Dieselmotoren: Definition, Wirkungsgrad, Geschichte und Typen

Der Dieselmotor ist einer der effektivsten und leistungsstärksten Motoren im Vergleich zum Ottomotor. Obwohl er eine Weiterentwicklung des Ottomotors darstellt. Dieser Artikel vermittelt Verständnis für Dieselmotoren: Definition, Wirkungsgrad, Geschichte, Funktionsweise und Typen. Siehe auch Artikel zu Automobilmotoren unten!

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Dieselmotor

Der Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, bei dem die Zündung des Kraftstoffs durch die steigende Temperatur der Luft im Zylinder infolge der mechanischen Verdichtung („adiabatische Verdichtung“) verursacht wird. Lassen Sie mich detaillierter erklären…

Im Gegensatz zu Fremdzündungsmotoren wie Ottomotoren (Benzinmotoren), die eine Zündkerze zur Entzündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs nutzen, funktionieren Dieselmotoren grundlegend anders. Sie verdichten nur Luft im Zylinder, was zu einer hohen Temperatur (heiße Luft) führt. Der in den Brennraum eingespritzte Dieselkraftstoff wird zerstäubt und entzündet sich spontan. Diese Motoren arbeiten mit einem heterogenen Luft-Kraftstoff-Gemisch – der eingespritzte Kraftstoff verteilt sich vor der Verbrennung ungleichmäßig in der Luft. Das Drehmoment wird durch Manipulation des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (λ) gesteuert; statt die Ansaugluft zu drosseln, ändert der Dieselmotor die eingespritzte Kraftstoffmenge – das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist meist hoch (mager).

Schema eines Dieselmotors:

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Der Dieselmotor wird auch als Selbstzünder oder CI-Motor (Compression Ignition) bezeichnet, benannt nach dem Erfinder Rudolf Diesel. Rudolf Diesel war Student am Polytechnikum München, wo er Vorlesungen von Carl von Linde besuchte. Linde untersuchte Dampfmaschinen und stellte fest, dass diese nur 6–10 % der Wärmeenergie in Arbeit umwandeln können, der Carnot-Prozess jedoch deutlich mehr durch isotherme Zustandsänderungen.

Diese Ideen gaben Diesel den Anstoß, einen hocheffizienten Motor nach dem Carnot-Prozess zu schaffen. Er lernte auch den Feuerkolben kennen – ein traditionelles Feuerzeug mit schneller adiabatischer Verdichtung, das Linde aus Südostasien mitgebracht hatte. Nach Jahren der Arbeit veröffentlichte Diesel 1893 seine Ideen in der Abhandlung „Theorie und Konstruktion eines rationellen Wärmemotors“.

Der Dieselmotor hat den höchsten thermischen Wirkungsgrad aller Verbrennungsmotoren (innerer oder äußerer Verbrennung). Dies liegt am sehr hohen Expansionsverhältnis und der inhärenten mageren Verbrennung, die Wärme durch überschüssige Luft abführt. Ein kleiner Wirkungsgradverlust im Vergleich zu indirekt einspritzenden Ottomotoren wird vermieden, da bei Ventilüberlapung kein unverbrannter Kraftstoff direkt von Einlass/Auslass in den Auspuff gelangt.

Der Dieselmotor hat stationäre Dampfmaschinen aufgrund seines hohen Wirkungsgrads weitgehend ersetzt. Dieselmotoren können als Zwei- oder Viertakt ausgelegt sein.

Seit den 1910er Jahren werden Dieselmotoren in Schiffen, U-Booten, Lokomotiven, LKW, Schwergerät und Kraftwerken eingesetzt. In den 1930ern begannen sie in wenigen Automobilen, wurden ab den 1970ern auf größeren On- und Offroad-Fahrzeugen weit verbreitet (basierend auf Neuzulassungen von Diesel-PKW).

Die größten eingesetzten Dieselmotoren sind 14-Zylinder-Zweitakt-Schiffsdiesel mit fast 100 MW Spitzenleistung pro Zylinder.

Video: Funktionsweise des Dieselmotors

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Niedrigtourige Dieselmotoren (Schiffe, Anwendungen, wo Motorgewicht nebensächlich) erreichen effektive Wirkungsgrade bis 55 %.

Hauptentwicklungsziele für zukünftige Dieselmotoren: Verbesserung der Abgasemissionen, Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, Erhöhung der Lebensdauer. Der Dieselmotor, besonders für Nutzfahrzeuge, wird voraussichtlich bis Mitte der 2030er der wichtigste Antriebsstrang bleiben. Doch Fortschritte bei Leben und Technik machen Elektromotoren zur effektiven Alternative.

Alles, was Sie über Getriebesysteme wissen müssen.

Das war dieser Artikel, in dem Definition, Schema, Wirkungsgrad, Geschichte und Funktionsweise erklärt wurden. Ich hoffe, Sie haben die Lektüre genossen. Wenn ja, teilen Sie ihn gerne mit anderen Studierenden. Danke fürs Lesen – bis zum nächsten Mal!