F10/F11 webaston toiminta

[Laku]

lisään 10 min esilämmitysaikaa Webastolla.

Miten tämä tapahtuu? Tarkoitatko, että kokonaislämmitysaika on yli 30min?

[Clavurion]

Miten tämä tapahtuu? Tarkoitatko, että kokonaislämmitysaika on yli 30min?

Laittaa toisen ajastuksen alkamaan heti ensimmäisen perään.

[alspe]

Webaston toiminnan tarkoitus on lämmittää jäähdytinnestettä, joka kiertää moottorin vesikanavissa. Veden kokonaismäärä on tuollaiset 8-9 litraa, jolloin sen kokonaislämpöarvo on rajallinen, kun vedet lämpiää noin +40 asteeseen. Lämpö siirtyy edelleen jäähdytinnesteestä moottorin metallirakenteisiin johtumalla ja alkaa siten lämmittää moottoria vähitellen.

Kuitenkin kiertävän veden lämpiäminen on huomattavasti nopeampaa kuin ympärillä olevan metallin, jolloin jäähdytinnesteen lämpötilan mittaus moottorin esilämmityksen kohdalla kertoo enemmänkin jäähdytinnesteen lämpiämisestä kuin moottorin lämpiämisestä. Ajon aikana lämpötilat sen sijaan vastaavat paremmin toisiaan, koska moottori itsessään alkaa lämmittää jäähdytinnestettä, eli lämpöä siirtyy metallista veteen.

Esilämmityksen yhteydessä lämmön siirtyminen jäähdytinnesteestä moottorin rakenteisiin vie selvästi enemmän aikaa, kuin jäähdytinnesteen lämpötilan mittaamisella voidaan arvioida. Moottorin metallirakenteiden massa on myös huomattavasti suurempi kuin jäähdytinnesteen kokonaismassa, jolloin esilämmityksen hyöty moottoria säästävänä toimenpiteenä on todennäköisempää vasta pidemmän esilämmitysajan myötä.

Oma periaatteeni on käyttää 30 min esilämmitysaikaa webastolle -20 C asteessa ja lisäksi öljyt lämpiää pari tuntia säteilylämmittimen avulla tolpassa. Kun pakkanen ylittää -25 C, lisään 10 min esilämmitysaikaa Webastolla. Alle -10 C pakkasessa käytän 20 min lämmitysaikaa. Öljyjä lämmitän yleensä pakkaskeleillä pari tuntia. Tämä toki vain oman toimintatapani, eikä edusta minkäänlaista suositusta.

Perustuuko tämä johonkin virallisempaankin tutkimukseen vai omaan mutuun?

Esimerkiksi alumiinin lämmönjohtavuus on noin 350 kertainen veteen verrattuna. Suurin pullon kaula on polttokennon teho tai veden virtauksen määrä koneen läpi jos jokin, ei ainakaan se etteikö nesteestä siirry lämpö metalliin.

Tarkoitat siis, että lämpötilan nouseminen moottorissa tulee jälkijunassa nesteeseen nähden? Toki toki, mutta eihän itse moottorin tarvitsekaan lämmetä kuin ehkä +10C tasolle koska ei sen jälkeen kukaan muutenkaan moottoria lämmittäisi. Kaikki teho mitä nesteeseen webastossa tulee, on tietenkin poistuttava moottoriin ja kabiiniin, ei siinä niin käy että neste yksistään lämpenee, mutta moottori ei. Tällöin jäähdytinneste kiehuisi aika hätäseen. Näin sinun teksistä minä ymmärrän.

Karkeaa laskentaa voi harrastaa vaikka tällä tavalla:
* lohkolämmittimen teho on 500W ja sillä saadaan aikaan lämpenemistä sopivasti noin kahdessa tunnissa.
* webaston teho (muistan jostain lukeneeni) noin 5000W josta heitetään puolet kabiiniin ja puolet moottorille (2500W). Tehojen suhde 1/5 eli webasto lämmittäisi moottoria 5x teholla. Siispä kone lämpenee 120min/5 = 24minuutissa saman verran kuin kahden tunnin lohkolämmittimellä.
* 2500W teho on vesipuolella esimerkiksi 5 asteen lämpenemä ja virtaus 0,12l/sek. 0,12l itraa sekunnissa vastaa ämpärin täyttymistä 84 sekunnissa eli reilussa minuutissa. Voisi olla oikealla hehtaarilla?

Tietenkin jos veden lämpötilan mittaus on suoraan webaston jälkeen niin se näyttää mitä sattuu, mutta onhan salavalikossa myös öljyn lämpötilan mittaus.

[Laku]

Laittaa toisen ajastuksen alkamaan heti ensimmäisen perään.

OK

[alspe]

Onko webasto näissä päällä lisälämmittimenä aina jos webasto on jossain vaiheessa päivää käytetty päällä? Kun tota löpöä on mittarin mukaan kulunut ihan reippaasti ja oikean eturenkaan tietämiltä nousi käryä koneen käynnistämisen jälkeen. Pitääkö webasto siis aina sammuttaa? Luulin, että se sammuu automaattisesti kun koneen lyö tulille.

[JaniLap]

Perustuuko tämä johonkin virallisempaankin tutkimukseen vai omaan mutuun?

Hyvää pohdintaa sinulta. Tuota aiempaa vastaustani taustoittaakseni kyse on puhtaasti omaan päättelyyni perustuvasta arviosta. Siis mutua/arvailua, mutta jospa kuitenkin avaan hieman kuinka olen tuohon lämmitysaikaan päätynyt:

Kun eri lämpötiloissa olevat kappaleet ovat kosketuksissa toistensa kanssa, lämpöä siirtyy kuumemmasta kylmempään. Lämpömäärä riippuu systeemissä olevien molekyylien lukumäärästä, joka puolestaan on verrannollinen kappaleen massaan. Lämpömäärät, jotka tarvitaan muuttamaan samaa ainetta olevien erimassaisten kappaleiden lämpötiloja yhtä paljon, ovat verrannollisia kappaleiden massoihin. Lämmönsitomiskyky on jokaiselle aineelle ominainen, jolloin se riippuu kappaleen massan ohella myös aineesta. Samamassainen alumiini kykenee sitomaan vähemmän lämpöä kuin vesi, koska niiden ominaislämpökapasiteetit ovat erilaisia:

Vesi: 4,19 kJ/(kg·°C)
Alumiini 0,90 kJ/(kg·°C)

Kahdeksan litraa jäähdytinnestettä on massaltaan noin 8 kg. Jos oletetaan, että nesteen lämpötila oli alun perin -20 °C ja se lämmitetään +40 °C lämpötilaan. Tällöin tarvittava lämpötilamuutos on 60 °C . Veden ominaislämpökapasiteetti on noin 4,19, ja oletetaan, että jäähdytinnesteessä se on lähes sama luokkaa (vaikka onkin todellisuudessa alempi mukana olevan glykolin johdosta).

Tällöin jäähdytinnesteen +40 °C lämpötilaan lämmittämiseen vaadittava energiamäärä olisi noin = 60 x 8 x 4,19 kJ = 2011 kJ. Jos webaston lämmitysteho on noin 5 kW (5000 J/s) ja oletetaan, että jäähdytinnestettä lämmitetään sen täydellä teholla, lämmitykseen kuluva aika on 2011 kJ / 5 kJ/s = 402 sekuntia = noin 7 minuuttia.

N57 -moottorin alumiiniblokin massa on noin 75 kg, jolloin sen kokonaislämpökapasiteetti on suunnilleen 75 x 0,9 = 67,5 kJ/°C. Jos alumiiniblokki halutaan lämmittää -20 °C lämpötilasta +20 °C lämpötilaan (itse määrittelemäni tavoitelämpötila moottorin käynnistyshetkellä), lämpötilamuutokseen tarvittava energiamäärä olisi tällöin noin 40 x 67,5 kJ = 2700 kJ.

Lämmön säilymislain perusteella alumiinin vastaanottama lämpömäärä on yhtä suuri kuin jäähdytinnesteen luovuttama.

Jos webaston lämmitysteho on noin 5 kW (5000 J/s), ja oletetaan että moottorin alumiiniblokkia lämmitetään sen täydellä teholla, lämmitykseen kuluva aika on 2700 kJ / 5 kJ/s = 540 sekuntia = 9 minuuttia silloin kun lämpöenergia saadaan siirtymään 100 % hyötysuhteella ja laaja-alaisesti alumiiniblokkiin. Jos vastaavasti oletetaan, että webaston lämmitystehosta noin puolet ohjautuu kabiinin lämmittämiseen, alumiiniblokin lämpiäminen hidastuu. Yksinkertaisuuden vuoksi voisi olettaa, että lämmitysaika kaksinkertaistuisi 18 minuuttiin.

Edellinen laskutoimitus on lähempänä totuutta silloin, kun blokki on upotettu veteen tai muulla tavalla lämmön siirtyminen on mahdollisimman tehokasta jäähdytinnesteestä alumiiniin. Todellisuudessa jäähdytinneste kuitenkin kiertää kapeissa vesikanavissa, joten käytännössä alumiiniblokin lämpiäminen ei ole näin nopeaa. Tämän lämpiämisnopeuden hidastumavaikutusta olen arvioinut siten, että se olisi karkeasti noin 1/5 koko webaston lämmitystehosta, eli noin 3-4 minuuttia.

Lisäksi webaston käynnistymiseen ja täyden lämmitystehon saavuttamiseen kuluu vajaa pari minuuttia, jolloin lämmitysaika olisi noin 24 minuuttia webaston startista.

Ja edelleen, koska kyse ei ole termodynaamisesti suljetusta systeemistä, lämpöenergiaa ei saada täydellisesti kohdistettua alumiiniblokin lämmittämiseen. Käytännössä sitä johtuu ja säteilee myös ympäristöön (konetila, ulkoilman lämpötila, tuuliolosuhteet, webaston pakokaasujen mukana, jne. Tämän lämpöhäviön kokonaisvaikutusta on vaikeampi arvioida, mutta käytännössä se viivästyttää alumiiniblokin lämpiämistä tavoitelämpötilaan mitä kylmempi on ulkolämpötila. Tämän lämpöhäviön vaikutusta olen arvioinut siten, että se olisi karkeasti noin 1/5 koko webaston lämmitystehosta. Tällöin tarvittavan lämmitysajan olen arvioinut noin 30 minuutiksi -20 °C pakkasella. Tämä saattaa olla hieman yliampuvaa vain moottorin käynnistämistä ajatellen, mutta korkeamman lämpötilan saavuttaminen ennen moottorin käynnistämistä lyhentää ajon aikaisen tavoitelämpötilan saavuttamiseen kuluvaa aikaa ja voi hieman nopeuttaa myös vaihteiston lämpiämiseen kuluvaa aikaa. Lämmittäjänä webaston hyötysuhde on huomattavasti suurempi kuin moottorin käydessä syntyvän lämmön.

[alspe]

Näyttäis ISTAssa olevan functional jobseissa proseduuri jolla tuo initialisoidaan. Mitään ilman testeriä tapahtuvaa ohjetta ei ko ohjelmasta löydy, tai siis minä en äkkiseltään löydä.

edit. löytyi sittenkin ohje, siinä käsketään tekemään homma tuon functional jobin kautta.

edit2. kaken käyttöohje:

Operation
-At outside temperatures of 16 °C and above the Telestart transmitter can be used to activate the independent ventilation function. At ambient temperatures below 16 °C the Telestart transmitter can be used to activate the auxiliary heater function.

Switching on:

-Press and hold the I/O button (2) until the indicator lamp (1) shows green.
-As soon as the indicator lamp lights up green, the START button (3) must be pressed within 5 seconds.

Switching off:

-Press and hold the I/O button (2) until the indicator lamp (1) shows green.
-As soon as the indicator lamp shows green, the STOP button (4) must be pressed within 5 seconds.

Nostellaan vielä kysymykseksi:
jääkö webasto päälle lisälämmittimeksi ellei sitä sammuta vaan menee autoon ja käynnistää ---> lähtee ajelemaan?

EDIT: Luin ketjun, menee siis AINA päällee kun a) keli on kylmä, b) kabiini tarvitsee lämpöä ja c) kunnes moottorin lämmöt 75 astetta?
Omassa arkikäytössä tuo menee siis päälle ihan jatkuvasti. Saako koodattua pois ja miten kylmäksi auto sitten muuttuu?

[bmw323it]

Webaston toiminnan tarkoitus on lämmittää jäähdytinnestettä, joka kiertää moottorin vesikanavissa. Veden kokonaismäärä on ......

Muutama kommentti esittämääsi fysiikan teoriaan, liittyen tähän ja edelliseen postaukseesi:
- Et voi ajatella tätä kahtena erillisenä prosessina, jossa webasto ensin lämmittää vettä ja vesi sitten moottorilohkoa. Vaikka ongelman yksinkertaistaisikin suljetun systeemin tapaukseksi, niin silti webasto lämmittää sekä veden että lohkon, joten molempien lämpökapasiteetti pitää huomioida.
- kuten alspe kirjoitti, lämmönjohtuminen, erityisesti metalleissa, on erittäin tehokasta. Mahdolliset havaitsemasi viiveet moottorin ja jäähdytysnesteen lämpenemisen välillä eivät johdu lämmönjohtumisen hitaudesta, vaan lämmön karkaamisesta systeemin ulkopuolelle, ilmiö, joka jäi sinulta jokseenkin huomiotta (ymmärrettävästi, koska erittäin hankalasti mallinnettava prosessi)
- lämmön siirtyminen ei vaadi kappaleiden kosketusta
- lämpömäärä ei oleellisesti riipu atomien tai molekyylien määrästä, vaan kappaleiden massasta ja ominaislämpökapasiteetista
- glykolin ominaislämpökapasiteetti on n 2.43 kJ/kg/degC. Jos jäähdytysneste on suhteessa 1:1 vettä ja glykolia, niin 3 kJ/kg/degC voisi olla laskelmissa parempi approksimaatio seoksen ominaislämpökasiteetiksi kuin veden 4.19 kJ/kg/degC (huomaa merkitsevien numeroiden määrä)
- ei ole olemassa lämmön säilymislakia. Energian säilymislaki on.
- laskelmassasi esität veden lämpiävän 60 astetta ja lohkon 40 astetta. Tämä on sinänsä hämäävä oletus. Webasto lämmittää veden ja moottorin kokonaisuutta (tai miten kokonaisuus nyt määritellään), mahdolliset lämpötilaerot johtuvat suljetusta systeemista karkaavasta energiasta, hukkalämmöstä.
- oletat että puolet tehosta siirtyy kabiinin lämmittämiseen. Aika vahva oletus, jolla suuri vaikutus lopputulokseen. Jos alat oikeasti huomioida kabiinin lämmitystä, niin pitäisi huomioida kabiinin ilman ominaislämpökapasiteetti ja sen lämpöhukka. Menee vaikeaksi. Siksi voisikin olla parempi keskittyä moottorin lämpenemiseen ja kohdella kabiinin lämpenemistä lämpöhäviönä.
- sitä paitsi, laskeskelet lohkon lämpenemiseen kuluvaa aikaa, ja toteat puolet menevän kabiiniin, jos päättelet lohkon lämpenemisajan tuplautuvan. Tässä on looginen virhe, koska jäähdytysnestettä ja lohkon on käsitelty erillisinä osioina.
- olet arvioinut 1/5 webaston tehosta menevän lohkon lämpiämisen hidastumisvaikutukseen, jonka olet arvioinut 3-4 min viiveeksi. Perusteet olisivat kiinnostavia.
- viimeisessä kappaleessa tulet suljetun systeemin problematiikkaan ja toteat lämpöhäviöiden olevan 1/5 webaston tehosta. Mikä mahtanee olla tämän approksimaation taustalla? Vaikka arvio olisikin oikea jossain lämpöpisteessä, niin ei kuitenkaan yli koko ongelmaavaruuden; lämmönsiirtymä tässä asetelmassa on vieläpä epälineaarinen ilmiö.

Älä nyt pahastu, mutta en voinut olla kommentoimatta postaustasi, joka pseudotieteellisestä sävystään johtuen voi jonkun korvaan kuulostaa vakavasti otettavalta laskelmalta.

Eräs viisas mies sanoi minulle kerran, että "parempi laskea suunnilleen oikein kuin täsmälleen väärin".

Ps.
Vielä viimeisestä lauseestasi: "Lämmittäjänä webaston hyötysuhde on huomattavasti suurempi kuin moottorin käydessä syntyvän lämmön."

En ole varma mitä tällä haluat sanoa. Öljypolttimen hyötysuhde voi hyvin suunnitellussa kattilassa olla todella korkea, jopa 96% luokkaa, ja vanhemmissakin kaiketi jossain 80% paikkeilla, ja öljypoltinhan webastokin tavallaan on. Sen sijaan moottorin lämmitystehoa voi arvioida ajattelemalla hyötysuhteen kautta: dieselmoottorin terminen teoreettinen hyötysuhde on joku 75% mutta käytännössä jossain 40-50% paikkeilla. Jos huomiodaan kaikki häviöt, niin auton liikuttamiseen jää 10-20% käytetyn piolttoaineen sisältämästä energiasta (mikä todennettu mm. TM-testeissä vuosia sitten). Mihin yli jäävä energia energia sitten kuluu, jos ei auton liikuttamiseen, kun muistetaan energian säilymislaki? Aika nopeasti päätyy johtopäätökseen, että moottorin lämmöntuotto on webaston lämmöntuottoa selkeästi suurempi.

[alspe]

Muutama kommentti esittämääsi fysiikan teoriaan, liittyen tähän ja edelliseen postaukseesi:
- Et voi ajatella tätä kahtena erillisenä prosessina, jossa webasto ensin lämmittää vettä ja vesi sitten moottorilohkoa. Vaikka ongelman yksinkertaistaisikin suljetun systeemin tapaukseksi, niin silti webasto lämmittää sekä veden että lohkon, joten molempien lämpökapasiteetti pitää huomioida.
- kuten alspe kirjoitti, lämmönjohtuminen, erityisesti metalleissa, on erittäin tehokasta. Mahdolliset havaitsemasi viiveet moottorin ja jäähdytysnesteen lämpenemisen välillä eivät johdu lämmönjohtumisen hitaudesta, vaan lämmön karkaamisesta systeemin ulkopuolelle, ilmiö, joka jäi sinulta jokseenkin huomiotta (ymmärrettävästi, koska erittäin hankalasti mallinnettava prosessi)
- lämmön siirtyminen ei vaadi kappaleiden kosketusta
- lämpömäärä ei oleellisesti riipu atomien tai molekyylien määrästä, vaan kappaleiden massasta ja ominaislämpökapasiteetista
- glykolin ominaislämpökapasiteetti on n 2.43 kJ/kg/degC. Jos jäähdytysneste on suhteessa 1:1 vettä ja glykolia, niin 3 kJ/kg/degC voisi olla laskelmissa parempi approksimaatio seoksen ominaislämpökasiteetiksi kuin veden 4.19 kJ/kg/degC (huomaa merkitsevien numeroiden määrä)
- ei ole olemassa lämmön säilymislakia. Energian säilymislaki on.
- laskelmassasi esität veden lämpiävän 60 astetta ja lohkon 40 astetta. Tämä on sinänsä hämäävä oletus. Webasto lämmittää veden ja moottorin kokonaisuutta (tai miten kokonaisuus nyt määritellään), mahdolliset lämpötilaerot johtuvat suljetusta systeemista karkaavasta energiasta, hukkalämmöstä.
- oletat että puolet tehosta siirtyy kabiinin lämmittämiseen. Aika vahva oletus, jolla suuri vaikutus lopputulokseen. Jos alat oikeasti huomioida kabiinin lämmitystä, niin pitäisi huomioida kabiinin ilman ominaislämpökapasiteetti ja sen lämpöhukka. Menee vaikeaksi. Siksi voisikin olla parempi keskittyä moottorin lämpenemiseen ja kohdella kabiinin lämpenemistä lämpöhäviönä.
- sitä paitsi, laskeskelet lohkon lämpenemiseen kuluvaa aikaa, ja toteat puolet menevän kabiiniin, jos päättelet lohkon lämpenemisajan tuplautuvan. Tässä on looginen virhe, koska jäähdytysnestettä ja lohkon on käsitelty erillisinä osioina.
- olet arvioinut 1/5 webaston tehosta menevän lohkon lämpiämisen hidastumisvaikutukseen, jonka olet arvioinut 3-4 min viiveeksi. Perusteet olisivat kiinnostavia.
- viimeisessä kappaleessa tulet suljetun systeemin problematiikkaan ja toteat lämpöhäviöiden olevan 1/5 webaston tehosta. Mikä mahtanee olla tämän approksimaation taustalla? Vaikka arvio olisikin oikea jossain lämpöpisteessä, niin ei kuitenkaan yli koko ongelmaavaruuden; lämmönsiirtymä tässä asetelmassa on vieläpä epälineaarinen ilmiö.

Älä nyt pahastu, mutta en voinut olla kommentoimatta postaustasi, joka pseudotieteellisestä sävystään johtuen voi jonkun korvaan kuulostaa vakavasti otettavalta laskelmalta.

Eräs viisas mies sanoi minulle kerran, että "parempi laskea suunnilleen oikein kuin täsmälleen väärin".

Ps.
Vielä viimeisestä lauseestasi: "Lämmittäjänä webaston hyötysuhde on huomattavasti suurempi kuin moottorin käydessä syntyvän lämmön."

En ole varma mitä tällä haluat sanoa. Öljypolttimen hyötysuhde voi hyvin suunnitellussa kattilassa olla todella korkea, jopa 96% luokkaa, ja vanhemmissakin kaiketi jossain 80% paikkeilla, ja öljypoltinhan webastokin tavallaan on. Sen sijaan moottorin lämmitystehoa voi arvioida ajattelemalla hyötysuhteen kautta: dieselmoottorin terminen teoreettinen hyötysuhde on joku 75% mutta käytännössä jossain 40-50% paikkeilla. Jos huomiodaan kaikki häviöt, niin auton liikuttamiseen jää 10-20% käytetyn piolttoaineen sisältämästä energiasta (mikä todennettu mm. TM-testeissä vuosia sitten). Mihin yli jäävä energia energia sitten kuluu, jos ei auton liikuttamiseen, kun muistetaan energian säilymislaki? Aika nopeasti päätyy johtopäätökseen, että moottorin lämmöntuotto on webaston lämmöntuottoa selkeästi suurempi.

En minäkään pysynyt kärryillä kaikissa JaniLap:n oletuksissa.

On aivan turhaa laskea mitä vaaditaan jäähdytysnesteen lämpenemiseen -20C - +40C ja erikseen lohkon lämpenemistä. Tärkeimpiä tietoja olisi webaston teho, joko polttoaineen kulutuksen ja polton hyötysuhteen kautta tai sitten parempi jos tietoa olisi glykolin virtauksen ja lämpenemän kautta. Oletuksena voi minusta ihan hyvin käyttää vaikka 2500W tehoa moottorille, teho-osuushan riippuu ainakin siitä miten kovalla sisäilman puhallin on.
Sisätilan lämmityksessä mutuillen tuntuu, että tehosta suurehko osa menee sisustan (eli auton) lämpenemiseen ja osa vain jää suoraan "tuntuvaksi" sisäilmaan. Moottoriin menevä teho siirtyy erittäin tehokkaasti nestekierrosta lohkoon ja siihen liittyviin osiin sekä öljyyn. Yhtäkkiä ajatellen tuntuu, että nestekierron lämmönsiirto on niin tehokasta, että neste palaa webastolle melko kylmänä ja siten lämpöhäviöt moottorista ulospäin ovat kohtuullisen pienet. Siis tehoa siirtyy paljon, mutta ei vain paikallisesti joka johtaisi paikalliseen lämpöhäviön kasvamiseen. Moottorin lämpöhäviöthän tapahtuvat sen ulkopinnalta (voimakkuus on suoraan verrannoillinen moottorin pinnan ja ympäröivän maailman lämpötilaan) ja lämpeneminen tapahtuu "sisemmällä". Käsin voisi lohkoa/kantta kokeilla, veikkaisin että melko kylmää on esim. 15min lämmityksen jälkeen vaikka itse lohko/nestekierto/öljy on sisältä lämmennyt. Jos moottorin ulkopinta on esimerkiksi 0C kun ulkona on -20C kone sijaitsee eristetyn konepellin alla niin lämpöhäviö ulospäin ei järjettömän suuri ole.

Jatkan myöhemmin, ehkä..

[JaniLap]

Muutama kommentti esittämääsi fysiikan teoriaan, liittyen tähän ja edelliseen postaukseesi:

Kiitoksia hyvistä kommenteistanne nick bmw323it ja nick alspe webaston lämmitysajan arviointiin liittyvään pohdintaani. Hienoa huomata, että tunnistatte seikkoja, joihin katsotte aihetta puuttua. Kehuja tai standing ovationeja en varsinaisesti odottanutkaan.

Tarkoitukseni on selventää ennen kaikkea itselleni tätä aihetta. Hakiessani tietoa polttoainekäyttöisen lämmittimen avulla tapahtuvan moottorin esilämmityksen käytöstä, löydän lähinnä hyvin yleisellä tasolla olevia suosituksia esim. Motivan sivuilta. Jään kuitenkin vaille vastauksia, miten nuo suositusajat vastaavat todellisuudessa moottorin lämmitystarpeeseen ja kuinka paljon esilämmitys todellisuudessa lämmittää haluttuja komponentteja, kuten lohkoa, ja mikä on sopiva lämmitysaika. Edelleen jos lämmitetään sekä moottoria että kabiinia. One size fits all - tuskinpa?

Altistamalla päättelyketjuni julkiselle tarkastelulle ja kommenteille toivon samalla ymmärtäväni paremmin huomioon otettavia asioita ja vastaanottavani neuvoja ja näkemyksiä asiaan perusteellisemmin perehtyneiltä jäseniltä. Rakentavassa keskustelussa kriitikot pitävät omilla perusteluillaan siitä huolen, että teoriaan liittyvissä heikkouksissa, aiempaa päättelyä voidaan täsmentää tai jopa luopua asiaa paremmin selittävän teorian hyväksi. Tämä on myös oma motiivini käydä keskustelua. Tiedän enemmän ja luulen vähemmän.

Edelliseen kirjoitukseeni liittyen sitä kommentoitiin pseudotieteelliseksi. Kuten olen aiemmin todennut, päätelmäni eivät suoraan perustu tutkittuun tietoon, vaan olen yrittänyt soveltaa yksikertaisiin päätelmiin perustuvassa tarkastelussani lähinnä arkipäivän fysiikkaa ymmärtääkseni aihetta enemmän ja perustellakseni itselleni omaa toimintaani. Tunnistan tässä ajattelussani eräänlaista naiviia induktivismia, mutta mainitsen kirjoituksessani myös lukuisia epävarmuustekijöitä, jotka alentavat laskelmien tarkkuutta.

Vastaan seuraavassa muutamiin kommentteihinne:

- Et voi ajatella tätä kahtena erillisenä prosessina, jossa webasto ensin lämmittää vettä ja vesi sitten moottorilohkoa. Vaikka ongelman yksinkertaistaisikin suljetun systeemin tapaukseksi, niin silti webasto lämmittää sekä veden että lohkon, joten molempien lämpökapasiteetti pitää huomioida.

Vastauksena kommenttiin ymmärrän jäähdytinnesteen ja moottorilohkon muodostavan yhteiden lämmitettävän kokonaisuuden. Yksinkertaisuuden vuoksi laskin ensin ikäänkuin erillisinä systeemeinä, kuinka paljon energiaa ainoastaan jäähdytinnesteen lämmittäminen +40 °C lämpötilaan tarvitaan. Tuo loppulämpötila on valittu siitä syystä, että sellaisia lukemia tavallisesti saan kun lukaisen jäähdytinnesteen lämpötilan esilämmityksen jälkeen juuri ennen moottorin käynnistystä.

Laskeskelin samalla myös moottorilohkon lämmittämiseen tarvittavaa energiamäärää, jotta osaisin suhteuttaa sitä pelkästään jäähdytinnesteen lämmittämiseen tarvittavaan energiaan.

Olen kanssanne täysin samaa mieltä, että lämmön siirtyminen on tehokasta alumiiniin. Mutta kuinka tehokasta se on? Toisin sanoen, tarkoittaako edellä mainittu +40 °C lämpötila jäähdytinnesteestä mitattuna samalla myös moottorilohkon lämpötilaa, jolloin esilämmityksessä olisi saavutettu terminen tasapaino nesteen ja lohkon välillä? Onko asia näin? Tähän en ole toistaiseksi löytänyt mitään vastausta.


- lämpömäärä ei oleellisesti riipu atomien tai molekyylien määrästä, vaan kappaleiden massasta ja ominaislämpökapasiteetista.

Vastauksena kommenttiin saman aineen (esim. alumiini) kyseessä ollessa kappaleen lämpömäärä kasvaa atomien tai molekyylien lukumäärän kasvaessa, koska se tarkoittaa massan suuremista. Myös ominaislämpökapasiteetti on olenainen huomioitava asia, kuten totesit.


- glykolin ominaislämpökapasiteetti on n 2.43 kJ/kg/degC. Jos jäähdytysneste on suhteessa 1:1 vettä ja glykolia, niin 3 kJ/kg/degC voisi olla laskelmissa parempi approksimaatio seoksen ominaislämpökasiteetiksi kuin veden 4.19 kJ/kg/degC.

Vastauksena kommenttiisi tämä on hyvä täsmennys, ja pelkästään jäähdytinnesteen lämpiämisen kohdalla tämä vaikutus on noin 2 minuuttia lyhyempi lämmitysaika kuin aiemmassa laskelmassani.


- ei ole olemassa lämmön säilymislakia. Energian säilymislaki on.

Vastauksena kommenttiin termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö on energiansäilymislaki ja tässä yhteydessä pointtini on, että lämpö on yksi energian muoto koska energiaa voidaan muuntaa muodosta toiseen. Jos systeemin ja ympäristön vuorovaikutus tapahtuu vain työn ja lämmönsiirron kautta, voidaan systeemin energian muutos prosessissa ymmärtää systeemiin siirtyneen lämmön ja systeemin ympäristöönsä tekemän työn erotuksena. Ensimmäisen pääsäännön avulla voidaan laskea, kuinka paljon systeemiin siirtyy lämpöä. Lämpökapasiteetti kertoo kuinka paljon systeemi tarvitsee lämpöä, jotta sen lämpötila nousee tietyn määrän.


- laskelmassasi esität veden lämpiävän 60 astetta ja lohkon 40 astetta. Tämä on sinänsä hämäävä oletus. Webasto lämmittää veden ja moottorin kokonaisuutta (tai miten kokonaisuus nyt määritellään), mahdolliset lämpötilaerot johtuvat suljetusta systeemista karkaavasta energiasta, hukkalämmöstä.

Vastauksena kommenttiin oletuksessani esitetty arvio lohkon loppulämpötilan osalta on vain arvio, jonka avulla olen yrittänyt ymmärtää sitä lämpömäärää, joka lohkoon voisi siirtyä. Mutta edelleen, tarkoittaako edellä mainittu +40 °C mitattu lämpötila jäähdytinnesteestä samalla myös moottorilohkon lämpötilaa, jolloin esilämmityksessä olisi saavutettu terminen tasapaino nesteen ja lohkon välillä? Onko asia näin? Tähän en ole toistaiseksi löytänyt mitään vastausta, ja mielelläni otan vastaan arvionne nesteen ja lohkon lämpötilaeroista (jos sellaisia edes on). Jäähdytinnesteen lämpötilaa varten on anturi, mutta lohkolle ei. Öljyn lämpötilastakaan ei oikein ole hyötyä esilämmitystilanteessa.


- oletat että puolet tehosta siirtyy kabiinin lämmittämiseen. Aika vahva oletus, jolla suuri vaikutus lopputulokseen. Jos alat oikeasti huomioida kabiinin lämmitystä, niin pitäisi huomioida kabiinin ilman ominaislämpökapasiteetti ja sen lämpöhukka. Menee vaikeaksi. Siksi voisikin olla parempi keskittyä moottorin lämpenemiseen ja kohdella kabiinin lämpenemistä lämpöhäviönä.

- oletat että puolet tehosta siirtyy kabiinin lämmittämiseen. Aika vahva oletus, jolla suuri vaikutus lopputulokseen. Jos alat oikeasti huomioida kabiinin lämmitystä, niin pitäisi huomioida kabiinin ilman ominaislämpökapasiteetti ja sen lämpöhukka. Menee vaikeaksi. Siksi voisikin olla parempi keskittyä moottorin lämpenemiseen ja kohdella kabiinin lämpenemistä lämpöhäviönä.

Vastauksena kommenttiin kyseessä on todellakin oma oletus laskelmien helpottamiseksi ja todellisuus saattaa olla kaukana tästä, koska kabiiniin siirtyvän lämpömäärän täsmällinen arviointi on vaikeampi tehtävä, kuten toteat. Tällä on edelleen vaikutusta lohkon lämpiämisaikaan, mutta oman näkemykseni mukaan se on kuitenkin pyrittävä jollakin tapaa ottamaan huomioon laskelmassa, koska kabiiniin päätyvä lämpö ei ainakaan nopeuta lohkon lämmitystä. Omassa ajoneuvossani, jota ajatellen edellisiä laskemia tein, webasto lämmittää samanaikaisesti sekä moottoria että kabiinia. Toisaalta tuo edellä linkkaamani Motivan suositusaika lienee vain moottorin lämmitystä ajatellen.


- olet arvioinut 1/5 webaston tehosta menevän lohkon lämpiämisen hidastumisvaikutukseen, jonka olet arvioinut 3-4 min viiveeksi. Perusteet olisivat kiinnostavia.

- viimeisessä kappaleessa tulet suljetun systeemin problematiikkaan ja toteat lämpöhäviöiden olevan 1/5 webaston tehosta. Mikä mahtanee olla tämän approksimaation taustalla? Vaikka arvio olisikin oikea jossain lämpöpisteessä, niin ei kuitenkaan yli koko ongelmaavaruuden; lämmönsiirtymä tässä asetelmassa on vieläpä epälineaarinen ilmiö.

Vastauksena kommenttiin 1/5 webaston tehon menetyksellä tarkoitan ainoastaan omaa arviotani kuinka nopeaa lämmönjohtuminen jäähdytinnesteestä lohkoon vosi olla, eli mikä olisi aika jonka kuluessa suurempimassainen lohko olisi vastaanottanut isotermiseen tasapainon edellyttämän lämpömäärän suljetussa systeemissä. Lauseeni on epäselvästi muotoiltu, koska siitä saattaa saada käsityksen, että webaston teho jotenkin alenisi, vaikka sillä tarkoitetaan lämmönsiirtymisen hidastumaa eri aineiden välillä. Lämpöä ei tässä ajatella katoavan mihinkään, vaan sitä siirtyy jäähdytinnesteen virtauksen ansiosta.

Suljetun systeemin problematiikkaan liittyen arvioni 1/5 webaston tehon menetyksestä muihin lämpöhäviöihin tarkoitan ainoastaan omaa arviotani kuinka suuri se lämpömäärä vosi olla, jota ei saada hyödynnettyä lohkon tai kabiinin lämmittämiseen, kun jo aiemmassa vaihessa käsitellyt tekijät (mm. kabiinin lämmitys) on huomioitu. Ymmärrän että tämä on jälleen hankalammin arvioitavissa mm. mainitsemastasi lämmönsiirtymän epälineaarisuudesta johtuen. Jollakin tapaa tämäkin pitäisi mielestäni huomioida, mutta mielelläni otan vastaan arvioitanne mitä se voisi mielestänne olla?


- Vielä viimeisestä lauseestasi: "Lämmittäjänä webaston hyötysuhde on huomattavasti suurempi kuin moottorin käydessä syntyvän lämmön." En ole varma mitä tällä haluat sanoa.

Vastauksena kommenttiin tällä lauseella tarkoitan yksinkertaisesti webaston suurempaa tehokkuutta polttoaineen muuntajana lämmöksi verrattuna auton moottoriin, joka muuntaa polttoaineen energiaa myös muunlaiseksi energiaksi (työ). Kuten mainitset webaston hyötysuhdetta voidaan verrata kattilaan, jolla päästään jopa 90 % hyötysuhteeseen energia muuntajana lämmöksi.

Ja edelleen, jos haluan lämmittää moottoria paremmalla hyötysuhteella polttoaineen kulutukseen liittyen, toteutan lämmitystä mieluummin webastolla hieman pidemmälle, jotta saan lohkon lämpötilaa nostettua korkeammaksi ja näin moottori saavuttaa normaalin käyntilämpötilan aiemmin kuin silloin kun esilämmitysaika on lyhyempi. Tosin tässäkin tulee huomioida lämpöhäviöt ja kabiinin lämpiäminen, jolloin vain lohkoon kohdistuva lämmityksen hyötysuhde on todellisuudessa pienempi.

[bmw323it]

Pointtini oli, että teit postauksessasi laskelmia neljän merkitsevän numeron tarkkuudella samaan aikaan kun teit lukuisia oletuksia joilla ei ollut perusteluja, mutta jotka vaikuttivat merkittävästi lopputulokseen, jopa siinä määrin, että niiden avulla lopputuloksen saa muodostumaan aivan miksi tahansa. Kun tällaisessä tekstissä käyttää sopivasti tieteellistä termistöä ja sopivasti viittaa sinänsä todellisiin fysiikan lakeihin ja ilmiöihin, saa helposti hämättyä asiaa tuntemattoman ottamaan kuvatun ajatusprosessin totuutena ja vakavissaan. Tämä on vaarallista ja siksi kutsuin tätä pseudotieteeksi.

Moottorin/kabiinin lämmitys on kaukana suljetusta prosessista ja sen mallintaminen erittäin hankalaa. Tällaisissa tapauksissa on yleensä parasta ja luotettavinta nojata empiiriseen havainnointiin ja mikäli teoreettista mallintamista tarvitaan, pitää se mahdollisimman yksinkertaisena. Siinä pätee mainitsemani lainauksen viisaus: ”parempi laskea suunnilleen oikein kuin täsmälleen väärin”. Alspe noudatti tätä periaatetta omassa postauksessaan (#168), ja hän pääsi luultavasti lähemmäs totuutta huomattavasti pienemmällä ajankäytöllä.

Empiirinen havainnointi on tieteen perusta ja sitä suosittelen jos haluat oikeasti tietää miten pitkä lämmitys tarvitaan. Helppoa ja konkreettista, ja jo parin aamun mittauksilla saat aikaan käyrästön josta riittävän lämmitysajan voi päätellä. Tällainen tilasto/käyrästö hyödyttäisi muitakin huomattavasti enemmän.

[fraatti]

Pointtini oli, että teit postauksessasi laskelmia neljän merkitsevän numeron tarkkuudella samaan aikaan kun teit lukuisia oletuksia joilla ei ollut perusteluja, mutta jotka vaikuttivat merkittävästi lopputulokseen, jopa siinä määrin, että niiden avulla lopputuloksen saa muodostumaan aivan miksi tahansa. Kun tällaisessä tekstissä käyttää sopivasti tieteellistä termistöä ja sopivasti viittaa sinänsä todellisiin fysiikan lakeihin ja ilmiöihin, saa helposti hämättyä asiaa tuntemattoman ottamaan kuvatun ajatusprosessin totuutena ja vakavissaan. Tämä on vaarallista ja siksi kutsuin tätä pseudotieteeksi.

Moottorin/kabiinin lämmitys on kaukana suljetusta prosessista ja sen mallintaminen erittäin hankalaa. Tällaisissa tapauksissa on yleensä parasta ja luotettavinta nojata empiiriseen havainnointiin ja mikäli teoreettista mallintamista tarvitaan, pitää se mahdollisimman yksinkertaisena. Siinä pätee mainitsemani lainauksen viisaus: ”parempi laskea suunnilleen oikein kuin täsmälleen väärin”. Alspe noudatti tätä periaatetta omassa postauksessaan (#168), ja hän pääsi luultavasti lähemmäs totuutta huomattavasti pienemmällä ajankäytöllä.

Empiirinen havainnointi on tieteen perusta ja sitä suosittelen jos haluat oikeasti tietää miten pitkä lämmitys tarvitaan. Helppoa ja konkreettista, ja jo parin aamun mittauksilla saat aikaan käyrästön josta riittävän lämmitysajan voi päätellä. Tällainen tilasto/käyrästö hyödyttäisi muitakin huomattavasti enemmän.

Olen samoilla linjoilla, turha laskeskella vaan käytännön mittauksilla päässee tarvittavaan lopputulokseen helpommalla. Mittauksina voisi olla vaikka ir-mittarilla lämpö öljypohjasta, lohkon kyljestä sekä esim mittaristosta salavalikosta jäähdytinnesteen lämpötila. Olettaisin kuitenkin että alulohkon pintalämpötila seuraa muutaman asteen tarkkuudella jäähdytinnesteen lämpötilaa sen hyvän lämmönjohtavuuden takia.

Ensiksi vain pitää päättää mikä on riittävä lämmitys. Omasta mielestä öljyn viskositeetin alentamiseksi riittänee se että sekä lohko että mahdollisesti öljy on jossain 20 korvilla. Webastolla pelkkää lohkoa lämmittäessä öljy tuskin lämpenee kovin nopeasti öljypohjassa mutta jos lohkon sää lämpenemään niin öljykin kyllä lämpiää salamannopeasti koneen käynnistyessä ja öljyn virratessa kanavia pitkin laakeripinnoille. Tosin moottorin sisäosat luultavasti lämpenevät huomattavasti hitaammin kuin pelkkä lohko. Matka jäähdytin nesteestä laakeripinnoille on paikoin varsin pitkä niin että lämpö siirtyy johtumalla. Ehkä tässäkin säteilylämmitin puoltaa itseään ja tekee sen mitä pitääkin eli saa öljyn juoksevammaksi vaikka se ei ajomukavuutta lisääkään... :think

Ja pitää muistaa että eivät nämä muutenkaan enää uusia autoja ole. Vaikka autoa pitäisi 24h tolpassa niin muitakin merkittäviä tekijöitä moottorin kulumiselle on. Suurin osa pitää webastoa/lohkolämmitintä pääsääntöisesti mukavuutta lisäävänä asiana.

Ainiin ja puhaltimen asetuksella on suuri merkitys kokonaisuuteen ja lämmön määrään kuten joku jo totesikin.

[JaniLap]

Olen samaa mieltä kanssanne, että empiirinen havainnointi on paitsi looginen, myös välttämätön jatko teorian paikkaansapitävyyden arvioimiseksi, varsinkin kun mittausten toteuttaminen on yksinkertaista toteutettaa.

Kyseessä olevan prosessin mallittaminen on vaikeaa, kuten edellä mainittiin. Teoriat ovat minusta kuitenkin kiinnostavia mahdollisista heikkouksistaan huolimatta, koska ne tuottavat testattavia empiirisiä väittämiä, tekevät empiirisiä havaintoja ymmärrettäviksi liittämällä ne laajempiin käsitteisiin, auttavat esittämään kriittisiä kysymyksiä, tarjoavat oikotien kommunikoinnille, järjestävät ideoita ja voivat samalla paljastaa piiloisia oletuksia, voivat tuoda esille ongelman monimutkaisuuden, luovat selityksiä ja ennusteita ja saattavat osoittaa näennäisesti erillisten ongelmien yhteenkuuluvuuden.

Nyt kun pakkaset näyttävät jatkuvan, aikomukseni on mitata lohkon ulkopinnan lämpötilamuutoksia nelossylinterin kohdalta esilämmityksen aikana ja tuottaa aikajana lämpötilamuutoksille jäähdytinnesteestä ja lohkon ulkopinnalta mitattuna. Tätä tarkoitusta varten käytössäni on tarkoitukseen soveltuva tarkkuuslämpömittari, joka sijoitetaan mittausten ajaksi kiinteästi lohkon kylkeen. Moottorin oma jäähdytinnesteen lämpötilan seurantaan käytettävä anturi on vastaavasti kannessa viitos- ja kuutossylinterin välissä. Kabiinin lämmitys puhaltimen säätöjen osalta pysyy vakiotasolla.

[fraatti]

Nyt kun pakkaset näyttävät jatkuvan, aikomukseni on mitata lohkon ulkopinnan lämpötilamuutoksia nelossylinterin kohdalta esilämmityksen aikana ja tuottaa aikajana lämpötilamuutoksille jäähdytinnesteestä ja lohkon ulkopinnalta mitattuna. Tätä tarkoitusta varten käytössäni on tarkoitukseen soveltuva tarkkuuslämpömittari, joka sijoitetaan mittausten ajaksi kiinteästi lohkon kylkeen. Moottorin oma jäähdytinnesteen lämpötilan seurantaan käytettävä anturi on vastaavasti kannessa viitos- ja kuutossylinterin välissä. Kabiinin lämmitys puhaltimen säätöjen osalta pysyy vakiotasolla.

Pinnalta lämpötilanmittaamiseen liittyy aina paljon epävarmuutta esimerkiksi anturia ympäröivän ilman aiheuttaman virheen takia. Virhe ei välttämättä liity siihen näyttääkö itse anturi väärin vai ei. Epäilen että veden lämpötila kuvaa itse lohkon lämpötilaa paremmin.

Tässä mittamisesta hiukan höpinää.

https://www.maalampofoorumi.fi/index.php?topic=6579.msg83002#msg83002

Voisin itsekin huvikseen seurata kuinka tuo oma auto lämpiää. Aika lähtee juoksemaan siitä kun webasto on saanut käskyn käynnistyä. Itse käynnistymiseen taitaa sitten kulua ainakin minuutti. Katson siis kakesta ajan kauanko tuo on ollut päällä. Auton mittarista ulkolämpötilan sekä mittariston salavalikosta lämpötilan. 8h ei taida riittää siihen että koneesta on kaikki lämpö hävinnyt vaan taitaa olla parempi ottaa tuohon vain arvot aamulla kun auto on seissyt pidemmän aikaa? Joskus täytyisi myös käydä katsomassa että näyttääkö jäähdytysnesteen lämpötila aamulla samaa lämpötilaa kuin ulkolämpötila-anturi. Jonkinnäköisella viiveellä tuo taitaa seurata kuitenkin ulkolämpötilaa... :think

Editoin tulokset aina tähän ja teen sitten myös jonkun taulukon. Auto ei ole F10 vaan e90 3.0l dieselinä. Epäilen kuitenkin että N57/m57tu lämpiää jotakuin samalla tavalla.

pvm ulkolämpötila aika jäähdytinnesteen lämpötila
5.3 -17°C 20min 27°C
6.3 -10°C 15min 29°C
7.3 -14°C 10min 19°C

[JaniLap]

8h ei taida riittää siihen että koneesta on kaikki lämpö hävinnyt vaan taitaa olla parempi ottaa tuohon vain arvot aamulla kun auto on seissyt pidemmän aikaa? Joskus täytyisi myös käydä katsomassa että näyttääkö jäähdytysnesteen lämpötila aamulla samaa lämpötilaa kuin ulkolämpötila-anturi. Jonkinnäköisella viiveellä tuo taitaa seurata kuitenkin ulkolämpötilaa... :think

Lohkon jäähtyminen näyttää olevan suhteellisen hidasta. Autolla oli edellisiltana ajettu 400 km matka ja moottori sammutettu klo 23. Aamulla klo 8 kun toteutin mittauksia, tilanne oli 9 h ulkoilmassa jäähtymisen jälkeen lämpötila lohkon ulkopinnan kohdalla +11 °C ja jäähdytinnesteen -6 °C. Auton ulkoilman lämpömittari näytti -15 °C. Yöllä lämpötila on vaihdellut 15-20 pakkasasteen välillä. Täytyy siis jäähdytellä pidempään.