Warum haben große Zweitakt-Schiffsdiesel einen so hohen Wirkungsgrad?
Schiffsdiesel sind oft Zweitakt-Diesel. Deren Wirkungsgrad soll höher sein als bei Viertakt-Dieseln. Worin liegt der Vorteil beim Wirkungsgrad begründet?
3 Antworten
Werden da nicht 2-Takt Gegenkolbenmotoren verwendet? Das Prinzip ist relativ teuer herzustellen. Die haben durchaus einen höheren Wirkungsgrad als 4-Takt Motoren. Es können doppelt so viele Verbrennungen bei gleicher Motordrehzahl erreicht werden. Der Vorteil hierduch ist, dass der Verbrennungsdruck auf diese Weise mehr Zeit hat auf den Kolben zu wirken. Dadurch kann mehr Energie übertragen werden.
Mit dem normalen 2-Taktmotor hat das Prinzip jedoch wenig zu tun.
https://m.youtube.com/watch?v=Q5oyB46In4k&t=156s
Hier ist der Motoraufbau genauer erklärt.
Weil das 2 Taktprinzip in den Größenordnungen der großen, langsam laufenden Schiffsdiesel gründsätzlich besser als das 4 Taktprinzip funktioniert.
Es gibt 2 Dinge, die dem 2 Takter seinen Wirkungsgrad rauben. Nämlich
- die Spülverluste (mit Kraftstoff versetztes Frischgas entweicht über den Abgaskanal)
- die Zylinderwandverluste (thermische Energie die in die Zylinderwände geht, wie beim 4 Taktmotor auch)
Spülverluste kann man im PKW nur relativ mäßig mit einem Resonanzauspuff vermindern. Bei einem Schiffsdiesel aber, kann man diese durch ein elektronisch gesteuertes Auslassventil (fast) komplett verhindern (oder zumindest sehr gut einschränken). Dazu kann man die Frischgaseinleitung bei einem großen Schiffsdiesel sehr genau steuern, denn die sind alle Langsamläufer (mit maximal 250 1/min), wodurch man massig Zeit hat den Prozess genau zu regeln. Beim PKW 2 Takter geht das durch die Drehzahl nicht.
Außerdem erfolgt die Frischgaseinleitung beim Schiffsdiesel ebenfalls elektronisch per Ventil. Von einem Überströmkanal, wie man ihn aus dem 2 Takt PKW kennt, sind große Schiffsdiesel schon lange nicht mehr abhängig.
Damit arbeitet der große Schiffsdiesel zu jedem Punkt mit seinen optimalen Steuerzeiten. Davon können die meisten 4 Taktmotoren und 2 Taktautomotoren nur träumen.
Darüber hinaus haben moderne Schiffsdiesel ne Wassereinspritzung. Wasser wird so genau eingespritzt, dass es die Verbrennung nicht erstickt. Dadurch sinkt die Verbrennungstemperatur, was weniger Zylinderwandverluste bedeutet und durch die Expansion des Wassers kriegt man extra Gasvolumen das noch zusätzlich zum Verbrennungsgasvolumen dazu kommt.
Im PKW Motor kannst du diese Technik leider nicht einsetzen. Sonst würde wir wahrscheinlich auch dort alle mit 2 Taktern fahren.
Die langsamen Langsamläufer haben tatsächlich keins. Bei den schnelleren kann es evtl. nötig sein. Das hängt aber auch vom Propellerdurchmesser ab. Wenn der äußerste Propellerrand ca. 150km/h erreicht, wird es wegen der Kavitation kritisch.
Das stimmt nur zum Teil. Die Spülverluste betreffen nur Benzin-Zweitakter, bei denen das Benzin mit der Luft vermischt wird, bevor diese in den Zylinder strömt. Beim Spülen verschwindet dann ein Teil des Gemischs durch den Auslass. Beim Diesel hingegen wird der Diesel erst eingespritzt, nachdem die Luft verdichtet wurde und das Spülen somit schon lang vorbei ist. Der ganze eingespritzte Diesel verbrennt dann auch und nichts geht verloren.
Ein- und Auslassventile gibt es beim Zweitakter ebenfalls nicht.
Das stimmt nur zum Teil.
Bei den großen Schiffsdieseln gibt es Ein-und Auslassventile. Die sind wie gesagt nicht mehr vom Überströmkanal abhängig. Auf dem Schiff kann man sich diese Technik erlauben, weil dort ausreichend Platz vorhanden ist.
Super ausführliche und kenntnisreiche Antwort, danke!
Ich lese allerdings aus der Frage heraus, dass der Fragesteller wissen wollte, warum im Schiff Zweitakter einen besseren Wirkungsgrad haben als Viertakter. Beantwortet wurde, so wie ich es verstehe, aber, warum Schiffszweitakter einen besseren Wirkungsgrad haben als Auto- oder Motorradzweitakter...
Es wird bei jeder Kurbelwellenumdrehung gezündet. Beim 4takt nur bei jeder 2ten Umdrehung.
Super. Aber selbst bei nur 250 Umdrehungend ist ein Getriebe zur Reduzierug der Schiffsschraubendrehzahl zwingen erforderlich, oder?