Re: ja,hoch interressant!


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Geschrieben von r.lang am 19. März 2018 09:35:06:

Als Antwort auf: sehr interressant! geschrieben von Hanomedes am 18. März 2018 20:24:56:

Hallo Dominik und alle anderen Leser,
man weiss das seit langer Zeit. Elsbett hatte damals schon darüber nachgedacht. Zwar nicht über die Abgasschädlichkeit, aber über die Effizienz des Brennprozesses im Brennraum. Die Verwirbelung als auch bei den Vorkammerdieseln war eine implizite Brennstoffaufbereitung vorgesehen um den Kohlenstoffanteil des Kraftstoff überhaupt nutzbar zu machen. Damals waren die Literleistungen der Motore eher mager. Etwas besser wurde das nachdem man mittels Turboladern die Füllung des Zylinders angehoben hat. Hierdurch konnte man auch mehr Kraftstoff einspritzen und verbrennen. Doch auch das konnte erst optimiert werden, nachdem man die Strömmungsmechanik und Verbrennungchemie im Brennraum verstanden hat. So konnte der Mitteldruck im Zylinder durch höhere Endtemperaturen gesteigert werden. Höhere Brennraumtemperaturen schlossen den Kohlenstoff besser auf, denn nur der gasförmige Kohlenstoff kann mit dem Sauerstoff reagieren, alles andere kommt als Kohlebrocken wieder aus dem Auspuff heraus. Nachdem also der Brennprozess durch effektivere Verbrennung optimiert war, kam man in den Temperaturbereich bei dem der Stickstoff mit den Sauerstoffmolekülen zu reagieren beginnt. Dies hat dann zur Folge, das die Stickoxide ansteigen und hierdurch eine "Überdüngung" der Umgebungsluft mit den Vorstufen der Salpetersäure statt findet.

Um die Verbrennungsgeschwindigkeit zu erhöhen hat man zunächst durch Optimierungstechnik die Tröpfchengröße durch Hochdrucksysteme massiv gesenkt. Nun konnte die Verbrennungsgeschwindigkeit auf das Brennvolumen bezogen erheblich gesteigert werden, das hatte zur Folge, das die Brenntemperaturen in den Bereich der Stickstoffzündung stiegen. Um diesen Effekt zu veringern führte man modulierende Einspritzsysteme ein, Commonrail mit elektronisch angesteuerten Einspritzdüsen können so gesteuert werden das man den Brennimpuls in der Höhe begrenzen kann, aber gleichzeitig durch Mehrfacheinspritzung verlängern kann.
Dieser Effekt wird heute von den Herstellern in mehrfacher Weise genutzt um die Motore leistungsfähig aber leichter vom Gewicht her zu optimieren. Mit einer modulierenden Einspritzung kann man z.B. das Schwungrad des Motors leichter auslegen. Nun setzt allerdings ein Wettbewerbsdruck des Marktes ein, der die Entwickler und Konstrukteure überfordert. Um den Forderungen des Märkte gerecht zu werden begrenzt man die Kostenbugets und zwingt damit die Ingenieure zu Tricks ,wie der software_mässigen Leistungsoptimierung. Diesem Druck sind jedoch alle Hersteller ausgesetzt. Einzig der Missbrauch von juristischem Einfluss verzerrt hier den Gewährleistungsdruck auf die utopisch definierten Abgas_reinheiten.

Nun der Entwickler in dem aufgezeigten Film hat gezeigt wo die Grenzen der Abgasreinigung sind. Über diese Grenzen können sich mangels Verständnis nur Politiker und Juristen hinwegsetzen, ohne weitere Wege der Optimierungsmöglichkeiten aufzuweisen.

Denn diese sind durchaus gegeben. Dazu müsste der Brennprozess im Brennraum weiter und die Brennstoffaufbereitung optimiert werden. Das sind jedoch sehr komplexe Themen die auch erheblichen Kostenaufwand erfordern.

Ob die Weiterentwicklung des Dieselprinzips daran scheitern wird, das wird sich zeigen, wieviel Scherben auf Grund des "Dieselskandals",auf dem Markt für dieses Antriebsprinzip verursacht hat.

Mögliche Entwicklungsrichtungen sind: Verringerung des Stickstoffanteils in der angesaugten Luft, bzw Anreicherung des Sauerstoffs der Ansaugluft. Es bedeutet in jedem Fall das dort zur Aufbereitung Energie benötigt wird. Diese Energie wird ebenfalls zur Abgasbehandlung benötigt. In wie weit diese Energie durch Rekupation aus der Abwärme gewonnen werden kann, ist zu untersuchen.

Als Additiv zur Verbesserung der Brennluft könnte chemisch ein Sauerstoffträger z.B. Wasserstoffperoxid 3-5% eingesetzt werden.

Oder man erzeugt mittels hocheffizienter Elektrolyse "Brownsgas" und läßt dieses den Motor einatmen.

Dabei kann man bei getrennter Gasführung die Anteile des Gasgemisches getrennt dosieren. z.B. Der Gasüberschuss könnte in der Abgasaufbereitung die Wärmebilanz optimieren helfen.

Denkbar wäre, dass man den Sauerstoff durch ein Normaldruckplasma noch zusätzlich ionisiert, hierdurch wird der Sauerstoff reaktionsfreudiger, das ist jedoch ein Kurzzeitprozess der weiterer Untersuchung bedarf.

Über die quantitativen Mengen kann ich hier keine Aussage machen, das müsste in Versuchsreihen ermittelt werden. Aber Vorsicht, das ist ein sehr komplexe Angelegenheit, die nicht so nebenbei erledigt werden kann. Denn mehr Sauerstoff im Brennraum reagiert mit mehr als nur dem Brennstoff.

Eventuell sind da keramische Beschichtungen der Brennkammerwände erforderlich.

Hier kommt man sehr schnell in den Bereich der Spekulation, nur ingenieurmässig geplante Versuchsreihen führen da zu nachvollziehbaren Ergebnissen.

Soviel meines Senfes zu dem Problem.

Mfg

rainer

PS: Hallo Dominik: Was in einem Motor passiert, der mit Sauerstoffanreicherung betrieben wird, kannst du vielleicht berichten. Ich weiß allerdings nicht ob das bei Versuchsreihen auf dem Motorenprüfstand schon mal untersucht wurde. Da bist Du näher dran.

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