Woran gehen Lader bei getunten Motoren kaputt?

Hallo,

bei box-getunten TDIs wird der Ladedruck ja nicht angehoben, solange der Regelspielraum zur Druckbegrenzung ausreicht.
Dennoch müssen die Lader im Pmax-Bereich heißere Abgase schlucken als normal.
Zu hohe Abgastemperaturen können AFAIK zum Verziehen und Klemmen der filigranen VTG-Mechaniken führen. Damit ist eine Möglichkeit von tuningbedingten Laderausfällen geklärt.

Erhöhte Ladedrücke im oberen Motordrehzahlbereich infolge Chiptunings (oder Drucksensorfakes) bringen die heutigen kleinen Lader mit minimalen Reserven schnell an die Stopfgrenze, d.h. die Eintrittsgeschwindigkeit der Luft in den Verdichter nähert sich der Schallgrenze an.
In diesem Bereich bringen auch starke Erhöhungen der Laderdrehzahl nur noch minimale weitere Drucksteigerungen.

Da Tuner IMO grundsätzlich versucht sind, alles nur irgend mögliche aus dem Lader rauszuquetschen, gehe ich davon aus, daß die Lader der meisten chipgetunten TDIs bei Pmax mehr oder weniger über der Maximaldrehzahl laut Herstellerspezifikation laufen, samt erhöhter Abgastemperaturen.

Meine Frage: Welche Laderschäden werden denn gewöhnlich durch Überdrehzahlen auftreten?
Durch Fliehkräfte zerrissene Turbinen?
Gefressene Wellen?
Oder oder . . .?

Ich kann mir gut vorstellen das aufgrund der erhöhten Temperatur und der höheren Wellendrehzahl und damit verbundener größerer Fliehkraft die Neigung der Schaufeln sich minimal zu längen zugenommen hat und dadurch eine nicht 100% ausgewuchtete Welle halt größere Kräfte ins Lager schickt und das dan sozusagen weitet und der Rest passiert dann bei der Kollision Schaufel Laderwand.

Meine Theorie.

Bei Überdrehzahl sollen die Laderwellen brechen...

Rainer K. hat folgendes geschrieben:

Bei Überdrehzahl sollen die Laderwellen brechen...

Hm . . . weißt Du auch warum?

Scherbrüche durch zu hohes übertragenes Drehmoment, oder eher Unwucht-Biege-Überlast-Brüche?
Immerhin steigen die Massenkräfte (und damit auch die Wirkungen von Unwuchten) quadratisch mit der Drehzahl, IIRC . . .

ulf hat folgendes geschrieben:

Rainer K. hat folgendes geschrieben: Bei Überdrehzahl sollen die Laderwellen brechen... Hm . . . weißt Du auch warum? Scherbrüche durch zu hohes übertragenes Drehmoment, oder eher Unwucht-Biege-Überlast-Brüche? Immerhin steigen die Massenkräfte (und damit auch die Wirkungen von Unwuchten) quadratisch mit der Drehzahl, IIRC . . .

Weil die Wellen zu dünn sind? Sorry, keine Ahnung.

Bei Überdrehzahl sollen die Laderwellen brechen...
Hm . . . weißt Du auch warum?


ich würd mal sagen dauer- oder schwingungsbrüche durch zu hohe massenkräfte (unwucht)..

daran sterben zumindest unsere e-motoren in der folterkammer gerne bei überdrehzahl...

möglicherweise gibts ja auch resonanzeffekte wenn der lader erheblich höher dreht als er eigentlich darf...

ich könnte mir auch vorstellen, dass die turbine bei dauerhaft 100-150K über maximaltemperatur plastisch verformt wird. die entstehende unwucht zerreist das teil dann..

CU Gremlin

Hallo,

bedenkt man die Temperaturgradienten der Abgasturbine in Richtung Welle bei Vollast, und das je nach Last im Zyklusbetrieb, so ist nach jeder Fahrt der Lader ein anderer. Die Lebensdauer des Laders ist konstruktiv begrenzt. Wird er höher belastet, so steigt seine Lebenserwartung bestimmt nicht an. Es ist selten nur eine Schwachstelle. Die könnte man beseitigen und hätte ein viel besseres Produkt. Bei einer "erwachsenen" Technologie ist man meist an mehreren wirtschaftlich bedingten Anschlägen angelangt.


Mit freundlichem Gruß
Christian

Erhöhte Ladedrücke im oberen Motordrehzahlbereich infolge Chiptunings (oder Drucksensorfakes) bringen die heutigen kleinen Lader mit minimalen Reserven schnell an die Stopfgrenze, d.h. die Eintrittsgeschwindigkeit der Luft in den Verdichter nähert sich der Schallgrenze an.
In diesem Bereich bringen auch starke Erhöhungen der Laderdrehzahl nur noch minimale weitere Drucksteigerungen.


Fakt ist, das man mit Gasströmungen die schallgeschwindigkeiten nicht überschreiten kann. Erhöht man den Ladedruck erhöht sich als folge dessen die dichte der Luft. dadurch lässt sich der massenstrom erhöhen. also bräuchte man eine vorverdichtung der luft (2 stufige aufladung) also würde ein zusätzlicher vorverdichter (z.B. Kompressor??) wieder den turbolader entlasten. durch die erhöhte abgastemperatur sinkt wiederum die dichte, die Geschwindigkeit der luft steigt also deutlich an. Weiß einer von euch wie hoch die abgastemperatur mit und ohne chip ist, denn bei den meisten stählen machen in temperaturregionen an 450 grad einen enormen unterschied in der schwinspielzahl (nach Wöhler) aus. in diesem bereich sind 10°C machmal vergleichbar mit ca. doppelter krafteinwirkung!!
MfG, olaf

Quelle: MTZ 11/2002

Turbolader gehn schnell kaputt, wenn sie an bzw. über der Pumpgrenze betrieben werden.
Dabei treten Schwingungen der Verdichterschaufeln auf, und diese brechen dann.

Bei der zweiten Möglichkeit, viel zu hohe Drehzahl, werden die stark ansteigenden Unwuchtkräfte schuld sein.


Pumpgrenze, engl. surge line

Bei den Dieselchiptunern wird aber viel an der Drehmomentschraube gedreht, also stark erhöhtes max. Drehmoment. Und da wird die Grenze max. Drehzahl wegen geringerem Luftdurchsatz der Turbine (abhängig der Motordrehzahl -> Turbine) nicht überschritten. Hier spielt eher die Pumpgrenze ein Rolle.

Edit:
hab die Fehler ausgebessert, thx Ulf

@schnappi:

Zitat:

Fakt ist, das man mit Gasströmungen die schallgeschwindigkeiten nicht überschreiten kann

Wohl noch nie etwas von transsonischen Strömungen gehört. Das kritische Druckverhältnis, das man dazu benötigt, ist gar nicht so groß. Und mit einer Lavaldüse kommt man sehr leicht in den Überschallbereich

Gruß
Alex

@schnappi:

Fakt ist, das man mit Gasströmungen die schallgeschwindigkeiten nicht überschreiten kann

Wohl noch nie etwas von transsonischen Strömungen gehört. Das kritische Druckverhältnis, das man dazu benötigt, ist gar nicht so groß. Und mit einer Lavaldüse kommt man sehr leicht in den Überschallbereich

Gruß
Alex

mir wurde in den strömungslehre vorlesungen beigepult, daß diese laval düse genau dazu da ist, systeme von einander zi entkoppeln durch schallseschwindigkeit. hinzu wurde und gesagt, das gassömungen nicht schneller als mit schallgeschw. strömen können. sollte sie nicht stimmen bitte ich dies zu entschuldigen, lasse mich gerne eines besseren belehren.

faz hat folgendes geschrieben:

Turbolader gehn schnell kaputt, wenn sie an bzw. über der Stopfgrenze betrieben werden. . . . Stopfgrenze, engl. surge line

Ähhh

Links ist AFAIK die Pumpgrenze = surge line.

Die Stopfgrenze (Choke Line) ist doch rechts, erkennbar an den abfallenden Drehzahllinien.
So stehts IMO auch auf der BWT-Website . . .

Zitat:

Bei den Dieselchiptunern wird aber viel an der Drehmomentschraube gedreht, also stark erhöhtes max. Drehmoment. Und da wird die Grenze max. Drehzahl wegen geringerem Luftdurchsatz der Turbine (abhängig der Motordrehzahl -> Turbine) nicht überschritten. Hier spielt eher die Stopfgrenze ein Rolle.

Meinst Du hier die Pumpgrenze? Also hoher Druckaufbau bei (zu) geringem Massenstrom?

ja, natürlich...

ich frag mich nur, warum ich nicht ins Bett gehe, wenn ich nur noch mit einem Auge auf den Monitor blicken kann...

Surge line, Pumpgrenze
Choke line, Stopfgrenze

Die Stopfgrenze wird in unserer Diskussion keine Rolle spielen (außer jemand vergrößert krass den Hubraum )

faz hat folgendes geschrieben:

Die Stopfgrenze wird in unserer Diskussion keine Rolle spielen (außer jemand vergrößert krass den Hubraum )

Ich denke, sie kann schon ein Rolle spielen, denn sie begrenzt den Massenstrom durch den Verdichter.

Und genau der Massenstrom wird doch durch den Einsatz des Laders gegenüber einem Sauger erhöht -> Je mehr Ladedruck, desto höherer Massenstrom, auch bei gleichem Hubraum.

Oder verwende ich jetzt irgendwelche Fachausdrücke falsch?

Hallo,

bei Euren Betrachtungen fehlt noch ein ganz wichtiger Punkt. Mit das wichtigste und auch empfindlichste Bauteil am ATL ist die Gleitlagerung der Turbinen/Verdichterradwelle. Die Radial- und ganz besonders die Axiallagerung ist hohen Belastungen ausgesetzt. Das Verdichterdruckverhältnis (pressure ratio – siehe weiter oben im Verdichterkennfeld) verursacht den Axialschub – Kraft auf das Axiallager. Wird nun mit höherem Ladedruck gefahren, erhöht sich auch die Belastung und der Verschleiss des Axiallagers. Die Folgen sind - durch das größere Spiel – Turbinen- und/oder Verdichterschaufeln streifen die Gehäusekontur –> schleichender Leistungsverlust des ATL bis hin zum Totalschaden. Ähnlich sind die Folgeschäden bei instabiler Radiallagerung, häufig sind hier Unwuchten und Resonancen oberhalb der serienmäßig zulässigen ATL-Drehzahl die Ursache. Ich will gar nicht näher auf die Funktion der Gleitlagerung eingehen, denn die meisten hier sind technisch echt versiert. Nur ein Hinweis noch: qualitativ gutes Motorenöl verwenden und lieber einen Ölwechsel (immer mit Filter) zuviel wie zu wenig macht sich echt bezahlt.

Grüsse vom Sepp

@Ulf – Fachausdrücke i.O.