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.
4489 Antworten
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 3. Dezember 2015 um 23:18:03 Uhr:
@CrankshaftRotatorDas 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.
Bei normaler Fahrt in der Ebene reicht die Leistung von 0.8L Hubraum locker nur beim Beschleunigen und auf der Autobahn ist etwas mehr Leistung nötig.
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 3. Dezember 2015 um 23:38:06 Uhr:
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).
Was genau meinst Du mit dem "i" hintendran?
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 3. Dezember 2015 um 20:39:10 Uhr:
Ja, und zwar völlig.Zitat:
@martins42 schrieb am 3. Dezember 2015 um 18:52:22 Uhr:
@sukkubus
Vergallopierst du dich nicht gerade?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).
Dachte ich mir. Im embedded Bereich ist man aus Gründern der Betriebssicherheit zwar immer konservativer (arbeitet die NASA eigentlich immer noch mit dem Zilog Z80?), aber immerhin ist man beim Otto-Normal-Computing heutzutage ja routinemäßig bei 3GH 64 Bit Quad Core, die wichtigsten Instruktionen in RISC-Design abgebildet, intelligente Prefetch-Pipelines u.v.a.m. Auch Floating Point tut nicht mehr sooo weh, seit dem die FPU, die die meisten dieser Dinge in Hardware mit wenigen Takten kann, mit auf dem Chip integriert ist.
Gegenüber der Motorola 60xxx ist man da heute mit 4 bis 5 Größenordnungen höherer Leistung unterwegs. (Ansonsten hätte man ja auch Moores Gesetz widersprochen. 😉 )
@Sir Donald
Richtig, wenn ein kleiner Motor die Arbeit eines viel größeren Motors übernehmen soll, dann muss der auch mehr Energie erzeugen. Somit steigen Temperaturen und damit logischerweise auch der NOx Ausstoß. Zum Mondeo 1.0 Ecoboost liegen auch die Schadstofftypprüfwerte im NEFZ Test vor, diese sind im entsprechenden Thread verlinkt. Auch dort ist ein erhöhter NOx Ausstoß messbar.
@Rael_Imperial
Ich übernehme mal Deine BMW Aufstellung und füge Ergänzungen für Honda und Toyota ein
DOHC VTEC 1983, SOHC VTEC 1991, Einfach-VVT 1991, SOHC VTEC-E 1992, Einfach-VANOS 1992, SOHC 3-Stage-VTEC 1995, VVT-i 1996, Doppel-VANOS 1997, Dual VVT-i 1998, VTC 2000, VVTL-i 2000, DOHC i-VTEC 2001, Valvetronic 2001, SOHC i-VTEC 2005, VCM 2005, VVT-iE 2006, Valvematic 2007, E-VTC 2013, VVT-iW 2014
Jetzt kann man es zeitlich ganz gut einordnen.
@RedRunner10
Beim normalen Fahren in der Ebene reicht schon ein 10kW Elektromotor um eine bestimmte Geschwindigkeit zu halten - so konnte Hondas Jazz IMA Mildhybrid im Stadtverkehr elektrisch segeln ohne Treibstoff zu verbrennen. Leistungsspitzen sind wie von Dir genannt beim Beschleunigen, bei Autobahnfahrten und natürlich auch beim Anfahren aus dem Stand - deswegen ist auch der Treibstoffverbrauch im städtischen Stop&Go Verkehr höher. Da laufen Vollhybride außer Konkurrenz, weil sie elektrisch anfahren.
@CrankshaftRotator
Das "i" hintendran ist Bestandteil des Toyota Markennamens "VVT-i" (Variable Valve Timing intelligent system) welches eine stufenlose Verstellung der Ventilöffnungszeiten per Flügelrad beschreibt. Ich habe in meinem Technik Blog einige Links und Videos zum Thema
Ähnliche Themen
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 4. Dezember 2015 um 01:57:35 Uhr:
@Sir DonaldRichtig, wenn ein kleiner Motor die Arbeit eines viel größeren Motors übernehmen soll, dann muss der auch mehr Energie erzeugen. Somit steigen Temperaturen und damit logischerweise auch der NOx Ausstoß.
Physikalisch blödsinn. Für NOx zählt (in erster Näherung) Homogenität des Gemisches, sowie die Luftmasse und das Lambda. Danach gehts in den Kat und was dessen "Konstrukteure" können bzw. die Einkäufer des Automobilherstellers bereit sind zu bezahlen.
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 3. Dezember 2015 um 23:23:14 Uhr:
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.
das mag ja sein, wenn er nefz-verar$chungsroutinen und dinge, den tunern das leben schwer zu machen hat, zu verarbeiten hat.
es ist aber nicht nötig und trotzdem overkill. das wird höchstens eingebaut, weils halt auf dem markt ist und es in prospekten besser klingt mit 32-bit und schlagmichtot-Mhz😁 damit läßt sich otto-normal-autokäufer beeindrucken.
macht aber nicht wirklich sinn.
ausgelastet ist so ein prozessor nicht im auto, mit motoren, die seltenst mehr als 7000 1/min schaffen.
selbst bei 8-bit kann man noch eine komplette ausgabe für die betriebsparameter und eine art flexfuel-version implementieren. und das ding ist trotzdem nicht ausgelastet und man braucht verzögerungsschleifen. komischerweise läuft der aber besser als mancher moderne wagen.
so what?
ok, ich will jetzt nicht von vw's programmiertricks anfangen🙄
mit 'modernen' pc's überhaupt nicht zu vergleichen, weil auf den dingern mittlerweile spiele in echtzeit und spielfilmqualität laufen, wo zu jurassic-parc-zeiten für eine spielfilmminute tage gerechnet wurde.
das braucht rechenpower ohne ende. da liegen wir mittlerweile bei einer bildauflösung von 4K bei fast 20 000 000 polygonen pro sekunde.
aber nicht für kümmerliche rechenoperationen bei motoren, die bestenfalls knapp 7000 die minute drehen😁
Zitat:
@GaryK schrieb am 4. Dezember 2015 um 10:04:38 Uhr:
Physikalisch blödsinn. Für NOx zählt (in erster Näherung) Homogenität des Gemisches, sowie die Luftmasse und das Lambda. Danach gehts in den Kat und was dessen "Konstrukteure" können bzw. die Einkäufer des Automobilherstellers bereit sind zu bezahlen.Zitat:
@Kamui77 schrieb am 4. Dezember 2015 um 01:57:35 Uhr:
@Sir DonaldRichtig, wenn ein kleiner Motor die Arbeit eines viel größeren Motors übernehmen soll, dann muss der auch mehr Energie erzeugen. Somit steigen Temperaturen und damit logischerweise auch der NOx Ausstoß.
Und der Mondeo hat ja nicht mal einen NOx-Kat.
Das Problem ist das Sesselfurzer mit offensichtlich nur rudimentären Kenntnissen der Physik und Chemie Vorgaben machen die sich in der Praxis nur schwer umsetzen lassen.
Zitat:
@sukkubus schrieb am 4. Dezember 2015 um 11:36:44 Uhr:
das mag ja sein, wenn er nefz-verar$chungsroutinen und dinge, den tunern das leben schwer zu machen hat, zu verarbeiten hat.Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 3. Dezember 2015 um 23:23:14 Uhr:
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.
Völliger Quatsch.
Zitat:
es ist aber nicht nötig und trotzdem overkill.
Ach so, die Hersteller bauen das nur ein, weil die Kosten ansonsten zu niedrig wären, oder?
Zitat:
das wird höchstens eingebaut, weils halt auf dem markt ist
Nein, das Zeug ist nicht einfach so "auf dem Markt", sondern wurde eigens für den Zweck zielgerichtet entwickelt.
Zitat:
und es in prospekten besser klingt mit 32-bit und schlagmichtot-Mhz😁 damit läßt sich otto-normal-autokäufer beeindrucken.
In welchem Autoprospekt steht denn drin, mit welchem Prozessor und mit welcher Taktrate das Steuergerät arbeitet? Das will ich aber mal sehen!
Zitat:
macht aber nicht wirklich sinn.
Deine Aussagen machen keinen Sinn, da sie jedweder Grundlage und Wissen entbehren.
Zitat:
ausgelastet ist so ein prozessor nicht im auto, mit motoren, die seltenst mehr als 7000 1/min schaffen.
Du glaubst also ernsthaft, dass ein Motorsteuergerät nichts anderes zu tun hat, als maximal alle 4 ms (4-Zylinder) eine Einspritzung und eine Zündung abzusetzen??
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 4. Dezember 2015 um 01:57:35 Uhr:
@Rael_ImperialIch übernehme mal Deine BMW Aufstellung und füge Ergänzungen für Honda und Toyota ein
DOHC VTEC 1983, SOHC VTEC 1991, Einfach-VVT 1991, SOHC VTEC-E 1992, Einfach-VANOS 1992, SOHC 3-Stage-VTEC 1995, VVT-i 1996, Doppel-VANOS 1997, Dual VVT-i 1998, VTC 2000, VVTL-i 2000, DOHC i-VTEC 2001, Valvetronic 2001, SOHC i-VTEC 2005, VCM 2005, VVT-iE 2006, Valvematic 2007, E-VTC 2013, VVT-iW 2014
Jetzt kann man es zeitlich ganz gut einordnen.
Interessante Aufstellung, danke!
Wobei aber alles vor dem Einfach-VANOS nur zwischen zwei Profilen bzw. Stellungen umschalten konnte (soweit ich mir die Systeme jetzt auf die Schnelle ansehen konnte).
Zitat:
@Sir Donald schrieb am 4. Dezember 2015 um 11:46:38 Uhr:
Und der Mondeo hat ja nicht mal einen NOx-Kat.
Wozu? Der Drei-Wege-Kat kann NOx verarbeiten. Speicherkats brauchts eigentlich zwingend nur für Magermix/Schichtlader.
@GaryK
Die Homogenität des Gemisches ist in erster Linie für eine saubere Verbrennung ohne Partikelausstoß ausschlaggebend. Deswegen haben ja sämtliche Turbodiesel mit Common-Rail-System sowie alle Benziner und Turbobenziner mit Direkteinspritzung ein Partikelproblem (beim Diesel ist wenigstens noch ein Partikelfilter verbaut).
Beim Turbo haben wir hauptsächlich ein Problem mit thermischem NOx, denn es wird der gleiche Brennstoff (in diesem Fall Benzin) verwendet mit dem gleichen Anteil an Brennstoff-NOx. Bei allen Schadstofftypprüfwerten zeigen sich bei Turbobenzinern ein Mehrfaches an NOx-Ausstoß im Vergleich zum Saugbenziner, selbst bei höherem Hubraum und höherer Leistung des Saugbenziners.
Der Speicherkat wird dann wichtig, sobald in den USA oder anderswo Realtestprüfungen eingeführt werden und Turbobenziner wie z.B. der Auris 1.2T bereits im läppischen NEFZ Papiertest die NOx Grenzwerte des CARB nichtmehr einhalten können. In Deutschland mögen sich die Kunden freiwillig vergiften lassen, im Ausland wehrt man sich dagegen und auch die Behörden greifen ein.
@Rael_Imperial
Bitte, gern geschehen. Und Du hast Recht, dass die Systeme vor Vanos mittels zweier Drehzahlprofile gesteuert waren. Das Einfach-Vanos war dann ein System zur Steuerung der Ventilöffnungszeiten mit drei Drehzahlprofilen (Niedrig, Mittel, Hoch). Link im BMW Lexikon Video zu VANOS
Zitat:
Im unteren Drehzahlbereich werden die Einlassventile spät geöffnet, und damit wird eine Verbesserung der Leerlaufqualität und des Rundlaufs erzielt. Die frühe Ventilöffnung im mittleren Drehzahlbereich sorgt für ein deutlich höheres Drehmoment und eine innermotorische Abgasrückführung, das heißt eine Senkung von Verbrauch und Emission. Für die volle Leistung im höheren Drehzahlbereich werden die Ventile wieder später geöffnet.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 4. Dezember 2015 um 14:34:18 Uhr:
@Rael_ImperialBitte, gern geschehen. Und Du hast Recht, dass die Systeme vor Vanos mittels zweier Drehzahlprofile gesteuert waren. Das Einfach-Vanos war dann ein System zur Steuerung der Ventilöffnungszeiten mit drei Drehzahlprofilen (Niedrig, Mittel, Hoch). Link im BMW Lexikon Video zu VANOS
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 4. Dezember 2015 um 14:34:18 Uhr:
Zitat:
Im unteren Drehzahlbereich werden die Einlassventile spät geöffnet, und damit wird eine Verbesserung der Leerlaufqualität und des Rundlaufs erzielt. Die frühe Ventilöffnung im mittleren Drehzahlbereich sorgt für ein deutlich höheres Drehmoment und eine innermotorische Abgasrückführung, das heißt eine Senkung von Verbrauch und Emission. Für die volle Leistung im höheren Drehzahlbereich werden die Ventile wieder später geöffnet.
Soweit die BMW-Presseabteilung.
In der Realität gibt es keine scharfen Grenzen, sondern die Steuerzeiten liegen in Kennfeldern und werden zu jedem Motorbetriebspunkt passend gesteuert. Und zwar stufenlos.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 4. Dezember 2015 um 14:34:18 Uhr:
Die Homogenität des Gemisches ist in erster Linie für eine saubere Verbrennung ohne Partikelausstoß ausschlaggebend. Deswegen haben ja sämtliche Turbodiesel mit Common-Rail-System sowie alle Benziner und Turbobenziner mit Direkteinspritzung ein Partikelproblem.
Auch Wirbel, - und Vorkammerdieselmotoren haben ein Problem mit Rußbildung.
@Rael_Imperial, was meintest Du denn nun mit dem "i"? Ich kenne es bei BMW folgendermaßen: Ab 1992 VANOS (Einlassnockenwelle verdrehbar), ab 1998 das Ganze dann auch auf der Auslassseite ("DOPPEL-VANOS"😉, und ab 2001 all das in Kombination mit der VALVETRONIC, welche auch noch den Hub der Ventile (einlassseitig) stufenlos variieren kann.
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 4. Dezember 2015 um 01:57:35 Uhr:
@CrankshaftRotatorDas "i" hintendran ist Bestandteil des Toyota Markennamens "VVT-i" (Variable Valve Timing intelligent system) welches eine stufenlose Verstellung der Ventilöffnungszeiten per Flügelrad beschreibt. Ich habe in meinem Technik Blog einige Links und Videos zum Thema
Das hatte Kamui doch schon beantwortet.
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 4. Dezember 2015 um 16:08:39 Uhr:
Das hatte Kamui doch schon beantwortet.
Ich kenne es von Toyota, aber nicht von BMW, Du hast es aber bei BMW genutzt.