Dieselmotor: Wie funktioniert er und welche Vorteile bietet er?
Ein Dieselmotor ist ein Kolbenverbrennungsmotor, der häufig Dieselkraftstoff verbrennt und Wärmeenergie in mechanische Arbeit umwandelt. Im Motor wird Wärmeenergie gewonnen, indem Kraftstoff durch Verbrennung in Wärme umgewandelt wird.
Bei der Verbrennung von Kraftstoff steigen Temperatur und Druck im Motor. Der erhöhte Druck des Arbeitsstoffes wirkt auf die Kolben des Motors, die diese Energie in mechanische Arbeit umwandeln.
Inhalt
Wie funktioniert ein Dieselmotor?
Der Dieselmotor entzündet das Kraftstoff-Luft-Gemisch durch die hohe Drucklufttemperatur im Brennraum. Es ist größtenteils als Viertakter konstruiert, kann aber auch als Zweitakter konstruiert werden.
Da die meisten Autos mit Viertaktmotoren ausgestattet sind, beschreiben wir die Funktion eines Dieselmotors mit vier Takten. Das Funktionsprinzip eines Viertakt-Dieselmotors ist dem eines Benzinmotors sehr ähnlich.
Viertaktmotor: Wie er funktioniert und welche Vorteile er hat
Der Hauptunterschied besteht darin, dass bei einem Dieselmotor nur saubere Luft in die Zylinder gesaugt wird, in die der Kraftstoff eingespritzt wird, nachdem er komprimiert und erhitzt wurde. Ein solches Gemisch wird dann durch Kompressionswärme gezündet, nicht durch einen Funken einer Zündkerze, wie bei einem Benzinmotor.
Viertakt-Dieselmotor:
1. Einnahme
Beim Ansaugen bewegt sich der Motorkolben bei geöffneten Einlassventilen von seinem oberen Totpunkt nach unten zu seinem unteren Totpunkt. Dadurch vergrößert sich der Raum über dem Kolben, die Einlassventile sind geöffnet und der Lufteinlass in den Brennraum wird somit ermöglicht.
2. Komprimierung
Die Kompressionsphase erfolgt nach dem Schließen der Einlassventile. In dieser Phase bewegt sich der Kolben von seinem unteren Mittelpunkt nach oben zu seinem oberen Mittelpunkt und verdichtet dabei die dadurch erwärmte Luft. Da sie sich nicht ausdehnen kann, steigt auch der Druck.
Verdichtungsverhältnis: Welchen Einfluss hat es auf den Motor?
Kurz bevor der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht, wird Kraftstoff (Diesel) in die Druckluft eingespritzt, der zerstäubt, verdampft und sich entzündet, wodurch eine Expansion entsteht. In dieser Phase sind die Einlass- und Auslassventile geschlossen.
3. Erweiterung
Bei der Expansion bewegt sich der Kolben bei geschlossenen Einlass- und Auslassventilen von seinem oberen Totpunkt nach unten zu seinem unteren Totpunkt. Das Gemisch wird gezündet und Wärmeenergie wird freigesetzt, wodurch der Druck im Zylinder erhöht wird. Der Druck wirkt auf den Kolben und drückt ihn bis zum unteren Totpunkt. Auf diese Weise wird thermische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt.
4. Auspuff
In der Endphase sind die Auslassventile geöffnet und der Kolben bewegt sich von seinem unteren Totpunkt nach oben in seinen oberen Totpunkt, wodurch die Abgase aus dem Zylinder gedrückt werden. Um die Zylinderentleerung zu verbessern, schließen die Auslassventile jedoch erst, wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht und die Einlassventile bereits geöffnet sind.
Diese vier Zyklen (Phasen) finden während zwei Kurbelwellenumdrehungen statt und werden ständig wiederholt.
Außer Kontrolle geratener Diesel: Was tun, wenn sich der Motor nicht abstellen lässt?
Dieselmotortypen
Nach der Gestaltung des Brennraums und dem Ort der Kraftstoffeinspritzung unterscheiden wir Dieselmotoren:
- Motoren mit Direkteinspritzung – die Kraftstoffeinspritzung und die gesamte Verbrennung finden in einer Hauptbrennkammer statt.
- Motoren mit indirekter Einspritzung – die Kraftstoffeinspritzung und die Anfangsphase der Verbrennung finden in statt Es wird in einen speziellen Raum in der Kammer geleitet und erst dann in den Hauptbrennraum übertragen.
Regulierung der Dieselmotorleistung
Die Leistung des Dieselmotors wird durch die Kraftstoffmenge reguliert, die bei annähernd gleicher Luftmenge pro Arbeitstakt in den Brennraum eingespritzt wird.
Es verändert sich also die Fülle, also die Qualität der Mischung. Eine variable Kraftstoffmenge, die die Einspritzvorrichtung liefert, realisiert die Leistungsregelung.
Vor- und Nachteile des Dieselmotors
Dieselmotoren sind strukturell komplexer als Benzinmotoren, ihre Leistung ist jedoch geringer, was hauptsächlich auf die Verbrennung eines anderen Kraftstoffs zurückzuführen ist. Bei gleicher Technik und gleichem Motorvolumen ist die Leistung eines Benzinmotors immer höher. Der Vorteil von Dieselmotoren ist jedoch ein geringerer Verbrauch und eine längere Lebensdauer.
Die Technologie hat sich jedoch weiterentwickelt und fast alle Dieselmotoren sind mittlerweile mit Turbo- oder Kompressoraufladung ausgestattet. In Kombination mit der Direkteinspritztechnologie sind hohe Leistung, geringer Kraftstoffverbrauch und weniger erzeugte Emissionen gewährleistet.
Turbolader: Welche Vorteile hat er und was ist ein Turboloch?
Diese Motoren eignen sich für lange Fahrten und nicht für kurze Stadtbummel, da die Zeit, die zum Aufwärmen des Motors auf Betriebstemperatur benötigt wird, deutlich länger ist als bei einem Benzinmotor.