Diesel mit Kompressor? | Beiträge 16+

ulf hat folgendes geschrieben:

Rechnet man aber die "Innenkühlung" durch Gemischüberfettung beim Otto-Turbo mit ein, dann säuft der Motor-Gesamtwirkungsgrad in hohen Lastbereichen wieder ab ("Turbo läuft, Turbo säuft") . . . wird das bei den aktuellen Motoren eigentlich auch noch in dem früher üblichen Umfang praktiziert?

Beim 1.4 TSI jedenfalls nicht mehr in dem Umfang (Quelle ist Dir bekannt):

Zitat:

Bei Ottomotoren wurde bisher das Gemisch wegen der hohen Abgastemperaturen frühzeitig angefettet. Der Abgaskrümmer des 1,4l TSI-Motors ist für Abgastemperaturen bis 1050 °C ausgelegt. Dadurch kann der Motor mit einem hohen Ladedruck und in fast allen Kennfeldbereichen mit Lambda 1 betrieben werden.

In die gleiche Richtung arbeitet auch das 2-Kreis-Kühlsystem mit heißem Block und kühlem Kopf. Dadurch werden die Brennräume ebenfalls thermisch entlastet.

Die ersten 1,9 DI Motoren im Entwicklungsstadion (ca. 1985 bis 1988) hat eine Aufladung per G- Lader und ein sehr gutes instationär Verhalten, da der LD schon im unteren Drehzahlbereich besser war als beim Turbo.

Die Leistung betrug damals schon ca. 95 PS bei ca. 4300 U/min. das Drehmoment kam auf ca. 210 Nm bei ca. 1900 U/min.

Kurz vor Serienreife wurde dann doch auf Turbo umgebaut.

Grund:
- Hoher spezifischer Verbrauch von ca. 216 g/kWh zu ca. 196 g/kWh zu Turbo.
- Hohe Kosten des G- Laders.
- Firmenpolitik (Aufgabe des G- Laders beim Ottomotor).

Der erste TDI hatte dann eine Leistung von 90 PS bei ca. 4100 U/min. und ein Drehmoment von 182 Nm bei ca. 2300 U/min. (Motor mit Luftmengenmesser).
So war auch bei diesem Diesel ein ausgeprägtes Turboloch vorhanden, das man erst mit dem VTG- Lader langsam verkleinert (kaum mehr spürt).

Alles Infos aus dem Buch "DIE DIESELREVOLUTION" hab ich auch im Shop gesehen.

MFG

Nebelwerfer_TDI hat folgendes geschrieben:

benutzername hat folgendes geschrieben: für benzinmotoren gibt es keine vtg lader da diese die abgastemperaturen eines benzinmotors nicht aushalten Angeblich arbeitet man bei VW bereits daran;

Das ist möglich, VW arbeitet aber auch an weiteren TSI Aggregaten. Andere Hersteller bezeichnen den TSI wieder als Sonderweg von VW und tendieren auch zum VTG Lader.

In den Wartungskosten wird der TSI aber sicher über dem VTG Benziner liegen (damit meine ich nicht die Materialkosten sondern auch den arbeitsaufwand).

Ich wüßte eine Anwendung, wo ein mechanischer Lader beim Dieselmotor sogar zwingend erforderlich ist:

Der Zweitakt-Dieselmotor (mechanischer Lader ist Spülgebläse)

Zweitakt-Großdiesel (Einsatzort: Schiffe, Lokomotiven) halten unangefochten den Wirkungsgrad-Rekord. Selbstverständlich ist noch ein zusätzlicher Abgasturbolader möglich.

Nun ist die Frage, warum sich Zweitaktdiesel nicht im PKW-Bereich durchgesetzt haben. Prinzipbedingter Vorteil ist theoretisch doppelte Literleistung durch doppelte 'Zünd'folge sowie geringere innere Motorreibung durch insgesamt kleineren Motor und ggf. fehlende Nockenwellen. Hinzu kommt allerdings die Reibung des mechanischen Laders.

Wenn man so ein 1L-Zweizylinder-Zweitakt-Aggregat für einen PKW entwickeln würde, das wäre doch was! Um das Teil wartungsfrei zu bekommen, könnte man Umkehrspülung verwenden wie im Trabi -> Das Aggregat wäre am Kopf ventil/nockenwellenfrei!!! Eine externe AGR bräuchte man daher auch nicht mehr, wegen der prinzipbedingten Spülverluste.
Als Einspritzprinzip würde ich Pumpe-Leitung-Düse vorschlagen. Die Nockenwelle kann so unten liegen und direkt von einem einfachen Stirnradtrieb angetrieben werden. Die Leitungen wären dennoch viel kürzer als bei VP.
Das Rootsgebläse kann direkt an die KW angeflanscht sein, da der Motor als Zweizylinder ohnehin extrem kurz wäre. Für einen Startergenerator wäre dann auch noch Platz.

Bleibt die Frage, warum sie sich im PKW-bereich nicht durchgesetzt haben. Ich vermute, die Gaswechsel kann man nicht an ein so ein breites Drehzahlband optimieren, und bei besonders hohen Drehzahlen steigen die Gaswechselverluste überproportional (beim Zweitakter steht ja viel weniger Zeit zur Verfügung). Schiffsdiesel werden eher wie Stationärmotoren betrieben, kein Vergleich zu PKW-Diesel.

Und die Kosten für das Rootsgebläse würden z.T. vielleicht den Kostenvorteil durch einen kleineren Motor ohne obenliegende NW wieder auffressen.

Dennoch würde ich so ein Aggregat im PKW-Bereich sehr interessant finden, zumal es dem Ziel 'Wartungsfreiheit auf Lebenszeit' mit geringem Aufwand sehr nahe kommen könnte. Schade, daß wir so eine Monokultur bei den Motoren haben. Die Unterschiede beschränken sich im wesentlichen auf CR und PD.

EDIT: Eine hervorragende Eigenschaft habe ich doch glatt übersehen: Wegen der Zweitakt-'Zünd'folge läuft die PLD-NW mit GLEICHER Drehzahl wie die KW!!!
Das ergibt die großartige Möglichkeit, den Motor endgültig vollkommen frei von Steuertrieben zu bekommen, denn die PLD-Elemente können links und rechts am Motor direkt an die KW angeflanscht werden, so bekommt man 2 gleich lange Leitungen zu den Injektoren. Wenn man an die KW auch noch Rootsgebläse und Startergenerator und sonstige Hilfsaggregate anflanscht, bekommt man den Motor absolut riemenfrei.

Dafür dürfte das Aggregat sogar 500€ teurer sein als ein Standard-PD-TDI, ich würde das Fahrzeug sofort kaufen.

Uiiiuiiiuiii,

nun ja, was meinst du, warum es diese Motorenart nur in riesigen Motoren gibt? DIe DInger drehen bis zu 150u/min, alles darüber ist erstmal sinnlos. Das liegt bei denen an dder größe und würde selbst bei einem kleinen Motor an den imensen Spühlverlusten leiden. Auch zaubern diese Motoren ihren unglaublichen Drehmoment aus der schlichten größe. Ein zweizylindriger kleiner Motor könnte da nicht gegen heutige Motoren bestehen. AUch geht deine Kostenrechnung so nicht auf. Hubkolbenmotoren nach dem 4Takt Prinzip sind allen Entwickleren bekannt, was meinst du denn was die absolute Neuentwicklung kosten würde.
Die Abgasproblematik mal außenvor gelassen.

Sicher liegt in unseren Motoren nicht die Zukunft, die Idee ist was feines, eine Ausführung wirst du und ich aber nicht mehr in Serie erleben. Der Zug ist abgefahren.
Auch wir der Wirkungsgrad in kleinen Motoren niemals in annähernd große DImensionen vorstoßen, siehe Spühlverlust. Es ist etwas anderes ob man den Hubraum vom Rauminhalt eines großen Vans hat oder den eines großen Bieres. Eine 1 Liter Maschine wird bei 150u/min nichts abwerfen das man im allgemeinen Drehmoment nennt, und was da so an einer Schiffschraube anliegt lebt in einer anderen Welt.

Eine 1 Liter Maschine wird bei 150u/min

Entschuldigung, aber die Drehzahlen solch unterschiedlicher Motor-Größenordnungen direkt gleichzusetzen ist ein *absolut falscher Ansatzpunkt*. (500L /Zyl. vs. 0,5L / Zyl.)

Brauchbare Abwägungen zwischen Maschinen total unterschiedlicher Größe erhält man durch Kolbengeschwindigkeiten, KW-Umfangsgeschwindigkeit und Literleistung. So könnte man über die Kolbengeschwindigkeit die Nenndrehzahl eines um 99.9% verkleinerten Zweitakt-Schiffsdiesel herleiten, und die wäre ordentlich!

Hubkolbenmotoren nach dem 4Takt Prinzip sind allen Entwickleren bekannt, was meinst du denn was die absolute Neuentwicklung kosten würde.

Aber der Wankelmotor hat sich als Exot bei Mazda auch etabliert. Warum soll also ein Zweitakt-Aggregat unmöglich sein?

Die Abgasproblematik mal außenvor gelassen.

Hier sehe ich in der Tat noch eine Schwäche des Konzepts. Das Restabgas wird man nicht in allen Betriebs/Lastzuständen so gründlich aus dem Zylinder entfernen können wie beim 4-Takter. Das erhöht dann evtl. Partikel/HC/CO. Ausweg könnte das Einbauen von Leerhüben bei unterer Teillast sein (Dann hat man 2 Spülungen vor einem Arbeitshub), aber das Treckerfeeling wäre dann den automobilen Herrschaften nicht mehr fein genug. (Ich würd das Geräusch cool finden: tack-tack-blub-blub-tack-tack-blub-blub....)

EDIT: Sorry wegen der anfänglich emotionalen Ausdrucksweise, welche schon *moderiert* wurde. Auch gute Spieler fangen sich ab und zu mal Gelb ein

Ist zwar hier ziemlich OT, aber als Abschluß des angeschnittenen Themas:

Roger hat folgendes geschrieben:

ulf hat folgendes geschrieben: Rechnet man aber die "Innenkühlung" durch Gemischüberfettung beim Otto-Turbo mit ein, dann säuft der Motor-Gesamtwirkungsgrad in hohen Lastbereichen wieder ab ("Turbo läuft, Turbo säuft") . . . wird das bei den aktuellen Motoren eigentlich auch noch in dem früher üblichen Umfang praktiziert? Beim 1.4 TSI jedenfalls nicht mehr in dem Umfang (Quelle ist Dir bekannt): Zitat: Bei Ottomotoren wurde bisher das Gemisch wegen der hohen Abgastemperaturen frühzeitig angefettet. Der Abgaskrümmer des 1,4l TSI-Motors ist für Abgastemperaturen bis 1050 °C ausgelegt. Dadurch kann der Motor mit einem hohen Ladedruck und in fast allen Kennfeldbereichen mit Lambda 1 betrieben werden.

Ausgehehend von den MFA-Werten liegt der spezifische Pmax-Verbrauch des aktuellen 150PS 1,8T noch um ~ 18% höher als beim VAG-1,4er mit 75PS, siehe http://forum.polo9n.info/viewtopic.php?t=4275&postdays=0&postorder=asc&start=55 (der Thread ist leider etwas unübersichtlich).
Anders gesagt:
Anstelle dieses 1,8T könnte man einen leistungsgleichen 2,8l 32V Achtzylinder aus 2 zusammgeschraubten VAG-1,4ern bauen, und dieses Monstrum wäre bei Pmax noch um 18% sparsamer - obwohl so ein Teil schon vom Grundentwurf her (Zylinderzahl und -größe) IMO nicht das Konzept für maxmale Sparsamkeit treffen dürfte.
(Daß ein 2,8er im Teillastbereich wieder mehr saufen würde als der 1,8T, steht auf einem anderen Blatt.)
Demnach gilt auch bei den aktuellen 1,8T noch "Turbo läuft, Turbo säuft", wenn auch evtl. nicht mehr so schlimm wie früher.

Da lob ich mir doch unsere TDIs: Ein Vmax-Verbrauch um 15l/100 km für ~ 160PS ist schon "etwas" anderes als die ca. 26l des 1,8T mit 150PS

2-Takt-Dieselmotoren für Pkw wurden zwar nicht in Serie gebaut, aber trotzdem haben viele Hersteller an solchen Konzepten (bis zum fahrtüchtigen Prototyp) gearbeitet. Wie schon beschrieben, bietet solch ein Konzept viele Vorteile. Allerdings hat man es damals schon nicht geschafft die Emissionen in den Griff zu bekommen. Unter den heutigen Emissionsrandbedingungen ist ein 2-Takt-Diesel wohl erst recht nicht zu realisieren. Fälschlicherweise wird aufgrund der Tatsache, dass auf unseren Straßen nur 4-Takter unterwegs sind darauf geschlossen, dass die Hersteller nicht an anderen Konzepten arbeiten.

Die heutigen Dieselmotoren der 2Liter-Klasse mit VTG-Lader sind was die spez. Leistungen betrifft wohl schon nahe am Limit angelangt. Eine weitere Leistungssteigerung hätte ein stark vergrößertes Turboloch zu Folge, und wäre somit nicht tragbar. Fakt ist, die Hersteller müssen sich bzgl. des Instationärverhaltens etwas einfallen lassen. Eine Aufladung VTG + Kompressor wäre viel zu teuer. Starrlader + Kompressor wäre von den Kosten vielleicht noch tragbar hätte aber Nachteile in der Variabilität. Von allen Herstellern werden darum 2-stufig geregelte Auladesysteme favorisiert.

Zur Otto-VTG denke ich, dass diese niemals an einem Großserienmotor kommen wird. Einerseits wären da die Kosten, zum anderen könnte man was die Haltbarkeit betrifft, unter Betrachtung der Ausfallraten der VTGs am Diesel, schon seine Bedenken haben. Beides sind Kriterien, die es in dieser Form bei Porsche so wohl nicht gibt.

Liebe Community

Dies ist mein Debütbeitrag, nachdem ich einige Zeit mitgelesen habe.

Das Buch " Die Dieselrevolution" ist hier schon erwähnt worden. Ich fand dieses Buch sehr interessant und kann die Lektüre nur empfehlen.
Zum Thema Zweitaktdiesel wollte ich nur sagen, daß in dem Buch von einem Benz- 5Zylinder die Rede ist. Es handelte sich um einen 4Ventil Reihenmotor . Dieser hatte einen sagenhaften Rundlauf (selbst der V12 soll nicht besser gewesen sein)
Probleme waren die Spülung, die unzureichende Luftmenge und der hohe Verbrauch. Das Hauptproblem war jedoch die weltweit fehlende Bereitschaft auf dem Gebiet des 2-Takters Grundlagenforschung zu treiben ( kostet halt) und somit blieb der 2-Takter wieder mal auf der Strecke.

Man riecht sich...
Jan

es gab einen 2takt diesel in einem "auto" in serie! vor vieeeelen jahren gab es einen ford transit mit soeinem motor. fragt mich aber nicht welches modell mehr infos habe ich leider auch nicht.

und nochmal zum thema ladedruckregelung beim kompressor. wäre unbedingt notwendig aber nicht realisierbar.. wofür notwendig? der diesel rußt doch nur bei zu geringem luftüberschuss. also den kompressor so wählen das bei jeder drehzahl bei vollast genügend luft gefördert wird. wo ist das problem? klärt mich bitte auf..

vnt17 hat folgendes geschrieben:

wofür notwendig? der diesel rußt doch nur bei zu geringem luftüberschuss. also den kompressor so wählen das bei jeder drehzahl bei vollast genügend luft gefördert wird. wo ist das problem? klärt mich bitte auf..

Bei Teillast hätte man mit einem ungeregelten Kompressor einen extrem hohen Sauerstoffanteil, diese extrem überschüssigen Sauerstoffmolleküle verbinden sich mit selbigen aus Stickstoff, es entsteht also extrem viel Stickoxid (NOX), dafür die Ladedruckreglung bei Teillast und die Abgasrückführung, sowie der Oxikat.

Das nächste, Wirkungsgrad. Rollt man mehr oder weniger mit 5KW Leistung durch die Ortschaft und der Komressor läuft voll hätte man mehr oder weniger nochmal 5KW Leistung zum unnötigen Verdichten --> 10KW, also halber Wirkungsgrad als ohne Ladedruck (Strömungs- und Reibungsverluste beim dekomprimierten Komressor mal aussen vor gelassen). Noch schlimmer wäre es im Standgas, alle unnötig verdichtete Luft senkt den Wirkungsgrad, weil ist ja unnötig.

Das nächste, Wirkungsgrad. Rollt man mehr oder weniger mit 5KW Leistung durch die Ortschaft und der Komressor läuft voll hätte man mehr oder weniger nochmal 5KW Leistung zum unnötigen Verdichten

Die Antriebsleistung des Kompressors ist unter Anderem eine Funktion der Drehzahl. Also ich kann mir nicht vorstellen, dass der dann bei 50km/h (~ 1500 1/min) 5kW ziehen soll. Aber bei den Reibungsverlusten bei Niederlast hast du Recht - sie machen wenig aus, sind aber nicht notwendig.

dafür gibts doch z.b. bei den mercedes kompressor benzinern eine magnetkupplung damit der kompressor erst ab einer bestimmten last mitläuft.

bei den vw g-lader motoren wird der ladedruck total simpel "geregelt". 2 gegenläufige klappen am drosselklappenteil. einmal die drosselklappe und eine bypassklappe. drosselklappe zu =bypassklappe auf und die luft wird zum größten teil wieder an den ladereingang geleitet. drosselklappe auf = bypassklappe zu -> die ganze luft geht durch die drosselklappe in den motor.

das müsste doch beim tdi genauso funktionieren oder nicht? ohne drosselklappe versteht sich...

Noch etwas zum Wirkungsgrad, eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrades durch Nutzung der Restenergie der Abgase ist im Prinzip möglich, wird in der Praxis aber sicher nur selten erreicht werden weil diese Restenergie nicht ausreicht, die geforderten Ladedrücke zu erreichen. Muß die Abgasturbine mehr leisten, erhöhen sich der Abgasgegendruck und damit auch die Ausschiebearbeit der Kolben. Arbeit, die man nicht komplett zurückbekommt weil ja der ATL auch nur einen begrenzten Wirkungsgrad hat.
Ich weiß hier keine Zahlen, schätze aber eine wirkungsgradoptimierte Aufladung wird eher weniger als mehr als 0,5 bar schaffen.

Wie ist das eigentlich mit den Emissionen beim überfettetem Betrieb? Werden diese Betriebszustände von den gängigen Prüfzyklen nicht erfasst oder wird da Sekundärluft in rauhen Mengen zugeführt? Das dürfte der Kat aber eigentlich nicht überleben.

christians hat folgendes geschrieben:

Wie ist das eigentlich mit den Emissionen beim überfettetem Betrieb? Werden diese Betriebszustände von den gängigen Prüfzyklen nicht erfasst

AFAIK genau das, zumindest bislang.

Noch eine Idee: Das Verdichterrad des Turboladers wird über einen Rollenfreilauf vom Turbinenrad angetrieben. Liefert das Turbinenrad bei niedriegen Drehzahlen zu wenig Energie, wird das Verdichterrad über einen Elektromotor angetrieben. Das vereinigt Kompressor und Turbolader in einem Gerät. Da der Leistungsbedarf des Elektromotors recht groß sein dürfte, macht so etwas erst mit einem entsprechend starken Generator Sinn. Wenn man dafür den Startergenerator eines "Mild Hybrid" mit relativ leichter Batterie nähme, käme man auf die entsprechende Leistung des elektrischen Systems. Und den hohen Antriebsenergiebedarf des Elekro-Turbo im Stadtverkehr hätte man durch die Rekuperation (Rückgewinnung der Energie beim Bremsen) quasi "umsonst". Nur, warum gibt es das noch nicht? Hat vermutlich was mit Kosten-Nutzen und Schlipsträgertum zu tun.

Gruß mcgregg