Priusfreunde.de

R.K schrieb:
Der Atkinsonzyklus hat eine ganz andere Funktion:



thema verfehlt. die frage war eine andere und meine antwort war nur auf diese frage gemeint und sollte keinesfalls den atkinson-urschleim aufwühlen.
für alle, die nicht zurückblättern wollen: es ging darum, warum man das einlaßventil beim wiederausschieben schließt und nicht schon beim auffüllen.

Deine Antwort war leider nicht ganz richtig...
Ich erkläre dir gerne warum, auch wenn du meinst, das ginge am Thema vorbei:

Dass der Miller-Zyklus (zumindest nicht allein!) verwendet wird, hat mechanische Ursachen.

etwas Theorie:

Beide Prinzipien ermöglichen ein mechanisches Verdichtungsverhältnis größer als 8:1. Dazu muß beim Ansaugtakt eine vollständige Befüllung des Zylinders vermieden werden. Verdichtung soll immer 8:1 sein.

Der Atkinsonzyklus realisiert das durch das verzögerte Schließen des Einlaßventils erst beim Verdichtungstakt, dadurch strömt ein Teil des Gemischs beim Verdichten wieder aus dem Zylinder.

Der Miller-Zyklus realisiert das durch verzögertes Öffnen des Einlaßventils beim Ansaugtakt, das Gemisch strömt gar nicht erst in den Zylinder.

Die Pumpverluste einer Atkinsonmaschine sind erstmal höher als bei einer Millermaschine. Wo kein Gas angesaugt wird, entstehen auch geringere Verluste als wenn das Gas angesaugt - und wieder aus dem Zylinder befördert wird.

Beide Prinzipien bewirken das Gleiche. So weit, so gut.

Problem: die Verdichtung ist bei beiden Prinzipien stark drehzahlabhängig. Das versucht man durch variable Ventilsteuerung auszugleichen. Das wird mittels Verstellung der Nockenwelle erreicht.

Damit wird allerdings Öffnungs- und Schließzeitpunkt gleichzeitig verstellt, der Öffnungswinkel bleibt gleich. Eine Veränderung des Öffnungswinkels würde eine getrennte Verstellung von Öffnungs- und Schließzeitpunkt erfordern, das wäre mechanisch aufwendig und fehleranfällig. (zwei Nockenwellen?)

Das wäre aber erforderlich, wenn die Maschine im reinen Miller-Zyklus mit variabler Ventilsteuerung betrieben werden soll.

Lösung: diese Maschine ist auch keine reine Atkinsonmaschine, bei Verstellung nach späten Schließen (Wiederausstoßen in den Ansaugtrakt) wird das Ventil auch später geöffnet (verzögertes Ansaugen - Miller-Zyklus).

War doch ganz einfach, oder?

Gruß aus Bulgarien

@R.K.: Ein Paar deiner Statements scheinen mir unlogisch zu sein. Vielleicht kannst du diese möglichen Widersprüche aufklären?
R.K schrieb:
Die Pumpverluste einer Atkinsonmaschine sind erstmal höher als bei einer Millermaschine. Wo kein Gas angesaugt wird, entstehen auch geringere Verluste als wenn das Gas angesaugt - und wieder aus dem Zylinder befördert wird.
Nach meinem Verständnis ist es weniger die Beschleunigung der Gasmassen oder dessen Widerstand an Öffnungen wie die der Ventile, die die wesentlichen Pumpverluste verursachen, als vielmehr dass der Kolben gegen einen Unter- oder Überdruck ankämpfen muss. Einen solchen Unter- oder Überdruck entsteht erst recht, wenn das Zylindervolumen abgeschlossen ist, jedenfalls sehr viel stärker als wenn z.B. ein geöffnetes Ventil ein "Leck" darstellt. Deshalb wäre es für mich unlogisch, wenn die Millermaschine, die - wie du beschreibst - zunächst gegen einen Unterdruck wegen des noch geschlossenen Einlassventils ankämpfen muss, weniger Pumpverluste hätte als eine Maschine, die seine Ventile schon ein Stück früher aufmacht (und sehr viel später zumacht). Nach meinem Verständnis hätte gerade der Atkinson deshalb weniger Pumpverluste als der Miller.

Problem: die Verdichtung ist bei beiden Prinzipien stark drehzahlabhängig. Das versucht man durch variable Ventilsteuerung auszugleichen.
Verdichtung wäre für mich das Verhältnis zwischen Zylindervolumen am wirksamen Anfang des Kompressionstaktes und Zylindervolumen an dessem Ende. Dass dies drehzahlabhängig sein soll, kann ich nicht nachvollziehen. Volumenverhäntnisse ändern sich nicht mit der Drehzahl. Dass aber die Füllmenge auf Grund von Fließgeschwindigkeiten und Trägheit des Gemisches drehzahlabhängig sein könnte, erscheint mir dagegen plausibel. Nur ein falsches Wort?

@ErWeeBee:
Zum vorzeigtigen Schließen des Ansaugventils: Zwar wird bei geschlossenem Ansaugventil im Ansaugtakt zunächst ein wachsender Unterdruck erzeugt und es wird hier Arbeit aufgewendet. Der gleiche Betrag wird aber beim Verdichten wieder freigesetzt, so dass sich in der Summe Null ergibt - es ist somit keine Volumenarbeit aufzuwenden.

Die Verdichtung (als Verhältnis von Volumina) ist natürlich nicht drehzahlabhängig. Drehzahlabhängig ist allerdings der Befüllungsgrad des Zylinders - wie bei einem Ottomotor auch.
Dem kann mit separaten Nockenwellen für Ein- und Auslassventile nachgeholfen werden. Dies ist prinzipiell auch machbar (DOHC - double overhead camshaft...).

Sollte die Ventilsteuerung irgendwann einmal auf Magnet-, Piezo- oder sonstwie von der Kurbelwelle entkoppelte Art umgestellt werden, sind diese Beschränkungen direkt aufgehoben.<br><br>Posting ge&auml;ndert von: Sangatsu, am: 09/10/2009 18:08

Sangatsu schrieb:
@ErWeeBee:
Zum vorzeigtigen Schließen des Ansaugventils: Zwar wird bei geschlossenem Ansaugventil im Ansaugtakt zunächst ein wachsender Unterdruck erzeugt und es wird hier Arbeit aufgewendet. Der gleiche Betrag wird aber beim Verdichten wieder freigesetzt, so dass sich in der Summe Null ergibt - es ist somit keine Volumenarbeit aufzuwenden.
Versteh' ich nicht.
Unterdruck im Ansaugtakt: vom Kolben zu überwindende Kraft nach oben gerichtet während Kolben nach unten will.
Am Ende des Ansaugtaktes ist die Druckdifferenz wieder aufgehoben, weil inzwischen das Einlassventil offen war. Deshalb bis dahin: Volumenarbeit geleistet worden und danach Anfangsbedingungen aufgehoben.
Beim Verdichten: zu überwindende Kraft nach unten gerichtet, während der Kolben nach oben will. Wo gibt es dann noch etwas freizusetzen?

Im Vergleich zum spätschließenden Ventil wird weniger Gemisch verdichtet (es muß zum Herausfördern ja verdichtet werden) - die Differenz wird quasi freigesetzt (wird in Wahrheit nicht geleistet, was im direkten Vergleich einem Freisetzen entspricht).

(wird in Wahrheit nicht geleistet, was im direkten Vergleich einem Freisetzen entspricht)
Aha.
Mir fehlen natürlich die praktischen Detailkenntnisse um zu beurteilen, wie die Verhältnisse dabei genau sind. Es verwundert mich zwar immer noch, dass Vorgänge bei geöffneten Ventilen zu ähnlichen Leistungs-Größenordnungen führen würden wie Vorgänge bei geschlossenen Ventilen.
Aber der Gedankengang ist mir jedenfalls klar.
Danke!
<br><br>Posting ge&auml;ndert von: ErWeeBee, am: 09/10/2009 18:48

Bei der ganze Technikdiskussion fehlt mir bisher ein Bezug zu der Kurbelwelle, die sich ja beim Prius nicht unter den Kolben befindet sondern gaaaanz woanders


Nämlich ca. 5cm weiter hinten.

Dadurch ist der Verdichtungstakt kürzer und man hat eine geringere Verdichtung aber dafür einen deutlich längeren Arbeitstakt mit einem besserem Entspannungsverhältnis. Daher wirkt die bei der Benzinverbrennung freigewordene Energie länger auf den Kolben ein.

Der Vorteil mit den Ventilen kommt dann noch obendrauf.

die nicht mittig angebrachte Pleuelstange sorgt nicht etwa für verschieden lange Auf- und Abwege (, was ja auch bedeuten würde, dass der Kolben in kürzester Zeit den Wagen in Richtung Asphalt verlasen würde), sondern verringert die Reibung des Kolbens an der Zylinderwand...

Ich bügle erstmal meine Unkorrektheiten aus:

Das mechanische (De-)Kompressionsverhältnis des Zylinders ist natürlich konstant - durch die variable Ventilsteuerung wird aber das tatsächliche Kompressionsverhältnis (auch bei sehr niedriger Drehzahl verändert)

Der Miller-Zyklus hat im Vergleich zum Atkinson-Zyklus die geringeren Verluste: ich habe aber einen kleinen Fehler drin:
Richtig ist: das Ventil öffnet pünktlich bei O.T. - es schließt aber wesentlich früher, bevor der Verdichtungstakt beginnt.

Im Zylinder wird dadurch ein Unterdruck erzeugt (das erfordert Energie)
Beim Verdichtungstakt also erst der Unterdruck abgebaut. (da wird die Energie wieder frei).

Das wirkt praktisch wie eine Gasdruckfeder.
Es entstehen keine Verluste durch die Strömung.

DOHC verschiebt nur Einlaß- und Auslaßventilwinkel gegeneinander, eine variable Öffnungszeit bietet zB. VTEC.

Leider ist der mechanische Aufwand sehr hoch, so das man meistens nur stufenweise umschaltet (zwei Einlaßventile, verschiebbare Nockenwelle mit unterschiedlich breiten Nocken etc.)
Das ist für eine reine Miller-Maschine wahrscheinlich zu unpräzise - warten wir`s ab, hier bietet sich den Ingeneuren noch Potenzial. (Piezo-Ventile etc...)

Gruß aus Bulgarien

R.K schrieb:


Leider ist der mechanische Aufwand sehr hoch, so das man meistens nur stufenweise umschaltet (zwei Einlaßventile, verschiebbare Nockenwelle mit unterschiedlich breiten Nocken etc.)
Das ist für eine reine Miller-Maschine wahrscheinlich zu unpräzise - warten wir`s ab, hier bietet sich den Ingeneuren noch Potenzial. (Piezo-Ventile etc...)

Gruß aus Bulgarien

Ich denke bis dahin haben sich eher die Ventil- und Benzinlosen Motoren durchgesetzt.