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Luftzufuhr verbessern: beim TDI meistens witzlos (Fachartikel)

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Luftzufuhr verbessern: beim TDI meistens witzlos
ulf Beitrag05-07-2003, 10:09  
Vorab:
Danke an die Forumsmitglieder Julian, Ernst S, garth.brooks, Ben1972, CoBrAtH, maniac und Uli S für ihre Beiträge zur Erhellung der physikalischen Hintergründe besonders beim LLK-Tuning
icon_biggrin.gif icon_biggrin.gif !

Um mehr Luft zur Verbrennung in die Zylinder zu bekommen und damit die Einspritzmenge gegenüber einem Saugmotor kräftig erhöhen zu können, sind die TDIs mit einem Turbolader samt nachgeschaltetem Ladeluftkühler (LLK) ausgestattet.

Aus der Erfahrung mit Ottomotoren, wo die Faustregel "mehr Luft = mehr Leistung" grundsätzlich funktioniert (solange die Gemischaufbereitung noch Reserven zur entsprechenden Erhöhung der Kraftstoffmenge hat und die Motor-Hardware mitspielt), wird auch bei TDIs oft versucht, den Ladedruck anzuheben und / oder die Ladeluftkühlung zu verbessern.
Letzteres ist z.B. möglich durch Wasseraufspritzungen für den LLK, Einbau eines größeren LLK usw.

Doch die erwartete Mehrleistung bleibt bei TDIs in den allermeisten Fällen aus, denn TDIs reagieren auf die Luftfüllung in den Zylindern prinzipbedingt anders als Benziner.

Die Gründe dafür liegen im Dieselprinzip und der Betriebsstrategie der TDIs, siehe
http://community.dieselschrauber.de/viewtopic.php?t=8670

Somit kann eine Ladedruckerhöhung oder ein LLK-Tuning alleine keine spürbare Mehrleistung bringen, sondern nur einen "nutzlosen" erhöhten Luftüberschuß im Zylinder.

Im Falle der Ladedruckerhöhung wird die zusätzliche Antriebsenergie für den Lader wird aus den Abgasen gezogen, was durch erhöhten Abgasgegendruck sogar die Motorleistung verringert - allerdings kaum in merklichen Größenordnungen.

D.h. eine bloße Druckerhöhung bei einem intakten TDI bewirkt erhöhte Laderdrehzahlen, mehr thermischen Streß für Motor und Lader durch die erhöhte LLT + EGT sowie einen geringen Leistungsverlust und kann daher als technischer Schwachsinn gelten - solange man nicht die Einspritzmenge im Rahmen eines richtigen Tunings soweit erhöht, daß eine Ladedruckanhebung unumgänglich wird.

Etwas anders sieht die Sache beim LLK-Tuning aus. Neben der thermischen Entlastung für Motor und Lader durch kühlere Ladeluft kann auch bei unveränderter Einspritzmenge der Motorwirkungsgrad leicht ansteigen und so die Leistung grundsätzlich erhöht werden, allerdings in eher akademischen Größenordnungen: Nach einschlägiger Diskussion im Forum wird der Gewinn 1% kaum übersteigen.

Allerdings verschieben sich durch ein LLK-Tuning noch weitere Parameter, denn nun "paßt mehr Luftmasse" (bei unverändertem Ladedruck) in den Motor.
Für den Lader sieht das so aus, als solle er plötzlich einen hubraumstärkeren Motor versorgen, d.h. der Luftdurchsatz steigt und der Lader muß mehr leisten, um den Ladedruck auf dem gewohnten Level zu halten.
Und für das gewohnte Level sorgt die Laderregelung, die ja nichts von dem LLK-Tuning weiß und den Lader nun "schärfer" ansteuert. Wieder zieht der Lader mehr Antriebsleistung aus den Abgasen, was die nutzbare Motorleistung verringert (vgl. oben). Ist ein Lader per Chiptuning oder Fake des Drucksensorsignals schon ansatzweise überlastet, so wird seine verkürzte Lebenserwartung durch eine starke Senkung der LLT ohne Korrektur (= Absenkung) des Ladedrucks noch weiter zusammenschrumpfen. Doppelt kritisch wird es, wenn durch einen Umbau auf einen größeren LLK höhere Druckverluste zwischen Verdichter und LD-Sensor enstehen, die der Lader zusätzlich über höhere Drehzahlen ausgleichen muß.


Rundum Sinn macht ein LLK-Tuning (ohne gleichzeitige Erhöhung der Einspritzmenge) daher erst, wenn gleichzeitig der Ladedruck soweit abgesenkt wird, daß wieder ungefähr die gleiche Zylinderfüllung wie vorher verfügbar ist.
Dann sinken LLT, EGT und der Lader wird entlastet - ein Rundumgewinn für den ganzen Motor.

Bei serienmäßig ungünstiger Kühlluft-Anströmung kann schon eine Verbesserung der Kühlluftführung die LLT erheblich senken: siehe Teil 2 in http://community.dieselschrauber.de/viewtopic.php?t=6593


Ein deutlich spürbarer Leistungsgewinn nur per Ladedruckerhöhung oder LLK-Tuning ist z.B. bei Problemen im Bereich Ladedruck / LMM / verschmutzter LLK denkbar, wenn die Russbegrenzung unter die Drehmoment- und Fahrerwunsch-Begrenzung abfällt, d.h. der Motor verliert an Leistung.
Dann wird eine Ladedruckerhöhung / LLK-Tuning die Leistung soweit ansteigen lassen, bis die Russbegrenzung auf dem Wert der nächsthöheren Begrenzung liegt, was nichts anderes heißt, dass der Motor lediglich wieder seine normale Leistung bringt.
icon_idea.gif Das vermeintliche Tuning übertüncht dann aber nur die Symptome, während das eigentliche Problem weiterbesteht icon_idea.gif

Nur bei großer Hitze, sehr niedrigem Umgebungsdruck mit der Folge eines reduzierten Ladedrucks (zum Überlastungsschutz des Laders z.B. im Hochgebirge) und / oder geringer Fahrgeschwindigkeit (wenn der LLK nicht mehr ausreichend angeströmt wird, z.B. bergauf mit Wohnwagen) können auch völlig intakte TDIs über die Russbegrenzung an Leistung verlieren.
Dann würde natürlich eine Ladedruckerhöhung oder LLK-Tuning mehr Leistung bringen - solange bis der Wagen wieder unter normalen Bedingungen betrieben wird und man den Eingriff ohne Leistungsverlust icon_exclaim.gif rückgängig machen könnte . . .


Beim Chiptuning (auch OBD-Tuning) wird meist der Ladedruck soweit angehoben, daß die gewünschte Leistung auch ohne größeren LLK und ohne übermäßige Russentwicklung erreicht wird.
Dann sorgt schon alleine der erhöhte Ladedruck über die LLT für eine höhere EGT.
Hinzu kommt die verlängerte Brenndauer durch die verlängerten Einspritzzeiten, was die EGT nochmals erheblich ansteigen lässt.

Ergebnis für den Lader: Er muß mehr schuften und bekommt gleichzeitig die (Abgas-)Hölle gleich doppelt heißgemacht. Besonders die filigranen VTG-Mechaniken können durch zu hohe EGT dauerhaft geschädigt werden, was sich oft durch Leistungsverlust und / oder Notlauf bemerkbar macht -> ein Ladertausch ist fällig.
Aber das eigentliche Tuning ist eben erstmal billiger, als dem leistungshungrigen Kunden auch einen größeren LLK samt Anbauteilen, Luftschläuchen usw. zu verkaufen - was den Gesamtpreis durch die Material- und Einbaukosten nochmals schmerzhaft erhöhen würde.
Die hohe Kunst des Nur-Chiptunings besteht also unter anderem darin, den Lader restlos auszureizen, ohne daß er allzuschnell kaputtgeht.

Heißt im Klartext:
Zur Reduzierung der Mehr-Belastungen von Motor und Lader durch ein Chiptuning mit Ladedruckanhebung ist ein begleitendes LLK-Tuning immer sinnvoll; ein zusätzlicher Leistungsgewinn ist dadurch aber meist nicht zu erwarten.
Es sein denn, es liegt ein Defekt oder extreme Umgebungsbedingungen vor, so dass im Ergebnis wieder die Rußbegrenzung greift -> siehe oben.
Gleiches gilt, wenn eine Tuningsoftware so ausgelegt ist, daß der Motor (bei normalen Außentemperaturen) auch ohne Defekt bei Vollgas "in der Trübung läuft". Dann bringt der Luftmassengewinn durch ein LLK-Tuning auch mehr Leistung - so wie man es von Benzinern gewohnt ist.


Um den leistungsmäßigen Effekt einer geplanten Ladedruckanhebung bzw. LLK-Tunings abzuschätzen, kann man z.B. bei einer Vollgasbeschleunigung im 3. Gang von ca. 1.500 bis 4.500 rpm die Einspritzmengenbegrenzungen ermitteln (MWB 8 loggen VAGCOM erforderlich, notfalls reicht auch ein Diagnosetester, z.B. 1551).
Liegt die Luftmassenbegrenzung unter normalen Umgebungsbedingungen am niedrigsten, so sollte der Motor zunächst in Richtung Ladedruck / LMM / verschmutzter LLK überprüft und entsprechende Probleme / Defekte behoben werden.
Danach wird eine erneute Messung meist ergeben, dass eine Ladedruckanhebung / LLK-Tuning hinsichtlich einer Leistungssteigerung nutzlos wäre (vgl. oben) - es sei denn, ein chiptgetunter Motor läuft bei Vollgas absichtlich in der Trübung, siehe oben.
Der im besten Fall zu erwartende Leistungszuwachs ergibt sich aus dem Abstand zwischen (niedriger) Trübungs- und (höherer) Drehmomentbegrenzung.

Ansonsten kann man die maximal mögliche icon_exclaim.gif Ausbeute einer Ladedruckanhebung bzw. LLK-Tunings anhand der Differenz zwischen Luftmassen- und der nächsthöheren Begrenzung abschätzen: pro mg Differenz sind in dem betreffenden Drehzahlbereich überschlägig etwa 2 bis 3 % mehr Drehmoment bzw. Leistung zu erwarten - wenn durch den Eingriff die Luftmassenbegrenzung mindestens bis auf den Wert der nächsthöheren Begrenzung steigt.

Ausnahme 1:
Je mehr ein "getunter" Motor rußt icon_mad.gif , umso mehr ungenutzte Energie wird zum Auspuff rausgeblasen. Hier kann eine Ladedruckanhebung / LLK-Tuning die Verbrennung durch den Luftmassengewinn im Zylinder "vollständiger machen" und so (auch ohne erhöhte Einspritzmenge) eine wetterabhängige icon_confused.gif Mehrleistung freisetzen - egal welche Werte für die Luftmassen- und andere Begrenzungen ausgelesen werden.

Ausnahme 2:
Neuere TDIs (besonders die PD-Motoren) haben LLT-abhängige Überhitzungsschutzfunktionen in der Software, die bei zu hoher LLT den Ladedruck und die Einspritzmenge deutlich fühlbar absenkt, auch ohne daß der Motor schon "in der Trübung" läuft.
Diese Schutzfunktionen werden am ehesten bei längerem BAB-Vollgas und hohen Außentemperaturen aktiv. Mit einem wirksameren LLK läßt sich die Einsatzschwelle der Schutzfunktionen natürlich nach oben verschieben und bei ungünstigen Umgebungsbedingungen die volle Leistung länger halten. Ein Leistungsgewinn gegenüber den Nenndaten des Motors ist aber so nicht erreichbar!


Im Übrigen bringt eine (bzw. jede) Absenkung der Ladelufttemperatur unabhängig von der Leistungsfrage abgastechnisch eine grundsätzliche Verringerung der NOx-Emissionen.
Leider reicht das aber nicht aus, um bei gleicher Abgasklasse die AGR zu ersetzen . . . icon_sad.gif
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