25.09.2015, 16:15
Da ich so nett gebeten wurde und momentan etwas Zeit habe wage ich mal einen Erklärungsversuch .
Das Ergebnis lässt sich mit einem abgewandeltem Ausspruch von Kaiser Karl V vorwegnehmen :
"In meinem Brennraum geht die Flamme niemals unter !"
Um das aber zu verstehen sollten wir uns einmal 3 bekannte Phänomene aus dem Alltag in Erinnerung rufen:
Phänomen 1:
Wenn in einem Krimi jemand ein Gebäude "warm sanieren" möchte, dann kippt er einen Benzinkanister aus und wirft ein brennendes Streichholz hinterher. Das Feuer breitet sich erst über die Flüssigkeit aus und wird dann relativ rasch größer.
Wie unterscheidet sich das nun von der innermotorischen Verbrennung ? Nun da verbrennt der eingespritzte Kraftstoff bei bspw 3000 U/min und VL innerhalb von ca. 2-3/1000 s. Dabei steigt innerhalb einer halben Millisekunde der Druck um 40 bar. Würde der Brandstifter eine solche Verbrennung entfachen, würde er mitsamt seinem Kanister und der Hauswand weit aus dem Haus geschleudert werden.
Worin unterscheiden sich dann diese beiden Verbrennungen? Im Motor ist der Kraftstoff idealerweise verdampft, homogen verteilt, vorverdichtet, vorgewärmt und idealerweise auch im richtigen Mischungsverhältnis vorhanden. Zudem ist das Gemisch durch die Kolbenbewegung heftig turbulent in Aufruhr (Ladungsbewegung genannt!). Explodieren tut letztlich nicht das Benzin sondern nur das ideal verdampfte und vorverdichtete Gemisch, auch wenn es in Fernsehsendungen wie "Alarm für Cobra 11" gerne einmal anders dargestellt wird.
Hinweis: Damit es mit dem Verdampfen auch hinreichend klappt, gibt es im Winter an allen Tankstellen einen speziellen Winterkraftstoff.
Phänomen 2:
Der Verlauf einer Verbrennung wird von dem Gleichgewicht von Wärmezufuhr- und Abfuhr bestimmt. Die Zufuhr ergibt sich aus dem zugeführtem brennbaren Material, die Abfuhr aus den Wärmeverlusten. Da Wasser eine hohe spezifische, kühlende Wärmekapazität hat, die sich beim Verdampfen sogar noch dramatisch steigert, spritzt die Feuerwehr auch so gerne damit herum. Bloß bei brennendem Öl (und Elektrik- hier aber uninteressant !) nimmt sie davon Abstand, was uns jetzt zum dritten Phänomen führt.
Phänomen 3:
Bei brennendem Öl führt das blitzschnell verdampfende Wasser zu einer explosionsartigen Volumenvermehrung des brennenden Öles, wodurch sehr rasch viel Sauerstoff für die Verbrennung erreichbar wird, was die Party erst richtig in Schwung bringt. Einen ähnlichen Effekt nutzt man beispielsweise, wenn man die nur schwach glühende Holzkohle im Grill mittels eines Föhns ein wenig motiviert. (künstliche Ladungsbewegung !)
Nachdieseln:
Mit diesen Beobachtungen im Hinterkopf, wenden wir uns jetzt dem Phänomen des Nachdieseln zu:
Wenn man bei einem Vergasermotor im heißen Leerlauf die Zündung aus macht, dann sinkt die Drehzahl, in der Zündspule ist noch die Energie für eine letzte Zündung gespeichert und es gibt über die Drosselklappe eine leichte dosierte Gemischzufuhr. Hinzu gesellen sich noch eine späte Zündung und eine sehr moderate Luftbewegung durch die niedrige Drehzahl. Als Folge davon wird die letzte über die Restenergie der Zündspule eingeleitete Verbrennung sehr, sehr langsam ablaufen und in Richtung des Brandstifters von oben tendieren. Da aber der Brennraum noch heiß ist, erfolgt keine hinreichende Wärmeabfuhr, durch die die Verbrennung gelöscht werden könnte.
Als Folge davon zieht sich die Verbrennung im Brennraum "ewig" hin, selbst noch über den Ausschiebetakt hinaus. In der nachfolgenen Einlassphase kommt etwas neues "Brennmaterial" dazu, das aber wegen den Randbedingungen und einer hohen Abgaskonzentration im Brennraum auch nur ganz unlustig und langsam zu brennen anfängt. Erst am Ende der folgenden Kompressionsphase kommt etwas (Ladungs-)Bewegung (im wahrsten Sinne des Wortes!) in die Sache, ohne jedoch wirklich motorische Verbrennungszustände zu erreichen. Damit kann sich das Spiel ein weiteres Mal wiederholen.... usw. .
Öffnet man dabei nun die Drosselklappe, erzielt man durch den höheren Volumenumsatz und den dadurch steigenden Druck wieder eine artgerecht schnelle Verbrennung, die spätestens nach dem Auslasstakt auch wirklich zu Ende ist und folglich geht der Motor aus.
Randnotiz:
Dieses Phänomen kann in abgewandelter Form auch in der Volllast in Verbindung mit automatisierten Getrieben auftreten. Bei einem Hochschaltvorgang erfolgt zur Momentenreduzierung ein schneller Zündwinkeleingriff. Um 50% Moment zu reduzieren braucht man eine Spätziehung in der Größenordnung von ca. 35 Grad (bezogen auf den optimalen Zündzeitpunkt). Dadurch verlangsamt sich die Verbrennung wie oben beschrieben. Zwar ist sie durch die hohe Last und Drehzahl immer noch recht flott, aber durch die hohe Drehzahl verbleibt auch viel weniger Zeit. Das kann dazu führen, dass die Verbrennung in der folgenden Kompressionsphase gegen die Motordrehrichtung voll durchstartet, so dass man am Ende der Kompressionsphase einen Zylinderdruck hat, der schon einen erhöhten konstruktiven Aufwand erfordert, den Kopf auf dem Block zu halten. Leider sieht es auf der anderen Seite der Verbrennung noch etwas schlechter aus, so dass ein gebrochener Kolben oder krummes Pleuel die spontane Folge sein können. Hier sollte man also auch wissen was man tut, damit es am Ende nicht heißt: Getriebe durch Momenteneingriff geschützt, aber Motor kaputt.
Gruß
Wutzer
Das Ergebnis lässt sich mit einem abgewandeltem Ausspruch von Kaiser Karl V vorwegnehmen :
"In meinem Brennraum geht die Flamme niemals unter !"
Um das aber zu verstehen sollten wir uns einmal 3 bekannte Phänomene aus dem Alltag in Erinnerung rufen:
Phänomen 1:
Wenn in einem Krimi jemand ein Gebäude "warm sanieren" möchte, dann kippt er einen Benzinkanister aus und wirft ein brennendes Streichholz hinterher. Das Feuer breitet sich erst über die Flüssigkeit aus und wird dann relativ rasch größer.
Wie unterscheidet sich das nun von der innermotorischen Verbrennung ? Nun da verbrennt der eingespritzte Kraftstoff bei bspw 3000 U/min und VL innerhalb von ca. 2-3/1000 s. Dabei steigt innerhalb einer halben Millisekunde der Druck um 40 bar. Würde der Brandstifter eine solche Verbrennung entfachen, würde er mitsamt seinem Kanister und der Hauswand weit aus dem Haus geschleudert werden.
Worin unterscheiden sich dann diese beiden Verbrennungen? Im Motor ist der Kraftstoff idealerweise verdampft, homogen verteilt, vorverdichtet, vorgewärmt und idealerweise auch im richtigen Mischungsverhältnis vorhanden. Zudem ist das Gemisch durch die Kolbenbewegung heftig turbulent in Aufruhr (Ladungsbewegung genannt!). Explodieren tut letztlich nicht das Benzin sondern nur das ideal verdampfte und vorverdichtete Gemisch, auch wenn es in Fernsehsendungen wie "Alarm für Cobra 11" gerne einmal anders dargestellt wird.
Hinweis: Damit es mit dem Verdampfen auch hinreichend klappt, gibt es im Winter an allen Tankstellen einen speziellen Winterkraftstoff.
Phänomen 2:
Der Verlauf einer Verbrennung wird von dem Gleichgewicht von Wärmezufuhr- und Abfuhr bestimmt. Die Zufuhr ergibt sich aus dem zugeführtem brennbaren Material, die Abfuhr aus den Wärmeverlusten. Da Wasser eine hohe spezifische, kühlende Wärmekapazität hat, die sich beim Verdampfen sogar noch dramatisch steigert, spritzt die Feuerwehr auch so gerne damit herum. Bloß bei brennendem Öl (und Elektrik- hier aber uninteressant !) nimmt sie davon Abstand, was uns jetzt zum dritten Phänomen führt.
Phänomen 3:
Bei brennendem Öl führt das blitzschnell verdampfende Wasser zu einer explosionsartigen Volumenvermehrung des brennenden Öles, wodurch sehr rasch viel Sauerstoff für die Verbrennung erreichbar wird, was die Party erst richtig in Schwung bringt. Einen ähnlichen Effekt nutzt man beispielsweise, wenn man die nur schwach glühende Holzkohle im Grill mittels eines Föhns ein wenig motiviert. (künstliche Ladungsbewegung !)
Nachdieseln:
Mit diesen Beobachtungen im Hinterkopf, wenden wir uns jetzt dem Phänomen des Nachdieseln zu:
Wenn man bei einem Vergasermotor im heißen Leerlauf die Zündung aus macht, dann sinkt die Drehzahl, in der Zündspule ist noch die Energie für eine letzte Zündung gespeichert und es gibt über die Drosselklappe eine leichte dosierte Gemischzufuhr. Hinzu gesellen sich noch eine späte Zündung und eine sehr moderate Luftbewegung durch die niedrige Drehzahl. Als Folge davon wird die letzte über die Restenergie der Zündspule eingeleitete Verbrennung sehr, sehr langsam ablaufen und in Richtung des Brandstifters von oben tendieren. Da aber der Brennraum noch heiß ist, erfolgt keine hinreichende Wärmeabfuhr, durch die die Verbrennung gelöscht werden könnte.
Als Folge davon zieht sich die Verbrennung im Brennraum "ewig" hin, selbst noch über den Ausschiebetakt hinaus. In der nachfolgenen Einlassphase kommt etwas neues "Brennmaterial" dazu, das aber wegen den Randbedingungen und einer hohen Abgaskonzentration im Brennraum auch nur ganz unlustig und langsam zu brennen anfängt. Erst am Ende der folgenden Kompressionsphase kommt etwas (Ladungs-)Bewegung (im wahrsten Sinne des Wortes!) in die Sache, ohne jedoch wirklich motorische Verbrennungszustände zu erreichen. Damit kann sich das Spiel ein weiteres Mal wiederholen.... usw. .
Öffnet man dabei nun die Drosselklappe, erzielt man durch den höheren Volumenumsatz und den dadurch steigenden Druck wieder eine artgerecht schnelle Verbrennung, die spätestens nach dem Auslasstakt auch wirklich zu Ende ist und folglich geht der Motor aus.
Randnotiz:
Dieses Phänomen kann in abgewandelter Form auch in der Volllast in Verbindung mit automatisierten Getrieben auftreten. Bei einem Hochschaltvorgang erfolgt zur Momentenreduzierung ein schneller Zündwinkeleingriff. Um 50% Moment zu reduzieren braucht man eine Spätziehung in der Größenordnung von ca. 35 Grad (bezogen auf den optimalen Zündzeitpunkt). Dadurch verlangsamt sich die Verbrennung wie oben beschrieben. Zwar ist sie durch die hohe Last und Drehzahl immer noch recht flott, aber durch die hohe Drehzahl verbleibt auch viel weniger Zeit. Das kann dazu führen, dass die Verbrennung in der folgenden Kompressionsphase gegen die Motordrehrichtung voll durchstartet, so dass man am Ende der Kompressionsphase einen Zylinderdruck hat, der schon einen erhöhten konstruktiven Aufwand erfordert, den Kopf auf dem Block zu halten. Leider sieht es auf der anderen Seite der Verbrennung noch etwas schlechter aus, so dass ein gebrochener Kolben oder krummes Pleuel die spontane Folge sein können. Hier sollte man also auch wissen was man tut, damit es am Ende nicht heißt: Getriebe durch Momenteneingriff geschützt, aber Motor kaputt.
Gruß
Wutzer
Optimismus basiert meist auf einem Mangel an Informationen !
