Dieselmotor (1) 04.12.2009, 10:08

Dieselmotor, Vorschaubild

In Nutzfahrzeugen sind fast ausschließlich Dieselmotore als Antriebe eingebaut. Wie verarbeitet ein Dieselmotor die im Kraftstoff gespeicherte Energie?

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Dieselmotor 

Dieselmotor_Schnittmodell

Verbrennungsmotore sind Wärmekraftmaschinen, die Verbrennungsenergie (aus Kraftstoffen wie Benzin oder Dieselkraftstoff) in mechanische Energie umwandeln. Ihrer Gemischbildung nach sind die wichtigsten Verbrennungsmotoren der Ottomotor und der Dieselmotor (Bild WIKIPEDIA).

Der Ottomotor leitet die Verbrennung des verdichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches durch eine zeitlich gesteuerte Fremdzündung (Zündkerze) ein.
Im Dieselmotor entsteht am Verdichtungsende eine hohe Temperatur, bei der sich der in den Arbeitszylinder eingespritzte Kraftstoff von selbst entzündet.

Viertakt-Dieselmotor Dieselmotor Funktionsmodell

(Animation rechts UtzOnBike: Viertakt-Ottomotor als Beispiel für einen Verbrennungsmotor. Benennung der Arbeitstakte: 1. Ansaugen 2. Verdichten 3. Arbeiten 4. Ausstoßen (CC BY-SA 3.0))

1. Ansaugen

Der Kolben bewegt sich vom oberen zum unteren Totpunkt und erzeugt im Arbeitszylinder einen Unterdruck. Damit der Motor möglichst ungehindert ansaugt, öffnet das Einlassventil bereits vor dem oberen Totpunkt. Durch das geöffnete Einlassventil strömt Frischluft in den Zylinder.
 

Um die Bewegungsenergie der ausströmenden Restgase und der einströmenden Frischgase für eine bessere Zylinderfüllung auszunützen, schließt das Auslassventil erst nach dem oberen und das Einlassventil erst nach dem unteren Totpunkt.

2. Verdichten

Das Einlassventil schließt, nachdem der Kolben den unteren Totpunkt durchfahren hat. Der Kolben bewegt sich vom unteren zum oberen Totpunkt und verdichtet die angesaugte Frischluft. Der Druck im Arbeitszylinder erzeugt eine hohe Lufttemperatur.
In die heiße Luft wird kurz vor dem oberen Totpunkt von der Einspritzdüse fein zerstäubter Kraftstoff eingespritzt. Der zuerst in den Arbeitszylinder gelangende Kraftstoffteil verdampft sofort und vermischt sich mit der Luft.

Dieselmotor__die_Arbeitsspiele.png

3. Arbeiten

Die hohe Temperatur im Verdichtungsraum entflammt den bis zum Zündbeginn eingespritzten und mit der Luft vermischten Kraftstoff nach einer gewissen Zeitspanne (Zündverzug) kurz vor dem oberen Totpunkt. Der nach dem Zündbeginn in die Flamme eingespritzte Kraftstoff verbrennt sofort.
Der hohe Verbrennungsdruck wirkt auf die Kolbenfläche und treibt den Kolben vom oberen zum unteren Totpunkt. Die Kolbenkraft wird von der Pleuelstange auf die Kurbelwelle übertragen und in eine Drehbewegung umgewandelt. Während der Abwärtsbewegung entspannen sich die Brenngase.

4. Ausstoßen

Das Auslassventil öffnet bereits vor dem unteren Totpunkt. Wenn der Kolben sich vom unteren zum oberen Totpunkt bewegt, schiebt er die verbrannten Gase bis auf einen kleinen Rest aus dem Verbrennungsraum. Sie gelangen durch ihren Restdruck selbsttätig über die Auspuffleitung ins Freie.

Neuer Ansaugtakt: Im Bemühen, den Motor wirtschaftlich zu betreiben, muss der Verbrennungsraum beim Ansaugen mit möglichst viel frischer Luft gefüllt werden. Dafür ist es nötig, die Strömungsenergie der ausströmenden Gase für die vollständige Entfernung der Brenngase aus dem Verbrennungsraum zu nutzen. Dies gelingt, wenn das Auslassventil erst nach Durchfahren des oberen Totpunkts schließt und das Einlassventil bereits vor dem oberen Totpunkt öffnet, d. h. bei noch geöffnetem Auslassventil - man spricht hier von »Ventilüberschneidung« beim Ladungswechsel.

Siehe auch Dieselmotor (2)

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Eine lehrreiche Animation zum Dieselmotor gibt’s im Internet unter
http://www.fbm.fh-frankfurt.de/vkmlabor/kreispro/4-tn_b.htm

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