Turbonachrüstung am Saugmotor, Verständnisfrage
Guten Tag, ich bin Student und habe eine Klausuraufgabe vor mir liegen... und hoffe das praxis erfahrene Leute mir eine Antwort geben können..
Bedanke mich im Vorraus!
Wenn man einen Saugmotor ohen Veränderung der Einspritzung mit einem Turbolader verseht, wie verändert sich dann der Verbrauch?: Verbrauch: verbessert , verschlechtert sich oder bleib gleich!
Eine kurze Erklärung wäre nett!
Lg
Beste Antwort im Thema
@Moers75
Ich finde die Aufgabe überhaupt nicht klar.
Denn "ohne Veränderung der Einspritzung" bezieht es sich auf die Einspritzmenge oder die "Einspritzung" also Bauteile der Einspritzung.
Wenn die Menge gleich bleibt wird der Motor mager, es kommt zum Motorschaden, wobei der Verbrauch in dem Moment nicht steigt, kann er ja nicht.
Wenn nur die Bauteile gleich bleiben, kommt es auf die Bauteilauslegung an, liefen sie schon mit Saugmotor nah ihres Limits, können sie auch nun nicht die Spritmenge erhöhen.
Wobei auch nicht klar ist: in welchem Lastzustand soll man den Motor bewerten und ist der Verbrauch pro KW (also spezifische Verbrauch) oder der Verbrauch pro Umdrehung gemeint.
Angenommen die Einspritzung reicht aus die Mehrmenge an Sprit zu liefern und das ganze wird über eine Luftmassenmessung auch erfasst:
Der Turbolader erhöht die Effizenz, heißt der Verbrauch pro KW sinkt. (Bezogen auf hohe Lasten)
Allerdings wird hier als "trick" teilweise Benzin zur Kühlung des Brennraumes benutzt, wenn man diese Anpassungen in der Steuereinheit vornimmt würde der Verbrauch wieder steigen und am Ende quasi wieder 1:1 wie vorher darstehen (pro KW).
Der Turbolader erhöht auch die Luftmenge im Brennraum, damit gibt es pro Umdrehung mehr Leistung, aber auch zu einem Mehrverbrauch(pro Umdrehung) (im Bereich der Hohen Drehzahlen/Lasten)
Bei niedrigen Drehzahlen und niedrigen Lasten steigt der Verbrauch pro KW, da der Turbolader nur ein "Hindernis" im Abgas und Ansaugttrakt ist, solange er nicht auf Betriebsdrehzahl ist.
Damit sinkt natürlich auch der Füllgrad der Zylinder in diesem Last/Drehzahlbereich.
Also auch ein Mehrverbrauch pro Umdrehung.
33 Antworten
Zitat:
Original geschrieben von Friesel
Ein Turbo erhöht NICHT den Wirkungsgrad! Er erhöht lediglich die maximale aus einem Hubraum zu holende Leistung. Sprich die Literleistung steigt, da ich in einen unveränderten Brennraum mehr Sauerstoff bekomme und somit mehr Kraftstoff einspritzen kann.
Falsch.
Der Turbolader erhöht logischweise NICHT den Wirkungsgrad des Motors, aber er Nutzt Wärmeenergie und Strömungsenegie aus dem Abgas, die ansonsten als Verlust zum Auspuff raus geht und führt ein Teil dieser Energie dem Motor zu.
Heißt: Der Motor hat beim Ansaugen keine Verluste mehr, normal muss er Energie aufwenden um Luft anzusaugen, diese Aufwendung fällt jetzt weg.
Rechne es nach, wir haben es in Thermodynamik getan und das Ergebnis ist das das "Gesamtsystem" Motor effektiver wird.
Zitat:
Original geschrieben von Moers75
Typisch für Leute die nie wissenschaftlich gearbeitet haben. 😉Du kannst nicht gleich alles fertigentwickeln und dann gucken was herauskommt. Bevor du eine solche Arbeit angehst fangen erst einmal Basisüberlegungen an. Wo könnte es hingehen, was kann es bringen, usw.. DA setzt eine solche Frage an, man soll zunächst die möglichen Probleme mit Einspritzung und Anpasung vergessen und grundlegender thermodynamisch anfangen.
Es tut mir leid dich Enttäuschen zu müssen... ich habe ein Automobilstudium hinter mir.
Was du schreibst ist prinzipell richtig, aber dann ist die Aufgabenstellung mit "wenn man einen Turbo auf den Saugmotor schraubt und sonst alles gleich lässt" schon völlig am Thema vorbei.
Denn hier IST bereits alles fertig endwickelt und die Frage ist was passiert wenn man jetzt nen Turbo draufschraubt.
Ist in meinen Augen auch eine total beschissene Frage und kann sie schlecht einem Fach zuordnen, weil das hat in Verbrennungskraftmaschinen und in Thermodynamik nichts zu suchen, das ist eher eine Frage für die Philosophiestunde.
Habe ich das jetzt richtig gelesen das es sich dabei auch um eine Prüfungsfrage handeln soll?
Als Einstieg in einen Themenkomplex einfach damit sich die Studenten dazu Gedanken machen: OK.
Aber als Klausur oder Übungsfrage völlig ungeeignet.
Zitat:
Original geschrieben von snooopy365
Habe ich das jetzt richtig gelesen das es sich dabei auch um eine Prüfungsfrage handeln soll?
Als Einstieg in einen Themenkomplex einfach damit sich die Studenten dazu Gedanken machen: OK.
Aber als Klausur oder Übungsfrage völlig ungeeignet.
Ich kenne einige Dozenten die diese Frage möglicherweise als "Anwesenheitsfalle" verwendet hätten.
Sprich, sie haben in der Vorlesung als "Anekdote" mal genau erzähl, warum sie der Meinung sind, dass ja oder nein, ohne es genau zu dokumentieren.
Es ist also einfach als abrufbereites "Wissen" gefragt, um zu zeigen, dass du in der Vorlesung warst.
Gerade bei Einführungskursen wird das gerne gemacht.
So läuft's halt bei manchen Profs.
Zitat:
Original geschrieben von snooopy365
Der Turbolader erhöht logischweise NICHT den Wirkungsgrad des Motors, aber er Nutzt Wärmeenergie und Strömungsenegie aus dem Abgas, die ansonsten als Verlust zum Auspuff raus geht und führt ein Teil dieser Energie dem Motor zu.Heißt: Der Motor hat beim Ansaugen keine Verluste mehr, normal muss er Energie aufwenden um Luft anzusaugen, diese Aufwendung fällt jetzt weg.
Rechne es nach, wir haben es in Thermodynamik getan und das Ergebnis ist das das "Gesamtsystem" Motor effektiver wird
Wenn das Gesamtsystem effektiver wird, was ist das anderes als ein höherer Wirkungsgrad? 😕
Zitat:
Was du schreibst ist prinzipell richtig, aber dann ist die Aufgabenstellung mit "wenn man einen Turbo auf den Saugmotor schraubt und sonst alles gleich lässt" schon völlig am Thema vorbei.
Denn hier IST bereits alles fertig endwickelt und die Frage ist was passiert wenn man jetzt nen Turbo draufschraubt.
Es ist doch für die Arbeitsweise bei so einer Fragestellung unerheblich ob das andere schon fertig entwickelt haben. An so eine Aufgabe soll man grundlegend herangehen und sich überlegen warum was passiert wenn man einen Turbo dranschraubt. Und ob das am Thema vorbeigeht weisst du genauso wenig wie ich, oder warst du zufällig in der gleichen Vorlesung wie der TE? 🙄
Zitat:
Es tut mir leid dich Enttäuschen zu müssen... ich habe ein Automobilstudium hinter mir.
Soll ich ein paar Testfragen stellen? 😛
Ich finde ihr verkompliziert die Sache hier etwas. Uns wurde im Studium auch beigebracht, eine Frage nach Fragestellung zu beantworten, sonst wird man nicht fertig. Wenn der Prof fragt wie spät es ist, sagt man einfach zB 10:39 Uhr und seniert nicht noch darüber, das es eigentlich bei ihm schon Mikrosekunden später ist, der er 4 m weiter östlich steht o. ä., wegen Zeitverschiebung etc. Dann stehst du nämlich noch um 11:39 da und erzählst ihm, das es 10:39 ist. 🙂
Der Prof fragt wie sich der Verbrauch nach Turboanbau ändert, ohne das die Einspritzung (von der notwendigen Verdichtungsverringerung sprach er gar nicht) angepasst oder verändert wird. Ich verweise auf meinen ersten Post, der Verbrauch geht gegen 0, da der Motor nicht (lange) läuft. Fertig aus, Frage beantwortet. Das Warum will er vllt in der nächsten Vorlesung erkläutern.
Von Vorteil sollte es natürlich schon sein, wenn man in etwa weiß was kommt. Das war für Studenten die nicht aus der Praxis kamen immer etwas schwieriger gewesen. Dafür hatte ich mit Mathematik so meine anfänglichen Schwierigkeiten.
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Zitat:
Original geschrieben von Moers75
Wenn das Gesamtsystem effektiver wird, was ist das anderes als ein höherer Wirkungsgrad? 😕
Was ich damit sagen will: Der Wirkungsgrad des OTTO-Motors ändert sich nicht.
Denn die Energie wird dem System erst nach der Verbrennung entzogen.
Zitat:
Original geschrieben von Moers75
Es ist doch für die Arbeitsweise bei so einer Fragestellung unerheblich ob das andere schon fertig entwickelt haben. An so eine Aufgabe soll man grundlegend herangehen und sich überlegen warum was passiert wenn man einen Turbo dranschraubt. Und ob das am Thema vorbeigeht weisst du genauso wenig wie ich, oder warst du zufällig in der gleichen Vorlesung wie der TE? 🙄
Ich weiß nur das eine Frage die Grundlegendes herrangehen fordert auch präziser gestellt sein sollte.
Zitat:
Soll ich ein paar Testfragen stellen? 😛
Sorry ich bin nicht hier um meinen Abschluss zu verteidigen, ich hab Ba und Ma Zeugnisse hier hängen, von daher gehe ich aus das ich bestanden habe.
Antwort:
Wird zum Schluckspecht. 😎 Es seidenn, man passt die Einspritzung und die Zündung an 😉 Und eventuell die Getriebeübersetzung 😁
Zitat:
Original geschrieben von snooopy365
Was ich damit sagen will: Der Wirkungsgrad des OTTO-Motors ändert sich nicht.
Denn die Energie wird dem System erst nach der Verbrennung entzogen.
Natürlich ändert sich der Wirkungsgrad. In Thermo nicht aufgepasst? Und den Turbo aus der Rechnung rauszulassen ist äh sparsam. Wenn man natürlich nur die abgespeckte Mastervorlesung hört. ... 😁
Hab immer gesagt dass der Master nix taugt 😛
Nein der Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses des Ottomotors ändert sich nicht.
Ich weiß nicht wie es die Hersteller betrachten, aber wir sollten es in Thermodynamik immer als 2 getrennte Prozesse betrachten.
Und das war auch schon im Diplom so.
Das ich den Turbo komplett rauslasse sagte ich nicht, daher ja die Aussage das Gesamtsystem "Motor" wird effizienter.
Zitat:
Original geschrieben von m76
Wenn man einen Saugmotor ohen Veränderung der Einspritzung mit einem Turbolader verseht, wie verändert sich dann der Verbrauch?: Verbrauch: verbessert , verschlechtert sich oder bleib gleich!
Wahrscheinlich verschlechtert er sich leicht, denn ein Turbolader stellt einen Strömungsverhinderer im Auslasstrakt dar, außerdem fördert er eine höhere Luftmasse, welche dann, da das Gemischverhältnis ja aufgrund der Abgasreinigung identisch bleiben muss, eine höhere Spritmenge bedingt.
Der Spareffekt von aufgeladenen Motoren beruht ja darauf, dass dann ein kleinerer Motor einen größeren ersetzt. Dieser spart dann in Verbindung mit einer längeren Übersetzung bei geringer Last durch die bessere Füllung und die geringere Reibung etwas Sprit ein.
Zitat:
Original geschrieben von snooopy365
Nein der Wirkungsgrad des Verbrennungsprozesses des Ottomotors ändert sich nicht.
Ich weiß nicht wie es die Hersteller betrachten, aber wir sollten es in Thermodynamik immer als 2 getrennte Prozesse betrachten.
Und das war auch schon im Diplom so
Es sind ja auch zwei Prozesse die man getrennt rechnet. Wenn nach dem Wirkungsgrad gefragt wird ist es nur witzlos nur einen von einem Teilprozess zu betrachten. Und auch der Wirkungsgrad des isoliert betrachteten Kreisprozesses ändert sich. Wie kommst du auf die Idee der ändert sich nicht? Wahrscheinlich die tolle Formel mit dem Wirkungsgrad aus dem Verdichtungsverhältnis im Kopf? Schön. Dann guck dir aber mal die Randbedingungen an.
Mit Turbo hast du nämlich keinen idealen Kreisprozess mehr. Die ursprüngliche Wirkungsgradberechnung geht von einem idealen Kreisprozess aus wo nach einem Zyklus wieder genau der Anfangszustand erreicht wird. Ohne Turbo mit Ansaugen und Ausstoßen von/in die Umgebung hast du das. Mit dem Turbo ändern sich aber die Zustände (Temperatur, Druck) beim Ansaugen (mit Turbo müsste man es eher Einschieben nennen) und Ausstoßen. Somit kann man hier keinen isolierten idealen Kreisprozess mehr betrachten und einfach den Wirkungsgrad aus dem mechanischen Verdichtungsverhältnis berechnen.
Willst du idealisieren und nimmst einen Turbo mit 100% Wirkungsgrad und betrachtest nur den Kreisprozess ergibt sich quasi der gleiche nur bei höherem Temperaturniveau. Ohne Ladeluftkühler steigt ja die Temperatur der Ansaugluft. D.h. der gesamte Kreisprozess läuft bei höherer Temperatur.
Betrachtet man den Otto als idealisierten Gleichdruckprozess ergibt sich die bekannte Formel für den Wirkungsgrad mit eta = 1- 1/(epsilon hoch kappa minus 1) mit Kappa als Isentropenexponenten und epsilon als Verdichtungsverhältnis. Aus deiner Thermovorlesung hast du sicher behalten das kappa mit zunehmender Temperatur sinkt. Damit sinkt beim gleichen Kreisprozess mit steigender Temperatur der Wirkungsgrad.
So, wer hat in Thermo jetzt nicht aufgepasst? Klugscheissen kann ich auch ohne mit meinem Studium anzugeben 😛
Der Wirkungsgradvorteil des Turbos ergibt sich aus anderen Effekten. Man bekommt die gleiche Leisung aus weniger Hubraum und/oder weniger Drehzahl, damit kann der Motor kleiner werden. Kleinere Drehzahl heisst weniger Reibungsverluste. Mehr Gemisch in weniger Raum weniger Wärmeverluste.
Verdammt, ich wollte die Frage doch gar nicht beantworten. 😰
Ich habe anfänglich schon geschrieben was den Prozess verbessert.
Einmal hast du einen höheren Druck und höhere Dichte der Luft beim Ansaugen.
Zwar ist die Temperatur "doof" weil sie zu klopfen führt, aber Energiehaltiger.
Prinzipell "verschenkt" man über den LLK wieder einen Teil der Energie.
Mir ist es klar das man die Prozesse zusammen rechnen muss, habe ich auch schon erklärt warum das System sparsamer pro KW wird.
Der Spareffekt tritt vor allem im Teillastbereich auf, also wenn z.B. die gleiche Leistung abgerufen wird wie vorher der Motor maximal hatte.
Also wenn man ein Fahrzeug im gleichen Geschwindgkeit/Beschleunigungsbereich (gleiche Leistungsabgabe) wie den Saugmotor fährt verbraucht der Hubraumgleiche Turbomotor weniger Sprit.
Kommt in der Theorie so heraus und klappt auch in der Praxis.
Wobei man natürlich klar sagen muss: In der Praxis fährt jeder der ein Auto hat das mehr Leistung hat auch immer rasanter.
Zitat:
Original geschrieben von snooopy365
Also wenn man ein Fahrzeug im gleichen Geschwindgkeit/Beschleunigungsbereich (gleiche Leistungsabgabe) wie den Saugmotor fährt verbraucht der Hubraumgleiche Turbomotor weniger Sprit
Natürlich, er erreicht nämlich die gleiche Leistungsagbabe bei deutlich weniger Drehzahl.
Wenn du mal nachrechnest wirst du nämlich merken dass dein angeblich unveränderter thermodynamischer Wirkungsgrad des reinen Kreisprozesses aufgrund der höheren Temperatur schlechter wird. Dem höheren Druck im Ansaugbereich musst du in deiner Theorie aber auch den höheren Abgasgegendruck gegenrechnen. Und genau daher kannst du den Kreisprozess eben nicht isoliert betrachten da er keiner mehr ist. Da du nicht gegen Aussenluft ansaugst und ausstösst muss zwangsläufig die Rechnung Ladedruck, Temperaturen und Abgasgegendruck berücksichtigen. Deine isolierte Betrachtung der fehlenden Ansaugverluste ist schlicht unzutreffend weil unvollständig.
Viel Spaß beim Rechnen, aber vergiss nicht wieder die Hälfte wie die Temperaturabhängigkeit des Isentropenexponenten. 😉
Das mit dem Abgasgegendruck ist eigentlich eine Gute Frage.
Hängt jetzt nicht direkt mit der Rechnung zusammen, da wir in der Rechnung ja die Abgasanlage ausklammern aber: Man kann für den Turbomotor natürlich die Abgasanlage an sich mit weniger Schalldämpfer konstruieren weil man den Schalldämpfer durch den Turbo ersetzt.
Zur eigentlichen Frage des TE, würde mich die "Lösung" wenn sie denn gegeben wurde wirklich interessieren.
Man baut ja Turbolader genau zu dem Zweck ein, um den Verbrauch zu senken. Also muß eine (mäßige) Erhöhung des Ladedrucks auch bei einer unangepaßten Einspritzanlage eine Effizienzsteigerung bringen, solange die noch ein stöchiometrisches Gemisch liefern kann.
Unsinnige Frage, weils eben von solchen Parametern wie Ladedruck, Lastbereich und Eigenschaften von Motor und Einspritzanlage abhängt, ob der Motor überhaupt läuft - ansonsten gibts gar keine Antwort. Untypisch für (kompetente) Akademiker.
Leute, schreibt doch endlich Jeder einmal: "Ja, wird mehr Verbrauchen" oder "Nein, wird weniger verbrauchen".
Der TE kann danach die Antworten zusammen zählen und die Mehrheit gewinnt. Und endlich Ruhe hier.. 😁