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Thema: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt (13403-mal gelesen)
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Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Wir haben uns in diesem Forum in letzter Zeit sehr intensiv mit dem Thema Stickoxide (NOx) als auch Feinstaub (PM10) und Feinststaub (PM2,5) beschäftigt. Diese Emissionen entstehen nicht nur bei Turbodieseln wie der VW Dieselgate Skandal zeigt, sondern in hohem Maße auch bei direkteinspritzenden Benzinern (DI Saugmotor & DI Turbomotor).

Die gesundheitlichen Folgen dieser Schadstoffe sind mittlerweile den meisten Leuten bekannt - auch wenn der Turbodiesel eher in der Kritik steht als der direkteinspritzende Benziner. Aber Direkteinspritzungssysteme sind nicht nur eine Gefahr für die Umwelt, sondern auch unmittelbar für das Fahrzeug selbst und den Geldbeutel des Käufers.

Diese Gefahr geht von der Ventilverkokung aus. Dabei handelt es sich um Ablagerungen aus dem Verbrennungsprozess, welche sich auf den Einlassventilköpfen bilden. Verantwortlich dafür sind folgende Systeme und Umstände:
- die Kurbelwellengehäuseentlüftung
- die Ventilüberschneidung
- die Abgasrückführung

Bei einem Ottomotor mit Saugrohreinspritzung, werden die Einlassventilköpfe vom Treibstoff-Luftgemisch stetig freigespült. Bei einem Benzin-Direkteinspritzer ist dieser Säuberungseffekt nichtmehr vorhanden.

Interessant ist dabei auch, dass aktuelle Downsizing-Motoren die Problematik offensichtlich noch verstärken. So ist beim Eintrag zur Kurbelwellengehäuseentlüftung zu lesen:
Zitat
Durch Downsizing und immer höhere Aufladung resultiert ein Anstieg des Mitteldrucks. Steigender Mitteldruck und die Erhöhung der Öltemperatur dienen der Wirkungsgradsteigerung und somit einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs. Diese führen aber auch zu einer Verkleinerung der Öltröpfchen und der Anteil der feinen Öltröpfchen steigt stark an

Wenn man sich nun noch veranschaulicht, was beim Benzin-Direkteinspritzer an Feinstaub herausgeblasen wird, bzw. was man bei diesen als Ruß im Auspuffrohr findet, kann man sich auch leicht vorstellen wie die selbe Rußfahne mittels Abgasrückführungssystem in den Ansaugtrakt geleitet wird und zusammen mit den Ansammlungen der anderen beiden Quellen eine schöne Pampe bildet.

In den USA hat sich aus dieser Direkteinspritzer-Problematik bereits eine neue Geschäftsidee etabliert -> Walnut Blasting. Alle 30.000 Meilen kann man sich dort zum Freundschaftspreis von 500 USD den Einlassbereich freistrahlen lassen...

Ich für meinen Teil möchte nach dieser Information kein Auto mit Direkteinspritzung mehr kaufen und prangere die herstellerübergreifende Einführung von direkteinspritzenden Benzinmotoren (so auch bei Toyota mit dem Auris 1.2T) als heimtückischen Betrug an Kunden und Umwelt an.  :icon_karte3_rot:

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 1
Servus.

[...] Thema Stickoxide (NOx) als auch Feinstaub (PM10) und Feinststaub (PM2,5) [...] Diese Emissionen entstehen nicht nur bei Turbodieseln wie der VW Dieselgate Skandal zeigt, sondern in hohem Maße auch bei direkteinspritzenden Benzinern (DI Saugmotor & DI Turbomotor).
Das Problem mit der angesprochenen Emission entsteht grundlegend nicht durch die Direkteinspritzung sondern durch den Schichtladebetrieb (für die man allerdings eine Direkteinspritzung benötigt).

Im Schichtladebetrieb werden nur geringste Mengen an Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt. Die Menge ist mitunter so gering, daß sich das Kraftstoffluftgemisch bei einer Saugrohr- oder Zentraleinspritzung und gleicher (geringer) Menge schlecht/unregelmäßig abbrennen würde oder gar überhaupt nicht mehr zündfähig wäre. An der Stelle ermöglicht die Direkteinspritzung in Verbindung mit einer entsprechend Kolbenbodenform es, diese geringe Menge in unmittelbarer Nähe zur Zündkerze einzuspritzen. Es bildet sich so unmittelbar um die Zündkerze herum ein zündfähiges Gemisch, während sich im restlichen Raum des Zylinders kaum bis keine Kraftstoffgase befinden. Dies führt zu einem großen Luftüberschuss und damit zu Ruß sowie zu einer Erhöhung der Verbrennungstemperatur, die wiederum zu der Entstehung von NOx führt. Die hohen Einspritzdrücke sorgen schließlich dafür, daß die Rußpartikel sehr klein ausfallen - es entsteht statt sichtbaren "großen" (und weitaus weniger gefährlichen) Ruß der Fein- und Feinstpartikel. Der Hintergrund und die Ursachen sind in gleichem Maße übertragbar auf den Diesel (Diesel läuft grundlegend mit Luftüberschuss = NOx und die hohen Einspritzdrücke der Commonrail- und PD-Diesels sorgen für kleinste (Ruß-)Partikel).

Kurzum, ein Benzindirekteinspritzer wird nicht automatisch zum besagten Emissionsproblem, sondern erst, wenn dieser im Schichtladebetrieb läuft. Wenn man es sachlich will, muss man hier eine Unterscheidung treffen.

Die fehlende Reinigung der Einlassventile ist jedoch in der Tat auf die Direkteinspritzung zurück zu führen.

Grüße  ~Shar~

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 2
Hallo Shar,

das ist so nicht korrekt. Im Schichtladebetrieb führt der Luftüberschuss zu einer Starken NOx-Bildung. Dessen war sich VW auch bei der Konstruktion der FSI/TFSI Motoren bewusst. Allerdings hat man diese Technik aufgegeben und es gibt heute keinen Hersteller mehr, welcher seine DI-Benziner im Schichtladebetrieb fährt.
Zitat
VW hat dieses Verfahren aber wegen technischer und prinzipbedingter Probleme aufgegeben. Alle aktuellen FSI-Modelle werden nur im Homogenbetrieb gefahren (Stand: 2009)
Link

Die massiven Partikelemissionen im vom mir verlinkten Video werden allesamt von homogenen Downsizing Benzin-Direkteinspritzern verursacht, welche ohne Partikelfilter zugelassen werden. Hier haben sich Dieselfahrer nicht zu unrecht beschwert, dass derartige Fahrzeuge die wirklichen "Umweltsäue" wären. Man muss sich verdeutlichen, dass ein Fahrzeug mit Multipoint-Saugrohreinspritzung deutlich mehr Zeit zur Gemischbildung hat und deswegen auch völlig homogen fährt. Bei der Direkteinspritzung ist diese Zeit unzureichend.

In Verbindung mit aufgeladenen Kleinmotoren und den dabei entstehenden Temperaturpeaks tritt zusätzlich noch ein NOx Problem auf, was man im AMS Test bei einem Mondeo Ecoboost im Vergleich zu Turbodieseln gut sehen kann -> LINK

Über die Partikelmissionen bei allen Direkteinspritzern im NEFZ Labortest kann man sich mittels eines Blickes in die Prüfwerttabelle des KBA informieren -> LINK

Ich hoffe dass ich die technischen Umstände richtig wiedergegeben habe  :-)

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 3
Tja die halten unbedingt fest an den Verbrenner. Toyota ist da auch kein Mist mehr besser.

Schade das man Alternativen die Sauber verbrennen (Erdgasantrieb) oder Elektroautos ausgeblendet werden. Von mir auch aus als Diskussion Brennstoffzelle. Aber Ihr kennt ja meine Haltung dazu.
Nur schlimm ist das man nichts davon hört. Immer geht es nur Diesel vs. Benziner. Könnte man  :ktz:

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 4
Aus meiner Sicht ist das Elektroauto nur für wenige sinnvoll.  Das Brennstoffzellenauto wäre für alle sinnvoll.  Zur Zeit ist  diese Technik noch teurer,  aber wenn dass gefördert wird,  dann wird sich das bald ändern.


Yaris Gerd

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 5
Aus meiner Sicht ist das Elektroauto nur für wenige sinnvoll.  Das Brennstoffzellenauto wäre für alle sinnvoll.  Zur Zeit ist  diese Technik noch teurer,  aber wenn dass gefördert wird,  dann wird sich das bald ändern.
Da bin ich anderer Meinung. Eine gut ausgebaute Infrastruktur für E-Autos ist für alle sinnvoll.
Zudem macht uns das E-Auto zusammen mit alternativen Energien wie z.B. aus Solarstrom etc. auf längere Sicht von den Energiekonzernen unabhängiger. Solarzellen auf das Dach des Eigenheims und der Eigenheimbesitzer wird nicht mehr so abhängig von den Energiekonzernen und Öl-Multis. Solarzellen auf das Dach der Einkaufzentren und .....

Die Wasserstoff-Ladestellen sind so teuer, dass dieser wiederum von den selben Konzernen aufgebaut werden, die jetzt das Tankstellennetz betreiben. Wir begeben uns damit von einer Abhängigkeit in die nächste.

Eine Förderung der Brennstoffzelleninfrastruktur durch die Bundesregierung wäre m.E. verschwendetes Steuergeld. Ich bin für eine Subventionierung von E-Autos sowie der entsprechenden Ladestruktur.

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 6
Hier geht es aber nicht um Steuersubventionen für finanzkräftige Eigenheimbesitzer mit eigenem Stellplatz  ;)  und auch nicht um Akku oder Brennstoffzelle.

Hier geht es um den Verbrennungsmotor, welcher nach wie vor im Großteil des Fahrzeugbestands eingesetzt wird. Im genaueren geht es um den technischen, ökologischen und letztendlich auch finanziellen Hintergrund einer Anwendungstechnik des Verbrennungsmotors.

Ich würde deswegen darum bitten, andere Diskussionen auch in ein anderes Thema zu verlagern. Konzentrieren wir uns hier auf die Direkteinspritzung bei Otto- und Dieselmotoren.

Danke  :-)

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 7
Man sollte alle Benzin- und Dieselmotoren abzuschaffen. Alle sind nicht sauber. Egal ob Direkteinspritzer, Saugrohreinspritzung oder Sauger ohne Einspritzung.  Es gibt nur manche, die weniger dreckig sind.

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 8
Die Tabelle vom KBA verstehe ich nicht. warum tauchen dort so viele gleiche Fahrzeuge auf? Beispiel: Prius Plus.
Ich habe nur kurz reingesehen und den schon 3x entdeckt. 1x mal als "Prius Plus", 2x mal als "PRIUS PLUS" bezeichnet.
Der Plus hat nur einen Motor - keine Versionierung -nur ein Facelift bekommen.
Die Werte sind die gleichen nur die Abgasnormklassifizierung ist anders "5J" und "6W".

Scheinbar hat der Praktikant vom KBA ein "case sensitive" Auswertungsprogramm verwendet...

Bitte liebe Piloten, kann mir das jemand erklären?  :icon_daumendreh2:

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 9
und dann gibt es ja noch den CT200h auch nur ein Motor, auch nur ein Facelift - das KBA Dokument sagt dazu:

                                                                                                 1    2      3     4      5
5013 TOYOTA EUROPE (B) AHB M1 LEXUS CT200H 0008 73 5F 187.2 3.3 28.1 25.1
5013 TOYOTA EUROPE (B) AHB M1 LEXUS CT200H 0008 73 5 J 187.2 3.3 28.1 25.1
5013 TOYOTA EUROPE (B) AHB M1 LEXUS CT200H 0008 73 6 W 172.1 5.1 18.6 16.4

1 - Abgasnorm
2 - CO   (Kohlenmonoxid)
3 - NOx   (Stickoxide)
4 - THC   (Gesamtmasse der Kohlenwasserstoffe)
5 - NMHC (Nicht-Methan-Kohlenwasserstoffe)

Interessanterweise werden nicht die CO2 Werte in dem Dokument festgehalten. WARUM? Danach bemisst sich quasi die einzige relevante Größe für das Fahrzeug - die Steuer. ---- EDIT: Weil die in dem anderen Dokument stehen EDIT OUT:-------------------- ;-(

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 10
Ich suche immer mit HSN und TSN vom ADAC Test, da erklären sich dann einige "Mehreinträge". Wenn es sich um die gleiche Nummer handelt, vermute ich dass es sich um verschiedene Testergebnisse handelt die einmal unter dieser Norm und einmal unter der anderen Norm liefen. Irgendwo müßte auf der KBA Webseite oder im Dokument auch noch eine Erklärung stehen.  :-)

EDIT: Ein Wert fehlt noch

6 - Partikel

Beim CT200H ist dieser Wert 0, da es sich um einen homogen laufenden Saugrohrbenziner mit Multipointeinspritzung ohne Partikelemission handelt :)

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 11
Es ist wohl so, dass sich die Einstufung des CT200H aus dem Jahr der Zulassung ergibt: Je nach dann gerade gültigem Gesetz ist er in die Klassen 5F, 5J oder 6W eingestuft. Wobei interessant ist, dass sich für die 6W-Einstufung die Werte geringfügig geändert haben. Da ist dann wohl tatsächlich erneut gemessen worden, während der Übergang von 5F auf 5J anscheinend aufgrund der bestehenden Messwerte erfolgte. 

Aw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 12
Hmmm, speziell im Kontext dieses Themas finde ich die Daten des GS450h Interessant:

CONOxTHCNMHCPartikel
5013 TOYOTA EUROPE (B) AAH LEXUS GS450H 0008 218 5 M1149.05.818.815.32.23
Wie vielleicht der Eine oder Andere schon weiß, kommt bei dem Motor des GSh eine kombinierte Saugrohr-/Direkt-Einspritzung D4-S zum Einsatz. Wie man an den Daten sehen kann, sind die Messwerte nicht wirklich schlechter als bei dem reinen Sauger des CTh. Und das trotz 3.5L V6 Maschine, mit knapp 300PS.
Ist das nicht der beste Beweis dafür, dass man die Direkteinspritzung auch einigermaßen "sauber" hinbekommen kann, wenn man nur nach intelligenten technischen Lösungen sucht und diese auch findet?

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 13
Man muss die Werte im Vergleich sehen:

Toyota Auris II 1.2 T (85 kW) HSN 5013 TSN AJT:
CO=108.2-196.8, NOx=31.7-39.4, Partikel=1.55-1.63

Toyota GT 86 2.0 AVCS (147 kW) HSN 5013 TSN AHS:
CO=236.0-319.9, NOx=11.4-16.4, Partikel=0.35-0.71

Toyota Auris II 2.0 D-4D (91 kW) HSN 5013 TSN AHZ:
CO=273.6-297.6, NOx=154.7-159.7, Partikel=0.44-0.79

Toyota Auris 1.6L Valvematic (97 kW) HSN 5013 TSN AIB:
CO=354.6, NOx=7.3, Partikel=0

Toyota Auris 1.8L Hybrid (73 + 60 kW) HSN 5013 TSN AHX:
CO=124.3-182.3, NOx=5.7-5.8, Partikel=0

VW Golf VII 1.2 TSI (81 kW) HSN 0603 TSN BPE:
CO=154.1-233.6, NOx=25.7-54.7, Partikel=0.14-0.30

Ford Focus 1.0 Ecoboost (92 kW) HSN 8566 TSN BES:
CO=235.1-451.9, NOx=16.1-39.3, Partikel=1.14-3.15

Die Arbeitsweise des D4-S Systems ist so, dass im Teillastbereich die kombinierte Einspritzung stattfindet (da bringt reine Direkteinspritzung wenig) und im Volllastbereich nur noch die Direkteinspritzung aktiv ist. Man hat mit dem D4-S System allerdings den Vorteil, dass die Einlassventile gespült werden - etwas das beim Golf TSI, beim Auris Turbo und beim Focus Ecoboost nicht stattfindet.


Die KBA Prüfdaten erfolgen auf dem Rollenprüfstand im vorgeschriebenen NEFZ. Hier schneidet der Golf TSI Partikeltechnisch noch sehr gut ab, auch der GT 86 und der Auris Diesel - dank Partikelfilter. Ihr seht aber im Video ab 02:55 dass der Golf 1.2L TSI bis zu dreieinhalb mal mehr ultrafeine Partikel ausstieß, als der Euro 5 Grenzwert für Dieselfahrzeuge erlaubt.

https://youtu.be/ilmN-zmYbuU

Ich habe bei Toyota Deutschland per Facebook nachgefragt, warum man den sauberen 1.6L Valvematic gegen den dreckigen 1.2L Turbo ersetzt hat und was man gegen den massiven Partikelausstoß zu tun gedenkt. Hier die Antwort:

Zitat
Sehr geehrter Herr ___,

bitte Entschuldigen Sie die späte Antwort auf Ihre Frage. Ich bin im Moment mit dem Presslaunch des Mirai voll beschäftigt und daher fehlte mir bislang die Zeit für eine angemessene Antwort zu Ihren Ausführungen.

Die Methode des sogenannten Downsizings von Motoren ist, auf dem Weg den Kraftstoffverbrauch immer weiter zu senken, ein anerkanntes und verbreitetes Verfahren. Dabei werden verhältnismäßig kleine Hubräume mithilfe eines Turboladers/Kompressors auf vergleichsweise hohe Literleistungen getrimmt. Die Effizienz und damit der Wirkungsgrad steigen somit an. Das zudem bei vergleichsweise kompakten Abmessungen und in Relation zur Ausgangsleistung geringem Gewicht. Hinzu kommt der begehrte Drehmomentverlauf, wie er eigentlich sonst nur bei aufgeladenen Dieselmotoren zu finden ist.

Das erlaubt entsprechend längere Übersetzungen und damit, Dank niedrigem Drehzahlniveau, mehr Geräuschkomfort.

Bei ähnlicher Charakteristik sind die Rohemissionen des Turbo-Benziners aber besser. Das ist in Ihrem Vergleich mit den tatsächlich gemessenen Werten nicht zu erkennen, denn der Diesel verwendet eine aufwändige Abgasnachbehandlung, der Turbobenziner lediglich einen 3-Wege Katalysator.

Wie von Ihnen richtig erkannt gibt es bei den Partikelwerten eine bislang gesetzeskonforme Abweichung zum Diesel. Die Anzahl der Partikel wird, wie auf der nachstehenden Grafik (Quelle: Wikipedia) zu sehen, aber erst mit Inkrafttreten der Euro 6c ab dem 1.1.2017 bzw. 2018 limitiert.

Welche technische Lösung für die Partikelreduktion verwendet werden wird, steht derzeit noch nicht final fest. Sicher ist aber das Toyota sich strikt an alle Emissionsvorschriften hält und die erforderlichen Emissions-Test und Homologationsregeln in Übereinstimmung mit den jeweils gültigen Gesetzen erfüllt.

Ich hoffe hiermit zur Aufklärung der Sachlage beigetragen zu haben.

Dirk Breuer

Antw.: Direkteinspritzung - eine unglaublich dumme Idee zur Umweltrettung verklärt

Antwort Nr. 14
...
...Dies führt zu einem großen Luftüberschuss und damit zu Ruß sowie zu einer Erhöhung der Verbrennungstemperatur, die wiederum zu der Entstehung von NOx führt.
...

Inwiefern führt Luftüberschuß zur Bildung von Rußpartikeln? Gerade der Luftüberschuß  sollte dies doch verhindern?! Rußpartikel sind schließlich Ergebnis einer unvollständigen Verbrennung! Oder irre ich mich?

Gruß!
JoAHa