Wieso ergibt sich ein höherer Verbrauch bei großen Drosselverlusten?
Öfter habe ich schon gelesen, dass große Drosselverluste den Verbrauch steigern. Z.B durch die Drosselklappe. Dadurch verliert man doch Arbeit, weil der stärker saugen muss. Wird die Arbeit dann wieder rausgeholt durch mehr Kraftstoff?
Bei Fehlern unbedingt belehren.
Mfg Christian
Beste Antwort im Thema
Um die Sache mit den Drosselverlusten zu verstehen, kommt man nicht am pv-Diagramm des Viertaktmotors vorbei. Da wird der Zylinderdruck über dem Kolbenweg aufgezeichnet. Eine schöne Animation kann man sich hier herunterladen: https://...educational-animation.com/.../download.php
Im Uhrzeigersinn durchlaufene Flächen bedeuten positive Arbeit, d.h. hier wird Energie auf die Kurbelwelle übertragen, gegen den Uhrzeigersinn durchlaufene Flächen bedeuten Verluste, im Fall von Drosselbetrieb durch das Ansaugen gegen niedrigen Saugrohrdruck. Zur Vorstellung: Beim Ansaugtakt bewegt sich der Kolben vom oberen zum unteren Totpunkt. Wenn über und unter dem Kolben der gleiche Druck herrscht, dann sind für den Ansaugtakt im wesentlichen nur mechanische Reibungsverluste zu überwinden. Wenn durch Drosselung im Ansaugweg auf der Kolbenoberseite z.B. 300 mbar vorhanden sind und an der Kolbenunterseite Umgebungsdruck von 1000 mbar, dann muss bei der Abwärtsbewegung der Kolben gegen diese Druckdifferenz bewegt werden (Druckdifferenz mal Kolbenfläche = Kraft, Kraft mal (Kolben-)Weg = Arbeit = Energie). Das Ansaugen geht also einfach schwerer als mit geöffneter Drosselklappe.
Der zweite verbrauchsrelevante Effekt beim Drosselbetrieb kommt durch die effektiv niedrigere Verdichtung im Teillastbetrieb zustande: Um den Kraftstoff thermodynamisch optimal auszunutzen, müsste bei Teillast das Verdichtungsverhältnis höher sein als bei Volllast.
Der dritte Einfluss auf den Verbrauch stellt sich durch die bei Teillast langsamere Verbrennung ein; durch die kleinere effektive Verdichtung wird das Benzin-Luftgemisch vor der Zündung weniger erwärmt als bei hoher Zylinderfüllung (Erwärmung durch Kompression im Verdichtungstakt). Die Kraftstoffverdampfung geht langsamer, z.T. unvollständig und die Verbrennung wird langsamer und instabiler als bei hohen Kompressionsdrücken.
Leerlauf ist deswegen ein ziemlich ungünstiger Betriebspunkt; ein großer Teil der durch Verbrennung im Arbeitstakt gewonnenen mechanischen Energie muss die Verluste beim gedrosselten Ansaugen ausgleichen.
Ich wünsch euch ein drosselfreies Wochenende! ;-)
44 Antworten
Er braucht beim langsamen beschleunigen mehr Kraftstoff weil der Motor länger mit geringerer Effizienz läuft.
Gruß Metalhead
Zitat:
@Christian2203 schrieb am 31. Januar 2019 um 11:24:35 Uhr:
ist das den richtigZitat:
@Christian2203 schrieb am 31. Jan. 2019 um 10:29:49 Uhr:
Und deswegen braucht er mehr Kraftstoff oder wie
Ja, ein Staubsauger zieht im Schnitt 1000 Watt, um diesen Unterdruck zu erzeugen.
Beim Ottomotor dürfte das deutlich mehr sein, und diese Leistung muss der Motor natürlich aufbringen, was natürlich Kraftstoff kostet.
Mal schreibt der Te er ist ein Nichtfachmann ,mal einer der Alles versteht,der will uns nur auf den Arm nehmen.
Fachbeiträge (Hochschule)zu diesem Thema gibt es genug im Netz..
Wenn deine Schulbildung reicht einfach mal nachlesen.
B 19
Zitat:
@Bopp19 schrieb am 31. Jan. 2019 um 14:16:46 Uhr:
Wenn deine Schulbildung reicht einfach mal nachlesen.
ich gehe momentan in die 10 Klasse. Niemals wird es dort so ausführlich besprochen. Das Wissen eigne ich mir selber an durch Bücher und Internet. Durch das Schrauben an richtigen Motoren habe ich auch ich sehr viel dazu gelernt, von selber ohne irgendwelche Lehrkräfte; Mechaniker und sonst noch was. Weil ich zurzeit noch nicht die Möglichkeit habe dieses Thema in irgendeiner Weise zu Studieren oder irgendeine Möglichkeit habe jemanden zu fragen der mir wirklich eine Antwort auf die Frage geben kann. So muss ich mir das Wissen irgendwie durch Bücher und weiteren Materialien herholen. Das einer mit 15 Jahren soviel darüber Wissen will ist ja eher unüblich.
Es interessiert mich einfach, nicht nur die Technik selber sondern auch die Physikalischen Hintergründe. Mit " ich kenne mich gut aus" war gemeint im Technischen Sinne, Aufbau eines Motors, Sensortechnik usw. War mein Fehler hätte noch dazu schreiben müssen das ich mich in diesem oben genannten Bereich gut auskenne.
Zum Schluss noch gesagt, falls ihr euch wundert das da 15 Jahre steht. Ja ihr schreibt mir einem 15 Jährigen der in die 10te geht und sich sehr stark mit der Verbrennungsmotor Technik auseinander setzt. Nochmal ein großes Dankeschön an alle die mir versucht haben diesen Zusammenhang zu schildern.
Ihr habt mir sehr geholfen.
Danke
Mfg Christian
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Ein höflicher 15jähriger. Daumen hoch dafür. Du hast eine gute Frage gestellt, nur ist deren Beantwortung wirklich schwierig, da es beim Motor mehr als einen effizienzmindernden Effekt beim Bedrosseln gibt. Aber diese Antworten wurden eh schon gegeben.
Ich will auf was anderes hinaus: Klar sind Verbrennungsmotoren faszinierend (ich war in der Jugend recht ähnlich), nur ist deren Zeit vorbei. Sicher wird's die Dinger noch lange geben, aber die Entwicklung wird zurückgefahren, die Vielfalt wird abnehmen. Falls dich das nur als Hobby interessiert, dann ist das gut. Falls du allerdings darüber nachdenkst, Verbrennerentwicklung zu deinem Beruf zu machen, wäre ich vorsichtig.
Verbrenner gibt's vielleicht noch 20 Jahre, das sind gerade mal 2 Motorgenerationen. Soviel wird da nicht mehr neu kommen.
Just my 2 cents.
Grüße,
Zeph
Ich hatte vor Beruflich auch in die Richtung zu gehen. MTU hatte ich im Sinn, große Maschinen. Als Entwickler. Bis dahin ist aber noch Zeit.
Große Maschinen wird's noch lange genug geben. Ich bezog mich auf PKW.
Grüße,
Zeph
Ja große Maschinen wie die Schiffsdiesel, Notstromaggregate usw.
Zitat:
@Christian2203 schrieb am 31. Januar 2019 um 10:29:49 Uhr:
Und deswegen braucht er mehr Kraftstoff oder wie
Jein. Ein otto läuft "immer" bei etwa Lambda=1. Wenn er viel Luft bekommt, geht viel Kraftstoff durch, dafür sind die Drosselverluste gering. Bei wenig Luftstrom braucht er für die Luft nur wenig Brennstoff, setzt diesen aber sehr ineffizient um.
Wenn du mal zur MTU als Entwickelr willst, dann solltest du als erstes lernen wie man sich Informationen beschafft. Und damit meine ich nicht "ich frag mal in einem Forum und lasse es mir so einfach es geht - aber richtig natürlich - erklären.
Wikipedia wäre ein erster Ansatz. Nach Skripten zu "Kolbenmaschinen" diverser Unis suchen ein anderer.
Und damit bin ich hier raus.
Zitat:
@GaryK schrieb am 31. Jan. 2019 um 16:55:53 Uhr:
dann solltest du als erstes lernen wie man sich Informationen beschafft.
Informationen sind für mich Fachbücher, und Forum ist der letzte Schritt
, bzw wenn ich es nicht anders verstehe. Ich weiss sehr wohl wo ich meine Informationen herbekomme. Falls du meinen etwas längeren Text gelesen hast, stand da drin das ich diesen Bereich nicht Studiert habe. Ist ja dann auch logisch das ich die Fachsprache noch nicht richtig drauf habe, und Wikipedia wird da folglich auch nicht viel weiterhelfen.
Zitat:
@Christian2203 schrieb am 31. Januar 2019 um 08:37:01 Uhr:
So: Drosselverluste entstehen bei Drosselstellen wie eben bei der Drosselklappe. Dadurch wird der Luftstrom stark ausgebremst
Da Du ja lernen möchtest, möchte ich eine kleine Korrektur anbringen: Der Luftstrom wird nicht abgebremst, sondern beschleunigt!
Weshalb? Ist eigentlich ganz einfach: Wenn eine bestimmte Luftmasse durch einen Querschnitt hindurch soll, dann geht das bei kleiner werdendem Querschnitt nur dadurch, dass sich die Luft schneller bewegt (kannst Du sehr einfach bei Durchzug im Zimmer ausprobieren, wenn Du die Tür bis auf einen schmalen Spalt schließt). Beim Motor ist es tatsächlich so, dass die Luft mit Schallgeschwindigkeit, also rund 340 m/s, durch den Spalt saust. Schneller geht es übrigens nicht.
Danke fûr die Antwort
Um im Ladungswechsel das Abgas durch das Frischgas zu ersetzen, ist ein Arbeitsaufwand notwendig. Dieser wird als Ladungswechsel- oder auch Pumpverlust bezeichnet. Die Ladungswechselverluste verbrauchen einen Teil der umgewandelten mechanischen Energie und senken daher den effektiven Wirkungsgrad des Motors. In der Ansaugphase, also während der Abwärtsbewegung des Kolbens, ist im gedrosselten Betrieb der Saugrohrdruck kleiner als der Umgebungsdruck und insbesondere kleiner als der Druck im Kurbelgehäuse (Kolbenrückraum). Zum Ausgleich dieser Druckdifferenz wird Energie benötigt (Drosselverluste). Insbesondere bei hohen Drehzahlen und Lasten (im entdrosselten Betrieb) tritt beim Ausstoßen des verbrannten Gases während der Aufwärtsbewegung des Kolbens ein Staudruck im Brennraum auf, was wiederum zu zusätzlichen Energieverlusten führt, welche Ausschiebeverluste genannt werden.
Habe noch Informationen gefunden.
Wer genau wissen will von wo ich das her habe, der gebe einfach Springer Grundlagen Ottomotor in der Suchmaschine ein.
Um die Sache mit den Drosselverlusten zu verstehen, kommt man nicht am pv-Diagramm des Viertaktmotors vorbei. Da wird der Zylinderdruck über dem Kolbenweg aufgezeichnet. Eine schöne Animation kann man sich hier herunterladen: https://...educational-animation.com/.../download.php
Im Uhrzeigersinn durchlaufene Flächen bedeuten positive Arbeit, d.h. hier wird Energie auf die Kurbelwelle übertragen, gegen den Uhrzeigersinn durchlaufene Flächen bedeuten Verluste, im Fall von Drosselbetrieb durch das Ansaugen gegen niedrigen Saugrohrdruck. Zur Vorstellung: Beim Ansaugtakt bewegt sich der Kolben vom oberen zum unteren Totpunkt. Wenn über und unter dem Kolben der gleiche Druck herrscht, dann sind für den Ansaugtakt im wesentlichen nur mechanische Reibungsverluste zu überwinden. Wenn durch Drosselung im Ansaugweg auf der Kolbenoberseite z.B. 300 mbar vorhanden sind und an der Kolbenunterseite Umgebungsdruck von 1000 mbar, dann muss bei der Abwärtsbewegung der Kolben gegen diese Druckdifferenz bewegt werden (Druckdifferenz mal Kolbenfläche = Kraft, Kraft mal (Kolben-)Weg = Arbeit = Energie). Das Ansaugen geht also einfach schwerer als mit geöffneter Drosselklappe.
Der zweite verbrauchsrelevante Effekt beim Drosselbetrieb kommt durch die effektiv niedrigere Verdichtung im Teillastbetrieb zustande: Um den Kraftstoff thermodynamisch optimal auszunutzen, müsste bei Teillast das Verdichtungsverhältnis höher sein als bei Volllast.
Der dritte Einfluss auf den Verbrauch stellt sich durch die bei Teillast langsamere Verbrennung ein; durch die kleinere effektive Verdichtung wird das Benzin-Luftgemisch vor der Zündung weniger erwärmt als bei hoher Zylinderfüllung (Erwärmung durch Kompression im Verdichtungstakt). Die Kraftstoffverdampfung geht langsamer, z.T. unvollständig und die Verbrennung wird langsamer und instabiler als bei hohen Kompressionsdrücken.
Leerlauf ist deswegen ein ziemlich ungünstiger Betriebspunkt; ein großer Teil der durch Verbrennung im Arbeitstakt gewonnenen mechanischen Energie muss die Verluste beim gedrosselten Ansaugen ausgleichen.
Ich wünsch euch ein drosselfreies Wochenende! ;-)
Super, danke für die Antwort
Mfg Christian