Heutzutage kommt es immer öfters vor, dass Dieselmotoren durch Gasmotoren ersetzt werden. Das kann im Bereich der Stromerzeugung erfolgen, ebenso ist der Antrieb von Fahrzeugen oder Schiffen betroffen. Woran liegt das? Grundsätzlich weisen Gas- und Dieselmotoren annähernd die gleiche Konstruktion auf, beim Ausstoß von CO2-Emissionen verzeichnen Gasmotoren aber beispielsweise geringere Werte, sodass sie verhältnismäßig umweltfreundlicher sind. Erfahren Sie in diesem Blogbeitrag, wo genau die Unterschiede zwischen Gas- und Dieselmotoren liegen.
Was ist ein Gasmotor?
Als Gasmotoren werden Verbrennungsmotoren bezeichnet, welche mit einem gasförmigen Brennstoff betrieben werden. Dabei kann es sich um Erdgas oder auch Biogas, Flüssiggas oder den vermehrt in den Fokus gelangenden Wasserstoff handeln. Auch eine Mischung mehrerer der genannten Stoffe kommt zur Anwendung. Es existieren verschiedene Arten von Gasmotoren, welche in unterschiedlichen Bereichen eingesetzt werden. Eine häufige Form des Gasmotors ist der Viertakt-Ottomotor für den Betrieb mit Erdgas oder Flüssiggas. Dieser verzeichnet in der Regel einen Wirkungsgrad von 30-40 %. Eine weitere Form des Gasmotors ist der Otto/Dieselmotor. Da Erdgas für die Selbstentzündung nicht geeignet ist, reicht ein Dieselmotor hier nicht aus. Mit Hilfe eines sogenannten Zündstrahlmotors, durch den eine geringe Menge des Zündstoffs wie Dieselkraftstoff eingespritzt wird (auch Piloteinspritzung genannt), kann das Gas jedoch entflammt werden. Dabei dient der Kraftstoff quasi als Zündkerze für das Gas, das wiederum dem Verbrennungsmotor wie beim Ottomotor mit der Verbrennungsluft gemischt zugeführt wird.
Neben diesen Arten existieren auch Gasmotoren für den Einsatz von Wasserstoff als Energieträger. Ihr Einsatz ist aktuell noch gering, doch diese Technologie gewinnt nicht zuletzt aus Aspekten der Nachhaltigkeit an Bedeutung. Ebenso gibt es Gasmotoren mit äußerer Verbrennung, welche jedoch ebenso weniger häufig eingesetzt werden. Zu dieser Gruppe gehören beispielsweise Stirlingmotoren. Brennstoffe aus Gas sind aber eher für Motoren mit innerer Verbrennung geeignet, da sie dort besser ausgenutzt werden können. Lediglich Schwachgase sind für Gasmotoren mit äußerer Verbrennung sinnvoll.
Wodurch zeichnet sich ein Dieselmotor aus?
Einer der verbreitetsten Verbrennungsmotoren ist der Dieselmotor. Dieser wurde nach seinem Erfinder Rudolf Diesel benannt und ist ein Hubkolbenmotor mit meist mehreren Zylindern. Dieselmotoren werden hauptsächlich für die innere Verbrennung eingesetzt. Diese zündet in Folge der Temperaturerhöhung bei der Kompression der Luft im Zylinder selbst. Die Kolben sind über eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden, über diese erfolgt die Abgabe der mechanischen Leistung. Dieselmotoren weisen einen Wirkungsgrad bei Volllast von ca. 35 % auf, bei Direkteinspritzung sowie Turboaufladung auch bis zu 40 %.
Neben Viertaktmotoren als häufigste Variante können Dieselmotoren auch als Zweitaktmotoren gebaut werden. Bei einem Viertakt-Dieselmotor bewegt sich der Kolben beim ersten Takt bei geöffnetem Einlassventil nach unten. So wird reine Luft in den Zylinder gesaugt, wodurch ein Unterdruck entsteht. Ist der Kolben ungefähr unter dem Totpunkt, schließt sich das Einlassventil wieder. Beim zweiten Takt bewegt sich der Kolben wieder nach oben, die Ventile bleiben dabei geschlossen. Die Luft wird dabei so stark komprimiert, dass sie sich auf bis zu 800 °C (beziehungsweise mehrere Hundert °C) erhöht. Wenn der Kolben in etwa den oberen Totpunkt erreicht hat, erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffs mit Hilfe einer Hochdruckpumpe durch die Einspritzdüse in den Brennraum. Es kommt zur Selbstentzündung des Brennstoffs im Dieselmotor, die Temperatur steigt auf über 2.000 °C. Ebenso steigt der Druck im Zylinder immens an. Im folgenden dritten „Arbeitstakt“ bewegt sich der Kolben erneut nach unten, dadurch wird das erhitzte Gas darüber angetrieben und expandiert adiabatisch. Es kühlt auf ca. 600 °C ab. Im vierten Takt erfolgt dann die Kolbenbewegung bei geöffnetem Auslassventil nach oben, wodurch das Abgas ausgestoßen wird.
Unterschiede zwischen Gas- und Dieselmotoren im Detail
Diesel- und Gasmotoren weisen einige Unterschiede auf. So sind die Turbolader der mobilen Gas- und Dieselmotoren zwar nahezu identisch, beim stationären Gasmotor müssen diese jedoch das gesamte Gas-Luft-Gemisch aufladen, nicht nur die Luft.
Weitere Unterschiede bestehen im Bereich der Gemischbildung. Während beim Dieselmotor Luft in den Brennraum gesaugt, komprimiert und dabei erhitzt wird und erst dann mit dem Kraftstoff in Berührung kommt, welcher sich dann entzündet, ist dieser Ablauf beim stationären Gasmotor anders. Hier erfolgt die Mischung von Luft und Gas schon bevor sie in den Brennraum gelangt. Beim mobilen Gasmotor wird stattdessen dem Zylinder Luft zugeleitet. Kurz bevor sie dann in den Brennraum gelangt, wird ihr der gasförmige Brennstoff zugeführt. So kann die Gasmenge in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung sehr flexibel geregelt werden.
Der größte Unterschied zwischen Gasmotoren und Dieselmotoren besteht in der Zündung. Dieselmotoren sind Selbstzünder, da sich das Gemisch aus Diesel und Luft aufgrund der enormen Kompression selbstentzündet. Gasmotoren sind dagegen Fremdzünder, hier wird das Gemisch aus Luft und Gas durch einen Funken aus der Zündkerze entzündet. Beide Einspritzungsarten benötigen zudem eine entsprechende Regelung, welche im Falle des Dieselmotors Einspritzzeitpunkt oder -dauer und im Falle des Gasmotors Zündzeitpunkt und -energie vorgeben.
Während der Diesel eng spezifiziert ist und damit eine überwiegend gleichbleibende Qualität aufweist, ist die Zusammensetzung von gasförmigen Kraftstoffen eher variabel. Somit wird auch die Verbrennung beeinflusst. Ist die sogenannte Methanzahl für das Gas (vergleichbar mit der Oktanzahl bei Benzin) beispielsweise zu niedrig, kommt es neben der Funkenzündung möglicherweise noch zu weiteren unkontrollierten Verbrennungen im Brennraum. Dies wird als „Klopfen“ bezeichnet. So benötigen einige Gasmotoren eine Klopfregelung, um darauf zu reagieren.
Gasmotoren besitzen im Gegensatz zu Dieselmotoren Drosselklappen. Diese beeinflussen bei stationären Gasmotoren den Gemischfluss, um die Leistung des Motors zu regeln. Beim mobilen Gasmotor sind diese ebenso integriert, sie regeln allerdings den Druck, mit welchem das Gas in den Zylinder kommt.
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Auch wenn sich der Wirkungsgrad von Diesel- und Gasmotoren gleicht, weisen diese dennoch einige Unterschiede auf. Je nachdem, welche Motorart Sie besitzen, sollten Sie dabei die richtigen Schmierstoffe auswählen. Im Online Shop der Schmierstoff-Zentrale können Sie Motorenöle für verschiedene Fahrzeuge und Gasmotorenöle für verschiedene Gasarten kaufen. Wählen Sie die Schmierstoffe aus, welche Sie benötigen! Ebenfalls stellen wir Ihnen Hydrauliköle oder auch Getriebeöle zur Verfügung. Haben Sie Fragen zu unseren Produkten? Dann kontaktieren Sie uns gern jederzeit, wir stehen Ihnen beratend zur Verfügung!
