Beim Downsizing wird ein Saugmotor durch einen hubraumkleineren Motor mit Aufladung genutzt. In der Vergangenheit wurde Downsizing zur Leistungssteigerung eingesetzt, heute jedoch stellt es zunehmend ein Konzept zur Kraftstoffverbrauchsreduzierung dar. Eine detaillierte Analyse zeigt, dass turboaufgeladene Benzinmotoren einen höheren spezifischen Verbrauch haben als Saugmotoren. Erst wenn man beide Motorvarianten bei gleichem Drehmoment vergleicht, das heißt den hubraumkleineren Turbomotor bei einem dem Hubraumunterschied proportional höheren Mitteldruck betreibt, weist der Turbomotor zumindest im unteren Lastbereich einen günstigeren Kraftstoffverbrauch auf. Dieser Lastbereich lässt sich vergrößern, indem man den Hubraum des Turbomotors klein wählt. Ein Downsizingfaktor (Hubraum des Saugmotors/Hubraum des Turbomotors) von mindestens 1.4 erscheint sinnvoll. Um jedoch auch im Fahrzeug einen weiteren Verbrauchsvorteil zu erzielen, ist es erforderlich, zudem die Gesamtübersetzung zu verlängern. Diese Vorgehensweise ist sinnvoll, da zum einen die Nenndrehzahl von aufgeladenen Motoren niedriger liegt als bei Saugmotoren, zum anderen das Drehmoment des leistungsgleichen Turbomotors deutlich höher ist. Die maximal mögliche Gesamtübersetzung wird jedoch durch Faktoren wie Anfahrbarkeit und 'Drive Quality' beschränkt. Insgesamt ist Downsizing nicht allein ein Motorkonzept, sondern beschreibt eine effiziente Kombination von Motor, Getriebe und Fahrzeug. Unter günstigen und vergleichbaren Randbedingungen lassen sich Verbrauchsvorteile von ca. 11 % erreichen. Dieser Vorteil sinkt jedoch mit steigendem Fahrzeuggewicht.
Applying downsizing, a given naturally aspirated engine is replaced by a boosted engine having a smaller displacement. In the past downsizing was mainly used for increasing maximum performance. Nowadays reducing fuel consumption by downsizing gains increasing importance for fuel economy. The detailed analysis of fuel consumption maps showed the brake specific fuel consumption of a turbocharged engine is higher compared with a naturally aspirated engine on equal brake mean effective pressure (bmep) basis. Only if a naturally aspirated engine and a downsized turbocharged engine are compared at the same torque level, the turbocharged engine can prove better fuel consumption in the low to mid torque range of the engine map. The reason for that is that the engine with the smaller displacement is operated at a higher bmep, which is inversely proportional to the displacement. This beneficial area grows as the difference in displacement becomes bigger. A downsizing factor (displacement of NA engine divided by displacement of turbo engine) of at least 1,4 is recommended. In order to achieve also in vehicle a significant fuel consumption improvement, the overall transmission gear ratio needs to be decreased. This approach can be justified, since rated engine speed of a turbo engine is generally lower than that of a naturally aspirated engine while the torque plateau of the turbo engine is higher and wider than that of the NA engine of equal maximum power, despite the maximum gear ratio for turbo engines is limited by requirements regarding take-off and drive quality. Downsizing should not be limited as just an engine concept; it really is a match of a synergistic combination of a boosted engine and a long gearing transmission to a right-sized vehicle. Under comparable conditions fuel consumption can be reduced by as much as 11 %. But, this advantage gets smaller as the weight of the vehicle increases.
Differenzierte Analyse von Downsizing-Konzepten
Differentiated analysis of downsizing concepts
2008
16 Seiten, 12 Bilder, 1 Tabelle, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Datenträger
Deutsch
Downsizing: Differenzierte Analyse von Downsizing-Konzepten
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