Warum ist Vergaserwärme bei Vollgas unnötig?

Fragen wie Wie beeinflusst das Flugzeugdesign das Vergasereis? zeigen, wie sich der Vergaserbefestigungspunkt auf die relative passive Erwärmung des Vergasers durch den Motor auswirkt, aber ich habe nie erfahren, warum volle Leistung die Notwendigkeit von Vergaserwärme beseitigt.

Schauen Sie sich an, wie Wikipedia Kohlenhydrateis darstellt:

Kohlenhydrateis laut Wikipedia

Unabhängig vom Montagepunkt des Vergasers am Motor würde Hochgas das Eis auf der Drosselklappe nicht beseitigen, die durch Hochgas erzeugte Wärme beeinflusst nicht die Temperatur der einströmenden Luft.

Wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, gibt es außerdem eine größere Luftströmungsgeschwindigkeit über den Hals des Vergasers und daher einen größeren Temperaturabfall.

Was erklärt also, warum hohes Gas die Vergaserwärme in Lycoming/Continental-Motoren überflüssig macht?

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Antworten (4)

Die Glasur, von der Sie sprechen, heißt "Drosseleis" und bildet sich eigentlich nur um die Kanten und die Rückseite des Drosselklappenschmetterlings. Es hat nicht wirklich mit dem Venturi zu tun, das stromaufwärts liegt; Es ist auf den Druckabfall zurückzuführen, der durch die Begrenzung der Drosselklappe (das Hochvakuum auf der Rückseite, könnte man sagen) zusammen mit dem Vorhandensein von verdampfendem Kraftstoff verursacht wird, was die durch den Druckabfall verursachte Temperatursenkung massiv verstärkt, da der verdampfende Kraftstoff absorbiert viel Wärme aus dem Luftstrom.

Es ist der Temperaturabfall durch diesen Druckabfall an der Drosselklappe sowie der Effekt des Verdampfens von Kraftstoff, der die Umgebungsfeuchtigkeit in Kohlenhydrateis umwandelt. In einem Flugzeug mit Kraftstoffeinspritzung haben Sie nur die Drosselklappe ohne Kraftstoff, und der Temperaturabfall allein reicht nicht aus, und daher benötigen Sie bei Motoren mit Einspritzung keine Kohlenhydratwärme (nur eine alternative Luftquelle im Falle von Aufpralleis). am Lufteinlass).

Jedenfalls ist bei weit geöffneter Drosselklappe der durch die Drosselklappe verursachte Druckabfall stromabwärts der Drosselklappe minimal. Dadurch ist auch die Kühlwirkung des Druckabfalls und des verdampfenden Kraftstoffs minimal. Aus diesem Grund kommt es nicht so schnell zu einer Eisbildung (nicht unmöglich, nur relativ unwahrscheinlich), wenn die Passage bei WOT beispielsweise nur eine Beschränkung von 5 oder 10 % aufweist, im Gegensatz zu einer Beschränkung von beispielsweise 80 % bei einer niedrigen Leistungseinstellung. Bei einer gegebenen Umgebungstemperatur/Luftfeuchtigkeit bildet sich Kohlenhydrateis immer leichter, je weiter der Gashebel geschlossen wird.

Eines der schlimmsten Flugzeuge für Vergasereis waren die 65 PS starken J-3 Cubs, bei denen der Vergaser aufgrund der Vergaserhalterung und der Motorhaube mit den freiliegenden Zylindern sehr wenig Leitungs- oder Strahlungswärme vom Motor erhält. Ein Abstieg mit dem Motor im Leerlauf oder fast im Leerlauf an einem Abend mit hoher Luftfeuchtigkeit von 65 ° F verlangte nach einem Stopp im Zusammenhang mit Kohlenhydrateis, und es wurde empfohlen, die Kohlenhydratwärme großzügig zu nutzen, selbst wenn es keine Anzeichen von Vereisung gab. Kohlenhydrateis bei WOT war kein allzu großes Problem, aber man kann sich nie sicher sein. Irren Sie sich immer ein wenig auf der Überbeanspruchungsseite mit Vergaserwärme, insbesondere bei Flugzeugen mit Continental-Antrieb, die aufgrund der Art und Weise, wie der Vergaser vom Kurbelgehäuse isoliert ist, etwas empfindlicher auf all dies reagieren, zumindest bis Sie die Macken des Motors kennen.

Ich stimme zu, dass bei weiter geöffneter Drosselklappe die Temperatur am Schmetterling höher ist als bei nur teilweise geöffneter Drosselklappe. Aber ich denke, Ihre Antwort schließt Szenarien aus, in denen die OAT um 0 liegt und die relative Luftfeuchtigkeit hoch ist. Würde sich aufgrund der Verdunstungswirkung des Kraftstoffs nicht immer noch Kohleneis bilden? (wie auf dem Bild aus Wikipedia)
Selbst bei hoher relativer Luftfeuchtigkeit ist der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt beim Gefrieren geringer, sodass dies kein so großes Problem darstellt. Der ideale Punkt für das maximale Vereisungspotential ist die wärmste Umgebungstemperatur, bei der sich Eis bilden kann (d. h. die wärmste, die es sein kann und trotzdem den erforderlichen Temperaturabfall auf unter 32 ° F am Schmetterling erreicht), weil Sie die meiste Feuchtigkeitsmasse zum Einfrieren zur Verfügung haben . Dies in fast gesättigter Luft in den hohen 60er und niedrigen 70er F. Je wärmer und es gibt nicht genug Temperaturabfall. Oder wenn Sie einen Lycoming haben, kommen Sie fast nie dorthin, weil der Vergaser so viel geleitete Wärme vom Motor bekommt.
@JohnK Ich musste den dritten Absatz mehrmals lesen, um ihn zu bekommen, weil "viel weniger" in einem komplexen Satz spät kam. Ich denke, es wäre klarer, so etwas wie "der viel geringere Druckabfall verursacht ..." zu sagen, aber ich bin mir nicht sicher, ob ich das gut genug verstehe, um es selbst zu bearbeiten.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit bearbeitet. Danke für die Eingabe!

Vollgas zu geben, eliminiert nicht die Notwendigkeit von Kohlenhydratwärme. Es ist eigentlich das Gegenteil: Bei Vollgas ist der Abfall der Lufttemperatur durch das Venturi am größten, sodass Sie (etwas) eher Eis entwickeln, wenn alles andere gleich ist.

Im Allgemeinen ist der Grund, warum Sie die Kohlenhydratwärme nicht bei Vollgas verwenden sollten, der, dass sie die Luftdichte verringert, die in den Motor gelangt, sodass er nicht ganz so viel Leistung erzeugen kann. Vermutlich haben Sie den Gashebel aus einem bestimmten Grund nach vorne gedrückt, sodass es nicht viel Sinn macht, die Leistung genau dann zu reduzieren, wenn Sie sie benötigen.

Wenn Sie sich in einer Situation befinden, in der Kohlenhydrateis eine Rolle spielt, verwenden Sie die Kohlenhydratwärme, bevor Sie mit dem Aufstieg beginnen, damit Ihnen während des Aufstiegs die volle Leistung zur Verfügung steht. Aber wenn Sie bemerken, dass Ihre Motorleistung zu sinken beginnt, ziehen Sie auf jeden Fall am Knopf, selbst wenn Sie sich in einem Anstieg mit voller Leistung befinden.

Also weist John K darauf hin, dass die Temperatur am Schmetterling höher ist, wenn er vollständig geöffnet ist. Aber meine Intuition stimmt mit deiner Schlussfolgerung überein.
Es ist der Druckabfall an der geschlossenen Drosselklappe, nicht am Venturi, der mehr Kraftstoffverdampfung und Temperaturverlust verursacht. Bei Vollgas ist die Drosselklappe geöffnet, sodass die Temperatur höher ist

Bei Vollgas besteht ein geringes Vergasungsrisiko, aber es handelt sich um einen viel engeren Bereich von Bedingungen als bei Teilgas. Druckabfall verursacht Temperaturabfall. Der Zweck der Drossel ist es, den Krümmerdruck zu steuern, eine weiter geöffnete Drossel erzeugt weniger Druckabfall von der Umgebung außerhalb zum Inneren des Krümmers, also weniger Temperaturabfall. Der Temperaturabfall muss auch ausreichen, um Feuchtigkeit aus der Luft zu kondensieren. Wenn der Taupunkt weit unter dem Gefrierpunkt liegt, gibt es keinen Punkt, an dem sich flüssiges Wasser bildet. Direkte Eisbildung ist wie Schnee, es wird einfach in die heißen Zylinder gesaugt, man braucht eine flüssige Tröpfchenphase, damit das Eis haftet.

Bei einem hohen Taupunkt und einem großen Druckabfall erhalten Sie also supergekühlte flüssige Wassertröpfchen, die beim Aufprall gefrieren. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit wird der Bereich für Flüssigkeitskondensation reduziert und bei geringem Druckabfall sinkt die Temperatur nicht unter den Gefrierpunkt.

Motoren mit Einspritzung können tatsächlich Einlasseis entwickeln, sie haben jedoch kein Venturi und ohne den zusätzlichen Druckabfall im Venturi ist der gesamte Temperaturabfall nicht so erheblich oder er tritt in einem weniger kritischen Abschnitt auf, sodass durch Vereisung verursachte Probleme nicht so häufig auftreten. Venturis sind empfindlicher gegenüber Eis, da sie Teil des kalibrierten Kraftstoffmess- und Mischsystems sind. Die Kraftstoffverdunstung trägt zum Temperaturunterschied zwischen Vergaser- und Einspritzsystemen bei, ist jedoch kein wesentlicher Faktor beim Vergleich von Teillast mit offener Drossel innerhalb eines Systems, da die Kraftstoffmasse direkt proportional zur Luftmasse ist und weniger Kraftstoff verdunstet bei niedrigen Temperaturen.

Auch hohe Leistungseinstellungen erzeugen mehr Zylinderwärme, diese Wärme erhöht die Motortemperatur und die erhöhte Temperatur erhöht die Wärme, die an die Einlasskomponenten übertragen wird, sowohl durch erhöhte Leitung durch den Krümmer als auch durch erhöhte Infrarotstrahlung (proportional zur vierten Potenz der absoluten Temperatur [Kelvin^ 4])

Einer der Gründe dafür, die Kohlenhydratwärme nicht bei Vollgas zu verwenden, ist das erhöhte Risiko einer Detonation aufgrund des Temperaturanstiegs und der Verringerung der Dichte der Luftladung.