LLT Puzzle: Weather Dependence?

Hello,

After the recent overhaul of my SMIC cooling air duct, I ran a few logs.

The appendix shows the same highway stretch, very similar rpm, LD, gear, and speed profiles, and yet the LLT-üAT maximum varies by a good 6K
These are "small worlds" in the field of LLK.

Can someone explain?

[Translating...]

Wie verhaelt sich Luft denn im Bezug Temperatur-zu-Waermekapazitaet.
Sicherlich spielt dabei die Feuchtigkeit ne Rolle.

Allerdings kenne ich die da beteiligten Werte und Verhaltnisse nicht.

m;

Hello!

ulf wrote:

Can someone explain this?

Is the question serious?

BYE
TDI-Mechanic

tdi-schrauber wrote:

Hello! ulf wrote: Can someone explain this? Is the question serious?

I am very unlikely to believe that.
Ulf has a lot of data in front of him, and neither do I see an immediate explanation.
I think we're so focused on the individual trees that we're not seeing the forest as a whole.

Your counter-question sounds like you have the explanation ready... so, here it is

m;

Hello,

After the recent overhaul of my SMIC cooling air duct, I ran a few logs.

The appendix shows the same highway stretch, very similar rpm, LD, gear, and speed profiles, and yet the LLT-üAT maximum varies by a good 6K
These are 'small worlds' in the field of LLK.

Can someone explain this?

Hello Ulf!

I'm unfortunately not quite up to speed. What exactly did you do with the renovation? I would be grateful for a link or something similar.
I could check my university documents regarding the physical properties of air.

Best regards, from Haza

dieselmartin wrote:

Ulf has a lot of data in front of him, and neither do I see an immediate explanation. I think we're so focused on the trees that we can't see the forest.

I see it the same way...
Initially, I considered the influence of the actual wind speed: when measuring at 50K üAT, I had headwind; in the other measurement, I had tailwind.

The right measurement in the appendix, where I was able to accelerate further up to 200 km/h, showed "rev-compensated" in 5th gear despite ~40 km/h more wind speed with the same LD, resulting in a roughly 4K higher LLT than in 4th gear: this clearly shows that the delay in the rise of LLT due to the heat storage capacity of the SMIC has an even greater impact than the wind speed in the "HighSpeed" range. The LLT was lower in that measurement because the sensor was located in the suction tube behind the SMIC at that time.

The first two measurements show that the LLT (Long-Term Exposure) and ÜAT (Ultra-Short-Term Exposure) were almost completely independent of the AT (Acute Exposure) in my measurements so far. Even though the difference between the rounds was only 4 K AT instead of 14K as in the initial post, the final LLT would have at least had to differ by approximately 2 K if there was a strong dependence on AT

Audi_A4_haza wrote:

What exactly did you do for an overhaul? I would be grateful for a link or something similar.

Something like:



where the exhaust vent is now slightly larger (in both measurements of the inlet post). In Bild 3, it should actually read "LLT up to 44 or 50 K üAT, depending on the technician's preference and the equipment's capabilities?"

Ulf hat ne Menge Daten vor sich und auch ich sehe keine sofortige Erklaerung.
Ich vermute, wir sehen den Wald vor lauter Baeumen nicht.

Hallo,
so ist es, denn die Antwort auf die Frage hat Ulf schon oft genug gegeben:

es liegt an der Wärmekapazität, die für Energieübertragung an Wärmetauschern verantwortlich ist. Diese wird, wie bekannt, kg*k] berechnet.
Also ist nicht der Temperaturunterschied des Luftvolmumens ausschlaggebend für die maximale Wärmeübertragung am LLK, sondern der Temperaturunterschied der Luftmasse [kg].

Bei konstanten Verhältnissen (Geschwindigkeit, Anströmfläche) gelangt ein gleiches Luftvolumen an den LLK. Dieser wird durch die Querschnittsfläche der Anströmöffnung und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt und ist temperaturunabhängig, da sich beides nicht (messbar) bei unterschiedlichen Temperaturen verändert.
Was sich jedoch ändert, ist die Masse des Luftvolumens bei sinkender Temperatur.

Somit kann der LLK bei tiefen Umgebungstemperaturen mehr Energie an die vorbeiströmende Luft abgeben und die LL tiefer abkühlen, da mehr Masse zur Energieübernahme vorhanden ist.
(uhi, kompliziert geschrieben.. wer das gleiche einacher sagen kann, bitte verändern )

Gruss Jochen

[Translating...]Schon mal an die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft gedacht?
Bei -4°C ist die in der Regel niedriger als bei +9°C.

Ich denke schon dass das ein Einfluss darauf hat.

[Translating...]

Jochen_145 wrote:

Was sich jedoch ändert, ist die Masse des Luftvolumens bei sinkender Temperatur. Somit kann der LLK bei tiefen Umgebungstemperaturen mehr Energie an die vorbeiströmende Luft abgeben und die LL tiefer abkühlen, da mehr Masse zur Energieübernahme vorhanden ist.

Hi Jochen,

das liest sich für mich wie ein Eigentor:

Wenn "schwere" kalte Kühlluft wirksamer ist als warme, dann müßte die LLT ja umso weiter in Richtung AT runtergekühlt werden, je kälter es draußen ist.

Bei mir ists aber genau umgekehrt:
Bei AT = -4,5°C : max. LLT = 50K üAT
Bei AT = 9°C: max. LLT = 44K üAT

das liest sich für mich wie ein Eigentor:

Sorry wenn so klingt.

Wenn 'schwere' kalte Kühlluft wirksamer ist als warme, dann müßte die LLT ja umso weiter in Richtung AT runtergekühlt werden, je kälter es draußen ist.
Das werde ich jederzeit so unterschreiben. Kühlungsversuche mit Trockeneis sind sehr erfolgreich und arbeiten genau nach diesem Prinzip.

Bei mir ists aber genau umgekehrt:
Du hast halt keine Laborbedingungen.

Ein uns nicht unbekannter Tuner würde jetzt anfangen, die Alterung deines MAP-Sensors als Begründung anzuführen , aber diese Aussrede ist mir zu einfach.

Das 'Problem liegt einfach daran, dass du zu wenige Sensoren hast, um die genauen Umgebungsdaten zu erfassen. So wissen wir die tatsächliche Motorraumemperatur genau so wenig, wie die tatsächliche Ansauglufttemperatur und die ATL-Ausgangstemperatur...

Wenn du versuchst, die 'letzten' 2 Kelvin herauszumessen, werden halt alle Randparameter immer wichtiger (und die Messtechnik immer teuer )

Gruss Jochen

[Translating...]

Jochen_145 wrote:

Das "Problem liegt einfach daran, dass du zu wenige Sensoren hast, um die genauen Umgebungsdaten zu erfassen. So wissen wir die tatsächliche Motorraumemperatur genau so wenig, wie die tatsächliche Ansauglufttemperatur und die ATL-Ausgangstemperatur...

Dagegen ist aber zu sagen, daß meine 2 beteiligten Temperatursensoren (AT über KI, LLT über MSG) bisher immer so gut zusammengespielt haben, daß bei (fast) gleichen Fahrzyklen nie dartig verschiedene Werte der LLT üAT rauskamen.
Kühlwasser war bei Meßbeginn jeweils um 75 - 80°C (laut KI), die Saugluft kam zu 100% vor vorne-draußen (der Wasserabscheider-Schlitz im Schloßträger war mit Schaumstoff abgedichtet), und meine Alusaugtüte hinter dem Motor ist mit Schaumstoff samt äußerer Aluschicht sehr gut isoliert.


Aber grade fällt mir ein, daß zwischen den Messungen womöglich ein LLT-beeinflussender Unterschied bestehen könnte:
Um die Luftkühlung des Motors via Motorraumzirkulation zu reduzieren (zwecks mehr Heizleistung im Winter), habe ich den umlaufenden Spalt zwischen WaKü und Schlossträger oben und an den Seiten abgedichtet.
Daher wird von vorne etwas weniger Luft in den Motorraum gedrückt, und durch den unveränderten Sog der Unterboden-Abluftöffnung sinkt der Luftdruck im Motorraum etwas ab.
Das der SMIC sowohl über die Radhaus-Abluftöffnung als auch über den Motorraum entlüftet, dürfte der Absolutdruck hinter dem Kühlnetz etwas gesunken sein, was den Kühlluftdurchsatz etwas erhöht.

Leider weiß ich nicht mehr, ob ich den Eingriff vor oder nach der ersten Messung (mit max. 50K üAT) gemacht habe. Wenn danach, wäre das zumindest ein theoretischer Erklärungsansatz für die unterschiedlichen max. LLT üAT-Werte. Fragt sich nur, ob das etwas höhere Druckgefälle am Kühlnetz wirklich eine LLT-Senkung um 6K bewirken kann . . .

[Translating...]

So, ich denke, das Log von heute bringt ein gutes Stück Licht ins Rätsel.

Bei der ersten Beschleunigung im 4. Gang bis 4400 rpm blieb die LLT wieder "schön niedrig" bei max 44K üAT.
Danach konnte ich noch ein Stück Volllast im 5. Gang fahren, bis ~ 200 km/h @ 4000 rpm, wobei die LLT trotz mehr Fahrtwind(!) bis 52K üAT stieg.
Anschließend kamen ca. 20 sec Schubbetrieb, und dann nochmal Vollgas im 4. Gang bis 4300 rpm, und dabei stieg die LLT (wieder) bis 52K üAT!

Das heißt 8K höhere LLT bei rund 4400 rpm im 4.Gang, obwohl der LD gegenüber der 1. Beschleunigung schon um 0,1 bar gesenkt war - und zwar innerhalb rund einer Minute während der gleichen Logfahrt. Da das Log gegen 06.10 Uhr morgens entstand, kann man "Hitze-Inseln" der Umgebungstemperatur als Ursache ausschließen.

Da die Wassertemperatur bei Logbeginn bei knapp 80°C gelegen haben dürfte, vermute ich, daß der Wasserthermostat zwischen den beiden Beschleunigungen im 4.Gang öffnete, worauf der WaKü den Motorraum mit Warmluft flutete, die sich wiederum durch die (Plastik!)Saugwege auf die Frischluft übertrug.

Also werde ich auch die Saugwege-Plastikteile so gut es geht mit Wärmeisolierungen versehen, und dann weiter loggen.

Den AT-Fühler in den LuFiKa zu setzen hatte ich mir schon überlegt, aber wieder verworfen: Die KI-Anzeige ist dermaßen träge gefiltert, daß sie pro Minute maximal um ca. 2K steigt, welbst wenn man des Sensor mit einem Fön erwärmt

[Translating...]

Zur behelfsmaessigen Messung von Temperaturen schalge ich Dir sowas vor:



Die Kabel sind so duenn, die kannst auch in den LuFi fuehren.
Wenn Du das Gehaeuse aufknibbelst, hast Du sogar 2 externe Sensoren.

Und lass Dich nicht wegschuetteln

m;

[Translating...]

dieselmartin wrote:

Zur behelfsmaessigen Messung von Temperaturen schalge ich Dir sowas vor: Die Kabel sind so duenn, die kannst auch in den LuFi fuehren. Wenn Du das Gehaeuse aufknibbelst, hast Du sogar 2 externe Sensoren.

Hm, kann man das Sensorkabel denn auch auf ca. 3 Meter verlängern (LuFi an der A-Säule vorbei bis zur Mittelkonsole), oder ist das wieder so eine mimosenhafte CrNi(?)-Technik?

Quote:

Und lass Dich nicht wegschuetteln

Bei uns im Südzipfel des Saarlandes haben wir nix gemerkt . . .

Ich habe grade mal die zusätzliche Heizleistung überschlagen, die die Frischluft bei der 2. Beschleunigug im 4. Gang aufgenommen haben dürfte.
Angenommen der SMIC hat einen Wirkungsgrad von 50%, dann muß die Luft vor LLK um rund 16K wärmer gewesen sein, damit nach LLK noch 8K Differenz übrigbleiben.
4000 rpm mit 1050 mg Luft /Hub ziehen 140 Gramm Frischluft pro sec.
Um diesen Massenstrom um 16K zu erwärmen, braucht man bei einer Wärmekapazität von 1,01 J/(g*K) eine Heizleistung von ca. 2,24 kW: ganz schön schon

EDIT
Hier noch ein Bildchen der beiden Beschleunigungen im 4. Gang im Abstand von ~ 1 Minute. Man sieht deutlich, wie die LLT beim 2. Mal schneller und höher steigt - wie gesagt bei völlig gleichen Außenbedingungen.

(..) oder ist das wieder so eine mimosenhafte CrNi(?)-Technik?

Mimosenhafte NiCr-Ni- Technik ??
Na ich weiss ja nicht von welchem Hersteller du diese bis jetzt benutzt hast, aber wenn du in einem Genauigkeitsfenster von 1 bis 2 K bleiben und einen Temperaturbereich von -50° bis 800°C abdecken willst, bleibt wohl kaum was einfacheres als NiCr-Ni..

Verlängern der Leichtungen ist kein Problem, wenn man nicht gerade ein zusätzliches Thermoelement (Lüsterklemme) einbaut. Einzig auf Knicke in der Leitungsführung solltest du acht gegeben. Diese erhöhen den Messfehler deutlich...

Und wenn du es jetzt noch richtig schnell haben möchtest, habe ich da was mit einer Erfassungsrate von bis zum 100 Hz !

Willst du es noch genauer bleibt immer noch der PT100 in 4-Leitertechnik. Da Gibt es noch weniger Probleme beim Leistungsverlängern. Gerne auch ähnlich schnell

Um diesen Massenstrom um 16K zu erwärmen, braucht man bei einer Wärmekapazität von 1,01 J/(g*K) eine Heizleistung von ca. 2,24 kW: ganz schön schon
Ich würde immernoch behaupten, dass du 'warme' Luft über den Wasserkühler ansaugst.
Eine Wärmeübertragung durch die Rohre in diesen Grössenordnungen, wie du sie vorrechnest, ist IMA zu viel für die Praxis.
Es ist ja nicht so, dass du bei 'Thermostat zu' annähernt Umgebungstemperatur unter der Motorhaube hast, wenn der Kühlkreislauf öffnet, es dann aber 65°C wird...

Gruss Jochen

[Translating...]

Jochen_145 wrote:

Mimosenhafte NiCr-Ni- Technik ?? Na ich weiss ja nicht von welchem Hersteller du diese bis jetzt benutzt hast, aber wenn du in einem Genauigkeitsfenster von 1 bis 2 K bleiben und einen Temperaturbereich von -50° bis 800°C abdecken willst, bleibt wohl kaum was einfacheres als NiCr-Ni..

Mir reicht ein Fenster von 0 bis +40°C

Quote:

Ich würde immernoch behaupten, dass du "warme" Luft über den Wasserkühler ansaugst. Eine Wärmeübertragung durch die Rohre in diesen Grössenordnungen, wie du sie vorrechnest, ist IMA zu viel für die Praxis.

Wenn die Wakü-Front 6 cm hinter der Saugmüdung beginnt und ich mit 160 oder mehr km/h unterwegs bin, glaube ich kaum, daß warme Luft aus dem Kühlnetz gegen den Fahrtwind (und fast quer zu den Kühlergrill-Lamellen) nach vorne-oben strömt, damit sie dort angesaugt werden kann

Hinter der Saugmündung gibt es noch 2 Lecks als denkbare Saugquellen für Warmluft in einer Gesamtgröße von geschätzten 5 cm² zum Motorraum, aber die werde ich in den nächsten Tagen auch noch verschließen.