Dieselmotor

Ein Dieselmotor ist eine Maschine zur Umwandlung von chemischer in mechanische Energie durch die Verbrennung von Dieselkraftstoff. Die Verbrennung führt zur Wandlung der chemisch gebundenen Energie in thermische Energie. Durch maschinentechnische Komponenten wird diese thermische Energie wiederum in mechanische Energie gewandelt. Eine häufige Anwendung ist der Dieselmotor in Autos. Ein Dieselmotor verwendet fossilen Dieselkraftstoff oder Biodiesel.

Im Dieselmotor findet im Gegensatz zum Ottomotor eine Selbstzündung des Kraftstoffs durch hohe Verdichtung und den dadurch verursachten Temperaturanstieg statt. Das Verdichtungsverhältnis des Kraftstoffs beträgt etwa 19:1 bei PKW-Motoren. Die zur Verbrennung notwendige Luft wird angesaugt oder durch Aufladung bereitgestellt. Aufladung bezeichnet hierbei die Zuführung einer höheren Luftmasse durch vorherige Verdichtung. Das Luft-Kraftstoffverhältnis liegt zwischen 1,05 und 8.

Komponenten

Ein typischer Dieselmotor besteht aus folgenden Komponenten: Nockenwelle, Ventile, Kolben, Einspritzung, Zylinder, Abgasrückführung, Ansaugrohr, Lader oder Turbolader, Abgasrohr, Kühlsystem, Pleuelstange, Schmiersystem, Motorblock, Kurbelwelle, Schwungmasse.

Funktionsweise und Kenngrößen

Die Verbrennung in einem Dieselmotor läuft in den folgenden Schritten ab:

• Luftverdichtung,
• Kraftstoffeinspritzung,
• Gemischbildung,
• Selbstzündung,
• Verbrennung.

Das Zusammenspiel der Zylinder und Kolben findet dabei in 4 Takten statt: Ansaugtakt, Verdichtungstakt, Arbeitstakt, Ausstoßtakt. Beim Ansaugtakt wird das Volumen des Zylinders durch Absenken der Kolben vergrößert. Somit wird Luft angesaugt. Im Verdichtungstakt sind die Ventile geschlossen und die Luft wird durch Anheben des Kolbens komprimiert. Das Verdichtungsverhältnis liegt hierbei zwischen 16:1 und 24:1. Im Arbeitstakt entzündet sich der eingespritzte Kraftstoff an der heißen Brennraumluft ab Temperaturen von ca. 250 °C von selbst. Im Ausstoßtakt wird das Abgas aus dem Zylinder ausgestoßen.

Varianten

Dieselmotoren lassen sich unterteilen in Motoren mit Direkteinspritzung und Kammermotoren. Kammermotoren haben einen geteilten Brennraum mit Hauptkammer und Nebenkammer. Sie haben gegenüber Motoren mit Direkteinspritzung Wirkungsgradnachteile aufgrund von Wärmeverlusten durch zusätzliche Oberflächen.

Kenngrößen

Eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung der Effizienz eines Dieselmotors ist der Kraftstoffverbrauch. Bei PKW-Motoren liegt er bei ca. 4 bis 10 l/100 km. Die Leistung heutiger Dieselmotoren liegt zwischen 2 und 40.000 kW. In PKW genutzte Dieselmotoren liegen dabei meist zwischen 50 und 200 kW.

Der Wirkungsgrad von PKW-Dieselmotoren liegt bei bis zu 45 Prozent. Im Vergleich zum Ottomotor enthalten die Abgase des Dieselmotors weniger Kohlenstoffmonoxid und Stickstoffoxide. Allerdings entsteht ein höherer Anteil an Feinstaub-Partikeln. Zur Abgasnachbehandlung werden Oxidationskatalysatoren und Partikelfilter eingesetzt.

Englische Übersetzung(en):

diesel engine