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Fachbegriffe & Abkürzungen - Buchstabe D
Dieselmotor

Was ist ein Dieselmotor?

Der Dieselmotor wird auch Selbstzünder genannt

DieselmotorBereits im Jahre 1893 erfand Rudolf Diesel diese Motorentechnik. Die Motoren werden als Selbstzünder bezeichnet, weil für den Zündvorgang keine Zündkerzen wie bei einem Benzinmotor erforderlich sind. Die Zündung erfolgt durch die Einspritzung. Dieselaggregate erzielen einen höheren Wirkungsgrad als Benzinmotoren. Ein moderner Benzinmotor erreicht einen Wirkungsgrad von etwa 35 Prozent. Bei einem Dieselmotor sind es bis zu 45 Prozent. Das bedeutet, 45 Prozent der zugeführten Energie wird in Leistung umgewandelt. Daher benötigen sie weniger Kraftstoff. Ein Problem bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff besteht darin, dass Rußpartikel entstehen.

So ist ein Dieselaggregat aufgebaut

Bei den meisten Motoren dieser Art handelt es sich um Viertaktmotoren. Es gibt zwar auch Zweitakter, doch diese spielen in der heutigen Zeit keine große Rolle mehr. In früheren Zeiten wurden Zweitakter mitunter in Traktoren eingebaut. Im Pkw-Bereich spielen sie jedoch überhaupt keine Rolle. Im Vergleich zu einem Benzinmotor erzielt das Dieselaggregat eine deutlich höhere Kompression in den Zylindern. In der Regel ist das Verdichtungsverhältnis bei 1 : 20 oder noch mehr. Die hohe Kompression ist deshalb erforderlich, weil sich dadurch die angesaugte Luft in den Brennräumen so stark erhitzt, dass die Zündung erfolgen kann. Die angesaugte Luft wird auf ungefähr 800 Grad Celsius erhitzt.

Wird dann Dieselkraftstoff mit einem hohen Druck in den Brennraum gespritzt, entzündet sich der Kraftstoff. Dadurch wird der Arbeitstakt eingeleitet. Der Druck, der bei der Verbrennung entsteht, wirkt auf den Kolbenboden. Der Kolben wird dadurch abwärts bewegt und dreht mittels Pleuelstange die Kurbelwelle.

Es gibt unterschiedliche Einspritztechniken

In älteren Motoren gab es die Vorkammer- oder die Wirbelkammereinspritzung. Entweder eine Reiheneinspritzpumpe oder eine Verteilereinspritzpumpe befördert den Dieselkraftstoff mit einem Druck von etwa 170 bar in die Vorkammer oder auch in die Wirbelkammer. Die Einspritzung erfolgt nicht direkt in den Brennraum. In der Vorkammer findet der Zündvorgang statt. Da die Vorkammer direkt mit dem Brennraum des Zylinders verbunden ist, wird der Verbrennungsdruck auf den Kolbenboden übertragen. Eine Wirbelkammer ist etwas anders geformt, sodass das Gemisch bei der Zündung in Rotation versetzt wird. Dadurch wird die Verbrennung effizienter. Sowohl Vorkammer- als auch Wirbelkammermotoren müssen im kalten Zustand beim Starten vorgeglüht werden.

Bei einer Direkteinspritzung fördert die Einspritzpumpe den Dieselkraftstoff direkt in den Brennraum. Damit eine Zündung stattfinden kann, ist ein höherer Einspritzdruck erforderlich. Direkteinspritzer arbeiten mit einem Einspritzdruck von mindestens 230 bar. Besonders wichtig bei diesem Verfahren ist die feine Zerstäubung des Kraftstoffs. Je besser die Zerstäubung ist, desto effizienter ist der Verbrennungsvorgang.

Die Pumpe-Düse-Einspritzung ist ebenfalls sehr effizient. Bei dieser Technik befindet sich direkt an der Einspritzdüse eine Einspritzpumpe. Dadurch werden die langen Druckleitungen gespart. Durch lange Druckleitungen verringert sich der Druck. Da bei der Pumpe-Düse-Einspritzung kein Druckverlust während der Einspritzung auftritt, wird weniger Kraftstoff verbraucht.

Neue Motoren sind mit einer Common-Rail-Einsprizung ausgestattet

Die neueste Einspritztechnik ist die Common-Rail-Einspritzung. Oberhalb des Zylinderkopfes befindet sich ein etwas dickeres Rohr. Mit einer Hochdruckpumpe wird in dieses Rohr Dieselkraftstoff mit einem Druck von bis zu 3.000 bar gepumpt. Die Einspritzung erfolgt bei dieser Technik nicht mittels Düsen, sondern durch Injektoren. Diese lassen sich auf elektronischem Wege sehr genau steuern. Es gibt auch nicht nur eine einzige Einspritzung. Der Einspritzvorgang wird in mehrere Phasen aufgeteilt.

Im ersten Schritt wird eine sehr geringe Menge Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt. Dadurch erfolgt der Zündvorgang. Nur wenige Millisekunden später erfolgt die eigentliche Einspritzung. Diese startet den Arbeitstakt. Zum Schluss erfolgt nochmals eine Einspritzung einer geringen Menge. Diese sorgt dafür, dass die Rückstände von der Verbrennung vollständig verbrannt werden. Bei einigen Motoren mit Common-Rail-Einspritzung lassen sich bis zu sieben einzelne Einspritzungen einstellen.

Die Einstellung des Einspritzvorgangs erfolgt direkt am Motorsteuergerät. Durch geringfügige Veränderungen lässt sich daher die Motorleistung erhöhen oder der Kraftstoffverbrauch verringern. Deshalb eignen sich solche Motoren auch hervorragend für das Chip-Tuning. Ohne bauliche Veränderungen kann nur mit elektronischen Mitteln die Motorleistung um bis zu 30 Prozent erhöht werden.

Die Abgase beim Dieselmotor

Im Grunde genommen findet in solch einem Motor eine sehr saubere Verbrennung statt. Das ist jedoch nur dann der Fall, wenn der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat und mit einer konstanten Drehzahl betrieben wird. Die wichtigsten Bestandteile des Dieselkraftstoffs sind Kohlenstoff und Wasserstoff. Die angesaugte Luft besteht größtenteils aus Stickstoff und Sauerstoff. Bei der Verbrennung reagieren diese Substanzen miteinander. Hat der Motor noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht, verbrennt der Kohlenstoff aus dem Dieselkraftstoff nicht vollständig. Er tritt dann in Form von Ruß aus dem Auspuff heraus.

Die Veränderung der Motordrehzahl erfolgt bei einem Dieselaggregat durch eine Veränderung der Einspritzmenge. Wird das Gaspedal betätigt, erhöht sich die Einspritzmenge. In diesem Moment reicht der Unterdruck im Brennraum nicht aus, um ausreichend Umgebungsluft anzusaugen. Dadurch ist für einen kurzen Augenblick das Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht optimal. Das führt dann auch zu einer unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs. Dadurch entstehen dann auch wieder Rußpartikel.

In vielen Autos kommen Turbodiesel zum Einsatz

Neuere Fahrzeuge werden in erster Linie von einem Turbodiesel angetrieben. Ein Turbolader ist eine Turbine, die vom Abgasstrom angetrieben wird. Auf der anderen Seite befindet sich im Ansaugkrümmer ein Schaufelrad. Dieses fördert die Verbrennungsluft mit einem Überdruck in die Brennräume der Zylinder. In einer größeren Luftmenge kann auch eine größere Menge Kraftstoff eingespritzt werden. Dadurch wird die Motorleistung erhöht. Das bedeutet, ein Dieselaggregat mit einem geringen Hubraum kann durch einen Turbolader eine gleiche Leistung erzielen, wie ein Motor mit einem deutlich größeren Hubraum ohne Turbolader.

Foto: Fotolia Urheber: Eisenhans

Weiterführende Links:

Dieselmotor
http://de.wikipedia.org/wiki/Dieselmotor

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