Читать книгу Ein Quantensprung, die Gleichraumverbrennung im realen Motor - Franz-Josef Hinken - Страница 10

4.0 Der Verbrennungsmotor

Ein Verbrennungsmotor ist eine Wärmekraftmaschine, die durch Verbrennung eines flüssigen und/oder gasförmigen Kraftstoffs freiwerdende Wärme in mechanische Energie umsetzt. Der Verbrennungsmotor ist im Gegensatz zur Dampfmaschine, Dampf- und Gasturbine, egal ob klein oder groß, flüssige oder gasförmige Kraftstoffe, mobil oder stationär, überall individuell einsetzbar. Jeder Mensch kommt direkt oder indirekt fast täglich mit dem Verbrennungsmotor in Berührung. Das macht den Verbrennungsmotor so einzigartig.

4.1 Varianten von Verbrennungsmotoren

Abb. 4: Varianten Verbrennungsmotor

4.2 Vollkommener Motor

In DIN 1940 ist der vollkommene Motor definiert und dient als Orientierung, wie viel Potenzial noch im Verbrennungsmotor steckt. Der vollkommene Motor erreicht unter der Annahme einer idealen, wärmedichten Gleichraumverbrennung in allen Lastbereichen den maximalen theoretischen Wirkungsgrad. Ein vollkommener Motor setzt eine vollkommene Verbrennung voraus und das in die Atmosphäre abgegebene Abgas wäre damit frei von unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Ruß und NOx. Ein mit Wasserstoff betriebener vollkommener Motor ist sogar CO2-frei, die Abgase eines Wasserstoffmotors sind nichts weiter als heiße, feuchte Luft.

4.3 Realer Motor

Nach Abzug der Einzelverluste wie Ladungsverlusten, unvollkommener Verbrennung, Wandwärmeverlusten usw. ist der reale Motor neben seinem schlechten Wirkungsgrad auch aufgrund seiner Emissionen in der Politik und Öffentlichkeit immer weiter in Bedrängnis geraten. Der reale Verbrennungsprozess im Brennraum eines Motors ist weit entfernt von einer Gleichraumverbrennung. Moderne Verbrennungsmotoren mit aufwendig programmierten ECUs (Engine Control Unit) arbeiten in der Regel im Seiliger-Prozess. Je höher der Gleichraumanteil eines Seiliger-Prozesses, desto größer ist die Klopfneigung. Die Prioritäten in der über hundertjährigen Motorenentwicklung waren fast immer, den Wirkungsgrad zu steigern und das Klopfen zu verhindern. Die Reduktion der Schadstoffemissionen kam erst viel später. Um die strengen Abgasregelungen einzuhalten, wird eine chemische Kleinfabrik an den Motor gebaut. Die größte Herausforderung ist nach wie vor die Reduktion der NOx-Emissionen. Das gilt übrigens auch für den Gleichraumprozess, da Gleichraumprozesse bei gleichen Lambda-Werten ca. 30 % höhere Temperaturen erzeugen.