Abgastemps unter Exx
Wie einige hier wissen, hab ich schon länger ne Abgastempmessung und ne Lamdamessung (Sprunglamda) verbaut. Nun haben die niedrigen Spritpreise dazu geführt das ich eher lächerliche E40 im Tank hatte. Diese Mischung wird gerne als harmlos bezeichnet und als Einstiegsdroge empfohlen. Ich sehs jetzt anders!!!! Mal son paar Daten von meinen Messgeräten:
E85: Unter Volllast liegt die Abgastemp bei gerade noch gutem Lamda bei 800°C
Super: Unter Volllast liegt die Abgastemp bei fast fettem Lamda bei 850°C
E40: Unter Volllast liegt die Abgastemp bei gerade noch gutem Lamda bei 850°C+ X!!!!!!! Bin vom Gas weil ich meinen Motor noch brauch! Soll heissen die Anzeige ist noch gestiegen!
Ich denke das es an dem hohen, eher mager verbrennenden Benzinanteil, liegt. Wie seht ihr das? Könnte es was mit den niedrigen Lufttemps zutun haben? Die E85 und Super Werte stammen vom Sommer.
Ich werde keine Niedrigmischungen mehr empfehlen! D.h. nur mit der Einschränkung "kein Vollgas"!
Beste Antwort im Thema
So, jetzt noch was zum Thema Abgastemperatur. Wir reden hier ja über Wärmekraftmaschinen. Das Prinzip ist folgendes: Man nehme ein Arbeitsmedium (Gas), schließe es ein und mache es heiß. Es wird sich ein Druck aufbauen, und wenn man nun zuläßt, daß sich das Volumen ausdehnt, kann man den Gasdruck nutzen, um damit mechanische Arbeit verrichten zu lassen. Das Gas kühlt beim ausdehnen natürlich ab. Die Wärmeenergie, die wir in das Gas gesteckt haben wird also teilweise in Arbeit umgewandelt.
In unserem Motor geschieht die in etwas modifiziertet Form:
- Das Gas ist zu beginn schon komprimiert (2. Takt: Verdichten).
- Die Wärme wird nicht von außen zugeführt sondern direkt im Arbeitsraum (Zylinder) erzeugt.
Der Rest ist der gleiche:
Das Gasgemisch brennt und wird heiß.
Es baut sich Druck auf.
Das Gas dehnt sich aus und drückt auf den Kolben.
Dabei wird Arbeit verrichtet und das Gas kühlt ab.
In der Realität kommen noch ein paar weitere Einflüsse hinzu:
- Wärme geht direkt und unproduktiv über Zylinderwand, Kolben und andere Flächen verloren. (reduziert die nutzbare Wärme im Arbeitsgas)
- Die Verbrennung erfolgt nicht plötzlich sondern dauert eine gewisse Zeit und erfolgt ggf. nicht zum optimalen Zeitpunkt. (Gegenmaßnahme z.B. Vorzündung)
- Die Verbrennung erfolgt unvollständig, ein Teil der Energie wird gar nicht erst freigesetzt.
So, fakt ist, daß auch im Normalbetrieb immer Wärme im Abgas verbleibt, weswegen das Arbeitsgas deutlich heißer den Motor verläßt als hinströmt. Die Frage ist nun, was beeinflußt hinsichtlich des Gemisches die Abgastemperatur?
Maßgeblich sind
1. die Wärme, die insgesamt freigesetzt wird, die also beim Verbrennen freiwerdende Energie,
2. vieviel davon an die Umgebung verloren wird und
3. wieviel in Arbeit umgewandelt wird.
Die Rechnung Lautet also:
Abgaswärme = Verbrennungswärme - Verlustwärme - mechan. Arbeit
Die Verbrennungswärme bestimme ich durch das Gemisch, hauptsächlich durch den Br3ennstoff und seinen Energiegehalt und die Gemischmenge.
Die Verlustwärme wird maßgeblich durch die Dauer, die das heiße Gemisch Zeit hat abzukühlen, bestimmt.
Die mechanische Arbeit wird durch den Verbrennungs- bzw. Druckverlauf bestimmt, vorwiegend, wo das Druckmaximum liegt. (Am Besten kurz nach OT)
Stellen wir uns nun die Frage, was geschieht, wenn ich den Motor nun mit der gleichen Gemischmenge füttere, jedoch nun fett oder mager.
Mager bedeutet weniger Brennstoff, aber bedeutet dies auch weniger Anfangswärme?
Bei deutlich mager: ja, bei etwas mager: nein oder kaum. Bei Lambda 1 geht ein Teil des Brennstoffs ungenutzt als CO verloren, dieses kann bei Lambda etwas über 1 noch zu CO2 verbrennen und so für ca. die gleiche Energie wie bei Lambda 1 sorgen. Bei Lambda deutlich über 1 wird dann aber die Anfangswärme auch deutlich abnehmen.
Entscheidend für die Abgastemperatur ist aber nicht nur die Anfangswärme sondern was davon übrig bleibt. Und hier macht sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme bemerkbar. Bei Lambda 0,9 ist sie am höchsten, bei 1 schon knappe 10 %, bei 1,1 über 20 % und 1,2 ca 30 % langsamer. Die Verbrennung verschiebt sich zeitlich nach hinten. Zum einen ist der Druckverlauf nun ggf. schlechter, es wird weniger in Arbeit verwandelt und zum anderen bleibt weniger Zeit, Wärme nach außen abzugeben. Somit verbleibt u.U. mehr Wärme im Abgas, welches dann natürlich eine höhere Temperatur hat.
Kritisch wird die dann bei hohen Drehzahlen in Verbindung mit hoher Last: Hier wird generell viel Energie frei (viel Gemisch) und es steht sehr wenig Zeit für den ganzen Prozeß zur Verfügung, u.U. so wenig, daß die Verbrennung noch läuft, derweil das gemisch schon ausgestoßen wird. Da wollt ich kein Auslaßventil sein!
Um dem ganzen vorzubeugen, muß man also im kritischen Bereich (hohe Last bei hoher Drehzahl) die Verbrennung beschleunigen, und dies geschieht, indem man anfettet, da wie gesagt bei Lambda knapp unter 0,9 die Flammenausbreitung am schnellsten erfolgt. Dies dürfte der Haupteffekt der Vollastanreicherung sein. Einer der Nebeneffekte ist ggf. auch die Innenkühlung, doch ich bin mir nicht sicher, inwiefern sie nicht das Gegenteil bewirkt: Das gekühlte Gemisch hat eine höhere Dichte, somit gelänge mehr Gemisch in den Brennraum, ergo auch mehr Anfangswärme. Einerlei, da sich die Verbrennungswärme im Megajoulebereich befindt, die Verdampfungswärme jedoch nur im Kilojoulebereich, sollte allein schon aufgrund dieser Relation klar sein, daß dies nicht der Haupteffekt sein kann.
Ein weiterer Effekt ist die andere Zusammensetzung der Reaktionsprodukte. Es steht immer die gleiche Menge Sauerstoff zur Verfügung, aber bei fettem Gemisch immer mehr Brennstoff. Da der Wasserstoff schneller reagiert (immer fast vollständig), bleibt immer mehr Kohlenstoff übrig, der nicht (Ruß) oder nur teilweise (CO) verbrennt. Dies führt zu folgendem: Ein Sauerstoffmolekül, was normalerweise zu CO2 (390 MJ) reagiert hätte reagiert so nur zu CO und H2O (110 MJ +240 MJ = 350 MJ) Die zweite Variante ergibt weniger Energie und wird umso eher entstehen, je fetter das Gemisch, was weniger Anfangswärme entstehen läßt.
So, und nun gute Nacht. 😉
121 Antworten
Das stimmt auch mit der Physik überein, da bei Lambda 0,75 bis 0,85 die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit am höchsten und damit die Leistung ebenfalls am höchsten ist.
Das zahlt man allerdings mit drastischen CO-Werten im Abgas (4 bis über 7 %), was aber durch den Luftmangel nicht zu vermeiden ist. Nur eine Sekundärlufteinblasung (nicht die mickrige beim Kaltstart, sondern eine permanente mit ca. einem Viertel der Motoransaugmenge) würde hier eine Nachverbrennung des CO gestatten. Bevor einer protestiert: das muß nichts mit dem CO im Lerrlauf zu tun haben; hier gehts um den CO-Wert unter Last. Und wenn kein Sauerstoff mehr da ist, gehts eben nur noch zu CO.
Gruß SRAM
Mozart fährt auch komplett im Serienzustand... Und da hat er nunmal annähernd Lamda 1...
Aber er ist auch nur zu Testzwecken mal mit Bleifuss am Start...
Zitat:
Original geschrieben von Papstpower
Mozart fährt auch komplett im Serienzustand... Und da hat er nunmal annähernd Lamda 1...Aber er ist auch nur zu Testzwecken mal mit Bleifuss am Start...
das würde heißen er läuft viel zu mager... dafür sind die temperaturen dann echt super.
@SRAM
ist auch erstmals mit Exx so das ich überhaupt ein Auto laut lambda abstimme.
bisher habe ich es nach klopfen gemacht... allerdings klopft Exx einfach nicht 😉 daher bleibt nur Lambda.
Man kann (probiert) mit genügend Ladedruck auch problemlos extrem Magere gemische mit viel Leistung fahren... allerdings war mir das ohne Temperaturüberwachung dann zu gewagt.
Bei Lambda = 1 ist die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit schon deutlich geringer wie bei Lambda = 0,8. Dadurch dauert die Verbrennung bei hoher Last und Drehzahl schon signifikant länger und die Abgastemperatur steigt. Nicht nur wegen der geringeren Flammengeschwindigkeit, sondern auch, weil die höchste adiabatische Verbrennungstemperatur bei Lambda = 1 erreicht wird und darunter und darüber abfällt.
Gruß SRAM
Nachtrag: bei einem Turbo würde ich nicht in den Magerbereich kommen wollen; ein glühendes Hosenrohr ist kein Problem, aber ein glühender Turbo nicht soooo der Bringer.......
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Da wir aber noch ncht wissen, wo hoch die gehn würde und ob es überhaupt kritisch wird... Sollten wa das erstmal abwarten...
die 850° von Benzin bei dem Wetter werden bei Hitze bestimmt noch weit steigen... Allein die Aussentemp. könnte ja schon 30-40° höher sein.
850 Grad Abgastemperatur sind noch nicht wirklich ein Problem. Bei den üblichen Turbomotoren sind meist bis zu 950 Grad vor dem Turbo zulässig. VW's 1.4l TFSI mit 170 PS soll sogar bis zu 1050 Grad Abgastemperatur unter Volllast erreichen.
Die Abgastemperatur lässt sich entweder durch mehr Vorzündung oder fetteres Gemisch senken. Beides wäre eine Option bei E40.
@SRAM: Du meinst man solle bei Lambda 0.85 die restliche Luft ins Abgassystem einblasen um das restliche CO zu verbrennen? So ein System gibt es tatsächlich bei manchen Autos. Das hat aber primär den Zweck bei kaltem Motor den Kat aufzuheizen. Bei hoher Last ist das allerdings kontraproduktiv, denn die Frischlufteinblasung erhöht natürlich die Abgastemperatur (über die erlaubte Grenze des Kats), indem das CO verbrannt wird.
Die Kaltlaufsysteme meine ich nicht (siehe Anmerkung oben). Gemeint sind Systeme wie sie z.B. in alten Porsche Exportmodellen eingebaut waren, die permanent Luft einblasen um das CO verbrennen zu können. Natürlich glüht da der Katalysator, der aber nur als Oxidationskat ausgelegt war.
Viele alte Sportwagen sind natürlich auf Maximalleistung ausgelegt und werden daher bei Lambda von ca. 0.8 betrieben, und haben daher extreme CO Werte. Ich selber suche nach einem elektrisch betriebenen System für meinen alfa, damit ich nichts an der Motorseite ändern, sondern nur Luft ins Abgassystem einblasen muß. Oxidationskats zum einstecken mit Metallträger sind kein Problem, aber eine zuverlässige elektrische Luftpumpe hab ich bisher nicht gefunden.
Gruß SRAM
das problem an der sache ist eigentlich nur das du nur dann luft zuführen kannst wenn grad kein auslassventil offen ist... sonst geht der druck im abgasstrang nämlich richtung frischluftzuführung... quads haben da son system mit nem unterdruckgesteuerten schnüffelventil... ich guck ma ob ich ein bild aufm rechner habe.
nee...nix drauf...kann ich aber heut abend mal einstellen
so...hier sind die bilder... auf dem ersten sieht man den anschluss am zylinderkopf...direkt hinter dem auslassventil und auf dem zeiten sieht man das unterdruckgesteuerte schnüffelventil...der hintere rechte schlauch geht zum kopf...der linke zu einem separaten luftfilter und der unterdruckschlauch zum vergaser
ok...hier das zweite
Das Ding nennt sich PAIR = Pulsed Air Induction Reed Valve. Hab ich auch drin, die werden aber im Lastbereich normalerweise gesperrt.
Ende der 80er gabs auch aktive SLS mit Zentrifugenpumpen, die die Luft zentrifugal vom Staub befreien (so macht man heute auch Staubsauger) und in den Kat pumpen.
also bei mir wird da nix gesperrt... das dingen arbeitet immer... aber gut das ich jetzt mal weiß wie es heißt.
bei was für nem fahrzeug hast du das denn verbaut?
Nissan Sunny. Dient da zum schnellen Kat Aufheizen in der Warmlaufphase. Bei Volllast mit Lambda 0,8 würde der sich wohl verflüssigen, wenns nicht gesperrt würde. Ich glaube nicht, dass ein einzelner Serienkat soviel CO abfackeln könnte. Da würd ich eher noch 1-2 Kats dazuhängen.
Nochmal zur Klarstellung! Fakt ist das bei meinem Serienauto E85 die niedrigsten Agts unter Volllast liefert und die höchsten bei Mischungen bis etwa E40-E50! Mir gehts darum das ich die niedrigen Mischungen als eher gefährlich einstufe und das begründe ich mit dem hohen Benzinanteil bei magerlauf! Es gibt bei fast allen diesen Punkt an dem der Verbrauch ansteigt und da seh ich das Problem. Viel Ethanol bei gleichem Verbrauch scheint die AGT des Benzins zu erhöhen. Ethanol verbrennt kälter als Benzin bei magerlauf! Zumindest in meinem.
@SRAM: Was die Beimengung von Luft zum Abgas betrifft: Wozu soll das denn gut sein, außer die CO-Werte unter Volllast zu verbessern, was in übliche Abgasmessverfahren aber kaum einfließt? Bei Teillast fährt man ohnehin nicht so fett. Außerdem würde ich den Temperaturanstieg durch eine Verbrennung im Auspuff nicht unterschätzen: Ein keramischer Kat wird einfach dahinschmelzen und selbst ein Metallkat wird in der Lebensdauer verringert werden.
@mozartschwarz: Dein Schluss ist nicht ganz korrekt, denn du kennst ja den Lambdawert deines Abgases bei E40 und E85 nicht. Du hast wohl E40 bei Lambda 0.95 gemessen und E85 bei Lambda 1.1. Kein Wunder, dass das Ergebnis Erklärungen offenlässt.
Interessant wäre doch folgendes: Lambda 0.85: Abgastemperatur für Benzin und E85 messen und vergleichen. Dann eventuell Zündung für E85 anpassen und nochmals messen.