Laut meinem Freundlichen ist eine Umrüstung der FSI-Motoren auf Gas (gleich welches) nicht möglich. Grund sei der extrem hohe Einspritzdruck bei den Direkteinspritzern.
Gibt es tatsächlich keinen Weg?
Edit: Antwort schon gefunden. FSI und ander Direkteinspritzer können grundsätzlich nicht umgerüstet werden. Von keinem Anbieter, mit keinem System.
Will jemand meinen FSI kaufen??? :motz:
FSI-Motoren auf Gas umrüsten?
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Segafrendo
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Nieli
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Hallo Technikfreaks,
also das Problem liegt an mehreren Punkten der FSI-Technik, die eine Umrüstung auf Gasantrieb (egal ob Erdgas oder Flüssiggas) erschweren bzw. unmöglich machen.
zur Technik im FSI:
Hier wird entgegen der konventionellen Benzin-Multipointeinspritzung nicht vor den Einlassventilen eingespritzt, sondern direkt in den Brennraum in die Nähe der Zündkerze. Dazu ist es erforderlich den Einspritzdruck auf ca. 80 -100 bar zu erhöhen, den zum Zeitpunkt der Einspritzung ist die angesaugte Verbrennungsluft bereits fast vollständig verdichtet. Weiterhin kommt es im Teillastbetrieb zu einer sogenannten Schichtladung, d.h. es wird nur so viel Benzin eingespritzt, dass nur um die Zündkerze ein zündfähiges Gemisch herscht. Der restliche Anteil der verdichteten Luft wird nicht mit Benzin vermischt. Damit wird dann der Verbrauchsvorteil erreicht. Bei Vollast läuft der Motor wieder im Homogenbetrieb, d.h. es ist hier wieder das 1:14-Verhältnis zur Gemischbildung.
1. diese Magermixtechnik ist allerdings nur in den FSI-s bis ca. MJ 2005. da hier das teure SP-vorgeschrieben ist (wegen garantierter Schwefelfreiheit) und da alle Systeme in der Abgasnachbehandlung eingebaut wurden, denn bei diesen FSI entstehen durch den Magermixbetrieb der Schichtladung NOx , die eine spezielle Abgasnachbehandlung erforderlich machen. Da nach Einführung der FSI-Technik doch die Kundenakzeptanz etwas verhalten war und die Technik der Abgasnachbehandlung den Preis /Fahrzeug auch erhöhte, ist der VW-Konzern dann wieder generell auf den Homogenbetrieb im Teillastbereich zurückgekehrt. Damit muss die NOx Technik mit speziellem Kat nicht mehr eingebaut werden und auch einem Betrieb mit Super steht nun nichts mehr im Weg, da geringe Schwefelanteile im Kraftstoff jetzt nicht bei der nicht mehr vohandenen NOx-Aufbereitung stören.
2.) Auch der neue 2,0 FSI Turbo für den RS oder auch im Golf V GTI ist generell im Homogenbetrieb. Beibehalten wurde allerdings immer noch die Hochdruckdirekteinspritzung in den Brennraum.
(Übrigens das "S" von FSI ist dann eigentlich nicht mehr gerechtfertigt)
Nun zu den Problemen der Gasumrüstung:
Der Einbau einer zusätzlichen Einspritzdüse in den Brennraum ist nicht möglich --> bliebe also nur noch der Einbau der konventionellen Einblasventile vor die Einlassventile für den Gasbetrieb.
Herkömmliche phasengleiche sequentionelle Anlagen (Autogas) arbeiten so:
Es wird die Impulslänge des Einspritzimpulses vom Original Motorsteuergerät für das Benzineinspritzventil gemessen, vom Steuergerät der Gasanlage auf einen Gasimpulswert umgerechnet, der der gleichen Energiemenge zum Benzin entspricht und im selben Takt gleich an das Gasventil ausgegeben. Bei Verdampferanlagen ist der Gasimpuls etwa 30-60% länger als der Benzinimpuls. Der Gasimpuls wird also einige wenige Millisekunden nach dem Benzinimpuls ausgegeben, das für jeden Ansaugtakt neu (Phasengleich) und für jeden Zylinder einzeln (Sequentiell).
Nun hat die Gasanlage das Problem, dass wegen der hohen Einspritzdrücke beim FSI die Impulslängen für die Direkteinspritzventile (mit Piezotechnik) verhältnissmäßig sehr kurz sind (<1 mS) und zur Gemischberechnung schlecht auswertbar sind und weiterhin bei den Motoren mit Magermix-Schichtladung im Teillastbereich dann proportional viel zu wenig Gas eigeblasen würde, da hier ja nun eine Homogenverwirbelung im Ansaugkrümmer stattfindet--> das Gemisch passt überhaupt nicht und es würde unter Umständen gar kein zündfähiges Gemisch entstehen. Also dafür sehe ich keine Chance.
Anders bei den FSI die immer im Homogenbetrieb laufen. Dann muss dort auch auf eine herkömmliche Gaseinblasung vor den Einlassventilen umgebaut werden. Jetzt haben wir hier das Problem, dass der vom Motorsteuergerät kommende Impuls zu den Direkteinspritzdüsen im Verdichtungstakt erfolgt, also zeitlich zu spät ist für eine Auswertung der Gasanlage denn diese müsste bereits im Ansaugtakt einblasen.
Eine etwas unsauber Lösung wäre den Impuls von einem anderen Zylinder der zeitgleich zum Ansaugtakt des nächsten Zylinders steht zu verwenden, also eine Umkopplung der Eingangsmessung eines anderen Zylinders auf eine Ausgabe zu einen zeitlich passenden weiteren Zylinder.
Hier kann es aber immer Regelprobleme geben. Die Gasanlage müsste auch mit einer sehr sensiblen Impulslängenmessung ausgerüstet sein, die Gemischunterschiede aus den Impulslängen ermittelt, die nicht wie bisher im Millisekundenbereich liegen, sondern im M"y"krosekundenbereich!!!
Ob man das Euro 4-Sauber hinbekommt um einen Abgaszyklus fahren zu können bezweifle ich.
Dann wäre noch eine Umrüstung auf eine sehr konventionelle Venturi-Anlage möglich, wie sie bei Vergasermotoren verwendet wurde mit allen Nachteilen im Verbrauch und Komfort, natürlich auch Verbunden mit einer Rückstufung auf Euro 2 oder gar Euro 1, oder eine Gasanlage, die mittels eigener Sensoren die Gemischaufbereitung konventionell selbst regelt--> angefangen vom Luftmassensensor, Drehzahl, Gaspedalstellung, Drosselklappenstellung, Temperatursensoren... bis hin zu den beiden Lambdasonden vor und nach dem Kat. Dazu müsste ein kompl. neues Kennfeld für den Motor programmiert werden auch für Kaltstart... und das für Euro 4 mit OBD-II !
Fazit: z.Zt. unmöglich!!!
MfG. Nieli
also das Problem liegt an mehreren Punkten der FSI-Technik, die eine Umrüstung auf Gasantrieb (egal ob Erdgas oder Flüssiggas) erschweren bzw. unmöglich machen.
zur Technik im FSI:
Hier wird entgegen der konventionellen Benzin-Multipointeinspritzung nicht vor den Einlassventilen eingespritzt, sondern direkt in den Brennraum in die Nähe der Zündkerze. Dazu ist es erforderlich den Einspritzdruck auf ca. 80 -100 bar zu erhöhen, den zum Zeitpunkt der Einspritzung ist die angesaugte Verbrennungsluft bereits fast vollständig verdichtet. Weiterhin kommt es im Teillastbetrieb zu einer sogenannten Schichtladung, d.h. es wird nur so viel Benzin eingespritzt, dass nur um die Zündkerze ein zündfähiges Gemisch herscht. Der restliche Anteil der verdichteten Luft wird nicht mit Benzin vermischt. Damit wird dann der Verbrauchsvorteil erreicht. Bei Vollast läuft der Motor wieder im Homogenbetrieb, d.h. es ist hier wieder das 1:14-Verhältnis zur Gemischbildung.
1. diese Magermixtechnik ist allerdings nur in den FSI-s bis ca. MJ 2005. da hier das teure SP-vorgeschrieben ist (wegen garantierter Schwefelfreiheit) und da alle Systeme in der Abgasnachbehandlung eingebaut wurden, denn bei diesen FSI entstehen durch den Magermixbetrieb der Schichtladung NOx , die eine spezielle Abgasnachbehandlung erforderlich machen. Da nach Einführung der FSI-Technik doch die Kundenakzeptanz etwas verhalten war und die Technik der Abgasnachbehandlung den Preis /Fahrzeug auch erhöhte, ist der VW-Konzern dann wieder generell auf den Homogenbetrieb im Teillastbereich zurückgekehrt. Damit muss die NOx Technik mit speziellem Kat nicht mehr eingebaut werden und auch einem Betrieb mit Super steht nun nichts mehr im Weg, da geringe Schwefelanteile im Kraftstoff jetzt nicht bei der nicht mehr vohandenen NOx-Aufbereitung stören.
2.) Auch der neue 2,0 FSI Turbo für den RS oder auch im Golf V GTI ist generell im Homogenbetrieb. Beibehalten wurde allerdings immer noch die Hochdruckdirekteinspritzung in den Brennraum.
(Übrigens das "S" von FSI ist dann eigentlich nicht mehr gerechtfertigt)
Nun zu den Problemen der Gasumrüstung:
Der Einbau einer zusätzlichen Einspritzdüse in den Brennraum ist nicht möglich --> bliebe also nur noch der Einbau der konventionellen Einblasventile vor die Einlassventile für den Gasbetrieb.
Herkömmliche phasengleiche sequentionelle Anlagen (Autogas) arbeiten so:
Es wird die Impulslänge des Einspritzimpulses vom Original Motorsteuergerät für das Benzineinspritzventil gemessen, vom Steuergerät der Gasanlage auf einen Gasimpulswert umgerechnet, der der gleichen Energiemenge zum Benzin entspricht und im selben Takt gleich an das Gasventil ausgegeben. Bei Verdampferanlagen ist der Gasimpuls etwa 30-60% länger als der Benzinimpuls. Der Gasimpuls wird also einige wenige Millisekunden nach dem Benzinimpuls ausgegeben, das für jeden Ansaugtakt neu (Phasengleich) und für jeden Zylinder einzeln (Sequentiell).
Nun hat die Gasanlage das Problem, dass wegen der hohen Einspritzdrücke beim FSI die Impulslängen für die Direkteinspritzventile (mit Piezotechnik) verhältnissmäßig sehr kurz sind (<1 mS) und zur Gemischberechnung schlecht auswertbar sind und weiterhin bei den Motoren mit Magermix-Schichtladung im Teillastbereich dann proportional viel zu wenig Gas eigeblasen würde, da hier ja nun eine Homogenverwirbelung im Ansaugkrümmer stattfindet--> das Gemisch passt überhaupt nicht und es würde unter Umständen gar kein zündfähiges Gemisch entstehen. Also dafür sehe ich keine Chance.
Anders bei den FSI die immer im Homogenbetrieb laufen. Dann muss dort auch auf eine herkömmliche Gaseinblasung vor den Einlassventilen umgebaut werden. Jetzt haben wir hier das Problem, dass der vom Motorsteuergerät kommende Impuls zu den Direkteinspritzdüsen im Verdichtungstakt erfolgt, also zeitlich zu spät ist für eine Auswertung der Gasanlage denn diese müsste bereits im Ansaugtakt einblasen.
Eine etwas unsauber Lösung wäre den Impuls von einem anderen Zylinder der zeitgleich zum Ansaugtakt des nächsten Zylinders steht zu verwenden, also eine Umkopplung der Eingangsmessung eines anderen Zylinders auf eine Ausgabe zu einen zeitlich passenden weiteren Zylinder.
Hier kann es aber immer Regelprobleme geben. Die Gasanlage müsste auch mit einer sehr sensiblen Impulslängenmessung ausgerüstet sein, die Gemischunterschiede aus den Impulslängen ermittelt, die nicht wie bisher im Millisekundenbereich liegen, sondern im M"y"krosekundenbereich!!!
Ob man das Euro 4-Sauber hinbekommt um einen Abgaszyklus fahren zu können bezweifle ich.
Dann wäre noch eine Umrüstung auf eine sehr konventionelle Venturi-Anlage möglich, wie sie bei Vergasermotoren verwendet wurde mit allen Nachteilen im Verbrauch und Komfort, natürlich auch Verbunden mit einer Rückstufung auf Euro 2 oder gar Euro 1, oder eine Gasanlage, die mittels eigener Sensoren die Gemischaufbereitung konventionell selbst regelt--> angefangen vom Luftmassensensor, Drehzahl, Gaspedalstellung, Drosselklappenstellung, Temperatursensoren... bis hin zu den beiden Lambdasonden vor und nach dem Kat. Dazu müsste ein kompl. neues Kennfeld für den Motor programmiert werden auch für Kaltstart... und das für Euro 4 mit OBD-II !
Fazit: z.Zt. unmöglich!!!
MfG. Nieli
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matt
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Hallo Nieli!
Mann, klasse Bericht!
Allerdings besteht bei mir noch eine kleine Unklarheit:
Denn am Ende der Verbrennung muss doch im Gasbetrieb die gleiche Menge Restsauerstoff vorhanden sein, wie im Benzinbetrieb, damit der Kat korrekt arbeitet.
Also müsste es doch heißen, dass das Gassteuergerät so regelt, dass der Lambdawert konstant bleibt und nicht die Enthalpie, die bei der Reaktion im Brennraum frei wird. Sehe ich das richtig, oder stehe ich da irgendwo auf dem Schlauch?
Allerdings weiß ich nicht wie groß die freiwerdende Enthalpie für die Reaktion Sauerstoff - Oktan bzw. Sauerstoff - Autogas ist. Vielleicht ist es zufällig unterm Strich die Gleiche
.
MfG, Matthias
Mann, klasse Bericht!
Allerdings besteht bei mir noch eine kleine Unklarheit:
Um diese Unklarheit zu beseitigen müssten wir aber wissen, wie viel mol Sauerstoff im Brennraum sind und wie viel davon im Benzinbetrieb umgesetzt wird.Es wird die Impulslänge des Einspritzimpulses vom Original Motorsteuergerät für das Benzineinspritzventil gemessen, vom Steuergerät der Gasanlage auf einen Gasimpulswert umgerechnet, der der gleichen Energiemenge zum Benzin entspricht und im selben Takt gleich an das Gasventil ausgegeben. Bei Verdampferanlagen ist der Gasimpuls etwa 30-60% länger als der Benzinimpuls. Der Gasimpuls wird also einige wenige Millisekunden nach dem Benzinimpuls ausgegeben, das für jeden Ansaugtakt neu (Phasengleich) und für jeden Zylinder einzeln (Sequentiell).
Denn am Ende der Verbrennung muss doch im Gasbetrieb die gleiche Menge Restsauerstoff vorhanden sein, wie im Benzinbetrieb, damit der Kat korrekt arbeitet.
Also müsste es doch heißen, dass das Gassteuergerät so regelt, dass der Lambdawert konstant bleibt und nicht die Enthalpie, die bei der Reaktion im Brennraum frei wird. Sehe ich das richtig, oder stehe ich da irgendwo auf dem Schlauch?
Allerdings weiß ich nicht wie groß die freiwerdende Enthalpie für die Reaktion Sauerstoff - Oktan bzw. Sauerstoff - Autogas ist. Vielleicht ist es zufällig unterm Strich die Gleiche
.MfG, Matthias
Zuletzt geändert von matt am 6. Oktober 2005 13:09, insgesamt 2-mal geändert.
VW Passat 3BG Variant 1.9TDI 96kW
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matt
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Hallo,
so, ich habe das mal grob durchgerechnet. Um den Lambdawert konstant zu halten, muss ja stets die gleiche Menge O2 umgesetzt werden.
Mit 1mol O2 kann man 9,1g Oktan umsetzen. Das macht dann rund 392kJ und man braucht 12 cm³ Oktan.
Mit 1mol O2 kann man 8,9g LPG (50% Propan, 50% Butan) umsetzen. Das sind 16cm³ und macht 400 kJ.
Für einen stark vereinfachte Rechnung (es entsteht ja auch noch NOx und CO anstatt CO2), passt das ganz gut. Die Rechnung zeigt also, dass man ein bisschen mehr LPG einspritzt, um die gleiche Menge O2 umzusetzen, was dann mehr oder weniger zufällig auch die gleiche Energie freisetzt.
MfG, Matthias
so, ich habe das mal grob durchgerechnet. Um den Lambdawert konstant zu halten, muss ja stets die gleiche Menge O2 umgesetzt werden.
Mit 1mol O2 kann man 9,1g Oktan umsetzen. Das macht dann rund 392kJ und man braucht 12 cm³ Oktan.
Mit 1mol O2 kann man 8,9g LPG (50% Propan, 50% Butan) umsetzen. Das sind 16cm³ und macht 400 kJ.
Für einen stark vereinfachte Rechnung (es entsteht ja auch noch NOx und CO anstatt CO2), passt das ganz gut. Die Rechnung zeigt also, dass man ein bisschen mehr LPG einspritzt, um die gleiche Menge O2 umzusetzen, was dann mehr oder weniger zufällig auch die gleiche Energie freisetzt.
MfG, Matthias
Zuletzt geändert von matt am 6. Oktober 2005 13:08, insgesamt 1-mal geändert.
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Hallo
nach dem interessanten Ausflug in die Chemie wurden mir jetzt auch einige Zusammenhänge klar.
Ich selbst kann da nicht so mitreden, denn ich beziehe mich immer nur auf meine praktischen Erfahrungen, die ich mit meiner Verdampfergasanlage ZAVOLI mache. Die reinen Einspritzzeiten geben jedoch nie einenen direkten Bezug auf die Energiemenge, denn wir haben ja unterschiedliche Aggregatzustände mit den damit verbundenen Volumenunterschieden und auch unterschiedliche Drücke anliegen. Ich selbst sehe die Impulslängen von Benzin und Gas im Vergleich nur mit angeschlossener Diagnose an die Gasanlage.
Richtig, prinzipiell wird immer versucht auf Lambda 1 auszuregeln. Das macht weiterhin noch immer das Original-Motorsteuergerät, sollte also eine Gamischänderung z.B. in Richtung "mager" notwendig sein, so wird das Motorsteuergerät die Impulslängen proportional etwas verringern und das Gassteuergerät misst das dann wieder und verringert ja dann ebenfalls seine ausgebenden Impulslängen an die Einblasventile. Das ist eben der Vorteil einer sequentiellen phasengleichen Anlage, die Gemischregelung belibt beim Original-Motorsteuergerät und die Gasanlage rechnete dann nur noch proportional für die Ansteuerung der Gasventile um
Erst wenn ein im Kennfeld des Original-Motorsteuergerätes abgelegtes Regelfenster (z.B. + / - 20 %) überschritten ist, wird die gelbe Motorkontrollampe gesetzt und ein entsprechender Fehler zur Gemischadaption abgelegt. Hier ist dann der Proportionalitätswert (der Proportionalitätswert ist der Umrechenwert von der Benzinimpulslänge auf die Gasimpulslänge und der wird bei der Erstinbetreibnahme der Anlage in einer Art Kalibrierfahrt ermittelt) in der Gasanlage entsprechend zu korregieren. Gute Gasanlagen erlauben eine Programmierung von unterschiedlichen Proportionalitätswerten für unterschiedliche Betriebszustände, also auch eine Art Kennfeld. Bei meiner Zavoli-Anlage kann ich in mehereren Drehzahlbereichen und Laststufen prozentuale Verschiebungen vom mittleren Proportionalitätswert hinterlegen.
Grafisch wird dann im Gasdiagnosegerät angezeigt, in welchen Betriebszustandustand sich die Anlage gegenwärtig befindet.
So, das war ein kleiner Ausflug zu Autogas in einem konventionellem Motor, also nicht im FSI.
MfG. Nieli
nach dem interessanten Ausflug in die Chemie wurden mir jetzt auch einige Zusammenhänge klar.
Ich selbst kann da nicht so mitreden, denn ich beziehe mich immer nur auf meine praktischen Erfahrungen, die ich mit meiner Verdampfergasanlage ZAVOLI mache. Die reinen Einspritzzeiten geben jedoch nie einenen direkten Bezug auf die Energiemenge, denn wir haben ja unterschiedliche Aggregatzustände mit den damit verbundenen Volumenunterschieden und auch unterschiedliche Drücke anliegen. Ich selbst sehe die Impulslängen von Benzin und Gas im Vergleich nur mit angeschlossener Diagnose an die Gasanlage.
Richtig, prinzipiell wird immer versucht auf Lambda 1 auszuregeln. Das macht weiterhin noch immer das Original-Motorsteuergerät, sollte also eine Gamischänderung z.B. in Richtung "mager" notwendig sein, so wird das Motorsteuergerät die Impulslängen proportional etwas verringern und das Gassteuergerät misst das dann wieder und verringert ja dann ebenfalls seine ausgebenden Impulslängen an die Einblasventile. Das ist eben der Vorteil einer sequentiellen phasengleichen Anlage, die Gemischregelung belibt beim Original-Motorsteuergerät und die Gasanlage rechnete dann nur noch proportional für die Ansteuerung der Gasventile um
Erst wenn ein im Kennfeld des Original-Motorsteuergerätes abgelegtes Regelfenster (z.B. + / - 20 %) überschritten ist, wird die gelbe Motorkontrollampe gesetzt und ein entsprechender Fehler zur Gemischadaption abgelegt. Hier ist dann der Proportionalitätswert (der Proportionalitätswert ist der Umrechenwert von der Benzinimpulslänge auf die Gasimpulslänge und der wird bei der Erstinbetreibnahme der Anlage in einer Art Kalibrierfahrt ermittelt) in der Gasanlage entsprechend zu korregieren. Gute Gasanlagen erlauben eine Programmierung von unterschiedlichen Proportionalitätswerten für unterschiedliche Betriebszustände, also auch eine Art Kennfeld. Bei meiner Zavoli-Anlage kann ich in mehereren Drehzahlbereichen und Laststufen prozentuale Verschiebungen vom mittleren Proportionalitätswert hinterlegen.
Grafisch wird dann im Gasdiagnosegerät angezeigt, in welchen Betriebszustandustand sich die Anlage gegenwärtig befindet.
So, das war ein kleiner Ausflug zu Autogas in einem konventionellem Motor, also nicht im FSI.
MfG. Nieli