Leistungsmessung - Umrechnung Norm-, Motor-, Rad-, Schleppleistung

  • @ turbopower: welche Verlustleistung in etwa entstehen durch die Antriebsleistung der Lader bei einem Turbo S (oder ähnlichem Fahrzeug) bei Volllast und Nenndrehzahl, also Leistung die dann der Motor aufbringen muss, der Überdruck im Brennraum bei Öffnen des Auslassventils dürfte ja nicht ganz reichen, um die Lader anzutreiben.
    Kann man in etwa sagen: aus 1 PS zusätzlicher Antriebsleistung des Motors holt der Turbolader rund 3 - 4 PS ?


    Ich verstehe die Frage so: Wieviel Mehr-Leistung hätte der Motor, wenn er zwar dieselbe Aufladung hätte, diese jedoch nicht aus eigenem Abgas, sondern fremd erzeugt würde?
    Oder anders herum: Wieviel Motor-Leistung „kostet“ der Lader-Antrieb?


    Die Frage ist einerseits interessant, andererseits schwer zu beantworten, da sie von vielen Parametern des Umfeldes abhängt. Allein der Einfluss von Widerständen in der Gaswechselstrecke ist enorm. Als Beispiel mag der Vergleich des damaligen Ralley-Golf zur Limited-Edition dienen. So wurde bei einem G-Lader Motor allein durch Umbau von 8V auf 16V und weitere Optimierung des Gaswechsels die Leistung bei gleichem Ladedruck von 160 auf 211 PS gesteigert. Der Umstand, dass 211 PS auch aus einem 8V-Motor mit höherem Ladedruck erzielt werden können verdeutlicht, dass aus gleichem Hubraum Leistung entweder durch höheren Ladedruck oder besseren Gaswechsel erzielt werden kann.
    Der Unterschied im Ladedruck bei gleichem Hubraum und Motorleistung führt zu unterschiedlichen Antriebsleistungen bei der Aufladung. Die Wirkungsgrade tun ein Übriges.
    Bei einem mechanisch aufgeladenen Motor wie dem G-Lader-Motor bewegt sich die mechanische Antriebsleistung des Laders bei Volllast in einer ungefähren Grössenordnung von grob 10% der abgegebenen Motorleistung.


    Bei einem Turbo-Motor sind bereits die obigen Grundfragen zum Gaswechsel und Ladedruck ähnlich.
    Hinzu kommt, dass die durchaus recht genau (in mechanischen kW) bestimmbare Verdichterantriebsleistung nicht direkt in mechanischen Aufwand des Motors zur Erzeugung der in der Turbine verwendeten Abgasenergie umgerechnet werden kann. Allerdings sollte man sich vergegenwärtigen, dass der Ottomotor selbst die 100% durch Kraftstoff eingesetzte Verbrennungswärme und –Druck nur zu gut 1/3 in mechanische Leistung umsetzt. Die Turbine nimmt ihre Antriebsleistung ebenfalls aus der im Abgas enthaltenen Wärme und Druck. Sie ist daher per se effektiver zu betreiben, da die Wärme-Energie direkt verwendet wird und nicht erst vom Motor in mechanischen Antrieb umgewandelt werden muss. Zumindest ist der Wirkungsgrad der Umwandlung in der Turbine fast doppelt so hoch wie der des Motors zum Antrieb eines mechanischen Laders.


    Als pauschale Aussage lässt sich sagen, dass ein Turbolader die effizientere Aufladung darstellt. Dieser bezieht seine Antriebsleistung aus der (brutto) erzeugten Verbrennungsenergie. Der mechanische Lader muss seinen Antrieb dagegen aus der bereits umgewandelten (netto) Motorleistung entnehmen.


    Gruss aus Giessen :thumb:

    Ladedruck x Hubraum = Schub!:cool2: Hier lernen Turbos laufen!


  • es gibt bei MAHA allerdings überhaupt niemanden, der zum Beispiel sich auskennt über
    den Unterschied zwischen Relativ- oder Absolutdruckladedruckregelung.....


    das ist nicht richtig, ich kenne min. einen, der sogar an einem Buch über Leistungsmessung mitgewirkt hat und die Regelungen kennt.


    Turbopower: :thumb::thumb:

  • @ turbopower,: die Kolben des Motors müssen ja auch Leistung ( Verlustleistung) bringen, um den Abgasstrom gegen die Turbinenlaufräder zu "drücken",


    Hier ist meine Frage wie hoch ist diese Verlustleistung.
    Nehmen wir an, der Turbo S Motor hätte rund 380 PS ohne Aufladung, die Aufladung mit 1.2 bar bringt dann zusätzlich 180 PS, die gibt es ja nicht ganz umsonst und stammet nur zum Teil aus der Verbrennungsenergie ( Überdruck bei Öffnen des Auslassventils),
    der Antrieb der Turbolader kostet den Motor ja auch Leistung, ich schätze mal 30- 40 PS beträgt die echte Verlustleistung für den Motor beim Beispiel Turbo S
    Daher auch mein Statement aus 1 PS zusätzlicher Abgasleistung des Motors ( Verlustleistung zum Antrieb der Turbolader) können die Turbolader Faktor 3 bis 4 Motorleistung holen


    @AdelsweitIR: wie heißt denn das Buch von dem Maha Spezialisten?


    Danke!


    Gruß


    Horst

  • Hier ist meine Frage wie hoch ist diese Verlustleistung.


    Diese Frage kann und werde ich seriös nicht aus dem Stand beantworten.
    Der Thread mit seinen Fragen wäre eher als Dissertationsthema geeignet.


    Abstrakt und theoretisch gesagt reduziert bereits der (über den Zyklus gemittelte) Abgasgegendruck den indizierten Mitteldruck. Dies reduziert nach Abzug des Reibmitteldruckes den effektiven Mitteldruck und damit die Motorleistung.


    Der konkret erforderliche (zusätzliche) Abgasdruck hängt allerdings von der Turbinengrösse, der Abgastemperatur, dem Massenstrom und ggf. Bypass-Anteil ab. Grundsätzlich ist dieser Wert bei kleinen Turbinen höher als bei großen, da diese ein höheres Druckgefälle benötigen. Ebenso bei Bypass-geregelten Ladern, da VTG-Lader den gesamten Massenstrom nutzen.
    Das ist leider noch nicht Alles. Weiter wird nämlich der Ladungswechsel erschwert.
    Zum Einen ist der Restdruck im Zylinder höher, so dass das Restgas weniger vollständig ausgeschoben wird. Damit bleibt weniger Raum für das Frischgas.
    Zum Anderen verschlechtert sich das sog. Spülgefälle. Die Auswirkung desselben hängt von den Steuerzeiten, insbesondere der Überschneidung und dem dabei gegebenen Ventilhub sowie einiger weiterer Parameter ab.
    Insgesamt wird damit jedenfalls der Gasaustausch schlechter, d.h., dass weniger Frischgas zur Verbrennung zur Verfügung steht. Dies schlägt voll auf den indizierten Mitteldruck durch.
    Nach Einbeziehung aller Unbekannten geht dann die Rechnung von vorne los.


    Die wohl hinter dem Ganzen stehende Frage, wieviel Mehrleistung eine konkrete Abgasanlage bringt, werde ich ebenfalls nicht beantworten. Hierzu ist der Hersteller gefragt. Der sollte die Parameter, die hier als Mutmaßung im Raum stehen, genau kennen und die Auswirkungen auf Leistung und Geräusch belastbar nachvollzogen haben.


    Gruss aus Giessen :thumb:

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  • :old:
    Ergänzend: Ein aufgeladener Motor profitiert übrigens auch vom Überdruck in der Einlaßphase (Kolben wird durch Saugrohrvolumenstrom runtergedrückt). Bei positivem Spülgefälle mehr als er beim Auslaßtakt verliert. Die Gaswechselverluste sind unterm Strich aber wie schon richtig gesagt entschiedender (Liefergrad).
    Im Anhang sieht man die schematische Erklärung der unterschiede (gerade google gefunden in einem Skript der Vorlesung „Otto- und Dieselmotoren“ an der Rheinischen Fachhochschule in Köln im Wintersemester 2006/2007, normalerweise ist das in Lehrbüchern wesentlich trockener und weniger anschaulich vermittelt)


    Um ein Gefühl für den Verlauf und die Größe des Liefergrads (<100%) zu bekommen, möge sich der geneigte Leser - gern auch die, die US-Foren typischen mit "festem VE" kalkulieren - ein Leistungsdiagramm zur Brust nehmen und das Absinken des Drehmoments bei gleichzeitigem Ladedruckanstieg vor Augen führen.

  • Ich hab mich früher zum Thema Aufladung auch mal mit Vorlesungsskript Pofs Pischinger/ Bach beschäftigt, 1. und 2. Hauptsatz, Spülverhalten usw..
    Ist dann nicht unbedingt fürs Forum geeignet.


    Mir geht es mehr um "Abschätzungsformeln" beim 911 Turbo 3.3 (320 PS) soll die Aufnahmeleistung der Lader bei Nenndrehzahl und Volllast 41 PS
    betragen haben,ein gewisser Anteil kommt da auch durch die höhere Ausschiebeleistung der Kolben gegen den Druck vorm Auslassventil bzw.
    Lader.


    Beim 5.4 l V8 Kompressor von AMG ist die Aufnahmeleistung des Kompressors bei Volllast etwa 80 PS, die Umstellung auf Biturbo ( Motoren sind aber unterschiedlich 4- statt 3 Ventiler etc) konnte die Verlustleistung reduziert werden auf etwa 40 PS, das ist die Verlustleistung aus der Ausschiebeleistung der Kolben
    gegen die Turbine.


    Habe ich zum Beispiel beim Turbo hinter der Turbine durch Serienauspuff statt Sportauspuffs mit Sportkats einen 150 mbar höheren Abgasgegendruck bei Höchstleistung des Motor und dies führt rechnerisch zu sagen wir zu 15 KW höherer Verlustleistung durch den Serienauspuff,dann heißt es beim Turbo ja nicht,
    das zur Kompensation des " schlechten Serienauspuffs" der Ladedruck um ebenfalls 150 mbar angehoben werden muss, sondern vielleicht nur um 50 mbar.
    bei einem Druckverhältnis von Abgasgendruck am Turbineneingangs und Ladedruck von sagen wir 3:1

  • der Vergleich des Kompressor V8 mit dem aktuellen Biturbo ist leider ein Vergleich wie Äpfel mit Birnen.
    der neue Motor ist ein Direkteinspritzer und kann damit alle Vorzüge der Aufladung nutzen, Scavenging, Brennraum spülen, uvm.
    die Aushubarbeit gegen einen leicht erhöhten Abgasdruck kann man nicht wirklich sinnvoll spezifizieren, der theoretischer Liefergradverlust wird mit Phasenstellern und Spülzeit nahezu ausgeglichen. bei einem V8 liegt es auch nahe, auf jeder Bank stoßaufladungsfreundliche Krümmer und Turbinen zu verbauen. spätestens dann wird es völlig sinnfrei, von einer Verlustleistung der Lader zu sprechen oder diese errechnen zu wollen.
    Desweiteren kann man bei allen den aktuellen Ausbaustufen des M157 fast noch von einer milden Aufladung sprechen, obwohl die bei dem Hubraum knapp 1 bar erreichen. Aber AMG hat da aktuell mit dem 45er (2l Motor) ganz andere Erfahrungen gesammelt.

  • Zur Verdichterantriebsleistung des 911 Turbo 930 mit 41 PS = 30 kW


    Die Größenordnung ist mit der damaligen Verdichterauslegung realistisch.


    Zum AMG 5,4 l V8 Kompressor


    Ein Kompressormotor hat keine Turbine. Die Antriebsleistung wird wie beim G-Lader von der bereits umgewandelten Motorleistung an der Kurbelwelle entnommen.


    Zum Auspuffthema, wobei die Zahlen reine Beispiele sind. Insbesondere variieren diese bereits bei Serienfahrzeugen stark mit dem Aufladegrad und anderen konstruktionsabhängigen Unbekannten. Deshalb auch die grosse Bandbreite.


    Wenn eine Abgasanlage 300 mbar (0,3 bar) Widerstand hat, liegen bei 1,0 bar Umgebungsdruck 1,3 bar absolut als Turbinen-Ausgangsdruck an.
    Je nach Turbinentyp und -grösse sowie der Abgastemperatur ergibt sich das zum Antrieb des Verdichters erforderliche Turbinendruckverhältnis, womit sich durch Multiplikation der Turbinen-Eingangsdruck errechnet. Unter Berücksichtigung durchaus kompexer Einflüsse der Leitungsführung zwischen Auslassventilen und Turbinen-Eingang liegen dann unter Berücksichtigung dieser Druckverluste 1,0 bis 1,7 bar Überdruck, d.h. 2,0 bis 2,7 bar absolut als Abgasgegendruck hinter den Auslassventilen an. Der Zylinderinnendruck ist dabei nochmal ein anderes Thema.


    Wenn der AGA-Widerstand auf 0,15 bar reduziert wird, beträgt der Turbinen-Ausgangsdruck nur noch 1,15 bar. Da sich auch der Eingangsdruck und damit die Abgasdichte verringert, ist ein höheres Turbinendruckverhältnis erforderlich, um die Verdichterantriebsleistung zu erzeugen. Bei sonst gleichen Parametern ergibt sich dann ein reduzierter Abgasgegendruck von etwa 1,8 bis 2,5 bar absolut. Die Differenz beim Abgasgegendruck ist damit jedenfalls höher als die Differenz des Auspuff-Widerstandes.
    Insofern ist ein besserer Auspuff für den Turbo-Motor immer hilfreich. Es erhöht nicht nur die Leistung, sondern verbessert auch die Thermik. Serienhersteller haben daher fast immer grössere Rohrdurchmesser bei den jeweiligen Turbo-Modellen als bei den entsprechenden Saugern.


    Aus der Widerstands-Differenz den Leistungszuwachs annähernd exakt zu errechnen ist mehr als schwierig.
    Deshalb besser vorher und nachher unter gleichen Bedingungen mit gleicher Software messen.


    Gruss aus Giessen :thumb:

    Ladedruck x Hubraum = Schub!:cool2: Hier lernen Turbos laufen!

  • Rechne ich für Sportauspuff mit 150mbar weniger Abgasgedendruck bei 991 turboS
    mit P =Abgasvolumenstrom x 150mbar
    und maximaler Abgasvolumenstrom bei Nennleistung (sagen wir 6000U/min) ist beim Turbo S dann 0.19 Kubikmeter pro
    Sekunde wäre das 19KW weniger Leistungsbedarf/-zugewinn durch den Sportauspuff.


    HJS gibt bei Mitsubishi Lancer turbo (2l, 295PS bei 6500 U/min) durch Einsatz 200er Sportkat statt 400er Serienkat Staudruckreduzierung
    von 170 mbar auf 67mbar an, also rund 100mbar, rechnerisch gibt das dann 9KW Mehrleistung, HJS gibt 8 PS an


    Ob man so rechnen kann? Zumindest überschlägig.

  • [quote='Horst997t','index.php?page=Thread&postID=153767992#post153767992']
    es gibt bei MAHA allerdings überhaupt niemanden, der zum Beispiel sich auskennt über
    den Unterschied zwischen Relativ- oder Absolutdruckladedruckregelung.....


    das ist nicht richtig, ich kenne min. einen, der sogar an einem Buch über Leistungsmessung mitgewirkt hat und die Regelungen kennt.


    Mit Herrn Pleinies von Maha, der ist dort der "Chefanwendungstechniker" für Leistungsprüfstände habe ich heute telefoniert,
    der war bei der Messung des 991 turbo S dabei von Sportauto. Allerdings von Absolutladedruckregelung hat der offenbar auch keine Ahnung,
    auch die Korrekturformeln nach EWG- Norm kennt der auch nicht im Detail, die sind "halt softwaretechnisch hinterlegt"....
    Beim Sportauto-Leistungstest wurde alles nach bestem Wissen messtechnisch berücksichtigt und nach EWG Norm 80/1269 korrigiert, Sportauto
    Chef Schurig dürfte das gleiche erzählen...