Nageln des Dieselmotors?

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4 Antworten

Die Abläufe in einem Verbrennungsmotor geschehen so schnell dass man die Zeit weit auseinanderziehen muss. Die Verbrennungen sind dann nicht mehr schlagartig.

Selbst diese kurze Zeit des Einspritzvorgangs ist eine gewisse Zeit. Bei einem betriebswarmen Motor wird zum richtigen Zeitpunkt eingespritzt und während dem Einspritzvorgang brennt das eingespritzte Diesel kontinuierlich ab und wird zu einer grösser werdenen, brennenden Kugel. In Zeitlupe gibt es also pro Einspritzstrahl (gewöhnlich 4) einen sanft ansteigenden Druck.

Beim Kaltstart entzündet sich der eingespritze Diesel nicht sofort wenn er aus der Düse tritt sondern erst wenn eine höhere Verdichtung (und daher eine höhere Temperatur) vorliegt. Allerdings entzündet der nicht an einer Stelle pro Strahl sondern auf der Länge des Strahls gleichzeitig. Es brennt dann nicht zu einer Kugel je Strahl sondern zu unzähligen Kugeln.

Die Zeit in der die eingespritzte Menge Diesel verbrennt zieht sich somit nicht über die gesamte Einspritzzeit sondern wird drastisch reduziert woraus dieses Nageln entsteht.

Durch Voreinspritzen einer kleinen Kraftstoffmenge bewirkt man dass es im Brennraum bereits brennt sobald die Einspritzung erfolgt und daher wieder langsam über die Einspritzzeit der Kraftstoff abbrennt und nicht gegen Ende der Einspritzzeit von allen Seiten her.

Bei betriebswarmem Motor ist schon der meiste Kraftstoff verdunstet, also gasförmig, wenn die Zündung beginnt. Die beginnt dann an der heißesten Stelle des Motors, also in der nähe des Auslassventils . Dann breitet sich die Flammenfront kugelförmig durch den gesamten Verbrennungsraum aus, weil an der Flammenfront ein Druckanstieg erfolgt, der die nächste Reaktion auslöst. "Schlagartig" ist ein dehnbarer Begriff und hilft hier nicht groß weiter. Die Verbrennung zieht sich aber über eine längere Zeit hin, in der der Druck im Verbrennungsraum kontinuierlich bis zum Maximalwert ansteigt. Verglichen mit dem kalten Motor ist das dann eher eine sanftere Druckentstehung.

Beim kalten Motor verdunstet der Kraftstoff nicht so schnell. Durch das noch kalte Auslassventil wird keine Flammenfront ausgelöst. Der zum Zünden erforderliche Druck entsteht daher auch nicht an der vorderen Flammenfront. Der entsteht bei weiterer Verdichtung dann praktisch überall im Verbrennungsraum gleichzeitg, sodass die Zündung theoretisch überall im Verbrennungsraum beginnen kann. Das tut sie dann auch gleichzeit bei vielen noch vorhandenen Kraftstofftröpfchen an deren Oberfläche. Das sind die sogenannten Zündkerne. Von diesen Zündkernen breiten sich viele kleine kugelförmige Flammenfronten aus und überlagern sich gegenseitig. Dort, wo sie aufeinandertreffen entstehen dann durch deren Überlagerungen besonders hohe Druckspitzen mit einem sehr starken und plötzlichen Druckanstieg. Diese "Druckschläge" wandern durch den Verbrennungsraum und treffen auf Zylinder und Kolbenboden. Dort erzeugen sie dann das Nagelgeräusch sowie die besonders starke Materialbelastung. Die Summe der überlagerten Druckspitzen bewirkt auch den schlagartigen Kraftanstieg, den Pleuel und Kurbelwelle voll abkriegen. Das ist im vVergleich zum sanften Druckanstieg bei warmem Motor dann wirklich schlagartig.

Die Taetigkeit des Einschlagens von Naegeln wird Nageln genannt. Sie ist mit rhythmischen Klopfgeraeuschen und Bewegungen verbunden. 

Daher werden umgangssprachlich auch andere Phaenomene mit Nageln bezeichnet.

• der geraeuschvolle Lauf speziell kalter Dieselmotoren

• das Klopfen (Selbstzuendungen beim Ottomotor)

Ursache des Nagelns

Duesenfehler

Bei luftverteiltem Kraftstoff sollte der Einspritzstrahl aussen feine Troepfen enthalten und im Zentrum zu groesseren Troepfchen zerstaeuben. 

Dadurch zuenden die feineren Troepfchen zuerst, der Kraftstoff brennt langsamer und gleichmaessiger ab und es entsteht ein vergleichsweise sanfter Druckanstieg im Brennraum. 

Bei Duesenfehlern ist die Zerstaeubung mangelhaft und ein grosser Teil der eingespritzten Kraftstoffmenge verbrennt schlagartig. 

Dies macht sich akustisch durch das bekannte 'nageln' des Dieselmotors (eine Form der klopfenden Verbrennung) 

bemerkbar, dass in der Regel zu Mehrverbrauch, Leistungsverlust, schlechterer Abgasqualitaet und auf Dauer zu Schäden an den Gleitlagern des Triebwerks führen kann.

Andere Duesenfehler können zu lokalen ueberhizungen führen, die dann z.B. zum Durchbrennen des Kolbenbodens führen.

Durch den permanent anstehenden Hochdruck kann es bei einer Fehlfunktion des Einspritzventils (Verklemmen oder Verschmutzen der Düse oder Steuerventile) zu Dauereinspritzung kommen, 

bei der das Einspritzventil eine ständig brennende Flamme während allen Takten erzeugt – gleich einem Brenner – und Zylinderkopf, 

Ventile sowie Abgassystem thermisch überlastet mit der Gefahr eines kapitalen Motorschadens oder sogar eines Motorbrandes. 

Bei klassischen Systemen oder Pumpe-Düse-Systemen ist diese Gefahr wegen des nur zeitweilig anliegenden Hochdrucks erheblich geringer.

Klopfen

Das Klopfen ist ein Phaenomen bei Ottomotoren und beschreibt eine explosionsartige Verbrennung, die zu schnell ist für die mechanische Bewegung des Kolben. 

Regulaer benötigt das Betreiben eines Verbrennungsmotores eine kontrollierte Verbrennung (Deflagration). 

Detonationsartige Explosivitaet resultiert in im Brennraum reflektierten Druckwellen, die generell zu einer Fragmentierung des Kolbens führen.

Hallo,

jeder Motor ist eine mechanische Meisterleistung, was die Abstimmung der einzelnen Komponenten betrifft.

Beim Diesel ist es ja so, das dieser ein Selbstzünder ist, also das Diesel-Luftgemisch durch alleine durch den hohen Kompressions-Druck im Zylinderraum entzündet wird.

Ist es draußen kalt , so reicht die Kompression oft nicht für eine gleichmäßige Erwärmung des Zylinderraumes aus.So können sich kleine Flecken von Diesel und Luft bereits zünden, bevor der eigentliche "Zündpunkt" erreicht ist.

Das hat dann die gleiche Wirkung, als wenn man einen Nagel mit einem Hammer irgendwo einschlägt (Geräuschmäßig) und praktisch drücken diese Explosionen auf den Kolben,während er noch auf dem Weg nach oben ist.

Läuft hingegen alles normal, so erfolgt die Zündung des Gemisches genau nachdem der Kolben gerade so seine obere Stellung passiert.Deswegen sagt man doch auch nicht schlagartig, sondern gewollt.

Weil genauso soll es ja sein, die Explosion gibt das meiste ihrer Kraft auf den Kolben ab, der dadurch in seine untere Stellung bewegt wird und somit Energie auf die Kurbelwelle überträgt.Diese wiederum dann auf die Antriebswelle und von da auf die Räder.

ARBElTSAMT 05.08.2017, 21:56

Ich habe mir das ganze jetzt so notiert:

Die Einspritzung erfolgt beim Dieselmotor so, dass die
Hauptkraftstoffmenge erst dann in den Verbrennungsraum gelangt, wenn sich dort schon die ersten Teile des Kraftstoffes entzündet haben, so dass der weitere eingespritzte Kraftstoff kontinuierlich abbrennt. Nach beginnender Einspritzung muss der noch flüssige Kraftstoff in ein zündfähiges Gemisch umgewandelt werden. Dabei wird eine kleine Kraftstoffmenge nebelfein, aber noch flüssig in die heiße Luft eingespritzt. Der Kraftstoffnebel wird auf Siedetemperatur aufgeheizt und anschließend verdampft. Die Kraftstoffdämpfe vermischen sich mit der heißen Luft, heizen sich auf Zündtemperatur auf und das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet sich. Die dadurch entstehende Flammenfront zündet die Hauptkraftstoffmenge bei weiterer Einspritzung sofort an, weil an der Flammenfront der zum Zünden erforderliche Druck herrscht. Dann breitet sich die Flammenfront kugelförmig durch den gesamten Verbrennungsraum aus. Dadurch brennt das Kraftstoff-Luft-Gemisch langsamer und gleichmäßiger ab und es entsteht ein vergleichsweise sanfter Druckanstieg im Brennraum.

Ist die Motor- und Ansauglufttemperatur niedrig, z.B. beim Kaltstart des Motors, so verlängert sich die Zeit, die zur Bildung des inneren
Gemisches benötigt wird. Die bei der Voreinspritzung kleine Kraftstoffmenge löst durch die niedrige Motor- und Ansauglufttemperatur keine Flammenfront aus, die für die kontinuierliche Zündung der Hauptkraftstoffmenge bei der Haupteinspritzung nötig ist. Der Zündverzug wird zu groß (über 0,002 s) und die Hauptkraftstoffmenge wird während des Zündverzuges in den Verbrennungsraum eingespritzt. Der zum Zünden erforderliche Druck entsteht dann bei weiterer Verdichtung praktisch überall im Verbrennungsraum gleichzeitig, sodass die Zündung des angehäuften Kraftstoffs theoretisch überall im Verbrennungsraum beginnen kann. Das tut sie dann auch gleichzeitig bei vielen noch vorhandenen Kraftstofftröpfchen an deren Oberfläche. Das sind die sogenannten Zündkerne. Von diesen Zündkernen breiten sich viele kleine kugelförmige Flammenfronten aus und überlagern sich gegenseitig. Dort, wo sie aufeinandertreffen entstehen dann durch deren Überlagerungen besonders hohe Druckspitzen mit einem sehr starken Druckanstieg. Diese "Druckschläge" wandern durch den Verbrennungsraum und treffen auf Zylinder und Kolbenboden. Dort erzeugen sie dann das Nagelgeräusch und können zu Schäden am Kurbeltrieb führen



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