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

[Spannungsprüfer13299]

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.

[Go}][{esZorN]

Der Mehrwert für die Umwelt wird doch in dem Moment ad absurdum geführt, wo das neue Auto aus dem Werkstor rollt und ein intaktes weggeschmissen wird.
Aber das gehört hier irgendwie nicht hin, das ist eine andere Geschichte.

[Diabolomk]

Weggeschmissen ist sicherlich das falsch Wort.

[Schattenparker50214]

Umweltbezogene Gesellschaftskritik ist in einem konsumbasierten Autoforum echt deplatziert.

[Diabolomk]

Unbedingt, Hauptsache teurer, lauter, schneller bzw. größer (und sei es nur Hubraum oder Zylinder).

[206driver]

Zitat:

@electroman schrieb am 20. März 2021 um 13:05:11 Uhr:

Wenn man jetzt noch die ganzen Ressourcen für die Herstellung/Entwicklung/Reparaturen mit einrechnet, wird die Absurdität solcher Overkill-Technikmonstrositäten noch größer. Mehrwert für die Umwelt? Nullkommanix.

Überraschend ist doch eher, dass Kia diese Option überhaupt anbietet. Beim Technikbruder Hyundai i30 sieht es anders aus. Da ist der 1.5 T-GDI immer ein Mild-Hybrid.

[abm_70]

Angesichts der im test genannten nachteile (vor allem das synthetische kupplungsgefühl) könnte ich auch gut darauf verzichten, zumal man bei einem handschalter auch mit konventionell betätigter kupplung ´segeln´ kann - aber halt nicht nur, sondern nur dann, wenn es sinnvoll ist...geht es so stark bergab, daß das fahrzeug mit eingelegtem gang die geschwindigkeit hält, ist es reichlich unsinnig, den motor von seiner bremswirkung zu befreien, und die energie stattdessen in der radbremsanlage zu vernichten

[GaryK]

Zitat:

@Diabolomk schrieb am 19. März 2021 um 15:48:56 Uhr:

Ich sehe es andersrum, mit guten E-Autos sind Hybride obsolet.
Beschleunigung kostet immer Sprit und Motor aus ohne Rekuperation ist negativ.

Nein. Weil irgendwie erwarten die meisten Nutzer irgendwas mit Reichweite ohne lange Ladezeiten. Was man entweder
(a) mit irren Ladeströmen UND großen Akkus realisieren kann.
(b) Mit einem (ggf. seriellen) echten Hybrid.

Technisch und IMHO sehr Ontopic

Zu (a)
Wenn du im Akku etwa 200 Wh/kg speichern kannst, etwa 20 kWh/100km als Verbrauch rechnen musst -> 100km ist 100kg Akku, also 500km gleich 500kg.

zu (b)
Ein 30kW Range Extender (quasi ein kleiner Motorradmotor) wiegt samt Generator und Sprit kaum 100kg. Kann aber bei 4 kWh Strom je kg Sprit je zusätzliches Kilo etwa Faktor 20 mehr Energie mitnehmen als das gleiche Gewicht in Akku erlaubt. Folge: Ist ein Akku fürs Rekuperieren gut genug und kann der den Karren rein elektrisch über die ersten 50-100 km bringen - du hast das Beste aus beiden Welten. Weil einen leichten Akku für den Alltag und kaum 100 kg Zuschlag für Strecke.

Daher bin ich fest überzeugt, dass die kommenden 20 Jahre dem hybrid gehören, jedenfalls bei allem was "Strecke" oder substanzielle Pendelei leisten muss. Und da bin ich recht sicher, dass der Miller Motor aus dem Skyactive mit seinem hohen Wirkungsgrad und das in "vereinfacht" eine Supersache ist um mechanisch einfach, preiswert und robust einen Range Extender herzustellen. Alleine die Gewichtsersparnis zwischen 50-100 kg "Hybridakku" zuzüglich 100 kg Range-Extender" sowie "500++" kg eines reinen BEVs lässt den Hybriden unterm Strich Energie sparen. Weil Rekuperation niemals 100% ist und damit jedes Kilo beim Beschleunigen und Abbremsen absolut betrachtet Energie kostet. Und die brutalen Ladeströme um 80-100 kWh eines reinen BEVs in ner halben Stunde auf 80% zu pushen, die brauchts auch nicht. Bei 10-20 kWh reden wir von "über Nacht an einer einfachen 220V / 16A Steckdose".

[GaryK]

Zitat:

@FWebe schrieb am 19. März 2021 um 21:01:02 Uhr:

Rein faktisch bietet der Motor nämlich vergleichsweise große Vorteile, ohne auf eine Abgasaufladung oder Zylinderabschaltung angewiesen zu sein. Um es konkret zu sagen: Er hält ganz praktisch mit Dieselmotoren mit, was bei anderen Herstellern nicht unbedingt der Fall ist.

Was heute in kWh/kg bzw. "in CO2" gerechnet viele Benziner schaffen. 99% aller Stammtischexperten übersehen, dass Diesel etwa 14% mehr CO2 je l hat als Benzin. Thema "Dichte". Die praktische Lücke in den CO2 Emissionen ist weit kleiner als "wir brauchen den Diesel" Lobbyisten allen erzählen wollen.

Übrigens ist der Skyactive konzeptionell durchaus kompatibel zu Zylinderabschaltung, die bringt nämlich richtig viel. Siehe die "real" kleinen Unterschiede zwischen dem 1.5 TSI mit 130 und 150PS. Der eine hat Atkinson/Miller, der andere nicht und beide haben Zylinderabschaltung. Und beide sind klar besser als die Vorgängergeneration noch ohne Abschaltung. Bringt vor allem auf der Autobahn und "quasi Tempomat" was.

[der_Nordmann]

@GaryK
Mir ist dieses Miller/Aktinson nicht ganz klar.
Könnte ein Wankel das auch? Könnte man den Wanken aufgrund seiner kleineren Bauart dann nicht als den perfekten RangeExtender nutzen?

[GaryK]

@der_Nordmann

Nein, geht beim Wankel nicht gut. Gar nicht will ich nicht behaupten, dazu müsstest du IMHO sowas wie "Freevalve" Technologie (pneumatisch frei ansteuerbar) haben. Sehe ich nicht, Thema "Aufwand/Nutzen".

Atkinson/Miller: https://de.wikipedia.org/wiki/Miller-Kreisprozess
Du schließt das Einlassventil entweder bewusst zu früh oder zu spät, so dass du eben NICHT den ganzen Hubraum bei der Verdichtung des Gemisches nutzt. Die Auslegung ist aber so, dass der trotz z.b. GEOMETRISCHER 14:1 Verdichtung eines Ottos gerade so eben an der Klopfgrenze ist wenn die Zündung kommt. Du schiebst eben so viel Gemisch wieder rein bzw. raus, dass du eben nur 10/14tel des Hubraums nutzt. Upsizing quasi 😉 Bei der Expansion hast du aber immer 14:1 Expansion, damit einen höheren Wirkungsgrad. Versuch dieses Prinzip beim Wankel hinzubekommen.... Stationär betrieben kann man sowas mit festen Steuerzeiten vermutlich machen, bleibt aber trotzdem die besch**** Brennraumform und damit vermeidbar dreckige Rohabgase. Und je mehr verdichtend desto lausiger wird Oberfläche/Volumen der Wankel Brennkammer.

Aber: Der Wankel ist so scheisseneinfach gebaut, dass man für "ein paar mal im Jahr und zur Not" auch sowas nehmen kann. Dass wäre dann eine Auslegung, die eher zum BEV tendiert, aber mit eingebautem "Notbetrieb". Je seltener der Läuft, desto egal dessen Wirkungsgrad. Hauptsache wartungsarm, kurzfristig "zuverlässig" und vor allem billig.

Was die Abschaltung angeht - angenommen, du brauchst auf der Landstrasse etwa 15kW bei 2000 RPM. Sind rund 70 Nm. Du hast einen Dreizylinder mit maximal 210 Nm. Also 33% Last im Mittel aller Zylinder. Wenn du nun einen Zylinder abschaltest, dann sinkt dein maximales Drehmoment auf 140 Nm, also geht die Last auf 50% hoch und nutzt du nur einen bzw. einen der Drei immer abwechselnd, dann hat dieser eine 100% Last. Und nun guck ins Muscheldiagramm wie die Last bei Drehzahl X in den spezifischen Verbrauch eingeht....

[der_Nordmann]

Danke für die kurze Erklärung.

[FWebe]

Zitat:

@GaryK schrieb am 21. März 2021 um 10:37:08 Uhr:

Zitat:

@FWebe schrieb am 19. März 2021 um 21:01:02 Uhr:

Rein faktisch bietet der Motor nämlich vergleichsweise große Vorteile, ohne auf eine Abgasaufladung oder Zylinderabschaltung angewiesen zu sein. Um es konkret zu sagen: Er hält ganz praktisch mit Dieselmotoren mit, was bei anderen Herstellern nicht unbedingt der Fall ist.

Was heute in kWh/kg bzw. "in CO2" gerechnet viele Benziner schaffen. 99% aller Stammtischexperten übersehen, dass Diesel etwa 14% mehr CO2 je kWh Brennwert hat als Benzin. Thema "Dichte". Die praktische Lücke in den CO2 Emissionen ist weit kleiner als "wir brauchen den Diesel" Lobbyisten allen erzählen wollen.

Ich habe dazu ja mal eine Auswertung bei Spritmonitor gemacht. Je nach Hersteller gab es da noch recht deutliche Differenzen, wobei man so natürlich nicht nach Fahrprofilen trennen kann.

Das Ergebnis der Auswertung hängt dem zitierten Beitrag an.

Zitat:

Übrigens ist der Skyactive konzeptionell durchaus kompatibel zu Zylinderabschaltung, die bringt nämlich richtig viel.

Ich bestreite das nicht, es brächte ja auch beim Diesel was. Mir ging es jedoch um den Punkt, dass das Konzept so gut funktioniert, dass es ohne Zylinderabschaltung, Millerzyklus und Aufladung trotz größerem Hubraum vergleichbare bis bessere Ergebnisse liefert als quasi alle anderen "typischen" Downsizer.

[GaryK]

Naja, beim Diesel bringt die Zylinderabschaltung nicht sooo viel wie beim Benziner. Guck dir die Muscheldiagramme an bzw. wie breit die "Bestpunkte" mit einer frei wählbaren Toleranzgrenze wie z.b. "+30% Zuschlag auf den Bestpunkt" sind. Zudem kostet Zylinderabschaltung einiges was den Ventiltrieb angeht. Braucht ein Diesel eigentlich nicht, da ist IMHO Aufwand zu Nutzen zu schlecht. Und da der seit real existierenden Überwachung der Abgasgrenzwerte mit Doppel-AGR, Oxikat/DPF und Doppel-SCR plus Turbo/Hochdrucktechnik als Anbauteile auf einmal ein Kostenproblem hat (Emissionsminderung AFAIK teurer als der Motor) - wirste IMHO nicht sehen.

Ich finds aber faszinierend, wie sich die Ottos in den letzten 20 Jahren entwickelt haben. Mit den aktuellen "Downsizern" sind die Ventiltriebe der letzten echten Sauger (vollvariable Ventile un Phase und Hub) mit dem Turbo zusammengelaufen. Die aktuellen Turbos haben halt beides was früher "entweder-oder" war.

[Diabolomk]

Zitat:

@GaryK schrieb am 21. März 2021 um 10:34:13 Uhr:

Zitat:

@Diabolomk schrieb am 19. März 2021 um 15:48:56 Uhr:

Ich sehe es andersrum, mit guten E-Autos sind Hybride obsolet.
Beschleunigung kostet immer Sprit und Motor aus ohne Rekuperation ist negativ.

Nein. Weil irgendwie erwarten die meisten Nutzer irgendwas mit Reichweite ohne lange Ladezeiten. Was man entweder
(a) mit irren Ladeströmen UND großen Akkus realisieren kann.
(b) Mit einem (ggf. seriellen) echten Hybrid.

Technisch und IMHO sehr Ontopic

...

Danke, ja das stimmt von der Betrachtungsweise her.
Aber wer braucht diese Reichweite wirklich und wie oft. Und welcher Kompromiss wäre möglich.
Ja, so eine RangeExtender sehe ich da auch als perfekt. Oder für manche, statt Wärmepumpe einfach nur einen Ethanol-Zuheizer. Klar, Benzin wäre vielleicht auch noch ok. Aber da ist der Spagat zwischen Abgas und Verbrauch.

Siehe Diesel oder Gas elektrische Antriebe, bei Lokomotiven oder in Schiffen ja schon lange normal.
Deswegen bleibt auch ein Hybrid ob so oder so rum wohl immer noch umstritten. Bzw. die Verbrenner sind bei Hybriden für die vergleichsweise kleinen Autos eigentlich zu groß.
Deswegen sagte ich ja mal, Touran 1.0l Hybrid ... aber doch kein Golf 1,4l Hybrid. Das geht besser oder gleich E, man schleppt das auch dauernd mit rum.

Und zum anderen, dass schöne an so einem Miller ACT Turbo ist ja, der kann eigentlich alles. Warm, Kraft, sparsam.
Während ein Skyactiv eher sparsam oder Leistung abbildet und vom Verbrauch her das im Alltag nicht umsetzen kann.

[GaryK]

Sehe ich auch wieder anders. Weil die E-Komponente beim Spaßfaktor im Hybriden nur davon abhängt, wieviel Watt ein Akku im Peak liefern kann. Je mehr Watt der kann und je angemessener der für dessen häufigste Strecke ist (sagst du selbst, wer braucht immer die Reichweite), desto billiger wird der und desto sparsamer wie auch spaßiger ists. Zudem: je kleiner der Akku für eine geforderte Spitzenleistung sein kann, desto leichter, desto billiger und über Leistung/Gewicht "spaßiger". 20 kWh sind 100kg Akku. Pack noch 100 kg eines kleinen Extenders dazu und schau was heute Motoren samt Getriebe wiegen. Die sind nicht weit auseinander.

Der Motor muss dann nur noch im Notfall übernehmen. Und dazu muss der nichts anderes als robust, billig, saubere Abgase und wenns geht auch "halbwegs sparsam" sein. Ganz andere Anforderungen als heute, wo du beim Tritt aufs Gaspedal mehr erwartest als "Gelächter aus dem Maschinenraum". Und ja, dieser Motor wird ein Downsizer sein. Entweder als Miller und/oder Turbo. Ich persönlich tippe "ohne Turbo", dafür mit aus E-Komponenten bereits vorgewärmtem Öl. Was den Kaltstart samt dessen Verschleiss zudem massiv vereinfacht. Zudem tippe ich auf einen Benzindirekteinspritzer, die Gemischbildung ist schlichtweg präzise (entlastet Rohabgase qualitativ) und die Kosten von sowas sind mittlerweile übersichtlich. Auch da tippe ich, dass sich zwei Konzepte herauskristallisieren werden. Einmal der "Notmotor" als "Backup", Aufgabe ist schlicht billig zu sein weil wirkungsgrad angesichts "sollte selten laufen" eher egal. Und solche, die häufig unterstützen. Wirkungsgrad spielt ne Rolle, also darf der auch was kosten. Beide haben gemeinsam, dass die ganze Dynamik aus dem Akku kommt. Positive wie negative "Rekuperation" 😉