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 Verbrennung 1



kfz-tech.de/PVe61

Die altbekannte Frage besonders beim Benzinmotor lautet, ob genügend Luft, Kraftstoff und auch Zündung vorhanden ist. Erstere kann eigentlich nur durch Verstopfung oder nicht (zur rechten Zeit) öffnende Ventile fehlen. Sind hier die gröbsten Fehler behoben, so steht zumindest dem Anspringen eines Motors nicht mehr viel im Weg.

Kraftstoff ist das geringste Problem. Man braucht gar nicht erst den Tank, die Pumpe und die Leitung kontrollieren, sondern kann brennbares Material auch direkt der angesaugten Luft beigeben, im schlimmsten Fall Startpilot. Kritisch ist seit jeher die Zündung. Sicher der oder die Kerzenstecker sind im Nu abgezogen, mit Ersatzkerzen bestückt und gegen Masse gehalten, am besten mit ausreichend isolierten Händen.

Aber ist der dann sichtbare Zündfunke auch stark genug im viel höher verdichteten Brennraum? Und stimmt die Zeit überhaupt, zu der er erzeugt wurde. Normalerweise würde der Motor aber leichte Lebenszeichen von sich geben, wenn es nur am Timing läge? Und erst jetzt gerät die Mechanik in Verdacht, sind weitere Untersuchungen z.B. zum vorhandenen Verdichtungsenddruck erforderlich.

Springt ein Motor gut und verlässlich an, garantiert das noch lange keinen guten und sauberen Motorlauf in allen Betriebsbereichen. Will man wissen, was herauskommt, sollte man zunächst die Ingredienzien betrachten. Sie werden diese mit dem Begriff 'Kraftstoff' belegen, allerdings keineswegs ausreichend, auch wenn man Benzin und Diesel zu unterscheiden weiß.

Von den beiden hat Diesel die höhere Dichte und z.B. Biodiesel noch mehr. Die gleiche Reihenfolge bei der Viskosität. Vollkommen umgekehrt sind die Verhältnisse natürlich bei der Zündwilligkeit, bei (Bio-) Diesel mit einer Cetanzahl von mindestens 51 hoch, bei Benzin mit einer Oktanzahl von 95 bzw. 98 wesentlich herabgesetzt. Allerdings ist die geforderte und eigentlich aussagekräftigere Motoroktanzahl noch einmal um 10 Punkte geringer.

Cetanzahl -> Maß für Zündwilligkeit

Oktanzahl -> Maß für Zündunwilligkeit

Benzin bringt inzwischen 5 bis 10 Prozent Ethanol mit in den Motor, im Extremfall sogar 85 Prozent. Diesel mit inzwischen 7 Prozent Bio-Anteil ist mit einem Schwefelgehalt von bis zu 10 mg/kg für die Umwelt schlimmer. Sowohl Ethanol als auch Biodiesel sind eigentlich Ersatzstoffe, die regenerativ erzeugt werden können. Schwefel ist einfach nur fossiler Ballast, für dessen Beseitigung eine Raffinerie offensichtlich viel Aufwand treiben muss.

Die im Kraftstoff enthaltene Energie, sprich: der Heizwert, ist bei Benzin und Diesel gleich, mit leichten Vorteil für Benzin. Allerdings zusammen mit der höheren Dichte sagt man einem Liter Diesel ca. 13 Prozent mehr Energie nach. Die von Pflanzenöl oder Biodiesel ist 15 Prozent geringer. Bei Ethanol sind es nur 40 Prozent vom Benzin. Auto- und Erdgas werden nicht nach Litern getankt.

Auch wenn manche damit Schwierigkeiten haben, die Unterscheidung zwischen Benzin- und Dieselmotor ist machbar und einfach anhand der Art der Zündung zu treffen. Möglich ist zwar, dass irgendwann ein und derselbe Motor nach beiden Prinzipien arbeitet, aber gleichzeitig scheint vom Prinzip her unmöglich. Ist die Aufrechterhaltung der Verbrennung nur durch elektrische Zündung möglich, handelt es sich um einen Benzin- oder Otto-, ansonsten einen Dieselmotor.

Die Art der Einspritzung ist schon lange kein Kriterium mehr, vielleicht noch die Höhe des maximal in bestimmten Betriebszuständen vorkommenden Einspritzdrucks. Auch auf die Höhe der geometrischen Verdichtung ist bei der Unterscheidung kein Verlass. Es haben sich schon Motoren von beiden Richtungen bei 14 : 0 getroffen, den Rest bestimmt die Aufladung. Einzig der Einspritzzeitpunkt könnte hier nützlich sein, aber nur, wenn er beim Benziner deutlich vor der eigentlichen Zündung erfolgt.

Es ist also ein großer Unterschied, ob Benzin direkt in einen Brennraum eingespritzt wird oder Dieselkraftstoff, wobei gerade bei hochmodernen Benzinern in manchen Fällen eine indirekte Einspritzung hinzukommt. Betrachten wir den Strahl, der da vom Injektor ausgeht. Beim Diesel brennt er an den Rändern schon, bevor er sein Ziel erreicht hat, durch Luftbewegung begleitet.

Nichts davon beim Benziner. Während beim Diesel der Kraftstoff grundsätzlich in eine magere bzw. luftreiche Welt gelangt, ist beim Benziner der Brennraum eher harmonisch berechnet, also auf Lambda = 1 ausgerichtet. Und selbst wenn es sich um Schichtladung handeln sollte, so geht der Strahl dorthin, wo die fettesten Gebiete verlangt sind.

Eigenartig, und doch muss bei der Konstruktion sichergestellt sein, dass eben genau keine Verbrennung stattfindet. 'Alles hört auf mein Kommando' sagt das Motormanagement und besteht darauf, alleine über den richtigen Zeitpunkt zu bestimmen. Das ist beim Diesel nicht anders, allerdings während der Einspritzung schon längst Geschichte, denn genau die ist hier bestimmend für den Zündpunkt. So nah und doch so fern, die beiden Systeme.

Eine längere Zeit für die Gemischbildung, beim Diesel Fehlanzeige. Resultat: Trotz Berechnung einer insgesamt sehr mageren Ausbreitung kann es innerhalb des brennenden Strahls zu fettem Gemisch kommen. Das begünstigt leider die Ruß- bzw. Partikelbildung. Hilfen sind zu erwarten durch Drall und die Art der Einspritzung, nämlich wenig auf einmal in mehreren Portionen, unter sehr hohem Druck besonders fein zerstäubt.

Als Einspritzdrücke werden weit über 2.000 bar genannt, wobei vergessen wird, dass die in wenigen bestimmten Betriebsbereichen noch unter Benziner-Niveau von derzeit max. 350 bar fallen können. Ansonsten ist ein CR-Injektor an seinem unteren Ende auch nichts anderes als eine von früher her bekannte Mehrlochdüse, wenn die auch noch keine Mehrfacheinspritzungen kannte.

Wenn das neben vielen Piezo-Lagen auch noch ein Magnetventil schafft, sind die Verhältnisse im Brennraum vergleichbar. Man nennt es Rohemission, was da während der Verbrennung entsteht. Und hoffentlich durch bisweilen wenig mehr als die Größe eines Stecknadelkopfes größere Partikelansammlungen vermeidet.

Ja, Sie haben richtig gelesen, es findet schon eine gewisse Verbrennung statt. Aber eigentlich sollen die Strahlen die größere Fläche im Kolbenbrennraum treffen, den wiederum nur der Diesel hat. Dort sollen Sie dann schichtweise abbrennen. Bleibt echt die Frage, wie viel Kraftstoff bei so kleinen Mengen und sofort einsetzender Verbrennung da noch übrig ist.







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