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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Zitat:
@Kamui77 schrieb am 3. Dezember 2015 um 01:14:10 Uhr:
Es hat nichts mit Statistik oder Testfahrten zu tun - wie bereits geschildert sind bei Spritmonitior nicht die Leute mit dem schweren Gasfus unterwegs. Du legst Dir hier leider nur die Argumente so zurecht wie Du sie gerade haben willst, scheinbar nur um das Downsizing Konzept zu verteidigen.
Wenn Du auch mal meine Beiträge durchlesen würdest, so müsstest Du feststellen, dass ich kein Fan von Downsizing bin, logischerweise habe ich es auch nicht nötig, hier irgendetwas zu "verteidigen". Wie Du außerdem auf den Schirm kommst, dass alle Spritmonitor - Nutzer automatisch sparsam fahren, ist mir schleierhaft. Aber selbst wenn es so wäre: Sparsam ist nicht sparsam und die Nutzungsart (Stadt oder Landstraße) weicht auch stark voneinander ab. Ich würde ja echt nichts sagen, wenn Du persönlich beide Modelle mit konstant 130 km/h über eine Strecke von mehreren 100 km gefahren wärst und dann eine Differenz feststellbar wäre, aber in der jetzigen Form sind die Werte nicht relevant. Sieh das bitte ein, wenn Du ernst genommen werden möchtest.
Bezüglich der Turbokompetenz von Toyota noch etwas: Der angesprochene 1.2 Turbo im Auris arbeitet nach dem Millerprozess, ist somit hochmodern konstruiert. Dementsprechend hat er erst kürzlich in einem Vergleichtest in einem deutschen Automagazin (ich meine, es war die Auto Zeitung) einen vergleichbaren Ford Focus 1.0 Eco Boost hinsichtlich des Minimalverbrauchswertes um einen ganzen Liter (!!) auf 100 Kilometer unterboten.
Zitat:
@GaryK schrieb am 3. Dezember 2015 um 14:20:55 Uhr:
Nein, wie kommst du auf das schmale Brett?
Wie erklärst Du dann die sehr geringe Anfettung beim Ford Eco Boost? Oder bei der neueren VW - Version EA211?
@Crankshafter
Das ist nicht ganz richtig mit dem Toyota 1.2L ESTEC.
Es handelt sich dabei um den Motor 8NR-FTS mit VVT-iW Ventilsteuerung und D-4T Direkteinspritzung. Dieser Motor kann frei zwischen Atikinson- und Ottozyklus wählen. Video Beim Atkinsonzyklus schließt das Einlassventil im Verdichtungszyklus später, ein Teil der Luft fließt wieder zurück ins Saugrohr und es steht ein geringeres Treibstoff-Luft-Gemisch zur Explosion zur verfügung. Diese geringere Energie kann sich im Expansionszyklus aber auf den ganzen Zylinderraum ausbreiten. Am Ende des Tages sinken aber Maximalleistung und Drehomment.
Beim Millerzyklus dagegen, wird das Einlassventil früher - noch während des Ansaugtakts geschlossen. Diese Technik wurde bei Mazda eingesetzt und seit neuestem auch im Audi 2.0 TFSI Link
Eine Untersuchung der TU Graz zu beiden Varianten am Turbodiesel hat sogar ergeben, dass sich der Atkinson-Zyklus hierbei überhaupt nicht eignet. Link
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 3. Dezember 2015 um 16:06:41 Uhr:
Eine Untersuchung der TU Graz zu beiden Varianten am Turbodiesel hat sogar ergeben, dass sich der Atkinson-Zyklus hierbei überhaupt nicht eignet. Link
OMG, Miller / Atkinson machen schon lange bei keinem Diesel sinn. Dass man so etwas überhaupt untersucht. 🙄
Diesel Motoren sind sowieso immer entdrosselt, weil sie die Drosselklappe immer offen haben und die Leistung nur mit der Einspritzmenge regeln.
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Zitat:
@CrankshaftRotator schrieb am 3. Dezember 2015 um 15:04:24 Uhr:
Wie erklärst Du dann die sehr geringe Anfettung beim Ford Eco Boost? Oder bei der neueren VW - Version EA211?
Dass das Auslassventil z.B. einiges aushält. Die Anfettung senkt die Abgastemperatur. Halten alle Komponenten auch Lambda=1 nebst Drehzahl aus, dann brauchts diese schlichtweg nicht oder erst sehr spät. Mein V6 z.B. müsste unter rund 3500-4000 Touren (bzw. Schaltsaugrohr auf "untere Stufe, geringe Ventilüberschneidung"😉 bzw. Teillast gar nicht anfetten, er machts trotzdem. Der 1.4i im gleich alten A2 fettete z.B. kaum an, maximal Lambda 0.92 lt. Messung. Dass ohne Anfettung und der inhomogenen Gemischbildung NOxe vor-Kat hochgehen ist unvermeidlich.
Wahrscheinlich sind die CPUs der Steuergeräte so viel besser geworden, dann diese nun erheblich differenziertere Kennfelder fahren können. Dazu kann auch gehören, nicht pauschal 20% mehr Kraftstoff draufzulegen nur weil sich das Gaspedal leicht nach unten bewegt hat. Auf dieser Stufe "regelt" noch mein V6 (ASN Motor).
@Kamui: Die Technik des vorzeitigen Ventilschließens ist bereits seit 2006 (N52 Motor) im Valvetronic System von BMW realisiert. Langsam kommt das auch bei Turbos hoch, nur machts da etwas weniger "Spass" als bei reinen Saugern. Mit Notwendigkeit interner AGR kommst du um variable Nockenwellen allerdings auch beim Turbo nicht drumrum, jedenfalls um eine Phasenverschiebung.
Kamui, Du hast recht, da hab ich Atkinson / Miller schlicht verwechselt. Ist aber letztendlich nicht sonderlich relevant, weil es mir nur darum ging, zu unterstreichen, dass ein neuartiger Verbrennungsprozess genutzt wird (wie beim Toyota Prius).
Gary, danke für die Erläuterung. Interessant trotzdem, dass die Anfettung genau dann zurückgefahren wurde, als die Krümmer wassergekühlt wurden.
Zitat:
@GaryK schrieb am 3. Dezember 2015 um 16:20:25 Uhr:
Wahrscheinlich sind die CPUs der Steuergeräte so viel besser geworden, dann diese nun erheblich differenziertere Kennfelder fahren können. Dazu kann auch gehören, nicht pauschal 20% mehr Kraftstoff draufzulegen nur weil sich das Gaspedal leicht nach unten bewegt hat. Auf dieser Stufe "regelt" noch mein V6 (ASN Motor).
......
in chemiefragen bist du zwar nicht zu schlagen, aber hier täuscht du dich. die brauchen 'mehr rechenpower' allenfalls um irgendwelche prüfzyklen zu verar$chen oder mit echtzeitverschlüsselung tunern das leben schwer zu machen.
ich nehm mal als beispiel die digifant aus meinem lieblings-basteloldie:
der prozessor der digifant, ein motorola 68HC11 (uralt-8bit), hat zwar 'nur' 2Mhz. aber das sind:
zwei million zyklen pro sekunde. oder anders gesagt, bei einem motor, der vielleicht 7000 u/min läuft, dreht der prozessor die meiste zeit däumchen.
damit schafft der locker 3 zündkennfelder mit interpolation + zig korrekturkennfelder für temperatur, ansaugluft usw.usf.
und eine doppelt so hohe auflösung des kennfeldarrays heißt nicht doppelt so gut.
die gleiche taktfrequenz hatte übrigens der bordcomputer der ersten mondlandung. der hatte nur bedeutend weniger speicher mit 4kb😁
@GaryK
Moment, meinst Du jetzt dass bei BMW der N52 Motor gezielt als Millerzyklus Motor entworfen wurde?
Ich bin gerade auf die Suche gegangen, aber ich sehe zum N52 jetzt die Kombination Doppel VANOS (parallel zu Honda VTC, bzw. Toyota Dual VVT-i) und Valvetronic (parallel zu Honda VTEC, bzw. Toyota VVTL-i/Valvematic). Dadurch entfallen die Drosselklappenverluste wie bei anderen Motoren. Einen direkten Verweis auf eine Operation im Miller-Zyklus habe ich nicht gefunden. 😕
@sukkubus
Vergallopierst du dich nicht gerade? 2MHz heisst, dass die CPU bestenfalls (!) 2Mio Instruktionen pro Sekunde abarbeiten kann.
Ich denke doch, dass für so eine Mess- und Steuerabwicklung locker mal ein paar Tausend Instruktionen abgearbeitet werden. Das sind ja alles Primitives, Ladeoperationen, Register verrechnen, Port IO etc.
Oder?
Zitat:
@martins42 schrieb am 3. Dezember 2015 um 18:52:22 Uhr:
@sukkubus
Vergallopierst du dich nicht gerade?
Ja, und zwar völlig.
Ich habe zwar die aktuellen Daten nicht im Kopf, aber die Prozessoren dürften mittlerweile im 100 MHz-Bereich laufen und rechnen mit 16 oder 32 Bit.
Man muss ja bedenken, dass hunderte von Funktionen quasi parallel abgearbeitet werden. Alleine eine Division erfordert viele Einzelschritte zur Berechnung (siehe unten).
Zitat:
2MHz heisst, dass die CPU bestenfalls (!) 2Mio Instruktionen pro Sekunde abarbeiten kann.
Ich denke doch, dass für so eine Mess- und Steuerabwicklung locker mal ein paar Tausend Instruktionen abgearbeitet werden. Das sind ja alles Primitives, Ladeoperationen, Register verrechnen, Port IO etc.
Oder?
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 3. Dezember 2015 um 18:06:45 Uhr:
Einen direkten Verweis auf eine Operation im Miller-Zyklus habe ich nicht gefunden. 😕
Reversible Volumenarbeit. Ist das Einlassventil zu, kann sich der Kolben nach unten bewegen und diese Volumenarbeit wird auf dem Weg nach oben zurückgewonnen. Partieller "Miller", ab "Einlassventil zu" befindet der sich im Miller Cycle. Allerdings ist die Auslegung des Motors anders. Echter "Miller" freut sich über die höhere effektive Expansion und hat wenig Leistung je Volumen, der Valvetronic geht auf viel Leistung je Hubraum, dafür verringerte Drosselverluste.
@Rael: Bei der Rechenpower gings mir eher um Modelle um den Einfluss der Eingangsparameter auf die Temperatur kritischer Bauteile zu berücksichtigen. Im SPS Bereich nennt sich sowas eine modellbasierte prediktive Regelung, die Gleichungssysteme dahinter sind nicht "ohne".
@CrankshaftRotator
Das Problem beim Toyota Downsizing Turbo im Atkinson Zyklus ist, dass bei diesem Verfahren die Verdichtungsleistung nicht den 1.2L Hubraum ausmacht, sondern tatsächlich darunter liegt (vermutlich so um die 0.8L*) und die Leistungs eines Motors mit kaum 1.0L* entwickeln kann. Dieser bescheidenen Kraftquelle stehen jetzt ein Fahrzeuggewicht von 1.200kg gegenüber. Der hohe NOx und Partikelausstoß sind dann nur die logische Folge und das finde ich deswegen auch nicht gut.
*Ich komme auf meine Liter Hubraumangaben auf Grund dieses anschaulichen Videos von Lexus, in welchem der Atkinson Motor im CT200h, Prius und Auris Hybrid erklärt wird. Normalerweise gehört zu einem Atkinson Motor größerer Hubraum um eine gewisse Grundleistung sinnvoll erzeugen zu können.
@GaryK
Alles klar, dann habe ich das so verstanden dass es das gleiche Wirkprinzip wie die Valvematic von Toyota um die Drosselverluste zu vermeiden und die Einlassventile schliessen sich im Ansaugtakt an Stelle der Drosselklappe.
Zitat:
@GaryK schrieb am 3. Dezember 2015 um 20:57:00 Uhr:
@Rael: Bei der Rechenpower gings mir eher um Modelle um den Einfluss der Eingangsparameter auf die Temperatur kritischer Bauteile zu berücksichtigen. Im SPS Bereich nennt sich sowas eine modellbasierte prediktive Regelung, die Gleichungssysteme dahinter sind nicht "ohne".
Ist im Auto nicht anders. Bosch verwendet einen Infineon TriCore Prozessor, der mit dem 8 Bit 2 MHz Oldtimer von sukkubus so ziemlich nichts zu tun hat. Und nein, der langweilt sich zwischendurch bestimmt nicht.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 3. Dezember 2015 um 01:14:10 Uhr:
Zumindest hast Du beim Ford Mondeo 1.0 Ecoboost schon mal die NOx Problematik gesehen. Darf ich fragen was für ein Auto Du privat fährst?
Da schauen Wir mal nach den Fakten.
Zitat:
Der benzinbetriebene Mondeo verfehlte seine Euro-6-Angabe. Absolut gesehen produzierte er zwar die wenigsten Stickoxide, bei ihm fielen jedoch die hohen Werte in der Stadt mit vielen Ampeln und Anfahrsituationen am Berg auf, wo er sogar mehr NOX ausstieß als drei der Diesel.
Sprich der Motor fällt nur in Ausnahmesituationen negativ auf und das ist wohl kein Wunder wenn man ein Modell wählt das grenzwertig schwach Motorisiert ist. Wie das Ergebnis wohl mit einem Focus oder Fiesta ausgefallen wäre?
Normgrenzwert sind 0,06g/km und der pöse Motor kam bei diesem Test auf wahrlich skandalöse 0,096g/km was den Faktor 1,6 ergibt und damit sogar die zukünftigen Vorgaben erfüllt.
Wahrlich ein Skandal, aber eher die Berichterstattung als der Motor.
QuelleWas Spritmonitor angeht, logischerweise wird die Seite verlässlicher je mehr Teilnehmer dabei sind und eine hohe Zahl an Tankungen eintragen. Je mehr Daten desto weniger fallen Ausreißer ins Gewicht.
Wenn Ich von Meinem ausgehe liege Ich im vorderen Bereich unterm Schnitt und auch die Bestwerte sind in meinen Augen realistisch möglich, bei entsprechender Fahrweise. Denn der Verbrauch lässt sich auf eine 6 vor dem Komma drücken wenn man längere Strecken gemütlich fährt.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 3. Dezember 2015 um 18:06:45 Uhr:
Ich bin gerade auf die Suche gegangen, aber ich sehe zum N52 jetzt die Kombination Doppel VANOS (parallel zu Honda VTC, bzw. Toyota Dual VVT-i) und Valvetronic (parallel zu Honda VTEC, bzw. Toyota VVTL-i/Valvematic). Dadurch entfallen die Drosselklappenverluste wie bei anderen Motoren.
Dein Beitrag erweckt (zumindest für mich) den Eindruck, als wären die japanischen Systeme zeitgleich zu denen von BMW entstanden. Nur der Ordnung halber: BMW war da um Jahre früher mit auf dem Markt (z.B. Einfach-VANOS 1992, VVT-i 1996, Doppel-VANOS 1997, Dual VVT-i 1998, Valvetronic 2001, Valvematic 2007).