Anfettung, Gasumbau und Mehrverbrauch
http://www.daserste.de/.../beitrag_dyn~uid,wyoaxe1fxedpm2gg~cm.asp
Vielleicht ist die Anfettung ab 120 km/h (Ende eines Normprüfzyklus für Verbrauchsmessungen) eine gute Erklärung, wieso manche PKW nach einem Umbau "saufen" (Motor fettet im Benzinbetrieb regulär wenig bis nicht an -> Mehrverbrauch nach Thermodynamik) und manche zu wahren "Verbrauchswundern" mutieren. Wenn unter Gas weniger überflüssig oder später angefettet wird als unter Benzin, so kann man den Mehrverbrauch je nach individuellem Fahrzyklus aus einer einfachen Energieumrechnung nicht mehr so exakt vorhersagen.
/GaryK
90 Antworten
Hi,
bei altertümlichen Flugmotoren regelt man das Kraftstoff-Luft-Verhältnis oft noch per Hand, siehe http://www.taturbo.com/future.html
In den Abb. sieht man, wie sich die Abgastemp. über Lambda verhält.
Gruß
Stefan
Re: LPG und (T)FSI
Zitat:
Original geschrieben von Hrhon
habe hute zum wiederholten male gelesen, daß sich motoren mit benzindirekteinspritzung (FSI und GDI) nicht für den LPG umbau eignen. woran liegt das?
eigentlich müßten sich diese motoren besonders gut für die umrüstung auf klopffeste kraftstoffe eignen.
könnte man nicht mit einer herkömmlichen anlage (pro zylinder ein einspritzventil im ansaugkrümmer kurz vor den einlassventilen) auch einen fsi befeuern?
Das kann man unter bestimmten Umständen machen (wenn man das eine oder andere Problem mit den Benzineinspritzdüsen gelöst hat). Aber WOFÜR ??? Du rüstest einen hochkomplexen und teuren Direkteinspritzer zum Saugrohreinspritzer zurück, und hast schon mal pauschal bei der Anschaffung 1200,- EUR (Aufpreis für den FSI gegenüber einem Saugrohreinspritzer) zum Fenster rausverfeuert. Ich wüßte ehrlich gesagt nicht viel, was dämlicher wär.
Das wäre dasselbe, als wenn Du einen superteuren Diesel mit Commonrail-Einspritzung kaufst und schraubst dann einen zufällig von einer alten Baureihe noch passenden Vorkammerzylinderkopf und eine Verteilereinspritzpumpe drauf, nur weil sich das für's Pölen besser eignet.
Ist aber jetzt ein anderes Thema...
Re: Re: LPG und (T)FSI
Zitat:
Original geschrieben von XLTRanger
Das kann man unter bestimmten Umständen machen (wenn man das eine oder andere Problem mit den Benzineinspritzdüsen gelöst hat). Aber WOFÜR ??? Du rüstest einen hochkomplexen und teuren Direkteinspritzer zum Saugrohreinspritzer zurück, und hast schon mal pauschal bei der Anschaffung 1200,- EUR (Aufpreis für den FSI gegenüber einem Saugrohreinspritzer) zum Fenster rausverfeuert. Ich wüßte ehrlich gesagt nicht viel, was dämlicher wär.
Das wäre dasselbe, als wenn Du einen superteuren Diesel mit Commonrail-Einspritzung kaufst und schraubst dann einen zufällig von einer alten Baureihe noch passenden Vorkammerzylinderkopf und eine Verteilereinspritzpumpe drauf, nur weil sich das für's Pölen besser eignet.
Ist aber jetzt ein anderes Thema...
ich geh mal davon aus, daß die direkteinspritzung nur das mittel zum weg waren, um recht hoch verdichtende und damit sparsamerere (oder leistungsstärkere) benzinmotoren bauen zu können. und da kann man das problem mit der zu frühen, selbstständigen entzündung wohl nur mit extrem klopffesten kraftstoffen und/oder direkteinspriztung zu einem sehr späten zeitpunkt in den griff bekommen. und das vorhandene benzin-kraftstoffsystem (rail-rohr und injektoren) gemeinsam mit lpg zu nutzen, halte ich für aufwändig und teuer. und mit lpg dürfte auch das problem der zu frühen selbstentzünding schon beim verdichten nicht bestehen. klar geht ein teil des verbrauchvorteils verloren, wenn man das gas ins saugrohr einspritzt, aber selbst bei 30% mehrverbrauch besteht dch noch ein beachtlicher preisunterschied zwischen super plus (1,35€) und autogas (0,65€ * 1.3 = 0,85€). haltet mich für verrückt, aber das auto das ich gern hätte, gibt es leider nur mit fsi, bzw tfsi oder als tdi, und ich habe das gefühl, daß der dieselfahrer immer mehr zur melkkuh der (egal welcher) regierung wird...
und von der jährlichen fahrleistung ist mir ein "normal" bertiebener benziner zu teuer...
Nunja, höhere Verdichtung mit Direkteinspritzung ist möglich, weil das Brennverfahren ein komplett anderes ist als beim Saugrohreinspritzer, FSI fährt glaub ich mit 12:1 in der nichtaufgeladenen Variante. Aber der Grundgedanke hinter der Direkteinspritzung war mit Sicherheit nicht, die Verdichtung erhöhen zu können, da gab's schon noch andere Motivationen. Sicher eignet sich ein 12:1 Motor für LPG ganz gut, aber einen atemberaubenden Verbrauchsunterschied im Gas-Saugrohr-Betrieb gegenüber einem 11:1 oder 10:1 Saugrohrmotor solltest Du nicht erwarten. Wenn Du mit LPG spekulierst, erkaufst Du Dir den Spareffekt mit einem Direkteinspritzer sehr teuer. Mal abgesehen davon, daß es noch kein Anbieter geschafft hat, den Direkteinspritzer 100% auf Gas laufen zu lassen, bisher geht's gerade mal mit einer x-% Benzinbeimischung, was Deine Sparerei erneut konterkariert. Realistisch gesehen gibt's für Dich kurz- oder mittelfristig genau 2 Varianten:
a) das Auto, das Du gern hättest in den Wind schreiben.
b) LPG vergessen.
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@hrhorn:
Das Problem eines DI ist nicht die LPG-Einspritzung, die wird tatsächlich wie gewöhnlich gemacht... Das Problem sind die Benzin-Einspritzdüsen... Wenn die nicht mit jeder Zündung gereinigt und gekühlt werden, dann sind die schnell hin. Einen DI kann man zwar nach dem starten auf LPG fahren, aber nach 1000km LPG startet er nicht mehr auf Benzin...
@fsi:
Bei angefettetem Betrieb findet jedes CH sicher sein O's??? Ich glaube du hast da was in Chemie verpasst - das ist beim Magerbetrieb so, da gibt es auch noch viel O im Überschuss, dass dieses freudig mit N reagiert...
Oder was meinst du, warum fette Motoren qualmen??? Ist das der überschüssige Sauerstoff???
Zitat:
Original geschrieben von fsi-entwickler
Ein fettes (bis ca. lambda=0,9) Gemisch verbrennt übrigens hervorragend, da eben jedes Kohlenwasserstoff-Molekül sicher sein Sauerstoff-Molekül findet.
Sehe ich genau wie Fubbel.
In einem fetten Gemisch sind ja zuviele Kohlenwasserstoff-Moleküle bzw. zu wenig O2, um alle CH's zu "bedienen".
Beim mageren Gemisch herrscht ein O2-Überschuss, deswegen wird dort eine vollständige Verbrennung stattfinden.
OK, evtl. etwas mißverständlich ausgedrückt. Nochmal ein anderer Versuch: In einem fetten Gemisch wird annähernd der komplette zur Verfügung stehende Sauerstoff umgesetzt, d.h. ein "fett" laufender Motor wird z.B. an der Volllast (und um die ging es ursprünglich; Stichwort "Anfettung"😉 bei ansonsten gleichen Randbedingungen immer mehr Moment/Leistung produzieren als bei lambda=1.00. Auch die Motorlaufruhe ist an der VL bei fettem Gemisch in der Regel besser.
Letztendlich geht es darum, den zur Verfügung stehenden Sauerstoff maximal auszunutzen, d.h. bei lambda=1.00-Gemischen ist der Rest-Sauerstoffgehalt im Abgas um bis zu 5-10mal höher als bei fetten Gemischen...oder anders ausgedrückt: Jedes Sauerstoff-Molekül soll ein CxHy-Molekül finden...und das klappt am Besten "im Fetten".
M.
Zitat:
Original geschrieben von fsi-entwickler
...oder anders ausgedrückt: Jedes Sauerstoff-Molekül soll ein CxHy-Molekül finden...und das klappt am Besten "im Fetten".
M.
Gut, das leuchtet mir ein. Wenn man CxHy übrig behalten möchte, muß man das Gemisch fett machen.
Den kühlenden Effekt verstehe ich auch, im Volksmund sagt man wohl "Verdunstungskälte". Und bei Anfettung verdunstet halt mehr Sprit, als im Folgenden verbrennt.
Allein der Sinn dahinter ist mir nicht ganz klar. Mein CxHy kaufe ich ja teuer an der Tanke, das O2 nehme ich mir kostenlos aus der Luft.
Und bei Gemischaufbereitung außerhalb des Zylinders, habe ich dann grade mal ein bisschen "Ladeluftkühlung" (wüsste nicht, wie ich mich sonst ausdrücken soll).
Aber Sinn einer Kühlung der angesaugten Luft ist ja eigentlich die Steigerung der Leistung, weil ein besserer Füllgrad erreicht werden kann.
?!?
Einen kühlenden Effekt gibts eben NICHT durch die Verdampfungskälte, sondern daher daß die Verbrennungsabgase bei fetter Mischung eine höhere Wärmekapazität haben als bei magerer Verbrennung. 2 mal CO aus einem O2 ist besser als 1 mal CO2. Dadurch nehmen die Abgase je Watt produzierter Leistung mehr Wärme auf und das Gas wird in der Spitze auch nicht ganz so heiss. Was bei hohen Abgasmengen und damit hohen Wärmeströmen die Wärmebelastung aller abgaskontaktierten Teile senkt.
Was den verbrauch angeht - du bekommst O2 zwar kostenlos aus der Luft, aber die Chemie weiss das nicht. Wenn du bei gegebener Zylinderfüllung auf maximale Leistung gehen willst, su musst du den Sauerstoff möglichst vollständig nutzen und das geschieht eben mit einem leichten Kraftstoffüberschuss. Möchtest du den Verbrauch minimieren, so musst du den Kraftstoff komplett verbrennen, was im Sauerstoffüberschuss erfolgt und per Definition "mager" ist. Bei Lambda=1 hast du weder "volle" Leistung noch minimalen verbrauch, aber dafür gleiche Mengen Kraftstoff wie Sauerstoff im Abgas. Der Kat kanns nutzen, dein Geldbeutel (Verbrauch) und dein Ego (Leistung) eher nicht ;-)
/GaryK
Ok. Nun habe ichs (glaube) kapiert.
Wenn ein angefettetes Gemisch verbrennt, entsteht ein anderes Abgas (mehr Monoxide), mit einer höheren Wärmekapazität. Und damit kann pro Hub mehr therm. Energie aus dem Kolben befördert werden, bzw. kann das Abgas dann auf dem weiteren Weg noch mehr therm. Energie aufnehmen.
Zitat:
Allein der Sinn dahinter ist mir nicht ganz klar. Mein CxHy kaufe ich ja teuer an der Tanke, das O2 nehme ich mir kostenlos aus der Luft.
Das die Chemie das nicht weiss, oder es sie halt nicht interessiert, verstehe ich schon. ;-)
Ich meinte natürlich den Sinn, einen solchen Zustand bewußt herbeizuführen.
Dient aber der Herstellung von verändertem Abgas und somit der Kühlung.
---> hab's verstanden!
In diesem Zusammenhang mal die folgende Frage:
Bei Autogas-Anlagen wie Icom JTG, oder Vialle LPI wird ja behauptet, daß das Entziehen von Wärme, durch die Verdunstung des Gases in der Ansaugbrücke hilft, den Motor zu schützen.
Das ist aber Blödsinn, oder?
Eher erzielt man dadurch eine marginale Mehrleistung, Stichwort "Ladeluftkühlung". Kann das sein, oder irre ich?
Zitat:
Original geschrieben von fuellman
In diesem Zusammenhang mal die folgende Frage:
Bei Autogas-Anlagen wie Icom JTG, oder Vialle LPI wird ja behauptet, daß das Entziehen von Wärme, durch die Verdunstung des Gases in der Ansaugbrücke hilft, den Motor zu schützen.
Das ist aber Blödsinn, oder?
Eher erzielt man dadurch eine marginale Mehrleistung, Stichwort "Ladeluftkühlung". Kann das sein, oder irre ich?
Im Prinzip richtig, der Effekt dürfte aber über den der Benzinverdunstung auch nicht hinaus gehen. Gegenüber einer Verdampfer-LPG Anlage vielleicht thermisch ein kleiner Vorteil, aber eher gering.
Wie Gary und meinereiner schon mal vorgerechnet haben, die paar Grad durch Verdunstung machen den Kohl bei "Verfettung" nicht fett. Da ist es egal, ob Benzin oder flüssiges LPG. Kannst auch 10% Wasser mitnehmen, denn mehr ist es zwischen Lambda= 1,0 und 0,9 nicht.
Energetisch gehen diese kleinen Mengen unter - es sind nur MikroLiter pro Zündung...
Festzuhalten ist einfach die unvollständige Verbrannung kühlt, der Rest ist so wenig, dass man es getrost vernachlässigen kann und gehört daher in die Rubrik "Märchen und Sagen".
Der Mineralölindustrie ist diese Mär aber nur Recht... 10% Mehrverbrauch sind 10% mehr Umsatz/Gewinn 😉
Und eine fette Verbrennung kann im KAT niemals umweltgerecht umgesetzt werden - Daher sollten Lambdas < 1,0 im gesamten(!) Betriebsbereich des Motors auch hier in der EU verboten werden...
In der Ansaugbrücke verursacht die Flüssigeinspritzung von LPG gegenüber gasförmig schon eine Kühlung. Da hier nicht der Unterschied Lambda 1,0 zu 0,9 die entscheidende Menge ist, sondern die gesamte eingespritzte Menge LPG, ist der Kühlungsfaktor 10mal höher... Wahrscheinlich vergleichbar mit Ladeluftkühlung - also mehr Leistung durch bessere Füllung - müsste man mal genauer rechnen...
Aber eine zusätzliche Verfettung wäre wieder Unfug...
Habe mir gerade Gedanken über die Abgaszusammensetzung bei "fett" gemacht. Das sind statt 1% CO ca. 4% CO (den Rest mal vernachlässigt)... ~3% mehr Teilchen sollen ca. 15-20% kühlen - hmmm, irgendwie reicht das auch nicht...
Vielleicht doch eher die "nicht frei gewordene Menge Energie" bei der fehlenden Verbrennung von CO zu CO2 und statt dessen nur Verbrennung von C zu CO... Muss mal nachschlagen und rechnen...
Kurze Überschlagsrechnung:
Normalfall: CH2 + 3/2 O2 -> CO2 + H2O
@900K dH = -606 kJ/mol
Fetter Fall: CH2 + O2 -> CO + H2O
dH = -323 kJ/mol
Bei der fetten Verbrennung setzt du deutlich weniger Wärme frei. Dadurch nimmst du der Verbrennungstemperatur die Spitze und erzeugst dennoch anständig Gas, was schließlich Druck auf den Kolben bringt.
Weniger Energie Klingt schlimm, ist es aber nicht. Immerhin hast du bei der obersten Reaktion ein Defizit im Gasvolumen zwischen Edukten und Produkten von 0.5 mol je verbrannter CH2 Gruppe, was du um den gleichen Kolbendruck zu erreichen mit einer deitlich höheren Abgastemperatur kompensieren müsstest. In der unteren "fetten" Reaktion ist kein Defizit vorhanden, wodurch du weniger Temperatur benötigst um vergleichbare Kräfte auf den Kolben auszuüben. Was letztlich materialschonender ist.
Daher korrigiere ich mich selbst: bei fetter Verbrennung wird die Wärmemenge je Formelumsatz (CH2)n geringer, die Wärmekapazität des Abgases sinkt sogar etwas ab. Der positive Effekt ist, daß es bei der Verbrennung kein Volumendefizit gibt. Auf Anhieb hätte ich das nicht erwartet, rechnen hilft manchmal weiter.
/GaryK
Danke Gary, warst wiedermal schneller...
Wie ich es mir gedacht habe, es ist nur die Hälfte der Energie beim Fett-Anteil.
Da kommt man jetzt mit allem zusammen schon auf 20% weniger Temperatur - mit dem Löwenanteil der Verbrennung selbst...
Nicht ganz so ernst nehmen:
Weniger Energie klingt bei dem "miserablen" Wirkungsgrad eines Verbrenners gar nicht schlimm, denn das relativiert sich um diesen und ist dann verschwindend gering 😁😁
20% Gemisch mit 50% Energie und 30% Wirkungsgrad, sind nur 3% Verlust 😁😁
@Fubbel
Bin kein Verbrennungskinetiker, aber du hast im Fetten sogar einen Leistungsgewinn.
(1) Bei der fetten Verbrennung bekommst du durch die im Mittel etwas höhere CH Konzentration höhere Reaktionsgeschwindigkeiten. Dadurch bekommst du in der Nähe des idealen Zündzeitpunktes mehr "Punch" auf den Kolben.
(2) du hast eben kein Gasdefizit bei der fetten Verbrennung.
Der Druck in einem geschlossenen gefäß ist proportional der Temperatur. 3 Moleküle bei 500K haben den gleichen Kolbendruck Druck wie 2 Moleküle bei 750K.
Im mageren Bereich hast du halt viel Wärme auf etwas weniger Moleküle in der Gasphase, was dir die thermischen Probleme bereiten kann. Im fetten eben etwas mehr Gasvolumen bei auf das sich etwas weniger spezifische Wärme verteilt.
Thats it, zumindest in groben Zügen.