Date: April 23, 2013 at 01:37:45
From: Werner, [p5b379ba5.dip0.t-ipconnect.de]
Subject: Schön wärs

Moin, durch kältere Ladeluft verbessert sich die Füllung des Motors. Der Wirkungsgrad ist aber keine Funktion der Füllung. Allerdings wächst die mechanische Reibung eines Verbrennungsmotors nicht in dem gleichen Maße mit, wie die durch bessere Füllung erreichte Leistung. Damit ergibt sich in der Tat eine Wirkungsgradverbesserung, die ist aber miminal. Nein, leider wird der Wirkungsgrad durch kühlere Ansaugluft nicht besser. Woher sollte er auch? Welche thermodynamische Funktion sollte bei gekühlter Luft nun eine höhere Verbrennungsdruckkraft liefern ? Wenn das alles so einfach wäre, dann würde man die Motoren am Eingang einfach nur wie verrückt kühlen. Der thermodynamische Wirkungsgrad einer Brennkraftmaschine errechnet sich zu: 1 - ( 1 / eps) ^ (kappa - 1) (Quelle: Ulrich Grigull, technische Thermodynamik) epsilon ist das Verdichtungsverhältnis und kappa ist das Verhältnis der isobaren Wärmekonstante zur isochoren Wärmekonstante des Arbeitsgases. Für Luft kann man kappa gleich 1,4 setzen. Für das Arbeitsgas eines Diesels muß man etwas weniger ansetzen . Wenn man nichts weiß, ist 1,3 ok. Die Temperaturen am Eintritt spielen dabei keine Rolle. Ob der Motor heißes Gas ansaugt oder kaltes, wirkt sich auf die erforderliche Kompressionesenergie nicht aus. Bei der Expansion im Arbeitstakt wird die Kompressionsenergie nahezu 100% zurück gewonnen und der Anteil des Verbrennungsdruckes oben drauf gerechnet. Ob der Brennstoff nun in extrem heiße verdichtete Luft gespritzt wird oder ob er in nur mäßig erwärmte Luft, die gerade auf Zündtemperatur gekommen ist, gespritzt wird, hat auf den Druckanstieg nach der Verbrennung keinen Einfluß. Somit ändert sich auch der Wirkungsgrad nicht. Ladeluft zu kühlen hat also in erster Linie den Sinn, die Füllung zu verbessern um mehr Leistung zu bekommen. Allerdings muß für diese Leistung eben auch mehr verbraucht werden. Gruß Werner

Date: April 23, 2013 at 13:27:58
From: bmw325td, [193.27.220.254]
Subject: Habs gemessen

Schön ist alle Theorie... Hast Du es schon mal real an einem Prüfstand gemessen? Ich hab mir mal den Spaß gemacht und das an einem V12 gemacht: Folgende Ergebnisse: Temp vor Turbo | Temp. nach Ladeluftkühler | be --------------------------------------------------- 25°C | 50°C | 202 25°C | 70°C | 205 35°C | 50°C | 204 35°C | 70°C | 207 50°C | 70°C | 209 ---------------------------------------------------- Wie macht sieht, je kälter die Temperaturen sind, desto besser ist der Wirkungsgrad. D.h bei gleicher geforderter Leistung ergibt sich durch die besseren Wirkungsgrad einen geringer Verbrauch. Ist schon klar, zu kalt darf es da auch nicht sein, sonst fängt der Motor mit Weißrauch an. Gruß Wolfgang

Date: April 24, 2013 at 11:25:54
From: Werner, [p5b37ae47.dip0.t-ipconnect.de]
Subject: Das ist wahr

Moin, der thermische Wirkungsgrad verbessert sich etwas durch die nichtlineare Änderung der Wärmekonstante. Dazu verschiebt sich bei sehr heißen Verbrennungstemperaturen das chemische Gleichgewicht weiter auf die linke Seite. Aber das darf nicht zu solchen Aussagen führen, wie von Pit gelesen. Die Unterschiede sind - wie in Deiner Tabelle zu sehen - viel niedriger, als der Verbrauchsunterschied z.B. Sommer/Winter. Ich wollts erst noch schreibem im Beitrag, diesen aber nicht zu kompliziert machen. Wie bereits gesagt, verbessert sich natürlich das Verhältnis zwischen mechanischer Reibung und der Leistungsabgabe. In unserem Thema ging es aber um den Teillastbereich. Deine Prüfstandsversuche sollte also Angaben über die abgegebene Leistung und den realen Verbrauch mit enthalten. Sonst ist die Tabelle allein für diesen Bereich nicht aussagekräftig. Bei der Entscheidung, die Ladeluft zu kühlen mit zusätzlichen Aggregaten etc. ist der Wirkungsgrad nicht die treibende Kraft, sondern die Leistungssteigerung. Damit verbessert sich auch der Wirkungsgrad etwas. Thermodynamisch ist der Unterschied jedenfalls nicht so hoch, daß sich der Einsatz von Kühlern etc. lohnen würde. Gruß Werner

Date: April 25, 2013 at 09:02:06
From: bmw325td, [193.27.220.254]
Subject: Was ich nicht verstehe NOx

Hallo, eine Frage die sich für mich in diesem zusammenhang noch stellt: Generell wird doch immer angenommen, daß sich eine gute Verbrennung und damit ein guter Wirkungsgrad durch hohe Nox-Werte auszeichnet. Durch die stärker Abkühlung der Ladeluft reduziert man die Nox. Allerdings reduziere ich doch nicht damit den Wirkungsgrad. Wo ist hier der Denkfehler? Gruß Wolfgang

Date: April 25, 2013 at 23:08:13
From: Werner, [p5b378874.dip0.t-ipconnect.de]
Subject: Ist so gesehen auch etwas zu einfach

Moin, die NOxe entstehen ja nicht grundsätzlich durch die hohe Verbrennungstemperatur, sondern durch den Umstand, daß der Temperaturbereich von 1500 °C bis 650 °C zu schnell durchschritten wird. Dies ist bei hochverdichteten Motoren mit gutem Wirkungsgrad eigentlich zwangsläufig der Fall. Stickoxide sind mal erst grob einzuteilen in NO und NO2 (auch wenn noch andere Sachen entstehen). Was wir in der Umwelt nicht wollen, ist das NO2. Was bei der Verbrennung entsteht ist das NO. Das freigesetzte NO oxidiert im Bereich von einigen Stunden zum NO2. NO2 ist oberhalb 650 °C unbeständig! Je heißer die Verbrennung, desto weiter verschiebt sich das Gleichgewicht auf die rechte Seite, will heißen, desto mehr NO bildet sich. Bei 1700 °C beträgt die "Ausbeute" an NO ca. 1%. Bei 650 °C ist dieser Wert nur noch ganz gering (müßt ich jetzt ausrechnen, weiß die Zahl grad nicht) und unterhalb 650 °C findet keine Bildung mehr statt. Das Problem ist, wenn sich einmal NO gebildet hat, dann bildet es sich auch wieder zurück, vorrausgesetzt, es hat genügend Zeit dazu. Man müßte also die Flamme laaaangsam abkühlen, was gerade bei den Hochwirkungsgradmotoren nicht der Fall ist. Somit bleibt einfach nur mehr NO zurück, es bildet sich nicht unbedingt mehr. Die stationären Gasmotoren z.B. haben bei der Verbrennung rel. viel NO, laufen aber so langsam, daß sie bei richtiger Einstellung ohne weitere Abgasnachbehandlung in die Nähe von Heizungsabgaswerten kommen. Der gute Wirkungsgrad eines Motors wird in erster Linie durch das Expansionsverhältnigs bestimmt, was in etwa mit dem Verdichtungsverhältnis gleichzusetzen ist. Daraus ergeben sich in aller Regel höhere Endtemperaturen und durch die raschere Abkühlung während der Expansion eben auch die verminderte Rückbildung der NOxe. Kühlt man nun zusätzlich, dann verbessert man diese Situation, ohne aber am Wirkungsgrad etwas zu ändern. Gruß Werner

Date: April 24, 2013 at 12:11:06
From: Uli S., [proxy26.messagelabs.net]
Subject: Wirkungsgrad und Verbrauch

Hallo Werner, >Bei der Entscheidung, die Ladeluft zu kühlen mit zusätzlichen Aggregaten etc. ist der Wirkungsgrad nicht die treibende Kraft, sondern die Leistungssteigerung. Damit verbessert sich auch der Wirkungsgrad etwas. der (Vollast-) Wirkungsgrad ist nicht alles. Mit LLK kannst Du früher hochschalten und hast dadurch nen niedrigeren Verbrauch (Stichwort Downsizing). Gruß Uli (der weder Fiat noch Lamborghini noch ne Kombination daraus haben möchte, aber akut in der finalen Planungsphase für den AFN-UN1-Umbau vom T3 und über diesen 500er gestolpert ist)

Date: April 24, 2013 at 14:47:33
From: Werner, [p5b37ae47.dip0.t-ipconnect.de]
Subject: Der Wagen sah aber schon geil aus, besonders die Farbe :-)

Moin Uli, ich find die alten Protokolle nicht mehr. Wir haben im Studium einen turboaufgeladenen Büssing-Motor mit verschiedenen Lasten und Temperaturen gefahren. Der LLK war an dem Prüfstand mit simplen Leitungswasser gekühlt, das man so dosieren konnte, wie mans brauchte. Die Reihen-Einspritzpumpe hatte einen Leerlaufregler und einen Drehbegrenzer. Sonst gabs da nix mit Automatik. Eine Druckdose für Mengenanhebung => Fehlanzeige. Beim kräftigen Antreten gabs Schwarzrauch, weil die Laderdrehzahl noch nicht da war. Das wußten die Fahrer in den 50er Jahren und haben aufgepaßt. Bzw. man hat sogar absichtlich unliebsame Mitmenschen auf diese Art eingenebelt. :-) Diese Maschine haben wir im Versuch mit konstanter Drehzahl auf Teillast laufen lassen und dann die Ladeluft immer weiter abgekühlt. Mit dem Kühler waren so etwa 15 °C drin bei einem Wasserzulauf von 10 °C. Die Reglerstange blieb konstant in der Einstellung. Die Bremse regelt die Drehzahl nach. Leider funktionierte der improvisierte Drehzahlmesser am Turbo damals nicht. Bei dieser Geschichte zeigte sich, daß der Lader in etwa den gleichen Druck aufrecht hielt, obwohl die Drehzahl gut hörbar etwas abfiel (Ich sag mal : einen halben Ton). Auf der Verdichterkennlinie erwischte das Aggregat offenbar einen besseren Punkt, während das etwas kühlere Abgas die Turbine nicht mehr ganz so schnell getrieben hat. Die Leistung nahm dabei geringfügig ab, weil - und darauf sollte wir als Studenten kommen - die Gasarbeit durch den größeren Luftmassen-Durchsatz zugenommen hatte. Gruß Werner

Date: April 19, 2013 at 13:43:45
From: Rhanie, [ip-212-126-195-173.static.toplink.net]
Subject: Re: Spritverbrauch

Moin Pit! Winterreifen, längerer kaltlauf, zäheres öl, evtl. elektr. zusatzheizung, heckscheibe, wischer, licht, gebläse, bakterie laden, schnee der dir den CW wert versaut, brauchst noch mehr? Gruß Rhanie. Und nu geh los und schraub an meinem scorpio.

Date: April 22, 2013 at 11:23:11
From: pitvondo, [195.128.40.90]
Subject: Re: Spritverbrauch

Hi Rhanie! >>Winterreifen, nach Ostern, ordentliche Plusgrade >=1L weniger... >>längerer kaltlauf, zäheres öl, OK! >>evtl. elektr. zusatzheizung, nur bei -10°, o.ä. >> heckscheibe, wischer, licht, gebläse, bakterie laden, halt ich für pillepalle >> schnee der dir den CW wert versaut, brauchst noch mehr? Nee, ich vergleiche schon mit relativ identischen Variablen! Dadurch, dass es auch an vielen Tagen reproduzierbare Werte gibt, fällt z.B auch der Wind/Gegenwind raus. Ich denke Werners Luftdichte/Windwiderstand-Theorie passt noch am Besten... ...wobei ich nicht dachte, dass das bei +10% liegt. Gruß pit

Date: April 22, 2013 at 15:30:32
From: Uli S., [proxy26.messagelabs.net]
Subject: Re: Spritverbrauch

Hi Pit, das mit dem längeren Kaltlauf kennen alle, die mal ne zeitlang mit kaputtem Thermostat rumgefahren sind und entsprechenden Mehrverbrauch hatten. Kalter Motor: neben allgemeiner Schwergängigkeit hast Du auch erhöhte Wandwärmeverluste, d.h. für die gleiche Druckerzeugung muß mehr eingespritzt werden. Wenn Du im Winter Sprit sparen willst, schau daß Dein Thermostat 100%ig in Ordnung ist, mach im Herbst nen Ölwechsel und decke ggf. den Kühler ab. Das macht dem TDI nix und trägt zum Komfort bei, weil er schneller und stärker heizt. Gruß Uli