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
ich müsste zwar von meinem Fahrzeug alle daten haben. Schreib mir mal ne PM was genau du alles brauchst, wäre im übrigen auch dran intressiert falls du lust hast das "turbo" modell auf meinem Motor aufzubauen. Rechnest du das ganze altmodisch auf Papier oder Excel? oder benutzt du einen motorensimulator?
wobei ich 10:1 verdichtung für total normal halte! Das ist nichts atemberaubend hoch verdichtetes, da liegen einige Fahrzeuge durchaus bei 11:1 und höher!
8:1 ist schon "turbo" verdichtung!
ich hab beim "serienmotor ohne aufladung" schon 10.4:1
Intressant wären auch mal werte der Abgastemp mit Ethanol und einer Verdichtung höher wie 13:1 (bei lambda 0,7-0,8)
Jo, richtig...
10 bis 10,5 ist normal bei den 16V Motoren... die alten 8V Motoren haben 9-9,5:1 (Einspritzer)... Darunter ist eigentlich alles aufgeladen... Wo auch immer deine Daten herkommen, die müssen noch vom vor dem WK sein 😛
Nur Vergasermotoren haben noch weniger... Deine Daten sind also von Grund auf überaltert.
Meiner hat 10,8:1 im übrigen...
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
Der dominierende Einfluß ist also die Verbrennungsgeschwindigkeit.
Wieder was gelernt. Also wird der Motor insgesamt durch Magerlauf nicht wärmer und insbesondere der Kühler kann
davonauch nicht kochen?
Bitte zwischen geometrischer Verdichtung (gleich Hubraum durch Brennraumgröße am oberen Totpunkt) und tatsächlicher Verdichtung unterscheiden. Da die Einlaßventile nach UT erst schließen (beispielweise beim Montreal 61° nach UT), geht zunächst effektiver Hubraum verloren und die Verdichtung wird geringer (Resonanzaufladung mal außen vor). Dem wirkt die Erwärmung des Gemisches durch die Verdichtung entgegen: beispielsweise steigt der Druck bei der adiabatischen Verdichtung (im Ottomotor bei mittleren bis hohen Drehzahlen gegeben, da sehr schnell) des Gasgemisches bei einer tatsächlichen Verdichtung von 1:10 nicht auf 10 sondern auf 19 bar an, weil das Gas gleichzeitig heißer wird.
Was Ihr angegeben habt, ist wahrscheinlich die gemessene Kompression. Diese entspricht dem sich tatsächlich einstellenden Druck, und NICHT der geometrischen Kompression. Um genau dieses Abbilden zu können braucht man geometrische Kompression (definition siehe oben) und die Steuerwinkel. Ersatzweise reicht auch eine gemessene Kompression bei warmen Motor gemessen.
Gruß SRAM
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Bevor dein Kühlwasser das in deiner Anzeige darstellt, muss schon SEHR VIEL Zeit vergehen...
Zitat:
Also wird der Motor insgesamt durch Magerlauf nicht wärmer und insbesondere der Kühler kann davon auch nicht kochen?
Doch, bei gleicher Last wird weniger Brennstoff umgesetzt, aber gleichzeitig dieses weniger an Brennstoff deutlich ineffektiver. Im obigen Beispiel werden zwar 10% weniger Brennstoff umgesetzt, gleichzeitig sinkt aber der Wirkungsgrad des Motors von 41 auf 32% ab, d.h. es wird nun mehr Energie aus dem Brennstoff in Wärme, statt in mechanische Energie umgewandelt. Dadurch wird insbesondere der Auslaßtrakt heißer und hier insbesondere das Auslaßventil, was zu den beobachteten Schäden führt. Ob der Motor deutlich wärmer wird, hängt davon ab, ob durch einen ungünstig gestalteten Auslaßkanal (lang, nicht isoliert) im Kopf die heißen Abgase viel Wärme an das Kühlwasser abgeben können, und ob der Kühlwasserthermostat das noch ausgleichen kann (indem er weiter öffnet) oder dieser schon ganz offen ist (dann wirds deutlich wärmer).
Gruß SRAM
@snoopy:
benötigt werden die Steuerzeiten, das geometrische Verdichtungsverhältnis (ersatzweise die gemessene Kompression bei warmen Motor), Lamba, Art des Kraftstoffs, Zündzeitpunkt (wie auch die Steuerzeiten in °KW) sowie bei Turbomotor Ladedruck und Temperatur der Ladeluft vor und nach Ladeluftkühler.
Das Modell ist in einem thermodynamische Simulator aufgebaut und kann auch Wärmeverluste und mechanische Verluste berücksichtigen (wenn Daten dazu für den jeweiligen Motor bekannt). Drosselverluste geht natürlich auch, aber da das Modell nicht lokal aufgelöst ist, sondern nur die Thermodynamik der Gesamtmenge berücksichtigt ist natürlich eine lokale Berechnung der Drosselverluste aus derGeometrie nicht möglich. Das ist eine rein thermodynamische Simulation, allerdings mit dem vollständigen Chemismus, so daß auch CO Bildung u.ä. Berücksichtigung finden.
Gruß SRAM
13,8 Bar biete ich... Aber NW Daten?? Der Hersteller wird sowas wohl kaum rausrücken...
Danke, das kommt mit durchschnittlichen Steuerdaten hin.
Wär ein schwaches Bild, wenn Hersteller das nicht mehr veröffentlichen. Schließlich benötigt das jeder, der einen Motor vernünftig einstellen will. Ich hatte die bisher von allen meinen young und oldtimern. Wenns das für die Neuen nicht mehr gibt paßt das ins allgemeine Bild des Niedergangs der Autowerkstätten, die immer mehr zu modultauschenden Bordschnittstellenabfragern verkommen. Mechaniker kann man so einen Mechatroniker nicht mehr nennen und außer Knöpfchendrücken lernt der ja doch nichts mehr.
Hoffentlich hält mein Einspritzpumpenspezialist solange wie ich selber durch, das ist das einzige was ich noch nicht selber kann.
Ich frag mal bei einigen Nockenwellenschleifern nach.
Gruß SRAM
Warum sollte das der Hersteller veröffentlichen??? Kannst ja ne neue Mühle kaufen...
Ansonsten nimm doch einfach die softeste Nockenwelle die du von einem Tuner finden kannst. Die haben meist alle Daten im Netz... Da meiner auch keine Serienleistung unter Ethanol hat, könnte man das bei einer Strassenwelle durchaus vernachlässigen...
Ich hab mal eine rausgesucht... reicht dir das??
NW Hydro 256°/10.2/1.0/110° (Ecotec 1.8 bis 2.2)
Öffnungslänge: 256° KW
Hub max.: 10.2 mm
Hub OT: 1.0 mm
Spreizung: 110° KW
Die Steuerzeiten stehen doch in jedem popeligen Machs-Dir-Selbst-Handbuch. Bei meiner Kiste z.B.[in Grad KW]:
Auslaß
öffnet: UT -46
schließt: OT -12
Einlaß
öffnet: OT -2
schließt: UT +32
Danke Euch. Das reicht erstmal. Dann rechne ich mal für diese Steuerdaten und LPG.
Viele Grüße
SRAM
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
@snoopy:
benötigt werden die Steuerzeiten, das geometrische Verdichtungsverhältnis (ersatzweise die gemessene Kompression bei warmen Motor), Lamba, Art des Kraftstoffs, Zündzeitpunkt (wie auch die Steuerzeiten in °KW) sowie bei Turbomotor Ladedruck und Temperatur der Ladeluft vor und nach Ladeluftkühler.Das Modell ist in einem thermodynamische Simulator aufgebaut und kann auch Wärmeverluste und mechanische Verluste berücksichtigen (wenn Daten dazu für den jeweiligen Motor bekannt). Drosselverluste geht natürlich auch, aber da das Modell nicht lokal aufgelöst ist, sondern nur die Thermodynamik der Gesamtmenge berücksichtigt ist natürlich eine lokale Berechnung der Drosselverluste aus derGeometrie nicht möglich. Das ist eine rein thermodynamische Simulation, allerdings mit dem vollständigen Chemismus, so daß auch CO Bildung u.ä. Berücksichtigung finden.
Gruß SRAM
ok, steuerzeiten:
Intake:
Open 26° BTDC (21° Turbo)
Close 46° ATDC (51° Turbo)
Exhaust:
Open 55° BBDC (57° Turbo)
Close 9° ATDC (15° Turbo)
kompression, jetzt wirds schwieriger, dynamische ist nicht angeben, nur statische 10.4:1 wenn man misst kommen da wohl 13-15bar verdichtungsdruck bei raus.
bzw. beim turbo: 7.8:1 und 9-11.5Bar. (9 ist servicelimit)
Ich fahre NT nocken und 8.3:1 kompression. komme damit auf knapp 10Bar Kompression, allerdings denke ich liegt das am anderen nockenwellenprofil das der orginale Turbo mehr dynamische kompression erreicht.
Kraftstoff: E85
Meine persönlichen Zündzeitpunkte:
23° früh (Stand) bei 750upm
45° früh (wenig last drehzahlen zwischen 3-8t)
27° Drehzahlen zwischen 3-8t bei hoher Last.
Ladedruck momentan 0,8Bar
Gewünscht 1,8Bar
Temperaturen vor und nach dem Ladeluftkühler kann ich leider nicht messen. Aber bei 0,8Bar sollte es bei ~80°C vor und 25°C nach dem LLK liegen schätze ich.
Also beim anpacken merkt man das die einlassseite des LLK direkt nach einer Fahrt mit viel gas warm ist aber gegen mitte des LLKs ist schon nichts mehr zu spüren von wärme.
Lambda, Last 0,7-0,8
idle, wenig last: 1,15 (ja schlagt mich....)
Achja ladergeoetrie ist so das unter vollast ab ~2000upm 0Bar druck anliegen und unter teillast wenn man bei 3000upm das gaspedal antippt es über 0Bar geht
Zitat:
Original geschrieben von snooopy365
vollast ab ~2000upm 0Bar druck anliegen und unter teillast wenn man bei 3000upm das gaspedal antippt es über 0Bar geht
Ich hab auch 0 Bar... 😛
Zitat:
Original geschrieben von Papstpower
Ich hab auch 0 Bar... 😛Zitat:
Original geschrieben von snooopy365
vollast ab ~2000upm 0Bar druck anliegen und unter teillast wenn man bei 3000upm das gaspedal antippt es über 0Bar geht
sicher das du auf 0 bar kommst?? 😉 ich meinte damit Atmosphärendruck, also nicht wie beim saugmotor üblich -0,X Bar sondern halt 0 😉