Unterschied vollkommene/vollständige und unvollkommene/unvollständige Verbrennung
hi leute
ich hoffe ihr könnt mir helfen=) online und in der literatur finde ich darüber widersprüchliche aussagen :Z
gibt es einen unterschied zwischen unvollständige und unvollkommene bzw vollständige und vollkommene verbrennung, mittlerweile weiß ich, dass einen unterschied gibt
vollständigen verbrennung ist genügend sauerstoff vorhanden, um die kohlenwasserstoffe zu kohlendioxid und wasser zu oxidieren...
bei der unvollständigen und unvollkommene entstehen zusätzlich noch mehr stoffe, z.b. kohlenmonoxid...weil zu wenig sauerstoff vorhanden ist, um die kohlenwasserstoffe vollständigzu oxidieren...
merci=)
Beste Antwort im Thema
Hallo ins Forum,
nehmen wir mal den einfachsten KW als Beispiel. Dies ist Methan (Summenformel CH4). Wenn dieses vollständig oxidiert (gemeinhin auch verbrannt genannt) wird, werden hierfür 2x O2 (= Sauerstoff) benötigt. Ergebnis ist 1x CO2 (also Kohlenstoffdioxid) und 2x H2O (also Wasser). Dies ist wie Du richtig schreibst, die vollständige "Verbrennung".
Leider klappt dies bei Motoren wegen der hohen Temperaturen, Drücke und auch aufgrund der nur kurzen Zeit nicht so wie im Labor. Außerdem enthält Luft ja nicht nur Sauerstoff, sondern auch Stickstoff (und dies zu rund 78%), so dass da standardmäßig auch unerwünschte Nebenprodukte entstehen. Dies sind im Wesentlichen CO (also Kohlenstoffmonoxid), NOx (also diverse Arten von Stickoxiden) aber auch "einfacher" Kohlenstoff (gemeinhin Ruß).
Gerade moderne Direkteinspritzer arbeiten mit höheren Drücken und Temperaturen, so dass hier mehr Nebenprodukte enstehen. Die Benziner, welche im Magermix (also mit Luftüberschuss) im sog. Schichtbetrieb arbeiten, haben ein zündfähiges Gemisch nur in der Nähe der Kerze und zum Zeitpunkt der Zündung. Am Rand der Flammwand kommt es dabei vermehrt zu unvollständiger Verbrennung. Daher werden hier spezielle NOx-Speicherkats eingesetzt, um eine weitere Abgasnachbehandlung zu ermöglichen. Generell haben sparsame Motoren eine besonders aufwendige Abgasnachbehandlung (Abgasrückführung, verschiedene Kat-Stufen, angepasste Steuerungen und eine Batterie von diversen Sensoren). Für die Diesel kommt noch der Partikelfilter dazu, den m.E. über Kurz oder lang auch die Benzin-Direkteinspritzer bekommen werden.
Schau' ich mir meinen eigenen Motor im E an, habe ich dort den M276, der als Benzin-Direkteinspritzer über verschiedene Betriebsmodi verfügt, zu denen häufig ein Magermixbetrieb gehört. Daher neigt er zum Entstehen von Nebenprodukten. Um die besonders gesundheitsschädlichen Stickoxide umzuwandeln, werden Speicherkats (je einer pro Strang) und Abgasrückführung eingesetzt. Das giftige Kohlenstoffmonoxid wird durch "konventionelle" Kat-Technik umgewandelt (hierfür ist m.W. je ein Vor- (nahe am Motor) und ein Hauptkat pro Strang verbaut). Dazu kommen noch eine Vielzahl von Sensoren, angefangen vom LMM über innermotorische Messstellen und bei den (m.W. mindestens 6) Lambdasonden endend. Ergebnis ist ein sehr sauberes Abgas. Einziger (verbleibendes) Problem: Der Motor rußt im Magermix, was sich an tiefschwarzen Auspüffen zeigt. Blöd ist dabei vor allem, dass die Partikelgröße durch die Direkteinspritzung sehr klein ist, so dass es sich um Mikro- bis Nanopartikel handelt.
Wegen dieser Zusammenhänge ist die Konstruktion eines neuen Motors eine aufwendige und teure Sache, was man auch bei ggf. auftretenden Störungen leider auch an den Reparaturpreisen sieht.
Du siehst, es besteht ein gewaltiger Unterschied zwischen vollständiger Oxidation unter Laborbedingungen und den tatsächlichen Bedingungen im Motor.
Viele Grüße
Peter
21 Antworten
Soooo, um der Unwissenheit ein Ende zu setzen.
Hier die Antwort auf die Frage:
Unvollständige Verbrennung:
Eine Verbrennung lässt sich nicht nach einer globalen Gleichung formulieren. Es treten stets Zwischenschritte und somit Zwischenprodukte auf die aufgebaut und später wieder abgebaut werden. Es bilden sich z.b. Radikale wie OH-Gruppen oder Aldehyde, usw.
Bei einer unvollständigen Verbrennung ist nicht genügend Sauerstoff vorhanden und es bleiben stets Zwischenprodukte übrig. Wie bei der Verbrennung von Methan CH4 z.b. Kohlenmonoxid CO (Zwischenprodukt),Kohlendioxid(Endprodukt).
Somit setzt sich ein Verbrennungsprodukt aus dem Endprodukt und Zwischenprodukten zusammen.
Unvollkommene Verbrennung:
Bei der unvollkommenen Verbrennung bleibt am Ende noch was von den Edukten übrig. D.h. es bleibt am Ende immer noch HC übrig. Dies ist ebenfalls ein Teil des Endprodukts.
Final lässt sich sagen, dass
- jede Verbrennung unvollkommen und unvollständig ist.
- Aus jedem Motorenbuch ->(Basshuysen: Handbuch Verbrennungsmotoren) ist ersichtlich dass die Abgase stets HC und Zwischenprodukte beinhaltet. Diese HC entstehen aus unvollkommener Verbrennung und werden durch Quenching "Verlöschungsprozesse" der Flamme an Oberflächen und bei zu mageren Gemischen verstärkt.
Wenn es jemand genauer wissen möchte, dann sollte er sich mal das Buch vom Merker und Teichmann "Grundalgen Verbrennungsmotoren - Funktionsweise-Simulation-Messtechnik" lesen. Ist ein gutes Buch bin gerade auch dabei es zu lesen, brauchs für mein Studium 😉
VG und schönes Osterwochenende
PS: Ich weis das der Thread bereits 4 Jahre alt ist 😉. Falls aber jemand drüberstolpert sollte er trotzdem eine Antwort finden.
Normalerweise mecker ich auch immer, wenn jemand eine Leiche aus dem Forenkeller ausbuddelt. In diesem Falle aber ein Danke für die gute Erklärung!
Und herzlich willkommen hier!
Zitat:
@Blondie180 schrieb am 25. März 2016 um 14:06:47 Uhr:
Final lässt sich sagen, dass jede Verbrennung unvollkommen und unvollständig ist.
Mag sein. Wichtig zu wissen: Diffusionsflammen, wie sie in Hubkolbenmotoren auftreten, oxidieren besonders unvollständig. Deswegen wird man einen Verbrennungsmotor ohne externe Abgasnachverbrennung oder - filterung niemals schadstofffrei bekommen, mit einem Ölbrenner im Heizkeller (keine Diffusionsflamme) ist das hingegen kein Problem.
Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 26. März 2016 um 01:16:15 Uhr:
Mag sein. Wichtig zu wissen: Diffusionsflammen, wie sie in Hubkolbenmotoren auftreten, oxidieren besonders unvollständig. Deswegen wird man einen Verbrennungsmotor ohne externe Abgasnachverbrennung oder - filterung niemals schadstofffrei bekommen, mit einem Ölbrenner im Heizkeller (keine Diffusionsflamme) ist das hingegen kein Problem.Zitat:
@Blondie180 schrieb am 25. März 2016 um 14:06:47 Uhr:
Final lässt sich sagen, dass jede Verbrennung unvollkommen und unvollständig ist.
Dies ist unter bestimmten Bedingungen richtig. Bei konventionellen Saug-Ottomotoren tritt jedoch keine Diffusionsverbrennung auf. Sie lässt sich am besten durch ein vorgemischtes System beschreiben.
Der Brennstoff wird in flüssiger Form in das Saugrohr vor dem Einlassventil eingespritzt. Der
Verdampfungs- und Vermischungsprozess findet schon während des Ansaugtaktes statt
und wird während der Kompression vervollständigt, so dass man von einer homogenen
Mischung zum Zeitpunkt der Zündung ausgehen kann.
Bei Direkteinspritzenden Motoren wie Otto-DI und im besonderen den Diesel-DI tritt wie du bereits gesagt hast eine Diffusionsflamme auf.
Bei Direkteinspritzenden-Motoren(Diesel) tritt jedoch eine 3-Gliedrige Verbrennung auf.
1. Premixed (Vorgemischte) Verbrennungsphase
2. Mischungskontrollierte Hauptverbrennnung
3. später Diffusionsausbrand
VG
PS: Danke für das herzliche Willkommen, freue mich auf eine interessante Zukunft hier im Forum.
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Zitat:
@Blondie180 schrieb am 26. März 2016 um 12:21:54 Uhr:
Bei konventionellen Saug-Ottomotoren tritt jedoch keine Diffusionsverbrennung auf.
Trotzdem ist die Flamme nicht kontinuierlich brennend, deswegen sind im Rohabgas immer deutliche Anteile von Kohlenwasserstoffen und vor allem Kohlenmonooxid vorhanden. Die hast Du bei kontinuierlichen Flammen nicht, Besitzer eines Pkw mit benzinbetriebener Standheizung werden wissen, was ich meine.
Beispiel gefällig : Als wir auf einem Motorprüfstand mal eine geregelte Ölheizung entwickekelt haben .(gabs damals noch nicht , nur AN-AUS) mußten wir sämtlichen Abgasmessgeräte gegen welche austauschen , die mindestens eine Zehnerpotenz genauer waren . Seit der Zeit bin ich Fan von Stirlingmotoren .
Gruß : Rostklopfer
Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 26. März 2016 um 01:16:15 Uhr:
Mag sein. Wichtig zu wissen: Diffusionsflammen, wie sie in Hubkolbenmotoren auftreten, oxidieren besonders unvollständig.Zitat:
@Blondie180 schrieb am 25. März 2016 um 14:06:47 Uhr:
Final lässt sich sagen, dass jede Verbrennung unvollkommen und unvollständig ist.
Vorsicht. Diffusionsflammen gibts auch in Gasturbinen, gerade wenn die Flüssigbrennstoffe verarbeiten. Und Gasmotoren wiederum haben als Otto keine Diffusionsflammen, die sind klassisch homogen. Mit einer Saugrohreinspritzung nebst vorgelagerter Einspritzung deckst du einiges zwischen homogen (wenig Last & Drehzahl) bis diffusionslimitiert (hohe Last & Drehzahl) ab.
Eine typische Ursache für unvollständige Verbrennungen sind Quencheffekte an Wänden. Egal wie Homogen, dort kommt JEDE Reaktion zum erliegen. Wenn nicht, dann überlebts der Motor nicht 😉