Zitat von Ulf PennerÜbrigens habe ich gelesen, daß der Motor mit immer noch relativ fetten 0,95 bezüglich Spritverbrauch sogar am effektivsten läuft.
Ich werf für den niedrigsten Verbrauch hier mal den Wert 1.1 (statt 0.95) in die Runde ... Gruß Serpel
OK
noch jemand? :-)
Mal im Ernst: 1,1 funktionieren tatsächlich - aber meines Wissens nur in speziellen Magermixmotoren. Voraussetzung dafür ist eine besonders gute Gemischbildung, die durch starke Verwirbelung und hohe Gasgeschwindigkeiten zustandekommt. Das kostet wiederum Leistung. Zum anderen werden diese Motoren so ausgelegt, daß im Bereich der Zündkerze das Gemisch etwas fetter und zündfreudiger ist.
nun hat Serpel mich überholt. Ich hatte schon angesetzt, eine Antwort zu schreiben, wurde aber rausgerissen durch Besuch.
Mal eins vorweg: mit Sicherheit kann man den besten Wirkungsgrad nicht einfach nur so an einem Zahlenwert des stöchiometrischen Gemisches festmachen. Da gibt es eine Reihe von Abhängigkeiten, die eine Rolle mitspielen.
Im Durchschnitt gehe ich mit den 1,1 mit (auch wenn es mir sehr schwerfällt, Serpel zuzustimmen )
Schauen wir einmal auf die Historie: Da gab es den BMW 635 CSI, heute eine Rarität, dessen Motor mit einem Luftüberschuß von 20% betrieben wurde !! Lambda 1,2 vertrug dieser Motor ohne Aussetzer, ohne Mucken, eine Glanzleistung damaliger Ingenieurkunst und das, ohne groß Magermix etc. dranzuschreiben. Ich bin den Wagen früher viel gefahren - die Freundin meiner Mutter hatte so ein Gerät. Man hat beim Gasgeben schon gemerkt, daß er mager lief, aber die Steuerelektronik hat ihn nie verhungern lassen. Dieses alles übrigens ohne E-Gas und ohne Kat und ohne Lambda-Regelung. Edit meint: halt Werner, Du schwindelst, E-Gas hatte der wohl doch schon !Ein riiiiiieeesiger Luftmassenmesser, der als Ersatzteil über 1000 DM kostete, wachte über die angesaugte Menge. Mann, war das ein Teil, groß wie ein Geschäftsbriefkasten, mit ner Klappe drin für die Messung, die beim Gaswegnehmen mitunter hörbar schepperte.
Aber egal, der Motor brauchte für die Verhältnisse rel. wenig Sprit, war der ganze Stolz des bajuwarischen Hauses. Dann aber kam plötzlich die Mär auf, daß Stickoxide ja so ungesund seien und die ganze Dramatik "bleifrei" nahm ihren Lauf. Daß plötzlich alle Autos wieder mehr Sprit brauchten, schien niemanden zu stören => war ja für die Umwelt. "Das liegt am Kat" so die Kommentare von Thekenfachleuten (Anmerk: liegt es nicht, sondern am fetteren Gemisch)
Zu der Zeit haben alle Motoren eigentlich versucht, mit möglichst magerem Gemisch über die Teillast zu kommen und haben dann im Vollastbereich angefettet, um letzlich auf die angepriesene Leistung zu kommen. Sogar der schnuckelige Käfer hatte dafür eigens eine extra Düse.
Bei Flugmotoren ist das heute noch so. Start erfolgt mit fettem Gemisch, erlaubt sind fünf Minuten (wegen der Zündkerzen) und dann wird abgemagert (engl. "geleant"). Das macht der Pilot selbst per Gemischhebel und beobachtet dabei Zylinderkopftemperatur, Abgastemperatur und Laufverhalten. Abhängig von der Flughöhe oder Flugplatzhöhe sind diese Einstellungen immer etwas anders und kein Flieger würde wohl akzeptieren, daß sich eine automatische Steuerung um diese Belange kümmert. Gerade mal elektronische Zündungen setzen sich so ganz allmählich im Flugmotorenbau durch.
Ich denke nicht, daß Motoren von heute so grundsätzlich anders sind. Die Brennräume wurden gerade in den 70ern sehr stark optimiert. Da liegen Welten zwischen einem Käfer-Boxer und dem späteren Golf. Immer darauf bedacht, möglichst klopffrei aber doch mit einem Schlag alles zu verbrennen, und das bei magerem Gemisch, mit dem ein 50er-Jahre Taunus nicht gelaufen wäre.
Als der Kat kam und alles wieder fett wurde, hat man die Brennräume ja nicht wieder verschlechtert - wozu auch. Ich erinnere mich noch, daß ein Kollege damals einen modernen Einspritzer-Audi hatte (ooohh, mit Katalysator ) und die Steuerung nach ein paar Monaten auf Notlauf ging. Da er nicht in die Werkstatt konnte mit seinem Auto wegen Auslandsaufenthalt auf Baustelle, wo er auf das Auto angewiesen war, ist er damit weitergefahren und . . . . . . .
. . . .stellte irgendwann fest, daß das Auto weniger Sprit verbrauchte (läßt auch tief blicken, meine ich)
Zuhause dann keine Schäden, keine durchgebrannten Ventile, keine überhitzten Zylinderköpfe, einfach nur gar nichts. In der Werkstatt hammses wichtig gemacht mit ihren tollen Computerdiagnostikgeräten, haben das Abgas -zigmal gemessen und ihm versucht, 1000 DM aufs Auge zu drücken. Er hat sich erfolgreich gewehrt und da gings auf Kulanz.
Das Auto hatte dann wieder seinen alten Verbrauch. "Mach ich nie wieder" hat er mir damals noch gesagt.
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Um einen guten Wirkungsgrad zu bekommen, sollte bei einer möglichst hohen Verdichtung möglichst im oberen Totpunkt alles Gemisch auf einen Schlag homogen verbrennen, damit der gesamte Kolbenweg für die Kraftübertragung genutzt werden kann. Das hat aber - wie wir alle wissen - Grenzen.
Eine wichtige Grenze ist die Klopffestigkeit. Die Zündung des Gemisches wird irgendwann so detonativ, daß nicht nur die Bauteile des Motors ungesunde Schläge abbekommen, sondern auch lokale Verwirbelungen im Brennraum anfangen, die schöne Energie aufzufressen. Hab ich einen lokalen Wirbel mit hoher Geschwindigkeit erstmal entfacht, dann heizt der mir mit seinem Gedrehe schlußendlich nur noch das Abgas auf, verschwendet sich aber in Eigenrotation und bringt meinen Kolben nicht runter. Den Motor könnte man ja vielleicht noch so bauen, daß er das aushält, aber die Leistung würde trotzdem sinken.
(Um Verwechselungen auszuschließen: Drall ist durchaus erwünscht für die Gemischsbildung, Wirbel aber sind eine andere Kategorie, das sind Energiefresser)
Eine weitere Grenze ist die Bildung von NOxen. Damit meine ich nicht die Mengen, die von den Behörden als letal eingestuft werden, sondern richtige, echte Stickoxidmengen, deren Bildung soviel chemische Energie wegfrißt, daß der Wirkungsgrad schon wieder sinkt. Mit sowas hatte man vor der Zeit des "bösen" NOx bei Industriefeuerungen zu kämpfen. Hohe Flammentemperturen waren immer erwünscht, man hat die Ansaugluft vorgewärmt, was sag ich denn, vorgeheizt und dann richtig viel Stickoxidverbindungen bekommen, die einen Teil der Verbrennungsenergie wieder aufschluckten. Irgendwo lag dann das Optimum, aber dieses bei wirklich ungesund hohen NOx-Werten. Ich gehe mal davon aus, daß aus diesem Bereich auch die Stickoxidpanik gekommen ist.
Heute ist das Thema einfach Tabu, deshalb kann der Konstrukteur da nicht mehr ran. Lambda = 1 ist bisher die diktierte Formel. Vielleicht erfindet irgendwann einer den Reduktionskatalysator und die Grenze ist wieder offen. Es wird ja schon fleißig dran geforscht.
Dann ist eine wichtige Grenze die Verbrennungsgeschwindigkeit. Läuft die Verbrennung zu langsam ab, dann läuft die Flamme dem Kolben quasi hinterher und bringt keinen großen mechanischen Gewinn mehr. Alte Dieselmotoren z.B. fingen bei hohen Drehzahlen an, fürchterlich einzubrechen - meist unter starker Schwarzrauchentwicklung - weil es für das Brennverfahren einfach alles viel zu schnell ging.
Die Verbrennungsgeschwindigkeit wird nicht nur durch den Zündzeitpunkt beeinflusst, sondern auch durch das Gemisch. Als Faustregel gilt, mageres Gemisch brennt langsamer, als fettes, aber . . . . . . .
bei magerem Gemisch ist die reale Verdichtung in aller Regel höher, weil Luft nicht so kompressibel ist, wie der matschige Benzindampf. Aus diesem Grund gehen auch Motoren an Übermagerung kaputt. Nicht, weil weniger Brennmaterial da wäre (wär ja auch völlig unlogisch), sondern weil die reale Verdichtung durch die viele Luft so weit ansteigt, daß trotz weniger Sprit die Temperatur zu hoch wird.
So kann es also sein, daß mageres Gemisch zum Klopfen führt. Kann sein, muß aber nicht . . . hängt von der Konstruktion und den Verhältnissen ab.
Andersherum kann auch mageres Gemisch die Verbrennung so stark verlangsamen (bis hin zum Auspuff- oder Vergaserpatschen), daß genau dadurch der Wirkungsgrad runtergeht. Früher gab es sowas als formschöne Diagrammen zu lesen, da lag in der Tat das Optimum etwa bei l = 1,15. Solche Dinge werden in der Zeit des Umweltschutzes nicht mehr veröffentlich. Das könnte ja die Leuts zum Nachdenken bringen. (Nachdenken sollen die ja nicht, die sollen kaufen !!)
Bei einem hochgetunten Motor mit entsprechender Verdichtung wird tatsächlich der beste Wirkungsgrad eher im Bereich fetten Gemisches liegen, wobei man dann trotz allem nicht von einem guten Futterverwerter sprechen kann.
Bei zahmen Motoren mit mäßiger Verdichtung wird in aller Regel das magere Gemisch den Wirkungsgradvorteil bringen. Anfetten tat man früher wirklich nur, um auf Leistung zu kommen. Bei einigen Mercedes-Modellen gab die Einspritzung erst richtig Saft, wenn man den Kickdown gedrückt hatte.
Das ist aber alles Vergangenheit. Heute steuert die Sonde, die Sonde ist die Bibel, am Sprit sparen will eh keiner, wie solche Shellschöpfungen von V-Power eindrucksvoll belegen.
Wenn Wännä mit Alkohol Kosten spart, wird er beargwöhnt (was auch ok ist) und ihm werden Riesenmotorschäden prognostiziert. Wenn er dann noch behauptet, durch die niedrige Verbrennungstemperatur können kaum NOxe entstehen, hat er für die meisten schon den Orbit verlassen.
Wer weiß, wenn der Sprit mal teuer wird, kommen diese Konzepte alle wieder vor. Die Breitbandsonde macht ja schon den Anfang, ist aber noch teuer und unzuverlässig. Gäbe es schon die Möglichkeit, effektiv Abgase von Stickoxiden zu befreien, dann täten sich Welten wieder auf im Einsparpotential.
Wo wir grade irgendwie auch beim Thema Luft, und wie sie in den Motor kommt, sind:
angelegentlich der etwas umfangreicheren Arbeiten an meiner W habe ich mal das Luftfiltergehäuse auseinander genommen, und sauber gemacht. Da frage ich mich (und hier nun auch unsere Strömungsmechaniker), warum die Öffnung, durch die alle Luft für die Verbrennung gehen muß, nur so etwa schätzungsweise maximal 15 Quadratzentimeter groß ist, wo doch allein die Öffnung eines Vergaseransaugstutzens knapp 20 -> zusammen also mehr als doppelt so groß ist, als der Einlaß frei gibt?
Angefügte Bilder:
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Naja, so alle Luft die 'reingelutscht wird, geht ja erstmal durch die Filter (ist doch gut, das die da sind: da war allerhand Kniest, also Blätter, Stiele und totes Insektengetier davor im öligen Luftfilterkasten ), also wird die auch noch abgebremst. Aber deswegen würde ich den Öffnungsquerschnitt davor auch noch größer machen als dahinter, um das wieder auszugleichen.
Zitat von pelegrinoDa frage ich mich (und hier nun auch unsere Strömungsmechaniker), warum die Öffnung, durch die alle Luft für die Verbrennung gehen muß, nur so etwa schätzungsweise maximal 15 Quadratzentimeter groß ist, wo doch allein die Öffnung eines Vergaseransaugstutzens knapp 20 -> zusammen also mehr als doppelt so groß ist, als der Einlaß frei gibt?
Wie kommst Du auf knapp 20 cm^2 pro Vergaser, Pele? Der CVK der W hat doch 34 mm Durchmesser, macht pro Vergaser nach meiner Rechnung A = pi/4 * (3.4 cm)^2 = 9.1 cm^2 Querschnittsfläche.
Da die beiden Vergaser ja nicht gleichzeitig Luft saugen sondern im Wechsel, wären 15 cm^2 am Lufi-Einlass großzügig bemessen ...
Da hab' ich garnicht dran gedacht (beim Luftfilterkasten, jetzt ). Kam mir beim Anblick so unterschiedlich und eigenartig vor - also irgendwie phimotisch ...
prima, wieder was gelernt. In einem Artikel über Gemischbildung hab ich übrigens selber mal was von 1,1 (ab)geschrieben. Dynojet schreibt aber für seine Powercommandereinstellungen ein AFR 13,6 -13,8 vor, um das beste Benzin/Kilometer Verhältnis zu bekommen. Kann es sein, daß Motorradmotoren etwas anders ticken?
Grüße Ulf
Noch ein Wort zum Diesel Die können im Teillastbereich mit extrem mageren Gemischen laufen, haben immer eine annähernd gleichhohe Kompression und keine Drosselverluste im Ansaugweg.
Dein Ausführungen erschlagen einen wieder mal, Wännä, aber
Zitat weil Luft nicht so kompressibel ist, wie der matschige Benzindampf.
Bist du da sicher? Gas lässt sich komprimieren, Flüssigkeit nicht. Im Brennraum findet sich aber meines Wissens kein Dampf, sondern zerstäubte Flüssigkeit mit Luft. Das hat jetzt aber keinen Einfluss auf das, was du erklärst.
sorry, Du Erschlagener. Wollte schon gerade schreiben, Du brauchst es ja nicht zu lesen, aber als Admin mußt Du ja, gell ?
Nein, im Brennraum ist während der Verdichtung ein Gemisch aus Luft, Benzintröpfchen und Benzindampf. Die Wortschöpfung "matschiger Benzindampf" ist freilich total unwissenschaftlich.
Also, der Reihe nach. Die Luft läßt sich am schlechtesten komprimieren. Sie hat ein Kappa von 1,4 , was bedeutet, daß das Verhältnis der Wärmekonstanten unter gleichbleibendem Druck und unter gleichbleibendem Volumen 1,4 beträgt. Dies ist der Standardwert für zweiatomige Gase. Schlechter ist nur noch das einatomige Helium mit 1,66.
In der Umsetzung heißt das, daß man eine höherer Verdichtungsenergie dafür aufbringen muß und daß die Endtemperatur heißer ist, als bei Gasen mit niedrigerem Kappa.
Je mehr Atome ein Gas hat, desto niedriger wird das Verhältnis. Bei Benzindampf hab ich den Wert nicht im Kopf, er ist aber vermutlich unter 1,1 , also 1,05 irgendwas. Damit läßt sich die Verdichtung mit weniger Energie durchführen und die Endtemperatur ist wesentlich kühler. Ich kann Dir gerne jetzt noch die Formeln dazu schreiben, aber dann erschlag ich Dich schon wieder.
Somit sind also Benzindampf und Luft abgehandelt.
Bleiben noch die Tröpfchen, da ist es noch extremer.
Während des Verdichtungsvorganges verdampfen die Tröpfchen durch die Wärmezufuhr bei der Verdichtung. Nun denkt man als erstes "Volumenzunahme", aber dem ist nicht so. Denn außer der Volumenzunahme durch Verdampfung wird eine Menge Wärmeenergie durch den Vorgang geschluckt, die sog. Verdampfungsenthalpie und genau diese kühlt das ganze Gemisch so stark ab (bzw. hindert es an der Aufheizung), daß im Ergebnis sowohl Verdichterarbeit gespart, als auch die Endtemperatur gesenkt ist.
Es ist in diesem Zusammenhang nicht falsch, von Kühlung durch Treibstoff zu sprechen.
Die Leistung wird auch nicht besser, weil unterstöchiometrische Verbrennung mehr Energie bringt, sondern weil die Verdichterarbeit deutlich sinkt. Der Motor läuft "leichter".
Kaum wieder magerer gestellt, spürt man deutlich den härteren Lauf. Das ist keine Einbildung, sondern gefühlte Tatsache.
Nun aber zur Praxis: wenn man ein Motorrad antritt und Pech hat mit dem Anspringen, dann stellt sich ja sehr häufig die Frage "zu fett" oder "zu mager" ?
Sehr schön an der R75/5 zu sehen. Laß die mal so richtig absaufen und tritt den Kick. Das ist ein matschiges Gefühl.
Dann Choke rein und Vollgas und zehnmal durchtreten (ohne Zündung). Du wirst sehen, mit jedem Tritt wird das härter, bis irgendwann das überfettete Gemisch wieder weg ist. Dann rein mit dem Stecker und "brooouuummm". Man kann es am Kick fühlen, ob das Gemisch stimmt. Die Erklärung - wie gesagt - weiter oben.
Wenn bei der Verbrennung immer noch Tröpfchen da sind, hindert das den Verbrennungsablauf ganz erheblich. Die Verdampfung und Vermischung und Entzündung dauert viel zu lange für einen effektiven Motorlauf. Das ist auch die Hauptcrux der Direkteinspritzung. Erfolgt diese zu spät, bricht die Leistung ganz dramatisch ein.
Im Kaltlauf passiert es aber durchaus, daß die Wärme im Teillast schon gleich wieder an die kalten Bauteile abgegeben wird. Das Anfetten über Choke ist eigentlich eine Krücke, weil eine Menge Sprit in Tropfenform einfach nur durchgeschleust wird. Unter dem Strich läuft der Motor zwar, aber am Auspuff ist er doch zu fett. Unverbrannte Reste treten aus und stinken. Würde man aber magerer stellen, bis es wieder paßt, dann würde der Motor genau wegen der Tropfen nicht mehr laufen. Der Benzindampf dazwischen ist dann zu dünn für eine erfolgreiche Zündung.
Ein Phänomen tritt mitunter gerne auf: das Patschen. Dann nämlich, wenn die Flamme quasi von Tropfen zu Tropfen springt, immer im Takt 1. Verdampfen 2. Mischen 3. Abbrennen 4. Wärmeabgabe an den nächsten Tropfen.
Das geht zwar auch alles rasend schnell, aber eben doch so langsam, daß sich Flammenfronten auch bei längst abgelaufendem Verbrennungstakt noch eine Weile halten können und dann in den Auspuff oder sogar in den Vergasertrakt zurückschlagen. In dem Moment, wo der Kolben wieder hochkommt und das Sauggemisch etwas wärmer wird, patscht es dann so richtig zurück.
Bei hohen Drehzahlen und warmen Motor ist diese Erscheinung nur noch äußerst selten, eher eine Ausnahme.
Gasmotoren kennen sowas nicht. Die laufen auch nicht weicher, wenn man sie fetter stellt. Ein bißchen vielleicht, rein rechnerisch, aber fühlbar ist es nicht. Dadurch, daß der gesamte Brennstoff als Gasvolumen mit angesaugt werden muß, kann ein Gasmotor nicht so gut gefüllt werden, wie ein Benzinmotor. Die Folge ist Leistungsverlust.
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)
) und die Steuerung nach ein paar Monaten auf Notlauf ging. Da er nicht in die Werkstatt konnte mit seinem Auto wegen Auslandsaufenthalt auf Baustelle, wo er auf das Auto angewiesen war, ist er damit weitergefahren und . . . . . . . 
), also wird die auch noch abgebremst. Aber deswegen würde ich den Öffnungsquerschnitt davor auch noch größer machen als dahinter, um das wieder auszugleichen. 
). Kam mir beim Anblick so unterschiedlich und eigenartig vor - also irgendwie phimotisch 
Wollte schon gerade schreiben, Du brauchst es ja nicht zu lesen, aber als Admin mußt Du ja, gell ?