Der unterschied zwischen Benzin und diesel?
Kann mir jenmand erklären warum man beim einem Diesel weniger Sprit verbracht als beim Benziner?
33 Antworten
Naja, dann will ich auch noch mal was zu den thermodynamischen Gegebenheiten sagen. Ich durfte die Prüfung schließlich drei mal machen (schönen Dank noch mal an Prof. Ahrendts 😠 )
Das was Joe sagt, ist beim Verbrauch besonders wichtig und wird gegenüber dem spezifischen Energiegehalt des Kraftstoffes stark unterschätzt. Wenn man mal von den Werten ausgeht, die Timo geschrieben hat (1kg Erdgas = 1.58l Benzin = 1.4l Diesel), dann würde das nur einen Verbrauchsvorteil von etwa 12% beim Diesel erklären. In der Tat liegt er aber deutlich höher, was am stärksten mit dem thermodynamischen Wirkungsgrad zu tun hat. Der thermodynamische Wirkungsgrad liegt bei zwischen:
Otto: 25% - 33%
Diesel: 35% - 46%
Vergleicht man die beiden Wirkungsgrade erkennt man einen Unterschied bei irgendwas zwischen 20% - 35%. Sooo, nun mein mittlerweile wieder verkrüppeltes laienhaftes Halbwissen zu dem Thema:
Der Druck p in einem gespeicherten Gasvolumen V stellt eine gewisse Energie dar. Zeichnet man nun den Druck im Kammervolumen in einem Zylinder auf, ergibt sich das unten stehende Diagramm.
Beim Ottomotor (oben) hat er an Position 1 bereits seine Zylinderfüllung erhalten. Von 1 - 2 braucht man Energie von außen um das Gasgemisch zu verdichten: das Volumen nimmt ab, gleichzeitig steigt aber der Druck an. An Punkt 2 setzt die Zündung ein, die beim Benziner sehr schnell abläuft. Also verändert sich das Kammervolumen nicht, weil sich der Zylinder nicht bewegt, gleichzeitig steigt durch die Expansion der Gase der Druck sehr stark an. Nach der Zündung (3) saust der Zylinder nach unten bis zum unteren Totpunkt.(kurz vor 4). Ab hier beginnt das Ausstoßen der Gase bis zum oberen Totpunkt und saugt der Motor wieder frische Luft an (4 - 1) und das Spiel beginnt von vorne. So weit so gut, doch nun die wichtige Erkenntnis daraus: Das Volumen, das innerhalb dieser Fläche liegt, ist die Energie, die der Motor abgeben kann. Je größer die Fläche innerhalb, desto effizienter ist unser Motor. Der thermodynamische Wirkungsgrad hängt beim Otto (idealerweise) also nur vom Verdichtungsverhältnis ab. Wenn man die Verdichtung erhöht, zieht man quasi die Punkte 2 und 3 nach oben und gleichzeitig auseinander - dadurch steigt der Wirkungsgrad (das gleiche erzielt man übrigens auch mit einem Turbo oder Kompressor).
Beim Diesel (unten) sieht es ein bißchen anders aus: Auch er saugt bei 1 an, verdichtet auf 2. Dann tritt aber nur eine eher langsame Verbrennung ein. Man geht davon aus, dass der Druck im Zylinder gleichbleibt und so den Kolben während der Verbrennung vor sich her treibt (3). Die Expansion der Verbrennungsgase treibt den Kolben nach unten (4), er stößt die Gase aus und saugt wieder neu an (4-1). Der wesentliche Unterschied zum Otto ist die höhere Verdichtung und die langsamere Verbrennung. Durch die höhere Verdichtung steigt wieder die Effizienz des Motors. Im Unterschied zum Otto hängt hier der Wirkungsgrad auch noch vom Einspritzverhältnis (der Unterschied zwischen dem Volumen nach und vor der Zündung) ab. Also bedeutet das je kürzer die Zündung ist, desto besser ist der Wirkungsgrad. Dadurch läßt sich auch der Verbrauchsvorteil moderner Direkteinspritzer gegenüber den alten Rüttelplatten erklären.
Insgesamt eine etwas wilde Erklärung, aber wenn man sich die teilweise doppelt so hohen Verdichtungen von Rudolphs Bestens im Vergleich zu Ottos ansieht, dann kann man erahnen, warum er sparsamer ist. Interessant ist übrigens, dass die meisten Motorenentwickler der Hersteller immer noch sehr großes Potential in der Benzin-Direkteinspritzung sehen und Literleistungen von teilweise 100kW und 200Nm in näherer Zukunft vorhersagen. Mal sehen, was bei raus kommt.
Grüße
Stefan
Coole Betrachtung, danke für die Beschreibung! Das Bildchen ist Klasse und beschreibt den Sachverhalt sehr gut. Den Wirkungsgrad bzw die Energieeffizienz als Integral einer thermodynamischen Druck-Volumen-Hysterese vor und nach einer Verbrennung zu sehen, ist natürlich elegant. 😁 Mannomann...
Ich frage mich, wann man mit der Rennerei hinter den Einspritzdrücken aufhört und sich verstärkt um Einspritz-, Zylinder und Zylinderkopfgeometrie kümmern wird. Bei der Aufladung gibts ja inzwischen die Registeraufladung (MAN, BMW, DB), aber beispielsweise Kollisionen zweier Einspritzungen zu erzeugen, um nicht den Kolbenboden zu treffen, weil Menge, Druck und resultierende Geschwindigkeit trotz Voreinspritzung, Drallladung und Kolbengeometrie zu hoch werden für die Ladung, die man erreicht, wäre doch eine recht attraktive Idee. Oder komplementäre Nebeneinspritzungen durch andere Düsen, um die Brennraumgeometrie besser zu nutzen, oder wie wärs mit einer standardmäßigen Innenkühlung des Zylinders mittels Wasser-Methanoleinspritzung? Ist nicht gerade neu. Vielleicht tut man all das ja schon, und wir wissen es nicht...
Wir brauchen mehr Beiträge wie Deinen! 🙂
Viele Grüße,
Roman.
Sehr witzig - das sagt einer, der so Beiträge schreibt wie du. 😁
Das was ich da beschrieben habe, ist eigentlich standard in jedem Thermodynamik-Fach (zumindest bei den technischen Studiengängen, die ich kenne), von daher nix neues. Aber es erklärt den Hintergrund ziemlich gut und bei Bedarf kann man es sogar nachrechnen 😰
Schönen Abend noch
Stefan
Ah, noch einer, der so oft das Vergnügen mit der Thermodynamik hatte ... 😁 Aber danach hat mans wenigstens gut begriffen ... 😉
@Draht330d : Ich glaube, deine Vorschläge sind ein wenig zu kompliziert, um wirtschaftlich zu sein. Hast du dir das selbst überlegt, oder irgendwo gelesen ?
Die Jagd nach höheren Einspritzdrücken wird noch eine Weile weitergehen, da man, wie dir sicher bekannt ist, mit höheren Einspritzdrücken auch höhere Verdichtungen fahren kann. Die Kammer-Diesel hatten übrigens schon deutlich höhere Verdichtungen als die heutigen Direkteinspritzer.
Gruß, Björn.
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Hängt mit der gewünschten Drehzahl zusammen und ist früher wie heute ein Kompromiss, ja.
Das mit der Kollisionseinspritzung ist ein Hirnfurz von mir, einfach weil der Gedanke eines kollidierenden, halb verbrannten Dieseltröpfchens sexy ist, speziell dann, wenn die Strömung der gerade abbrennenden Luft die Flammenfront verwirbelt. Ziel sollte es sein, die Verbrennung des eingespritzten Diesels mit so wenig Sauerstoffmangel wie möglich ablaufen zu lassen, also möglichst fein zerstäubt, so daß das brennende Volumen groß wird. Wenn die Zerstäubung nicht mehr reicht, dann kann man ja theoretisch auch zwei kollidieren lassen. Man wäre dann nicht mehr auf Vierventiltechnik angewiesen, die man im Moment wegen der Kopfgeometrie mit dem Injektor in der Mitte braucht - hieße Dreiventiltechnik, aus Platzgründen sowas wie ein Tandeminjektor. 🙂
Die Wirtschaftlichkeit solcher Ideen ist genau so lange ein Problem, bis man die Komplexität der Technik in den Fertigungsprozessen in den Griff bekommen hat. Das war schon immer die Herausforderung: Fiat hat Common Rail erfunden, aber die Technik nicht zur einer Reife bringen können, mit der sie auch erfolgreich werden konnte. Ein amerikanisches Auto fällt irgendwann auseinander, weil alle Teile kurz nacheinander den Geist aufgeben (Henry Ford hat defekte Tin Lizzy "Model T" ins Werk zurückkommen lassen, um sie zu untersuchen. Er hat dabei nicht nur erforscht, was kaputt ging, um es zu verbessern, sondern auch, was NICHT kaputt ging, um es billiger herzustellen). Der Eigentümer verliert die Geduld, das Auto wird verschrottet. Registeraufladung wird sich durchsetzen, und das keine 7 Jahre nach der allgemein gültigen Lehre, daß Turbolader zu anfällig und fragil sind für die breite Masse. Ein Motor von BMW, Mercedes oder von sonst wem ist nach der Montage und nach dem Einfüllen vom Öl bereit für den ersten Start, ohne daß er eingestellt werden müßte. Es geht also um Standardisierung, Normierung, Fertigungspräzision, Qualitätssicherungsprozesse. Einfacher wird die Technik selten. Hierzulande (zumindest) akzeptieren die Käufer keine alte Technik mit neuem Preis. Die Hersteller verstehen das und wissen, daß sie ihren Marktanteil nur mit Innovation sichern können. Und das auch dann und besonders dann, wenn es um den Standort Deutschland geht. Da, wo das nicht verstanden wird, werden Leut auf die Straße gesetzt. Gemäß diesem phänomenologischen Ansatz müßten BMW-Motoren und die Technik allgemein ziemlich überlegen sein.
Aber was red ich... Gut nacht! 🙂
Grüße,
Roman.
Moin,
Hinzu kommt noch, gerade bei modernen Turbodieseln ... das durch den Turbo ... Abgasenergie genutzt wird um das Gemisch vorzuverdichten und so das Drehmoment quasi "zusammenzuschieben" ... das heißt, man hat ausreichend Kraft bei sehr tiefen Drehzahlen. Deshalb verbrauchen MODERNE Diesel mit gleicher Leistung weniger als ältere Diesel, da diese z.T. deutlich höher gedreht werden mussten (MB 3 Liter 24V Diesel drehte locker bis 5500/min. 😉).
MFG Kester
Wobei das ganze ja bei Benzinern auch geht. Daher stammen ja diese ganzen Downsizing-Projekte wie der 1.4l mit Registeraufladung von VW.
Grüße Stefan
Ihr seid ja net ganz richtig im Kopf... 😁 😁 😁
Das mit dem Wasser hat den Nachteil, dass mehr Stickoxid entsteht, wenn ich mich recht erinnere. Kann man aber durch Zugabe von Harnstoff wieder wegkurieren 😁
Gruss
Joe
PS. Ist ja wieder mal sehr lustig hier im besten Sinne.
Zitat:
Original geschrieben von Mahoni
Naja, dann will ich auch noch mal was zu den thermodynamischen Gegebenheiten sagen. Ich durfte die Prüfung schließlich drei mal machen (schönen Dank noch mal an Prof. Ahrendts 😠 )
Tja, ich hab Thermodynamik beim 1. Versuch bestanden (hätt ich selber nicht für möglich gehalten 🙂 ), dafür jetzt wieder alles vergessen...
Was aber gerade noch so hängen geblieben ist (und selten betrachtet wird): Beim Raffinationsprozess entsteht aus dem Rohöl nach einigen komplizierteren Umwandlungen Benzin und Diesel. Nur: Um 1l Diesel zu erhalten, geht weniger Öl drauf als für 1l Benzin, d.h. auf das Rohöl bezogen (und darauf kommt's ja letztendlich an) hat der Diesel noch einen größeren Verbrauchsvorteil. Da allerdings bei dem Prozess zwangsläufig Diesel UND Benzin anfällt, muß der Absatzmarkt ungefähr so zusammengesetzt sein wie jetzt. Würde die Nachfrage nach Diesel z.B. stark steigen, müsste zwangsläufig auch mehr Benzin produziert werden -> Dieselpreise gehen rauf, Benzin wird billiger. Das ganze wäre umgekehrt natürlich genau dasselbe (früher gabs wohl wirklich eine zu große Nachfrage nach Benzin, mittlerweile stimmt das Verhältnis wohl so ungefähr).
Das hat uns unsere Thermodynamik-Dozentin in einen kleinen Exkurs (sie ist ehemalige Mitarbeiterin von elf) gesagt, und das ist so ziemlich das einzige, was bei mir hängengeblieben ist 🙂
Hallo, ich bin mir nicht sicher ob dieses Thema in dieser Kategorie richtig ist. Falls nicht einfach verschieben.
ich würde gerne wissen warum die Abgasreinigung bei Dieselmotoren anders ist als beim benziner. beim benziner wird ganz klassisch die Lamba-Sonde verwendet, die prüft ob es sich um das richtige Luft/Kraftstoffgemisch handelt. beim Diesel soll dieses nicht so leicht möglich sein, da esn fetteres gemisch benötigt wird. Meine Frage ist, warum ist das dann nicht möglich? man könnte ja statt labda = 1 einfach Lambda = 1,5 oder so nehmen.
Warum gibt es da noch weitere Unterschiede? Sind die benziner einfach schon weiter in der Entwicklung oder liegt es wirklich an dem Treibstoff?
gruß whiskyman
[Von Motor-Talk aus dem Thema 'Unterschied - Abgas Diesel vs Benziner' überführt.]
Also zunächst mal mißt die Lambdasonde lediglich den O2-Gehalt im Abgas. Zum anderen ist die Abgaszusammensetzugn etwas anders als beim Benziner mit einem nicht geringen Rußanteil. Zum anderen ist auch das Verbrennungsverfahren ein anderes ein Diesel sollte und arbeitet auch immer mit Luftüberschuß.
Mfg
[Von Motor-Talk aus dem Thema 'Unterschied - Abgas Diesel vs Benziner' überführt.]
ok.. aber warum nimmt man beim diesel dann nicht ne lambda sonde, die einfach nen anderen O2 gehalt misst?
[Von Motor-Talk aus dem Thema 'Unterschied - Abgas Diesel vs Benziner' überführt.]
Da kann ich jetzt nur mal vermuten.
A: Der Rußanfall könnte die Lambdasonde funktionsuntüchtig
machen.
B: Bein Benziner wird nicht nur die Kraftstoffmenge sondern auch
Luftmenge reguliert. Sodas hier zu der regulierten und
gemessenen Luftmasse die erforderlich Kraftstoffmenge
eingespritzt wird. Ein Qualitätsfaktor für die Güte der
Verbrennung ist die Restmenge an Sauerstoff im Abgas.
Je geringer desto besser. Hier setzt die Lambdasonde als
Korrekturgrösse durch die O2 Messung ein.
Bei den aktuellen Dieseln wird zwar auch die Luftmasse
gemessen aber nicht reguliert. Heißt der Diesel läuft mit
Luftüberschuss und nimmt sich den Sauerstoff den er braucht
bin mir aufgrund des anderen Verfahrens nicht sicher ob der
nun im Abgas gemessene Sauerstoffgehalt Rückschlüsse auf
die Verbrennung zuläßt. Geht schon sehr in den physikalischen Bereich.
Eine weitere Meinung zu dem Thema wäre ja mal recht interessant.
Mfg
[Von Motor-Talk aus dem Thema 'Unterschied - Abgas Diesel vs Benziner' überführt.]
Bei aktuellen Dieselmotoren gibt es ebenfalls eine Lambda-Sonde. Über Lambda lassen sich z.B. Bauteile überwachen und korrigieren und Grenzen (Rauch...) abstimmen.
[Von Motor-Talk aus dem Thema 'Unterschied - Abgas Diesel vs Benziner' überführt.]