- Diesel zündet Kraftstoff durch Kompression, ohne Zündkerzen.
- Rudolf Diesel präsentierte 1892 den Zündmotor, basierend auf Kompression.
- Dieselmotoren treiben Lastwagen, Traktoren, Züge und Schiffe, weltweit.
- Hauptunterschied zu Benzinmotoren: Zündung durch Kompression statt Zündkerzen.
Der Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem der Kraftstoff aufgrund der hohen Temperatur, die durch die Kompression der zur Verbrennung erforderlichen Luft entsteht, gezündet wird. In diesem Motortyp wird der Kraftstoff nicht durch die Verwendung eines Hilfsmotors gezündet, wie es bei Ottomotoren mit Zündkerzen der Fall ist. Im Folgenden werden wir alles über den Dieselmotor erfahren, beginnend mit seiner Geschichte.
Kurze Geschichte des Dieselmotors
Anfangs wurde der Diesel ignoriert und als Abfall betrachtet. Anstatt als wertvolle Kraftstoffquelle angesehen zu werden, wurde es mehr als 40 Jahre lang als unbrauchbares Produkt der Erdölraffinierung weggeworfen. Aber als Rudolf Diesel 1892 den Zündmotor einführte, war dies eine ingenieurtechnische Innovation, da der Kraftstoff nicht aus einer externen Quelle gezündet werden musste.
Zunächst wollte Diesel einen Motor entwickeln, der mit Kohlenstaub, Ammoniak oder Erdnussöl betrieben wird, stellte jedoch fest, dass Diesel die bessere Wahl war.
Ihm wurde klar, dass der Diesel für den Motorbetrieb auf eine hohe Temperatur komprimiert werden musste, um den Kraftstoff im Zylinder zu entzünden. Wenn die Verbrennung stattfindet, bewegt sie einen Kolben und bringt den Motor zum Laufen.
Der Erfolg dieses Motors für kleine Autos hat sich auch auf größere Fahrzeuge ausgeweitet. In den 20 Jahren seit seiner Erfindung hat er Lastwagen, Traktoren, Züge und Schiffe angetrieben. Der Motor wurde im Laufe der Jahre kontinuierlich verbessert und wird auch heute noch in großem Umfang eingesetzt.
Unterschiede / Ähnlichkeiten zwischen Dieselmotor und Benzinmotor
Wir können über den Dieselmotor nicht sprechen, ohne ihn mit seinem großen “Rivalen”, dem Benzinmotor, zu vergleichen. Die beiden lassen sich aus verschiedenen Blickwinkeln vergleichen, die wir später näher erläutern werden.
Diesel versus Benzin
Zunächst einmal arbeiten beide Motoren mit einer internen Verbrennung. Der Kraftstoff wird mit der Luft gemischt, wenn er in den Motor eintritt, und diese Mischung wird im Motorzylinder komprimiert.
Irgendwann wird der Kraftstoff gezündet, was den Kolben bewegt und die Kurbelwelle dreht, die wiederum mit dem Getriebe verbunden ist und die Räder antreibt. Außerdem bewegt sich der Kolben im Zylinder nach oben und drückt die Verbrennungsgase durch das Auspuffrohr aus dem Motor. Dieser Zyklus wird mehrmals pro Sekunde wiederholt.
Je mehr Zylinder ein Motor hat, desto gleichmäßiger läuft er und desto mehr Leistung wird freigesetzt. Dies liegt daran, dass die Verbrennungsprozesse nur über kurze Abstände voneinander ablaufen.
Allerdings kann die Anzahl der Zylinder auch ein Nachteil sein, da je größer sie ist, desto komplexer und mechanisch ineffizienter ein Motor wird. Die Anordnung der Zylinder beeinflusst auch die Leistung und das Vibrationsniveau. Alle diese Aspekte gelten für beide Motortypen.
Der Hauptunterschied zwischen dem Dieselmotor und dem Benzinmotor besteht in der Art und Weise, wie der Kraftstoff im Motor gezündet wird. In einem Benzinmotor werden Luft und Kraftstoff komprimiert und an einem kritischen Punkt des Zyklus zündet eine Zündkerze das Gemisch.
Andererseits sind Dieselmotoren nicht mit normalen Zündkerzen ausgestattet, sie verwenden Glühkerzen. Wenn der Diesel und die Luft ausreichend komprimiert sind, erzeugt die extreme Kompression genügend Wärme, um das Gemisch zu zünden. Dieser Prozess wird Kompressionszündung genannt und ist die Grundlage für den Betrieb eines Dieselmotors.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Diesel mehr potenzielle Energie enthält, was bedeutet, dass Dieselmotoren für die gleiche Kilometerleistung weniger Kraftstoff benötigen. Außerdem haben Dieselbesitzer eine zusätzliche Option: Biodiesel, ein Kraftstoff, der aus anderen Quellen als Erdöl hergestellt wird.
Leistung und Drehmoment
Die Effizienz des Motors wird in Leistung und Drehmoment gemessen. Die erste wird in Pferdestärken gemessen, die zweite definiert die Drehkraft des Motors im Antriebsstrang. Idealerweise sollten beide groß sein. Wenn das Auto viele Pferdestärken hat, aber ein kleines Drehmoment, wird der Start von Anfang an schwieriger.
Das Drehmoment ist hauptsächlich für die Bewegung verantwortlich, weshalb Dieselmotoren häufig für schwere Fahrzeuge verwendet werden. Andererseits beschleunigen Dieselmotoren nicht so schnell, weshalb sie im Durchschnitt weniger Pferdestärken als Benzinmotoren haben. Dies ist der Hauptgrund für die geringe Anzahl an Diesel-Sportwagen.
Zuverlässigkeit
Da Dieselmotoren mit Kompressionszündung arbeiten, sind sie sehr leistungsstark, zuverlässig und erfordern weniger Wartung. Aus diesen Gründen waren Dieselmotoren in der Vergangenheit sehr schwer. Dank moderner Produktionsmethoden hat sich das Gewicht der Dieselmotoren jedoch erheblich verringert.
Darüber hinaus sind Dieselmotoren einfacher als Benzinmotoren, da sie keine Zündkerzen oder das damit verbundene elektrische System verwenden. Heutzutage erreichen Dieselfahrzeuge eine Leistung, die der von Benzinmotoren nahekommt, jedoch mit dem großen Vorteil eines geringeren Kraftstoffverbrauchs und einer höheren Zuverlässigkeit. Insgesamt übertreffen Dieselmotoren Benzinmotoren in Bezug auf die Anzahl der Kilometer/Stunden zwischen den Wartungseingriffen. Das bedeutet weniger ausgegebenes Geld.
Ein Vorteil der Dieselmotoren ist das Fehlen des Drosselkörpers. Wenn man das Gaspedal drückt, öffnet sich eine Klappe am Motoransaugstutzen, die Luft in den Motor lässt und dadurch mehr Leistung erzeugt.
Der Bordcomputer erkennt, dass es notwendig ist, mehr Kraftstoff einzuspritzen, um mehr Luft aufzunehmen. Für Dieselmotoren ist die Drosselklappe nicht erforderlich. In diesem Fall reguliert das Gaspedal die eingespritzte Kraftstoffmenge. Der Drosselkörper in Benzinmotoren wirkt als Einschränkung, und dies ist einer der Gründe, warum Diesel-Fahrzeuge weniger Kraftstoff verbrauchen.
Einspritzung
Damit ein Verbrennungsmotor effizient arbeiten kann, müssen Kraftstoff und Luft korrekt gemischt werden. Der Dieselmotor hat in dieser Hinsicht mehrere Probleme, weil Diesel und Luft zu unterschiedlichen Zeiten während des Zyklus eingeführt werden.
Es gibt zwei Hauptansätze für Dieselmotoren: Direkteinspritzung und Vorkammer-Einspritzung.
Bei der Vorkammer-Einspritzung gibt es eine kleine Wirbelkammer, in der der Injektor den Kraftstoff einspritzt, bevor er in die Hauptverbrennungskammer kommt. Die Wirbelkammer erzeugt Turbulenzen im Kraftstoff, um diesen besser mit der Luft in der Brennkammer zu mischen. Der Nachteil dieses Systems: Die Wirbelkammer wird praktisch zu einem Teil der Brennkammer. Was bedeutet das? Die Brennkammer als Ganzes wird eine unregelmäßige Form haben, was die Verbrennung und Effizienz beeinflussen kann.
Der Motor mit Direkteinspritzung hat keine Wirbelkammer. Stattdessen gelangt der Kraftstoff direkt in die Brennkammer. Beim Entwurf dieses Motors muss besonders auf das Design der Brennkammer geachtet werden, um sicherzustellen, dass genügend Verbrennung stattfindet.
Konstruktion
Die Hauptkomponenten der beiden Motortypen sind ähnlich und sind für ungefähr die gleichen Prozesse verantwortlich. Die Komponenten des Dieselmotors müssen jedoch leistungsstärker sein als die des Benzinmotors, da die Belastungen bei den Prozessen höher sind.
Die Wände des Motorblocks sind bei Dieselmotoren normalerweise viel dicker und haben mehr Dämpfer, um mehr Widerstand zu bieten, Stöße zu absorbieren und Lärm effizienter zu reduzieren.
Darüber hinaus müssen die Kolben, Pleuelstangen, Kurbelwellen, Lager viel stärker sein als die der Benzinmotoren. Das Design des Zylinderkopfs muss anders sein, wegen der Injektoren, aber auch wegen der Form der Brennräume.
Umweltverschmutzung und Lärm
Dies sind heute zwei Schlüsselthemen, da die globale Erwärmung und die Auswirkungen auf die Umwelt so wichtig geworden sind. Die Umweltverschmutzung ist einer der Hauptgründe, warum Dieselmotoren kaum in neue Automärkte eingedrungen sind.
Glücklicherweise wird die Dieseltechnologie modernisiert, und heute sind Dieselmotoren sauberer als je zuvor. Der größte Teil des Schwefels (einer der Hauptverursacher der schwarzen Rauchentwicklung von Dieselmotoren) wurde durch innovative Filtrationsmethoden aus neuen Motoren entfernt.
Dieselmotoren und Benzinmotoren sind in Bezug auf den Klang auf gleicher Höhe, insbesondere wenn man die unfassbaren Geräusche bedenkt, die Dieselautos vor Jahrzehnten machten und die man von weitem erkannte.
Wie erhält man Diesel?
Derzeit gibt es zwei Haupttypen von Diesel: Diesel auf Erdölbasis (aus Erdöl gewonnen) und Biodiesel (aus organischem Material hergestellt).
Erdöldiesel beginnt als Rohöl, das aus großen Mengen an pflanzlicher und tierischer Biomasse entsteht, auf die Druck- und Heizprozesse angewendet werden. Nachdem das Grundöl geerntet wurde, wird es zu einer Raffinerie transportiert, wo es drei Hauptprozessen unterzogen wird: Trennung, Umwandlung, Reinigung.
Der Trennungsprozess erfolgt in Destillationstürmen mit großer Höhe, wo das Öl extremen Temperaturen ausgesetzt wird, um seine Trennung in Gase und Flüssigkeiten zu bewirken.
Die Produkte werden aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen der Ober- und Unterseite des Turms getrennt. Die Aufteilung innerhalb des Turms erfolgt wie folgt: Propangas nach oben, Diesel in der Mitte, Schmierstoffe nach unten.
Der nächste Prozess ist die Umwandlung, bei der ein Katalysator auf die Schweröle angewendet wird, um mehr Benzin, Diesel und Propan zu erzeugen. Die Reinigung ist der letzte Schritt und beinhaltet das Aussetzen der Produkte an Wasserstoff und einen Katalysator, um den Schwefel zu entfernen.
Wie erhält man Benzin?
Wie beim Diesel beginnt auch das Benzinleben als Rohöl. Aber sobald es die Raffinerie erreicht, wird es durch einen Prozess namens fraktionierte Destillation veredelt. Der Extraktionsprozess verwendet die Destillation, um Rohöl in mehrere Destillate, einschließlich Benzin, zu zerlegen.
Der Destillationsprozess beginnt mit dem Erhitzen des Rohöls auf 400 Grad Celsius. Die Hitze bewirkt, dass sich das Öl von einer flüssigen in eine dampfartige Form verwandelt, die aus dem Ofen in einen Destillationsturm strömt, an dessen Punkt sie abgekühlt werden.
Wenn die Dämpfe 150 Grad Celsius erreichen, beginnen die Kohlenwasserstoffe, aus denen Benzin besteht, den flüssigen Zustand anzunehmen. Das Benzin beginnt sich auf den Destillationsplatten anzusammeln und wird in einen Speicherbehälter abgeleitet.
Der Rohstoff, der aus dem Destillationsturm austritt, ist nicht bereit, die Tankstellen vor dem letzten Schritt zu erreichen, nämlich der Zugabe der notwendigen Additive zur Reduzierung der Emissionen und des Verbrauchs.
Quelle: mechanicshub.com, carmudi.com.ph, wonderfulengineering.com, cummins.com, bbc.com, cnbc.com
