Fragen zu einer Verbrennungskraftmaschine

Hallo,

ich habe mir mal so Gedanken zu Verbrennungsmotoren gemacht.
Insbesondere deren übler Wirkungsgrad, wenn es um PKW-Motore geht.

Meine Gedanken:

Was wäre, wenn man in den Kolben eines Selbstzünders kurz nach der Dieseleinspritzung auch eine Portion Wasser einspritzen würde?
Dies müsste doch durch die extreme Hitze nahezu „explodieren“ und die Kraft auf den Kolben erhöhen. Die Wärmeverluste des Motors wären geringer, die Antriebsleistung höher.

Richtig gedacht? (Die praktische Umsetzbarkeit hinterfrage ich hier mal nicht)

Zum anderen verlassen die Abgase ja den Motor noch unter hohem Druck.
Auch hier verpufft Energie. Könnte man nicht zwischen zwei Zylindern einen dritten Zylinder anordnen, dem mittels je eines Überleitventils aus jedem Nachbarzylinder beim Arbeitstakt die Verbrennungsgase zugeleitet werden? Die Gase hätten so einen größeren Expansionsraum, würden mit geringerem Druck entweichen und man könnte doch so auch die Effizienz steigern. Da dieser Zylinder keinen Ansaug- und Verdichtungstakt hat, kann er dabei wechselseitig vden beiden Nachbarzylindern einen größeren Verbrennungsraum zur Verfügung stellen.

Richtig gedacht? (Vermutlich würde aber jedes heutige Ventil kaum lange das Durchströmen der Verbrennungsase lange aushalten).

Eine Kombination daraus wäre denkbar.

Da ich grundsätzlich davon ausgehe, KEIN Genie zu sein und an die Intelligenz von abertausenden Motor-Konstrukteuren in den letzten zig Jahren Motorenbau glaube, werden meine Ideen vermutlich Unsinn sein - oder aber schon (erfolglos?) umgesetzt sein. Vielleicht kennt da jemand was?

Hallo xstrom,

ich habe mir mal so Gedanken zu Verbrennungsmotoren gemacht.
Insbesondere deren übler Wirkungsgrad, wenn es um PKW-Motore
geht.

da bist du nicht der erste.

Meine Gedanken:

Was wäre, wenn man in den Kolben eines Selbstzünders kurz nach
der Dieseleinspritzung auch eine Portion Wasser einspritzen
würde?
Dies müsste doch durch die extreme Hitze nahezu „explodieren“
und die Kraft auf den Kolben erhöhen. Die Wärmeverluste des
Motors wären geringer, die Antriebsleistung höher.

Es gab da schon Versuche, mit Öl-Wasser-Emulsionen, wenn ich mich recht erinnere, und nicht unbedingt negativen Ergebnissen. Mit 2 Stufen, Verbrennung und Verdampfung, ließe sich das vermutlich optimieren, aber da geht natürlich Motorvolumen und -gewicht ein.

Richtig gedacht? (Die praktische Umsetzbarkeit hinterfrage ich
hier mal nicht)

Da liegt aber meist der Hase im Pfeffer, wie man so sagt, ob sich das letztlich finnanziell und auch energetisch lohnt.

Zum anderen verlassen die Abgase ja den Motor noch unter hohem
Druck.
Auch hier verpufft Energie. Könnte man nicht zwischen zwei
Zylindern einen dritten Zylinder anordnen, dem mittels je
eines Überleitventils aus jedem Nachbarzylinder beim
Arbeitstakt die Verbrennungsgase zugeleitet werden? Die Gase
hätten so einen größeren Expansionsraum, würden mit geringerem
Druck entweichen und man könnte doch so auch die Effizienz
steigern. Da dieser Zylinder keinen Ansaug- und
Verdichtungstakt hat, kann er dabei wechselseitig vden beiden
Nachbarzylindern einen größeren Verbrennungsraum zur Verfügung
stellen.

Da beschreibst du ziemlich exakt den sog. „Fünftaktmotor“, zu dem es auch einige ziemlich laute Videos gibt, die aber leider den entscheidenden Zacken Seriosität vermissen lassen.

Richtig gedacht? (Vermutlich würde aber jedes heutige Ventil
kaum lange das Durchströmen der Verbrennungsase lange
aushalten).

Ob’s richtig gedacht ist, dazu will ich erst mal nichts sagen, das Ventilmaterial sollte sich aber finden lassen. Schließlich sind wir technologisch ein halbes Jahrhundert (oder mehr) weiter als die Zeit, zu der die Grundlagen unserer heutigen Motoren entwickelt wurden, also incl. Turbo, Kompressor u.ä.

Eine Kombination daraus wäre denkbar.

Sicherlich

Da ich grundsätzlich davon ausgehe, KEIN Genie zu sein und an
die Intelligenz von abertausenden Motor-Konstrukteuren in den
letzten zig Jahren Motorenbau glaube, werden meine Ideen
vermutlich Unsinn sein - oder aber schon (erfolglos?)
umgesetzt sein. Vielleicht kennt da jemand was?

Nun ja, ich bin kein Freund von Verschwörungstheorien, aber bei PKW-Motoren bin ich schon skeptisch. Mein nächstes Projekt wäre, mal deren realen Wirkungsgrad auszurechnen. Grottenschlecht, vermute ich.

Gruß, Zoelomat

Hallo Mr. Elektriker

Ich fand Deinen Artikel interessant, auch weil ich schon ausgiebig darüber nachgedacht habe.
Zunächst einmal werde ich auf Deine Fragen eingehen:

Was wäre, wenn man in den Kolben eines Selbstzünders kurz nach
der Dieseleinspritzung auch eine Portion Wasser einspritzen
würde?

Du einst wahrscheinlich, in den „Verbrennungsraum einspritzen“, dann ergibt es Sinn. Woanders ist ja kein Platz. Oder möchtest Du den Kolben kühlen?(Ein Hohlraum des Kolbens)

Dies müsste doch durch die extreme Hitze nahezu „explodieren“
und die Kraft auf den Kolben erhöhen. Die Wärmeverluste des
Motors wären geringer, die Antriebsleistung höher.

Das Problem ist dabei die Temperaturabsenkung der Verbrennung. Der Diesel funktioniert um so besser, je heißer Der Dieselkrst. verbrennt.
Ersatzweise kannst Du ja gleich eine Dampfmaschine nehmen, also den Diesel ohne Kompression optimal verbrennen und damit Wasser verdampfen und arbeiten lassen.
Man muss sich aussuchen, ob man verdampfen oder verbrennen möchte.
Die Zeiten im Verbrennungsablauf sind auch ziemlich knapp. Ich glaub, erst den Diesel heiß verbrennen und dann Wasser einspritzen ist daher schlecht möglich.
Außerdem muss man die Temperaturen und Druckverhältnisse prüfen.
Angenommen, der Diesel ist verbrannt, es hat sich ein hoher Druck aufgebaut, und möchte jetzt den Kolben anschieben.
Das eingespritzte Wasser kühlt dann die Temperatur des Gases und damit den Druck. Bei hohem Druck verdampft das Wasser nicht so schnell.

Meine Vermutung ist, also ich weiß es nicht genau, eine geringe Menge Wasser nach der vollständigen Verbrennung könnte den Wirkungsgrad etwas verbessern.
Die Nachteile überwiegen aber wahrscheinlich.

Zum anderen verlassen die Abgase ja den Motor noch unter hohem
Druck.

Völlig richtig. Bei Vollgas besonders.

Zylindern einen dritten Zylinder anordnen, dem mittels je
eines Überleitventils aus jedem Nachbarzylinder beim
Arbeitstakt die Verbrennungsgase zugeleitet werden? Die Gase…

Ich hab dafür schon mal einen kleineren Saughub und einen größeren Arbeitshub vorgeschlagen. Wahrscheinlich auch technisch zu aufwendig und zu schwer.

Verdichtungstakt hat, kann er dabei wechselseitig vden beiden
Nachbarzylindern einen größeren Verbrennungsraum zur Verfügung
stellen.

Richtig gedacht? (Vermutlich würde aber jedes heutige Ventil

ja ok

kaum lange das Durchströmen der Verbrennungsase lange
aushalten).

Genau, und deswegen macht man sowas anders. Siehe z.B. Abgsturbolader.

Da ich grundsätzlich davon ausgehe, KEIN Genie zu sein und an
die Intelligenz von abertausenden Motor-Konstrukteuren in den
letzten zig Jahren Motorenbau glaube, werden meine Ideen
vermutlich Unsinn sein - oder aber schon (erfolglos?)
umgesetzt sein. Vielleicht kennt da jemand was?

Nach meine Meinung sind der Otto- und der Dieselmotor immer noch dasselbe wie zu Erfindungszeiten.
Die wesentlichen Verbesserungen seitdem sind gradueller Natur, bessere Werkstoffe, optimiertere Abmessungen, Mehrfachventile, Elektronik(ja, die ist neu), Turbolader, usw…
Nein, Du bist kein Genie(oder doch?), und die „Intelligenz“ von Motorenkonstrukteuren braucht nicht Dein Problem zu sein.
Aber ich bin auch der Meinung, das mal etwas neues, besseres kommen muß, falls Du das meinst. Längst überfällig.

Jetzt schreib ich mal, was man für den Super-Ökonomik-Motor machen müßte(weil, ich bin so geltungssüchtig):
Kompression und Dekompression bzw. Arbeitsabgabe müssen getrennt stattfinden. Das erlaubt eine ideale Anpassung. Kolben sind dabei krass veraltet.
Dieses Prinzip findet man heute schon in Flugzeug-Gas-Turbinen, es müßte dazu nur eine Adaption aufs Kleine stattfinden.
Die Abgaswärme muß wiederverwendet werden. Die Ansaugluft muss nach der (geringeren) Kompression im Gegenstrom von Abgas aufgeheizt werden.
Hierbei treten bestimmte Probleme auf, die man aber leicht lösen kann.

MfG
Matthias

Hallo,
Wasser/Ethanoleinspritzung gab es schon im 2. WK bei Flugzeugmotoren zur Steigerung der Notkampfleistung bei Jägern. Dabei handelte es sich aber um Ottomotoren. Ob grundsätzlich etwas gegen Dieselmotoren spricht, weiss ich nicht.

Gruß:
Manni

PS: so wie ich hörte, steigert sich die Schubleistung eines Düsentriebwerkes bei Regen duch das verdampfende Wasser. Vllt können hier mitlesende Piloten etwas dazu sagen.

Hallo,

Deine Gedanken sind gut, aber sollte sich das irgendwann wirklich durchsetzen, dann hast Du die ganzen Öl-Multis gegen Dich! Und das sind nicht wenige!
Schau doch mal bei Daniel Dingel rein. Der hats so ähnlich.

Beginn schon mal mit dem Bau eines atombomensicheren Bunkers!

Jetzt schreib ich mal, was man für den Super-Ökonomik-Motor
machen müßte(weil, ich bin so geltungssüchtig):
Kompression und Dekompression bzw. Arbeitsabgabe müssen
getrennt stattfinden. Das erlaubt eine ideale Anpassung.
Kolben sind dabei krass veraltet.
Dieses Prinzip findet man heute schon in
Flugzeug-Gas-Turbinen, es müßte dazu nur eine Adaption aufs
Kleine stattfinden.
Die Abgaswärme muß wiederverwendet werden. Die Ansaugluft muss
nach der (geringeren) Kompression im Gegenstrom von Abgas
aufgeheizt werden.
Hierbei treten bestimmte Probleme auf, die man aber leicht
lösen kann.

Hallo

Da bist du nicht der erste der „geltungssüchtig ist“ :wink:
http://www.capstoneturbine.com/prodsol/products/

In nem Auto gibts das auch schon
http://www.capstoneturbine.com/news/story.asp?id=536

Problem an der ganzen Geschichte ist, dass Gasturbinen zwar in ihrem optimalen Leistungsbereich effizient arbeiten, jedoch unter Teillast nicht so gut sind. Zudem braucht eine Turbine eine gewisse Zeit um „auf Touren zu kommen“. Was z.B. im Stadtverkehr nich so schön wär.

Dieses Problem kann man zwar umgehen, idem man die Turbine im optimalten Bereich laufen lässt, aus der Energie Strom gewinnt und dann mit Elektromotor fährt. (Prinzip funktioniert natürlich auch mit nem Diesel)
Jedoch muss man bei heutiger Batterietechnik aufpassen, dass man kein Vehikel baut, welches effizient sein eigenes zu hohes Gewicht befördert.

Carnot-Wirkungsgrad
Hallo,
der Wirkungsgrad von Verbrennungsmaschinen ist begrenzt. Siehe Ein Dieselmotor ist mit bis zu 50% Wirkungsgrad scho…

Hallo

Ja, die Nachteile mit der Gasturbine kenn ich.
Es gibt ja aber auch z.B. Schraubenkompressoren, die man sicher auch aus Keramik fertigen kann.

MfG

wich würde ja Autos auf Magnetismus Basis bauen! :wink:

durch Magentismus entsteht nämlich auch viel Energie! …

wich würde ja Autos auf Magnetismus Basis bauen! :wink:

durch Magentismus entsteht nämlich auch viel Energie! …

Da scheint Dir auch was auf den Magen geschlagen zu sein…

Deine Gedanken sind gut, aber sollte sich das irgendwann
wirklich durchsetzen, dann hast Du die ganzen Öl-Multis gegen
Dich! Und das sind nicht wenige!
Schau doch mal bei Daniel Dingel rein. Der hats so ähnlich.

Beginn schon mal mit dem Bau eines atombomensicheren Bunkers!

Du hast vermutlich übersehen, dass du hier nicht im Esoterikbrett bist.
Dort hättest du sicher sehr viele begeisterte Leser, was hier eher nicht so der Fall sein dürfte.

Berro

Bin kein Pilot, mir ist aber die Wassereinspritzung (einige Tonnen !) in Triebwerke bekannt. Diese Methode wird angewendet beim Start von Düsenflugzeugen, weil hierdurch der Massendurchsatz durch das Triebwerk erhöht wird, steigt die Leistung, d.h.der Schub. Aber der entstandene Dampf wird im Triebwerk schlecht ausgenützt, da ist zunächst die Verdampfungswärme die entzogen und hinten ungenutzt ausgepustet wird, so dass der Gesamtwirkungsgrad sinkt. Nachdem man aber damit den Schub während des Starts erhöht spart man sich ein leistungsfähigeres Triebwerk, das im Geradeausflug nicht ausgenützt wird und dann mit schlechterem Wirkungsgrad arbeitet. Bei einer Kolbenmaschine müßte sich durch Wassereinspritzung ebenfalls die leistung erhöhen lassen, allerdings auch hier auf Kosten des Wirkungsgrades.

Wolfgang D.

dont feed the troll! (owt)

1 Like

Guten Abend!

wich würde ja Autos auf Magnetismus Basis bauen! :wink:

Geschieht bereits seit reichlich 100 Jahren mit E-Motoren.

Gruß
Wolfgang

Bei einer Kolbenmaschine müßte sich
durch Wassereinspritzung ebenfalls die leistung erhöhen
lassen, allerdings auch hier auf Kosten des Wirkungsgrades.

Nö. Da gilt auch Carnot pur (als Obergrenze), sonst wie gut man technisch ist. Da spielen eine Unmenge an Faktoren mit.
Turbinen sind hier kein Vergleich weil nicht die kinetische Energie des Gases sondern seinen Druck genutzt wird.

Eine andere Frage ist (keine reine subjektive Erfahrungstatsache), dass unter bestimmten Wetterbedingungen (mehr Wasser im Luft, z.B nach Regen) eine bessere chemische WG. gibt bei den Benziner. Wurde schon lange damit experimentiert künstlich nachzuahmen aber bisher ohne Erfolg.

Wolfgang D.

Balázs

durch Magentismus entsteht nämlich auch viel Energie! …

Energie entsteht niemals und nirgendwo.

Der Energieerhaltungssatz sollte eigentlich bekannt sein, oder?

Deine Gedanken sind gut, aber sollte sich das irgendwann
wirklich durchsetzen, dann hast Du die ganzen Öl-Multis gegen
Dich! Und das sind nicht wenige!
Schau doch mal bei Daniel Dingel rein. Der hats so ähnlich.

Ich hatte befürchtet, dass der Name fällt. Aber ICH wollte mich eigentlich seriös darüber unterhalten!

Beginn schon mal mit dem Bau eines atombomensicheren Bunkers!

Da „meine“ Ideen schon andere hatten (also genau so, wie ich das auch ehrlich erwartet hatte!), sollte dafür keine Notwendigkeit bestehen.

Es gab da schon Versuche, mit Öl-Wasser-Emulsionen, wenn ich
mich recht erinnere, und nicht unbedingt negativen
Ergebnissen.

Tja, dann bin ich zumindest da nicht der „Retter der Welt“.

Da beschreibst du ziemlich exakt den sog. „Fünftaktmotor“, zu
dem es auch einige ziemlich laute Videos gibt, die aber leider
den entscheidenden Zacken Seriosität vermissen lassen.

…und da auch nicht. Die Videos habe ich gefunden, der Begriff „Fünftaktmotor“ war mir unbekannt. Und ja, die Videos sind in der Tat nicht sehr vertrauenserweckend…

Nun ja, ich bin kein Freund von Verschwörungstheorien, aber
bei PKW-Motoren bin ich schon skeptisch. Mein nächstes Projekt
wäre, mal deren realen Wirkungsgrad auszurechnen.
Grottenschlecht, vermute ich.

Ein Tesla Roadster zieht etwa 20kWh/100km.
Ein ähnlich motorisierter PKW mit nem starken Diesel würde wohl 70kWh/100km benötigen, schätze ich.
Angenommen, der Tesla habe einen Wirkungsgrad von 90%, dann würden für die Fahrt eigentlich 18kWh/100km benötigt.
Der Diesel hätte dann einen Wirkunsgrad von 25%.

Du kennst die „Muscheldiagramme“ verschiedener Motoren?
Da wird die Effizienz bezogen auf die verschiedenen Betriebszustände angegeben, und zwar in g/kWh.
Z.B.:

http://mitglied.multimania.de/SRLET/Pictures/gemisch…