steinmeister hat geschrieben:@Gelfling:
Damit kann man mal was anfangen.
Ich habe mal gelesen, dass Dieselmotoren ihren höchsten Wirkungsgrad im Drehzahlbereich des höchsten Drehmomentes und bei ca. 90% Leistungsabforderung haben (deckt sich nicht ganz mit Deiner Grafik), und dass Benzinmotoren deshalb vergleichsweise mehr verbrauchen, weil deren Gradienten bei Abweichungen vom Optimum größer sind. ...
Jein. Es kommt noch was hinzu:
Quelle: http://www.windwege.de/Gelfling/publish ... stoffe.gif
Ich habe hier mal für vier gängige Treibstoffe die Brennwerte und die Heizwerte rausgesucht. (Mittelwerte.) Grundsätzlich findet man die Werte in Kilowattstunden pro Masse, als kWh pro kg.
:: Brennwert ist die chemische Energie, die
pro Kilogramm im Treibstoff gespeichert ist, und die ich durch vollständiges, stöchiometrisches (Lambda =1) Verbrennen freisetzen kann.
:: Weil im Treibstoff immer auch Wasser enthalten ist, und Wasser zum Verdampfen eine Menge Energie braucht (genannt "Enthalpie"), und weil die Auspuffgase am Ventil wirklich nur noch sehr heißen Dampf enthalten und kein flüssiges Wasser mehr, muß man diesem Enthalpie-Betrag vom Brennwert abziehen: Was nur in Dampf geht, kann nicht auf den Kolben gehen. Damit erhält man die tatsächlich für die Kolben mechanisch theoretisch nutzbare, thermische Leistung - den sog. Heizwert.
:: Die Differenz von Brennwert und Heizwert, die Wassser-Enthalpie also, ist ein Maß für die sog. "Innere Kühlung" des Gemischs. Die hilft tatsächlich, die Flammfronten im Zylinder nicht zu heiß werden zu lassen und ist daher durchaus in die Motorkonstruktion eingerechnet. Da sind sich Diesel und Benzin mit rund 6 % sehr ähnlich.
:: Wenn man das jetzt mit der Dichte der Treibstoffe in Energie pro Volumen, hier Kilowattstunde pro Liter, umrechnet, dann bekommt man das, was der Motor überhaupt pro Liter Sprit in mechanische Energie umsetzen könnte. (Wenn der Wirkungsgrad nicht noch davon abginge.)
Und hier sieht man schon, daß Diesel eindeutig im Vorteil ist. Der Grund ist - der Ex-Gummichemiker wird's wissen - daß Diesel längere Kohlenstoffketten aufweist und daher das Verhältnis Kohlenstoff zu Wasserstoff mehr auf der Kohlenstoffseite liegt. Und der gibt beim Verbrennen nun mal mehr Energie her pro Atom. (C-O2 statt H2-O)
Jetzt kommt noch der thermodynamische Wirkungsgrad der Maschine selbst hinzu: Ein Großteil der chemischen Energie wird nämlich als Wärme zum Auspuff rausgeblasen oder verwandelt sich in mechanische Schwingungen (sprich: Radau). Beides steht für den Antrieb nicht zur Verfügung. Die Differenz führt zum Wirkungsgrad. Da sind sich Kolbenmaschinen aber grundsätzlich recht ähnlich.
Ganz zum Schluß kommt aber noch hinzu, daß Diesel ein selbstzündendes Motorkonzept ist, bei dem (sofern keine glühfähigen Kohleablagerungen vorhanden sind) sich das Gemisch im ganzen Zylinder nahezu gleichzeitig entzündet. Daher auch das charakteristische "Nageln". Benzinmotoren hingegen sind aufgrund der etwas kritischeren Zündeigenschaften des Gemischs mit Zündkerzen ausgerüstet, und die Flammfront breitet sich im Zylinder aus. Das führt aber dazu, daß das sich ausdehnende (explodierende) Gemisch im Bereich der Flammfront das Gas in den Nachbarbereichen erstmal verdichtet, um es durchzündfähig zu machen. (Wenn der Effekt zu stark ist, zündet das Gemisch gleich im ganzen Brennraum durch, der Motor "klopft", das hält er aufgrund der typischen Auslegung nicht lange durch.) Dieses Vorverdichten raubt auch wieder etwas Wirkungsgrad.
Alles in allem folgt daraus für Benzin ein Mehrverbrauch, bezogen auf das Volumem, von typisch um die 25 %. Aber 16 % davon gehen einfach auf die andere chemische Zusammensetzung. Bezogen auf das Gewicht ist der Unterschied längst nicht so groß. Da reden wir von um die 15 %.
Und so ganz nebenbei wird vielleicht auch plausibel, wieso Alkoholbeimischung zwar den Verbrauch nominal erhöht, aber aufgrund der besseren, inneren Kühlung (die Hitze-Spitzen gehen ansonsten nur in erhöhten Kühlbedarf des Motorblocks) den Verbrauch wieder etwas absenkt. Am Ende fast ein Nullsummenspiel.
Übrigens führt das Abmagern des Gemisch zu kritischerem Zündverhalten bei Benzinern. Deshalb braucht man sozusagen "stärkere" Zündkerzen und auch eine etwas andere Zündkreisauslegung, damit der Funken etwas länger und heller brennt. Sonst zündet das Gemisch nicht so willig durch. Einer der Gründe dafür, daß man KFR mit Anfetten
auch beseitigen kann. Obwohl man dabei das ursächliche Problem nicht wirklich löst, sondern es im Grunde ja nur umgeht. (Heim zu Mutti ...)