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Missverständnis Turbo, die downsizing Seuche und wieso ich skyactive toll finde....
Unter dem Schlagwort "downsizing" werden uns mit Höchstdruck aufgeblasene Mikromotörchen mit der zu erwartenden Lebensdauer einer Eintagsfliege aufgeschwatzt.
Das einzige was diese Mikroben von Verbrennungsmotor können, ist einen völlig realitätsfremden Verbrauchszyklus mit Mini-Verbräuchen zu absolvieren, die eine immer größere Differenz zur Praxis zeigen.
Und dann die Bergründungen:
"der Turbo nutzt die noch in den Abgasen enthaltene Energie"
Unsinn !
Ein Hubkolbenmotor hat ein grundsätzliches Problem: eigentlich wäre es energetisch optimal, wenn das Hubvolumen beim Verdichten geringer wäre als beim Expandieren, denn das heiße Gas benötigt deutlich mehr Volumen um auf Umgebungsdruck zu expandieren als kaltes Gas. Weil das mechanisch aber nicht machbar ist, muß zwangsweise das expandierende Gas mit Restdruck in das Abgassystem entlassen werden.
Motoren, die dies durch nur teilweise Füllung beim Ansaugen zumindest abmildern, wurden schon viele entwickelt, das bekannteste Beispiel ist der Miller Motor. Doch schon der ganz normale Sauger hat das quasi systemimmanent eingebaut, weil durch die unvermeidliche Drosselung beim Saugen die Füllen in aller Regel unter 100% liegt.
Ein Turbo verschlimmert die Situation aus zwei Gründen:
a) durch die erzwungene > 100% Füllung wird der Expansionsraum des Motors noch ungenügender
b) seine für eine rotierende Strömungsmaschine sehr ungünstigen Abmessungen (viel zu klein) führt zu einem allen Hubkolbenmotoren stark unterlegenen Wirkungsgrad. Erst deutlich größere Maschinen, die aber für Fahrzeuge indiskutabel hohe Leistungen haben, erreichen mit ach und krach den Wirkungsgrad einer Hubkolbenmaschine.
Hinzu kommt, daß wegen der Klopfneigung bei Benzinmotoren ein Ladeluftkühler erforderlich wird, der die Energiebilanz weiter verschlechtert, weil hier Wärme abgeführt wird, die dann mühsam wieder durch Verbrennen von Kraftstoff erzeugt werden muß.
Die Mikromotörchen brauchen nur deshalb im Verbrauchszyklus weniger, weil sie hier in aller Regel nur sowenig Leistung abgeben müssen (man betrachte nur die lahmarschigen Beschleunigungszyklen der Messung...) daß sie in einem Bereich laufen, der so stark gedrosselt ist, daß der Turbo praktisch keine Wirkung mehr hat und das ganze als Sauger betrieben wird.
Allerdings als Sauger geringen Hubraums und damit geringer interner Reibungsverluste.
Und voila: man hat ein Verbrauchswunder !
(allerdings nur solange man die im Prospekt versprochene Leistung nicht abruft !)
___________________
Schön, daß mit Mazda wenigstens ein Hersteller den Blödsinn nicht mitmacht und einen optimierten klassischen Sauger dem gegenüber stellt.
Und siehe da: dieser verbraucht im unteren Leistungsbereich etwas mehr wie die Mikromotörchen, aber dafür bei mittlerer und hoher Leistung weniger.
Daß das viel praxisgerechter ist, zeigt sich schon daran, daß Mazda der einzige Hersteller ist, dem es gelang, im praxisnahen Test des ADAC WENIGER als der angegebene Normverbrauch zu verbrennen.
Danke Mazda !
Gruß SRAM
P.S.: wer die Thermodynamik dahinter nicht verstanden hat, dem erkläre ich sie gerne. Ich hab sogar alles, was oben steht mal exemplarisch durchgerechnet.
Beste Antwort im Thema
Unter dem Schlagwort "downsizing" werden uns mit Höchstdruck aufgeblasene Mikromotörchen mit der zu erwartenden Lebensdauer einer Eintagsfliege aufgeschwatzt.
Das einzige was diese Mikroben von Verbrennungsmotor können, ist einen völlig realitätsfremden Verbrauchszyklus mit Mini-Verbräuchen zu absolvieren, die eine immer größere Differenz zur Praxis zeigen.
Und dann die Bergründungen:
"der Turbo nutzt die noch in den Abgasen enthaltene Energie"
Unsinn !
Ein Hubkolbenmotor hat ein grundsätzliches Problem: eigentlich wäre es energetisch optimal, wenn das Hubvolumen beim Verdichten geringer wäre als beim Expandieren, denn das heiße Gas benötigt deutlich mehr Volumen um auf Umgebungsdruck zu expandieren als kaltes Gas. Weil das mechanisch aber nicht machbar ist, muß zwangsweise das expandierende Gas mit Restdruck in das Abgassystem entlassen werden.
Motoren, die dies durch nur teilweise Füllung beim Ansaugen zumindest abmildern, wurden schon viele entwickelt, das bekannteste Beispiel ist der Miller Motor. Doch schon der ganz normale Sauger hat das quasi systemimmanent eingebaut, weil durch die unvermeidliche Drosselung beim Saugen die Füllen in aller Regel unter 100% liegt.
Ein Turbo verschlimmert die Situation aus zwei Gründen:
a) durch die erzwungene > 100% Füllung wird der Expansionsraum des Motors noch ungenügender
b) seine für eine rotierende Strömungsmaschine sehr ungünstigen Abmessungen (viel zu klein) führt zu einem allen Hubkolbenmotoren stark unterlegenen Wirkungsgrad. Erst deutlich größere Maschinen, die aber für Fahrzeuge indiskutabel hohe Leistungen haben, erreichen mit ach und krach den Wirkungsgrad einer Hubkolbenmaschine.
Hinzu kommt, daß wegen der Klopfneigung bei Benzinmotoren ein Ladeluftkühler erforderlich wird, der die Energiebilanz weiter verschlechtert, weil hier Wärme abgeführt wird, die dann mühsam wieder durch Verbrennen von Kraftstoff erzeugt werden muß.
Die Mikromotörchen brauchen nur deshalb im Verbrauchszyklus weniger, weil sie hier in aller Regel nur sowenig Leistung abgeben müssen (man betrachte nur die lahmarschigen Beschleunigungszyklen der Messung...) daß sie in einem Bereich laufen, der so stark gedrosselt ist, daß der Turbo praktisch keine Wirkung mehr hat und das ganze als Sauger betrieben wird.
Allerdings als Sauger geringen Hubraums und damit geringer interner Reibungsverluste.
Und voila: man hat ein Verbrauchswunder !
(allerdings nur solange man die im Prospekt versprochene Leistung nicht abruft !)
___________________
Schön, daß mit Mazda wenigstens ein Hersteller den Blödsinn nicht mitmacht und einen optimierten klassischen Sauger dem gegenüber stellt.
Und siehe da: dieser verbraucht im unteren Leistungsbereich etwas mehr wie die Mikromotörchen, aber dafür bei mittlerer und hoher Leistung weniger.
Daß das viel praxisgerechter ist, zeigt sich schon daran, daß Mazda der einzige Hersteller ist, dem es gelang, im praxisnahen Test des ADAC WENIGER als der angegebene Normverbrauch zu verbrennen.
Danke Mazda !
Gruß SRAM
P.S.: wer die Thermodynamik dahinter nicht verstanden hat, dem erkläre ich sie gerne. Ich hab sogar alles, was oben steht mal exemplarisch durchgerechnet.
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4489 Antworten
Zitat:
@GaryK schrieb am 6. Dezember 2015 um 19:40:47 Uhr:
Sind nur ein paar Semester Thermodynamik nebst Verbrennungstechnik.
Du sagst das so als wäre das einfach. Thermodynamik gehört zu den schwersten Fächern, wenn man Machinenbau studiert.
@Rael_Imperial
Richtig, mit besserer Abgasnachbehandlung könnte man die NOx-Schleudern wieder auf Linie bringen. Im Grunde genommen sollte für Downsizing Turbos ein zusätzlicher NOx-Kat und Partikelfilter Pflicht werden. Dann würden Preise und Gewicht steigen, die Leistung sinken, was dann wieder Nachbesserungen nötig macht mit abermals steigenden Preisen.
Irgendwann ist dann vielleicht mal der Punkt erreicht, wo auch dem letzten Hersteller der Gedanke kommen muss "Muss Direkteinspritzung und Turboaufladung eigentlich unbedingt sein, oder würde es mit effizientem Saugmotor + Hybridboost nicht auch gehen"?
@andi_sco
Bei der Volkswagen AG ist es so, dass Porsche (VarioCam, VarioCam Plus) und Audi (AVS) die besten Motorsysteme im Konzern haben. Die Kernmarke Volkswagen kommt dagegen leider mit sehr wenig technischer Finesse daher.
Man sieht in diesem Infoblatt zur EA211 Motorenfamilie, dass nur die "High End" Motoren variable Ventilsteuerung auf Einlass- und Auslassseite haben. Der 1.0L Motor im up! hat sie nur auf der Einlassseite. Eine Ventilhubverstellung gibt es überhaupt nicht.
Eine genaue technische Beschreibung zum VW VVT System gibt es hier
@GaryK
Ich sehe Du machst so weiter wie Du zuvor aufgehört hast. In diesem Sinne "Is scho recht" und ich bestätige, dass mir dein Geschreibsel künftig egal ist. :cool:
Zitat:
@RedRunner10 schrieb am 6. Dezember 2015 um 19:58:35 Uhr:
Du sagst das so als wäre das einfach. Thermodynamik gehört zu den schwersten Fächern, wenn man Machinenbau studiert.
Es ist noch schwerer, Stammtisch-Propheten von technisch blödsinnigen Behauptungen abzuhalten. Oder Hirn in unsere Politik nebst die "zuständigen" Amtsstuben unter der Leitung von politischen Beamten zu bekommen. Das KBA träumt weiter, fundierte RDE Tests zu NOx Emissionen u.a. der Diesel (PEMS Technik) liegen seit etwa einem halben Jahrzehnt vor. Aufsicht? Ach was, wird überbewertet. Und mit einem COC hat der Hersteller sogar schriftlich zugesichert, dass alles so ist wie auf dem Prüfstand 'nachgewiesen'.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 6. Dezember 2015 um 20:33:18 Uhr:
@Rael_Imperial
Richtig, mit besserer Abgasnachbehandlung könnte man die NOx-Schleudern wieder auf Linie bringen. Im Grunde genommen sollte für Downsizing Turbos ein zusätzlicher NOx-Kat und Partikelfilter Pflicht werden. Dann würden Preise und Gewicht steigen, die Leistung sinken, was dann wieder Nachbesserungen nötig macht mit abermals steigenden Preisen.
Warum ein zusätzlicher Kat? Die Hersteller müssen nur den verbauten Kat richtig auslegen und schon passen die NOx Werte. Außerdem geht es nur darum die Grenzwerte einzuhalten und ein paar Gramm NOx mehr oder weniger sind völlig egal.
Die Grenzwerte beim Partikelaustoß kann man mit kombinierter Saugrohr-/Direkteinspritzung erreichen.
Zitat:
@RedRunner10 schrieb am 6. Dezember 2015 um 20:51:39 Uhr:
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 6. Dezember 2015 um 20:33:18 Uhr:
@Rael_Imperial
Richtig, mit besserer Abgasnachbehandlung könnte man die NOx-Schleudern wieder auf Linie bringen. Im Grunde genommen sollte für Downsizing Turbos ein zusätzlicher NOx-Kat und Partikelfilter Pflicht werden. Dann würden Preise und Gewicht steigen, die Leistung sinken, was dann wieder Nachbesserungen nötig macht mit abermals steigenden Preisen.
Warum ein zusätzlicher Kat? Die Hersteller müssen nur den verbauten Kat richtig auslegen und schon passen die NOx Werte. Außerdem geht es nur darum die Grenzwerte einzuhalten und ein paar Gramm NOx mehr oder weniger sind völlig egal.
Die Grenzwerte beim Partikelaustoß kann man mit kombinierter Saugrohr-/Direkteinspritzung erreichen.
Die Grenzwerte welche wir heute haben, sind Grenzwerte die im NEFZ Zyklus eingehalten werden. Wenn mittels realer Fahrbedingung gefahren wird, sieht das ganze schon anders aus. Die ganzen DI Downsizing-Turbos haben sowohl ein NOx als auch ein Partikelproblem, wie wir in den letzten Seiten festgestellt haben.
In Deutschland mag die Autoindustrie damit durchkommen Mutti und Doofbrindt zu schmieren, damit man weiterhin schmutzen kann. Im Ausland steigen denen Umweltbehörden wie die EPA aufs Dach. Da muss dann was getan werden.
Auch bei der Kombieinspritzung entsteht Feinstaub, siehe Toyota GT 86 mit D-4S Einspritzsystem.
Es wäre wesentlich einfacher, wenn VW sich z.B. von Audi einen 1.8L Motor mit AVS und Saugrohreinspritzung geben lassen würde. Diesen mit einem Elektromotor koppeln und wenn sie wollen ein DKG (so wie es Honda beim i-DCD Hybridsystem macht). Dann haben sie keine Abgasprobleme, können den Motor im Atkinson-Zyklus fahren und behalten auch das Schaltgetriebegefühl für die Sportfans.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 6. Dezember 2015 um 21:19:13 Uhr:
Die ganzen DI Downsizing-Turbos haben sowohl ein NOx als auch ein Partikelproblem, wie wir in den letzten Seiten festgestellt haben.
Du schreibst das immer wieder aber deswegen ist es nicht richtig. Ein NOx Problem haben Benziner allgemein (egal ob Sauger oder DI) schon mal gar nicht solange ein 3-Wege-Katalysator verbaut ist.
@Kamui77 : die Porsche/Audi "Valvetronic" ist aber nicht stufenlos.
Aber interessant, dass es das auch auf der Auslassseite geben soll, nutzt BMW auch das?
@RedRunner10
Ich schreibe es, weil es richtig ist und man es anhand sämtlicher Meßungen und der thermischen Stickoxidbildung belegen kann. Ein NOx Problem haben Motoren sobald sie im realen Meßzyklus Grenzwerte überschreiten - damit wäre der kürzlich diskutierte Toyota 1.2T im US CARB Zyklus schon weg vom Fenster. Das es im deutschen Raum länger dauert, hat mir politischen Interessen zu tun und war so auch schon beim Katalysator sowie beim Partikelfilter.
@andi_sco
Die Ventilöffnungszeitensysteme von Porsche und Audi sind stufenlos. Der Ventilhub dagegen ist bei beiden Systemen zweistufig geregelt.
Ich zitiere zum Variocam:
Zitat:
Porsche's more recent VarioCam Plus combines variable valve timing with two-stage lift on the intake side
Und bei Audi erklärt es dieses Video:
Bei BMW's Valvetronic ist der vollvariable Ventilhub auf der Einlassseite.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 6. Dezember 2015 um 22:52:05 Uhr:
Ein NOx Problem haben Motoren sobald sie im realen Meßzyklus Grenzwerte überschreiten - damit wäre der kürzlich diskutierte Toyota 1.2T im US CARB Zyklus schon weg vom Fenster.
Wurde der 1.2T den im US CARB Zyklus getestet? Wenn nicht, dann hast du nichts was bewiesen würde das er diesen nicht bestehen würde. Es gibt jede Menge Downsizing Motoren die den Test offensichtlich bestanden haben somit gibt es kein NOx Problem. Toyota hat wahrscheinlich einfach am Katalysator gespart, da der Motor für Europa entwickelt wurde und es nicht so strenge Grenzwerte gibt.
Zitat:
@RedRunner10 schrieb am 6. Dezember 2015 um 23:11:31 Uhr:
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 6. Dezember 2015 um 22:52:05 Uhr:
Ein NOx Problem haben Motoren sobald sie im realen Meßzyklus Grenzwerte überschreiten - damit wäre der kürzlich diskutierte Toyota 1.2T im US CARB Zyklus schon weg vom Fenster.
Wurde der 1.2T den im US CARB Zyklus getestet? Wenn nicht, dann hast du nichts was bewiesen würde das er diesen nicht bestehen würde. Es gibt jede Menge Downsizing Motoren die den Test offensichtlich bestanden haben somit gibt es kein NOx Problem. Toyota hat wahrscheinlich einfach am Katalysator gespart, da der Motor für Europa entwickelt wurde und es nicht so strenge Grenzwerte gibt.
Wie Du weisst, sind die NOx Werte von denen wir sprechen vom Hersteller selbst im Rahmen des NEFZ ermittelt und dem KBA übermittelt worden. Das NOx Limit für den CARB EPA Test habe ich ebenfalls genannt. 0,05g/Meile -> 0,031g/km oder 31mg/km Link
Ich finde es im Hinblick auf den VW Diesel- und CO2-Gate sehr amüsant von Dir zu hören, dass diese und jene Downsizer offensichtlich einen Test bestanden und keine NOx Probleme hätten. Wenn man glaubt dass Toyota am Katalysator gespart hat, dann hätte man auch glauben können, dass VW Dieselmotoren die Grenzwerte einhalten.
Wir können uns bei der Einführung von Realtests gerne nochmal über "kein NOx Problem" bei Downsizing Benzinern mit 3-Wege-Kat unterhalten. Den Ford Mondeo 1.0L Ecoboost hätte man bei diesem Test in den USA sofort aus dem Verkehr gezogen.
Zitat:
@RedRunner10 schrieb am 6. Dezember 2015 um 21:39:55 Uhr:
Du schreibst das immer wieder aber deswegen ist es nicht richtig. Ein NOx Problem haben Benziner allgemein (egal ob Sauger oder DI) schon mal gar nicht solange ein 3-Wege-Katalysator verbaut ist.
Naja, man hat schon gesehen, dass die neueren Turbobenziner stellenweise mehr Stickoxide emittieren - trotz Drei - Wege - Kat, welcher ja nicht nur oxidationsfähige Abgasbestandteile (CO, HC), sondern auch reduktionsfähige (NOx) verringert. Noch besteht kein Handlungsbedarf, weil sich die Werte absolut gesehen - und erst recht im Vergleich mit Dieselmotoren - auf einem sehr niedrigen Niveau befinden. Wichtiger wäre es da mal zuerst, bei den Rußemissionen anzusetzen, aber die sind nicht das Problem von Turbomotoren und auch nicht immer jenes von Direkteinspritzern, wie z.B. der aktuelle Smart (Saugrohreinspritzung) neulich im Test zeigte.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 7. Dezember 2015 um 00:33:35 Uhr:
Wir können uns bei der Einführung von Realtests gerne nochmal über "kein NOx Problem" bei Downsizing Benzinern mit 3-Wege-Kat unterhalten. Den Ford Mondeo 1.0L Ecoboost hätte man bei diesem Test in den USA sofort aus dem Verkehr gezogen.
Glaube Ich kaum, denn der Mondeo würde dann einem Test unterzogen der bei der Entwicklung berücksichtigt wurde und nicht wie jetzt wo sich Jeder seinen eigenen Zyklus bastelt.
Rückwirkend gelten auch in den USA keine Zulassungsvorschriften. Und Du kannst Einen darauf lassen das Ford in den USA genau weiss wie weit Sie gehen können und wo Schluß mit Lustig ist, denn auch Sie hatten schon das Vergnügen mit den diversen Behörden in den USA. Nur haben Die dann die Auflagen erfüllt und die betroffenen Dinge geändert und nicht versucht die Behörden zu verarschen.
Und das 1,6fache des Prüfstandnormwertes ist meines Wissens auch in den USA weit weg von einem Problem.
Jeder Motor wird seine Bereiche haben wo Er mehr Schadstoffe produziert als ein Anderer, aber da am Schluß abgerechnet wird kann man den Mehrausstoß mit einem Minderausstoß an anderer Stelle ausgleichen und so lange die Grenzwerte eingehalten werden passt Das dann.
Was aber im Grunde müssig ist da der Dreizylinder eh nicht in den USA verkauft wird, ergo interessieren dortige Zulassunsbedingungen kein Stück. :D Dort läuft der 2,7l Sechszylinder als Downsizing.
Und nochmal: Es gibt einen Lambda/NOx Tradeoff. Fahre ich fetter, kostet das etwas HC/CO Potenzial vor Kat, senkt aber eben NOx ab und "hilft" den Normverbrauch zu verringern. Wenn ich einen klassischen Sauger in Beschleunigungsphasen näher an Lambda=1 laufen lasse, so kommt auch mehr NOx raus und der Verbrauch verringert sich.
Zudem haben DI-Turbos durch den höheren mittleren Betriebsdruck im Einspritzbereich (Druck 'behindert' Verdampfungsprozesse) und die geringe verfügbare Zeit zur Gemischbildung (üblicherweise Injektion erst wenn Einlassventil "zu") gerade im unteren Lastbereich Nachteile gegenüber Saugrohr-Einspritzern. Letzte können etwas Kraftstoff kurz auf das heiße Einspritzventil jagen, das hat ausreichend Zeit zu verdampfen. Was sich bei hohen Last/Drehzahlen ändert. Wenn die Zeit zur Gemischbildung mit steigender Drehzahl immer geringer wird und die Saugrohr-Einspritzventile kurz vor "Daueroffen" stehen, dann gewinnen am Ende die 200 bar Einspritzdruck des DI gegen die ca 3 bar der Saugrohreinspritzer. Mehr Oberfläche hilft. Im NEFZ Zyklus kommen diese Zustände schlichtweg nicht vor.
Also hat die DI Vorteile im Volllastbetrieb. Sie können doch Außerdem dem Zylinder etwas Wärme nehmen. ( fett einspritzen= Kühlung). Somit kann man die hohe Verdichtung beibehalten.
Deswegen findet man doch im Downsizingsegment nur DI.
Zitat:
@GaryK schrieb am 10. Dezember 2015 um 13:40:32 Uhr:
Zudem haben DI-Turbos durch den höheren mittleren Betriebsdruck im Einspritzbereich (Druck 'behindert' Verdampfungsprozesse) und die geringe verfügbare Zeit zur Gemischbildung (üblicherweise Injektion erst wenn Einlassventil "zu") gerade im unteren Lastbereich Nachteile gegenüber Saugrohr-Einspritzern. Letzte können etwas Kraftstoff kurz auf das heiße Einspritzventil jagen, das hat ausreichend Zeit zu verdampfen. Was sich bei hohen Last/Drehzahlen ändert. Wenn die Zeit zur Gemischbildung mit steigender Drehzahl immer geringer wird und die Saugrohr-Einspritzventile kurz vor "Daueroffen" stehen, dann gewinnen am Ende die 200 bar Einspritzdruck des DI gegen die ca 3 bar der Saugrohreinspritzer. Mehr Oberfläche hilft. Im NEFZ Zyklus kommen diese Zustände schlichtweg nicht vor.
Und deswegen lautet die einzig vollwertige Lösung: Hybridsysteme. Also sowohl Saugrohr, - als auch Direkteinspritzung. Wird in Serie bereits praktiziert, aber selten.
Zitat:
@Renegolf347 schrieb am 10. Dezember 2015 um 15:55:40 Uhr:
Deswegen findet man doch im Downsizingsegment nur DI.
Gibt schon noch kleine Turbos ohne Direkteinspritzung.