Dieselmotor - Benzinmotor

 
Prinzipielle Unterschiede aufgrund der unterschiedlichen Krafstoffarten


Die prinzipiellen Unterschiede zwischen Dieselmotoren und Benzinmotoren haben ihre Ursache im Unterschied zwischen den beiden Kraftstoffarten Benzin und Diesel.
Benzin ist wesentlich leichter entzündlich als Diesel. Wenn man etwa auf ein Holzstäbchen ein paar Tropfen Benzin gibt und dies mit einem Feuerzeug anzündet so entflammt dies sofort. Gibt man dagegen ein paar Tropfen Diesel darauf so brennt das gar nicht so ohne weiteres an.
Diese leichte Entflammbarkeit macht Benzin auch wesentlich gefährlicher. Das heißt allerdings nicht, dass ein Tank in dem verdunsteter Diesel in gasförmiger Form vorhanden ist, nicht ebenso explosionsgefährlich ist.

Bei der Verbrennung im Motor ist die leichtere Entzündbarkeit des Benzins ein Vorteil. Es ist aber keineswegs nur die leichtere Entzündbarkeit sondern auch der Umstand dass Benzin dünnflüssiger ist und vor allem sehr viel rascher verdunstet. Bei dem so bezeichneten Vergaser wird der Benzin aus Düsen heraus durch die vorbeiströmende Luft mit angesaugt und verdunstet dabei auch gleich. Im Zylinder ist dann bereits ein leicht entzündbares Gemisch aus Luft und gasförmigen Benzin vorhanden. Dieses Gasgemisch kann dann einfach mit einer Zündkerze entzündet werden.
Die Vergaser sind inzwischen allerdings weitestgehend durch die Benzineinspritzung ersetzt worden womit je nach Betriebszustand die Kraftstoffzufuhr sehr genau geregelt werden kann.

Ein Vergaser funktioniert mit Dieselkraftstoff nicht. Diesel ist etwas zähflüssiger und kann daher nicht ohne weiteres aus Düsen angesaugt werden, vor allem aber vergast Diesel nicht entfernt so rasch wie Benzin. Die Zähflüssigkeit könnte eventuell durch größere Düsen kompensiert werden, das sehr viel langsamere Verdunsten des Diesels verhindert aber diese Art der Gemischbildung.
Um ein brennbares Gemisch im Zylinder zu erhalten muss der Dieselkraftstoff fein zerstäubt werden was durch Einspritzung mit einer Düse unter hohen Druck erreicht wird. Dieses Gemisch aus Luft und fein zerstäubten Diesel, einem Nebel vergleichbar, lässt sich aber noch immer nicht mit einer Zündkerze entzünden. Die Zündung wird dadurch erreicht dass die Luft so hoch komprimiert wird, dass die Lufttemperatur über der Zündtemperatur des Diesels liegt und der Dieselkraftstoff nun durch die heiße Luft entzündet wird. Das heißt aber dass man den Diesel erst unmittelbar vor der Zündung im Bereich des oberen Totpunktes einspritzen kann. Die Zeit für die Gemischbildung ist daher dementsprechend kurz was bei Dieselmotoren die maximale Drehzahl auf 4000 bis 5000 U/min begrenzt.

Die gegenüber dem Benzinmotor niedrigere Drehzahl muss durch ein höheres Drehmoment kompensiert werden, was einen größeren Hubraum erfordert. Der hohe Vertdichtungsdruck bewirkt einen dementsprechend höheren Zünddruck was eine entsprechend höhere Festigkeit der Motorbauteile erforderlich macht.
Mehr Hubraum und mehr Festigkeit bedeuten einen größeren und schwereren Motor, der Dieselmotor wird dadurch auch teurer. Auch der hohe Einspritzdruck erfordert eine
aufwendigere und teurere Einspritzanlage.

Was den Verbrauch betrifft ist der Diesel allerdings wirtschaftlicher, das Verbrennungsverfahren des Diesels wirkt sich hier positiv aus. Allerdings hat der Dieselkraftstoff auf das Volumen bezogen einen um 14 % größeren Heizwert, was fälschlicherweise auch meist der Wirtschaftlichkeit des Diesels zugeschlagen wird.

Beim Benziner wird bei Teillast nicht nur der Kraftstoff reduziert sondern auch das Luftvolumen was durch die Drosselklappe geregelt wird.
Der Diesel hat dagegen immer den vollen Luftdurchsatz, da sonst bei der Kompression nicht der hohe Druck und damit auch nicht die erforderliche Zündtemperatur erreicht würde.

Für die Funktion des Turboladers ist der größere Luftdurchsatz des Diesels eher ein Vorteil da das Abgasvolumen, von der Motordrehzahl abgesehen, nicht weiter reduziert wird.

Für die Abgasreinigung ist der Sauerstoffüberschuss des Dieselmotors ein Nachteil da der überschüssige Sauerstoff  im Katalysator ebenfalls reagieren würde. Man kann daher nicht den Katalysator verwenden wie er beim Benzinmotor verwendet wird, die Abgasreinigung wird aufwendiger.
Auch für die Feinstaubbildung ist der zerstäubte Dieselkraftstoff im Gegensatz zum vergasten Benzin ein Nachteil. Man muss
allerdings sagen dass sich die Direkteinspritzung die beim Benziner in letzter Zeit eingeführt wurde, sich auch beim Benziner negativ auswirkt.
Der CO2-Vorteil des Diesels dürfte massiv überschätzt werden, da in Wirklichkeit der Straßenverkehr nur einen sehr geringen Anteil des weltweiten CO2-Anteils darstellt.

Wegen der schlagartigeren Verbrennung und des höheren Zünddrucks sind Dieselmotoren auch lauter und insbesondere wegen der schwereren Kolben erzeugen sie stärkere Schwingungen. Der Aufwand um Geräusche und Schwingungen zu dämpfen ist daher beim Diesel größer.
Die durch die niedrigere Drehzahl auch niedrigere Frequenz der Geräusche des Dieselmotors mag man dagegen als einen Vorteil ansehen da niedrigere Frequenzen im allgemeinen als weniger störend empfunden werden.

Wegen der größeren Verdichtung brauchen Dieselmotoren auch ein größeres Schwungrad, was sich auf rasche Drehzahländerung negativ auswirkt.

So, das wären im wesentlichen die ganz prinzipiellen Unterschiede der beiden Motorarten die sich aus der Verwendung der beiden unterschiedlichen Kraftstoffarten ergeben.



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