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.