Historisches 

Diesel, Rudolf Christian Karl (1858-1913), deutscher Ingenieur, Erfinder des nach ihm benannten Dieselmotors    Rudolf Diesel wurde am 18. März 1858 in Paris geboren. Nach dem Studium in England besuchte er die Technische Hochschule (TH) in München und ließ sich 1893 dort nieder. 1892 erhielt Diesel das Patent für die später nach ihm benannte Verbrennungskraftmaschine mit hohem Wirkungsgrad. Die treibende Kraft dieses Motors beruht auf der Selbstzündung des Treibstoffs in stark verdichteter und dadurch hoch erhitzter Luft. Während seiner Zusammenarbeit mit der Firma Krupp in Essen baute Diesel die erste erfolgreiche Kraftmaschine, die mit billigem Treibstoff betrieben werden konnte. Jahrelange Patentprozesse zerrütteten Diesels Gesundheit. Am 29. September 1913 ertrank Diesel auf einer Schiffsreise nach England im Ärmelkanal – wahrscheinlich ein Selbstmord. (Aus Microsoft Encarta Enzyklopädie 2000)

Weitere wichtige geschichtliche Dieseldaten:

• 1893 Patentierung des Dieselmotors

• 1897 Lauffähiger Dieselmotor  bei MAN vorgestellt

• 1910 Britisches Patent über „hydraulisch gesteuerte Einspritzung von Kraftstoffen in Dieselmotoren“ vom technischen Leiter der Vickers Werke  James Mc Kechni

• 1923 Der erste LKW mit Dieselantrieb, gebaut bei Benz-MAN

• 1927 Bosch Einspritzpumpe serienreif für NKW

• 1936 Auf der IAA in Berlin Vorstellung des Daimler Benz 260 D

• 1975 Erster Großserieneinsatz von Verteilereinspritzpumpen im VW Golf

• 1978 Erster PKW Dieselmotor mit Turboaufladung von Daimler-Benz

• 1986 Erste elektronisch geregelte Einspritzung bei BMW

• 1989 Erster direkt einspritzender Diesel von Audi im PKW

• 1990 Katalysator im Dieselmotor (VW)

• 1995 Biodiesel wird eingeführt (VW)

• 1996 Magnetventilgesteuerte Radialkolbenpumpe (VP 44) von Bosch

• 1996 Erster Vierventil-Dieselmotor von Opel

• 1997 Common–Rail im PKW von Fiat im Alfa 156

• 1998 Pumpe-Düse wird im PKW eingeführt von VW

• 2000 Partikelfilter von Peugeot

• 2004 3. Generation Common Rail mit Piezo Injektoren

• 2004 SCR-Kat im Nutzfahrzeug

• 2008 SCR-Kat im Pkw

Einige Vorteile und Daten des Dieselmotors

Der Dieselmotor zeichnet sich wegen seines guten Wirkungsgrads aus. Die Bedeutung des  Dieselmotors  als Antrieb für das moderne Kraftfahrzeug wird zunehmend größer (> 40 % Marktanteil in Deutschland). Zunächst im Nutzfahrzeugbereich Standard, ist er heute auch im PKW-Bereich ein Symbol für niedrigen Verbrauch und Wirtschaftlichkeit. Aus den rauchenden, stinkenden, lahmen "Naglern" ist ein High-Tech-Motor geworden. "Abgasturboaufladung mit Ladeluftkühlung, Vierventiltechnik, Common-Rail-Einspritzung und eine ausgeklügelte Körperschallisolierung - Luftschalldämpfung lassen für viele Autofahrer gar nicht erkennen, dass in Ihrem Fahrzeug ein "Diesel" läuft." (Zitat Dipl. Ing. Gottfried Haider) Schnittmodell Dieselmotor (Christiani-Shop)

Es werden mit Turboaufladung und Ladeluftkühler in Serienfahrzeugen 58KW/Liter Hubraum (79PS/Liter) erreicht. Das spezifische Motordrehmoment beträgt bei diesem Motor 168Nm/Liter Hubraum. Zum Vergleich: Der neue Benzindirekteinspritzmotor erreicht derzeit ca. 55KW/Liter ---  allerdings ohne Aufladung! Der Serien-Benzinsaugrohreinspritzmotor mit Kompressor liegt bei 81KW/Liter und 140Nm/Liter. Die Bezeichnung "Drehmomentmotor" gebührt eindeutig dem Turbodiesel (Angaben von Dipl. Ing. Gottfried Haider) Bei Dieselmotoren kommen Verfahren mit geteilten und ungeteilten Brennräumen (Kammermotoren bzw. Direkteinspritzmotoren) zur Anwendung. Näheres hierzu  finden sie auf der Seite Verbrennungsverfahren

• Die Einspritzmenge eines Dieselmotors beträgt im Leerlauf ungefähr einen halbe Stecknadelkopf, bei Volllast in etwa 1 Tropfen

Vergleich Ottomotor / Dieselmotor

Ottomotor	Dieselmotor
Äußere/Innere Gemischbildung gemischverdichtend	Innere Gemischbildung luftverdichtend
Fremdzündung (Zündfunke)	Selbstzündung (Verdichtungshitze)
Quantitätsregelung	Qualitätsregelung
Gleichraumverbrennung	Gleichdruckverbrennung
Gleichmäßiges Gemisch	Ungleichmäßiges Gemisch
Motordrehzahl 4.000 – 10.000 1/min	Motordrehzahl 1.500 – 6.000 1/min
Verdichtungsverhältnis 6 -13:1 (Mazda 15:1)	Verdichtungsverhältnis 15 – 25:1
Lambda-Wert um 1	Lambda-Wert immer größer 1
Verdichtungsdruck 12 - 30 bar	Verdichtungsdruck 30 – 60 bar
Verdichtungstemperatur 400 – 600 °C	Verdichtungstemperatur 700 – 900 °C
Verbrennungshöchstdruck 30 – 80 bar	Verbrennungshöchstdruck 64 – 140 bar
Verbrennungshöchsttemperatur 2500 °C	Verbrennungshöchsttemperatur 2500 °C
Abgastemperatur 600 – 1000°C	Abgastemperatur max. 500 – 600 °C
Verbrauch 7 – 10 l/100 km	Verbrauch 5 – 8 l/ 100 km
Abgaszusammensetzung vor dem Kat viel CO, HC, wenig NOx, Partikel	Abgaszusammensetzung vor dem Kat viel NOx, Partikel wenig CO, HC,
Ansaugunterdruck um 0,5 bar	Ansaugunterdruck fast keiner
Wirkungsgrad 25 – 38%	Wirkungsgrad 35 – 50%
Selbstzündungstemperatur des Kraftstoffes 500 – 600 °C	Selbstzündungstemperatur des Kraftstoffes 350 - 380 °C
Flammpunkt ab -21°C Gefahrenklasse A1	Flammpunkt + 55 bis 100°C Gefahrenklasse A3
Klopffester Kraftstoff: Oktanzahl 91 – 100 ROZ	Zündwilliger Kraftstoff: Cetanzahl mind. 51 Cz
Steueranteil Mineralöl ca. 61 %	Steueranteil Mineralöl ca. 52 %
Heizwert Super: 43.500 kJ/kg	Heizwert Diesel: 42500 kJ/kg

Diesel-Systeme Überblick

Systeme	Einige Beispiele für den Einsatz
Common Rail   Großansicht bitte klicken	Smart, Mercedes (A-, C-Klasse), Alfa, Fiat, Peugeot, Citroen, BMW Peugeot und Ford (Zusammenarbeit), Toyota mittlerweile werden nur noch Common Rail im Pkw gebaut
Pumpe Düse    (Bild VW)	VW, Seat, Skoda, Audi,  Nutzfahrzeuge
EDC mit Verteilereinspritzpumpe(verschiedene Ausführungen mit Axial- oder Radialkolbenpumpenelement)  (Der Begriff EDC wird auch ganz allgemein für elektronisch geregelte Dieseleinspritzungen verwendet)	Ford, Opel, Audi A6,  (die Axilakolbenpumpen werden mittlerweile nicht mehr gebaut, Radialkolbenpumpen laufen noch bis ca. 2006)

 

 

Tabelle : Einspritzdrücke  Beispiele von Bosch

Drücke	1. Generation	2. Generation	3. und 4. Generation
Common Rail (CR)	Bosch CP1: 1350 bar Denso 1400 bar (HP0, HP2)	Bosch CP2: 1400 bar Bosch CP1H: 1600 bar (2000) 1600 bar auch von Delphi (DFP1) und Siemens (DCP1)	Bosch CP3 1600 bar (2000)  Bosch CP4 1800 bar (2007) mit Piezo auch von:  Delphi (DFP3), Denso (HP3, HP4), Siemens (DCP2)
Pumpe Düse (PDE)/ Unit Injector System (UIS)	2050 bar	2050 bar	2200 bar (PLD 2000 bar)
Verteilerpumpe	je nach Bauart  bis zu 1800 bar	2000 bar (VP44)	wird nicht weiterentwickelt

 

Vorteile des hohen Einspritzdrucks

• Sehr feine Kraftstoffverteilung im Brennraum

• Gute Gemischbildung

• Optimierte Verbrennung

• Besseres Abgas, 

• niedrige Partikelemissionen

Piezodüse

 

Neben hohen Einspritzdrücken gewährleisten geringe Toleranzen für Einspritzmenge und Spritzbeginn, dass bei der Verbrennung wenig Schadstoffe entstehen. Bosch arbeitet intensiv an der Optimierung der einzelnen Komponenten. So wird beispielsweise für den Common-Rail-Injector die Piezotechnik entwickelt. Diese ist seit 2002 serienreif sein und erlaubt dank sehr kurzer Schaltzeiten eine besonders präzise Zumessung der Einspritzmenge vor allem bei Mehrfacheinspritzungen.

Großes Verbesserungspotenzial liegt auch in der Formung des Einspritzverlaufs: Eine oder zwei Voreinspritzungen verhindern beispielsweise die Entstehung von Weiß- und Blaurauch kurz nach dem Kaltstart und reduzieren das Verbrennungsgeräusch. Eine Nacheinspritzung unmittelbar auf die Haupteinspritzung folgend senkt die Rußemission, eine weitere ist zur Regeneration des Partikelfilters hilfreich.

 

• Diesel kritisch betrachtet von Horbiradio

 

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Quellen: verschiedene, Internet, BBZ der Kfz-Innung München-Oberbayern

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Johannes Wiesinger
bearbeitet: 29.08.2011
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