Kurzstrecken im Winter...wie am besten fahren?!? | Posts 32+

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Wolfgang, syncro16 wrote:

In der Praxis dürfte die Abkühlung natürlich minimal sein; die Überlegung zeigt jedoch, daß der überwiegende Teil der Motorbremsenergie (Differenz zwischen E1 und E2) in den Motor und nicht in den Auspuff geht! Die bei Bergabfahrt freiwerdende Energie kann beträchtlich sein, zumal bei einem 2,5t Bus wie bei mir. Die Bremsanlage würde sicher glühen, wenn sie das übernehmen müßte. Servus Wolfgang

Hallo,

rechne mal die Luftmenge pro Minute aus, die durch den Motor gepumpt wird.

Ohne Ladedruck bei 3000U/min ca. 2800l/min (1.9l Maschine 100% Füllung).
Mit 1,29 J/g Luft und 1,2KG/m³ gibt ca. 72 W/Grad Temperaturerhöhung.
Nimmt man mal die Differenztemperatur Luftaustritt zu Lufteintritt mit +60 Grad an so gehen 4,3 KW Wärmeleistung in den Auspuff.
Ist die Grössenordnung des großen Dieselzuheizers.

Mit freundlichem Gruß
Christian

[Translating...]Hallo chris,

wie kommst du auf 60°C ? Der Motor ist ja (zumindest am Anfang) kalt.
Wenn ich ein 10% Gefälle mit 36km/h hinabfahre, dann entspricht das 1m/s Fallgeschwindigkeit und es werden 25kN x 1m/s = 25kW Leistung aus der potentiellen Energie frei. Wo gehen die hin?
Die Erwärmung des Motors durch die Motorbremse ist kein kleiner Effekt, sie kann bis zur Betriebstemperatur gehen. Sicher kommt dann auch wieder ein Teil zum Auspuff raus und es wird sich ein Gleichgewicht einstellen, das kann aber je nach Randbedingungen hoch liegen.

Servus
Wolfgang

Hallo chris,

wie kommst du auf 60°C ? Der Motor ist ja (zumindest am Anfang) kalt.
Wenn ich ein 10% Gefälle mit 36km/h hinabfahre, dann entspricht das 1m/s Fallgeschwindigkeit und es werden 25kN x 1m/s = 25kW Leistung aus der potentiellen Energie frei. Wo gehen die hin?
Die Erwärmung des Motors durch die Motorbremse ist kein kleiner Effekt, sie kann bis zur Betriebstemperatur gehen. Sicher kommt dann auch wieder ein Teil zum Auspuff raus und es wird sich ein Gleichgewicht einstellen, das kann aber je nach Randbedingungen hoch liegen.

Servus
Wolfgang

Hallo,
also ich glaube nicht, daß der Motor durch Bergabfahrt mit 36 Km/h Betriebstemperatur erreichen kann!!
Die angesaugte, kalte Luft wird beim Verdichten erhitzt, dabei geht sicherlich etwas Wärme in den Motorblock; die Temperatur ist aber beim echten Motorbetrieb deutlich höher und steht auch deutlich länger an!!
Beim Schiebebetrieb kühlt die Luft beim Entspannen wieder ab und wird zum Schluß sicherlich wieder Wärme vom Motorblock abnehmen.
Negativ wirkt sich dabei auch noch aus, daß die Verlustanteile an Luft in das Kurbelgehäuse gegangen sind und bei der Entspannung fehlen, so daß die Luft sogar kälter werden wird als zu Beginn.
Die reinen Reibungsverluste werden wohl in die Motoröltemperatur 'wandern' und in der Ölwanne 'verlustig' gehen.
Die Betrachtung gilt mal zunächst für einen rein kalten Motor.
MfG
Günther

also ich glaube nicht, daß der Motor durch Bergabfahrt mit 36 Km/h Betriebstemperatur erreichen kann!!

das ist aber meine praktische Erfahrung. Wichtig dabei sind ein ordentliches Gefälle und ein 'ordentliches' Fahrzeuggewicht. Meine 2,5t in Verbindung mit dem kleinen AFN sind da sicher hilfreich. Höhere Geschwindigkeit ist eher kontraproduktiv, da dann zuviel Energie in den Roll- und Luftwiderstand geht.

Negativ wirkt sich dabei auch noch aus, daß die Verlustanteile an Luft in das Kurbelgehäuse gegangen sind und bei der Entspannung fehlen, so daß die Luft sogar kälter werden wird als zu Beginn.

Ich denke, daß diese Verlustanteile eher zur Erwärmung beitragen, da sie ja die Kurbelwelle auf jeden Fall abbremsen und diese verlorene Energie in Wärme ungewandelt im Motor bleibt, zumal sich das Abgas, wie du ja richtig schreibst, eher abkühlt.

Servus
Wolfgang

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@Wolfgang:

Ich habe meinen Beitrag entsprechend korrigiert. Selbstverständlich bezog sich meine Aussage auf den warmen Motor, der im Schiebebetrieb abgekühlt wird.
Deine Beobachtungen mit dem kalten Motor, der sich in den Gefällstrecken erwärmt,sind sicherlich richtig, da hier das Temperaturgefälle vom Brennraum zum Block/ZK anliegt (siehe: mein voriger Beitrag in diesem Thread).
Allerdings fällt es mir doch etwas schwer zu glauben, dass Du durch reinen Schiebebetrieb bis zur Betriebstemperatur (min. 80°C) kommst. Ich denke eher, dass sich da ein Beharrungszustand irgendwo bei vielleicht 50-70°C einstellt. Hast Du dabei mal den Temperatursensor mittels VAG-COM ausgelesen, oder hat Dein KI keine Plateaufunktion?

@Ulf:
Der mechanische Wirkungsgrad von Hubkolbenmotoren liegt irgenwo zwischen 80% und 85%, d.h. über Reibung wird eine ganze Menge Wärme freigesetzt.
Allerdings bezieht sich diese Wirkungsgradangabe vermutlich (wer weiß das besser??) auf den Betriebspunkt bei Nenndrehzahl und Nennleistung.
Bei niedriger Teillast ist der mech. Wirkungsgrad mit Sicherheit schlechter, da die Reibung nur zum Teil lastabhängig ist. Die Reibung in den Hauptlagern und Pleuellagern ist praktisch rein viskose Reibung, also proportional zur Drehzahl und proportional zur Öltemperatur. Hier spielt noch die Lagerbelastung eine große Rolle, da sich, je nach Last, eine andere Schmierfilmhöhe einstellt.
Die Kolbenringreibung ist während des Ansaug- und Auspufftaktes praktisch lastunabhängig. Beim Verdichtungstakt spielt der aktuelle Ladedruck und beim Arbeitstakt der maximale Zünddruck sowie der Druckverlauf während der Expansion eine wichtige Rolle.
Die Reibung am Ventiltrieb ist praktisch lastunabhängig und wird stark von Mölviskosität bestimmt.
Du siehst, dass es ohne detaillierte Kentnisse und Messungen nicht möglich ist, eine präzise Aussage zu treffen.

Hier nur eine grobe Abschätzung: Gehen wir mal bei mittlerer Teillast von folgendem Betriebspunkt aus: n=2000 1/min, M=120 Nm, P=25 kW

Bei einem angenommenen mechanischen Wirkungsgrad von 80% würden 6,25kW Reibleistung im Triebwerk entstehen.
Bei einem angenommenen Teillastwirkungsgrad von 32% würden durch die Verbrennung ca. 78kW zugeführt. Davon werden effektiv 25kW+6,25kW=31,25kW auf die KW gestemmt.
Die verbleibenden knapp 47kW gehen teils durch den Auspuff und teils über Wärmeabgabe an den ZK/Block verloren.
Beim Vergleich der Leistungen erkennt man sehr schnell, dass die Aufwärmung mit niedrigerer Drehzahl und etwas höherer Last schneller erfolgt als umgekehrt.
Der Anstieg der Heizleistung über die Drehzahlerhöhung ist minimal, die Steigerung der Energiezufuhr über den schlechteren Wirkungsgrad wirkt sich schon stärker aus, aber den größten Einfluss hat die Aufteilung der Wärmeverluste zwischen Abgas und Block/ZK.
Meine Vermutung ist nun, dass bei höherer Last eine wesentliche Verschiebung des Anteils zu Gunsten des Blocks erfolgt, wodurch die Aufheizung schneller erfolgt.

In Wolfgangs Fall tritt nur die reine Reibung im unbelasteten Motor auf. Bei 3000 1/min und kalter Maschine (hohe Ölviskosität) können hier auch schnell 5-6kW Heizleistung zusammenkommen, die bei einer langen Talfahrt den Motor langsam aber kontinuierlich aufheizen, zumindest soweit, bis der Wärmepumpeneffekt im Brennraum für ein Gleichgewicht aus zugeführter Reibungswärme und abgeführter Abgaswärme sorgt.

Gruß
Alex

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donalexo wrote:

Der mechanische Wirkungsgrad von Hubkolbenmotoren liegt irgenwo zwischen 80% und 85% . . .

Hi Alex,

danke, ein schöner und IMO plausibel erscheinender Beitrag

So gründlich wurde hier (IIRC) noch nicht über Wärmebilanzen im Motor geschrieben . . .

[Translating...]

Wie groß ist eigentlich die Heizleistung der Heizung?

Für gewöhnlich schalte ich die Heizung ab, bis das Kühlwasser laut Anzeige seine 90°C hat (angeblich). Ohne Heizung geht das deutlich schneller. Beim Bergabfahren fällt die Temperatur nur, wenn die Heizung an ist. Ohne Heizung steigt sie aber auch nicht.

Wie groß ist eigentlich die Heizleistung der Heizung?

als ich kürzlich von der wasserkuppe talwärts gerollt bin (-4°C, schnee) hat die standheizung mit ihren 5kW die wassertemp nicht aufrecht erhalten können (clima auf 25°C)...

ich schätze mal 5-10kW sind durchaus möglich. wenn man bedenkt welche temperaturunterschiede die heizung bewältigen muss.

genaue angaben würden mich aber auch mal interessieren...

CU Gremlin

ist die tägliche Strecke nun 1 km Ebene, 3 km bergab und 2 km Stadt.
Nun überlege ich, die ganze Zeit, wie ich die kurze Strecke am besten fahre, damit der Motor und das Öl nicht allzusehr von der Kurzstrecke beeinträchtigt werden

Wie wäre es mit einem Fahrrad? Ich meine, 6km sind ja nun wirklich nicht der Hit, sofern Du nicht an körperlichen Gebrechen leidest. Zumal Du mit dem Fahrrad garantiert noch Schleichwege und Abkürzungen findest, die mit einem PKW nicht zugänglich sind. Und Deine Lunge freut sich so richtig über die Portion Frischluft, der Kreislauf wird angekurbelt, das Bäuchle wird nicht größer....

[Translating...]öhm, grundsätzlich ne überlegung, aber ich bin mit anzug unterwegs, weil ich in einer bank arbeite

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donalexo wrote:

Hier nur eine grobe Abschätzung: Gehen wir mal bei mittlerer Teillast von folgendem Betriebspunkt aus: n=2000 1/min, M=120 Nm, P=25 kW Bei einem angenommenen mechanischen Wirkungsgrad von 80% würden 6,25kW Reibleistung im Triebwerk entstehen. Bei einem angenommenen Teillastwirkungsgrad von 32% würden durch die Verbrennung ca. 78kW zugeführt. Davon werden effektiv 25kW+6,25kW=31,25kW auf die KW gestemmt. Gruß Alex

Hallo,

mit 78KW zugeführter Heizleistung liegts Du bei Diesel bei ca. 7,4l Diesel pro Stunde (Heizwert 10,57KWh/l) . Das ist für Autobahngeschwindigkeit korrekt. Für gemischte Stadtverkehr/Landstrasse würde ich eher die Hälfte ansetzen, da die Durchnittsgeschwindigkeit ca. bei 50km/h liegen dürfte.

Mit freundlichem Gruß
Christian

[Translating...]

@chris11:

Mit Deiner Anmerkung liegt Du sicherlich richtig, denn 25kW (mittlere Teillast) benötigt man nicht, um mit 50 oder 80 km/h in der Ebene umher zu cruisen. Da reichen 8-10 kW Nutzleistung völlig aus. Das ist dann auch eher ein Betriebspunkt mit niedriger Teillast

Wenn man sich mit niedriger Teillast bewegt, dann ist es natürlich umso wichtiger den richtigen Betriebspunkt zu wählen, da das Bissel Wärme, das so abfällt, ja wenigstens zur Beheizung zur Verfügung stehen soll.

Gruß
Alex

ulf, danalexo und wolfgang, syncro 16 empfinde ich als logisch und nachvollziehbar. Die Theorie wird u.a. durch Praxiserfahrungen unterstützt.
Auch folgender Link hat mir geholfen thermodynamische Vorgänge im Verbrennungsmotor besser zu verstehen. Vielleicht ist der auch für andere interessant.
http://web.uni-frankfurt.de/fb13/iap/lehre/V_Energie_5.pdf

Gruß, Georg

[Translating...]

Dann will ich hier auch mal meinen Senf hinzugeben...

Je niedriger die Derhzahl ist, desto mehr zeit bleibt im Verdichtungstakt für die komprimierte Luft, ihre wärme über die Zylinderwand abzugeben. Das geht soweit, dass der maximale Druck schon 1° vor OT anliegt. Wird nun eingespritzt sorgt die langsame Expansion bei niedrigen Drehzahlen dafür, dass auch ein grösserer Teil der Verbrennungswärme über die Zylinderwand verloren geht. Da bei niedrigen Drehzahlen zur erzeugung der gleichen Leistung ein höheres Moment und damit eine höhere Einspritzmenge benötigt wird steigen die Temperaturen im Zylinder, was insgesamt den Wärmeverlust noch weiter verstärkt. ausserdem ist die eingespritzte Dieselmenge pro angesaugter kalter Luft höher, wenn man mal den Ladedruck aussen vorlässt. Somit würde ich eher zu niedrigen Drehzahlen raten, um den Motor warm zu bekommen.

Beim Bergabrollen sollte man die Strömungsverluste nicht vernachlässigen. Dadurch dass sich die Luft durch die Kanäle und Ventilspalte quetschen muss, entsteht ordentlich Reibung, die in der Grössenordnung der mechanischen Reibung liegt. Dadurch ewrwärmen sich Sowohl die Luft als auch der Motor, so dass am Ende die Luft doch wärmer rauskommt.