Dieselmotor im Überblick

Obwohl alternative Antriebstechniken wie Elektrizität, Autogas und Erdgas für Kraftfahrzeuge auf dem Vormarsch sind: Benzin und Diesel beherrschen den Markt. Im nachfolgenden Artikel unseres Lexikons können Sie mehr über den Dieselmotor, seine Funktionsweise sowie seine Vorteile erfahren.


Was ist eigentlich Diesel?

Beim Diesel handelt es sich um einen fossilen Kraftstoff, der generell aus Erdöl gewonnen wird. Seinen Namen erhielt er von Rudolf Diesel, der wiederum den passenden Motor erfand.

Der heutige Dieselkraftstoff besteht aus Kerosin, Biodiesel, diversen Additiven und anderen destillierten Erdölbestandteilen. Verglichen mit Benzin ist Diesel schwerer – es befinden sich etwa dreizehn Prozent mehr Kohlenstoffe in einem Liter – das kommt dem direkten Verbrauch, solange er in Litern gemessen wird, sehr zu gute. Dafür entstehen bei der Verbrennung jedoch auch mehr Abgase, die wiederum separat herausgefiltert werden müssen.

Ein weiterer Unterschied besteht in der Art der Verbrennung, die im Dieselmotor stattfindet. Denn hier kann auf Zündkerzen verzichtet werden, die das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennräumen wieder und wieder entzünden. Stattdessen fängt der Dieselkraftstoff aufgrund der Temperaturen und des hohen Drucks alleine an zu brennen.

Wie funktioniert der Dieselmotor?

Weltweit existieren Dutzende Formen des Dieselmotors, die mehr oder minder unterschiedliche Technologien nutzen. Generell beginnt die Arbeit des selbstzündenden Motors damit, dass der Brennraum mit angesaugter Umgebungsluft befüllt wird. Diese Luft wird durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens schnell komprimiert und erhitzt sich dadurch immens. Kurz bevor der Kolben den sogenannten oberen Totpunkt erreicht hat, wird dann der Dieselkraftstoff eingespritzt – er zündet ohne Fremdeinwirkung.

Im Endeffekt liegen die Besonderheiten des Dieselmotors also in der Tatsache, dass

  • Kraftstoff und Luft nicht als Gemisch in den Brennraum gelangen, sondern nacheinander eingeführt werden,
  • zur Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches keine Zündkerze genutzt werden muss und
  • dass in Dieselmotoren, verglichen mit Ottomotoren, ein hoher Druck herrscht, damit der Kraftstoff selbst zündet.

 

Statt der Zündkerze finden sich in Dieselmotoren sogenannte Glühkerzen. Diese unterstützen lediglich beim Kaltstart und erhitzen den Brennraum, bevor der Motor mit der Arbeit beginnt. Alternativ oder zusätzlich können Spezialkraftstoffe für den Start genutzt werden. Sogenannte Startersprays können beispielsweise in die Ansaugung des Fahrzeugs gesprüht werden, um dem Dieselmotor das Starten zu vereinfachen.

Unterschiede bei den Einspritzsystemen

Damit Dieselmotoren so effizient wie möglich laufen können, muss die Einspritzung des Diesels unter hohem Druck gesteuert werden können. Bis etwa 2008 war die sogenannte Pumpe-Düse-Technologie dabei Gang und gebe. Dabei weist jeder Zylinder eine eigene Pumpe für die Einspritzung auf, die von den Nocken der Nockenwelle betätigt wird. Die Einspritzung an sich wird häufig mit einer sogenannten Piezodüse bewerkstelligt, die sich den namensgebenden Piezoeffekt zunutze macht.

Mittlerweile wird diese Technologie mehr und mehr von der sogenannten Common-Rail-Einspritzung abgelöst. Dabei sorgt eine Hochdruckpumpe für den notwendigen Druck in den Zuleitungen. Dieser Druck wird im Dieselmotor ständig aufrechterhalten. So sind sogenannte Vor- und Nacheinspritzungen möglich, die die Verbrennung optimieren, die Emissionen verringern und eine hohe Laufruhe ermöglichen. Außerdem ermöglicht diese Technologie eine günstigere Fertigung der Dieselmotoren.

Aufladung als essenzieller Bestandteil

Nahezu alle modernen Dieselmotoren verfügen über eine sogenannte Turboaufladung und ergeben damit sogenannte Turbodiesel. Dabei wird die Luftzufuhr durch einen oder mehrere Turbolader gewährleistet, der die Luft ansaugt und unter hohem Druck in die Brennkammer führt. Aufgrund des hohen Luftvorrats kann auch mehr Dieselkraftstoff eingespritzt werden – das Drehmoment steigt signifikant.

Der Turbolader wird dabei von den Abgasen des Dieselmotors angetrieben. Je höher dessen Drehzahl ist, desto höher ist auch die Luftzufuhr. Deshalb leisten Turbolader ohne verstellbare Schaufelräder erst in höheren Drehzahlen ihr Maximum, und der Dieselmotor erlebt im niedrigen Drehzahlbereich ein sogenanntes Turboloch. Moderne Turbodiesel können dieses Phänomen jedoch weitestgehend kompensieren.


Vor- und Nachteile des Dieselmotors

Der Dieselmotor polarisiert Deutschlands Verkehrsteilnehmer. Während die einen auf die Technologie schwören, nehmen andere Abstand und setzen lieber auf Ottomotoren. Nachfolgend werden einige Vor- und Nachteile des Dieselmotors beleuchtet.

Der Kraftstoffbedarf

Aufgrund der höheren Energiedichte verbrauchen Dieselmotoren im Vergleich zu ähnlichen Ottomotoren weniger Kraftstoff. Da Dieselkraftstoff in Deutschland in puncto Steuern bevorteilt wird, ergibt sich damit eine sehr sparsame Kombination. Diesel ist günstig und der Verbrauch ist generell niedriger als bei Benzinern.

Der Wirkungsgrad

Ein Ottomotor, der mit Benzin betrieben wird, hat einen Wirkungsgrad von etwa 36 Prozent. Das heißt, dass etwa ein Drittel der „entstehenden“ Energie in den Antrieb gelangt. Der Rest verflüchtigt sich beispielsweise in Form von Wärme. Der Dieselmotor liegt hingegen bei 45 Prozent. Das bedeutet zum einen, dass er besser mit dem eingespritzten Kraftstoff umzugehen weiß. Es bedeutet aber auch, dass die Maschine deutlich weniger Wärme abstrahlt. Das kann vor allem im Winter zu Komforteinbußen führen, weil der Motor lange kalt bleibt und keine Wärme für das Heizen des Innenraums abgeben kann.

Der Schadstoffausstoß und die Besteuerung

Bei der Verbrennung des hochverdichteten Dieselkraftstoffs entstehen verhältnismäßig viele Abgase, allen voran Stickoxide. Außerdem sorgt die feine Verstäubung für die Entstehung von Feinstaub, der wiederum ein großes Risiko für die Gesundheit der Bevölkerung darstellt. Deshalb werden die meisten Dieselfahrzeuge mit Rußpartikelfiltern ausgestattet, die Partikel aus den Abgasen filtern und somit eine reinigende Funktion haben. Ohne solche Filter, die im Übrigen für Leistungsverluste verantwortlich sein können, ist beispielsweise das Befahren der meisten Umweltzonen in Deutschland nicht mehr möglich.

Aufgrund dieses hohen Schadstoffausstoßes werden für Dieselmotoren auch höhere Kfz-Steuern fällig. Es liegt eine andere Besteuerungsgrundlage als bei Benzin zugrunde. Dieser Umstand kann kompensiert werden, indem der Diesel für hohe Fahrtleistungen pro Jahr eingesetzt wird.

Das Drehmoment und der Klang

Dieselmotoren weisen für gewöhnlich ein hohes Drehmoment auf. Das heißt, dass sie stärker beschleunigen können. Das ist darauf zurückzuführen, dass im Motor hohe Kolbendrücke herrschen und mehr Energie im Kraftstoff steckt. Dafür kann die Maschine jedoch oftmals nur relativ niedrige Höchstdrehzahlen erreichen.

Aufgrund der selbstzündenden Funktionsweise weist der Diesel einen anderen Klang als der Benziner auf. Dieser Umstand ist von vielen Fahrzeughaltern nicht gewünscht – Autohersteller reagieren heutzutage mit sogenannten Soundaktoren, die Drehzahl und Last des Motors ermitteln und einen anderen Motorklang generieren. So wird das typische Dieselnadeln, das vor allem von Lkws bekannt ist, übertüncht.