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Warum ist Downsizing sparsamer?

Themenstarteram 9. Januar 2018 um 15:04

Hallo zusammen, ich hatte gerade mit Kollegen eine Diskussion über Downsizing Motoren bzw. warum genau diese sparsamer sind.

Downsizing Motoren haben ja einen kleineren Hubraum und sollen deswegen sparsamer sein. Das versteh ich soweit auch, da der Hubraum kleiner ist, braucht es weniger Benzin um den Brennraum zu füllen, die Reibungsflächen sind kleiner und der Kolben ansich ist ebenfalls kleiner, und wird deswegen auch weniger Masse haben die beschleunigt werden muss. Auch der ganze Motor ansich ist leichter.

Aaaaaber, das resultiert ja auch in weniger Leistung. Darum werden die doch auch alle aufgeladen.

Was ich nun aber nicht verstehe, der Turbolader schauffelt ja mehr Luft in den Brennraum, das Verhältnis von Luft zu Benzin sollte ja in der Regel immer das gleiche sein, somit wird doch auch wieder mehr Benzin eingespritzt um mit der gesamten Luft reagieren zu können!? Zudem kommt das Gewicht des Turboladers wieder hinzu. Wegen dem höheren Druck im Brennraum muss doch auch bestimmt der Kolben, Pleuel, Zylinderwand usw. wieder ein wenig stärker ausgelegt sein als bei einem normalen Saugmotor.

Wo bzw. warum wird also Sprit gespart durch downsizen?:confused:

Beste Antwort im Thema

Zitat:

@ttru74 schrieb am 9. Januar 2018 um 15:19:01 Uhr:

Deshalb sind die geschrumpften Motörchen auch nix für die Autobahn. Da ist nix mehr mit Einsparpotential.

Falsch. Lambda 1 ist Lambda 1, die Frage ist nur wie hoch die Luftmasse ist um genau diese Leistung zu erzeugen.

"Downsizing" ist nicht zwingend schlecht. Sofern das Abgas gescheit expandiert und somit kalt genug ist, ist die Notwendigkeit einer Anfettung sehr gering bis nicht vorhanden. Und in dem Fall säuft ein Turbo auch nicht. Mein letzter Motor war ein Audi V6 mit 3L Hubraum - der hat beim leisesten Tritt auf Pedal sofort angefettet, konnte aber nach Tempomat bis 220 km/h noch Lambda=1 fahren.

Somit ein klares "jein".

Physikalisch kann mans verstehen - Flammen erlöschen an "Grenzen" wie einer Zylinderwand. Siehe als Extrembeispiel eine Grubenlampe mit einem Strumpf aus Metallgeflecht. Keine Explosion des umliegenden Gemisches möglich weil die Flamme am "Strumpf" erlischt. Genau das gleiche passiert an Zylinderwänden. Siehe als Negativbeispiel den Wankel mit der beschissenen Brennraumform - die HC/CO Emissionen sind (ohne Kat) heftig.

Ein Turbo kann das Gemisch auch in Teillast bis zur Klopfgrenze verdichten und somit den Wirkungsgrad hochhalten. Ein Sauger kann das pinzipiell nicht und hat zudem durch die Luftmasse bei geringem Druck viel mehr (Brennraum-)Oberfläche, an der die Flamme erlöschen kann. Obendrein meist mehr Zylinder, was auch mehr Reibung/Arbeit am Ventiltrieb erfordert.

Soviel in Kurzform.

IMHO gehört die Zukunft dem Miller/Atkinson-Motor mit Turbo. Aus der variablen Nockenwellenverstellung in der Phase kann man zusammen mit dem Turbo einen "weiten" Bereich erzeugen, in dem der Motor nahe der Kopfgrenze bei zugleich hoher geometrischer Expansion arbeitet. Und damit maximalem Wirkungsgrad. Diesel und Benziner wachsen somit zusammen, wobei der Benziner wegen des Drei-Wegel-Kats abgastechnisch gewinnt.

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Zitat:

@katy8 schrieb am 9. Januar 2018 um 15:04:03 Uhr:

Wo bzw. warum wird also Sprit gespart durch downsizen?:confused:

Durch weniger Ladedruck und den somit "geschrumpften" Hubraum bei Teillast (z.B. NEFZ).

Weniger Leistungsbedarf --> Weniger Ladedruck --> Weniger Luft im Topf --> weniger Kraftstoff für Lambda 1 nötig.

Bei hoher Last (z.B. Autobahn) ist der gleichstarke Sauger sparsamer.

Gruß Metalhead

Da ist sogar der leistungsstärkere Sauger sparsamer als der Schrumpfmotor.

Gilt aber auch nicht mehr pauschal...

Deshalb sind die geschrumpften Motörchen auch nix für die Autobahn. Da ist nix mehr mit Einsparpotential.

Zitat:

@ttru74 schrieb am 9. Januar 2018 um 15:19:01 Uhr:

Deshalb sind die geschrumpften Motörchen auch nix für die Autobahn. Da ist nix mehr mit Einsparpotential.

Kannst so nicht sagen. Wenn der 8L V12 Sauger auf 4L V8 Biturbo downgesized wurde, taugt der schon noch für die Autobahn. :D

Gruß Metalhead

Zitat:

@the_WarLord schrieb am 9. Januar 2018 um 15:18:28 Uhr:

Gilt aber auch nicht mehr pauschal...

So ein kleiner A1 mit Minimotor (mit 185 PS?) war auf der Autobahn bei schneller Geschwindigkeit genauso durstig, wie - bei gleicher Geschwindigkeit - mein A 8 4.2 Quattro (310 PS und Bj. 2002).

Kann passieren.

Irgendwann kommt auch ein kleiner Sauger in die Richtung.

Dank Abgaskrümmerkühlung und anderer Materialwahl wird bei manchem modernen Turbomotor auch nicht mehr so stark angefettet.

Zitat:

@the_WarLord schrieb am 9. Januar 2018 um 15:39:34 Uhr:

Dank Abgaskrümmerkühlung und anderer Materialwahl wird bei manchem modernen Turbomotor auch nicht mehr so stark angefettet.

Es geht ja auch nicht allein um die Anfettung. Ein Turbo ist halt ein Hindernis im Abgasstrang, daß der Sauger nicht hat.

Beim Sauger ist da einfach weniger Widerstand im Abgasstrang und darum braucht der dann weniger.

Das ist halt der Nachteil bei hoher Last den man sich mit downsizing einhandelt (Teillast ist aber auch der größere Anteil).

Gruß Metalhead

Zitat:

@ttru74 schrieb am 9. Januar 2018 um 15:19:01 Uhr:

Deshalb sind die geschrumpften Motörchen auch nix für die Autobahn. Da ist nix mehr mit Einsparpotential.

auf der Autobahn gibt es im Pkw-Bereich mehrheitlich aber nur noch geschrumpfte Motoren.

Auch ein BMW-5er mit rund 250PS-Benziner hat nur noch 2L-Hubraum und ist daher, in Relation gesehen, weiter gedownsizt, als die meisten kleineren Downsizing-Motörchen.

Jeder aktuelle Pkw-Diesel ist gedownsizt.

Ohne Downsizing wären im Dieselbereich die heute üblichen Verbräuche nicht drin und keiner würde mehr so einen Motor haben wollen, denn die Leistungsfähigkeit von Saugdiesel-Motoren ist, bezogen auf den Hubraum, aus heutiger Sicht,unterirdisch.

Egal welcher Motor, die benötigte Energie stammt aus dem Benzin. Somit geht es eigentlich nur noch um die Verluste der verschiedenen Konzepte. Größere Motoren haben höhere Reibungsverluste, Pumpverluste, usw. Kleinere haben höhere Strömungsverluste und müssen um zu beschleunigen früher anfetten. Also letztendlich gibt es für den jeweiligen Einsatz irgendwo ein Optimum. Die bisherigen CO2 Normen haben dann somit zwangsläufig zu einer Verkleinerung des Hubraumes geführt.

Extrembeispiel sind Formel 1 Motoren die versuchen alle Verluste so gering wie möglich zu halten, daher ganz wenig Reibung, Energierückgewinnung und elektrisch gekoppelter Turbo.

Leider wurden bei den kleinen Turbomotoren die Ladedruckanzeige aufgegeben, somit kann ich diese kleinen Motoren wenn ich will gar nicht sparsam betreiben. Sparsam sind Motoren bei einem Ansaugdruck vom 0 bar oder ein bisschen darüber, aber ohne Anzeige.....

Ladedruckanzeige ist bei Subaru Serie! :p

 

Mein 1.6er Turbo mit 170PS verbracht ca. 1-1.5l weniger als mein 2.0ltr./145PS Sauger im Mondeo. Gewichtsmäßig ist der Subaru schwerer als der FORD.

 

MfG

Zitat:

@navec schrieb am 9. Januar 2018 um 17:26:57 Uhr:

Zitat:

@ttru74 schrieb am 9. Januar 2018 um 15:19:01 Uhr:

Deshalb sind die geschrumpften Motörchen auch nix für die Autobahn. Da ist nix mehr mit Einsparpotential.

auf der Autobahn gibt es im Pkw-Bereich mehrheitlich aber nur noch geschrumpfte Motoren.

Auch ein BMW-5er mit rund 250PS-Benziner hat nur noch 2L-Hubraum und ist daher, in Relation gesehen, weiter gedownsizt, als die meisten kleineren Downsizing-Motörchen.

Jeder aktuelle Pkw-Diesel ist gedownsizt.

Ohne Downsizing wären im Dieselbereich die heute üblichen Verbräuche nicht drin und keiner würde mehr so einen Motor haben wollen, denn die Leistungsfähigkeit von Saugdiesel-Motoren ist, bezogen auf den Hubraum, aus heutiger Sicht,unterirdisch.

Mit Motörchen meinte ich alles was bis 1000ccm hat. :D

Hätte ich wohl besser dazuschreiben sollen.

Zitat:

@navec schrieb am 9. Januar 2018 um 17:26:57 Uhr:

..............

Jeder aktuelle Pkw-Diesel ist gedownsizt.

Ohne Downsizing wären im Dieselbereich die heute üblichen Verbräuche nicht drin und keiner würde mehr so einen Motor haben wollen, denn die Leistungsfähigkeit von Saugdiesel-Motoren ist, bezogen auf den Hubraum, aus heutiger Sicht,unterirdisch.

Kommt darauf an, wie weit man zurückblickt, denn Saugdiesel waren vor über 15 Jahren bereits "out".

Schon vor über 10 Jahren hatte der 530D mit dem 6-Zylinder 3000 ccm3 Motor 235 PS und im 330D leistete der im wesenliche gleiche Motor 235 PS. Im aktuellen 330D (F3X) leistet der 3l 6-Zylindermotor im wesentlichen verursacht durch eine verbesserte Turboaufladung nun 258 PS. Da kann man wohl kaum von Downsizing sprechen :confused:

Blickt man allerdings mehr als 20 Jahre zurück, sah die Dieselwelt tatsächlich, was das Verhältnis Hubraum und Motorleistung angeht, wesentlich anders aus - selbst bei der BMW AG:D

Die Treibstoffeinsparungen kommen übrigens bei aktuellen Dieselfahrzeugen, die weiterhin mehr als 4 Zylinder unter der Motorhaube haben, zum großen Teil auch durch die seit ca. 5 Jahren verbreitete Verwendung von 7-/8-/9-Automatikgetrieben mit verschiedenen Schaltkennfeldern (Eco, Comfort, Sport usw.) zustande und die teilweise vorhandene Segelfunktion und Rekuperation beim Bremsen.

Downsizing ist vor allem bezogen auf den NEFZ-Zyklus notwendig und wirkungsvoll.

Der NEFZ ist kurz und fordert den Motoren nur geringe Leistungen ab.

Kurz bedeutet, der Motor muss möglichst schnell auf Betriebstemperatur kommen, um sparsam zu fahren und hier sind kleine, leichte Motörchen im Vorteil.

Geringe Leistungen bedeutet, der Teillastbereich (geringer Mitteldruck, geringe Drehzahl) muss so effizient wie nur möglich sein. Das gelingt den Ingenieuren bei kleinen Hubräumen anscheinend besser.

Der neue WLTP-Zyklus wird das Angebot an größervolumigen Motoren in den nächsten Monaten und Jahren garantiert verbessern.

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