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Verdichtungs Verhältnis -> Motorleistung

Themenstarteram 25. Juli 2012 um 21:21

Hallo zusammen,

vielleicht kann mir jemand weiterhelfen und zwar geht es um das Verdichtungsverhältnis und dessen Auswirkung auf die Motorleistung. Es geht um einen via Kompressoraufgeladenen Motor. Der Motor hat original, als Sauger, eine Verdichtung von 9,8:1 und wurde unter beibehaltung der Verdichtung via Kompressor aufgeladen, was bei diesem Motor durchaus nicht unüblich ist. Später wurde die Verdichtung durch andere Kolben auf 8,5:1 gesenkt und der Wagen neu Abgestimmt. Leider wurde keine Leistungsmessung mit der original Verdichtung gemacht. Kann man ungefähr sagen, was an Lesistung verloren geht wenn man nur die Kompression senkt wenn alles andere 100% gleich bleibt? Ich habe nur den Leistungswert der Eingangsmessung vor der Neuabstimmung.

Der Hintergrund ist, das ich so die Qualität meines Umbaus im Vergleich zu anderen, mit dem gleichen Motor, besser einschätzen könnte, da ich mich immer wieder wundere das ich bei relativ hohem Ladedruck eine relativ geringe Leistung habe.

Beste Antwort im Thema

Die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses geht von etwa 6:1 bis 12:1 fast linear in die Steigerung des praktisch gemessenen (nicht dem theoretischen nach dem Kreisprozess errechneten Nutzwirkungsgrades) Wirkungsgrades ein.

Die resultierende Leistung ist aber leider nicht linear, so dass eine Verdichtungserhöhung von 6:1 auf 8:1 mehr bringt, als von 8:1 auf 10:1. Von 10:1 auf 12:1, lohnt kaum,denn da sind es nur wenige Prozente.

Die 11:1 Verdichtung wird als theoretischer max.Wert gemein hin anerkannt, weil es eben nur ein theoretischer, errechnete Verhältniszahl von Hubraum zu Verdichtungsraum ist. So gibt es eben Ausnahmen. 12:1 gehen auch, sogar 14:1 -jetzt ohne Sondersprit - wenn die Einströmverhältnisse ungünstig liegen oder andere Brennraumgestaltungen dies ermöglichen. Denn  2% Wirkungsgraderhöhung sind immernoch 2 % besser als vorher, bei den Benzinpreisen.

Um noch einigermassen Wirkungsgrad mit möglichst geringen Brennstoffverbräuchen zu behalten, werden bei aufgeladenen Motoren die V.-verh. ziemlich hoch gehalten,aber dementsprechend sinken die Ladungsdrücke weil man über die errechnete End-Verdichtung von 11 - 14:1 auch nicht hinaus kann. Der Motor klopft.

Um wirklich hohe Leistung aus aufgeladenen Motoren zu holen wird die Verdichtung auf etwa 7:1 reduziert, damit kann der Ladedruck stark erhöht werden. Denn entscheidend ist die eingeblasene Menge, Masse Luft bis zum errechenbaren eff. Verdichtungsverhältniss.

Das eff. Verdichtungsverhältniss Eeff. ist:-  Egeom. x 1,4te Wurzel aus Ladedruck:Atm.Druck (in absoluten Drücken gemessen)

Nachteilig ist nur das diese Motoren ein sehr hohen Spritverbrauch haben und heute nicht mehr als Neuwagen zulassungsfähig sind.

So sind Neuwagen seit den 1990er jahren für richtige Literleistungen eigentlich unbrauchbar, weil sie anschliessend entweder unerheblich mehr Leistungen(zum Aufwand) haben oder nicht StVZ konform sind.

2L und 460PS sind so kaum realisierbar, früher schon. Bei entsprechenden Spritverbrauch :)

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Wenn Du den Wirkungsgrad des Otto-Prozesses, der ja nur vom Verdichtungsverhältnis abhängt, als Anhaltspunkt nimmst: bei 9,8 ist er 53%, bei 8,5 51%. Die Leistung würde also bei gleicher verbrannter Spritmenge um ca. 4% sinken.

Leider handelt es sich nicht um einen idealen Ottoprozess, so dass sehr viel mehr Parameter eingehen. Auch die verbrannte Spritmenge muss nicht gleichbleiben. Nicht zuletzt verringert die niedrigere Verdichtung die Klopfneigung.

Themenstarteram 26. Juli 2012 um 16:11

Danke für deine Ausführungen, 4% wären deutlich weniger als ich vermutet hätte.

Das mit der verringerten Kopfneigung war mit bekannt. Es ging mir in erster Linie um den Vergleich mit Umbauten die, die Serien Verdichtung fahren.

Sooo wenig sind 2%-Punkte gar nicht, wenn Du bedenkst, dass es sich um die theoretische Brutto-Leistung handelt. Wenn Du alle Verluste abziehst, kommen eben 20% oder 18% auf der Straße an - das sind dann schon 10% weniger.

Zitat:

Original geschrieben von 0MGQoNDYjZ

Sooo wenig sind 2%-Punkte gar nicht, wenn Du bedenkst, dass es sich um die theoretische Brutto-Leistung handelt. Wenn Du alle Verluste abziehst, kommen eben 20% oder 18% auf der Straße an - das sind dann schon 10% weniger.

Der Effekt ist wirklich nicht hoch.

Bin im Sauger von 10.4:1 auf 8.3:1.

Er wurde etwas drehfreudiger hatte dafür etwas weniger Leistung.

Allerdings kann es die Menge weniger nicht gewesen sein.

Auto hatte orginal 150PS und fuhr 225km/h. mit den 8.3:1 Kolben dann immer noch 220km/h, also nicht so dramatisch.

Also war nen Turbomotor nur ohne Turbo eingefahren.

Wenn ich es jetzt nochmal machen müsste würde ich hoch auf 11:1 und dann E85 + Turbo, dann holt man wirklich alles raus ;)

Themenstarteram 26. Juli 2012 um 17:44

Mit E85 ist das mit Sicherheit machbar, aber wenn man auf 98 Oktan beschränkt ist, kommt man mit 11:1 wohl nicht weit.

Würde ja auch E85 in betracht ziehen, aber ich habe im Umkreis von 30km nur 1 Tankstelle und ich bräuchte einen Zusatztank da eine Reichweite von unter 300km nicht mehr praktikabel ist, sowie neue Einspritzdüsen. :(

Der Einfluss der Verdichtung auf die Leistung ist in der Tat recht überschaubar. Als Beispiel aus der Praxis kann ich z.B. den Fiat Fire - Motor (1242 ccm) anführen. Bis 2009 wurde dieser Motor mit einer Verdichtung von 9.8 gebaut, er leistete 60 PS. Dann wurde er überarbeitet, auf 11.1 verdichtet, und leistete 69 PS. Es gab von der mit 9.8 verdichteten Version jedoch auch eine mit 65 PS. Ist also nur halb so wild.

Themenstarteram 26. Juli 2012 um 21:33

Ok, dann bin ich ja beruhingt, nein eigentlich garnicht, denn das bedeutet, das a) die Effizienz meines Umbaus, nunja, überschaubar ist und b) das ich Gegenzug noch noch einiges an Potential für Verbesserungen in anderen Bereichen habe. :D Danke

Die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses geht von etwa 6:1 bis 12:1 fast linear in die Steigerung des praktisch gemessenen (nicht dem theoretischen nach dem Kreisprozess errechneten Nutzwirkungsgrades) Wirkungsgrades ein.

Die resultierende Leistung ist aber leider nicht linear, so dass eine Verdichtungserhöhung von 6:1 auf 8:1 mehr bringt, als von 8:1 auf 10:1. Von 10:1 auf 12:1, lohnt kaum,denn da sind es nur wenige Prozente.

Die 11:1 Verdichtung wird als theoretischer max.Wert gemein hin anerkannt, weil es eben nur ein theoretischer, errechnete Verhältniszahl von Hubraum zu Verdichtungsraum ist. So gibt es eben Ausnahmen. 12:1 gehen auch, sogar 14:1 -jetzt ohne Sondersprit - wenn die Einströmverhältnisse ungünstig liegen oder andere Brennraumgestaltungen dies ermöglichen. Denn  2% Wirkungsgraderhöhung sind immernoch 2 % besser als vorher, bei den Benzinpreisen.

Um noch einigermassen Wirkungsgrad mit möglichst geringen Brennstoffverbräuchen zu behalten, werden bei aufgeladenen Motoren die V.-verh. ziemlich hoch gehalten,aber dementsprechend sinken die Ladungsdrücke weil man über die errechnete End-Verdichtung von 11 - 14:1 auch nicht hinaus kann. Der Motor klopft.

Um wirklich hohe Leistung aus aufgeladenen Motoren zu holen wird die Verdichtung auf etwa 7:1 reduziert, damit kann der Ladedruck stark erhöht werden. Denn entscheidend ist die eingeblasene Menge, Masse Luft bis zum errechenbaren eff. Verdichtungsverhältniss.

Das eff. Verdichtungsverhältniss Eeff. ist:-  Egeom. x 1,4te Wurzel aus Ladedruck:Atm.Druck (in absoluten Drücken gemessen)

Nachteilig ist nur das diese Motoren ein sehr hohen Spritverbrauch haben und heute nicht mehr als Neuwagen zulassungsfähig sind.

So sind Neuwagen seit den 1990er jahren für richtige Literleistungen eigentlich unbrauchbar, weil sie anschliessend entweder unerheblich mehr Leistungen(zum Aufwand) haben oder nicht StVZ konform sind.

2L und 460PS sind so kaum realisierbar, früher schon. Bei entsprechenden Spritverbrauch :)

wirf bitte nicht geometrische und Dynamische Verdichtung durcheinander.

Statische Verdichtung: durch Volumen errechnet

Dynamische Verdichtung: Berücksichtigt unter und überdrücke der Luft sowie Temperaturunterschiede.

Je nachdem mit welcher Technik man die dynamische Verdichtung realisiert ist die klopfempfindlichkeit auch eine anderer.

Nehmen wir als Beispiel mal mein Auto, orginal 2l Saugmotor, 10.4:1 verdichtet.

Wahrscheinlich wären auch noch 11:1 möglich ohne das es zu Problemen kommt.

Jetzt habe ich die Verdichtung auf 8.3:1 reduziert und puste mit 2Bar Ladedruck in den Brennraum.

Also geometrische verdichtung vorher max. 11:1 klopffrei (da bei offener Drosselklappe quasi 1bar athmospährendruck der Ansaugluft)

In der praxis (Kompressionstester) verdichtet er dynamisch bis 14Bar.

Statisch hat man am Anfang 0,5l Volumen und 1Bar.

wenn man das jetzt auf 1/11 Komprimiert: 0,04545l und 11bar statisch, durch das erwärmen der Luft dehnt sich diese noch aus und man erreicht die 14Bar.

nach dem Umbau sind es 8.3:1 statisch, wenn man das ganze per Tester misst: 11.5Bar. Allerdings hat die Luft schon 3Bar (atmospähre + 2bar LD) wenn der Turbo läuft, vor dem verdichten durch den zylinder.

Jetzt hat man 0,5l und 3Bar vor dem verdichten, dannach sind es 0,04545l = 33bar + Erwärmung

Daraus kann man realtiv schnell feststellen das sich durch die Art der Kompression ganz andere Drücke erreichen lassen.

Grund der Reduzierung ist alleine der, das man über Aufladung eine deutlich weniger Klopfanfällige Verdichtung erreichen kann.

Daher die Idee die statische Verdichtung auf ein Minium zu reduzieren.

Allerdings kann ich dem nicht zustimmen das es soetwas nicht mehr Zulassungsfähig ist.

Es ist nur aufgrund der höheren Spritqualität nicht mehr nötig.

Damit hat man nur unnötigen Mehrverbrauch.

Zudem führt es dazu das die Fahrzeuge außerhalb des Ladedruckbereichs sehr träge sind.

2l und 460PS Abgaskonform wäre mir noch nie bekannt gewesen, solche Scherze gehen nur über modfikationen oder England.

Das ab den 90er Jahren diese Literleistungen nicht mehr machbar sind? naja Serie gab es das auch darmals nicht, und schau dir mal ein neues Mopped an ~200PS aus knapp 1,2 Litern als Saugmotor...

oder die Polos mit 175PS aus 1.2l usw.

Ich werfe nichts durcheinander, aber du implizierst in meinem Beitrag den Kompressionsdruck zum Verdichtungsverhältniss. Das sind ganz verschiedene Zahlenwerte!

Ich sprach und spreche nur vom geom. Verdichtungsverhältniss und die Beziehung zum Wirkungsgrad. Und der in der praktischen Version, nicht in der theoretischen.

Des weiteren vom rechnerischen Verdichtungsverhältniss bei Aufladung.

Das alles sind Zahlenwerte die zur Einschätzung einer Motorkonfiguration dienen. Mehr nicht.

 

Doch der Benzinverbrauch und der Wirkungsgrad richtet sich immer noch nach der Grundverdichtung in den für Emmisionen wichtigen Bereichen. Schon Anfang der 1980er jahre war das klar ersichtlich. 

 

Die Motoren die du nennst sind ja nix neues in der jahrhunderte alten Entwicklung der Saugerleistung; die geht eben immer weiter.

Ich sprach von 2l und 460PS mit Aufladung, worum es hier auch geht. Aufladung. Das man diese auch weiter forcieren kann zeigten die F1 Motoren mit 1,5L Hubraum, was aber auch schon 20 Jahre her ist. Natürlich nicht für die Strasse, aber zw. 2L mit 200PS und 2L/460PS und den Cosworth-Motoren 1,5L 500PS (kurzfristig gar bis 1000PS) gibt es eben nicht zu vereinende Schnittmengen mit der Euro Norm. Und das kannste mir nicht erzählen, das es doch anders ist. Du nicht und auch kein anderer. 

Themenstarteram 27. Juli 2012 um 15:04

Eine Runde Danke an alle, bitte diskutiert weiter, sehr interessant das Ganze! :)

@flatfour

Ob diese Fahrzeuge irgendeine Abgasnorm erreichen würden: keine Ahnung.

Aber es gab sie auch früher nicht im Straßenverkehr?

Das "schlimmste" in Sachen Literleistung was offizell hier gefahren werden darf ist ein Evo FQ400 als import aus England.

Diese kommen Serienmäßig mit 400PS, und soweit ich weiß gibt es sie auch in der aktuellen Produktreihe.

Also 200PS pro Liter.

Bei den Downsizemotoren und der VGT ist der Lader schon im gemessenen Abgaszylus aktiv.

Auch wenn man die Verdichtung niedrig wählen würde (was rein praktisch trotzdem niemand macht, weil es halt verschenkter Vebrauchsvorteil wäre).

Ich brauchte mit einem 10.4:1 Verdichten motor ohne Turbo mit 150PS genauso viel wie mit 8.3:1 Verdichtet + Turbo = 250PS.

Ja der verbrauch war einfach identisch, beide Motoren ließen sich mit 8-9l min. und 10l im Schnitt fahren.

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