Wärmelehre

Wärmekraftmaschinen

Dieselmotor

  • Wie funktioniert eigentlich eine Dampfmaschine?
  • Was ist so besonders an einem WANKEL-Motor?
  • OTTO- oder DIESEL-Motor?
  • Was versteht man unter einem Wirkungsgrad?

Dieselmotor

Insbesondere in Deutschland und Europa sind Dieselmotoren weit verbreitet. Auch Dieselmotoren arbeiten in der Regel nach einem Viertakt-Prinzip, das sich nur gering von dem des Ottomotors unterscheidet. Wesentlicher Unterschied ist, dass Dieselmotoren sog. Selbstzünder-Motoren sind. Sie benötigen im Betrieb keine Zündkerze, um das Diesel-Luft-Gemisch zu zünden. Das Gemisch entzündet sich von selbst, da es beim Komprimieren ausreichend stark erhitzt wird (ca. \(700\,-\,900\,^{\circ}\rm C\) ).

Die vier Takte

Animation eines 4-Takt Dieselmotors
  1. Ansaugtakt
    Ansaugen von reiner Luft durch das Einlassventil bei geschlossenem Auslassventil. Der Kolben bewegt sich nach unten.
  2. Verdichtungstakt
    Der sich nach oben bewegende Kolben verdichtet bei geschlossenen Ventilen die Luft und erwärmt sie hierbei.
  3. Arbeitstakt
    Beide Ventile sind geschlossen. Im Moment der größten Verdichtung wird Dieselbrennstoff fein zerstäubt in den Brennraum eingespritzt. Das Diesel-Luft-Gemisch entzündet sich sofort selbst. Durch die explosionsartige Verbrennung wird der Kolben nach unten gedrückt, es wird an ihm Arbeit verrichtet.
  4. Auspufftakt
    Das Auslassventil wird geöffnet und die verbrannten Abgase werden durch den sich nach oben bewegenden Kolben ausgestoßen.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad eines Dieselmotors liegt mit \(\eta\approx 40-45\,\%\) leicht über dem Wirkungsgrad eines Benzinmotors. Aber auch beim Dieselmotor sinkt der effektive Wirkungsgrad im Stadtverkehr schnell auf unter \(10\,\%\).

Im Deutschen Museum in München kann man eine Reihe historischer Dieselmotoren betrachten. Auch der erste von Diesel entwickelte Motor ist zu sehen. Eine Video, welches die Funktionsweise und auch Unterschiede zum Benzinmotor erklärt, findest du hier

Aufgabe

Notiere die wesentlichen Unterschiede in der Funktionsweise zwischen einem Viertakt-Benzinmotor und einem Viertakt-Dieselmotor.

Lösung

Der Viertakt-Benzinmotor saugt ein Gemisch aus Benzin und Luft an, welches nach der Kompression durch den Kolben von einem Zündfunken der Zündkerze zur Explosion gebracht wird. Der Viertakt-Dieselmotor saugt hingegen reine Luft an. Diese Luft wird dann durch das Verdichten stark erhitzt. In die erhitzte Luft wird fein verteilt Diesel eingesprüht. Aufgrund der hohen Temperatur entzündet sich das Diesel-Luft-Gemisch sofort. Hierzu ist keine Zündkerze notwendig.

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