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Brennraumtemperaturen unter E85 (für Theoretiker)
Ich hab mir nochmal ein paar Gedanken zum Thema Brennraumtemperaturen im E85-Betrieb gemacht:
Folgendes Szenario:
Ein Standart 4-Zylinder Saugmotor, indirekteinspritzer, ohne Turbo, Kompressor oder Selbstaufladung. Lambda 1 soll gehalten werden.
Wird dieser Motor nun mit E85 statt Benzin betrieben, muss (auf welchem Weg auch immer) mehr Kraftstoff eingespritzt werden (egal jetzt, ob 35% oder 45%).
Wird Lambda 1 gehalten, sollte sich die Verbrennungstemperatur nicht erhöhen,oder?
Unter E85 kommt aber mehr Kraftstoff zum Einsatz als unter Benzin, müsste dann nicht ,durch die größere Verdunstungskälte, eine niedrigere Ausgangstemperatur vor der Zündung vorliegen?
Und wenn die Verbrennungtemperatur gleich ist, so müsste doch die Verbrennungsendtemperatur niedriger sein, als unter Benzin.
Also geringere Brennraumtemperatur unter E85???
Oder hab ich was übersehen?
Beste Antwort im Thema
@Pustefix
Ich hab eine gewagte Theorie zum Thema "LPG brennt heisser" und die ist vermutlich haltbar.
Sagt der Umrüster "Temperatur identisch, Ventilsitze gasfest, alles kein Thema" und es passiert was, dann ist der Umrüster aus Sicht des Kunden schuld. Sagt er "es brennt etwas heisser, bitte nicht so heizen" und der Kunde kommt nach nem Jahr mit verbrannten Ventilen oder völlig verdengelten Ventilsitzen, dann heisst es "ich hab Ihnen doch gesagt nicht so schnell!!1". Auf die Idee "Umrüster hat Mist gebaut" kommt der Kunde mangels Fachkenntnis nicht.
Mir ist keine Messung bei korrektem Lambda bekannt, bei der LPG heißer verbrennt wie Benzin. Das heisst nicht, dass es die nicht geben kann - aber bisher war JEDE Quelle der Ansicht, wenns Lambda passt, dann passt auch die Temperatur. Die Flammtemperaturen sind eben sehr identisch.
Davon ab sind z.B. Abgasthermometer erfunden worden, kosten 80-150 Euro in der Bucht. Seit Euro 4 mit Breitband-sowie Sprungsonde lassen sich die Wagen zudem einfacher abstimmen - die Fuel Trim Werte per OBD ausgelesen und gut ist, Breitband-Lambdas (sofern verbaut) funktionieren auch im Volllastbereich. Wenns der Umrüster nicht macht, Scangauge II kostet mit 150 Euro nicht die Welt und dann wird der eben so lange getreten, bis die Fuel Trims passen und die Arbeit sauber abgeschlossen ist.
Bei Alkohol würd ich das ähnlich halten - Fuel Trims beobachten, wenns Lambda stimmt dann ist alles im Lot. Das Thema steht übrigens im nächsten Frühling an, dann kommt in meinen Dicken Exx als Startbenzin. Und vorher werde ich GANZ sicher Scangauge II haben um die Fuel Trims im Auge zu haben und nicht ungewollt meine (sequenzielle) Gasanlage mit zu verstellen. Umschaltbare Kennfelder für Normalbenzin, Gas und Ethanol (eigene Fuel Trim Werte, z.B. Drehzahllimit bei Alkohol wenn die Einspritzdauer ohne neue Düsen/Druckregler nicht reicht) gibts leider nicht.
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148 Antworten
Hätte da gleich 9 Seiten für dich! http://www.motor-talk.de/.../abgastemps-unter-exx-t2092127.html?...
Hmm, nö.
Die Abgastemperatur hängt noch von 10.000 anderen Faktoren ab.
Man kann auch mit einem sehr fetten Gemisch niedrige Brennraum-, aber hohe Abgastemperaturen erzeugen, weil unverbrannter Kraftstoff im Krümmer quasi nachverbrennt.
So töten viele Gas-Umrüster motornahe Kats und Lambdasonden, weil sie (aus Angst vor dem bösen Magerlauf) die Vollastanreicherung "zu fett" einstellen.
So kriegt auch ein 1,4er Polo nach ner BAB-Fahrt das "Krümmerglühen"
Aber danke für den Link!
Ich meinte die Temperatur im Brennraum, im Zeitraum von der Einspritzung bis zum Ausstoßen.
Sind wir hier vielleicht dem Geheimnis auf der Spur, warum E85 weniger Energie enthält (ich sag jetzt einfach mal 40%), aber auch in "normalen" Motoren meist nur um 15% bis 25% mehr verbraucht wird?
Innenkühlung durch E85??
Niedrigerer Energiegehalt aber "bessere Energieausnutzung"???
Wo sind denn die ganzen Chemiker, die sich hier sonst immer tummeln???
Erstmal lesen und dann Meckern
Das das eine mit dem anderen nicht so ganz direkt zusammenhängt ist klar. In dem Thread wird später drauf eingegangen. Vorzündung, Flammgeschwindugkeit, Verdunstungskälte...... alles irgendwo zu finden.
die Thermodynamik ist ein sehr kompliziertes Feld, auf dem ich mich kaum auskenne...obwohl ich dazu mal was lernen musste (ist aber schon >10 Jahre her)
daher mal in die Unreine gedacht:
der Energiegehalt von Ethanol bzw. E85 ist niedriger, weil es ganz einfach weniger C-Atome je Liter hat als Benzin (ein Gemisch aus diversen Kohlenwasserstoffen).
EtOH: C2H5-OH
Benzin:
- 35 Vol.-% Aromaten zB Xylol, Toluol u.a. Summenformel hier schon schwieriger..C6H5-CH3 oder C6H4-(CH3)2
- 18 Vol.-% Alkene Summenformel CnH2n, wobei n=2 und größer
- 1 Vol.-% Benzol Summenformel C6H6
- 50 ppm Schwefel
- 46 Vol.-% Alkane Summenformel CnH(2n+2)
keine Anteile an Sauerstoff in den Molekülen, weniger H-Atome als bei Ethanol => mehr C-Atome = mehr Energie
Zitat:
Innenkühlung durch E85??
daran kann ich nicht glauben, die Einspritzmengen sind doch zu winzig dazu....wir reden hier von Mikrolitern
Zitat:
Niedrigerer Energiegehalt aber "bessere Energieausnutzung"???
ja, irgendwie schon.....das ist schon mehrfach diskutiert worden. EtOH liegt wesentlich höher in der Oktanzahl, was sicher einen Einfluss haben dürfte. Ich bin aber kein Motorenspezi
Die Oktanzahl beeinflusst die mögliche Verdichtung, aber nicht die Brennraumtemperatur. So lange wir keinen Motor mit variabler Verdichtung haben wird die höhere Oktanzahl keinen Vorteil bringen.
Im Gegenteil, sowas belastet eher die Zündanlage, das Gemisch schlägt später, dafür heftiger durch. Was höhere Spitzenspannungen und Ströme bedeutet.
Bei Lambda=1 und vollständiger Verbrennung hängt die Gasaustrittstemperatur nur vom Brennwert nebst Wärmekapazitäten ab.
bei der verbrennung entsteht bedeutend mehr wasser.
damit wird der gleiche effekt erreicht, wie sonst mit einer WAES.
wasser > hochgespannter wasserdampf > zusätzlicher druck
und im nebeneffekt hat man bei richtiger dosierung/zündeinstellung (siehe mozarts link) im endeffekt sogar niedrigere temperaturen
man braucht nur mal die sauberen brennräume von waes-fahrzeugen und 'alkoholikern' vergleichen.
und den nebelwerfer beim anlassen
Zitat:
Original geschrieben von GaryK
Die Oktanzahl beeinflusst die mögliche Verdichtung, aber nicht die Brennraumtemperatur. So lange wir keinen Motor mit variabler Verdichtung haben wird die höhere Oktanzahl keinen Vorteil bringen.
bei vorzündung wird durch den früh ansteigenden druck ein höherer mitteldruck erzeugt >vorteil
die durch höhere oktanzahl möglichere frühzündung ist sehr wohl vorteilhaft
bei aufgeladenen fahrzeugen kann man den mitteldruck (und der ist ausschlaggebend, nicht nur die verdichtung) durch variieren des ladedrucks wunderbar erhöhen und mit alk auch ausnutzen. siehe zig-sportwagenhersteller/ tuner, die das auch schon weidlich ausnutzen.
und selbst 'normale' serienfahrzeuge, saab z.b.
Zitat:
Original geschrieben von GaryK
Im Gegenteil, sowas belastet eher die Zündanlage, das Gemisch schlägt später, dafür heftiger durch. Was höhere Spitzenspannungen und Ströme bedeutet.
interessante theorie
Häng grad an der Wärmekapazität. Benzin hat etwa 2,0. Ethanol etwa 2,5. Wasser gar 4,2. Wenn ich das nun richtig verstanden hab, kann E85 mehr Wärme Speichern als Benzin. Also letztlich auch ableiten? Versteh aber den Zusammenhang nicht. Ist es so das der Treibstoff die Wärme vor dem Verbrennen aufnimmt und danach trotzdem noch mitnehmen kann? Bin jetzt schon verwirrt.
Edit: Hab nochmal über Sukubus Beitrag nachgedacht. Das entstandene Wasser muss die Lösung sein. Viel davon und eine hohe Wärmekapazität.
@mozart:
Das sollte auch kein Meckern sein.
@sukkubus:
Nee, Standart-Seien-0815-Motor, keine zusätzliche Zündverstellung (außer was das Steuergerät eh verstellt).
@Bert:
Klar sind es nur Mikroliter, aber auch die müssen ja verdampfen.
Das STG dürfte aber an die Grenze gehn. Obs unter Super genauso weit vorn zündet wag ich fast zu Bezweifeln.
Mal so zusammengefasst. Ich geb mehr Treibstoff mit ner besseren Wärmekapazität in den Brennraum und kühl den dadurch weiter runter. Ähnlich der Volllastanfettung. Nun Verbrenn ich das ganze zu relativ viel Wasser und führe dadurch auch mehr Wärme ab. Ergebniss sind niedrigere Brennraum- und Abgastemperatur.
Zitat:
Das STG dürfte aber an die Grenze gehn. Obs unter Super genauso weit vorn zündet wag ich fast zu Bezweifeln
Jup, es verlegt auf max. vor, hatte ich nicht bedacht.
Hmm, wenn ich das jetzt richtig verstanden habe:
Im E85 ist mehr Wasser als im Benzin.
Spritze ich nun E85 ein, muss das Wasser verdamfen und entzieht der Umgebung Wärme.
Richtig?
Es entzieht aber nicht nur Wärme, es expandiert auch.
Richtig?
Hm, eine Erhöhung des Mitteldruckes, quasi durch die "Hintertür", durch das expandierende Wasser?
Oder bin ich da jetzt völlig falsch (is schließlich Mittag)?
frei nach paul panzer...riiiichtiiich
genau das wird ja bei den WAES auch genutzt
und deshalb macht alk bei 'geladenen' ja auch richtig spass ;>
Nicht nur das Wasser, sondern auch das Ethanol ändert seinen Aggregatzustand. Und zwar deutlich früher als Benzin. Nun könnte man auch weiterspinnen und einplanen, dass das Ethanol dann Gasförmig wird bis zur Verbrennung. Somit wird wiederrum ein besseres Verbrennungsgemisch zustandekommen.
Effektivere Verbrennung + max Frühzündung = Leistungssteigerung.
Leistungssteigerung = höhere Effizienz = weniger Kraftstoffverbrauch.
Theoretisch ist es sogar besser, wenn das Wasser nicht verdampft. Dadurch das Wasser nicht kompr. werden kann, würde sich künstlich eine Verdichtungserhöhung ergeben. Siehe Wasser oder Wasser-Methanoleinspritzung.
@Sukkubus
Die Sprüche ziehen bei mir nicht. Ein Benzinmotor ist darauf ausgelegt, mit 95-98 Oktan zum bestmöglichen Zeitpunkt zu zünden. Noch früher zu zünden senkt den Wirkungsgrad, genau wie zu spät zu zünden. Bei der Frühzündung kommts übrigens auch auf die Flammgeschwindigkeit an. Du hast nicht zufällig Daten entsprechender Kraftstoffe?
Was die Belastung der Zündanlage durch hochoktanigen Kraftstoff angeht, überleg selbst bevor du grinst. Schau dir an, was Selbstinduktion ist, wie der Spannungsverlauf dieser theoretisch ist, wieviel Energie gespeichert wird und wann die Energie abfließt. Dann lach nochmal leise, da stecken ein paar Differenzialgleichungen drin. Vielleicht verstehst du dann, was es für die Zündanlage bedeutet, wenn der Funke bei einer höheren Zündspannung überschlägt.
Praktisch sehe ich bei uns im Werk, dass die Erdgas-Zafiras und Astras als Standort-Taxi relativ oft ne neue Zündbox und Zündkerzen bekommen, bei CNG ist der Effekt mit knapp 135 Oktan und den radikalfangenden Eigenschaften des Methans besonders stark.
Dein Argument mit der Wassereinspritzung ist fürn Allerwertesten. Die Wärmekapazität von Wasser ist GERINGER wie die von CO2, also sind Gemische, bei denen viel Wasser je kJ Verbrennungswärme entsteht tendenziell heißer. Wasser hat bei 1000K ein Cp von rund 41 J/molK, während CO2 deren 54 J/molK bietet. Sagt die NIST Datenbank. Deswegen ist die Flammtemperatur einer H2/Luft Flamme knapp 300 Grad mehr wie eine Propan-Flamme, das entspricht recht gut dem Verhältnis der Wärmekapazitäten.
Den Kühlungseffekt über die Verdampfungskälte auszurechnen überlasse ich dir. Dann kannst du nämlich leicht zeigen, warum eine zusätzliche Wassereinspritzung (Wasserballast) die Abgastemperatur senkt und verstehst vielleicht, warum ein hoher Wasseranteil in der Verbrennung das nicht macht. Und mit etwas nachdenken kommst du auch auf die Ursache, wieso eine Ethanol-Flamme kälter brennt wie eine mit Ethan.
Die sauberen Brennräume kommen von der geringen Rußbilung kurzkettiger Kraftstoffe, egal ob LPG, CNG oder Alk.
Wobei ich das mit der Zündanlage und den Oktanzahlen nicht so ganz aktzeptieren kann. Wenn ich Super+ oder 100 Oktan Benzin fahre, ist das nicht für meinen Motor oder die Zündanlage schädlich. Der Kraftstoff ansich spielt da eher die entscheidene Rolle. Sicherlich ist die Oktanzahl auch noch im Feld der Eigenschaften. 95 und 135 sind da auch extreme. Aber etwa Benzin mit 95 oder Benzin mit 104Oktan (beispiel) sollten nicht so kritisch sein. In gewisser Weise ist die Oktanzahl ja auch die "Zündfähigkeit" im Zusammenhang mit anderen Eigenschaften. So liesse sich etwa ableiten, dass die Oktanzahl auch die Zündwilligkeit darstellt. Niedrige lässt sich leichter (erhitzen/Kompression) entzünden als eine höhrere. So könnte man da auch weiterleiten, dass sich mittels Zündfunken die Zündung genauer steuern lässt.