Kompressoren bei Dieselmotoren

Guten Abend zusammen,
kann mir jemand sagen, weshalb bei Dieselmotoren fast nie Kompressoren zur Aufladung genutzt werden, sondern so gut wie immer Turbolader?
Im Netz habe ich auf die Schnelle bisher keinen sonderlich ausführlichen Artikel dazu finden können....
Viele Grüße und besten Dank

Jaha, ist ganz einfach.
Diesel haben einen Luftüberschuß bei der Verbrennung,
somit ist ein großer Abgasstrom vorhanden, welcher
eine Turbine antreiben kann ohne das dafür
Energie nötig ist.
Da sind wir beim Kompressor, er braucht den Motor der ihn antreibt,
somit geht der Wirkungsgrad in den Keller.
Größter Vorteil bei Kompressoren ist/wahr,
er hat sofort Leistung parat, da es keine Turbolöcher
durch zu geringen Abgasvolumenstrom gibt.
Heutzutage kann man das mit verschiedenen spielarten
auch beim Turbo umgehen, gängigste Mittel sind:
Bi Turbos, 2 Turbinen werden nicht verbaut wegen mehr
Power sondern es wird ein kleiner Turbo eingesetzt
um bei geringen Drehzahlen schon ein gutes Ansprechverhalten zu haben,
der größere Lader spricht dan bei größeren Drehzahlen an.
Weitere Option, elektrische Verdichter.
Nächste Lösung VTG - Variable Turbolader Geometrie.
Wie die funktioniert steht gut beschrieben bei wiki.

@Knecht ruprecht 3434:
Klasse, danke dir für die schnelle und einleuchtende Antwort :-).

Zitat:

@Knecht ruprecht 3434 schrieb am 13. Juli 2019 um 23:32:57 Uhr:

Jaha, ist ganz einfach.
Diesel haben einen Luftüberschuß bei der Verbrennung,
somit ist ein großer Abgasstrom vorhanden, welcher
eine Turbine antreiben kann ohne das dafür
Energie nötig ist.
Da sind wir beim Kompressor, er braucht den Motor der ihn antreibt,
somit geht der Wirkungsgrad in den Keller.
Größter Vorteil bei Kompressoren ist/wahr,
er hat sofort Leistung parat, da es keine Turbolöcher
durch zu geringen Abgasvolumenstrom gibt.
Heutzutage kann man das mit verschiedenen spielarten
auch beim Turbo umgehen, gängigste Mittel sind:
Bi Turbos, 2 Turbinen werden nicht verbaut wegen mehr
Power sondern es wird ein kleiner Turbo eingesetzt
um bei geringen Drehzahlen schon ein gutes Ansprechverhalten zu haben,
der größere Lader spricht dan bei größeren Drehzahlen an.
Weitere Option, elektrische Verdichter.
Nächste Lösung VTG - Variable Turbolader Geometrie.
Wie die funktioniert steht gut beschrieben bei wiki.

Deine Erklärungen sind teilweise falsch. Selbstverständlich werden bei BiTurbo-Motoren überwiegend zwei gleich große Turbolader verbaut. Sowohl die BMW Reihensechser hatten zwei gleich große Turbos (bis sie durch einen TwinScroll-Lader ersetzt wurden), wie auch fast alle V6, V8 und V12/W12 BiTurbo oder TwinTurbo, bei BMW, Audi und Mercedes z.B (pro Zylinderbank einen Lader). Auch der Bugatti Veyron hat vier gleich große Turbos, je einen für 4 Zylinder. Die Erklärung ist einfach: bei V-Motoren mit außenliegenden Abgaskrümmern (die bis etwa 2010 am weitesten verbreitete Bauform) wären die Wege für die Ladeluft sonst viel zu lang.

Die Registeraufladung mit verschieden großen Turboladern ist noch recht neu und noch nicht so verbreitet. Bei V-Motoren müssen dafür die Auslassseiten der Zylinderbänke innen liegen (heißes V). Ich kenne aber noch keinen V8 oder V12 mit innenliegenden Turbos und Registeraufladung. Bei Reihenmotoren ist es einfacher, siehe BMW R6 Diesel im M50d.

VTG Lader gab es lange Zeit nur bei Dieselmotoren, weil die Mechanik bei den deutlich wärmeren Turbos der Benziner nicht standfest war. Porsche hatte früh damit experimentiert, es aber lange Zeit nicht hinbekommen. Deshalb hatten Benziner das Problem, dass sie wegen fehlender Leitschaufelverstellung (VTG) ein deutlicheres Turboloch hatten, weshalb manch Hersteller da lieber Kompressoren eingebaut hat (Jaguar, GM, Ford). Und natürlich, das war der korrekte Teil Deiner Ausführungen, weil Dieselmotoren wegen der nicht erforderlichen Drosselklappe auch im unteren Teillastbereich einen höheren Abgasstrom haben.

Kompressoren fressen Leistung und erhöhen dadurch den Verbrauch, deutlich. Manch Kompressor schluckt 100PS an Motorleistung weg (z.B. Bei den Jaguar-Motoren 5.0 K). Die Energie für Turbolader ist dagegen nahezu vollständig aus der ungenutzten Abwärme der Abgase zu erhalten und frisst damit so gut wie keine Leistung, erhöht also den Verbrauch nicht durch den Antrieb der Turbolader, sondern nur für die größere Einspritzmenge Kraftstoff zur Leistungssteigerung.

Na, ganz so ist es auch nicht, wobei schon mal richtiger.
Die BiTurbo's hast du schon gut erklärt, ich möchte nur noch den ultimativ technischen Grund anführen, warum man zwei kleine Turbos statt einem großen verbaut. Das Trägheitsmoment (das Aquivalent zur Masse, wenn's um Rotation geht) steigt mit dem Quadrat des Laufzeugdurchmessers. Zwei kleine Turbos haben also in Summe nur die Hälfte des Trägheitsmoment, als jenes das ein großer Turbo haben würde. Packagevorteile was Luft- und Abgasführung angeht kommt noch oben drauf. Wichtigstes Merkmal des BiTurbos ist das parallele Ansteuern der beiden Turbos, sprich sie tun zu jedem Zeitpunkt idealerweise genau das gleiche.
Die Registeraufladung hingegen ist deutlich aufwändiger. Bei ihr können die Turbos unterschiedlich groß sein, ist aber nicht zwingend. Merkmal ist hier, das die Maschine im unteren Drehzahlbereich die gesamten Abgase über einen Turbo leitet, der auch den Motor beatmet. Erst bei höherer Drehzahl, wo ein Turbo nicht mehr ausreicht, wird der zweite Turbo zugeschaltet. So macht es beispielsweise der legendäre Porsche 959 oder der Mazda RX-7 FD. Die zweite Möglichkeit besteht darin, zwei unterschiedlich große Turbos zu verbauen, hier läuft einer im unteren Drehzahlbereich, der größere übernimmt den oberen Drehzahlbereich. Registerturbos sind heute bei Dieseln sehr beliebt, da diese ziemliche Ladedrücke fahren (der BMW Quad-Turbo zum beispiel liegt irgendwo bei 3.5bar).
Es ist auch nicht ganz richtig, das ein Turbo keine Leistung kostet. Er erhöht den Staudruck im Auspuff maßgeblich und kostet hier durchaus Leistung. Allerdings ist es richtig, das man die Gesamtleistung zum Antrieb des Verdichters günsiger bekommt, als beim Kompressor. Gerade beim Benziner spricht dennoch einiges für den Kompressor. Die Regelung des Turbos ist beim Benziner aufgrund der Drosselklappe aufwändiger, allerdings heute ohne Probleme im Griff. Des weiteren erhöht der Gegendruck die Abgastemperatur und damit die Klopfneigung.
Zumindest steht's so in meinem schlauen Buch "Turbo- und Kompressormotoren", das aber um die Jahrtausendwende gedruckt wurde und aktuelle Entwicklungen noch nicht berücksichtigt.
Grüße,
Zeph

Das mit den angeblichen höheren Abgastrom des Diesel ist ebenfalls falsch. Diesel haben zwar einen höheren Abgasstrom, dafür aber euch einen viel höheren Luftbedarf und somit wird ein größerer Radialverdichter benötigt, der eben dann einen größen Abgasstrom zum Antrieb benötigt. Somit ist ein höherer Luftbedarf immer nur zum Nachteil.

Die Annahme stimmt für Volllast, ja.
Bei Teillast hast du beim Diesel ohne die Drosselklappe eben einen doch größeren Luftstrom, der bereits im entscheidenden Zeitpunkt, dem des Aufs-Gas-Steigens den Turbo immerhin halbwegs bei Laune hält.

Was keine Rolle Spielt da Abgasstrom = Luftstrom ist und der Radialverdichter immer größer oder schneller drehen muss.

Zitat:

@raphrav schrieb am 15. Juli 2019 um 11:47:00 Uhr:

Die Annahme stimmt für Volllast, ja.
Bei Teillast hast du beim Diesel ohne die Drosselklappe eben einen doch größeren Luftstrom, der bereits im entscheidenden Zeitpunkt, dem des Aufs-Gas-Steigens den Turbo immerhin halbwegs bei Laune hält.

Das ist schon richtig, aber der "Luftstrom" (richtiger hättest du es nicht treffen können) enthält keine Energie. Weder ist der Staudruck bei Teillast sonderlich hoch, noch die Temperatur (ja, die Turbine setzt auch die Abgastemperatur um!).

Kombiniert mit dem sehr hohen Ladedruck, ergibt sich ggü dem Turbo-Benziner entgegen aller theoretischen Annahmen ein deutlich verzögerteres Ansprechen.

Mein 240PS-Benziner hat einen Ladedruck von gerade mal 1bar, der 240PS-Diesel (den's mittlerweile gibt) muß schon mit gut 3.5bar drücken um auf diese Leistung zu kommen.

Grüße,

Zeph

Die Antwort von Knecht ruprecht war die einzig richtige hier, die von Razzemati und Zephyroth komplett am Thema vorbei und somit falsch.
Weshalb?
Weil sich Eure Aussagen ausschließlich auf Benziner beziehen, der TE aber nach Dieselmotoren gefragt hat. Und dort ist die Registeraufladung keineswegs neu, sondern seit Jahren Stand der Technik.
Umgedreht: Nennt mir doch mal Dieselmotoren (außer vielleicht V8 und V12), die zwei gleich große Lader haben!

@Rael_Imperial
Nenn Du mir bitte ein Dieselmotor der angeblich Registeraufladung hat?
Stand der Technik sind schon lange für VAG , BMW, Mercedes Honeywell (ehemals Garrett) VTG Lader. Z.B. häufig bei den 3 Liter V6 und zwar als single Lader ist der GT2256V verbaut.
Erst die 4 Liter V8 haben haben ganz klassisch zwei Lader parallel, also Biturbo, ebenfalls VTG. Alle keineren Motoren haben nur einen Lader.
Registeraufladung war noch nie Stand der Technik und schon immer eine Nische. Und wird es auch durch VTG, TwinScroll Lader und bald elektrisch unterstütze Lader für immer bleiben.

Zitat:

@Rael_Imperial schrieb am 16. Juli 2019 um 23:18:48 Uhr:

Die Antwort von Knecht ruprecht war die einzig richtige hier, die von Razzemati und Zephyroth komplett am Thema vorbei und somit falsch.
Weshalb?
Weil sich Eure Aussagen ausschließlich auf Benziner beziehen, der TE aber nach Dieselmotoren gefragt hat. Und dort ist die Registeraufladung keineswegs neu, sondern seit Jahren Stand der Technik.
Umgedreht: Nennt mir doch mal Dieselmotoren (außer vielleicht V8 und V12), die zwei gleich große Lader haben!

Erst BMW hat in seinen Dieseltriebwerken mit Registeraufladung begonnen. Die Technik ist noch sehr neu und überhaupt nicht verbreitet. Dass die Diskussion nicht ausschließlich um Dieselmotoren ging, ist Dir wohl nicht aufgefallen. Das kam daher, dass wir auch über die Kompressortechnik bei Benzinern gesprochen haben, weil es bei Dieseln so etwas ja agr nicht gibt. Streng genommen wäre die Diskussion also schon beendet gewesen, weil man über etwas, dass es gar nicht gibt, ja nicht viel reden kann.

Zitat:

@Rael_Imperial schrieb am 16. Juli 2019 um 23:18:48 Uhr:

Die Antwort von Knecht ruprecht war die einzig richtige hier, die von Razzemati und Zephyroth komplett am Thema vorbei und somit falsch.
Weshalb?
Weil sich Eure Aussagen ausschließlich auf Benziner beziehen, der TE aber nach Dieselmotoren gefragt hat. Und dort ist die Registeraufladung keineswegs neu, sondern seit Jahren Stand der Technik.
Umgedreht: Nennt mir doch mal Dieselmotoren (außer vielleicht V8 und V12), die zwei gleich große Lader haben!

Falsch ist gar nix. Der Inhalt ist technisch einwandfrei. Ich wollte lediglich auf die unterschiedlichen Arten der Aufladung eingehen. Ist das inzwischen auch schon verboten?

Ein Turbolader ist am Dieselmotor deutlich einfacher zu beherrschen, als beim Benziner.

• keine Drosselklappe, daher immer das gleiche Volumen pro Hub
• kleinerer Drehzahlbereich als beim Benziner
• niedrigere Abgastemperaturen

Beim Dieselmotor hängt der Abgastrom im Großen und Ganzen nur von der Drehzahl (700 - 4500U/min, Faktor 6) und nur in geringer Weise von der Last (Luftmenge ist konstant, lediglich die zusätzlichen Verbrennungsgase vergrößern diesen, Faktor 4). Macht also von Leerlauf bis Volllast einen Faktor von 24 aus, den die Steuerung ausregeln muß.

Beim Benziner hast du einen größeren Drehzahlbereich (700-6500U/min, Faktor 9.3), zusätzlich kommt auch noch der unterschiedliche Luftstrom durch die Drosselklappe (von Leerlauf bis Volllast ist da ein Faktor 8 durchaus drinnen). Von Leerlauf bis Volllast ergibt sich damit ein Faktor von 74, mehr als doppelt so viel wie beim Diesel. Obendrauf muß das Ganze auch noch bei deutlich höheren Temperaturen funktionieren (1100°C im Vergleich zu 800°C beim Diesel). Ach ja, Klopfen sollte der Motor natürlich auch nicht.

Bei Kompressoren vereinfacht sich die Sache erheblich. Den Faktor Drehzahl kriegt man raus, da der Kompressor in festem Verhältnis zur Kurbelwelle läuft, also bleibt nur die Dynamik der Drosselklappe, dann ist man regelungstechnisch in etwa dort, wo man mit dem Turbo beim Diesel ist. Zusätzlich hat man keine Temperaturprobleme auf der Abgasseite.

Nur hat sich die Technik so weiterentwickelt, das die Hürden, die früher einen Turbo am Benziner schwierig machten, weitesgehend genommen sind. Effizienter war ein Turbo sowieso schon immer.

Zitat:

@Rael_Imperial schrieb am 16. Juli 2019 um 23:18:48 Uhr:

Und dort ist die Registeraufladung keineswegs neu, sondern seit Jahren Stand der Technik.
Umgedreht: Nennt mir doch mal Dieselmotoren (außer vielleicht V8 und V12), die zwei gleich große Lader haben!

Also ja, ist schon ein Zeitl her, das die eingeführt wurden. Verbreitet was anderes. Sonderlich oft kommen mir die Registerturbomotoren nicht unter.

2007: BMW N47
2008: Mercedes OM651
2014: VW EA288 CUAA

Zitat:

@Razzemati schrieb am 17. Juli 2019 um 06:59:49 Uhr:

Dass die Diskussion nicht ausschließlich um Dieselmotoren ging, ist Dir wohl nicht aufgefallen. Das kam daher, dass wir auch über die Kompressortechnik bei Benzinern gesprochen haben, weil es bei Dieseln so etwas ja agr nicht gibt. Streng genommen wäre die Diskussion also schon beendet gewesen, weil man über etwas, dass es gar nicht gibt, ja nicht viel reden kann.

Nein, lies nochmal die Beiträge 2 und 4. Im zweiten hat Knecht ruprecht korrekt die verschiedenen Aufladevarianten benannt. Du meintest dann in Beitrag 4 seine Auflistung als falsch zu bezeichnen, da angeblich nur zwei gleich große Lader eingesetzt würden und führst dafür als Beweis einen Haufen Benzinmotoren an. Vorsichtig formuliert war das off-topic.