Benzin- und Dieselmotor unterscheiden sich nicht nur durch Qualitäts- bzw. Quantitätsregelung. Deutlich verbreiteter ist das Wissen um die unterschiedliche Verdichtung der beiden Motorprinzipien. Wobei zunächst einmal das Wesen der Verdichtung ein wenig geklärt werden sollte. Vereinfacht gesagt bestimmt das Verdichtungsverhältnis, um welches Maß die Füllung komprimiert wird. Die Verdichtung war einst eines der wesentlichen Merkmale, die Nikolaus August Otto dem Leuchtgasmotor ursprünglich von Lenoir hinzufügte und damit der nicht zufriedenstellenden Leistungsausbeute des atmosphärischen Gasmotors ein vorläufiges Ende bereitete.

Richtig angewandt, ist die Verdichtung ein Schlüssel nicht nur zu mehr Leistung bzw. Drehmoment, sondern auch zu einem besseren Wirkungsgrad, natürlich nicht unbedingt beides gleichzeitig. Rufe ich die erzeugte Mehrleistung gnadenlos ab, so steigt also vermutlich der Verbrauch. Bleibe ich aber mit dem Verlangen nach Leistung innerhalb der Grenzen vor einer Verdichtungserhöhung, kann ich mit einem geringeren Verbrauch rechnen. Eigentlich müssten die Konstrukteure von Verbrennungsmotoren dieses Wundermittel so extensiv wie möglich anwenden.

Tun sie aber nicht, denn die Sache hat Haken, wie bei allen Wundermitteln. Beginnen wir beim Benziner, dem diese Droge nur bis zu einem gewissen Grad bekommt. Hier ist nämlich eigentlich die elektrische Zündung der Boss. Sie soll bestimmen, wann eine Verbrennung und damit eine Druckerhöhung vonstatten gehen darf, nämlich möglichst so, dass der Kolben mit der Druckerhöhung das Weite suchen kann. Kommt die Druckerhöhung aber zu früh, wenn der Kolben sich noch vor dem oberen Totpunkt befindet, wird die Situation kritisch.

Man nennt dieses Szenario 'Selbstzündung' und die fürchtet man, wie der Teufel das Weihwasser. Warum? Weil man damit Schäden provoziert, wie z.B. durchgebrannte, überhitzte Kolben, verbogene Pleuel, ruinierte Kurbelwellen und deren Lagerung. Also muss man die Verdichtung in Grenzen halten. Diese Grenzen werden zunächst einmal durch eine bestimmte Qualität des Kraftstoffes bestimmt, hier 'Oktanzahl' genannt. Grob gesagt muss der Motor in seiner Auslegung an diese Qualität des Kraftstoffes angepasst sein.

Früher wurde schlicht und einfach die Oktanzahl des zu tankenden Kraftstoffs in der Bedienungsanleitung festgelegt. Man durfte Kraftstoff mit höherer Oktanzahl tanken, mit niedrigerer nicht. Die Verbesserung der Oktanzahl lässt sich wunderbar nachvollziehen, wenn man die Verdichtungsverhältnisse der Benzinmotoren über die Jahrzehnte verfolgt. Besonders seit dem Zweiten Weltkrieg hat man hier enorme Fortschritte erzielt, im guten alten Europa noch mehr als in Amerika, wo man heute noch mit vergleichsweise geringeren Oktanzahlen durch die Gegend fährt.

So gab es in der Frühzeit des Benzinmotors noch Verdichtungsverhältnisse von 5 : 1 oder 6 : 1, während wir heute schon bei 12,5 : 1 und in der Spitze bei 14 : 1 angelangt sind. Tun Sie mir den Gefallen, beziehen Sie diese Zahlen unbedingt auf Saugmotoren, aufgeladene gehorchen anderen Gesetzen. Doch dazu kommen wir noch. Immerhin ist jetzt klar, dass die Motorenbauer sich über Jahrzehnte hinweg im Gleichklang mit den Chemikern der Kraftstoffhersteller bewegen mussten. Dabei ging es auch um mögliche Einsatzbereiche der in Serie gehenden Fahrzeuge, denn für diese sollte eigentlich die Oktanzahl an den Tankstellen garantiert sein.

Nach und nach lernten die Motorenbauer, dass auch der Oktanzahlbedarf eines Motors verbessert werden konnte, also von ihrer Seite her etwas zu tun war. Um aus der Fülle der mechanischen Möglichkeiten nur eine herauszugreifen, seien hier die berühmten Quetschkanten erwähnt, die in den Siebzigern des vorigen Jahrhunderts im Motorenbau Einzug hielten. Hier muss der Ingenieur Michael May erwähnt werden, dem wir bei der Geschichte der Aufladung wieder begegnen werden.

Wie funktioniert das? Am Zylinderkopf gibt es außer den Ventilen noch freie Stellen. Jetzt werden entweder die Ventile selbst oder (deutlich häufiger) die freien Stellen so geformt, dass der Kolben sich ihnen bis auf weniger als einen Millimeter nähert. Dadurch wird dort befindliches Luft oder Luft-Kraftstoff-Gemisch quasi gequetscht und in die Mitte des Brennraums beschleunigt und sorgt dort für Verwirbelung. Die wiederum pflanzt sich durch den ganzen Brennraum fort.

Selbstzündung entsteht nämlich hauptsächlich an besonders heißen Stellen im Brennraum. Je gleichmäßiger die Temperatur überall im Brennraum, desto geringer die Gefahr sogenannter Wärmenester. Und genau dafür sorgt die Verwirbelung. Natürlich gibt es noch mehr Möglichkeiten, Selbstzündung zu verhindern, heutzutage hauptsächlich elektronische. Besonders ausgiebig wird von der Möglichkeit Gebrauch gemacht, die Zündung zurückzunehmen und damit die Verbrennungstemperatur insgesamt zu senken.

Sie ahnen es vielleicht, die letztgenannte ist nicht gerade eine Maßnahme zur Leistungssteigerung, sondern eher das Gegenteil. Also sollten Sie wirklich nicht Kraftstoff mit weniger Oktan tanken als in der Bedienungsanleitung angegeben ist, auch wenn diese Ihnen das erlaubt. Denn alles, was mit Leistungsabsenkung durch Minderung der Verdichtung zu tun hat, betrifft auch den Wirkungsgrad. Es dürfte spannend sein, den Mehrverbrauch eines auf Super Plus ausgelegten Motors bei Betrieb mit Superbenzin zu ermitteln.

Und wie ist das beim Dieselmotor? Vielleicht etwas einfacher, aber nur etwas. Klopfgrenzen kennt der Diesel nicht, im Gegenteil, er klopft praktisch immer, denn Selbstzündung ist sein Elixier. Aber wer die ohnehin hier deutlich höhere Verdichtung in noch größere Höhen schraubt, erntet zunächst einmal einen Haufen Nachteile. Der ohnehin nicht immer zivilisierte Motorlauf wird deutlich rauer und die Belastung des Motors nimmt scheinbar exponentiell zu. Auch Abgase werden nicht besser, z.B. die Rußanteile.

Und mehr Leistung ist auch nicht unbedingt zu erwarten. Bei noch mechanisch geregelten Motoren wird vielleicht strikt nach Drehzahl geregelt und bei elektronischer Regelung merkt diese vielleicht nichts von der Verdichtungserhöhung. Ohnehin ist der Dieselmotor zwar besser gerüstet für seine höhere Belastung, aber doch ein Stück weit empfindlicher bei einer weiteren Ausnutzung der Grenzen dieser mechanischen Beschaffenheit. Schon seine Geburt z.B. als Pkw-Motor war nicht leicht und die deutlich teurere Herstellung hat sich bis heute erhalten, wenn nicht gar gesteigert.

Zusammenfassend kann man also sagen, dass die Höhe des Verdichtungsverhältnisses beim Benziner durch die Klopfgrenze und damit drohender mechanischer und thermischer Zerstörung geprägt ist und sich beim Dieselmotor nicht minder kritisch auf die Laufmechanik und auch -zufriedenheit auswirkt. Hier sind die Verdichtungsverhältnisse bei Saugmotoren oft das Ergebnis jahrelanger Erfahrung gewesen. Warum das in der Vergangenheitsform steht? Weil man Saugdiesel inzwischen mit der Lupe suchen muss.