AW: Nitro und andere Mißverständnisse
Welche chemischen Vorgänge genau im Modellmotor vonstatten gehen ist von vielen Faktoren wie Druck, Temperatur, Anwesenheit von vielen verschiedenen Metallen (welche als Katalysatoren wirken) und nicht zuletzt von der verwendeten Spritmischung abhängig. Die genauen chemischen Vorgänge sind serh schwierig zu untersuchen und noch schwieriger zu verstehen.
Grob zusammengefasst kann man jedoch sagen: unser Kraftstoff verbrennt(gehen wir jetzt erst mal von reinem Methanol (CH3OH) aus) mit der angesaugten Luft (21% O2 Rest N2) zu CO2 (Kohlendioxyd), CO (Kohlenmonoxid) und H2O (Wasser). Der Stickstoff aus der Luft ist relativ innert (bei höheren Verbrennungstemperaturen entstehen eventuelle geringe Mengen Stickoxyde).
Unser Schmierstoff verbrennt auch teilweise (jeder kennt den braunen Siff der immer auf den Teppich tropft), aber diese komplexen Vorgänge spielen keine große Rolle. Uns geht es ja hier um das Nitromethan.
Bevor wir jedoch zum Nitromethan kommen machen wir uns noch mal ein paar Gedanken über die Kühlung unserer Motoren.
Beim Automotor kühlen wir meistens mit Wasser.
Der ein oder andere Porschefahrer kühlt mit Luft,
wie auch unsere Kollegen mit den großen Benzin-2Takt-Motoren im Flächenflieger oder auch im Heli.
Unser Methanolmotoren werden zu einem Teil von aussen mit Luft gekühlt, zu einem großen Teil (der genaue Prozentsatz ist konstruktionsbedingt recht unterschiedlich) wird unser Motor aber durch die s.g. Innenkühlung vor dem Schmelzen bewahrt.
Innenkühlung heißt: im heißen Motor wird unser Schmieröl (und auch das Methanol) auf ca. 220°C erwärmt, das warme ßl macht sich durch den Auspuff aus dem Staub und nimmt die Wärme mit. Das Methanol verbrennt und produziert dabei wieder Wärme. Da 15% ßl im Sprit aber nicht für eine Innenkühlung ausreichen müssen wir etwas mehr Methanol einspritzen als wir eigentlich mit der zur verfügung stehenden Ansaugluft verbrennen können. Ein Methanoler läuft immer weit über Lambda 1.
Lambda ist das Verhältniss zwischen angesaugter Luft und angesaugtem (oder eingespritztem) Kraftstoff. Hierbei ist nicht das Mengenverhältnis gemeint sondern die Menge Luft welche ich zum verbrennen der Kraftstoffmenge benötige. (für 1kg Methanol zu verbrennen benötige ich 6,52 Kg oder 8,15 m³ Luft)
Dieses ßberschuß-Methanol unterstützt das ßl beim Abtransportieren der Wärme.
Wir könnten auch mehr ßl in den Sprit mischen, aber irgendwann ist die Suppe nicht mehr zündfähig.
Fazit: mehr ßl oder mehr Methanol-ßberschuß (im Verhältniss zur angesaugten Luft) gleich kühlerer Motor. Kann sicher jeder nachvollziehen.
Zurück zum Nitromethan.
Nitromethan verbrennt ebenfalls zu CO2, CO und H2O. Jetzt haben wir aber auch noch Stickstoff im Nitromethan. Dieser liegt nicht wie in der Luft als Gas vor, er ist chemisch an die anderen Elemente im Nitromethan gebunden. Da der Stickstoff liegt nicht in Molekularer Form (Wie das N2 in der Luft) vorliegt ist er auch nicht mehr chemich so stabil und nimmt ebenfalls an der Verbrennung im Motor teil. Er verbrennt (über diverse Zwischenschritte) zu NO und NO2 (die sogenannten Stickoxyde) (eine Verbrennung ist immer eine Verbindung mit Sauerstoff, auch Oxydation gennant).
Leider reagieren diese Stickoxyde mit dem (ebenfalls bei der Verbrennung entstehendem) Wasser zu HNO2 (salpetrige Säure) und HNO3 (Salpertersäure).
Das diese Säuren unsere Lager anknappern ist ja ebenfalls bekannt.
Wie wirkt das Nitromethan jetzt aber leistungssteigernd?
Wenn ich mehr Power will muß ich mehr Kraftstoff verbrennen.
Wer jetzt meint ich sei auf dem Holzweg weil er ja die Vollgasnadel zudrehen muß damit der Motor mehr Leistung hat, dem sei in Erinnerung gerufen: durch das Magerdrehen veringere ich nur den Methanolüberschuß. Zwar dreht der Motor höher die Leistung pro Arbeitstakt bleibt aber nahezu identisch. ich kann aber tatsächlich eine mehrleistung verzeichen, da ich bei höherer Drehzahl ja auch mehr Arbeitstakte pro Zeiteinheit zur Verfügung habe. Allerdings leidet mein Motor unter der reduzierten Kühlung, wenn ich Pech habe dankt er es mir mit einem Loch im Kolben oder einem Kolbenfresser.
Es ist tatsächlich so, das ich um eine Leistungssteigerung zu bekommen mehr Kraftstoff verbrenn muß, die ist aber nicht möglich, da ich hierzu eigentlich auch mehr Luft(Sauerstoff) benötige. Da mein Motor aber nicht mehr Luft ansaugen kann, kann ich auch nicht mehr Methanol verbrennen.
Ich könnte jetzt einen 90er statt einem 50er Motor einbauen, der passt aber nicht immer.
Ich könnte auch einen Turbolader oder ein Rootsgebläse (da gibt es einen Motor von OS) anbauen. Viel zu aufwändig. Das einfachste ist ein Reso zu verwenden, das sorgt für eine bessere Füllung des Motors mit Frischgas. Konstruktionbedingt arbeitet unser 2 -Takter beim Ansaugen nicht so sauber wie ein 4-Takter mit seinen Ventilen. Er saugt immer etwas Abgas aus dem Dämpfer. Durch Resorohre (oder auch durch geänderte Steuerzeiten) kann man eine bessere Spülung und eine bessere Füllung bewirken und dadurch eine Leistungssteigerung.
Ich hätte da noch eine andere Idee, ich verwende einen Kraftstoff welcher einen höheren Heizwert(Brennwert) als Methanol hat.
Methanol hat einen Heizwert von 19000 kJ pro Kg.
Wie wäre es mit Benzin (Heizwert 43600 kJ/Kg). Leider braucht Benzin 16,5Kg Luft/Kg Treibstoff. Es kann sich jeder selbst ausrechnen, das ich mit der gleichen Luftmenge weniger Benzin verbrennen kann.
Bei Benzin ist die Leisungsausbeute geringer.
Rechnen wir doch mal mit Nitromethan: Heizwert 12100 Kj/Kg (eigentlich mies) aber ich benötige für ein Kg Nitromethan zu verbrennen nur 1,8 Kg Luft.
D.H. ich kann mit der verfügbaren Luft mehr als 3mal mehr Kraftstof verbrennen wie bei der Verwendung von Methanol, trotz schlechterem Heizwert habe ich fast die doppelte Leistung.
Da für die Eignung als Kraftstoff noch andere Faktoren (Zündfähigkeit, Klopffestigkeit, Flammpunkt, Siedpunkt u.s.w. natürlich auch Faktoren wie Lagerfähigkeit,Preis, Giftigkeit....) eine Rolle spielen ist eine Verwendung von reinem Nitromethan in unseren Motoren nicht möglich. Es sind Zusätze bis zu 50% realisierbar.
Laut Professor Demuth habe ich bei 50% Nitromethan eine Leistungsteigerung von 50% zu erwarten. Bei 30% Nitromethan immerhin noch 20% Mehrleistung. Jeder der Sprit mit 30% fliegt kann die Größenordnung sicherlich bestätigen.
Ein Nebenefekt bei der Verwendung von Nitromethan ist die bessere Zündfähigkeit unseres Kraftstoff-Luftgemisches. D.H. ich kann mit fetterem Gemisch fliegen als mit Kraftstoff ohne Nitromethan, bevor mein Motor anfängt zu spucken (4-Takten).
Zwar habe ich dadurch keine Mehrleistung, da die verfügbare Luftmenge ja schon ausgereitzt ist. Jedoch habe ich ein bessere Innenkühlung (siehe oben) und mein Vergaser lässt sich besser einstellen, da ein halber Klick nicht mehr zwischen zu fett und zu mager entscheidet.
Ich denke fast jeder kann jetzt erkennen wie Nitromethan Leistungssteigernd wirkt.
Das ich den Motor vom Zündzeitpunkt (Wärmewert der Glühkerze) und der Kompression (eventuell auch vom Resonanzverhalten der Auspuffanlage) her an meinen Sprit anpassen sollte, sollte eigentlich allgemein bekannt sein.
ENDE.
Falls ich was vergessen habe, oder noch Unklarheiten bestehen lasst es mich wissen. Ich habe versucht die chemischen Vorgänge möglichst allgemeinverständlich darzulegen, sicherlich habe ich sie auch sehr stark vereinfacht aber dadurch garantiert nicht verfälscht.
Schaut doch auch mal in die Literatur von Werner Frings, Prof.Dr.-Ing. Peter Demuth, Prof. Dipl.-Ing. Klaus Lohr oder auch von Herrn Bernhard Krause. Falls ich jemanden vergessen habe möge er mir verzeihen.
Zitat von enzo
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Grob zusammengefasst kann man jedoch sagen: unser Kraftstoff verbrennt(gehen wir jetzt erst mal von reinem Methanol (CH3OH) aus) mit der angesaugten Luft (21% O2 Rest N2) zu CO2 (Kohlendioxyd), CO (Kohlenmonoxid) und H2O (Wasser). Der Stickstoff aus der Luft ist relativ innert (bei höheren Verbrennungstemperaturen entstehen eventuelle geringe Mengen Stickoxyde).
Unser Schmierstoff verbrennt auch teilweise (jeder kennt den braunen Siff der immer auf den Teppich tropft), aber diese komplexen Vorgänge spielen keine große Rolle. Uns geht es ja hier um das Nitromethan.
Bevor wir jedoch zum Nitromethan kommen machen wir uns noch mal ein paar Gedanken über die Kühlung unserer Motoren.
Beim Automotor kühlen wir meistens mit Wasser.
Der ein oder andere Porschefahrer kühlt mit Luft,
wie auch unsere Kollegen mit den großen Benzin-2Takt-Motoren im Flächenflieger oder auch im Heli.
Unser Methanolmotoren werden zu einem Teil von aussen mit Luft gekühlt, zu einem großen Teil (der genaue Prozentsatz ist konstruktionsbedingt recht unterschiedlich) wird unser Motor aber durch die s.g. Innenkühlung vor dem Schmelzen bewahrt.
Innenkühlung heißt: im heißen Motor wird unser Schmieröl (und auch das Methanol) auf ca. 220°C erwärmt, das warme ßl macht sich durch den Auspuff aus dem Staub und nimmt die Wärme mit. Das Methanol verbrennt und produziert dabei wieder Wärme. Da 15% ßl im Sprit aber nicht für eine Innenkühlung ausreichen müssen wir etwas mehr Methanol einspritzen als wir eigentlich mit der zur verfügung stehenden Ansaugluft verbrennen können. Ein Methanoler läuft immer weit über Lambda 1.
Lambda ist das Verhältniss zwischen angesaugter Luft und angesaugtem (oder eingespritztem) Kraftstoff. Hierbei ist nicht das Mengenverhältnis gemeint sondern die Menge Luft welche ich zum verbrennen der Kraftstoffmenge benötige. (für 1kg Methanol zu verbrennen benötige ich 6,52 Kg oder 8,15 m³ Luft)
Dieses ßberschuß-Methanol unterstützt das ßl beim Abtransportieren der Wärme.
Wir könnten auch mehr ßl in den Sprit mischen, aber irgendwann ist die Suppe nicht mehr zündfähig.
Fazit: mehr ßl oder mehr Methanol-ßberschuß (im Verhältniss zur angesaugten Luft) gleich kühlerer Motor. Kann sicher jeder nachvollziehen.
Zurück zum Nitromethan.
Nitromethan verbrennt ebenfalls zu CO2, CO und H2O. Jetzt haben wir aber auch noch Stickstoff im Nitromethan. Dieser liegt nicht wie in der Luft als Gas vor, er ist chemisch an die anderen Elemente im Nitromethan gebunden. Da der Stickstoff liegt nicht in Molekularer Form (Wie das N2 in der Luft) vorliegt ist er auch nicht mehr chemich so stabil und nimmt ebenfalls an der Verbrennung im Motor teil. Er verbrennt (über diverse Zwischenschritte) zu NO und NO2 (die sogenannten Stickoxyde) (eine Verbrennung ist immer eine Verbindung mit Sauerstoff, auch Oxydation gennant).
Leider reagieren diese Stickoxyde mit dem (ebenfalls bei der Verbrennung entstehendem) Wasser zu HNO2 (salpetrige Säure) und HNO3 (Salpertersäure).
Das diese Säuren unsere Lager anknappern ist ja ebenfalls bekannt.
Wie wirkt das Nitromethan jetzt aber leistungssteigernd?
Wenn ich mehr Power will muß ich mehr Kraftstoff verbrennen.
Wer jetzt meint ich sei auf dem Holzweg weil er ja die Vollgasnadel zudrehen muß damit der Motor mehr Leistung hat, dem sei in Erinnerung gerufen: durch das Magerdrehen veringere ich nur den Methanolüberschuß. Zwar dreht der Motor höher die Leistung pro Arbeitstakt bleibt aber nahezu identisch. ich kann aber tatsächlich eine mehrleistung verzeichen, da ich bei höherer Drehzahl ja auch mehr Arbeitstakte pro Zeiteinheit zur Verfügung habe. Allerdings leidet mein Motor unter der reduzierten Kühlung, wenn ich Pech habe dankt er es mir mit einem Loch im Kolben oder einem Kolbenfresser.
Es ist tatsächlich so, das ich um eine Leistungssteigerung zu bekommen mehr Kraftstoff verbrenn muß, die ist aber nicht möglich, da ich hierzu eigentlich auch mehr Luft(Sauerstoff) benötige. Da mein Motor aber nicht mehr Luft ansaugen kann, kann ich auch nicht mehr Methanol verbrennen.
Ich könnte jetzt einen 90er statt einem 50er Motor einbauen, der passt aber nicht immer.
Ich könnte auch einen Turbolader oder ein Rootsgebläse (da gibt es einen Motor von OS) anbauen. Viel zu aufwändig. Das einfachste ist ein Reso zu verwenden, das sorgt für eine bessere Füllung des Motors mit Frischgas. Konstruktionbedingt arbeitet unser 2 -Takter beim Ansaugen nicht so sauber wie ein 4-Takter mit seinen Ventilen. Er saugt immer etwas Abgas aus dem Dämpfer. Durch Resorohre (oder auch durch geänderte Steuerzeiten) kann man eine bessere Spülung und eine bessere Füllung bewirken und dadurch eine Leistungssteigerung.
Ich hätte da noch eine andere Idee, ich verwende einen Kraftstoff welcher einen höheren Heizwert(Brennwert) als Methanol hat.
Methanol hat einen Heizwert von 19000 kJ pro Kg.
Wie wäre es mit Benzin (Heizwert 43600 kJ/Kg). Leider braucht Benzin 16,5Kg Luft/Kg Treibstoff. Es kann sich jeder selbst ausrechnen, das ich mit der gleichen Luftmenge weniger Benzin verbrennen kann.
Bei Benzin ist die Leisungsausbeute geringer.
Rechnen wir doch mal mit Nitromethan: Heizwert 12100 Kj/Kg (eigentlich mies) aber ich benötige für ein Kg Nitromethan zu verbrennen nur 1,8 Kg Luft.
D.H. ich kann mit der verfügbaren Luft mehr als 3mal mehr Kraftstof verbrennen wie bei der Verwendung von Methanol, trotz schlechterem Heizwert habe ich fast die doppelte Leistung.
Da für die Eignung als Kraftstoff noch andere Faktoren (Zündfähigkeit, Klopffestigkeit, Flammpunkt, Siedpunkt u.s.w. natürlich auch Faktoren wie Lagerfähigkeit,Preis, Giftigkeit....) eine Rolle spielen ist eine Verwendung von reinem Nitromethan in unseren Motoren nicht möglich. Es sind Zusätze bis zu 50% realisierbar.
Laut Professor Demuth habe ich bei 50% Nitromethan eine Leistungsteigerung von 50% zu erwarten. Bei 30% Nitromethan immerhin noch 20% Mehrleistung. Jeder der Sprit mit 30% fliegt kann die Größenordnung sicherlich bestätigen.
Ein Nebenefekt bei der Verwendung von Nitromethan ist die bessere Zündfähigkeit unseres Kraftstoff-Luftgemisches. D.H. ich kann mit fetterem Gemisch fliegen als mit Kraftstoff ohne Nitromethan, bevor mein Motor anfängt zu spucken (4-Takten).
Zwar habe ich dadurch keine Mehrleistung, da die verfügbare Luftmenge ja schon ausgereitzt ist. Jedoch habe ich ein bessere Innenkühlung (siehe oben) und mein Vergaser lässt sich besser einstellen, da ein halber Klick nicht mehr zwischen zu fett und zu mager entscheidet.
Ich denke fast jeder kann jetzt erkennen wie Nitromethan Leistungssteigernd wirkt.
Das ich den Motor vom Zündzeitpunkt (Wärmewert der Glühkerze) und der Kompression (eventuell auch vom Resonanzverhalten der Auspuffanlage) her an meinen Sprit anpassen sollte, sollte eigentlich allgemein bekannt sein.
ENDE.
Falls ich was vergessen habe, oder noch Unklarheiten bestehen lasst es mich wissen. Ich habe versucht die chemischen Vorgänge möglichst allgemeinverständlich darzulegen, sicherlich habe ich sie auch sehr stark vereinfacht aber dadurch garantiert nicht verfälscht.
Schaut doch auch mal in die Literatur von Werner Frings, Prof.Dr.-Ing. Peter Demuth, Prof. Dipl.-Ing. Klaus Lohr oder auch von Herrn Bernhard Krause. Falls ich jemanden vergessen habe möge er mir verzeihen.
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