LPG/Autogas und "das Märchen von Gas verbrennt heisser als Benzin"

  • Da es sich ja immer noch hartnäckig das Gerücht bzw Märchen vom "Gas verbrennt viel heisser als Benzin hält, hier nun die an anderer Stelle versprochene lange Abhandlung wie das denn nun so ist mit dem Gas und dem Benzin.

    Die Verbrennungstemperatur von Gas ist 1925°C , Benzin 1986°C und von Diesel 1948°C.

    Ansich ist das auch völlig uninteressant! 1900°C und mehr würde kein Ventil aushalten.

    Der Temperaturverlauf nimmt während des Expansionstaktes stark ab. Die Bauteile des Brennraumes sind alle gekühlt, denen tut also die reine Verbrennungstemperatur von 1900°C und mehr nicht weh.

    Kritisch wird es für die Ventile, speziell Auslaß, exakt dann, wenn sie aufgehen müssen.
    Dann verlieren sie kurzzeitig den Kontakt zum Zylinderkopf und damit zum Kühlkreislauf.
    Und ausgerechnet in dem Moment strömt da auch noch heisses Abgas vorbei - unangenehm.
    Die Ventile nehmen in dieser Zeit eine enorme Wärmemenge auf (die sie ja gerade nirgendwohin abgeben können), danach kommt beim Schließen der Ventileinschlag, der ziemlich hart ist. Und hier kommt es jetzt auf die Temperaturfestigkeit der Ventile und Ventilsitze an.

    Entscheidend ist also nicht allein, ob die Teile gehärtet sind (das sind heute ALLE Ventile und ALLE Ventilsitze, in JEDEM x-beliebigen-Motor !), sondern welche Festigkeit sie bei hohen Temperaturen haben. Entscheidend ist aber wie gesagt nicht die Verbrennungstemperatur, sondern die am Ende des Expansionstaktes übrig gebliebene Abgastemperatur. Und nur die ist bei Gas deutlich heißer als Benzin (Benzin im Saugmotor ca. 850...900°C, bei Gas können es schon mal 950°C und mehr werden.)

    Entscheidend hierfür ist die Wärmebilanz des Motors. Es geht immer ein Teil der Gesamtenergie in die mechanische Leistung (logisch), ein Teil ins Kühlwasser, ein Teil in die äußere Wärmeabstrahlung des Motors, und ein Teil eben ins Abgas.

    Und hier kommt der Unterschied zwischen Benzin und Gasen zum Tragen (sowohl CNG als auch LPG).

    Benzin besteht aus ringförmigen Kohlenwasserstoffen, die zur Verbrennung aufgecrackt werden müssen. Dies geschieht nur unvollständig, es bleiben Restmolekülketten übrig (die man als HC-Emissionen kennt), und diese können im Abgas Wärme aufnehmen.

    CNG und auch LPG haben nur sehr kurze Molekülketten (CNG eigentlich gar keine), daher bleiben im Abgas weniger Restmolekülketten übrig. Die Folge ist, daß das Abgas eine geringere spezifische Wärmekapazität hat. Es kann also pro Kilogramm und Kelvin Temperaturerhöhung weniger Wärme aufnehmen als das Abgas der Benzinverbrennung.

    Um jetzt aber aus der Wärmebilanz dieselbe Energiemenge abzuführen (was es nun mal muß), kann sich also nur ein höheres Temperaturniveau einstellen. Deshalb haben kurzkettige Kraftstoffe (auch Ethanol oder Methanol) im Motor immer eine höhere Abgastemperatur. Und dafür sind die meisten Motoren von Haus aus nicht ausgelegt.

    V-Lube/P1000/Flashlube usw (im weiteren Verlauf "Ventilschutzwirkstoff" genannt) vernebelt nicht einfach, und transportiert auch keine Wärme.

    Der Trick bei dem Ventilschutzwirkstoff ist, daß es eine Flüssigkeit ist, die (ähnlich dem Benzin) im Ansaugtrakt verdampft, also ihren Aggregatzustand ändert, von flüssig nach gasförmig. Bei diesem Verdampfen braucht jede Flüssigkeit Energie, die sie ihrer Umgebung entzieht (Verdampfungsenthalpie). Eine Flüssigkeit nimmt also beim Verdampfen Wärme auf. Dieser Effekt geht im Motor verloren, wenn der Kraftstoff, den man in den Ansaugtrakt gibt von vornherein schon gasförmig ist, CNG oder LPG (nach dem Verdampfer).

    Der Ventilschutzwirkstoff simuliert also nur vor der Verbrennung die fehlende Verdampfungskühlung, die man sonst mit Benzin gehabt hätte.
    Es sorgt damit dafür, daß man nicht schon beim Verdichten, also bevor die Verbrennung überhaupt stattgefunden hat, schon höhere Temperaturen erreicht, als mit Benzin. Damit erhöht es die Standfestigkeit eines Motors schon, die Abgastemperatur bleibt aber trotzdem noch höher als im Benzinbetrieb. Der Ventilschutzwirkstoff tut vor allem den Einlaßventilen gut, die im Benzinbetrieb von der Verdampfungskühlung profitieren und im Gasbetrieb nicht mehr.

    Das mit dem "Schmieren" ist so eine alte Mär. Schmieren tut man weder mit Benzin noch mit Ventilschutzwirkstoff irgendwas am Ventilsitz, das hat auch früher Blei nicht getan, und Ventilsitze müssen auch nicht "geschmiert" werden. Was man wohl erreicht, ist eine gewisse Dämpfung.

    Wenn das Ventil am Ende seines Hubes im Ventilsitz aufsetzt, ist dies ein ziemlich harter Schlag, Metall auf Metall, der noch dazu ziemlich oft vorkommt . Wenn jetzt auf dem Einlaßventil noch ein kleiner Kraftstoffilm sich abgesetzt hat, dämpft dieser den Einschlag. Beim Auslaßventil übernehmen diesen Part die Abgasbestandteile (z.B. auch Ruß). Wenn man jetzt im Ansaugvorgang gar keine Flüssigkeit mehr hat, fehlt diese Dämpfung, ebenso wenn man im Abgas weniger übriggebliebene Molekülketten oder Ruß hat, hat man geringere Dämpfung. Dies ist aber eher ein sekundärer Effekt, und "Schmierung" ist das falsche Wort dafür. Der Temperatureinfluß ist deutlich größer.

    Gruß Thomas

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  • Die Ventile verlieren nie den Kontakt zum Kühlkreislauf, da hinter den Ventilschaftdichtungen die Ventilschäfte vom Ölkreislauf "gekühlt" werden. Gerade diese Ventilschaftdichtungen verschleißen aber bei zu hohen Temperaturen und das führt schließlich dazu, dass Öl in den Verbrennungsraum (beim Einlaßventil) gelangt und nur unvollständig verbrannt wird oder Öl in die heißen Abgase (beim Auslaßventil) gelangt; beides führt zu bläulichen Abgaswolken, die nach Öl stinken.


    Deine Aussage ist nicht korrekt: "Der Ventilschutzwirkstoff simuliert also nur vor der Verbrennung die fehlende Verdampfungskühlung, die man sonst mit Benzin gehabt hätte." Wenn man sich die chemische Zusammensetzung eines derartigen Additivs mal anschaut, wird man als Chemiker (s. mein Profil) sofort sehen, dass eine Verdampfung des Additivs im Ansaugtrakt praktisch nicht möglich ist. Das zeigt schon die ölige Konsistenz eines solchen Produkts.


    Das tröpfchenweise zugesetzte Additiv wird höchstens vernebelt und so in den Verbrennungsraum eingesaugt und verbrannt. Die Verbrennungsrückstände bilden dann quasi eine "Schutzschicht" auf den Ventilsitzen und "dämpfen" somit den Ventileinschlag. Bei Motoren mit gehärteten Ventilsitzen ist daher auch kein Additiv nötig. Ich hatte z.B. einen Dacia Logan 1,6 mit einer Prins LPG-Verdampfer-Anlage; dieser Motor hatte bereits gehärtete Ventilsitzen und brauchte daher kein Additiv. Er Läuft immer noch mit nunmehr 300.000 km und ausschließlichem Gasbetrieb!


    Bei meinem Tucson ist eine Prins DLM3.0-Anlage verbaut. Die benutzt über einen Bypass die originale Einspritzanlage des Motors und so wird eben LPG statt Benzin flüssig in den Brennraum eingespritzt.


    Umfangreiche Untersuchungen von Hyundai Kia und Prins in Zusammenarbeit mit der niederländischen Universität haben gezeigt, dass LPG-Kraftstoff ein sehr geeigneter Kraftstoff in Kombination mit einem Direkteinspritz-Motor ist. Der Wirkungsgrad des Motors durch die Verwendung von Flüssiggas ist deutlich gestiegen. Dies führt zu einer zusätzlichen CO2-Reduktion von 10%. Der erhöhte Wirkungsgrad des Motors ist ein Ergebnis der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Flüssiggas (Aussage von PRINS).


    Eine flüssig einspritzende Anlage kühlt während des Verdampfens die Luft durch die nötige Verdampfungswärme im Ansaugtrakt herunter, wodurch die Zylinderfüllung (analog zur klassischen Benzineinspritzung vor dem Einlassventil) verbessert wird. Daher ist oft kein Leistungsverlust messbar oder sogar ein leichter Leistungsgewinn zu beobachten. Dieser wird nochmals durch die höhere Oktanzahl verstärkt, die eine Verschiebung des Zündzeitpunkts in Richtung „Früh“ erlaubt. Dies wird durch den Klopfsensor eingestellt (https://de.wikipedia.org/wiki/Autogas).

    Tucson TLE 1.6 T-GDI 7GangDCT 2 WD, LPG (PRINS DLM3.0), Brink AHK abnehmbar, GT-RADIAL 4SEASONS (225/55 R18 TL 102V 4SEASONS XL M+S), EZ 07/2020 (2019 Facelift EU-Neufahrzeug aus Bulgarien; v. Importeur ausgerüstet mit v. HYUNDAI zugel. Direct LiquiMax LPG-Anlage mit Direkteinspritzung + Valve-Protector Additiv-Anlage (Addeco m. Freischalt-Dongle) unter Wahrung der HYUNDAI-Garantie mit 5 Jahren Zusatzgarantie auf LPG-Anlage]

    Standard GEN5 Navigation; Stand: *.EUR.SOP.V140.231011.STD_M

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