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Warum "wandelt" ein Diesel weniger Energie in Wärme um?

Themenstarteram 16. November 2021 um 19:55

Moin. Ein Dieselmotor wird ja bekanntlich viel langsamer warm als ein Benziner. Ein Grund ist , dass der Dieselmotor allgemein mehr Masse hat als ein Benzin Motor. Das ist aber nicht Hauptgrund. Der Hauptgrund ist mehr , dass bei der Verbrennung weniger Wärme entsteht, als beim Benziner , was ich aber überhaupt nicht verstehe. Diesel hat pro Liter mehr Energie als Benzin , weil die Energiedichte höherist , also kann weniger Diesel in ein Motor eingespritzt werden, als in einem Benziner und trotzdem hat der Diesel richtig viel Power. Aber jetzt kommt der Punkt , den ich nicht verstehe. Warum entsteht da jetzt weniger Wärme als in einem Benziner? Beispiel: in einem Benzinmotor wird jetzt so viel Benzin eingespritzt , dass genau so viel Energie jetzt vorhanden ist , als wie in einem Dieselmotor Diesel eingespritzt wird . Und die Verbrennung vom Diesel läuft allerdings trotzdem, weniger warm ab , als in den Benzinmotor , obwohl in beiden Motoren jetzt genau "gleich viel" Energie vorhanden ist. Kann mir das bitte mal jemand erklären?

Ich hoffe , dass ihr versteht was ich meine.

Und Übrigens ich bin neu hier , also bitte nicht wundern, falls hier irgendwas falsch ist :)

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116 Antworten

Kann mich nicht erinnern, das die EA827 Diesel Version damals recht stöhranfällig gewesen wäre. Meine 50PS Golf 1 Rakete damals hat erst der Rost mit annäernd 300000km geschafft, und der 54PS danach wurde mit fast 200000km verkauft.

Auch als TURBO waren das bekannte Dauerläufer. Der Block/Kopf waren zwar ähnlich, aber Dieselspezifisch angepasst/verstärkt. Risse in den Vorkammern gabs öfter, aber sonst....

Bei der Post lag wohl eher das Problem im Nutzungsprofil und dem Anwender....die Drehzahlfreudigkeit von dem Ding konnten sie wohl nicht im Zaum halten.

Ja, die haben das ein oder zwei Jahre später geändert, dann hielten die auch. Aber die ersten waren eine Katastrophe.

Aber wie gesagt: ist OT. ;)

Genau, iss bisher fast alles OT

Die 1.5er waren in allen Baujahren Murks, die 1.6er etwas haltbarer. Risse zwischen den Ventilsitzen waren aber auch bei denen noch die Norm. Pech halt, wenn die bis in einen Wasserkanal reichten oder die Sitzringe rausfielen. Und die Verteilerpumpen waren chronisch undicht.

Bei Mercedes liefen die alten Diesel ca. 400tkm, dann sprangen sie bei Kälte nicht mehr an. Die Nachfolger ab 1983 im 201, 124 etc. laufen dagegen locker eine Million, solange Öl und Wasser drin sind.

Und um den Bezug zum Topic herzustellen: sparsamer sind sie auch.

Zitat:

@Zephyroth schrieb am 17. November 2021 um 08:22:11 Uhr:

Ganz unrecht hat er nicht. Das war früher mal. Da waren die Dieseln noch richtige Eisenschweine, mit dicken Zylinderwänden und schweren Kurbelwellen, weil man nicht genau berechnen konnte, wo das tatsächlich liegt. Aufgrund der hohen Kompression von über 20:1 (damals zumindest), baute man eben alles massiver.

Heute kann man die Drücke ganz genau berechnen und dann erkennt man, dass der Diesel vom Block her nicht wesentlich stabiler sein muss, als ein Benziner. Lediglich Lager und Kurbelwelle müssen etwas massiver sein, da der Diesel seine Leistung über Drehmoment, nicht über Drehzahl holt. Aber das bischen mehr, hat kaum Auswirkungen auf die Aufwärmdauer. Das hat tatsächlich mit dem höheren Wirkungsgrad zu tun.

Anzumerken ist noch, dass die hohe Expansion inzwischen auch bei Benzinmotoren nach dem Atkinson- oder Miller-Cycle ausgenutzt wird. Auch dort steigt dadurch der Wirkungsgrad. So ist beispielsweise mein 1.8er-Benziner im Prius+ mit 40% Wirkungsgrad nicht mehr weit hinter den besten Dieseln (~45%). Der neueste Atkinson-Motor von Toyota bringt es sogar auf 42%.

Grüße,

Zeph

Sorry, das ist einfach nur Quatsch.

Der Verbrennungshöchstdruck ist proportional mit den Verdichtungsverhältnis und der Grund warum ein aufgeladener TDI Drücke bis 160 Bar erreicht, die um ein vielfaches höher sind als die 110 Bar bei einen aufgeladenen Otto-Direkteinspritzer. Die 160 Bar sind auch der Grund warum Kolben, Pleuel und Zylinderkurbelgehäuse massiver ausgeführt sind. Die Drücke waren schon immer bekannt, die konnte man früher einfach messen.

Das mit dem genau berechnen ist ebenfalls Käse, hast Du jemals eine Verbrennungssimulation durch geführt, ich glaube eher nicht. Denn ohne großes Rechenzentrum bleibt nur das laminare Flammenmodell mit gemessenen Parameter für das Flammenmodell. Und ein turbulentes Flammenmodell verwendet wegen der hohen Rechenkapaität kaum jemand, da dann eine Messung deutlich günstiger wäre.

Und höre bitte auf immer alles mit den größen Expansionhub und Atkinson zu begründen. Das was über die Ventilsteuerzeiten erreicht wird, ist kaum von Bedeutung. Der Diesel hat nicht wegen den angeblichen größeren Expansionhub (der gar nicht existiert) einen höheren Wirkungsgrad. Sondern einfach durch die höhere Verdichtung einen höheren Carnot Wirkungsgrad bzw. einen höheren thermodynamischen Wirkungsgrad. Einfache Grundlagen der Wärmekraftmaschine, ja das hast Du in deiner ersten Antwort bereits richtig erläutert.

Wovon hängt denn der Carnot-Wirkungsgrad ab?

Wie erklärst du die 42% bei einem Benziner, wenn Atkinson nix bringt? Bzw. Wieso setzen inwischen wegen der Effizienz auf Miller-Cycles?

Grüße,

Zeph

Beim idealen Kreisprozess Diesel Gleich druck-, Benziner Gleichraumprozess ergibt sich automatisch, daß der Wirkungsgrad im Gleichdruckprozess (langsame Verbrennung) größer ist als am Gleichraumprozess (schnelle Verbrennung). Sprich der thermische Wirkungsgrad beim Diesel ist besser als bei Benzin-/Gasmotoren. Soweit die Theorie. Im heutigen Motorenbau ist es normal so, daß der Dieselmotor also aus der gleichen eingesetzten Energie mehr mechanische Arbeit erzielt und damit weniger Abwärme als ein Ottomotor. Wenn beide Motoren Stand der Technik sind, sollte das so sein.

Es ist sogar so, dass der Gleichdruckprozess (Diesel) bei gleicher Kompression wirkungsgradtechnisch hinter dem Gleichraumprozess (Otto) liegt.

Der Ottomotor hängt von der Kompression allerdings irgendwo bei 12:1 fest, während Diesel höher verdichten kann. Daraus entsteht dann der in der Praxis vorfindbare Wirkungsgradvorteil.

Problem ist, daß der thermische Wirkungsgrad mit der Verdichtung steigt, aber der mechanische sinkt. Damit ein Kammer- Diesel anspringt muß die Verdichtung höher sein als beim Direkteinspritzer, da er mehr Kompressionswärme benötigt um zu Zünden und die Oberflächen durch den zerklüfteten Verbrennungsraum, welche beim Kaltstart der komprmierte Luft die Wärme entziehen größer ist als beim Direkteinspritzer. Das Optimum liegt ungefähr bei 14:1. Beim Diesel für den Kaltstart zu wenig für den Otto wegen der Klopffestigkeit zu viel. Also beide Systeme haben Nachteile und erreichen natürlich nicht den Idealprozess. Fazit: wenn beide Motoren nach dem heutigen Stand der Technik gebaut werden, wird der Diesel den höheren mechanischen Wirkungsgrad aufweisen. Dies hat automatisch zur Folge, daß er weniger Abwärme hat.

Zitat:

@85mz85 schrieb am 21. November 2021 um 16:35:49 Uhr:

Beim idealen Kreisprozess Diesel Gleich druck-, Benziner Gleichraumprozess ergibt sich automatisch, daß der Wirkungsgrad im Gleichdruckprozess (langsame Verbrennung) größer ist als am Gleichraumprozess (schnelle Verbrennung). Sprich der thermische Wirkungsgrad beim Diesel ist besser als bei Benzin-/Gasmotoren.

Das ist deine Theorie und die ist grundfalsch. Was du dir auch selbst leicht ableiten kannst - mit "Kohlestaub" und dessen langsamer Verbrennung stürzt der Wirkungsgrad auf nahe Null. Der Kolben warrer nicht auf die Verbrennung, im Extremfall wäre der Kolben eher unten als der Staub durch die beschissene spezifische Oberfläche abgebrannt.

Die Geschwindigkeit der Verbrennung zu erhöhen (homogenes Durchzünden statt Flammfront) macht übrigens der HCCI Motor. Und wenn du dir https://www.motorradonline.de/typen/honda-patent-vorkammerzuendung/ anschaust, auch dieser "Zündstrahl" zieht die Abbrandgeschwindigkeit durch die zusätzliche Turbulenz und "satte" Zündenergie nach oben.

Theoretisch wärs am besten wenn ein Otto irgendwo um 15° nach OT vollständig durchgebrannt wäre. Was er praktisch bei Last und etwas Drehzahl nicht schafft. Der Diesel übrigens auch nicht. Weshalb der eben einen "annähernden Gleichdruck" anfangs hat. Der Kolben expandiert bereits, während die Verbrennung selbst noch nicht abgeschlossen ist. Diese Effekte heben sich anfangs (nahezu) auf und das kostet effektive Expansion. Das ist halt nicht gut für den Wirkungsgrad, deutlich schneller wäre deutlich besser. Der Weg, den der Kolben zurücklegt während die Verbrennung noch im vollen Gange ist - das ist quasi verlorener Hubraum.

Übrigens auch der Grund, warum Schiffsdiesel deutlich mehr Wirkungsgrad schaffen. Die Verbrennung ist faktisch abgeschlossen wenn der Kolben noch sehr weit oben ist. Da misst du die Drehzahl nicht mit einem Stroboskop, da reicht eine Stoppuhr bis Kalender.

 

 

 

Die Fläche unter der Kurven beider Prozesse zeigt eindeutig, wissenschaftlich belegt, daß der Gleichdruckprozess also eher Diesel einen höheren Wirkungsgrad hat. Gegen die Physik ist halt kein Kraut gewachsen. In der Wirklichkeit hat der Dieselmotor den höchsten mechanischen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine, da er durch die "langsame" Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes von außen nach innen dem idealisierten Gleichdruckprozess am nächsten kommt. Da der Ottomotor ein homogenes Gemisch bildet, verbrennt es schlagartig und damit ist er eher beim Gleichraumprozess, welcher vom thermischen Wirkungsgrad schlechter ist als der Gleichdruckprozess. Man könnte natürlich auch Benzin wie Diesel verbrennen. Das wäre dann theoretisch ein mit Benzin betriebener Dieselmotor, da der Unterschied das Gemisch ist, homogen(Verbrennungsverfahren nach Otto) oder inhomogen (Verbrennungsverfahren nach Diesel) und nicht der Kraftstoff oder die Zündungsart.

Moin Moin !

 

Zitat:

Ja, nur ist der Mitteldruck ein Resultat der zugeführten Wärme und nicht der Kompression.

Ich kenne keinen Motor , bei dem Wärme "zugeführt" wird. Die Wärme entsteht zum einen wg. der Kompression und zum anderen natürlich aus dem Verbrennungsprozess. Und da kommt die Aufladung ins Spiel , ist mehr Luft im Zylinder, kann auch mehr Sprit eingespritzt werden und es kommt logischerweise zu höheren Temperaturen.

Zitat:

Jo, und was macht der Lader im Diesel? Grundsätzlich dafür sorgen, das genug Luft für den Brennstoff im Brennraum ist

Natürlich , und das bedeutet , das im Gegensatz zum Sauger bereits zu Beginn des Verdichtungshubes ein Überdruck im Zylinder herrscht. Logischerweise also am Ende eine wesentlich höhere Kompression.

Zitat:

Sorry @ Volker, aber selten so einen technischen Unsinn gelesen.....

Der Lader änder nichts, aber auch gar nichts am Verdichtungsverhältnis. Isso, bleibt so.

Du wirfst Druck mit Geomtrie durcheinander

Der Einzige, der das durcheinanderwirft , bist du.

Zitat:

Der Lader soll auch keinesfalls die Verdichtung erhöhen, sondern die Zylinderfüllung. Das dabei der Druck steigt ist normal, hat aber mit dem Verdichtungsverhältis nichts zu tun, das bleibt unverändert

Der Einzige , der behauptet, das Verdichtungsverhältnis würde sich ändern , bist du. ich habe solchen Unsinn nie geschrieben , sondern ich schrieb, dass dadurch sich die Kompression erhöht.

und nochmal für dich: Verdichtung ist das rechnerische Verhältnis von Brennraumvolumen zu Hubraum.

Kompression ist der Wert , den ich mit einem Kompressionsprüfer (deshalb heisst der so und nicht Verdichtungsprüfer ! ) messe. Und dieser Wert ist etwa der rechnerische Verdichtungswert multipliziert mit dem Grad der Zylinderfüllung multipliziert mit dem Temperaturausdehnungskoeefizienten von Gas mal (Verdichtungsendtemperatur- Verdichtungsanfangstemperatur) .

Genau das ist dann auch der Grund dafür, dass bei Aufladung von Otto-Motoren in aller Regel das Verdichtungsverhältnis abgesenkt werden muss , weil ansonsten die Kompression für ein Überschreiten der Klopfgrenze sorgen würde.

MfG Volker

Zitat:

@Zephyroth schrieb am 21. November 2021 um 15:34:59 Uhr:

Wovon hängt denn der Carnot-Wirkungsgrad ab?

Wie erklärst du die 42% bei einem Benziner, wenn Atkinson nix bringt? Bzw. Wieso setzen inwischen wegen der Effizienz auf Miller-Cycles?

Grüße,

Zeph

In den man die Reibung über eine geregelte Ölpumpe und vor allem reduzierte Lagerspiele und somit einer kleineren Ölpumpe, verringert.

Einfach mal hier schauen:

Seite 11

https://docplayer.org/...hsel-im-verbrennungsmotor-mtz-fachtagung.html

 

Verbesserung bezüglich Aktinson von 207 zu 205 g/kWh. Das entsprechend gerade mal 1% und mehr ist über die Steuerzeiten auch nicht zu holen.

Sagt mal „Ihr“ Spezialisten die hier mit Fachbegriffen und Theorien so selbstbewusst um sich hauen, ich hab mal eine Frage?

Wo habt Ihr eigentlich Euer detailliertes „Fachwissen“ her. Allgemein gültige Theorien können das ja nicht wirklich sein, da sich anscheinend wenig ergänzt und Ihr euch ja immer wieder widersprecht.

Stecken da falsch angewendete Wikipedia Theorien dahinter oder ist da wirklich erlerntes und in der Praxis angewandtes Fachwissen die Grundlage?

Versteht mich nicht falsch…..ich will hier bestimmt keine „Referenzen“ sehen, aber die Themenkreise Motorentechnik und Thermodynamik sind ja nun nicht soo jung als das sich die Fachwelt da nicht mittlerweile auf gesicherte Erkenntnisse geeinigt hätte.

Nach ausgiebigem Austausch der Argumente sollte doch wenigstens eine Annäherung auf eine gemeinsame und allgemein gültige Antwort machbar sein,

Irgendwie hab ich hier „den roten Faden zur Fragestellung“ verloren.

Das Eingangsthema ist eigentlich, warum ein Dieselmotor weniger Wärme produziert.

Ich denke mal der eigentliche Grund ist, das Diesel langsamer als Benzin verbrennt und somit auch mit weniger heißer Flamme.

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