Test: Methanolmotor op benzine

Nee.... ik ben even wat beduusd: de smerende werking (ook al is het niet bijster veel) van benzine, zowel als de NIET smerende werking van methanol, zijn tamelijk algemeen bekend en geaccepteerd....

 

Ernst had het over olie die aan brandstof wordt toegevoegd, niet over de smerende werking van de brandstof alleen. Behalve een gemeenplaats als "algemeen bekend en geaccepteerd" zou een of meerdere bronvermeldingen misschien verhelderend werken. Hier https://www.intechopen.com/download/pdf/38157 heb je er alvast twee pagina's vol en tegelijk een samenvatting van die bronnen tot een (voor techneuten) zeer verhelderend verhaal over de smerende eigenschappen van brandstoffen.

Groet,
Sam

 

Ongetwijfeld....

Maar hij beweerde toch écht dat benzine niet smeert (op grond van de ontvettende werking, wat er weinig mee te maken heeft: Methanol smeert helemaal NIET, en is als ontvetter totaal ongeschikt...), en dáár raakte ik wat van in verwarring...

De rest van Ernst zijn verhaal over dat je de juiste olie voor de juiste brandstof moet gebruiken, is IMHO nogal een tamelijk "nogal wiedus" verhaal waar ik verder weinig mee kan, en wat ook weinig bijdraagt, anders dan "dat het nu eenmaal zo is" en wat ik ook niet ga bestrijden (en ook nooit gedaan heb).

Qua bronnen:
Ik heb de neiging sterk de voorkeur te geven om te weten wat er in die bronnen staat, niet wáár die bron te vinden is, en ben er ook niet zo in geïnteresseerd allerlei links te plaatsen. Als ik uit mijn nek lul, heb ik liever dat ik zélf uit mijn nek lul, dan dat ik iemand napraat....
Reden is o.a. omdat zoals te zien is, die link die je plaatst, benzine vergelijkt met diesel, en dan stelt dat Benzine minder goed smeert als diesel.... Tsja.... buiten dat het bevestigt dat Benzine dus wél enige smerende werking heeft, is het een beetje appels met peren vergelijken terwijl we hier bezig zijn appels met citroenen te vergelijken....

Als je nu een linkje kon vinden wat Benzine met Methanol vergelijkt....

 

Ik wil hier toch even "iets" dieper op ingaan....

De cijfers en praktijkervaringen geven ongeveer de volgende resultaten, die ook zonder link naar wetenschappelijke literatuur bekend verondersteld mag worden:

Om een en ander een beetje te relativeren, neem bijvoorbeeld een kleine tweetaktmotor zoals de NGH 9 of om mijn part een viertakt zoals de Saito FG14.
De NGH 9 is onder de naam JBA als gloeiplugger te koop, de FG 14 is ook niet meer dan een aangepaste gloeiplugger (moet je het exacte type even schuldig blijven).
Beide hebben een standaard constructie zoals je ook in gloeipluggers aantreft: glijgelagerde drijfstang, identieke cylinder en zuiger constructie, etc etc.
In het geval van de Saito zit er zelfs geen bronzen bus in de drijfstang....
Ik kies dus bewust NIET voor motoren als de EVO 10 of de RCGF, die naaldgelagerde drijfstangen hebben....

Als gloeiplugmotor, en dat weten we allemaal, hebben motoren "ergens tussen de 15 en 20%" olie nodig. Dat mag ik toch gerust als "algemeen bekend" veronderstellen, zonder dat ik daar direct een wetenschappelijk verantwoorde link bij plaats?

Goed.... bovengenoemde motoren lopen op benzine, en hebben dan (volgens de fabrikant) ongeveer 5% olie nodig. dat is 3 tot 4 keer zo weinig, MÁÁÁÁRRR..... ze verbruiken ook nog eens slechts ongeveer de helft van de brandstof, en DUS passeert er per tijdseenheid 1/6 tot 1/8ste van de hoeveelheid olie die er door dezelfde motor zou spetteren indien het ding op methanol zou lopen.

Nu ga ik ook geen wetenschappelijke links plaatsen naar vergelijkingen tussen de verschillende oliesoorten, maar je zou nu kunnen concluderen dat

OF: de oliesoorten die gebruikt worden voor methanol zwaar inferieur zijn
OF: de brandstof heeft invloed op de smerende werking.

Nu weet ik, dat de oliesoorten die gebruikt worden in methanol, in de basis afkomstig zijn van bijvoorbeeld de smeermiddelen die in koelcompressors, waar ze bij vergelijkbare temperaturen als die men aantreft in modelmotortjes, gerust 8000 uur meegaan.
Oliesoorten die mengbaar zijn met benzine gaan in vergelijkbare toepassingen waar vervuiling geen rol speelt (tandwielkasten, oudere luchtcompressoren en dergelijke) hebben vergelijkbare levensduur.
Zo slecht zijn die oliesoorten dus niet.

Ik laat hierbij de vervuiling die optreedt in een verbrandingsmotor bewust buiten beschouwing, want een carterolie voor bijvoorbeeld een automotor gaat vanwege die vervuiling op zijn best een uurtje of 500 mee (als je het zou reinigen gaat het nog steeds maar ongeveer 4000 uur mee, en daar houd het dan toch echt wel mee op, en sowiso heeft de motor dan al die olie al verbruikt, en heb je dus door bij te vullen vanzelf al de olie ververst), en ik heb geen enkele ervaring met carterolie in methanol gestookte motoren (en wat daar in de literatuur over te vinden is gaat over racemotoren, dat is sowiso niet vergelijkbaar).

Maar vervuiling speelt bij mengsmering geen enkele rol, en dus kunnen we dat helemaal weglaten.

Je mag dus gerust veronderstellen, dat oliesoorten die geschikt zijn voor gebruik met methanol, als zuivere olie (onverdund) redelijk gelijkwaardig zijn aan de onverdunde oliesoorten die geschikt zijn voor benzine. Uiteraard is "beter" of "slechter" sterk afhankelijk van de toepassing, maar ook dat veronderstel ik als "nogal wiedus" en behoeft geen linkje of bronvermelding.

Trek zelf je conclusie waarom er van een olie met goede smeereigenschappen 6 to 8 keer zoveel nodig is om een koeler lopende methanolmotor heel te houden, ongeacht of het een tweetakt betreft (olie en brandstof samen via het carter toegevoerd) of een viertakt, waar "theoretisch" die brandstof zelfs helemaal niet in het carter terecht komt........

 

Het hoge percentage olie in methanolbrandstof heeft toch ook als doel om de motor te koelen.
Vroeger heb ik een mobilet op methanol laten lopen met 1:50 smering in de vorm van slaolie.
Die bleef gewoon heel had alleen niet genoeg vermogen. Rook wel vreemd.....

 

Zuiger en veer hebben maar héél weinig olie nodig, en het drijfstangetje heeft een naaldlager in die mobyletjes.

De olie dient NIET om te koelen.... Tenminste, niet significant.
Als je uitgaat van brandstof (dus ook olie) die met omgevingstemperatuur de motor in gaat, en zeg, met 100 graden de uitlaat weer uitkomt, dan absorbeert de olie ongeveer 1% van de totale toegevoerde warmte bij een gloeiplugmotor, rond 0,2% bij bijvoorbeeld een Zenoah....

De enige "koelende" werking die van olie uitgaat, is het warmtetransport van zuiger via de oliefilm naar de voering, maar daarvoor is theoretisch een stilstaand laagje genoeg. Die werking verandert niet van meer of minder olie

 

Linkje was bedoeld als voorbeeld.
Nadeel van die linkjes is dat je op internet niet veel verder komt dan afstudeerprojecten en je alleen nut kunt hebben van de daar aangehaalde bronnen. Er zijn meer dan een paar "groepen" op internet waar wel op wetenschappelijk niveau gepraat wordt maar daar kom je als "simpele ziel" niet tussen. En als je daar dan al toegang tot hebt mag je er niet uit citeren. Ik begrijp dat wel en wil het niet veranderd zien, ik pleit wel regelmatig voor een soort "read only" toegang. Al was het alleen maar om tegen te gaan wat vandaag de dag veel gezien en gehoord wordt; wetenschappelijk onderzoek is alleen maar een mening. Vraag maar aan Mr. Trump...
En natuurlijk hoef je niet voortdurend een bronvermelding bij je beweringen te doen. Maar neem nou deze stelling:

Ik zou hier toch graag meer uitleg zien, eventueel gestaafd met een linkje. En dan niet naar wikipedia. Zou trouwens best kunnen dat ik de enige ben die meer uitleg nodig heeft, laat dan maar zitten.

Groet,
Sam

 

Nog vergeten, heb hier nog wel een (inmiddels) unclassified onderzoek van de Nasa naar de ombouw van een modelmotor (O.S. dacht ik) naar jet-brandstof voor het Amerikaanse leger. Grappig is te lezen dat ook zullie van os geen informatie kregen over hoe die methanol stokerij nou precies werkt...
Kan het je wel sturen.

Groet,
Sam

 

Lijkt me dat je dat zelf ook wel zonder ir titel kan beredeneren.
Ga eens na hoeveel warmte er wordt opgewekt en bereken hoeveel warmte die paar µgram olie dan zou moeten meenemen................
Dan zie je meteen dat de olie niet meedoet met het opnemen-afvoeren van de warmte, maar met het geleiden van de hitte, zodat een ander "object" de warmte kan afvoeren.
Zie het als een warmtegeleidingspasta tussen een chip en een koelplaat.

 

koelende werking:
Zet een bak water in een dichte barbeque.
komt de bbq boven de 100 graden, gaat het water koken/waterdamp, wat de temperatuur van de bbq weer omlaag brengt tot rond die 100 graden.

in een (model) motor heb je geen vloeistoffen die ditzelfde proces volgen.
bij een methanol gestookte motor wordt een deel van de ongebruikte brandstof uit de uitlaat gegooid, waarbij dit onverbrande brandstof/olie mengsel meteen een deel van de warmte mee naar buiten neemt. Daarnaast wordt met de hoeveelheid brandstof ook het onstekingstijdstip bepaald. armer= warmer, dus vroeger, waardoor continu een stukje warmer, en vroeger. tot zodanig warm dat er iets smelt.

een benzine gestookte motor heeft dit niet, en moet dus al zijn warmte via overdrachten naar buiten zien te werken.
zuiger op bus, bus op blok, blok aan lucht.
etc.

olie KAN dit proces verbeteren tussen zuiger en bus. Olie zorgt natuurlijk ook voor minder warmteontwikkeling, omdat de onderdelen niet koud tegen elkaar schuren.
maar eenmaal het "schuren" opgelost, zal de olie weinig meer kunnen doen.

Ik heb wel eens begrepen dat de grote overdaad aan olie in methanol brandstof te maken had met de grote doorvoer door de motor heen, en om dan toch de lagers afdoende te kunnen smeren.
Bij ABC (of N of Z) motoren zou de logica kunnen zijn dat de zuiger bovenin op het klempunt even alle olie wegperst, waardoor die laag vernieuwd moet worden. Maar waarom zoveel? geen idee.

Ik weet trouwens wel van mijn brandstofleverancier dat er in specifieke 4 takt brandstof van hem, minder olie is toegepast.
je kan een 4 takt laten draaien op 2 takt brandstof van hem.. (doe ik al een stevig tijdje)
andersom raadt hij absoluut niet aan.

 

Bij viertakten (gloeiplug) geld min of meer dat "alles wat niet langs de zuigerveer lekt" teveel olie is: het gaat rechtsstreeks de uitlaat uit zonder ook maar iets te doen. Maar dat is ook weer niet helemaal waar, want de hoeveelheid die er langs de zuigerveer kruipt, is voor een deel ook afhankelijk van de overmaat aan olie bovenin (dikkere laag olie op de voering is méér olie die onder de veer terecht komt). Beetje hetzelfde idee als dat een gloeiplugger weliswaar 20% brandstof rechtsstreeks naar buiten gooit, maar dat hij ook niet zonder dat teveel kan....

De voering van een ABC motor heeft in principe niet echt extra olie nodig, de bewegingssnelheid van de zuiger speelt deels een rol om de olie tussen zuiger en voering te krijgen en ALS olie eenmaal ergens tussen zit, is het er ook niet zomaar weer tussen weg...

 

DIT:

kun je gewoon uitrekenen aan de hand van volumestromen door de motor, ontwikkelde verbrandingswarmte en de soortelijke warmte van de olie....
Als ik dát moet staven met linkjes, dan helpt niks meer wat ik zeg....

En dat wil ik gerust even voor je doen, aan de hand van praktijkcijfers:

Bij rustig rondpruttelen (zo rond de 6000 toeren heb ik onlangs vast kunnen stellen) weet ik dat mijn .52 viertakt benzinemotor 3 ml brandstof per minuut verbruikt. Die brandstof bestaat uit 2,5 ml benzine, en 0,5 ml olie.
Er word dus per minuut (2,5 ml x 0,7 gr/ml x 42 kJ/gr)=73,5 kJ aan energie toegevoerd
Van de olie weet ik dat ruwweg 1/5 de motor met rond de 100 graden de carterontluchting verlaat, en 4/5 met ergens rond de 200 graden uit de uitlaat verdwijnt.
SG olie ligt ongeveer op 0,85 gr/ml, soortelijke warmte tegen de 1,6 J/g.K (je begint nu al nattigheid te vermoeden, denk ik zo... )

Dus er is (0,1 ml x 0,85 g/ml x 1,6J/g.K x 80 K)=10,88 J aan warmte die door de olie via de carterontluchting weggevoerd wordt.
Voorts is er (0,4 ml x 0,85 g/ml x 1,6 J/g.K x 180 K) = 97,92 J aan warmte die door de olie via de uitlaatklep afgevoerd wordt....
Totaal 108,8 Joule, uit een totaal van 73,5 kJ... is 0,14% warmteafvoer via de olie....

Hierbij merk ik op, dat de olie die uit de uitlaat verdwijnt, vrijwel GEEN warmte van de zuiger opneemt, want de zuiger komt eigenlijk hoofdzakelijk in contact met de olie die langs de zuigerveer naar beneden lekt.

Daar op voortbordurend, want het ging om de koelende werking van de olie via geleiding:
Er word in die verbrandingskamer zoals gezegd, 73,5 kJ per minuut op gewekt, en dat komt overeen met 1,225 kW.... het motortje ontwikkelt echter bij dat toerental slechts op zijn allergunstigst ongeveer 100W en dat betekent dat er 1125W op een of andere manier afgevoerd moet worden. Een groot deel daarvan verdwijnt via de uitlaat, en het ontbreekt mij aan middelen om dat aandeel daadwerkelijk vast te stellen, maar de meeste literatuur die ik ken zegt dat dit rond de 50% van de totaal toegevoerde warmte is ofwel ongeveer 612W
Blijft er ongeveer 512W over, die via de koeling weg moeten.

We hebben reeds vastgesteld dat de totale oliestroom slechts 0,14%, ofwel 1,7 W opneemt

De wrijving, het mechanisch rendement is déél van de warmte die via koeling afgevoerd moet worden maar moet wel berekend worden omdat het afgetrokken moet worden van de warmteuitwisseling tussen de gassen en de verbrandingskamer. Bij een mechanisch rendement van zeg, 90% zou er 10W afgetrokken moeten worden van die 512 W.
Voor het mooie is er dus 500 W aan warmteuitwisseling tussen gas en "wand".

Het verbrandingskamer oppervlak is variabel (de zuiger gaat op en neer, en bedekt of ontbloot de cylinderwand), maar je mag heel ruw stellen dat bij gemiddelde verbrandingskamergrootte (zuiger op halve slag) voor een vierkante boring en slag het zuigeroppervlak ongeveer 1/4 is van het totale oppervlak.
Er moet dus ruwweg 125W aan warmte in die zuiger terecht komen, en we hadden al gezien dat zelfs de totale oliestroom slechts 1,7W afvoert, en van die totale oliestroom passeert maar 1/5 daadwerkelijk de kier tussen zuiger en voering.
Ergo: die zuiger MOET wel minstens een heel groot deel van zijn warmte afvoeren via het contact met de cylinderwand, en dat KAN niet anders dan dat de oliefilm die warmte transporteert....

Sterker nog: er word aan wrijvingswarmte (en dat gebeurt dus IN de olie) al ruim 6 keer zoveel warmte ontwikkeld, als dat de totale oliestroom KAN afvoeren, ofwel óók de olie word zolang het in de motor is, koel gehouden door warmteafdracht via de koelribben.

En als het al iemand opgevallen is: bij dat lage toerental is het rendement bedroevend laag (in de orde van 8%), dus wellicht zegt iemand dat die aanname van "50% verdwijnt uit de uitlaat" helemaal fout is....

Wil ik best in meegaan! Stel dat de motor gruwelijk slecht is, en in plaats van 50%, in werkelijkheid 70% van de energie uit de uitlaat verdwijnt... veranderen de getallen dan?

Ja, maar niet wezenlijk: er verdwijnt dan ongeveer 850W uit de uitlaat, komt dan nog steeds ongeveer 64W aan warmte in de zuiger terecht (de 100 W mechanisch vermogen en de 10 W wrijvingsverlies veranderen er niet door) en dat staat nog steeds in geen verhouding met de slechts 1,7W die door de totale oliestroom opgenomen worden. De wrijvingswarmte is nog steeds 6 keer zoveel als wat de olie afvoert en de olie word dus nog steeds via de koelribben gekoeld in plaats van dat het daadwerkelijk warmte afvoert...

Goed.... dan hebben we dus deze getallen, die aantonen dat er heel veel warmte ontwikkeld word, en dus afgevoerd moet worden (ter vergelijk: in het laatste rekenvoorbeeld is de hoeveelheid warmte die de zuiger kwijt moet ongeveer vergelijkbaar met een stevige soldeerbout, zo een waarmee je grote werkstukken kunt solderen).
De crux is nu, dat dat filmpje olie tussen zuiger en cylinderwand de warmte ongeveer 10 keer (ik heb geen exacte cijfers kunnen vinden, alleen maar "vergelijkbare", vandaar de schatting) beter geleid als wanneer het een laagje lucht zou zijn. De zuiger is namelijk kleiner dan de cylinder, dus ALS ze elkaar raken, raken ze elkaar maar langs één lijn, niet over het hele oppervlak.
Warmtegeleiding is in feite niet meer dan de hoeveelheid warmte die via een hoeveelheid contactoppervlak overgebracht kan worden van het ene object naar het andere, in relatie met het temperatuurverschil tussen de twee objecten.
Aangezien de hoeveelheid warmte vast ligt (er ontstaat X warmte tijdens de verbranding en die warmte MOET ergens heen) word de temperatuur van de zuiger bepaald door de cylinderwandtemperatuur, de warmteoverdracht, en het temperatuurverschil wat hoort bij die overdracht. Zonder olie zal de zuigertemperatuur dus pas bij een véél hogere temperatuur stabiliseren....

En dát is de "koelende werking van de olie"....

 

Je neemt wel de tijd uitvoerig te reageren, wordt gewaardeerd.
De inhoud van de verbrandingskamer is een vast en dus niet variabel gegeven. (losse opmerking)
De koelende werking van olie in een tweetakt motor of viertakt met total loss smering zoals de door ons gebruikte modelmoteren is niet alleen het afvoeren van al ontstane warmte, dat is bijna verwaarloosbaar.
Olie is belangrijk voor de koeling omdat:
1. De smerende werking van de olie. Goede smering voorkomt frictie. Weinig frictie betekent weinig warmte ontwikkeling. Daar begint de koeling (warmte beheersing) mee.
2. In de carburateur wordt de brandstof (vermengt met olie) naar binnen gezogen via het carter. Een deel zal neerslaan op de daar aanwezige onderdelen. Bij een tweetakt komt het mooi uit dat dat meteen alle bewegende delen zijn inclusief de cilinderwand tot aan de zuigerrok. Zodra het mengsel via de spoelpoorten boven de zuiger aangekomen is bestaat dat mengsel uit hele kleine druppeltjes. Door de daar al aanwezige warmte en de toenemende druk door het omhooggaan van de zuiger zullen deze druppeltjes steeds verder uit elkaar vallen. Deze hele kleine druppeltjes (zeg maar damp) kunnen juist daardoor warmte uit de omgeving opnemen waarbij de oliedamp de eigenschap heeft erg veel warmte op te nemen en samen met de brandstof (methanol of benzine of wat dan ook) de omgeving koelt, met name de zuigerbodem. Ondertussen zal die damp mooi opwarmen en uitzetten, onwetend van de aanstaande ontploffing. Na die ontploffing zal het aandeel olie nog steeds warmte opnemen, totdat het letterlijk verbrandt. Of zoals bij een modelmotor, ten dele verbrand.
Alles bij elkaar behoorlijk wat koeling.
De meeste tweetakt motoren lopen niet in de soep door te weinig olie maar door een te arme afstelling. Een tweetakt racemotor vraagt meer olie, niet omdat er anders te weinig gesmeerd wordt maar om de afstelling heel mager te krijgen (ga je fijn hard) en toch de koeling in de hand te houden. De stelling "meer olie in de brandstof geeft meer vermogen" heb ik hier weleens voorbij zien komen en is dus juist.
In een gloeiplugmotor heeft het heel grote olieaandeel ook die werking op de gloeiplug maar ik heb beloofd dat hier niet meer aan te halen.

Groet,
Sam

 

Bij de motortjes die je "omgebouwd" hebt naar benzine gebruik je mengsmering toch? Vandaar dat ik ook schrijf over olie in de brandstof.
Wat je schrijft verwondert mij heel sterk.

Mij is altijd vertelt dat benzine totaal niet smeert en dat er altijd toevoegingen nodig zijn die "het smeren" moeten verzorgen.

 

Nee... sterker, in de pompenleer word benzine als een smerende vloeistof beschouwd: je kunt benzine bijvoorbeeld met een plunjerpomp of schottenpomp verpompen zonder dat de pomp in elkaar loopt, en heel veel brandstofpompen van auto's en motorfietsen lopen ondergedompeld in de benzinetank.

Uiteraard smeert het niet erg goed, maar je zal er nog verbaasd van staan hoe lang je solexje of mobyletje nog heel blijft op pure autobenzine (het zal geen uren zijn, maar het is ook niet een kwestie van 5 seconden. In gevallen kan het tientallen minuten duren voor het fout gaat).

Bepaalde punten zoals kleppen in een automotor hebben toevoegingen in de benzine nodig (of zéér harde materialen). Het bekende tetra-ethyllood van vroeger bijvoorbeeld.

Maar wat belangrijker is dan de smerende werking van benzine, is dat het de smerende werking van de toegevoegde olie niet verstoort, en Methanol doet dat wél met de olieën die voor methanol geschikt zijn... Zelfs het (volgens sommigen) "supersmeermiddel" wonderolie word er negatief door beïnvloed.

 

Met alle respect Sam, maar ik wil hier eigenlijk niet op reageren.
Dit is van A tot Z op zijn zachtst gezegd "klok en klepel" werk (verkeerd toegepaste theorie), en ik heb géén zin in wéér een hooglopende discussie.

Als je per sé een antwoord wil kan dat (heb het uitgeschreven en weer weggeveegd), maar liever niet.
Ik volsta met dat je er behoorlijk naast zit.

 

Met vergelijkbaar respect Bert, niet reageren.
Ik zat alleen maar anderen na te praten, althans dat wat ze ooit hebben opgeschreven. Staat hier op de boekenplank braaf te slapen, beter niet wakker maken.
Groet,
Sam

 

Da's vrij duidelijk, ja.... Boeken zijn niet heilig, niet zonder zelf na te denken of het eigenlijk wel KAN, wat daar in staat....

 

Nou ga je te ver!
De boeken en publicaties van Pavel Husak, Jörg Möller, Graham bell (niet die van de telefoon) alsmede de vele publicaties van specialisten van Nederlandse en zeker ook Italiaanse bodem gelden wereldwijd als toonaangevend. Je hebt me dus benieuwd gemaakt naar waar ik volgens jou (behoorlijk) fout zit. Behalve dat we kunnen gaan mierencopuleren over wat koeling semantisch zo allemaal betekent staat er precies wat er gebeurt.

Groet,
Sam
als je geen zin hebt te reageren snap ik dat.

 

Komt wel erg betweterig/zeikerig over hoor.