Hallo,
ich habe mal die Anzapfung des LuFi-Kastens für die Pneumatiken auf meine LDA (mit 0,1 bar-Skalenteilung) umgeleitet.
Damit der Außenluftbedarf der Pneumatiken nicht das Ergebnis verfälscht, habe ich sie von der Leitung abgestöpselt und provisorisch an einen Benzin-Leitungsfilter angeklemmt.
Laut meiner LDA entsprach der Druck im LuFi-Kasten bei Vollgas bis ~ 3000 rpm praktisch dem Außendruck, darüber sank der Druck bis etwa - 40 mbar bei 4500 rpm.
Da mich auch die dahinterstehende Theorie interessiert, möchte hier zunächst mal meine (ungelernten!
) Berechnungen zum Druckverlust zur Diskussion stellen.
a) 4500 rpm ergeben 2.250 Motorfüllungen a 1,9 Liter pro Minute = 4.275 Liter / min bzw. 0,07125 m³ / sec.
b) Die 1,3 bar Ladedruck des ASZ erhöhen den Massenstrom um den Faktor 2,3, d.h. auf Normaldruckniveau wird theoretisch das 2,3-fache Volumen angesaugt -> 0,1639 m³ / sec.
c) Ein angenommener Füllungsgrad (Liefergrad?) von 90% ergibt einen saugseitigen Volumenstrom von etwa 0,1475 m³/ sec.
d) Im Querschnitt der Ansaugmündung von ~ 20 cm² = 0,002 m² entsteht eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,1475 m³/sec / 0,002 m² = rund 74 m/sec.
e) 0,1475 m³ Luft wiegen ~ 0,187 kg (Luftdichte = 1,27 kg / m³ unter Normbedingungen).
Diese Masse wird in jeder Sekunde auf die o.a. 74 m/sec beschleunigt.
Die dafür erforderliche "Schubkraft" berechnet sich nach F = m*a = 0,187 * 74 = 13,8 N
f) 13,8 N auf den Ansaugquerschnitt von 0,002 m ² verteilt ergibt ~ 6.900 N/m², also rund 70 mbar Druckbedarf für die Beschleunigung der Ansaugluft bzw. Druckverlust durch die enge Saugmündung.
Den real geringeren Druckverlust führe ich auf eine teilweise "Energierückgewinnung" zurück: die Luft strömt in dem dicken Lufi-Kasten wieder relativ langsam und erzeugt durch das Abbremsen hinter der engen Ansaugmündung einen gewissen Staudruck, der von den berechneten 70 mbar Druckverlust abzuziehen ist.
Immerhin entspricht die berechnete Größenordnung ungefähr dem abgelesenen Wert, so daß die Berechnung grundsätzlich richtig zu sein scheint.
Wer mal die Verhältnisse an seinem Wagen abschätzen will, kann folgendes Konzentrat der Berechnung anwenden:
Saugmündungs-Druckverlust = (Drehzahl * Ladedruck absolut * Hubraum)² / (Ansaugquerschnitt² * 381,2)
Eingaben in 1/sec, bar, m³ und m², Ergebnis in mbar ohne die vermutliche Energierückgewinnung; die Luftdichte wird mit 1,27 kg/m³ angenommen.
Die quadratische Drehzahlabhängigkeit des Druckverlustes wird durch meine Beobachtungen bestätigt: bei 3000 statt 4500 rpm beträgt der berechnete Druckverlust erst 44% von 70 mbar = 31 mbar.
Reduziert man das anteilig um die vermutete Energierückgewinnung, so kommt man in die Gegend von 18 mbar, die sich auf der LDA noch kaum ablesen lassen.
Übrigens habe ich noch eine ergänzende Messfahrt ohne Ansaugrüssel zum LuFi-Kasten gemacht (Heißluftsauger . . .).
Die Eingangsöffnung am Kasten ist etwa 45 cm² groß, was nach der Berechnung höchstens ca. 14 mbar Unterdruck erwarten ließ.
Auf der LDA war bei 4500 rpm und Vollgas kein Unterdruck zu erkennen.
Aus meinen Erfahrungen und der Formel wird auch verständlich, warum bei starkem Tuning oft die Ansaugluftführung erweitert wird:
Drehzahl und Ladedruck gehen jeweils mit ihrem Quadrat in den Druckverlust ein.
Erhöht der Tuner also gleichzeitig die Pmax-Drehzahl und den maximalen Ladedruck, steigt der Druckverlust an der Saugmündung entsprechend dramatisch an.
Das ließe sich zwar mit höherer Laderdrehzahl grundsätzlich wieder aufholen, aber bei den heutigen knappen Reserven der Lader (für zügigen Druckaufbau im Drehzahlkeller) käme man dabei schnell in den Bereich des Laderkennfeldes kurz vor der Überlastung, wo sein Wirkungsrad absäuft und die nötigen Laderdrehzahlen rasant ansteigen, ähnlich wie die zusätzlich benötigte Antriebsleistung.
Letztere muß wiederum vom Motor als Abgasdruck aufgebracht werden und geht daher als Nutzleistung verloren -> das Tuning pumpt sich selbst im Kreis auf und bringt relativ wenig Mehrleistung an die Räder.
So, aber jetzt Feuer frei für die studierten Maschinenbauer und andere Motorenspezis: Korrigiert / ergänzt meine Berechnung bzw. fasst sie in ein leichter handzuhabendes Schema zusammen