10% Abweichungen waren normal


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Geschrieben von Werner am 27. April 2017 13:51:52:

Als Antwort auf: Re: Danke für die Info . . . . geschrieben von Uli S. am 27. April 2017 12:33:04:

Moin Uli,

der Rundlauf solcher Motoren war nur bedingt das, was heute so geht.

Hat aber offenbar niemanden so richtig gestört. Ein großer Teil der damaligen hohen Literleistungen bei Motorrädern , z.B. Honda 750 four aus den 60ern war darauf zurückzuführen, daß man wirklich jeden einzelnen Zylinder mit den gleichen Bedingungen versorgt hat.

Nun aber mal wieder was zum Rechnen, mein Hobby:

Ein Motor der 70er Jahre habe eine Leistung von 50 kW, also 68 PS. Der Wirkungsgrad von 25% beschert ihm eine thermische Leistung von 200 kW. Die Käfer und Konsorten waren längst nicht so gut, da müßte man bestimmt 250 kW Brennleistung ansetzen.

Bei einem Heizwert von 42.000 kJ/kg verbraucht dieser Motor also bei Nennlast 17,14 kg in der Stunde, was etwa 22,6 Litern pro Stunde entspricht.

Angenommen, das Auto habe mit dieser Leistung ein Geschwindigkeit von 160 km/h fahren können, so resuliert dies ein einen Vollgasverbrauch von 14 l/100km, der mir nicht unrealistisch erscheint (einfach nur zur Plausibilitätskontrolle, Ihr könnt selbst andere Werte einsetzen)

Zurück zu den 17,14 kg/h, die verdampft werden sollen. Die Verdampfungsenthalpie von 315 kJ/kg schwirrt mir noch im Kopf rum, sie bewirkt eine notwendige Verdampfungsleistung von ziemlich genau 1,5 kW.

Diese Leistungen werden durch elektrische Igel oder Wasser- Ölvorwärmungen niemals erreicht. Das soll auch gar nicht, es geht nur darum, zu helfen, damit nicht die Schwersieder im Saugsystem zu viel Ärger machen und damit dennoch alles kalt genug bleibt um Masse ziehen zu können. Der Brennstoff SOLL flüssig in den Zylinder. Erst dann bekommt man die Gesamtmasse überhaupt hinein, die man für die Leistung haben möchte.

Als nächstes kommt die benötigte Luftmenge für diesen Motor, dem wir einmal die Lambda Zahl 1 geben. Für die Verbrennung von 17,14 kg Benzin brauchen wir 14,7 mal so viel Luftmasse, also 252 kg Luft pro Stunde, das sind etwa 210 Kubikmeter pro Stunde, die unser Motor "durchzieht". Pro Sekunde sind es 70 Gramm.

Nun beladen wir diese Luft mit einer Leistung von 1,5 kW, weil wir den Kraftstoff durch die Luftvorwärmung verdampfen wollen. Wir nehmen für die Wärmekonstante der Einfachheit halber 1 kJ/kgK an.

Das Ergebnis ist eine Temperaturunterschied von 21,4 °C, auf die man die Luft vorwärmen muß, um nach der Verdampfung des Treibstoffes wieder auf der Temperatur der Umgebung zu sein. Nicht viel, werden einige sagen, aber dieser Luftstrom ist schon beträchtlich. Saugt der Motor bei 25 °C Außentemperatur an, so fällt die Temperatur nach Verdampfung des Kraftstoffes auf knapp über 0 °C.

Tatsächlich geht das aber nicht so schnell, daß alle Tropfen weg sind. Die Zeit vom Vergaser bis zum Einlaßventil ist derart kurz, daß das nicht klappt.


Nebenrechnung: man geht von 80 bis 100 Meter pro Sekunde im Saugrohr aus, wenn dieses 20 cm lang ist, hat man 2 Millisekunden Zeit.

So, und nun muß ich mal was bekennen, bin dankbar dafür: Die Zeit im Zylinder während der Verdichtung ist auch nicht viel länger. Es ist also tatsächlich nicht unwahrscheinlich, daß sogar beim Zünden des Gemisches noch Tropfen übrig geblieben sind. Wenn auch die Temperatur in dem Bereich schon wesentlich höher ist und damit das treibende Delta T.

Also volle Punktzahl an Dominik!

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Übrigens ist die Verdampfungswärme von Alkohol etwa dreimal so hoch und die von Methanol sogar viermal. Als ich meine 50er früher mal mit Modellflugsprit betankt habe, blieb sie schon nach ca. 200 Metern wieder stehen und hatte einen schneeweißen Vergaser. Es half alles nichts, der Sprit mußte wieder raus.


Flugmotoren sind ja noch aus einer anderen Zeit. Es gibt eine manuall zu bedienende Vergaservorwärmung, die man im Landeanflug zieht, damit der Vergaser nicht so auskühlt, daß sich der Motor beim Wiederangasen verschluckt. Manchmal tun die Dinger das aber doch und bei Panikdurchstarten kann das zu Unfällen führen. Pilot erschrickt, weil was auf der Landebahn steht oder geht oder liegt. Pilot gibt schlagartig Vollgas und zieht die Flugzeugnase hoch. Motor bleibt stehen. Flugzeug knallt runter. Gerade im Langsamflug steht der Propeller häuft augenblicklich und dann ist keine Zeit mehr, den Anlasser zu betätigen.


Wenn diese Vergaservorwärmung irrtümlich nicht geschlossen wird nach der Landung, dann hat beim nächsten Start der Motor effektiv weniger Leistung. Man sieht ab und zu, wie jemand startet, der Motor dreht hoch, das Flugzeug setzt sich träge in Marsch und auf einmal dreht der Motor höher, klingt anders und das Flugzeug beschleunigt.

Dann hat der Pilot vergessen, die Vergaservorwärmung wieder auszuschalten und dies erst im Startlauf gemerkt.


Gruß

Werner

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