Hi Christian!
Deine Betrachtung ist doch ein wenig sehr michmädchenhaft. Sorry!
Ich werde versuchen hier mal eine etwas fundiertere Betrachtung durchzuführen, um die Wärmebilanz der TDIs abzuschätzen.
Bei einem angenommenen Leerlaufverbrauch von 0.5 l/h ergibt sich folgende Energiebilanz:
Heizwert Diesel: ca. 44.400.000 J/kg
Dichte Diesel: ca. 0.85 kg/l
zugeführte Energie pro Stunde: 44.400.000 J/kg * 0.85 kg/l * 0.5 l/h = 18.870.000 J/h
entspricht einer zugeführten Leistung (chem./therm.) Pzu = 18.870.000 / 3.600 s = 5.24 kW
Stünde diese Leistung alleine (z.B. über STH) für die Kabinenbeheizung zur Verfügung, so sollte keine TDI-Fahrer/Mitfahrer im Winter frieren.
Allerdings wird ein gewisser Anteil dieser Leistung in mechanische Leistung umgesetzt, um die Reibungsverluste des Motors zu überwinden und um die Nebenaggregate anzutreiben. Hierbei sollte man jedoch die Reibungsverluste wieder als "Nutzwärme" verwerten können.
Nun zeichnen 4 Effekte dafür verantwortlich, dass diese immense Heizleistung nicht zur Kabinenbeheizung zur Verfügung steht.
1. Wärmeabstrahlung des Aggregats
2. Wärmeabgabe des Aggregats durch Wärmeleitung/-übertragung an die Umgebung
3. Wärmeverluste über die Abgase
4. Wärmekapazität des Motors
Eine vernünftige Abschätzung für die Punkte 1 und 2 durchzuführen ist nicht trivial, da hier die Kenntnis sehr vieler Parameter nötig ist.
Eine Abschätzung für die Wärmeverluste über die Abgase könnte wie folgt aussehen:
Leerlaufdrehzahl: n=900 1/min
spez. Dichte von Luft: rho=1,25 kg/m^3
spez. Wärmekapazität von Luft: 1.005 KJ/(kg*K)
geschätzte Abgastemperatur im Leerlauf: T=150°C
Ansauglufttemperatur: 0°C
angesaugter Luftmassenstrom: m' = 900/60*0.5*1.9/1000*1,25 = 0.0178 kg/s
nötige Wärmeleistung zur Aufheizung der Ansaugluft: Pheiz = 0.0178*1.005*150 = 2.68 kW
Damit erkennt man, dass ca. 50% der zugeführten Wärme im Leerlauf durch den Auspuff verschwinden
Geht man nun bei einem Kaltstart davon aus, dass der Motorblock die gleiche Temperatur wie die Umgebung hat, in vorangestelltem Beispiel also 0°C, dann stünden am Anfang ca. 2,5 kW-Heizleistung zur Verfügung, um den Block aufzuheizen.
Sobald sich eine geringfügige Temperaturerhöhung des Motors gegenüber der Umgebung ergeben hat wird über Wärmestrahlung und Wärmeleitung Wärme abgegeben, und zwar umso mehr, je höher die Temperatur des Blocks angestiegen ist.
Nimmt man eine Masse von ca. 100 kg für den Motor inklusive Kühlmittel, Ölinhalt und Anbauteilen an, so lässt sich eine einfache Abschätzung der Aufwärmzeit über die Wärmekapazität des Triebwerks durchführen.
Beim Motor ist es relativ schwer eine spezifische Wärmekapazität zu bestimmen, da sich die Masse auf verschiedene Werkstoffe wie Stahl, Grauguss, Aluminium, Wasser und Öl aufteilt. Ich gehe im folgenden von einer mittleren Wärmekapazität von ca. 0.6 kJ/kg aus.
Damit ergibt sich für das Triebwerk: C = 100 kg * 0.6 KJ/(kg*K) = 60 kJ/K
Bei idealer thermischer Isolierung des Aggregats gegen Wärmeleitung und Wärmeabstrahlung sowie ohne Wärmeentnahme über den Heizungswärmetauscher ergäbe sich eine ideal kurze Aufheizzeit im Leerlauf von:
t heiz= (60 KJ/k * 80 K)/2.5 kW = 1920 s = 32 min
Nun kommen aber noch die realen Bedingungen ins Spiel. Sobald eine merkliche Temperaturdifferenz zur Umgebungsluft besteht wird massiv Wärme an die Umgebung abgegeben.
Also eine Stunde Laufenlassen des kalten Motors im Lerrlauf düfte diesen noch nicht auf Betriebstemperatur bringen.
Beim bewegten Fahrzeug kommt in der Warmlaufphase erschwerend hinzu, dass der Motorblock von der kalten Umgebungsluft mit der Fahrtgeschwindigkeit angeströmt wird. Dies verbessert den Wärmeübergang ungemein und sorgt so für das "Auskühlen" des Motors.
Gruß
Alex
AUDI A3 1.9 TDI, EZ 12/96, ursprüglich MKB AGR, umgebaut zum AHF mit GT1749V-Lader, verkauft mit 250tkm
Golf 4 1.9 TDI, EZ 1/98, MKB ALH, jetzt auch mit GT1749V-Lader, verkauft mit 300tkm
Touran 1.9 TDI, EZ 09/2004
Audi A4 Avant 2.0 TDI, EZ 03/2010