Eine andere Möglichkeit, Luft in Automotoren zu erwärmen?

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Wenn die Benzinverbrennung nur eine Heizmethode ist, mit der sich die Luft ausdehnt und Druck erzeugt, warum können wir dann während der Verbrennungsphase keinen anderen Weg finden, um die Luft im Motor zu erwärmen? Haben die Leute es versucht?

engine-theory

— DeusIIXII
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4

Tatsächlich besteht der größte Teil der Luft nicht aus Sauerstoff, sondern aus Stickstoff. Die Stickstoffexpansion macht also den größten Teil der Arbeit. Während der Verbrennung wird der Sauerstoff tatsächlich mit dem Brennstoff kombiniert, um Wasserdampf (das Oxid von Wasserstoff) und Kohlendioxid zu bilden. Was sich also genau genommen ausdehnt, ist Wasserdampf, Kohlendioxid und Stickstoff, nicht Sauerstoff.

— juhist

Wir taten es, also nicht Luft als solche, sondern eine Mischung aus Luft und Wasser; Die Dampfmaschine war ein Vorläufer der Benzinmaschine, die mit einem Überhitzer ein Gas erzeugte, mit dem die Kolben bewegt wurden.

— Steve Matthews

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Wie JUHIST sagte, wurde in der Geschichte des motorisierten Verkehrs nahezu jeder Kraftstoff aus der Ferne ausprobiert. Benzin und Diesel wurden populär, weil:

Sie sind einfach zu bedienen
Sie sind einigermaßen sicher
Sie sind in enormen Mengen verfügbar, genug, um fast eine Milliarde Autos zu tanken.
sie können billig hergestellt werden,
Sie haben eine ausreichend hohe Energiedichte, um nicht viel Platz in Anspruch zu nehmen.

Seit der ersten Ölkrise in den frühen 1970er-Jahren wird nach einer Alternative zu Benzin und Diesel gesucht. Es wurden viele mögliche Lösungen ausprobiert, aber alle haben mindestens eines der oben genannten Kriterien nicht erfüllt. Die Revolution der Elektroautos in den letzten Jahren ist das erste Mal, dass eine Alternative gefunden wurde, die 1-3 erfüllt und den Kriterien 4 und 5 nahe genug kommt.

— Hobbes
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Darf ich vorschlagen: 5. Hohe Energiedichte.

— Andrew Morton

Gut, fügte hinzu,

— Hobbes

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Ja, die Leute haben es versucht. Beispielsweise können Sie neben Benzin auch Diesel verwenden. Sie können Alkohole (Ethanol, Methanol) verwenden. Der Kraftstoff muss nicht einmal flüssig sein: Sie können Erdgas verwenden. Alle diese Kraftstoffe wurden in Autos verwendet. Der wahrscheinlich exotischste Brennstoff ist Holzgas , das eine separate Einheit benötigt, um Holz in Synthesegas umzuwandeln.

Der Kraftstoff muss nicht einmal wie bei Verbrennungsmotoren in den Motor eingespritzt werden. In diesem Fall spricht man von einem Verbrennungsmotor . Der wahrscheinlich bemerkenswerteste externe Verbrennungsmotor ist der Stirlingmotor . Externe Verbrennungsmotoren haben jedoch ein geringes Leistungsgewicht, so dass es unwahrscheinlich ist, dass externe Verbrennungsmotoren in Personenkraftwagen eingesetzt werden.

— juhist
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Es wurden externe Verbrennungsmotoren eingesetzt, bevor interne entstanden. Dies war zu Beginn des Automobilzeitalters. Siehe dazu diesen Wiki-Artikel .

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

Es gab auch Kohle- und Holzautos.

— Mark

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Ich vermute, dass der bemerkenswerteste Verbrennungsmotor eine Dampfmaschine ist.

— Random832

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"Wenn Gas nur eine Heizmethode ist, mit der sich die Luft ausdehnt und Druck erzeugt", ist dies nicht der Fall.

Die Verbrennungsprodukte erhöhen auch den Druck im eingeschlossenen Volumen, siehe das Ideale Gasgesetz :

pV = nRT

Sowohl n als auch T werden durch die Verbrennung erhöht; V bleibt im Moment der Verbrennung gleich, daher muss p zunehmen.

— Andrew Morton
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2 C8H18 + 25 O2 = 16 CO2 + 18 H2O // Das ist also (vorausgesetzt, Octan ist ein Benzinmolekül typischer Größe - das Endergebnis liegt bei Pentan etwa einen halben Prozentpunkt höher) 34 Ausgangsmoleküle pro 25 eingegebenen Sauerstoffmolekülen 30% der Luft sind Sauerstoff, und die Anzahl der Moleküle nimmt um (bis zu) 11% zu. Scheint nicht beeindruckend gegen die temperaturbedingte Zunahme.

— Random832

Das OP geht davon aus, dass der einzige Grund, das Gemisch zu verbrennen, darin besteht, es durch Erhitzen zu expandieren.

— Andrew Morton

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Es ist ein Gleichgewicht. Sie versuchen, die Brennkammertemperaturen höher zu halten und den Wirkungsgrad des Gases zu erhöhen. In einem typischen Motor gehen rund 40% dieses Potenzials allein durch Kühlung verloren. Sie verlieren über 30% direkt aus dem Abgas, weshalb Sie Turbolader sehen, die zur Steigerung der Effizienz eingesetzt werden. Die anderen 10% sind Reibungsverluste, so dass Sie die magischen 20% (geben oder nehmen Sie ein paar Prozent) Effizienz haben, die wir derzeit haben.
Wenn Sie zu hoch gehen, haben die Kolbenringe Probleme, die Zylinderwände zu schmieren, und Sie haben erhöhten Verschleiß.

Nun muss die Kraftstoffart daraus noch die Zylinderwände schmieren. Es gab Ringkonstruktionen, um die Effizienz des Gases zu erhöhen, aber keine lieferte zuverlässige Ergebnisse.

Es ist wieder eine Balance. Es hat Versuche an exotischen Ringen und Zylindern gegeben, den thermischen Wirkungsgrad vieler Arten von flüchtigen Brennstoffen zu erhöhen. Das Endergebnis ist jedoch, dass die Brennkammer ein Temperaturniveau erreicht, mit dem wir derzeit arbeiten.

Ein "heißer" Motor sorgt für einen erhöhten thermischen Wirkungsgrad. Die Rückgewinnung des Abgases durch Turbolader erhöht den Wirkungsgrad. Beide haben bereits ein paar Zecken über 20% bekommen.

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Der nächste Schritt besteht darin, die Reibungsverluste weiter zu beseitigen. Dies wird derzeit (auf F1- / Rennstrecken) durchgeführt und sollte in einigen Jahren in High-End-Fahrzeugen verfügbar sein, die später durch die Verwendung von computergesteuerten Ventilen mit freiem Ventil und Magnetventilantrieb zu Standardautos werden. . . Sie ermöglichen eine verbesserte Steuerung des Auslasszeitpunkts und eine Optimierung der Effizienz von Turboladern. Die elektronischen Ventile ermöglichen auch eine kontrollierte Luft-Kraftstoff-Aufnahme. Die Zeiten ölbetätigter Ventile mit unterschiedlichen Drehzahlbereichen werden durch Millisekundengenauigkeit ersetzt, da Motor und Getriebe dies für den jeweiligen Zustand erfordern.

— cerial
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