Grundlagen der Brennstoffe, Schmieröle und Verbrennung

Brennstoffarten

Feste Brennstoffe

• Natürliche
• Künstliche

Flüssige Brennstoffe

• Alkohole
• Abfälle
• Erdölderivate

Gasförmige Brennstoffe

• Abfälle
• Erdgas
• Flüssiggase
• Künstliche Gase
• Biogas

Eigenschaften von Brennstoffen

Dichte

Die Dichte ist das Verhältnis von Masse zu Volumen und wird in kg/dm³ gemessen.

Viskosität

Die Viskosität ist das Maß für den Fließwiderstand einer Flüssigkeit bei Einwirkung einer externen Kraft.

Kinematische Viskosität

Die kinematische Viskosität ist das Verhältnis von absoluter Viskosität zur Dichte, wobei beide bei derselben Temperatur gemessen werden.

Heizwert

Der Heizwert eines flüssigen Kraftstoffs gibt die Wärmemenge an, die bei einem Verbrennungsprozess freigesetzt wird. Er spiegelt die potenziell verfügbare thermische Energie wider, wenn das Produkt seinen endgültigen Oxidationszustand erreicht.

Flammpunkt

Der Flammpunkt eines flüssigen Kraftstoffs ist die Temperatur, bei der der Kraftstoff durch Erwärmung genügend Dampf abgibt, um durch eine Zündflamme entzündet zu werden.

Cloud Point (Trübungspunkt)

Der Cloud Point wird für Dieselkraftstoff angegeben und bezeichnet die Temperatur, bei der sich beim Abkühlen einer Probe unter vorgeschriebenen Bedingungen die ersten Paraffinkristalle bilden.

Cold Filter Plugging Point (CFPP)

Der CFPP (Verstopfungspunkt des Kaltfilters) gibt die niedrigste Temperatur an, bei der der Kraftstoff noch einen genormten Filter passieren kann.

Anilinpunkt

Der Anilinpunkt ist die niedrigste Temperatur, bei der gleiche Volumenteile Anilin und des zu prüfenden Produkts vollständig mischbar sind. Er gibt Aufschluss über den Aromatengehalt.

Spezifische Wärme

Die spezifische Wärme ist die Wärmemenge, die einer Masseeinheit zugeführt werden muss, um ihre Temperatur um ein Grad zu erhöhen. Sie wird üblicherweise in kcal/kg°C angegeben.

Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit ist die Wärmemenge, die pro Zeiteinheit durch ein Material fließt.

Pourpoint (Fließpunkt)

Der Pourpoint ist die niedrigste Temperatur, bei der der Kraftstoff gerade noch fließt.

Diesel-Index

Der Diesel-Index ist ein Maß für die Zündwilligkeit eines Dieselkraftstoffs.

Schmieröle und Additive

Schmieröle, die zur Motorschmierung verwendet werden, bestehen aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen mineralischen Ursprungs und werden durch die Destillation von Erdöl gewonnen.

Additive sind Verbindungen, welche die Qualität des reinen Mineralöls verbessern.

• Antioxidantien: Verringern die Oxidationsneigung bei Kontakt mit Luft.
• Korrosionsschutzmittel: Neutralisieren Säuren und verhindern den Angriff auf Metallteile, die mit dem Öl in Kontakt sind.
• Detergentien: Reinigen die Kanäle und verhindern die Ablagerung von festen Rückständen, Lack und Schlamm.
• Dispergiermittel: Halten Verunreinigungen in der Schwebe und verhindern deren Zusammenballung.

Viskosität und Klassifizierung von Ölen

Die Viskosität ist der Widerstand einer Flüssigkeit gegen das Fließen, verursacht durch innere Reibung. Öle werden nach ihrer Viskosität und ihren Einsatzbedingungen klassifiziert:

• SAE-Klassifikation: Klassifiziert Öle nach ihrer Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur.
• API-Klassifikation: Klassifiziert Öle nach ihrer Qualität und der Art des Betriebseinsatzes.

Der Verbrennungsprozess

Die Verbrennung ist eine exotherme chemische Reaktion, bei der ein Brennstoff bei einer bestimmten Temperatur mit dem Sauerstoff aus der Luft reagiert. Es handelt sich um eine schnelle Oxidation, bei der Energie in Form von Licht und Wärme freigesetzt wird.

An der Verbrennung sind zwei Hauptelemente beteiligt: der Brennstoff und das Oxidationsmittel (Sauerstoff).

Besonderheiten bei Dieselmotoren

Reduzierung von Dieselklopfen

Das Dieselklopfen (Nageln) kann reduziert werden durch:

• Verwendung von Kraftstoffen mit hoher Cetanzahl
• Verbesserte Luftverwirbelung im Brennraum
• Reduzierung der eingespritzten Kraftstoffmenge während des Zündverzugs

Abnormale Verbrennung

Formen der abnormalen Verbrennung im Motor:

• Selbstzündung: Erfolgt während des Kompressionstakts aufgrund hoher Temperatur und hohen Drucks, ohne dass ein Zündfunke erforderlich ist.
• Detonation (Klopfen): Tritt im späten Stadium der Verbrennung auf, wenn sich das verbleibende Kraftstoff-Luft-Gemisch schlagartig selbst entzündet. Dies führt zu einem ungewöhnlich schnellen Druckanstieg.

Das Klopfen bei Dieselmotoren wird maßgeblich durch den Einspritzverzug beeinflusst.