Energieverlust durch Kühlung - Unterschied Otto/Diesel
Moin zusammen,
kann mir bitte jemand von Euch erklären, warum Dieselmotoren einen geringeren Energieverlust durch die Kühlung haben als Ottomotoren? Ich habe gefühlt das ganze Internet durchsucht und finde keine Lösung....
Das wäre echt klasse, wenn jemand von Euch die Antwort darauf weiß.
Danke im Voraus.
Amandro
Beste Antwort im Thema
Richtig. Hauptsächlich hilft dem Diesel das hohe Verdichtungsverhältnis von >14:1. Er kann also nach der Verbrennung das Gas lange expandieren und so Wärme (das Gas kühlt bei der Expansion ab) in Bewegung umsetzen. Daher hauptsächlich der hohe Wirkungsgrad und hoher Wirkungsgrad bedeutet auch wenig Abwärme.
Beim Benziner ist man wegen der Klopfneigung auf niedrigere Verdichtungsverhältnisse beschränkt (<12:1 bei DI, mit Saugrohreinspritzung häufig <10:1).
Ein neuer Trend sind allerdings die Atkinson-Benziner, die zwar geometrisch eine Verdichtung von 14:1 und mehr haben, aber das Einlassventil deutlich später schliessen, so das effektiv nur 10:1 - 12:1 verdichtet wird. Expandiert wird allerdings der komplette Hub und ähnlich viel Wärme in Bewegungsenergie umgewandelt. Sehen kann man das an den Toyota-Atkinson-Maschinen in den Hybriden, die dieselähnliche 42% Wirkungsgrad erreichen. Preis des Ganzen ist aber ein hoher Hubraum (da nur ein Teil genutzt wird) für relativ wenig Leistung (1.8l für 99PS bei Toyota).
Grüße,
Zeph
10 Antworten
Das liegt einfach daran, daß beim Diesel gegenüber dem Benziner eine kältere Verbrennung stattfindet.
Es wird also schon während der Verbrennung weniger Energie in Wärme umgesetzt.
Hi Drahkke,
hab vielen Dank für deine blitzschnelle Antwort. Darf ich an der Stelle kurz nachhaken? Meine Recherchen ergeben, dass die Temperaturen im Arbeitstakt beim Otto und Diesel weitestgehend identisch sind (können also jeweils Temperaturen von bis zu 2500 Grad entstehen). Das einzige, was ich finden kann, ist, dass durch die sehr viel höheren Drücke beim Diesel (speziell im Arbeitstakt) die Abgastemperaturen beim Diesel sinken, weil schneller mehr Raum geschaffen wird bei der Verbrennung und somit die Abgase mehr Zeit haben abzukühlen. Aber leider kriege ich keine Brücke geschlagen zur Motorkühlung resp. der damit verbundenen Energieverluste, die beim Diesel geringer sein sollen....
hmm
Die Brücke liegt in der langsameren Verbrennung beim Diesel gegenüber dem Benziner, was sich ja direkt sichtbar auch in den Drehzahlen auswirkt. Auch wenn die Spitzentemperaturen jeweils identisch sind, so werden diese beim Benziner ja auch über die Zeiteinheit betrachtet wegen der höheren Drehzahlen weitaus häufiger erreicht als beim Diesel. In der Summe ergibt das dann den größeren Anteil der in Wärme umgesetzten Energie beim Benziner.
Alles klar, das macht die ganze Sache für mich verständlich!!! Hab besten Dank dafür!!!
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Der eigentliche Grund ist derjenige, dass der Diesel die Wärme des gezündeten Gemischs auf einer längeren Strecken besser in Bewegung umsetzen kann, woraus sich auch der Wirkungsgrad ergibt.
Ziel des ganzen Spaßes ist es, so viel Wärme wie möglich in Bewegung umzuwandeln, bevor das Gas den Zylinder verlässt, was Diesel häufig (nicht immer) besser hinbekommen.
Der Wirkungsgrad entsteht aus der Differenz der Verbrennungs- und Abgastemperatur.
Richtig. Hauptsächlich hilft dem Diesel das hohe Verdichtungsverhältnis von >14:1. Er kann also nach der Verbrennung das Gas lange expandieren und so Wärme (das Gas kühlt bei der Expansion ab) in Bewegung umsetzen. Daher hauptsächlich der hohe Wirkungsgrad und hoher Wirkungsgrad bedeutet auch wenig Abwärme.
Beim Benziner ist man wegen der Klopfneigung auf niedrigere Verdichtungsverhältnisse beschränkt (<12:1 bei DI, mit Saugrohreinspritzung häufig <10:1).
Ein neuer Trend sind allerdings die Atkinson-Benziner, die zwar geometrisch eine Verdichtung von 14:1 und mehr haben, aber das Einlassventil deutlich später schliessen, so das effektiv nur 10:1 - 12:1 verdichtet wird. Expandiert wird allerdings der komplette Hub und ähnlich viel Wärme in Bewegungsenergie umgewandelt. Sehen kann man das an den Toyota-Atkinson-Maschinen in den Hybriden, die dieselähnliche 42% Wirkungsgrad erreichen. Preis des Ganzen ist aber ein hoher Hubraum (da nur ein Teil genutzt wird) für relativ wenig Leistung (1.8l für 99PS bei Toyota).
Grüße,
Zeph
Ich sehe die Antwort von Zeph als die einzig Richtige. Zusatzlicht zur höheren Verdichtung sind Diesel meist Langhuber das die Brennraumoberfläche verkleinert und den Wärmeverlust durch die Brennraumwände reduziert.
Das Bild ist sicher nur eine ganz grobe Darstellung und kann eigentlich nicht so präsentiert werden wenn die Einzelheiten eines Motors nicht bekannt sind. Solche Bilder und Daten sind eigentlich wertlos und nur als Tendenz anzusehen. Auf keinen Fall absolut. Auch schwanken die Werte sehr innerhalb der beiden Gruppen Benziner und Diesel.
Ein Langhuber hat nicht zwingend "kleinere Brennraumoberfläche". Kannst gerne die Oberfläche eines Kreiszylinders aufschreiben und das Minimum der spezifischen Oberfläche für h/D suchen.
Zudem geht die Masse der Wärme übers Abgas bzw. den Abgasmassenstrom raus. Diesel fahren minimal(!) mit Lambda 1.3 statt 1.0, alleine die höhere Luftmasse des Diesels (zwingend Luftüberschuss und dieser "deutlich"😉 nimmt einiges an Wärme weg.
Also zwischen PKW-Dieselmotoren und PKW-Benzinmotoren ist der Unterschied doch überhaupt nicht so riesig.
Meines Wissens haben gegenwärtige PKW-Benziner bis etwa 39 % Wirkungsgrad und PKW-Diesel bis etwa 43 % Wirkungsgrad. Und einen PKW-Benziner mit einem LKW-Diesel zu vergleichen macht wirklich keinen Sinn.
Ein LKW-Motor darf schon etwas größer und schwerer sein, Wirtschaftlichkeit und Dauerhaltbarkeit sind dort das Kriterium.
Beim unterschiedlichen Verbrauch wird auch übersehen dass Dieselkraftstoff auf das Volumen bezogen einen um 14 % höheren Heizwert hat.
Vorallem darf man beim LKW-Motor nicht vergessen, das die ganzen Nebenantriebe im Verhältnis zum Motor relativ wenig Leistung brauchen. So ist die Wasserpumpe kaum größer, die Lichtmaschine in der Leistung ebenfalls. Weniger Reibungsverluste durch niedrige Drehzahlen und durch die großen Zylinder weniger thermische Verluste durch ein besseres Verhältnis von Volumen zu Oberfläche.
Grüße,
Zeph