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:
@bthight schrieb am 11. März 2015 um 21:24:05 Uhr:
Die Euro 6 Abgasnorm reguliert Partikelausstoß sowie Emmissionen u.a. NOx,CO etc.
Richtig, aber nur auf dem lastarmen Prüfstand. Geht man auf die Strape und nutzt die Leistung, steigen die Emissionen kräftig an, beim Dieselmotor tendenziell die NOx - Emissionen, beim Ottomotor die CO und HC - Emissionen. Hat aber mit Downsizing eher weniger zu tun.
Die paar Popelemissionen fallen doch gar nicht ins Gewicht im Gegensatz zu einer Kuh, die einen Furz lässt 🙂
Euro 2 war übrigens schon so gut wie frei von NOx. Alles weitere ist völlig überflüssig. Die hälfte weniger von nix ist ja nix.
Zitat:
@Peperonitoni schrieb am 12. März 2015 um 00:51:29 Uhr:
Euro 2 war übrigens schon so gut wie frei von NOx. Alles weitere ist völlig überflüssig. Die hälfte weniger von nix ist ja nix.
Nicht beim Dieselmotor, bis Euro 5 wurde diesem ein kräftiger Zuschlag zugestanden. Das NOx - Problem ist beim Dieselmotor größer, als die meisten wissen.
http://altwagen.net/buch/abgase/81-buch/114-abgase-teil-3.htmlIst das NOx Problem von Turbo-Dieseln ein Downsizing-Thema?
Ähnliche Themen
Zitat:
@martins42 schrieb am 12. März 2015 um 01:34:43 Uhr:
Ist das NOx Problem von Turbo-Dieseln ein Downsizing-Thema?
Nein, ist es nicht. Ich wollte nur klarstellen, dass "downgesizte" Turbobenziner kein NOx - Problem haben, jedenfalls kein größeres als großvolumigere Saugbenziner.
Dann können wir das Thema Abgassnormen - vielleicht abgesehen von Partikeln - ja wieder beenden. War eh nur eine von vielen Nebelkerzen der letzten Beiträge, und man muss nicht noch drauf einsteigen.
Apropos Partikelemissionen bei Ottomotoren: Diese haben nicht direkt etwas mit Downsizing zu tun (sprich: ein sehr großer Saugmotor kann genauso rußen), da aber verkleinerte Benzinmotoren mit Turboaufladung nur mit einer Direkteinspritzung ihr volles Potential entfalten können, kann man letztendlich sagen: Die Problematik der Feinstaubemission beim Benzinmotor (übrigens ein Phänomen der Neuzeit) wird zwar nicht durch downgesizte Aggregate ausgelöst, sehr wohl aber forciert.
Man kann es auch vereinfachen. Das Thema Partikelemissionen ist stark an DI gekoppelt, für den Nanobereich gilt das auch für Diesel.
Völlig egal wie-auch-immer-gesized.
Wobei ich mir nicht sicher bin, ob die statistisch unvermeidbare Quote an Nanopartikel früher nicht einfach in der gigantischen Menge an groben Dreck beim Diesel untergegangen ist.
Zitat:
@martins42 schrieb am 12. März 2015 um 02:21:54 Uhr:
Man kann es auch vereinfachen. Das Thema Partikelemissionen ist stark an DI gekoppelt, für den Nanobereich gilt das auch für Diesel.
Völlig egal wie-auch-immer-gesized.
Da man mit einer Direkteinspritzung aber, speziell bei Turbomotoren, ein paar unbestreitbare Vorteile hat (z.B. eine höhere mögliche Verdichtung oder das Scavenging), hat es doch etwas damit zu tun, wie viel Literleistung man (sinnvoll) erreichen will.
Bezüglich Atkinson (bzw. eigentlich ja Miller) - Prozess: Ursprünglich sieht dieser ja eine ziemlich eigenwillige Kurbelwellenkonstruktion vor, für den Serienbau wird das Prinzip mit Hilfe von sehr früh schließenden Einlassventilen bewerkstelligt, wobei ich nicht ganz verstehe, weshalb ein vorzeitig schließendes EV den Motor die Expansionsenergie besser ausnutzen lässt. Wirkt sich hierbei nur die aufgrund der schlechteren Zylinderfüllung geringere Verdichtungsarbeit wirkungsgradsteigernd aus oder gibt es noch mehr Dinge? Weiß da jemand Details?
Am Ende des Expansionstaktes herrscht noch ein erheblicher Überdruck im Zylinder. Mit dem Öffnen der Auslassventile verpufft die darin enthaltene freie Energie nutzlos.
Ein Turbolader kann einen Teil davon nutzen und den Motor von der Ansaugarbeit entlasten bzw. ihm mehr Luft für mehr Leistung zuführen.
Im Atkinson-Zyklus ist der Restdruck geringer, weil der Zylinder beim Ansaugen nicht voll gefüllt wurde. Für die gleiche Leistung braucht man dann mehr Hubraum.
Zitat:
@martins42 schrieb am 12. März 2015 um 02:07:50 Uhr:
Dann können wir das Thema Abgassnormen - vielleicht abgesehen von Partikeln - ja wieder beenden. War eh nur eine von vielen Nebelkerzen der letzten Beiträge, und man muss nicht noch drauf einsteigen.
Hier wird garnichts beendet, außer die Nebelkerze von Leuten wie Peperonitoni. Bei Downsizing Turbos ist NoX neben den Partikeln sehr Wohl ein Thema.
Was macht ein möglichst kleiner Motor, in dem möglichst viel Luft und Treibstoff hineingepresst wird? Richtig, viel Druck und viel Hitze!
http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/abgas/nox.htmZitat:
Ein spezieller Aspekt der Stickstoffoxide in Zusammenhang mit moderner Motorentechnik ist der Zielkonflikt zwischen Verbrauchsreduktion einerseits und der Reduktion von NOx-Emissionen andererseits. Effiziente Motoren haben eine hohe Verbrennungstemperatur und produzieren damit mehr NOX
http://www.focus.de/.../...lich-aus-dem-auspuff-kommt_aid_1142631.html
Zusätzlich Partikel, aber das wisst ihr schon:
Video: Feinstaubproblematik
@Kamui:
Zitat:
Kommen wir zum Zusatzaufwand. Turboaufladung verursacht höheres Gewicht und höhere Kosten, siehe Link. Die Hybridisierung verursacht ebenfalls höheres Gewicht und höhere Kosten. Vergleichen wir mal ob der Leistung den bisherigen VW Polo 1.2L TSI 7-Gang DSG (77kW) mit dem Toyota Yaris Hybrid Comfort (74kW)
Gewichtstechnisch und preislich ist kaum ein Unterschied vorhanden, wie sieht es mit dem Verbrauch aus wenn Volllast doch keine Rolle spielt? Test Polo 1.2L TSI Test Yaris Hybrid
Du erweckst mit deinen Beiträgen den Eindruck, als wärst du ein großer Japan Fanboy (zumindest, was die Autos angeht). Toyota Hybrid kann ja sowieso alles besser oder die Honda Motoren sind viel besser...
Mag ja gut sein, dass der Yaris im Mittel sogar sparsamer ist als der Polo, allerdings sind die Fahrleistungen des Yaris Hybrid auch unterirdisch schlecht. Der geht im Vergleich zum Polo ja wie ein Sack Nüsse.
Und dann muss man ja auch bedenken, dass der Turbo immer läuft und nicht wieder aufgeladen werden muss wie die Batterie.
Moin
@Andi
115 kmh sind auch keine 130 kmh. Immer ein nettes Beispiel. Wer mit 80 kmh über die Autobahn fährt, der wird sehr sicher auch sehr dicht an den 80 kmh mit seiner Durchschnittsgeschwindigkeit landen. Kein LKW stört ihn, kein PKW welcher sich an die Richtgeschwindigkeit hält, selbst Baustellen haben oft 80 kmh.
Will man nun nur 100 fahren, dann stört schon jede Baustelle meinen Wunsch, jeder LKW, jeder PKW mit Anhänger. Also werde ich statt 100 nur mit ca. 90 im Schnitt fahren, wo ich bei 80 mit um 79 im Schnitt fuhr.
@sukkubus
Zitat:
dem ist nicht so. es wird jede menge kraft verpulvert für den ausschub-hub beim turbo.
Im Grunde richtig, aber selbst nur der Turbo, ohne jedwede Ladeluftanreicherung an Kraftstoff, führt zu einer Mehrleistung, weil der Motor nicht mehr Ansaugen muß. Die Energie im Abgas ist Energie welche umsonst ist, da der Motor sie nicht verwendet hat.
@bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb
Zitat:
Bezüglich Atkinson (bzw. eigentlich ja Miller) - Prozess: Ursprünglich sieht dieser ja eine ziemlich eigenwillige Kurbelwellenkonstruktion vor
Wieder mal einig werden. Atkinson ist der Mann, welcher dem Otto-Prozess und seine Patente umgehen wollte. Er hat dann einen Motor gebaut, welcher wie ein 2 Takter in einer Umdrehung alle 4 Takte unterbringen konnte. Das war der Ursprung, und bedingte eine nicht realisierbare Kurbelwelle für den Massenmarkt. Dabei ersann er dann auch die Idee, die Expansionsenergie besser zu nutzen, indem man weniger weit verdichtet als Expandiert.
Miller hat den Gedanken von Atkinson nur aufgenommen, ihn aber in einen normalen Otto Motor realisiert. Dort wird er aber oft, dank der Grundidee von Atkinson, weiter als solcher Atkinson Zyklus bezeichnet.
Zitat:
, für den Serienbau wird das Prinzip mit Hilfe von sehr früh schließenden Einlassventilen bewerkstelligt, wobei ich nicht ganz verstehe, weshalb ein vorzeitig schließendes EV den Motor die Expansionsenergie besser ausnutzen lässt.
Leider falsch.
Das Einlasventil schließt nicht früher sondern deutlich später. Der Atkinson Motor (Also der über den wir heute sprechen) hat eine Verdichtung die einem Diesel fast überschreitet. Er nutzt sie nur nicht. Er saugt also den vollen Hubweg an, als beispiel 50 mm, stößt dann aber 25 mm wieder aus, erst dann schließt sich das Einlaßventil. Nun verdichtet er auch nur diese 25 mm Hubweg, kann aber die vollen 50mm Hubweg die expandierende heise Luft arbeiten lassen.
Dadurch nutzt er die Verbrennungsenergie deutlich besser aus als normale Otto Motoren.
Da er damit die meiste Zeit auch entdrosselt atmet, kann man sich denken, warum der Atkinson insbesondere bei niedriger Leistung einen sehr hohen Wirkungsgrad hat, wo ein normaler Benziner eben deutlich schlecht läuft.
Und unter anderem Darum verbraucht ein Atkinson dann auf der Bahn auch nicht mehr so eklatant viel weniger wie ein normaler Benziner auf der Autobahn bei entsprechenden Tempi.
Denn, obiges Beispiel, bei Leerlauf könnte er von 50 mm wieder 45 mm raus drücken, würde aber 50 mm arbeiten. Die Abgase würden fast kalt aus dem Motor kommen. Effiziens wäre aber wahnsinns hoch. Je mehr Leistung ich aber benötige, um so mehr muß auch an Luft im Motor bleiben, im Extremfall müßte wieder 50 mm angesaugt werden, und es stünden nu die 50 mm zum Arbeiten zur Verfügung, wir sind wieder beim Standard Otto.
Der Toyota Atkinson, und das unterscheidet ihn vom einfachen Ventile etwas länger auf lassen, denn das machen heute viele, ist aber, das er eben eine viel zu hohe Verdichtung haben würde, wenn man ihn den vollen Hub ansaugen lassen würde. Er muß immer wieder Luft raus lassen, um nicht in den Selbstzünder zu geraten.
Einer der Gründe warum der Toyota Hybrid, im Verhältnis zum Hubraum, welche ja klassisch ermittelt wird, sehr wenig Benzinerleistung hat.
Moin
Björn
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 12. März 2015 um 08:05:21 Uhr:
Hier wird garnichts beendet, [...]Zitat:
@martins42 schrieb am 12. März 2015 um 02:07:50 Uhr:
Dann können wir das Thema Abgassnormen - vielleicht abgesehen von Partikeln - ja wieder beenden. War eh nur eine von vielen Nebelkerzen der letzten Beiträge, und man muss nicht noch drauf einsteigen.
Du darfst natürlich gerne mit dir selber spielen.
Weil...
Zitat:
@Kamui77 schrieb am 12. März 2015 um 08:05:21 Uhr:
http://www.kfztech.de/kfztechnik/motor/abgas/nox.htmZitat:
Ein spezieller Aspekt der Stickstoffoxide in Zusammenhang mit moderner Motorentechnik ist der Zielkonflikt zwischen Verbrauchsreduktion einerseits und der Reduktion von NOx-Emissionen andererseits. Effiziente Motoren haben eine hohe Verbrennungstemperatur und produzieren damit mehr NOX
...das ein allgemeiner Aspekt von Verbrennungsmotoren mit hohem Wirkungsgrad ist, nichts mit der Downsizing-Thematik zu tun hat.
Beim Atkinson-Prinzip geht es schlicht um die Maximierung zwischen Zündvolumen und Gesamtarbeitsvolumen. Im theoretischen Ideal hätte man gerne unendlichen Hub um die thermische Energie komplett ausschöpfen zu können, das Abgas würde mit Umgebungstemperatur ausströmen.
Geht aber aus praktischen Gründen nicht, weswegen man erst einmal ein möglichst hohes geometrisches Verdichtungsverhältnis wählt (kleine Zündvolumen, hohes Arbeitsvolumen).
Um das Klopfen beim Otto zu verhindern, muss aber das effektive Verdichtungsverhältnis des Gas wieder reduziert werden, man lässt deswegen zu, dass ein Teil der Füllung wieder in den Ansaugbereich zurückgedrückt wird, bevor das Ansaugventil schliesst.
Das Atkinson-Prinzip tauscht Füllung - und damit Leistung - gegen Wirkungsgrad.
Weswegen die Motoren auch so bräsig im Betrieb sind. ICH will so ein Ding nicht!