Motor

Animation, die die vier Stufen des Viertakt-Verbrennungszyklus mit Benzinmotor und elektrischer Zündquelle zeigt:

1. Induktion (Kraftstoffeintritt)
2. Verdichtung
3. Zündung (Kraftstoff wird verbrannt)
4. Emission (Ausstoß von Abgasen) ⓘ

Das Düsentriebwerk nutzt die Verbrennungswärme, um ein Hochgeschwindigkeitsabgas als eine Art Reaktionsmotor zu erzeugen. Die mechanische Energie für den Antrieb der elektrischen und hydraulischen Systeme des Flugzeugs kann der Turbinenwelle entnommen werden, der Schub wird jedoch durch die ausgestoßenen Abgase erzeugt. ⓘ

Ein Motor ist eine Maschine, die eine oder mehrere Formen von Energie in mechanische Energie umwandelt. ⓘ

Zu den verfügbaren Energiequellen gehören potenzielle Energie (z. B. die Energie des Erdschwerefeldes, die bei der Stromerzeugung aus Wasserkraft genutzt wird), Wärmeenergie (z. B. Erdwärme), chemische Energie, elektrisches Potenzial und Kernenergie (aus Kernspaltung oder Kernfusion). Viele dieser Prozesse erzeugen Wärme als Zwischenenergieform, so dass Wärmekraftmaschinen eine besondere Bedeutung haben. Einige natürliche Prozesse, wie z. B. atmosphärische Konvektionszellen, setzen Umweltwärme in Bewegung um (z. B. in Form von aufsteigenden Luftströmungen). Mechanische Energie ist vor allem im Verkehrswesen von Bedeutung, spielt aber auch bei vielen industriellen Prozessen wie Schneiden, Mahlen, Zerkleinern und Mischen eine Rolle. ⓘ

Mechanische Wärmekraftmaschinen wandeln Wärme über verschiedene thermodynamische Prozesse in Arbeit um. Der Verbrennungsmotor ist vielleicht das bekannteste Beispiel für eine mechanische Wärmekraftmaschine, bei der die Wärme aus der Verbrennung eines Kraftstoffs zu einem schnellen Druckanstieg der gasförmigen Verbrennungsprodukte in der Verbrennungskammer führt, wodurch sich diese ausdehnen und einen Kolben antreiben, der eine Kurbelwelle dreht. Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren erzeugt ein Reaktionstriebwerk (z. B. ein Düsentriebwerk) den Schub durch den Ausstoß von Reaktionsmasse gemäß dem dritten Newtonschen Gesetz der Bewegung. ⓘ

Abgesehen von Wärmekraftmaschinen wandeln Elektromotoren elektrische Energie in mechanische Bewegung um, pneumatische Motoren verwenden Druckluft, und Uhrwerkmotoren in Aufziehspielzeugen nutzen elastische Energie. In biologischen Systemen nutzen molekulare Motoren, wie Myosine in Muskeln, chemische Energie, um Kräfte und schließlich Bewegung zu erzeugen (ein chemischer Motor, aber kein Wärmemotor). ⓘ

Chemische Wärmekraftmaschinen, die Luft (atmosphärisches Gas) als Teil der Brennstoffreaktion verwenden, werden als luftatmende Motoren bezeichnet. Chemische Wärmekraftmaschinen, die außerhalb der Erdatmosphäre betrieben werden sollen (z. B. Raketen, tief getauchte U-Boote), müssen eine zusätzliche Brennstoffkomponente, das Oxidationsmittel, mitführen (obwohl es Superoxidationsmittel gibt, die für den Einsatz in Raketen geeignet sind, wie z. B. Fluor, ein stärkeres Oxidationsmittel als Sauerstoff selbst); oder die Anwendung muss die Wärme auf nicht-chemischem Wege gewinnen, z. B. durch Kernreaktionen. ⓘ

Diverse Elektromotoren, mit 9-V-Batterie als Größenvergleich ⓘ

Ein Mercedes-V6-Rennmotor aus der DTM ⓘ

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. ⓘ

Emission/Nebenprodukte

Alle chemisch befeuerten Wärmekraftmaschinen stoßen Abgase aus. Die saubersten Motoren stoßen nur Wasser aus. Streng emissionsfrei bedeutet in der Regel keine anderen Emissionen als Wasser und Wasserdampf. Nur Wärmekraftmaschinen, die reinen Wasserstoff (Brennstoff) und reinen Sauerstoff (Oxidationsmittel) verbrennen, sind nach strenger Definition emissionsfrei (in der Praxis eine Art Raketentriebwerk). Bei der Verbrennung von Wasserstoff in Verbindung mit Luft (alle luftbetriebenen Triebwerke) kommt es zu einer Nebenreaktion zwischen Luftsauerstoff und Luftstickstoff, die zu geringen NOx-Emissionen führt, die schon in geringen Mengen schädlich sind. Wird ein Kohlenwasserstoff (wie Alkohol oder Benzin) als Kraftstoff verbrannt, werden große Mengen CO₂ freigesetzt, ein starkes Treibhausgas. Wasserstoff und Sauerstoff aus der Luft können in einer Brennstoffzelle zu Wasser umgesetzt werden, ohne dass dabei NOx entsteht, aber es handelt sich um einen elektrochemischen Motor und nicht um einen Wärmekraftmotor. ⓘ

Terminologie

Das Wort Motor leitet sich aus dem Altfranzösischen ab, vom lateinischen ingenium - der Wurzel des Wortes genial. Vorindustrielle Kriegswaffen wie Katapulte, Trebuchets und Rammböcke wurden als Belagerungsmaschinen bezeichnet, und das Wissen um ihre Konstruktion wurde oft als militärisches Geheimnis behandelt. Das Wort gin, wie in cotton gin, ist die Abkürzung für engine. Die meisten mechanischen Geräte, die während der industriellen Revolution erfunden wurden, wurden als Motoren bezeichnet - die Dampfmaschine ist ein bemerkenswertes Beispiel. Die ursprünglichen Dampfmaschinen, z. B. die von Thomas Savery, waren jedoch keine mechanischen Maschinen, sondern Pumpen. So war eine Feuerspritze in ihrer ursprünglichen Form lediglich eine Wasserpumpe, wobei die Maschine von Pferden zum Brandort transportiert wurde. ⓘ

Im modernen Sprachgebrauch bezeichnet der Begriff Motor in der Regel Geräte wie Dampfmaschinen und Verbrennungsmotoren, die Kraftstoff verbrennen oder anderweitig verbrauchen, um mechanische Arbeit zu verrichten, indem sie ein Drehmoment oder eine lineare Kraft (in der Regel in Form eines Schubs) ausüben. Geräte, die Wärmeenergie in Bewegung umwandeln, werden im Allgemeinen einfach als Motoren bezeichnet. Beispiele für Motoren, die ein Drehmoment erzeugen, sind die bekannten Benzin- und Dieselmotoren von Autos sowie Turbowellen. Beispiele für Triebwerke, die einen Schub erzeugen, sind Turbofans und Raketen. ⓘ

Bei der Erfindung des Verbrennungsmotors wurde der Begriff Motor zunächst verwendet, um ihn von der damals weit verbreiteten Dampfmaschine zu unterscheiden, die Lokomotiven und andere Fahrzeuge wie Dampfwalzen antrieb. Der Begriff Motor leitet sich von dem lateinischen Verb moto ab, das "in Bewegung setzen" oder "in Bewegung halten" bedeutet. Ein Motor ist also ein Gerät, das eine Bewegung erzeugt. ⓘ

Motor und Motor sind im Standardenglisch austauschbar. In einigen Fachsprachen haben die beiden Wörter unterschiedliche Bedeutungen, wobei Motor ein Gerät ist, das Kraftstoff verbrennt oder anderweitig verbraucht und dabei seine chemische Zusammensetzung verändert, während ein Motor ein Gerät ist, das durch Strom, Luft oder hydraulischen Druck angetrieben wird und die chemische Zusammensetzung seiner Energiequelle nicht verändert. In der Raketentechnik wird jedoch der Begriff "Raketenmotor" verwendet, auch wenn sie Treibstoff verbrauchen. ⓘ

Ein Wärmemotor kann auch als Antriebsmaschine dienen - ein Bauteil, das die Strömung oder Druckveränderung eines Fluids in mechanische Energie umwandelt. Ein Auto, das von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, kann verschiedene Motoren und Pumpen verwenden, aber letztlich beziehen alle diese Geräte ihre Energie aus dem Motor. Eine andere Betrachtungsweise ist, dass ein Motor Energie von einer externen Quelle erhält und diese dann in mechanische Energie umwandelt, während ein Motor Energie aus Druck erzeugt (direkt aus der Explosionskraft einer Verbrennung oder einer anderen chemischen Reaktion oder sekundär aus der Wirkung einer solchen Kraft auf andere Stoffe wie Luft, Wasser oder Dampf). ⓘ

Geschichte

Antike

Einfache Maschinen, wie Keule und Ruder (Beispiele für den Hebel), sind prähistorisch. Komplexere Maschinen, die menschliche Kraft, Tierkraft, Wasserkraft, Windkraft und sogar Dampfkraft nutzen, gehen auf die Antike zurück. Die menschliche Kraft wurde durch den Einsatz einfacher Motoren wie Spill, Ankerwinde oder Tretmühle sowie durch Seile, Rollen und Flaschenzüge gebündelt; die Kraftübertragung erfolgte in der Regel mit vervielfachten Kräften und reduzierter Geschwindigkeit. Sie wurden im antiken Griechenland in Kränen und an Bord von Schiffen sowie im antiken Rom in Minen, Wasserpumpen und Belagerungsmaschinen eingesetzt. Die Schriftsteller dieser Zeit, darunter Vitruv, Frontinus und Plinius der Ältere, behandeln diese Motoren als alltäglich, so dass ihre Erfindung möglicherweise älter ist. Im 1. Jahrhundert n. Chr. wurden Rinder und Pferde in Mühlen eingesetzt und trieben Maschinen an, die denen ähnelten, die in früheren Zeiten von Menschen angetrieben wurden. ⓘ

Laut Strabo wurde im 1. Jahrhundert v. Chr. in Kaberia im Reich des Mithridates eine mit Wasser betriebene Mühle gebaut. In den folgenden Jahrhunderten verbreitete sich der Einsatz von Wasserrädern in Mühlen im gesamten Römischen Reich. Einige waren recht komplex, mit Aquädukten, Dämmen und Schleusen, um das Wasser aufrechtzuerhalten und zu leiten, zusammen mit Zahnradsystemen aus Holz und Metall, um die Drehgeschwindigkeit zu regulieren. Raffiniertere kleine Vorrichtungen wie der Mechanismus von Antikythera nutzten komplexe Räderwerke und Zifferblätter, um als Kalender zu dienen oder astronomische Ereignisse vorherzusagen. In einem Gedicht von Ausonius aus dem 4. Jahrhundert n. Chr. erwähnt er eine von Wasser angetriebene Steinsäge. Hero von Alexandria wird im 1. Jahrhundert n. Chr. die Entwicklung zahlreicher wind- und dampfgetriebener Maschinen zugeschrieben, darunter der Äolipil und der Verkaufsautomat, die oft mit dem Gottesdienst in Verbindung gebracht wurden, wie z. B. belebte Altäre und automatische Tempeltüren. ⓘ

Mittelalter

Mittelalterliche muslimische Ingenieure setzten Zahnräder in Mühlen und Wasserhebemaschinen ein und nutzten Staudämme als Quelle der Wasserkraft, um Wassermühlen und Wasserhebemaschinen mit zusätzlicher Energie zu versorgen. In der mittelalterlichen islamischen Welt ermöglichten solche Fortschritte die Mechanisierung vieler industrieller Aufgaben, die zuvor von Hand ausgeführt wurden. ⓘ

Im Jahr 1206 verwendete al-Jazari ein Kurbelstangensystem für zwei seiner Wasserhebemaschinen. Eine rudimentäre Dampfturbine wurde von Taqi al-Din im Jahr 1551 und von Giovanni Branca im Jahr 1629 beschrieben. ⓘ

Im 13. Jahrhundert wurde in China der Feststoffraketenmotor erfunden. Diese einfachste Form eines Verbrennungsmotors, die mit Schießpulver angetrieben wurde, konnte zwar keine dauerhafte Leistung erbringen, war aber nützlich, um Waffen mit hoher Geschwindigkeit gegen Feinde in der Schlacht zu schleudern und Feuerwerkskörper zu zünden. Nach ihrer Erfindung verbreitete sich diese Innovation in ganz Europa. ⓘ

Industrielle Revolution

Boulton & Watt-Maschine von 1788 ⓘ

Die Watt-Dampfmaschine war die erste Art von Dampfmaschine, die Dampf mit einem Druck knapp über dem Atmosphärendruck nutzte, um den Kolben mit Hilfe eines Teilvakuums anzutreiben. Die Watt-Dampfmaschine, die das Design der Newcomen-Dampfmaschine von 1712 verbesserte und von 1763 bis 1775 sporadisch entwickelt wurde, war ein großer Schritt in der Entwicklung der Dampfmaschine. Die Konstruktion von James Watt, die eine drastische Steigerung der Kraftstoffeffizienz bot, wurde zum Synonym für Dampfmaschinen, was nicht zuletzt seinem Geschäftspartner Matthew Boulton zu verdanken war. Sie ermöglichte die rasche Entwicklung effizienter halbautomatischer Fabriken in einem bis dahin unvorstellbaren Ausmaß an Orten, an denen es keine Wasserkraft gab. Später führte die Entwicklung zu Dampflokomotiven und zu einer großen Ausweitung des Eisenbahnverkehrs. ⓘ

Kolbenverbrennungsmotoren wurden 1807 in Frankreich von de Rivaz und unabhängig davon von den Brüdern Niépce erprobt. Theoretisch weiterentwickelt wurden sie von Carnot im Jahr 1824. In den Jahren 1853-57 erfanden und patentierten Eugenio Barsanti und Felice Matteucci einen Motor nach dem Freikolbenprinzip, der möglicherweise der erste Viertaktmotor war. ⓘ

Die Erfindung eines Verbrennungsmotors, der später kommerziell erfolgreich war, wurde 1860 von Etienne Lenoir gemacht. ⓘ

Im Jahr 1877 war der Otto-Zyklus in der Lage, ein weitaus höheres Leistungsgewicht zu erzielen als Dampfmaschinen und eignete sich viel besser für viele Transportanwendungen wie Autos und Flugzeuge.

Ein V6-Verbrennungsmotor aus einem Mercedes-Benz ⓘ

Automobile

Das erste kommerziell erfolgreiche Automobil, das von Karl Benz entwickelt wurde, steigerte das Interesse an leichten und leistungsstarken Motoren. Der leichte Benzin-Verbrennungsmotor, der mit einem Viertakt-Otto-Zyklus arbeitet, war für leichte Automobile am erfolgreichsten, während der effizientere Dieselmotor für Lastwagen und Busse verwendet wird. In den letzten Jahren sind jedoch Turbodieselmotoren immer beliebter geworden, vor allem außerhalb der Vereinigten Staaten, selbst bei Kleinwagen. ⓘ

Horizontal gegenüberliegende Kolben

Im Jahr 1896 erhielt Karl Benz ein Patent für die Konstruktion des ersten Motors mit horizontal gegenüberliegenden Kolben. Seine Konstruktion schuf einen Motor, bei dem sich die entsprechenden Kolben in waagerechten Zylindern bewegen und gleichzeitig den oberen Totpunkt erreichen, so dass sie sich in Bezug auf ihr individuelles Moment automatisch gegenseitig ausgleichen. Motoren dieser Bauart werden wegen ihrer Form und ihres niedrigeren Profils oft als Flachmotoren bezeichnet. Sie wurden im Volkswagen Käfer, im Citroën 2CV, in einigen Porsche- und Subaru-Fahrzeugen, in vielen BMW- und Honda-Motorrädern sowie in Propellerflugzeugmotoren eingesetzt. ⓘ

Weiterentwicklung

Dass der Verbrennungsmotor weiterhin für Kraftfahrzeuge verwendet wird, ist zum Teil auf die Verbesserung der Motorsteuerungssysteme zurückzuführen (Bordcomputer, die die Motorsteuerung übernehmen, und elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzung). Die Zwangsluftaufladung durch Turbolader und Kompressoren hat die Leistung und den Wirkungsgrad des Motors erhöht. Ähnliche Veränderungen wurden auch bei kleineren Dieselmotoren vorgenommen, so dass sie fast die gleichen Leistungsmerkmale wie Benzinmotoren aufweisen. Dies zeigt sich vor allem an der Beliebtheit kleinerer Autos mit Dieselmotor in Europa. Größere Dieselmotoren werden nach wie vor häufig in Lastkraftwagen und schweren Maschinen eingesetzt, obwohl sie eine spezielle Bearbeitung erfordern, die in den meisten Fabriken nicht verfügbar ist. Dieselmotoren verursachen geringere Kohlenwasserstoff- und CO₂-Emissionen, aber eine höhere Partikel- und NO_x-Belastung als Benzinmotoren. Dieselmotoren sind außerdem 40 % sparsamer als vergleichbare Benzinmotoren. ⓘ

Steigende Leistung

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts setzte ein Trend zur Steigerung der Motorleistung ein, insbesondere bei den US-Modellen. Bei den Konstruktionsänderungen wurden alle bekannten Methoden zur Steigerung der Motorkapazität angewandt, einschließlich der Erhöhung des Drucks in den Zylindern zur Verbesserung des Wirkungsgrads, der Vergrößerung des Motors und der Erhöhung der Geschwindigkeit, mit der der Motor Arbeit produziert. Die höheren Kräfte und Drücke, die durch diese Änderungen erzeugt wurden, führten zu Vibrationen und Größenproblemen des Motors, was zu steiferen, kompakteren Motoren mit V- und gegenläufigen Zylinderanordnungen führte, die längere geradlinige Anordnungen ersetzten. ⓘ

Wirkungsgrad der Verbrennung

Ein optimaler Verbrennungswirkungsgrad in Personenkraftwagen wird bei einer Kühlmitteltemperatur von etwa 110 °C (230 °F) erreicht. ⓘ

Motorenkonfiguration

Die frühere Entwicklung von Automotoren brachte eine viel größere Bandbreite an Motoren hervor, als sie heute üblich ist. Die Motoren reichten von 1- bis 16-Zylinder-Konstruktionen mit entsprechenden Unterschieden bei Gesamtgröße, Gewicht, Hubraum und Zylinderbohrungen. Die Mehrzahl der Modelle hatte vier Zylinder und eine Leistung von 19 bis 120 PS (14 bis 90 kW). Es wurden mehrere Dreizylinder-Zweitaktmodelle gebaut, während die meisten Motoren gerade oder in Reihe angeordnete Zylinder hatten. Es gab auch mehrere V-Modelle und horizontale Zwei- und Vierzylinder. Häufig wurden obenliegende Nockenwellen verwendet. Die kleineren Motoren waren in der Regel luftgekühlt und im Heck des Fahrzeugs untergebracht; das Verdichtungsverhältnis war relativ niedrig. In den 1970er und 1980er Jahren wuchs das Interesse an einem geringeren Kraftstoffverbrauch, was zu einer Rückkehr zu kleineren V-6- und Vierzylinder-Motoren mit bis zu fünf Ventilen pro Zylinder führte, um die Effizienz zu verbessern. Der Bugatti Veyron 16.4 arbeitet mit einem W16-Motor, d. h. zwei V8-Zylinder sind nebeneinander angeordnet, um die W-Form zu erzeugen, und teilen sich dieselbe Kurbelwelle. ⓘ

Der größte jemals gebaute Verbrennungsmotor ist der Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, ein 14-Zylinder-Dieselmotor mit 2-Takt-Turboaufladung, der für den Antrieb der Emma Mærsk entwickelt wurde, dem größten Containerschiff der Welt, das 2006 vom Stapel lief. Dieser Motor hat eine Masse von 2.300 Tonnen und erzeugt bei einer Drehzahl von 102 U/min (1,7 Hz) über 80 MW und kann bis zu 250 Tonnen Kraftstoff pro Tag verbrauchen. ⓘ

Typen

Die Dampfmaschine ist der „Urmotor“ der Industrialisierung der letzten Jahrhunderte. Sie wurde von Thomas Newcomen erfunden. Sie arbeitet mit heißem Wasserdampf unter Druck. Dessen Druckkraft wird vom Dampfkolben aufgenommen. Dabei wird wie beim Verbrennungsmotor eine lineare Bewegung über einen Kurbeltrieb in eine Rotationsbewegung umgesetzt. Schon um 1850 gab es mehrere Arten dieser Kolbenmaschine. ⓘ

Ein Motor kann nach zwei Kriterien in eine Kategorie eingeteilt werden: nach der Energieform, die er aufnimmt, um eine Bewegung zu erzeugen, und nach der Art der Bewegung, die er erzeugt. ⓘ

Wärmekraftmaschine

Verbrennungsmotor

Verbrennungsmotoren sind Wärmekraftmaschinen, die durch die Wärme eines Verbrennungsprozesses angetrieben werden. ⓘ

Verbrennungsmotor

Ein Verbrennungsmotor mit drei Pferdestärken, der mit Kohlegas betrieben wurde ⓘ

Ein Verbrennungsmotor ist ein Motor, in dem ein Brennstoff (im Allgemeinen ein fossiler Brennstoff) mit einem Oxidationsmittel (in der Regel Luft) in einer Brennkammer verbrannt wird. In einem Verbrennungsmotor übt die Expansion der bei der Verbrennung entstehenden Gase mit hoher Temperatur und hohem Druck direkt eine Kraft auf die Komponenten des Motors aus, z. B. auf die Kolben, die Turbinenschaufeln oder eine Düse, und erzeugt durch deren Bewegung über eine bestimmte Strecke mechanische Arbeit. ⓘ

Externer Verbrennungsmotor

Ein externer Verbrennungsmotor (EC-Motor) ist eine Wärmekraftmaschine, bei der ein internes Arbeitsmittel durch die Verbrennung einer externen Quelle über die Motorwand oder einen Wärmetauscher erhitzt wird. Die Flüssigkeit dehnt sich aus und wirkt auf den Mechanismus des Motors, wodurch Bewegung und nutzbare Arbeit erzeugt werden. Die Flüssigkeit wird dann abgekühlt, komprimiert und wiederverwendet (geschlossener Kreislauf) oder (seltener) abgelassen und kühle Flüssigkeit angesaugt (offener Kreislauf). ⓘ

Der Begriff "Verbrennung" bezieht sich auf die Verbrennung von Kraftstoff mit einem Oxidationsmittel, um Wärme zu erzeugen. Motoren mit ähnlicher (oder sogar identischer) Konfiguration und Funktionsweise können auch mit Wärme aus anderen Quellen wie Kernkraft, Sonnenenergie, Erdwärme oder exothermen Reaktionen ohne Verbrennung betrieben werden, werden dann aber nicht als externe Verbrennungsmotoren, sondern als externe Wärmekraftmaschinen eingestuft. ⓘ

Das Arbeitsmedium kann ein Gas sein, wie in einem Stirlingmotor, oder Dampf, wie in einem Dampfmotor, oder eine organische Flüssigkeit, wie n-Pentan in einem Organic Rankine Cycle. Die Zusammensetzung des Fluids ist frei wählbar; am häufigsten wird Gas verwendet, manchmal aber auch eine einphasige Flüssigkeit. Bei der Dampfmaschine wechselt das Fluid zwischen den Phasen Flüssigkeit und Gas. ⓘ

Luftbeatmete Verbrennungsmotoren

Luftatmende Verbrennungsmotoren sind Verbrennungsmotoren, die den Sauerstoff der atmosphärischen Luft zur Oxidation ("Verbrennung") des Treibstoffs nutzen, anstatt wie bei einer Rakete ein Oxidationsmittel mitzuführen. Theoretisch sollte dies zu einem besseren spezifischen Impuls als bei Raketentriebwerken führen. ⓘ

Ein kontinuierlicher Luftstrom strömt durch das luftatmende Triebwerk. Diese Luft wird komprimiert, mit Kraftstoff vermischt, gezündet und als Abgas ausgestoßen. Bei Reaktionstriebwerken verlässt der größte Teil der Verbrennungsenergie (Wärme) das Triebwerk als Abgas, das direkt für den Schub sorgt. ⓘ

Beispiele

Typische luftatmende Motoren sind:

• Hubkolbenmotor
• Dampftriebwerk
• Gasturbine
• Luftbetriebenes Strahltriebwerk
• Turbo-Propellertriebwerk
• Impuls-Detonationstriebwerk
• Impulsstrahl
• Staustrahl
• Scramjet
• Flüssiglufttriebwerk/Reaktionstriebwerke SABRE. ⓘ

Auswirkungen auf die Umwelt

Der Betrieb von Motoren hat in der Regel negative Auswirkungen auf die Luftqualität und den Geräuschpegel in der Umgebung. Die umweltverschmutzenden Eigenschaften von Kfz-Antriebssystemen sind zunehmend in den Vordergrund gerückt. Dies hat ein neues Interesse an alternativen Energiequellen und an der Verbesserung von Verbrennungsmotoren geweckt. Obwohl einige wenige batteriebetriebene Elektrofahrzeuge in begrenzter Stückzahl auf den Markt gekommen sind, haben sie sich aufgrund ihrer Kosten und Betriebsmerkmale nicht als wettbewerbsfähig erwiesen. Im 21. Jahrhundert wird der Dieselmotor bei den Autobesitzern immer beliebter. Der Benzinmotor und der Dieselmotor mit ihren neuen Abgasreinigungsanlagen zur Verbesserung der Abgaswerte wurden jedoch noch nicht wesentlich in Frage gestellt. Einige Hersteller haben Hybridmotoren auf den Markt gebracht, bei denen ein kleiner Benzinmotor mit einem Elektromotor und einer großen Batterie gekoppelt ist, die aufgrund ihres Umweltbewusstseins immer beliebter werden. ⓘ

Luftqualität

Die Abgase eines Ottomotors setzen sich wie folgt zusammen: Stickstoff 70 bis 75 % (nach Volumen), Wasserdampf 10 bis 12 %, Kohlendioxid 10 bis 13,5 %, Wasserstoff 0,5 bis 2 %, Sauerstoff 0,2 bis 2 %, Kohlenmonoxid 0,1 bis 6 %, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und partielle Oxidationsprodukte (z. B. Aldehyde) 0,1 bis 5 %. z. B. Aldehyde) 0,5 bis 1 %, Stickstoffmonoxid 0,01 bis 0,4 %, Distickstoffoxid <100 ppm, Schwefeldioxid 15 bis 60 ppm, Spuren anderer Verbindungen wie Kraftstoffadditive und Schmiermittel, auch Halogen- und Metallverbindungen und andere Partikel. Kohlenmonoxid ist hochgiftig und kann zu Kohlenmonoxidvergiftungen führen, weshalb es wichtig ist, eine Ansammlung dieses Gases in einem geschlossenen Raum zu vermeiden. Katalysatoren können giftige Emissionen reduzieren, aber nicht eliminieren. Außerdem tragen die durch den weit verbreiteten Einsatz von Motoren in der modernen industrialisierten Welt entstehenden Treibhausgasemissionen, vor allem Kohlendioxid, zum globalen Treibhauseffekt bei - einem der Hauptgründe für die globale Erwärmung. ⓘ

Wärmekraftmaschinen ohne Verbrennung

Einige Motoren wandeln Wärme aus nicht brennbaren Prozessen in mechanische Arbeit um. So wird beispielsweise in einem Kernkraftwerk die Wärme aus der Kernreaktion genutzt, um Dampf zu erzeugen und eine Dampfmaschine anzutreiben, oder eine Gasturbine in einem Raketenmotor kann durch die Zersetzung von Wasserstoffperoxid angetrieben werden. Abgesehen von der unterschiedlichen Energiequelle ist der Motor oft ähnlich konstruiert wie ein Verbrennungsmotor oder ein externer Verbrennungsmotor. ⓘ

Eine weitere Gruppe von Motoren ohne Verbrennungsmotor sind thermoakustische Wärmekraftmaschinen (manchmal auch "TA-Motoren" genannt), d. h. thermoakustische Geräte, die Schallwellen mit hoher Amplitude nutzen, um Wärme von einem Ort zum anderen zu pumpen, oder umgekehrt eine Wärmedifferenz nutzen, um Schallwellen mit hoher Amplitude zu erzeugen. Generell lassen sich thermoakustische Motoren in Stehwellen- und Wanderwellengeräte unterteilen. ⓘ

Stirling-Motoren können eine weitere Form von nicht-brennbaren Wärmekraftmaschinen sein. Sie nutzen den thermodynamischen Stirling-Zyklus, um Wärme in Arbeit umzuwandeln. Ein Beispiel ist der Alpha-Stirlingmotor, bei dem Gas über einen Rekuperator zwischen einem heißen und einem kalten Zylinder strömt, die um 90° phasenverschoben an hin- und hergehenden Kolben befestigt sind. Das Gas erhält im heißen Zylinder Wärme und dehnt sich aus, wodurch der Kolben angetrieben wird, der die Kurbelwelle dreht. Nachdem es sich ausgedehnt hat und durch den Rekuperator strömt, gibt das Gas im kalten Zylinder Wärme ab, und der daraus resultierende Druckabfall führt zu seiner Verdichtung durch den anderen (Verdrängungs-)Kolben, der es zurück in den heißen Zylinder drückt. ⓘ

Nichtthermischer chemisch angetriebener Motor

Nicht-thermische Motoren werden in der Regel durch eine chemische Reaktion angetrieben, sind aber keine Wärmekraftmaschinen. Beispiele hierfür sind:

• Molekularmotor - Motoren, die in Lebewesen vorkommen
• Synthetischer Molekularmotor. ⓘ

Elektrischer Motor

Ein Elektromotor nutzt elektrische Energie, um mechanische Energie zu erzeugen, in der Regel durch die Wechselwirkung von Magnetfeldern und stromdurchflossenen Leitern. Der umgekehrte Prozess, d. h. die Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie, wird von einem Generator oder Dynamo bewerkstelligt. Fahrmotoren, die in Fahrzeugen eingesetzt werden, erfüllen oft beide Aufgaben. Elektromotoren können auch als Generatoren betrieben werden und umgekehrt, obwohl dies nicht immer praktisch ist. Elektromotoren sind allgegenwärtig und finden sich in so unterschiedlichen Anwendungen wie Industrieventilatoren, Gebläsen und Pumpen, Werkzeugmaschinen, Haushaltsgeräten, Elektrowerkzeugen und Festplattenlaufwerken. Sie können mit Gleichstrom (z. B. in einem batteriebetriebenen tragbaren Gerät oder Kraftfahrzeug) oder mit Wechselstrom aus einem zentralen Stromnetz betrieben werden. Die kleinsten Motoren sind in elektrischen Armbanduhren zu finden. Mittelgroße Motoren mit hochgradig standardisierten Abmessungen und Eigenschaften bieten eine praktische mechanische Leistung für industrielle Anwendungen. Die allergrößten Elektromotoren werden für den Antrieb von großen Schiffen und für Zwecke wie Pipeline-Kompressoren verwendet und haben eine Leistung von mehreren tausend Kilowatt. Elektromotoren lassen sich nach der Quelle der elektrischen Energie, nach ihrem inneren Aufbau und nach ihrer Anwendung einteilen. ⓘ

Elektrischer Motor ⓘ

Das physikalische Prinzip der Erzeugung mechanischer Kraft durch das Zusammenwirken von elektrischem Strom und einem Magnetfeld war bereits 1821 bekannt. Im Laufe des 19. Jahrhunderts wurden immer leistungsfähigere Elektromotoren gebaut, doch die kommerzielle Nutzung von Elektromotoren in großem Maßstab erforderte leistungsfähige Stromgeneratoren und Stromverteilungsnetze. ⓘ

Um den Stromverbrauch von Motoren und den damit verbundenen Kohlendioxidausstoß zu verringern, haben verschiedene Regulierungsbehörden in vielen Ländern Rechtsvorschriften eingeführt und umgesetzt, um die Herstellung und Verwendung von Elektromotoren mit höherem Wirkungsgrad zu fördern. Ein gut konzipierter Motor kann über Jahrzehnte hinweg mehr als 90 % seiner Eingangsenergie in nutzbare Energie umwandeln. Wenn der Wirkungsgrad eines Motors auch nur um ein paar Prozentpunkte erhöht wird, sind die Einsparungen in Kilowattstunden (und damit in Kosten) enorm. Der elektrische Wirkungsgrad eines typischen industriellen Asynchronmotors kann verbessert werden durch: 1) Verringerung der elektrischen Verluste in den Statorwicklungen (z. B. durch Vergrößerung der Querschnittsfläche des Leiters, Verbesserung der Wicklungstechnik und Verwendung von Materialien mit höherer elektrischer Leitfähigkeit, wie z. B. Kupfer), 2) Verringerung der elektrischen Verluste in der Rotorspule oder dem Gussteil (z. B. durch Verwendung von Materialien mit höherer elektrischer Leitfähigkeit, wie z. B. Kupfer), 3) Verringerung der magnetischen Verluste durch Verwendung von Magnetstahl besserer Qualität, 4) Verbesserung der Aerodynamik der Motoren zur Verringerung der mechanischen Windungsverluste, 5) Verbesserung der Lager zur Verringerung der Reibungsverluste und 6) Minimierung der Fertigungstoleranzen. Für weitere Informationen zu diesem Thema siehe Premium-Effizienz). ⓘ

Konventionell bezieht sich der Begriff Elektromotor auf eine Elektrolokomotive der Eisenbahn und nicht auf einen Elektromotor. ⓘ

Physikalisch angetriebener Motor

Wasserkraft und die Windkraft spielen bei der Geschichte des Motors eine Rolle. Auch ein Wasserrad ist ein Motor, ein Energiewandler: Das Energieangebot von Wasser mit höherer Lage (potenzielle Energie) eines Teiches oder eines Flusses wurde mittels eines Wasserrades in eine Drehbewegung umgesetzt, um Mühlsteine (Wassermühle) oder ein Sägewerk anzutreiben. ⓘ

Ebenso ist ein Windrad ein Motor: Die Kraft der vorbeiströmenden Luft wird verwendet, um z. B. einen Mühlstein (Windmühle), eine Wasserpumpe oder einen Generator anzutreiben. ⓘ

Weitere historische Antriebe arbeiteten mit Muskelkraft von Tieren oder Menschen (siehe Göpel). Noch heute treiben in trockenen Ländern Menschen oder Tiere Pumpwerke an, um Wasser zu fördern. ⓘ

Einige Motoren werden durch potenzielle oder kinetische Energie angetrieben, z. B. nutzen einige Standseilbahnen, Schwerkraftflugzeuge und Seilbahnen die Energie von bewegtem Wasser oder Felsen, und einige Uhren haben ein Gewicht, das unter der Schwerkraft fällt. Andere Formen potenzieller Energie sind komprimierte Gase (z. B. Druckluftmotoren), Federn (Uhrwerkmotoren) und elastische Bänder. ⓘ

Historische militärische Belagerungsmaschinen wie große Katapulte, Trebuchets und (bis zu einem gewissen Grad) Rammböcke wurden durch potenzielle Energie angetrieben. ⓘ

Pneumatischer Motor

Ein Druckluftmotor ist eine Maschine, die potenzielle Energie in Form von Druckluft in mechanische Arbeit umwandelt. Pneumatikmotoren wandeln die Druckluft in der Regel durch lineare oder rotierende Bewegung in mechanische Arbeit um. Die lineare Bewegung kann entweder von einem Membran- oder einem Kolbenantrieb ausgehen, während die Drehbewegung von einem Druckluftmotor mit Lamellen oder einem Kolbenluftmotor erzeugt wird. Pneumatische Motoren haben sich in der Industrie für handgehaltene Werkzeuge durchgesetzt, und es werden ständig Versuche unternommen, ihren Einsatz auf die Transportindustrie auszuweiten. Pneumatische Motoren müssen jedoch ihre Effizienzmängel überwinden, bevor sie als brauchbare Option für die Transportindustrie angesehen werden können. ⓘ

Hydraulischer Motor

Ein Hydraulikmotor bezieht seine Kraft aus einer unter Druck stehenden Flüssigkeit. Diese Art von Motor wird zum Bewegen schwerer Lasten und zum Antrieb von Maschinen eingesetzt. ⓘ

Hybrid

Einige Motoreinheiten können mehrere Energiequellen nutzen. So kann beispielsweise der Elektromotor eines Plug-in-Hybridfahrzeugs seine Energie entweder aus einer Batterie oder aus fossilen Brennstoffen beziehen, die über einen Verbrennungsmotor und einen Generator zugeführt werden. ⓘ

Leistung

Zur Beurteilung der Leistung eines Motors werden die folgenden Kriterien herangezogen. ⓘ

Drehzahl

Die Drehzahl bezieht sich auf die Kurbelwellendrehung bei Kolbenmotoren und die Drehzahl von Kompressor-/Turbinen- und Elektromotorrotoren. Sie wird in Umdrehungen pro Minute (U/min) gemessen. ⓘ

Schubkraft

Der Schub ist die Kraft, die auf ein Flugzeugtriebwerk oder seinen Propeller ausgeübt wird, nachdem er die durch ihn strömende Luft beschleunigt hat. ⓘ

Drehmoment

Das Drehmoment ist ein Drehmoment an einer Welle und wird durch Multiplikation der Kraft, die das Drehmoment verursacht, mit ihrem Abstand von der Welle berechnet. ⓘ

Leistung

Die Leistung ist das Maß dafür, wie schnell Arbeit verrichtet wird. ⓘ

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad ist ein Maß dafür, wie viel Kraftstoff bei der Stromerzeugung verschwendet wird. ⓘ

Schallpegel

Fahrzeuggeräusche stammen bei niedrigen Geschwindigkeiten hauptsächlich vom Motor und bei höheren Geschwindigkeiten von den Reifen und der am Fahrzeug vorbeiströmenden Luft. Elektromotoren sind leiser als Verbrennungsmotoren. Schuberzeugende Triebwerke wie Turbofans, Turbojets und Raketen verursachen den größten Lärm, da ihre schuberzeugenden Abgasströme mit hoher Geschwindigkeit mit der ruhenden Umgebungsluft interagieren. Zu den Technologien zur Lärmminderung gehören Schalldämpfer für das Ansaug- und Abgassystem von Benzin- und Dieseltriebwerken sowie lärmmindernde Auskleidungen für die Einlässe von Turbofans. ⓘ

Triebwerke nach Verwendung

Zu den besonders erwähnenswerten Arten von Motoren gehören:

• Flugzeugtriebwerk
• Automotoren
• Modellmotoren
• Motorradmotoren
• Schiffsantriebsmotoren wie z. B. Außenbordmotoren
• Der Begriff "Non-Road-Motor" bezeichnet Motoren, die nicht von Fahrzeugen im Straßenverkehr verwendet werden.
• Lokomotivmotor der Eisenbahn
• Triebwerke für Raumfahrzeuge, wie z. B. Raketenmotoren
• Traktionsmotor ⓘ

Arten von Motoren

Funktionsweise

Unter Verwendung eines Feuerkessels, in dem mit einem Kohlenfeuer das Wasser auf Siedetemperatur oder höher erhitzt wird, erzeugt das erhitzte Wasser sich ausdehnenden Dampf. Dieser Dampf wird über eine mechanische Steuereinheit vom Kurbeltrieb der Dampfmaschine zugeführt. Die Steuereinheit bewirkt, dass der Dampfzylinder (in dem der Kolben läuft) des Kurbeltriebes nur dann erneut Dampf erhält, wenn der expandierte Dampf des vorherigen Hub-Taktes weitestgehend entwichen ist. ⓘ

Bewegungsumsetzung

Die lineare Bewegung des Kolbens im expandierenden Zylinderraum, in den zuvor der Wasserdampf eingelassen wurde, wird von einer Pleuelstange am Kurbel- oder Hubzapfen in eine Drehbewegung umgesetzt. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich. Was das Fortbewegungsmittel aus dem Schornstein bzw. Auspuff entlässt, ist der ausgestoßene Dampf der Kolbenzylinder, vermischt mit den Rauchabgasen der Feuerung. ⓘ

Dampfturbine

Sie ist die moderne Version der Wärmekraftmaschine und nutzt die Dampfkraft mit höherem Wirkungsgrad. Dampfdruck treibt eine Turbine an, deren Drehung prinzipiell einen ruhigeren Lauf hat als das Hin und Her eines Dampfkolbens. Der Drehmomentverlauf ist daher flacher, das heißt, sie arbeitet gleichmäßiger. ⓘ

Verbrennungsmotoren

Komponenten eines typischen Viertaktmotors mit oben liegender Nockenwelle: C: Kurbelwelle E: Abgasventil-Nockenwelle I: Luftzufuhrventil-Nockenwelle P: Kolben R: Pleuelstange S: Zündkerze V: Ventile W: Kühlwasserschächte Rot: Abgasöffnung Blau: Einsaugöffnung ⓘ

Verbrennungsmotoren wandeln in thermodynamischen Zyklen die bei der Verbrennung freigesetzte Wärme über Volumenänderungsarbeit zu mechanischer Arbeit um. Dabei wirkt der Druck der Verbrennungsgase auf die Oberfläche eines beweglichen Bauteils (Kolben), das über einen Kurbeltrieb (Pleuel + Kurbelwelle) die Volumenänderungsarbeit der Gaskräfte in mechanische Arbeit umsetzt. ⓘ

Der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren ist aufgrund der Umsetzung der chemisch gebundenen Energie des Kraftstoffes über Wärmefreisetzung in mechanische Arbeit stark vom Betriebspunkt abhängig. Im optimalen Betriebszustand kann der effektive Wirkungsgrad von Schiffsmotoren unter Nutzung der Abgaswärme bis zu 55 % betragen (Emma-Mærsk-Klasse). Berücksichtigt man zudem die Nutzung der Kühlwasserwärme (Blockheizkraftwerk) und sogar der CO₂-Emissionen, wie z. B. für Gewächshäuser, kann der Nutzen im Verhältnis zum Aufwand über 90 % betragen. Der Wirkungsgrad von PKW-Motoren im Kaltlauf, oder gar im Leerlauf kann unter 10 % liegen. Eine allgemeingültige Aussage ist nicht möglich und ist eng mit dem Anwendungsfall verbunden (Wirkungsgrad = Nutzen / Aufwand bzw. Kraftstoffverbrauch). ⓘ

Optimierung der Verbrennungsmotoren

Zur Steuerung der Frischluft läuft in den Standard-Motoren eine Steuerung der ein- und austretenden Gase per Ventilen oder Drehschieber mit den Arbeitstakten synchron. ⓘ

Durch einen Turbolader oder andere Luftverdichter kann Frischluft mit erhöhter Dichte zugeführt und dadurch der Wirkungsgrad der Motoren erhöht werden. Bei Ottomotoren wird die Benzinzufuhr durch Einspritzdüsen verbessert. Sie sind elektrisch angesteuert und dadurch in die moderne elektronische Steuerung der Motoren integrierbar. Analog dazu kommt bei Dieselmotoren das Pumpe-Düse-System oder die Common-Rail-Einspritzung zur Leistungsverbesserung zum Einsatz. ⓘ

Mittels Schubabschaltung und Start-Stopp-System erreicht man eine Verbrauchsoptimierung. ⓘ

Selbstzünder (Dieselmotor)

Kann die Verbrennung eines Kraftstoffes ohne Hilfsmittel – nur durch die hohe Verdichtung des Luft-Brennstoffgemisches – erfolgen, so handelt es sich um einen Selbstzünder. Er zündet durch Druckbefüllung der Brennkammer. Verbesserungen hat es in der Modifikation der Brennräume, Kolben, Einspritzdüsen und Förderpumpen sowie bei der Erhöhung der Einspritzdrücke, der damit verbundenen besseren Mischung des Kraftstoffs mit der Luft und systematischen Variierung der Kraftstoffzumessung gegeben. Im Zuge dieser Entwicklungen ist die Wirbelstromkammer vom Direkteinspritzer ersetzt worden. ⓘ

Die Glühkerzen des Dieselmotors bzw. Mehrstoffmotors sind nur Hilfsmittel zum Kaltstart; alternativ können hoch entzündliche Startbrennstoffe beim Start zugespeist werden. Hier gab es keine wesentlichen Neuerungen, sondern nur Modifizierungen der Glühkerzen. ⓘ

Fremdzünder (Ottomotor)

Ist die Verdichtung des Motors nicht so hoch wie bei dem Selbstzünder, dann benötigt er z. B. Zündkerzen, um das Reaktionsgemisch zu entzünden. ⓘ

Entwicklung und Zukunft

Im Fahrzeugbau ist diese Motorengruppe die am häufigsten eingesetzte, insbesondere als Benzin- und Dieselmotor. Sie macht den Großteil der Fahrzeug-Antriebe für Auto und Lkw, Diesellok, Panzer etc., kleine Flugzeuge und Motorsegler, Flug – und Motorboote, Yachten, Rasenmäher und viele weitere Anwendungen aus. ⓘ

Der Verbrennungsmotor ist mechanisch eine Weiterentwicklung der Dampfmaschine und hat, aus heutiger Sicht noch über Jahrzehnte, beste Voraussetzungen, weiter optimiert zu werden im Verbrauch, im Wirkungsgrad und in der Materialverwendung des Motors. Die Optimierung geschieht zum Teil durch andere Brennstoffe oder Arbeitsmittel wie Wasserstoff, bei denen fast reiner Wasserdampf entsteht, sowie durch kombinatorische Energie-Nutzungen bei Hybridantriebskonzepten. ⓘ

Gasturbinen

Turbinen mit Verbrennungsgasen gehören wie die Dampfturbine zu den „Thermischen Fluidenergie-Maschinen“, aber in die Gruppe der Verbrennungskraftmaschinen. Als Strömungsmaschinen gelten sie beide. ⓘ

Jede Gasturbine hat einen Turbokompressor, eine Brennkammer und eine Turbine, die meist über dieselbe Welle mit dem Verdichter mechanisch gekoppelt ist. Die vom Kompressor verdichtete Luft wird in der Brennkammer bei Temperaturen bis 1500 °C mit dem eingespritzten Treibstoff verbrannt. Die mit hoher Geschwindigkeit ausströmenden Verbrennungsgase treiben die Turbine an (bei Raketen entfällt sie). Die Turbine entzieht ihnen mindestens jene Strömungsenergie, die zum Antrieb des Verdichters nötig ist. Der Rest steht als nutzbare Energie zur Verfügung – entweder mechanische Energie zum Antrieb einer Welle (Elektrizitätswerk, Helikopter) oder als Rückstoß. ⓘ

Wirkungsgrad und Anwendungen

Je heißer die Gase sind, desto höher ist der Wirkungsgrad von Gasturbinen. Hierin und in der idealen Form der Turbinenschaufeln liegen große Entwicklungsmöglichkeiten des Motorenbaus. Wesentlich hierbei ist die thermische Belastbarkeit von Schaufeln und Ummantelung. ⓘ

Anwendungen in der Luftfahrt sind durch das sehr gute Leistungs-Masse-Verhältnis der Gasturbinen gegeben, etwa als Triebwerk für Hubschrauber oder Turboprop-Flugzeuge. Die kinetische Energie der Brenngase ist aber auch für Rückstoß-Antrieb von Flugzeugen nutzbar. Bei Jets werden sogenannte Strahltriebwerke eingesetzt, deren Prinzip weitgehend der Gasturbine entspricht: Auf die drei Bauteile der reinen Gasturbine folgt eine Düse, durch die der Abgasstrahl austritt. Die Turbine erhält nur so viel Energie (Drehgeschwindigkeit), wie sie zum Antrieb des Verdichters benötigt. ⓘ

Anwendungen in der Schifffahrt: Hier kommt es weniger auf ein günstiges Verhältnis Leistung-Masse an als auf geringen Treibstoffverbrauch an. Deshalb hat der effizientere Dieselmotor, der im Gegensatz zur Gasturbine auch mit günstigem Schweröl betrieben werden kann, diese im zivilen Bereich verdrängt. Für militärische Anwendung wird sie wegen ihrer größeren Laufruhe gelegentlich eingesetzt. Auch für Luftkissenfahrzeuge wird oft die Gasturbine gewählt. ⓘ

Anwendung in Elektrizitätswerken (zwei Bauarten von Gasturbinen werden unterschieden):

• Schwere Bauart (Heavy Frame): die Turbinen haben Leistungen von über 50 MW (bis zu einigen hundert MW) und sind für den stationären Dauerbetrieb in großen Kraftwerken gedacht.
• Leichte Bauart: Flugturbinenderivate oder Aircraft-Derivative haben Leistungen von 100 kW bis 40 MW und sind konstruktiv den Flugzeugturbinen ähnlich. Beim Einsatz in Industriekraftwerken sind diese Turbinen oft Bestandteil einer Kraft-Wärme-Kopplung bzw. einer GuD-Anlage (Gas- und Dampfkraftwerk). Günstig sind sie auch für leistungsfähige Notstromaggregate, etwa für Krankenhäuser, weil sie zum vollen Hochlaufen nur wenige Minuten brauchen. ⓘ

Bei einigen Turbinen kann der Anstellwinkel der Turbinenschaufeln verändert werden; siehe auch Variable-Turbinengeometrie-Lader. ⓘ

Stirlingmotor

Der Stirlingmotor wandelt Wärmeenergie in mechanische Energie um, ohne dass dazu zwingend eine Verbrennung stattfinden muss. Für den Betrieb muss am Motor ein Temperaturunterschied vorhanden sein und erhalten bleiben. ⓘ

Raketenmotoren

Raketenmotoren erzeugen in der Regel aus chemischer Energie über den Umweg der Wärmeenergie mechanische Energie. Siehe auch Rakete, Raketentechnik.
Ausnahmen, die rein physikalisch arbeiten, sind:

• Kalt- und Heißwasserraketen,
• Ionenantriebe ⓘ

Elektromotor

Verordnung (EG) Nr. 640/2009 der Kommission

Ineffiziente Motoren (IE1 und darunter) dürfen seit dem 16. Juni 2011 nicht mehr vertrieben werden. Ab 2015 sind durchschnittliche IE2 Motoren mit Nennausgangsleistung von 7,5 bis 375 kW nur noch mit Drehzahlregelung erlaubt. Alternativ können effiziente IE3 Motoren mit oder ohne Drehzahlregelung vertrieben werden. ⓘ

Hydraulikmotor

Hydraulikmotoren arbeiten oft nach dem umgekehrten Prinzip einer Zahnradpumpe. Sie erzeugen eine Drehbewegung aus Druck und Strömung einer Hydraulikflüssigkeit. Sie sind vergleichsweise klein und können auch im Stillstand hohe Drehmomente erzeugen. Sie werden u. a. an Baggern, Tunnelbohrmaschinen und in der Landwirtschaft eingesetzt. ⓘ

Eine abgeleitete Variante ist in Strömungsgetrieben zu finden, wird dort jedoch nicht so genannt. ⓘ

Druckluftantriebe

Druckluft wird zum Betrieb von Turbinen (z. B. zahnärztliche Turbinen (Bohrer), Zentrifugen) oder Kolbenmaschinen genutzt. ⓘ