Date: May 31, 2003 at 22:29:17
From: R.Lang, [pd954b293.dip.t-dialin.net]
Subject: Welche Düsenart ist bei einem Dieselmotor im Hybridbetrieb zu anzustreben?
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Das Dieselprinzip beruht auf der Zündung des Treibstoffes aus der Kompressionswärme heraus. Nun bevor der eingespritze Treibstoff jedoch verbrennen kann muss er vergast werden. Hierbei möchte ich die Betonung auf Vergasung legen, verdampfen reicht hier nicht aus,daß hat mit der ablaufenden Verbrennungschemie zu tun. Hierbei spielt die zuerst einsetzende Wasserstoffreaktion eine Rolle die die notwendige Wärmeenergie liefert das die später einsetzende Kohlenstoffoxidation zündet und dann langsamer ablaufend möglichst optimal verläuft. Um dies zu erreichen spritzt man den Treibstoff zum Zeitpunkt der höchsten Verdichtungswärme ein. Tröpfchengrösse und Treibstoffeigenschaften bestimmen nun den Zündverzug. Der Zündverzug ist die Zeit die vom Einspritzvorgang bis zur Zündung des Treibstoffes vergehen. Will man den Zündzeitpimkt dicht an OT. haben so muss halt der Einsprizzeitpunkt entsprechend in Richtung Kompressionsphase verschoben werden. Dies geschieht in den Einspritzpumpen durch entsprechende Kontrolle der Steuerelektronik oder bei rein mechanischen mittels pneumatischem oder hydraulischer Verstellung der entsprechenden Einspritzmechanik. Nun beim Hybridbetrieb lässt man den Dieselmotor schon ein brennfähiges Gasgemisch einatmen. Dieses zündet jedoch nicht weil extrem mager und hochoktanisch. Um die Zündung einzuleiten spritzt man eine kleine Menge Treibstoff zum richtigen Zeitpunkt ein und bringt so das brennfähige verdichtete Gas zur Zündung. Da die Füllmenge in den Einspritzpumpen durch den Füllungsregler der Drehzahlabhängig regelt bestimmt wird kann dieser auf kleinste Füllmenge regeln da der Energieträger in Form von Gasgemisch schon eingeatmet wurde. Der Flüssigkraftstoffverbrauch bleibt also klein wenn das eingeatmete Gas entsprechemd energiereich ist. Reicht der Energiegehalt nicht aus so wird die Einspritzmenge entsprechend vergrössert. Nun stellt sich die Frage welche Düsenart hat hier die besten Eigenschaften? Sicher es kommt auf die Bauart des Brennraums an, Vorkammer wird sich anders verhalten wie Wirbelkammer oder Direkteinspritzer. Worauf ich hinaus will ist welche Düsenart bringt mehr Vorteil für den Zündstrahlbetrieb? Bei den Mehrlochdüsen könnte ich mir vorstellen das diese auf Grund des Totvolumens vor der Düsennadel und der kleinen Einspritzmenge zur Vekokung neigen und somit keinen stabilen Betrieb ermöglichen da die Düsen wohl bei einsetzender Verkokung ihr Spritzbild unvorteilhaft verändern und dadurch pinkeln. Folge ist das der eingespritze Kraftstoff mehr in den Brennraum tropft und dort auf Grund der grossen Tropfengrösse ein langer Zündverzug und schlimmstensfalls Ölkohle entsteht die in bestimmter Menge am "richtigen Ort" zur Glimmzündung führen kann. In beiden Fällen wird das Verbrennungs-Timeing unvorteilhaft beeinflusst und die Maschine hat Leistungsverlust, da die Verbrennung zum falschen Zeitpunkt einsetzt. Denn kleine Menge bei TDI Düsen bedeutet im reinen Flüssigbrennstoffbetrieb Teillast. Das mögen TDI's eigendlich nur wenn der Kraftstoff entsprechend hoch geheizt wird um entsprechende Viskosität für eine optimale Zerstäubung der Mehrlochdüse zu haben. Ja wie sieht es dann bei Zapfendüsen aus? Wie verhalten diese sich bei den vorher beschriebenen Bedingungen? Ich habe hier nur ein Teil des Szenario der Abläufe im Brennraum des Dieselmotor beschrieben, jedoch wäre es schön das ganze mal weiter auszudifferenziern und Vor- und Nachteil weiter auszudiskutieren um auch Rückschlüsse auf den Pflanzenölbetrieb zu ziehen und besseres Verständnis für diesen zu bekommen. Also ran an den Speck. Ich weiss das ist ne Menge abstrakter Stoff, aber ohne Gefühl was passiert im Motor bleiben alle Versuche ein riskantes Verbalspiel. P_öliger Gruss R.L. |
Date: June 01, 2003 at 11:11:19
From: Werner, [pc19f38e2.dip.t-dialin.net]
Subject: Re: Welche Düsenart ist bei einem Dieselmotor im Hybridbetrieb zu anzustreben?
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Sehr geehrter Herr Lang, ich möchte den Sinn und Zweck des Beitrages nicht schmälern, aber Ihre Ausführungen zur Kraftstoffverbrennung enthalten einige Fehler. >Nun bevor der eingespritze Treibstoff jedoch verbrennen kann muss er vergast werden. Hierbei möchte ich die Betonung auf Vergasung legen, verdampfen reicht hier nicht aus,daß hat mit der ablaufenden Verbrennungschemie zu tun. Hierbei spielt die zuerst einsetzende Wasserstoffreaktion eine Rolle die die notwendige Wärmeenergie liefert das die später einsetzende Kohlenstoffoxidation zündet und dann langsamer ablaufend möglichst optimal verläuft.< Wasserstoff hat die höchste Entzündungstemperatur und verbrennt nicht zuerst. Im Kampf um den Sauerstoff bleibt Wasserstoff allerdings meist der Sieger und daher ist hinterher der Ruß zu sehen. Bei sehr fett gestellten Verbrennungen (also schwarzen Rauchfahnen) sind immer auch Reste elementaren Wasserstoffs im Abgas zu messen. Der Verbrennungsablauf beginnt durch Anlagern von Sauerstoff an Radikalen, also gecrackten Molekülen, die durch die Temperatur in Schwingung gekommen sind und "durchgebrochen". An dem Rest lagert sich das O-Atom an und es kommt zu weiterer Temperatursteigerung, bis das gesamte Brennstoffmolekül zerlegt ist und sich C- und H- Atome mit Sauerstoff verbinden. Wenn Reste dieser Radikale im Brennraum verbleiben, kann es beim nächsten Verbrennungstakt zu einer Frühzündung kommen, die unglücklicherweise auch noch an allen möglichen Stellen gleichzeitig beginnt. Der (Benzin)Motor klopft. Stabilere Moleküle, wie z.B. das verzweigte ISO-Octan oder Ringmoleküle Benzol, Tuluol, Xylol, halten länger stand, sind auch klopffester. Methan - um das es in Ihrem Beitrag offenbar geht - hat eine fantastische Klopffestigkeit. Es kann keine Radikale bilden und hat die höchste Entzündungstemperatur von allen Alkanen. So weit, so gut. Das heißt aber nicht, daß sich angesaugtes Gas während der Verdichtung im Dieselmotor nicht entzündet. Die Verdichtungsendtemperatur reicht hierfür völlig aus und die Verbrennung ist meist schon vollständig abgelaufen, ehe das eigentliche Brennöl eingespritzt wird. Es mag sehr unbefriedigend klingen für den Motorenbauer, daß der Zündzeitpunkt nicht genau kontrollierbar ist, das stört die Motoren selbst aber wenig. Sie genießen lieber den wesentlich weicheren Verbrennungsablauf bei Einspritzung in die so vorgeheizte Brennkammer. In den Anfängen der Erdgastransporttechnik per Schiff hat man nicht gewußt, wohin mit dem sog. Boil-Off. Verdampfendes Erdgas bildete eine Gefahr, die Rückverflüssigung auf -163 °C lohnte nicht und die zuerst eingesetzten Fackelbrenner erwiesen sich als unzuverlässig und ebenfalls gefährlich. So kam man auf die Idee, die Gase von der Hauptmaschine ansaugen zu lassen und so zu vernichten. Das funktionierte. Die Hauptmaschinen dankten es durch weicheren Lauf und bessere Abgaswerte, für die sich in den 60ern allerdings kaum einer interessierte. Bei Stillstand der Hauptmaschine bekamen die Hilfsmaschinen/Generatoren das Gas, wobei die Reglerstange der Brennstoffeinspritzung fast auf Null zurück ging. Also auch bei großen Gasmengen kamen die Maschinen nicht aus dem Takt, nagelten nicht, überhitzten nicht, und hatten keine Kolbenschäden. Im Zuge der Reinhaltung der Luft wurden die Raffinerien in den 80/90ern mit Anlagen zur Benzindampfvernichtung oder /-rückführung ausgerüstet. Dabei wurden auch stationären Dieselmotoren eingesetzt, die selbst die übelsten Abdämpfe genüßlich verspeisen, ohne Schaden zu nehmen. Zu allem Überfluß sind auch noch die Abgaswerte besser, als mit reinem Diesel. Der in Fredericia, Dänemark durchgegangene und havarierte MB-Diesel ist nicht am Gas gestorben, sondern an unbedarften Verfahrensingenieuren, die sich über die Regelung zuwenig Gedanken gemacht hatten. MB verkauft seitdem für diesen Zweck keine Maschinen mehr, was ein großer Jammer ist, man aber verstehen kann. Ölsauende Zweitakter, wie der alte Lanz sind auch nicht zum Nageln zu bekommen. Sie haben ebenfalls eine Vorverbrennung durchs Öl. Alte Landwirte erzählen mir: "wenn er nagelte, mußtest Du ihn sofort ausmachen. Dann war kein Öl mehr da" (ehe wieder alles schreit, ich weiß, daß die Lanz-Maschine ein Kammermotor ist). Und nun feiern wir die absolut neue und noch nie dagewesende Voreinspritzung bei Dieselmotoren "...Da haben sich unserer Ingenieure etwas einfallen lassen.." (MB) Ich denke schon, daß gasansaugende Selbstzünder mit anderen Düsen optimiert werden können. Das wissen aber Rhanie/Henzo/Fürthbauer und Co besser als ich. Die Schwierigkeiten der Teillastverbrennung von reinen Einspritzmotoren sind allerdings nicht auf die Verhältnisse beim "Gasvernichter" zu übertragen. Es wird generell besser. Mit freundlichen Grüßen Werner Schulte (Verfahrensingenieur, also unbedarft) |
Date: June 01, 2003 at 11:40:53
From: R.Lang, [p5085b931.dip.t-dialin.net]
Subject: Re: Welche Düsenart ist bei einem Dieselmotor im Hybridbetrieb zu anzustreben?
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###################################################################### Wasserstoff hat die höchste Entzündungstemperatur und verbrennt nicht zuerst. Im Kampf um den Sauerstoff bleibt Wasserstoff allerdings meist der Sieger und daher ist hinterher der Ruß zu sehen. Bei sehr fett gestellten Verbrennungen (also schwarzen Rauchfahnen) sind immer auch Reste elementaren Wasserstoffs im Abgas zu messen. Der Verbrennungsablauf beginnt durch Anlagern von Sauerstoff an Radikalen, also gecrackten Molekülen, die durch die Temperatur in Schwingung gekommen sind und "durchgebrochen". An dem Rest lagert sich das O-Atom an und es kommt zu weiterer Temperatursteigerung, bis das gesamte Brennstoffmolekül zerlegt ist und sich C- und H- Atome mit Sauerstoff verbinden. Wenn Reste dieser Radikale im Brennraum verbleiben, kann es beim nächsten Verbrennungstakt zu einer Frühzündung kommen, die unglücklicherweise auch noch an allen möglichen Stellen gleichzeitig beginnt. Der (Benzin)Motor klopft. ###################################################################### Das ist alles so wie es beschrieben wurde, allerdings gibt es ausser den CH- Radikalen auch OH - Radikale. Diese entstehen vornehmlich in der ersten Phase wenn der eingespritzte Treibstoff vergast und sind durch ihre Reaktionsfreudigkeit für die erste exoterme Teilverbrennung verantwortlich. Später wenn im Wärmehaushalt die Temperaturüberhöhung die Reaktionstemperaturen für den Kohlenstoffoxidationsprozess erreicht hat setzt diese ein. Wird der Anteil von Kohlenstoff durch zu grosse Füllung zu stark erhöht so reicht die Zeit und dei Menge Sauerstoff nicht aus den Verbrennungsprozess zu Ende zu führen und es kommt zum ausstoss von elementarem Kohlenstoff in der Form von Russpartikeln. In dem Zusammenhang mit den im Brennraum zurückbleibenden Radikalen die beim nächsten Zyklus für Klopfzündung sorgen würde mich interessieren welche Lebensdauer diese Radikale haben, da sie anundfürsich keine stabile Verbindung darstellen. Interessant ist das eine Anreicherung von OH-radikalen durch die zusätzliche Zuführung von H2O in den Verbrennungsprozess möglich ist, hierbei wird zwar jeder sagen das ist doch nur die Asche des Verbrennungsprozesses von Wasserstoff mit dem Sauerstoff die hier zugesetzt wird. Da das Wasser bei den entstehenden Temperaturen jedoch zerfällt spielt es in dem komplexen Verbrennungsprozess der bei der Dieselverbrennung abläuft schon eine aktive Rolle zumal man Volumenanteil von Sauerstoff und Wasserstoff einbringt die den störenden Anteil des zwar reaktionträgen Stickstoff substituieren können. Mit freundlichen Grüssen R.Lang kein Verfahrensingenieur von daher durch professionale Thesen nicht behindert |
Date: June 02, 2003 at 22:01:32
From: Bernd Schlüter, [p508d0955.dip0.t-ipconnect.de]
Subject: Re: Welche Düsenart ist bei einem Dieselmotor im Hybridbetrieb zu anzustreben?
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Ihr seid aber klug. Wie heiß wird son Pöler? 3500 Celsiusgrade?? Das wären ca 0,3 eV pro Freiheitsgrad. Wasserstoff hat eine Bindungsenergie von 1,2 eV, wenn ich richtig gerechnet habe. Dann wären 4% H - OH Gasanteil im Wasserdampf?? Das war ne Frage, da hätte ich aber eigentlich ganz viele von. C bleibt Sieger im Kampf ums O, sieht man bei Fischer-Tropsch's Wassergas oder auch Leuchtgas genannt, bleibt aber in der Form von Monoxyd. Dann würde mich noch die Maximaltemperatur auf dem Ölfilmrand auf dem Zylinder interessieren. 400 Grad Celsius, Öl crackt bei 200 Grad, kann das stimmen? Wo kann man etwas zum Wärmetransport im Brennraum nachlesen? Und warum ist eigentlich die Banane krumm? |
Date: June 01, 2003 at 10:12:42
From: Rhanie, [p213.54.222.248.tisdip.tiscali.de]
Subject: Re: Welche Düsenart ist bei einem Dieselmotor im Hybridbetrieb zu anzustreben?
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Hallo Rainer! Meinst du jetzt sowas wie Zündstrahlbetrieb? Gruß Rhanie. |
Date: June 01, 2003 at 11:10:46
From: R.Lang, [p5085b931.dip.t-dialin.net]
Subject: @Rhanie
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Fast getroffen, ist so ein Mix zwischen den möglichen Betriebsarten, wobei gasförmige Energieformen das Übergewicht haben. |
Date: June 01, 2003 at 11:58:21
From: Rhanie, [p213.54.245.193.tisdip.tiscali.de]
Subject: Re: @Rainer L.
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Hallo Rainer! Letztesmal auf den Phils hab ich nen Zündstrahler gebaut. Mit Butan ging er ganz gut, mit dem Biogas aus dem Loch leider nicht, da mir damals keinerlei Wissen um die Erzeugung im Weg stand. (Mangels Luftabschluss wurden nur ganz geringe Mengen erzeugt.) Der Ansaugschnorchel bestand aus einem Mopedreifenschwimmer und nem Stein am Ansaugschlauch um ein umkippen zu verhindern. Die Drehzahlregelung ging über Nitinoldraht auf die ESP, bzw. die Luftklappe. Lief wie gesagt, ganz brauchbar auch mit den Seriendüsen, zum optimieren würd ich mit Düsen anfangen, die für wesentlich Hubraumkleinere Motoren eingesetzt würden, jedoch dem selben Düsentyp entsprechen. Gruß Rhanie. |
Date: June 01, 2003 at 12:43:39
From: Sven Hegewisch, [cw07.m1.srv.t-online.de]
Subject: Re: @Rainer L.
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Hallo Rhanie, dazu eine Frage: > Die Drehzahlregelung ging über Nitinoldraht auf die ESP, bzw. > die Luftklappe. War da Nitinol funktionell notwendig und wenn ja, wie? Grüsse Sven Hegewisch |
Date: June 01, 2003 at 13:49:54
From: Rhanie, [p213.54.245.193.tisdip.tiscali.de]
Subject: Re: @Rainer L.
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Hallo Sven! Nitinol war grad da und mir fiel nix blöderes ein. Es ging darum die Drehzahl bei versch. Lastzuständen zu stabilisieren. Dazu hab ich das Handyladegerät meiner Frau geschlachtet (ging um n Stromaggregat.) Aufm Holzbrett hab ich mehrere Zündkerzen reingekloppt, und über die Rillen des Isolators den Nitinoldraht verlegt. (um Länge zu bekommen.) Das Ende des Drahtes hat dann über nen Hebel (und ne Schraube zur Längenjustierung.) direkt aufs Gas der ESP (Rückholfeder entfernt und durch eine ganz leichte, die das Gas aufhält, ersetzt.) Bis ich das Überschwingen (einigermassen) beseitig hatte, kam es zu recht interesannten Drehzahlen :( ) Hab dann das Bretterl in den Kühlluftstrom des Motors gehängt, dadurch ist der Draht a) schneller abgekühlt und b) konnt ich mehr Strom reinschieben, was ihn auch im Ansprechverhalten schneller werden lies. Zum Ladegerät: Einfach den Trafo an den Generatorausgang gehängt, Last wird weniger -> Drehzahl steigt, Spannung steigt -> Draht zieht ESP zu. Zur groben Strombegrenzung hab ich nen Föhnheizkörper dazwischengehängt, um durch versch. Abgriffe schon mal ne Voreinstellung zu haben. (der Föhn war von meiner Tante.) (Seitdem verstecken die ihre Sachen immer vor mir.) Als Feiglingsversicherung hab ich am anderen Ende des Drahts noch ne rel. Starre Feder (Kuli) angemacht, damit a) der Draht nicht reist, und b) damit man den Motor nicht bei Vollgas starten musste. (war aber wurscht.) War eigentlich recht begeistert von meiner Idee, zumindest solange, bis mich meine Lebensgefahr fragte, ob ich ihr Ladegerät gesehen habe. (Feigling halt.) Dasselbe hab ich mit nehr Dachrinnenklappe (Die Dinger um Fässer mit Regenwasser zu füllen.) (von der Schule gegenüber.)gemacht, um das Mischungsverhältnis von Biogas aus dem Loch und der Frischluft einzustellen. Das war aber lediglich ein "Abfallprodukt" aus der Drehzahlregelung. Gruß Rhanie. (Wenn jetzt einer meint, auf solche Ideen kann man nur kommen, wenn man entweder Stockbesoffen, oder total bescheuert ist, JA!!!!) Aber im Ernst: wenn ich da irgendwas stricken muss, mach ich erstmal mit einem Kumpel, der Werkzeug und Bier schleppt, ne Begehung der Umgebung um mich inspirieren zu lassen. Oder von der Muse küssen, muss dann halt aufpassen, das mich meine Frau nicht erwischt. :) Das gibt dann immer ne Show, bei der das halbe Dorf zusieht, was ich wieder wo abschraube und zu was verbrate. (Die andere Hälfte des Dorfes kennt das schon und versteckt ihr Hab und Gut. :) ) Wie war das noch: Nagelt die Fenster zu, der Rhanie is in der Stadt. |
Date: June 01, 2003 at 14:00:01
From: Sven Hegewisch, [cw01.m1.srv.t-online.de]
Subject: Re: @Rainer L.
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Hallo Rhanie, danke für die ausführliche Beschreibung. Hast du das schon patentiert? Das wäre jedenfalls reif daür!!!. > Aber im Ernst:wenn ich da irgendwas stricken muss, mach ich erstmal > mit einem Kumpel, der Werkzeug und Bier schleppt, ne Begehung der > Umgebung um mich inspirieren zu lassen. Oder von der Muse küssen, > muss dann halt aufpassen, das mich meine Frau nicht erwischt. :) Jaja, ich weiss, warum ich meine Garage habe unterkellern lassen :) Ausserdem haben wir hier einen kooperativen Wertstoffhof. Viele Grüsse von Sven Hegewisch der vor der Hitze mal wieder für 5 Minuten in den Keller geflohen ist. |
Date: June 01, 2003 at 14:26:45
From: Rhanie, [p213.54.214.117.tisdip.tiscali.de]
Subject: Re: @Sven.
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Hallo Sven! >Hast du das schon patentiert? Das wäre jedenfalls reif daür!!!. Leider nein, genauso wenig wie die Pölschmierung und noch einiges andere (Es stehen noch weit mehr solcher "Innovationen" hier, oder drüben rum.) Patentieren kostet Geld, das ich nicht hab. (wenn ich zufälligerweise mal welches hab, fällt mir bestimmt was ein, was ich drüben damit anstellen könnte.) Bin Kaufmännischer Volltrottel. Vertrau auf Ehrlichkeit, Ehre und lauter solchen Blödsinn. Gruß Rhanie. |
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