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Fo 25

Der thermische Wirkungsgrad

T2 = die Gastemperatur nach der Explosion
T3 = die Auspufftemperatur,

annähernd für den Ottomotor

Für den Eintaktmotor

Ein Verbrennungsprozeß würde andere Ergebnisse aufweisen, wenn die Verbrennung bei einer Umgebungstemperatur von 800°C ablaufen würde.

Der Außentemperatur kommt eine große Bedeutung zu: Beispielsweise entspricht beim Ottomotor die Außentemperatur der Kühltemperatur von 80°C.
Beim isolierten Eintaktmotor ist die Innentemperatur z.B. 500°C die, Außentempeatur 30°C 

Bei eine Expansionsdampfmaschine mit voll wärmeisolierten Zylindern sind es ca. 300°C. (Weniger wie die Heißdampftemperatur). Beim Eintaktmotor mit einer Explosionstemperatur von ca. 1500°C ist die Außentemperatur 500° bis 800°C

Auch beim Otto- oder Dieselmotor wird eine große Bedeutung der Außentemperatur (Motortemperatur) zugemessen, Konstrukteure sehen darin eine Möglichkeit den Wirkungsgrad fühlbar zu erhöhen, was aber durch den Gaswechsel bedingt nicht möglich, bzw. erschwert wird. denn es wird im gleichen Zylinder verdichtet und bei zu hoher Wandtemperatur ist die Gefahr des Klopfens groß.

Dazu kommt das Problem der Zylinderschmierung und Innenkühlung der Kolben z.B.

Der Eintaktmotor muß sich an diese Viertaktgesetze nicht halten, denn der Motor ist wärmeisoliert und bekommt durch die "Glühschichttechnologie"* andere Voraussetzungen für die Verbrennung.

im Explosions-Verbrennungsraum mit Temperaturen von 500°C bis 800°C zu arbeiten, verdichtet wird kalt, aber eine Primärexplosion dem Klopfen ähnlich Ex ist erwünscht und wird angestrebt.

*Die Zylinderwandtemperatur entspricht T4

Korrektur des thermischen Wirkungsgrades durch T1 und T4

T1 = die Verdichtungstemperatur und
T2 = die Gastemperatur nach der Explosion ist,
T3 = die Auspufftemperatur,
T4 = die Außentemperatur,

ist die korrigierte Zusammenstellung

Das annähernde Ergebnis für die Eintaktexplosionsverbrennung :

(theoretisch)

In dieser Formel sind Verschiebungen möglich, z.B. kann T3 die Auspufftemperatur durch rekuperative Erwärmung der verdichteten Verbrennungsluft bis auf Taupunktnähe zurückgekühlt werden, und die einzelnen Explosionen werden kürzer aber heißer usw..

Ein Wirkungsgrad von 94% erscheint sehr überzogen zu sein, kann aber dennoch akzeptiert werden, denn bei der Verbrennung in einem Hochleistungsbrenner mit rekuperativer Abgaskühlung wird dieser Wert auch erreicht.

Bei der Berücksichtigung der Außentemperatur T4 ist eine besondere Erscheinung mit einzubeziehen. Wenn in einer geschlossenen Heißzelle von hoher Temperatur, beispielsweise 800°C eine kleine Explosion erfolgt, und der entstandene Explosionsdruck durch Entspannung als Arbeit abgenommen wird, liegt die Abgas- (Auspufftemperatur) weit unter 800°C . Je nach Konstruktion und der Expansionsmöglichkeit liegt die Abgastemperatur bei 200°C ggf. sogar darunter.

Im Falle Eintaktmotor sind Temperaturen ab 500°C vorgesehen (Dunkelrotglut) Siehe dazu die Beschreibung zum Rekuperativen Gasbrenner.

Wirkungsgrade der Eintakt- Explosionsverbrennung kommen mit 80% an eine obere Grenze, an der eine Steigerung kaum möglich ist.

S18.1 Werden durch Vakuumzwischenräume und Wärmeisolierstoffe die Wärmeverluste niedrig gehalten, so ist zu erwarten, daß die Restwärme (Abgas

 Der thermische Wirkungsgrad ist ein theoretisch errechneter Wirkungsgrad und dient zur Beurteilung und Orientierung von Verbrennungsvorgängen. Für die Eintakt-Explosionsverbrennung die ideale Formel, denn der Vorgang läuft bei geringsten Wärmeverlusten ab.

Die Explosionstemperatur T2 darf im ersten Fall wegen der Klopfgefahr nicht beliebig hoch angenommen werden (1000°C ?)

Die Auspufftemperatur mit 500°C angenommen, erscheint zu niedrig

Bei der Eintaktverbrennung kann die Gastemperatur T2 durch die Explosion beliebig, hochgetrieben werden, ohne befürchten zu müssen, daß es zu Klopferscheinungen kommt. Im Beispiel zwei, den Eintaktmotor ist die Explosionsverbrennung mit 1500°C eingesetzt, denn diese liegt in der Regel immer höher als eine Flammfrontverbrennung. Die Auspufftemperatur mit ist mit 200°C eingesetzt, denn der Explosionsverbrennung folgt eine Expansion ohne Wärmezufuhr. Es sind alles Orientierungswerte!

Korrektur des thermischen Wirkungsgrades durch T1 und T4

T1 = die Verdichtungstemperatur und
T2 = die Gastemperatur nach der Explosion ist,
T3 = die Auspufftemperatur,
T4 = die Außentemperatur, (Zylinderwandtemperatur)

ist die korrigierte Zusammenstellung

Das annähernde Ergebnis für die Eintaktexplosionsverbrennung :

 
(theoretisch)

Auswirkungen  Zylinderwand bzw. der Betriebstemperatur auf den
Wirkungsgrad

Betriebstemperatur
(Zylinderwandtemperatur theoretisch durch die Oberflächenglut)

T1 = die Verdichtungstemperatur und
T2 = die Gastemperatur nach der Explosion ist,
T3 = die Auspufftemperatur,
T4 = die Außentemperatur,

ist die korrigierte Zusammenstellung

T1

T4 (in °C)

T3 973K (700°C)

T3 623K (350°C)

Bemerkungen
   

Wirkungsgrad

Wirkungsgrad

  

393 K

20°C

22%

31%

  

353 K

80 °C

29%

69%

  

373 K

100°C

31%

71%

  

423 K

150°C

37%

77%

  
         

473 K

200°C

43%

82%

Ausreichend

523 K

250°C

48%

88%

  

573 K

300°C

54%

94%

  

773 K

500°C

77%

100%

empfehlenswert*
         

873K

600°C

88%

X

  

973K

700°C

100%

X

  

1073K

800°C

X

X

  

* 100% weden nie erreicht - anzustreben ist wegen der verbesserten Zündwilligkeit und den unterschiedlichen Kraftstoffen  500°C wenn technisch möglich auch max.800°C

Siehe dazu auch <Erwärmungsaufwand> zur Oberflächenglut