Test: Methanolmotor op benzine

Oh, dat is allemaal niet zo moeilijk hoor.... Ook toonaangevende mensen (die daarom écht niet dom hoeven te zijn, de Wright broertjes hebben het vliegtuig uitgevonden maar dachten ook dat het ding alleen maar vloog "omdat het geen tijd had om te vallen") kunnen hele vreemde dingen opschrijven.
Het word iets anders, als je wat zulke mensen schrijven, voetsstoots aanneemt, omdat ze toonaangevend zijn. Zelfs Einstein bleek er achteraf behoorlijk naast te zitten

Verdampen is iets anders als vernevelen. Het een vergt warmte, het ander vergt mechanische energie.
Olie in een motor verdampt niet. Dat is een feit. De enig mij bekende situatie waarin dit gebeurt, is als er motoronderdelen extreem heet worden en dat leidt onvermijdelijk tot schade en bijvoorbeeld carter-explosies. Geen enkel motoronderdeel word onder normale omstandigheden daarvoor heet genoeg. Uitzondering zijn de bougie-tip en bij een viertakt de uitlaatklep. Dat zijn ook de enige onderdelen waar je normaliter significante koolafzetting kunt tegenkomen, tekenen dat er daadwerkelijk olie minimaal kraakt, danwel mogelijk verbrand.

En de opgenomen warmte van een vernevelde vloeistof verandert niet, alleen maar omdat het verneveld is. Dat is ook hele simpele natuurkunde (kijk maar in je Binas boekje of je verschillende waardes kunt vinden voor de soortelijke warmte van gewoon water en verneveld water)

Het verbrandingskamervolume zoals jij dat hanteert, is een definitie (de kleinst mogelijke ruimte boven de zuiger, AKA zuiger in BDP). Het is slechts een getalletje wat hoort bij de ontwerp specificaties. Meer waarde heeft dat niet!
Echter, het hele werkingsprincipe van een zuigermotor, hangt af van het veranderen van het volume (zonder dat kan er geen arbeid geproduceerd worden, is elementaire natuurkunde want in de dimensie van arbeid bevind zich de term "afgelegde weg").
Het volume van de verbrandingskamer verandert dus WEL. Alleen al omdat de verbranding begint bij 28 graden vóór top, en doorgaat tot een flink aantal graden ná top, en de zuiger toch écht bewogen heeft in die tussenliggende periode...

Het aangezogen lucht/brandstofmengsel warmt inderdaad op boven de zuiger.... maar het expandeert NIET. Dat gaat namelijk heel moeilijk als de zuiger omhoog komt en het mengsel comprimeert. Aangezien het comprimeren van het mengsel een proces is wat warmte genereert (er word mechanische energie omgezet in warmte) kan hier het mengsel weinig tot geen koelend werk verrichten. In tegendeel, net als bij een fietspomp die warm word, staat dit proces warmte af aan de omgeving.
Warmteleer zegt: expansie=endotherm, compressie=exotherm.
Een drukverhoging bij gelijkblijvend volume, door opwarming, is GÉÉN expansie. Expansie is zuiver het groter of kleiner worden van het daadwerkelijke volume. De zuiger gaat omhoog=>volume word kleiner=>géén expansie=>géén warmteopname uit de omgeving.

De warmte absorptie van de verdampende benzine valt overigens érg tegen, daar moet je bitter weinig van verwachten (metingen tonen aan dat een methanol carb duidelijk afkoelt, een benzine carburateur niet; die blijft gewoon omgevingstemperatuur. Zelfs een thermisch geïsoleerde aanzuigbuis tussen carb en cylinderkop koelt niet noemenswaard af. Eigen metingen, aan meerdere motoren gedaan, zowel modelmotortjes als ook mijn ouwe trouwe Ducjes).
De warmteabsorptie door verdamping bij methanol en gelijk vermogen is ongeveer 4 keer zo groot overigens.
In het eerder doorgerekende voorbeeld van die .52 viertakt, is de opgenomen warmte tengevolge van de verdampende benzine ongeveer 15~20 Watt, tegenover de ontwikkelde warmte van 1225 Watt. Reken het zelf maar door, als je het niet gelooft: de verdampingswarmte van benzine is slecht te vinden, maar ligt ergens tussen de 500 en 800 J/gram

De olie in een tweetakt, ook die in een brommertje bijvoorbeeld, verbrand nauwelijks. Er verdampt een hoop, maar het meerendeel van die verdamping vind plaats NA de motor, in de uitlaat. Uitsluitend dáár is de temperatuur hoog genoeg om de olie in redelijke mate te verdampen. Het verbrand er niet (te weinig zuurstof), hooguit "kraakt" het door de hoge temperatuur. Dit kraken wekt de indruk dat de olie "verbrand" is. Die typische blauw/grijze rook achter een brommertje, is oliedamp.... (olie verbrand namelijk óók min of meer rookloos als er voldoende zuurstof is, en bij gebrek aan zuurstof gewoon zwart en roetend).
Leid de uitlaatgassen van een brommermotortje door een lange sterk gekoelde buis, en je zult zien dat je ongeveer 90% van de toegevoerde olie in weliswaar niet al te florissante toestand, weer terugvind. Die olie scheid zich namelijk reeds na het verlaten van de sproeierbuis af van de brandstof, slaat neer op het drijfwerk, slaat neer op de cylinderwand, en daar is het te koud om te verdampen en verbranden. Slechts de bij toeval nog zwevende druppeltjes olie als de verbranding plaats vind, lopen het risico mee te verbranden, maar dat is maar weinig van het totaal toegevoerde.
Probeer het maar als je wilt: Ik heb het gedaan....

Een zwaarbelaste tweetakt loopt inderdaad in elkaar van een te schrale afstelling. Echter, de hoeveelheid olie heeft hier niks mee te maken. De schade word veroorzaakt door detonatie, en het enige middel wat helpt (als je per sé zo schraal wilt blijven draaien) is een zeer nauwkeurige vormgeving van de verbrandingskamer. Met name de vormgeving van de squishband omt heel kritisch.
Meer olie voorkomt geen detonatie...
Meer olie verhoogt echter wél de viscositeit bij de sproeier, en stelt dus minder zware eisen aan de precisie van het gaatje.
Het word duidelijk makkelijker om de motor "scherp" af te stellen.
Meer olie laat inderdaad dezelfde motor meer vermogen geven, simpelweg omdat er minder wrijving is tussen zuigerveer en cylinderwand. Heeft verder niks met een lean burn te maken.
De hoeveelheid olie die een fabrikant aanraad, is niet meer dan een compromis tussen brandstofkosten , levensduur en onderhoudsinterval: Niemand wil 5 cent per liter op de olie besparen als je daarvoor iedere 1000 km nieuwe zuigers moet steken, en niemand zit te wachten op 5% extra vermogen als het inhoud dat je iedere week je uitlaat moet ontkolen.

 

En bedankt.
Bert geeft zelf aan liever niet te reageren, als ik dat toch vraag begrijp ik het ook als hij liever bij zijn oorspronkelijk besluit blijft.
Sam.

 

Vreemd dat je dit schrijft. Toen ik lessen volgde voor het behalen van een vliegbrevet is mij geleerd dat dit wel degelijk een groot probleem kan zijn. Wanneer de luchtvochtigheid vrij hoog is (>80%) en de luchttemperatuur tussen de -5°C en +20°C is er een heel grote kans op ijsvorming in de carburateur.
Net achter de venturi zal de temperatuur van de aangezogen lucht al zo'n 5°C kunnen zakken. De aanwezige waterdamp begint dan al te condenseren en er kunnen dus kleine druppeltjes water ontstaan.
Dan komt de benzine er bij en die moet verdampen. De benodigde warmte wordt aan de lucht onttrokken waardoor die tot wel 20°C in temperatuur kan dalen. De temperatuur komt dan onder het vriespunt waardoor er nog meer waterdamp zal condenseren en ook bevriezen! De carburateur kan dan zelfs dichtvriezen. In ieder geval zo ver dat de motor stopt!
Tijdens een vliegtocht is mij dat bijna overkomen. De motor begon te stotteren en onregelmatig te lopen. Eerst had ik niet door wat dat zou kunnen zijn. Ik was nog een heel stuk bij een vliegveld vandaan dus zat een beetje in de piepzak dat ik daar ergens zou moeten landen. Gelukkig kwam de training naar boven en bedacht ik me dat het wel eens ijs in de carburateur zou kunnen zijn. Snel de carburateur voorverwarming vol aan gezet en 30 seconden later was alles voorbij. Dit is dus echt geen sprookje of verzinsel!
Een uitleg over dit verhaal kan je ook HIER lezen. Ook HIER wordt het één en ander uitgelegd.

Er is één maar, dat is de hoeveelheid benzine die wordt verdampt. Voor de kleine motortjes die wij gebruiken is maar een heel klein beetje benzine nodig. Naar verhouding tot die hoeveelheid is de carburateur flink groot en heeft dus een knap grote warmte capaciteit. Het kleine beetje warmte dat de benzine nodig heeft kan daar makkelijk aan onttrokken worden zonder dat de temperatuur van de carburateur daar sterk door zal dalen. Tevens wordt die warmte al weer snel door de motor aangevuld en zal je een dichtvriezende carburateur bij een modelmotor niet snel meemaken.

 

Verdampingswarmte versus soortelijke warmte. Vloeistof verdampen kost (veel) meer energie dan vloeistof verwarmen.

 

Wat Ernst beschrijft heb ik gehad met een auto. Begin 1990 heb ik een nieuwe BMW 318IS gekocht die had wat last van inhouden. Na een update van BMW was het weg en de update was een voorverwarming van de inlaatlucht. IJsvorming dus.

 

Om niet te verdwalen in een wedstrijd "ik weet het beter" of een potje bagger smijten wil ik het laten bij wat ik tot nu gezegd heb. Wel heb ik nog een paar overwegingen:

Het vlampunt van tweetaktolie ligt bij ongeveer 150 graden C. Verdampen moet wel lukken dus in een motor, verbranden ook. Wonderolie (nog steeds toegevoegd in olie voor snelle tweetakten) ligt bij +200 graden en zal dus iets langer overleven.

Dat is niet van belang. Doordat de vloeistof verneveld is zal vooral de snelheid waarmee het warmte opneemt enorm toenemen. Vergeet niet dat dit warmte opnemen zo'n zes tot achtduizend keer per minuut plaats vind. Snelheid is dus van belang.

De hele wereld hanteert dat begrip zo. De ruimte die overblijft als de zuiger in het TDC staat is de verbrandingsruimte.

Zo'n tweetakt gaat meestal klemmen als de belasting niet zwaar is maar de temperatuur van vooral de zuiger te hoog wordt. Vastlopen gebeurt als dat klemmen aanhoudt of een ander onderdeel in de motor het begeeft en de rest blokkeert. Op hoge toeren kan de spoeling in de war raken, dat is juist, probleem zit dan bijna altijd in de poorten of de uitlaat. Squishband staat daar los van, die doet pas helemaal aan het einde mee.

Een gemiddeld kartmotortje smeert 1:25 tot 30. De sproeiermaten lopen met 5 honderste op en er zijn zo'n 20 verschillende maten naald, op het oog allemaal hetzelfde. Afstellen is een eitje...
Vanaf nu kunnen alle tuningsboeken de vuilnisbak in. Meer olie erin en klaar! Toptip.

Groet,
Sam

 

Denk dat we de ernstig opgefokte motoren niet moeten verwarren met de gedowntunede motoren waar wij mee werken...

Stevig opgefokt = andere werkwijze dan bij "normale" motoren..

 

Nou... na verbeteringen aan de koeling, en nog een verlaging van de compressieverhouding tussendoor, krijg ik toch de temperatuur niet echt naar beneden. Dat kan ook aan de hoge buitentemperaturen liggen natuurlijk, maar mischien is de motorkap toch teveel van invloed. Of draait de motor gewoon teveel toeren en moet ik een andere prop gaan gebruiken (maar dat zal lastig worden, groter als dit gaat niet). Ik zie wel dat ik duidelijke méér gas kan geven maar om een of andere reden piekt de motor heel erg in temperatuur, in het laatste stukje gas.

Ik weet het niet, maar voorlopig krijg ik het nog niet opgelost.

Dus voorlopig even de "electronische" oplossing, in dat volautomatisch het gas een flink stuk dicht getrokken word als de motor boven een bepaalde temperatuur komt. Meer kan ik er voorlopig ook nog niet van maken. Lang leve de Taranis...

 

Echt..je gaat nog verliefd worden op die Taranis..

 

Nou, ik moet zonder meer toegeven, dat je jezelf steeds minder afvraagt "kan mijn zender dat?", want dat antwoord word eentonig... ("ja"....).

Frustrerend is wel dat je je steeds méér gaat afvragen "maar hoe krijg ik dat dan in godsnaam voor elkaar????"....

 

luxeprobleem ;-)

Bert, kan het niet gewoon simpelweg zo zijn dat je op dat hoge toerental net een beetje teveel van de motor vraagt, en dat hij daarom piekt in temperatuur?
toerental heeft nogal een invloed op het aantal watts welke nodig zijn om die toerentallen te halen

als dit het geval is, zou een grotere spoed/diameter je probleem juist erger maken.

Misschien dat de poorttiming voor benzine stiekem toch wat afwijkt t.o.v. de timing voor methanol?
ik geef er ook maar een gooi naar ;-)

 

Nou... het vermogen wat de motor ontwikkelt, is een directe relatie met het toerental (en de koppelkromme).
Een zwaardere prop onderdrukt het toerental, en dus het aantal verbrandingen per minuut (vandaar het lagere vermogen) en dat zou de temperatuur moeten drukken....
de .30 loopt met zijn 10 x 6 slechts 8500 toeren en blijft ongeveer hangen op 120~125 graden....
De .91 draait in de lucht goed boven de 10K....

Maar ik geef zonder meer toe: ik ben hier nog niet helemaal over uit, ik moet hier nog wat dieper in de theorie duiken.
Op RC Groups draait er iemand met een 1,25 Saito op benzine, en zijn motor loopt rond de 125~130 graden vol gas.

Het kan zijn, dat hier de olie (de enorme hoeveelheid) een rol speelt in dat olie de compressieverhouding verhoogt, en mischien moet ik deze motor wel op een lager oliepercentage gaan draaien.... Maar dan moet ik éérst uit gaan zoeken of de heli daar ook op wil draaien....

 

Een grotere prop kun je niet draaien zei je. Misschien dan een 3 blads prop met dezelfde spoed en diameter?

 

Wat niet kan is nog nooit gebeurd, maar ik zit nu al eigenlijk altijd met de prop door het gras, en meer spoed, liever niet, i.v.m. de landingssnelheid.

Drieblad is een optie ja.... het gekke is alleen, dat om een of andere reden, 3-blads props vaak van die rare spoedwaardes hebben....
Ik wil liever niet in spoed omhoog, vanwege de landingssnelheid. Maar ik moet daar nog eens goed over nadenken....

Een andere optie is een Graupner 14 x 6, die het zelfde vermogen bij een veel lager toerental (rond de 8750) absorbeert.
Probleem is alleen dat A) ik die niet heb en B) dat die niet meer gemaakt worden....
Hangar in Kampen heeft ze bijvoorbeeld niet....
Ik heb wel een 14 x 7 liggen, maar die is écht te zwaar, en dan zit ik weer met die 7" spoed....

 

Een 15" kleiner maken?

 

Je bedoelt, zodat het een prop met bredere bladen word?

Is een optie....

 

Jup.. en je kunt volledig bepalen wat de diameter wordt

 

Moet ik eens even uitzoeken hoe ik die tips een beetje netjes af kan werken, anders gaat het zo'n lawaai maken, maar zeer zeker een interessant idee....

 

mijn oude instructeur deed het vroegah bijna continu.
ik heb het zelf nooit gedaan (nooit nodig gehad..), maar voor zover ik van mijn oude instructeur begreep, deed hij niets aan de zijkantjes..
balanceren en knallen

 

Niet zo veel mis met aftoppen... moeilijk ook niet. Werken met een tape-sjabloontje. Lawaai? Ga je boven de 12K merken... verwacht ik... Met een Novarossi wil het wel gaan bléren, verwacht ik... Wel goed de prop balanceren. APC kan je aftoppen, zonder 'supersoon by proxy' te geraken... haha
Gr Bas