Katatrappe beim AFN | Beiträge 64+

Hi!

So wie Tagessuppe sehe ich das auch. Für Kfz-Betrieb sollte ein VTG-Lader im arithmetischen Mittel aller Last- und Betriebszustände einen besseren Wirkungsgrad aufweisen, da er ja durch die verstellbaren Schaufeln und die 'intelligente' Ansteuerung einfach über einen viel breiteren Lastbereich einen noch akzeptablen Wirkungsgrad halten kann.

Mag sein, daß der Wastegate an seinem optimalen Betriebspunkt den VTG an Wirkungsgrad übertrifft, aber 'Kfz' ist wohl die letzte Anwendung, wo auch nur annähernd immer mit einem bestimmten Last- und Betriebszustand gefahren wird.
Spätestens, wenn der Wastegate häufig abblasen muß, sollte der Wirkungsgrad Laders gnadenlos in den Keller gehen. Abblasen ist pure Energievernichtung.

Gruß
Holger

Zum anderen wird beim Wastegate vor dem Verdichterrad ein hoher Staudruck erzeugt, der dann über das Wastegate-Ventil abgeblasen werden muss.


nicht vor dem Verdichterrad, sondern vor dem Turbinenrad - allerdings nur deswegen, damit der Laderdruck nicht weiter steigt, da sonst Lader und ZKD darunter leiden.

Mag sein, daß der Wastegate an seinem optimalen Betriebspunkt den VTG an Wirkungsgrad übertrifft,

Also lt. Bertils Erklärungen hab ich das jetzt so verstanden: Man trägt in einem Diagramm auf der x Achse die Drehzahl auf, und auf der y Achse den Laderwirkungsgrad, bei Annahme von Volllast. Wenn man nun in beiden Fällen das Integral nach der Drehzahl bildet, kommt für den Wirkungsgrad beim VTG Lader eine größere Fläche heraus, obwohl der Wastegatelader in einem gewissen Drehzahlbereich dem VTG Lader deutlich überlegen ist. Im Gegenzug hat der VTG Lader über einen weiteren Drehzahlbereich einen einigermaßen guten Wirkungsgrad.[/b]

Nebelwerfer_TDI hat folgendes geschrieben:

nicht vor dem Verdichterrad, sondern vor dem Turbinenrad - allerdings nur deswegen, damit der Laderdruck nicht weiter steigt, da sonst Lader und ZKD darunter leiden.

Sorry, genau. Hab ich verwechselt.

SeatArosa1.7SDI hat folgendes geschrieben:

.... Mag sein, daß der Wastegate an seinem optimalen Betriebspunkt den VTG an Wirkungsgrad übertrifft ...

Ahhh jetzt ja, Jetzt hast du es verstanden.

Zitat:

... aber "Kfz" ist wohl die letzte Anwendung, wo auch nur annähernd immer mit einem bestimmten Last- und Betriebszustand gefahren wird.

Trotzdem ist der Wirkungsgrad eines Wastegateladers besser als ein VTG Lader.

Damit es noch mal klar wird ich rede heir nicht vom Motorwirkungsgrad. Der ist beim VTG aufgrund seiner deutlich besseren Regelbarkeit durch die Elektronik natürlich besser. Bei der VTG kann der Turbo auf den Motorabgestimmt werden weitgehend nur durch Regeleingriffe an der VTG. Das geht beim Wastegate nicht. So ist man da Motorisch sehr eingeschränkt.

Zitat:

Spätestens, wenn der Wastegate häufig abblasen muß, sollte der Wirkungsgrad Laders gnadenlos in den Keller gehen. Abblasen ist pure Energievernichtung.

Das macht die VTG aber auch. Die Energie muss bei beiden Systemen zur Ladedruckbegernzung "vernichtet" werden. Leider wird hier aber nichts vernichtet, sondern nicht genutzt. weil es nicht benötigt wird.
Und "abgeblasen" wird beim TDI Wastegate schon gar nichts, sondern einfach an der Turbine vorbeigeleitet. Beim VTG muss der Abgasstrom weiterhin durch die Turbine. Nur mit einem größeren Querschnitt und somit einer langsameren Strömungsgeschwindigkeit. Ist das keine Energievernichtung? Ich meine schon.

Nebelwerfer_TDI hat folgendes geschrieben:

Also lt. Bertils Erklärungen hab ich das jetzt so verstanden: Man trägt in einem Diagramm auf der x Achse die Drehzahl auf, und auf der y Achse den Laderwirkungsgrad, bei Annahme von Volllast. Wenn man nun in beiden Fällen das Integral nach der Drehzahl bildet, kommt für den Wirkungsgrad beim VTG Lader eine größere Fläche heraus, obwohl der Wastegatelader in einem gewissen Drehzahlbereich dem VTG Lader deutlich überlegen ist. Im Gegenzug hat der VTG Lader über einen weiteren Drehzahlbereich einen einigermaßen guten Wirkungsgrad.

Genau so ist es.

Hi Bertil,

ich will ja nicht mit den Wölfen heulen, aber deinen Ausführungen kann ich jetzt nicht mehr folgen.

Bertil hat folgendes geschrieben:

Trotzdem ist der Wirkungsgrad eines Wastegateladers besser als ein VTG Lader.

Grau ist alle Theorie. Mir fällt nur eine Konstrukt ein in der diese Formulierung Sinn macht, aber dazu später.
Zunächst ist es wichtig zu definieren was der Wirkungsgrad einer Turbine/Verdichters überhaupt ist. Es gibt nicht einen Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad einer Turbine/Verdichters wird über ein Kennfeld über dem normierten Volumenstrom und dem Druckverhältniss P2/P1 bzw P4/P3 beschrieben mit direkter Abhängigkeit der Läuferdrehzahl. Grössten Einfluss auf den Turbinenwirkungsgrad haben die Turbinenradgeometrie/Masse/Nabenverhältnis und die Geometrie der Anströmung (darum geht es ja hier) - bei leitringlosen Turbinengehäusen wie im PKW üblich ist der Anteil der Anströmgeometrie nochmal geringer - bei gegebener Anströmung.

So, wie wird ein Ladesystem ausgelegt?
Man nehme einen Lastpunkt, z.b. max. Moment zur Vereinfachung und lege aufgrund der gewünschten Verbrennung das Luftverhältnis fest, da alles andere konstant bleibt haben wir nur den Ladedruck als Variationsparameter. Nach dem gewählten Ladedruck sprich Druckverhältnis suchen wir uns einen Verdichter aus der in diesem Druckverhältnis/Volumenstrom den besten Wirkungsgrad hat, damit steht auch die Läuferdrehzahl fest. Damit gehen wir ins Regal und suchen uns eine starre Turbine die bei gegebener Läuferdrehzahl/Volumenstrom den besten Wirkungsgrad liefert - und schon haben wir auch das passende Druckverhältnis und können noch iterativ ein bisschen mit Druckverhältnis und Läuferdrehzahl spielen.
Schwupps - fertig ist der Stationärmotor.
Wenn man jetzt nur dieses gewählte starre Turbinengehäuse gegen ein VTG-Gehäuse tauscht und alles andere unberührt lässt - dann gebe ich Bertil recht - hier ist immer der VTG im Wirkungsgrad schlechter.

Weitere Vergleiche hinken aber, denn so läuft das in der Praxis nicht.
Das eine Ladesystem für einen modernen PKW neben grossen Bereichen hoher stationärer Wirkungsgrade auch ein gutes Ansprechverhalten bei kleinen Volumenströmen (Anfahren) sowie akzeptable Wirkungsgrade in allen Last- und Drehzahlbereichen aus Emissions- und Verbrauchsgründen liefern muss - ist allen klar. Daher kann der Turbinenhersteller eine VTG Turbine als Ganzes effizienter auslegen (Turbinenradgeometrie/Masse/Nabenverhältnis) als eine starre Turbine die für einen grossen Kennfeldbereich immer nur Kompromisse eingehen kann und daher in der Praxis in keinem Lastpunkt einen besseren stationären Wirkungsgrad aufweist wie eine VTG Turbine für die gleiche Anwendung.

Praktisch konnte ich das anhand der Turbinenkennfeldern beim Umstieg der 188er von STG auf VTG bei einer Konzernschwester miterleben.

Bertil hat folgendes geschrieben:

Damit es noch mal klar wird ich rede heir nicht vom Motorwirkungsgrad. Der ist beim VTG aufgrund seiner deutlich besseren Regelbarkeit durch die Elektronik natürlich besser.

Ein Gesamt-Motorwirkungsgrad wird idR stationär bestimmt, d.h ohne Regelvorgänge. Es gibt keinen Einfluss der VTG-Einregelung bei der Messung des Gesamtmotorwirkungsgrades. Der Gesamtwirkungsgrad ist tatsächlich mit einem VTG-Lader bei o.g. Umstellung auch in jedem Kennfeldpunkt besser. Wie auch Tagessuppe bestätigen konnte lag der Verbrauchsvorteil im Mittel bei rund 5% bei 10% höherer Leistung.

Es ist auch Fakt das die VTG regelungstechnisch viel, viel schwerer zu beherrschen ist als ein STG.

...und in Zukunft können wir uns auch vieleicht auf variable Verdichtergeometrien freuen....

Bertil hat folgendes geschrieben:

Das macht die VTG aber auch. Die Energie muss bei beiden Systemen zur Ladedruckbegernzung "vernichtet" werden. Leider wird hier aber nichts vernichtet, sondern nicht genutzt. weil es nicht benötigt wird. Und "abgeblasen" wird beim TDI Wastegate schon gar nichts, sondern einfach an der Turbine vorbeigeleitet. Beim VTG muss der Abgasstrom weiterhin durch die Turbine. Nur mit einem größeren Querschnitt und somit einer langsameren Strömungsgeschwindigkeit. Ist das keine Energievernichtung? Ich meine schon.

Die Anströmung der Turbine hat einen Einfluss auf den Turbinenwirkungsgrad, das ist klar. Jetzt stell dir vor was strömungstechnisch vor Turbineneintritt los ist, wenn der Bypass beim starren Lader öffnet. Da ist die Hölle los. Natürlich haben wir bei beiden Turbinentypen keine laminare Strömung aber eine Bypassregelung ist strömungsdynamisch immer schlechter.

By the way, der Abgasgegendruck vor Turbine bei einem 81kW TDI liegt bei Pmax bei ~2,5bar relativ. Der Abgasdruck nach Turbine bei einer vernünftigen Abgasanlage mit einem Oxi-Hauptkat, Mittel und Endschalldämpfer auch bei Pmax bei ~0,4bar. Wenn ein Oxi-Kat an der VL mehr als 0,15bar macht, ist das schon viel. Soviel zu den erfolgten Überlegungen zum Einfluss eines fehlenden Oxi-Kats.

Grüsse

bafische hat folgendes geschrieben:

. . . By the way, der Abgasgegendruck vor Turbine bei einem 81kW TDI liegt bei Pmax bei ~2,5bar relativ. Der Abgasdruck nach Turbine bei einer vernünftigen Abgasanlage mit einem Oxi-Hauptkat, Mittel und Endschalldämpfer auch bei Pmax bei ~0,4bar. Wenn ein Oxi-Kat an der VL mehr als 0,15bar macht, ist das schon viel. Soviel zu den erfolgten Überlegungen zum Einfluss eines fehlenden Oxi-Kats.

Hallo bafische,

danke für Deine ausführlichen Beschreibungen

Besonders der letzte Absatz ist hier sicher interessant.

Weißt Du zufällig auch, wie hoch die Gegendrücke bei den stärkeren Motorisierungen liegen, und wie der turbinenbedingte Gegendruck bei LD-Erhöhungen im Rahmen eines Tunings ansteigt?
Bei den heutigen (leistungsbezogen) kleinen TDI-Ladern vermute ich, daß jede LD-Erhöhung den Gegendruck vor Turbine bei Pmax übermäßig steil ansteigen läßt . . .

was bedeutet das jetzt auf deutsch?

@Henrik: was hast du denn nicht verstanden?

na was es konkret bedeutet, 0,4bar abgasgegendruck zu haben....angenommen ich scheiss den kat nun raus, bzw tausch ihn gegen einen großen rennsport(metall)kat und der rest gruppe a, und flexrohr weg, was hab ich von dem geringeren gegendruck?

mehr vmax?
mehr beschleunigung?
höherer möglicher ladedruck?

mehr vmax?
mehr beschleunigung?


In deinem Fall, wo die Abgasanlage der eines Mopeds an einem Serien TDI entspricht sicher schon......

höherer möglicher ladedruck?

Rein physikalisch betrachtet schon, aber da spuckt uns die Ladedruckregelung in die Suppe. Hätten wir einen Lader ohne Wastegate und ohne VTG oder VST, (also vollkommen ungeregelt) dann wäre bei Wegfall der 0,4 Bar Staudruck, der LD tatsächlich höher.

naja, ich meinte mit anpassung der software natürlich

naja, ich bau erstmal die festo-ladedruckanzeige ein

Hi Ulf,

ulf hat folgendes geschrieben:

Weißt Du zufällig auch, wie hoch die Gegendrücke bei den stärkeren Motorisierungen liegen, und wie der turbinenbedingte Gegendruck bei LD-Erhöhungen im Rahmen eines Tunings ansteigt? Bei den heutigen (leistungsbezogen) kleinen TDI-Ladern vermute ich, daß jede LD-Erhöhung den Gegendruck vor Turbine bei Pmax übermäßig steil ansteigen läßt . . .

Genaue Werte kann ich leider keine geben, als ich mich mit Thema beschäftigt habe, lief gerade die o.g. Umstellung der Turbinen und das ist gute 7 Jahre her. Da war 81kW die stärkste Motorisierung. Ich meine aber das kein bekanntes Serien-Konzept mit pneumatischem AGR-Ventil mehr als ~3bar rel. vor Turbine hat, weil sonst das AGR-Ventil aufgedrückt werden kann.

Über den Anstieg von P3 beim Tuning kann man ohne Messung ober Turbinenkennfeld nur raten. Kommt hier immer auf die verwendete Hardware an. An der VL wird bei Tuning fast immer die Motorbetriebslinie in schlechtere Wirkungsgradbereiche im Turbinen/Verdichterkennfeld verschoben. In der Teillast kann das aber ganz anders aussehen.

Grüsse

bafische hat folgendes geschrieben:

... aber deinen Ausführungen kann ich jetzt nicht mehr folgen.

Du folgst ihnen nicht nur, sondern erklärst sie deutlich einfacher wie ich es getan habe ....
z.B.:

Zitat:

Wenn man jetzt nur dieses gewählte starre Turbinengehäuse gegen ein VTG-Gehäuse tauscht und alles andere unberührt lässt - dann gebe ich Bertil recht - hier ist immer der VTG im Wirkungsgrad schlechter.

Genau davon bin ich ausgegengen, denn ...

Zitat:

Weitere Vergleiche hinken...

Auch deinen weiteren Ausführungen stehe ich sofort bei. So wars von mir gemeint.

Bei einer Aussage bin ich mir nicht ganz sicher:

Zitat:

Ein Gesamt-Motorwirkungsgrad wird idR stationär bestimmt, d.h ohne Regelvorgänge.

Bei den Test den ich beiwohnen durfte wurde der Wirkungsgrad über einen kompletten Lastzyklus mit Regelung errechnet.
Was aber der Hersteller im Endeffekt angibt kann ich nicht sagen.

Zitat:

By the way, der Abgasgegendruck vor Turbine bei einem 81kW TDI liegt bei Pmax bei ~2,5bar relativ. Der Abgasdruck nach Turbine bei einer vernünftigen Abgasanlage mit einem Oxi-Hauptkat, Mittel und Endschalldämpfer auch bei Pmax bei ~0,4bar. Wenn ein Oxi-Kat an der VL mehr als 0,15bar macht, ist das schon viel. Soviel zu den erfolgten Überlegungen zum Einfluss eines fehlenden Oxi-Kats.

Genau diesen Satz hatten wir gesucht. Ich hab die Daten leider nicht mehr gefunden.

Welcher TDI hat denn eigentlich 2 Schalldämpfer (+KAT). Mein AXR hat nur einen und bei meinem 1Z kann ich es nicht mehr ganz sicher sagen ... Ich meine aber es war auch nur einer.

glaub der 2.5 5-zyinder 140PS im A6 zB, der hat ne zweiflutige anlage bis schalldämpfer und damit denk ich auch 2 kats


der synchro im G3 müsste das auch haben...

Bertil hat folgendes geschrieben:

Welcher TDI hat denn eigentlich 2 Schalldämpfer (+KAT). Mein AXR hat nur einen und bei meinem 1Z kann ich es nicht mehr ganz sicher sagen ... Ich meine aber es war auch nur einer.

Mein früherer G3 AFN hatte Mittel- und Endtopf (plus Kat) - über die 3 Töpfe hatte ich immer den Kopf geschüttelt.

Die ersten ASZ-Ibizas hatten definitiv 2 Schalldämpfer, siehe oben.

Es dürfte auch noch weitere geben, evtl. ältere G4 . . .

Hi

meine Wissens haben alle Golf3 TDI einen Kat, einen MSD (unter der Ruckbank) und den ESD.