Wieso verbrennt ein mageres Gemisch heißer?

[Motorhispania Furia Max]

Stimmt das überhaupt? Denn eine perfekte Verbrennung ist es ja erst dann, wenn der Sauerstoff vollständig mit dem Benzin reagiert, sodass weder Benzin noch Sauerstoff übrig bleiben, und dabei müsste auch die größte Hitze entstehen.

Gut und wenn man zu mager bedüst, verbrennt das Gemisch nicht perfekt, denn es bleibt Sauerstoff übrig, der unnötig Platz einnimmt. ---> d.h. Nicht die optimale Leistung. Das dürfte wohl allen bekannt sein. Aber wieso verbrennt das Gemisch trotzdem heißer? Ich bestreite jetzt gar nicht, dass es insgesamt nicht so heiß wird, sonst würde ja niemand einen Reiber wegen zu magerer Bedüsung bekommen.

Aber ich glaube ganz einfach nicht, dass mageres Gemisch heißer verbrennt.

Meine Vermutung:

1. Ich habe in einem Buch gelesen, dass der Kolben zu 80% vom neu-einfließendem Gemisch gekühlt wird und bei zu magerem Gemisch wäre die Kühlung schlechter, da weniger kühlendes Benzin in den Zylinder gelangen würde. ---> Heiß!

2. Wenn man ein Gas komprimiert, dann erhöht sich die Temperatur. Wer Physik gehabt hat, weiß das.

Könnte es sein, dass ein mageres Gemisch heißer wird, als wie ein perfektes Gemisch, wenn es komprimiert?

Ach ja bevor ich es vergesse: Ich weiß, dass ein Verbrennung nie perfekt verläuft, sodass alle Stoffe reagieren!

bearbeitet October 28, 2008 von der_endgegner

[Roxxor]

hey!

Zu Punkt 1):

80 % klingen doch sehr unwsh. Der Zylinder wird, wie wir alle wissen, von der Kühlflüssigkeit gekühlt und wird so indirekt auch den Kolben kühlen.

So, dann zu deiner eig. Frage:

"... sodass weder Benzin noch Sauerstoff übrig bleiben, und dabei müsste auch die größte Hitze entstehen.

Gut und wenn man zu mager bedüst, verbrennt das Gemisch nicht perfekt, denn es bleibt Sauerstoff übrig..."

Wie du richtig bemerkst, verbrennt das Gemisch bei zu magerer Bedüsung nicht perfekt, da das Mischverhältnis Benzin-Luft für eine "perfekte" Verbrennung nicht mehr gegeben ist. Trotzdem bleibt kein Sauerstoff übrig - es verbrennt einfach mit.

Nun hat das Element O, folglich auch die Verbindung dieser beiden Stoffe, O2, die Eigenschaft heißer zu verbrennen als Benzin. Bei eben jener zu mageren Bedüsung ist mehr Luft im Gemisch als normal und da Luft als Hauptbestandteil O2 hat, verbrennt das Gemisch ganz einfach heißer.

Hoffe, ich konnte helfen,

Greeetz

[Motorhispania Furia Max]

Naja helfen, es war mal ein Ansatz.

Also der Sauerstoffanteil in der Luft beträgt ca. 20%. Das ist kein Hauptbestandteil!

Und wie soll der übergebliebene Sauerstoff einfach mit verbrennen, wenn kein Benzin zum Reagieren da ist? Glaubst du der Sauerstoff spaltet sich in Helium auf?^^

Mit freundlicher Zustimmung von RiejuTG50

bearbeitet October 29, 2008 von Motorhispania Furia Max

[Missery]

Naja helfen, es war mal ein Ansatz.

Also der Sauerstoffanteil in der Luft beträgt ca. 20%. Das ist kein Hauptbestandteil!

Und wie soll der übergebliebene Sauerstoff einfach mit verbrennen, wenn kein Benzin zum Reagieren da ist? Glaubst du der Sauerstoff spaltet sich in Helium auf?^^

Mit freundlicher Zustimmung von RiejuTG50

dazu muss ich auch was sagen Sauerstoff kommt in der luft als O2 vor. bei hohem druck und hoher Temperatur teil sich der in 2 O.

da 1 Sauerstoff Atom extrem reaktionsfreudig ist verbindet er sich mit allem was in der nähe ist daher entstehen auch die ganzen Stickstoffoxide und Schwefeloxide (oder wie die heisen).

mfg

[Roxxor]

Naja helfen, es war mal ein Ansatz.

Also der Sauerstoffanteil in der Luft beträgt ca. 20%. Das ist kein Hauptbestandteil!

Und wie soll der übergebliebene Sauerstoff einfach mit verbrennen, wenn kein Benzin zum Reagieren da ist? Glaubst du der Sauerstoff spaltet sich in Helium auf?^^

Mit freundlicher Zustimmung von RiejuTG50

Also was ich gelernt habe, dass Sauerstoff in Verbindung mit Brennstoffen sehr heiß verbrennt, will heißen, je größer der Anteil Sauerstoff, je heißer wird es. D.h. Sauerstoff kann auch 10:1 mit Benzin verbrennen, 15:1 ist halt die "perfekte" Mischung für unsere Motoren. So hat man´s mir beigebacht, habe zwar kein abgeschlossenes Chemiediplom an der Wand hängen, aber mein Chemielehrer (so hoffe ich doch^^) schon...

Vllt bemerkt ja jmd, der sich da besser auskennt, diesen Thread und klärt uns auf ;-)

Greetz

EDIT: Achja, hätte ich fast vergessen: Ich weiß, dass Luft aus 21 % Sauerstoff besteht, die restlichen 78 % sind Stickstoff und das letzte % sind noch einige weitere Gase. Also richtig heißt es: Sauerstoff ist EIN Hauptbestandteil der Luft, das hab ich in meinem ersten Post falsch formuliert, ich entschuldige mich dafür an dieser Stelle

bearbeitet October 29, 2008 von Roxxor

[RiejuMX]

Sauerstoff ist einfach notwendig für eine Verbrennung Benzin allein brennt ja nicht genauso wie jeder sonstige Stoff, Sauerstoff ist für eine Verbrennung unbedingt notwendig, weils ja Reaktionspartner ist(chemisch erklärt^^) und je mehr davon da ist, desto besser brennts und somit desto heißer. Geht natürlich nur bis zu einem gewissen Grad.

[Motorhispania Furia Max]

Sauerstoff ist einfach notwendig für eine Verbrennung Benzin allein brennt ja nicht genauso wie jeder sonstige Stoff, Sauerstoff ist für eine Verbrennung unbedingt notwendig, weils ja Reaktionspartner ist(chemisch erklärt^^) und je mehr davon da ist, desto besser brennts und somit desto heißer. Geht natürlich nur bis zu einem gewissen Grad.

Aber wenn man eine viel zu kleine Düse hat (Bsp: Entdrosseln ohne Düsenwechsel), dann müsste dieser gewisse Grad erreicht worden sein. Wieso wird dann der Kolben trotzdem heißer?

[Bounc3r]

Ich versuche das mal etwas zu verdeutlichen.

Im Zylinder muss bei der Verbrennung eine gewisse Temperatur erreicht werden um die optimale Leistung zu bekommen.

Ist die Verbrennung zu kalt, bei zu fettem Gemisch hat man nicht die optimale Leistung,

ist die Verbrennung zu heiß, bei viel Luft im Gemisch, fängt der Motor an zu klingelnund später reibt er auch mal.

Woher das jetzt kommt muss man in der Chemie suchen

Ich stell mal die Reaktionsgleichung auf Als Benzin nehmen wir einfach den Kohlenwasserstoff Oktan. (Das ist keine Willkür )

2 C8H18 + 25 O2 --> 18 H2O + 16 CO2

Also, wenn die Verbrennung optimal abläuft, werden 25 Sauerstoff Moleküle benötigt um 2 Oktan Moleküle zu verbrennen. Dabei entsehen dann 18 Moleküle Wasser und 16 Moleküle Kohlenstoffdioxid.

Bei dieser Reaktion sollte das Gemisch sehr heiß verbrennen, zu heiß für unseren Motor.

Deshalb ist unser Gemisch fetter, das heißt es sind bei der Verbrennung mehr Oktan Moleküle vorhanden.

Die Folge ist, dass Kohlenstoffmonoxid entsteht.

Bei der Verbrennung zu Kohlenstoffmonoxid entsteht weniger Wärme, oder chemisch ausgedrückt, es wird weniger Energie vom System an die Umgebung abgegeben als bei der Verbrennung zu Kohlenstoffdioxid. Das sieht man auch schon daran dass man Kohlenstoffmonoxid unter starker Hitzentwicklung zu Kohlenstoffdioxid verbrennen kann.

Ich könnte euch jetzt auch die Standardreaktionsenthalpie beider Reaktionen berechnen. Dann hat man zwar zwei Unterschiedliche Werte, die einem aufzeigen dass bei der einen Reaktion weniger Wärme/Energie frei wird, aber verstehen würden es die wenigsten und interessant wäre es auch nicht...

Ich hoffe das reicht dir jetzt als Erklärung aus, auch wenn ich nur behauptet habe und keinen Beweis gebracht habe, aber wie schon gesagt, das sprengt auch etwas den Rahmen.

greetz

[Roxxor]

Aber wenn man eine viel zu kleine Düse hat (Bsp: Entdrosseln ohne Düsenwechsel), dann müsste dieser gewisse Grad erreicht worden sein. Wieso wird dann der Kolben trotzdem heißer?

Wer sagt, dass dann dieser Grad erreicht worden ist? Bei deinem Bsp., dem Entdrosseln ohne Düsenwechsel, dreht der Motor höher (was er ja vorher nicht tat), aber es kommt dann zu wenig Benzin in den Brennraum (aufgrund der zu kleinen HD). Also verbrennt dieses Gemisch beispielsweise 18 oder 19:1 Luft:Benzin. Folglich verbrennt es heißer, folglich erhitzt sich der Kolben mehr, folglich besteht die Gefahr eines Hitzereibers.

So wäre meine Interpretation der ganzen Geschichte, ohne groß physikalisch und chemisch nachgedacht zu haben^^

Gruß

[Motorhispania Furia Max]

Ich versuche das mal etwas zu verdeutlichen.

Im Zylinder muss bei der Verbrennung eine gewisse Temperatur erreicht werden um die optimale Leistung zu bekommen.

Ist die Verbrennung zu kalt, bei zu fettem Gemisch hat man nicht die optimale Leistung,

ist die Verbrennung zu heiß, bei viel Luft im Gemisch, fängt der Motor an zu klingelnund später reibt er auch mal.

Woher das jetzt kommt muss man in der Chemie suchen

Ich stell mal die Reaktionsgleichung auf Als Benzin nehmen wir einfach den Kohlenwasserstoff Oktan. (Das ist keine Willkür )

2 C8H18 + 25 O2 --> 18 H2O + 16 CO2

Also, wenn die Verbrennung optimal abläuft, werden 25 Sauerstoff Moleküle benötigt um 2 Oktan Moleküle zu verbrennen. Dabei entsehen dann 18 Moleküle Wasser und 16 Moleküle Kohlenstoffdioxid.

Bei dieser Reaktion sollte das Gemisch sehr heiß verbrennen, zu heiß für unseren Motor.

Deshalb ist unser Gemisch fetter, das heißt es sind bei der Verbrennung mehr Oktan Moleküle vorhanden.

Die Folge ist, dass Kohlenstoffmonoxid entsteht.

Bei der Verbrennung zu Kohlenstoffmonoxid entsteht weniger Wärme, oder chemisch ausgedrückt, es wird weniger Energie vom System an die Umgebung abgegeben als bei der Verbrennung zu Kohlenstoffdioxid. Das sieht man auch schon daran dass man Kohlenstoffmonoxid unter starker Hitzentwicklung zu Kohlenstoffdioxid verbrennen kann.

Ich könnte euch jetzt auch die Standardreaktionsenthalpie beider Reaktionen berechnen. Dann hat man zwar zwei Unterschiedliche Werte, die einem aufzeigen dass bei der einen Reaktion weniger Wärme/Energie frei wird, aber verstehen würden es die wenigsten und interessant wäre es auch nicht...

Ich hoffe das reicht dir jetzt als Erklärung aus, auch wenn ich nur behauptet habe und keinen Beweis gebracht habe, aber wie schon gesagt, das sprengt auch etwas den Rahmen.

greetz

Endlich mal eine gute Erklärung! Danke!

Standardreaktionsenthalpie machen wir gerade in Chemie durch. Also ich würde mich auskennen, wenn du mir das berechnen würdest.

Wäre es nicht sinnvoller einen kleineren Kolben (oder einen Kolben, der konischer ist als wie die normalen) zu verwenden und dafür dann mit einer "perfekten" Düse zu fahren? Nebenbei wäre es gut für die Umwelt.

Nochmals vielen Dank für deine Antwort!

MfG

bearbeitet October 31, 2008 von Motorhispania Furia Max

[[Savior]]

Aja, Dennis: Passt vieleicht nicht ganz aber bei einem Aluzylinder ist es ja so das man eine kleineres Klbenspiel fahren kann weil der Zylinder die Wärme dann besser ableitet.

Und bei Rennmotoren ist es ja so das ein größeres Kolbenspiel gefahren wird. Allerdings ist die Warmlauffase etwas länger!

EDIT: So, ich nenn dich am richtigen Namen^^

bearbeitet November 4, 2008 von RiejuTG50

[Motorhispania Furia Max]

Aja, MH Furis Max: Passt vieleicht nicht ganz aber bei einem Aluzylinder ist es ja so das man eine kleineres Klbenspiel fahren kann weil der Zylinder die Wärme dann besser ableitet.

Und bei Rennmotoren ist es ja so das ein kleineres Kolbenspiel gefahren wird. Allerdings ist die Warmlauffase etwas länger!

...

Du kannst mich auch am richtigen Namen nennen, Christoph.

[Bounc3r]

So ich habe mal ien bisschen gerechnet

Also der ersten Reaktionsgleichung die ich genannt habe erhält man eine molare Standardbildungsenthalpie von -5459 kJ/mol.

Das negative Vorzeichen heißt dass die Energie (hier Wärme) vom System abgegeben wird.

Als zweite Reaktionsgleichung habe ich, um das mit weniger Sauerstoff zu verdeutlichen, nur Kohlenstoffdioxid und Wasser entstehen lassen, es ist also das krasse Gegenteil der ersten Reaktionsgleichung:

2 C8H18 + 17 O2 --> 18 H2O + 16 CO

Wenn man die omlare Standardnildungsenthalpie dieser Reaktion ausrechnet, kommt man auf einen Wert von - 3203 kJ/mol.

Wie ihr also sehen könnt ist der Betrag bei der zweiten Reaktion wesentlich geringer als bei der ersten, dies zeigt dass bei der Reaktion weniger Wärme vom System abgegeben wird.

greetz

[Motorhispania Furia Max]

2 C8H18 + 17 O2 --> 18 H2O + 16 CO

Wenn man so eine Verbrennung geschafft hat, ist die Zündkerze dann rehbraun? Oder muss man eine Zwischending zwischen dieser Reaktion und der vorher erwähnten Reaktion schaffen, um eine rehbraune Kerze zu bekommen?

Rieju TG50 hat erwähnt, dass bei Rennmotoren das Kolbenspiel größer ist. Jedoch ist der Nachteil des längeren Warmfahrens. Ich nehme an, dass bei diesen Motoren die Vergaser bzw. die Einspritzung auf perfekte Verbrennung abgestimmt/eingestellt ist.

Meine Frage dazu ist: Kann man sich einen kleineren Kolben kaufen und dann mit einer "perfekten Verbrennung" fahren?

Ich meine Energiedifferenz zwischen den beiden Reaktionen ist sehr hoch und ich bin der Meinung, dass man dadurch viel Leistung dazugewinnen könnte ohne mehr Benzin zu verbrauchen. Wenn das möglich wäre um wie viel mm bzw. µm müsste der Kolbendurchmesser kleiner sein?

Danke, dass du das für mich berechnet hast!