraucht, weil nahezu jedes Auto einen hatte. Der Begriff hat erst an Bedeutung gewonnen, seit batterieelektrische und hybride Antriebe sich ausbreiten und es nötig wurde, kraftstoffverbrennenden Antrieb vom elektrischen zu unterscheiden. In diesem Zusammenhang steht ICE — englisch für Internal Combustion Engine — heute als Kürzel für die etablierte Technik, geschätzt für ihre große Reichweite und das schnelle Nachtanken, aber zunehmend gegen den Elektromotor abgewogen in puncto Effizienz, lokale Emissionen und mechanische Einfachheit.