Betreff:
- Sankey-Diagramm
Sankey-Diagramm:
Das Sankey-Diagramm (auch „Wärmebilanzdiagramm“ genannt) zeigt die Energieverluste des Verbrennungsmotors. Das Sankey-Diagramm entsteht (und wird berechnet) aus dem Seiliger-Prozess.
Der dem Verbrennungsmotor zugeführte Kraftstoff wird mit Luft vermischt und gezündet. Nicht die gesamte Verbrennungsenergie wird zum Antrieb des Motors (und der Räder) genutzt. Mehr als die Hälfte der Verbrennungsenergie geht unter anderem verloren durch:
- Antriebsverluste (denken Sie an den Antrieb der Kühlmittelpumpe, Klimapumpe, Verteilung und anderer mechanischer Komponenten)
- Getriebeverluste (Umwandlung einer translatorischen Bewegung des Kolbens in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle)
- Wärmeverluste (Verbrennungswärme geht durch Strahlung und Reflexion an den Motorteilen verloren)
Die verbleibende Nutzenergie wird als effektiver Wirkungsgrad bezeichnet.
Die Abbildung zeigt das Sankey-Diagramm. Das Diagramm zeigt, dass 35 % des Kraftstoffs als Wärme aus dem Abgas verloren gehen, außerdem 30 % Kühlverlust (Wärmeverlust an das Kühlmittel), 8 % mechanischer Verlust (Antriebs- und Übertragungsverluste) und 6 % Strahlung.
Dieses Diagramm zeigt einen Benzinmotor. Ein Benzinmotor hat einen relativ geringen Wirkungsgrad von etwa 21 %. Das bedeutet, dass nur 21 % eines Liters Kraftstoff zum „Fahren“ verbraucht werden. Ein Dieselmotor hat einen höheren Wirkungsgrad (bis zu 35 %). Hier sind beispielsweise die Kühlverluste und Strahlung geringer, die mechanischen Verluste jedoch etwas höher. Ein Dieselmotor hat daher ein anderes Sankey-Diagramm als ein Benzinmotor.
Um beispielsweise Kühlverluste zu reduzieren, können Sie als Motorenhersteller wahlweise eine Kühlmittelpumpe mit einstellbarer Drehzahl (die auch abschaltbar ist) oder mehrere Kühlkreisläufe nutzen. Durch eine angepasste Konstruktion kann dafür gesorgt werden, dass weniger Kühlmittel an den Zylinderwänden entlangfließt und somit weniger Wärme vom Kühlmittel aufgenommen wird.
Durch den Einsatz eines Abgasturbos können Abgasverluste reduziert werden. Die effektive Rendite steigt. Bei einem mechanischen Kompressor erhöht sich der mechanische Verlust (eine zusätzliche Komponente muss angetrieben werden), der effektive Wirkungsgrad steigt jedoch schneller. Beispielsweise erhöht sich der effektive Wirkungsgrad der 5 % zusätzlichen mechanischen Verluste um 10 %.
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