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Alt 15.03.2008, 10:30   #1
Jürgen S
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Standard Nitro und andere Missverständnisse Zusammenfassung

Hallo RC-Heli Community,

Hier ist ein recht http://www.rc-heli.de/board/showthre...t=61788&page=1
interessanter Beitrag über die Verbrennungsvorgänge im Modellmotor.

Da der Beitrag mittlerweile recht unübersichtlich geworden ist habe ich das wesentliche noch mal zusammengefasst, geordnet, ergänzt, mit Hinweisen auf weitere Quellen hinterlegt und falls nötig korrigiert.

Der Beitrag soll helfen die Verbrennungsvorgänge im Motor zu verstehen.
An dieser Stelle sind sicherlich nicht alle Einzelheiten erschöpfend abzuhandeln, dem Interessenten stehen jedoch Unmengen an Informationen im Internet und in der einschlägigen Fachliteratur zur Verfügung.

Die folgenden Ausführungen sind ziemlich theoretisch und decken sich nicht immer mit eigenen Erfahrungen aus der Praxis.

Bei den Ausführungen beziehe ich mich auf 2-TaktGlühzünder wie Sie im Modellhubschrauber eingesetzt werden.
Inwieweit sich die Ausführungen auf andere Motoren-Typen übertragen lassen, möchte jeder bitte für sich selbst klären.


1. Arbeitsweise unserer 2-Takt Motoren.
Die Funktion sollte jedem halbwegs bekannt sein, daher werde ich an dieser Stelle nicht auf das Grundprinzip eingehen.
Hier ist das Prinzip jedoch ganz gut erklärt: Zweitaktmotor Zweitakter



2. Kühlung
Machen wir uns noch mal ein paar Gedanken über die Kühlung unserer Motoren.

Warum müssen wir überhaupt kühlen?
Wir verbrennen (Verbrennung (Chemie)) in unseren Motoren einen Treibstoff, dabei entsteht Wärme.
Herr Krause nennt in seinem Buch einen Wirkungsgrad für unsere Motoren von ca. 18%.
D.H. von unserem Treibstoff werden nur 18% für die Antriebsleistung genutzt, die restlichen 82% werden (in der Hauptsache) zu Wärme umgewandelt.
Ja und? Wenn wir die Wärme nicht abführen schmilzt irgendwann das Material unseres Motors. Meistens bestehen unsere Motoren aus Aluminium (Aluminium) der Schmelzpunkt von reinem Alu beträgt 660°C der Schmelzpunkt der verwendeten Legierungen liegt etwas höher aber schon vorher verliert das Material seine konstruktive Festigkeit und mein Motor geht ex (Loch im Kolben, Kolbenklemmer …). Wir sollten darauf achten, dass wir (je nach Motorkonstruktion) eine Temperatur (gemessen außen am Zylinderkopf) von ca. 150-180°C möglichst nicht überschreiten. Optimal wäre eine Temperatur um die 100-110°C.

Beim Automotor kühlen wir meistens mit Wasser.
Der ein oder andere Porschefahrer kühlt mit Luft, wie auch unsere Kollegen mit den großen Benzin-2Takt-Motoren im Flächenflieger oder auch im Heli.
Unsere Methanolmotoren werden zu einem Teil von außen mit Luft gekühlt, zu einem großen Teil wird unser Motor aber durch die s.g. Innenkühlung vor dem Schmelzen bewahrt.
(Laut einem Schaubild auf Seite 11 im Buch „Modellmotorentechnik von Bernhard Krause“ aus dem Neckarverlag werden ca. 20-25% der Wärme durch die Zylinderkühlung der Rest durch innenkühlung über das Abgas)
Innenkühlung heißt: im heißen Motor wird unser Schmieröl und der Treibstoff auf ca. 220°C erwärmt, das warme ßl macht sich durch den Auspuff aus dem Staub und nimmt dabei eine Menge Wärme mit. Das als Treibstoff verwendete Methanol benötigt zum Verdunsten eine gewisse Energie, welche sie in Form von Wärme von den heißen Bauteilen unseres Motors abnimmt, was auch zur Kühlung beiträgt.

Unsere Kühlung ist sehr stark abhängig vom ßlgehalt unserer Spritmischung. Leider wirkt sich das ßl ungünstig auf die Verbrennungsvorgänge im Motor aus (wie sei mal dahingestellt).
Wir können also leider nicht unbegrenzt viel ßl in unseren Sprit mischen. Bei Spritmischungen ohne Zusatzstoffe (wie z.B. Nitromethan) sind ßlanteile von ca. 8-18% gängig.
Diese ßlmenge ist aber nicht immer ausreichend um die nötige Innenkühlung sicherzustellen, daher müssen wir etwas mehr Methanol einspritzen als wir eigentlich zu Verbrennung benötigen.
Dieses ßberschuss-Methanol unterstützt das ßl beim Abtransportieren der Wärme (siehe oben).

Fazit: mehr ßl oder mehr Methanol-ßberschuss (im Verhältnis zur angesaugten Luft) gleich kühlerer Motor.
Das kann sicher jeder auch in der Praxis nachvollziehen.

3. Lamdawert
Wie wir oben gesehen haben, haben wir im Brennraum mehr Methanol als wir mit der zur Verfügung stehenden Ansaugluft verbrennen können.
D.H. unser Methanoler läuft in einem Bereich von Lambda kleiner 1.

Der Lambdawert setzt die tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfügung stehende Luftmasse ins Verhältnis zur mindestens notwendigen Luftmasse für eine vollständige Verbrennung.
Lambda kleiner 1 bedeutet fettes Gemisch
Lambda größer 1 bedeutet mageres Gemisch


4. Leistung und Drehmoment
Für uns ist bei einem Motor (egal ob im Auto oder im Heli) immer nur die Leistung (meist in PS, korrekterweise aber in KW angegeben) interessant.

Der eine oder andere spricht auch schon mal vom Drehmoment.
Drehmoment und Leistung stehen in dem folgenden Zusammenhang:
P = M x 2PI x n
P = Leistung, M= Drehmoment, n = Drehzahl

Wenn ich also die Drehzahl bei gleichem Drehmoment erhöhe bekomme ich mehr Leistung.
Da die Leistung eine berechnete Größe ist, ist sie für die Verbrennungsvorgänge im Moment mal uninteressant. Interessant für uns ist momentan mal das Drehmoment.

Die Formel für das Drehmoment im Zweitakter lautet übrigens:
M= V x p /2PI
V= Hubvolumen, p ist der Mitteldruck (Mittelwert des Druckes im Zylinder während eines kompletten Durchlaufs)
Wer es genauer wissen will schaut mal bei Wikipedia (Drehmoment Verbrennungsmotor) vorbei.


Gehen wir jetzt noch mal einen Schritt zurück und betrachten mal einen einzelnen Arbeitstakt
unserer Zweitakter. Schauen wir uns mal einen Motor mit etwas zu fetter Vergasereinstellung an.

Der Kolben befindet sich kurz vorm oberen Totpunkt, das Kraftstoff/Luft-Gemisch wurde gerade an der Glühkerze entzündet, der entstehende Verbrennungsdruck treibt den Kolben nach unten. Da wir etwas zu fett eingestellt haben läuft unsere Verbrennung nicht optimal ab. Der Verbrennungsdruck ist nicht optimal und auch unser Zündzeitpunkt ist etwas zu spät (da der Motor etwas zu kühl läuft).

Wenn wir unseren Motor jetzt magerer drehen läuft unser Verbrennungsvorgang plötzlich besser ab, der Zündzeitpunkt stimmt u.s.w. Wir befinden uns aber immer noch in einem Bereich wo wir eigentlich viel zu viel Kraftstoff für die zur Verfügung stehende Luftmenge ansaugen. Wir benötigen diesen Kraftstoff ßberschuss aber für die Innenkühlung.

Wenn wir jetzt die Nadel noch weiter zudrehen läuft die Verbrennung jetzt eigentlich noch besser. Die Verbrennung erfolgt noch spontaner, der Mitteldruck steigt. Den jetzt zu frühen Zündzeitpunkt können wir mit einer kälteren Kerze korrigieren. Jetzt bekommen wir aber das Problem, das wir keine ausreichende Innenkühlung mehr haben. Der Motor stirbt.

Alle drei Vergasereinstellungen haben aber eins gemeinsam. Die Menge an verbranntem Methanol ist bei allen (in etwa) gleich. Wieso ?
Weil sich an der verfügbaren Menge an Verbrennungsluft nichts geändert hat. Mein 90er
Motor kann halt nicht mehr als max. 10ccm Luft pro Arbeitstakt ansaugen. (Lassen wir die Spülverluste, Resonanzeffekte und die Vorkomprimierung im Kurbelgehäuse mal außer Acht. Das wir für uns alle zu kompliziert)
Ein halbwegs gut eingestellter 2-Takt-Modell-Motor läuft immer bei einem Lambdawert von unter 1. Daher habe ich bei allen Einstellungen immer mehr Methanol zur Verfügung als ich mit der zur Verfügung stehenden Luft verbrennen kann.

Wenn ich extrem mager drehe bekomme ich sicherlich auch einen Lambdawert von über 1 hin, der Motor hält aber noch keine 10 sec.

Unsere Vergasereinstellung beim Heli ist immer ein Kompromiss aus max. Leistung und Innenkühlung.


5. Zündung
In unseren Motoren kommt keine Hochspannungszündung zum Einsatz, statt dessen verwenden wir eine Glühkerze mit einer permanent rot glühenden Drahtwendel.
Die Drahtwendel ist mit Platin-Iridium beschichtet (bedampft). Die Beschichtung wirkt als Katalysator. Dadurch wird die Entflammung des Kraftstoff-Luftgemisches sichergestellt. Zum Starten des Motors wird die Drahtwendel mit elektrischem Strom zum Glühen gebracht. Nach kurzer Betriebszeit kann die Stromversorgung abgeschaltet werden, da die Glühkerze nun durch die Verbrennungswärme weiterglüht.

Der Zündzeitpunkt (Zeitpunkt der Entflammung des Gemisches) wird bestimmt durch:
• Kraftstoff-Mischung. Dabei gilt, je mehr Nitromethan, desto früher der Zündzeitpunkt. Je mehr ßl, desto später der Zündzeitpunkt.
• Wärmewert der Glühkerze. Eine heiße Glühkerze bewirkt eine frühere Zündung, eine kalte eine entsprechend spätere Zündung.
• Verdichtung. Höhere Verdichtung führt zu früherer Zündung, geringere Verdichtung zu späterer Zündung.


Die von uns verwendeten Kraftstoffe haben folgende Zündeigenschaften:
Als erstes die Zündtemperatur. Methanol 455°C, Nitromethan 418°C
Wichtig für die Zündeigenschaften sind auch noch die Explosionsgrenzen, sie geben an in welchem Bereich eine Mischung aus Luft und dem jeweiligen Stoff zündfähig ist.
Methanol: untere Grenze 5,5 Vol% und obere 31 Vol%
Nitromethan: untere 7,3 Vol% und obere 63 Vol%.

An der Zündtemperatur lässt sich erkennen, warum man bei Nitromethan im Sprit tendenziell eine kältere Kerze benötigt.
Ein vergleich der oberen EX-Grenzen lässt uns erahnen wieso ein zu fett eingestellter Motor mit Nitrosprit besser läuft als ein Motor mit reinem Methanol bei gleich fetter Einstellung.
Durch die sehr weit auseinander liegenden EX-Grenzen von Nitromethan habe ich einen angenehmen Effekt bei der Vergasereinstellung meines Motors. Ein halber Klick an der Vergasernadel entscheidet nicht mehr zwischen zu fett und zu mager entscheidet.

Geändert von JMalberg (15.03.2008 um 19:05 Uhr) Grund: links
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Alt 15.03.2008, 10:32   #2
Jürgen S
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6. Kraftstoff
Wie allgemein bekannt nutzen wir in der Hauptsache Methanol als Kraftstoff für unsere Motoren.

Welche chemischen Vorgänge genau im Modellmotor vonstatten gehen ist von vielen Faktoren abhängig.
Die genauen chemischen Vorgänge sind sehr schwierig zu untersuchen und noch schwieriger zu verstehen.
Wie ich gemerkt habe ist es auch noch extrem schwierig dem Nicht-Chemiker die Vorgänge halbwegs plausibel darzulegen.

Grob zusammengefasst kann man jedoch sagen:
Das Methanol (CH3OH) verbrennt mit der angesaugten Luft (21Vol% Sauerstoff (O2), 78Vol% Stickstoff (N2) 1% sonstige Gase) zu CO2 (Kohlendioxyd) und H2O (Wasser) in geringen Mengen entsteht auch noch CO (Kohlenmonoxid) das soll uns aber hier nicht interessieren. Der Stickstoff aus der Luft ist relativ innert und nimmt an der Verbrennung nicht teil (bei höheren Verbrennungstemperaturen entstehen eventuelle geringe Mengen Stickoxyde (NOx)).

Die Formel für die Verbrennung sieht folgendermaßen aus.
Methanol + Sauerstoff --> Kohlendioxid + Wasser
2 CH3OH + 3 O2 --> 2 CO2 + 4 H2O

Wenn wir jetzt die Molmasse (http://de.wikipedia.org/wiki/Molare_Masse) statt der Summenformeln der einzelnen Stoffe einsetzen.
(Ich las mal die Einheiten weg und habe der Einfachheit halber gerundet.)
2x32 + 3x32 à 2x44 + 4x18
oder 64 + 96 à 88 + 72 die linke Seite der Formel ist für und Interessant, denn hier steht das 64g Methanol zur Verbrennung 96g Sauerstoff benötigen.
Auf ein Kg Methanol hochgerechnet benötigen wir 1,5 kg Sauerstoff.
Bei ca. 21 vol% Sauerstoff in der Luft (laut Wikipedia (http://de.wikipedia.org/wiki/Luft) sind das 23,135 Massen%
,da wir oben mit Massen gerechtet haben müssen wir jetzt auch mit Massen% weiterrechen) benötigen wir um 1 kg Methanol zu verbrennen 6,48 kg Luft.

In der Tabelle auf Seite 9 im Buch „Modellmotorentechnik von Bernhard Krause“ aus dem Neckarverlag
Finden wir einen Wert von 6,52kg Luft für ein Kg Methanol.
Merken wir uns einfach mal das wir zur Verbrennung von einem kg Methanol 6,5kg Luft benötgen.




7. Leistungssteigerung
Dem ein oder anderen ist die Leistung seines Motors nicht ausreichen.
Ein aller Spruch aus dem Rennsport lautet: Hubraum ist nur durch noch mehr Hubraum zu ersetzen.
Leider ist ein 90er Motor nicht ganz so problemlos in einen 50er oder gar 30er Heli einzubauen.

Warum ist die Leistung meines Motors eigentlich begrenzt?
Oben steht:
P = M x 2PI x n
P = Leistung, M= Drehmoment, n = Drehzahl

Die einfachste Möglichkeit zur Leistungssteigerung wäre die ßnderung von PI, leider ist mir hierzu noch keine sinnvolle Moglichkeit eingefallen.
Die Drehzahl ist begrenzt durch die mechanische Konstruktion meines Motors.
Wie sieht es mit dem Drehmoment aus ?
Mein Motor kann eine bestimmte Menge Luft ansaugen. Beim 91er OS sind das (im leider niemals zu erreichenden Idealfall) 10ccm.
Die angesaugte Luft kann ich dazunutzen um eine bestimmte Menge Kraftstoff zu verbrennen. Bei der Verbrennung des Kraftstoffes entstehen Gase und Wärme.
Die Temperatur und die Menge der Gase bestimmen meinen Mitteldruck (siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Thermodynamik und http://de.wikipedia.org/wiki/Zustandsgleichung und http://de.wikipedia.org/wiki/Thermis...g_idealer_Gase

Nach der Formel in Abschnitt 4. bestimmt der Mitteldruck maßgeblich mein Drehmoment.

Jetzt ergeben sich zwei Ansatzpunkte zur Leistungssteigerung:
Erhöhung der Temperatur scheidet aus, da ich meine Kühlung schon voll ausgereizt habe.
Ich könnte zwar die Kühlung verbessern, aber dazu kommen wir später.
Also produzieren wir mehr Gas, wie geht das? Einfach mehr Treibstoff verbrennen.
Geht aber leider auch nicht so einfach, da ich hierzu mehr Luft benötige.

Wie bekomme ich mehr Luft in den Motor?
Eine Aufladung (http://de.wikipedia.org/wiki/Motoraufladung) mittels Turbolader oder Kompressor ist mir zu aufwändig. Es gibt zwar einen Modell-Motor mit Kompressor von OS, aber ich kann machen was ich will, der passt irgendwie nicht in meinen Heli.

Was kann ich noch tun?
Konstruktionsbedingt hat mein Motor so genannte Spülverluste. Die Minimierung der Spülverluste bringt eine Leistungssteigerung. Warum sollten wir eigentlich alle mittlerweile verstanden haben.
Die Möglichkeiten hierzu sind vielfältig, um nur einige zu nennen: Verwenden einer abgestimmten Resonanzauspuffanlage, Optimierung der Gaswege im Motor, ändern der Steuerzeiten, optimierung der Bauteiltolleranzen, und, und, und.
Maximal mögliche Leistungssteigerungen liegen im Bereich von etwa 30%.
Das ist mir aber auch alles zu aufwändig. Außerdem ist auch zu vermuten, dass die Motorenhersteller schon bei der Entwicklung den Motor weitestgehend optimal für den vorgesehenen Einsatzzweck ausgelegt haben. Bei unseren Helimotoren liegt der Schwerpunkt sicherlich nicht bei der max. möglichen Leistung, für uns sind eher Eigenschaften wie Laufkultur, Drosselverhalten, Zuverlässigkeit und lange Laufzeit wichtig. Aber selbst hier gibt es noch Raum für Optimierungen.

Könnten wir dem Treibstoff nicht einfach etwas Sauerstoff beimischen. Eigentlich eine gute Idee. Flüssiger Sauerstoff scheidet aber aufgrund von Handlingsproblemen aus.
Wie wäre es mit s.g. Sauerstoffträgern? Auch ne Idee, schauen wir uns doch mal an was eigentlich Sauerstoffträger sind. Laut http://www.einsatz-netz.de/fachwisse...erstofftrager/
kann man Sauerstoffträger als Stoffe interpretieren, welche Sauerstoff enthalten. Wenn ich mir (unter Berücksichtigung unserer momentanen Problemstellung) http://de.wikipedia.org/wiki/Sauerstoffbilanz anschaue würde ich Sauerstoffträger als Stoffe interpretieren, welche mehr Sauerstoff mitbringen als Sie selbst bei der Verbrennung verbrauchen. Ob die Interpretation richtig ist, sei mal dahingestellt und ist eigentlich ja auch nicht relevant.
Schauen wir uns mal ein paar „Sauerstoffträger“ an und prüfen ob wir die verwenden können.
Bei anorganischen Stoffen wie KMnO4, KClO4 machen uns sicherlich die Zersetzungsprodukte ßrger (Ablagerungen im Motor).
Ich glaube bei organischen Stoffen mit Sauerstoffüberschuss werden wir eher fündig.
Tetranitromethan (Summenformel C[NO2]4) http://de.wikipedia.org/wiki/Tetranitromethan enthält (auf das Volumen bezogen) genauso viel reaktiven Sauerstoff wie flüssiger Sauerstoff. Das wäre doch ideal für unsere Zwecke!
Oder Trinitromethan hat ebenfalls einen Sauerstoffüberschuss. In Großmotoren sind bei 5% Zusatz im Kraftstoff 500% Mehrleistung erreicht worden.
Wer sich vom Preis (ca. 4000,-- €/Liter) nicht abschrecken lässt, dem sei gesagt das er sich mit den o.g. Stoffen garantiert in die Luft sprengt falls er sich nicht vorher dran vergiftet hat.

Definieren wir doch Sauerstoffträger einmal (im Sinne von Herrn Leuschner) als Stoffe welche zur Verbrennung weniger Sauerstoff benötigen als unser Methanol.
Da fällt mir eine ganze Menge ein. Laut der mir vorliegenden Lektüre sollen in Motoren schon Propylenoxid (http://de.wikipedia.org/wiki/Propylenoxid), Dinitropropan und einige weiter verwendet worden sein.
Lassen wir mal die Giftpanscherei und wenden uns einem Stoff zu der uns allen bekannt ist.
Ich meine Nitromethan (http://de.wikipedia.org/wiki/Nitromethan)



8. Leistungssteigerung mit Nitromethan
Untersuchen wir als nächstes einmal die Verbrennung von reinem Nitromethan.
Hier (http://wiki.rc-heli.de/index.php/Das_Energieproblem) steht als Verbrennungsformel
Nitromethan + Sauerstoff --> Kohlendioxid + Wasser + Stickstoff
4 CH3NO2 + 3 O2 --> 4 CO2 + 6 H2O + 2 N2

meiner Meinung nach ist die Formel sehr vereinfacht, ich denke es sollte eher so aussehen:
Nitromethan + Sauerstoff --> Kohlendioxid + Wasser + Stickstoff + Stickoxyde
4 CH3NO2 + X O2 --> 4 CO2 + 6 H2O + X N2 + X NOx (NO, NO2, N2O3, N2O, N2O4, N2O5) siehe auch hier http://de.wikipedia.org/wiki/Stickoxide

Wie man erkennen kann ist der die menge der Entstehenden Stickoxyde von der menge des zur Verfügung stehenden Sauerstoffes abhängig. Wie wir aber gelernt haben laufen unsere Motoren aber mit Kraftstoffüberschuss (also mit Sauerstoffmangel), daher verschiebt sich die Verbrennung sehr stark in Richtung der ersten Formel.

Laut Sicherheits-Datenblatt (http://chemdat.merck.de/documents/sd...208/820894.pdf) wird in Kapitel 5 auch vor der Entstehung von nitrosen Gasen bei Brand gewarnt, was auch für die 2. Formel spricht. Allerdings ist bei einem offenen Brand immer ein Sauerstoffüberschuss vorhanden.

Da wir aber mit den vielen Variablen zu keinem Ergebnis kommen, rechnen wir einfach mal mit der oberen Formel den Luftverbrauch aus. Analog unserer Rechnung mit dem Methanol.
Ich komme auf einen Wert von 1,71 Kg Luft für ein Kg Nitromethan. Und Ihr ?
Laut der in Kapitel 6 zitierten Tabelle von Herrn Bernhard Krause benötigen wir 1,8kg.
Wenn wir einen Wert von 1,8 als gegeben annehmen ist das für unsere Zwecke hinlänglich genau.


Wirkt das Nitromethan jetzt aber leistungssteigernd?
Wenn ich mehr Leistung will muss ich mehr Kraftstoff verbrennen. Darüber waren wir uns ja schon einig.

Mehr Methanol zu verbrennen ist aber nicht möglich, da ich hierzu eigentlich auch mehr Luft(Sauerstoff) benötige. Da mein Motor aber nicht mehr Luft ansaugen kann, kann ich auch nicht mehr Methanol verbrennen. Hatten wir doch schon mal.

Wir haben aber 2 komplizierte Rechnungen durchgeführt, damit das nicht umsonst war rufen wir uns die errechneten Werte doch mal ins Gedächtnis zurück.
Um ein Kilo Methanol zu verbrennen benötigen wir 6,5 Kilo Luft, für die Verbrennung von einem Kilo Nitromethan benötigen wir 1,8 Kg Luft. Mensch, dann können wir mit der zur Verfügung stehenden Luft ja 3,6 mal soviel Nitromethan verbrennen. Geil, habe ich dann auch die 3,6 fache Leistung? (ob mein Getriebe das wohl aushält?)
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c.o.d. CP3 (10.08.2010), Chillons (24.02.2011), CrazyJoe (29.11.2011), Henning Piez (22.04.2008), Hertmond (27.04.2009), JMalberg (15.03.2008), lamamann (23.07.2010), mac106 (09.11.2010), Microft (08.01.2011), Nickmick (24.12.2011), Peter Grod (11.06.2008), powerman128 (04.05.2012), Ralf P. (01.07.2008), rwwinter (30.12.2010), Saitenzwirbler (20.04.2011), Tobias T (19.07.2010), Uli_ESA (16.03.2008), Vulcano (17.03.2008)
Alt 15.03.2008, 10:33   #3
Jürgen S
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Standard AW: Nitro und andere Mißverständnisse Zusammenfassung

Laaaangsam. Wie war das? Unser Drehmoment wird hauptsächlich bestimmt vom Mitteldruck. Dann schauen wir uns doch unserere Verbennungsformeln an, betrachten wir auch mal die rechte Seite.
Bei beiden Formeln benötigen wir für die Verbrennung 3 Mol O2. Bei der Verbrennung von Methanol entstehen 6 Mol Gas (das entstehend Wasser liegt bei den Verbrennungstemperaturen selbstverständlich auch im Gasförmigen Aggregatzustand vor). Wenn wir bei der Nitromethanformel schauen erkennen wir das 12 Mol Gas entstehen.
Noch mal schnell bei den allgemeinen Gasgesetzen (Ideales Gas) nachgesehen. Grob gesagt können wir davon ausgehen, das wir auch den doppelten Verbrennungsdruck erreichen.

Schade 3,6 fache Leistung wäre ja auch zu schön gewesen, Doppelte Leistung reicht mir aber auch.

Laaaangsam! Für das Drehmoment benötigen wir den Mitteldruck unsers Motors. Oh Gott jetzt geht die Rechnerei los.
Wie hoch die Leistung gegenüber Methanol ist lässt sich ziemlich genau ausrechnen. Hier spielen eine ganze Menge Faktoren, wie Brennwert, Menge der entstehenden Verbrennungsgase-Gase, Zündverhalten, Steuerzeit unseres Motors, mechanische Verluste und so weiter eine große Rolle. Die fehlerfreie Berechnung würde uns noch Monate beschäftigen. Verlassen wir uns einfach mal auf Leute, die das schon mal berechnet oder vielleicht auch nur gemessen haben.

Dass wir mit Nitromethan eine Leistungssteigerung haben, haben wir jetzt bewiesen.

Professor Demuth nennt für Nitromethan eine Energieausbeute von ca. 6000 kJ pro Kg Luft, für Methanol knappe 3000 KJ.
ßhnliche Werte findet man auch im Buch von Herrn Krause.

Da für die Eignung als Kraftstoff noch andere Faktoren (Zündfähigkeit, Klopffestigkeit, Flammpunkt, Siedpunkt u.s.w. natürlich auch Faktoren wie Lagerfähigkeit, Preis, Giftigkeit....) eine Rolle spielen ist eine Verwendung von reinem Nitromethan in unseren Motoren zwar technisch möglich aber nicht sinnvoll. Realistisch sind Zusätze bis zu 50%.
Laut Professor Demuth habe ich bei 50% Nitromethan eine Leistungssteigerung von 50% zu erwarten. Bei 30% Nitromethan immerhin noch 20% Mehrleistung.
Da Spritsorten mit 30% Nitromethananteil in unsere Szene nicht unüblich sind, kann sich der ein oder andere diese Größenordnung bestätigen.

Ich denke wir konnten aufzeigen, das durch die Verwendung von Nitromethan als Spritzusatz, auf einfache Weiße, eine Leistungssteigerung zu erzielen ist.

Wenn da nur nicht die

8. Nachteile bei der Verwendung von Nitromethan wären.

Wenn wir uns meine chemische Gleichung für die Verbrennung von Nitromethan noch mal ansehen fällt auf, das zum Teil nitrose Gase und Wasser entstehen. Diese beiden Stoffe verbinden sich zu den diversen Säuren ( z.B. zu Salpetersäure, Salpetrige Säure) leider machen sich Säuren gerne an Metallteilen zu schaffen. Bevorzugt an den Kugellagern im Motor. In hochwertigen Kraftstoffen sind Additive enthalten um die sauren Verbrennungsrückstände zu neutralisieren. Bei thermischer ßberlastung können die Additive Ihre Wirkung verlieren. Beim Selbstmischen von Nitromethan-Sprit fehlen die Additive u.U. Die Schutzwirkung des Schmieröles alleine reicht oftmals nicht aus.

Meine eigenen Erfahrungen (nicht allgemein gültig und nicht im Großversuch überprüft):
Cool-Power (30%) im OS-Motor  leichte Roststellen an den Lagern nach relativ kurzer Zeit.
Wildcat (30%) im OS (gleicher Motortyp, gleicher Heli)  bis jetzt (2Jahre) keinerlei Roststellen.
CoolPower (30%) im Webra P5 AAR  Lagertot nach kurzer Zeit. Das liegt wahrscheinlich daran, dass der Webra bei mir viel heißer als der OS betrieben wurde, was Ihm aber aufgrund der AAR-Laufgarnitur nichts ausmacht.



9. eventuell notwendige Hardwareänderungen beim Einsatz von Nitromethan

Dass ich meinen Motor an den verwendeten Sprit anpassen muss, sollte eigentlich allgemein bekannt sein.
Anpassen muss ich vor allem den Zündzeitpunkt. Der Zündzeitpunkt ist außer vom Sprit auch abhängig vom Wärmewert der Glühkerze und der Kompression.
Folgende ßnderungen ergeben die genannten Auswirkungen auf den Zündzeitpunkt:

Je mehr Nitromethan, desto früher der Zündzeitpunkt.
Je mehr ßl, desto später der Zündzeitpunkt.
Eine heiße Glühkerze bewirkt eine frühere Zündung, eine kalte eine entsprechend spätere Zündung.
Höhere Verdichtung führt zu früherer Zündung, geringere Verdichtung zu späterer Zündung.
Selbstverständlich hat auch die Gemischeinstellung einen Einfluss auf den Zündzeitpunkt. Je fetter meine Gemischeinstellung ist umso weiter verschiebt sich der Zündzeitpunkt in Richtung spät.
(das sind physikalisch/chemische Gesetzmäßigkeiten welche sich keinerlei Postings in irgendwelchen Foren beugen)


Um einen Optimalen Motorlauf (in Bezug auf Leistung, Laufkultur, Verschleiß und Zuverlässigkeit) zu bekommen müssen alle Parameter sorgsam aufeinander abgestimmt werden.
Da sich alle Parameter gegenseitig beeinflussen sind eine Menge verschiedener Möglichkeiten denkbar.
Wer nicht ständig am Motor rum basteln möchte, hält sich am besten an die Herstellervorgaben oder an Erfahrungswerte von Kollegen.
Wer auch den letzten Ticken Leistung rauskitzeln möchte, wird nicht umhin kommen etwas Arbeit in die Abstimmung stecken zu müssen.

Der Rat, einen Motor mit der von Hersteller empfohlenen Spritmischung zu betreiben ist sicherlich nicht verkehrt.

Schaut doch auch mal in die Literatur von Werner Frings, Prof.Dr.-Ing. Peter Demuth, Prof. Dipl.-Ing. Klaus Lohr oder auch von Herrn Bernhard Krause. Falls ich jemanden vergessen habe möge er mir verzeihen.

Geändert von JMalberg (15.03.2008 um 18:53 Uhr) Grund: links
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Alt 15.03.2008, 12:10   #4
Uwe Caspart
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Flugort: EDDS / Goldboden
Standard AW: Nitro und andere Mißverständnisse Zusammenfassung

Hi Leuts,

ich habe mir erlaubt diesen Aufsatz zu pinnen und gleichzeitig zu schliessen.
Diskutieren könnt ihr weiterhin hier:

http://www.rc-heli.de/board/showthread.php?t=61788

Jürgen, ich ziehe meinen Hut
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