Diskussion:Verbrennungsluftverhältnis

EIn paar Formeln wären wirklich Hilfreich, ein paar habe ich schonmal hinzu gefügt. Stefan K 14:43, 9. Jun 2006 (CEST)

Habe die Formeln mal überarbeitet und ein paar Zahlen zu Luftverhältnissen hinzugefügt. Wer neuere Zahlen in bezug auf Zündgrenzen und Luftverhältnisse für Otto- und Dieselmotoren hat, der möge sie ändern ;) Badsaiyaman 12:26, 6. Jan. 2007 (CET)

wo kommen denn die formeln her? im thermo Baehr habe ich dazu nichts gefunden...? besonders die sauerstoff näherungsweise! lambda=0,21/(0,21-x02)

--91.192.15.71 13:20, 24. Nov. 2008 (CET) Näherungsweise in lambda=0,21/(0,21-x02) kommt daher, dass luft nicht ganz zu 21 Vol% aus sauerstoff besteht. Diese Formel ist nur im Bereich um lambda=1 relativ genau, ansonsten weichen die Werte deutlich (10%) ab.--Klein Karlchen (Diskussion) 16:31, 24. Sep. 2012 (CEST)

Bei der Variablenerklärung gehört meines erachtens bei xo2 noch das "volumen" vor das % zeichen. Das gibt immer wieder verwirrung und sollte daher klar ersichtlich sein. Gruß

Woher kommt die Zahl 14,5? Korrekt wäre 14,7:1 Siehe dazu auch den Artikel auf der englischen Seite zu AFR (Air Fuel Ratio): http://en.wikipedia.org/wiki/Air-fuel_ratio Gruß Nagilum99 (15:28, 20. Jun. 2010 (CEST), Datum/Uhrzeit nachträglich eingefügt, siehe Hilfe:Signatur)

Laut DIN 1940 (Hubkolben-Verbrennungsmotoren) ist das Verbrennungsluftverhältnis und das Luftverhältnis nicht das gleiche! Das Luftverhältnis ist das Verhältnis \lambda ist das "Verhältnis der für die Verbrennung einer Mengeneinheit des zugeführten Kraftstoffs zugeführte Luftmenge zu der für die vollkommene Verbrennung erforderlichen Mindestluftmenge". Das Verbrennungsluftverhältnis \lambda_v ist das "Verhältnis der im Zylinder eingeschlossenen Luftmenge (Anmerkung: also die IST-Menge) zur der zur (vollständigen) Verbrennung der zugeführten Kraftstoffmenge erforderlichen Mindestluftmenge" Grüße Thomas (nicht signierter Beitrag von 141.3.193.182 (Diskussion) 20:54, 30. Dez. 2011 (CET))

In der Gleichung für die minimale Luftmenge sind alle Vorfaktoren der einzelnen Massenanteil bis zur dritten Nachkommastelle genau angegeben. Da die molaren Massen von Schwefel(Atom) und Sauerstoff(Moleküj) nicht identisch sind, müsste konsequenter Weise der Faktor hier 0,998 betragen. Gruß (nicht signierter Beitrag von Michgoe (Diskussion | Beiträge) 16:52, 12. Feb. 2012 (CET))

Ich würde vorschlagen den Artikel Stöchiometrisches Kraftstoffverhältnis in diesen Artikel einzugliedern und den Begriff im Abschnitt über Verbrennungsmotoren zu erwähnen / zu erläutern. Desweiteren fehlt dem Artikel noch ein Hinweis zur Schadstoffbildung. --Klein Karlchen (Diskussion) 16:31, 24. Sep. 2012 (CEST)

Lst für Diesel ist 14,18 bzw. 14,2 und nicht 14,5. Gibt diverse Quellen dafür, z.B. ISBN 978-3-446-41843-1, Seite 128, Tabelle 9.1 --Mat (Diskussion) 12:34, 4. Nov. 2012 (CET)

Gemischbildung bei Dieselmotoren

Die Aussage im Artikel "Dieselmotoren arbeiten dagegen mit einem mageren Gemisch von \lambda 1,3" ist so leider nicht korrekt. Dieselmotoren bilden kein Gemisch aus, sondern verbrennen den Brennstoff nach dem Prinzip der diffusen Flamme. Aufgrund der kurzen Verbrennungszeit und der ungünstigen Ausformung von Brennraum und Hubraum, des sich während der Verbrennung verändernden Volumens können dabei nur 75-80% der in der Zylinderfüllung vorhandenen Luftmenge tatsächlich zur Verbrennung genutzt werden, ohne das der Motor eine starke Rußentwicklung hat. Die würde bei vollständiger Durchmischung vor der Zündung einem Lambda von 1,3 entsprechen, dennoch ist dies hier nicht anwendbar. Zwar verfügen moderne Dieselmotoren ebenfalls über eine Lambdasonde - jedoch wird diese bei Fahrzeugen mit Partikelfiltern zu Ansteuerung der Rußverbrennung im DPF benötigt. Thomas Merbold (Diskussion) 05:04, 6. Mai 2013 (CEST)

Natürlich bilden Dieselmotoren ein Gemisch aus: im Brennraum. Nennt man "innere Gemischbildung" im Gegensatz zur "äußeren Gemischbildung", wo dem Arbeitsraum einer Verbrennungskraftmaschine bereits fertiges Gemisch zur Verfügung gestellt wird. Das Prinzip der inneren Gemischbildung begrenzt ja gegenüber dem Ottomotor gerade die Drehzahlen eines Dieselmotors. --2A02:8109:2C40:87C:34A3:D045:AB9D:81C5 16:01, 31. Okt. 2022 (CET)

Kühlung

@Tomatenbrille: Es geht um folgende Änderung: Special:Diff/179355228. In der Quelle steht wirklich „Kühlung“; der Kraftstoff verdampft und verbrennt nicht. Damit der Kraftstoff verdampft, muss Verdampungsenthalpie aufgebracht werden, wodurch dem Kraftstoff Wärme entzogen wird, also ein kühlender Effekt erzielt wird. Gruß, --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 16:44, 22. Jul. 2018 (CEST)

Postscriptum: „Ottomotoren werden heute noch immer im Vollastbereich angefettet, um den Motor durch den überschüssigen Kraftstoff, der zwar verdampft, aber kaum zur Verbrennung beiträgt, zu kühlen. (…) Beim Anfetten beseitigt der 3-Wege-Katalysator die CO- und HC-Emissionen nicht mehr, was man aber nicht in der Öffentlichkeit diskutiert haben möchte…“ – Klaus Schreiner: Basiswissen Verbrennungsmotor: Fragen - rechnen - verstehen - bestehen. Springer, Wiesbaden, 2014. ISBN 9783658061876. S. 112

Temperaturen

Wie sieht es eigentlich mit den Verbrennungstemperaturen in Abhängigkeit von Lambda aus?

Kühlung bei Gasturbinen: Sekundärluft / Wasser einspritzen ?

Zitat: "Bei Gasturbinen läuft die Verbrennung innerhalb der Brennkammer am Flammhalter nahe λ = 1 ab, die nachfolgende Zuführung von Sekundärluft erhöht die Werte auf λ = 5 und mehr. Die Luftzahl ist deshalb so hoch, weil die Höchsttemperatur in der Brennkammer (bis 1600 °C) und die maximale Eintrittstemperatur in die Turbine (bis 1400 °C) nicht überschritten werden dürfen."

• Warum wird die Sekundärluft erst hinter der Brennkammer zugeführt und nicht direkt Lambda abgemagert ?
• Arbeiten wirklich alle Gasturbinen nach dem Prinzip mit Sekundärluft hinter der Brennkammer ?
• Könnte man statt (aufwändig komprimierter) Sekundärluft auch etwas Wasser einspritzen, um den Kühleffekt zu erreichen + mit entstehendem Wasserdampf den Volumenstrom expandieren: Auf diese Weise sollte man Leistung + Wirkungsgrad deutlich erhöhen können – oder ?

→ Wenn es dafür Anwendungs-Beispiele gibt, wäre zumindest ein Link an dieser Stelle hilfreich (gern auch per Verweis auf Hauptartikel Gasturbine, wenn Varianten besser dort im Detail abgehandelt werden)…

-- KillNoise ☺ ^(DS) 15:42, 17. Mär. 2019 (CET)

Minimale Luftmasse

Bei ventilgesteuerten 2-Takt-Schiffsdieselmotoren ist ein völliger Austausch der Abgase durch Frischluft möglich. Das heisst, ein solcher Motor kann mit 14,5 kg Frischgas pro kg Diesel betrieben werden. Auch ein 4-Takt-Atkinson-Motor, bei dem der Kolben beim Ausstosshub weiter nach oben fährt als beim Verdichtungshub, kann mit 14,7 kg Luft pro kg Benzin betrieben werden. MfG --Bergdohle (Diskussion) 23:40, 14. Jan. 2019 (CET)

@Bergdohle: Wenn man das Verbrennungsluftverhältnis bis zur Rauchgrenze senkt, müssten doch auch noch niedrigere Werte möglich sein. Wenn man jetzt allerdings den Luftbedarf bei Lambda ≈ 1,0 beschreiben will, dann hast du natürlich recht. Mit entsprechender Ventilzeitüberschneidung kann man eigentlich jeden Motor soweit spülen, dass ein völliger Austausch der Abgase durch reine Frischluft erfolgt, vorausgesetzt, man hat eine großzügige Aufladung. Bei Kompressionshubeinspritzern kann man so sinnvoll eine Mehrleistung erzielen, bei Saughubeinspritzern oder Saugrohreinspritzern bzw. Vergasermotoren hat man aber das Problem, dass man Benzin unverbrannt in den Auspuff drückt. Gruß, --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 11:52, 15. Jan. 2019 (CET)

Versteh ich nicht: Luftzahl bei Abgasrückführung

„Bei Saugmotoren enthält die Frischgasladung immer einen Anteil Abgas des vorangegangenen Arbeitstaktes. Der Restgasanteil entspricht dem Brennraumvolumen im OT mal Abgasdruck. Deshalb liegt der "Mindestluftbedarf" (Luft plus Abgas) beim Ottomotor etwa 20 % höher als mit reiner Luft. Auch Abgasrückführung leistet ihren Beitrag.“

@Bergdohle:: Wie kann ein (doch wohl als inert anzusehender) Abgasanteil den Luftbedarf beinflussen? Zu was trägt Abgasrückführung bei? --Tomatenbrille (Diskussion) 13:48, 27. Jan. 2019 (CET)

@Tomatenbrille. Eine neue Gasladung im Zylinder besteht beim Otto-Saugmotor aus Abgas und Luft. Deshalb enthält die Ladung weniger Sauerstoff als normale Luft. Deshalb ist die Gesamtladungsmasse etwa 20% höher als mit frischer Luft, was de facto zu einem Lambda von 1,2 führt. Mit Abgasrückführung kannst du bei Teillast den Verdichtungsdruck und die Zündtemperatur besser halten als mit der Drosselklappe alleine. --Bergdohle (Diskussion) 16:44, 27. Jan. 2019 (CET)

da bin ich jetzt aber auch verunsichert mit den Definitionen: Luftzahl Lambda bezieht sich doch wohl stets auf O2 : Brennstoff und sollte sich gegenüber der reinen Frischladung nicht verändern, wenn inertes Abgas zugefügt wird, egal ob durch mangelhafte Spülung oder gewollte AGR, oder ?

Füllgrad, Liefergrad, Luftaufwand, Fanggrad bei Abgas-Beimischung unklar

Zu unterscheiden wäre auch zwischen Liefergrad (auf Hubraum bezogene Menge an Frischladung = O2/Luft bzw. Gemisch) und Füllgrad (gesamte zu komprimierende Gasmenge inkl. inertem Abgas-Anteil).

Die Verwirrung gilt übrigens insgesamt für Differenzierung zwischen Liefergrad und Luftaufwand in Bezug auf Fanggrad und (inerte) Abgas-Beimischung, sei es als gezielt Gemisch-verdünnende AGR beim Viertakter oder als geduldete oder evtl. sogar erwünschte Abgas-Retentention bei unvollständigem Ladungswechsel bzw. Spülung.

Auch die Differenzierung zum Luftaufwand scheint genauer betrachtet dermaßen komplex, dass beide in einem gemeinsamen Artikel genauer erklärt werden sollten !

Viel Spaß auf dieser Baustelle ! --88.70.148.157 15:00, 29. Mär. 2019 (CET)

Mach die Geschichte nicht komplizierter als sie ist! Das Lemma heisst Luftverhältnis. Lambda 1 heisst: Im Abgas befindet sich kein Sauerstoff und kein Brennstoff mehr. Im Abschnitt Luftbedarf wird einfach bemerkt, dass die Menge (in kg) der Gasladung höher sein kann wegen dem zusätzlichen CO2 und H2O durch Rest- oder Rückführ-Gas. --Bergdohle (Diskussion) 17:50, 29. Mär. 2019 (CET)

@Bergdohle, Tomatenbrille: Behauptung "Lambda 1 heißt: Im Abgas befindet sich kein Sauerstoff und kein Brennstoff mehr." scheint mir so nicht haltbar (siehe nachfolgender Abschnitt) --88.71.245.221 14:10, 1. Apr. 2019 (CEST)

gewährleistet Lambda = 1 eine vollständige Verbrennung (Restsauerstoff ≈ 0) ?

Also ist Lambda streng das stöchiometrische Verhältnis O2 zu Brennstoff (ohne Berücksichtigung von inertem N2 & Abgasrückführung) ?

"Lambda = 1 → vollständige Verbrennung" funktioniert leider nur auf dem Papier perfekt: tatsächlich bleiben bei Lambda = 1 neben O2-Rest noch reichlich CO + Ruß etc., weil sich die Moleküle nicht so schnell zusammenfinden. Erst mit Luftüberschuss bei Lambda > 1,1 verbrennt der Kraftstoff einigermaßen vollständig. Umgekehrt geht Restsauerstoff ≈ 0 nur mit fettem Lambda < 0,9.

Ein inerter Abgas-Anteil stört die "Molekül-Findung" bei Verbrennung mindestens wie Luftüberschuss: 50% AGR dürfte jedenfalls kaum besser brennen als Lambda = 2 (hängt aber auch von Kompression & effektiver Temperatur ab: Ein Diesel sollte das packen, während Otto da schon eher verhungert) --88.71.245.221 06:15, 1. Apr. 2019 (CEST)

Heißes Restgas kann bei Tieflast (Leerlauf) die Verbrennung fördern, weil die Zündtemperatur bei geringem Verdichtungsdruck eher erreicht wird. Ansonsten stimmen deine Ausführungen. Es scheint mir aber nicht zum Hauptthema des Artikels zu passen. --Bergdohle (Diskussion) 10:23, 1. Apr. 2019 (CEST)

Bestpunkt, Russgrenze und Lambda

@ Tomatenbrille. Der Bestpunkt bezieht sich auf den maximalen Wirkungsgrad. Jeder Motor hat diesen "Punkt" im Muscheldiagramm bei einer bestimmten Drehzahl und bei einem bestimmten Drehmoment. Der Dieselmotor erreicht diesen Punkt etwa mit Lambda 1,4 und der Benziner mit etwa 1,1. Sichtbaren Russausstoss erzeugt der Diesel unter 1,4 (mit etwa 1,0 bei Volllast oder Vollbeschleunigung). Der Benziner hat eine kaum sichtbare Volllastanreicherung bei etwa 0,9. MfG --Bergdohle (Diskussion) 15:27, 10. Dez. 2019 (CET)

Warum Lambda?

Gibt es einen historischen Grund für die Wahl dieses Buchstaben des griechischen Alphabets? Der Konzentrationsverlauf (bzw. dessen Diagramm) von CO zu NOx um Lambda = 1 beispielsweise? So wurde es mir "überliefert". Dazu finde ich jedoch nichts.--Eheran (Diskussion) 14:06, 3. Nov. 2020 (CET)

Das ist in den Naturwissenschaften allgemein üblich, griechische Buchstaben zu verwenden. λ wird für alles mögliche verwendet, siehe en:Lambda#Lower-case_letter_λ. Beste Grüße, --Johannes (Diskussion) (Aktivität) (Schwerpunkte) 18:06, 3. Nov. 2020 (CET)

Themeneingrenzung fehlt komplett

Stöchiometrisches Gemisch ist nur für Ottomoren relevant. Lambdasonden beim Diesel gibt es meiner Ansicht nach nicht. Das könnte man ruhig mal vorweg schreiben.

Dann folgende Probleme im Abschnitt "Stöchiometrischer Luftbedarf"

Erstmal gehört der Diesel da nicht hin, weil er keinen Stöchiometrischen Luftbedarf hat! Steht da auch: Diesel kann nur bis zu Rußgrenze betrieben werden und die liegt in etwa bei Lambda ~ 1,3. Also in den Bereich stöchiometrischen Gemisches kommt ein Diesel nicht. 1,3 ist Minimum. Dass Dieselgemisch theoretisch auch stöchiometrisch sein kann ist natürlich so, aber dann darf man das ganz sicher nicht mit "stöchiometrischer LuftBEDARF" überschreiben. Besser wäre dann in jedem Fall "stöchiometrisches Gemisch" oder "Misch(ungs)verhältnis".

Dann noch ein weiteres Problem:

"Dieser Restgasanteil entspricht dem Brennraumvolumen im oberen Totpunkt (OT) mal Abgasdruck."

"Turbomotoren können den Gaswechsel ohne Restgasanteil betreiben (λ = 1,0)."

Das ginge dann ja nur mit einem Abgasdruck von Null!

Also, eins von Beiden stimmt nicht oder es gibt eine Querspülung (Ein- und Auslassventil sind gleichzeitig geöffnet). Dann müsste man das bitte dazu schreiben, denn das ist dann nicht mehr so, wie man sich im Allgemeinen die Steurung eines Viertakters vorstellt.

Man spricht zudem vom "Ladungswechsel" nicht vom Gaswechsel.

Und Ottomotor und Dieselmotor muss man wirklich besser auseinanderhalten bei diesem Thema, sonst steigt da keiner durch.

--2A02:8109:2C40:87C:34A3:D045:AB9D:81C5 15:59, 31. Okt. 2022 (CET)