Anwendungen von Dieselmotoren in Fahrzeugen und Industriegeneratoren

Die Anwendungen von Dieselmotoren in Fahrzeugen und stationären Generatoren haben über die Jahre stetig zugenommen. Zwar können Ottomotoren (Benzinmotoren) manche Aufgaben übernehmen, doch der Dieselmotor bietet durch sein anderes Verbrennungsverfahren und höhere Wirkungsgrade spezifische Vorteile. Beim Dieselmotor werden Luft und Kraftstoff in getrennten Phasen zugeführt, und nur die Luft wird mit einem sehr hohen Verhältnis verdichtet (14:1 bis 25:1). Im Ottomotor liegt das Verdichtungsverhältnis lediglich zwischen 8:1 und 12:1. Die im Dieselmotor erreichte Temperatur ist daher deutlich höher. Bei Spitzenwerten von Temperatur und Druck entzündet sich der eingespritzte Dieselkraftstoff aufgrund der extremen Hitze selbstständig.

Ziel dieses Artikels ist es, die typischen Anwendungsbereiche von Dieselmotoren und deren Vorteile in der Praxis zu beleuchten. Ein vorheriger Artikel behandelte bereits die Grundlagen des Dieselmotors.

Anwendungsbereiche von Dieselmotoren

Im Folgenden werden die wichtigsten Einsatzgebiete aufgeführt. Die spezifischen Eigenschaften des Dieselmotors bieten dabei für jede Anwendung unterschiedliche Vorteile.

Pkw (Personenwagen)

Dieselmotoren sind bekannt aus größeren Lkw und Pkw, mittlerweile auch in Kleinwagen (Superminis). Für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge sind ruhiger Lauf und hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen entscheidend. Die elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzung hat die Drehmomententfaltung verbessert, sodass Hersteller auch High-End-Luxusfahrzeuge mit Dieselmotoren anbieten. Pkw-Dieselmotoren haben meist drei bis zehn Zylinder und Hubräume von 0,8 bis 5,0 Litern. Moderne Aggregate sind in der Regel turboaufgeladen und verfügen über Direkteinspritzung.

Lokomotiven

Die ersten Diesellokomotiven erschienen 1913. Sie sind für Dauerbetrieb ausgelegt und müssen teils mit minderwertigem Kraftstoff zurechtkommen. Einige nutzen Zweitakt-Dieselmotoren, viele moderne Lokomotiven sind dieselelektrisch: Der Dieselmotor treibt einen Generator an, der elektrische Fahrmotoren speist – ohne mechanische Verbindung zwischen Motor und Antrieb. Dieselmotoren haben Dampflokomotiven auf allen nichtelektrifizierten Hauptstrecken der industrialisierten Welt als Hauptantrieb abgelöst.

Wasserfahrzeuge

Die Anforderungen an Schiffsdieselmotoren variieren je nach Einsatzzweck. Für militärische und mittelgroße Boote eignen sich mittelschnelle Viertakt-Dieselmotoren mit bis zu 24 Zylindern und Leistungen im einstelligen Megawattbereich. Lkw-Dieselmotoren finden in kleinen Booten Verwendung. Große Schiffe nutzen hocheffiziente, langhubige Zweitakt-Dieselmotoren mit Wirkungsgraden bis zu 55 %. Im Gegensatz zu üblichen Dieselmotoren verbrennen diese hochviskoses Schweröl. U-Boote sind meist dieselelektrisch ausgelegt.

Stationäre Dieselmotoren

Stationäre Dieselmotoren werden häufig zur Stromerzeugung eingesetzt, aber auch für Kälteverdichter, andere Verdichter oder Pumpen. Sie laufen oft dauerhaft – entweder überwiegend im Teillastbetrieb oder intermittierend mit Volllast. Stationäre Dieselmotoren, die Generatoren für Wechselstrom antreiben, arbeiten bei wechselnder Last, aber fester Drehfrequenz. Dies liegt an der festen Netzfrequenz von 50 Hz (Europa) oder 60 Hz (USA). Die Kurbelwellendrehfrequenz wird so gewählt, dass die Netzfrequenz ein Vielfaches davon ist. Praktisch ergeben sich Kurbelwellendrehzahlen von 25 Hz (1500 min⁻¹) oder 30 Hz (1800 min⁻¹).

Nichtstraßen-Dieselmotoren (Off-Highway)

Diese Motoren sind im Bauwesen weit verbreitet. Sie punkten mit Kraftstoffeffizienz, Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit. Höchste Leistung und Geräuscharmut sind sekundär. Daher sind mechanisch gesteuerte Einspritzung und Luftkühlung noch üblich. Die Leistungsbereiche variieren stark: von kleinen Einheiten ab 3 kW bis zu schweren Lkw-Motoren.

Luftfahrt

Dieselmotoren in der Luftfahrt gab es bereits vor dem Zweiten Weltkrieg. In den späten 1970er-Jahren waren sie jedoch kaum noch vertreten. 1978 prognostizierte Karl H. Bergey, dass ein allgemeiner Luftfahrt-Diesel in naher Zukunft unwahrscheinlich sei. In jüngerer Zeit (ab 2016) finden Dieselmotoren in unbemannten Fluggeräten (UAVs) Verwendung – wegen ihrer Zuverlässigkeit, Langlebigkeit und geringen Verbrauchs. Anfang 2019 berichtete die AOPA, dass ein Dieselmotor für die allgemeine Luftfahrt „die Ziellinie erreicht“.

Das war der Überblick über die Anwendungen von Dieselmotoren. Wir hoffen, Sie haben wertvolle Einblicke gewonnen. Teilen Sie den Artikel gerne mit anderen Studierenden. Danke fürs Lesen!