Warum führt bei Dieselmotoren ein fettes Kraftstoffgemsich nicht zur Brennraumkühlung?
Wie vom Ottomotor bekannt führt dort ein Fettes Kraftstoffgemisch durch die Verdampfungsenergie des Kraftstoffes zu einer Kühleren Verbrennung bzw zu kühleren Abgasen. Wieso lässt sich dieser Effekt nicht auf den Dieselmotor anwenden? Liegt das vielleicht an der diffusiven Verbrennung beim Dieselmotor (vorgemischt beim Otto) oder an der höheren Siedetemperatur des Dieselkraftstoffs?
4 Antworten
Eigentlich ganz einfach, beim Ottomotor gibt es ein Kraftstoff-Luft-Gemisch und beim Diesel gibt es kein Gemisch, reine Luft.
Anders als beim Ottomotor hat ein Diesel keine Drosselklappe, bzw wird das ab und an mit eingebaut aber erfüllt nicht wie bei einem Ottomotor die Funktion den Motor in seiner Stärke zu regeln. Bei einem Diesel wird dies rein durch die Einspritzmenge geregelt, fetteres Gemisch würde bedeuten dass der Motor mehr Leistung abgibt. Man kann also gar nicht wie beim Ottomotor eine Vollastanreicherung machen. Höchtens weiterhin Diesel einspritzen nachdem jeglicher Sauerstoff verbraucht wäre. Das würde natürlich kühlen, aber lang vorher würde der Motor nahezu Kohlebriketts aus den Auspuff spucken.
Benzin wird der Ansaugluft beigemengt und dabei vergast. Dadurch wird es kalt was die Kühlung verursacht. Mit Diesel wage ich zu bezweifeln dass es verdampfen würde, trotz Hochdruckenspritzung wird es nur zerstäubt. Sollte sich in der Ansaugluft Diesel befinden würde dies während der Verdichtung zünden was zu Rückschlägen im Motor führen würde und daher nicht möglich ist.
Der Unterschied ist folgender:
Der Ottomotor fährt grundsätzlich beim optimalern Luftgemisch so, dass der Kraftstoff vollständig mit dem gesamten vorhandenen Sauerstoff reagiert. Wenn man nun überfettet, wird der zusätzliche Kraftstoff nicht (vollständig) verbrannt und kühlt durch seine Verdunstung. Dabei entstehen allerdings unsichtbare Schadstoffe.
Dieses optimale Gemisch tritt beim Dieselmotor nur bei Volllast auf. Bei Teillast wird nicht die Gemischmenge reduziert sondern nur der eingespritzte Kraftstoff. Der Diesel fährt also im Magerbetrieb. Wenn man nun bei Volllast zu viel Diesel einspritzt (überfettet), tritt zwar auch ein Kühleffekt ein, der Motor beginnt aber auch zu rußen. Das Rußen ist aber so unerwünscht, dass man darauf verzichtet.
Ich weiß es leider nicht. Im Gegensatz zum Ottomotor befindet sich bei der Verdichtung kein Kraftstoff, der verdampfen kann, im Kolben. Der Diesel wird eingespitzt und zündet bei fettem Gemisch (gesetzt es ist nicht zu fett) natürlich trotzdem. Es ist jetzt auch noch weniger Luft da. Das heißt, der Diesel verbrennt heißer und vielleicht etwas ungleichmäßiger.
Macht das Sinn? Motorische Verbrennung ist leider schon ein paar Jährchen her :(.
Das lässt sich glaube ich nicht einfach beantworten und hat vieles mit der Verbrennung des Diesels nach der Einspritzung zutun. Der Diesel ist größtenteils schon verbrannt wenn er in signifikantem Maße verdampfen könnte.
Vielleicht findest du Erhellung hier:
M. Lutz, A. Flügel, L. Zigan, M. Wensing, A. Leipertz, Untersuchung der Dieselsprayausbreitung und -verdampfung unter realistischen Druck- und Temperaturbedingungen, Motorische Verbrennung – aktuelle Probleme und moderne Lösungsansätze A. Leipertz (Editor) Berichte zur Energie- und Verfahrenstechnik (BEV), ESYTEC, München, März 2009
Von Wensing et al. gibt es noch weitere Veröffentlichungen, die die Spray-Bildung und Verdampfung im Diesel-Motor näher untersuchen.
Danke für die Antwort. Scheinbar liegt die Antwort in der Chemie. Habe auch Hinweise darauf gefunden aber leider ohne Details. Ihre Quellen klingen interessant.
Ihre erste Quelle ist ein Beitrag der 9. Tagung zum Thema " Motorische Verbrennung Aktuelle Probleme und moderne Lösungsansätze". Ich habe keine Idee woher ich diese Unterlagen bekommen könnte. Google liefert mir ebenso wenig wie Springer Link. Haben Sie einen Tip für mich?
der Diesel arbeitet mit einer höheren Verdichtung, deswegen!
Das stimmt leider kaum noch. Die Verdichtung der Dieselmotoren nimmt immer weiter ab und die der Benziner dank Direkteinspritzung immer weiter zu. Mittlerweile haben Otto und Diesel sogar teilweise die selbe Verdichtung (Siehe Mazda Sky Active 14:1). Dennoch fährt der Sky Active Otto eine Volllastanreicherung zur Bauteilkühlung/-schutz.
Höher ist lediglich der Spitzendruck des Dieselmotors. Dieser sollte aber keinen Signifikanten Einfluss auf den Siedeverlauf von Diesel haben.
Der von dir beschriebene Effekt wird in den Büchern mit vorgemischter bzw diffusiver Verbrennung beschrieben. Meiner Meinung nach auch am wahrscheinlichsten, dass es darauf zurückzuführen ist. Aber womit genau hat es zu tun? Ich könnte mir vorstellen, dass die beim Ottomotor längere Verweildauer des Kraftstoffes im Brennraum dazu führt, dass er besser verdampfen kann. Beim Diesel kann Kraftstoff erst in größerem Maße verdampfen, wenn am Ende der Einspritzung aller Sauerstoff aufgebraucht ist. Eventuell ist jetzt aber nicht mehr genügend Zeit vorhanden um den Kraftstoff zu verdampfen.