Funktionsweise von Verbrennungsmotoren: Otto vs. Diesel

Grundlagen der Thermalmotoren

Ein Wärmekraftmotor wandelt thermische Energie in mechanische Arbeit um. Dabei wird Wärme von einer Wärmequelle (Q1) aufgenommen, Arbeit verrichtet und Restwärme an eine kalte Quelle (Q2) abgegeben.

Der Viertakt-Verbrennungsmotor

Der Betrieb eines Viertakt-Verbrennungsmotors gliedert sich in vier Phasen:

• Ansaugen: Der Kolben bewegt sich vom oberen Totpunkt (OT) zum unteren Totpunkt (UT). Das Einlassventil öffnet sich, und ein Kraftstoff-Luft-Gemisch strömt in den Zylinder. Die Kurbelwelle dreht sich dabei um 180 Grad.
• Verdichten: Beide Ventile sind geschlossen. Der Kolben bewegt sich wieder nach oben und komprimiert das Gemisch. Die Kurbelwelle dreht sich um weitere 180 Grad.
• Arbeitstakt (Expansion): Die Zündkerze erzeugt einen Funken, der das Gemisch entzündet. Der entstehende Druck treibt den Kolben nach unten und verrichtet mechanische Arbeit. Die Kurbelwelle dreht sich erneut um 180 Grad.
• Ausstoßen: Das Auslassventil öffnet sich. Der Kolben bewegt sich wieder nach oben und schiebt die Verbrennungsgase aus dem Zylinder. Nach weiteren 180 Grad Drehung ist der Zyklus abgeschlossen und beginnt von vorn.

Unterschiede zwischen Otto- und Dieselmotor

Obwohl beide Motoren nach dem Viertaktprinzip arbeiten, gibt es wesentliche strukturelle und funktionale Unterschiede:

• Zündung: Ottomotoren benötigen Zündkerzen zur Entzündung des Gemischs. Dieselmotoren arbeiten als Selbstzünder und benötigen keine Zündkerzen.
• Gemischbildung: Beim Ottomotor wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch angesaugt. Beim Dieselmotor wird lediglich Luft angesaugt und verdichtet; der Kraftstoff wird erst am Ende des Verdichtungstaktes eingespritzt.
• Verdichtungsverhältnis: Dieselmotoren weisen ein deutlich höheres Verdichtungsverhältnis auf als Ottomotoren.
• Leistung: Aufgrund der unterschiedlichen Verbrennungsweise und Konstruktion unterscheiden sich die Leistungscharakteristiken beider Motorentypen.