Ein Dieselmotor ist ein Verbrennungsmotor, der nach dem 1893 von Rudolf Diesel erfundenen Verfahren arbeitet.
Charakteristisches Merkmal ist die Selbstzündung des eingespritzten Kraftstoffes mittels der durch Komprimieren
erhitzten Verbrennungsluft. Diesel hat das Verfahren bei der Maschinenfabrik Augsburg entwickelt, einem der
Gründungsunternehmen der späteren MAN. Dieselmotoren gibt es als Zweitakt- oder Viertakt-Hubkolbenmotoren;
Diesel-Drehkolbenmotoren sind bisher nicht über das Versuchsstadium hinausgekommen.
Prinzip: Während beim Ottomotor dem Brennraum beim Ansaugtakt eine je nach aktuell erforderlicher
Leistung dosierte Menge eines zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches zugeführt wird, erhält der Dieselmotor dabei
ausschließlich Luft (bzw. ein Luft-Abgasgemisch), und zwar immer eine volle Zylinderfüllung, die beim Turbodiesel
Drücke bis zu 2 bar aufweisen kann. Diese Luft wird beim Verdichtungstakt bis auf ca. 20:1 komprimiert, wodurch sie
sich auf etwa 700 bis 900 °C erhitzt. Vor dem oberen Totpunkt beginnt die Einspritzung unter Feinstverteilung und
Zerstäubung des Kraftstoffes in der heißen Luft im Brennraum. Bei modernen direkteinspritzenden Dieselmotoren wird dies
dadurch unterstützt, dass die Luft tangential angesaugt wird, was zu einem Wirbel um die Zylinderhochachse führt.
Die hohe Temperatur reicht aus, um den Kraftstoff von der Oberfläche beginnend zu verdampfen und das Dampf-Luft-Gemisch
zu zünden.
Kennzeichen des Dieselmotors:
• Selbstzündung: Die angesaugte oder durch einen Lader zugeführte Luft heizt sich durch die (annähernd) adiabate
Kompression stark auf, und der in die heiße Luft eingespritzte Kraftstoff entzündet sich ohne eine externe Zündhilfe.
Die dafür im Ottomotor notwendigen Zündkerzen entfallen, nur zum Kaltstart sind Zündhilfen (z. B. Glühkerzen,
Startkraftstoff) notwendig.
• Innere Gemischbildung: Kraftstoff und Luft werden erst im Brennraum gemischt.
• Hohes Verdichtungsverhältnis, so dass eine Selbstzündung möglich ist.
• Regelung: Die Motorleistung wird nicht wie beim Ottomotor durch die Menge des zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches
geregelt, sondern durch Variation der eingespritzten Kraftstoffmenge.
Ein Sperrdifferential ist ein spezielles Differentialgetriebe in einem mehrspurigen Kraftfahrzeug und dient dazu,
Schlupf (im Extremfall Durchdrehen) am Rad mit der geringeren Bodenhaftung zu vermindern, indem es entweder den
Antriebsstrang versteift (Drehzahlausgleich vermindert) oder mehr Drehmoment auf das Rad mit der besseren Bodenhaftung
verteilt.
Die Bezeichnungen Sperrdifferential und Differentialsperre sind historisch bedingt:
• Eine Differentialsperre besteht aus einem normalen Differential und einer mechanischen Sperre (zum Beispiel Klauenkupplung),
die unter schweren Bedingungen (Geländefahrt, Eis, usw.) manuell zugeschaltet wird und das Differential außer Funktion setzt
und blockiert, sodass die vom Differential bekannte Ausgleichsfunktion nicht mehr gegeben ist. Man nennt diese Form der Sperre
auch „100-%-Sperre“.
• Das Sperrdifferential ist ein Differential mit konstruktiv verschlechtertem Wirkungsgrad und bremst die Ausgleichsbewegung.
Dabei entsteht vor allem Reibungswärme. Das Sperrdifferential wird in der Schweiz meist auch als ‚Differentialbremse‘ bezeichnet.
Die Differentialsperre ist so gesehen ein Spezialfall des Sperrdifferentials mit 100 % Sperrwirkung, und das normale
(offene) Differential ist ein Spezialfall mit 0 % Sperrwirkung.
Es gibt eine Reihe von Situationen, in denen ein Sperrdifferential vorteilhaft ist:
• Anfahren unter schwierigen Bedingungen, Geländefahrt: Das Sperrdifferential leitet das Antriebsmoment von einem
durchrutschenden Rad auf das Rad mit der besseren Bodenhaftung um und verbessert so die Traktion.
• Geradeauslauf: Eine gesperrte Achse läuft besser geradeaus als eine ungesperrte. Daher reduziert sich die Wirkung
beispielsweise von Seitenwind oder der Bernoulli-Effekt beim schnellen Vorbeifahren an Lastkraftwagen.
• Handhabung bei schnell gefahrenen Kurven: Bei hoher Querbeschleunigung wird das kurveninnere Rad entlastet und das
kurvenäußere Rad belastet. Dadurch schlupft das innere Rad stärker, bis es ebenso schnell oder schneller dreht als das
kurvenäußere Rad. Das Sperrdifferential verhindert nun, dass das kurveninnere Rad durchdrehen kann und damit den
Leistungsfluss auf die Straße unterbricht. Neben der höheren Kurvengrenzgeschwindigkeit untersteuert das Fahrzeug
weniger, weil die ungleichmäßige Kraftverteilung an den Rädern (das äußere Rad überträgt nun mehr Moment) ein
Giermoment um die Fahrzeughochachse erzeugt, das ein Eindrehen (Übersteuern) begünstigt. Ist die Sperrwirkung auch im
Schiebebetrieb vorhanden, so kehren sich die Kraftflüsse um, das entstehende Giermoment bewirkt ein verstärktes
Untersteuern und damit ein Stabilisieren des Fahrzeuges. Diese Charakteristik wird gezielt im Rennsport genutzt.
Als Traktionsdifferentiale kommen vor allem 100-%-Sperren (also Differentialsperren) und mit Einschränkungen auch Visco-Kupplungen in Frage. Um die Handhabung zu verbessern, empfehlen sich drehmomentfühlende Sperren mit geringem Sperrwert.
Setzt man die Kraft und die Hebelbewegung ins Verhältnis, so wird das Drehmoment berechnet und in Newtonmeter gemessen.
Beim Auto wird das maximale Drehmoment bei einer bestimmten Drehzahl erreicht und vom Motor an die Kurbelwelle weiter
gegeben. Diese übertragene Kraft ist meist nicht konstant und nur im bestimmten Drehzahlbereich möglich.
Faustregel bei Motoren: Je höher das Drehmoment, desto mehr Power hat der Motor.
Ein hydrodynamischer Drehmomentwandler ist ein hydrodynamisches Getriebe. Es wurde vom Ingenieur Hermann Föttinger
ursprünglich für Schiffsantriebe entwickelt, und später auch in Kraftfahrzeugen und Lokomotiven eingesetzt.
In Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe wird heute meist der spezielle Trilok-Wandler als Anfahrelement eingesetzt.
Die Besonderheit des Trilok-Wandlers ist, dass beim Anfahren mit hoher Antriebsdrehzahl und geringem Antriebsdrehmoment
am Abtrieb ein hohes Drehmoment bei kleiner oder gar keiner Drehzahl erzeugt wird. Der Wechsel von hohem
Abtriebsdrehmoment bei niedriger Abtriebsdrehzahl zu niedrigem Abtriebsdrehmoment bei hoher Abtriebsdrehzahl erfolgt
stufenlos und selbsttätig bei konstanter Motorleistung. Der Wandlungsbereich liegt heute bei bis zu 1:3 (das
Abgangsdrehmoment bleibt das dreifache Eingangsdrehmoment).
Im Allgemeinen kann in Bezug auf das zugeführte Drehmoment jedes Getriebe ein Drehmomentwandler sein.
Einbau in Fahrzeugen: Der Drehmomentwandler wird im Kraftfahrzeug- und Baumaschinenbau typischerweise
in Automatikgetrieben eingesetzt und verbindet die Kurbelwelle mit den weiteren Teilen des Automatikgetriebes. Im
Lokomotiv- und Schiffsbau werden oft reine hydrodynamische Getriebe eingesetzt, die mehrere Drehmomentwandler bzw.
hydraulische Kupplungen enthalten.
Da der Wirkungsgrad eines Drehmomentwandlers selten 85 % übersteigt und im Kupplungsbereich eines Trilok-Wandlers bei
etwa 95 % liegt, wird ein erheblicher Teil der Getriebe-Eingangsleistung in Wärme umgesetzt, die abgeführt werden muss.
Deshalb wird ein Teil der Arbeitsflüssigkeit permanent in Umlauf gehalten und gekühlt. Der Einsatz einer Wandlerüberbrückungskupplung
verringert die Verlustleistung erheblich. Häufig wird die Kupplung schon in den niedrigen Gängen verwendet und der
Drehmomentwandler weitgehend auf seine Funktion als Anfahrelement beschränkt. Beim Anfahren bietet ein Trilok-Wandler
dank Momentenüberhöhung sogar einen höheren Wirkungsgrad als eine schleifende konventionelle Kupplung. PKW mit ideal
ausgelegten Getriebeautomaten und Drehmomentwandlern können dank der Drehmomentüberhöhung des Trilok-Wandlers oft
schneller beschleunigen als gleiche handgeschaltete Fahrzeuge.
Um bei Ottomotoren die geforderte Abgabeleistung zu regulieren, wird die zugeführte Luft- und Treibstoffmenge reguliert.
Die Luftmenge wird dazu durch eine Drosselklappe im Saugrohr gesteuert.
Hintergrund: Motoren erzeugen während des Ansaugtakts (1. Takt) durch die sich im Zylinder hinabbewegenden
Kolben einen Unterdruck. Durch diesen wird Umgebungsluft angesaugt.
Benzin-Ottomotoren brauchen ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Verhältnis um überhaupt zu funktionieren (vgl. Lambdaregelung).
Um die Motordrehzahl und die Leistung zu variieren, kann nicht einfach weniger Kraftstoff zugegeben werden, sondern die
gesamte Gemischmenge muss angepasst werden. Deshalb wird die Frischluftmenge durch die Drosselklappe eingestellt und davon
abhängig eine bestimmte Kraftstoffmenge zugegeben.
Einspritzanlagen und Vergaser versetzen die angesaugte Luft mit der Menge an Kraftstoff, die das Gemisch brennbar werden
lassen. Dabei entsteht jedoch kein gasförmiges Gemisch, sondern eine Mischung aus Frischluft mit möglichst fein
zerstäubtem Kraftstoff.
Weil das Brennstoff-Luft-Gemisch in der Menge reguliert wird, spricht man von einer quantitativen Gemischregulierung.