Warum ~90° Motortemperatur
Nabend,
eine Frage die sich schon länger in meinem Kopf rumtreibt ist, die, warum die Motortemperatur bei Serienautos immer bei ~90° liegt?
Ich kann mich nich etwas an die Thermodynamikvorlesungen erinnern und meine, dass der Wirkungsgrad besser wird, je weiter die minimal und maximale Temperatur voneinander entfernt liegen?!
Sind die 90° so eine Art goldene Mitte?
Ich kann mir vorstellen, das in diesen Temperaturbereichen, die Gemischbildung und Zündung besser von der Han läuft als z.B. bei 20°. Ähnlich wird es wohl bei der Schmierung der Teile aussehen?
Ich würde mich aber über eine etwas fundiertere Begründung freuen 🙂
Beste Antwort im Thema
Weil dieser Wert zur Beruhigung der Nerven des Fahrers bei heutigen Fahrzeugen programmiert ist :-)
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Ich verstehe das nicht. Energie, die ich nicht per Kühler abführen muss, geht also nicht in Vortrieb über? Wohin geht diese Energie, die nicht per Kühler abgeführt wird?
Die Energie, die vom Kühler abgeführt wird, hat quasi einen zu hohen Entropieanteil, um noch für den Antrieb von Nutzen zu sein. Sozusagen Abfallenergie.
Vereinfacht ausgedrückt: von der Energie die bei der Kraftstoff-Luft-Gemisch Explosion entsteht kann nur die Energie genutzt werden die zwischen maximaler Temperatur und Abgastemperatur liegt.
Zitat:
@Kung Fu schrieb am 7. September 2016 um 12:33:04 Uhr:
Die Energie, die vom Kühler abgeführt wird, hat quasi einen zu hohen Entropieanteil, um noch für den Antrieb von Nutzen zu sein. Sozusagen Abfallenergie.
Es lässt sich halt nicht vermeiden, dass Wärme wandert. Ideal wäre einen Wärmedichten Verbrennugsraum zu entwickeln. Hier gab es vielseitige Probleme (die ich nicht näher ausführen darf)
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Ne, die Wärmeenergie soll ja gerade raus aus dem Motor, nach der Verbrennung. Sonst würde sich die Temperatur ja endlos erhöhen und keinen Kreisprozeß mehr zulassen.
Zitat:
@AE01a schrieb am 7. September 2016 um 12:15:11 Uhr:
Ich verstehe das nicht. Energie, die ich nicht per Kühler abführen muss, geht also nicht in Vortrieb über?
Korrekt. Es fällt Wärme an und diese Wärme muss einfach weg. U.a. weil Aluminium ab 600°C ziemlich weich wird, von Problemen mit unterschiedlicher thermischer Ausdehnung ganz abgesehen.
Zitat:
Wohin geht diese Energie, die nicht per Kühler abgeführt wird?
Die ist zu einem Teil der Vortrieb, zum anderen teil das heiße Abgas. Luft kommt kalt rein und heiß raus, das ist auch Energie.
die thematik hat mich auch schon beschäftigt.
hat es eigentlich irgendein hersteller mal realisiert, dem zyko eine extrakühlung zu verpassen?
etwa eine art bypass, der einen zusätzlichen kühler aufmacht, bevor das wasser in den zyko strömt?
Zitat:
@AE01a schrieb am 7. September 2016 um 12:15:11 Uhr:
Ich verstehe das nicht. Energie, die ich nicht per Kühler abführen muss, geht also nicht in Vortrieb über? Wohin geht diese Energie, die nicht per Kühler abgeführt wird?
Es ist im Grunde ganz einfach: die gesamte chemische Energie, die beim Verbrennen des Kraftstoffs frei wird, teilt sich netto in drei Bestandteile auf: ein Teil, den man mit großem Aufwand zu maximieren versucht, geht in mechanische Arbeit: Vortrieb, sowie Antrieb für Lichtmaschine, Servopumpe, Klimakompressor, Wasserpumpe, etc. Ein Teil geht in Luftbewegung (Ansaugen, Auspuffen, Krach machen, ...).
Der ganze Rest geht in Wärmeenergie. Davon heizt einiges die Auspuffgase, einiges wird per Wärmeleitung oder -strahlung abgeführt und sorgt z.B. dafür, dass nach der Fahrt der ganze Vorderwagen deutlich handwarm ist. Der Rest muss abgeführt werden, damit der Motor im Betrieb nicht immer heißer wird und irgendwann alles in Rauch oder geschmolzenes Metall aufgeht.
Daraus ergibt sich das Problem, dass im Laufe einer Fahrt nicht nur die zugeführte Leistung in Form von Sprit, sowie die mechanische Leistung, die abgerufen wird, sich ständig ändert, sondern mit diesen auch die übrigbleibende Heizleistung. Es muss also ständig mal mehr, mal weniger Wärme abgeführt werden. Ohne Gegenmaßnahmen würde dadurch die Motortemperatur schwanken wie bei einem Kochtopf, bei dem man ständig die Herdplatte rauf- und runterregelt. Das wäre wirklich keine gute Idee. Deshalb gibt es eine aktive Kühleinrichtung, deren Kühlleistung sich der anfallenden Heizleistung automatisch anpasst: den Kühlwasserkreislauf mit Thermostat.
Kühlmittel, speziell das darin enthaltene Wasser, benutzt man, um die Wärme im Inneren des Motors aufzunehmen und nach draußen zu transportieren. Das funktioniert um so besser, je kälter das Kühlmittel ist. Außerdem muss es bei erträglichem Druck im Kühlmittelkreis flüssig sein und bleiben(!), daher kommt man kaum über 100 °C.
Aber dann soll das Kühlmittel seine Wärme-Last im Wärmetauscher (vulgo: "Kühler"😉 an die umgebende Luft abgeben. Damit das klappt, sollte das Wasser so heiß sein wie irgend möglich, weil nur mit ordentlich Temperaturdifferenz zwischen Kühlmittel und Luft wirklich Wärme abgegeben werden kann.
90 °C ist ein vernünftiger Kompromiss zwischen diesen beiden Zielen, der nebenbei noch das Risiko bei einem Leck ("geplatzter Kühler"😉 in halbwegs beherrschbaren Grenzen hält.
Zitat:
@Friesel schrieb am 5. September 2016 um 18:22:42 Uhr:
Zitat:
Und ich dachte immer das Öl dient in erster Linie zur Schmierung der Beweglichen Teile.
ZUr Schmierung bräuchte man einen Fingehut voll für einen normalen PKW-Motor. [...]
Kannst du diese Aussage mal näher erläutern?
Ich geb ihm ungern recht, aber wie dick ist ein Schmierfilm? Ein paar Zehntel bis wenige Mikrometer? Wieviel innere Fläche hat ein Motor? Ein paar Quadratmeter? Sagen wir 1 m². Dichte Öl etwa 1, also reden wir über 5 µm x 1 m² = 5 cm³.
Zitat:
@Friesel schrieb am 5. September 2016 um 18:22:42 Uhr:
ZUr Schmierung bräuchte man einen Fingehut voll für einen normalen PKW-Motor. Der Rest des Öles ist tatsächlich zur Kühlung da.
Dem ist nach meiner Meinung auch ungefähr so. Wenn ich mir die Dicke der Ölfilme vorstelle, kommt wohl nicht mehr als das zusammen.
Zur Kühlung muss schnellst ausgetauscht werden, sonst ist das Öl schnell kaputt.
Zitat:
@AE01a schrieb am 9. September 2016 um 09:48:26 Uhr:
Zitat:
@Friesel schrieb am 5. September 2016 um 18:22:42 Uhr:
ZUr Schmierung bräuchte man einen Fingehut voll für einen normalen PKW-Motor. Der Rest des Öles ist tatsächlich zur Kühlung da.Dem ist nach meiner Meinung auch ungefähr so. Wenn ich mir die Dicke der Ölfilme vorstelle, kommt wohl nicht mehr als das zusammen.
Zur Kühlung muss schnellst ausgetauscht werden, sonst ist das Öl schnell kaputt.
Ja, daher ja die größere Ölmenge, die dann auch den Vorteil hat, Schadstoffe besser verteilen zu können um den Ölwechsel in längeren Intervallen zu ermöglichen. Da die Ölmengen in den letzten Jahren doch wesentlich abgenommen haben, die möglichen Wechselintervalle sind verlängert haben, kann man 2 Sachen ablesen, der Schadstoffeintrag sinkt, die Konstruktion nimmt dem Öl Kühlungsaufgaben ab(zb durch geringere Anfettung).
Man denke nur mal an die Kolben! Die nehmen viel Wärme durch die Verbrennung auf weil sie ja den heißen Gasen genauso ausgesetzt sind wie die (gekühlte) Zylinderwand, haben aber nur eine minimale Kontaktfläche zur Lauffläche über die Kolbenringe. Die Wärme muss aber auch hier abgeführt werden. Das wird fast vollständig durch das Öl bewerkstelligt. Deshalb hatten (haben) luftgekühlte Motoren (wie zb der berühmte Käferboxer) auch Ölkühler. Hochbelastete Sportmotoren sogar bei Flüssigkeitskühlung.
Wobei die Kolben ja tendenziell kleiner geworden sind, oder?
Zitat:
@Diabolomk schrieb am 9. September 2016 um 10:04:19 Uhr:
Wobei die Kolben ja tendenziell kleiner geworden sind, oder?
Eigentlich nicht. Im Schnitt hat ein Zylinder den Hubraum von ca. 0,4-0,5L. Beim Downsizing werden vor allem Zylinder weggelassen.