Physikalisch betrachtet.... Flüssig einspritzend VS Verdampfer Anlage

Diskutiere Physikalisch betrachtet.... Flüssig einspritzend VS Verdampfer Anlage im Stammtisch Forum im Bereich Off Topic - Bereich; Mal eine ganz neue Frage: Was ist der Pysikalische Unterschied zwischen dem Verdampfen des Gases im Saugrohr und dem damit verbundenem...

  1. #1 Rabemitgas, 26.02.2011
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    Mal eine ganz neue Frage:

    Was ist der Pysikalische Unterschied zwischen dem Verdampfen des Gases im Saugrohr und dem damit verbundenem Energieverlust,(Flüssig einspritzende Gasanlage) im Gegensatz zu dem Verdampfen unter der Nutzung der "Abfallenergie" im Verdampfer verdampft.

    Was meint ihr?

    Kann man das generell in einem ca. % Satz ausdrücken, wenn ja wie viel Mehrverbrauch wird eine Flüssigeinspritzende Anlage im Gegensatz zu einer Verdampfer Anlage haben?

    Gruß Armin
     
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  3. #2 V8gaser, 26.02.2011
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    Man, du stellst Fragen, bzw machst dir Gedanken.....

    Ich denk mir immer - Motorenbauer versuchen alles um Benzin beim einspritzen feinstmöglich zu zerstäuben um eine bestmögliche Verbrennung zu gewährleisten - siehe die hohen Einspritzdrücke bei FSI Motoren.
    Die "ollen" Verdampferanlagen liefern den Treibstoff optimal, nämlich gasförmig :-)
    Wo bitte soll jetzt der Vorteil liegen, wenn man Gas flüssig einspritzt? Der angeblich "kühlende" Effekt könnte evtl...aber das hat noch niemand nachgewiesen - oder?
    Zumal die Luftdichte ja schon vom Luftmassenmesser gemessen und der DME mitgeteilt wurde. Die hat also schon entschieden welche Menge Treibstoff nun zugegeben wird. War das Aufgrund der "gekühlten/dichteren" Luft zu wenig mault die Abgassonde und es wird angefettet.....

    Aber dein Gedankengang ist genial. Stimmt, der Verdampfer nutzt Abwärme zum Vorbereiten des Kraftstoffes, was eigentlich den Wirkungsgrad steigert. Letztendlich aber auch nicht wirklich belegt :-)

    Vieleicht gibt es ja einen Flüssiggasguru der das erklähren kann - wäre schön.
     
  4. Aveo12

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    Denkfehler. Die Flüssigeinspritzung kühlt während des Einlaßhubes Luft ab, erhöht also deren Dichte, "die Luft zieht sich zusammen". Das Ansaugvolumen ist aber gleichbleibend. Daraus folgt, es muß mehr warme Luft nachströmen, um wieder die gleichen Druckverhältnisse im Saugrohr herzustellen wie ohne Flüssigeinspritzung. Der LMM mißt bei Flüssigeinspritzung korrekterweise mehr!

    Zum Wirkungsgrad: Der thermodynamische Wirkungsgrad eines Carnot-Prozesses erhöht sich mit steigender Temperaturdifferenz. D.h., je kälter das angesaugte Frischgas, um so besser für Carnot.
    Punkt 2. Durch den Abkühlungseffekt (="Ladeluftkühler") erhöht sich der Liefergrad und damit P max bei gleichbleibender Motorkonstruktion, d.h., es erhöht sich die Energiedichte durch erhöhten effektiven Mitteldruck, während die innere mechanische Reibung des Motors nahezu gleich bleibt (weil ja für diese Mehrleistung der Motor nicht vergrößert werden muß).

    Daraus folgt, Flüssigeinspritzung kann prinzipiell auch den Motorwirkungsgrad erghöhen.

    Verdampfer ist eigentlich idiotisch. Der einzige technische Vorteil ist, daß das Kühlsystem etwas mehr Reserven hat, so als würde man den Hauptkühler um vielleicht 10% vergrößern. Und die Gemischbildung ist zweifelsfrei maximal homogen.
     
  5. Aveo12

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    Ich muß den letzten Absatz präzisieren:

    Daraus folgt, Flüssigeinspritzung kann prinzipiell den Motorwirkungsgrad erhöhen - zumindest wenn der Motor im Bereich der Nennleistung betrieben wird!
    Flüssigeinspritzung kann indirekt per se über den gesamten Lastbereich den Motorwikungsgrad erhöhen, wenn der flüssigeinspritzende Motor (wegen seiner minimal höheren Leistungsdichte) um ein paar % verkleinert wird, so daß sich die innere Reibung um ein paar % verkleinert. (gegenüber einem Vergleichsmotor mit Verdampfer).

    In der Praxis wird man nie solche Vergleichskonstellationen vorfinden, daher gelten Flüssigeinspritzer in der Praxis nicht als sparsamer.
     
  6. Aveo12

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    Mist, das habe ich vorhin auch noch übersehen. (die Edit-Funktion geht hier nur ein paar Minuten!) Der LMM mißt nicht die Luftdichte, sondern den Massenstrom (also Gramm pro Sekunde) bzw. Dichte * Volumenstrom.

    So, jetzt habe ich aber wirklich genug kluggeschissen.
     
  7. #6 V8gaser, 26.02.2011
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    Wirst lachen, aber genau das wollte ich noch dazuschreiben, fand aber keine brauchbare Formulierung - du hast das gut hinbekommen.
    Und das mit dem LuMaMe ist mir klar, hatte ich falsch geschrieben - deshalb heißt das Ding ja auch LuMassenMe.
    Deine Ausarbeitung ist absolut korrekt - so wurde es desöfteren schon vermutet - nur noch NIE nachgewiesen :-)
    Die Flüssigeinspritzung wäre im Prinzip ein physikalischer Kompressor.
    ABER du übersiehst die Tatsache das es beim verdampfen vom Gas während des Ansaugvorgangs zur Tröpfchenbildung und dadurch schlechterer Verbrennung kommen kann, auch sind Kondensationsverluste denkbar. Ergo - Leistungsverlust!
    Das fällt bei Verdampferanlage weg, hier kann sich der Treibstoff optimal mit dem Sauerstoff vermischen.

    Duz schreibst ja selber "KANN" :-) eher könnte ;-)
     
  8. Aveo12

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    Tröpfchenbildung heißt mit anderen Worten Aerosol. Bei der stinknormalen Benzineinspritzung haben wir es überwiegend mit einem Aerosol zu tun. (das Siedeende bei Benzin liegt bei ca. 210°C - die hochsiedenden Bestandteile liegen bis zur Zündung als Aerosol vor) Aerosol verdrängt bei gleicher Kraftstoffmenge nahezu keine Luft, deshalb haben Ottomotoren mit Einspritzung von flüssigen Kraftstoffen von Haus aus einen höheren Liefergrad als beim Einblasen gasförmiger Kraftstoffe, da pro Zylinderladung eine höhere Sauerstoffmenge zur Verfügung steht.
    LPG-Flüssigeinspritzung verlagert den Vorteil vom Aerosol (da dieses nur extrem kurz existiert) in Richtung schnelle Abkühlung der Saugluft - mit dem selben Resultat: Höherer Liefergrad als bei Gas-Einblasung.

    LPG verdampft bei Flüssigeinspritzung ungleich heftiger als Benzin, das obere Siedeende liegt bei -4°C. Wenn nicht gerade zweistelliges Frostwetter herrscht, sollte die Ladeluft sowie die Wärmestrahlung des heißen Triebwerks das LPG bis zur Zündung immer vollständig verdampft haben. Ein Gemisch zweier Gase verbrennt theoretisch sauberer als ein Luft-Aerosol-Gemisch. An der Stelle kombiniert LPG-Flüssigeinspritzung den Vorteil des hohen Liefergrades (von Aerosol) mit dem Vorliegen eines reinen Gas-Gas-Gemisches beim Zündzeitpunkt.

    Nennenswerte Kondensationsverluste gibt es bei normalen Einspritzmotoren bei betriebswarmen Motor weder mit LPG, noch mit Benzin, noch mit Ethanol, da bereits am Einspritzventil keine Oberfläche existiert, die wesentlich kälter als das Siedeende des Kraftstoffs ist.
    Kondensation spielt beim Kaltstart eine Rolle.

    Um eine Lanze für Verdampfer/Einblasung zu brechen: Bei Teillast/halbgeschlossener Drosselklappe hat Einblasung keine technischen Nachteile (Vielleicht sogar weniger Drosselverluste, da die Drosselklappe für die selbe Leistung ca. 2% mehr geöffnet werden muß wegen der Luftverdrängung des LPGs)
     
  9. #8 V8gaser, 26.02.2011
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    Auch da gebe ich dir Recht, ABER... :-)
    Du schreibst es ja selber - Tröpfchen- und da ist die Vermischung mit dem zur Verbrennung nötigem Sauerstoff eben nicht so optimal wie bei einem Treibstoff der schon vergast ist. Ein Tropfen brennt von aussen nach innen - subptimal. Gerade deshalb dürfte der Betrieb mit LPG auch sauberer sein - die Vermengung Kraftstoff/Sauerstoff ist einfach besser.
    Ob das flüssig eingespritzte Gas wirklich vollständig verdampft ist und der Ansaugluft Wärme entzogen hat - und das in einem messbarem Bereich....wieder schreibst du "sollte, kann etc"
    Nachgewiesen ist halt nix.
    Hast du schon einmal eine Gasleitung offen gehabt und das Gas flüssig austreten lassen? Es dauert sehr lange bis das verdampft. Klar, hier sind Mengen am Start die an der Düse nicht vorkommen, aber du hast dort auch nur Millisekunden Zeit - warscheinlich zu wenig.....(Auf dem Bild läuft gerade ein Tank leer, bei ca 27° im Sommer - das kommt von Anfang an flüssig daher, obwohl der Schlauch ca 1,5m lang ist, also viiiiel Zeit zum verdampfen)

    Hast du Physik studiert -oÄ? Liest sich alles recht solide, soll heißen du weißt was du schreibst :-) Beim nächsten post schick ich dir eine PN mit dem was ich schreiben möchte aber so nicht rüberbringen kann - das musst du dann für mich erledigen :-)
     

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  10. Aveo12

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    Ja, ich kenne flüssiges Butan. Dein Vergleich hinkt etwas. Ein Schwall kompakte Flüssigkeit hat bei weitem nicht so eine hohe Oberfläche wie ein Aerosol - was ja ein Nebel aus Millionen von µm-Tröpfchen ist. Daher braucht eine große Butan-Pfütze erstaunlich lange zum Verdampfen.
    Ein Tropfen Butan, wie er etwa für einen Ansaughub eines Zylinders gebraucht wird, verdampft bei Zimmertemperatur in ca. 1s.
    Auch das hat noch nichts mit der Form der Flüssigeinspritzung zu tun.

    Wenn du einen bildhaften Vergleich mit der Flüssigeinspritzung haben willst: Eine Dose Campingbutan und einen Blumensprüher in die Tiefkühltruhe. Wenn alles schön kalt ist, Dose aufbohren und die nun drucklose Flüssigkeit in den Blumensprüher gießen. Nun bei Zimmertemperatur schön fein zerstäubt (!) in kurzen Stößen auf Gegenstände sprühen (schnell, bevor das Gas heftig anfängt zu kochen) - das Aerosol wird schon bei einer handbreit Entfernung nicht mehr die Oberflächen erreichen, weil es unterwegs vollständig verdampft. Es kann sich durch Abkühlung der Luft jedoch je nach Raumklima Wassernebel im Sprühstrahl bilden, der auch sofort wieder verschwindet.
    (dabei belassen wir es wegen der Verpuffungs- und Vereisungsgefahr bei dem Gedankenexperiment, liebe Mitleser!!!)
    Apropos Wassernebel: Sofern dieser während der Zündung noch vorliegt, kann er zusätzlich das Temperaturniveau des Motors minimal senken, da er durch seine Verdampfungsenthalpie dem Arbeitsgas Wärme entzieht und den Wärmeverlust durch zusätzlichen Druckgewinn ausgleicht. (das ist auch der Gedanke der Wassereinspritzung - ein anderes Thema)

    Doch. In den Datenblättern und bei Leistungsprüfstandsläufen mit Flüssigeinspritzern. Da gibts gleich viel oder sogar minimal mehr Leistung wie bei Benzin.

    Daß das Aerosol (in Bezug auf Benzin und Ethanolkraftstoff) nicht so sauber abbrennt, hat offensichtlich auf die Leistungsausbeute und den Motorwirkungsgrad weit weniger Einfluß als auf die Zusammensetzung der Schadstoffe im Rohabgas.
     
  11. #10 V8gaser, 27.02.2011
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    Die Idee ist gut - schön anschaulich. Nur wird das Plastikding die 10bar nicht aushalten wenn das Gas Raumtemp erreicht hat.
    Ach - du meinst das kalte, flüssige Gas versprühen - hat aber mit den Zuständen in einem Verbrennungsmotor nix gemein.
    Das der flüssig eingespritzte Kraftstoff beim verdampfen Wärme entzieht und somit zB auch eine höhere Verdichtung ermöglicht ohne
    eine vorzeitg einsetzende klopfende Verbrennung zu verursachen ist ja auch ein Hintergedanke bei FSI Motoren und somit prinzipiell richtig.

    Aber:
    Zeigen....
    Das Motoren die durch Verdichtungsänderung etc auf Gasbetrieb optimiert sind mehr Leistung freisetzen ist nicht neu.
    Es geht um nicht modifizierte Triebwerken - OK, zeigen.....
    (Wobei ich sagen muss, das ich schon Umrüstungen erlebt habe die auch nach Aussage des FZ Eigentümers mit Gas besser gingen - warum? KA)

    Außerdem geht es hier um den Vergleich Flüssigeinspritzung- Gaseinblasung, nicht Flüssig/Benzin.

    (warum fährst du eine BRC? Überwiegt der Preisvorteil die evtl denkbare Mehrleistung/Minderverbrauch?)

    Versteh mich nicht falsch. Liefert jemand einen ordentlichen Nachweis kann er mich überzeugen. Aber reden können leider viele. Theoretisch, kann, müsste, sollte....darauf geb ich nix. Zum Thema Verbrennungstemp gibt´s die schöne solide Studie, die hat Hand und Fuß.
    Zu dem Thema hier kam noch nix - daher hat Armin wohl auch gefragt :-) Wobei er eigentlich nach dem Mehrverbrauch bei Flüssigeinspritzern gefragt hat - da sind wir ja nu komplett von weggedriftet.
     
  12. #11 Rabemitgas, 27.02.2011
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    Hallo Leute der Wirkungsgrad wird definitiv nicht besser.

    Wir mißverstehen uns.

    Die Motorleistung wird geringfügig mehr, wegen höherer Sauerstoffbindung.
    Aber der Wirkungsgrad wird schlechter, weil durch das Verdampfen im Saugrohr Energie entzogen wird. (Die bei Verdampferanlagen durch die Abfallwärme eh vorhanden ist)

    Also es wird oft Leistungserhöhung mit Wirkungsgrad verwechselt.

    Flüssigeinspritzende Anlagen verbrauchen dadurch idr. immer mehr als Verdampferanlagen.

    Mich hätte nur mal interessiert, ob man das in % ausdrücken/Rechnen kann.

    Gruß Armin
     
  13. Aveo12

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    Doch. Zu 99%. Es besteht eine Temperaturdifferenz von nur etwa 20-30°C von Blumensprüher zu Flüssigeinspritzer. Bei der geringen spez. Wärmekapazität von Butan spielt dieser Unterschied kaum eine Rolle, den Löwenanteil macht die Verdampfungsentalphie von Butan, und die ist gleich.
    Zumal das tiefgekühlte Gas ja allenfalls das Experiment noch verschärft.
    Auch die Tatsache, daß ein Flüssigeinspritzer wegen des höheren Einspitzdruckes und der besseren Düsen viel feiner zerstäuben sollte, machen es dem Blumensprüher schwerer.

    Na wenn wir uns die Mühe machen, können wir gleich Benzin (Serienzustand) - E85 - LPG-Einblasung - LPG-Flüssigeinspritzung und Erdgaseinblasung (am nicht optimierten Motor) vergleichen.

    Zeigen - OK jetzt kommt der Teil, der mit Arbeit verbunden ist.

    Naja, ein indirektes Indiz meiner Thesen habe ich schon. Bei nicht optimierten Motoren mit Erdgaseinblasung hat man sogar eine gravierende Minderleistung gegenüber Benzin und eine spürbare Minderleistung gegenüber LPG-Einblasung. Das kommt daher, daß CNG eine sehr geringe Energiedichte hat (und sogar eine geringere Dichte als Luft.) Es verdrängt 10% der Ansaugluft. (bei gasförmigen LPG waren es glaube 4%)

    Ich recherchiere mal gelegentlich nach Quellen :cool:
     
  14. #13 Aveo12, 27.02.2011
    Zuletzt bearbeitet: 27.02.2011
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    Im Saugrohr wird der Ansaugluft Wärmeenergie entzogen - aber diese Wärmeenergie ist für den Motor nicht zutzbar. Im Gegenteil - je wärmer die Saugluft, um so schädlicher, weil das den Liefergrad verringert und den thermodynamischen Wirkungsgrad des Carnot-Prozeß verschlechtert.

    Um meine Ausführungen in #3, #4 und #7 mal zusammenzufassen:

    - Flüssigeinspritzung kann P max erhöhen, wenn zwei konstruktiv ansonsten absolut gleiche Motoren verglichen werden (Einblasung vs. Flüssigeinspritzung)
    - bei Flüssigeinspritzung, hat der gleiche Motor bei P max auch einen minimal besseren Wirkungsgrad, aber auch einen höheren Stundenverbrauch, da ja Mehrleistung abgerufen wird. Es werden also nicht mehr 2 leistungsgleiche Motoren verglichen.
    - Flüssigeinspritzung kann generell den Verbrauch des Kfz minimal senken, wenn die gesamte Motorkonstruktion (Bohrung, Hub, Block) genau so verkleinert wird, daß die Mehrleistung gegenüber Einblasung auf Null reduziert wird. Der Flüssigeinspritzer wird dann über den gesamten Lastbereich weniger innere Reibungsverluste haben, im Vergleich zu einem Einblaser mit gleicher P max. Dazu kommt minimal weniger Leermasse des Fahrzeugs mit dem verkleinerten Block. Es handelt sich hier um Beträge in 1-stelligen %-Bereich!

    Warum gelten Flüssigeinspritzer nicht als sparsamer? Ich behaupte, weil erstens die Verkleinerung des Motors nie existiert (das wäre ein teures Unterfangen) und weil die Mehrleistung der Flüssigeinspritzung stets abgerufen wird. Diese ist so gering, daß man sie subjektiv ohne direkten Vergleich nicht spürt (0,5s besserer Beschleunigungswert, 3km/h mehr v max), so daß am Ende scheinbar der Flüssigeinspritzer sogar mehr verbraucht.
    Bei Teillast hat ein nicht verkleinerter Flüssigeinspritzer keinerlei Wirkungsgradvorteil.
     
  15. #14 Rabemitgas, 27.02.2011
    Rabemitgas

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    Vielen Dank

    So in etwa wollte ich es erklärt haben. Ich denk mal drüber nach, aber es klingt insoweit sehr plausibel.

    In der Theorie. Die Praxis wir wahrscheinlich oft etwas anders aussehen, je nach Motor, Einblasung. Einflüsse der Verdichtung, Zündungskennfeld etc.

    Aber das ist ja bei Verd. Anlagen auch bei jedem Motor unterschiedlich.

    Gruß Armin P.s. Abschließend du meinst also, das quasi beim Flüssig einspritzen auch nur unnötige "Abfall" Energie zum Umwandeln entzogen wird.
     
  16. #15 flatulenz, 27.02.2011
    Zuletzt bearbeitet: 27.02.2011
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    Nur so als Info am Rande von wegen kalter Ansaugluft, ich hatte damals die ERfahrung bei Lachgas gemacht dass unter 5 Grad Ansaugtemperatur das ganze schlechtere Ergebnisse gebracht hatte. Da NOS die Temp ja auch imens runterkühlt. Minusgrade waren sogar sehr schlecht, selbst bei Lambda 0,8 lief es nicht ordentlich, wir haben dann die NOS Düsen weiter weg vom Ansaugtrakt positioniert dann gings wieder. wobei man sagen muss dass bei NOS die Merhleistung nicht wirklich durch die kältere Ansaugluft bzw den damit erhöhten Sauerstoffanteil kommt. Da wird der Sauerstoff ja erst mit dem Zerfall von Di Stickstoff Mono Oxid im Brennraum zu O2 und dem Rest + mehr Sprit zum Spassbringer.
     
  17. Aveo12

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    Ganz genau! So ist es richtig ausgedrückt. Das Temperaturniveau der Umgebungsluft ist auch nur Abfallenergie, die motorisch völlig wertlos ist. LPG ist in der Lage, die zum Verdampfen nötige Energie vollständig aus der Umgebungsluft zu beziehen, denn durch seinen Siedepunkt und seine Verdampfungsentalphie bildet es eine deutliche Temperatursenke.
    Davon abgesehen ist Verdampfen nicht zwingend nötig, da der Motor beanntlich hervorragend im Aerosol-Betrieb läuft wie seine 500Mio Benzin-Brüder. Daher ist ein Flüssigeinspritzer mit Vorförderpumpe auch nicht auf "Winter-Mischung" angewiesen. Er kann durchaus in Nowosibirsk bei -30°C mit reinem Butan fahren (der Tank wäre dann drucklos und man könnte Butan mit der Gießkanne reinschütten) - er unterscheidet sich dann von der Funktionsweise her überhaupt nicht mehr von einem Benzineinspritzer.
     
  18. #17 starfliter, 28.02.2011
    starfliter

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    Warum werden Flüssiggaseinspritzsysteme nicht auch einfach mit dem Tankdruck betrieben?
    Warum bedarf es immer einer Pumpe, auch wenn wir nicht gerade bei -30°C umherfahren?
     
  19. #18 Maddin82, 28.02.2011
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    Sicherlich um die möglichkeit zu haben vor dem umschaltenn die leitungen mit flüssigem gas zu spülen, sonst hätte man die gleichen problem mit gasblasen wie bei alten benzin fahrzeugen
     
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  21. #19 AUDIS6AAN, 28.02.2011
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    Hallo Leute - war eine Freude Euere Ausführungen zu lesen -
    Bin zwar kein verbrennungs- und therodynamischer Spezialist - aber für einen Maschinenbauer schon halbwegs verständlich.

    Jetzt habe ich zwei Punkte, die ich bitte zu kommentieren:
    1. - soll Leute geben die sagen, dass ihr Motor mit LPG mehr Leistung hat.
    Folgendes: Ich habe einen 2,2 Turbo, der auf 98 Oktan (Tanke bisher immer 95) Sprit ausgelegt ist.
    Nach meinem Kenntnisstand wird das Motor/Zündungskennfeld permanent nach den Klopfsensoren optimiert.
    Wenn ich jetzt einen Motor hätte, bei dem die Kennfeldsteuerung bis zu den 110 Oktan des LPG's regeln würde - wie wären da die Leistungsdaten der Maschine?
    In dem Zusammenhang als Info - im WWW wird für bestimmte Motoren ein Nachrüstsatz angeboten, der das Kennfeld an das LPG anpasst.

    2. An die Gasspezialisten folgende Frage:
    Wie ist die Energiedichte des verdichteten LPG's in Abhängigkeit zur Temperatur - ich denke da natürlich an das Tanken.
    Im Winter Außentank möglichst früh am Morgen, Sommer Erdtank
    X-Y Diagramm wäre hier sehr schön
    Ich hatte schon mal im Internet nach Infos diesbezüglich gesucht, aber nix gefunden

    I.d.S
    Walter
     
  22. Steven

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    Hallo

    Nur mit einen höheren Oktanzahl holt man aus einer Maschine noch keine höhere Leistung.

    Das kann man nur nutzen wenn man gleichzeitig eine höhere Kompression hätte.
    Da sich an dem Motor nichts ändert hat man auch keine höhere Leistung nur weil der Sprit etaws "besser" ist.

    Manche sagen jetzt ich habe eine höhere Leistung wenn ich "Super Plus" tanke.
    Er geht vielleicht etwas anders. Vielmehr aber auch nicht.

    Höhere Leistung bekommt man nur durch KLASSISCHES MOTORTUNING.

    Grüße
     
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