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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

Nö, der Wirkungsgrad ist besser. Deswegen brauchen die seit TDI ja auch teilweise Zuheizer, weil es sonst in der Bude nicht warm wird.

Zitat:

@schreyhalz schrieb am 21. November 2021 um 20:47:00 Uhr:

Moin Moin !

Zitat:

@schreyhalz schrieb am 21. November 2021 um 20:47:00 Uhr:

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:

@schreyhalz schrieb am 21. November 2021 um 20:47:00 Uhr:

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:

@schreyhalz schrieb am 21. November 2021 um 20:47:00 Uhr:

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:

@schreyhalz schrieb am 21. November 2021 um 20:47:00 Uhr:

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

War sowieso mein letzter Beitrag zu dem Thema. Jeder darf ja glauben, was er denkt. Und jeder, der an seiner Meinung auch mal zweifelt, kann ja versuchen diese zu bestätigen oder herausfinden, daß man doch noch was lernen kann. Nennt sich Fortschritt. Wissenschaftliche Quellen sind gennant z.B. Motortechnische Zeitschrift MTZ .

Zitat:

@desinteressierter schrieb am 21. November 2021 um 20:50:15 Uhr:

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.

Danke. Beantwortet zwar nicht meine Fragen, aber ist interessantes Zeugs. Allerdings geht's hier um einen Gas-Stationärmotor, mit einem fixen Verhältnis zwischen Verdichtungs- und Expansionshub von 1:1,15. Klar das hier kaum mehr Effizienz rausschaut. Eine Limitierung auf dieses Verhältnis konnte ich in dem Beitrag nicht rauslesen. Nach meinem Wissensstand fährt Toyota ein höheres Verhältnis zwischen Verdichtungs- und Expansionshub. Müsste bei 1:1,3 liegen.

Der 1.5TSI ACT, der den Miller-Cycle verwendet hat einen spezifischen Verbrauch von 222g/kWh (~39%), was sensationell ist. Er setzt ebenfalls auf die von dir genannten Optimierungen wie geregelte Pumpe, reduzierte Lagerspiele etc. das volle Programm. Macht heute jeder, ist nicht Toyota-exklusiv. Woher kommen also die 3% die Toyota beim Benziner vorne liegt wirklich?

Grüße,

Zeph

Zitat:

@Go}][{esZorN schrieb am 21. November 2021 um 21:48:35 Uhr:

Nö, der Wirkungsgrad ist besser. Deswegen brauchen die seit TDI ja auch teilweise Zuheizer, weil es sonst in der Bude nicht warm wird.

Ist das nun der Grund, oder eine Folge dessen, das der Diesel langsamer verbrennt und somit im Brennraum den Arbeitdruck länger aufrecht erhält? Das Ganze wird ja durch die Mehrfacheinsprizung noch zusätzlich unterstützt.

Zitat:

@85mz85 schrieb am 21. November 2021 um 22:38:46 Uhr:

Und dieser Wert ist etwa der rechnerische Verdichtungswert multipliziert mit dem Grad der Zylinderfüllung multipliziert mit dem Temperaturausdehnungskoeefizienten von Gas mal (Verdichtungsendtemperatur- Verdichtungsanfangstemperatur) .

Schau her, da schreibst gleich den nächsten Unfug. Temperaturausdehnungskoefizenten Gas....den möcht ich hier sehen:-)

Du verdichtest da Luft, ein adiabatisches Gasgemisch in idR unbekanntem Mischungsverhältniss -kein einfaches Gas. Und die verschidenen Gasanteile reagieren auch noch unterschiedlich auf die Erwärmung beim Verdichten, was die Berechnung zusätzlich erschwert bis unmöglich macht.

Das lässt sich nicht einfach ala Volker hopladiehop berrechnen.....

Und nur mal ein keiner Wink als Erinnerung:

Zitat (20.10. 11 Uhr sowas):"dabei mal ein grober Überschlag : Verdichtung 1 zu 16 mit dem üblichen Ladedruck von 1,4 bar ergibt eine rechnerische Verdichtung von 22,4"

Hier setze nicht ich eine Erhöhung des Ladedrucks mit einer Verdichtungssteigerung gleich.... das ist eben nicht der Fall, es steigt lediglich der Kompresionsdruck :-) Die Verdichtung ist und bleibt identisch da mechanisch vorgegeben.

 

@ Rainer

Ein Diesel verbennt nicht langsamer als ein Benziner, (OK im gewissen Sinne schon) sondern komplett anders. Beim Benziner zündet ein Gemisch und expandiert. Beim Diesel wird Brennstoff zugeführt und verbrennt -solange weiter zugeführt wird - und erhitzt dabei die Luft im Zylinder.

Das sind zwei 100% unterschiedliche Prozesse.

Mehrfacheinspritzungen hast idR um einenn ruhigeren Verbrennungsablauf zu erhalten. Gibbet beim Benziner auch -3-4 Voreinspritzungen, aber da dient es, um das Lambdaverhältniss zu optimieren.

@MrFleetwood

Hab ich nur zitiert

Uffbasse!!

Zitat:

@Zephyroth schrieb am 21. November 2021 um 22:43:20 Uhr:

 

Danke. Beantwortet zwar nicht meine Fragen, aber ist interessantes Zeugs. Allerdings geht's hier um einen Gas-Stationärmotor, mit einem fixen Verhältnis zwischen Verdichtungs- und Expansionshub von 1:1,15. Klar das hier kaum mehr Effizienz rausschaut. Eine Limitierung auf dieses Verhältnis konnte ich in dem Beitrag nicht rauslesen. Nach meinem Wissensstand fährt Toyota ein höheres Verhältnis zwischen Verdichtungs- und Expansionshub. Müsste bei 1:1,3 liegen.

Der 1.5TSI ACT, der den Miller-Cycle verwendet hat einen spezifischen Verbrauch von 222g/kWh (~39%), was sensationell ist. Er setzt ebenfalls auf die von dir genannten Optimierungen wie geregelte Pumpe, reduzierte Lagerspiele etc. das volle Programm. Macht heute jeder, ist nicht Toyota-exklusiv. Woher kommen also die 3% die Toyota beim Benziner vorne liegt wirklich?

Grüße,

Zeph

Also bei der Publikation geht es um die Steuerzeiten bezüglich der Gemischbildung und da spielt es keine Rolle ob der Motor mit Gas oder Benzin gespeist wird. Auf Seite 9 Abb. 6 und Seite 11 Abb. 7 ist der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis des Verdichtungs- und Expansionshub und dem spezifischen Kraftstoffverbrauch ersichtlich.

207 g/kWh bei einem Verhältnis von 1:1,0 und 205 g/kWh bei 1:1,15, das kann man auch gerne auf 1:1,3 extrapolieren, die Zahlen bleiben einfach irrelevant, 1 - 2 %. Und wenn man sich noch das p-V Diagramm genau anschaut, dann ist die Limitierung dieses Verhältnis über die limitierenden Steuerzeitenbegrenzung des mechanischen Ventiltriebes doch ersichtlich. Nicht ohne Grund hat man die Massenträgheiten des Ventiltriebes mit modelliert. Hinzu kommen noch Rückströmungsverluste etc.

Die angeblichen Vorteile sehe ich nicht:

Toyota:

https://www.epa.gov/.../...-liter-atkinson-cycle-engine-cooled-egr.pdf

 

EA888 Gen. 3B (älterer Motor)

https://www.greencarcongress.com/2015/05/20150514-gen3b.html

 

Zumal ein Direkteinspritzer man bezüglich Verbrauch viel mit Abgasrückführung und dem Schichtladungsbetrieb mit einem Lamda > 1 beeinflussen kann. Also nur ein anderes Motormangement. Es ist also viel mehr der Frage der Stragie und Optimierung des Motormangement. Nichts anderes wurde zwischen den Gen. 3 und 3B getan. Die Kolbenform wurde noch entsprechend angepasst.

 

Zitat:

@kasemattenede schrieb am 21. November 2021 um 21:09:59 Uhr:

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.

....

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.

Wenn mir einer mit "Gleichdruckprozess" ankommt, dann "das ist Fakt" als Argument bringt und ohne die Kinetik zu kennen bzw. zu berücksichtigen (in jedem p-T oder p-V Diagramm stecken Annahmen darüber drin), dann würde der bei mir ganz schnell durchfallen. Hab genug Diplomanden und Doktoranden betreut, solche Leute gebe ich mir nicht. Real Life haben die dann ganz schnell einen "Ban" ;)

@rainer: "Ist das nun der Grund, oder eine Folge dessen, das der Diesel langsamer verbrennt und somit im Brennraum den Arbeitdruck länger aufrecht erhält?"

Fast. Wenn du nun den Weg des Kolbens vor deinem geistigen Auge als verschwendet betrachtest, dann hast du den wesentlichen Punkt wieso die langsame Verbrennung aus Sicht des Wirkungsgrades nicht so geil ist. Die Aussage "Gleichdruckprozess" ist ne Krücke, die aus der Kinetik der jeweiligen Verbrennung abgeleitet wird. Und die schnellere Kinetik ist halt auch der Grund, wieso die Einspritzdrücke immer höher wurden. Weil mehr Oberfläche gleich mehr Speed ergibt und dieser Speed erhöht wiederum den Kolbenmitteldruck bzw. Wirkungsgrad.

Zitat:

@rainer: "Ist das nun der Grund, oder eine Folge dessen, das der Diesel langsamer verbrennt und somit im Brennraum den Arbeitsdruck länger aufrecht erhält?"

 

Fast. Wenn du nun den Weg des Kolbens vor deinem geistigen Auge als verschwendet betrachtest, dann hast du den wesentlichen Punkt wieso die langsame Verbrennung aus Sicht des Wirkungsgrades nicht so geil ist. Die Aussage "Gleichdruckprozess" ist ne Krücke, die aus der Kinetik der jeweiligen Verbrennung abgeleitet wird. Und die schnellere Kinetik ist halt auch der Grund, wieso die Einspritzdrücke immer höher wurden. Weil mehr Oberfläche gleich mehr Speed ergibt und dieser Speed erhöht wiederum den Kolbenmitteldruck bzw. Wirkungsgrad.

Das sehe ich ein bischen anders.

Und ich sehe dabei nicht nur den Weg des Kolbens, sondern auch den Winkel, mit dem die Pleuelstange die Kraft der Gasexpansion auf die Kurbelwelle überträgt.

Wenn der Kolben am obersten Totpunkt steht, kannst du Druck auf den Kolbenboden ausüben wie du willst, er wird keine mechanische Arbeit in Richtung Kurbelwelle weitergeben, weil die Hebelwirkung über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle gleich NULL ist. Sprich, je weiter sich der Kolben auf halber Wegstrecke nach unten befindet, desto verlustfreier wird der Arbeitsdruck im Brennraum als Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen.

Und genau das passiert ja dadurch, das der Diesel langsamer verbrennt und diese Eigenschaft durch die Mehrfacheinspritzung gar noch begünstigt wird. Der max. Arbeitsdruck ist zwar geringer, als beim Benziner, kommt aber etwas später zustande und hält etwas länger an.

Die Hebelwirkung über das Pleuel auf die Kurbelwelle ist somit größer und es kommt prozentual mehr von diesem Kraftmoment in der Kurbelle an.

Der Rotationswinkel der Kurbelwelle ist dann aber, in Verhältnis zum Kolbenweg, in diesem Moment gringer.

Unterm Strich erreicht der Dieselmotor nicht so hohe Drehzahlen, hat aber unten rum mehr Drehmoment.

@desinteressierter

Viel zu lesen und zu behirnen. Danke!

Grüße,

Zeph

Zitat:

@Rainer_EHST schrieb am 22. November 2021 um 20:10:37 Uhr:

Sprich, je weiter sich der Kolben auf halber Wegstrecke nach unten befindet, desto verlustfreier wird der Arbeitsdruck im Brennraum als Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen.

Da unterliegst du einem Denkfehler. Die Arbeit, die pro Hub an die KW weitergereicht wird lässt sich beschreiben durch F*s (genauer gesagt dessen Integral, weil F nicht konstant ist). Dabei ist s der zurückgelegte Weg des Kolbens, F die Kraft auf den Kolben. Vollkommen unabhängig von irgendeinem Hebel - Was soll der denn auch bewirken? Wo soll die Energie durch einen ungünstigen Hebel hin? Man bekommt ja dadurch keine Wärmeverluste.

Wo optimalerweise der Zündzeitpunkt liegen sollte, kann man sich schön im PV-Diagramm darstellen. Da macht die Wärmezufuhr (theoretisch) ausschließlich direkt im OT Sinn. Praktisch ist das aber nicht möglich, die Wärmezufuhr geschieht nicht "von jetzt auf gleich", sodass in der Praxis die Schwerpunktlage der Verbrennung irgendwo im Bereich 10° n.OT. liegt. Da spielen noch Faktoren wie Klopfen und Zylinderspitzendrücke mit ein. Dafür hab ich jetzt nur auf die schnelle keine konkreten Werte gefunden, aus dem Gedächtnis raus.

Zitat:

@Rainer_EHST schrieb am 22. November 2021 um 20:10:37 Uhr:

 

Wenn der Kolben am obersten Totpunkt steht, kannst du Druck auf den Kolbenboden ausüben wie du willst, er wird keine mechanische Arbeit in Richtung Kurbelwelle weitergeben, weil die Hebelwirkung über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle gleich NULL ist. Sprich, je weiter sich der Kolben auf halber Wegstrecke nach unten befindet, desto verlustfreier wird der Arbeitsdruck im Brennraum als Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen.

Ja, korrekt, trotzem die falsche Schlussfolgerung. Stell dir vor, es gäbe einen Diesel der (übertrieben) Nitroglycerin einspritzen könnte. Du suchst dir den (Zünd/Einspritz-)Winkel aus der dir passt und das wars. Nur leben wir nicht in dieser idealen Welt.

Beim Dieselkraftstoff: Der Tropfen muss erst mal Temperatur aufnehmen bevor der brennt und dann dauert es einen Moment bis der abgebrannt ist. Weils eine durch Diffusion limitierte Flamme ist. Rate wieso kaum ein Diesel über 5000 dreht. Und mal lockere 14-16.000 beim Otto-Motorrad, jedenfalls 600er. Es gibt halt Gründe, wieso ein Diesel beim Zweirad einfach scheisse ist und diese "Drehmomentmonster" schlicht nichts taugen.

Beim Otto ist die Flamme im Gegensatz zum Diesel nicht so sehr durch Stofftransport limitiert. Trotzdem geht nicht mehr als etwa 23-24 m/s mittlere Kolbengeschwindigkeit, weil danach der Wirkungsgrad so im Arsch ist dass die Abgastemperaturen das Material ermorden. Siehe https://i.ebayimg.com/00/s/NjQ1WDQ0Mw==/z/hOkAAOSw5P1ck82g/$_10.JPG .... auch Flammen von Ottokraftstoffen sind endlich schnell. Und deswegen hat auch HCCI ein deutliches Potenzial was Wirkungsgrade angeht. Übrigens auch einer der "Tricks" mit dieser Vorkammerzündung. Du bekommst zusätzliche Turbulenz in den Brennraum, die am Ende hilft. Was übrigens beim Diesel auch der Grund ist warum Ingenieure Drallklappen eingebaut haben. Du willst dass der Kram schnell abbrennt. So schnell es irgendwie geht. Weil nur dann der Kolben ausreichend weit oben ist um eben noch guten Mitteldruck zu erzeugen.

Man merkt, das einige den fundamentalen Unterschied zw Diesel und Benziner einfach nicht (er)kennen....

Die Dinger sehen zwar ähnlich aus, funktionieren aber komplett unterschiedlich.

Sinnlos da weier zzu reden.

Zitat:

@Pfranzy schrieb am 16. November 2021 um 19:55:31 Uhr:

Moin. Ein Dieselmotor wird ja bekanntlich viel langsamer warm als ein Benziner.

[...]

Der Hauptgrund ist mehr , dass bei der Verbrennung weniger Wärme entsteht, als beim Benziner , was ich aber überhaupt nicht verstehe.

Darf ich fragen, woran Du das festmachst? Aus der Erfahrung bei kalter Witterung? Weil das Fahrzeug zu wenig Heizungswärme erzeugt? (Diese Erfahrung kenne ich noch vom meinem 1.9 TDI).

Ich möchte nur auf eine Sache hinweisen, die gerne nicht beachtet wird. Der ungedrosselte Dieselmotor (zutreffend bei VAG praktisch alle EU3 und älter) erwärmt ständig eine größere Luftmenge als ein gedrosselter Motor. Es gibt eine tote Luftmasse, die an der Verbrennung nur in der Form teilnimmt, weil sie Verbrennungswärme aufnimmt und diese mit zum Auspuff mitnimmt.

Beim gedrosselten Otto-Motor sind die Gastemperaturen nach Expansion höher und es findet aufgrund des höheren Temperaturgefälles ein höherer Wärmetransport in den Block statt (ins Kühlwasser).

Es ist nicht alles dem Wirkungsgradunterschied in die Schuhe zu schieben. :)

Moin Moin !

@MRFleetwood

Zitat:

Schau her, da schreibst gleich den nächsten Unfug. Temperaturausdehnungskoefizenten Gas....den möcht ich hier sehen:-)

Du verdichtest da Luft, ein adiabatisches Gasgemisch in idR unbekanntem Mischungsverhältnis..............

Bitteschön : https://de.wikipedia.org/wiki/Ausdehnungskoeffizient

Der Fehler , den man macht , wenn man das Gas als ideal betrachtet , ist vernachlässigbar klein.

Zitat:

dabei mal ein grober Überschlag : Verdichtung 1 zu 16 mit dem üblichen Ladedruck von 1,4 bar ergibt eine rechnerische Verdichtung von 22,4"

Hier setze nicht ich eine Erhöhung des Ladedrucks mit einer Verdichtungssteigerung gleich.... das ist eben nicht der Fall, es steigt lediglich der Kompresionsdruck :-) Die Verdichtung ist und bleibt identisch da mechanisch vorgegeben.

Das Zitieren solltest du mal üben !

da du das anscheinend nicht verstanden hast : Wenn du eine Verdichtung unaufgeladen von 1 zu 16 hast , hast du rechnerisch bei einer Vorverdichtung auf 1,4 bar eine Gesamtverdichtung von 1 zu 22,4. Und nein , das ist nicht die Kompression, die liegt weit höher, weil dazu noch die Wärmeausdehnung kommt.

MfG Volker

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