Går det att konvertera en bensinmotor till ångdrift?

[Skytten]

Fick i havlvaket tillstånd en idé om att göra en experimentmotor som drivs med ånga.
En tvåtakts motorsågsmotor från en kasserad motorsåg skulle kunna vara lämpligt för ett försök.

Min tanke är att plocka bort det mesta som har att göra med bensindrift. I hålet för tändstiftet koppla ett rör med en ventil för ångan.

Man skulle kunna styra ångan med samma metoder som man styrt gnistan, men även genom att ha en modifierad kolv, som genom en upphöjning öppnar ventilen när den är överst, och trycket skulle få kolven att gå neråt och samtidigt stänga ångtillförseln. Tvåtaktsmotorns konstruktion skulle sedan ta hand om resten av cykeln.

Det behövs givetvis en ångpanna, som kunde vara en trycktub, med en säkerhetsventil, som man då eldar mot.

Jag har inte räknat på effekten, men den är troligen mycket mindre än med bensindrift.

Vad tror ni? Skulle den överhuvudtaget snurra? Hur mycket skulle de kunna ge i kraft mot när den går på bensin.

Smörjningen och risk för att det rostar är andra frågetecken.

Hur skulle en fyrtaktare fungera med liknande moddning?

[Skytten]

Hade jag googlat lite först hade jag fått reda på att detta är gjort många gånger. Så det fungerar visst i vart fall med tvåtakt.  Några har använt tryckluft andra ånga.

[Körven]

Sätter du in ångtrycket i insuget,så visst kommer motorn att gå runt.Men att utnytja detta till någon sorts energikälla är ett döfött företag.En returledning till en kondensator från utblåset,så det blir en retur av varmvattnet tillbaks till pannan.En lubricator är lätt att anordna,för smörjning av motorn,men problemet är att det kommer att följa med i retur till condensator och pannan.
Visst är det ett roligt expriment.
Jag var inne på en annan typ av expriment,en stationär gengasmotor.Jag har en Volvo Penta MD1,en encylindrisk diselmotor,som jag funderade på att göra om till gengasdrift och koppla till en generator,för strömförsörjning.Men det har stannat vid en tanke.

[Skytten]

Jag tänker inte använda insuget, utan tändstiftets ingång.  När kolven är uppe öppnas en ventil, och ångan tryckerner kolven som stänger ventilen, det blir mer likt en ångmaskin då.

Jag kommer att göra försöket, om jag hittar ett enkelt sätt att bygga styrningen av ventilen.
Det skulle gå att använda tändmekanismen för att styra ventilen, men det är inte lika kul och leka med.

Det skulle vara kul att svetsa ihop två gamla cyklar, sätta en sits emellan, och ha en elmotor med ett eller två batterier, och sedan ha en spis som eldar ånga som via en moddad tvåtaktsmotor kan ladda batterierna, vedelekrisk hybrid     .

[torbjorn]

Frågan är om inte verkningsgraden från ved till el blir bättre om man behåller motorn omodifierad och kör den på gengas.

[Charlieboy]

Kolla på hur kolsyremodellmotorer är tillverkade !

[Misse]

Frågan är om inte verkningsgraden från ved till el blir bättre om man behåller motorn omodifierad och kör den på gengas.

Jo, absolut!

[Skytten]

Frågan är om inte verkningsgraden från ved till el blir bättre om man behåller motorn omodifierad och kör den på gengas.

Förmodligen, men det blir ju ingen ångmaskin.
Är man ute efter bästa verkningsgrad ska man bygga en sextaktsmotor, och köra den med konstant varv i en elhybrid. En sextaktsmotor utan kamaxel och ventiler, man kan sköta takterna med en extra cylinder eller en extra motgående kolv.

[torbjorn]

Om man ska göra en någorlunda bra ångmaskin av en förbränningsmotor så bör man nog utgå från en fyrtaktsmotor och göra om kamaxeln och dess transmission så att ventilerna öppnar och stänger vid rätt tillfällen.

[Skytten]

Om man ska göra en någorlunda bra ångmaskin av en förbränningsmotor så bör man nog utgå från en fyrtaktsmotor och göra om kamaxeln och dess transmission så att ventilerna öppnar och stänger vid rätt tillfällen.

Ja man får väl se till att sätta  dubbla kammar  (180 grader) så att det i princip blir en tvåtaktsmotor, annars om den inte får tryck varje gång kolven går ner blir kraften avsevärt mindre.

Hur sedan ventilfästen håller  vet man inte.

Skickar man ångan genom tändstiftets hål, på en tvåtaktsmotor blir såväl (tidigare)utblås som insuget där ångan lämnar motorn.

En sådan maskin har bara tryck ner, och vanligen har ju en ångmaskin ångtryck även när kolven går upp.

Motorns konvertering är nog inte det svåraste, kokaren däremot kräver en hel del, den kan lätt bli till en livsfarlig bomb om man inte har fått till det rätt.

[torbjorn]

Dubbla kammar slipper man om man ändrar kamtransmissionen så att kamaxel och vevaxel går med samma varvtal.

[Edgar]

Förmodligen, men det blir ju ingen ångmaskin.
Är man ute efter bästa verkningsgrad ska man bygga en sextaktsmotor, och köra den med konstant varv i en elhybrid. En sextaktsmotor utan kamaxel och ventiler, man kan sköta takterna med en extra cylinder eller en extra motgående kolv.

Var finns info om sextaktare? Nyfiken!

[torbjorn]

Det enda jag har sett om sextaktsmotorer var någon uråldrig amerikansk stationär motor, förmodligen bensin- eller fotogenmotor med gnisttändning. För att slippa kosta på kylsystem fick den gå med två extra "dödtakter" där cylindern bara pumpade luft, mellan den normala fyrtaktscykelns utblåsnings- och insugningstakt. Och så får man såklart finna sig i att motorn kräver ett större svänghjul än den skulle ha behövt som normal fyrtaktare, och att effekten sjunker till 2/3 av vad den skulle ha haft i fyrtaktsutförande.

[Skytten]

Det fanns flera ideer om motorer på 1800-talet, och några sextaktsmotorer  togs det patent på. Den tidens motorer var ganska jobbiga att serva och sköta.

Flera nya sextaktsförslag har kommit i senare tid. De brukar vara likt Sterling bäst anpassade för att gå på samma varvatal hela tiden, och har då varit mindre aktuella före hybridmotorn blivit vanligare.

De flesta har konstruktörer från Tyskland (som Otto och Diesel när det gäller de vanligaste motorena i bilar), googlar man med tyska ord, finns det en del på deras olika motorforum.
En nu ofta diskuterad motor är Kolbenladermotorn.

[Prometevs]

Flera nya sextaktsförslag har kommit i senare tid. De brukar vara likt Sterling bäst anpassade för att gå på samma varvatal hela tiden, och har då varit mindre aktuella före hybridmotorn blivit vanligare.

En Stirlingmotor skulle vara coolt. Vad jag förstår har den konstruktionen den högsta teoretiska verkningsgraden. Dessutom slipper man ju den besvärliga ångan. Fast det går väl inte att konvertera en vanlig motor på något sätt utan måste bygga från början.

[torbjorn]

En hake med stirlingmotorer är ju att de, förutom att de trivs bäst med konstant varvtal, också har problem med att anpassa sig till snabba ändringar av effektuttaget. Man kan så att säga inte släppa gasen och vänta sig att motorn ska gå ner på tomgång omedelbart utan det kan ta upp till en minut. Samma sak om man vill öka gaspådraget. Det gör att stirlingmotorer är ganska opraktiska för att direkt driva t ex motorfordon eller maskiner där det omväxlande går tungt och lätt för motorn (t ex vore det mycket olämpligt att försöka driva en vedkap med stirlingmotor). De passar bäst i hybridsystem tillsammans med ett batteri som kan lämna energi under den tid det tar för stirlingmotorn att svara på gaspådrag respektive som kan svälja den överskottsenergi som uppstår när lasten helt plötsligt inte behöver någon energi.

[Skytten]

En Stirlingmotor skulle vara coolt. Vad jag förstår har den konstruktionen den högsta teoretiska verkningsgraden. Dessutom slipper man ju den besvärliga ångan. Fast det går väl inte att konvertera en vanlig motor på något sätt utan måste bygga från början.

Den högsta teoretiska verkningsgraden är det som för värmecykeln är teoretiskt maximalt, och det är inte någon skillnad på den teoretiska verkningsgraden mellan en Sterling och t.ex. en Diesel, eller för den delen en ångmaskin.  Det är den praktiska, dvs den verkliga verkningsgraden som har betydelse. En modern diesel med turbo har en verkningsgrad som är förhållandevis hög, och troligtvis inte är underlägsen en Sterling.

Bygger man en motor själv (och inte har millioners millioner för utveckling), blir det en kompromiss, mellan verkningsgrad och möjligheter att tekniskt och ekonomiskt ro iland projektet.

En ångmaskin kan låta relativt trivialt att bygga, speciellt om man konverterar en befintlig motor, men ett av de lättare delarna att tillverka på en ångmaskin är ju kolven eller kolvarna, med modernare teknik kan ventilerna även styras elektroniskt.

En ångmaskin man bygger själv bör nog inte arbeta med alldeles för högt tryck och temperatur, då det ställer stora krav på delarna och den som gör dem, samt inte får tillverkas av vem som helst, och den måste genomgå (tryck) prov.

En maskin som har vatten som arbetsmedium, har ganska dålig effekt, vid lägre temperaturer på ångan. Använder man ett annat medium än vatten eller blandar vattnet, så blir det närmast ett absolut krav på att man måste cirkulera det för återanvändning, och helst få bort eventuella smörjmedelsrester.  Enklast blir att ha en kondensatortank, och efter det att man rensat smörjmedelsrester, för över mediet till huvudtanken.

Den teoretiska modellen för en sådan maskin skulle då vara Kalina cyceln, där temperaturer kan hållas nere och ändå åstadkomma en hyfsad verkningsgrad.
Modellen är beprövad i geotermiska kraftverk, där temperaturen kan vara tom under 100 C, och även där man vill ta vara på spillvärme som mekanisk/elektrisk nytta.

Med lägre driftstemperaturer, blir det också lättare att värma upp en lite del av driftmediet, och inte hela tanken, starx innan det släpps in i cylindern. Skulle man vilja ha (koncentrerad)solstrålning som bränsle är en sådan metod troligtvis bra, om man bortser från att det blir snabbt driftsstopp om ett moln dyker upp.

Gasens tryckfall, när kolven går ner, kyler och en del av värmen används för detta arbete. Det teoretiskt högsta man kan få är att gasen lämnar med omgivningens temperatur, något som aldrig praktiskt går att uppnå.

[Körven]

Det enklaste motorn att kovertera till ånga,måste väll vara en två taktare,m man sätter in ångan i insuget.
Fasen jag tror jag skall ta och prova med en gammal motorsåg,det låter ju kul.
En kompis exprimenterade med att köra en gammal JO-Bu motorsåg,med gengas.Han skulle ha den stationärt och kapa ved med den.Men han fick aldrig sågen att fungera.

[Skytten]

Det enklaste motorn att kovertera till ånga,måste väll vara en två taktare,m man sätter in ångan i insuget.
Fasen jag tror jag skall ta och prova med en gammal motorsåg,det låter ju kul.
En kompis exprimenterade med att köra en gammal JO-Bu motorsåg,med gengas.Han skulle ha den stationärt och kapa ved med den.Men han fick aldrig sågen att fungera.

Det går ju lätt att prova, men jag tror att det blir sämre resultat, du får ingen förbränning inne i cylindern, med en ångmaskin, ångan kommer in i vevhuset om insuget används, och har svalnat en del när den kommer att ledas ovan kolven, troligen mer än den hettas upp av komprimeringen.

Med metoden att använda tändstiftshålet, är ångan som hetast vid inträdet när kolven är uppe och ska göra en arbetstakt. Här måste en ventil styra ångtillförselen. Står tändstiftet rakt mot kolven kan kolven öppna ventilen och det går att ställa hur länge ångan ska sprutas in, annars kan ju den befintliga tändningen styra ventilen.

[torbjorn]

Det enklaste motorn att kovertera till ånga,måste väll vara en två taktare,m man sätter in ångan i insuget.
Fasen jag tror jag skall ta och prova med en gammal motorsåg,det låter ju kul.
En kompis exprimenterade med att köra en gammal JO-Bu motorsåg,med gengas.Han skulle ha den stationärt och kapa ved med den.Men han fick aldrig sågen att fungera.

Tvåtaktsmotorer brukar vara svåra att få att gå bra på gengas, eftersom de har så dålig sugförmåga och inte klarar att övervinna strömningsmotståndet i ett gengasaggregat. När man körde tvåtakts tändkulemotorer på gengas under andra världskriget så insåg man ganska snart att den enklaste lösningen där motorn själv fick suga fram gas inte var praktiskt användbar. Istället byggdes de ofta om till s k pulsatormotorer: Spolkanalerna mellan vevhus och cylinder sätts igen men avgasporten får vara kvar. Motorn förses med ett nytt topplock med en insugningsventil och, före den, en kammare med två backventiler. Kammaren ansluts också med ett avstämt rör till motorns vevhus. Gengasen sugs in genom en av backventilerna med hjälp av tryckstötarna i det avstämda röret, med ett spjäll i röret kan man påverka mängden luft som följer med in i cylindern och därmed bränsleblandningen. Man måste såklart också ordna en mekanism för att öppna insugningsventilen i rätt ögonblick, på en långsamtgående tändkulemotor använde man oftast någon befintlig excenter för smörj- eller kylvattenpump.
En annan lösning på problemet var att utnyttja motorns vevhuskompression för att trycka in primärluft i gasgeneratorn, bl a använde Bolinder-Munktell den lösningen för gengaskonvertering av traktorer. Nackdelen med den var dock att motorn stannar vid bränslepåfyllning.
Det förekom också, om det var gott om plats, att en fristående gaspump, oftast remdriven från motorn, fick pumpa fram gengas.

[Skytten]

Läste nyss att man på den australiska landsbygden har konverterat dieseltvåtaktare till ångdrift, man har då använt utblåset för ångans ingång och låtit ångan gå ut genom insuget.

"Rural power.

A variety of small, uniflow steam engines are in use today, mainly converted diesel engines in rural Australia. The engines were made either by Lister or Detroit Diesel, as internal combustion 2-stroke diesels. When converted to uniflow steam operation, steam enters the cylinder via the inlet valves (formerly exhaust valves) of the Detroit Diesel 3-71 engine, while one of the cylinders is near top dead centre (TDC). The steam continues to expand after cut-off (closure of inlet valves) until the piston opens the ports at the bottom of the power stroke. Much of the spent steam goes out via the ports (exhaust ports which were formerly inlet ports). During the upstroke that follows, the remaining low pressure steam is compressed and heated, maintaining heat on top of the piston. The inlet valves open as the piston reached TDC, letting in a new charge of steam and cushioning the piston. In Australian service, efficiencies going as high as 21% have been reported for this type of single-acting uniflow steam engine. That the cranks are spaced 120-degrees apart assists in starting as well as enabling smooth power flow."

http://www.internationalsteam.co.uk/trains/newsteam/modern11.htm

[torbjorn]

Man ska vara mycket misstänksam mot verkningsgradssiffror i samband med ångmaskiner. Vad själva maskinen har för verkningsgrad (alltså uttagen mekanisk energi dividerad med skillnaden mellan lagrad energi i högtrycks- respektive avloppsånga) är en sak, vad hela ångcykeln med givna ångdata (tryck och temperatur på högtrycks- och lågtryckssidan har för verkningsgrad är någonting helt annat.

Stora kraftverksångturbiner har verkningsgrader över 90 % men hela ångcykeln når ändå inte över 40-45 % verkningsgrad vid överhettad ånga (kolkondenskraftverk) respektive runt 30 % vid mättad ånga (kärnkraftverk). Återstoden går bort i form av stora mängder kylvatten vid ganska låg temperatur.

[Skytten]

En ombyggd Petter eller Lister har troligtvis en verkningsgrad som ligger under 10-12%, i varjefall om man inte har en flashkokare.

Verkningsgraden kan även räknas i ekonomiska termer, i Australien kan det vara  på riktigt avlägsna platser, ingen el-leverantör, diesel beskattad och man har tillgång till billigt biobränsle eller kol, och tid att sköta en ångmaskin (vilket är en av nackdelarna med ånga i stationär drift, det kan knappast lämnas utan tillsyn).

[Skytten]

Jag anser nu att jag skulle kunna använda en tvåtaktsmotor som ångmaskin, det finns många exempel från andra som gjort det med ånga eller tryckluft.

Ånggeneratorn är det som är väldigt mycket svårare att fixa. Det är inte eller helt ofarligt att hantera tryckkärl, och de måste troligtvis även besiktigas.

Jag funderar på att  om man gjorde en flashkokare, skulle det vara mycket lägre risker, pga den ringa mängd som är under tryck, och dessutom snabbare uppstart.

Om man hade tanken på en temperatur strax under  drivgasens kokpunkt  och ledde drivmediet via en kopparspiral där det "ondemand" upphettades till driftstemperatur och omedelbart skickades till motorn, skulle en eventuell  olycka med den få betydligt mindre konsekvenser än om hela pannan gick i luften.  Det borde dessutom kunna gå att starta upp på kanske 10 minuter, och man skulle kunna ha ett ganska bra arbetstryck.
Kanske inte hur lätt som helst att göra, det krävs en pump som kan förse flashbrännaren med ganska exakt dos, och värmetillförseln måste gå att reglera inom vissa gränser.
Givetvis måste säkerhetsventiler finnas.

Då tanken inte är kokande (och under tryck), skulle återförseln av kondenserat drivmedium inte heller bli så komplicerad.

[JohnA]

Gammal tråd, men vi är väl folk som gillar att återanvända gammalt skrot? 

Jag är en off grid-wannabe och fantiserar mer än jag bygger och testar. Solceller tycks vara den klart bästa källan till elenergi, utom vintertid av begripliga skäl. Samtidigt är det den årstid då off-griddare eldar ved för att inte frysa ihjäl hemma. En del nöjer sig med att leva enkelt, några kör vanliga bensindrivna elverk för att stödladda sin batteribank. Eftersom batteriladdning sällan lönar sig att forcera, och mindre batteribanker inte hinner ta emot det ett normalstort portabelt elverk kan leverera, blir det ofta många timmars ineffektivt puttrande för att ladda batterierna... Har man ingen jättestor batteribank bör man alltså ha ett onormalt litet elverk som kan tuffa på med små förluster under många timmar i sträck.

Det talas ofta om stirlingmotorer i dessa sammanhang, och ibland tar någon entusiastiskt upp de kommersiella försök som gjorts, men gång på gång floppat. Stirlingtekniken verkar vara utmärkt för generering av el under en relativt jämn belastning, men det är vad jag förstått inget för oss vanliga DIY-amatörer. Eldar man ändå ved för att hålla värmen borde ved vara det självklara bränslet även för ett litet elverk, och förlusterna går ju att ta vara på till uppvärmning, så i praktiken spelar verkningsgraden ingen större roll vintertid, och på sommarhalvåret får man ju all el man behöver från solcellerna.

Valet står då mellan att konvertera en liten bensinmotor till gengasdrift eller ångdrift. Båda teknikerna är välbeprövade och har sina för- och nackdelar. Båda teknikerna kräver normalt att man bygger något slags panna/gryta/kokare, och båda kan vara direkt livsfarliga... Något som talar för ångpannan är att den kan matas med vanlig ved, och dessutom fungera som värmepanna samtidigt. En vedgasgenerator fungerar bäst med vedkubb, vilket man måste bygga en maskin för att tillverka och det verkar sedan vara en jobbig form av ved att hantera bekvämt. Ångmaskinen är ett tryckkärl som kan explodera, och därför inte är helt DIY-vänlig. Dessutom finns väl lagar på detta område, och att de lagarna även gäller oss som experimenterar hemma...

Ett intressant och säkrare sätt att generera ånga är i vattenrörspanna, som ju innebär en betydligt mindre ångvolym. Med den förhållandevis jämna belastning ett batteriladdande elverk ger blir det heller inte något större behov av att kvickt kunna reglera och ackumulera ångtrycket, vilket ytterligare minskar faran vid överhettning och explosion. De gamla ångbilarna Stanley hade vattenrörspannor och kom kvickt upp i ångtryck, så tekniken tycks fungera i liten skala såväl som i stora kraftvärmeverk.

I stället för att bygga en ångpanna och använda överskottet för uppvärmning av bostaden tänker jag mig en ånggenererande insats med vattenrör i en befintlig kamin eller vedpanna. -En platt spiral av vattenrör i ett eller flera lager som stoppas in i taket på eldstaden, och som inte behöver ge mer ånga än att det kan driva en generator på max ett par 100-tal Watt. När batteriladdningen är klar eller om belastningen plötsligt minskar, måste ångkretsen kylas, vilket borde gå att ordna enkelt med en värmeväxlare mellan ångsystemet och radiatorkretsen. När ångmaskinen inte jobbar blir vattenrörsinsatsen alltså en del av värmepannans värmeväxlaryta. Om något falerar katastrofalt och ånggeneratorn exploderar, innehåller den väldigt lite gas/ånga, och explosionen inträffar då inne i eldstaden, så det borde vara förhållandevis säkra prylar att experimentera med.

Som DIY ångmaskin tänker jag mig en typisk gräsklipparmotor där man gör ingrepp i kamaxeln eller dess drivning. Enklast är förmodligen att svetsa på extra nockar 180 grader mot de ordinarie. Insugskammans timing måste ändras så att ångan strömmar in endast ett kort ögonblick kring övre dödpunkten i stället för under kolvens hela nedåtgående slag. Avgasnocken bör kunna fortsätta fungera som tidigare, förutom att det behövs två sådana nockar 180 grader isär. Det blir förmodligen inget mirakel av verkningsgrad i en sådan ångmaskin, samt att den kommer ha svårt att starta själv eftersom ånga bara kan strömma in och driva kolven under en liten del av varje varv. Med ett stort svänghjul och en generator som belastning är det enkelt att ordna "elstart", i synnerhet om man väljer en likströmsgenerator från gammal personbil eller lastbil. -Bara att slå till en reläkoppling när ångtrycket börjar stiga så går generatorn som elmotor, och när ångmaskinen sedan får upp varvet vänder strömriktningen av sig själv och batterierna börjar laddas. Visst ger de gamla likströmsgeneratorerna ganska lite ström, men de har nog faktiskt bättre verkningsgrad än modernare bilars växelströmsgeneratorer, och om man ändå behöver elda hela dagen för att hålla värmen i bostaden blir batteriladdningen faktiskt bara effektivare ju längre tid den får ta.

Hur kommer rostkänsliga delar i en konverterad bensinmotor må av ånga och kondensvatten? I en gräsklipparmotor är det väl främst vevaxel, vevstake, kolvringar, kolvbult och kamaxeln som far illa av vattnet, men det är å andra sidan en oljebadad miljö, och förhoppningsvis hinner delarna torka upp av restvärmen efter att ångmaskinen stängts av för dagen. En generös vevhusventilation och ett oljetråg med vattenavskiljare känns ju som vettiga detaljlösningar.