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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
Gary, dass nun aber ausgerechnet Du den extrem dilettantisch durchgeführten Auto Blöd - Test zitieren musst, stimmt mich nachdenklich. Dort wurde lediglich ein paar Meter "gemessen", mit dem Resultat extrem unrealistischer Werte. Siehe fast 8 Liter bei konstant 100 km/h, die man beim Mercedes C 180 ermittelt haben will, dieser Wert liegt mal eben bequem um rund 2 Liter zu hoch.
Hey, autobild ist die Institution, das willst du doch wohl nicht in Zweifel ziehen!!? :D
Ich geb's auf. Es ging um Deine eigenen widersprüchlichen Aussagen. Darum, daß ein Kompressor BIS ZU 50kW an Leistung kosten KANN. Ich hab nie behauptet, daß jeder kleine Kompressor in jedem Drehzahlbereich immer so viel Leistung kostet. Warum werden einem hier immer Worte in den Mund gelegt, die man nie gesagt hat???
@flat_D
Zu Deinem peinlichen Verhalten hat Gary schon das wichtigste gesagt. Wenn Du ernsthaft Selbstständig bist, wie Du behauptest, dann hätte ich mir mehr Seriösität erwartet.
Zu Deinem Unverständnis beim Turbo. Ich habe mehrfach auf die sehr einfachen Beispiele von Kei Cars wie dem -> Honda N-One verwiesen. Dort gibt es das gleiche Auto mit dem identischen S07A Motor als 43kW Sauger und als 47kW Turbo.
Der Sauger-Variante wiegt 840kg und schafft im seichten japanischen Meßzyklus 28.4km/L.
Die Turbo-Variante wieght 850kg und schafft im gleichen japanischen Meßzyklus nur 25.8km/L.
Wie kann das nach Deiner Logik sein, wenn doch der Turbo die "ungenutzte Restenergie" im Motor benutzt und der Widerstand so minimal ist, dass man ihn vergessen kann? Sollten es etwa die 10kg Mehrgewicht sein? Aber seltsam - die N-One-Premium Sauger-Variante wiegt auch 850kg und schafft die gleichen 28.4km/L.
Zu Deinem Unverständnis bei Hybridschüsseln. Hier mal ein Leistungsdiagramm, welches Du hoffentlich auch lesen kannst. -> LINK. Beim Elektromotor liegt ein hohes Drehmoment bereits vom Start weg an, der Verbrennungsmotor muss erst anlaufen - insbesondere wenn ein Turbo verbaut ist. Beim Prius/Auris Hybrid liegen eben mal 207 Nm auf dem Elektromotor ab 0 Umdrehungen an. Das reicht um Dir beim Ampelstart für die ersten Meter die Rücklichter zu zeigen - ich hoffe Du leidest nicht zu sehr darunter.
Zitat:
@flat_D schrieb am 16. Oktober 2016 um 00:08:41 Uhr:
Ich geb's auf. Es ging um Deine eigenen widersprüchlichen Aussagen. Darum, daß ein Kompressor BIS ZU 50kW an Leistung kosten KANN. Ich hab nie behauptet, daß jeder kleine Kompressor in jedem Drehzahlbereich immer so viel Leistung kostet. Warum werden einem hier immer Worte in den Mund gelegt, die man nie gesagt hat???
Und nun lese noch mal deinen Beitrag http://www.motor-talk.de/.../...skyactive-toll-finde-t4605872.html?... und versuch den mit deinen letzten Worten inhaltlich in Übereinstimmung zu bringen. Soviel kann ich nicht saufen um die Logik zu verstehen.
@Crankshaft: Um FlatD zu widerlegen reicht die Qualität der Messungen vollkommen aus.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 16. Oktober 2016 um 05:15:20 Uhr:
@flat_D
Zu Deinem peinlichen Verhalten hat Gary schon das wichtigste gesagt. Wenn Du ernsthaft Selbstständig bist, wie Du behauptest, dann hätte ich mir mehr Seriösität erwartet.
Zu Deinem Unverständnis beim Turbo. Ich habe mehrfach auf die sehr einfachen Beispiele von Kei Cars wie dem -> Honda N-One verwiesen. Dort gibt es das gleiche Auto mit dem identischen S07A Motor als 43kW Sauger und als 47kW Turbo.
Der Sauger-Variante wiegt 840kg und schafft im seichten japanischen Meßzyklus 28.4km/L.
Die Turbo-Variante wieght 850kg und schafft im gleichen japanischen Meßzyklus nur 25.8km/L.
Wie kann das nach Deiner Logik sein, wenn doch der Turbo die "ungenutzte Restenergie" im Motor benutzt und der Widerstand so minimal ist, dass man ihn vergessen kann? Sollten es etwa die 10kg Mehrgewicht sein? Aber seltsam - die N-One-Premium Sauger-Variante wiegt auch 850kg und schafft die gleichen 28.4km/L.
Leistung entsteht ja nicht auch dem Nichts. Für höhere Leistung ist nicht nur mehr Luftzufuhr nötig, sondern auch mehr Sprit. Wenn also der Sauger nur 43kW hat und der Turbo 47kW (10% mehr), dann hat er neben der höheren Leistung, die ihn auch im Verbrauchstest besser beschleunigen läßt, auch einen ebensolchen höheren Verbrauch (die gleichen 10%). Daß da der Turbolader zusätzlich nennenswert Leistung frißt, ist damit schon widerlegt. Denn dann wäre der Mehrverbrauch höher, als diese 10%.
Wenn ein Ottomotor zündet, verbrennt das Gemisch und dehnt sich aus. Diese Ausdehnung treibt den Kolben an. Nun ist der Weg des Kolbens bis zum UT (der Hub) aber begrenzt. Und kurz vor UT öffnen die Auslassventile, lange bevor die Ausdehnung der heißen Gase abgeschlossen ist. Dadurch wird ein großer Teil der Energie (bei Volllast etwa die Hälfte) in den Auspuff verschwendet. Das sieht man an den Temperaturen. Verbrennungstemperatur sind etwa gut 2.000°C, im Auspuff kommen noch fast 1.000°C an. Die Gase haben also noch etwa die knappe Hälfte der zugeführten Energie. Und genau diese Energie, bzw. ein kleiner Teil davon, wird zum Antrieb des Turboladers genutzt. Und deshalb sind Turbomotoren effizienter, als Kompressormotoren.
Zitat:
Zu Deinem Unverständnis bei Hybridschüsseln. Hier mal ein Leistungsdiagramm, welches Du hoffentlich auch lesen kannst. -> LINK. Beim Elektromotor liegt ein hohes Drehmoment bereits vom Start weg an, der Verbrennungsmotor muss erst anlaufen - insbesondere wenn ein Turbo verbaut ist. Beim Prius/Auris Hybrid liegen eben mal 207 Nm auf dem Elektromotor ab 0 Umdrehungen an. Das reicht um Dir beim Ampelstart für die ersten Meter die Rücklichter zu zeigen - ich hoffe Du leidest nicht zu sehr darunter.
Nur hat mein Auto schon im Standgas (bei 700 U/min) mehr als 200Nm und deshalb stimmt die Geschichte mit den Rücklichtern nicht, jedenfalls nicht in dieser Reihenfolge. Auf den ersten zwei Metern räume ich das gern ein aber nach 2 Metern ist erste das halbe Auto vorbei, da sehe ich noch keine Rücklichter. Ich weise das auch gern nach. Komm nach Berlin und wir fahren mal ein kleines Startduell.
Zitat:
@GaryK schrieb am 16. Oktober 2016 um 10:53:19 Uhr:
Zitat:
@flat_D schrieb am 16. Oktober 2016 um 00:08:41 Uhr:
Ich geb's auf. Es ging um Deine eigenen widersprüchlichen Aussagen. Darum, daß ein Kompressor BIS ZU 50kW an Leistung kosten KANN. Ich hab nie behauptet, daß jeder kleine Kompressor in jedem Drehzahlbereich immer so viel Leistung kostet. Warum werden einem hier immer Worte in den Mund gelegt, die man nie gesagt hat???
Und nun lese noch mal deinen Beitrag http://www.motor-talk.de/.../...skyactive-toll-finde-t4605872.html?... und versuch den mit deinen letzten Worten inhaltlich in Übereinstimmung zu bringen. Soviel kann ich nicht saufen um die Logik zu verstehen.
@Crankshaft: Um FlatD zu widerlegen reicht die Qualität der Messungen vollkommen aus.
Die inhaltliche Übereinstimmung ist doch offensichtlich:
"Ein Turbolader wird von der im Motor ungenutzten Restenergie aus der Verbrennung des Gemisches angetrieben und der Widerstand gegenüber dem Motor ist derart minimal, daß man ihn getrost vergessen kann (unter 1%), während ein Kompressor gern mal 70 oder 100PS schluckt."
"Es ging um Deine eigenen widersprüchlichen Aussagen. Darum, daß ein Kompressor BIS ZU 50kW an Leistung kosten KANN. Ich hab nie behauptet, daß jeder kleine Kompressor in jedem Drehzahlbereich immer so viel Leistung kostet."
50kW = 68PS
Und es gibt größere Kompressoren, die mehr Leistung schlucken. Also wo ist da ein Widerspruch?
Die Thermodynamik lügt, ein Kompressor frisst 70PS und ein Turbo ist angesichts dieser unwiderlegbaren Logik natürlich ein Effizienzwunder. Du hast natürlich mit dieser Beweisführung volkommen recht und ich meine Ruhe.
PS: Alles Geisterfahrer, nur du nicht. Dass dein Beitrag http://www.motor-talk.de/.../...skyactive-toll-finde-t4605872.html?... von vollkommenem Unverständnis jeglicher Physik zeugt wirst du auch nicht merken.
@flat_D
Weißt Du eigentlich wie ein Verbrauchstest abläuft?
Zeit und Geschwindigkeit sind genau vorgegeben -> LINK, einfach drauflatschen wie Du es schreibst geht dabei ebensowenig wie im NEFZ Test.
Ein Atkinson-/Millermotor nutzt die Wärmeenergie des Verbrennungsprozesses deutlich besser aus als irgendein angeflanschter Turbo inklusive "Restenergiemärchenstunde". Das ganze nennt sich thermischer Wirkungsgrad und lässt sich auch per spezifischen Kraftstoffverbrauch berechnen. -> Beispiel BSFC
1.0L Ford Ecoboost Downsizing-Turbo von 2011 = 33,5% thermischer Wirkungsgrad
1.5L Toyota Atkinson Benziner von 2003 = 36,4% thermischer Wirkungsgrad
1.8L Toyota Atkinson Benziner von 2009 = 38,5% thermischer Wirkungsgrad (nicht im Vergleich)
Den X5 mit 450 PS brauchst Du in Berlin ganz bestimmt, damit auch jeder weiß wer da kommt :)
Die Leistungsaufnahme eines Kompressors hat mich nun auch interessiert.
Bei einem elektrischen Kompressor für einen 1,6 l Motor habe ich Angaben gefunden:
http://www.motor-talk.de/.../...bolader-und-kompressoren-t2425170.html
Ob die Aufladung mittels elektrischen Kompressor jemals in Serie gegangen ist weis ich nicht aber die Leistungsangaben für einen entsprechenden Kompressor werden schon näherungsweise passen:
Stromaufnahme bei voller Beschleunigung: 350 Ampere
Stromaufnahme bei Reisegeschwindigkeit: 220 Ampere
350 A x 12 V = 4200 W = 4,2 kW
220 A x 12 V = 2640 W = 2,6 kW
Und weil Du die Erklärung zur Effizienzsteigerung des Saugers gleich mit geliefet hast (die wir nach diversen Threads zu diesem Thema hier alle kennen), hast Du gleich den Beweis mit geliefert, weshalb es eben nicht der angebliche Energieverbrauch des Turboladers ist, der für den 10%igen Mehrverbrauch des Turbomotors verantwortlich ist. Damit bestätigst Du aber genau das, was ich gesagt habe. Vielen Dank dafür. ;)
PS:
Ich wohne in Berlin, das heißt nicht, daß ich nur in Berlin fahre. Ich bin bundesweit tätig und muß mein Spaßmobil ganz sicher nicht rechtfertigen. Das ist allein meine Sache, gel?
Zitat:
@GaryK schrieb am 16. Oktober 2016 um 11:46:43 Uhr:
Die Thermodynamik lügt, ein Kompressor frisst 70PS und ein Turbo ist angesichts dieser unwiderlegbaren Logik natürlich ein Effizienzwunder. Du hast natürlich mit dieser Beweisführung volkommen recht und ich meine Ruhe.
PS: Alles Geisterfahrer, nur du nicht. Dass dein Beitrag http://www.motor-talk.de/.../...skyactive-toll-finde-t4605872.html?... von vollkommenem Unverständnis jeglicher Physik zeugt wirst du auch nicht merken.
Thermodynamik lügt nicht, im Gegensatz zu manchen Menschen. Wenn aber beim Sauger fast die Hälfte der investierten Energie ungenutzt zum Auspuff raus geht und man diese mit einem Turbolader zu dessen Antrieb nutzen kann, dann widerspricht das weder der Thermodynamik, noch der Physik im Allgemeinen. Langsam zweifele ich an Deinem Verständnis der Physik, wenn Du das nicht erkennen kannst oder willst, nur um Recht behalten zu wollen.
Zitat:
@flat_D schrieb am 16. Oktober 2016 um 16:26:26 Uhr:
Wenn aber beim Sauger fast die Hälfte der investierten Energie ungenutzt zum Auspuff raus geht und man diese mit einem Turbolader zu dessen Antrieb nutzen kann
Also so kann man das nicht sagen.
Ein Benzinmotor hat maximal einen Gesamtwirkungsgrad von etwa 38 % Dieselmotoren von etwa 43 %.
Alles andere geht in Form Abwärme verloren, ob über den Kühler, die Abgase oder durch den Motor selbst.
Die Aufladung bewirkt vor allem dass man mit weniger Hubraum auskommen kann, denn man hat nun vorkomprimierte, also mehr Luft im Zylinder. Du hast nun mehr Luft pro Hubraum, das heißt aber nicht dass du deswegen auf die Luftmenge bezogen weniger Kraftstoff brauchst.
Die Gaswechselverluste sind meines Wissens geringer.
Aber der Gesamtwirkungsgrad ist beim Turbo vielleicht 1-3 Prozentpunkte höher als bei einem modernen Sauger. Der Hubraum wird dagegen schon erheblich kleiner
@GLA: In allererster Näherung und für "kleine" Delta_P ist die Leistung Delta p mal Volumenstrom in SI Einheiten. Also 300 mbar bzw. "hPa" Extra bei 100 g/s bzw. etwa 0.1 m³/s sind 3kW wenn der Kompressor 100% hätte. Was er nicht hat, realistisch sind wie bei Impellerantrieben aus dem Modellbau etwa 60%. Der Turbo holt diese Verdichterleistung aus der kinetischen Energie des Abgasstroms (dort erzeugt der einen Druckverlust, der den Kolbenmitteldruck effektiv halt senkt), der Kompressor nimmt diese von der Welle. Beide Aggregate haben einen Strömungswiderstand. Der Kompressor halt obenrum wenn er mehr liefern soll als er liefern kann (Extremfall ist der PC Lüfter mit ganz vielen Kubikmetern im Ansaugtrakt, wurde tatsächlich auf Ebay angeboten), der Turbo wird vom eigenen Massenstrom angetrieben. Ein großer Turbo ist untenrum ne Bremse und drückt oben richtig, ein kleiner Turbo hat beinahe Kompressorcharakter. Zwar "frühes ansprechen", aber obenrum drosselt der mehr als er fördert. Vorteil Turbo ist, dass der in der Herstellung billig(er) ist.
Flats Argumentation mit dem Wirkungsgrad kannst du gerade mal vergessen. Für den Verbrauch eines Motors ist ausschließlich der Kolbenmitteldruck und das Expansionsverhältnis entscheidend. Dieser Mitteldruck wird wiederum limitiert durch die Klopfgrenze beim Verdichten/zünden. Ob das Gemisch nun vorgeladen reinkommt und dann geometrisch nachverdichtet wird (alte Turbos mit niedriger geometrischer Verdichtung) oder alleine durch geometrische Verdichtung kommt ist für diese Grenze quasi scheißegal. Die alten Turbos haben halt niedrig verdichtet, was den Wirkungsgrad kastriert hat. Was die neuen Atkinson/Miller Motoren weit besser können. Und mit der variablen Ventilsteuerung samt Ladedruckanpassung versuchen die faktisch immer an der Klopfgrenze zu arbeiten. Dadurch kann der Zündzeitpunkt so gewählt werden, dass der Expansionstakt bestmöglich ausgenutzt wird. Müsste man später zünden, so wird entweder der Druck oder der Füllgrad runtergenommen und schon ist wieder alles im Lot, der ZZP für maximalen Mitteldruck optimiert.
@GaryK.
Du hast natürlich recht.
Aber ich wollte nur sagen dass man aus Abgasen nicht riesige Energien heraus holen kann (klingt bei flat_D so) und weiter oben dass die benötigte Kompressorenergie nicht so riesig groß ist.