Leistungsstreuungen durch ZKD-Auswahl?

Hallo,

das Verdichtungsverhältnis eines Motors bestimmt AFAIK u.a. seinen Wirkungsgrad.

Beim Stöbern in der Bücheli-Reparaturanleitung für den Golf 3 fand ich, daß sich die 3 verschiedenen ZKD für VP 37-Motoren (zu verwenden je nach Kolbenüberstand im OT) offenbar in Stufen von 0,1 mm unterscheiden.

Bei einer Verdichtung von 19 :1 und einem Hub von 95,5 mm hat die (zylindrisch angenommene) Brennkammer eine rechnerische Höhe von rund 5,31 mm.

Vergrößert (verringert) man die Brennkammerhöhe um das besagte ZKD-Raster von 0,1 mm, so verändert sich die Soll-Verdichtung von 19,0 zu rund 18,69 (19,36), also um rund 1,7%

Dieser Effekt könnte z.B. relevant werden, wenn der bei der Motorenproduktion gemessene Kolbenüberstand gerade an den "Auswahl-Grenze" der ZKD liegt (1, 2 oder 3 Kerben . . .).
Der eine Monteur zieht dann womöglich die dünnere ZKD und verpaßt dem Motor eine Verdichtung von 1:19,16, der andere denkt eher materialschonend und baut mit der dickeren Dichtung einen Motor mit 18,83.

Greift man bei der ZKD völlig daneben (die dünnste statt der dicksten und umgekehrt), so sind Verdichtungsverhältnisse von etwa 19,7 bzw. 18,4 statt dem Sollwert von 19,0 denkbar.

IMO dürften Motoren mit solch unterschiedlichen Verdichtungen, wenn sie ansonsten völlig gleiche Eigenschaften haben (und auch gleiche Einfahrprozeduren durchlaufen), doch unterschiedliche Leistungen und Verbräuche haben - fragt sich nur, wie groß die Differenzen wären.

Die Antwort düfte im Wirkungsgrad liegen, aber beim Suchen im Forum habe ich keinen direkten Zusammenhang (Formel) zwischen (geometrischer) Verdichtung und Wirkungsgrad gefunden.

-> Maschinenbauer & Studierte an die Front:
Wer kann berechnen / verläßlich schätzen, welche leistungs- und verbrauchsmäßigen Wirkungen die o.g. Verdichtungs-Abweichungen gegenüber einem Idealwert von 19,0 hätten?
Vielleicht liegt darin eine teilweise Erklärung der Leistungsstreuungen der TDIs . . .

ulf hat folgendes geschrieben:

-> Maschinenbauer & Studierte an die Front: Wer kann berechnen / verläßlich schätzen, welche leistungs- und verbrauchsmäßigen Wirkungen die o.g. Verdichtungs-Abweichungen gegenüber einem Idealwert von 19,0 hätten?

Dann fühl ich mich mal angesprochen. Wollte mir eh mal ein VKM Skript vornehmen, wegen des Muscheldiagramms vom VP.

Die Beziehung zwischen Verdichtungsverhältnis und Wirkungsgrad kann man nur in einem idealisierten theoretischen Vergleichsprozess beschreiben.

Der TDi-Motor hat näherungsweise den Gleichraumprozess.
Und in dem gilt:

Wirkungsgrad = 1 - (Verdichtungsverhältnis "hoch" (1-Kappa))

Is alles sehr theoretisch. Wie es mit der Wirklichkeit aussieht, denke ich, kann man nur am Prüfstand oder sonstwas sehn.

Greift man bei der ZKD völlig daneben (die dünnste statt der dicksten und umgekehrt), so sind Verdichtungsverhältnisse von etwa 19,7 bzw. 18,4 statt dem Sollwert von 19,0 denkbar.

IMO dürften Motoren mit solch unterschiedlichen Verdichtungen, wenn sie ansonsten völlig gleiche Eigenschaften haben (und auch gleiche Einfahrprozeduren durchlaufen), doch unterschiedliche Leistungen und Verbräuche haben - fragt sich nur, wie groß die Differenzen wären.


-> Maschinenbauer & Studierte an die Front:
Wer kann berechnen / verläßlich schätzen, welche leistungs- und verbrauchsmäßigen Wirkungen die o.g. Verdichtungs-Abweichungen gegenüber einem Idealwert von 19,0 hätten?


also ich bin ja weder maschinenbauer noch studiert, aber dafür alteingesessener systemer mit gutem bauchgefühl.
wenn ich mir die verdichtungswerte eingelaufener motoren so ansehe.....
...glaub ich eher das solche unterschiede für die keramik sind

nachmessen wird man das wohl nie können, weil man kann die motoren zwar gleich einlaufen lassen etc.
aber man kann sie niemals exakt gleich fertigen können (zumindest nicht mit vertretbarem aufwand)

CU Gremlin

Hi Ulf,

soweit ich mich an die Thermodynamik erinnere steigt der praktisch erziehlbare Wirkungsgrad oberhalb von 16:1 nicht mehr wesentlich an. Das Dürfte sich mehr beim Anlassen im kalten Zustand bemerkbar machen. Ich würde an meinem AFN die Verdichtung gerne reduzieren, aber deshalb den ZK runter zu machen so lange er OK ist, ist auch übertrieben.

faz hat folgendes geschrieben:

Wirkungsgrad = 1 - (Verdichtungsverhältnis "hoch" (1-Kappa))

Hi,

mir ging es letztlich um eine Art Faustformel.
Also ob sich der Wirkungsgrad z.B. proportional verhält
-> zur Verdichtung
-> oder zum Quadrat der Verdichtung
-> oder zu ihrer Wurzel . . .

Aber so einfach scheint mir das leider nicht zu sein . . .
Was ist denn dieses Kappa

Hallo Ulf,

das von faz geschriebene ist grundsätzlich richtig.

kappa ist die cp/cv=1,4 (spez. Wärmekonstanten eines idealen Gases)

weitere Voraussetzungen für den Gleichraumprozess:

- keine Wärme- und Gasverluste, kein Restgas
- ideales Gas (s.o.)
- unendlich schnelle Wärmezu- und abfuhr
- keine Strömungsverluste

theoretisch würde also der thermische Wirkungsgrad bei einer Verdichtungserhöhung von 18 auf 19 von 0,685 auf 0,692 steigen.

Der Gesamtwirkungsgrad setzt sich aber noch aus vielen anderen Dingen zusammen, welche sich teilweise gegenseitig beeinflussen. In der Praxis reduziert man also beim Dieselmotor lieber die Verdichtung, weil dadurch Vorteile entstehen die dem Gesamtwirkungsgrad und der Haltbarkeit eher zugute kommen.
Die hohe Verdichtung bei alten Vorkammermotoren ist wirklich nur für den Kaltstart von nöten.

mfG
Albrecht

Hier nochmal ein Diagramm dazu: man sieht das eine Verdichtungserhöhung nur beim oOttomotor was bringt.

Albrecht hat folgendes geschrieben:

Hier nochmal ein Diagramm dazu: man sieht das eine Verdichtungserhöhung nur beim oOttomotor was bringt.

Hi Albrecht,

ein sehr schönes Diagramm genau zu meiner Frage

Damit ist also klar, daß leichte fertigungsgedingte Streuungen der Verdichtung im Bereich um 19 keine merklichen Leistungsunterschiede bewirken dürften.

Danke!