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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:
@RedRunner10 schrieb am 10. Juni 2015 um 14:27:22 Uhr:
Zitat:
@kev300 schrieb am 10. Juni 2015 um 14:05:37 Uhr:
Woher willst du das wissen, dass da kaum Unterschiede sind? Hast du schon irgendwo etwas genaueres Lesen können? Ich habe noch keine Details gefunden, außer dass der Turbo irgendwie mit den Auslasventilen mitgesteuert wird und ein elektrisches Westgate hat. Das wäre schon mal anders....
Der Leistungs- und Drehmomentverlauf ist sehr ähnlich zu deutschen Turbomotoren. Selbst wenn die Motoren komplett unterschiedlich sind, was zählt ist Leistung und Verbrauch und da ist der Type-R nicht wirklich besser als z.B. ein Golf R.
Hast du n Link zur Drehmomentkurve?
Selbst nach den Berichten aus der deutschen Presse fährt sich der Motor deutlich sportlicher als "andere" also VW/Audi Turbomotoren.
Zitat:
@Timmerings Jan schrieb am 10. Juni 2015 um 00:52:52 Uhr:
Schon interessant, dass du beschließen zu dürfen glaubst, was "man darf", und was nicht.
Ich habe schon geahnt, dass so etwas in der Art kommen wird. Natürlich darf man alles mit allem vergleichen (zum Beispiel auch einen Fiat Panda mit einem Ferrari, können beide rot sein und stammen beide aus dem gleichen Land), muss dann aber damit rechnen, dass Gegenwind kommt, so wie ich es getan habe. Wenn auch Du der Meinung bist, dass ein Turbomotor mit 2.3 Liter Hubraum, welcher 230 (später sogar 260) PS leistet, kein downgesiztes Aggregat ist, nur weil der Hersteller damit kein größeres ersetzt hat, dann hast Du für mich schlicht ein tiefgreifendes Verständnisproblem.
Zitat:
@Timmerings Jan schrieb am 10. Juni 2015 um 00:52:52 Uhr:
Downsizing bezeichnet nämlich (wie man schon an der Verlaufsform "-ing" erkennen kann) einen Vorgang, und nicht dessen Endergebnis. Und einen solchen Vorgang der Reduktion von Hubraum hat es bei Saab nun einmal nicht gegeben.
Ein Peugeot RCZ-R ist ausschließlich mit einem 1.6 Liter kleinen Turbomotor erhältlich, dieser leistet ab Werk aberwitzige 270 PS. Das ist also auch kein downgesiztes Aggregat. Alles klar, wieder was dazugelernt. :D
Zitat:
@kev300 schrieb am 10. Juni 2015 um 15:50:31 Uhr:
Zitat:
@RedRunner10 schrieb am 10. Juni 2015 um 14:27:22 Uhr:
Der Leistungs- und Drehmomentverlauf ist sehr ähnlich zu deutschen Turbomotoren. Selbst wenn die Motoren komplett unterschiedlich sind, was zählt ist Leistung und Verbrauch und da ist der Type-R nicht wirklich besser als z.B. ein Golf R.
Hast du n Link zur Drehmomentkurve?
Die kann man doch selbst zeichnen. Einfach den Drehmomentverlauf von Golf R nehmen und die Kurve etwas höher zeichnen. Im niedrigen Drehzahlbereich muss man ein bisschen raten aber bei 2 Liter Hubraum gibts da keine großen Unterschiede.
EDIT:
Zitat:
@kev300 schrieb am 10. Juni 2015 um 15:50:31 Uhr:
Selbst nach den Berichten aus der deutschen Presse fährt sich der Motor deutlich sportlicher als "andere" also VW/Audi Turbomotoren.
Das Auto fährt sich sportlicher und der Motorsound ist wahrscheinlich besser aber der Motor ansich unterscheidet sich eher weniger von der Konkurrenz.
Zitat:
@Captain_Hindsight schrieb am 10. Juni 2015 um 12:58:54 Uhr:
Ich habe gestern mal aus Langeweile einen Artikel über dieses Skyactive gelesen. Das kam mir als Motorenlaie vor wie "von hinten durch die Brust ins Auge". Dagegen ist ein Turbomotor doch direkt unkompliziert.
Zumal weder die Leistung noch der Verbrauch wirklich überzeugend sind.
Was man von dieser Technik wirklich hat, werden die Erstwagenkäufer in den meisten Fällen sehr wahrscheinlich gar nicht mitbekommen.
Zitat:
@kev300 schrieb am 10. Juni 2015 um 14:05:37 Uhr:
Was genau findest du beim Skyactiv wie "von hinten durch die Brust ins Auge"?
Er meint sicherlich den sehr kompliziert konstruierten Abgaskrümmer, welcher sicherstellt, dass trotz der sehr hohen Verdichtung keine Klopfgefahr besteht.
Zitat:
@teppich010 schrieb am 10. Juni 2015 um 15:15:12 Uhr:
[...]
@martins
Gibt es eine Begründung dazu ? 236 km/h ist ja eine seltsame Zahl und 147 mph ergeben für mich auch keinen Sinn. Aber auch die 257 km/h sind kein guter Wert bei 314 PS.
Politik. Der V8 im GT ist serienmäßig bei 250 abgeriegelt und der EB muss halt Abstand dazu haben. Wo auch immer die konkreten Zahlen herkommen.
Bezüglich der Endgeschwindigkeit müsste man mal schauen, ob die Übersetzung überhaupt passt, oder ob das was verschenkt wird (5ter zu kurz, 6ter zu lang). Und der Wagen ist kein aerodynamisches Wunderwerk, der Cw-Wert dürfte immer noch nicht gut sein und der Querschnitt ist groß.
Zitat:
@bbbbbbbbbbbb schrieb am 10. Juni 2015 um 15:56:31 Uhr:
Zitat:
@Timmerings Jan schrieb am 10. Juni 2015 um 00:52:52 Uhr:
Downsizing bezeichnet nämlich (wie man schon an der Verlaufsform "-ing" erkennen kann) einen Vorgang, und nicht dessen Endergebnis. Und einen solchen Vorgang der Reduktion von Hubraum hat es bei Saab nun einmal nicht gegeben.
Ein Peugeot RCZ-R ist ausschließlich mit einem 1.6 Liter kleinen Turbomotor erhältlich, dieser leistet ab Werk aberwitzige 270 PS. Das ist also auch kein downgesiztes Aggregat. Alles klar, wieder was dazugelernt. :D
Das ist ein kleiner Motor mit hoher Leistung. Ob das ein Downsizing-Resultat ist, kann man nur entscheiden wenn man die Motoren-Historie dort betrachtet und sich technisches Details anguckt.
Mit deiner krampfhaft übersimplifizierten Sichtweise wäre sonst auch die Saufziege in einem Lotus Esprit S (klein und viel Leistung) auch ein Downsizer. Das Ding ist davon soweit entfernt wie die Erde vom Mond.
Zitat:
@martins42 schrieb am 10. Juni 2015 um 12:47:51 Uhr:
"Konservativ" im welchem Sinne? Was wäre dann "progressiv"? Kurz oder langhubige Layouts sind nun praktisch so alt wie der Motorenbau und werden mit verschiedenen Zielsetzungen gewählt.
Jedenfalls ist der Motor angenehm überdrehwillig und wird dabei auch von den Kolbengeschwindigkeiten nicht gefährdet.
Der Ford ist quasi ein Quadrathuber, 79 x 81 mm². Konservativ meinte ich im Sinne einer "da geht noch deutlich mehr wenn der Hersteller gewollt hätte". 16 m/s Kolbenspeed ist eher Langeweile und guter Wirkungsgrad. Wenn jemand den für ein Rennen präparieren wollte und 22 m/s einstellt, müsste der Ventiltrieb zwar 8200 Touren abkönnen, aber die Leitung (mit größerem Lader) hätte was von Lancia Delta Integrale. Bzw. der verbaute Softturbo wird zur Drossel...
Zitat:
@Captain_Hindsight schrieb am 10. Juni 2015 um 15:27:31 Uhr:
Zitat:
@andi_sco schrieb am 10. Juni 2015 um 15:10:14 Uhr:
Gibt es einen Link zu dem besagten Artikel?
Ja: http://m.heise.de/.../...-Diesel-mit-Verdichtung-14-1-1256556.html?...
In diesen Absatz in dem Artikel ...
Zitat:
Zunächst zum Diesel, bei dem die geringe Verdichtung mehrere Vorteile bieten soll: Die niedrige Verdichtung erlaubt es, den Kraftstoff früher einzuspritzen. Die Entzündung erfolgt infolgedessen langsamer, das Gemisch verbrennt homogener und kühler. Daraus ergeben sich geringere NOx- und Rußemissionen, Mazda kann deswegen auch auf eine NOx-Nachbehandlung verzichten und erreicht dennoch Euro-6-konforme Abgaswerte. Außerdem führt der längere Verbrennungsverlauf zu einem höheren Expansionsverhältnis – dadurch sei die tatsächliche Arbeitsleistung höher, was laut Mazda die Hauptursache für den geringen Verbrauch ist.
... verstehe ich das fett markierte nicht. Von meinem Verständnis her ist das Expansionsverhältnis über die Geometrie vorgegeben; Gasvolumen am Anfang des Arbeitstakt im Verhältnis zu dem am Ende.
Hat das wer verstanden, kann das erklären?
Hab den Kontext nicht gelesen, aber berücksichtige folgendes: Die Flamme hat eine Abbrandgeschwindigkeit (plus Frühzündung), der Kolben rennt nach unten. Je schneller der Kolben, desto tiefer steht der im Mittel und das senkt den Spitzendruck. Grenzwert: Kolben fast so schnell wie die Flamme, Expansion effektiv Null und damit volle Flammtemperatur am Auslassventil. Theoretisch. Praktisch gibt irgendwas vorher mechanisch auf.
Daher sind Turbos unter hoher Drehzahl rechnerisch ineffizienter als Sauger - weil Sauger höher verdichten können und damit die angebotene Energie besser nutzen. Im Teillast gewinnt der Turbo durch weniger Drosselverluste und geringere bewegte Massen.
Zitat:
@GaryK schrieb am 10. Juni 2015 um 17:07:32 Uhr:
Hab den Kontext nicht gelesen, aber berücksichtige folgendes: Die Flamme hat eine Abbrandgeschwindigkeit (plus Frühzündung), der Kolben rennt nach unten. Je schneller der Kolben, desto tiefer steht der im Mittel und das senkt den Spitzendruck. Grenzwert: Kolben fast so schnell wie die Flamme, Expansion effektiv Null und damit volle Flammtemperatur am Auslassventil. Theoretisch. Praktisch gibt irgendwas vorher mechanisch auf.
Daher sind Turbos unter hoher Drehzahl rechnerisch ineffizienter als Sauger - weil Sauger höher verdichten können und damit die angebotene Energie besser nutzen. Im Teillast gewinnt der Turbo durch weniger Drosselverluste und geringere bewegte Massen.
Hallo Gary, danke für den Ansatzpunkt. Viel mehr Kontextinfos sind übrigens nicht in dem Artikel, außer eben der der Diesel außerordentlich niedrig (!) verdichtet.
Das mit dem Flammgeschwindigkeit verstehe ich im Prinzip. Muss mich da von dem klassischen Modell mit der im Prinzip beliebig langsamen Maschine ohne dynamische Effekte in der Expansion verabschieden.
Das mit der höheren Effizienz durch höhere Verdichtung ist auch klar, das sogar ohne jeden Effekt der Flammgeschwindigkeit, weil das Ideal eben Expansion ins Unendliche wäre, bis im Zylinder Umgebungsdruck herrscht, alle Energie genutzt wurde.
Ich verstehe aber genau deswegen nicht, warum dieses ScyActive Ding mit langsamerer Verbrennung und niedriger Verdichtung effektiver sein soll ?!
Zitat:
@teppich010 schrieb am 10. Juni 2015 um 15:15:12 Uhr:
@martins
Gibt es eine Begründung dazu ? 236 km/h ist ja eine seltsame Zahl und 147 mph ergeben für mich auch keinen Sinn. Aber auch die 257 km/h sind kein guter Wert bei 314 PS.
Der Mustang V8 letzten beiden Generationen (05-14 und 14-aktuell) ist bei rund 240km/h abgeregelt. Das EU Modell der aktuellen Generation bei 250km/h. Beides sind wohl willkürlich festgelegt Werte.
Der alte 4.6L V8 mit 305PS (05-10) läuft offen knapp 260km/h, der aktuelle 5.0 V8 mit 420PS (11-aktuell) knapp 280km/h. Die Endübersetzungen im letzten Gang sind bei allen extrem lang, bei den 05-10er z.B. bis rund 360km/h. Der 4. geht bis 240km/h, dort erreicht der Wagen also seine (abgeregelte) Endgeschwindigkeit. Offen geht dem Wagen dann einfach, bei knapp 260km/h und gut 4300U/min, die Puste aus. Die neuen haben zwar mehr Leistung und 6 Gänge, sind aber noch länger übersetzt.
Das versteh ich auch immer nicht... Die Corvette hat jetzt 7!!! Gänge. Und der 5.6.7. sind so arschlang. Da müssts für die Europaversion ne kürzere Übersetzung geben, von mir aus an der Hinterachse.
@martins42
Zitat aus dem Artikel: "Zunächst zum Diesel, bei dem die geringe Verdichtung mehrere Vorteile bieten soll: Die niedrige Verdichtung erlaubt es, den Kraftstoff früher einzuspritzen. Die Entzündung erfolgt infolgedessen langsamer, das Gemisch verbrennt homogener und kühler. "
Kostet sicher Wirkungsgrad, aber es senkt genau so sicher die Stickoxid-Emissionen.
der Satz "Außerdem führt der längere Verbrennungsverlauf zu einem höheren Expansionsverhältnis – dadurch sei die tatsächliche Arbeitsleistung höher, was laut Mazda die Hauptursache für den geringen Verbrauch ist. " ist kontraintuitiv. Berücksichtige aber, dass der Diesel bei Mazda früher als normal eingespritzt wird, somit findet ein großer Teil des (ineffizienten) Zündverzugs noch in der Aufwärtsbewegung statt. Was den Schwerpunkt der Verbrennung tatsächlich dichter an den OT schieben könnte. Was ich nicht verstehe: Wieso eine leichte Vorverlegung des Einspritzzeitpunkts bei klassischen 16-18:1 nicht so einfach geht. Kann natürlich sein, dass die "Party" zu früh startet.
Beim Otto wird man einfach frühes oder spätes Einlass schließen machen, damit sinkt das effektive Vierdichtungsverhältnis wieder unter das geometrische und die Expansion ist größer als die Kompression. Kein unbekanntes Konzept siehe Prius. Miller oder Atkinson sind hier die Schlagwörter.
Beim Diesel bringt eine frühe Einspritzung Wirkungsgrad, weil der Anteil der vorgemischten Verbrennung steig, und die verbrennt schlagartig. Das ist der Gleichraumanteil im Seiliger Prozess. Der Anteil der Diffusionsverbrennung ist der Gleichdruckanteil.
Der Dieselmotor ist im Druck begrenzt weil das Material das einfach nicht mit macht, zumindest nicht ohne das es mehr kostet. Je mehr ich geometrisch Verdichte, umso weniger kann ich in Gleichraumverbrennung stecken wegen dem Pmax. D.h. hat der Motor mit 14:1 seine Vorteile.
Nachteil ist aber die Stickoxide steigen(kann man mit AGR bekämpfen) und der Dieselschlag, also das typische Nageln wird lauter. Da muss man dann besser dämmen.
Zitat:
@kev300 schrieb am 10. Juni 2015 um 11:25:01 Uhr:
Naja bei den Turbodownsizern spielt ja auch der Turbo eine Rolle.
Wenn man beim 1.8er TFSI schon ab 4000RPM merkt wie ihm die Puste ausgeht, warum sollte der dann unnötig über 7000 drehen?
Beim neuen Type-R soll der Turbo laut Berichten ja bis 7000 Dampf haben. Der Motor könnte Honda Typisch sicherlich höher drehen, aber es macht keinen Sinn.
@kev300
Ja da liegst du richtig, die Größe des Laders und des A/R sind entscheidend, aber auch die Nockenwellen.
Der Grund warum die heutigen Turbomotoren in den oberen Drehzahlen relativ zäh werden liegt meist an der Auslegung des Turbo.
Heute muss der Motor ab Leerlaufdrehzahl überspitzt gesagt 1bar anliegen haben. Durch kleine Lader und A/R Verhältnisse wird dieses ziel zwar erreicht allerdings wird bei den höheren Drehzahlen dieser Vorteil zum Nachteil.
Wechselt man bei einem 1,8T mit einem Gt28rs von einem 0,63er zu einem 0,82er Abgasgehäuse, merkt man schon den unterschied deutlich.
Der Evo 9 hier erreicht seine Leistung erst bei 12000rpm
https://www.youtube.com/watch?v=GrPOaRGUUcE
Mittlerweile hat der Evo runde 2000ps bei 3bar Ladedruck und 12200rpm
https://www.youtube.com/watch?v=dsmYcxQ4RT0