Air Mass Flow Rate: Strange Comparison Data TDI vs. 1.8T

Hello,

When comparing TDI mass flow logs and randomly captured gasoline-powered LuMa data, I find that the relationships appear strange.

With the older 1.8T gasoline engines and WOT (Wide Open Throttle) lambda values significantly below 1, it should be assumed that all of the air intake is being burned. For the stock 150hp engine in the Polo 9N GTI, a user on 9N.info stated that the maximum logged air mass flow rates were in the range of 128 – 130 g/sec.

In the 150PS TDI (ARL) engine, not all of the air is burned due to the excess air. Therefore, the burned portion must be recalculated based on the injection amount at the Pmax point (4000 rpm):
54 mg/stroke (Diesel) * 14.5 = 783 mg/stroke (Air).
As a mass flow rate (g/sec), this converts to:
LuMa-current = LuMa/Hub * rpm / 30000 = 104,4 g/sec.
This is only 81% of a 1.8T with the same Pmax!

How do these fit together?

Is the "air mass related" Pmax efficiency of the ARL actually around 23% better than that of the 1.8T with the same Pmax?

Or will the calculation of incorrect/distorted log data lead to distorted results? For example, in the ARL, the diagnostic values of the MSG software for the actual LuMa appear to show approximately 2% less than the actual value.
Regarding the 1.8T, due to a lack of access to the software, I cannot make any statements in that direction .

[Translating...]

Hallo Ulf,

die alten 1.8T Motoren besitzen einen Zylinderkopf mit 5 Ventilen (3 x Einlass, 2x Auslass). Dass damit ein besserer Massendurchsatz als mit den 2 Ventilen beim 1.9 TDI möglich ist, liegt auf der Hand.

Zusätzlich muss beim Benziner kein Drall in der eingeströmten Luft wie beim TDI erzeugt werden, was dem Durchsatz ebenfalls förderlich ist.
Bei den 2.0 16V TDIs mit umschaltbaren Drallklappen dürfte der Vergleich besser ausfallen.

Viele Grüße, Rainer

[Translating...]

Quote:

Bei den 2.0 16V TDIs mit umschaltbaren Drallklappen dürfte der Vergleich besser ausfallen.

Ja bitte ?

[Translating...]

CFFB Motor: 900mg/H Luftmasse @ 4000 rpm -> 120g/s bei hohem Luftüberschuss. D.h. wenn man den Wirkungsgrad berücksichtigt, geht damit im Vergleich zum Benziner noch mehr an Leistung. Da beim Benziner einer großer Teil des Kraftstoffts für Kühlzwecke verschleudert wird, wundert der viel bessere Diesel-Wirkungsgrad in diesem Betriebspunkt nicht wirklich.

Einspritzmenge braucht es bei den 4000rpm dazu ca. 47,7mg/H, d.h. trotz Partikelfilter weniger als beim ARL, wobei die tatsächliche Leistung (Nennleistung CFFB: 140PS) ziemlich gleich zum ARL sein drüfte, evtl. sogar mehr.
47,7mg/H * 14,5 = 691 mg/H rechnerische Luftmasse für vollständige Verbrennung (92g/s), hier könnte man über den Lambdawert sogar die tatsächlichen Werte auslesen.

Der dazu notwendige Ladedruck ist übrigens erheblich geringer als beim ARL.
Wer also flott unterwegs sein will und trotzdem nicht Unmengen Sprit verschleudern mag, nimmt den Diesel.
Für "Schleicher" spielt es heutzutage dagegen keine große Rolle mehr ob man TDI oder TSI fährt, im Niedriglastbereich sind die TSIs nicht schlecht.

Viele Grüße, Rainer

[Translating...]

dieselschrauber wrote:

. . . besserer Massendurchsatz als mit den 2 Ventilen beim 1.9 TDI möglich ist, liegt auf der Hand. Zusätzlich muss beim Benziner kein Drall in der eingeströmten Luft wie beim TDI erzeugt werden, was dem Durchsatz ebenfalls förderlich ist.

Hi Rainer,

Deine Anwort geht IMO in die Richtung Luftaufwand, oder "wieviel Ladedruck brauche ich um den Massenstrom xy zu erreichen?".

Darum geht es mir aber nicht, denn die Daten zum Luftmassenstrom beschreiben ja schon das (erreichte) Ergebnis Deiner Betrachtungen.

Umgekehrt gegenüber dem Startpost ausgedrückt, scheint der 1,8T ca. 23% mehr Luft (bzw. den Sauerstoff daraus) zu brauchen als der ARL, um 150PS Nutzleistung zu erzeugen.
Daß Benziner gegenüber den TDIs Spritsäufer sind, ist ja bekannt. Aber das schob ich bisher auf ihre überfetteten WOT-Lambdas, den geringeren Heizwert von Benzin gegenüber Diesel, und die wirkungsgradfressenden Drosselklappen im Teillastbereich.
Daß der 1,8T trotz Hightech-Ventilkonstrukt gegenüber dem ARL bei gleicher Pmax auch ein Volllast-Luftsäufer (23% Mehrverbrauch, wenn die Daten stimmen) zu sein scheint, ist mir halt neu.

[Translating...]

Hallo Ulf,

mir schon klar, habe mal noch Werte aus der Praxis nachgereicht.
2 wesentliche Gründe für schlechteren Wirkungsgrad bei Turbo-Benzinern sind...
- niedrigere Verdichtung
- Kraftstoffkühlung nötig bei hoher Last.

Siehe auch:
http://books.google.ch/books?id=L86jwC6tMw4C&lpg=PA173&ots=Cs9s6xHVI4&dq=wirkungsgrad%20abh%C3%A4ngig%20von%20verdichtung&hl=de&pg=PA173#v=onepage&q=wirkungsgrad%20abh%C3%A4ngig%20von%20verdichtung&f=false

Viele Grüße, Rainer

[Translating...]

dieselschrauber wrote:

2 wesentliche Gründe für schlechteren Wirkungsgrad bei Turbo-Benzinern sind... . . . - Kraftstoffkühlung nötig bei hoher Last.

Klar, unverbrannter Sprit läßt den spritbezogenen Wirkungsgrad absaufen. Aber Lambdas um 0,9 scheinen wohl die absolut beste Nutzleistung zu bringen, wenn man sich z.B. das hier ansieht:
http://www.google.de/imgres?q=wirkungsgrad+Ottomotor+Lambda&hl=de&sa=X&biw=1558&bih=746&tbm=isch&prmd=imvns&tbnid=w9xeCkv2YvS11M:&imgrefurl=http://www.t4-wiki.de/wiki/Lambda-Wert&imgurl=http://www.t4-wiki.de/wiki/images/thumb/Einfluss_von_Lambda.jpg/250px-Einfluss_von_Lambda.jpg&w=250&h=236&ei=Q1hAUOqnBKnS4QTVwYHQAQ&zoom=1&iact=hc&vpx=380&vpy=445&dur=1609&hovh=188&hovw=200&tx=103&ty=118&sig=102985289735157713139&page=1&tbnh=127&tbnw=135&start=0&ndsp=33&ved=1t:429,r:26,s:0,i:154
Demnach wird bei Lambdas wie z.B. beim 150PS 1,8T die gelieferte Luftmasse für einen Ottomotor annähernd optimal ausgenutzt . . .?
Oder verläuft die Lambda-Pmax-Kurve bei Turbomotoren grundsätzlich anders?

Bei den Dieselmotoren wird der Lambda-Wert nicht erfasst.

Beim alten T4 nicht. Über den Tellerrand sehen ist schwer, dann schnell alle über einen Kamm scheren.

[Translating...]

mullemaus wrote:

Ein 1,8T fährt keine 0,9 Lambda. Das wäre bei Vollgas zu mager. Leerlauf und Teillastbereich wird annähernd 1 gefahren nach Messung/Errechnung. Volllast sind die meisten Lambda ausgeschalten und es wird nach Kennfeld gefahren.

OK, wenns bei WOT unter ca. 0,9 geht und wenigstens die Grafik in meinem Link halbwegs stimmt, dann wird der 1,8T bei WOT wohl ansatzweise mit Sprit ersäuft, damit die Hardware nicht überhitzt (das muß man sich bei den heutigen Spritpreisen mal auf der Zunge zergehen lassen).
Damit wird auch der deutlich höhere Pmax-Luftverbrauch gegenüber einem leistungsleichen TDI besser nachvollziehbar.

[Translating...]Grafiken oder VCDS-Auszüge sind aussageunfähig. Die Lamda-Werte (selbst einer Breitbandsonde nach Kat) werden in VCDS nicht real dargestellt. Der angezeigte Wert entspricht nicht dem realen.

Liegt an der Kennfeldberechnung sowie Sonden-Alterung usw. Real sind das schnell 0,1 - 0,2 Abweichung. Nichteinhaltung von Herstellervorgaben wie Wechselintervallen tun ihr übriges.

[Translating...]

Hallo,

ulf wrote:

OK, wenns bei WOT unter ca. 0,9 geht und wenigstens die Grafik in meinem Link halbwegs stimmt, dann wird der 1,8T bei WOT wohl ansatzweise mit Sprit ersäuft, damit die Hardware nicht überhitzt (das muß man sich bei den heutigen Spritpreisen mal auf der Zunge zergehen lassen). Damit wird auch der deutlich höhere Pmax-Luftverbrauch gegenüber einem leistungsleichen TDI besser nachvollziehbar.

im Gegenteil. Wenn bei kontanter Leistung Lambda nach unten geht, geht die Luftmasse auch nach unten (bzw. eigentlich umgekehrt).
Als Grund für die hohen Luftmassenwerte beim 1.8T könnte ich mir vorstellen, daß das MSG bei Vollast nen hohen Ersatzwert vorgegaukelt kriegt, damit es die Vollastspritmenge freigibt (sozusagen werksseitig verbauter Diodentrick ). Das wurde schon zu Kat-Urzeiten sogar bei Saugern so gemacht, daß ein Vollastschalter an der Drosselklappe die Lambda-Regelung ausgeschaltet hat und die Kiste ordentlich anfetten konnte.

Gruß Uli

Hallo,

OK, wenns bei WOT unter ca. 0,9 geht und wenigstens die Grafik in meinem Link halbwegs stimmt, dann wird der 1,8T bei WOT wohl ansatzweise mit Sprit ersäuft, damit die Hardware nicht überhitzt (das muß man sich bei den heutigen Spritpreisen mal auf der Zunge zergehen lassen).
Damit wird auch der deutlich höhere Pmax-Luftverbrauch gegenüber einem leistungsleichen TDI besser nachvollziehbar.

im Gegenteil. Wenn bei kontanter Leistung Lambda nach unten geht, geht die Luftmasse auch nach unten (bzw. eigentlich umgekehrt).
Als Grund für die hohen Luftmassenwerte beim 1.8T könnte ich mir vorstellen, daß das MSG bei Vollast nen hohen Ersatzwert vorgegaukelt kriegt, damit es die Vollastspritmenge freigibt (sozusagen werksseitig verbauter Diodentrick ). Das wurde schon zu Kat-Urzeiten sogar bei Saugern so gemacht, daß ein Vollastschalter an der Drosselklappe die Lambda-Regelung ausgeschaltet hat und die Kiste ordentlich anfetten konnte.

Gruß Uli

Wenn Lambda nach unten geht, zb von 1 auf 0,88 geht nicht zwangsweise die Leistung nach unten. Im gegenteil, wenn Zündung und Ladedruck passen (am Bsp 1,8T) steigt die Leistung. Unter Last ist der Wert aber keinesfalls aussagekräftig da eh nach festem KENNFELD gefahren wird. Der Angezeigte Wert ist nur errechnet und der Luftmassenwert wird auch aus mehr als einem Faktor bestimmt. Kennline + Korrekturfaktoren usw.

[Translating...]

Hallo,

mullemaus wrote:

Wenn Lambda nach unten geht, zb von 1 auf 0,88 geht nicht zwangsweise die Leistung nach unten. Im gegenteil, wenn Zündung und Ladedruck passen (am Bsp 1,8T) steigt die Leistung. Unter Last ist der Wert aber keinesfalls aussagekräftig da eh nach festem KENNFELD gefahren wird. Der Angezeigte Wert ist nur errechnet und der Luftmassenwert wird auch aus mehr als einem Faktor bestimmt. Kennline + Korrekturfaktoren usw.

der Zusammenhang Lambda/ Leistung ist klar, hab ja auch nichts anderes behauptet (s.oben, Drosselklappenschalter). Vollastanreicherung hatten früher fast alle Benziner, und nicht nur wegen Innenkühlung, sondern auch wegen der Leistungs-Katalogwerte.
Ich hab nur Ulf widersprochen, der sinngemäß gesagt hatte: "mit der Überfettung wird auch der deutlich höhere Pmax-Luftverbrauch gegenüber einem leistungsleichen TDI besser nachvollziehbar"

Wegen dem angezeigten LM-Wert wärs interessant, mal ein Vollgas-Log über den gesamten Drehzahlbereich zu sehen. Wenn der Wert konstant bleibt, hab ich recht mit meiner Ersatzwert-Behauptung. Wenn er sich ändert, wird er tatsächlich laufend errechnet.

Gruß Uli (der beim AFN konstant 1275mg/H angezeigt bekommt )

[Translating...]

Uli S. wrote:

Wegen dem angezeigten LM-Wert wärs interessant, mal ein Vollgas-Log über den gesamten Drehzahlbereich zu sehen. Wenn der Wert konstant bleibt, hab ich recht mit meiner Ersatzwert-Behauptung. Wenn er sich ändert, wird er tatsächlich laufend errechnet.

Siehe Bild.

Quote:

Gruß Uli (der beim AFN konstant 1275mg/H angezeigt bekommt )

. . . weil da die Diagnoseskala zu Ende ist. Wenn der Ladedruck Serie ist, hast Du vmtl. ein dickes Ladeluftleck

Wegen dem angezeigten LM-Wert wärs interessant, mal ein Vollgas-Log über den gesamten Drehzahlbereich zu sehen. Wenn der Wert konstant bleibt, hab ich recht mit meiner Ersatzwert-Behauptung. Wenn er sich ändert, wird er tatsächlich laufend errechnet

Der Wert steigt kontinuierlich bis zum Drehzahl-Begrenzer. Der höchste Wert liegt also bei hoher Drehzahl an. 1,8T im Schnitt 121g/sek @ 150PS.

[Translating...]

Hi,

ulf wrote:

http://www.motor-talk.de/bilder/lmm-logfile-1-8t-150ps-werte-ok-g37236777/a3lmm-i203827354.html -> Spalte F

ok, alles klar

Quote:

Gruß Uli (der beim AFN konstant 1275mg/H angezeigt bekommt ) . . . weil da die Diagnoseskala zu Ende ist. Wenn der Ladedruck Serie ist, hast Du vmtl. ein dickes Ladeluftleck

nein, seit er mir mal auf der Autobahn in den Notlauf gegangen ist mit "LMM unplausibles Signal", fahr ich mit Diode. Unnötige Bauteile, die kaputt gehen und gefährliche Situationen provozieren, werf ich lieber raus. AGR ist eh "kaputt", also wozu LMM? Solange man das Gas untenrum nicht digital betätigt, raucht er auch nicht mehr als original

Mullemaus wrote:

Der Wert steigt kontinuierlich bis zum Drehzahl-Begrenzer. Der höchste Wert liegt also bei hoher Drehzahl an.

ok, also kein konstanter Ersatzwert. Dann ist der Anzeigewert auf der gesamten Vollastkurve trotzdem durchgehend viel höher, als es dem tatsächlichen Luftbedarf entspricht. Wird der Ersatzwert vielleicht dynamisch auf den maximal plausiblen Wert berechnet, der dem jeweiligen Betriebszustand entspricht? Ich stell mir halt vor, daß die Programmierer lieber nen einfachen Weg gehen, indem sie die Steuerung sozusagen in Sicherheit wiegen ("die Luftmasse? Ooch, die reicht dicke"), statt zu riskieren, daß irgendeine Plausibilitätskontrolle den Sprit zudreht. Du sagst, die LM wird bei Vollast nicht gemessen, sondern berechnet. Welchen Grund sollte diese Berechnung der LM sonst haben, wenn sie eh komplett unberücksicht bliebe?


Gruß Uli