Abgasvolumen abhängig von Hubraum oder Leistung?
Wovon ist die Menge der Abgase (Volumenstrom) abhängig? Vom Hubraum des Fahrzeuges oder von dessen Leistung? Mit anderen Worten: Ist der Abgasvolumenstrom eines aufgeladenen 2l Fahrzeuges ähnlich groß im Vergleich zu einem 4 Liter Fahrzeug, wenn beide die selbe Leistung haben?
Beste Antwort im Thema
Die Menge der Abgase (Volumenstrom) steht in direkter Abhängigkeit zum Kraftstoffverbrauch. Hubraum und Leistung haben dazu keine wirkliche Relation.
81 Antworten
Zitat:
Original geschrieben von bbbbbbbbbbbb
Die Qualitätsregelung ist bei Otto - Direkteinspritzern inzwischen eine ziemliche Seltenheit geworden. Spontan fallen mir nur die Aggregate von Mercedes ein.Zitat:
Original geschrieben von supraphilip
Da bei Direkteinspritzern im niedrigen Drehzahlbereich aber gerne, wie beim Diesel, mit Qualitätsregelung gefahren wird, ist es schon um einiges schwieriger, den Abgasstrom zu berechnen...
Ok. Das ist auch nur das, was ich damals von meinem Professor erzählt bekommen habe. War das nur in der Anfangszeit des modernen Otto-DI so bzw. warum ist das nun nicht mehr Gang und Gebe? Bitte um Erläuterung!
Zitat:
Original geschrieben von supraphilip
Warum ist das nun nicht mehr Gang und Gebe?
Das ist deswegen aktuell nicht mehr so angesagt, weil sich die Strategie zur CO² - Reduzierung (also zur Einsparung von Kraftstoff) bei den meisten Herstellern geändert hat. Aktuell sieht es so aus, dass man die Motoren verkleinert und mit einer Aufladung versieht. Durch den kleineren Hubraum hat man auch ohne Schichtladung einen guten Minimalverbrauch (wichtig für den lastarmen EU - Zyklus), aber aufgrund der Aufladung trotzdem Leistung. Nebeneffekt: Die aufwendige Abgasreinigung (Stickoxide!) ist nicht mehr nötig, es reicht ein einfacher Drei - Wege - Katalysator, wie üblich. Außerdem macht es die Herstellungskosten günstiger, weil man mit Aufladung recht einfach viele verschiedene Leistungsstufen anbieten kann.
Ein Beispiel für letzteren Aspekt: Im aktuellen BMW 5er (F10) arbeitete in den Modellen 523i bis 530i anfangs ein drei Liter großer Reihensechszylinder - Saugmotor mit Schichtladung, der 204 bis 272 PS leistete, dieser wurde dann durch einen zwei Liter großen Reihenvierzylinder - Turbomotor ohne Schichtladung ersetzt, welcher (modellübergreifend gesehen) aktuell 156 bis 245 PS leistet, und der hat noch Potential nach oben. Einen drei Liter großen Sechszylinder hätte man unter einem finanziellen Aspekt niemals auf 156 PS gedrosselt.
Zitat:
Original geschrieben von bbbbbbbbbbbb
Das ist deswegen aktuell nicht mehr so angesagt, weil sich die Strategie zur CO² - Reduzierung (also zur Einsparung von Kraftstoff) bei den meisten Herstellern geändert hat. Meistens sieht es so aus, dass man die Motoren verkleinert und mit einer Aufladung versieht. Durch den kleineren Hubraum hat man auch ohne Schichtladung einen guten Minimalverbrauch (wichtig für den lastarmen EU - Zyklus), aber aufgrund der Aufladung trotzdem Leistung. Nebeneffekt: Die aufwendige Abgasreinigung (Stickoxide!) ist nicht mehr nötig, es reicht ein einfacher Drei - Wege - Katalysator, wie üblich. Außerdem macht es die Herstellungskosten günstiger, weil man mit Aufladung recht einfach viele verschiedene Leistungsstufen anbieten kann.Zitat:
Original geschrieben von supraphilip
Warum ist das nun nicht mehr Gang und Gebe?Beispiel: Im aktuellen BMW 5er (F10) arbeitete in den Modellen 523i bis 530i anfangs ein drei Liter großer Reihensechszylinder - Saugmotor mit Schichtladung, der 204 bis 272 PS leistete, dieser wurde dann durch einen zwei Liter großen Reihenvierzylinder - Turbomotor ohne Schichtladung ersetzt, welcher (modellübergreifend gesehen) aktuell 156 bis 245 PS leistet, und der hat noch Potential nach oben. Einen drei Liter großen Sechszylinder hätte man unter einem finanziellen Aspekt niemals auf 156 PS gedrosselt.
Ich danke dir, es ist natürlich eine einleuchtender Grund, auf Homogenbetrieb umzustellen um NOx zu reduzieren. Tja, die gute alte Abgasnorm macht jedes noch so gute Gemischaufbereitungssystem zunichte, dafür aber große Ladedrücke nötig um den selben Mitteldruck zu erzeugen. Schade drum, aber bei Stickoxiden verständlich, sind diese ja nicht unbedingt das, was man morgens im Kaffee haben will.
Wäre schön wenn BMW weiterhin einen Sechszylinder-Sauger anbieten würde, wäre das doch ein wunderbares Aggregat, um den Atkinson-Prozess zu realisieren.
Ich komme nochmal auf das Eingangsthema und 'meiner' Faustformel zurück, woraus m.E. ersichtlich ist das die Leistung eines Motors NICHT das Abgasvolumen bestimmt, sondern der Hubraum und die Drehzahl.
Hier tauchte ja auch die Leistungs-Formel auf, mit dem bekannten Pm als Mitteldruck.
Dieser entscheidet zwar mit über die Leistung, aber nicht das Abgasvolumen, sondern nur der im Zylinder verbliebene Restdruck. Und da kann man keine Aussage machen(außer man hat verschiedene P-V- Diagramme zur Hand, woraus man Gesetzmässigkeiten schmieden könnte) denn grob sind die Motoren heute eher an 2 als an 4bar Restdruck orientiert, unabhängig von der Leistung, aber abhängig durch das Volumen(Hubraum) das ausgestossen werden muss, abzüglich dem verbleibenden Restdruck im OT nach dem Ausstoßen.
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Zitat:
Original geschrieben von flatfour
Ich komme nochmal auf das Eingangsthema und 'meiner' Faustformel zurück, woraus m.E. ersichtlich ist das die Leistung eines Motors NICHT das Abgasvolumen bestimmt, sondern der Hubraum und die Drehzahl.
Hier tauchte ja auch die Leistungs-Formel auf, mit dem bekannten Pm als Mitteldruck.
Dieser entscheidet zwar mit über die Leistung, aber nicht das Abgasvolumen, sondern nur der im Zylinder verbliebene Restdruck. Und da kann man keine Aussage machen(außer man hat verschiedene P-V- Diagramme zur Hand, woraus man Gesetzmässigkeiten schmieden könnte) denn grob sind die Motoren heute eher an 2 als an 4bar Restdruck orientiert, unabhängig von der Leistung, aber abhängig durch das Volumen(Hubraum) das ausgestossen werden muss, abzüglich dem verbleibenden Restdruck im OT nach dem Ausstoßen.
Da komm ich jetzt nicht ganz mit. Warum sollte der Mitteldruck nur den Restdruck beeinflussen, wenn er doch abhängig ist von der verbrannten Gemischmenge? Das muss ich doch bei einem kleinvolumigen, sowie bei einem großvolumigen Motor gleichermaßen ausstoßen. Und ob die Abgasmenge nun entsteht, weil ich in einen großen Hubraum einspritze oder verhältnismäßig viel Gemisch bei einem kleinen Hubraum muss doch egal sein oder seh ich das falsch?
Sollte nicht auch der Wirkungsgrad des Motors mit einbezogen werden?
Edit: Sorry, dass ich so hartnäckig bin, aber ich finde das Thema rund um Verbrennung und Gemischaufbereitung einfach hochinteressant und muss mein Wissen sowieso etwas auffrischen 😛
...weil der grössere Hubraum pro Winkelgrad der Kurbelwelle mehr Volumen( also die Sache mehr entspannt) erbringt als ein kleiner Hubraum bei gleicher Bewegung.
ZITAT:-..warum sollte der Mitteldruck nur den Restdruck beeinflussen..."
Antwort:-Er hat so gut wie gar keinen Einfluss
Der Restdruck im Zylinder im UT ist überwiegend abhängig vom Hubraum, neben dem Restdruck im OT nach Ausstoss von den Steuerzeiten der Nockenwelle.
Zitat:
Original geschrieben von flatfour
...weil der grössere Hubraum pro Winkelgrad der Kurbelwelle mehr Volumen( also die Sache mehr entspannt) erbringt als ein kleiner Hubraum bei gleicher Bewegung.
ZITAT:-..warum sollte der Mitteldruck nur den Restdruck beeinflussen..."
Antwort:-Er hat so gut wie gar keinen Einfluss
Der Restdruck im Zylinder im UT ist überwiegend abhängig vom Hubraum, neben dem Restdruck im OT nach Ausstoss von den Steuerzeiten der Nockenwelle.
Das ist mir schon klar, dass mehr Hubraum auch mehr Zylindervolumen bedeutet, welches auch ausgestoßen werden muss. Aber bei einem Saugmotor habe ich im Ansaugtakt einen Unterdruck, wobei ich beim aufgeladenen Motor eine Überdruck habe und den Zylinder somit auch mit mehr Luftmasse befülle. Wenn ich diese ausstoße expandiert die vergrößerte Luftmasse, die beim aufgeladenen Motor vorhanden ist, doch in etwa auf das selbe Volumen wie bei einem Saugmotor mit gleicher Leistung (optimale Bedingungen). Kannst du meinem Gedankengang folgen bzw. Nachvollziehen worauf ich hinaus will?
Zitat:
Original geschrieben von flatfour
Ich komme nochmal auf das Eingangsthema und 'meiner' Faustformel zurück, woraus m.E. ersichtlich ist das die Leistung eines Motors NICHT das Abgasvolumen bestimmt, sondern der Hubraum und die Drehzahl.
Hier tauchte ja auch die Leistungs-Formel auf, mit dem bekannten Pm als Mitteldruck.
Dieser entscheidet zwar mit über die Leistung, aber nicht das Abgasvolumen, sondern nur der im Zylinder verbliebene Restdruck. Und da kann man keine Aussage machen(außer man hat verschiedene P-V- Diagramme zur Hand, woraus man Gesetzmässigkeiten schmieden könnte) denn grob sind die Motoren heute eher an 2 als an 4bar Restdruck orientiert, unabhängig von der Leistung, aber abhängig durch das Volumen(Hubraum) das ausgestossen werden muss, abzüglich dem verbleibenden Restdruck im OT nach dem Ausstoßen.
Ist das nicht letztlich ein Bestandteil der Wirkungsgradbetrachtung? Wo man letztlich aber in einer Genauigkeitsbetrachtung landet, die nichts mit der Ursprungsfrage zu tun hat.
Grundsätzlich physikalisch ist für die Schöpfung einer Leistung P nun mal die chemische Energie aus einer bestimmten Menge Treibstoff X notwendig, mit der ziemlich linear ein bestimmtes Abgasvolumen V verknüpft ist.
Diese Idealverhältnis P -> V wird in der Praxis nicht erreicht, weil der Wirkungsgrad (weit) unter 1 ist.
Aber da modernen Ottomotoren im Wirkungsgrad relativ ähnlich sind, gilt eben in nullter Näherung doch, dass das Abgasvolumen direkt von der geschöpften Leistung abhängt, und das in einem ziemlich konstanten Verhältnis.
Ja, ich kann noch folgen..🙂
Sauger- und Ladermotoren sind prinzipiell identisch, wenn man als Vergleich die einfachen( x Liefergrad)und multiplizierten Hubräume durch Aufladen nimmt.
Nur man verliert den Überblick, wenn alles mögliche betrachtet; deshalb beschränke ich mich auf Sauger. Denn Ladermotoren gibt es als Kompressor, AGTL und beides kombiniert.
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Und die Wirkungsgrade per Enddruck im UT ..das habe ich befürchtet. Ich wollte damit nur auf die wirklichen Abgasvolumina hinweisen, die hier in Betracht kommen.Unabhängig ob es ein 2oder 4Ventiler alter oder neuer Bauart ist. Und wieviel bleibt noch im OT als Restgas für Millisekunden drin? 0,05bar oder doch 0,15bar? Dazu die Überschneidung der Ventile wo der dynamische Fluss des Abgases noch zum Füllen über das Einlassventiles genutzt wird., da beide Ventile offen stehen.
Beim Ladermotor dafür nur sehr gering, beim Sauger umso mehr - je höher die nötige Drehzahl.
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Aber ich kürze mal ab.
Es gibt Saugermotoren mit 2L/200PS und 3L/200PS. Wer hat mehr Abgasvolumen?
Klar, dazu fehlt etwas- die Drehzahl wo die Leistung anliegt. Aha! Somit hat man a)Leistung, b) Hubraum, c) DRZ
Aber wenn man die weiß rechnet man doch mit 'meiner' Faustformel- oder? Oder sagt man, die haben gleiche Leistung, ergo auch gleiches Abgasvolumen?
Ich prophezeie das es ohne die Formel nicht vorhersagbar ist, welchen Durchmesser das Abgasrohr(und somit indirekt das Volumen) haben sollte.
Bezüglich der Sache mehr Leistung durch höhere Fördermenge bei gleichem Ladedruck:
Bei den US-Kopressor V8 ist es durchaus Gang und Gebe den Kompressor durch ein Modell mit höherer Förderleistung und geringerem/ gleichem Ladedruck zu verwenden als den Ladedruck einfach weiter zu steigern.
Zitat:
Original geschrieben von bbbbbbbbbbbb
Echte zweiflutige Anlagen sind technisch bedingt (Leistungssteigerung durch mehr Durchfluss) und haben untereinander keine Verbindung.
Das stimmt so nicht ganz, echte 2-flutige Anlagen werden duchaus mit H oder X Verbindungen versehen. Ich kann die technischen Hintergründe zwar nicht komplett erläutern aber es hat mit dem verbesserten Gaswechsel durch den erzeugten Unterdruck zu tun.
Zitat:
Original geschrieben von flatfour
Aha! Somit hat man a)Leistung
Das ist so nicht richtig!
Jedenfalls nicht für die effektive leistung, über die ihr hier mit aller wahrscheinlichkeit redet.
Wir nehmen mal einen motor mit der leistung x und bauartbedingtem luftmassenstrom y.
Reduziere wir jetzt die reibung im triebwerk (Wie auch immer wir das jetzt anstellen sei mal dahingestellt.) steigt bei unverändertem luftmassenstrom die effektive leistung auf meinetwegen x+5%.
Luftmassenstrom gleich, kraftstoffverbrauch gleich (nagut, der spezifische ist besser geworden), abgasvolumen gleich, leistung nicht!
🙂
Was flatfour meinte, war eine Faustformel zur Dimensionierung. Und die Sache mit der Reibung ist ja im Wirkungsgrad des Motors mit einbezogen.
Die Abgasmenge ist direkt von Lambda und Menge der Angesaugten Luft abhängig.
Dabei ist es egal ob Saugmotor oder Ottomotor. Der Durchmesser der Abgasanlage ist ein Kapitel für sich und hängt stark mit der Philosophie des Autobauers zusammen.
Ich kann auch nur bestätigen das Ladedruck keine Leistung erzeugt.
Wäre mal interessant da einen Wissenschaftlichen Artikel drüber zu lesen, aber meine Vermutung ist das ich über ein größeres Verdichterrad weniger Hitze in das System bringe, weniger Hitze heißt geringere Ausdehnung der Luft, damit weniger Ladedruck bei gleicher Menge Sauerstoff.
Wobei auch Ladedruck bei Fahrzeugen mit z.B. unterschiedlichem Nockenwellenprofil zu komplett anderen Leistungen führt. Wenn die Ventile länger zu sind, oder weniger weit öffnen steigt der Druck vor den Ventilen an (höherer Ladedruck). Sind die Ventile länger/weiter offen sinkt der Ladedruck...
Wann haben wir mehr Leistung? Bei dem Motor mit weniger Ladedruck.
Daher sind reine Ladedruckvergleiche nicht sinnvoll. 2bar Ladedruck bei einem 2l Motor kann 250 aber auch 650PS erzeugen. (Beispiel aus eigene Erfahrung).
Ich für meinen Teil war auch mit einem größeren Verdichterrad im Turbolader eher unzufrieden, da meine Ladedruckanzeige anstelle von 2,5bar nur noch 2bar und dann der Druck noch abfällt....
Wieviel Leistung es wirklich ist wird aber nur der Prüfstand zeigen können.
Zitat:
Original geschrieben von Aruba01
Das ist so nicht richtig!Zitat:
Original geschrieben von flatfour
Aha! Somit hat man a)Leistung
Jedenfalls nicht für die effektive leistung, über die ihr hier mit aller wahrscheinlichkeit redet.
Wir nehmen mal einen motor mit der leistung x und bauartbedingtem luftmassenstrom y.
Reduziere wir jetzt die reibung im triebwerk (Wie auch immer wir das jetzt anstellen sei mal dahingestellt.) steigt bei unverändertem luftmassenstrom die effektive leistung auf meinetwegen x+5%.
Luftmassenstrom gleich, kraftstoffverbrauch gleich (nagut, der spezifische ist besser geworden), abgasvolumen gleich, leistung nicht!
🙂
Ich habe das mit der Leistung nur erwähnt, weil sich hier die 'Spreu' mit gleiche Leistung = gleiche Abgasmenge und der 'Weizen' sich auf die stöchiometrischen Belange(Benzinverbrauch bei Lambda xy) gleich = gleiches Abgasvolumen trennt. Neben meiner Version von alleinig Hubraum und Drehzahl.
Ich denke du meinst es so wie du beschreibst, würde passen, nur ist dein erster Satz dann irritierend .."Das ist so nicht richtig!".
Für eine grobe Auslegung wird wohl der Hubraum ausreichen, bei Turbomotoren x1,4.
Für eine genaue Berechnung des Abgasvolumens wird es wohl am Besten sein, den Zylinderfüllungsgrad heranzuziehen. Der ist dann von all den o.G. Faktoren abhängig und wenn man die Wärmeausdehnung der bei der Verbrennung entstehenden Gase miteinbezieht sollte man ein genaues Ergebnis erhalten.
Sind denn hier keine Ingenieure unterwegs, die Motoren und Abgasstränge konstruieren? Ich würd sehr gern mal ein Rechenbeispiel eines namhaften Herstellers dafür sehen 🙂 😉