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FSI-Technologie
Servus.
Muss ein Referat halten in dem es um Direkteinsprizung bei Ottomotern geht.
Nun weiß ich dass der eigentliche Vorteil der FSI Technologie in der Ladungsschichtung liegen soll. Hab aber gehört, dass Audi dies zwar vorhatte, aber aufgrund diverser Schwierigkeiten nun doch homogen fährt. Stimmt das, und wenn ja, gibt es überhaupt Hersteller die Ladungsschichtung erfolgreich betreiben? Bin ehrlich gesagt nicht so fit in diesem Thema.
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23 Antworten
Ich weiß nich genau wieviel der User hier wirklich so in der Materie stecken und davon Ahnung haben. Aber wenn du einfach nur nach dem richtigen Luftdruck für deine Reifen fragst, bekommst du bestimmt auch ein paar Antworten die absoluter Blödsinn sind. Deswegen würde ich sone detaillierte Frage wirklich nur von jemanden beantworten lassen, der wirklich weiß, und nich nur mal kurz bei Wikipedia den FSI Artikel gelesen hat.
Ich glaube aber, dass ein paar deiner Fragen durch diesen Artikel auf kfztech.de beantwortet werden:
http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/otto/fsiaudi.jpg
Schichtladung
Moin Didi2006
ich versuche Dir so genau wie möglich zu antworten.
Auf der Suche nach Gemischbildungs- und Verbrennungsverfahren, die möglichst wenig Schadstoffe im Abgas aufweisen bei gleichzeitig niedrigem Kraftstoffverbrauch, entstanden verschiedene Schichtladungsverfahren. Bei diesen Verfahren, die mit Ottokraftstoff (Benzin) und Fremdzündung arbeiten, wird die Gemischsteuerung so gesteuert, daß an der Zündkerze ein kraftstoffreiches, gut entzündbares Gemisch (Lambda = 0,6 bis 0,9) vorliegt und der übrige Brennraum mit sehr magerem Gemisch gefüllt ist.
Das Luftverhältnis des Gesamtgemischs kann dann z. B. 2 oder 3 betragen, ohne daß Verbrennungsaussetzer auftreten. In einem Ottomotor wäre die Verbrennung solch magerer Gemische nicht möglich; sie ließen sich nicht entzünden.
Der Schichtladungsmotor verarbeitet diese kraftstoffarmen Gemische einwandfrei, da das fette Gemisch an der Zündkerze gwissermaßen wie eine Fackel das magere Gemisch in Brand setzt. Bei Lambda -Werten größer als 1,3 ist die Bildung von Stickoxiden und Kohlenmonoxit geringer.
Bei Lambda 1,3 und größer liegt aber genau der Bereich, in dem der Schichtladungsmotor arbeitet. Das Abgas enthält beim Schichtladungsmotor auch nur wenig Kohlenwasserstoffe, da im Gegensatz zum Ottomotor trotz großem Luftverhältnis keine Zündaussetzer auftreten.
Der spezifische Kraftstoffverbrauch ist niedriger als beim Ottomotor. Allerdings erreicht der Schichtladungsmotor nicht ganz die Hubraumleistung des Ottomotors, denn infolge des mageren Gemischs ist der Gemischheizwert kleiner.
Die Schichtladungsmotoren lassen sich in bezug auf den Brennraum in zwei hauptgruppen unterteilen:
1.) Motoren mit ungeteiltem Brennraum
2.) Motoren mit unterteiltem Brennraum
Zu der 1. Gruppe gehört z. B. der MAN-Motor, der im FM-Verfahren arbeitet. Der Kraftstoff wird zum größten Teil auf die Wand in der Kolbenmulde aufgespritzt. Infolge des Luftwirbels in der Kolbenmulde wird eine kleine Kraftstoffmenge zur Zündung getragen und bildet dort ein kraftstoffreiches Gemisch, das sich leicht zünden läßt.
Motoren mit unterteilten Brennraum haben eine kleine Vorkammer. Die kleine Vorkammer, auch Nebenbrennraum genannt, steht über einem Schußkanal mit dem Hauptbrennraum in Verbindung. In der Vorkammer wird durch Einspritzen von Kraftstoff ein fettes Gemisch hergestellt, das von der Zündkerze gezündet wird. Die Flamme schlägt durch den Schußkanal und entzündet das magere Gemisch im Hauptbrennraum. dieser erhält sein Gemisch wie beim Ottomotor aus einem Vergaser oder durch Benzineinspritzung in die Saugrohre. Bei Änderung der Belastung bis etwa herunter auf Halblast genügt es, wenn nur die Benzinmenge für den Hauptbrennraum verringert wird, während die Luftmenge konstant bleibt; dies bezeichnet man auch als Qualitätssteuerung. Erst unter Halblast muß dann auch die Luftmenge verkleinert werden, da sonst das Gemisch zu sehr abmagern und dadurch die Flammengeschwindigkeit für rasche und damit wirtschaftliche Verbrennung zu niedrig würde.
Der Schichtladungsmotor besitzt Merkmale vom Otto- und Dieselmotor, wie z. B. Zündkerze und Vorkammern. Er gehört daher zu den Hybridmotoren. In der Serienfertigung hat der Schichtmotor bisher kaum Eingang gefunden.
Ich hoffe, daß ich Dir hiermit geholfen habe.
Gruß Polymerpower
Auf jeden Fall wurden bei VW Direkteinspritzer mit Schichtladung verbaut, z.B. im Lupo. Den ersten Serieneinsatz hatte die Schichtladung bei einem Japaner, ich glaube Tojota.
Probleme gabs dabei vor allem bei den Abgaswerten im stark abgemagerten Bereich.
Der einzige Vorteil, den ein Direkteinspritzer ohne Schichtladung gegenüber einem homogenen Motor hat, ist, dass er etwas höher verdichten kann, weil der später eingespritzte Kraftstoff die heiße komprimierte Luft etwas kühlt und das Gemisch damit nicht so früh zum Klopfen neigt. Damit rutscht er näher an das optimale Verdichtungsverhältnis, das je nach Lastzustand zwischen 14:1 und 15:1 liegt.
Ach so, @ Balzer: Vorn und hinten 2,2 bar, im Winter 0,2 mehr
Danke euch allen. Habt einem relativ Unwissenden schon sehr viel Licht ins Dunkel gebracht :)
Kann auf jeden Fall was mit diesen Infos anfangen und hab jetzt zumindest einen Einblick bekommen über was ich eigentlich reden muss.
Danke nochmal
Hallo!
1) Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird doch immer noch mit einer Zündkerze gezündet!? Daher finde ich die Unterscheidung zwischen Otto- und Schichtladungsmotor unnötig. Das Einspitzsystem ist doch eher nicht der Namensgeber!
2) Das "FSI"-Kürzel steht in der Tat für "Fuel Stratified Injection" - suggeriert also einen Motor mit geschichteter Benzineinspritzung. Dies war allerdings nur bei den ersten VW-Modellen, die dieses Kürzel trugen der Fall. Soweit ich mich erinnere ist man auf homogenen Betrieb umgestiegen (ohne das FSI zu entfernen), da die erhofften Verbrauchsvorteile nicht erreicht wurden. Mit der homogenen Einspritzung soll nun der zweite Trumpf - die im Vergleich zum "normalen" Benziner höhere Leistung - stechen! Das macht im Besonderen bei der sportlich veranlagten VW-Tochter Audi Sinn!
Tschüss
Danke für deine Antwort.
Das Gemisch wird nach wie vor mit einer Zündkerze gezündet, aber der Name FSI kommt sicherlich von der Art der Einspritzung. beim "normalen" Benziner erfolgt die Einsprizung doch im Saugrohr und nicht, wie beim FSI, direkt in den Brennraum. Der FSI-Motor ist ja auch ein Ottomotor.
Aber eine Frage hätte ich dann noch:
Du sagst der einzige Vorteil des FSI sollte der Verbrauchsvorteil sein, der dann nicht erreicht wurde. Hätte man diesen Verbrauchsvorteil nur auf Kosten weniger Leistung erreichen können oder hatten da noch weitere Faktoren einen Einfluß?
Schon mal danke
Servus
Hallo!
Ich bin kein Motoren-Guru. Die Sache mit dem Direkteinspritzer wurde vor Jahren mit dem Carisma von Mitsubishi eingeleitet. Das Prinzip ist zwar schon älter bzw. länger bekannt und wurde auch praktiziert, aber es galt als kompliziert und in bezahlbarer Großserie nicht machbar. Trotzdem baute Mitsubishi schon im 2. WK Direkteinspritzer für Flugzeuge (für die "Zero" z.B. - glaube ich) und Mercedes hatte solche Motoren in den SL-Flügeltürern der 50er (bitte korrigiert mich - aber ich will jetzt nicht recherchieren!). Der Vorteil ist - grob gesagt - eine bessere Leistungsausbeute oder gleiche Leistung bei geringerem Verbrauch --> Wirkungsgrad/ bessere Verbrennung?! Man kann sich auf eines dieser Argumente stürzen und es pflegen. Mehr Leistung oder geringerer Verbrauch. Der geringere Verbrauch ist allerdings, wegen der erst im höheren Drehzahlbereichen bzw. bei gleichmäßigem Betreib einsetzenden Gemischabmagerung, nur erreichbar, wenn man möglichst viel Langstrecke fährt. Im Stadtverkehr ist das Gemisch "normal" fett - der Verbrauchsvorteil also nicht vorhanden. Das ist aber unser Problem - wer fährt im Normalfall längere Strecken. Die meisten von uns fahren den Motor allmorgendlich nicht einmal wirklich warm, denn immerhin ist das Motoröl erst nach ca. 30 Km auf optimaler Temperatur!
So wird, wenn ich richtig erinnere, z.Zt. der Leistungsvorteil in den Mittelpunkt gerückt!
Falls jemand mit Ahnung hier reinschneit: kann man das so in der Art stehenlassen?
Tschüss
Nein, das stimmt so nicht.
Die Verbrauchsvorteile liegen im unteren Teillastbereich. Hier ist beim Otto mit homogener Gemischbildung die Drosselklappe fast geschlossen, und so steigt die Ladungswechselarbeit des Motors in diesem Bereich stark an. Diese Drosselung muß natürlich sein, weil der Motor ja soviel Sprit bekommt, wie er für die angesaugte Luft benötigt. Würde man die Drosselklappe weiter öffnen(also mehr Luft hineinlassen), aber die gleiche Menge Sprit einspritzen, wäre das Gemisch zu mager und somit nicht zündfähig.
Beim Otto mit Schichtladung wird der Motor in diesem Lastbereich nicht so starkgedrosselt. Weil direkt vor der Zündkerze eingespritzt wird, ist das Gemisch in diesem Bereich fett genug, um zu zünden. So kann die Verbrennung stattfinden, aber eben mit erheblich verringerter Arbeit im Gegensatz zum anderen Fall, weil dem Motor nicht gegen den zugeschnürten Ansaugkanal arbeiten muß.
Dieselben Vorteile sind übrigen auch beim Diesel für den geringeren Verbrauch verantwortlich, da ein Diesel ja bekanntlicherweise überhaupt keine Drosselklappe hat .
Diesen verlustbringenden, durch die Drosselklappe zugeschnürten Ansaugkanal, haben die neuen BMW-Reihensechser-Benziner (ohne FSI) auch nicht mehr (Regelung mit Valvetronic).
So weit ich weiß hat der Kunde auch einen erheblichen Anteil daran, das die Schichtladung nicht mehr bei VW und Audi praktiziert wird. Der FSI hatte einfach eine schlechte Gasannahme wenn von Schichtladung wieder auf normal umgeschaltet wurde. Viele Kunden soll das gestört haben das der Motor mit Verzögerung anspricht.
Auch mit Valvetronic ist der Motor "zugeschnürrt", da dort dann halt die Ventile nicht so weit öffnen, wodurch der Motor trotzdem einen starken Unterdruck im Zylinder bildet, wodurch die Ladungswechselarbeit auch wieder ziemlich hoch ist.
Ich weiß nicht genau was bei der Valvetronic den Vorteil bringt aber zumindest umgeht man den Strömungs verlust durch die Verwirbelungen an der Drosselklappe.
Bei der Valvetronic können die Schließzeiten verstellt werden. Die Drosselklappe bleibt voll geöffnet, und wenn die benötigte bzw gewünschte Luftmasse im Zylinder ist, werden die Einlaßventile geschlossen, also früher als normal. Dadurch wird hier die Ladungswechselarbeit verringert.
Hat mich doch ein wenig interessiert und habe hier mal eine Seite gefunden. http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/steuerung/valvetronic.htm
demnach werden nicht die Schließzeiten verändert sondern lediglich der Hub. Dadurch ist durchaus noch eine Drosselung vorhanden, nur fällt ein zusätzliches Volumen und die Verwirbelungen an der Drosselklappe weg. Die Drosselung an den Ventilen soll einen bessere Verwirbelung des einströmenden Gemisches bewirken was zu einer verbesserten Verbrennung besonders im unteren Drehzahlbereich führt. Daraus ist der Verbrauchsvorteil zu erklären. Interessant wird es dann, wenn sie es schaffen sollten Valvetronic mit der Direkteinspritzung zu verbinden.
@Didi2006 vielleicht auch nochmal hier reingucken: http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/otto/gdi.htm
Im ersten Link sieht man am Diagramm, daß die Valvetronic selbst im wichtigen Teillastbetrieb beim spezifischen Verbrauch praktisch ebenso sparsam wie Diesel- und Benzin-Direkteinspritzer ist ...
Wenn die Valvetronic dann obendrein keine aufwändige Abgasnachbehandlung (NOx-Kat, störanfällig, teuer) und kein schwefelarmes Benzin (Ausland...) benötigt, werte ich ganz klar als die bessere technische Lösung !
Auch daß z.B. beim BMW kein kitzeliger Turbolader und kein Zahnriemen wie z.B. beim A6 2,0TFSI vorhanden ist, sehe ich als g r o ß e n Vorteil für den
K U N D E N.
Es bleibt aber doch das Problem, das bei der VT in Teillast durch nur ein geringer Druck, so als ob die rechnerische Verdichtung sehr gering wäre, erreicht wird. Dadurch schlechterer Wirkungsgrad des Kreisprozesses gegenüber FSI oder Diesel.