Motor

Ein Motor (lat. mōtor ‚Beweger‘) ist eine Kraftmaschine, die mechanische Arbeit verrichtet, indem sie eine Energieform, z.B. thermische, chemische, hydraulische, pneumatische oder elektrische Energie, in Bewegungsenergie umwandelt.

In der Regel verfügen Motoren über eine Welle, die sie in Rotation versetzen und durch sie mechanische Vorrichtungen, wie Getriebe, antreiben. Ausnahmen sind Raketenmotoren und Linearmotoren. Heute sind Verbrennungsmotoren und Elektromotoren von herausragender Bedeutung.

Geschichte des Motors

Die frühesten Motoren könnten um das Jahr 100 Herons Rauchturbinen zum Öffnen großer Tore gewesen sein. Auch sind Vermutungen zum Umgang ägyptischer Priesterschaft mit Heißgasen zum Bewegen riesiger Türen plausibel.

Um 1670 soll Ferdinand Verbiest im Dienste des Kaisers von China das betriebsfähige Modell eines Dampfwagens gebaut haben. Das Wirkprinzip basierte wie schon bei früheren Rauchturbinen auf dem Heronsball. Das Fahrzeug wird in den zu Astronomia Europea auf Latein im Jahr 1681 zusammengefassten Schriften Verbiests beschrieben, wobei er erstmals den Begriff Motor im heutigen Sinne verwendete. Authentische Abbildungen dieses Fahrzeugs existieren jedoch nicht.

Die technische Entwicklung zu heutigen Motoren begann nachvollziehbar mit der von Thomas Savery und Thomas Newcomen erfundenen und 1778 von James Watt weiter entwickelten Dampfmaschine.

Die Dampfmaschine veränderte die wirtschaftlichen und sozialen Strukturen Europas und löste die industrielle Revolution aus. Es gab nicht nur ortsfeste Maschinen, sondern nach der Erfindung der Hochdruckdampfmaschine von Richard Trevithick auch die Lokomobile (eine fahrbare, teilweise selbstfahrende Dampfmaschine zum Antrieb von Dreschmaschinen oder zum Dampfpflügen), Dampflokomotiven, Dampfschiffe, Dampftraktoren und -straßenwalzen.

1816 erfand Robert Stirling den später nach ihm benannten Heißgasmotor. Er suchte nach einer Maschine ohne den explosionsgefährdeten Kessel.

Einer der ersten brauchbaren Verbrennungsmotoren – ein Gasmotor nach dem Zweitaktprinzip – wurde von Étienne Lenoir erfunden, 1862 von Nikolaus August Otto durch die Entwicklung des Viertaktprinzips verbessert und später nach ihm benannt. Der Ottomotor war zunächst zu groß und zu schwer, um in ein Automobil eingebaut werden zu können. Dieses Problem lösten nahezu gleichzeitig Gottlieb Daimler und Carl Friedrich Benz.

Auch nach der Erfindung der Verbrennungsmotoren war die Dampfmaschine noch ein viel verwendeter Antrieb – es konnte billige Kohle oder Holz als Brennmaterial verwendet werden. Aufgrund deren besseren Wirkungsgrades und der hohen Energiedichte der Kraftstoffe sind seitdem aber Verbrennungsmotoren in den Vordergrund getreten, die die chemische Energie der Brennstoffe in ihrem Inneren in Wärmeenergie und dann in mechanische Energie umwandeln.

Für die Zukunft strebt man einen Wechsel der Energiequelle mobiler Motoren an, um der Verknappung und damit Verteuerung fossiler Brennstoffe zu begegnen. Oft verringern sich dadurch auch die Emissionswerte. Voraussetzung hierfür sind praktikable Speichermöglichkeiten nicht-fossiler Energieträger vor allem für den mobilen Einsatz (Akkumulatoren, alternative Treibstoffe). Elektromotoren und Hybridantriebe sind mögliche Alternativen zum Ersatz oder der Ergänzung des Kolbenmotors.

In allen Größen, von Spielzeugen bis Industrieanlagen, finden Elektromotoren für Gleichstrom, Wechselstrom und Drehstrom Verwendung (elektrische Maschinen). Viele Elektromotoren – speziell solche mit Permanentmagneten – können auch als Generatoren arbeiten, wenn sie mechanisch angetrieben werden.

Anforderungen an Motoren

Motoren und andere Kraftmaschinen wandeln chemische, elektrische oder thermische Energie in mechanische Energie (Arbeit) um. Sie sollen aus moderner Sicht

1. einen hohen Wirkungsgrad besitzen – d. h. den Kraftstoff optimal und daher bei geringem Verbrauch ausnutzen,
2. wenig Emissionen verursachen oder zumindest wenig Schadstoffe ausstoßen,
3. eine möglichst hohe Leistung bei geringem Gewicht entwickeln,
4. hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer aufweisen
5. und je nach Anwendung weitere spezielle Eigenschaften besitzen.

Zu Beginn des Motorenbaues stand – praktisch bei jeder der Grundprinzipien – die Erzielung der nötigen Leistung. Weitere Kenngrößen von Motoren sind neben der Leistung (Verbrauch an Strom oder Kraftstoff und abgegebene mechanische Leistung) noch die Masse, die Drehzahl und der Wirkungsgrad.

Quellen

• Zur Geschichte des Kraftfahrzeugs. In: Automobiltechnische Zeitschrift. 2/1949, S. 40.