Spritsparende Fahrweise bei Downsizing-Turbomotoren
Hallo,
ich habe mal eine technische Frage bezüglich der aktuellen „Downsizing“-Motoren. Ich möchte jedoch betonen, dass es mir nicht um eine Diskussion über das Für und Wider dieses Motorenkonzepts in Bezug auf Spritsparen und Haltbarkeit geht! Es geht einfach darum, was man tun sollte, wenn man ein solches Fahrzeug (aus welchen Gründen auch immer) bewegt. Unabhängig davon, ob man das gut findet oder nicht.
Man nehme also mal an, man habe ein solches Fahrzeug und möchte es trotz oder wegen dieses Konzeptes möglichst sparsam bewegen. Wie sähe dann die optimale Taktik aus?
Ich fahre zur Zeit einen Corsa D mit 1,2 L 69 PS Saugmotor (A12XEL) und erreiche mit einer Fahrweise, die niedrige Drehzahlen bei gleichzeitig hoher Last beinhaltet, einen Verbrauch der nur wenig über der Werksangabe liegt. Diese Fahrweise basiert darauf, der Wirkungsgrad eines Ottomotors wegen der geringeren Drosselverluste bei hoher Last höher liegt als im Teillastbereich. Nach meinem Verständnis ist das auch das Ziel des Downsizing-Turbo-Konzepts: Motoren, die ohne Aufladung nur relativ wenig Leistung hätten, also bei moderater Leistungsanforderung deutlich näher am effektiven „saugenden“ Vollastbereich arbeiten, als ein großvolumiger Sauger gleicher Nennleistung, um dann bei stärkerer Leistungsanforderung mittels Aufladung die geforderte Maxumalleistung zu bringen.
Bitte entschuldigt meine lange Vorrede, aber ich wollte ausschließen, dass ich hier generell von falschen Voraussetzungen ausgehe. Stimmt das also soweit?
Die konkrete Frage wäre dann also jetzt: Wie fährt man ein Fahrzeug mit einem solchen Motor am besten (zumindest dann, wenn Spritverbrauch wichtiger ist als hohe Geschwindigkeit/Beschleunigung)? Gibt es eine Faustregel, ab welcher Last in etwa der Turbolader einsetzt? Mir ist selbstverständlich klar, dass der Spritverbrauch steigt, wenn ich die Mehrleistung eines 100 PS-Turbo-Dreizylinders (beispielsweise Ford Fiesta Ecoboost) gegenüber meinem 69 PS-Corsa nutze und dass dieses Konzept seine Vorteile nur ausspielen kann (zumindest theoretisch), wann man einen 100 PS Sauger mit einem 100 PS Turbomotor vergleicht und ähnlich fährt. Was kann man aber tun, um auch nach einem „Aufstieg“ von 70 Sauger-PS auf 100 Turbo-PS ähnlich sparsam oder gar sparsamer weiterzufahren?
Vielen Dank und viele Grüße
Beste Antwort im Thema
Du solltest bei einem Turbomotor, wenn Du diesen möglichst sparsam fahren willst, darauf achten, dass Du nicht zu viel Gas gibst. Die meisten dieser Motoren haben ab 1200 bis 1500 U/min. bereits ihr volles Drehmoment, der hierbei stark ansteigende Durchzug bedeutet auch, dass sich mehr Gemisch im Zylinder befindet. Da die Relation von Kraftstoff und Luft beim Ottomotor in weiten Lastbereichen immer die gleiche ist (gerundet etwa 15 Teile Luft auf 1 Teil Kraftstoff), ist es für den Verbrauch fast irrelevant, ob man nun einen kleinen Zylinder mit Überdruck befüllt, oder einen größeren mit atmosphärischem Druck. Sprich: Viel Durchzug kostet, egal, ob Downsizing oder nicht. Das "fast" deswegen, weil ein kleinerer Zylinder aufgrund der kürzeren Hubes und der geringeren Masse natürlich weniger Reibung und Schwungmasse hat.
Zusammenfassend lässt sich sagen: Downsizing - Turbomotoren haben viel Leistung, aber wer diese nutzt, hat quasi keinen Verbrauchsvorteil mehr. Man muss diese Art von Motoren so fahren, als wären es Saugmotoren, dann sind sie sparsamer als ein Vergleichsaggregat ohne Turbolader mit mehr Hubraum. Eine wichtige Rolle beim Sparen spielt aber auch die Drehzahl, welche bei den aufgeladenen Motoren erheblich niedriger ist. Beispiel Ford Fiesta 1.0 Eco Boost (ab 100 PS) gegen einen "normalen" Fiesta 1.0 ohne Turbolader (65 und 80 PS), beide mit 5 Gängen: Die Drehzahl ist bei Richttempo um 1300 U/min. geringer, hierdurch gelangt der Motor in effizientere Lastbereiche. Eine dermaßen lange Übersetzung ist, bei gleichbleibendem Hubraum, nur bei Turbomotoren möglich, weil ein solch kleiner Sauger damit hoffnungslos überfordert wäre.
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Der Eco-Boost 1.0 hat, soweit ich mich recht entsinne, einen im Kopf integrierten Krümmer wodurch soviel Wärme aufgenommen und durch die Wasserkühlung reduziert werden kann, das der Lader bei Vollgas keine Volllastanreicherung ,um Bauteile zu schützen, benötigt. Dagegen schlagen kleine Saugmotoren mit einem Kat nah am Zylinderkopf bei Vollgas richtig zu, damit der Kat nicht verbrennt. Hohe Verbrennungstemperaturen treiben dann wieder die Stickoxide in die Höhe.
Downsizing Motoren besitzen durch die Aufladung im niedrigen Drehzahlbereich mehr Drehmoment als Saugmotoren, wodurch diese auch in diesem sparsamer gefahren werden können.
Mittlerweile geht es aber auch ohne Drosselverluste. Siehe BMW Valvetronic oder auch Miller Zyklen.
Dass du kausal blödsinn schreibst ist dir klar?
Die Stickoxide beim Sauger kommen nicht aus der hohen Verbrennungstemperatrur, sondern dass der kleine, motornahe Kat NICHT bei Lambda 0.8 arbeiten kann. Und den motornahen Kat machst du, damit der so schnell wie möglich heiß ist und die Emissionen in den Keller zieht. Die Masse der zyklusrelevanten Emissionen eines Ottos kommt aus der Zeit bis der Kat warm ist, danach kommt so gut wie gar nichts mehr dazu. Leistungsstarke Autos haben eher große Kats, die im Gegenzug auch etwas mehr abkönnen. mein 3.0 V6 hat zum Beispiel je Bank einen Kat (also 1.5l Hubraum je Kat) und kann bis Tempomat 220 noch Lambda=1 und somit aktivem Kat fahren.
Dass mehr Drehmoment "sparsamer" ist - auch mittelbarer Blödsinn. Ein 7l ami V8 wäre somit sparsam, weil der hat Drehmoment ohne Ende. Entscheidend ist der Wirkungsgrad.
Eben, bei 100km/h wird selbst der gleiche Motor bei 1500rpm bei 100km/h mit möglichen 200NM nicht sparsamer als wenn nur 150NM möglich wären. Sparsamer wird er nur, wenn dank der Drehmomentkurve das Getriebe auf 1400rpm angepasst werden kann. Ander ist es bei Nutzfahrzeugen, die das volle Drehmoment abrufen müssen oder würden.
Ab wann ist denn so ein motornaher Kat zu klein, um mit Lambda 0.8 noch halbwegs fertig zu werden?
Ist das schon klein?
https://gadeco.de/s/c8e6da6043bbd069d8a52d340421d8a0
(Es sind im grunde 2 Kats in dem Gehäuse, sieht man nicht sofort.)
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Zitat:
@RtTechnik schrieb am 8. Dezember 2016 um 08:13:40 Uhr:
Der Eco-Boost 1.0 hat, soweit ich mich recht entsinne, einen im Kopf integrierten Krümmer wodurch soviel Wärme aufgenommen und durch die Wasserkühlung reduziert werden kann, das der Lader bei Vollgas keine Volllastanreicherung ,um Bauteile zu schützen, benötigt.
Stimmt. Genauer: Vor 3600 U/min. fettet der 1.0 Eco Boost gar nicht an, auch nicht bei Vollgas. Ab dieser Drehzahl wird leicht auf 0,99 angefettet, und zwar ab 22 bar effektivem Mitteldruck. Kann man gut ausrechnen, welcher Geschwindigkeit dies entspricht. Nur im Extremfall wird auf maximal 0,90 angefettet, ein für Turbomotoren guter Wert. Außerdem läuft dieses Aggregat bis ca. 11 bar EM im gesamten Drehzahlbereich mit Lambda = 1,00. Seitens der Einspritzanlage wurden also jegliche Voraussetzungen geschaffen, dass die Volllastanreicherung so selten wie möglich in Aktion tritt, das dürfte die Verbrauchs, - aber vor allem auch die Schadstoffemissionen (HC, CO) in der Praxis in engen Grenzen halten. Ich kann mir allerdings auch vorstellen, dass der für einen Ottomotor ohne Schichtladung auffällig hohe NOx - Ausstoß, welcher in einem Straßenversuch ermittelt wurde, auch von dieser gewagten Strategie begünstigt wird, aber ich denke, hier weiß Physikprofi "GaryK" mehr.
Zitat:
Mittlerweile geht es aber auch ohne Drosselverluste. Siehe BMW Valvetronic oder auch Miller Zyklen.
"Mittlerweile" ist gut, die Technik kam bei BMW zur Jahrtausendwende.
Mit meinem MB C 400 T - okay, kein "Downsizing" im engeren Sinne, aber für 333 PS schon mit 3 L Hubraum "klein" -schaffe ich die NEFZ-Werte (!), wenn ich
a) im "Eco"-Programm fahre
b) die Klimaanlage aus ist
c) ich striktestens - Ihr merkt, worauf ich raus will? - nicht schneller als 110 km/h fahre
d) Start-/Stop an ist
e) ich sanftest beschleunige (Automatikgetriebe).
Mit der Momentanverbrauchsanzeige und dem Tempomaten läßt sich auf der immer gleichen Strecke eines feststellen:
100 km/h kosten je nach Wind um die 5,5 bis 6 L/100 km
110 km/h kosten knapp 6,5 - knapp 7,0 L/100 km
120 km/h kosten 7,0 - knapp 8,0 L/100 km.
130 km/h kosten mindestens 9 L/100 km.
140 km/h kosten mindestens 9,5 L/100 km
150 km/h kosten 10,5 L/100 km
160 km/h kosten knapp 12 L/100 km
Bei 120 km/h werden 2000/min im 7. Gang erreicht, ab dann steigt der Verbrauch stärker als es der Mehrleistungsbedarf durch höheres Tempo erklären würde. Ab etwa 130 kostet etwas mehr Tempo nicht entsprechend mehr Sprit, da muß im Bereich kurz nach den 2000/min eine Anfettung erfolgen, die dann erst einmal "ausreicht". Ab etwa 3000/min (entsprechend ca. 185 km/h) wird's nochmal richtig teurer.
Muß mein OBD-Dongle mal mitlaufen lassen, um den Lambdawert auszulesen.
Markus
Dieser Motor fettet ab 130 km/h ziemlich sicher noch nicht an, alles andere wäre eine Fehlkonstruktion.
Nunja- da verläßt man den NEFZ-Geschwindigkeitsbereich. Ich würd's anders verstehen: Da verläßt man den Abmagerungsbereich, der per se bei Prüfzyklustempo gilt. Insofern ist "anfetten" vielleicht mißverständlich.
Markus
Du magerst bei einem Otto im NEFZ Bereich GANZ SICHER NICHT AB. Weil der Kat dort trotz Speicherkomponenten wie Alumosilikat für HC und Ceroxiden (für Sauerstoff) nicht mehr funktioniert und du die Emissionsgrenzwerte ganz schnell reißt.
Ne sparsame Anfettung auf Lambda 0.9 statt 0.8 hatte übrigens schon der Audi A2 1.4i vor 15 Jahren. Der Rest des Programms geht auf 0.82 und pumpt für wenige Prozent Drehmoment nochmal 10% mehr Sprit rein und das bei wirklich jeder Gelegenheit.
Grobe (!) Faustregel: Bei 130 km/h in der Ebene fetten höchstens Euro 4 - Kleinwagen mit 1-1,3 Litern Hubraum und 50-60 PS an, alles darüber eher nicht. Man bedenke, dass 130 km/h nur rund 30 PS Leistungsbedarf entsprechen (habe nicht gerechnet, nur grob geschätzt).
Zitat:
@GaryK schrieb am 9. Dezember 2016 um 09:43:27 Uhr:
Der Rest des Programms geht auf 0.82 und pumpt für wenige Prozent Drehmoment nochmal 10% mehr Sprit rein und das bei wirklich jeder Gelegenheit.
Wobei es auch hier Unterschiede gibt. Manchmal gibt es eine lastabhängige, manchmal eine drehzahlabhängige Auslegung. Ich kenne Aggregate, bei denen bewirkt ein Tritt auf´s Gas bereits bei Leerlaufdrehzahl eine gehörige Anfettung, wobei das gleiche Aggregat bei einem mm unterhalb Vollgas und einer Drehzahl nahe am Begrenzer noch nicht fett läuft. Diese enormen Diskrepanzen sind sogar der Presse vor ein paar Jahren aufgefallen:
http://www.focus.de/.../auto-ein-unsauberer-trick_aid_188139.htmlGanz so einfach, wie es im Artikel steht, scheint es nicht zu sein. Meiner fettet bei 100% vollgas auf 0.86 laut OBD an. Unabhängig von der Drehzahl. Aber die Auspufrohre sind ziemlich blank. Keine Rußschicht zu sehen.
Hallöle,
ich fahre einen Renault Grand Scenic III mit dem 1,2l Turbo mit 205Nm; 97kW (132 PS)(Motorfamilie H5ft)
Für das Fahrzeug Gewicht geht der Verbrauch insgesamt mit 7,1l in Ordnung. Durchzug, Geschwindigkeit, Ansprechverhalten ist alles soweit prima.
Aber man merkt echt die Grenzen des Downsizings. Damit will ich sagen, dass mit der Vollastanreicherung hier eine große Rolle zu spielen scheint. Ich hab nichts darüber gefunden, ob Wasserkühlung beim Turbo angewendet wird, aber ich weiß das Krümmer und Turbo eine Einheit bilden.
Ich habe mit der Kiste mit den niedrigsten Verbrauch bei Spritmonitor. das scheint aber daran zu liegen das meintäglicher Arbeitsweg 12km Kurzstreckke so ziemlich dem dem Motorenkonzept zugrundeliegenden Profil entspricht. Ich fahre von einem Vorort in die Stadt mit 50% kurviger Landstraße (selten schneller als 90km/h) keine Ampeln, dann 50% Städtisches Industriegebiet mit 2-3 Ampeln, mehr nicht. Ich habe also kaum hohe Geschwindigkeiten und kann gut rollen und rollen lassen. Wenn ich jedoch in Richtung Urlaub mit Kindern und Gepäck Tempomat 130 anlege sehe ich immer über 8 Liter. sicher auch der großen Stirnfläche geschuldet.
Aber das ist ja nun nicht gerade super schnell. Unser Schummeldiesel fährt in dieser Geschwindigkeit in sienem sparsamsten Bereich. Auch die Momentanverbräuche selbst beim sanften beschleunigen möchte ich eigentlich gar nicht sehen. da hier klar wird dass die Vollast anreicherung schon recht früh einsetzt. Dem Gefühl nach würde ich sagen deutlich unter der Lastschwelle, die ein unaufgeladener 1,2er leisten kann.
Klar die Verdichtung von nur 9,3:1 (verschieden Quellen unterschiedliche Infos) lässt kein Effizienzwunder erwarten, aber etwas weniger "Spritkühlung" hätte ich erwartet. Kurzum: in einem Datenblatt von Renault Powertrain steht dazu: Made for open Roads! Damit wird Klar: kurz mittelmäßig beschleunigen - lange gleiten, dann sind Downsizing Motoren wirklich sparsam. Die Aufladung und damit höhere Leistung ist dann quasi echt nur "Fahrbarkeits-" oder "Komfort-Reserve". Wer länger Schneller auf der Auto-Bahn reisen will, sollte lieber Größere Hubräume wählen.
Zitat:
...Auch die Momentanverbräuche selbst beim sanften beschleunigen möchte ich eigentlich gar nicht sehen. da hier klar wird dass die Vollast anreicherung schon recht früh einsetzt. ...
Warum wird das eigentlich recht klar? Gibt es Referenzen, Erfahrungen dazu? Ich glaube, man unterschätzt den Spritbedarf für Beschleunigungen allgemein und kann ihn auch im Vergleich zum Zeitfenster schlecht einordnen.
ein kleiner Turbomotor mit z.B. 1,4L (ich denke da an meinen...) kann im gesamten unteren bis mittleren Drehzahlbereich, bei identischer Drehzahl, die ca doppelte Leistung abgeben, wie ein 1,4L-Saugmotor.
Diese Möglichkeit nutzt man unbewusst, zumindest teilweise, auch aus und allein dadurch muss dann der Momentanverbrauch beim Beschleunigen deutlich höher liegen. Mehr eingesetzte Leistung kostet mehr Sprit...
Ich glaube nicht, dass man bei dem Hintergrund, aus dem Bauch heraus sagen kann, ob zusätzlich angefettet wird oder nicht.