[VERALTET] prius 3: willkommen diesel-hybrid!!
interessant: toyota wird doch den prius3 mit einer dieselmotorisierung anbieten - siehe
Beste Antwort im Thema
ums nochmal kurz aufzuwärmen:
- Prius wurde unter dem Gesichtspunkt entwickelt möglichst wenig Abgase auszustoßen => Diesel ungeeignet
- Dieselmotoren (magere Gemischbildung) haben im Gegensatz zu Ottomotoren (Gemischbildung im stöchiometrischen Verhältnis) keinen so großen Wirkungsgradunterschied zwischen Last und Teillast. Verbrennungs- und Elektromotor können sich nicht so gut ergänzen. Beim Prius wird versucht den Verbrennungsmotor immer unter möglichst hoher Last oder gar nicht zu betreiben. Bei nem Diesel bringt das nicht so viel.
- Beim Dieselhybrid von PSA wurde deutlich, was hier schon alle vermutet haben: Es ist alles andere als einfach nen Diesel einfach wieder anspringen zu lassen und dann harmonisch mit an den Antrieb zu koppeln.
- Dieselmotoren sind heute bereits deutlich teurer als einfach Ottomotoren. Der Aufpreis für einen Dieselhybrid wird als größer ausfallen als für einen Ottohybrid. Beim Dieselhybrid wird (im Gegensatz zum Ottohybrid) eine aufwändigere Abgasnachbehandlung benötigt. Neben dem Aufpreis erweist sich das auch als technisch anspruchsvoll. Beim Prius muss auch schon darauf geachtet werden, dass der KAT auf Temperatur bleibt...
- Dieselmotoren sind heute schon deutlich schwerer als einfache Ottomotoren. Das Auto wird dann also insgesamt auch schwerer. Beim Yaris bspw. ist das Lehrgewicht vom 1.3er Benziner (87PS) 45kg niedriger als beim 1.4D4D (90PS).
wenn ich jetzt noch ne Weile überlegen würde, würde mir noch mehr einfallen, aber das gröbste müsste abgedeckt sein.
1654 Antworten
Ciao,
Soweit ich mich noch an meine Thermodynamik Vorlesungen erinnere, gibt es:
- Wärmeleitung
- Wärmefluss/Übergänge (natürliche oder erzwungene Konvektion)
- Wärmestrahlung
Gerade letztere wird bezüglich Verlusten noch gerne unterschätzt.
Um einen Wärmetauscher auszulegen oder um etwas zu modellieren, interessieren vorallem die Temperaturdifferenzen, die je nach Typ (Gleichstrom, Gegenstrom oder Kreuzstrom) entsprechend berücksichtigt werden. Die absoluten Temperatur selber interessieren eher im Hinblick auf die Schätzung der physikalischen Grössen wie cp-cv, Wärmeleitfähigkeit, Dichte etc.
Die Wärmestrahlung selber hingegen leitet sich tatsächlich vom absoluten T-Niveau ab..
Viele Grüsse, auch an Reynolds, Grasshoff & Nusselt :-)
Lex
P.S: Im Prinzip habt ihr also beide recht, für W-Strahlung ist absolutes T-Niveau entscheidend, für W-Leitung/Fluss vorallem die T-Differenzen
Rebonjour,
Wärmespeicher gibt es natürlich auch noch, sorry.. :-)
Schönes W-Ende,
Lex
AHA! Interessant.
😉
@LexPacis:
Das sich der übertragene Wärmestrom aus Leitung, Konvektion und Strahlung zusammensetzt ist richtig. Aber egal, wie sich der Wärmestrom zusammensetzt - die Wärme die ich irgendwo reinstecke muss an anderer Stelle wieder rauskommen.
Ein Verbrennungsmotor produziert Wärme pro Zeit - wieviel, ist durch den Wirkungsgrad vorgegeben. Diese Wärme wird an die Umgebung übertragen, daran kann man nichts ändern. Es ist egal, bei welcher Temperatur dies geschieht. Letztere bestimmt nur die Zusammensetzung von Leitung, Konvektion und Strahlung.
@DanielW29: Meine Frage steht immer noch.
Ohne zu persönlich zu werden: Ich finde es nicht schlimm, wenn man als "Nichtphysiker", wie du dich selbst bezeichnest, keine tiefgehende Kentnisse in Thermodynamik vorweisen kann. Mich überrascht aber, wie man dann mit soviel Selbstbewusstsein eigens-zusammengebaute Theorien vertreten kann, die zudem grundlegenden Gesetzen der Natur widersprechen.
Wünsche angenehmes Wochenende.
eciman
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Ciao Ecimen,
Masse- und Energie-Erhaltung gelten, da hast Du recht. Habe übrigens nichts Gegenteiliges geschrieben.
Auch Dir ein schönes W-Ende,
Gruss,
Lex
Ich habe mir mal das Gesetz zum Wärmetausch angesehen und davon bin ich bei einen Überlegungen ausgegangen
Q=(a/b)*A(T1-T2)
a=Wärmeleitkoeffizent des Wärmetauscher (Konstante)
b=Dicke der Wand des Wärmetaushers (Konstante)
A die Fläche, durch die die Wärme strömt = Durchflussgrösse Wärmetauscher (Konstante)
T1 die Temperatur der wärmeren Wandoberfläche = Wasser im Kühlwasserschlauch (im Diesel lange erst mal kühler da die Verbrennung wesentlich kühler abläuft)
T2 die Temperatur der kälteren Wandoberfläche = Anfangs-Innenraumtemperatur Diesel und Benziner gleich.
Das heisst betrachtet man den Wärmetauscher ist Q die übertragene Wärmeenergie beim Diesel kleiner denn nur T1 die ankommende Kühlerwassertemperatur ist eine Variable. Die Fliessgeschwindigkeiten habe ich mal als Konstante angesehen so dass der Diese nicht wesentlich schneller Wasser durch den Kühlkreislauf pumpt was aber glaube ich sowieso egal wäre da dann nur die Erwärmung geringer wäre somit egal wie schnell das Wasser fliesst, die gleiche Wärmeenergie transportiert wird.
Bei wesentlich kleinerem T1 kann man doch nie auf ein grösseres Q kommen wenn a,b,A und T2 Konstanten sind, denn dass Diesel und Benziner ähnlich effektive Wärmetauscher haben ist anzunehmen - wieso sollte man beim Benziner etwas nützliches verschenken, das man umsonst nutzen kann.
Von daher ist mir nicht ganz klar wo da der Fehler liegt? Denn im Prinzip kann ich doch bei baugleichen Wärmetauschern mit gleichen Ausgangstemperaturen auf der kalten Seite sagen Q=X*T1-Y
mit X = (a/b)*A, und Y=X*T2, beides Konstante
und habe eine direkte Proportionalität der Wärmeleistung zur Eingangstemperatur. Die Abgastemperatur eines Diesels hat ~ 600 Grad die eines Benziner 1200 Grad
Der Wärmetausch ist doch das Gesetz, das für die Problematik Erwärmung Innenraum das richtige ist oder? schliesslich sitzt der Motor ja nicht im Innenraum oder bin ich da ganz falsch?
Deine Rechnung ist richtig. Sie betrachtet aber nur den Wärmedurchgang durch die Wand (nicht vom Brenngas zur Wand hin oder von der Wand zum Kühlwasser). Um damit arbeiten zu können müsstest du also die Wandtemperaturen von beiden Seiten kennen. Wir kennen die Verbrennungstemperatur, aber nicht die durchschnittliche Zylinder-Wandtemperatur.
Ich denke, man kann von der Spitzentemperatur nicht unmittelbar auf die durchschnittlich freigesetzte Wärmemenge (~Zylinderwandtemperatur) schließen. Irgendwo gibt es da zwischen Diesel und Otto noch weitere Unterschiede, die wir noch nicht in Betracht gezogen haben. Wie lange hält diese Spitzentemperatur an? Wie ist sie örtlich ausgeprägt (Zündung durch Verdichtung vs. örtliche Zündung durch Zündkerze) ? Welchen Einfluss hat Kühlung durch Kraftstoffverdampfung? Welchen Einfluss hat Wärmefreisetzung durch mechanische Reibung?
Ich denke, da kann man noch viele Dinge untersuchen, mit denen ich mich auch noch nicht näher auseinandergesetzt habe.
Grüße
eciman
Naja ich bin mal davon ausgegangen dass bei ungefähr halber Abgastemperatur auch die Zylinderwände wesentlich kühler sind, zumal der Diesel meines Wissens wesentlich mehr Kühlung durch den Dieselkraftstoff selber verwendet.
Die Wände müssten jedenfalls wesentlich kühler sein, da bei der Diesel/LPG Zumischung maximal bei Diesel ~ 20% möglich sind, da sonst der Motor sofort defekt ist wegen den zu hohen Verbrennungstemperaturen - die meisten Benziner vertragen ja 100% LPG
Betrachtet man beide Wärmetauscher Zylinder<->Kühlwasser und dann noch Kühlwasser<->Innenraum-Luft Heizung dann fällt eine Temperaturdifferenz ja noch deutlicher ins Gewicht (ungefähr doppelt) oder?
Lass es Daniel... - es ist nicht bös gemeint, aber es fehlt einfach an viiiiiel zu viel Hintergrundwissen...
Die Vorgänge sind komplexer, als du hier darstellst... Und es gibt auch noch viel zu viele Randbedingungen, die du hier nicht betrachtest.
Im Endeffekt sind die Wirkungsgrade eines (modernen) Diesels und eines Benziners nämlich sehr dicht beieinander.
Zitat:
Original geschrieben von Yarissol
Du verklärst als echter "VW-Soldat" auch wirklich jeden Nachteil in einen Vorteil, ist das Argument auch noch so hanebüchen.
Hallo,
Drucke den Satz bitte aus und halte das Blatt vor einen Spiegel !
Was kommt raus ? ... genau !!
mfG,
Die
SteuerKette
Dann bitte sag wo der Fehler ist? Es gibt eben KEINE relevanten weiteren Randbedingungen für das Aufheizen des Innenraums als die 2 Wärmetauscher denn so kommt Wärme zur Innenraum-Heizung.
Alles andere ist meiner Meinung nach nicht wirklich relevant - wer dazu nicht sagen kann ausser "nö das ist nicht so weil ja och die Welt soooo komplex ist", anstatt zu sagen was er denn für noch relevant hält für das Aufheizen im Innenraum kann es auch gleich bleiben lassen.
Bisher sehe ich zumindest keine fundierte Aussage, die den Wärmetransport zum Aufheizen anders darsellt von daher gehe ich solange davon aus, dass meine Annahme so richtig ist.
Der ganze Rest was im Motor passiert ist absolut irrelevant, weil der Motor eben den Innenraum nicht direkt aufheizt somit reicht es die Wärmeübertragung zu betrachten meiner Meinung nach.
Man muss nicht mehr betrachten als den Wärmetausch Motor Kühlwasser und Kühlwasser Innenraumlauf - und dass eben die Verbrennung kühler abläuft. Wieso ist nicht relevant sondern nur die Temperaturen.
Das ist nämlich der Grund weshaklb alle modernen Diesel einen Zuheizer für die Innenluft verbaut haben und nicht weil die Automobilhersteller diesen verschenken wollen und auf ein paar hundert Euro pro Fahrzeug Mehrgewinn freiwillig verzichten wollen.
Bei Wikipedia:
Ein Zuheizer ist ein Zubehörgerät für Dieselautos, welches das Wärmedefizit bei verbrauchsoptimierten Dieselfahrzeugen ausgleicht.
Dieselmotoren besitzen einen hohen Wirkungsgrad, dadurch fällt beim Betrieb an kalten Tagen so wenig nutzbare Wärme an, dass eine ausreichende Fahrzeugbeheizung nur durch Zusatzkomponenten möglich ist - wie beispielsweise mit einem Kraftstoffzuheizer oder einem elektrischen Zuheizer.
Ich will dir jetzt nur mal ein paar Denkanstöße geben...
Nimm zwei gleich starke Motoren, einen Benziner, einen Diesel, dann kannst du rechnerisch erstmal von gleicher Verlustleistung, also gleicher Wärmeproduktion ausgehen...
Aus welchen Materialien bestehen die Motorblöcke, welche Wärmekapazität haben die Materialien, wieviel Masse haben die jeweiligen Motoren, weiter geht es mit der Menge des Kühlwassers etc...
Schon damit siehst du, warum - auch bei gleichem Wirkungsgrad - der Diesel im Nachteil ist, in einer gewissen Zeit seine Arbeitstemperatur zu erreichen und damit "warmes Heizungswasser" zu erzeugen.
Eine wichtige Nebenbedingung des Benziners darfst du auch nicht vergessen. Der hat seit Jahren einen KAT.... Und der funktioniert nur ab einer bestimmten Temperatur. Damit beim Start nicht zuviel "Dreck" verursacht wird, wird dieser beim Start bewußt aufgeheizt. Als "Nebenprodukt" wird der Motor selbst aufgeheizt... Ziel ist es, innerhalb der ersten Minute den KAT auf Arbeitstemperatur zu bringen...
Die Liste könnte man noch beliebig erweitern, es sollten auch nur Denkanstöße sein...
Da nun mal Temperatur = Energie ist und neben Reibung die bei beiden Motorkonzepten gleich vorhanden ist somit die einzige Wärmequelle die Verbrennung ist - woher soll die Wärmeenergie beim Diesel denn kommen, wenn die Verbrennung nur halb so heiss abläuft? Es gibt nunmal nichts anderes als Ausgangsquelle für alle Wärmeenergie als die Verbrennungstemperatur (+ die Reibung)
Was bitte ist denn beim Diesel der ominöse Energielieferant im Vergleich für die Heizleistung - denn die Verbrennung im Motor kann es nicht sein die liefert deutlich weniger Energie weil sie kälter abläuft.
Die Abgastemperatur ist der Messgrad für die nutzbare Energie, mehr als diese Temperatur kann ich nie zur Erwärmung des Innenraums nutzen, und diese ist beim der Verbrennung Benzin doppelt so hoch.
Wieso wird hier immer davon ausgegangen dass Verlustleistung nur in Wärme umgesetzt werden kann? - Verluste gibt es auch beim Bilden neuer Molekülverbindungen ohne direkte Wärmeabgabe sondern diese entziehen der Umgebung oft Wärme (Energie)
Denn genau da geht doch beim Diesel sehr viel verloren weshalb er ja auch in vielen Bereichen so schlechte Abgaswerte hat - denn auch das Bilden von neuen Molekülen braucht massig Energie - nicht alle Prozesse im Motor sind exotherm es gibt ehr als genug endotherme Prozesse die den Wirkungsgrad bestimmen.
Der Diesel verbaucht "verschwendet" mehr Energie (Wirkungsgrad) mit dem Bilden neuer Stoffe als der Benziner und da geht ein Grossteil der Energie verloren und steht nicht mehr als Wärmeenergie zu Verfügung - sammelt man den Ruß kann man ja ein Brikett draus machen und die Wärme wieder zurückgewinnen - nur im Auto ist diese erst mal verloren.
Gerade die Russbildung beim Diesel ist ja ein sehr grosser endothermer Prozess der massig Energie = Wärme dem System entzieht - hier wird aus Gas ein Feststoff - wer schon mal ein Kältespray genutzt hat weiss was schon Gas => Flüssigkeit für einen Wärmeentzug bewirkt.
Auch als "NichtPhysiker" solltest du wissen, dass
Zitat:
Temperatur=Energie
nur ein Teil ist. Die Rückrichtung stimmt nämlich nicht. Sonst wäre es verdammt heiß im Verbrennungsraum und dir würde jeder Motor schneller zerschmelzen, als dir lieb sein kann...
Die "Explosionsenergie" bzw. chemische Energie aus der verbrennung wird zu einem teil in Bewegungsenergie und zu einem aderen teil in Wärme umgesetzt. Ein Teil der Wärme wird mit dem Abgasstrom aus dem Brennraum befördert, en anderer Teil heizt den Motor auf.
Die freiwerdende Energie pro Zündung hat erstmal nix, aber auch gar nix mit der Temperatur im Brennraum oder Abgas zu tun - das ist nur indirekt und bei Diesel und Benziner unterschiedlich.
Die freiwerdende Energie kommt primär aus dem Brennstoff-Luftgemisch, bei Diesel UND bei Benzin 46MJ/kg Brennstoff. Ein Diesel hat eine anderes Luft:Brennstoffgemisch, das wirkt sich auf die Verbrennung, die Abgaszusammensetzung und auf den Energietransport über den Auspuff aus.
Du siehst, es WIRD komplexer...
Die endotherme NOx-Produktion beim Diesel hat auch einen Anteil an den Verlusten...
reine Temperaturbetrachtungen bringen dich nicht weiter...
Nimm statt dessen den Energieerhaltungssatz und berechne die Energie pro Zündung, die Verluste, die effektive Arbeit und der Rest ist dein gesuchte Wärme, die dann - über die Zeit - zur Erwärmung des Motors bis zur Betriebstemperatur führt... Daraus kannst du dann ableiten, wie schnell sich der Innenraum erwärmen läßt. Vereinfacht solltest du dann für beide Motoren den gleichen Wärmetauscher benutzen - das ist aber nur sekundär...
Stell einfach die Frage, warum ist der Benziner schneller betriebswarm als der Diesel und du hast deine Antwort, warum Diesel den Zuheizer brauchen.
PS:
Da Benziner - gerade beim Start - auch immer sorgfältiger mit der Energie umgehen... Die soll schneller heiß sein, der Motorblock schneller warm... werden wir den Zuheizer auch vereinzelt in Benzinern wiederfinden. Das ganze hat primär nix mit dem Wirkungsgrad der Maschine zu tun 😉
PPS:
Autsch beim Thema Russbildung... Der Russ ist primär "nicht verbrannter Kohlenstoff" aus dem Diesel, das ist nicht endotherm... Schmälert zwar die Energiebilanz, kann aber ähnlich der NOx-Bildung fast unter den Tisch fallen - energetisch betrachtet... Desgleichen übrigends die Mär von "Kühleffekt des Kraftstoffs"
Hmm zu Dieselrußbildung speziell habe ich aber folgendes gefunden
Partikelbildung
Sowohl durch Oxidationsprozesse als auch durch thermische Pyrolyse werden die Kraftstoffmoleküle unter sauerstoffarmen Bedingungen zu Acetylen abgebaut. Dabei wird Wasserstoff vom Molekül abgespalten, so dass zunächst kleine, geringer gesättigte Kohlenwasserstoffe entstehen. Diese Reaktionen sind endotherm und damit stark temperaturabhängig
Wenn das unter den Tisch fallen kann - wieviel % Verlust hat denn die Abgasbildung Anteil?