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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.

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Oder Blow by plus Ölnebel. Die Dämpfe der KGE werden schließlich in den Ansaugtrakt zurückgeführt. Jedenfalls bei Straßenfahrzeugen.

Habe ich in dem Video etwas übersehen, was Ihr gesehen habt? Oder: Um was geht es dabei überhaupt?

Er meinte wohl die deutlich sichtbare Abgasfahne, wenn ich ihn richtig verstanden habe.

Zitat:

@CrankshaftRotator schrieb am 12. Dezember 2015 um 20:53:40 Uhr:

Er meinte wohl die deutlich sichtbare Abgasfahne, wenn ich ihn richtig verstanden habe.

Die sehe ich aber deutlich nur bei den Schaltvorgängen.

Wo vermutlich kurz die Zündung ausgeschaltet wird und das Gemisch durch Ventilüberschneidung "durchfeuert" und sich im Auspuff entzündet. Auf nen Kat muss dort niemand Rücksicht nehmen.

Zitat:

@CrankshaftRotator schrieb am 11. Dezember 2015 um 20:49:00 Uhr:

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:

@CrankshaftRotator schrieb am 11. Dezember 2015 um 20:49:00 Uhr:

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:

@CrankshaftRotator schrieb am 11. Dezember 2015 um 20:49:00 Uhr:

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:

@CrankshaftRotator schrieb am 11. Dezember 2015 um 20:49:00 Uhr:

Zitat:

Abgasrückführung künftig auch im Benziner

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

Zitat:

@CrankshaftRotator schrieb am 11. Dezember 2015 um 20:49:00 Uhr:

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.

Ich möchte nochmal auf die Abgasrückführung zu sprechen kommen. Du hast ganz richtig geschrieben, dass es AGR beim Benziner seit Jahrzehnten gibt. In dem verlinkten Artikel ging es aber um die gekühlte Niederdruck-Abgasrückführung, welche beim Benziner noch relativ neu ist.

Dazu ein Artikel aus dem SAE von 2014 -> Cooled EGR shows benefits for gasoline engines

Zitat:

Cooling the exhaust before mixing it into the intake stream in a special heat exchanger further improves emissions and the knock limit. Bauer estimates that cooled EGR could improve the average fuel-economy from 2% to 5%, as measured on current drive cycles used by regulatory agencies.

“We especially see improvements from cooled EGR for downsized gasoline engines that are turbocharged and use direct-injection,” he said. That is because such engines are designed to run at higher loads and speeds. That is the operating region knock limit and mixture enrichment seriously affects fuel economy.

Another potential application is engines used in hybrid electric vehicles. Typically, these Atkinson-cycle engines also run at high loads and speeds, though they are not typically turbocharged or use direct-injection.

 

Der Verweis auf die {cooled external EGR} bei Atkinson Motoren findet man auch in den offiziellen Pressemeldungen von Toyota und Honda

Zitat:

@GaryK schrieb am 13. Dezember 2015 um 17:15:02 Uhr:

Wo vermutlich kurz die Zündung ausgeschaltet wird und das Gemisch durch Ventilüberschneidung "durchfeuert" und sich im Auspuff entzündet. Auf nen Kat muss dort niemand Rücksicht nehmen.

Genau das meinte ich, danke!

Zitat:

@GaryK schrieb am 11. Dezember 2015 um 21:27:55 Uhr:

 

@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.

Das Problem lässt sich doch mit der Phasenverstellung auf beiden Nockenwellen lösen.

Mir ging es auch nur um die Teillast, wo die neuen Audi und Toyota Motoren die Saugrohreinspritzung nutzen.

Zitat:

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

Zitat:

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

 

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.

Das ist für mich allerdings neu. Das würde bedeuten, dass beim Saugrohreinspritzer auf das heiße, geschlossene Einlasventil schon mal vorher drauf gespritzt wird?

Das "Saugrohr" ist bei MPI's ja nicht wirklich lang. ;)

Zitat:

@kev300 schrieb am 14. Dezember 2015 um 09:13:54 Uhr:

Das ist für mich allerdings neu. Das würde bedeuten, dass beim Saugrohreinspritzer auf das heiße, geschlossene Einlasventil schon mal vorher drauf gespritzt wird?

Das "Saugrohr" ist bei MPI's ja nicht wirklich lang. ;)

Genau das bedeutet es.

Und da die Aromaten im Benzin tolle Lösungsmittel sind und etwas später sieden als die Alkane (theoretisch: Iso-Oktan) erklärt das auch die gute Reinigungswirkung bei Ölnebel-Dreck aus der KGE. Jedenfalls wenn ein DI mit einer MPI kombiniert wird. Teillast = vorgelagerte Einspritzung, gut für den NEFZ Prüfzyklus und DI bei höheren Drehzahlen, wo schlicht die höhere Weberzahl der 200-250 bar Hochdruckanlage "gewinnt" und der Gemischbildung entsprechend hilft.

Vermutlich ist das einer der Gründe, wieso VW bei den 1.8 TFSI diese Kombination fährt - das Partikellimit der Ottos ist schließlich schon länger bekannt und mit vorgelagerter MPI hält der Hersteller diese Vorgabe sehr leicht ein. Ganz ohne Partikelfilter.

Zitat:

@Rael_Imperial schrieb am 14. Dezember 2015 um 09:30:02 Uhr:

Genau das bedeutet es.

Wobei man hier noch zwischen den Spielarten "sequentiell" und "nicht sequentiell" unterscheiden sollte, außerdem gibt es da noch die intermettierenden und kontinuierlich einspritzenden Anlagen. Aktueller Stand beim Saugrohreinspritzer: Jeder Zylinder bekommt zum richtigen Zeitpunkt sein Portiönchen Sprit ab, die Mengenregelung erfolgt per Einspritzdauer, der Einspritzdruck bleibt konstant. Früher üblich: Permanent spritzende Einspritzdüsen (z.B. K - Jetronic), hierbei war der Einspritzdruck regelbar. Außerdem gab es Anlagen, welche die Mengenregelung per Einspritzdauer durchführten, welche aber keine Rücksicht darauf nahmen, welcher Zylinder gerade ansaugt oder welcher gerade verdichtet.

Zitat:

@CrankshaftRotator schrieb am 14. Dezember 2015 um 12:46:55 Uhr:

Zitat:

@Rael_Imperial schrieb am 14. Dezember 2015 um 09:30:02 Uhr:

Genau das bedeutet es.

Wobei man hier noch zwischen den Spielarten "sequentiell" und "nicht sequentiell" unterscheiden sollte, außerdem gibt es da noch die intermettierenden und kontinuierlich einspritzenden Anlagen. Aktueller Stand beim Saugrohreinspritzer: Jeder Zylinder bekommt zum richtigen Zeitpunkt sein Portiönchen Sprit ab, die Mengenregelung erfolgt per Einspritzdauer, der Einspritzdruck bleibt konstant. Früher üblich: Permanent spritzende Einspritzdüsen (z.B. K - Jetronic), hierbei war der Einspritzdruck regelbar. Außerdem gab es Anlagen, welche die Mengenregelung per Einspritzdauer durchführten, welche aber keine Rücksicht darauf nahmen, welcher Zylinder gerade ansaugt oder welcher gerade verdichtet.

Danke für die Ergänzung.

Ich hatte kurz darüber nachgedacht, es selbst zu schreiben, hatte aus Zeit- und Einfachheitsgründen aber darauf verzichtet. Bei der nicht sequentiellen (also gleichzeitigen) Einspritzung musste unbedingt vermieden werden, ins offene Einlassventil zu spritzen, da dann selbst vor Euro 4 das Abgas daneben war.

Dabei wurde doch die Ventilüberschneidung mit Euro-4 kastriert (HC Werte). Was ohne Nockenwellenverstellung in ziemlich spaßbefreiten Motörchen endete.

Zitat:

@Rael_Imperial schrieb am 14. Dezember 2015 um 13:16:13 Uhr:

 

Danke für die Ergänzung.

Ich hatte kurz darüber nachgedacht, es selbst zu schreiben, hatte aus Zeit- und Einfachheitsgründen aber darauf verzichtet. Bei der nicht sequentiellen (also gleichzeitigen) Einspritzung musste unbedingt vermieden werden, ins offene Einlassventil zu spritzen, da dann selbst vor Euro 4 das Abgas daneben war.

Warum waren die Werte dann im Eimer? War die Zeit zu Kurz zum verdampfen des Sprits?

Zitat:

@Rael_Imperial schrieb am 14. Dezember 2015 um 13:16:13 Uhr:

Bei der nicht sequentiellen (also gleichzeitigen) Einspritzung musste unbedingt vermieden werden, ins offene Einlassventil zu spritzen, da dann selbst vor Euro 4 das Abgas daneben war.

Und aktuell strebt man an, direkt in den Brennraum zu spritzen. Euro 6 und Direkteinspritzung, arme Ingenieure. :D

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