Heißluftmotoren werden nur für spezielle Zwecke genutzt, z. B. bei Solaranlagen. Bild 1 zeigt das Modell eines solchen Motors.
Aufbau und Wirkungsweise eines Heißluftmotors
Der Aufbau eines Heißluftmotors
ist in Bild 2 dargestellt. Wichtige Teile sind ein Zylinder
mit einem Verdrängerkolben und
einem Arbeitskolben. Der Verdrängerkolben
hat Kanäle, durch die die Luft nach links oder rechts strömen
kann.
Bei dem Zylinder gibt es zwei Bereiche:
(1) Der Bereich des Heizens wird durch
eine Wärmequelle auf eine höhere Temperatur gebracht.
(2) Der Bereich des Kühlens ist
so aufgebaut, dass in diesem Bereich Kühlrippen angebracht sind oder
eine Wasserkühlung erfolgt.
Damit sich die Kolben auch über die Totpunkte hinweg bewegen, sind
sie mit einem Schwungrad mit Exzenter
verbunden. Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass der Verdrängerkolben
dem Arbeitskolben eine Viertelperiode vorauseilt. Als Arbeitsmittel
wird bei diesem Motor heiße Luft verwendet. Daher kommt auch die
Bezeichnung Heißluftmotor.
Die Wirkungsweise eines Heißluftmotors kann man aus Bild 3 erkennen. Das Grundprinzip besteht darin, dass der Verdrängerkolben dem Arbeitskolben eine Viertelperiode vorauseilt und dabei die Luft zwischen den beiden Zylinderteilen verschoben wird. Die vier Takte des Motors lassen sich folgendermaßen charakterisieren:
1. Takt: Expandieren
Nach Zufuhr von Wärme und der damit verbundenen Druckerhöhung
expandiert die Luft im linken Teil des Zylinders (Bild 3). Der Arbeitskolben
wird nach rechts gedrückt. Es wird mechanische Arbeit verrichtet.
2. Takt: Abkühlen
Der Verdrängerkolben, der dem Arbeitskolben eine Viertelperiode vorauseilt,
bewegt sich nach links. Die Luft strömt in den rechten kühleren
Teil und kühlt sich dort ab.
3. Takt: Komprimieren
Durch die Bewegung des Arbeitskolbens nach links wird die Luft komprimiert
und kühlt sich gleichzeitig weiter ab. Damit sich der Arbeitskolben
überhaupt in dieser Richtung bewegt, ist das Schwungrad erforderlich.
4. Takt: Erwärmen
Durch die Bewegung des Verdrängerkolbens nach rechts strömt
die Luft in den linken Zylinderteil und wird dort wieder erwärmt.
Der Druck nimmt zu. Anschließend beginnt der Vorgang wieder mit
Takt 1.