Schadraum?
Kann Schadraum die Funktion eines Stirlingmotors (typ gamma) verhindern? Wenn ja, Wie/Wieso?
1 Antwort
Dieser sogenannte "Schadraum", wie er im Wiki definiert wird, ist purer Blödsinn. Im Zweitakter zB könnte man diesen fiktiven "Schadraum" konstruktiv auf Null reduzieren, weil kein Raum für das Öffnen von Ventilen nötig ist. Die Folge wäre, eine unendlich große Verdichtung.
Dieses Restvolumen im Raum zwischen Zylinderkopf bzw Zylinderdeckel und Kolbenboden enthält die zur Treibstoffverbrennung nötige Luft. Wäre sie nicht vorhanden, wäre keine Verbrennung möglich. Der Wirkungsgrad wäre NULL.
Durch die Verbrennung des Treibstoffes wird die Menge der Luftmoleküle im Verbrennungsraum multipliziert und durch die Erwärmung das Gasvolumen ausgedehnt.
Der Stirling Motor ist deswegen für Fahrzeuge nur bedingt geeignet, weil er sehr träge auf die Steuerung seiner Leistungsproduktion reagiert. Man kann nicht einfach "Gas geben". Ausserdem ist die Volumenänderung im Arbeitsraum nur sehr langsam und uneffektiv, weil dasselbve Gasvolumen erwärmt und abgekühlt werden muss, was nur recht langsam und uneffektiv möglich ist. Der Verbrennungsmotor bläst die heissen Gase einfach in die Umwelt und macht dadurch Platz für kühles, dichtes und sauerstoffreiches Gas das zur Verbrennung zur Verfügung steht. Dieses Abblasen der heissen Gase limitiert den Wirkungsgrad - nicht dieser idiotische "Schadraum".
Der Stirlingmotor könnte aus geometrischen Gründen ebenfalls wie der Zweitakter einen "Schadraum" Null haben. Die Folge wäre eine unendlich hohe Verdichtung und die Zerstörung des Motors.
Der Vorkammerdiesel hätte diesen "Schadraum" reduzieren können, da er praktisch eine externe Verbrennung hat. Durch die hohen Wärmeverluste und die Strömungsverluste ist er aber uneffektiver als der Direkteinspritzer.
Mit diesem sogenannten "Schadraum" haben sich ein paar ahnungslose Wichtigtuer ein Denkmal gesetzt. Er ist nur akademisches Gelaber von inkompetenten Schwätzern.
Im Prinzip - NEIN. Die Gamma Anordnung bedeutet, dass er wie ein V-Motor zwei voneinander getrennte Kolben hat, zwischen denen ein Gas hin - und her gepumpt wird. Der limitierende Faktor sind in erster Linie die Strömungsverluste durch die hin - und herströmenden Gase. Der "Schadraum" würde nur dann stören, wenn er auch den Arbeitsdruck reduzieren würde, was er nicht tun muss.
Stirlingmotoren in Gamma Bauweise funktionieren, aber haben eine mäßige Leistungsausbeute bei relativ hohem Eigengewicht.
Gasmoleküle haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Im Gegenteil, sie isolieren sogar die Wärme recht effektiv. Da liegt das Problem. Im Stirling Motor muss ein gegebenes Gasvolumen erwärmt und dann wieder abgekühlt werden. Da diese Temperatur - (und damit das Volumen) Änderung sehr langsam und träge vonstatten geht, sind Leistungsabgabe und Steuerbarkeit eher schlecht. Man kann durch konstruktive Tricks die Verhältnisse positiv beeinflussen - das grundlegende Manko aber bleibt und hat NICHTS mit dem "Schadraum" zu tun.
Ich habe vor Jahren einmal eine Konfiguration ausgetüftelt (und dann wieder verworfen) die diesen Wärmeaustausch um etwa 30% gegenüber den üblichen Konstruktionen beschleunigt hätte. Aber selbst das hätte nicht genügt um den Stirlingmotor wirklich effektiv zu machen.
Du fragst, ob der Stirlingmotor funktionstüchtig ist? Darauf gibt es zwei Antworten:
1) er läuft. Er wandelt zugeführte Wärmeenergie in eine drehende oder oszilierende Bewegung um die eine gewisse Leistung abgibt.
2) ist er ein sinnvoller Ersatz für andere Arten von Wärmekraftmaschinen ? Eher nein.
Sein Vorteil besteht darin, dass er keine interne Verbrennung braucht, sondern ihm die benötigte Wärmeenergie von außen in allen möglichen Formen zugeführt werden kann. Dadurch kann er Energiequellen (zB Solarenergie) nutzen, die anderen Verbrennungsmotoren verschlossen sind. Außerdem kann durch kontrollierte Verbrennung der Schadstoffausstoß der Wärmequellen kontrolliert und reduziert werden. Dadurch ist er zB als stationärer Motor bei geringen Leistungsanforderungen und bei weitgehend konstanten Drehzahlen durchaus eine Option. In Fahrzeugen ist er fehl am Platz.
Ist es aber möglich, dass ein stirlingmotor aufgrund der hohen schadraum nicht funktionstüchtig ist?☺️