Diesel FAQ
So jetzt habe ich meine Sicht zum Diesel in Form einer Diesel FAQ zusammen geschrieben: http://dmot.at/diesel_faq.html
Kann sein dass meine etwas Benziner freundliche Sichtweise ein wenig zum Ausdruck kommt.
Aber konstruktive Kritik nehme ich ja auch gerne zur Kenntnis.
Grüße
gla
Beste Antwort im Thema
Zu 70% Quatsch und extrem subjektiv, trotzdem Danke für die Mühe.
597 Antworten
Also die Hersteller verballern abermillionen in die Entwicklung.
Das wird wohl einfach nicht praktikabel sein.
Oder nur zu Konditionen, die nicht praktikabel sind
Verballern sage ich ja nicht.
Aber sie verfolgen einen Weg den sie vor langer Zeit eingeschlagen haben, der damals vileversprechender ausgesehen hat als heute.
Und dass mit den heutigen Stand der Technik aus der Abwärme nichts zu holen ist kann ich einfach nicht glauben, wenn auch mit entsprechenden Aufwand.
ATLs nutzen die Abwärme schon recht gut.
Denkbar wäre, mit einer weiteren Turbine noch z.B. Strom zu erzeugen - aber Generatoren tun sich nicht so gut mit extremen Drehzahlen, und größere Momente sind wiederum schwerer zu lagern (wiederum bei den extremen Bedingungen, die in so einer Turbine auftreten).
Es lohnt sich einfach nicht, da viel mehr Aufwand zu treiben, da jeder Abgas-Mehrnutzung auch stets den Abgasgegendruck erhöht - beim Turbolader lohnt es sich noch, da der auch aktiv mehr Mitteldruck "erzeugt", aber die meisten anderen Konzepte wären für den Gesamtwirkungsgrad vermutlich eher nachteilig.
Ganz davon abgesehen, dass gerade beim Diesel in den meist gefahrenen Lastpunkten eh kaum mehr Energie im Abgas steckt, um was damit zu machen; das reicht ja teilweise kaum, um die Chemie im SCR-Kat zum Laufen zu bekommen.
Also was ATLs sind weiß ich jetzt nicht.
Was den Generator betrifft so haben dass Formel 1 Autos bereits, also es ist im Prinzip möglich, wenn auch aufwendig.
Beim Abgas lohnt es sich möglicherweise tatsächlich nicht.
Wie gesagt, bei der Abwärme da gehen 60 % des Heizwertes an die Umgebungsluft.
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Abgasturbolader.
In der Formel 1 muss es ja zum Glück nicht lange halten; und es wird ein ganz anderes Lastkollektiv gefahren - da kann sowas durchaus funktionieren, interessant.
Bei den anderen Anteilen wird es auch schwierig. Sicherlich kann man den Motor besser dämmen, aber das kostet auch wieder relativ viel; und die Wärmeabgabe ans Kühlmittel ist aufgrund der doch extremen Temperaturen vom den Zünd-OT rum einfach nötig. Früher wurde teilweise versucht, höhere Kühlwassertemperaturen zu fahren, um dadurch die Wandwärmeverluste zu minimieren, aber das hat ja offenbar auch mehr Nachteile als Vorteile gebracht; z.B. wurden durch den benötigten höheren Kühlmitteldruck oft die Kühler beschädigt, oder die erheizbaren Thermostate funktionierten irgendwann nicht mehr.
Ja Formel 1 ist natürlich ein Spezialfall und man verwendet es, soweit ich sehe, ja auch nur um nachher den Turbo möglichst rasch wieder zu beschleunigen, also nach dem Gaswegnehmen wieder möglichst rasch Ladedruck zu haben: https://blog.caranddriver.com/.../
Es bedeudet natürlich Aufwand, aber das man mit heutiger Technologie aus diesen 60 % Abwärme nichts heraus bekommen kann sollte mich schon sehr wundern.
Also Abgasturbolader nutzen keine Abwärme, sondern die Fließgeschwindigkeit des Abgases.
Und das mit dem Kühlwasser sehe ich auch eher skeptisch.
Wenn du das soweit aufheizt, das es verdampft und man aus dem daraus resultierenden Überdruck kleinere Generatoren antrieben möchte, bedeutet das nix anderes, als das ein Verbrennungmotor so konzipiert sein muss, das er bei ca. 15° höheren Betriebstemperaturen mit dem geringsten mechanischen Widerstand arbeitet.
Dazu hast du entweder entsprechend größere Spiele zw. den sich bewegenden Kompoinenten im kalten Zustand, was den Verschleiß kalt deutlich erhöht, oder du musst Materialien verwenden, die entsprechend geringere Wärmeausdehunungen aufweisen.
Den Vorschlag ein anders Kühlmittel zu verwenden, das früher vedampft, dürfte wohl auch wieder die Frage nach der ökologischen Entsorgung des verbrauchten Kühlmittels aufwerfen, weil das ja wieder irgend son chemisches Zeug sein muss.
Und im Großen und Ganzen finde ich es sowieso schon etwas komisch, das man bei einer Maschine, die durch Verbrennung direkt mechanische Energie erzeugen soll, das Enstehen von nach außen abgegebener Wärme moniert.
Ja wie soll denn eine solche Maschine anders funktionieren, als das sie den größten Teil der erzeugten Wärme nach außen abgibt?
Die Volumenvergrößerung des Gases beim Brennprozess muss doch durch Bewegung abgeführt werden, damit sie direkt im mech. Energie umgewandelt werden kann. Wenn man die Wärme der Abgase hochgradig ausnutzen möchte, dann kommt der Abgasstrom zum erliegen und wenn sich die Abgase nicht mehr bewegen, dann können sie auch keine mech. Energie erzeugen.
Na ja, der Abgaslader bewirkt im Abgas eine Druckdifferenz. Da aber Druckabbau immer mit einer Verringerung der Temperatur einhergeht kann man eigentlich schon sagen dass er zu einem kleineren Teil auch Abwärme nützt.
Die Temperatur des Kühlwassers zu nutzen ist sicher nicht einfach. Aber dass es mit den Aufwand mit dem man die Entwicklung des Dieselmotors betreibt nicht möglich sein sollte wundert mich trotzdem.
Der Siedepunkt des Wassers ist druckabhängig, insofern muß die Motortemperatur nicht zwangsläufig steigen.
Bei einem anderen Kühlmittel kann es chemische Probleme geben, aber das haben wir bei vielen anderen Dingen auch. Es ist nur die Frage ob es ein beherrschbares Probklem ist.
Ich moniere die entstehende Wärme nicht, ich denke nur dass es möglich sein sollte einen größeren Teil davon zu nutzen.
Und wie gesagt, ich frage mich ob das Geld das man in die Entwicklung des Dieselmotors steckt nicht so sinnvoller zu verwenden wäre.
Es ist nicht nur ein kleiner Teil. Eine Abgasturbine lebt durchaus zu einem großen Teil der Wärme. Turbineneintrittstemperatur liegt beim Benziner bei bis zu 1000°C dahinter nur mehr bei etwa 600°C. Diese Temperaturdifferenz erklärt sich durch die Expansionsarbeit die die Turbine letztendlich antreibt.
Grüße,
Zeph
Zitat:
@gla schrieb am 22. Oktober 2017 um 17:06:08 Uhr:
Es bedeudet natürlich Aufwand, aber das man mit heutiger Technologie aus diesen 60 % Abwärme nichts heraus bekommen kann sollte mich schon sehr wundern.
Großindustrielle Gasturbinen liegen bei 40% Wirkungsgrad, die 60% Wärme gehen in ein "Dampfkraftwerk" und machen nochmal 20% Strom. Guck dir die Größen an, die Turbine ist "mini" und der "UD" Teil eher "maxi".
@Zephyroth
Also sogar deutlich mehr als ich dachte.
@GaryK
Dass selbst bei Großkraftwerken nicht mehr heraus zu holen ist wundert mich schon.
Mich nicht, guck dir ggf. "Carnot" an. Bei 1500°C ist selbst kurzfristig regelmäßig Feierabend. Siehe http://www.chromalloy.com/.../5f909e6a-bd63-4f43-a533-670e30aba395.pdf
Und nun überleg mal, was dir 400°C auf der Kaltseite erlauben. Zudem wird der Schwefelanteil hochinteressant. Wenn Schwefelsäure kondensiert, dann korrodiert dir das die Wärmetauscher in NullKommanNix durch. 1050 -> 600°C sind gerade mal 34%. Kommst du "kalt" von 600 auf auf 500°C runter wären das bereits 41%. 100°C wärmer wären hingegen "nur" 38%. Das ist der thermodynamische Grund, warum Miller/Atkinson Cycles so langsam beliebt werden. Bei 1100°C ist vom Material her einfach essig.
Hättest du 34% übrigens "elektrisch", würde dir 1l Benzin mit seinen 8.3 kWh/l bereits 2.8 kWh Strom geben. Damit ist der "4l Benziner" in der Stadt kein Thema, da reichen dir 10 kWh.
Das ist ja der große "Vorteil" der Hubkolbenmaschinen, sie können mit der maximalen Prozesstemperatur deutlich höher als Gasturbinen. Dies geht, da diese extreme Temperatur nur kurzzeitig anliegt, während die Turbine dauernd bei diesen Temperaturen arbeiten muß. Die Verbrennung beim HKM liegt bei etwa 2000°C, die Abgastemperatur beim Benziner bei etwa 1000°C, beim Diesel bei etwa 800°C, jeweils bei Nennlast (unterhalb der Nennlast deutlich darunter).
Das ergibt halt einen theoretischen Wirkungsgrad von 44% beim Benziner und 46% beim Diesel. In der Praxis kommt man mit 40% beim Benziner und 45% beim Diesel eh schon dem Ideal sehr nahe.
Es gibt übrigens LKW-Motoren ausgeführt als Turbocompound-Maschinen. Hier sitzt nach dem Turbolader noch eine weitere Abgasturbine die dann Energie aus dem Abgas über eine Flüssigkeitskupplung auf die Kurbelwelle bringt. Diese Maschinen erreichen bis zu 55% Wirkungsgrad.
Grüße,
Zeph
@Zephyroth
55 % Prozent (!) Wirkungsgrad mit dem Turbocompound?
Für PKWs wohl zu aufwendig und auch zu schwer. Aber wenn man da die Mittel verwendet die in die Dieleselmotorentwicklung fließen sollte doch wirklich etwas zu holen ist.
@GaryK
Also wenn die 55 % beim Turbocompound stimmen, selbst wenn das der allergünstigste Betriebspunkt ist.
Haste für 55% ne Quelle? IMHO ist bei knapp über 50% auch bei Zweitakt Schiffsdieseln Ende.