Verbrennungsmotor als Wärmequelle

Dieses Thema im Forum "Technik" wurde erstellt von Zanmatou, 12 Dez. 2012.

  1. Hey
    Ich muss für die Uni eine Studien- bzw. Semesterarbeit über Motorsteuerungssysteme schreiben. Dabei soll der Hauptteil auf der Fragestellung basieren, wie man einen "normalen" Benzin-Verbrennungsmotor so steuern kann, dass ungeachtet des Wirkungsgrad möglichst viel Wärme erzeugt wird. Es soll die Abwärme quasi zum Heizen eines Einfamilienhauses genutzt werden, also prinzipiell ein Blockheizkraftwerk. Das erzeugte Drehmoment muss nicht groß ausfallen, dass nur ein kleiner Generator angetrieben werden muss.
    Deswegen jetzt meine Frage:
    Hat irgendjemand eine Idee, wo ich geeignete Quellen finden kann? Hab schon bei Google nach allen möglichen Optionen gesucht und finde nichts weiteres. :(

    Würde mich freuen, wenn mir jemand Hinweise für "vertrauenswürdige" Quellen nennen könnte.

    Schöne Grüße,
    Kevin
     
  2. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Hallo Kevin

    eine vertrauenswürdige Quelle die dir sagt wie man aus einem "Drehmotor" einen Heizmotor oder auch einen Leuchtmotor macht
    wird nicht so einfach zu finden sein.
    Da die eigentliche Aufgabe lautet: Erzeuge Drehbewegung mit möglichst kleiner Wärmeerzeugung.
     
  3. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Hallo Zanmatou

    Wie Elektrik schon treffend bemerkt hat, ist es der Sinn eines Motors, mechanische Energie bereit zu stellen.
    Dein Plan kann nicht funktionieren, weil der Motor eine gewisse Größe haben muss, um die benötigte Menge Heizungsenergie abzugeben; das dürfte sich im 80kW Bereich bewegen.
    Damit bekommst du auch mehr mechanische Leistung(elektrische Energie), als du haben willst.
    Die Motorsteuerung ( Zündzeitpunkt) kann zugunsten höherer Wärmeabgabe nur sehr gering beeinflusst werden und es würde zu höherem Treibstoffverbrauch und enorm gesteigertem Verschleiß führen.
    Sinnvoller hielte ich bessere Isolation des Kühlkreislaufs mit Abzweigung elektrischer Energie zur Wärmehaltung bzw. -komplettierung.
    Da sehe ich ein gewisses Potential, weil die mechanische Leistungsabgabe wohl höher als benötigt ist.
    Davon abgesehen, ist nicht klar, was du unter "kleinem Generator" verstehst.
    Für einen EVU Mann ist 300kW noch klein.
    Der Ansatz ist schlicht falsch.

    Gruß
    Rochus
     
  4. Hallo

    Was hältst du von einer "normalen" Heizung in Kombination mit einen Stirlingmotor? Der hat im Vergleich zum Verbrennungsmotor viel weniger Verschleiß und braucht nur etwas Wärme. Und wie jeder weiß, ist eine Heizung bestens zur Wärmeerzeugung geeignet.

    Gruß
     
  5. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Da gibt es einen direkten Zusammenhang - wer imstande sein sollte, diesen Zusammenhang aufzuheben, hat das perpetuum mobile erfunden.

    Deine Fragestellung ist vollkommen unausgegoren - eine sinnvolle Beantwortung daher unmöglich. Bis daraus eine vernünftig zu bewertende Arbeit werden soll, muss erst noch die Basis erarbeitet werden.
     
  6. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Servus,

    ganz einfach! Vollgas geben und gerade so viel kühlen dass der Motor noch überlebt.

    Also Quellen wirst Du da keine, oder wenn doch nur sehr wenige finden, da die Motorenentwicklung genau in die andere Richtung geht...

    Gruß
    Daniel
     
  7. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Lieber Rochus,
    da liegst du aber ORDENTLICH falsch:
    Benzinmotoren haben im Idealfall (nahezu Vollgas bei der Drehzahl des maximalen Drehmomentes) einen Wirkungsgrad von 37%,
    d.h rund das Doppelte der abgegebenen mechanischen Energie geht als Wärme verloren.
    Über den Daumen kann man also sagen, dass die dem Sprit innewohnende Energie folgendermaßen aufgeteilt wird:
    • 1/3 mechanische Energie
    • 1/3 Wärmeenergie über die Motorkühlung
    • 1/3 Wärmeenergie über das Abgas
    Mein 130 m²-Einfamilienhaus in Wien wird durch eine (Gas-Brennwert-)Heizung beheizt,
    deren MAXIMAL-Leistung von einer Nennleistung von 22 kW auf 11 kW gedrosselt ist.
    Wenn man über einen Wärmetauscher auch noch die Abwärme der Abgase gewinnt,
    würde deshalb ein winziger 5,5 kW-Benziner reichen, um es kuschelig zu haben.

    Zielführend wäre es jedoch, ungeachtet des besseren Wirkungsgrades einen Dieselmotor zu verwenden:
    Aufgrund der Tatsache, dass überwiegend Wärmeenergie gewonnen wird,
    darf der mit Heizöl betrieben werden!
     
    #7 derschwarzepeter, 13 Dez. 2012
    Zuletzt bearbeitet: 13 Dez. 2012
  8. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Hey

    Also der Ansatz ist hoffentlich nicht komplett falsch, weil der Doktorand, für den ich die Literaturrecherche machen soll, seine Doktorarbeit über dieses Thema schreibt ^^
    Dann gehe ich mal weiter ins Detail: Also besagter Doktorand hat einen Prüfstand entwickelt, bei dem sich für einen kleinen Verbrennungsmotor (Kleiner Motorrad-Motor) mit Hilfe eines variabel computergesteuerter Motorsteuerungssystems verschiedene Betriebszustände realisieren lassen. Deswegen soll ich quasi Quellen herausarbeiten, die ihm Vorlagen oder Ansätze geben, wie er den Motor einstellen kann.
    Demzufolge geht es nicht darum einfach Vollgas zu geben um viel Wärme zu erzeugen oder je größer der Motor desto besser der Wärmeertrag. Es geht wirklich nur um den idealen Kompromiss zwischen Verbrauch, Verschleiß, Emissionen, Drehmoment und halt Wärmeertrag. Denn wie schon richtig erkannt wurde, gehen fast zwei Drittel der chemischen Energie im Kraftstoff durch Wärme verloren die genutzt werden sollen.
    Naja, falls das alles zu speziell ist, wäre ich über allgemeine Hinweise für Quellen sehr dankbar. Habe schon bei Sciencedirect n bisschen was gefunden. Ähnliche Seiten wären sehr schön.

    Schöne Grüße,
    Kevin
     
  9. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Jau Peter
    Das war eine Zehnerpotenz zu viel.
    Das passiert bei mehrstufigen Überschlagsrechnungen im Kopf.
    Danke für die Korrektur.

    Rochus
     
  10. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Hallo Zanmatou

    Du solltest dich schon entscheiden, was du willst.
    >Benzin-Verbrennungsmotor so steuern kann, dass ungeachtet des Wirkungsgrad möglichst viel Wärme erzeugt wird.
    klingt ganz anders als
    >Es geht wirklich nur um den idealen Kompromiss zwischen Verbrauch, Verschleiß, Emissionen, Drehmoment und halt Wärmeertrag.

    Da solltest du dir mit deinem Doktoranden mal einig werden, was ihr wollt.

    Im Übrigen bin ich überzeugt, dass die Anwender solcher Technologie, die Labore Autofabriken, Treibstoffherstellern und Schmierölfabrikanten schon ausgereifte Prozess Führungs Programme haben.
    Versuche doch da mal etwas zu recherchieeren. BMW z.B. hat eine breite Motorenpalette.

    Gruß
    Rolchus
     
  11. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Ein paar kleine Anhaltspunkte:
    1. Wo der Motor die meiste mechanische Leistung bringt ist eh klar; da wird die Wärmemenge nur bei 4 größer sein.
    2. Bei der Drehzahl des maximalen Drehmomentes knapp unter Vollgas hat der Motor seinen besten Wirkungsgrad.
    3. Bei Standgas ist der Wirkungsgrad praktisch Null, aber die abgegebene Wärmemenge gering.
    4. Bei geplatztem Motor mit brennendem Tank ist die erzeugte Wärmemenge maximal.
    Wo willst du da jetzt den Kompromiss finden????

    Doch, da bin ich mit Rolchus völlig einer Meinung
    und mit einem Blockheizkraftwerk hat das jetzt plötzlich absolut nix mehr zu tun!
    o_O
     
  12. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Hey
    So ich habe mich jetzt nochmal mit dem Typen auseinander gesetzt und wir haben ein Missverständnis erkannt. Also es ist nicht gewünscht, möglichst viel Wärme zu erzeugen, wie ich es hier fälschlicher Weise beschrieben habe.
    Tatsache ist, dass er eine definierte Wärmemenge erzeugen können will. Sprich, ich gebe eine Wärme bzw. Heizleistung von meinetwegen 500W vor und möchte dann direkt den Motor so steuern können, dass eben genau diese Wärme entsteht.
    Hat jemand ne Ahnung oder Quelle wie man vom Drehmoment direkt auf die abgegebene Wärme schließen kann?

    Schöne Grüße,
    Kevin
     
  13. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Die Fragestellung ist immer noch ein (offenbar unvollständiger) Topfen,
    aber DAS ist doch wirklich einfach zu erledigen:

    Man muss doch nur mehr oder weniger Gas geben,
    um im Muscheldiagramm den gewünschen Punkt anzusteuern!

    Alternativ könnte man dern Zündzeitpunkt und/oder das \lambda verstellen
    und den Motor so mehr oder weitab vom Optimum betreiben,
    sodass die Spritausnützung verschlechtert wird
    und er mehr heizt als motort.

    Wozu -zur Hölle- sollte das jemand wollen?
     
  14. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Hallo Zanmatou

    Weil du den Motor nicht völlig isoliert ausführen kannst,
    weil die bei einem Zündvorgang entstehende Wärme jedesmal anders verteilt wird,
    weil der Wärmepegel nicht stabilisierbar ist,
    weil nach einer möglichen Berechnung noch lange experimentiert werden müsste,
    weil die Aufgabenstellung völliger Quark (oder Topfen) ist,
    weil der Aufgabensteller vermutlich nicht weiß, was er mit dem Ergebnis anfangen soll

    solltest du die Sache begraben und nicht mehr dran denken.
    Vorübung: Denke mal 15 Minuten nicht an rosa Elefanten mit grünen Ohren.

    Gruß
    Rochus
     
  15. AW: Verbrennungsmotor als Wärmequelle

    Weil du den Motor nicht völlig isoliert ausführen kannst,
    Das denke ich nicht: Der kann schön wassergekapselt werden und außen isoliert werden!
    weil die bei einem Zündvorgang entstehende Wärme jedesmal anders verteilt wird,
    Das ist nicht so: Die Wärme entsteht immer schön im Brennraum und ca. 1/2 davon entfleucht durch das Abgas.
    weil der Wärmepegel nicht stabilisierbar ist,
    Das ist nicht so: Wenn die Motorleistung und der Spritverbrauch / h stabil ist, ist es auch die Wärmemenge / h.
    weil nach einer möglichen Berechnung noch lange experimentiert werden müsste,
    Das ist sicher so.
    weil die Aufgabenstellung völliger Quark (oder Topfen) ist,
    Das ist ganz sicher so. (... und danke für die Übersetzung!)
    weil der Aufgabensteller vermutlich nicht weiß, was er mit dem Ergebnis anfangen soll
    Das ist scheinbar so.
    solltest du die Sache begraben und nicht mehr dran denken.
    Das kann der arme Zanmatou offensichtlich nicht.

    Die Aufgabenstellung kommt mir irgendwie vor,
    als sollte man beispielsweise eine Heizung bauen,
    deren Geräuschemissionen einen bestimmte Lautstärke und Klang ergeben sollen.
    Geht irgendwie am ursprünglichen Zweck vorbei, oder?

    Vorübung: Denke mal 15 Minuten nicht an rosa Elefanten mit grünen Ohren.
    Das scheint mir ein probates Mittel, der Lösung dieses Zen-Koans* näherzukommen!

    *) Zen-Koan: Der Meister stellt dem Schüler ein Koan, eine Frage, die nicht durch Denken beantwortet werden kann.
    Jeder weiß, es gibt keine Lösung für die Frage und doch lohnt es sich für den Schüler, ihr wirklich auf den Grund zu gehen.
    Wenn sich das Denken erschöpft hat kommt es zu einer echten Erfahrung und das ist die gesuchte Antwort.
    Quelle: http://www.findyournose.com/archivs/show_archiv_alt/92
     

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