Anfettung, Gasumbau und Mehrverbrauch
http://www.daserste.de/.../beitrag_dyn~uid,wyoaxe1fxedpm2gg~cm.asp
Vielleicht ist die Anfettung ab 120 km/h (Ende eines Normprüfzyklus für Verbrauchsmessungen) eine gute Erklärung, wieso manche PKW nach einem Umbau "saufen" (Motor fettet im Benzinbetrieb regulär wenig bis nicht an -> Mehrverbrauch nach Thermodynamik) und manche zu wahren "Verbrauchswundern" mutieren. Wenn unter Gas weniger überflüssig oder später angefettet wird als unter Benzin, so kann man den Mehrverbrauch je nach individuellem Fahrzyklus aus einer einfachen Energieumrechnung nicht mehr so exakt vorhersagen.
/GaryK
90 Antworten
@XLTRanger: Absolut richtig. Entweder Vollgas oder über 5000 U/min. Mind. eines von beiden muss erfüllt sein, dass eine Anfettung stattfindet. Habe das etwas schlecht formuliert. *Nun ausgebessert*
Ich habe eine Lambdaanzeige im Auto, daher kann man gut erkennen, wann angefettet wird.
Neben dem schon gesagten ist die Kaltstartphase wohl die größte Verschwendung. In meinen Augen wesentlich schlimmer als bei Vollgas, aber abgastechnisch (um den Kat anzuwärmen) einfach notwendig.
Zitat:
Original geschrieben von cpp
Ist es nicht absurd strenge Abasnormen zu erlassen zu es gleichzeitig zuzulassen dass das Fahrzeug im ganz normalen Betrieb plötzlich das Hundertfache an CO und HC aus dem Auspuff pustet?
Aha, du fährst also ständig mit Dauervollgas über die Autobahn? Ansichtssache was "normaler Betrieb" ist.
Gruß Meik
Zu diesem Thema frage ich mich, wie verhält sich das eigentlich, wenn man mit LPG fährt und mal ein bisschen drauf drückt? Findet da auch eine Kraftstoff-Anfettung statt und nutzt die bei Flüssiggas überhaupt was in Bezug auf Kühlung? Jedenfalls soll es nach meiner Information zumindest in der Kaltstartphase bei Flüssiggas-Antrieb die Kraftstoff-Anfettung so wie bei Benzineinspritzung nicht geben.
Also erstmal die Anfettung wird natürlich nicht nur von D-Herstellern gemacht. Sie ist aber nicht(!) notwendig - ausser im Kaltstartbetrieb. Da ist es auch sinnvoll, um den KAT schnellstmöglichst auf Temperatur zu bringen, der ökologisch optimale Punkt ist da, wo das Integral der Abgase über dem Zeitraum bis zur KAT-Temperatur am kleinsten ist.
Dass es auch anders geht, zeigt die SULEV-Norm (auch die Japan-Norm), die das Kaltstartverhalten in der Norm enthält...
Ohne entsprechende Norm passiert hier aber nichts...
@XLTRanger:
Bei meinem Prius hätte ich es zwar erwartet, dass er auch "oben" nicht anfettet, aber auch erstmal nicht geglaubt. Erst die Messwerte haben mich überzeugt.... Die Lambda vor und hinter dem KAT sprechen eine deutliche Sprache 😁😁
Andersrum hat er keine EU-Kennlinie, sondern eine J-US-Kennlinie - und da ist das nicht zulässig...
Und Gary hat es schon gesagt, ein TempoLimit wäre in D egal, man käme nicht langsamer voran, das gro der Fahrer fährt sowieso nicht schneller als 150 (auf Dauer). Nur die Geschwindigkeitsrauschfahrten müsste man woanders machen - als nachts auf der BAB...
Ich denke mal, dass dieses Kühlargument immer nur vorgeschoben ist, eigentlich ist es die Leistung, die bei Anfettung ja eindeutig höher ist und das Auto damit hier besser verkauft wird.... Denn: Mit Anfettung wird der Wirkungsgrad viel schlechter und damit die Verlustleistung viel höher...
Thema LPG: Es ist eine Einstellungssache der Anlage.
Ich gehe im weiteren nur(!) von Anlagen für OBD-Autos aus. Die Gaseinspritzzeit wird erstmal nach der Benzineinspritzzeit "hochgerechnet" - damit bleibt die Anfettung, wenn sie im Benzinbetrieb vorhanden ist. Weiterhin gibt es noch eine zusätzliche "Anfettung", die beim Beschleunigen auftritt. Bei meiner Anlage ist der Faktor hier 1,2 - geht nicht kleiner. Damit soll ein möglicher Magerbetrieb vermieden werden. Im Endeffekt führt er bei meinem dazu, dass der Motor schneller auf "Zieldrehzahl" ist, die Beschleunigung spürbar zugenommen hat - ich habe ein CVT. Man könnte es einerseits als mehr Leistung betrachten, das ist aber nicht ganz korrekt.
An den Lambda-Werten während der Beschleunigung ändert das aber gar nichts. Der Regelkreis arbeitet dagegen ;-)
Mit Flüssigeinspritzung von LPG würde man noch mehr Kühlen, aber: ist es notwendig? Eigentlich nicht, denn der Motor ist ja für die hohe Verlustleistung bei Benzinbetrieb ausgelegt...
Bei LPG ist eine zu hohe Anfettung für den KAT tödlich - der glüht aus...
@Werner
Du startest doch auf Benzin, da ist die Anfettung ;-)
Ähnliche Themen
@Fubbel
Mit der Kühlung bei Flüssigeinspritzung ist das so ne Sache. Die Mischung hat eine Wärmemenge je gezündeter Zylinderfüllung und eine Wärmekapazität der Mischung, woraus sich eine maximale Temperaturspitze errechnet (adiabate Temperaturerhöhung).
Diesem wirkt die Wärmeableitung des Motors etwas entgegen. Je mehr absolute Wärme man erzeugt (also Kraftstoff umsetzt), desto mehr hat diese zu schaffen und desto heisser wird es prinzipiell. Mit einer verdampfenden Eingangskühlung senkst du zwar die theoretische Temperaturspitze, erhöhst jedoch über die bessere Zylinderfüllung die absolute Wärmemenge je Zündung. Daher würde ich nicht wetten, daß die Abgastemperaturen und inneren Temperaturspitzen bei Flüssigeinspritzung tatsächlich geringer sind.
/GaryK
Zitat:
Also erstmal die Anfettung wird natürlich nicht nur von D-Herstellern gemacht. Sie ist aber nicht(!) notwendig - ausser im Kaltstartbetrieb.
Wie willst du denn die hohen Abgastemperaturen verhindern? Bei 1000 Grad Abgastemperatur werden sich Kolben und Ventile nicht sehr wohlfühlen. Entweder man verwendet ein extra Kühlmittel (Wasser/Alkoholgemisch), oder eben mit Treibstoff. Oder man verringert die Leistung des Motor so stark, dass die Temperaturen im Rahmen bleiben.
Zitat:
Bei LPG ist eine zu hohe Anfettung für den KAT tödlich - der glüht aus...
Wie soll das funktionieren? Wärme entsteht bei der Verbrennung von Brennstoff mit Sauerstoff. Da kein Sauerstoff im Abgas ist, kann auch keine Nachverbrennung stattfinden.
Flüssigeinspritzung bringt in meinen Augen eine Temperaturminderung, eine gleichzeitige Verbesserung de Füllung kann jedoch - wie GeryK sagt - den Effekt fast zunichte machen.
Zitat:
Original geschrieben von Fubbel
Ich denke mal, dass dieses Kühlargument immer nur vorgeschoben ist, eigentlich ist es die Leistung, die bei Anfettung ja eindeutig höher ist und das Auto damit hier besser verkauft wird.... Denn: Mit Anfettung wird der Wirkungsgrad viel schlechter und damit die Verlustleistung viel höher
Ja, Thermodynamik ist zugegebenermaßen ein fieses Zeug. Das durchschaut man nicht so schnell 😉.
Mit der Anfettung werden zwei Effekte erreicht:
a) Verdunstungskühlung: Mehr Kraftstoff braucht mehr Wärme zum Verdunsten. Damit wird der Ansaugluft Wärme entzogen, also runtergekühlt. Was dazu führt, daß auch am Ende der Verdichtung (also noch vor'm Verbrennen) das Temperaturniveau niedriger ist, wodurch auch die Temperaturerhöhung beim Verbrennen entsprechend niedriger ausfällt.
b) Senkung der Abgastemperatur: Durch die höhere Leistung wird zwar mehr Energie umgesetzt, und durch den schlechteren Wirkungsgrad landet prozentual auch mehr im Abgas. Aber durch die unvollständige Verbrennung (man kann ja den ganzen Sprit nicht vollständig umsetzen) enthält das Abgas jede Menge Restmoleküle (sieht man als HC-Emission) und ist damit na sagen wir mal lax ausgedrückt "dicker". Das Abgas hat damit eine deutlich höhere spezifische Wärmekapazität, kann also pro Kilogramm und Kelvin Temperaturerhöhung mehr Wärme transportieren. Oder andersrum ausgedrückt - es kann den vorhandenen Wärmestrom auf einem niedrigeren Temperaturniveau abführen. Gibt natürlich keine generellen Richtwerte, aber im Nennleistungspunkt eines Ottomotors macht die Anfettung im Durchschnitt eine Abgastemperaturabsenkung von 50...80 Kelvin aus. Kann auch schon mal mehr sein.
@XLTRanger
und wenn ich das grob überschlage, so kann eine LPI Anlage maximal 20-30K Kühlung bringen, praktisch eher weniger weil das Abgas sicher noch Wärme aus dem Zylinderkopf aufnimmt. Wieviel fettet eine Normale Kennlinie eigentlich maximal an? Lambda 0.85?
Eine Wassereinspritzung könnte deutlich Abhilfe schaffen - es wäre deutlich billiger und gäbe weit bessere Abgaswerte als Kraftstoff zur Innenkühlung zu verwenden.
@GAryK
Mit 20...30K könntest Du Recht haben. Daß das Abgas aber Wärme aus dem Kopf aufnimmt, ist unwahrscheinlich. An der Leistungsgrenze hat das Abgas je nach Motor schon mal zwischen 850 und 950°C, da wäre der schönste Alukopf schon dahingeschmolzen. Zylinderköpfe sind ja immer wassergekühlt (naja, fast immer...), da findest Du selten über 200...250°C Bauteiltemperatur, im Steg zwischen den Auslaßventilen vielleicht mal etwas mehr. Bei luftgekühlten Motoren mußte man übrigens teilweise deutlich mehr anfetten, ein Grund warum sich Porsche schweren Herzens davon getrennt hat. Heutige Motoren gehen selten unter Lambda 0.9. Es gibt natürlich auch extremere Kandidaten, meist hochgezüchtete ehemalige Großserienmotoren wie Astra OPC oder Focus RS, die laufen auch schonmal unter 0.8. Wo ein VW TSI rumfährt, wenn ihm doch mal die 170PS abverlangt werden, vermag ich mir gar nicht vorzustellen. Vielleicht entdeckt man da ja auf einmal ganz andere Vorteile der Schichtladung 😉 Iss aber Spekulation, ich hatte noch nicht das Vergnügen mit dem kleinen Racker...
Ich würde da weniger modere Turbomotoren verdächtigen. Bei Focus ST sind es 225PS aus 2,5l, was kein besonderer Hochleistungsmotor ist.
@XLTRanger: Was du vergessen hast: Die Anfettung senkt die Verbrennungsgeschwindigkeit und senkt das Klopfrisiko. Deshalb wurde bei älteren Turbomotoren auch viel Treibstoff zur Kühlung eingesetzt, um sicherzugehen. Der Ausspruch "Turbo läuft, Turbo säuft" kommt nicht vom ungefähr.
Mit moderen elektronischen Regelungen hat es keinen Sinn unter Lambda 0,85 zu gehen, weil die Leistung da nicht mehr zunimmt.
@GaryK: Wassereinspritzung wäre nicht billiger. Man braucht 2 Tanks, muss sicherstellen, dass in beiden genug Flüssigkeit ist, 2 Pumpen, Einspritzdüsen, Sensoren usw.. Das kostet Geld. Etwas größere Einspritzdüsen als normalerweise nötig verursachen kaum Mehrkosten.
Erklär mal einem Neuwagenkäufer, dass er ab jetzt destilliertes Wasser ev. noch mit Alkohol als Frostschutz tanken muss. Vom gesetzlichem Problem mit 2 Kraftstoffen gleichzeitig zu fahren mal ganz abgesehen.
Hat schon mal jemand nachgerechnet, wieviele Mikroliter Sprit pro Zündung in der Kammer landen und wieviel Energie die Spritmenge bei der Verdampfung etc. aufnehmen kann... Jetzt auch nur noch die Differenz von Lambda=1 und Lambda=0,85. Da bleibt nicht viel übrig...
Wenn man jetzt von einer Leistungssteigerung von 20% ausgeht und von einer Abnahme des Wirkungsgrades von 30% auf 25% - nur um mal Zahlen zu nennen - dann hat man bei 20kW Nutzleistung pro Zylinder schnell statt 65kW Verlust 85kW Verlust. Die paar Mikroliter sollen 20kW und mehr aufnehmen?
Das sind schon mal 30% mehr Wärme bei nur 15% mehr Sprit - passt nicht...
Und dann noch die Temperatur um 80K senken?
Auch die Idee mit der höheren Teilchenanzahl im Abgasstrom hält auch keiner Berechnung stand - auch hier: < 15% mehr Teilchen gegenüber 30% mehr Wärme.
Da ist der Effekt der unvollständigeren, langsameren und auch kälteren Verbrennung bei Anfettung viel eher die Ursache.
Klar kommt alles zusammen, aber was hat eigentlich den grössten Effekt... mit der Temperaturabsenkung um 80K muss man 45% mehr Wärme abführen oder weniger entstehen lassen... Es wird wohl das entstehen sein, da die Abfuhr nicht klappt.
Wasserkühlung wäre eine Alternative, da Wasser viel mehr Energie aufnehmen kann. Nur wieviel Wasser braucht man da - es geht um nicht unerhebliche Energiemengen. Nehmen wir mal 1 Gramm an, dann ist das über die 10 fache Menge als der Sprit - nicht ganz einfach zu realisieren. Ausserdem darf das Wasser ja nicht schon im Ansaugtrackt verdampfen - da ist es schon ziemlich heiss... Wasserdampf einspritzen ist Unfug...
Mit Alkohol als Frostschutz, das geht nicht unproblematisch, das wird dann Exx - wobei das den Benzinverbrauch drosseln würde 😁😁
Zwei Kraftstoffe gleichzeitig sind hier in D tatsächlich verboten, daher sind ja auch Diesel-LPG's nicht möglich.
Im Tank mitführen bräuchte man Wasser aber nicht, man kann es ja hinten auffangen, nur wie vorher auseichend kühlen, wohin mit der dreifachen Motorleistung - riecht verdammt nach Brennwerttechnik - nur bei viel höherem Energiegehalt...
Das mit dem KAT ausglühen bei fettem LPG geht ganz einfach ;-) Wer es nicht glaubt, kann es probieren...
Es ist einfach falsch, dass im Abgas kein Sauerstoff vorhanden ist 😉 Es ist genau so viel vorhanden, dass die stöchiometrische Verbrennung nach dem KAT vollständig ist und dazu braucht man noch einiges an Sauerstoff... Dieser Sauerstoff und reines LPG am Platin, das ist wie ein Sturmfeuerzeug und das geht ohne vorglühen oder Zündfunke - der KAT glüht aber schon fast. Mit dem LPG glüht er richtig und das Platin verabschiedet sich durch den Auspuff. Wenn die Keramik hält, ist sie auf jeden Fall blanko...
Das ist auch ein Grund dafür, dass Neuwagen erst 5-10Tkm runter haben sollen, bevor(!) sie umgerüstet werden. Es gibt nämlich Kandidaten, die fahren erstmal fett ein - die mögen frisch keine hohen Temperaturen...
@Gary:
Ich meinte die Flüssigeinspritzung von LPG gegenüber der Gas Einspritzung mit "würde kühlen". Der Verdamfer muss nicht die Energie zur Verfügung stellen, sondern der "Brennraum", das kühlt tatsächlich. Es bleibt aber die die Frage nach der Notwendigkeit - eigentlich nicht, wird auch nicht viel sein 😉
Zitat:
Original geschrieben von Symtomatics
Ich würde da weniger modere Turbomotoren verdächtigen. Bei Focus ST sind es 225PS aus 2,5l, was kein besonderer Hochleistungsmotor ist.
Ich sprach nicht von ST 😉 Bei dem stimme ich Dir im Bezug auf "kein besonderer Hochleistungsmotor" absolut zu.
@Fubbel/XLTRanger
Wieviel LPG kühlt ist recht leicht zu berechnen. Nehmen wir irgendwas um Lambda = 0.8 und man hat etwa 12,6 Kilo Luft auf 1 Kilo LPG. Die Wärmekapazität von Luft liegt bei etwa 1 kJ/kgK. Propan hat eine Molmasse von 44 und etwa 14 kJ/mol Verdampfungsenthalpie. 1 kg verdampfendes Propan entzieht folglich der Umgebung rund 318 kJ. Nimmt man für die Propan/Luft Mischung nach wie vor eine Wärmekapazität von rund 1 kJ/kgK an, so hat man zusammen 13,6 Kilo Gas/Luftgemisch, auf die 318kJ Kühlenergie einwirken. Was theoretisch für 23 Kelvin Temperaturabsenkung gut ist.
Bei 14:1 hätte man 15 Kilo Mischung und es wären 21 Kelvin, bei 15.3 oder so nahe Lambda sind es abgerundet 19K. Der Kühlgewinn durch Anfettung ist daher recht gering.
@XLTRanger
Ich meinte nicht, daß LPG quasi Wärme aus dem Kopf entnimmt oder gar den Kopf kühlt, sondern dass das im Ansaugtrakt verdampfende und diesen "kühlende" Gas auf dem Weg durch den Kopf wieder etwas Temperatur aufnimmt. Daher wird eine höhere adiabatische Temperaturerhöhung und damit eine höhere Abgastemperatur nicht notwendigerweise durch die nominal tiefere Ausgangstemperatur kompensiert.
/GaryK
Zitat:
Original geschrieben von XLTRanger
@GAryK
....ehemalige Großserienmotoren wie Astra OPC oder Focus RS, die laufen auch schonmal unter 0.8. Wo ein VW TSI rumfährt, wenn ihm doch mal die 170PS abverlangt werden, vermag ich mir gar nicht vorzustellen. ..
TSI: In keinem KF-Bereich unter 0,9 bzw. in einem vergleichsweise sehr kleinen KF-Bereich fährt er
nicht1,00. D.h. für einen aufgeladenen Motor mit dieser spezifischen Leistung hervorragende Werte. Wollte ich nur mal nebenbei einwerfen ;-)
M.
@FSI-Entwickler
Nichts gegen den kleinen VW-Giftzwerg, aber der Saab Motor mit variabler Kompression ist theoretisch endgeil. Endlich ein Triebwerk, was man so richtig gut an höhere Oktanzahlen anpassen kann. Mich würde interessieren, was dieses Ding unter LPG freisetzen würde. Es müsste deutlich mehr sein als mit Alkohol sofern die Temperaturen verkraftbar sind.