Verdichtung vs. thermische Belastung

    • Offizieller Beitrag

    Ich beschäftige mich grad ein bisschen mit der Verdichtung und deren Auswirkungen.


    Die Verdichtung ist ja bekanntlich das Verhältnis von Hubraumvolumen zum Brennraumvolumen, sprich das Verhältnis vom Zylinder zum Brennraum. Erhöht man die Verdichtung, wird die gleiche Menge Gemisch in einen kleineren Raum gedrückt und verbrennt daher besser, ergo hat man mehr Leistung.


    Soviel zur Leistungssteigerung. Was mich aber interessiert, sind die Auswirkungen auf die thermische Belastung des Motors. Ein Motor mit einer hohen Verdichtung lässt die Gase besser expandieren, was eine Kühlung mit sich bringt. Diese Kühlung wird an Kolben, Pleuel etc. weiter gegeben.


    Das hiesse also, dass ein Motor mit 12:1 Verdichtung (wie das z.B. beim neuen V10 vom M5 der Fall ist) eigentlich eine tiefere Abgastemparatur haben müsste als ein identisch aufgebauter Motor mit einer Verdichtung von 10:1. Also wäre eigentlich ein Motor mit einer höheren Verdichtung, neben der besseren Effizienz, auch punkto thermische Belastung besser. Bei einem aufgeladenen Motor würde das also bedeuten, dass man besser eine etwas höhere Verdichtung wählt, weil so die thermische Belastung geringer ist.


    Das Fazit daraus wäre also: Die Verdichtung sollte möglichst nahe an der Klopfgrenze gewählt werden.


    Kann jemand meine Theorie bestätigen?

  • Klingt irgenwie nicht logisch.



    Zitat

    Ein Motor mit einer hohen Verdichtung lässt die Gase besser expandieren, was eine Kühlung mit sich bringt.



    <confused> Kannst Du das mal näher erläutern.


    Normalerweise steigt doch die thermische Belastung mit wachsender Verdichtung an.



    Grundsätzlich gibt es aber statische und dynamische Verdichtung. Die statische hast Du erklärt, die dynamische ist jene, die nach der Überschneidung noch "übrig bleibt".

  • Ich kann dem auch nicht folgen. Luft erwärmt sich doch bei Kompression. Von dem her wär logisch: je mehr die Luft verdichtet wird desto höher die Gemisch-Temperatur oder? Zudem wenn das Gemisch "besser" verbrennt, wird auch die thermische Energie zunehmen <confused>

    2 Mal editiert, zuletzt von Giraph ()

    • Offizieller Beitrag
    Zitat

    Original von Giraph
    Luft erwärmt sich doch bei Kompression.


    Genau, und kühlt sich ab bei Expansion ;)


    Schau doch z.B. mal moderne Dieselmotoren an, die brauchen Zusatzgeräte um im Winter zu heizen, bei einem Benziner wird die Abwärme vom Motor genommen.


    Es ist ja eigentlich auch "unlogisch", dass Benzin das Gemisch abkühlt und dennoch ist es so.

  • macht schon irgendwie sinn keinen.... wie auch dieser spruch, verstehen tut man ihn ja trotzdem <rotaeye>


    oder geht es wohl nur um die kurzfristige belastung bei der verbrennung selbst?? weil die 'explosion' wird sicherlich mehr wärme freisetzen bei höherer verdichtung.....


    <confused>

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  • Mag ja dasselbe sein aber es wird doch trotzdem stärker komprimiert und dabei ensteht doch mehr Hitze.


    Versteh wer will, ich versteh's nicht <rotaeye> Jetzt bräuchten wir einen Maschinenbauer oder ähnliches hier...

    • Offizieller Beitrag

    Es ist ja nicht dasselbe wie bei der Ladeluft. Hier spielen ja auch andere Faktoren eine Rolle: Gemisch, Zündung etc.


    Je höher der Verbrennungsdruck, desto schneller die Kolbenbewegung und desto schneller können die Gase expandieren.


    Was sagen die gelernten Automechaniker hierzu? Santi?

  • Ich denke den Effekt, den du beschreibst kann man vernachlässigen.
    Am Ende des Verdichtungstaktes ist das Gemisch schon bis zu 500°C heiss( allein durch das Verdichten).
    Ich denke nicht, daß das Abkühlen stärker ist, als das Erwärmen durchs Verdichten.
    Lasse mich aber auch gerne eines besseren belehren.
    OT: Manchmal frage ich mich sowas auch in der Berufsschule, stelle dem Lehrer kurz die Frage...." Das schlag ich mal bei Gelegenheit in meinen Buch nach , Florian"... <laughing> <laughing> <laughing>.

  • Zitat

    Original von Crxflo
    OT: Manchmal frage ich mich sowas auch in der Berufsschule, stelle dem Lehrer kurz die Frage...." Das schlag ich mal bei Gelegenheit in meinen Buch nach , Florian"... <laughing> <laughing> <laughing>.


    muaahaaa! bei mir hat der satz gelautet 'komm, das besprechen wir dann nach der stunde....' <joker>

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    • Offizieller Beitrag

    Die Abgase sind aber dann heisser und ob diese 650 oder 700° C. sind ist ein Unterschied.


    Hier wäre die Meinung deines Berufsschullehrers wirklich interessant.


    Ich möchte dazu sagen, dass das alles Theorien sind, aber irgendwie sind da viele Wiedersprüche vorhanden und die Klärung dieser wäre interessant.

  • Parallel zur Thermik sollte man auch die Zylinderdrücke beachten.


    Je höher die Verdichtung ist, um so schwerer ist das Gemisch zu entzünden, aber um so schneller breitet sich die Flamme aus.

    I want crack

  • Was bedeutet denn expandieren in diesem Zusammenhang ?


    Soll man das mit entweichen gleichsetzen ?




    OT


    Das mit den Berufsschullehrern ist mehr traurig, als lustig <sick>

  • Ne expandieren bedeutet, daß im Zylinder durch die Kolbenbewegung von OT nach UT ein Raumvergrößerung ensteht( Gemisch wird angesaugt).
    Durch daß Ausdehnen kühlt sich das Gemisch ab.
    Ich denke aber, daß dieser Vorteil sofort wieder zunichte gemacht wird, da durch die höhre Verdichtung auch höhrere Temperaturen entstehen.
    z.B. Klopfen kommt nur durch die zu hohen Temperaturen im Verdichtungstakt zustande, daß sie das Gemisch durch die zu hohe Temp selbst entzündet.
    @ Benny: Die Lehrer sitzen halt mehr oder weniger ihre Zeit ab.
    Von dem ich gesprochen hab ist noch einer der guten Sorte: er macht Unterricht.
    In den letzten beiden Stunden wird von nem anderen Lehrer nur ne DVD eingeworfen.
    Mittlerweile kenn ich alle Teeniekomödien auswendig. <gotit>

  • Zitat

    Original von Crxflo
    Ne expandieren bedeutet, daß im Zylinder durch die Kolbenbewegung von OT nach UT ein Raumvergrößerung ensteht( Gemisch wird angesaugt).
    Durch daß Ausdehnen kühlt sich das Gemisch ab.



    Ok, jetzt kann ich auch was mit den Aussagen anfangen <thumbsup>


    Was ich dann allerdings nicht verstehe...wenn das wirklich ein Vorteil sein sollte, dann würde man die Klopfgrenze durch eine höhere Verdichtung ja hochsetzen können <rotaeye>




    Zu den Lehrern...ja, ist teilweise wirklich mieß. Ich hab da noch gut Glück gehabt. Kenne es von anderen Kollegen auch anders (ähnlich wie bei Dir). Auf der anderen Seite bin ich aus der Schule noch was anderes gewohnt. Naja...aber komisch ist auch, dass gerade Berufsschullehrer ganz krass in diese Klientel fallen...

    • Offizieller Beitrag

    Man hat ja auch einen Expansionsverlust, weil die Gase am UT immer noch Kraft hätten (hier hat der Wankel Vorteile). Dieser Verlust bleibt ja prozentual gleich. In dem vorhandenen Raum werden aber die Abgase durch die verbesserte Expansion stärker abgekühlt.


    Die Verdichtung hingegen verbraucht wieder Energie, weil sie ja - salop gesagt - einen Teil vom Schwung benötigt um das Gemisch erneut zu verdichten. In welchem Verhältnis diese Vorgänge zueinander stehen wäre interessant. Erhöht sich die Temparatur beim Verdichten 1:1 zur Reduktion der Temparatur bei der Expansion? Einerseits würde ich sagen ja, andererseits ist es ja eben beim Diesel nicht so. Warum?

  • Der Verbrennungsprozess ist eh viel zu komplex. Selbst gute Simulationssoftware machen nur eine 2D Berechnung vom Ansaug, Verbrennung. Selbst Formel 1 Teams haben wohl keine 3D Berechnung.

    I want crack

  • Die Vorteile dieser Expansion sind zu gering.
    Normal hast du im Ansaugtakt nen absoluten Druck von 0,9-0,8bar( also ungefähr 0,1-0,2 bar Unterdruck)
    Wenn der Kolben jetzt schneller von Ot nach UT geht hast du vieleicht nen absoluten Druck von 0,7 bar.
    Durch die höhere Verdichtung erhöht sich der Druck am Ende des Verdichtungtaktes durch die höhere Verdichtung aber bestimmt mehr um 0,1 bar.
    Ist jetzt alles nur spekulativ, gibt aber bestimmt Formeln , die das beweisen könnten

  • Ich würde jetzt mal behaupten (ohne es ganz genau zu wissen) dass eine erhöhung der Verdichtung auch eine erhöhung der Temperaturen mit sich zieht.
    Ganz einfach gesagt, wenn merh Leistung entsteht durch eine Erhöhung der Verdichtung, sollten auch die Temperaturen steigen.
    Generell kann man aber sagen, dass die Verdichtung so hoch wie möglich sein sollte, dadurch steigt der Wirkungsgrad.
    Deshalb sind zb. alte Turbomotoren mit 7.8 Verdichtung und 1.3 bar Ladedruch von der Effizienz her crap.

  • Zitat

    Original von santi1
    Ich würde jetzt mal behaupten (ohne es ganz genau zu wissen) dass eine erhöhung der Verdichtung auch eine erhöhung der Temperaturen mit sich zieht.
    Ganz einfach gesagt, wenn merh Leistung entsteht durch eine Erhöhung der Verdichtung, sollten auch die Temperaturen steigen.
    Generell kann man aber sagen, dass die Verdichtung so hoch wie möglich sein sollte, dadurch steigt der Wirkungsgrad.
    Deshalb sind zb. alte Turbomotoren mit 7.8 Verdichtung und 1.3 bar Ladedruch von der Effizienz her crap.


    Bis auf den letzten Satz stimme ich Dir voll zu:-) Schlecht ist der Wirkungsgrad wenn ohne Leistung gefahren wird, im Teillastbereich bis zum Vollastbereicht kann er durchaus gut sein, denn durch den Ladedruck wirkt die Mehrluft im Zylinder wie mehr Verdichtung. Das Problem ist aber das die schnellen Turbomotoren bei langer Vollgasfahrt die Zylinder mit mehr Benzin kühlen, darum sind saufen sie bei Vollgas wieder wie sau!


    Ansonsten ist es schon so, mehr Verdichtung, mehr heiss. Das Gas wird ja beim Verdichten warm, beim expandieren kann es ja nicht mehr abkühen wie duch das komprimeren wärme reingekommen ist.

    gruss michi
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