Dieselmotor

von R. Diesel 1892 in Augsburg entwickelter Verbrennungsmotor, der als Viertakt- oder als Zweitaktmotor arbeiten kann. Anders als beim Ottomotor saugt der Dieselmotor reine Luft an, die stark verdichtet wird (bis 25:1, entsprechend einem Druck von ca. 50 bar). Die meisten Dieselmotoren sind zudem mit Turboladern aufgeladen, um die Luftmenge und damit die erzielbare Leistung zu erhöhen. Bei der Kompression erhitzt sich die Luft auf bis zu 900 °C. In diese heiße Luft wird dann der Treibstoff eingespritzt, der sich nach einer gewissen Zeit (sog. Zündverzug) durch die Hitze von allein entzündet. Man spricht daher von einem selbstzündenden Motor. Nur beim Kaltstart ist eine Zündhilfe (Glühkerze) erforderlich („Vorglühen“).

Man unterscheidet Dieselmotoren nach dem verwendeten Einspritzverfahren. Bei der älteren indirekten Einspritzung wird der Treibstoff in eine vom eigentlichen Brennraum getrennte Vorkammer oder Wirbelkammer eingespritzt; bei diesem Verfahren kann man mit einem relativ geringen Einspritzdruck (ca. 140–200 bar) arbeiten. Indirekt einspritzende Dieselmotoren zeichnen sich durch einen etwas „weicher“ ablaufenden Verbrennungsvorgang aus (weniger „Nageln“), allerdings ist der spezifische Verbrauch (in g/kWh) etwas höher als bei direkt einspritzenden Motoren. Dieselmotoren in Nutzfahrzeugen und moderne PKW-Dieselmotoren nutzen das Prinzip der direkten Einspritzung. Dabei wird der Treibstoff mit sehr hohem Druck (bis 2000 bar) direkt in der Brennkammer zerstäubt. Daraus resultieren ein sehr harter Verbrennungsvorgang (ausgeprägtes „Nageln“), aber auch ein besonders geringer Verbrauch. Die Direkteinspritzung wird in verschiedenen Verfahren realisiert: Beim sog. Common-Rail-Verfahren wird der Treibstoff durch eine ungeregelte Pumpe in eine gemeinsame Hochdruckleitung („Common Rail“) gepumpt und über entsprechende Abgänge zu den Zylindern geleitet. Die Motorelektronik steuert dann die Ventile zur Einspritzung des Kraftstoffs. Beim sog. Pumpe-Düse-Verfahren hat jeder Zylinder eine unabhängig gesteuerte Hochdruckpumpe mit Ventil; dadurch muss zur Erzeugung des Hochdrucks weniger Energie aufgewendet werden (geringerer Verbrauch), zudem lässt sich die Einspritzung besser an die Lastzustände des Motors anpassen.

Dieselmotoren haben aufgrund der hohen Verdichtung einen besseren thermischen Wirkungsgrad als Ottomotoren, zudem sind die Ansprüche an die Kraftstoffqualität weniger hoch (Verbrennung von Schweröl, Heizöl, Rohöl oder sogar Pflanzenöl). Kritisch sind der hohe Luftüberschuss bei hoher Verbrennungstemperatur, was die Bildung von Stickoxiden begünstigt, sowie die unter Last unvollständige Verbrennung von Kraftstoff (Rußbildung, Dieselrußfilter). Durch weitere Erhöhung des Einspritzdrucks hofft man, die Entstehung von lungengängigem Feinstaub reduzieren zu können.