Dieselmotor

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Dieselmotor
Erster Dieselmotor
Dieselmotor in einem alten Rennwagen
Dieselmotoren im Museum
Schiffsdiesel
Schnittmodell, links
Schnittmodell, rechts

Ein Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, der nach dem 1892 von Rudolf Diesel erfundenen Verfahren arbeitet. Das charakteristische Merkmal ist die Selbstz√ľndung des eingespritzten Kraftstoffes in der hei√üen, komprimierten Verbrennungsluft. Das Verfahren wurde bei der Maschinenfabrik Augsburg, einem der Gr√ľndungsunternehmen der sp√§teren MAN, von Rudolf Diesel entwickelt. Ein Dieselmotor wird √ľberwiegend als Hubkolbenmotor, selten als Drehkolbenmotor, ausgef√ľhrt.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

DM12-Dieselmotor der ersten Generation (1906)
Das Patent f√ľr Rudolf Diesel vom 23. Februar 1893
Deutsche Briefmarke (1997): 100 Jahre Dieselmotor

Der Dieselmotor wurde 1892 von Rudolf Diesel erfunden. W√§hrend der Entwicklung wurden die verschiedensten Kraftstoffe im Versuch erprobt. Diesel strebte von Anbeginn die direkte Einspritzung in den Brennraum an, scheiterte jedoch an den mangelhaften Pumpen und an der fehlenden Pr√§zision der Einspritzventile. Deswegen wurde der Umweg √ľber eine Einspritzung des Kraftstoffes mit Luft gew√§hlt, die es erlaubte, den fl√ľssigen Kraftstoff genau genug zu dosieren und im Brennraum zu verteilen. Am 10. August 1893 l√§uft der erste Prototyp des neuen Motors aus eigener Kraft.[1]

Der heute aus Erdöl hergestellte Dieselkraftstoff wurde (in Deutschland und einigen anderen Ländern) nach dem Erfinder des Motors benannt. Die meisten heutigen Dieselmotoren können auch mit einem Pflanzenöl (Pöl) betrieben werden, jedoch sind dazu meistens Umbauten in der Kraftstoffversorgung notwendig.

Meilensteine

  • 1892 Patent (RP 67207) vom 27. Februar. ‚ÄěArbeitsverfahren und Ausf√ľhrung f√ľr Verbrennungsmaschinen‚Äú.
  • 1897 Entwicklungsarbeit Diesel Maschinenfabrik Augsburg (MAN) am 17. Februar Erfolg mit Laufeigenschaften.
  • 1902 Bis 1910 produzierte MAN 82 Exemplare des station√§ren Dieselmotors DM 12.
  • 1903 Dieselmotor im Binnenschiff eingebaut.
  • 1905 Turbolader und Ladeluftk√ľhler von Alfred B√ľchi (CH).
Spirallader von L√©on Creux (F) f√ľr einen Dieselmotor benutzt.
  • 1908 Prosper L‚ÄôOrange entwickelt bei Deutz eine pr√§zise arbeitende Einspritzpumpe mit Nachkammerverfahren.
  • 1909 Vorkammerprinzip mit halbkugelf√∂rmigem Brennraum von Prosper L‚ÄôOrange bei Benz entwickelt.
  • 1910 Forschungsschiff Fram erstes Schiff und Handelsschiff Selandia mit Dieselantrieb. Dampfturbine und Kohlebefeuerung bis 1960 verdr√§ngt.
  • 1912 Erste Lokomotive mit einem Dieselmotor.
  • 1913 Erster aufgeladener Dieselmotor in einer Lokomotive.
  • 1919 Trichterf√∂rmiger Einsatz in Vorkammer und Nadeleinspritzd√ľse von Prosper L‚ÄôOrange (Erfindung zum Patent).
Erster Dieselmotor von Cummins.
Erstes Common-Rail-System im LKW beim IFA LKW Typ W50.
  • 1986 EDC f√ľr Verteilerpumpe (Pkw) von Bosch im BMW 524tD.
  • 1987 St√§rkster Serien-LKW mit einem 460 PS-Dieselmotor von MAN.
EDC f√ľr Reihenpumpe (Lkw) von Bosch in einem Mercedes-LKW.
Erster aufgeladener PKW-Dieselmotor mit direkter Common-Rail-Hochdruckeinspritzung und variabler Turbinengeometrie (Fiat-Alfa Romeo 156 JTD).
  • 1998 Erster V8-PKW-Dieselmotor BMW 3,9 l DE-Turbodiesel, 180 kW.
Pumpe-D√ľse-Einheit PDE f√ľr PKW (auch unter der Kurzbezeichnung UIS (Unit Injector System) bekannt) von Bosch.
Common Rail-System f√ľr Nutzfahrzeuge (LKW) von Bosch.
  • 2000 Erste PKW-Dieselmotoren mit Partikelfilter in Serie von Peugeot.
  • 2004 In Westeuropa steigt der Anteil neuzugelassener PKW mit Dieselmotor auf √ľber 50 %.
Euro 4 + 5 mit dem SCR-System im Mercedes, Euro 4 mit EGR System und Partikelfilter von MAN
Erstes Common Rail-System mit Piezo-Injektoren von Bosch.
Erster Nonstop-Transatlantikflug eines mit Dieselmotoren angetriebenen Flugzeugs in der Allgemeinen Luftfahrt, einer Diamond DA42 TwinStar mit zwei Thielert Centurion 1.7-Motoren
  • 2005 Zukunftspreis des Deutschen Bundespr√§sidenten f√ľr Bosch und Siemens VDO - Entwicklung der Piezo-Inline-Injektoren f√ľr Common Rail-Systeme
  • 2006 Weltweit erster Erfolg des Diesel-Rennwagen Audi R10 TDI im 12-Stunden-Rennen Sebring. Deklassiert alle Motorkonzepte.
Euro 5 f√ľr alle Iveco-LKW-Typen.
  • 2007 Euro 5 mit EGR-System bei Scania.
  • 2008 Subaru stellt den ersten serienreifen Diesel-Boxermotor vor.
Euro 5 mit EGR-System f√ľr alle MAN-LKW-Typen.
stärkster Serien-LKW mit einem 680 PS-Dieselmotor von MAN.
stärkster Serien-Diesel-PKW mit einem 368 kW (500 PS)-Dieselmotor von Audi.
stärkster Schiffsmotor der Welt mit 87220 kW ist der 14K98MC7 von MAN Diesel SE.

Technologie

Prinzip

Beim Diesel-Verbrennungsverfahren wird im Gegensatz zum Ottomotor kein z√ľndf√§higes Luft-Kraftstoff-Gemisch dem Brennraum zugef√ľhrt, sondern ausschlie√ülich Luft. Diese Luft wird zun√§chst im Zylinder hoch verdichtet, wodurch sie sich auf etwa 700 bis 900 ¬įC erhitzt. Vor dem oberen Totpunkt beginnt die Einspritzung und Feinstverteilung des Kraftstoffes in der hei√üen Luft im Brennraum. Unterst√ľtzend wirkt dabei, dass die Luft einem Wirbel um die Hochachse ausgesetzt ist, wie es bei modernen direkteinspritzenden Dieselmotoren der Fall ist, und somit f√ľr eine rasche Verteilung und Zerst√§ubung der Dieseltr√∂pfchen sorgt. Die hohe Temperatur ist ausreichend, um den Kraftstoff von der Oberfl√§che beginnend zu verdampfen und das Dampf-Luft-Gemisch zu z√ľnden.

Aus thermodynamischer Sicht stellt der von Rudolf Diesel erdachte und nach ihm benannte Diesel-Prozess einen Vergleichsprozess f√ľr den Dieselmotor dar. Weil in diesem die tats√§chlichen Verbrennungsvorg√§nge nur unzureichend abgebildet werden, wird besser der Seiliger-Prozess als Vergleichsprozess herangezogen. (mehr dazu im Abschnitt: Thermodynamik des Dieselmotors)

Kennzeichen des Dieselmotors:

  • Selbstz√ľndung: Die angesaugte oder durch einen Lader zugef√ľhrte Luft heizt sich durch die (ann√§hernd) adiabate Kompression stark auf, und der in die hei√üe Luft eingespritzte Kraftstoff entz√ľndet sich ohne eine externe Z√ľndhilfe. Die im Ottomotor notwendigen Z√ľndkerzen entfallen, nur zum Kaltstart sind Z√ľndhilfen (z. B. Gl√ľhkerzen, Startkraftstoff) notwendig.
  • Innere Gemischbildung: Kraftstoff und Luft werden erst im Brennraum gemischt.
  • Hohes Verdichtungsverh√§ltnis, so dass eine Selbstz√ľndung m√∂glich ist.
  • Qualit√§tsregelung: Die Motorleistung wird nicht wie beim Ottomotor durch die Menge des zugef√ľhrten Kraftstoff-Luft-Gemisches (Quantit√§tsregelung) geregelt, sondern durch den Kraftstoffgehalt einer konstanten Gasmenge (qualitativ), der durch die eingespritzte Kraftstoffmenge variiert werden kann.

Kraftstoff

Der Motor war f√ľr den Gebrauch von Mineral√∂l konstruiert. Den Einsatz von Kraftstoff auf Basis von Pflanzen√∂len testete Rudolf Diesel im Rahmen der Weltausstellung im Jahr 1900. Er berichtete dar√ľber auf einem Vortrag vor der Institution of Mechanical Engineers of Great Britain: ‚Äě‚Ķ auf der Pariser Weltausstellung 1900 wurde ein kleiner Diesel-Motor der Firma Otto gezeigt, der auf Anforderung der franz√∂sischen Regierung auf Arachid√∂l lief, und er arbeitete so problemlos, dass nur sehr wenige Leute darauf aufmerksam wurden.‚Äú [3][4]

Ausf√ľhrungen

Dieselmotoren werden als Zweitaktmotor oder als Viertaktmotor mit und ohne Aufladung ausgef√ľhrt.

Zweitakt-Dieselmotoren werden oft als Gro√ümotoren in Schiffen und Verbrennungsmotoren-Kraftwerken eingesetzt (siehe auch: Schiffsdieselmotor), welche thermodynamisch die effizientesten Verbrennungskraftmaschinen darstellen. Kleinere Einheiten werden auch bei Diesellokomotiven, Lastkraftwagen (insbesondere bei der ehemaligen Lkw-Marke Krupp) aber auch bei Luftfahrtantrieben (z. B. Zoche) verwendet. Eine besondere Form des Diesel-Zweitakters ist der Gegenkolbenmotor, der wegen seines g√ľnstigen Leistungsgewichtes sogar als Flugmotor Verwendung fand (Junkers Jumo 205), heute jedoch trotz verschiedener Weiterentwicklungsans√§tze ungebr√§uchlich ist.

H√§ufiger ist jedoch der Viertakt-Dieselmotor, dessen Hauptanwendungen im Antrieb von Diesellokomotiven, Dieseltriebwagen, Kraftfahrzeugen, Baumaschinen und Generatoren liegen. Dieselmotoren gibt es ferner in wasser- oder in luftgek√ľhlter Bauweise; letztere wurde von Kl√∂ckner-Humboldt-Deutz entwickelt und lange Jahre f√ľr den Antrieb von Magirus-Deutz Nutzfahrzeugen und Landmaschinen verwendet.

Einspritzverfahren

Im wesentlichen lassen sich die Einspritzverfahren nach einem kompakten Brennraum und nach einem unterteilten Brennraum unterscheiden:

Bei den o. a. Verfahren werden verschiedene Pumpensysteme zum Aufbau der Einspritzdr√ľcke verwendet:

  • bei Motoren mit Vorkammer- oder Wirbelkammereinspritzung
    • Einzel-Einspritzpumpe
    • Verteiler-Einspritzpumpe oder
    • Reihen-Einspritzpumpe

Vor- und Nachteile gegen√ľber einem leistungsgleichen Ottomotor (ohne Direkteinspritzung)

Vorteile des Dieselmotors

  • Ein g√ľnstigerer Wirkungsgrad gegen√ľber einem Ottomotor wegen der h√∂heren Verdichtung (Expansionsgrad).
  • Durch die fehlende Drosselung nur sehr geringe Ladungswechselverluste und daher insbesondere im Teillastbereich einen geringeren spezifischen Kraftstoffverbrauch.
  • Im Vergleich zu einem Ottomotor ohne Abgasnachbehandlung geringerer Aussto√ü von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid.
  • Einsatz von einfacher herzustellenden, ungef√§hrlicheren ‚Äď weil langsamer verdampfenden ‚Äď Kraftstoffen (der Flammpunkt von Dieselkraftstoff liegt deutlich √ľber dem von Benzin). Entscheidendes Kriterium f√ľr die Eignung von Dieselkraftstoffen ist die Cetanzahl (im Gegensatz zur Oktanzahl von Benzin), die ein Ma√ü f√ľr die Z√ľndwilligkeit des Kraftstoffs darstellt.
  • Durch die schmierende Wirkung des Dieselkraftstoffs verbesserte Notlaufeigenschaften.

Die wirtschaftlichen Vorteile eines Dieselmotors f√ľr den PKW-Antrieb h√§ngen teilweise auch von den steuerlichen Randbedingungen ab. In zahlreichen Staaten ist Dieselkraftstoff g√ľnstiger als Ottokraftstoff, obwohl der Brennwert pro Liter Dieseltreibstoffs etwa 7% h√∂her ist als der von Benzin, so dass sich die meist h√∂heren Anschaffungskosten f√ľr ein Dieselfahrzeug √ľber die Laufzeit amortisieren.

Nachteile des Dieselmotors

  • H√∂herer Aussto√ü von Stickstoffoxiden gegen√ľber einem Benzinmotor mit 3-Wege-Katalysator.
  • Partikelaussto√ü (Dieselru√ü und andere), darunter auch lungeng√§ngiger Feinstaub, der jedoch mit einem Partikelfilter reduziert werden kann.
  • H√∂here Produktionskosten.
  • Gr√∂√üere Ger√§uschemissionen (nicht mit dem ‚ÄěNageln‚Äú gleichzusetzen, welches die Folge eines fehlerhaften Brennverlaufs ist).
  • Unkultivierter Motorlauf (insbesondere bei √§lteren direkteinspritzenden Motoren).
  • Schlechteres Leistungsgewicht im Vergleich zum Ottomotor (gilt nur f√ľr Viertakt-Dieselmotoren).
  • Eine begrenzte H√∂chstdrehzahl, die durch den Z√ľndverzug des Dieselkraftstoffs begr√ľndet ist. Dadurch ist eine weitere Leistungssteigerung nur √ľber eine Erh√∂hung des mittleren Verbrennungsdrucks (und damit des Drehmoments) m√∂glich.
  • Zur Erzielung hoher Leistungsdichten wird eine Aufladung ben√∂tigt (Turbolader oder Kompressor), bedingt durch niedrigere spezifische Leistung und niedrigere maximale Drehzahl (beides verfahrensimmanent) als beim Ottomotor.
  • Aufwendige Abgasreinigung; katalytische Nachbehandlung der Stickoxide wegen des hohen Luft√ľberschusses nur schwer zu verwirklichen. Wobei ein mittlerer Luft√ľberschuss z. B. beim Betrieb mit einem stufenlosen Getriebe, einem Speicherkatalysator und einem Ru√üfilter nicht zwingend ist.
  • Gelegentlicher Einsatz verschlei√üfesterer Materialien z. B. keramikbeschichteter Kolbenringe.
  • Andere Anspr√ľche an das Schmier√∂l (im Vergleich zu Ottomotoren), z. B. h√∂here Scherbelastung.

Besonderheiten bei Motoren f√ľr den Antrieb von Kraftfahrzeugen

Drehmomentverlauf und Leistungsabgabe

Dieselmotoren besitzen eine physikalisch bedingte Drehzahlgrenze von etwa 5.500 Umdrehungen pro Minute. Dies ist gro√üteils auf den Z√ľndverlauf speziell bei der Verwendung von Dieselkraftstoff zur√ľckzuf√ľhren und wird durch den Z√ľndverzug, der zwischen 1 und 10 ms liegt, beschrieben. Aufgrund der gegen√ľber dem Ottomotor massiveren Bauweise wird die H√∂chstdrehzahl h√§ufig auch von den h√∂heren Massenkr√§ften begrenzt. Zum Teil gibt es Dieselmotoren, die auch vergleichsweise hohe Drehzahlen erreichen k√∂nnen. Ein von der Firma Dr. Schrick GmbH entwickelter direkteinspritzender kleinvolumiger 2-Zylinder-Turbodiesel f√ľr Drohnen erreicht seine Nennleistung erst bei 6000/min, der Ventiltrieb ist bis 10.000/min drehzahlfest.[5] Anzumerken bleibt, dass bei UAVs (unmanned/uninhabited/unpiloted aerial vehicle) praktisch keine Abgasvorschriften zu beachten sind.

Bei Ottomotoren wird im Gegensatz dazu die Drehzahl vor allem durch die mechanischen Belastbarkeitsgrenzen der Bauteile bestimmt. So erreichen Formel-1-Motoren bis zu 20.200/min (Williams-Cosworth, Saisonstart 2006). Ottomotoren mit Gl√ľhkerzenz√ľndung f√ľr Modellfahrzeuge erreichen wegen der geringeren Abmessungen noch weit h√∂here Drehzahlen von bis zu 40.000/min.

P sei die Leistung, M das Drehmoment und n [1/s] die Drehzahl mal 2ŌÄ ergibt die Winkelgeschwindigkeit ŌČ. Aus der Gleichung P = M \cdot 2\pi\cdot n oder P = M \cdot \omega l√§sst sich folglich ableiten, dass das Drehmoment M eines Dieselmotors aufgrund des kleineren Drehzahlbereiches im Vergleich zu einem Ottomotor h√∂her sein muss, um die gleiche Leistung zu erreichen. Dies wird durch einen gr√∂√üeren Hubraum oder eine Aufladung erreicht.

Eine vergleichsweise robuste Ausf√ľhrung der Gebrauchsdieselmotoren f√ľhrte zu einem h√∂heren Motorengewicht.

Dieselmotoren sind oft als Langhuber ausgef√ľhrt. Dadurch wird das im Vergleich zum Ottomotor h√∂here geometrische Verdichtungsverh√§ltnis (Kompressionsvolumen, Schadraum), das ma√ügeblich f√ľr den Grad der Lufterhitzung w√§hrend des Kompressionstaktes ist, einfacher und unproblematischer als mit kurzhubigen Motorkonzepten erreicht. Zudem wird durch die lange Expansionsphase die Energie der Verbrennungsgase besser ausgenutzt und somit die Wirtschaftlichkeit erh√∂ht.

Die Literleistung eines unaufgeladenen Dieselmotors ist deutlich geringer als die eines vergleichbaren unaufgeladenen hubraumgleichen Ottomotors, auch weil der Dieselmotor mit einem erheblichen Luft√ľberschuss betrieben werden muss, um akzeptable Ru√üemissionen zu erzielen.

Kommt beim Pkw-Diesel eine Motoraufladung zum Einsatz, liegt das Drehmomentmaximum bevorzugt im Bereich von 1600 bis 2000 Umdrehungen. Bei einer Nenndrehzahl um 4000 liegen somit g√ľnstige Elastizit√§tswerte vor. Bereits bei Leerlaufdrehzahl erreicht das Drehmoment von Dieselmotoren mit 50 % des Maximalwertes verh√§ltnism√§√üig gro√üe Drehmomente. In einigen Stra√üenfahrzeugen wird die Drehmomentkurve durch eine Steuerelektronik, die in kritischen Betriebsf√§llen die eingespritzte Treibstoffmenge und damit das Drehmoment zur√ľcknimmt, begrenzt, um den Antriebsstrang (Getriebe, Achsantrieb, Antriebswellen) vor √úberlastung zu sch√ľtzen bzw. um aus Kostengr√ľnden mit der vorhandenen Auslegung des Antriebsstranges eine gr√∂√üere Anzahl von Gleichteilen mit √§hnlichen Fahrzeugmodellen zu behalten.

Als Mittelschnellläufer bezeichnet man Dieselmotoren mit einem Drehzahlbereich zwischen 300 und 1200/min[6].

Drosselklappen

Beim Prinzip des Dieselverfahrens sind Drosselklappen prinzipiell nicht erforderlich und wegen der Drosselverluste (Vergr√∂√üerung Ladungswechselschleife) f√ľr den Wirkungsgrad nicht sinnvoll. Allerdings werden in modernen PKW aus Gr√ľnden der strengen Abgasnormen gelegentlich Drosselklappen verbaut. Durch eine Drosselklappe kann im Betrieb mit Abgasr√ľckf√ľhrung ein h√∂heres Druckgef√§lle erreicht werden. Zus√§tzlich kann im Regenerationsbetrieb des Partikelfilters ein zu starkes Durchstr√∂men von Luft, d. h. hier Abk√ľhlen des Abgases verhindert werden. Verst√§rkt wird die Drosselklappe zur Verbesserung des Ansaugluftstrom-Ger√§uschverhaltens (engl.: Sound Design) genutzt.

Eine Art Drosselung wird beim 4-Ventil-Dieselmotor im PKW zur Erh√∂hung der Luftverwirbelung in jeweils einem Einlasskanal angewandt. Diese bauliche Ma√ünahme wird Einlasskanalabschaltung genannt und kommt nur im unteren Last- und Drehzahlbereich zum Einsatz (Verminderung des Partikelaussto√ües ‚Äď Beachte Trade Off PM/NOx).

In der Geschichte gibt es Beispiele f√ľr Dieselmotoren, die aus einem weiteren Grund mit einer Drosselklappe ausgestattet waren. So z. B. der 260D von Mercedes-Benz: Mit diesem Modell wurde 1936 das erste Pkw-Diesel Fahrzeug vorgestellt. Noch bis in die 1980er Jahre baute Mercedes in Dieselmotoren Drosselklappen ein, weil die fr√ľher verwendete Bauart der Bosch-Einspritzpumpe pneumatisch, d. h. durch leichten Unterdruck im Ansaugtrakt gesteuert wurde. Diese Art der Regelung ist jedoch recht anf√§llig f√ľr Schwarzrauchbildung in manchen Betriebszust√§nden: eine √úberfettung des Motors mit zu viel Dieselkraftstoff, der nicht komplett verbrennt und Ru√ü erzeugt. Daneben kann durch die Drosselklappe die Ausk√ľhlung der Vorkammer im Schubbetrieb oder Leerlauf verringert werden, so dass bei erneutem Gasgeben die Ru√üemission geringer ausf√§llt.

Einspritztechniken

Die von Ottomotoren bekannte Vorz√ľndung findet sich in abgewandelter Form auch in der Motorsteuerung von Dieselmotoren wieder. Bei mechanisch geregelten Pumpen gibt es dazu zwei Mechanismen: Der Spritzversteller sorgt abh√§ngig von der Motordrehzahl f√ľr eine fr√ľhzeitige Einspritzung vor dem oberen Totpunkt, und der Kaltstartbeschleuniger verlegt den Einspritzbeginn bei tiefen Temperaturen in der Kaltlaufphase in Richtung ‚Äěfr√ľh‚Äú. Bei elektronisch geregelten Pumpen werden diese Aufgaben vom Steuerger√§t √ľbernommen.

Eine neuere Entwicklung im Bereich der Einspritzung ist die Common-Rail-Technik. Dabei wird nicht mehr ein Druckpuls erzeugt, von dem das Einspritzventil ge√∂ffnet wird, sondern es gibt ein gemeinsames Hochdruckreservoir (= Common Rail) f√ľr alle Einspritzd√ľsen, das auf konstantem Druck gehalten wird. Der Einspritzvorgang wird durch das elektromagnetisch oder piezoelektrisch ge√∂ffnete Ventil gesteuert. Dadurch ist es m√∂glich, extrem kleine Kraftstoffmengen als Voreinspritzung vor der Hauptmenge in den Zylinder einzubringen. Nacheinspritzungen zur Erh√∂hung der Abgastemperaturen bei der Dieselpartikelfilterregeneration werden dadurch ebenfalls m√∂glich. So l√§sst sich der gesamte Einspritzvorgang eines Arbeitsspieles in bis zu 5 Einzelvorg√§nge zerlegen.

Ohne gemeinsames Reservoir, aber ebenfalls mit elektromagnetischem Ventil, arbeitet die Pumpe-D√ľse-Einspritztechnik. Die Druckerzeugung findet f√ľr jede D√ľse in einem ihr zugeordneten und unmittelbar verbundenen Bauteil ‚Äď der Pumpe ‚Äď statt. Dadurch entfallen die langen Einspritzleitungen, und es k√∂nnen h√∂here Dr√ľcke (Stand der Technik sind etwa 2.500 bar) als bei der Common-Rail-Technik erreicht werden. Die Mechanik ist f√ľr jeden Zylinder separat erforderlich. Das so gesteuerte Pumpe-D√ľse-System ist teurer als Common-Rail-Systeme, weswegen aus Kostengr√ľnden √ľblicherweise nur bis zu vier Zylinder damit ausger√ľstet werden.

Direkteinspritzung

Beim Direkteinspritzer handelt es sich um einen Dieselmotor, dessen Einspritzd√ľse direkt im Verbrennungsraum (ohne Nebenkammer) angeordnet ist. Weiteres Kennzeichen des Direkteinspritzer-Diesels ist die meist Omega-f√∂rmige Mulde im Kolbendach. Die geringere Brennraumoberfl√§che im Vergleich zu einem Dieselmotor mit geteiltem Brennraum (Vor- oder Wirbelkammer) erm√∂glicht geringere W√§rmeverluste, vermeidet √úberstr√∂mverluste und f√ľhrt somit zu einem besseren Wirkungsgrad. Deshalb haben diese Motoren einen besonders niedrigen Verbrauch. Bedingt durch die h√∂heren Z√ľnddruckanstiege sind sie aber auch lauter als vergleichbare Kammermotoren.

Jahrzehntelang wurden Direkteinspritzer-Dieselmotoren ausschlie√ülich im gewerblichen Fahrzeugbereich und bei Station√§rmotoren eingesetzt. Die wesentlichen Gr√ľnde waren:

  • Nachteiliges Ger√§uschbild, das in einem PKW nicht akzeptiert wurde.
  • Mehrlochd√ľsen, die leicht verstopfen oder verkoken k√∂nnen, in Verbindung mit relativ kleinen Kraftstoffmengen, die aber f√ľr eine gute Gemischbildung erforderlich waren.
  • Wirtschaftliche Randbedingungen (Priorit√§t der Betriebskosten beim Nutzfahrzeug, Anschaffungskosten beim Pkw)

Bis in die 1990er Jahre dominierten Kammermotoren in PKW-Dieselfahrzeugen. Eine √Ąnderung zeichnet sich seit 1987 ab. Seit dem wurden Dieselmotoren mit Direkteinspritzung in PKW-Gro√üserie eingesetzt, erstmals in dem von Fiat angebotenen Fiat Croma TD i.d. Der Motor wurde in Zusammenarbeit zwischen Magneti Marelli und dem Fiat Forschungszentrum in Neapel entwickelt. Ein aus dem Nutzfahrzeugbereich bekannter Motor wurde adaptiert und mit einer elektronischen Einspritzsteuerung ausgestattet. Dadurch konnte die Laufruhe auf ein f√ľr PKW-Verh√§ltnisse brauchbares Ma√ü verbessert werden.

W√§hrend der √Ąra Pi√ęch arbeitete auch Audi an einem solchen Motor. Daraus resultierte 1989 als zweiter PKW dieser Art nach dem Fiat der Audi 100 TDI. Sein Motor zeichnete sich durch ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und guten Fahrleistungen aus. Er begr√ľndete den Erfolg der TDI-Motoren aus dem Volkswagen-Konzern. Audi konnte im Jahr 2006 den ersten Sieg eines Rennwagens mit Dieselmotor beim 24-Stunden-Rennen von Le Mans erringen.

Heute hat sich bei Dieselmotoren die Turboaufladung in Verbindung mit Direkteinspritzung weitgehend durchgesetzt. Vereinzelt gibt es noch Dieselmotoren ohne Aufladung (Saugdiesel) oder Dieselmotoren mit indirekter Einspritzung.

Leistungssteigerung

Hauptlimitierender Faktor ist die beschr√§nkte H√∂chstdrehzahl (vgl. Z√ľndverzug), weshalb man eine effektive Leistungssteigerung nur durch Aufladung erreichen kann. Die theoretischen Grenzen bez√ľglich denkbarer Verdichtungs- und Verbrennungsdr√ľcke sind dabei weiter gesteckt als beim Ottomotor (Klopfen). Allerdings f√ľhrt hohe effektive Verdichtung bedingt durch eine hohe Aufladung zu h√∂heren Stickoxidwerten im unbehandelten Abgas. Weitere Beschr√§nkungen ergeben sich aus dem Einhalten akzeptabler Werte f√ľr die Scherbelastung des √Ėlfilms und der Lagerbelastung; dennoch ist das Leistungspotential der heutigen Dieselmotoren noch lange nicht ausgesch√∂pft.

G√§ngige Ma√ünahme f√ľr die Aufladung ist der Einsatz von Abgasturboladern. Durch die Vorverdichtung der Luft erh√§lt jede Zylinderf√ľllung mehr Sauerstoff, die Einspritzmenge kann dann erh√∂ht werden, und im gleichen Zylinder wird mehr Kraftstoffenergie bei praktisch gleichen Verlusten umgesetzt. Dieses erh√∂ht die Leistung deutlich und auch der Wirkungsgrad des Motors verbessert sich um etwa 5 bis 10 % (Downsizing).

Thermodynamik

Als thermodynamischer Vergleichsprozess des Dieselmotors lässt sich der Seiliger-Prozess heranziehen. Der thermische Wirkungsgrad nimmt mit höherer Verdichtung (Expansion) zu. Bei Dieselmotoren ohne Aufladung beträgt das geometrische Verdichtungsverhältnis etwa 1:18 bis 1:25. Bei Dieselmotoren mit Aufladung liegt es in der Regel unter 1:18.

Der thermische Wirkungsgrad des Dieselmotors hängt neben dem Verdichtungsverhältnis auch vom Einspritzverhältnis ab. Bei einer Motorkonstruktion ist der Höchstdruck, bedingt durch die mechanischen Belastungsgrenzen, vorgegeben. Deshalb findet der zweite Teil der Verbrennung nach dem oberen Totpunkt im Gleichdruckverfahren statt.

Einer Steigerung des Verdichtungsverh√§ltnisses sind Grenzen gesetzt. Beim Direkteinspritzer wird die kontrollierte Verbrennung problematisch. Eine h√∂here Verdichtung hat ein Ansteigen der maximalen Verbrennungstemperatur zur Folge, sodass der Luftstickstoff vermehrt mit dem Luftsauerstoff reagiert und es zu einer, im Vergleich zum Ottomotor, erh√∂hten Konzentration von Stickoxiden im Abgas kommt. Abhilfe kann die so genannte Abgasr√ľckf√ľhrung (AGR) schaffen. Dabei wird der dem Motor zugef√ľhrten Luft Abgas beigemischt. Dieses bewirkt eine Reduktion des Sauerstoffanteils. Dadurch werden die Spitzentemperaturen bei der Verbrennung gesenkt, und damit kommt es zu einer Reduzierung des (NOx)-Anteils im Abgas. Ist der Abgasanteil im Verh√§ltnis zum sp√§ter eingespritzten Dieselkraftstoff zu hoch, beginnt ein Dieselmotor wegen des Sauerstoffmangels zu ru√üen (Schwarzrauchbildung).

Abgase und Partikelfilter

1985 wurde erstmalig serienm√§√üig ein Partikelfilter in einem Fahrzeug verbaut, in dem ausschlie√ülich f√ľr den amerikanischen Markt bestimmten Mercedes-Benz 300 SDL. Schon 1988 wurde die Produktion eingestellt.

Der erste Fahrzeughersteller, der einen Partikelfilter f√ľr den europ√§ischen Markt serienm√§√üig einbaute, war der PSA-Konzern. 2003 bot mit Mercedes-Benz ein Hersteller Fahrzeuge mit Dieselpartikelfilter an, die auch Euro 4 erf√ľllen.

Momentan bieten fast alle Hersteller in verschiedenen Fahrzeugen Partikelfilter an. Dies ist neben den latenten Kundenwunsch auf die erwartete Einf√ľhrung von Fahrverboten in einigen Gebieten f√ľr filterlose Fahrzeuge und steuerliche Nachteile zur√ľckzuf√ľhren. Es findet also ein √§hnlicher Prozess, wie damals bei der Einf√ľhrung der Katalysatoren bei PKWs mit Benzinmotoren in den 1980ern, statt. Von Peugeot und Citro√ęn werden die Filter in Deutschland auch bei Kleinwagen serienm√§√üig angeboten.

Erste Vorschl√§ge des Umweltbundesamtes f√ľr den Partikelgrenzwert der Euro-5-Norm sind so niedrig, dass sie nur durch den Einsatz eines Partikelfilters zu erf√ľllen sind. Der insbesondere von deutschen KFZ-Herstellern beschrittene alternative Weg, den Partikelaussto√ü durch Optimierung der Verbrennung zu verringern, geriet in Kritik, als sich herausstellte, dass die Partikel-Gesamtmasse zwar in bestimmten Lastbereichen reduziert werden konnte, die nun erzeugten Partikel jedoch zahlreicher, kleiner und somit lungeng√§ngig und potentiell viel gef√§hrlicher als die groben St√§ube waren (siehe auch HCCI).

In √Ėsterreich soll die Normverbrauchsabgabe (NOVA) ab 2005 um 300 ‚ā¨ beim Kauf eines Neuwagens (PKW) mit Partikelfilter reduziert werden, andererseits soll die NOVA bei Neufahrzeugen ohne Filter um 150 ‚ā¨ erh√∂ht werden.

Bei in Flurf√∂rderzeugen eingesetzten Dieselmotoren sind Ru√üpartikelfilter seit den 1970er Jahren √ľblich. Die Verwendung dieser auch f√ľr jeden Motor individuell erh√§ltlichen Filter wird jedoch durch b√ľrokratische H√ľrden au√üerhalb dieses Einsatzbereiches verhindert.

International verkehrende Schiffe unterliegen in weiten Teilen der Welt nur sehr geringen Umweltanforderungen. Die Verbrennung von schwefelreichem Schwer√∂l (Bunker√∂l C) in Schiffsdieseln f√ľhrt zu Belastungen in Hafenst√§dten und stark befahrenen Seegebieten.

Neuere Arbeiten besch√§ftigen sich mit der Verwendung von Perowskit in Fahrzeugkatalysatoren f√ľr Dieselmotoren, die mit Sauerstoff√ľberschuss betrieben werden, um ihren Wirkungsgrad zu verbessern.[7][8] Der im Abgas enthaltene Sauerstoff verhindert die Nutzung herk√∂mmlicher Abgaskatalysatoren. Die Dotierung perowskithaltiger Katalysatoren mit Palladium erh√∂ht die Best√§ndigkeit gegen Vergiftung durch Schwefel.[9]

Der Diesel-Boom im PKW-Bereich

Bis in die Mitte der 1990er Jahre galten Diesel-PKW als sparsam und zuverl√§ssig ‚Äď allerdings in Bezug auf Fahrleistungen selbst bei etwas gr√∂√üerem Hubraum einem Ottomotor unterlegen. Dies √§nderte sich mit der zunehmenden Verbreitung der Turboaufladung und durch die Einf√ľhrung der direkten Kraftstoffeinspritzung. Zuvor wurden zugunsten der Laufruhe bei schnelllaufenden Kleindieselaggregaten (PKW-Motoren) der Kraftstoff nicht direkt in den Brennraum injiziert, sondern in eine Vorkammer (z. B. Mercedes, Fiat) oder eine Wirbelkammer (z. B. Volkswagen, BMW) eingespritzt.

‚ÄěDiesel‚Äú-Schriftzug an einem Pkw

Diese Art von Dieselmotoren wurde in Gro√üserie f√ľr PKW erstmals ab 1988 in dem von Fiat angebotenen Fiat Croma TD i.d. eingesetzt. Zusammen mit der Turboaufladung und der Ladeluftk√ľhlung wurde diese Dieselgeneration sehr elastisch. Die direkte Kraftstoffeinspritzung brachte noch einmal eine Leistungs- und Drehmomentsteigerung in Verbindung mit einer Verbrauchsminderung mit sich, weil die Str√∂mungverluste in Kammer und Schuskanal eliminiert wurden. Allerdings dauerte es ca. 10 Jahre, bis alle Hersteller diese im LKW schon lange eingesetzte Technologie an das spezielle Anforderungsprofil des PKW angepasst hatten. Selbst der f√ľr Spitzentechnologie bekannte Hersteller Daimler-Benz f√ľhrte die Direkteinspritzung als letzter Europ√§er ein. Zu gro√ü waren die Nachteile vor allem in Bezug auf Abgasverhalten, Ger√§uschentwicklung und Lagerbelastung. Erreicht wurde dies durch spezielle Einspritzd√ľsen, Hochdruckeinspritzpumpen (bis √ľber 2.000 bar) sowie Piloteinspritzung. Zu Beginn wurden spezielle Verteilereinspritzpumpen (z. B. die VP44 von Bosch) verwendet, sp√§ter wechselten die meisten Hersteller zum Common-Rail-System oder zur Pumpe-D√ľse-Technik (insbesondere VW). VW geht aber derzeit auch zum Common-Rail-System √ľber, weil dieses System einen besonders weichen Motorlauf mit entsprechend niedriger Lagerbelastung erm√∂glicht und nur geringf√ľgig drehmoment- und leistungsschw√§cher als das Pumpe-D√ľse-System ist.

Heutzutage haben gängige Turbodieseldirekteinspritzmotoren bei niedriger Drehzahl eine höhere Nennleistung als Benzinmotoren ohne Aufladung gleichen Hubraumes bei weiterhin niedrigerem Verbrauch.

Fr√ľher galt in Deutschland die Meinung, dass sich ein Diesel wegen h√∂heren Anschaffungspreises nur f√ľr Vielfahrer rentiert. Wegen der Preisdifferenz der Treibstoffarten und dem erheblichen Minderverbrauch vor allem auf der Kurzstrecke in der Stadt reichen heute trotz der oft h√∂heren Versicherungspr√§mie und Kraftfahrzeugsteuer bei vielen Fahrzeugen allerdings schon weniger als 10.000 Kilometer pro Jahr, damit sich der Diesel amortisiert.

Bedeutung des Dieselmotors

Nachdem der Dieselmotor im PKW (im Gegensatz zu LKWs, die in Europa nahezu ausschlie√ülich mit Dieselmotoren angetrieben werden) jahrzehntelang ein Schattendasein f√ľhrte, sind Personenwagen mit Dieselmotoren in Europa mittlerweile weit verbreitet. In einigen L√§ndern stellen sie bereits mehr als die H√§lfte der Neuwagenzulassungen. Das liegt vor allem an der Entwicklung relativ leiser Dieselmotoren mit Turbolader und Ladeluftk√ľhler. In Verbindung mit dem niedrigeren Verbrauch bzw. dem h√∂heren Wirkungsgrad im Vergleich zum Benzin verbrauchenden Ottomotor (Dieselkraftstoff hat mit 35,3 MJ/l √ľberdies eine h√∂here Energiedichte als Benzin mit 32 MJ/l) sowie der in vielen L√§ndern praktizierten steuerlichen Beg√ľnstigung des Dieselkraftstoffes, gewinnt dieser Motor an Attraktivit√§t. Dieselkraftstoff wird niedriger besteuert, um die Betriebskosten von Lastkraftwagen niedrig zu halten. Ausnahmen bilden hierbei L√§nder wie z.B. die Schweiz und Gro√übritannien, die den Dieselkraftstoff teurer verkaufen als Benzin. Als Ausgleich hierf√ľr wird in einigen L√§ndern die Kraftfahrzeugsteuer f√ľr Dieselfahrzeuge angehoben, so dass erst eine hohe Kilometerlaufleistung zu einer Nettoersparnis f√ľhrt.

F√ľr Dieselfahrzeuge spricht auch die Verwendbarkeit von Pflanzen√∂l und Biodiesel, die in der Regel wegen geringerer Besteuerung preiswerter als Dieselkraftstoff angeboten werden. In anderen Kontinenten ist der Dieselmotor im PKW deutlich weniger verbreitet. Es gibt eine Tendenz, dass der Dieselmotorenanteil auch global zunimmt. In der Schweiz ist der Dieselmotor im PKW aus oben genannten Gr√ľnden weniger verbreitet.

Dieselmotoren erreichen nicht so hohe Drehzahlen und Literleistungen wie vergleichbare Ottomotoren. Ein Turbodiesel stellt daf√ľr im unteren Drehzahlbereich ein hohes Drehmoment zur Verf√ľgung. Dieselmotoren laufen in der Regel auch nicht so vibrationsarm wie Ottomotoren. Hohe Einspritzdr√ľcke bis zu 2.000 bar mit modernen Piezo-Einspritzd√ľsen, die den Dieselkraftstoff noch feiner zerst√§uben, und eine leistungsf√§hige Motorsteuerungselektronik machen den modernen Dieselmotor ‚Äěsalonf√§hig‚Äú.

Mittels Abgasr√ľckf√ľhrung wurde die Stickoxidproduktion des Dieselmotors positiv beeinflusst. Man muss hier allerdings einen Kompromiss zwischen vertretbaren Stickoxid- und Partikelwerten im Abgas eingehen, da bei hohen Abgasr√ľckf√ľhrungsraten zwar Motorleistung und Stickoxidwerte absinken, der Ru√üpartikelaussto√ü aber in nicht tolerierbarem Ma√ü ansteigt. Dieselmotoren sind wegen ihrer Luftverschmutzung durch den krebserregenden Ru√ü in die Kritik geraten und werden deshalb zunehmend mit Partikelfiltern ausgestattet. In den Filtern werden die Ru√üpartikel zur√ľckgehalten und von Zeit zu Zeit automatisch regeneriert.

Der beim Kaltlauf auftretenden, klopfenden Verbrennung (das sogenannte ‚ÄěNageln‚Äú) wird in Common-Rail-Systemen durch eine Aufteilung der Einspritzmenge auf mehrere Einspritzvorg√§nge begegnet, wobei ein Kompromiss zwischen niederer Partikelemission und Laufruhe eingegangen werden muss.

Im Vergleich zu modernen Benzinmotoren, die mit Drei-Wege-Katalysator ausger√ľstet sind, ist der Stickoxidausstoss beim Dieselmotor deutlich h√∂her.

Dieselkraftstoff ist dem Heiz√∂l √§hnlich, enth√§lt aber weniger Schwefel und Paraffin. Bis 1994 waren Dieselkraftstoff und ‚ÄěHeiz√∂l leicht‚Äú in Deutschland identisch. Wegen der unterschiedlichen Besteuerung wird Heiz√∂l rot eingef√§rbt und enth√§lt zus√§tzlichen den Farbstoff Solvent Yellow 124, um eine unerlaubte Verwendung in Dieselmotoren nachzuweisen (Delikt: Steuerhinterziehung).

Einsatzgebiete neben Pkw und Lkw

Sommer-Hatz-Diesel
Junkers Jumo 205 Flugdiesel

Motorräder

Als ungew√∂hnlich gelten Motorr√§der mit Dieselmotoren. Nach Stand 2005 sind die in Indien gefertigte Royal Enfield Bullet mit italienischen Lombardini- und einem deutschen Hatz-Dieselmotor k√§uflich, beide mit einer Maximalleistung von etwa 8 kW (11 PS). Diese d√ľrften die treibstoffeffizientesten Motorr√§der sein. Die FHT Esslingen hat im Rahmen eines studentischen Projekts ein Motorrad mit Smart-Dieselmotor, Abgasr√ľckf√ľhrung und Partikelfilter entwickelt (EDiMo).

Flugzeuge

Seit einigen Jahren werden, zum ersten Mal nach den vor etlichen Jahrzehnten aufgegebenen Entwicklungen von Junkers (siehe Jumo 205 und -207), Rolls-Royce und Packard, wieder ernsthafte Versuche unternommen, die Vorteile des Dieselmotors auch in der Luftfahrt nutzbar zu machen.

Beispiel hierf√ľr sind die durch Umbauten des Volkswagen-Vierzylinder-TDI-Motors oder des 1,7 bzw. 2,0-l-Motors aus der Mercedes-A-Klasse geschaffenen Flugmotoren. Von Diamond Aircraft werden bereits sehr erfolgreich kleine ein- oder zweimotorige Flugzeuge mit von der Thielert AG umgebauten Mercedes-Motoren (Thielert Centurion 1.7) verkauft.

Die Fortschritte in der Dieseltechnologie erlauben es, bei gleicher Reichweite einen kleineren und damit leichteren Tank einzubauen, der das höhere Motorgewicht relativiert. Damit kann das Leistungsgewicht des Gesamtsystems Motor und Treibstoff auf Ottomotorniveau gesenkt werden, bei höheren Reichweitenanforderungen ist das Dieselmotorsystem sogar klar im Vorteil.

Probleme mit dem ung√ľnstigeren Leistungsgewicht, mit den in der Luftfahrt komplexen Zulassungsverfahren sowie mit der marktbeherrschenden Position der Ottomotoren-Anbieter erschweren die Einf√ľhrung jedoch und machen den Flug-Dieselmotor f√ľr gro√üe Automobilmotor-Produzenten wenig attraktiv. Kleine Firmen wie z. B. Thielert, DeltaHawk oder die Soci√©t√© de Motorisations A√©ronautiques (jetzt SAFRAN) sind jedoch auf diesem Gebiet aktiv. Dieselmotoren sind f√ľr den Antrieb von Flugzeugen interessant, weil man sie mit Kerosin (Jet A-1) betreiben kann, das auf Flugh√§fen g√ľnstiger als AvGas (Flugbenzin) zu bekommen ist. Die Wankel AG bietet einen Wankelflugmotor an, der mit Kerosin betrieben werden kann, aber kein Selbstz√ľnder ist.

Ein MTU 20V4000M93-Dieselmotor auf der Ausstellung SeaJapan 2008

Wasserfahrzeuge

Schiffsdieselmotoren sind in der Schifffahrt die h√§ufigste Antriebsart, vom Hilfsmotor bei Segelschiffen bis hin zu riesigen Aggregaten mit mehreren 10.000 PS. Als Kraftstoff dient bei Gro√ümotoren meist preiswertes, ungereinigtes Diesel√∂l oder Schwer√∂l. Besonders die gr√∂√üeren Schiffsdieselmotoren mit Wirkungsgraden bis 50% sind f√ľr einen Betrieb mit niedrigen Drehzahlen ausgelegt. Es werden f√ľr kleine und mittlere Leistungen Viertaktmotoren (bis 20.000 kW pro Motor, 450 - 900/min) und bei gro√üen und gr√∂√üten Leistungen Zweitaktmotoren (bis 80.000 kW pro Motor, 80 - 120/min) eingesetzt. Die Abgasnutzung auf Schiffen mit Hilfe von Abgaskesseln und Dampfturbinen erm√∂glicht eine Wirkungsgradsteigerung um etwa 5%.

Bei Booten werden h√§ufig modifizierte Industriedieselmotoren (zum Beispiel Craftsman Marine), PKW-Motoren (zum Beispiel Volkswagen Marine) oder modifizierte LKW-Motoren (z. B. Volvo Penta) eingesetzt. Gegen√ľber Benzinmotoren bieten Dieselmotoren in der Schifffahrt einige Vorteile:

  • kosteng√ľnstiger Kraftstoff
  • der Kraftstoff an Bord ist weniger gef√§hrlich

Benzin ist sehr leicht fl√ľchtig (d. h. verdampft schnell). Benzind√§mpfe sind schwerer als Luft, sinken nach unten und sammeln sich im Motorraum an der tiefsten Stelle an. Durch einen Funken kann ein Benzindampf-Luft-Gemisch entz√ľndet werden und explodieren. Deshalb sind bei Booten mit Benzinmotor(en) explosionsgesch√ľtzte L√ľfter notwendig, die den Motorraum entl√ľften. In der Regel muss zudem vor einem Motorstart der Motorraum mehrere Minuten entl√ľftet werden. Dieseltreibstoff hat einen wesentlich geringeren Dampfdruck, d.h. bei einer bestimmten Temperatur ist Dieseldampf (trotz h√∂herer Molekularmasse) weniger dicht und daher weniger brennbar

  • keine gegen√ľber Feuchtigkeit empfindliche Z√ľndanlage
Blick auf die Zylinderk√∂pfe mit Ausla√üventilen eines Zweitakt-Dieselmotors f√ľr ein gro√ües Containerschiff, im Hintergrund 2 Reserve-Laufbuchsen

Schienenfahrzeuge

Neben Elektromotoren stellen Dieselmotoren die meistverwendete Antriebsart f√ľr Triebwagen und Lokomotiven dar (siehe Diesellokomotive). H√§ufig kommt eine Kombination beider Antriebsarten zum Einsatz (siehe: Dieselelektrischer Antrieb).

Stromerzeugungsaggregate

Der dieselmotorgetriebene Stromerzeuger wird auch Dieselaggregat genannt und dient der Stromversorgung von meist abgelegenen Gebäuden und anderen Objekten, welche nicht an das Stromnetz der Energieversorgungsunternehmen angeschlossen sind. Als Notstromaggregat wird er eingesetzt, wo man auf eine unterbrechungsfreie Stromversorgung angewiesen ist, wie in Rechenzentren, Krankenhäusern und Kernkraftwerken.

Es existieren auch tragbare Stromerzeuger mit Dieselmotor, meist mit Leistungen von ca. 3...8 kW. Durch den niedrigeren Kraftstoffverbrauch sind die Betriebskosten gegen√ľber mit Benzin betriebenen Aggregaten niedriger. Zudem ist es m√∂glich und erlaubt, Diesel-Stromerzeuger mit deutlich niedriger besteuertem Heiz√∂l zu betreiben. Ein Nachteil gegen√ľber benzinbetriebenen Ger√§ten ist allerdings das deutlich h√∂here Gewicht (3 kW Benzin-Stromerzeuger: ca. 40...45 kg; 3 kW Diesel-Stromerzeuger: ca. 80 kg).

Motorsport

Aufgrund von Turboaufladung und Direkteinspritzung wurden Dieselmotoren Ende der 1990er auch im Automobilsport konkurrenzf√§hig. Gegen√ľber Ottomotoren haben Dieselmotoren bez√ľglich Motorleistung und Leistungsentfaltung so keine schwerwiegenden Nachteile mehr. Im Gegenteil haben Dieselmotoren gegen√ľber Ottomotoren den Vorteil, dass sie weniger Kraftstoff verbrauchen und somit besonders bei Langstreckenrennen Vorteile haben. Hinzu kommt durch den Turbolader ein sehr hohes Drehmoment, welches das Fahren im mittlerern Drehzahlbereich ohne Beeintr√§chtigung der Beschleunigung bewirkt und ihnen zudem bei Steigungen Vorteile verschafft. Weil Dieselmotoren etwa 15 % weniger Kraftstoff verbrauchen, muss weniger mitgef√ľhrt werden, was Dieselrennwagen auch einen geringen Gewichtsvorteil verschafft.

So konnte 1998 ‚Äď Dieselmotoren waren damals im Fahrzeugfeld noch h√∂chst selten ‚Äď ein BMW 320d als erster mit Dieselkraftstoff betriebener Rennwagen das 24-Stunden-Rennen auf dem N√ľrburgring gewinnen, wodurch f√ľr viel Aufmerksamkeit gesorgt wurde. Heute sind Dieselfahrzeuge bei dieser Rennveranstaltung l√§ngst nichts Ungew√∂hnliches mehr. Auch in der WTCC setzte Seat als erster Hersteller 2007 zwei mit Dieselkraftstoff betriebene Seat Le√≥n ein, denen auch schon ein Sieg gelang.

Seit 2003 nimmt Volkswagen an der Rallye Dakar teil und setzte von Anfang an Rallyewagen mit TDI-Motoren ein. War der VW Tarek 2003 eher noch ein Versuchsfahrzeug, begann Volkswagen 2004 mit dem VW Race Touareg und seinem 2,5-Liter-F√ľnfzylinder-Diesel konkurrenzf√§hig zu werden. Den Gesamtsieg der Rallye Dakar 2009 errang ein Team von Volkswagen Motorsport, damit siegte erstmalig ein Dieselfahrzeug. Der Erfolg wurde bei der Rallye Dakar 2010 wiederholt. Auch das X-Raid-Team bestreitet seit 2002 mit dem BMW X5 und seit 2006 auch mit dem BMW X3, welche von 3-Liter-Sechszylinder-Biturbo-Dieselmotoren angetrieben werden, die Rallye Dakar und konnte damit immerhin schon Achtungserfolge und einen Etappensieg erringen.

2006 nahm Audi mit dem Audi R10 TDI als erstes Team mit Dieselmotoren am 24-Stunden-Rennen von Le Mans teil und konnte gleich im ersten Jahr den Sieg erringen, was 2007 und 2008 erneut gelang. 2009 gewann Peugeot mit dem dieselbetriebenen Peugeot 908 HDi FAP.

Im sogenannten Truck Racing (Rennfahrten mit Lastkraftwagen) ist der Dieselmotor der √ľbliche Standard. Die heutigen Renntrucks haben Dieselmotoren mit rund 1.100 kW (1.500 PS), die die rund 5 Tonnen schweren Gef√§hrte in 5 bis 6 Sekunden auf eine Geschwindigkeit von 160 km/h beschleunigen.

Trotz all dieser Fortschritte haben Dieselmotoren jedoch konstruktionsbedingt den Nachteil, schwerer zu sein als gleichstarke Benzinmotoren, weswegen sie auch in besonders gewichtssensiblen Fahrzeugen wie Motorrädern oder Formel-1-Autos keinen Durchbruch erringen konnten.

Einzelnachweise

  1. ‚ÜĎ http://www.hueber.de/sixcms/media.php/36/Diesel.pdf
  2. ‚ÜĎ Harry Ricardo
  3. ‚ÜĎ http://www.inspire-project.eu/files/Education%20material/Educational%20materials%20in%20German/Vom%20Samenkorn%20zur%20Energie/Raps%F6l%20Anlage%201_Hintergrundinformationen.pdf , Seite 3
  4. ‚ÜĎ Editors: Gerhard Knothe, Jon van Gerpen, J√ľrgen Krahl: The Biodiesel handbook. AOCS Press, Champaign-Illinois, 2005. Abgerufen am 2011.
  5. ‚ÜĎ [1] Kleinstdiesel als Federgewicht, Dieselmotor f√ľr Drohnen
  6. ‚ÜĎ http://www.motorlexikon.de/?I=8222&R=M
  7. ‚ÜĎ Science 2010, 327, 1624
  8. ‚ÜĎ Abstract zu Science 2010, 327, 1624
  9. ‚ÜĎ Chemical and Engineering News, Vol. 88, Nr. 13, March 29, 2010, p. 11

Siehe auch

Literatur

  • Rudolf Diesel: Die Entstehung des Dieselmotors. Springer, Berlin 1913. Faksimile der Erstausgabe mit einer technik-historischen Einf√ľhrung. Steiger, Moers 1984. ISBN 3-921564-70-0
  • Max J. Rauck: 50 Jahre Dieselmotor. Zur Sonderschau im Deutschen Museum. Leibniz-Verlag, M√ľnchen 1949.
  • Klaus Mollenhauer: Handbuch Dieselmotoren. VDI. Springer, Berlin 2007. ISBN 978-3-540-72164-2 (Print) ISBN 978-3-540-72165-9 (Online)
  • Andreas Knie: Diesel - Karriere einer Technik. Genese und Formierungsprozesse im Motorenbau. Berlin: Edition Sigma, 1991. ISBN 3-89404-103-X
  • Richard van Basshuysen: Handbuch Verbrennungsmotor. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2007. ISBN 978-3-8348-0227-9
  • Robert Bosch GmbH: Dieselmotor-Management. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2004. ISBN 978-3-528-23873-5
  • Rainer Kurek: Nutzfahrzeug-Dieselmotoren. Hanser, M√ľnchen 2006. ISBN 978-3-446-40590-5
  • Volkmar K√ľntscher: Kraftfahrzeugmotoren. Vogel-Verlag, W√ľrzburg 2006. ISBN 978-3-8343-3000-0

Weblinks

 Commons: Dieselmotor ‚Äď Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary Wiktionary: Dieselmotor ‚Äď Bedeutungserkl√§rungen, Wortherkunft, Synonyme, √úbersetzungen

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  • dieselmotor ‚ÄĒ die|sel|mo|tor sb., en, er, erne ‚Ķ   Dansk ordbog

  • dieselmotor ‚ÄĒ s ( n, dieselmotorer) ‚Ķ   Clue 9 Svensk Ordbok

  • Dieselmotor ‚ÄĒ Die|sel|mo|tor {{link}}K 136{{/link}} ‚Ķ   Die deutsche Rechtschreibung


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