Welche technischen Massnahmen beim Ottomotor helfen Kraftstoff zu sparen?
10 Antworten
Salue
Die Technik zur optimalen, effizienten Verbrennung in allen Betriebsarten ist beim Verbrennungsmotor ausgereizt.
Nun muss man versuchen, das "dümmste" Teil eines Autos zu ersetzen. Dieses Teil befindet sich zwischen Rücksitzlehne und Lenkrad. Man baut also automatische Steuerungen ein (e-Gas und Automatikgetriebe) die nur noch den Leistungsbedarf des Fahrers aufnehmen und diesen dann so effizient wie möglich umsetzen.
Noch gründicher geht es, wenn man das Antriebssystem so auslegt, dass die schlechsten Betriebsbereiche (Volle Leistung und Leerlauf) gar nie nötig sind. Man überbrückt diese schlechten Betriebsbereiche durch einen zusätzlichen Elektroantrieb. Das System existiert in der Praxis schon seit mehr als 20 Jahren und hat sich millionenfach bewährt. Es ist das Vollhybridsystem von Toyota.
Tellensohn
Alles das was stand der Technik verbaut ist.
- Ganz vordringlich: ein hohes Verdichtungsverhältnis, beim Benzinmotor z.B. 10:1, das heißt dass das Luft-Kraftstoffgemisch durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens auf ein Zehntel seines Ausgangsvolumens komprimiert wird. Mazda erreicht bei Skyactive-Benzinmotoren sogar ein Verdichtungsverhältnis nahe 14:1.
- Mazda kombiniert beim Skyactive-X Benzinmotor eine dieselartige Selbstzündung des Ottokraftstoffs (im niedrigen Teillastbereich) mit einer herkömmlichen Fremdzündung über Zündkerzen
- heutige Ottokraftstoffe mit hoher Oktanzahl (95-102 Oktan) ermöglichen ein hohes Verdichtungsverhältnis ohne dass eine unkonrollierte klopfende Verbrennung entsteht, die den Motor zerstören wurde
- Benzin-Direkteinspritzung ermöglicht im niedrigen Teillastbereich Schichtladung, d.h. die Kaftstoffwolke wird gerichtet ins Zentrum des Zylinders eingespritzt, was verbrauchsmäßig einen kleineren Zylinder simuliert, z.B. bei VW TSI-Motoren (=turbo stratified injection). Die Drosselklappe muß hierdurch weniger weit geschlossen werden, was den Drosselverlust verringert und so den Motorwirkungsgrad erhöht.
- Das von "Petrolheads" viel gescholtene Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil) mischt im Teillastbereich dem Luft-Kraftstoffgemisch weitgehend Sauerstoff-freies Abgas zu, sodass die Drosselklappe im Ansaugtrakt weniger weit geschlossen werden muss, Auswirkungen siehe oben.
- Downsizing mindert mit Hilfe von Turboladern den Teilast-Verbrauch zumindest unter den für Autohersteller so immens wichtigen Prüfstandsbedingungen (NEFZ bzw. WLTP). Durch die Turbo-Aufladung kann ein moderner Downsizing-Motor die gleiche Leistung bringen wie früher ein doppelt so großer Motor ohne Aufladung. Beispiel: ein Ford Fokus Ecoboost 1.0 leistet in etwa genausoviel (125 PS) wie früher ein Opel Omega mit Zweilitermotor.
- Hierdurch hat der Motor einen Zylinder weniger und seine Kompaktheit wird am Besten dadurch beschrieben dass seine Grundfäche auf eine DIN A4-Seite passt: https://www.t-online.de/auto/neuvorstellungen/id_53999476/si_1/ford-focus-1-0-ecoboost-bilder-und-infos.html
- Gleich Leistung bedeutet jedoch nicht gleiche Leistungscharakteristik: der kleine Ecoboost 1-Liter erreicht sein maximales Drehmoment viel früher als der alte 2-Liter Saugmotor, was im Alltag ein niedrigeres und daher verbrauchsgünstigeres Dehzahlniveau erlaubt. Zusätzlich wird im niedrigen Teillastbereich ein Zylinder abgeschaltet, sodass der Motor unmerklich für den Fahrer als Zweizylinder unterwegs ist. So sind Landstrassenverbräuche um die 5 Liter/100Km möglich.
- weitere Benefits des Downsizings: geringere Reibung, geringeres Gewicht, weniger Bauraum, schnellere Erwärmung nach Kaltstart, durch Änderungen bei der Aufladung viele Leistungsstufen mit einer Motor-Grundvariante erzielbar
- Ein typischer Nachteil der Downsizing-Motoren darf allerdings nicht unerwähnt bleiben. deren teils sehr hoher Volllastverbrauch. 16 Liter sind hierbei keine Seltenheit.
Mazda erreicht bei Skyactive-Benzinmotoren sogar ein Verdichtungsverhältnis nahe 14:1.
Sogar 16,3:1 beim Skyactiv-X. Damit verdichten die Ottomotoren bei Mazda höher als die Dieselmotoren - verrückte Welt :D Die "normalen" Skyactiv - Motoren liegen aktuell auch schon bei bis zu 15:1.
Der kleine Ecoboost 1-Liter erreicht sein maximales Drehmoment viel früher als der alte 2-Liter Saugmotor
Den maximalen Wert schon, den absoluten Wert hingegen nicht. Der alte 2,0 - Liter - Saugmotor hatte beispielsweise bei 2000 U/min. rund 170 Nm, genau wie der 1,0 - Liter Eco Boost bei der gleichen Drehzahl. Man sollte sich nicht nur auf die Maximalwerte konzentrieren, sondern auch mal ein Leistungsdiagramm einsehen. Vorteil Sauger: Direktes Ansprechen.
Ein typischer Nachteil der Downsizing-Motoren darf allerdings nicht unerwähnt bleiben. deren teils sehr hoher Volllastverbrauch.
Der Volllastverbrauch ist kaum höher als bei leistungsgleichen Saugmotoren, denn die Zeiten, in denen Turbomotoren deutlich stärker anfetteten als Saugmotoren, sind spätestens seit der fast flächendeckenden Einführung der Direkteinspritzung vorbei. Die Auto, Motor & Sport hat mal einen BMW 528i mit 3,0 R6 Saugmotor, und 2,0 R4 Turbomotor verglichen, beide mit Automatikgetriebe, beide leistungsähnlich (245 PS beim R4, 258 beim R6), beide aus der Modellreihe F10. Volllastverbrauch: 17,9 l/100 km beim R6, 18,6 l/100 km beim R4.
Schöner Text übrigens. Mit Hingabe geschrieben.
Welche technischen Massnahmen beim Ottomotor helfen Kraftstoff zu sparen?
Beispielsweise
- Eine längere Getriebeauslegung
- Schichtladung (Magerbetrieb)
- Zylinderreduktion
- Hubraumreduktion
- Erhöhung der Verdichtung
- Variable Steuerzeiten
- Gewichtsreduktion des Fahrzeugs
Usw. Meine Punkte sind sicherlich nicht vollständig, da nur schnell aus dem Gedächtnis verfasst.
Unter dem Gaspedal eine starke Feder instalieren damit man nur mit äusserster Kraftanstrengung Gas geben kann. und einen Kontakt der ab einer bestimmten Position das Pedals einen Stromstoss auslöst.