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Einfluss vom Wetter auf die Motoren?
Hallo,
wenn wir einmal von idealen Fahrbahenbedingungen ausgehen. Also freie, trockene Straße. Eben natürlich und ohne Wind. Welchen Einfluss hat denn tatsächlich die Temp. Luffeuchte, Luftdruck etc. auf den Motor. Sind bei heutigen Großserienmotoren da überhaupt Unterschiede drin? Wie ist es mit Turbo und Kompressormotoren? Und, warum, falls es ihn gibt, ist da ein Unterschied?
Danke für die Antworten.
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24 Antworten
Im Grunde ist es bei der idealen Verbrennungsmaschine ganz einfach. Die Leistung wird (unter anderem) durch den Massendurchsatz bestimmt. Je mehr Masse, um so mehr Leistung. Der Zusammenhang ist linear.
Die Masse setzt sich (bei den meisten Motoren) aus Luft und Brennstoff zusammen. Wobei beide (in dem Arbeitspunkt der maximalen Leistung - von dem sprichst du ja) in einem fest Verhältnis zueinander stehen. Somit kann man die Fragestellung auf den Luftdurchsatz reduzieren.
Dumm bei der Sache ist, dass ein Motor nicht Masse sondern Volumen ansaugt. Durch alle Kanäle, Ventile, Verdichter, Kühler, etc. geht nur ein bestimmtes Volumen durch. Wie viel Masse das ist, ergibt sich aus der Zustandsgleichung für Gase:
Druck * spezifisches Volumen = spezielle Gaskonstante * Temperatur
p v = R T
v ist der Kehrwert der Dichte:
v = V / m
Das ergibt:
p V / m = R T
Die Gleichung ist eher unter folgender Schreibweise bekannt:
p V = m R T
Nach der Masse umgeformt:
m = p V / (R T)
Bezieht man das Ganze auf die Zeit (t), so bekommt man den Massen- bzw. Volumendurchsatz:
m / t = p (V / t) / (R T)
Oder schöner geschrieben:
m' = p V' / (R T)
(Eigentlich ist ein Punkt über dem "m" und "V" üblich. Ich hab' aber keine Lust mich hier in HTML zu verkünsteln.)
Wie man aus der (letzten) Gleichung sieht, ist der Massendurchsatz um so höher, je höher der Druck (p) und je niedriger die Temperatur (T) ist. Die spezielle Gaskonstante (R) ist, wie der Name schon sagt, für jedes Medium eine eigene Konstante und ist somit nicht beeinflussbar.
Man kann es auch anders formulieren: Je Dichter die Luft, um so höher die Leistung. Die Dichte wird positiv durch den Druck aber negativ durch die Temperatur beeinflusst.
Hätten wir noch die Luftfeuchte, also das Wasser in der Luft. Wenn das auch einige nicht glauben mögen, aber feuchte Luft ist leichter und somit weniger Dicht wie trockene Luft. Damit hätten wir sie schon mal eher als negativen Einflußfaktor.
Sind in der Luft noch nicht verdampfte Tröpfchen, so wird die zugeführte Energie auch für die Verdampfung verwendet. Und da ein Kolbenmotor per se nicht als Dampfturbine arbeitet, ist diese Energie verloren.
Da ein Motor, wie oben beschrieben, nur eine bestimmtes Volumen ansagt, ist in feuchter Luft weniger Sauerstoff enthalten. Genau diesen brauchen wir aber für die Verbrennung. Somit kann weniger Treibstoff verbrannt werden, was wiederum die Leistung senkt.
Einen positiven Effekt von Wasser gibt's aber schon. Die Wärmekapazität von Wasserdampf ist ca. doppelt so groß wie von Luft. Das bedeutet, das Medium Wasserdampf ist bei gleicher zugeführter Energie (durch Verdichtung und Verbrennung) nur halb so heiß. Man kann also doppelt so viel Energie zuführen, um auf die gleiche maximale Temperatur wie von Luft zu kommen. Und diese maximale Temperatur ergibt sich aufgrund der eingesetzen Materialien aus denen der Motor gefertigt wird.
Man darf bei den obigen Betrachtungen nicht vergessen, dass sie alle nur rein theoretische Natur sind. Heutige Motoren haben, sagen wir mal, ziemliche viele Sensoren, die messen was da so an Luft ankommen. Die Regelung kann somit darauf reagieren, und die Leistung (innerhalb bestimmter Grenzen) entsprechend nachführen. Außerdem werden nicht alle Möglichkeiten, die sich aus der Theorie ergeben, auch wirklich umgesetzt (z.B. Wassereinspritzung, Belastung der Materialien bis an ihre Grenze, Pfeiffen auf den Schadstoffausstoß,...).
Da ich vom angewandten Motorenbau nicht so viel Ahnung hab', muss ich dir leider eine praktische Antwort schuldig bleiben. Aber ich hoffe, die Theorie ist 'rübergekommen.
Chris
viel theorie und nix praktisches...
praktisch ist es so (z.b. beim diesel) das die einspritzpumpe eine membranedose hat.
diese dehnt sich je nach luftdruck aus oder zusammen und verändert dadurch geringfügig die einspritzmenge.
man nennt das höhenkorrektur.(ADA)
auf 3000meter höhe spritzt er eine andere menge kraftstoff ein, als auf 0meter.
genau so verhält sich das auch beim wetter mit hochdruck oder tiefdruckgebieten, nur das da der einfluss weit geringer ist.
@ dieselschraube
Wenn in diesem Forum meine Meinung und mein Wissen nicht gefragt sind, dann werde ich mich halt in Zukunft zurückhalten.
Aber wenn ich schon mal einen Diesel-Guru an der Leitung hab':
Zum Thema PRAKTISCHES in einem Mercedes-Motoren-Forum: Wo sitzt denn deine angesprochene Membrandose bei "unseren" CDIs? Soweit ich weiß (ahh, da haben wir wieder mein Wissen), gibt's da eine Common-Rail-Hochdruckpumpe die immer bedeutend mehr Sprit als benötigt fördert. Die Einspritzmenge wird nur von den einzelnen, elektrisch angesteuerten Injektoren bestimmt.
Chris
Zitat:
Original geschrieben von dieselschraube
viel theorie und nix praktisches...
praktisch ist es so (z.b. beim diesel) das die einspritzpumpe eine membranedose hat.
diese dehnt sich je nach luftdruck aus oder zusammen und verändert dadurch geringfügig die einspritzmenge.
man nennt das höhenkorrektur.(ADA)
auf 3000meter höhe spritzt er eine andere menge kraftstoff ein, als auf 0meter.
genau so verhält sich das auch beim wetter mit hochdruck oder tiefdruckgebieten, nur das da der einfluss weit geringer ist.
Ah ja, so viel zum Thema praktisches. ;)
@billigothi: Deine Ausführungen waren wirklich sehr interessant, um dich mal für deine aufgewendete Zeit zu entschädigen. :)
Late
Zitat:
Original geschrieben von billigothi
@ dieselschraube
Wenn in diesem Forum meine Meinung und mein Wissen nicht gefragt sind, dann werde ich mich halt in Zukunft zurückhalten.
Aber wenn ich schon mal einen Diesel-Guru an der Leitung hab':
Zum Thema PRAKTISCHES in einem Mercedes-Motoren-Forum: Wo sitzt denn deine angesprochene Membrandose bei "unseren" CDIs? Soweit ich weiß (ahh, da haben wir wieder mein Wissen), gibt's da eine Common-Rail-Hochdruckpumpe die immer bedeutend mehr Sprit als benötigt fördert. Die Einspritzmenge wird nur von den einzelnen, elektrisch angesteuerten Injektoren bestimmt.
Chris
bitte nicht zurückhalten!
zu den cdi´s: die haben eine ladedruck-sensor. dieser ermittelt den lade (luft) druck und danach wird die einspritzmenge angepasst.
der nachteil der "höhendose" (höhenkorrektur) ist das der motor in extremen höhen zu sehr abmagert und somit einen (übermässigen) lestungsverlust hat.
desswegen wurden auch bestimmte autos (z.b. Gmodell für BW mit den alten dieseln) ohne diese "höhendose" ausgerüstet. somit erreicht er zwar andere (schlechtere) abgaswerte, aber der leistungsverlust hält sich in grenzen (in extremen höhenlagen), da der diesel auch "überfettet" recht gut läuft.
@ Late & andreas-SL55AMG
Danke für die Streicheleinheiten. *schnurr*
Chris
ooohhh!
ich hab ja nicht gesagt das dein theoretisches wissen nicht fefragt ist, aber die masse hier kann mit seitenlangen theoretischen formeln nicht wirklich viel anfangen.
Zitat:
Soweit ich weiß (ahh, da haben wir wieder mein Wissen), gibt's da eine Common-Rail-Hochdruckpumpe die immer bedeutend mehr Sprit als benötigt fördert. Die Einspritzmenge wird nur von den einzelnen, elektrisch angesteuerten Injektoren bestimmt.
tja und wenn wir hier ein paar jahre zurück gehen macht das die alte mechanische pumpe genau so!
die fördert auch immer einen extremen überdruck, die ventile öffnen eben vollmechanisch, nur die eingespritzte menge wird nicht durch einen elektrischen impuls gesteuert, sondern durch einen mechanischen regler.
und wie andreas schon beschrieben hat, machen das die modernen CDI´s ähnlich.
man braucht diese druckdose in erster linie um die abgasemissionen zu reduzieren.
wie andreas auch schön beschrieben hat, hatte man den diesel früher mit einer mittleren überfettung betrieben. erst ab 1989 würde die außendruckabhängige und somit präziesere einspritzung eingeführt.
aber bitte nicht gleich so giftig werden!
hier darf jeder seine meinung schreiben!
Hallo,
im allgemeinen kann man sagen, je kälter, desto mehr Leistung und umgekehrt.
Kalte Luft ist trockener und kann mehr Sauerstoff aufnehmen. Deshalb der Ladeluftkühler.
In wie weit man einen Unterschied spüren kann, entzieht sich meiner Kenntnis.
Da ich mich weitestgehend an die Verkehrsregeln halte, sind mir ein paar kW (PS) egal.
Gruß
Zitat:
Original geschrieben von c250tdt
Hallo,
im allgemeinen kann man sagen, je kälter, desto mehr Leistung und umgekehrt.
Kalte Luft ist trockener und kann mehr Sauerstoff aufnehmen. Deshalb der Ladeluftkühler.
In wie weit man einen Unterschied spüren kann, entzieht sich meiner Kenntnis.
Da ich mich weitestgehend an die Verkehrsregeln halte, sind mir ein paar kW (PS) egal.
Gruß
fast. kühlere luft hat eine höhere dichte. somit hat man mehr sauerstoff in dem verbrennungs-gemisch, welcher hauptsächlich für die verbrennung verantwortlich ist.
in der theorie wäre es sogar besser feuchte, kalte luft zu haben. aber das kannst du ja in der ausführlichen beschreibung von billigothi nachlesen.
übrigens: der luftmasssenmesser spielt in sachen kraftstoff-anpassung nur bei den neueren cdi´s eine (haupt) steuergrösse. bei den älteren cdi´s ist der LMM nur dazu da die abgasrückführung zu steuern (darüber wird die agr-rate ermittelt)
Von einem direkten Wettereinfluß auf die Leistung wird man in der Praxis nichts merken, außer man fährt mit einem Saugdiesel auf > 5000m herum
Einen indirekten Einfluss gibt es schon: die Klimaanlage kann einiges an Leistung ziehen, deshalb wird die bei einigen älteren Dieseln bei Vollgas ausgeschaltet.
Immerhin könnte sie im Extremfall den 220D des W210 um 9 seiner 70 kW berauben.....
Hehe was passiert dann, wenn ich eine Klima in meinem 35 KW Polo hätte?
Denk ich mal lieber nicht dran :-)
Zitat:
Original geschrieben von knacksen
Hehe was passiert dann, wenn ich eine Klima in meinem 35 KW Polo hätte?
Denk ich mal lieber nicht dran :-)
Also im ehemaligen Golf IV (1,4 mit 75 PS) meiner Frau wurde man bei 150 fast in die Gurte gedrückt wenn man die Klimaanlage auf der Autobahn angemacht hat. Die hat MINDESTENS 10 % Leistung gekostet. Bei meinem S210 merke ich überhaupt keinen Unterschied ob sie läuft oder nicht.
Gruß
andreasstudent
So, ich wollte mich auch mal bedanken für die Ausführungen. Woran liegt es dann, dass viele von Tagen reden, wo das Auto gut läuft? Wind? Oder gibt es noch andere Faktoren, lassen wir die Klima einmal aus, damit sie keine Leistung schluckt.
Ach ja, zur Klima gab es vor ein paar Jahren einmal einen Vergleich bei AMS glaube ich. Da war u.a. ein 280E oder so dabei. Selbst bei dem relativ starken Auto hat man, messtechnisch deutlich, einen Unterschied festgestellt. Subjektiv hat diesen Unterschied nur eine Teilgruppe feststellen können. Vermutlich die ;o) die öfter Vollgas oder Vollast fahren.
@ dieselschraube
Ich werd' (oder bin) nicht giftig. Aber dein obiger Beitrag hat auf mich schon so gewirkt, als ob du der Meinung bist, ich hätte nur unbrauchbaren Blödsinn geschrieben.
Sicher, eine Ansammlung physikalische Gleichungen ist nicht unbedingt jedermanns Sache. Aber ich glaube, dass sich meine Herleitung oben nicht allzu tief in der Theorie verirrt. Eigentlich ist es nur ein Gleichung, die, etwas umgestellt, schön die Abhängigkeiten zeigt. Außerdem hab' ich euch nicht mit der fertigen Gleichung alleine im Regen stehen lassen, sondern das Ganze noch auf Umgangston übersetzt. Also, wenn jemand mit Physik nix am Hut hat, kann er die Formelei getrost überlesen und bekommt die Quintessenz trotzdem mit.
Ich tu' mich bei physikalischen Dingen immer leichter, zuerst mal die Theorie zu verstehen. Die praktischen Umsetzungen erklären sich dann meist von selbst. Schwieriger find' ich es, mit Einzelbeispielen den kompletten Zusammenhang zu begreifen. Ich hatte mal eine ewig lange Diskussion zur Distronic. Nach langem hin und her, hatte ich dann endlich begriffen, warum das Einstellen der Spur, ein Nachjustieren der Distronic erfordert. Hätten wir damals die Theorie am Anfang geklärt, wär's auch kürzer gegangen.
Chris