Gedanken zum Wirkungsgrad (Diesel)

[Henri]

Moin,

was tut man wenn man gerade am Lernen ist und einem der Bulli in die Gedanken kommt? Den Wirkungsgrad des Motors ausrechnen. Wo wir doch grad bei Thermodynamik sind Ich wundere mich etwas über mein Ergebnis, bei Wikipedia z.B. ist nachzulesen, moderne TDI Motoren bis 45% Wirkungsgrad... Und nun mein Gedankengang (kann bisher nichts falsches daran finden):

Also ich verbrauche durchschnittlich 8 Liter Diesel auf 100 km. Im Folgenden brauchen wir noch ein Wertepaar für Geschwindigkeit und dafür notwendige Leistung, welche Geschwindigkeit man nimmt ist erstmal wurst, da die 8 Liter schon ein Durchschnittswert sind... also nehmen wir 120 km/h (mein KY schafft die mit 42 kW nicht ganz, also setzen wir 45 kW an) So nun brauchen wir also pro Stunde 8L/100km * 120km/h * 0,82kg/L = 7,87 kg/h.
Bei einem Heizwert von 11,8 kwh/kg bedeutet das, ich verheize folgende Leistung: 7,87 kg/h * 11,8 kWh/kg = 92,87 kW, von denen mir 45 zur Verfügung stehen. Wäre ein Wirkungsgrad von 48,5 %, was verdammt gut wäre für so einen alten Ofen. Ist dem wirklich so oder mache ich was falsch An sich der Motor wäre ja sogar noch zu wesentlich höherer Effizienz fähig, wenn man z.B. konstant 100 fahren würde. Ich kann mir höchstens denken, dass die offiziellen Angaben anders genormt sind, aber was macht mehr Sinn als eine durchschnittliche Angabe ?

[mdonau]

Moin,

was tut man wenn man gerade am Lernen ist und einem der Bulli in die Gedanken kommt? Den Wirkungsgrad des Motors ausrechnen. Wo wir doch grad bei Thermodynamik sind Ich wundere mich etwas über mein Ergebnis, bei Wikipedia z.B. ist nachzulesen, moderne TDI Motoren bis 45% Wirkungsgrad... Und nun mein Gedankengang (kann bisher nichts falsches daran finden):

Also ich verbrauche durchschnittlich 8 Liter Diesel auf 100 km. Im Folgenden brauchen wir noch ein Wertepaar für Geschwindigkeit und dafür notwendige Leistung, welche Geschwindigkeit man nimmt ist erstmal wurst, da die 8 Liter schon ein Durchschnittswert sind... also nehmen wir 120 km/h (mein KY schafft die mit 42 kW nicht ganz, also setzen wir 45 kW an) So nun brauchen wir also pro Stunde 8L/100km * 120km/h * 0,82kg/L = 7,87 kg/h.
Bei einem Heizwert von 11,8 kwh/kg bedeutet das, ich verheize folgende Leistung: 7,87 kg/h * 11,8 kWh/kg = 92,87 kW, von denen mir 45 zur Verfügung stehen. Wäre ein Wirkungsgrad von 48,5 %, was verdammt gut wäre für so einen alten Ofen. Ist dem wirklich so oder mache ich was falsch An sich der Motor wäre ja sogar noch zu wesentlich höherer Effizienz fähig, wenn man z.B. konstant 100 fahren würde. Ich kann mir höchstens denken, dass die offiziellen Angaben anders genormt sind, aber was macht mehr Sinn als eine durchschnittliche Angabe ?

1. läuft der Motor bei der Geschwindigkeit schon in der Abregelung, also die Einspritzmenge wird reduziert.
2. lügt der tacho recht heftig

Mein CS hat damals bei 105-110km/h (GPS gemessen, Tacho wohl bei der BW geeicht??) etwa 10l/100km genommen.. dann kommste wohl mit 37kw irgendwo bei 35% raus,
was deutlich realistischer ist.
Für einen WK-Motor, bei den hohen Drehzahlen ist der Wirkungsgrad auch eher fürn Popo. Typisch liegen die WK-Diesel bei ca. 250g/kwh, moderne LKW Diesel knapp unter 200g/kwh.
PKW etwas drüber.

...kannst da ja mal die Wirkungsgrade ausrechnen.. ich bin dafür zu müde

gruß, Michael

[ArCane]

Hallo,

erst einmal solltest du dir im Klaren sein, welchen Wirkungsgrad du zu Grunde legen möchtest.
Diese Wikipediaangaben sind mehr als dürftig, wenn auch die Werte korrekt sein mögen.

Danach soll der Golf 3 66 kW Motor einen Wirkungsgrad von 38 % haben.

Wenn du den effektiven Wirkungsgrad berechnen möchtest, dann gehst du ja bekannterweise wie folgt vor:

h = Pe / mb * Hu

Wobei hier mit effektiver Leistung, Brennstoffmassenstrom und dem mittleren Heizwert des Kraftstoffes gerechnet wird.

Wenn du den thermodynamischen Wirkungsgrad berechnen möchtest, musst du wieder anders vorgehen.

Ein Beispiel:
Der Brennstoffmassenstrom wird zur Bestimmung des Wirkungsgrades gemessen. Erfahrungsgemäß liegen die Werte für den Brennstoffmassenstrom bei etwa 5-9 g/s je nach Motor. Rechnen wir mal mit 5 g/s, da es ja ein sparsamer Motor ist.

he= (66 kJ/s) / (0,005 kg/s * 43500 kJ/kg)
= 0,303

Also die Angabe von 38 % treffe ich damit nicht. Falls der Wirkungsgrad wirklich stimmen sollte, dann hätte der Golf einen Brennstoffmassenstrom von etwa 4 g/s. Der Brennstoffmassenstrom kommt schon hin in anbetracht der Tatsache, dass der Motor sparsam ist. Die Angaben des Brennstoffmassenstroms sind immer im Volllastbereich des Motors ermittelt, da hier der spezifische Kraftstoffverbrauch in g/kWh am günstigsten ist. Was auch ein Grund ist, warum Zylinderabschaltung eingeführt wurde... aber das führt zu weit.

[Henri]

Abend,

Problem wäre dann dass man den genauen (mittleren) Brennstoffmassenstrom benötigt. Wenn man nicht gerade in der Lage ist, den zu messen, wirds extrem ungenau. Thermische Wirkungsgrade sind ja für uns relativ uninteressant, da dieser für den idealen Dieselprozess gelten würde und man genaue Kompressions- sowie Temperaturwerte bräuchte.

8 Liter sind allerdings bei konstanten 90 km/h wie ich gesehen habe... Kombiniert passt eher 9 L/100 km, dann wäre mein KY bei etwa 42%

Der 66kw Golf hätte einen Wert für mB von ca 4,14, kenne allerdings den Motor nicht.. Deine Werte ändern sich geringfügig wenn du für Hu den unteren Heizwert einsetzt. Dies ist ja auch der maximal nutzbare Heizwert (42 MJ/kg). 43,5 MJ/kg dürfte der Brennwert sein.

@mdonau: 45kw und 120 km/h (Schätzwert, ich hab jetzt mit meinen 42 kW und 117 km/h laut GPS gerechnet) brauche ich nur um die Werte pro Stunde umzurechnen, ich gehe ja eh vom (geschwindigkeitsunabhängigen) kombinierten verbrauch von 9 L/100km aus. Problem ist natürlich, dass eine p-v-Funktion keineswegs linear wäre, da ich ja bei höherer Geschwindigkeit immer mehr Mehrleistung für den gleichen Geschwindigkeitszuwachs benötige. Insofern stimmt der Einwand natürlich, d.h. ich müsste hier auch durchschnittliche Werte benutzen, etwa die vom CS mit 37 kW und 107,5 km/h... Dann komme ich auf 39,5 % bei optimaler Ausnutzung des (KY) Motors, mit 9 Liter Verbrauch über die Autobahn ohne das Gas voll durchzutreten. Wenn man den Motor natürlich voll ausreizt, dürfte der Wirkungsgrad deutlich sinken (bei 117 km/h braucht er sicher min. 10 Liter).

Werd nochmal drüber schlafen...

[ArCane]

Du musst mit dem mittleren Heizwert des Kraftstoffes rechnen. Das ist so definiert und da gibts auch nichts zu rütteln.

Und den Wert, den ich dazu genutzt habe, ist der mittlere Heizwert. Bloß ist dieser in manchen Tabellen eben ein wenig anders dargestellt. Aber große Differenzen gibt es da nicht. Es geht auch nicht um Erbsenzählerei, sondern um strikte Vorgaben bei der Bestimmung vom Wirkungsgrad.
Es gibt auch keinen mittleren Brennstoffmassenstrom, so wie du es bezeichnest. Du musst den Brennstoffmassenstrom bei einer Wirkungsgradbestimmung zugrunde legen, den der Motor in seinem Bestpunkt hat. Das ist alles streng definiert und läuft nach festen Richtlinien ab.
Also entweder möchtest du deinen Wirkungsgrad genau bestimmen und hälst dich an die Richtlinien oder du schätzt ihn einfach ab. Das hätte die gleiche Effizienz wie eine Rechnung, die einfach nicht richtig ist.

Kurz um: es wird dir sicher nicht möglich sein einen konkreten Wirkungsgrad deines Motors zu berechnen. Es sei denn du hast Zugang zu alten Forschungsprojekten aus Entwicklungszeiten deines Motors. Wichtig zu wissen wäre Bestpunkt, spez. Kraftstoffverbrauch. Dann wärst du schon mal etwas weiter. Aber das wirst du alles nur noch schätzen können.

[Atlantik90]

Fehler liegen meiner Meinung nach darin:
- Der Wirkungsgrad eines Motors wird meist im zugehörigen Optimum angegeben/publiziert. Dieses liegt meistens nahe dem Wert der Drehzahl für das maximale Drehmoment. Es gibt da real immer ein komplexes Muscheldiagramm mit den Kennfeldern.
- Der Spritverbrauch darf nicht über den Gesamtbetrieb gemittelt werden, sondern für den echten Betriebszustand, für den der Wirkungsgrad ermittelt werden soll.
- Die Tacho- und Wegstreckenzählerabweichungen müssen exakt berücksichtigt werden