Neue Motorenkonzepte
Moin liebe Motortalker, unter folgender Adresse steht ein recht umfangreiches PDF-Dokument zum Download bereit. Ihr werdet einen halben Tag brauchen, um es zu lesen, aber dann werdet Ihr Euch fragen, wieso da nicht schon längst jemand drauf gekommen ist.
Stichworte: Einventiltechnik, Querströmkrümmer, Depletion Turbo, Sechtakter, variable Verdichtung ohne Pumparbeitsverluste, Motoren mit variabler Maschinenhöhe, Motoren mit variabler Kolbenhublänge....
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Wie sieht es mit der Brennstoffzelle aus? Nissan hat bereits einen Prototyp veröffentlicht, dessen Brennstoffzelle mit Bioethanol, und als Alternative Erdgas, genutzt werden kann.
Bis vor einigen Jahren gab es von der Mecedesentwicklung in Ulm regelmässig positive Berichte. Aber seit einigen Jahren rauscht bei diesem Thema die Stille.
Ein Problem der Brennstoffzelle ist das Klima, Wasser mag es nun mal nicht winterlich Kalt.
Zitat:
@Sir Donald schrieb am 29. Juli 2017 um 21:09:23 Uhr:
Der E-Motor war schon im 19.Jahrhundert überlegen. Aber Damals wie Heute krankt die Technik an der Energiespeicherung und dem Nachschub.Bei unserer Politik und dem Kirchturmdenken der Umweltorganisationen und Wutbürger wird das Elektroauto zeitig durch die nicht rechtzeitig gesicherte Energieversorgung gebremst.
In Schweden, Holland gehört der E-Antrieb zum Straßenbild. Tesla z.B. mit 2,4 to. hat eine Reichweite bei normalem Fahrprofil von 350-400 km. Bei einer Golfklasse von VW mit 1,5 to. dürfte das auch hizukriegen sein, wenn man wollte. Auch England macht langsam Druck.
Zitat:
@RtTechnik schrieb am 29. Juli 2017 um 21:12:32 Uhr:
Wie sieht es mit der Brennstoffzelle aus? Nissan hat bereits einen Prototyp veröffentlicht, dessen Brennstoffzelle mit Bioethanol, und als Alternative Erdgas, genutzt werden kann.
Wasserstoffzellen sind je kW höllenteuer und die "Direct" Cells wie die DMFC vertragen keine hohen Lasten. Wird im vergleich zum Stand vor 20 Jahren weitaus besser, aber brauchbar ists noch nicht.
Aktuelle BZ Konzepte arbeiten übrigens als serieller hybrid - kleine BZ mit nachgeschaltetem Akku. Daher stinkt jedes BZ Konzept bezüglich kosten gegen einen stationären Gasmotor / Range Extender an. Das ist nicht zu gewinnen....
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Noch kurz zur Einventiltechnik. Einmal zusammenfassend:
-Abgasnachbehandlung nicht mehr möglich
-sehr hohe Ventilmasse
-keine Turbotechnik möglich (Wirkungsgerade)
-Lüfter in der Ansaugung notwendig
Was mir noch aufgefallen ist: die entscheidende Querschnittsfläche beim einströmen in den Zylinder ist der Ventilumfang mal die Öffnung des Ventils dx.
Also bei einem Ventil mit 80 mm durchmesser = 2*pi*40*dx = 80*pi*dx. Bei 2 Ventilen mit 20mm -> 2*(2*pi*20*dx) = 80*pi*dx.
Wobei das auch keine zu vergleichende Größe ist. Eine Strömungsberechnung wäre hier Sinnvoll.
Ich habe den Artikel nicht zuende gelesen aber die Ideen sind auf keinen Fall zuende gedacht. Schon die 70% Wirkungsgrad als Zielsetzung eines Hubkolbenmotors sind absoluter Schwachsinn da sie höher sind als der Carnot wirkungsgrad.
Sorry, aber spätestens als von Wirkungsgraden von 70% (vorallem mit der Behauptung, Gasturbinen würden das erreichen) die Rede war, hab' ich wieder aufgehört zu lesen. Wer sich solche Schnitzer leistet, verdient keine weitere Aufmerksamkeit, schon gar nicht 26 Seiten lang.
70% sind theoretisch möglich, wenn man es schafft bei 2500°C zu verbrennen und soweit zu expandieren das nur mehr 600°C Abgastemperatur vorhanden ist. Gegenwärtig verbrennen aber Otto und Diesel bei etwa 2000°C, nur die Abgastemperatur ist unterschiedlich: 600°C für den Diesel, 900°C beim Otto. Damit ergeben sich theoretische Wirkungsgrade von 61% beim Diesel und 48% beim Otto.
Da ich mich aber eingehend mit Turbinen beschäftigt habe, kenne ich hier die Temperaturen sehr gut. Die maximale Turbineneinlasstemperatur beträgt 1500°C (militärisch 1600°C, bei deutlich reduzierter Standfestigkeit), die Abgastemperatur liegt bei Großturbinen bei etwa 600-650°C. Damit ergibt sich ein Carnot-Wirkungsgrad von maximal 53%, weitab von 70%. Deckt sich aber zumindest mit den etwa 40% die Großturbinen real erreichen ganz gut.
Wie kommt's im Text dann aber zur Aussage 70%? Ganz einfach, mit einer Kraft-Wärmekopplung. Sprich die Abwärme der Turbine wird verwendet um Fernwärme oder Dampf zu erzeugen der dann wieder eine Dampfturbine antreibt. Aber als reine Verbrennungskraftmaschine kommt eine Turbine niemals auf 70%. Das ist derzeit schon aufgrund der Materialien und kontinuierlichen Verbrennung ausgeschlossen. Die 70% wurden eben irgendwo mal aufgeschnappt und dann unverstandenerweise hier rein verwurstet.
Weiter geht's auf der nächsten Seite mit der Einventiltechnik. Es wird behauptet, das dies der Weg des maximalen Querschnitts ist. Leider ist für den Strömungswiderstand nicht die Ventilfläche ausschlaggebend, sondern der Ring der sich öffnet. Entscheidend hier ist der Ventilumfang x Ventilhub.
Wer in der Schule aufgepasst hat weis, das der Kreis die größtmögliche Fläche bei kleinstem Umfang darstellt. Was wie für den Luftdurchsatz aber brauchen ist eine möglichst große Ringfläche, sprich eine möglichst große Abweichung vom Kreis.
Der Zweiventilmotor ist denkbar ungünstig, der Vierventilmotor nutzt die Fläche für den Umfang schon fast perfekt aus. Fünf- und Sechsventilmotoren bringen nur mehr sehr wenig, aber deutlich mehr konstruktiven Aufwand.
Weiter geht's auf Seite 6 mit den Berechnungen der Gasgeschwindigkeiten. Hier wird tatsächlich zur Argumentation der volle Ventilquerschnitt hergenommen, obwohl wie schon oben erläutert die Ringfläche aus Umfang und Ventilhub das ausschlaggebende ist. Das ist ein grundlegender, grober Fehler, von jemandem der offenbar die Funktion des Motors nicht verstanden hat, oder sehr naiv ist.
So, genug damit. Die restlichen Seiten tu' ich mir nach dem sicher nicht mehr an, wenn hier so grundlegende Fehler drin sind.
Grüße,
Zeph
Klassisches MT-Problem: Jeder, der mal erfolgreich einen Zündschlüssel rumgedreht hat, hält sich für den größten Motorexperten im Universum.
Jedem halbbegabten Techniker sollten diese Ungereimtheiten, die einen anschreien, auffallen...
Das hat mit Experte wenig zu tun.
Grüße,
Zeph
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 1. August 2017 um 12:51:10 Uhr:
Da ich mich aber eingehend mit Turbinen beschäftigt habe, kenne ich hier die Temperaturen sehr gut. Die maximale Turbineneinlasstemperatur beträgt 1500°C (militärisch 1600°C, bei deutlich reduzierter Standfestigkeit), die Abgastemperatur liegt bei Großturbinen bei etwa 600-650°C. Damit ergibt sich ein Carnot-Wirkungsgrad von maximal 53%, weitab von 70%. Deckt sich aber zumindest mit den etwa 40% die Großturbinen real erreichen ganz gut.
Mehr als 40% hat noch keine Turbine im Single Cycle geschafft. Rekordhalter ist insgesamt AFAIK die Siemens H-Klasse Turbine in Irsching, die elektrisch direkt bei ca 40% liegt und sich incl. GuD Teil auf 60% elektrisch steigert. Sichere Werte für Bestandsanlagen liegen am Bestpunkt um 55%. Und sichere Untergrenzen für Turbinen-Altanlagen ohne GuD/Abwärmekessel liegen um die 30%.
Was bei der Masse der installierten Turbinen nicht interessiert, da die wärmegeführt werden. Wärme bzw. Industriedampf ist das Hauptprodukt, Strom das Abfallprodukt. In Summe liegen diese Anlagen dann bei über 90% Wärmenutzung, da jucken 2-4% mehr oder weniger Strom nicht wirklich.
Was übrigens auch bedeutet: Wenn man einen aktuellen Otto mit etwa 220g/kWh am Bestpunkt an einen Generator hängt, hat man etwa den selben elektrischen Wirkungsgrad wie ein Kohlekraftwerk.
@Zephyroth Danke fürs ausformulieren! Mit Turbinen kenne ich mich überhaupt nicht aus aber die 70% kamen mir auch sehr spanisch vor. Interessante Infos.
LG
Ich möchte noch hinzufügen, das es durchaus möglich ist den Querschnitt des Ringspalt gleich bzw. größer als die Ventilfläche zu machen. Nämlich dann, wenn wenn der Ventilhub mindestens 1/4 des Ventildurchmessers ist. 10mm Ventilhub sind nun beileibe nichts Ungewöhnliches, bei einem 30mm-Ventil ist somit der Ringspalt größer als der Ventilquerschnitt.
Beim vorgeschlagenen Einventilmotor (ich glaub' der Ventildurchmesser war bei ~66mm) müsste der Hub mindestens 16.5mm betragen, damit der Ventilquerschnitt zum Tragen kommen kann. So nun hat man ein großes, schweres Ventil, das auch noch weiter geöffnet werden muss als die kleinen Mehrventilvarianten. Das wird auf ein Drehzahlproblem hinauslaufen.
Grüße,
Zeph
Zitat:
Das wird auf ein Drehzahlproblem hinauslaufen.
Und zwischen Ausstoß- und Ansaugtakt soll es ja noch einmal schließen, damit sich Abgase und Frischluft nicht vermischen.
Zitat:
@ortler schrieb am 29. Juli 2017 um 20:48:08 Uhr:
Es scheint der E-Motor sei der Antrieb der Zukunft.Gut regelbar ohne Getriebe und minimale Reibungsverluste. Es fehlen Speicher mit höherer Energiedichte und eine intelligentere Ladetechnik mit dichtem Netz.
Es wird IMMER das Wichtigste vergessen -der Strom MUSS zuerst erzeugt und (mit Verlusten) transportiert werden.
Solange das teurer ist und nicht umweltfreundlicher geschieht, ist das Ganze Quatsch. Egal wie toll der Antrieb wäre.
Die heutigen Fahrzeuge bzw deren Leistungen sind ansich schon unsinnig, beim beschleunigen muss die Elektronik runterregeln um etwas Resthaftung zu ermöglichen. Aber das Geld ist da, es wird produziert was verlang wird.
Die Stromerzeugung und der -transport sind das geringere Problem, nur die Speicherung ist lästig.
Grüße,
Zeph