ForumFahrzeugtechnik
  1. Startseite
  2. Forum
  3. Wissen
  4. Fahrzeugtechnik
  5. Missverständnis Turbo, die downsizing Seuche und wieso ich skyactive toll finde....

Missverständnis Turbo, die downsizing Seuche und wieso ich skyactive toll finde....

Themenstarteram 14. Juli 2013 um 14:01

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
Themenstarteram 14. Juli 2013 um 14:01

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 weitere Antworten
Ähnliche Themen
4489 Antworten

Stichpunkt DI und Saugrohreinspitzung:

Ist es nicht möglich einen DI so sauber zu betreiben wie einen MPI, wenn die Einspritzung sehr früh anfängt am Anfang des Ansaugtaktes?

Dann hätte der Sprit doch ungefähr genau so viel Zeit zum verdampfen wie beim Saugrohreinspritzer.

Beim DI würde eine deutliche Erhöhung des Systemdruckes hinsichtlich der Partikelemissionen helfen.

Bei Downsizing-Turbos im Volllastbetrieb wünsche ich den Fahrern viel Spaß. Das Thema ist bereits umfassender diskutiert:

TSI Motoren unter Volllast - Expresszuschlag

Fetteres Gemisch zum Kühlen des Turbo bei Volllast

Lambda Werte unter Volllast

Vollgas Test

Abgastemperaturen von bis zu 1050°

Abgasrückführung künftig auch im Benziner

Bei der reinen Direkteinspritzung in den Zylinder bleibt nicht nur weniger Zeit zur Gemischbildung, auch die Zylinderköpfe werden nicht freigespült und verkoken mit der Zeit.

Irgendwie bekommt man den Eindruck, dies alles ist das Endergebnis von Kungelei und einer automobilen Vetternwirtschaft, bei der sich Hersteller auf Kosten der Kunden alles erlauben können und ihre Bastelleien als "German engineering" verkaufen. :rolleyes:

Ich denke die kombinierte Saugrohr-/Direkteinspritzung wird mit der nächsten Motorengeneration auch die kleineren Motoren erreichen. Der Volllastverbrauch ist schon seit ein paar Jahren kein Thema mehr. Schon beim ersten 1.2 TSI stieg der Verbrauch ziemlich linear mit dem Drehmoment.

Zitat:

Bei Downsizing-Turbos im Volllastbetrieb wünsche ich den Fahrern viel Spaß. Das Thema ist bereits umfassender diskutiert:

Und trotzdem veraltet, die neuen EA211 Tsi fetten kaum noch an!

Zitat:

@Renegolf347 schrieb am 10. Dezember 2015 um 15:55:40 Uhr:

Also hat die DI Vorteile im Volllastbetrieb. Sie können doch Außerdem dem Zylinder etwas Wärme nehmen. ( fett einspritzen= Kühlung). Somit kann man die hohe Verdichtung beibehalten.

Deswegen findet man doch im Downsizingsegment nur DI.

Jein. Selbst LPG (Kältespray) direkt injiziert bringt gerade mal 12 Grad. Hatte den Spass mal gerechnet. Kurze Abschätzung: https://de.wikipedia.org/wiki/2,2,4-Trimethylpentan

Verdampfungswärme: 30 kJ/mol bzw. 0.269 MJ/kg.

Verbrennungswärme: 44 MJ/kg.

Bedeutet: bei 2000°C Flammtemperatur geht für die Verdampfung aus dem flüssigen Zustand bestenfalls 0.269/44 * 2000°C und damit 13°C drauf. Wer glaubt, dass sowas tatsächlich "kühlt", der fährt nur im Winter noch Vollgas.... Fett fahren kühlt aus ganz anderen Gründen.

Die BlueTec benze mit 1.6l Turbo fahren auch kaum/gar nicht mehr fett. Die können es sich aber bei dem geringen Hub und gerade mal 5500 Touren bei Nennleistung auch leisten.

Edit: Die "kleinen" EA 211 TSI haben gerade mal 75mm Hub und nicht mehr den alten 92mm VW Einheitskolben. Kolbenspeed runter, Geschwindigkeitsverhältnis Kolben/Flamme besser, bessere mittlere Expansion und damit kühleres Abgas. Genau wie Mercedes. Meine 3l V6 Saufziege hat lockere 6500 Touren und 93 mm ... das Ding säuft richtig und zieht zum Ausgleich obenrum kaum noch durch. Mit 75mm wäre der deutlich sparsamer, würde aber unten und in der Mitte etwas verlieren. Was man mit einem besseren Schaltsaugrohr hätte kompensieren können. Und bei höherer Bohrung wäre auch die 5V technik vom Tisch - zwei größere Einlassventile hätten gereicht und weniger Aufwand im Kopf am Ventiltrieb bedeutet. Ok, genug gelästert... Scheiß Powerpoint-Engineering aus Ingolstadt. Es wurde genommen was am Lager lag.

Aus einem "Werbebeitrag" von VW fand ich allerdings den Hinweis zum Zahnriemen gut: "Der Antrieb der Nockenwellen ist geräuscharm und leichtgewichtig, weil von einem Zahnriemen bewerkstelligt. Dessen Lebensdauer ist auf jene des Fahrzeugs abgestimmt.". Kunststück. Riemen tot -> Fahrzeug tot.

 

 

Zitat:

@Kamui77 schrieb am 11. Dezember 2015 um 18:46:11 Uhr:

TSI Motoren unter Volllast - Expresszuschlag

In diesem Thema geht es um einen recht vagen Vergleich, in welchem die Fahrweise kaum genauer erläutert wurde. Ein Labortest war das nicht.

Zitat:

Fetteres Gemisch zum Kühlen des Turbo bei Volllast

Der im Text genannte 1.8T ist ein Saugrohreinspritzer, die neueren Direkteinspritzer fetten viel weniger an. Abgesehen davon kommt dem genannten Wert von 0,79 auch so mancher Saugmotor recht nahe. Es ist ein Irrglaube, dass Sauger bei Volllast nicht anfetten würden.

Zitat:

Vollgas Test

Hier sieht man sehr schön, weshalb die Kombination "Luftwiderstand wie ein Schrankwand plus sehr hohe Höchstgeschwindigkeit" extrem verbrauchsintensiv ist, und das völlig unabhängig davon, ob ein Saug, - oder ein Turbomotor verbaut ist.

Zitat:

Abgasrückführung künftig auch im Benziner

"Künftig" auch im Benziner? Die AGR gibt es beim Benziner schon seit vielen Jahrzehnten.

Zitat:

Bei der reinen Direkteinspritzung in den Zylinder bleibt nicht nur weniger Zeit zur Gemischbildung, auch die Zylinderköpfe werden nicht freigespült und verkoken mit der Zeit

Das stimmt, ja.

 

Zitat:

@kev300 schrieb am 11. Dezember 2015 um 13:34:50 Uhr:

Stichpunkt DI und Saugrohreinspitzung:

Ist es nicht möglich einen DI so sauber zu betreiben wie einen MPI, wenn die Einspritzung sehr früh anfängt am Anfang des Ansaugtaktes?

Dann hätte der Sprit doch ungefähr genau so viel Zeit zum verdampfen wie beim Saugrohreinspritzer.

Das interessiert mich auch: was spricht dagegen?

@Crankshaft: Mein 3.0i V6 geht auf 0.81 bis 0.82 bei jeglicher Art der Beschleunigung. Wer sich die Flammgeschwindigkeiten als f(Lambda) ansieht, der ahnt warum. Siehe https://data.motor-talk.de/.../druck-zeitkurve-7863586146072730778.jpg und bitte das Phi als 1/Lambda betrachten. Wieso im KFZ statt der "optimalen" lambda 0.9 bzw. Phi 1.1 etwas fetter nahe 1.2 Phi bzw. 0.83 Lambda gefahren wird kann man sich in einer ruhigen Minute überlegen.

@OMG: Bei den meisten DI besteht wieder eine nennenswert positive Ventilüberschneidung, daher "beißen" die auch obenrum besser. Spritzt das Ding zu früh ein, landet der Sprit während der Spülphase im Kat. Turbo schreit etwas nach DI, da der Turbo "schon immer" weniger Ventilüberschneidung hatte, man will schließlich nicht mühsam aufgebauten Ladedruck durch zwei lange offene Ventile in den Auspuff jagen. Daher ist einen Sauger auf Turbo umbauen weit mehr Arbeit als nur etwas an der Kompression basteln.

Zitat:

@RedRunner10 schrieb am 11. Dezember 2015 um 19:40:48 Uhr:

Ich denke die kombinierte Saugrohr-/Direkteinspritzung wird mit der nächsten Motorengeneration auch die kleineren Motoren erreichen. Der Volllastverbrauch ist schon seit ein paar Jahren kein Thema mehr. Schon beim ersten 1.2 TSI stieg der Verbrauch ziemlich linear mit dem Drehmoment.

Du meinst bestimmt den gekühlten Abgaskrümmer bei Baureihe EA211

Zitat:

Im Volllastbetrieb wird der integrierte Abgaskrümmer und das Abgas stärker gekühlt und der Motor kann bei Volllast in einem größeren Bereich mit Lambda=1 verbrauchs- und abgasoptimiert betrieben werden.

(Seite 16)

1.0L 3-Zylinder TSI

Zitat:

Krümmer mit Wassermantel umgeben - Reduzierung der Abgastemperatur

(Seite 7)

 

Beim 1.2L TSI Baureihe EA211 habe ich auf den ersten Blick keinen gekühlten Abgaskrümmer gesehen, oder ist mir da was entgangen?

Zitat:

@0MGQoNDYjZ schrieb am 11. Dezember 2015 um 21:11:30 Uhr:

Zitat:

@kev300 schrieb am 11. Dezember 2015 um 13:34:50 Uhr:

Stichpunkt DI und Saugrohreinspitzung:

Ist es nicht möglich einen DI so sauber zu betreiben wie einen MPI, wenn die Einspritzung sehr früh anfängt am Anfang des Ansaugtaktes?

Dann hätte der Sprit doch ungefähr genau so viel Zeit zum verdampfen wie beim Saugrohreinspritzer.

Das interessiert mich auch: was spricht dagegen?

Erstens wird (betriebspunktabhängig) beim DI auch schon im Saughub eingespritzt. Aber zweitens wird beim Saugrohreinspritzer "vorgelagert", das heisst, dass bereits eingespritzt wird, kurz nachdem das Einlassventil geschlossen hat. Das Benzin hat also mindestens eine ganze Kurbelwellenumdrehung Zeit, im (warmen) Saugrohr zu verdampfen. Die Zeit ist also nicht dieselbe.

Zitat:

@Rael_Imperial schrieb am 11. Dezember 2015 um 21:30:08 Uhr:

Das Benzin hat also mindestens eine ganze Kurbelwellenumdrehung Zeit, im (warmen) Saugrohr zu verdampfen. Die Zeit ist also nicht dieselbe.

Janz jenau. Besonders extrem sind hierbei die ollen "Singlepoint" - Einspritzer. Also jene Motoren, bei denen einfach der Vergaser über Bord flog und eine einzelne Einspritzdüse an der hierbei freigewordenen Stelle Platz nahm. Das Saugrohr ist meist vom Kühlmittel beheizt und fungiert als eine Art riesige Spritverdampfungsmaschine. Bis zum Einlassventil kommt dort quasi nur noch Gas an, dementsprechend ausgezeichnet sind dann auch die Rußemissionen im Abgas.

Zitat:

@flat_D schrieb am 12. Dezember 2015 um 09:22:30 Uhr:

Dann schau Dir das mal an:

https://www.youtube.com/watch?v=J-62SiWKJzM

Es gibt zwei Faktoren für die Entstehung von Koks im Abgas: Schlechte Gemischbildung oder Sauerstoffmangel.

Da war offenbar beides relevant. ;)

Deine Antwort
Ähnliche Themen
  1. Startseite
  2. Forum
  3. Wissen
  4. Fahrzeugtechnik
  5. Missverständnis Turbo, die downsizing Seuche und wieso ich skyactive toll finde....