Ladeluftkühler: Unterschied zwischen den Versionen
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| + | Turbomotoren wie JX, AAZ, 1Z, AFN oder mechanische TDIs unterscheiden sich von Saugmotoren darin, dass dem Motor Frischluft mit erhöhtem Druck bereitgestellt wird. Mit dem Druck steigt die Frischluftmasse, die während dem Öffnungshub der Einlassventile in die Zylinder strömt. Je mehr Frischluftmasse bereit steht, desto mehr Kraftstoff kann eingespritzt und verbrannt werden. Mehr Kraftstoff -> mehr Drehmoment -> mehr Leistung. | ||
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| + | 1) mit der Formel für reversible, adiabatische Zustandsänderungen (Verdichter mit Wirkungsgrad 100 % und keine Abgabe von Wärme an die Umgebung): | ||
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| + | Die Größen bezeichnen dabei die Temperatur (T) den Druck (P). Die Indizes 1 und 2 stehen für den Ausgangszustand und den verdichteten und γ kennzeichnet den ‚Isentropenkoeffizient‘ (γLuft=1.4). | ||
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| + | Die Ladeluft aufgeladener Motoren erreicht also leicht 100 °C und mehr, wenn sie in den Zylinderkopf einströmt und variiert in Abhängigkeit von Ladedruck, Umgebungstemperatur und Wirkungsgrad. | ||
Version vom 13. Juli 2020, 22:15 Uhr
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Einführung
Turbomotoren wie JX, AAZ, 1Z, AFN oder mechanische TDIs unterscheiden sich von Saugmotoren darin, dass dem Motor Frischluft mit erhöhtem Druck bereitgestellt wird. Mit dem Druck steigt die Frischluftmasse, die während dem Öffnungshub der Einlassventile in die Zylinder strömt. Je mehr Frischluftmasse bereit steht, desto mehr Kraftstoff kann eingespritzt und verbrannt werden. Mehr Kraftstoff -> mehr Drehmoment -> mehr Leistung.
Die Bereitstellung der Frischluft bei erhöhtem Druck besorgt der Turbolader: Eine Abgasturbine, die zwangsweise einen Verdichter antreibt, denn sie sitzen starr auf derselben Welle. Im JX wird standardmäßig maximal auf ca. 0.7 bar Überdruck verdichtet. Es entspricht der Alltagserfahrung an der Fahrradpumpe, dass Luft beim Verdichten warm wird. Aber wie warm? Das lässt sich in zwei Schritten abschätzen:
1) mit der Formel für reversible, adiabatische Zustandsänderungen (Verdichter mit Wirkungsgrad 100 % und keine Abgabe von Wärme an die Umgebung):
Gleichung 1 <math>c = \sqrt{a^2 + b^2}</math>
2) einer Korrektur für die Tatsache, dass der Verdichter einen Wirkungsgrad < 100% hat. Wärmeabgabe an die Umgebung ignorieren wir weiterhin.
Gleichung 2
Die Größen bezeichnen dabei die Temperatur (T) den Druck (P). Die Indizes 1 und 2 stehen für den Ausgangszustand und den verdichteten und γ kennzeichnet den ‚Isentropenkoeffizient‘ (γLuft=1.4).
Jetzt mit Zahlen: Wir nehmen an, 20 °C = 293 Kelvin warme Umgebungsluft werde von 1.0 bar absolut auf 1.7 bar absolut verdichtet:
Gleichung 3
Wird ein Wirkungsgrad von 75 % unterstellt erhöht sich dieser Wert noch geringfügig auf:
Gleichung 4
Bei 30 °C Umgebungsluft wird daraus
Gleichung 5
Erhöhen wir den Ladedruck auf 0.9 bar bekommen wir bei 20° C Umgebungstemperatur bereits eine Ladelufttemperatur von 99 °C und bei 30 °C Umgebungstemperatur ganze 125 °C.
Die Ladeluft aufgeladener Motoren erreicht also leicht 100 °C und mehr, wenn sie in den Zylinderkopf einströmt und variiert in Abhängigkeit von Ladedruck, Umgebungstemperatur und Wirkungsgrad.
