Die Leistungssteigerung der Dieselmotoren

Mittelfristig sind motoren mit Mehrfacheinspritzung geplant, die eine Leistung von 100 kW je Liter Hubraum erreichen sollen. Das Leistungspotential der heutigen Dieselmotoren ist noch lange nicht ausgeschöpft.In der Theorie kennt der Diesel keinen limitierenden Faktor wie der Ottomotor (Klopfgrenze) bezüglich der Verbrennungsdrücke. Alle derzeitigen Grenzen sind mechanischer Natur. Erste Hersteller (Opel, BMW) bieten die sogenannte registeraufladung, welche zu Leistungen bis zu 75 kW (100 PS) pro Liter Hubraum führt.

Einspritzverfahren

Es gibt verschiedene Einspritzverfahren, z. B.

• Vorkammereinspritzung,
• Wirbelkammereinspritzung,
• direkteinspritzung.

B.Es gibt verschiedene Technologien zum Aufbau der Einspritzdrücke, z.

• bei motoren mit Vorkammer- oder Wirbelkammereinspritzung durch
  • Verteiler-Einspritzpumpe oder
  • Reihen-Einspritzpumpe,

• bei motoren mit direkteinspritzung durch
  • Verteiler-Einspritzpumpe,
  • Pumpe-Düse-Einspritzsysteme oder
  • Common-Rail-Einspritzung.

Siehe auch: Einspritzpumpe.

Thermodynamik

Wenn man den thermodynamischen Modellprozess betrachtet, beim Diesel ist es der Gleichdruckprozess (Diesel-Prozess und der Seiliger-Prozess), stellt man fest, dass mit höherer Verdichtung der Wirkungsgrad immer besser wird. Bei Dieselmotoren spiegelt sich das im geometrischen Verdichtungsverhältnis wieder, welches bei etwa 1:17 bis 1:23 liegt.

Das hat zur Folge, dass der in der Luft enthaltene Stickstoff überproportional mit dem Luftsauerstoff oxidiert und zu einer wiederum überproportional hohen Stickoxid-Konzentration (NO_X) im Abgas führt.Allerdings bedeutet eine höhere Verdichtung ein Ansteigen der Maximaltemperatur im prozess.

Aus Umweltschutzgründen und bei PKW-motoren aus Gründen der Laufruhe wird darum auf eine höhere Verdichtung und somit auch auf einen höheren Wirkungsgrad verzichtet.

Daher ist die reproduzierbare, aber komplexe Steuerung der zugemischten Abgasmenge in Abhängigkeit von einigen weiteren Einflussfaktoren sehr wichtig. Ist der Abgasanteil im Verhältnis zum später eingespritzten Dieselkraftstoff zu hoch, beginnt ein Dieselmotor wegen des Sauerstoffmangels zu rußen (Schwarzrauchbildung). Dadurch werden die Spitzentemperaturen bei der Verbrennung gesenkt und damit kommt es zu einer Reduktion des (NO_x)-Anteils im Abgas. Dabei wird der dem motor zugeführten Luft Abgas beigemischt.Abhilfe kann die so genannte Abgasrückführung (AGR) schaffen. Dieses bewirkt eine Reduktion des Sauerstoff- und Stickstoffanteils.

Wenn man im vergleich dazu den Ottomotor und seinen thermodynamischen vergleichsprozess (den Gleichraumprozess oder Otto-Prozess) betrachtet, dann hätte der Ottomotor den besseren Wirkungsgrad – wenn er nur so hoch verdichten könnte wie der Diesel.