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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Wärmeleistungsverlustverhalten verschiedener Motortypen



Carlos
22.05.2006, 22:52
Hab mal eine technische Frage zu der Effizienz von verschiedenen Motortypen wenn diese mit steigenden Ansauglufttemperaturen konfrontiert werden.

Kann man da Prozentuale Angaben in bestimmten Bereichen finden.

Mal ein paar praktische Beispiele:

1,6 l 160 PS Saugmotor Vergleich zu einem 2,5l 160PS SaugMotor im Vergleich zu einem 1,8l Turbomotor mit 160 PS mit einem angenommenen Druck von 0,5 bar und Standardladeluftkühler.

Welcher Motor würde bei einem Lufttemperaturanstieg von 10 auf 30° am meisten und welcher am wenigsten verlieren und warum.
Oder wäre das im gleichen Bereich und wieviel Prozent würde das sein??
Wovon hängt es am meisten ab?Füllungsgrad,Hubraum,mittlerer Arbeitsdruck?Oder noch was ganz anderes??
Spielen auch Benzinarten und Oktanzahlen eine Rolle?(hier mal der Fall angenommen das Steuergerät regelt hier nicht nach)?
Langhub,Kurzhub Unterschiede??
Hat das Verdichtungsverhältnis einen großen Einfluß? wenn ja? Ist hohe oder niedriegere Verdichtung effizienter bei steigender Temperatur??
Wie sieht es aus mit Prüftstandserfahrungen?

Das bitte mit einer technischen Begründung! Bitte nicht ich kenn jemand der hat, und ich glaube das und der Kollege meint das das so ist. Und mit dem Tuningteil würde das nicht passieren oder meine Karre geht immer wie die Sau.Bitte nicht.
Also bitte nur objektiv.

Timtaeilor
22.05.2006, 23:00
Na, da bin ich ja mal gespannt!

ma-evolution
23.05.2006, 12:39
Hmm, das ist schon eine komplexe Fragestellung. Bin natürlich auch an einer Antwort interessiert.

Hier meine Vermutung:

Da all diese Motorenim stöchiometrischem Verhältnis arbeiten steigt der Verlust mit der benötigten Sauerstoff/Luftmenge. 1,6l sauger hat nen rel. geringen Luftbedarf, daher die geringsten Verluste. Danach kommt der 2,5l, danach der 1,8t weil dieser Konzeptbedingt bei höheren Temperaturen ineffizienter wird. (höhere Lufttemperatur vor Vorverdichtung, höher nach Vorverdichtung und auch noch weniger durch den LLk gekühlt)

Wovon der jeweilige Verlust noch abhängt und wie man ihn errechnet bzw sogar % ausdrücken kann weiß ich jedoch auch nicht. Auch das von mir beschriebene beruht auf meinem Wissen und meinen Annahmen.

Gruß
Marcel

ChickeN
23.05.2006, 14:30
Also ich geme mal eine schätzung ab - kann nur ein egrobe näherung sein aber ok - man kann annehmen das ein Motor der pro minute X-kg luft stoichometrisch verbrennt Y-PS leistet - ich will damit sagen, die Leistung steht und fällt mit dem Luftdurchsatz, du kannst jetzt also annehmen das sich alle Motoren etwa gleich verhalten, allerdings spielen hier noch viele ander, unbekannte, Faktoren mit herein z.B. die Sache mit dem Turbo,
ein Turbo kann unter Umständen die Effizienz eines Motors deutlich steigern...

Also so ganz pauschal würd eich mal sagen das die Motoren sich ähnlich verhalten.

Carlos
24.05.2006, 09:08
Das sind ja bisher wenig Antworten. Wo sind die Orca`s,Malte`s, Ace`s, EK4 Turbo`s um nur einige zu nennen und alle anderen viel Technikschreiber die man sonst mit Erklärungen kaum bremsen kann???
Wo sind die Leute mit der riesen Prüfstanderfahrung. Gerade da sollten doch solche Themen auftreten wie was kann ich machen um Motoren Temperaturunabhängiger zu machen? Oder nicht??

Kerl
24.05.2006, 10:40
Hm, ich glaube kaum, dass man selbst 2 Sauger in einen Topf werfen kann. Deren Bauart spielt ja dabei auch ne Rolle.

Wenn ein Motor, der recht hohe Zylinderkopf- und Ventiltemperaturen hat, mit ner hohen Ansauglufttemperatur konfrontiert wird, wird das kaum was ausmachen, da sich die Ansaugluft ohnehin stark aufheizt.

Bei einem recht kühlen Motor (Natriumventile etc.) dürfte es mehr ausmachen, da sich die Ansaugluft dort nicht so stark aufheizt. Wenn sie dort aber schon wärmer ankommt, hat man natürlich Leistungsverlust.

Genauso, wenn man die Drehzahl hinzuzieht - bei Motoren mit hoher Leistung bei hoher Drehzahl hat die Luft wesentlich weniger Zeit, sich irgendwo aufzuheizen als bei Motoren mit hoher Leistung im niedrigeren Drehzahlbereich. Also verlieren sie auch weniger Leistung.
Wenn man das jetzt wiederum mit den oben erwähnten heissen und kalten Motoren kombiniert, kommen da unterschiedlichste Varianten bei raus.

Deswegen kann man da meiner Meinung nach eh keine direkte Linie zwischen Sauger/Turbo/Kompressor ziehen.

Turbomotoren dürften dahingehend recht unempfindlich sein, da die komprimierte Luft eh aufgeheizt wird, mit LLK nimmt der negative Effekt dann noch weiter ab.

Soweit meine Theorie. :D

Carlos
24.05.2006, 15:29
Meine Überlegung ist dabei eine andere.
Ich hätte jetzt auf die Luftmenge getippt.
Je mehr Luft(Volumen,Masse) ein Motor konsumiert. Ansaugt und durch den auspuff wieder rausbläst desto mehr bricht er auch an Leistung an PS ein.Mal angenommen das wäre so so haben wir immer noch keine prozentuale Einteilung.Allerdings könnte man dann die Durchmesser der Auspuffanlagen vergleichen und einen Rückschluss ziehen.
Und dann kommen wieder die fragen. Welches Motorkonzept 2,5er Saug,1,6 Saugund 1,8er turbo wird wohl mehr Luft ansaugen und hinten auspuffen?

Und wenn man das noch weiter spinnt stellt sich die Frage ob man über Auspuffquerschnitte z.B. Leistungsschwankungen durch Temperaturantiege der Ansaugluft verringern kann.
Annahme wenn die Ansaugluft heisser ist ist sie dünner und hat weniger Sauerstoff. Folge Weniger Leistung. Im Auspufftrakt allerdings ist die Temperatur wahrscheinlich prozentual untereinander bei warmen und kalten Wetter wahrscheinlich nicht groß unterschiedlich. Sauerstoff spielt hier wohl weniger eine Rolle.Theoretisch ist die Luftmasse im Auspufftrakt geringer. Ist eine zu groß dimensionierte Abgasanlage bei warmen Wetter nachteiliger als eine im gleichem prozentualen Maßstab als eine zu kleine??

Kann man das Theoretisch so angehen oder ist dieser Ansatz auch falsch??

Es muß doch jemand hier geben der sich mit solchen Fragen auskennt?

Immer noch die gleiche Fragen.

WO SIND DIE EXPERTEN ??????????????????????????

prelude
24.05.2006, 21:00
hi carlos,

ich denke deine frage ist nicht ganz so einfach zu klären. die effizienz hängt in erster linie davon ab, wie optimal ich ein gemisch verbrennen kann um diese verbrennungsenergie in mechanische energie zu wandeln.

die größte effizienz bei einer verbrennung hat man theoretisch, wenn daß geimsch hoch verdichtet ist. das erreicht man dann, wenn man den mittleren kolbendruck erhöht. sprich...eine hohe grundverdichtung oder aufladung. der nachteil ist, ich brauche eine möglichs geringe ansaugtemp um das optimum herraus zu holen. daraus erklärt sich eigendlich schon die antwort welcher der motore den prozentual am wenigsten verlust bei der erhöhung der ansautemp hat...der 2,5l sauger. er hat die uneffizienteste verbrennung 2,5l - 160ps.
der 1,6l sauger und der 1,8l turbo haben einen wesendlich höheren mittleren kolbendruck. sie reagieren bei der erwärmin wesendlich empfindlicher als der 2,5l sauger.

Carlos
26.05.2006, 15:48
Zufrieden bin ich mit den Erklärungen noch nicht. Schon gar nicht mit der Beteiligung an der Diskussion.

Wenn wir vom mittleren mittleren Arbeitsdruck als Hauptkomponente Ausgehen und von Effizienz von Verdichtung fehlt uns aber immer noch der Füllungsgrad. Es wird ist sicher auch Luftmasse im Spiel sein die in den Brennraum gelangt.
Hab mal im Netz ein wenig gesucht.
Eine Aussage war auf dieser Seite : http://www.vka.rwth-aachen.de/sfb_224/Kapitel/kap2_2.htm

In Abbildung 2.2-3 ist der mit einem schnellen Druckaufnehmer gemessene und der berechnete Druckverlauf über einen vollständigen Zyklus aufgetragen. Der berechnete Spitzendruck liegt etwas unter dem gemessenen. Schon sehr geringe Abweichungen bei der Vorgabe der Gasmasse und der Gastemperatur zum Zeitpunkt "Einlaß schließt" (ES) können zu derartigen Differenzen führen. Daher ist eine sehr genaue Bestimmung der Eintrittsbedingungen erforderlich.


Kann man das zur Überlegung dabeinehmen???


Fakt ist.Um eine effektive Verbrennung zu haben brauche ich ja auch ein passendes Benzingemisch dazu. Dafür gibts ja Lufttemperaturmesser bei Einspritzanlagen. die dem Steuergerät Werte zum anpassen liefern.
Bei Turbomotoren mit viel Ladedruck hat man ja noch das problem das man bei hohen Lufttemperaturen meistens Zündung zurücknimmt und Benzin zum kühlen dabei. Damit hätten wir da Verlust in alle Richtungen.Allerdings ist geringer Ladedruck auch weniger empfindlich deshalb nur ein Vergleich mit einem Motor mit geringem Ladedruck.

Also wenn der der Arbeitsdruck nun mit der Luftdichte und der Luftfüllung zu tun hat dürften wir bei einem Temperaturunterschied von 10 nach 30 Grad etwa 3-4% Luftmasse und auch Sauerstoff verlieren wenn ich mich nicht vertue. Dann verliert jeder Motor das auf jeden Fall ?
http://www.sengpielaudio.com/Rechner-luftdruck.htm

Was ist mit Volumen und Geschwindigkeit in Ansaug und Auspufftrakt??Heiße trockene Luft sollte schneller sein als kühle feuchte oder??
Kann dadurch z.B. ein Höherdrehender kleiner Motor effizienter sein als ein niedrig drehender großer??? Oder macht es nix aus?

Gibt es irgenwo Dynos von gleichen Motoren zu verschiedenen Lufttemperaturen. Z.B Messung mit und ohne Gebläse???

crxeg2
26.05.2006, 16:05
Die Luft, die ein Sauger aufnimmt ist ja einfach der Hubraum pro Kurbelwellendrehung, als sollte der Sauger mit dem kleinsten Hubraum auch die wenigste Luft saugen.
Ein Turbo wird wohlsoviel Luft bekommen, wie es die Trägheit seiner Lager und die Schaufelgrösse zulässt, aber von allen Konzepten sollte dieser wohl die meiste und wärmste Luft zur Verfügung stellen.
Da ich schon ein wenig mit Wassereinspritzung "gespielt" habe und zwischendurch meinen Kompressor runter hatte und dem Sauger mal Wasser zum runter kühlen gegeben habe kann ich sagen, dass man zwar im Augenblick der Einspritzung ein Leistungsplus hat, dies aber nicht mit dem Leistungsplus beim Kompressorbetrieb zu vergleichen ist, was aber wohl an der Luftmenge liegt.
Grundsätzlich behaupte ich daher mal, dass aufgeladene Motoren am empfindlichsten auf termische Einflüsse reagieren.

prelude
28.05.2006, 14:26
sooooo....wieder da,

naja...natürlich ist der füllgrad entscheident aber ebend nicht allein. und das dieser ist abhängig von der temp, der öffungzeit der nocken, des luftdruckes, der geometrie der ansaugbrücke, der geometrie des brennraumes und die länge und der art des abgaskrümmers....und da wäre die liste noch lange nicht zu ende. ich denke das es zu komplex ist um dieses alles hier zu klären.
deine frage hat doch mit sicherheit einen hintergrund?...mal abgesehn von den effektivsten system.
ich denke das man theoretisch viele sachen davon berechnen kann, aber z.b. die strömungsverhältnisse im kopf kannst du nur meßtechnisch ermitteln.

und natürlich hast du recht wenn du sagst, daß man für eine effektive verbrennung ein optimales gemisch braucht, aber das ist heute dank der einspritzung das wenigste problem.
du solltes auch bei der erörterung einige sachen als gegeben voraussetzen. sonnst sind es nacher zu viele faktoren die mit einspielen.
du hast recht das warme luft schneller sich bewegt als kalte luft. die luft ist "flüssiger"...die molekühle stehen weiter aus ein ander, ergo...weniger reibung = höhere fließgeschwindigkeit aber auch mehr verwirbelung am rand(krümmerrohr). deswegen versucht man auch die hitze im krümmer zu behalten. um möglichs schnell die heißen abgase von den ventlinen weg zu bekommen.
da mal ein kurzer denkanstoß an all die jenigen die aus optikgründen den hitzeschutz entfernt haben;-).

ich könnte hier noch stundenlang weiter schreiben, aber das führ hier zu weit denke ich.

mfg
wenn du eine spezielle frage hast kann man das auch telefonisch klären.

Carlos
28.05.2006, 18:01
Eigentlich sollte das nicht so speziell ausgelegt sein. Sondern wirklich erstmal im allgemeinen und geschätzt sein. Dieses dann mit technischen Fakten ergründen oder näher bringen.
Dann ist die Szeigerung davon vielleicht ein etwas genaueres Konzept um einen Motor selbt so wie Anbqauteile so zu modifizieren das er so Temperaturunanfällig wie möglich ist.Ecu technisch wird ja sowas auch gemacht.

Interressant sind dann wirklich:
Z.B. Einfluß von dimensionierung einer auspuffanlage.
Lang hub,Kurzhub Motor. Verdichtung.
Geringe Aufladung im Vergleich zu Hubraum und Drehzahl.
Das das alle vorher angesprochenen Dinge damit zu tun hat ist klar. Welche Faktoren wiegen schwerer. Und vor allem an welchen kann man was erahnen.
Z.B das eine wahrscheinliche Aussage wie das bei einem Turbo mit viel Druck und wenig Ladeluftkühler bei Wärmeanstieg von 20° die Leistung erheblich (vielleicht prozentual im Schnitt ) um einen Wert einbricht aufgrund von ...........!!!!

Zum realen Vergleich würden folgende Motoren passen.
1,8 T Audi Motor mit ca.160Ps , 1.6er 160PS Honda und vielleicht Mazda 2,5l mit ca. 160Ps aus dem Mx6 meinetwegen auch den VW VR6 2,8er 174PS.

Für mich wäre es schon interressant wenn sich noch ein paar mehr in die Diskussuon einklinken würden. Vielleicht noch ein paar mehr die auf Prüfständen solche Unterschiede mal näher betrachtet haben.

ACe
28.05.2006, 21:31
Wie Prelude schon richtig sagte, das ist zu komplex und vor allen Dingen schwer vergleichbar. Die Effizienz hängt einfach von allen Bauteilen und der Abstimmung ab. Wenn Du wirklich eine objektive Aussage möchtest, sollte man Tests mit ein und dem gleichen Motor machen wobei man nach und nach Änderungen am Hubraum, Verdichtung, etc. hat.
Der Vergleich mit dem Honda, VW Motor oder so hinkt eh weil dann noch Komponenten wie Materialgüte, Fertigungstoleranzen, etc. hinzukommen.
Das objektiv und fachlich zu erörtern käme einer Diplomarbeit in Maschinenbau nahe.

ACe
29.05.2006, 17:36
Okaaay, bevor ich das Risiko eingehe dass Du mich missverstehst, ich würde diese Diskussion sehr gerne mit Dir und vllt Deinem Dad bei einer kühlen Flasche Bier weiterführen. Ich schulde ihm ja eh noch einen Kasten. Auf jeden Fall wäre das der passendere Rahmen. :wink:
Ich werde mich mal bald bei Dir melden. :-)

Carlos
29.05.2006, 18:35
Die Kiste geht an den anderen Spezialisten der vor Ort war und nachgesehen hat.Der trinkt Bier. Ich leider nicht.

Prinzipiel ging es ja um Prüfstanderfahrung verschiedener Motoren um erstmal nur Tendenzen verschiedener Motoren zu erkennen.
Weiterführende sachen hätten wenn darauf aufgebaut.