Was kennzeichnet denn jetzt eigentlich einen Dieselmotor, wenn ihm der Benziner vom Verfahren her immer nähergekommen ist? Die vordergründige Antwort wäre, wenn man die Motorhaube öffnet und die Motorabdeckung entfernt, das Fehlen einer elektrischen Zündanlage. So weit so gut, aber wenn Sie versuchen, in die geheimen 'Giftküchen' der Hersteller vorzudringen, könnten Ihnen Motoren begegnen, die eine Zündanlage haben und die trotzdem zeitweise nach dem Prinzip des Diesels arbeiten.

Dieses Prinzip betont ohne Unterlass die Selbstzündung, also das Einspritzen eines möglichst hoch aufgelösten Kraftstoffs direkt in den Brennraum, gefüllt mit wegen hohen Drucks heißer Luft. Spitzfindig könnten und müssten Sie eigentlich fragen, ob die Zündanlage strikt dann abgeschaltet ist, wenn der Proband selbstzündet. Man müsste dann diese Frage mit einem klaren 'Jein' beantworten. Bei dem schon etwas älteren Konzept von Daimler-Benz ist das so, bei dem Mazda SPCCI nicht.

Von dem Konzept von Daimler-Benz ist nichts mehr zu hören. Im Hinblick auf Elektrifizierung der Fahrzeuge ist auch nicht mehr damit zu rechnen. Interessant war es schon, weil es beim F700 wohl zeitweise gelang, alle für die Verbrennung zuständigen Parameter einschließlich Aufladung so zu stellen, dass eine kontrollierte Selbstzündung möglich, also eine mit der elektrischen Zündung vergleichbare Zündsteuerung. Erstaunlicherweise war man hier wieder bei den Versuchen von Daimler und Maybach aus dem vorvorigen Jahrhundert angelangt.

Daimler schaltet die Zündung im dieselähnlichen Betrieb ab. Wenn Mazda die Zündung auch dann weiterlaufen lässt, dann wird nach der Erklärung des Herstellers damit eine Selbstzündung eingeleitet. Demnach dient die elektrische Zündung nur der Steuerung und einer gewissen Vorbereitung einer für die Selbstzündung günstigen Situation. Leider nicht nachprüfbar und auch noch nicht genügend von unabhängigen Beobachtern/innen nachvollzogen.

So, jetzt wären wir die Sonderlösungen los und können uns endlich dem Standard widmen, der besagt, Voraussetzung für eine Verbrennung beim Dieselmotor ist die Selbstzündung. Es ist also durch hohe Kompression plus Aufladung eine Temperatur erreicht, die unter allen in der Praxis vorkommenden Umständen einen eingespritzten Diesel-Kraftstoff entzündet. Um mögliche Schwierigkeiten bei der sicheren Herbeiführung von Selbstzündung, die auch Daimler gehabt haben mag, zu verdeutlichen, hier ein Experiment:

In einem Raum sind Dutzende von Mausefallen aufgebaut. Jede ist gespannt, lässt im Falle von Auslösung einen Tischtennisball auf die Gruppe los. Wenn jetzt von der Seite ein zusätzlicher solcher in die Gruppe geworfen wird, soll im besten Fall eine Kettenreaktion erfolgen, die allen Mausefallen zu einer Auslösung verhilft. Bei einer Verbrennung wäre im Idealfall kein Molekül mehr so wie vorher. In der Realität wird es, vielleicht irgendwo am Rand, Mausefallen geben, die nicht erreicht wurden.

Und doch beschreibt dieses Experiment die Situation vor und während einer Direkteinspritzung. Denn die Moleküle müssen nicht nur zu einer gewissen Nähe finden. Zusätzlich entscheidend ist ihr sogenanntes 'Energieniveau'. Was heißt das? Energie von Molekülen wie z.B. Wärme kann man an deren Bewegung erkennen. Je heißer es wird, desto stärker schwingen sie. Jenseits der Grenzen der Aggregatzustände ändern sie noch einmal zusätzlich ihre Entfernung voneinander.

Das heißt dann auch, im Brennraum kommt nicht nur flüssiger Brennstoff in höher aufgelöster Form vor, sondern auch gasförmiger. Der Kraftstoff besteht fast nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff, die Luft zu fast 80 Prozent aus Stickstoff und zu 20 Prozent aus Sauerstoff. In den meisten Betriebszuständen ist von letzteren beiden doppelt so viel oder mehr vorhanden, als für die Reaktion nötig wäre. Als Reaktion kommt bei der Verbrennung hauptsächlich die von Kohlenstoff mit Sauerstoff in Frage, weshalb sie auch 'Oxidation' genannt wird.

Das ist übrigens beim Benziner anders. Da passt das Verhältnis der Luft- zu den Kraftstoffanteilen ziemlich genau, wird sogar von der Lambdaregelung laufend überwacht. Stickstoff bleibt auch da übrig, findet aber keinen freien Sauerstoff vor, weil der lieber mit dem Kohlenstoff eine Bindung herstellt. Schon von diesen Grundvoraussetzungen her entstehen also im Dieselmotor mehr schädliche Verbindungen von Stickstoff und Sauerstoff, NO₂ bzw. NO₃.

Jetzt haben wir schon die hohe Temperatur und das eigentlich für eine Verbrennung günstige Mischungsverhältnis, weil praktisch deutlich mehr Sauerstoff zur Verfügung steht als beim Benzinmotor. Kohlenstoffatome, die nur ein Sauerstoffatom finden (CO), kommen also beim Dieselmotor fast gar nicht vor. Aber die Sache hat trotzdem einen Haken. Was ist, wenn der Kohlenstoff zwar seine zwei Sauerstoffatome (CO₂) findet, aber die Reaktion durch viele zusätzliche Luftmoleküle nicht weitergetragen, also der Inhalt des Brennraums nicht wirklich 'gezündet' wird?

Hier ein Bauteil, was bei dem Problem der ungleichen Verteilung von Kraftstoff und Luft eine Hilfe sein kann. Es handelt sich um einen einzelnen Zylinderkopf. Beim Lkw werden diese der Reihe nach auf die Zylinder gesetzt, egal ob Reihen oder V-Motor. Das Besondere an diesem ist die Verdrehung von Ein- bzw. Auslassventilen gegenüber der Längsachse, die auch deren Betätigung etwas komplizierter macht.

Der Grund für diese Verdrehung ist die Erzeugung von Drall. Es soll also Bewegung in die einströmende Gassäule gebracht und dadurch die spätere Durchmischung verbessert werden. Das ist bei weitem nicht die einzige Möglichkeit, Drall bzw. Bewegung zu erzeugen. Früher hat man kleine Bleche auf das Einlassventil geschweißt. Es gibt ja auch noch den Kolben, der sich ohnehin wegen seines Hohlraumes dem Zylinderkopf sehr stark nähern muss, um trotzdem noch die hohe Kompression zu gewährleisten.

Man spricht zwar beim Dieselmotor nicht von Quetschkanten, aber mehr Bewegung der Luft im Brennraum entsteht dadurch allemal. So ist eher gewährleistet, dass Kohlenstoff und Sauerstoff als die Hauptträger der Verbrennung und die einzelnen Zündkerne zueinander finden. Wobei natürlich die Geschwindigkeit nicht unerheblich ist, denn nur was ziemlich am Anfang des Arbeitstakts passiert, hat den besten Effekt auf Leistungsverhalten, Verbrauch und vielleicht auch Abgas.

Und dann ist er da, der Moment der Einspritzung. Jetzt muss alles besonders schnell gehen, Vermischung, durchgehende Zündung, Verbrennung und Druckanstieg. Das ist der Kern der sogenannten 'inneren Gemischbildung'. Zu dieser ist die Einspritzung natürlich besonders wichtig. An den Rändern der Einspritzwolke verbrennt der Kraftstoff schon direkt, wenn er aus dem Injektor kommt. Allerdings bringt erst der durchgängige Prozess die erwünschten Wirkungen. Wie beim Benziner darf es auch keine Bereiche unverbrannten Kraftstoffs geben. Kohlenstoff, der nicht durchbrennt, ergibt Ruß.

Schadstoffe entstehen oder sie können gezielt abgebaut werden. Es gibt eine ganz klar definierte Schwelle bei der Behandlung von Schadstoffen, den Auslasskanal. Bis dahin heißen sie 'Rohemissionen'. Was bis hier erreicht wird, muss nicht durch aufwendige Maßnahmen nachbearbeitet werden. Beim Lkw mit Euro 6 haben die angehängten Bauteile schon fast die Dimension eines Pkw-Motors.