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Der Verbrennungvorgang im Ottomotor



Der Verbrennungvorgang im Ottomotor

1. Arbeitsweiße eines Ottomotors:

2. Der Otto-Kraftstoff
Otto-Kraftstoff = Benzin oder Superbenzin
Gemenge aus geraden, rzweigten und ringförmigen Kohlenwasserstoffen mit 5-9 C-Atomen.

3. Reaktionen im Verbrennungsraum:

Benzin + Sauerstoff → Kohlenstoffoxide + Wasser

z.B.



Stickstoff + Sauerstoff → Stickstoffoxide

z.B.

4. Abgase: Stickstoffoxide und Kohlenstoffoxide

Kohlenstoffdioxid: Kohlenstoffmonooxid:
. Relativ ungiftig - Farb und Geruchloses Gas
. Treibhausgas - hochgiftig
. entsteht bei allen Verbrennungen - entsteht bei unvollständiger Verbrennung
von organischen Stoffen (nach dem Start und im Leerlauf)

Stickstoffmonooxid Stickstoffdioxid Distickstofftetraoxid

 starke Atemgifte
 für Entstehung des sauren Regens rantwortlich
 bilden Ozon (in Bodennähe)


5. magere und fette Luft/Kraftstoff Gemische

"mageres" Kraftstoff/Luft Gemisch: Luftüberschuss

→ da der Sauerstoff im Verbrennungsraum nicht vollständig mit dem Kraftstoff reagieren kann bilden sich mehr Stickoxide. → Anteil Stickstoffoxide in den Abgasen steigt.

"fettes" Kraftstoff/Luft Gemisch: Kraftstoffüberschuss
→ da nicht genug Sauerstoff vorhanden ist um komplett mit dem Kraftstofff zu reagieren steigt der Anteil an Kohlenwasserstoff Molekülen und der Anteil an Kohlenstoffmonooxid in den Abgasen stark an.

Beispiel: Bunsenbrenner Luftzufuhrregulierung. Je nach dem wie weit das Luftloch geöffnet ist ändert sich Flammenfarbe und die Russentwicklung nimmt zu oder ab. Durch die Regulierung erzeugt man eine mageres oder fetteres Gemisch, was sich auf die Verbrennung auswirkt.

6. Klopfende Verbrennung

Durch starkes erhitzen beim Einspritzen und komprimieren des Kraftstoffes werden von Kohlenwasserstoff Molekülen H-Atome abgespalten. Die entstehenden Molekülbruchstücke nennt man Radikale.

CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 ---> CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2. + .H

Wasserstoffradikale reagieren besonders leicht mit dem Sauerstoff, und zwar auch ohne Zündung durch eine Zündkerze. → unkontrollierte Verbrennung → Beschädigung des Motors


7. Oktanzahl/Klopffestigkeit

Iso-Oktan: Oktanzahl 100
- stark rzweigt

Heptan: Oktanzahl 0
- nicht rzweigt

Oktanzahl 100 beschreibt einen sehr Klopffesten Kraftstoff wie Iso-Oktan. Oktanzahl 0 beschreibt einen sehr Klopffreudigen Krafstoff wie Heptan. Heptan und Iso-Oktan wurden als Bezugssystem definiert. Die Festlegung auf 0 und 100 Oktan ist willkürlich. Klopffestere Kraftstoffe als Iso-Oktan werden mit Oktanzahlen über 100 beschrieben.

Ist an der Tanksäule eine Oktanzahl von 95 angegeben bedeutet das, dass sich das Gemisch wie ein Gemenge aus 95 % Iso-Oktan und 5 % Heptan rhält. Es sagt nichts über die tatsächliche Zusammensetzung des Kraftstoffes aus.

8. Erhöhung der Oktanzahl

1) Cyclisieren: Dabei werden bei höheren Temperaturen in Gegenwart von Katalysatoren kettenförmige Moleküle zu ringförmigen Molekülen umgebaut. (=> bessere Klopffestigkeit / höhere Oktanzahl)

2) Reformieren: Dabei werden bei höheren Temperaturen in Gegenwart von Katalysatoren unrzweigte Moleküle zu rzweigten Molekülen umgebaut. (=> bessere Klopffestigkeit / höhere Oktanzahl).

3) Zusätze: Früher wurde das giftige Bleitetraethyl Pb(C2H5)4 zugesetzt. Heute werden andere Stoffe zugesetzt: Benzen, MTBE ("Methyl-tertiär-butyl-ether"), Alkohole, wie z.B. C2H5OH, etc

Bei zu hohem Bleigehalt im Benzin entsteht Bleistaub im Abgas, der sich an der Lambdasonde und an den aktin Zentren des Katalysators absetzt und ihn unbrauchbar macht, deshalb wird Blei nicht mehr rwendet. Außerdem ist der Bleistaub hochgiftig → rbleites Benzin ist heute gesetzlich rboten.








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