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.
148 Antworten
Passt auch perfekt zu meinen Abgastemps.
@Gary: Warum regelt er aber heiß nichtmehr? Lambda1 ist da nicht. Meine Sprunglambda gibt kein Signal mehr aus. Er scheint also in einer festen Kennlinie zu laufen. Ich versteh, die ist für Benzin und deshalb viel zu mager unter E85. Egal, nichtmal das bringt meinen Motor um oder führt zu überhöhten Abgastemps.
@Sram
Was sagt dein Simulator zu LPG? Bei meinem Sheet ist der Unterschied zwischen Benzin und LPG völlig vernachlässigbar.
Muß ich erstmal die Stoffdaten in die Simu integrieren.
Bei LPG ist aber sicher der Unterschied Gasförmig (Verdampferanlagen) und Flüssig (Flüssigeinspritzung) am größten.
Gruß SRAM
nein ;-)
Die Verdampfungskälte liegt gerade mal bei 16 kJ/mol und ein Mol sind bei Butan ein Hc 2800 kJ. Bei Ethanol ist das wie bereits gezeigt heftiger, weniger Verbrennungsenthalpie kommt auf eine höhere Verdampfungsenthalpie! LPG verdampft ganz sicher schneller (Leistung höher), aber kühlt absolut gesehen nicht so gut (Arbeit geringer). Zumindest laut meiner Stoffdatenbank.
Ähnliche Themen
Der Unterschied zwischen den zwei Fällen, die ja hier wirklich auftreten (der Verdampfer gibt ja nur gasförmiges LPG ab, und das auch noch mit erhöhter Temperatur, wenn er richtig funktioniert) ist gemeint, nicht zu dem Fall Benzin und/oder Ethanol.
Gruß SRAM
Laut meinem Sheet etwa 15K Unterschied. Die 2.8 Vol% gasförmig mit 90°C statt deren 30 eindosiert ändert effektiv gar nichts an der Flammtemperatur.
Da bei Flüssigeinblasung sogar die Zylinderfüllung und damit die heiße Gasmenge um etwa 3% ansteigt, erwarte ich bei LPI Anlagen sogar etwas höhere Auslassventiltemperaturen.
Die Verbrennungstemperaturen sind eine Sache, die Abgastemperaturen eine ganz andere. Ob 2300 oder 2600 Grad... mehr Spitzentemperatur bei gleichen Abgastemperatur bedeutet sogar mehr Wirkungsgrad. Was aber wirklich interessant wäre ist die Temperatur nach dem Expandieren, die Abgastemperatur. Ein Stoff der langsam verbrennt, hat ja eine geringere Spitzentemperatur, aber auch eine hohe Abgastemperatur. Und letztere macht mehr Probleme als die Spitzentemperatur.
Wie sieht das ganze mit E85 bei einem Turbomotor mit sagen wir 1.2 bar Ladedruck aus bei Lambda 0.85?
Ich glaube das Ihr mit dem Theoretisieren irgendwann an Grenzen stoßt.
Die Abgastemperatur hängt ebenso von den (Auslass-) Steuerzeiten wie dem Zündzeitpunkt ab. Einspritzwinkel, Einspritzventildurchsatz (ergo Einspritzdauer), Ansauglufttemperatur und das Material des Zylinderkopfes spielen natürlich auch eine Rolle.
In weiter entwickelten Ländern gibt es Software, die, je genauer das Input ist, recht exakte Voraussagen über das Output machen. Gibt man solch einer Software nur Eure dürftigen Vorgaben, kommt da nichts nutzbares raus.
Fazit: Der reale Motor ist nicht mal eben so zu beschreiben, wie es hier versucht wird.
Wir landen also immer wieder bei einzelnen Beobachtungen, die für sich genommen interessant, aber nicht allgemein verwertbar sind.
So habe ich z.B. einen Motor in Betrieb, der mit E85 betrieben, ca. 25% weniger verbraucht als mit Benzin, bei gleicher Drehzahl, mehr Leistung, gleichen Einsatzbedingungen und für beide Kraftstoffe optimalem Gemisch, aber gleicher Zündeinstellung.
Aus der theoretischen Betrachtung heraus ist das absolut absurd und erst mal sehr unglaubwürdig. Praktisch ist dieser luftgekühlte, mit stehenden Ventilen versehene Primitiv-Motor tatsächlich aber mit E85 wesentlich effektiver als mit Super.
Würde ich diesen Motor nun zum Versuchsmotor erheben, wären für moderne PKW Motoren vermutlich völlig falsche Erkenntnisse die Folge.
Gruß!
PS vermutlich gibt es auch bei uns hochentwickelte Motorsimulationssoftware, nur wird die mit Ausnahme einiger Automobilwerke keiner haben und sie dort als Betriebsgeheimnisse gehütet. Eben deutsche Allgemeinbildungsverhütungspraxis um Herrschaftswissen zu erhalten. Führt leider zu geistiger Monokultur und technologischer Rückständigkeit.
Zitat:
Ob 2300 oder 2600 Grad... mehr Spitzentemperatur bei gleichen Abgastemperatur bedeutet sogar mehr Wirkungsgrad. Was aber wirklich interessant wäre ist die Temperatur nach dem Expandieren, die Abgastemperatur. Ein Stoff der langsam verbrennt, hat ja eine geringere Spitzentemperatur, aber auch eine hohe Abgastemperatur. Und letztere macht mehr Probleme als die Spitzentemperatur.
Wie sieht das ganze mit E85 bei einem Turbomotor mit sagen wir 1.2 bar Ladedruck aus bei Lambda 0.85?
Das rechnet das Modell natürlich. Aber ich setz mich jetzt gewiss nicht hin und hacke die Ergebnisse Seitenweise hier rein.
Sagt was interessiert. Aber bitte vernünftige Summenparameter, die in wenige Zahlenangaben münden.
Gruß SRAM
LPG, Lambda 0.8, 0.9 und 1.0, Fülldruck sagen wir 700 mbar oder was haben Sauger üblicherweise? Ich hab nur Flammtemperaturen und in der Firma ein paar Werte von Flammgeschwindigkeiten, die sind ausreichend ähnlich um keinen Unterschied erwarten zu müssen.
……..Du bist ganz schön herausfordernd. 😉
Nachfolgend die Werte für:
- Propan (Gemische kann ich noch nachschieben, wird sich aber kaum ändern)
- dampfförmige Zufuhr mit 20 °C (Verdampfer, Flüssigeinspritzer geht auch, mach ich bei Gelegenheit)
- Umgebungsdruck ist 1 bar
- Steuerzeiten und Zündzeitpunkt sind festgehalten
- Steuerzeiten entsprechen einem volumetrischen Verdichtungsverhältnis von 8 (beachten: dies ist NICHT das üblicherweise angegebene Druckverhältnis, und auch NICHT das Verhältnis von Brennraum zu Hubraum, das auch gerne angegeben wird, aber letztlich nur zusammen mit den Steuerzeiten Sinn machen)
- Steuerzeiten symmetrisch (geht auch anders, aber das kommt für meinen Alfa so hin)
Werte immer durch | getrennt, weil Tabellen hier nur schwer gehen. In der ersten Spalte Vergleichswerte für 1 bar Saugdruck, die restlichen bei 0.7 bar (das ist recht grenzgängig, Erklärung unten). Auspufftemperatur bedeutet Temperatur beim öffnen des Auslaßventiles, d.h. direkt an diesem am Ende des Expansionstaktes.
Saugdruck bar | 1 | 0.7 | 0.7 | 0.7
Lambda | 1 | 1 | 0.9 | 0.8
Verdichtungsendtemperatur °C | 455| 455 | 449 | 443
Peak-Temperatur | 2443 | 2443 | 2333 | 2199
Auspufftemperatur °C | 1337 | 1337 | 1254 | 1154
Auspuffdruck | 1.47 | 1.03 | 1.01 | 0.98
CO Abgas | 9 ppm | 9 ppm | 4.1% | 9% !!
Leistung normiert | 100% | 100% | -11% | -22%
Alle Werte sinnvoll gerundet und ohne Strömungsverluste an den Ventilen (niedrige Drehzahl, wir wollen hier ja nicht Ventiltriebe vergleichen).
Am Abgasdruck sieht man, dass die 0.7 bar Saugdruck grenzwertig sind, da mit diesen minimalen Überdrucken (beim letzten sogar leichter Unterdruck) kein Ausschieben des Abgases durch das Auspuffsystem möglich wäre. Man müsste also bei diesem Saugdruck die Auslaßsteuerzeit etwas anpassen.
Es wurde immer die gleiche Kraftstoffmenge verwendet, also die Luft für niedriges Lambda abgesenkt.
Wie man sieht wird der Mangel an Verbrennungsluft mit einem hohen Verlust an Wirkungsgrad bestraft (fast ein Viertel weniger bei Lambda = 0.8). Die Maximalleistung des Motors sinkt aber nur sehr wenig (-2% bei 0.8 Lambda), da geringeres Lambda mehr Kraftstoff bei gegebener Maximaldrehzahl bedeutet.
Die thermische Belastung hingegen sinkt drastisch. Deshalb findet man solche fetten Gemische bei Hochleistungsmotoren (mein Alfa liegt z.B. mit CO = 7 % bei einem Lambda von ca. 0.85.
Gruß SRAM
deutlich effizenter wird es richtung lambda 1.2 ...
aber dann macht der kat schadstoffschlussverkauf
Halb-OT: GaryK, du erwähntest, du willst als Startbenzin für deinen LPGler E85 nehmen.
Das ist technisch gesehen schon fast pervers. Ethanol hat die größten Kaltstartnachteile aller Ottokraftstoffe. Es kondensiert wie Sau und läuft in Strömen die Zylinderwände runter, wäscht richtig schön den Ölfilm ab und erhöht mit seiner wassermäßigen Viskosität den Verschleiß, in der Ölwanne gibts einen ordentlichen Cocktail mit einigen %en.
Logisch richtig wäre: Ein E85-Fahrzeug mit Startgas betreiben (bei 60°C Kühlwasser dann Umschalten von LPG auf E85)
Und noch eine Anregung: Die hier durchgerechneten Beispiele lassen den Schluß zu, daß E85 zumindest für Flüssigeinspritzer ein geniales Additiv für LPG wäre. Einfach ein paar Liter davon in den Gastank.
hey zusammen,
weiß nun nicht ob das hier genau rein passt. aber ich hatte mir die tage folgendes überlegt.
die gemischanfettung bei benzinern beträgt meines wissens nach bis zu 30%. genau an diesen 30%, die nur rein zur INNERMOTORISCHEN KÜHLUNG benötigt werden, wollte ich arbeiten. wasser kann nun ungefäht die doppelte Energiemenge aufnehmen, demnach muss ich ca 15% Wasser zu kippen.
da sich benzin und wasser bekanntlich nicht mischen, habe ich mir noch E85 zur bildung einer emulsion geholt. an die 15% habe ich mich aber beim erstenmal nicht getraut. zumal sich das wasser nicht richtig auflösen wollte. hatte 300ml destillierstes wasser genommen und stufenweise E85 hinzugegeben. am ende wurden es 2,5 liter E85. und insgesamt 25 liter benzin. Der Wagen lief gleich mal wesentlich ruhiger, die Drehzahl hatte sich auch abgesenkt, die Wassertemperatur hat sich nicht auf das normale niveau erhöht, obwohl ich vorne die zuluft zu kühler abgeklebt habt (im winter auf kurzstrecke wurde die karre kaum warm).
nach ersten einschätzungen hatte ich dabei einen durchschnittsverbrauch von knapp über 5 liter auf 100km. 70% Überland und 30% Stadtverkehr. Der Verbrauch ist dann aber später auf ca 6,11 liter angestiegen, wohl auch aufgrund der minusgrade und der häufigen kurzstrecken fahrten von 11km. und weil er später auf dem oben schwimmenden benzin (über meiner mischung) gefahren ist.
möchte es sehr gerne auch mit E85 pur probieren und entsprechend wasser beimengen, um innermotorisch die kühlung vor allem im sommer aufrecht zu erhalten, da prinzipbedingt, dass gemisch zu mager läuft. kann leider die werte der ECU nicht ändern, da nicht obd fähig. hatte aber seinerzeit, vor ca 1,5 jahren erhebliche Startprobleme auf E85. Hatte sich diesbzgl. seit der Normierung etwas geändert?
zu diesem vorhaben hatte mich prof. Strey der uni köln motiviert.
http://...akatastrophe.wordpress.com/.../
http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserdiesel
ich schätze mal, die verbrennung erfolgt wesentlich homogener!
weil das benzin durch das wasser komplett zerstaübt wird. wer mich nicht glaubt, kann mal AUF EIGENE GEFAHR, brennedes Benzin oder Öl versuchen mich Wasser zu löschen. Das Wasser verdampft sofort und expandiert, dadurch entsteht ein feiner kraftstoffnebel der in einer stichflamme enden wird. bei youtube und co sollte es entsprechende videos geben...
viele grüße,
klaus