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Flammlose Verbrennung beim 5 TAkt Motor?

Themenstarteram 4. Dezember 2005 um 11:46

Der 5-Taktmotor ermöglicht eine flammenlose Verbrennung und damit eine stark verminderte Schadstoffbildung in den Abgasen.

Dies ist einer der Sätze warum der 5-t-m so gut sein soll. Jetzt meine Frage wie meinen die das ganz genau mit flammloser Verbrennung? Und warum ist des hier so und bei normalen Motoren nicht? Könnte man bei der Verbrenung eines richtigen Motors eine flamme Sehen? Wenn ja warum entsteht die beim 5-T-M nicht? Und warum produzert ein Motor weniger Schadstoffe wenn keine Flamme entsteht?

Danke im vorraus

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20 Antworten

Kannst du uns mal einen Link zu diesem ominösen Motorkonzept nennen bzw. einmal sagen, welche Funktion der fünfte Takt ausüben soll?

Das könnte deine Frage beantworten:

http://www.kfztech.de/gast/diro/5takter.htm

Die Lösung ist einfach ein zusätzlicher Takt zur Gemischbildung. Dadurch verdampft jedes Tröpfchen Kraftstoff vollständig und hat genügend Luft zum Verbrennen.

Themenstarteram 4. Dezember 2005 um 12:35

@ Businessman Danke schonmal für deine erklärung aber kannst du mir das mit dem "Dadurch verdampft jedes Tröpfchen Kraftstoff vollständig und hat genügend Luft zum Verbrennen."

nochmal genau erklären vor allem mit dem Verdampfen. Wieso verdampft der Kraftsoff eigentlich und warum hat er erst dann genug Sauerstoff?

Danke

Um die volle Energie des Kraftstoffs ausnutzen zu können, muss der Kraftstoff vollständig verdampfen. Dann benötigt z.B. jedes Kraftstoffmolekül ein Luftmolekül, um zu verbrennen. Wenn allerdings nicht genügend Luft zur Verfügung steht, kann der Kraftstoff nciht vollständig verbrennen. Das ist z.B. beim Diesel so. Der Kroftstoff hat keine Zeit zu verdampfen und sich mit der Luft zu vermischen, darum kann ein Diesel auch nicht mehr als 4500 Umdrehungen pro Minute drehen.

@ Businessman

Meines Wissens verbrennt ein Diesel den Kraftstoff kompletter als ein Benziner, deshalb hat ein Selbstzünder auch keine Probleme mit Spriteintrag von unverbranntem Kraftstoff ins Motorenöl; aber bitte nicht verwechseln mit dem Rußeintrag.

Außerdem ist die max. Drehzahl eines Diesels von der Schnelligkeit der Einspritzpumpen/düsen abhängig.

Gruß

Themenstarteram 4. Dezember 2005 um 14:33

Das sind ja schon gute Antworten aber eine Frage habe ich nch was ist gemeint mit Verdampfen? Eine Flüssigkeit verdampft doch erst wenn es siedet oder? Wenn neih wie verdampft sie sonst noch oder ist damit die Zerstäubung oder Verdunstung gemeint?

Zitat:

Original geschrieben von Opterix

Außerdem ist die max. Drehzahl eines Diesels von der Schnelligkeit der Einspritzpumpen/düsen abhängig.

Die maximale Drehzahl eines Diesels wird einzig und allein durch die Verbrennungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes nach dem Einspritzen begrenzt. Da hat die Schnelligkeit des Einspritzvorganges keinen Einfluß drauf.

Moin,

Das ist im Grunde ein ziemlich einfacher Grund ;)

Jedes System von Flüssigkeit und Gas steht in einem sogenannten thermodynamischen Gleichgewicht. Das heißt, bei 20°C können sich von einer Flüssigkeit z.B. 10 Teilchen in der Luft lösen, also verdampfen obwohl die Siedetemperatur gar nicht erreicht ist. Das ist z.B. der Grund warum die Wäsche trocknen kann, obwohl die Luft keine 100°C hat. Diesen Vorgang bezeichnet man zum einen als Sättigung und dies kann nach ein paar chemisch/physikalischen Umformungen als ein DRUCK dargestellt werden. Das ganze ist dann ein sogenannter DAMPFDRUCK. Wenn eine Substanz z.B. einen Dampfdruck von 10 mbar hat, und du stellst ein Schüsselchen dieser Substanz in einen Luftraum, in welchem diese Substanz nicht drin ist, dann verdampfen solange Teilchen dieser Substanz ins Gas bis diese Substanz einen TEILDRUCK des Gases von 10mbar erzeugt.

Jetzt gibt es ein physikalisches Phänomen, das als Kelvineffekt bezeichnet wird. Das sagt aus, das der Dampfdruck über kleinen gekrümmten Flächen ansteigt. Wenn im Auto jetzt die Düse im Vergaser, oder die Einspritzdüse den Kraftstoff in das Saugrohr einspritzt, dann wird der Kraftstoff da zerstäubt. Es werden also statistisch gesehen eine Menge kleiner Tropfen von Kraftstoff in der Luft gebildet. Einige Tropfen sind sehr klein, die Verdampfen quasi sofort, einige Tropfen sind größer und brauchen dafür etwas mehr Zeit, wieder andere Tropfen kollidieren miteinander und wachsen wieder. Das heißt, ein Teil der Tropfen wird vom Motor eingesaugt, wenn sie noch nicht komplett verdampft sind. Beim Verdichten erwärmt sich der Gasraum nun, dabei verdampfen dann beinahe alle Tröpfchen. Ein paar bleiben aber aus Gründen der thermodynamischen Statistik immer übrig (Es gibt in der Chemie und Physik nur sehr wenige Prozesse die komplett ablaufen). Jetzt wird durch die Zündkerze gezündet. Wir haben im Brennraum nun folgende Bereiche : Erstens die Bereiche, wo der Kraftstoff früh genug verdampft ist und sich gut mit der Luft und dem darin enthaltenen Sauerstoff gemischt hat. Dieser Teil verbrennt nahezu komplett zu Wasser und CO2. Dann hast du zweitens die Bereiche, wo die Tropfen verzögert verdampft sind, hier herscht ein ÜBERSCHUSS an Kraftstoff im Vergleich zum Sauerstoff. Die Verbrennung ist nicht ganz vollständig, es entstehen geringe Mengen an CO und es bleiben ein paar unverbrannte Kohlenstoffe übrig. Als letztes hast du die paar Tropfen, welche es nicht einmal bei der Verdichtung geschafft haben zu verbrennen. Hier hast du im Grunde nur Kraftstoff und nur am Rand Sauerstoff. Die Verbrennung ist sehr schlecht und hier werden die meisten Schadstoffe produziert.

Der 5-Takt-Motor sorgt nun dafür, das eben diese beiden Ereignisse wesentlich weniger auftreten können. Daher ist die Verbrennung des Kraftstoffs in diesem Motor besser als im 4-Takt-Motor. Problem dabei ist nur, diese Motoren sind sehr aufwändig, teuer und leider soweit ich informiert bin auch nicht sehr stabil (ähnlich wie der 6-Takt-Motor).

Beim Diesel ist der Grund das der Motor deutlich weniger CO ausstößt darin begründet, das der Dieselmotor mit einem Luftüberschuss läuft, während der Benzinmotor nahezu stöchiometrisch läuft.

MFG Kester

Themenstarteram 4. Dezember 2005 um 18:13

Vielen Dank Rotherbach echt perfekte Erklärung

Zitat:

Original geschrieben von Drahkke

Die maximale Drehzahl eines Diesels wird einzig und allein durch die Verbrennungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes nach dem Einspritzen begrenzt. Da hat die Schnelligkeit des Einspritzvorganges keinen Einfluß drauf.

Das stimmt so leider aber auch nicht, die Verbrennungsgeschw. hat damit nichts zu tun.

Bei meinem Beitrag habe ich mich etwas zu kurz gehalten u. wohl etwas ungeschickt ausgedrückt.

Was begrenzt nun die Drehzahl beim Diesel-Motor wirklich?

Ganz einfach... die Spritmenge, die ich in der dafür zur Verfügung stehenden Zeit in den Brennraum bekomme!

Deshalb geht den Selbstzündern auch oben raus vergleichsweise früh die "Puste" aus und das Drehmoment fällt drastisch in den Keller.

Gib einem Motorenkonstrukteur ein Einspritzsystem, mit dem er einerseits die Emissionen einhalten kann und er andererseits auch bei 7.000 U/min in der hier zur Verfügung stehenden Zeit genügend Sprit in den Brennraum bekommt, dann baut er Dir einen Dieselmotor, der auch entsprechend hoch, also in diesem Fall 7.000U/Min, dreht.

Bei gleicher Einspritz-Düse und -Dauer, läßt sich eine höhere Spritmenge nur durch noch höhere Drücke erreichen und wird dadurch variiert, wie lange man sozusagen die Düse offen läßt, sprich wie lange eingespritzt wird.

Und diese Dauer kann man logischerweise nicht beliebig verlängern.

Gruß

PS. Quot homines, tot sententiae

Zitat:

Original geschrieben von Opterix

Ganz einfach... die Spritmenge, die ich in der dafür zur Verfügung stehenden Zeit in den Brennraum bekomme!

Deshalb geht den Selbstzündern auch oben raus vergleichsweise früh die "Puste" aus und das Drehmoment fällt drastisch in den Keller.

Jein. Die Charakteristik liegt eher am Turbolader

Um ein krasses Gegenbeispiel zu bringen: Mercedes 220 D (Vorkammersaugdiesel OM604 D22 mit Verteilereinspritzpumpe)

2,2 Liter Hubraum

70 kW / 95 PS bei 5.000 U/min

maximales Drehmoment 150 Nm zwischen 3.100 und 4.600 U/min (!)

Ab 3.000 U/min zieht der Motor, darunter ist er sehr müde.

Die Höchstdrehzahl liegt bei bis zu 5.700 (!) U/min, die meisten regeln aber bei ungefähr 5.400 U/min ab.

Zitat:

Original geschrieben von cpp

Um ein krasses Gegenbeispiel zu bringen: Mercedes 220 D (Vorkammersaugdiesel OM604 D22 mit Verteilereinspritzpumpe)

2,2 Liter Hubraum

70 kW / 95 PS bei 5.000 U/min

maximales Drehmoment 150 Nm zwischen 3.100 und 4.600 U/min (!)

Ab 3.000 U/min zieht der Motor, darunter ist er sehr müde.

Die Höchstdrehzahl liegt bei bis zu 5.700 (!) U/min, die meisten regeln aber bei ungefähr 5.400 U/min ab.

Hier die Erklärung dafür als Zitat:

 

Zitat:

Die betr. MB-Motoren waren sozusagen verdieselte Benziner. Waren sogar kurzhubig ausgelegt (der 220D hat z. B. eine Bohrung von 89,0 u. einen Hub v. 86,6 mm). Dann flache Kolbenböden und dachförmige Brennräume mit 4 Ventielen. Und zw. den Ventilen zentral angeordnet hat die Spitze der Vorkammer in den Brennraum geragt (genau an der Stelle, wo bei einem Benziner die Zündkerze wäre).

Der ganze Motor war praktisch auf höhere Drehzahlen ausgelegt. Weil nur so bei diesen Motoren wenigstens eine vernünftige Leistung zu erreichen war. Und hier war es auch noch mgl., bei 5.000 U/Min. soviel Sprit in den Brennraum zu bekommen, dass die Höchstleitung erst bei dieser Drehzahl erreicht wurde. Weil hier auch bei 5.000U/Min eine vergleichsweise geringe Menge ausgereicht hat. Der 2,2L hatte ja nur 95 u. der 2,5L 113PS - jeweils bei 5.000/U/Min.

Beim 2,2L waren sogar 5.700 U/Min als Höchstdrehzahl mgl. Jedenfalls hat bis dahin dessen Verteiler-Pumpe mitgemacht.

Wären die Motoren generell stärker gewesen, hätte die max. Spritmenge nicht ausgereicht, dass die Leistung bis 5.000 ansteigt. Der aufgeladene 2,5L Turbodiesel hat seine Max-Leistung deshalb schon bei 4,400 U/Min. erreicht. Für eine höhere Leistung ist ja nicht nur mehr Sauerstoff, sondern eben auch mehr Kraftstoff nötig.

Themenstarteram 6. Dezember 2005 um 14:58

Kann mir vielliecht jemand noch ganz genau auch sehr chemisch bitt erklären wie eine flammlose verbrennung entsteht, Was an ihr anders is als an verbrennungen mit, warum hier weniger schadstoffe entstehen und wie diese im 5-Takt Motor entsteht(Die wichtigste, mit der vorletzten, Frage)

Vielen Dank

Moin,

Steht doch oben in meinem Beitrag drin ...

Je homogener das Gemisch, desto sauberer verbrennt es. Beim 5-Takt-Motor ist das Gemisch durch den zusätzlichen Aufbereitungstakt HOMOGENER als beim 4-Takter, bei dem es noch Bereiche gibt, wo das Gemisch inhomogen ist. Und dort hast du eine Flamme (zünde mal Spiritus in einem Glas an) anstelle der gerichteten Explosion.

MFG Kester

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