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Einspritzdruck Dieselmotor
Hi Leute,
ich habe mal eine Grundsatzfrage: Warum wird der Dieselkraftstoff mit einem viel höheren Druck als Benzin eingespritzt? Liegt es daran, dass man bei einem geringen Einspritzdruck eine geringe Einspritzmenge hat und man so nur ein sehr bescheidenes Gemisch erhalten würde ( im Vollastbetrieb sehr ungeeignet) ... Mit der prinzipiellen Funktionsweise eines Diesel Motors, dem Common Rail System, etc. bin ich vertraut. Mir ist auch bewusst, dass man bei hohen Einspritzdrücken mehrere Einspritzungen (Vor -, Haupt- und Nebeneinspritzung) vornehmen kann. Jedoch habe ich bis jetzt noch nirgends eine Antwort für meine Frage gefunden (Die ersten Diesel Motoren hatten auch höhere Einspritzdrücke als die heutigen Otto Motoren und da ging es sicherlich nicht um Umweltbewustsein).
Besten Dank und ein schönes Wochende,
Flo
Beste Antwort im Thema
so ein Schwachsinn.
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103 Antworten
Benzin wird einfach gesagt vergast und Diesel zerstäubt. Je höher der Einspritzdruck, desto besser bzw. feiner die Zerstäubung und somit auch Verbrennung.
Zitat:
@Holger-TDI schrieb am 5. Juni 2015 um 18:01:07 Uhr:
Benzin wird einfach gesagt vergast und Diesel zerstäubt. Je höher der Einspritzdruck, desto besser bzw. feiner die Zerstäubung und somit auch Verbrennung.
Benzin wird nicht vergast, auch wenn es füher mal Vergaser gab. Benzin wird fein in Tröpfchen verteilt in die Luft, das Benzinluftgemisch wird dann in den Zylinder gesaugt verdichtet und verbrannt.
Beim Diesel wird Luft angesaugt diese verdichtet auf hohe Drücke, dadurch wird die Luft extrem heiß und dann wird der Diesel in die heiße Luft eingespritzt. Wenn du keinen hohen Drücke durch die "Dieseleinspritzpumpe" hättest würdest du keinen Diesel in den Zylinder rein bekommen, der Druck muss also größer sein als der Druck der im Zylinder herscht.
Zitat:
Wenn du keinen hohen Drücke durch die "Dieseleinspritzpumpe" hättest würdest du keinen Diesel in den Zylinder rein bekommen, der Druck muss also größer sein als der Druck der im Zylinder herscht.
Im Zylinder meines TDIs ist der max. Kompressionsdruck 30 bar. Die Düse spritzt den Diesel aber mit über 200 bar ein. CR-Diesel liegen über 1000 bar Einspritzdruck. Das kann dann ja wohl nicht der Grund sein.
Dahciageha hat dies gut erläutert und aufgrund u.a. den "geringen Brennmengen und hohen vorliegenden Drücken" im Verhältnis zu einem Benziner hat der Diesel Motor den viel höheren und effizienteren Wirkungsgrad gegenüber einem Benziner! BG :-€
Zitat:
@Holger-TDI schrieb am 5. Juni 2015 um 19:29:47 Uhr:
Die Düse spritzt den Diesel aber mit über 200 bar ein. CR-Diesel liegen über
1000 bar Einspritzdruck. Das kann dann ja wohl nicht der Grund sein.
Damit kommst du aber nicht aus.
CDI: 1650 Bar
PD: 2200 Bar
Hier die richtige Antwort: Benzinmotore spritzen ihren Sprit irgendwann ein - möglichst früh, damit sich die angesaugte Luft mit dem Benzin vermischen kann. Meist direkt in den Ansaugstutzen. Benzin wird eingespritzt in Tropfenform - es dauert also sehr lange bis aus dem Sprit und der Luft im Verdichtungstakt ein zündbares Kraftstoffluftgemisch entsteht. Der Diesel ist ein Selbstzünder. Würde hier der Diesel zu früh eingespritzt werden wie beim Benziner - dann käme es zu einer unkontrollierbaren Frühzündung.
Der Dieselmotor spritzt also seinen Diesel erst ca. 35 Grad vor OT ein. Er hat also sehr wenig Zeit sich mit der Luft zu einem zündbaren Gemisch zu vereinigen. Uralt-Diesel spritzen mit 120 bar ein. PD schon mit 1600 bar und CR mit weit höherem Druck. Je höher der Einspritzdruck ist, umso feiner wird der Diesel als Nebel eingespritzt - und das ermöglicht die schnellere Vereinigung mit der komprimierten Luft zum zündbaren Gemisch. Wir sind da in der Entwicklung noch lange nicht am Ende angelangt - wer weiß was da noch alles kommt.
Der Hauptgrund ist, wie auch Holger-DTI gesagt hat, dass Benzin sehr leicht vergast und auch viel leichter endzündlich ist. Benzin ist daher auch wesentlich gefährlicher.
Beim herkömmlichen Vergasermotor ist das Benzin einfach über Düsen mit angesaugt worden. Da Benzin sehr leicht und rasch vergast bildet es ein sehr leicht entzünlidches Luft- Gasgemisch. Der Zündfunke reicht dann dass das Gemisch "explosionsartig" verbrennt.
Mit den heutigen Einspritzanlagen kann die Benzinzufuhr natürlich viel exakter, nach Betriebszustand, geregelt werden. Nachdem Benzin, wie gesagt, sehr leicht vergast müssen die Einspritzdrücke auch nicht so groß sein. Es ist auch während des ganzen Verdichtungstaktes Zeit für die Gemischbildung.
Das funktioniert beim Diesel nicht. Diesel kann man nicht einfach, wie beim Vergasermotor über Düsen mit ansaugen. Es ist zu zähflüssig und vergast auch nicht rasch genug.
Man muß es möglicht feinzerstäubt, also unter hohen Druck einspritzen. Der Diesel ist dann fein zerstäubt im Brennraum einem Nebel vergleichbar.
Da Diesel aber nicht so leicht entzündlich ist kann man selbst diese fein zerstäubte Gemisch noch nicht mit einer Zündkerze entzünden.
Dieselmotoren brauchen daher eine wesentlich höhere Verdichtung da sich der der Diesel nur dadurch entzünden läßt dass die Luft bereits die Zündtemperatur des Dieselkraftstoffs hat.
Da der Diesel über die heiße Luft entzündet wird kann man ihn auch erst am Ende des Verdichtungstaktes einspritzen. Da hier die Zeit für die Gemischbildung sehr kurz ist erfordert das erst recht einen möglichst fein zerstäubten Diesel.
Die Zeit für die Gemischbildung und Entzündung begrenzen auch die Drehzahl des Dieselmotors.
Wegen der hohen Verdichtung und des damit hohen Zünddrucks müssen Dieselmotoren auch mehr Festigkeit aufweisen und sind daher auch schwerer.
Zitat:
@cabriofun666 schrieb am 5. Juni 2015 um 19:35:54 Uhr:
Dahciageha hat dies gut erläutert und aufgrund u.a. den "geringen Brennmengen und hohen vorliegenden Drücken" im Verhältnis zu einem Benziner hat der Diesel Motor den viel höheren und effizienteren Wirkungsgrad gegenüber einem Benziner! BG :-€
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Das ist falsch. Im Einfachtext: Ein Benzinmotor verbrennt den Sprit als nutzbare Energie nur zu 18% - je nach Brennraumgestaltung mehr oder weniger. Der Rest geht hinten raus - mit all seinen giftigen Abgasen.
Ein Diesel ist noch schlechter dran - Ausbeute lediglich 12 bis 14%
Das liegt daran, dass es im Benzinmotor bei einer Zündung um eine regelrechte Explosion geht und
beim Diesel lediglich um eine Detonation - ketzerisch gesagt nur um eine Verpuffung. Es fehlt bei beiden Motortypen also ständig der Sauerstoff. Der Verbrennungsablauf ist beim Diesel auch wesentlich länger
als beim Benziner - weil hier Öl verbrannt werden muss. Darum erzeugt ein Diesel auch ständig Ruß - als Nachweis darüber, dass Sauerstoff zur Verbrennung fehlt. Der Turbolader nimmt dem Motor lediglich die Ansaugarbeit ab - mehr nicht. Ein Mehr an Sauerstoff drückt er nicht in den Motor, weil ein m3 Luft nun mal nur 21% Sauerstoff enthält.
so ein Schwachsinn.
Wie kommt es zum geringeren Verbrauch, wenn der Wirkungsgrad vom Diesel geringer ist?
Am geringfügig geringerem Energiegehalt des Benzins kann es nicht liegen. Dafür, ist der Unterschied zu groß.
MfG
Zitat:
@duske schrieb am 5. Juni 2015 um 20:08:08 Uhr:
Es fehlt bei beiden Motortypen also ständig der Sauerstoff. Der Verbrennungsablauf ist beim Diesel auch wesentlich länger
als beim Benziner - weil hier Öl verbrannt werden muss. Darum erzeugt ein Diesel auch ständig Ruß - als Nachweis darüber, dass Sauerstoff zur Verbrennung fehlt. Der Turbolader nimmt dem Motor lediglich die Ansaugarbeit ab - mehr nicht. Ein Mehr an Sauerstoff drückt er nicht in den Motor, weil ein m3 Luft nun mal nur 21% Sauerstoff enthält.
Wieso sollte denn bei einem Diesel Sauerstoff bei der Verbrennung fehlen? Wir sind doch bei einem globalen Lambda von weit über 1. Oder redest du vom lokalen Verbrennungsluftverhältnis?
Und was soll die Geschichte mit dem Öl? Das kann ich gar nicht nachvollziehen, auf was du da hinaus willst.
Ähm, wenn ich einen Motor auflade, kommt selbstverständlich mehr Sauerstoff in den Zylinder. Bei 2 bar hab ich mehr Sauerstoff im Brennraum als bei 1 bar.
Erklär mal bitte genauer, was du meinst. Solange bin ich mal noch skeptisch.
Achja und noch zum Thema:
Je höher der Einspritzdruck, desto besser wird der Kraftstoff zerstäubt und desto besser die Gemischaufbereitung. Der Diesel kämpft dauernd mit den Rußemissionen. Durch einen höheren Einspritzdruck bekommt man ein besseres Gemisch und somit weniger Rußemissionen. Somit sind schon einmal die Emissionswerte besser. Es geht also v.a. um die Zerstäubung des Einspritzstrahls bei höheren Drücken. Zum anderen kann ich durch ein besseres Gemisch besser verbrennen und mehr Leistung aus dem Aggregat herausholen. Momentan geht deswegen der Trend zu immer höheren Einspritzdrücken, egal ob bei Diesel oder Benzin.
Zitat:
@duske schrieb am 5. Juni 2015 um 20:08:08 Uhr:
Der Turbolader nimmt dem Motor lediglich die Ansaugarbeit ab - mehr nicht. Ein Mehr an Sauerstoff drückt er nicht in den Motor, weil ein m3 Luft nun mal nur 21% Sauerstoff enthält.
Welch eine Logik.
Wenn durch Aufladung mehr Luft in die Brennräume gedrückt wird, dann enthält diese Luft doch auch 21% Sauerstoff.
Zitat:
@duske schrieb am 5. Juni 2015 um 20:08:08 Uhr:
Ein Benzinmotor verbrennt den Sprit als nutzbare Energie nur zu 18% - je nach Brennraumgestaltung mehr oder weniger. Der Rest geht hinten raus - mit all seinen giftigen Abgasen.
Ein Diesel ist noch schlechter dran - Ausbeute lediglich 12 bis 14%
Ein Benzinmotor hat einen Wirkungsgrad von etwas unter 40 % ein Dieselmotor etwas über 40 %.
Der Rest geht leider als Abwärme verloren.
Wobei sich der Wirkungsgrad immer auf den Bestpunkt bezieht, der im PKW selten genutzt werden kann.