Hallo Wissende,
letztens hatte ich in einem Buch gelesen, dass der Wirkungsgrad von Dieselmotoren bei 5,5%, der von Benzinmotoren bei 4,5% liegt. Da ich mir das nicht vorstellen konnte, habe ich mal versucht, etwas dazu zu berechnen- bin aber nicht zu richtig sinnvollen Zahlen gekommen. (Hier im Forum habe ich jetzt auch schon gelesen, dass von 35-45% ausgegangen wird- so hätte ich auch spontan getippt, aber es war keine Berechnung dabei, oder ich habe keine gefunden)
wenn ich Wirkungsgrad einfach nur als Outout/ Input rechne- ok. Input an Energie ensprechend der Einsatzmenge von Diesel oder Benzin ist nicht das Problem.
Aber wie bekomme ich den Output, also die gefahrene Strecke mit einer bestimmten Geschwindigkeit incl. Masse des Gefährts in eine Energieeinheit?
Ich habe es über F = m* a und W = F * s gerechnet, aber schon bei der Beschleunigung bin ich mir nicht sicher, wie es bei einem gleichmäßig unbeschleunigt fahrendem Fahrzeug ist.
Habt ihr andere Ideen?
Gruß pucky
Hallo!
Das ist schwer zu berechnen, weil die verschiedenen Parameter natürlich extremen Schwankungen unterliegen. Deswegen wird man den Wirkungsgrad eines Motors wohl auch nicht in „freier Fahrt“, sondern im Motorenprüfstand messen.
Dann gilt: Eingangsleistung = Verbrauch * Heizwert / Zeit
Ausgangsleistung = 2π * Drehmoment * Drehzahl
Michael
Naja, mir geht es auch eigentlich um den Wirkungsgrad von Motor incl. Auto.
Wenn ich da einfach davon ausgehe, dass man 100 km mit 100 km/h gleichmäßig ohne zu Bremsen und Schalten fährt, dann fallen als Verluste sicher die Umwandlungsprozesse im Motor an, abgegebene Wärmeenergie, Reibungsverluste auf der Straße etc. an und das Gewicht des Autos spielt ja auch eine Rolle.
Deswegen wollte ich ja auch die Berechnung irgendwie über Strecke- Zeit- Geschwindigkeit machen.
Hallo!
Wenn Du mit konstanter Geschwindigkeit in der Ebene fährst, bleiben nur zwei Posten als „Nutzleistung“ übrig:
- Überwindung des Rollwiderstands
- Überwindung des Luftwiderstands
zu 1): Der Rollwiderstand ist in grober Näherung konstant. Wenn Du ihn kennst, kannst Du die dafür erforderliche Leistung ganz einfach ausrechnen:
P_roll = W/t = (F_roll * s)/t = F_roll * v
Wikipedia gibt eine Rollwiderstandszahl von ca. 0,01 für Autoreifen auf Asphalt an. Also beträgt F_roll für ein Auto mit einer Masse von 1500 kg ungefähr 150 N.
zu 2): Die Formel für den Luftwiderstand lautet
F_L = 1/2 * cW * A * ρ * v²
(cW * A) sollte im Datenblatt des Autos angegeben sein. Ansonsten findest Du den cW-Wert bestimmt irgendwo und musst die Querschnittsfläche des Autos A schätzen. Bei einem alten Volvo geht das aber sehr einfach 
. Die Luftdichte ρ beträgt 1,29 kg/m³.
Die Luftwiderstands-Leistung ist (Herleitung s. oben):
P_L = 1/2 * cW * A * ρ * v³
Die Gesamtnutzleistung des Autos ist also
P_nutz = P_roll + P_L
Und das kannst Du dann zur „Verbrennungsleistung“ ins Verhältnis setzen und bekommst den Wirkungsgrad. Die Verbrennungsleistung berechnest Du einfach durch den Heizwert von Benzin und den Benzinverbrauch (pro Sekunde, nicht pro 100 km!)
Im Realfall (Beschleunigen, Abbremsen, Überholen, Steigungen, Gefälle, …) ist diese Zahl aber nicht sehr aussagekräftig. Mein Auto zeigt mir den Momentanverbrauch pro 100 km/h an. Dieser schwankt zwischen 0 (Gefälle, Fuß vom Gas) und ca. 22 l (Beschleunigen am Berg). Unter Deinen Vorgaben (100 km/h in der Ebene) bin ich - geschätzt - bei 4,7 l Diesel auf 100 km.
Michael
Hi.
letztens hatte ich in einem Buch gelesen, dass der
Wirkungsgrad von Dieselmotoren bei 5,5%, der von Benzinmotoren
bei 4,5% liegt.
Komma weglassen, dann stimmt, oder 0,46 und 0,55 gegen 1 (langsam laufende Großdiesel)verstehen.
Gruß
Balázs
Hallo Wissende,
letztens hatte ich in einem Buch gelesen, dass der
Wirkungsgrad von Dieselmotoren bei 5,5%, der von Benzinmotoren
bei 4,5% liegt.
Hallo!
Da hast Du Dich wohl verlesen, oder verschrieben.
Gehe mal von 55 % bei den modernsten Dieselmotoren aus,
und von 45 % bei den modernsten Benzin- Direkteinspritzern,
das könnte etwa passen.
Das ist schon fast das physilalisch machbare.
Grüße, E !
Hallo Michael,
aber die Abwärme des Motors (die in Wintermonaten sicher auch genutzt wird- aber das will ich mal außer Acht lassen) ist ja sicher auch nicht so wenig. Oder ist die dann in deiner ersten Formel mit Drehmoment und Drehzahl inkludiert?
gruß pucky
Hallo!
Wirkungsgrad ist doch
\eta = \frac {P_{\textrm {Nutz}}}{P_{\textrm {Gesamt}}}
Die Verluste (Abwärme, Abgase, Lärm, …) sind ja gerade der Grund, warum η nicht 1 ist. Wenn Du diese „Verlustleistung“ ausrechnen möchtest, musst Du nur von der Gesamtleistung die Nutzleistung abziehen.
Michael
Hi.
Wirkungsgrad ist doch
\eta = \frac {P_{\textrm {Nutz}}}{P_{\textrm {Gesamt}}}
Die Verluste (Abwärme, Abgase, Lärm, …) sind ja gerade der
Grund, warum η nicht 1 ist.
Nein. Das gilt nur für den technischen WG. was erst nach dem theoretischen kommt.
Der theoretischer WG aller Wärmekraftmaschinen beschreibt der zweite HS. bzw, der carnotschen Kreislaufprozess. Da ist erstmals nichts zu machen.
Wie man dann den Prozess technisch am bestens unter den gegebenen Umständen verwirklichen kann ist nur das worauf man Einfluss (begrenzt) hat.
Daher die Vielfalt der Wärmekraftmaschinen wozu Otto und Dieselmotoren gehören.
Im Prinzip kommt es nur an den vorhandenen Temperaturunterschied an daher ist WG1 im Prinzip schon unmöglich.
Ab da spielen dann eine Unmenge an Faktoren eine Rolle von Verbrennungschemie, Materialwissenschaft, Ingenieurkunst usw. und die sind nicht in einem Satz zu behandeln.
Wenn Du diese
„Verlustleistung“ ausrechnen möchtest, musst Du nur von der
Gesamtleistung die Nutzleistung abziehen.
Sooo einfach ist die Sache halt leider nicht:smile:)))
Michael
Balázs
Hallo!
Wirkungsgrad ist doch
\eta = \frac {P_{\textrm {Nutz}}}{P_{\textrm {Gesamt}}}
Die Verluste (Abwärme, Abgase, Lärm, …) sind ja gerade der
Grund, warum η nicht 1 ist.Nein. Das gilt nur für den technischen WG. was erst nach dem
theoretischen kommt.
Quatsch. Was ich geschrieben habe ist die Definition des Wirkungsgrades. Dass der reale Wirkungsgrad maximal so hoch sein kann wie der Carnotsche Wirkungsgrad, ist zwar richtig. Es ändert aber nichts daran, wie man einen Wirkungsgrad berechnet und was er bedeutet.
Ab da spielen dann eine Unmenge an Faktoren eine Rolle von
Verbrennungschemie, Materialwissenschaft, Ingenieurkunst usw.
und die sind nicht in einem Satz zu behandeln.
Doch - solange ich mich nur um die Summe aller Verluste kümmere, kann man das in einem Satz abhandeln. Es ist nämlich einfach der Teil der Energie, der nicht genutzt wird. Ob er theoretisch überhaupt genutzt werden könnte oder nicht, steht auf einem ganz anderen Blatt.
Wenn Du diese
„Verlustleistung“ ausrechnen möchtest, musst Du nur von der
Gesamtleistung die Nutzleistung abziehen.Sooo einfach ist die Sache halt leider nicht:smile:)))
Doch, genau so einfach ist das.
Michael
Hi.
Doch - solange ich mich nur um die Summe aller Verluste
kümmere, kann man das in einem Satz abhandeln.
Es ist nämlich
einfach der Teil der Energie, der nicht genutzt wird. Ob er
theoretisch überhaupt genutzt werden könnte oder nicht, steht
auf einem ganz anderen Blatt.
Gut. Oberhalb Carnot gibt aber kein Verlust im Sinne des Wortes. Was schon theoretisch nicht gibt davon noch was zu verlieren?
Verluste gibt (und leider eine Menge) ab Carnot erst.
Wenn Du diese
„Verlustleistung“ ausrechnen möchtest, musst Du nur von der
Gesamtleistung die Nutzleistung abziehen.Sooo einfach ist die Sache halt leider nicht:smile:)))
Doch, genau so einfach ist das.
Nach dem ersten Hauptsatz betrachtet noch ja.
Leider ist der zweiter auch noch da und der ist in diesem Fall (Wärmekraftmaschine) der Maßstab.
Übrigens genau diese schafften erst den zweiten Hauptsatz.
Es handelt sich hier nämlich um die Wärme mit ihrer Sonderstellung unter den Energieformen, sie wandelt sich von sich aus nie in eine andere Energieform alle andere aber schon und letztendlich landen sie alle unaufhaltsamm in der Wärme.
Michael
Balázs
Hallo Wissende,
letztens hatte ich in einem Buch gelesen, dass der
Wirkungsgrad von Dieselmotoren bei 5,5%, der von Benzinmotoren
bei 4,5% liegt. Da ich mir das nicht vorstellen konnte, habe
ich mal versucht, etwas dazu zu berechnen- bin aber nicht zu
richtig sinnvollen Zahlen gekommen.
Das ist auch kaum machbar.
So etwas wie „den Wirkungsgrad“ gibt es bei Verbrennern nicht, vielmehr handelt es sich um eine Größe, die sich je nach Betriebszustand ändert.
Ein Betriebszustand kennzeichnet sich durch zwei Größen:
- Drehzahl
- effektiver Mitteldruck, quasi „Gaspedalstellung“, errechnet sich aus (4pi * Drehmoment) / Hubraum
Heraus kommt dann ein Diagramm, was sich Verbrauchskennfel nennt, auch Muscheldiagramm genannt.
Beispiel:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Brak…
Dieser kleine, hocheffiziente Motor hat sein Maximum bei ca. 2200/min und rund 15bar. Dabei hat er ca. 180Nm und somit rund 41kW.
Der Verbrauch wird hier in g/Wh angegeben - auf den ersten Blick ungewönlich.
Man darf nun den Heizwert von ca. 11,8kWh/kg einrechnen:
Aus 206 g/kWh wird dann:
0,206 kg/kWh * 11,8kWh/kg = 2,43 kWh/kWh
Und dann noch schnell der Kehrwert, da wir ja Effizienz nicht als Aufwand/Nutzen sondern umgekehrt definieren:
1/ 2,43 = 0,41 = 41%
Dumm nur, dass der Motor fast nie in diesem optimalen Betriebspunkt betrieben wird.
Hallo und sorry,
bin spät dran. Aber eine Frage wurmt mich Tag und Nacht 
Wie ist in diesem Muscheldiagramm diese ‚Inversion‘ im Verlauf der 230er Isolinie zu erklären ?
Kannst Du das jemand, der nicht vom Fach ist, anschaulich erklären ?
Grüße Roland