Schadstoffreduktion bei Dieselmotoren durch Betrieb in einem "Otto-ähnlichen" Modus
Hallo zusammen,
angeregt durch folgenden Link auf eine Dissertation, der vom Mitglied "silent viper" (http://www.motor-talk.de/.../UserDetails.html?userId=785747) in einem Post vom 4. Januar (http://www.motor-talk.de/.../...fabrikneuen-alhambra-t5906629.html?...) veröffentlicht wurde,
(Dissertation: http://diglib.uni-magdeburg.de/Dissertationen/2006/sebwenzel.pdf )
hätte ich hier mal eine Frage an die in diesem Thema bewanderten Mitglieder.
Diese Frage mag dem Fachmann möglicherweise grotesk oder unsinnig erscheinen, ist aber durchaus ernst gemeint:
Wurde im Zuge der Schadstoffreduktion jemals ausprobiert einen Dieselmotor quasi im Otto-Modus zu betreiben?
Ich denke dabei an:
- "Verdampfung" des Dieselkraftstoffes durch (z.B.) eine Hochdruck-Vorkammereinspritzung ohne Selbstzündung um später eine homogenere Verbrennung zu erreichen.
- Das Gemisch wird angesaugt und verdichtet, aber nur soweit, dass gerade noch keine Selbstzündung eintritt.
- Die Zündung und damit auch die Festlegung des Zündzeitpunkts erfolgt per Zündkerze (was hoffentlich auch bei einem Diesel-Luftgemisch funktioniert).
- Falls keine hohen Verdichtungstemperaturen zur Zündung notwendig sind, könnte man auch eine Drosselklappe verwenden, um die ideale Luftmenge zur Kraftstoffmenge bereitzustellen.
Falls das überhaupt funktioniert und ich die ersten Seiten (insbesondere Seite 12) in der Dissertation richtig verstanden habe, sollte das eine homogenere Verbrennung zur Folge haben.
Oder ein etwas anderer Ansatz:
Eventuell könnte man auch direkt in den Brennraum einspritzen, aber noch während der Verdichtungsphase - ohne Selbstzündung. Die Verdichtung müsste dann ebenfalls geringer ausfallen, sodass keine verfrühte (Selbst-)Zündung einsetzen kann - diese würde dann ebenfalls durch eine Zündkerze ausgelöst. Die Drosselklappe für die Regulierung der Luftmenge wäre in beiden Fällen gleich.
Die Maßnahmen sind (in beiden Ansätzen) darauf ausgerichtet, eine Flammfront bei noch ungleichmäßig verteiltem Kraftstoff zu vermeiden - mit hoffentlich geringerer Ruß- und NOx-Bildung.
Wäre sowas denkbar?
Viele Grüße,
Kai Müller-Holthusen
PS: Ich hatte diese Frage am 5. Januar direkt an "silent viper" gerichtet, aber leider keine Reaktion erhalten. Daher stelle ich sie nun an die Allgemeinheit.
Beste Antwort im Thema
Zitat:
@schreyhalz schrieb am 9. Januar 2017 um 22:00:21 Uhr:
Bei dem gemessenen Motor handelt es sich um einen BMW 525 TDS - Motor , also einen recht neuen Motor mit Turboaufladung und hohen (rund 500 bar) Einspritzdrücken.
Recht neu? Seit 25 Jahren auf dem Markt?? 😕
14 Antworten
Ich vermute, dass die technischen Eigenschaften von Dieselkraftstoff etwas dagegen haben, per Funken statt per heißer Luft gezündet zu werden. Schon mal versucht, ein Glas Diesel (oder Heizöl, ist eh das gleiche) mit einem Feuerzeug zu entzünden? Kaum möglich, außer, man erhitzt den Sud. Außerdem: Warum muss es überhaupt Dieselkraftstoff sein? Da wäre es doch sinnvoller, einfach das Ottokonzept samt seines klassischen Treibstoffs (Benzin) zu optimieren. Mazda arbeitet da an einem interessanten Ansatz: Selbstzündender Motor, betrieben mit Benzin.
Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 8. Januar 2017 um 15:29:43 Uhr:
Ich vermute, dass die technischen Eigenschaften von Dieselkraftstoff etwas dagegen haben, per Funken statt per heißer Luft gezündet zu werden. Schon mal versucht, ein Glas Diesel (oder Heizöl, ist eh das gleiche) mit einem Feuerzeug zu entzünden? Kaum möglich, außer, man erhitzt den Sud.
In unverdampftem Zustand - an der Oberfläche einer flüssigen Ölmenge ist das tatsächlich schwierig.
Aber ich schrieb von einem verdampftem Öl-Luftgemisch. Man kann sogar Staub-Luftgemische per Funken entzünden. Daher sollte das auch mit einem Öl-Luftgemisch funktionieren.
Zitat:
Außerdem: Warum muss es überhaupt Dieselkraftstoff sein? Da wäre es doch sinnvoller, einfach das Ottokonzept samt seines klassischen Treibstoffs (Benzin) zu optimieren. Mazda arbeitet da an einem interessanten Ansatz: Selbstzündender Motor, betrieben mit Benzin.
Es soll Dieselkraftstoff sein, weil mich das jetzt eben interessiert.
Daher bitte ich meine Frage nicht mit einer Gegenfrage wie "Warum muss es überhaupt Dieselkraftstoff sein?" abzuwürgen. Vielen Dank.
Moin Moin !
Der höhere Wirkungsgrad des Dieselmotors beruht ja auf der gegenüber dem Otto-Motor wesentlich höheren Kompression. Diese nun herunterzuschrauben heisst genau diesen Vorteil aufzugeben.
Im übrigen wurde in den vergangenen Jahren genau der umgekehrte Weg beschritten. Vorkammermotore , wie sie im DB 124 zuletzt eingesetzt wurden , haben weniger Russausstoss und Stickoxide als moderne Motore und produzieren gar keinen Feinstaub. Nur bringen sie trotz enormen Bauaufwand wesentlichj weniger Leistung bei etwas höherem Verbrauch.
MfG Volker
Vorkammer/Wirbelkammermotoren haben auch Feinstaub, es hat nur keiner gemessen damals!
http://www.stmuv.bayern.de/.../greim.pdf
Seite 66(im PDF) Druckseite 58 und ff
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Zitat:
@Kais_S8 schrieb am 8. Januar 2017 um 14:20:42 Uhr:
Wurde im Zuge der Schadstoffreduktion jemals ausprobiert einen Dieselmotor quasi im Otto-Modus zu betreiben?
Ich denke dabei an:
- "Verdampfung" des Dieselkraftstoffes durch (z.B.) eine Hochdruck-Vorkammereinspritzung ohne Selbstzündung um später eine homogenere Verbrennung zu erreichen.
- Das Gemisch wird angesaugt und verdichtet, aber nur soweit, dass gerade noch keine Selbstzündung eintritt.
- Die Zündung und damit auch die Festlegung des Zündzeitpunkts erfolgt per Zündkerze (was hoffentlich auch bei einem Diesel-Luftgemisch funktioniert).
- Falls keine hohen Verdichtungstemperaturen zur Zündung notwendig sind, könnte man auch eine Drosselklappe verwenden, um die ideale Luftmenge zur Kraftstoffmenge bereitzustellen.
Falls das überhaupt funktioniert und ich die ersten Seiten (insbesondere Seite 12) in der Dissertation richtig verstanden habe, sollte das eine homogenere Verbrennung zur Folge haben.
Oder ein etwas anderer Ansatz:
Eventuell könnte man auch direkt in den Brennraum einspritzen, aber noch während der Verdichtungsphase - ohne Selbstzündung. Die Verdichtung müsste dann ebenfalls geringer ausfallen, sodass keine verfrühte (Selbst-)Zündung einsetzen kann - diese würde dann ebenfalls durch eine Zündkerze ausgelöst. Die Drosselklappe für die Regulierung der Luftmenge wäre in beiden Fällen gleich.
Die Maßnahmen sind (in beiden Ansätzen) darauf ausgerichtet, eine Flammfront bei noch ungleichmäßig verteiltem Kraftstoff zu vermeiden - mit hoffentlich geringerer Ruß- und NOx-Bildung.
Wäre sowas denkbar?
Das, was Du da oben wortreich beschreibst, ist ein Ottomotor.
Siehe auch hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Ottomotor
Die klassischen Merkmale des Ottomotors sind:
- Fremdzündung: Das Gemisch wird zu einem bestimmten Zeitpunkt durch den Funken einer Zündkerze gezündet; im Gegensatz zum Dieselmotor zündet es nicht von selbst.
- Gemischbildung: Kraftstoff und Luft werden schon vor der Verdichtung gemischt und nicht erst bei Beginn des Arbeitstaktes wie beim Dieselmotor.
- Motorleistungsregelung: Die Leistung wird mit der zugeführten Menge des Kraftstoff-Luftgemisches durch die Drosselklappe oder mit gesteuerten Einlassventilen geregelt. Beim Dieselmotor erfolgt sie dagegen über die Menge des eingespritzten Kraftstoffes in eine immer gleiche Luftmenge.
Was du suchst wäre ein Zündstrahl-Motor. Also einer, der z.B. hochoktaniges Erdgas wie ein Diesel stark, aber ohne Zündung verdichtet und dann mit einer kleinen Menge Brennstoff als "Superfunke" zündet.
Dumm: Innermotorische Stickoxid-Reduktion wie Mehrfacheinspritzung geht dann nicht.
Besser: Miller/Atkinson Otto. Im Arbeitstakt hoch verdichtet (bzw. "entspannend"😉 und trotzdem zum klassischen 3-Wege-Kat kompatibel. Mit einem gasförmigen und/oder kurzkettigen Brennstoff wie Methan oder Methanol (C1), Ethanol (C2) oder LPG (C3 und C4) hast du auch kein Feinstaub-Thema.
Moin Moin !
Zitat:
Vorkammer/Wirbelkammermotoren haben auch Feinstaub, es hat nur keiner gemessen damals!
Bei dem gemessenen Motor handelt es sich um einen BMW 525 TDS - Motor , also einen recht neuen Motor mit Turboaufladung und hohen (rund 500 bar) Einspritzdrücken. Gerade hohe Einspritzdrücke sind aber für die Entstehung von Feinstaub verantwortlich.
MfG Volker
Gegenteil ist der Fall. Ein hoher Einspritzdruck hilft der Zerstäubung von Kraftstoff richtig auf die Sprünge. Damit lassen sich Feinstaubbelastungen deutlich reduzieren.
Der Einspritzdruck ist bei Vorkammer oder Wirbelkammermotoren gar nicht so wichtig, den durch die zweistufige Verbrennung kommt es zum Druckanstieg und Überströmen im Schußkanal. D.h. durchmischt sich das ganze mit der Restlichen Luft und verbrennt dann ein weitere mal. Durch den Sauerstoffmangel in der Kammer ist das eine sehr rußige Verbrennung ganz egal wie hoch dein Druck ist. Ein Teil vom Ruß wird im zweiten Teil der Verbrennung wieder oxidiert. Komplett aber nicht.
In dem Dokument sind noch Untersuchungen ausgewertet worden, ich habe nur das einfachste Bild genommen damit es auch jeder gleich versteht. Wenn du der Meinung bist es gibt kein Feinstaub bei diesen Motoren dann such dir bitte eine Seriöse Quelle und gib sie hier an. Solange gibt deine Behauptung für mich als widerlegt, nur nein sagen gilt nicht. Man muss auch liefern können.
Zitat:
@schreyhalz schrieb am 9. Januar 2017 um 22:00:21 Uhr:
Bei dem gemessenen Motor handelt es sich um einen BMW 525 TDS - Motor , also einen recht neuen Motor mit Turboaufladung und hohen (rund 500 bar) Einspritzdrücken.
Recht neu? Seit 25 Jahren auf dem Markt?? 😕
http://mail.ictf-jpa.org/.../Zhu%202002%20710Fwy.pdf sagt, dass die Aussage "Ein hoher Einspritzdruck hilft der Zerstäubung von Kraftstoff richtig auf die Sprünge. Damit lassen sich Feinstaubbelastungen deutlich reduzieren." kompletter Blödsinn ist. Guck auf das Datum, das war vor "Common Rail" Dieselzeit.
Moin Moin !
Zitat:
Recht neu? Seit 25 Jahren auf dem Markt?? 😕
Ja ! Denn dieser Motor wird in der Untersuchung als Versuchsmotor für "alte" Dieselmotore genommen im Vergleich zu Direkteinspritzern neuerer Bauart. Nur hat er mit dem extrem Hohen Einspritzdruck ja nicht mehr die für Vor/Wirbelkammermotoren typischen Einspritzdrücke von gut 100 bar.
Zitat:
Wenn du der Meinung bist es gibt kein Feinstaub bei diesen Motoren dann such dir bitte eine Seriöse Quelle und gib sie hier an.
Mitteilung der Kundendienstabteilung von Mercedes , ob du die als seriös betrachtest , vermag ich nicht zu beurteilen.
MfG Volker
Ohne Messwerte und dazugehörige Messmethode eher "nö". Denn auch die Partikelmesstechnik hat sich in den letzten 20 Jahren massiv weiterentwickelt.
Auf Kundendienst gebe ich nen feuchten Dreck. So viel wie auf dem Brief vom VW Verbraucherschutz! Das sollte Aktionärsschutz heißen. Aufruf zum E189 update, wurde aber schon vor Weihnachten erledigt weil der Motor so intelligent war zu wissen wann es fertig ist und mit Roter Warnlampe auszufallen. Das nenne ich timing.
Ohne die verwendet Messtechnik und Messverfahren sagt eine Messung wenig aus besonders wenn sie von einem Fahrzeug und Motorenhersteller kommt.
Bring uns eine wissenschaftlichen Studie dann reden wir weiter .