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Wann wird ein Turbo richtig heiß?

Themenstarteram 20. Januar 2014 um 10:19

Fängt ein Turbo nur durch Heizen auf der Autobahn, also hohe Motordrehzahlen, an zu glühen oder glüht er beispielweise auch durch eine lange Bergauffahrt mit eher niedrigen Drehzahlen?

Beste Antwort im Thema
am 23. Januar 2014 um 18:24

sobald der motor ordentlich sprit verbraucht steigt die abgastemperatur.

je länger er odentlich sprit verbraucht umso heißer wird der turbo.

ist doch ganz einfach.

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So lange das klappt mit niedriger Drehzahl und hoher Last, ist davon auszugehen, dass die Temp am Lader ansteigt, nicht ganz so stark wie Vollast und Höchstddrehzahl aber eben doch merklich ansteigend.

Aber so wie mit einem Schlepper beim Pflügen, oder NFZ an langer Steigung wird man das mit einem Pkw nicht hinbekommen, egal ob Diesel oder Benzin.

Zitat:

Original geschrieben von MENA-C

Drehzahl x Last scheint mir zu einfach, auch wenn ich hierzu nur laienhafte Überlegungen anstellen kann. Als theoretischen Vergleich nehme ich einmal 6. Gang, Vollgas, ebene Autobahn, 6000 U/min und andererseits auch im 6. Gang mit Vollgas, jetzt aber mit passendem Hänger rauf zum Brenner mit 3000 U/min. Spritverbrauch sei identisch (Steigung, Hängergewicht und Windwiderstand als Variablen).

 

Mit der Formel Drehzahl x Last wäre der Volumenstrom am Berg bei 3000 U/min nur 50%?? und der Motor/Turbo müßte weit kühler bleiben. Die hohe Öltemperatur besagt da in der Praxis aber etwas anderes. Und bei identischem Verbrauch muß ja insgesamt auch dieselbe Hitze entstehen und abgeführt werden, und nicht nur 50% davon.

Nein, so stimmt die Betrachtung nicht. Bei einem Saugmotor ist die pro Kolbenhub angesaugte Luftmasse in erster Näherung konstant (Resonanzeffekte und Strömungsverluste jetzt mal vernachlässigt). Wenn stöchiometrisch gefahren wird, dann ist die eingespritzte Kraftstoffmasse pro Hub ebenfalls gleich. Daraus folgt, dass bei doppelter Drehzahl auch insgesamt die doppelte Kraftstoffmasse pro Zeiteinheit eingespritzt wird.

 

Bei den Überlegungen darf die kühlende Wirkung des Fahrtwindes nicht vernachlässigt werden! Wie ich weiter oben schon schrieb: Man bekommt den Lader auch im Stand zum Glühen.

Zitat:

Original geschrieben von martins42

[...] ganz simpel: Der Volumenstrom an heißen Abgasen ist entscheidend. Je mehr davon, desto mehr Wärmeenergie kann auf den Lader übertragen werden, desto heißer wird der.

Noch simpler: die Abgastemperatur ist entscheidend. Heißer kann der Turbo niemals werden.

Das soll jetzt nicht heißen, dass der Durchsatz unwichtig ist, denn die Wärmeverluste müssen ja ausgeglichen werden. Außerdem sinkt doch die Abgastemperatur in der Turbine, schließlich nutzt sie ja die Wärme, um Kompressionsarbeit zu leisten. Spielt da nicht noch der Wirkungsgrad der Turbine eine Rolle, der vom Volumenstrom, der Turbinendrehzahl und der Temperatur(?) abhängt?

P.S.:

Zitat:

Also einfach Drehzahl x Last .

Dem wollte ich nicht widersprechen.

@Rael_Imperial

Wenn ich dich richtig verstanden habe, dann ist der Spritverbrauch beim Saugmotor bei doppelter Drehzahl mehr oder weniger doppelt so hoch (solange Sauerstoff und Sprit im richtigen Verhältnis zueinander stehen und sauber verbrennen).

Wie passt das dann aber zum Verbrauch unter hoher Last steil bergauf bei moderaten Drehzahlen, eben z.B. den 3000 U/min aus meinem Beispiel? Mein flotter Twincharger zeigt mir da mitunter einen Momentanverbrauch von saftigen 49,9 ltr auf 100 km.

Natürlich bestehen Unterschiede zwischen Saugmotor und Turbomotor, und der Strang dreht sich ja auch vor allem um die Hitzebildung am Turbo. Ich stelle mir vor, daß der Turbo bei Vollgas sowohl am Berg wie auch auf ebener Autobahn intensiv zum Einsatz kommt, allerdings auf der Bahn bei doppelter Drehzahl, wodurch der Verbrauch viel höher liegen müßte. Tatsächlich verbrauche ich bei Bergstrecken aber bei halber Drehzahl eher mehr. Woran liegt das?

Das mag wohl daran liegen, dass Du mit halber Drehzahl auch nur die halbe Geschwindigkeit erreichst. Daher benötigst Du für die gleiche Strecke die doppelte Zeit. Auch wenn in meinem Beispiel der Kraftstoffdurchsatz pro Sekunde nur halb so groß ist, so bleibt er für die gesamte Strecke jeweils gleich. Und die Verbrauchsanzeige zeigt ja den Verbrauch pro 100 km an.

Gut, das stimmt natürlich; schließlich geht es um Drehzahl pro Minute = pro Zeiteinheit.

Bei der Bergfahrt drehen Motor und Turbo halb so schnell - weniger Hitzeentwicklung, mehr Zeit zur Wärmeabfuhr, aber auch weniger kühlender Fahrtwind. Auf der Autobahn das Gegenteil. Ob der Turbo in beiden Fällen etwa gleich heiß wird oder unterschiedlich, kann ich mit dieser Überlegung aber nicht abschätzen.

(Sorry, doppel)

Zitat:

Original geschrieben von 0MGQoNDYjZ

Zitat:

Original geschrieben von martins42

[...] ganz simpel: Der Volumenstrom an heißen Abgasen ist entscheidend. Je mehr davon, desto mehr Wärmeenergie kann auf den Lader übertragen werden, desto heißer wird der.

Noch simpler: die Abgastemperatur ist entscheidend. Heißer kann der Turbo niemals werden.

Das soll jetzt nicht heißen, dass der Durchsatz unwichtig ist, denn die Wärmeverluste müssen ja ausgeglichen werden. Außerdem sinkt doch die Abgastemperatur in der Turbine, schließlich nutzt sie ja die Wärme, um Kompressionsarbeit zu leisten. Spielt da nicht noch der Wirkungsgrad der Turbine eine Rolle, der vom Volumenstrom, der Turbinendrehzahl und der Temperatur(?) abhängt?

P.S.:

Zitat:

Original geschrieben von 0MGQoNDYjZ

Zitat:

Also einfach Drehzahl x Last .

Dem wollte ich nicht widersprechen.

Hi,

gut dass du nicht widersprichts. ;)

Die Abgastemperatur ist eigentlich fast sekundär, weil die Frage ja erst mal ist, wie nahe der Lader an die Temperatur des Abgas überhaupt ran kommt. Das er nicht heisser wird, ist erst mal klar.

Für die erreichte Temperatur sind da 3 Faktoren der Punkt:

a) Die gelieferte Energiemenge der Abgase pro Zeit (resultierend aus Temperatur und Volumenstrom).

b) Der Energieübergang zum Lader (irgendwas aus Oberflächen, Leitfähigkeit und weiss-der-Geier-was) und die Wärmekapazität der Konstruktion "Lader". Die WK bestimmt um wie viel Grad das Ding heisser wird je aufgenommene Energieeinheit. Eigentlich redet man hier von einer Heizleistung, die die Gase liefern müssen.

c) Der Energieabfluss des Laders pro Zeit, praktisch die Kühlung. Resultierend aus Anschluss an Motor und Auspuff, ggf. Wärmeabführung durch Ölstrom, Kühlluft, etc etc. Was man sich halt ausgedacht hat um das Ding kühl zu halten. Entsprechend Energieabfluss und Wärmekapazität sinkt die Temperatur halt wieder.

Je höher die Temperatur des Laders wird, genauer je höher die Temperaturdifferenz zu den kühlenden Elementen, desto höher ist der Energieabfluss dahin, desto mehr Energie verliert er pro Zeit, entsprechend sinkt die Temperatur.

Dementsprechend erreicht er nie nie Abgastemperatur. Und um die Annäherung an die AG-Temp zu maximieren, muss man über viel Volumenstrom viel Energie rein schicken. Das gibt dann so eine asymptotische Annäherung an die AG-Temp.

Und deswegen ist der Volumenstrom der heissen Abgase der dominierende Faktor, wegen der benötigten Energiemenge.

Je heisser die Abgase dabei sind, desto höher geht es natürlich ggf. Andererseits können Gase aber noch so heiss sein, ohne entsprechende Energiedichte liefern die keine Heizleistung, kann man auch mit bloßer Hand rein fassen. (Extremes Beispiel heisse interstellare Gase.)

 

Das mit dem "Wirkungsgrad" ist eine interessante Überlegung, weil er ja auch was damit zu tun hat, wieviel Energie eigentlich im Lader "hängen" bleibt. Wenn die heissen Abgase - hypothetisch- einfach durchrauschen, dabei nur 10° verlieren, wird auch der Lader nicht groß heiss werden (aber auch keinen Ladedruck liefern).

Andererseits sollte Wirkungsgrad bedeuten, dass er auf der Druckseite Energie abliefert - die teilweise durch den Ladeluftkühler wieder abgeführt werden muss -, letztlich nicht den Lader als solches erwärmt.

Schlechter Wirkungsgrad kann da bedeuten, dass der Lader heisser wird als er sollte, oder aber auch, dass da die Abgastemperatur und -druck nach dem Lader noch sehr hoch sind, die Möglichkeiten nicht ausgeschöpft wurden. Müsste man sich im Einzelfall angucken.

Natürlich, wenn das Abgas kalt ist, wird auch der Lader nicht heiss. Aber das ist trivial. Aber dass die Abgastemperatur unter Last ausreichend heiss ist, um den Lader ggf. in Bedrängnis zu bringen, ist genauso trivial. ;)

Gruß

Martin

 

 

Zitat:

Aber dass die Abgastemperatur unter Last ausreichend heiss ist, um den Lader ggf. in Bedrängnis zu bringen, ist genauso trivial

Sooo trivial ist das nicht... ;)

Deswegen habe alle unsere Turbomotoren einen Abgastemperaturfuehler und die Leistung wird gedrosselt... Fruher (bevor Computer) gabs nen Alarm und dann Motorabschaltung.

Ziemlich einfach. ;)

 

Pete

Zitat:

Original geschrieben von Reachstacker

Zitat:

Aber dass die Abgastemperatur unter Last ausreichend heiss ist, um den Lader ggf. in Bedrängnis zu bringen, ist genauso trivial

Sooo trivial ist das nicht... ;)

Deswegen habe alle unsere Turbomotoren einen Abgastemperaturfuehler und die Leistung wird gedrosselt... Fruher (bevor Computer) gabs nen Alarm und dann Motorabschaltung.

Ziemlich einfach. ;)

Pete

In der heißesten Phase wurde der Motor einfach abgeschaltet ?

Da sträuben sich uns heute aber die Nackenhaare.

Gruß

Zitat:

Original geschrieben von wolplu234

 

In der heißesten Phase wurde der Motor einfach abgeschaltet ?

Da sträuben sich uns heute aber die Nackenhaare.

Gruß

Heute straeubt sich uns vieles, weil wir alle verwoehnt sind. :D

Ohne Computer ging das doch garnicht anders!

Erst Alarm dann (etwa 2 Minuten) Notabschaltung.

Oder wolltest Du warten bis die Kurbelwelle weg-schmilzt???

 

Gefallen hat mir das nie, deswegen versuchte man ja auch den Fahrern einzutrichtern das wenn der Temperatur Alarm in der Naehe war: Einen Gang runterschalten und U/min verringern! Notfalls kurz anhalten und im erhoehten Leerlauf abkuehlen...

Nebenbei bin ich mit meinen Lloyd jeden Berg hoch, wo andere grosse Wagen, ueberhitzt an der Strassenseite standen...

Auf Altdeutsch: Nehm den Fuss vom Gas du Idiot!** Da es damals kaum weniger Deppen gab wie heute hat man es halt verbaut um den Motor zu retten. Da spielt Theorie das man einen heissen Motor nicht abschaltet keine Rolle mehr...

 

Gruss, Pete

** Nur ein Beispiel, Aehnlichkeiten mit lebenden Personen sind rein zufaellig. ;)

Wenn der Motor, in Bergen mit niedrigen Drehzahlen den Berg hoch gequalt wird, geht die abfastemperatur in schwindelne hohen. Mit Vollgas, einen oder einen halben Gang zurckschalten, und den Berg hoch. meist ist die Geschwindigkeit hoher, und es ist weniger last auf dem motor. Den mehrverbrauch im Kraftstoff wird durch die hohre Durchschnitsgeschwindigkeit weggemacht. Du hast auch weniger Verschleiss an dem Motor.

Pete kennt das aus der Praxis, und ich auch.

Pete achtet auf den Brennstoffverbrauch, ich achte auf die Zeit.

Rudiger

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