Ottomotor Grundlagen

[Batterietester48447]

Hallo Leute,

Ich hab da ein paar Fragen in meinem Kopf, die sich in der letzten Zeit gesammelt haben.

 

1.) Beim Ottomotor ist es ja so, dass Drosselverluste bei ?Teillast? entstehen und bei Volllast nicht.

Wie kann ich mir das vorstellen? Daher wäre es eigentlich energetisch sinnvoller mit Volllast zu beschleunigen oder?

2.) Ich habe in viel über Ladungsverdünnung gelesen (AGR und Magerbetrieb und geschichteter Betrieb)

Wird das in der Realität aktuell auch verwendet? Falls ja, in welchem Fahrzustand und was bringt es praktisch?

3.) Wie entscheidet eine variable Ventilsteuerung wann sie was tut? Also z.b. wann der Hub reduziert wird? Wann der Einlass früher oder später geschlossen wird? Wann der Einlass später geöffnet wird?

4.) Wie wirken sich Spülverluste aus? Von welcher Größenordnung sprechen wir dabei?

5.) Es gibt ja Turbolader mit elektrische Vorstufe wie neuerdings bei Audi, ein Kollege(den ich nicht mehr sehe) hat gemeint sowas hat zwar Vorteile, ist aber konstuktionstechnisch Durchfall. Was ist eure Meinung dazu?

LG MotorenMann

[Floram]

Mit dem Namen sollte man solch Grundsatzfragen selbst beantworten koennen. :-)

Um dies alles zu beantworten koennte man ein Buch schreiben.

Nur zum ersten Punkt: Ja.

Beim Start schnell beschleunigen (Vollgas) spart Sprit.

[towe96]

Zitat:

@MotorenMann schrieb am 3. Juli 2016 um 16:13:31 Uhr:

1.) Beim Ottomotor ist es ja so, dass Drosselverluste bei ?Teillast? entstehen und bei Volllast nicht.

Wie kann ich mir das vorstellen? Daher wäre es eigentlich energetisch sinnvoller mit Volllast zu beschleunigen oder?

Die Drosselverluste entstehen an der Drosselklappe - dort wird, je nachdem, wie sie steht, der Luftstrom abgebremst.

Langsamere Strömung = weniger Füllung = weniger Leistung, schlechtere Verwirbelung im Brennraum.

Es ist also durchaus sinnvoll, kurz vor Volllast zu beschleunigen - aber auch nur, solange das Steuergerät noch nicht anfettet.

Zitat:

2.) Ich habe in viel über Ladungsverdünnung gelesen (AGR und Magerbetrieb und geschichteter Betrieb)

Wird das in der Realität aktuell auch verwendet? Falls ja, in welchem Fahrzustand und was bringt es praktisch?

Das wird verwendet, ja. Beim Ottomotor i.d.R. über die Ventilüberschneidung bei Nockenwellenverstellung, beim Diesel über außermotorische Ventile und Leitungen.

Beim Ottomotor soll es vor allem ermöglich, mit weniger Drosselverlusten zu fahren, ohne deswegen mehr einspritzen zu müssen (also auch im Teillastbereich wenig Verluste),

beim Dieselmotor geht es vor allem um die Verbesserung der Abgaswerte: Je weniger Sauerstoff am Ende übrig bleibt, desto weniger NOx kann gebildet werden.

Zitat:

3.) Wie entscheidet eine variable Ventilsteuerung wann sie was tut? Also z.b. wann der Hub reduziert wird? Wann der Einlass früher oder später geschlossen wird? Wann der Einlass später geöffnet wird?

Das hängt vor allem von der Kinetik des Gases ab. Für jedem Drehzahl- und Lastfall kann der Füllungsgrad des Motors optimiert werden.

Die Ventilhubsteuerung (z.B. Valvetronic) dient dazu, die Menge des angesaugten Gemisches zu verändern, ohne die Geschwindigkeit des Gases mit einer Drosselklappe drosseln zu müssen.

Die Drosselverluste können damit in jedem Betriebsfall minimiert werden - mit dann geringerer AGR-Rate.

Zitat:

4.) Wie wirken sich Spülverluste aus? Von welcher Größenordnung sprechen wir dabei?

Spülverluste sind beim 4T-Motor eigentlich nur bei zu großer Ventilüberschneidung ein Thema.

Das tritt im normalen Betrieb nicht auf.

Beim rein schlitzgesteuerten 2T-Motor sieht das anders aus.

Zitat:

5.) Es gibt ja Turbolader mit elektrische Vorstufe wie neuerdings bei Audi, ein Kollege(den ich nicht mehr sehe) hat gemeint sowas hat zwar Vorteile, ist aber konstuktionstechnisch Durchfall. Was ist eure Meinung dazu?

LG MotorenMann

Kommt auf die Umsetzung an, und was für einen Motor man damit füttern will.

Man benötigt halt i.d.R. ein zweites Bordnetz, was Bauraum und Gewicht mit sich bringt, kann das zweite Netz dann aber auch für andere Anwendungen nutzen (z.B. Q7 Fahrwerk).

Für kleinere Motoren scheint das Volvo-System (12V-Pumpe mit Druckluftbehälter) besser geeignet.

Oder man hybridisiert gleich komplett.

Der 48V-Kompressor wird wohl eher eine Seltenheit bleiben und kaum im nächsten Golf anzutreffen sein

[GaryK]

Zitat:

@towe96 schrieb am 3. Juli 2016 um 20:24:23 Uhr:

Die Drosselverluste entstehen an der Drosselklappe - dort wird, je nachdem, wie sie steht, der Luftstrom abgebremst.

Langsamere Strömung = weniger Füllung = weniger Leistung, schlechtere Verwirbelung im Brennraum.

Es ist also durchaus sinnvoll, kurz vor Volllast zu beschleunigen - aber auch nur, solange das Steuergerät noch nicht anfettet.

Jein. Drosselverluste kommen durch die Volumenarbeit, egal wie schnell die Strömung ist. Dieser Drosselverlust ist Delta_P mal Volumenstrom. Und erst dieser niedrigere Fülldruck erzeugt die geringere Füllung des Brennraums, was den Motor einbremst. Obs die Drosselklappe ist oder das Einlassventil ist erst mal egal, auch der Luftfilter und die Ansaugbrücke haben einen Anteil an den Drosselverlusten.

Verwirbelung im angesaugten Luftmassenstrom des Brennraums ist aber immer gut, egal wie weit die Drosselklappen offen sind. Deswegen funktioniert die VTEC Ventilsteuerung so gut - ein Einlassventil wird erst bei hoher Drehzahl zugeschaltet, das hält die Strömung am verbleibenden Ventil bei kleinen Drehzahlen hoch. Oder Valvetronic - das Einlassventil einmal kurz und knackig aufgerissen statt lange durch einen Strohhalm "zu atmen" (stark vereinfacht, Miller/Atkinson außen vor). Die Kunst ist es auch bei wenig angesaugter Luftmasse noch starke Wirbel zu erzeugen.

[Rostlöser44508]

Zitat:

@MotorenMann schrieb am 3. Juli 2016 um 16:13:31 Uhr:

Beim Ottomotor ist es ja so, dass Drosselverluste bei ?Teillast? entstehen und bei Volllast nicht. Wie kann ich mir das vorstellen? Daher wäre es eigentlich energetisch sinnvoller mit Volllast zu beschleunigen oder?

Ja, es wäre sinnvoller, bei nahe Volllast zu beschleunigen, dann steht die Drosselklappe strömungsgünstig längs im Luftstrom. "Nahe" Volllast deswegen, weil viele Aggregate bei "Gasanschlag" der Luft mehr Sprit zugeben. Das erhöht den Verbrauch und verschlechtert den Schadstoffgehalt im Abgas erheblich.

Zitat:

Ich habe in viel über Ladungsverdünnung gelesen (AGR und Magerbetrieb und geschichteter Betrieb. Wird das in der Realität aktuell auch verwendet? Falls ja, in welchem Fahrzustand und was bringt es praktisch?

Ladungsverdünnung nutzen quasi alle Ottomotoren zum Spritsparen, Opel hat das vor ein paar Jahren mit seinen "TwinPort" - Motoren auf die Spitze getrieben, die liefen mit sehr hohen AGR - Raten. Magerbetrieb war auch mal recht verbreitet, alle Großen hatten da was im Programm, angefangen hatte Mitsubishi mit dem GDI, dann kam VAG mit seinen FSI - Motoren, später folgten auch BMW und Mercedes. Letzterer Hersteller ist auch der momentan einzige, welcher noch ein paar Ottomotoren mit Schichtladung im Portfolio hat, alle anderen laufen stöchiometrisch (also überwiegend mit Lambda 1).

Zitat:

Wie entscheidet eine variable Ventilsteuerung wann sie was tut? Also z.b. wann der Hub reduziert wird? Wann der Einlass früher oder später geschlossen wird? Wann der Einlass später geöffnet wird?

Eine variable Ventilsteuerung ist nicht gleichzusetzen mit einer Einrichtung zum variablen Ventilhub! Diese Dinge sind voneinander unabhängig und verfolgen auch andere Ziele. Die Entscheidung, wann wohin verschoben wird, ist kennfeldgeregelt, es gibt da ein paar lehrbuchartige Festlegungen, wann welche Ventilüberschneidung sinnvoll ist, um die Füllung zu optimieren.

Zitat:

Wie wirken sich Spülverluste aus? Von welcher Größenordnung sprechen wir dabei?

Spülverluste sind vor allem bei Zweitaktmotoren und weit danach erst bei älteren Sportmotoren mit extremen Ventilüberschneidungen und "starren" Nockenwellen relevant, ansonsten bewegen sich diese bei nahezu Null. Das müssen sie auch, denn Katalysatoren reagieren auf Kraftstoffdämpfe sehr empfindlich.

Zitat:

Es gibt ja Turbolader mit elektrische Vorstufe wie neuerdings bei Audi, ein Kollege(den ich nicht mehr sehe) hat gemeint sowas hat zwar Vorteile, ist aber konstuktionstechnisch Durchfall. Was ist eure Meinung dazu?

Das kann ich noch nicht beurteilen, weil ich die konstruktiven Eigenarten nicht kenne.

[Druckluftschrauber47632]

Von welcher Größenordnung die Brennraume sind um mit weniger Füllung

zum Spritsparen angebracht wehren?

7,0:1 mit 14 Liter 100km ,

9,0:1 mit 10 Liter 100km ,

11,1:1 mit 7 Liter 100km ,

16,0:1 ist nur Gas erforderlich,

22,0:1 ist nur Diesel ' :-)

[Rostlöser44508]

Gegen solch wirre und unverständliche Aussagen sollte man sich wirklich

Zitat:

@Annonum schrieb am 4. Juli 2016 um 13:53:07 Uhr:

wehren