Mehr Sauerstoff im Benzingemisch effizienter?

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo miteinander,

Der Sauerstoff ist doch verantwortlich für die Explosiensfreudigkeit
vom Benzingemisch im Einspritzmotor ?!

Wenn man den Sauerstoffanteil in diesem Gemisch um 20 % erhöht, könnte man doch eine höhere Mehrleistung als 20 % erreichen?!

Wie viel mehr Leistung können wir aus einem Liter Öl mit erhöter Sauerstoffzugabe bei Verbrennungen erreichen? Verhält es sich vielleicht sogar Exponential ?
Würde die Herstellung des Sauerstoffs genau diese „mehr Leistung“ des besseren Benzingemisches wieder auffressen?

Vermutlich ist das alles eine Milchmädchenrechnung.

Bei der Brennstoffzelle ist es doch das Problem, das sehr viel Energie zur Trennung von Wasserstoff und Sauerstoff benötigt wird.
Deswegen kommen wir da grad nicht so recht weiter…

Danke für jede Art von Antwort.

Gruß

Matthias

#2

hallo Matthias

Ins Benzin darfst Du den Sauerstoffträger nicht mischen, das könnte schon auf Stoß reagieren, das ist wie Sprengstoff.
Sauerstoff wird in den Ansaugtrakt bei Dragstern in Form von „Nitro“ eingedüst, aber nur für wenige Sekunden während der Beschleunigungsphase. Der Verbrennungsdruck und die Schnelligkeit der Flammenausdehnung ist um ein Vielfaches höher als bei normalem Benzin-Luftgemisch. Der Motor würde bei längerem Betrieb sterben.

Bei Sandbahn und Eisbahnrennen hat man vor 20 Jahren Nitromethanmotoren von JAP eingesetzt, die Dinger hatten eine enorme Leistung über ein breites Drehzahlband für die damalige Zeit, die Motoren waren aber auch für diesen Treibstoff konstruiert. Ob man das heute noch macht, weiß ich nicht, aber da kann man gurgen und wiken.

Vor 40 Jahren hat mein guter Kumpel Ulli D. -ein begnadeter Autoschrauber- in den Vergaser seines Benz 220 bei laufendem Motor den Schweißbrenner mit voll aufgedrehtem Sauerstoffventil gehalten (kein Acetylen!) nach seinen Berichten hat er den Motor, der wirklich extrem hochdrehte geschrottet: Kolbenboden durchgebrannt, Auslassventile angebrannt und die Ventilsitze waren beim Teufel. Reparatur damals fast 1000DM, ein enormer Preis.

Es wird nix bringen, wenn Du den Motor nicht unmittelbar auf seinen späteren Verwendungszweck konstruierst. Andererseits ist Sauerstoff flüssig tiefkalt so teuer auch nicht, aber ich glaube kaum, dass due in Europa eine Strassenzulassung für eine so gefährliche Kiste bekommst.

Gruß vom Klugscheisser

#3

Hallo Matthias,

Der Sauerstoff ist doch verantwortlich für die
Explosiensfreudigkeit
vom Benzingemisch im Einspritzmotor ?!

das stimmt einigermaßen.

Wenn man den Sauerstoffanteil in diesem Gemisch um 20 %
erhöht, könnte man doch eine höhere Mehrleistung als 20 %
erreichen?!

Nö. Du hast eine optimale Leistung, wenn das Gemisch stöchiometrisch ist. Also die theoretischen Mengen.

Verhält
es sich vielleicht sogar Exponential ?

Nein.

Vermutlich ist das alles eine Milchmädchenrechnung.

Genau.

Gandalf

#4

Hallo miteinander,

Der Sauerstoff ist doch verantwortlich für die
Explosiensfreudigkeit
vom Benzingemisch im Einspritzmotor ?!

Vor allem bei feinster Zerstäubung des Benzins, damit jedes Tröpfchen sofort sein Sauerstöffchen findet. Bei Sauerstoffüberschuß wird also die Verbrennung spontaner und vollständiger, d.h. die Explosion heftiger und auf den Kolben wirken höhere Druckkräfte.

Wenn man den Sauerstoffanteil in diesem Gemisch um 20 %
erhöht, könnte man doch eine höhere Mehrleistung als 20 %
erreichen?!

Das halte ich für übetrieben. Die Motorleistung entstammt der Heizenergie des Benzins. Die Mehrleistung rührt im Wesentlichen aus der vollständigeren Verbrennung; ich glaube nicht, das im Normalfall 20 % des Benzins unverbrannt den Verbrennungsraum verlassen - die man mit Sauerstoffeindüsung zurückgewinnen könnte.

Wolfgang D.

#5

hallo

nur so als randbemerkung zum letzten satz:

  • sauerstoff gibt es fast gratis in der luft. materialien, mit denem man den stickstoff aus der luft filtern kann, gibt es. damit erhält man fast reinen sauerstoff (die paar prozent anteil an co2 und sonstigen gasen stört kaum). insofern ist das produzieren von sauerstoff billig.

  • auch wasserstoff ist nicht gerade teuer. einfach wasserdampf über glühenden kohlenstoff leiten. der kohlenstoff reduziert den wasserdampf zu reinem wasserstoff und oxidiert dabei zu co2. das co2 kann man relativ leicht aus dem wasserstoff rausfiltern.

die annahme, dass wasserstoff so aufändig zum herstellen sie, kommt daher, dass die meisten leute glauben, dass wasserstoff nur durch elektrolyse hergestellt werden kann.

das problem bei wasserstoff ist vielmehr die lagerung: wasserstoff ist bereits bei sehr geringer konzentration hochexplosiv (knallgas) und extrem flüchtig. flüssiger wasserstoff ist aufgrund der sehr tiefen temperaturen auch nicht gerade für den altagsgebraucht praktikabel.

lg
erwin

#6

Hallo,

  • auch wasserstoff ist nicht gerade teuer. einfach wasserdampf
    über glühenden kohlenstoff leiten. der kohlenstoff reduziert
    den wasserdampf zu reinem wasserstoff und oxidiert dabei zu
    co2. das co2 kann man relativ leicht aus dem wasserstoff
    rausfiltern.

die annahme, dass wasserstoff so aufändig zum herstellen sie,
kommt daher, dass die meisten leute glauben, dass wasserstoff
nur durch elektrolyse hergestellt werden kann.

Imho ist die Energie zum Trennen per Elektrolyse haargenau die gleiche, die man später beim ‚Verbrauch‘ des Wasserstoffgases zurück bekommen kann. Was ist denn an Deiner Methode der Vorteil diesbezüglich, einen höheren Wirkungsgrad als 100% wird es da doch wohl auch nicht geben, oder?
Gruß
loderunner

#7

Hallo loderunner,

Imho ist die Energie zum Trennen per Elektrolyse haargenau die
gleiche, die man später beim ‚Verbrauch‘ des Wasserstoffgases
zurück bekommen kann.

Der Wirkungsgrad ist auch hier kleiner 1.

Anmerkung:
Der Strom muss durch das Wasser (Elektrolyt) fliessen.
Du hast also einen Widerstand durch den Strom fliesst, also entsteht Wärme, also Verluste…

MfG Peter(TOO)

#8

Hallo,

Der Wirkungsgrad ist auch hier kleiner 1.

Das ist doch klar.

Anmerkung:
Der Strom muss durch das Wasser (Elektrolyt) fliessen.
Du hast also einen Widerstand durch den Strom fliesst, also
entsteht Wärme, also Verluste…

Nun, auch der Kohlenstoff glüht nicht von allein, und es gibt auch hier keine Isolierung, die keine Wärme nach draußen lässt, und die Produkte des Prozesses tragen Wärme weg und…

Ich hätte halt gern gewusst, was an der Kohlenstoffversion der Erzeugung so viel besser als an der Elektrolyse ist, dass einmal der Wasserstoff teuer ist und einmal nicht.
Gruß
loderunner

#9

Ich hätte halt gern gewusst, was an der Kohlenstoffversion der
Erzeugung so viel besser als an der Elektrolyse ist, dass
einmal der Wasserstoff teuer ist und einmal nicht.

Hallo loderunner,
der Strom muss ja auch irgendwo herkommen. Als Beispiel: Die Stromerzeugung in neueren Kohlekraftwerken hat eine Wirkungsgrad von etwa 40 %.
Grüße
Ulf

#10

Hallo,

der Strom muss ja auch irgendwo herkommen.

das ist mir klar. Der Kohlenstoff glüht aber auch nicht von selber.
Gruß
loderunner

#11

Gibt es , nennt sich Lachgaseinspritzung …

#12

1000 Dank für die Anworten. Zusatz…
Also kann man sagen, dass eine geringfügige Beimischung von Sauerstoff bei der Verbrennung von fossielen Stoffen eine Leistungssteigerung erreicht werden kann?!

Wird so eine Technik bei der Energiegewinnung irgendwo eingesetzt?
(Von Rennsport, Flugzeug-, Raketentechnik mal abgesehen)

Beispiel Kohlekraftwerk:

Ein Kilogramm Kohle hat einen bestimmten Brennwert, kann somit einen Liter Wasser soundsohoch erhizen, und somit soundsoviel Strohm erzeugen.
Wenn dieses Kilogramm bei der Verbrennung mehr Sauerstoff ausgesetzt wird, kann dann damit mehr Strohm erzeugt werden?

Gruß

Matthias

#13

Wenn dieses Kilogramm bei der Verbrennung mehr Sauerstoff
ausgesetzt wird, kann dann damit mehr Strohm erzeugt werden?

Hallo, Matthias,
Klar, das wird auch gemacht. Die Kohle verbrennt eben etwas schneller.
Mehr Energie als drinsteckt wird dabei allerdings nicht erzeugt.

Gruß
Eckard

#14

Ja, es kann durchaus mehr Strom erzeugt werden.
Die Verbrennung mit zusätzlichem Sauerstoff erhöht die
Verbrennungstemperatur, somit besteht eine größere Temperaturdiff.
zwischen dem „Feuer“ und der „Umgebung“. Hierdurch kann der
thermodyn. Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen erhöht
werden. Inwieweit dies allerdings konstruktiv sinnvoll ist
bzw umgesetzt wird , weiß ich leider auch nicht.

#15

Hallo,

Ein Kilogramm Kohle hat einen bestimmten Brennwert, kann somit
einen Liter Wasser soundsohoch erhizen, und somit soundsoviel
Strohm erzeugen.
Wenn dieses Kilogramm bei der Verbrennung mehr Sauerstoff
ausgesetzt wird, kann dann damit mehr Strohm erzeugt werden?

Ja. Aber aus anderen Gründen, als Du vielleicht vermutest:
http://de.wikipedia.org/wiki/Oxyfuel-Verfahren
Gruß
loderunner

#16

Moin Diggi,

Die Verbrennung mit zusätzlichem Sauerstoff erhöht die
Verbrennungstemperatur, somit besteht eine größere
Temperaturdiff.

Womit man sich aber auch Probleme mit dem Abgas einhandelt, Sichwort NOx
Man muß dann einen höheren Aufwand betreiben, um die wieder rauszuholen.

Gandalf

#17

Ein Kilogramm Kohle hat einen bestimmten Brennwert,

Genau so stimmts. Du kannst die Zeit beeinflussen, die es braucht, diesen Brennwert umzusetzen, du kannst die Effizienz beeinflussen, mit der dieser Brennwert nutzbar in andere Energieformen umgesetzt wird. Darüber hinaus gelten wie üblich die Gesetze der Thermodynamik.

Gruß

#18

Eben. Siehe Dieselmotor.

#19

Hallo,

Wird so eine Technik bei der Energiegewinnung irgendwo
eingesetzt?

Beispiel Kohlekraftwerk:
Wenn dieses Kilogramm bei der Verbrennung mehr Sauerstoff
ausgesetzt wird, kann dann damit mehr Strohm erzeugt werden?

Ich weiß nicht, ob das so sinnvoll ist. Irgendwoher muss man den Sauerstoff ja bekommen. Und die Aufkonzentration erfolgt durch Verflüssigen von Luft, wozu sehr viel Energie benötigt wird. In der Bilanz zum Zweck der Energiegewinnung ist die Verwendung von „reinem“ Sauerstoff sicher unsinnig. (Es reicht, soviel normale Luft zuzuführen, damit der Brennstoff vollständig verbrennt. Um schneller mehr Sauerstoff zur Verbrennung zu transportieren, kann man Gebläße oder Luftdüsen einsetzen, was, so glaube ich, ja auch getan wird)

LG
Jochen

#20

hallo

jeder, der schon mal mit holzkohle gegrillt hat, wird dir gestätigen, dass kohelstoff sehr wohl von alleine glühen kann - er braucht nur eine relativ kleine initialzündung.

kohlenstoff oxidiert (verbrennt), bei oxidation wird energie frei - meist in form von wärme. es reicht also, den kohlenstoff einmal anzuzünden, etwas anglühen zu lassen und erst dann den wasserdampf drüber zu leiten (merke - wasserdampf kann weit mehr als 100°C haben und kühlt daher nicht unbedingt die glühende kohle übermässig ab; glühende kohle eignet sich hervorragend zum erhitzen von wasser…).

man braucht also nur einen haufen kohle: ein teil verbrennt, um den rest aufzuheizen, ein teil verbrennt, um dass wasser aufzuheizen, der rest entzieht dem wasser den sauerstoff. läuft praktisch von alleine.

für elektrolyse musst du erst mal strom erzeugen. dafür kannst du auch kohle einsetzen. hast aber einen wirkungsgrad von ca. 40%. weiters gehe ich mal davon aus, dass man mehr strom zum auftrennen von wasser benötigt, als man mit der vereinigung von wasserstoff und sauerstoff gewinnen kann - zumindest solange die thermodynamischen gesetze noch in kraft sind.

lg
erwin