Diesel-Fahrzeuge sind erneut in aller Munde. Dieses Mal geht es nicht um Feinstaub oder CO2-Ausstoss, sondern um Stickoxide. Sicherlich ist jedem bewusst, dass ein Verbrennungsvorgang im Motor keine saubere Luft zum Atmen erzeugt. Aber was kommt da eigentlich hinten aus dem Auspuff und wodurch unterscheiden sich eigentlich Diesel und Benzin als Kraftstoff?

Ich erinnere mich noch gut an 2008, als in Berlin die Umweltzonen eingeführt wurden um dem Feinstaub den Kampf anzusagen. 2011 war es dann das böse CO2, was in aller Munde war. Um Aufklärungsarbeit zu leisten wurde ein Energielabel für Autofahrer eingeführt. Jetzt ist 2017 und wieder wird ein neuer Abgasbestandteil Gegenstand der öffentlichen Diskussion: Stickoxide. Doch warum unterscheiden sich Diesel und Benzin überhaupt?

Die Unterschiede von Diesel und Benzin beginnen schon bei der Herstellung

Diesel und Benzin sind beides Kraftstoffe, die aus Rohöl hergestellt werden. Rohöl ist ein Gemisch aus verschiedenen Kohlenwasserstoffverbindungen. Um nun daraus Benzin, Diesel oder andere Erdölprodukte herzustellen, müssen diese Kohlenwasserstoffverbindungen möglichst sauber getrennt werden. Dies geschieht in Raffinerien durch Destillation (ähnlich wie bei Whisky). Dabei wird das Rohöl erhitzt bis es allmählich verdampft. Der Dampf wird aufgefangen und anschließend abgekühlt bis er kondensiert. Beim Erhitzen lösen sich die Kohlenwasserstoffverbindungen im Rohöl unterschiedlich schnell, so dass sich je nach Fortschreiten des Prozesses verschiedene Bestandteile im Dampf befinden. Auf diese Weise kann eine Trennung der Rohölbestandteile erfolgen.

Was als erstes im Prozess aufgefangen wird, sind die leichten Kohlenwasserstoffverbindungen. Hierbei handelt es sich um Benzin. Im weiteren Verlauf des Verdampfungsprozesses können dann die mittleren Anteile aufgefangen werden – den Diesel. Zuletzt bleiben die schweren Verbindungen übrig – auch Schweröl genannt.

Hierdurch wird schon deutlich, dass Benzin aus leichteren Kohlenwasserstoffverbindungen besteht als Diesel. Tatsächlich ist Benzin vom Gewicht her (gemessen an der gleichen Menge in Litern) leichter als Diesel. Dadurch hat Benzin nicht nur einen niedrigeren Energiegehalt als Diesel, sondern auch andere chemische Eigenschaften.

Diesel- und Benzinmotoren zünden den Kraftstoff auf verschiedene Weise

Sicherlich ist Dir aufgefallen, dass Diesel- und Benzinmotoren von außen anders klingen. Dies liegt daran, dass die Motoren den Kraftstoff auf unterschiedliche Weise zünden. Hier kommen die verschiedenen chemischen Eigenschaften von Benzin und Diesel zum Tragen.

Bei modernen Benzinmotoren wird im Viertakt-Verfahren ein Luft-Kraftstoffgemisch in den Zylinder gesaugt (1. Ansaugen) und durch den Kolben verdichtet (2. Verdichten). Anschließend zündet eine Zündkerze dieses Gemisch, so dass eine Explosion entsteht, die den Kolben wieder weggedrückt (3. Arbeiten). Am Ende dieses Vorgangs wird das entstandene Abgas aus dem Zylinder befördert (4. Ausstoßen).

Beim Dieselmotor funktioniert das Verfahren ähnlich, aber mit kleinen Unterschieden. So wird beim Dieselmotor nur Luft in den Zylinder gesaugt (1. Ansaugen), dann direkt in den Zylinder der Kraftstoff eingespritzt und das Gemisch komprimiert (2. Verdichten). Durch den zunehmenden Druck zündet der Dieselkraftstoff von alleine, das heißt ohne Zündkerze. Auch hier wird der Kolben durch die Explosion zurückgedrückt (3. Arbeiten) und das Abgas herausbefördert (4. Ausstoßen).

Bei Benzinmotoren wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch fremd gezündet. Bei Dieselmotoren hingegen entzündet sich das Gemisch durch Druck von selbst. Darüber hinaus haben Diesel- und Benzinmotoren noch weitere Unterschiede, zu denen ich einen separaten Beitrag verfassen werde.

Der Kraftstoff und die thermische Reaktion im Motor bestimmen die Zusammensetzung des Abgases

Wie ich oben bereits angedeutet habe, hat Diesel einen größeren Energiegehalt, d.h. es stehen mehr Kohlenstoffverbindungen für eine thermische Reaktion (der Verbrennung) im Motor zur Verfügung. Dadurch verbrennt Diesel auch heftiger und heißer im Motor, so dass Dieselmotoren mehr aushalten müssen und aus entsprechend widerstandsfähigerem Material gefertigt sind. In Summe führt dies dazu, dass Dieselmotoren einen höheren Wirkungsgrad haben und günstiger im Verbrauch sind.

Die Verbrennung von Diesel hat aber auch ihre Kehrseite – nämlich bei den Abgasen. Durch die heftige Reaktion des Diesels im Motor sowie den höheren Kohlenstoffanteil entstehen schmutzigere Abgase. So entstehen bei der Verbrennung von Diesel nicht nur überwiegend Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O), sondern zusätzlich auch Ruß und Stickoxide (NOx). Entsprechend höher ist der Aufwand bei Dieselmotoren, die Abgase durch technische Lösungen (Feinstaubfilter sowie Harnstoffeinspritzung) halbwegs sauber zu bekommen.

 

Text: AS
Foto: AS

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