Priusfreunde.de

Hallo allerseits!

Dies ist ein Versuch, den Benzinverbrauch nur für die Erwärmung des Motors beim Kaltstart zu berechnen.

Annahmen:
1) Der Motor wiegt 150kg und ist vollständig aus Eisen
2) Es sind 5l Kühlwasser darin
3) Starttemperatur: 0 Grad Celsius
4) Betriebstemperatur: 70 Grad Celsius

Aus der Formelsammlung:
a) Wärmekapazität Eisen: 0,5 J/g*K (Joule pro Gramm und Kelvin)
b) Wärmekapazität Wasser: 4,2 J/g*K
c) Heizwert von Benzin: 45 MJ/kg (Megajoule pro Kilogramm)
d) Dichte von Benzin: 0,75 kg/l (Kilogramm pro Liter)

Zur Berechnung:

Wärmespeicherkapazität:
Motor: 150kg * 0,5J/gK = 75000J/K
Wasser: 5kg * 4,2J/gK = 21000J/K
Gesamtwärmespeicherkapazität: 96000J/K

Benötigte Wärmemenge zur Aufheizung von 0 auf 70 Grad:
96000J/K * 70K = 6,72MJ

Benötigte Benzinmenge in kg:
6,72MJ / 45MJ/kg = 0,15kg

Benötigte Benzinmenge in Liter:
0,15kg / 0,75kg/l = 0,2l

Es werden pro Kaltstart also mindestens 0,2l Benzin extra verbraucht.
Das deckt sich mit meinen Erfahrungen:
Für eine 50km Teststrecke hat der BC bei kaltem Motor einen Verbrauch von 4,7l/100km angezeigt,
und bei warmem Motor einen Verbrauch von 4,4l/100km.
Das sind zwar 0,3l Mehrverbrauch statt der Errechneten 0,2l, aber die obige Rechnung basiert ja auch auf vielen Schätzungen und Wärmeverluste z.B. durch Katalysator etc. sind da auch nicht drin.

So, jetzt könnt ihr euren Senf dazugeben und mich in der Luft zerreisen!
(Meine Schulphysik ist 25 Jahre her)

Ich habe nun die Brüche in eine Zeile geschrieben und Code-Tags entfernt. Die Darstellung ist damit hoffentlich nicht mehr zerwürfelt <br><br>Posting ge&auml;ndert von: snmich, am: 20/03/2008 11:19

Sowas hat mich schon lange interessiert und ich sehe keinen Denkfehler.
IMHO gilt das aber nur für einen kalten Motor. Wenn der Motor in der Warmlaufphase Leistung bringt, ensteht sowieso Abwärme (Wirkungsgrad Wärmekraftmaschine), ein zusätzlicher Verbrauch kann nur durch ein für den Kaltstart verändertes Einspritzprogramm zustandekommen.
Sehe ich das falsch, oh Ihr Techniker?

Gruß
Heinz<br><br>Posting ge&auml;ndert von: Galgenvogel, am: 20/03/2008 10:36

Ich seh hier eine total durcheinadergewürfelte Seite!

Was ist da denn passiert?

Also ich war das nicht!

Vermutlich müssen die CODE-Tags entfernt werden

Grüße
Malte<br><br>Posting ge&auml;ndert von: sirup, am: 24/03/2008 20:44

Deine Berechnung würde zutreffen, wenn man einen Benzinbrenner unter den Motor stellen würde und so das System erwärmen würde.

Leider ist das aber nicht so einfach.

Durch den geringen Wirkungsgrad einer Verbrennungskraftmaschine erwärmt sich das System ohnehin durch die Abwärme.

Der Mehrverbrauch resultiert in erster Linie aus dem noch schlechteren Wirkungsgrad in der Kaltstartphase. (fettes Gemisch, zähflüssiges Öl etc.)

Demnach müßte man den Wirkungsgrad bei Betriebstemperatur und die Wirkungsgradkennline beim Kaltstrart ermitteln und dann daraus den Mehrverbrauch errechnen.

Viel Spaß dabei.

Hi snmich,
Ich meine dass die anderen haben recht dass man mit diese Berechnungsmethode den Mehrverbrauch nicht genau berechnen kann. Aber ich meine dass als indirekte Schätzung für den ungefähren Mehrverbrauch taugt sie in diesem Fall schon. Weil: ein kalter Motor zieht mehr Abwärmeenergie aus der Verbrennung als einen warmen Motor, und zwar ungefähr um so viel mehr wie notwendig ist um bis aufs Betriebstemperatur zu kommen.

Deine Berechnung stimmt vielleicht sogar besser mit deine Messergebnisse überein als du dachtest, denn du hast einen Fehler bei der Verbrauchsberechnung von der 50km Teststrecke gemacht:
(4,7l/100km)*50km=2,35 Liter
(4,4l/100km)*50km=2,2 Liter
Differenz = 0,15 Liter

Der Motor ist zum größten Teil auch nicht aus Stahl, sondern Alu, oder?

Hat 'ne andere Wärmekapazität.

Es ist auch schwer zu ermitteln, wieviel % der Wärme schlicht aus dem Auspuff rausgehen, tendentiell eher mehr als über die Motorkühlung abgeführt werden, sonst müßte die Kühlung nämlich so enorm dimensioniert werden - bei 50kw mechanischer Leistung fallen 100kW thermische Verlustleistung an, mit 5 Liter Kühlwasser überschreitet die dafür nötige Durchflußgeschwindigkeit wahrscheinlich die Schallgeschwindigkeit

Die Innenraumbeheizung/Klimatisierung habe ich in meiner Simulation noch nicht drin, da ich die Unbekannten Wärmeabfuhr über die Scheiben (Kühlung durch Fahrwind), Luftdurchsatz sowie Wärmekapazität im Innenraum noch nicht so greifen konnte, sonst könnte ich die Temperaturregelung leicht integrieren.

Der Mehrverbrauch käme jedenfalls erwartungsgemäß vom selteneren fahren mit E-Motor bei kleinen Leistungen sowie Laden der Batterie bei geringen Leistungen/Wirkungsgraden anstatt bei hohen.

edit: Demnach wäre einen Innenraum bzw. Motorheizung die die Wärme des Abgases benutzt wesentlich effizienter und schneller ! Sowas muß man doch basteln können: Kupfer-Rohrschlange um den Auspuff wickeln (mit Silikonölfüllung wg. Temperaturbereich) und mit einem Öl/Wasser-Wärmetauscher im Motor-Kühlkreislauf verbinden, sowie ein Thermostat, das bei erreichen von 80°C zumacht.<br><br>Posting ge&auml;ndert von: gcf, am: 21/03/2008 13:11

Irgendwie vermisse ich da das zu erwärmende Öl und den Kat. Außerdem geht die Rechnung davon aus, daß der Motor möglichst schnell innen warm werden soll. Vermutlich soll aber der ganze Block warm werden und das ohne zu große Unterschieden innen und außen.

In diese Rechnung gehen so viele unbekannte Größen ein, dass wir nie auf ein sinnvolles Ergebnis kommen werden.

Die reine Energiemenge zur Erwärmung des Motorblocks und der Betriebsflüssigkeiten ist hier wohl nur der kleinere Anteil.

Der meiste Mehrverbrauch in der Kaltlaufphase geht auf die Folgeerscheinungen des kalten Motorlaufs zurück. Dazu gehört auch die von Toyota gewollte Anfettung des Gemischs zur schnelleren Erwärmung des Katalysators.

Erschwerend kommt hinzu, dass die meisten Fahrprofile so geartet sind, dass man gerade bei kaltem Motor im Wohngebiet langsam fahren und an hunderten Ampeln stehen oder überall die Vorfahrt beachten muss.

Ist der Motor dann warm gefahren kommt eine gerade Straße ohne Stopps.

Gruß Holger