Serienlader im ASV und die Pumpgrenze

Hallo,

Habe eine (vielleicht ?) interessante Beobachtung zum Ladedruckverhalten meines ASV gemacht.
Turbolader ist Serie, also normalerweise als VNT 15 bezeichnet. (Garret vergibt wohl auch eine VNT 17xxxx Typenbezeichnung)

Ich habe eine Speed-Buster Box (I/S/T) und die Möglichkeit, den Ladedruck per Diodentrick nach oben zu setzen.

Wenn ich mit serienmässigen Ladedruck fahre, meine Box aber so einstelle, dass bei Vollgas ab 1800 rpm zusätzliche Einspritzmenge kommt, ruckelt es deutlich im Ansaugstrang. Bislang habe ich immer gedacht, das ist das überforderte ZMS. Aber wenn man genau auf die Ladedruckanzeige sieht, bemerkt man, dass der Ladedruck in diesem Moment stark zittert. (meine Anzeige zittert normalerweise nicht).
Ich nehme also an, dass an diesem Betriebpunkt genau das eintritt, was man als 'Pumpen' bezeichnet.

Dieses Pumpen kann man in den Griff bekommen, indem man die Schwelle, ab der zusätzliche Einspritzmenge freigegeben wird, entweder nach vorne oder nach hinten verlegt.

Ich habe jetzt den Eindruck, dass vielleicht das vielfach verrufene ZMS gar nicht die Ursache dieses Ruckeln im Antriebsstrang ist, sondern der Lader, der an der Pumpgrenze betrieben wird.

Vielleicht ist der Ausdruck 'Pumpgrenze' hier nicht so ganz klar definiert, so dass manche Leute nicht wiessen, was ich damit meine.
Ich meine damit, dass es im Verdichterkennfeld zwei Betriebspunkt gibt, die auf einer horizontalen Linie liegen.
Also konstantes Druckverhältnis, aber zwei unterschiedliche Möglichkeiten für die Drehzahl des Laders.
Sind diese zwei Punkte nicht durch einen entsprechend hohen "Energieberg" getrennt, kann der Lader zwischen diesen zwei Betriebszuständen oszilieren.
Dabei treten kurzfristige Strömungsabrisse an den Antriebsschaufeln auf und wenn die Strömung wieder greift, werden hohe Momente übertragen.

Was sagt ihr dazu?
MfG, Georg

Georg_G hat folgendes geschrieben:

Dieses Pumpen kann man in den Griff bekommen, indem man die Schwelle, ab der zusätzliche Einspritzmenge freigegeben wird, entweder nach vorne oder nach hinten verlegt.

Eine interesante Beobachtung.
Heißt das, wenn Du die Tuning-Mehrmenge ab 1700 oder 1900 rpm freigibst (statt 1800), rubbelt es nicht mehr? Ich nenne es "Rubbeln" . . .

Zitat:

Ich meine damit, dass es im Verdichterkennfeld zwei Betriebspunkt gibt, die auf einer horizontalen Linie liegen. Also konstantes Druckverhältnis, aber zwei unterschiedliche Möglichkeiten für die Drehzahl des Laders.

So etwas gibt es AFAIK nicht, solage man nichts an der Hardware = Motor ändert.

Die Verdichterdrehzahl steigt immer mit dem Druck und mit dem Massendurchsatz, im unteren Bereich des Massenstroms hängt die Dreahzahl aber fast nur vom Druck ab.

Zitat:

Dabei treten kurzfristige Strömungsabrisse an den Antriebsschaufeln auf und wenn die Strömung wieder greift, werden hohe Momente übertragen.

Das ist die Bechreibung für das Pumpen.

Der Ablauf:
1. Bei geringem Massendurchsatz und zu hohem Ladedruck reißt die Strömung ab (der Verdichter "dreht durch").
2. der Druck sinkt ab (durch Luft-Abfluß durch den Motor oder sogar rückwärts durch den Verdichter)
3. bei ausreichend niedrigem Druck bekommt der Verdichter wieder "Grip", baut neuen Druck auf, bis die Strömung wieder abreißt -> Nr. 1.

Es koennte aber auch sein, dass deine Box nicht recht weiss, ob sie nun mehr oder viel mehr einspritzen soll.

Du muesstest mal in der besagten Situation die Pumpenspannung messen, vielleicht oszilliert die und __daraus resultierend__ der Ladedruck.

Unter volllast macht die EDC ja ein Plateau (naemlich die Drehmomentgrenze), wenn die Box jetzt schwingend dadrauf "rumfummelt", wird dein Ibiza zur Ruettelplatte.

Was fuer ne Leistung hast du denn z.Z. ?

Der ASV vom Kollegen faehrt ruckelfrei mit Box mit gemessenen 143 PS (ohne den Turbo anzufassen)

m;

Hi,
Momente werden dann allenfalls von Turbinen zu Verdichterrad übertragen. Dank der Wellenlager bekommt der Rest des Motors nichts davon mit. Auch der dann schwankende Axialdruck auf die Turbinenlager wird gegenüber den Kräften aus dem Antrieb zu vernachlässigen sein.
Eher könnte der LMM auf schwankenden Durchfluss reagieren und dadurch die EDC zu unsinnigen Regelvorgängen provozieren.

Die Pumpgrenze des GT1749VA liegt bei ca. 2.2bar Ladedruck (getestet). Hier fängt die Nadel der Ladedruckanzeige trotz eingebauter Resonanzdrossel an zu flattern.. In diesem Betriebspunkt reißt, wie schon beschrieben, der Luftmassenstrom ab und wird in den Ansaugtrakt zurückgedrückt. Dieses geht immer solange, bis der Ladedruck für den Lader reproduzierbar wird und er dann wieder die Pumpgrenze erreicht (GT1749VA ca.2,2bar). Dann geht das Spiel von vorn los usw... Dieser Betriebszustand ist allerdings wegen der schon weit überschrittenen zulässigen Höchstdrehzahl besonders kritisch. Wellenschwinger und 'wachsende' Turbinenäder führen dann zu Laderausfällen. Problematisch ist ebenfalls der entstehende Abgasgegendruck. Diesen Betreibszustand erreicht der Lader bloß durch Nutzung der max. Abgasmenge vom mittleren Drehzahlsbereich des Motors an ohne Regelung durch VTG oder Wastegate (Regelorgane für konstruktive Unterdimensionierung der Lader für gutes Instationärverhalten). Da die Serienlader nicht ausreichend axial gelagert sind, verstärkt der Pumpeffekt durch fehlenden Ansaugegendruck die axiale Kraftwirkung in Richtung Turbine. Die Folge ist ebenfalls ein Laderschaden,der sich an Hand eingedrückter Verdichtergehäuserückwände zeigt. Vorsicht! Die Gefahr von Laderschäden wegen eingedrückte Verdichterrückwände durch erhöhten Abgasgegendruck ist schon bei übermäßigen Tuningmaßnahmen gegeben.(Pumpe,Düsen usw.. bspw.)

Dafür ist der Serienmüll nicht konstruiert und trotzdem teuer ..

Gruß!

christians hat folgendes geschrieben:

Hi, Momente werden dann allenfalls von Turbinen zu Verdichterrad übertragen. Dank der Wellenlager bekommt der Rest des Motors nichts davon mit.

Hallo Christian,

Ich meinte auch das Drehmoment auf die Welle, die Trubine und Verdichter miteinander verbinden. Die ist nicht so dick und um die mache ich mir Sorgen .


@ DieselMartin
Oszillierende zusätzliche Einspritzmenge kann ich ausschliessen.
Das Ganzen kann ich auch mit einem 10ct Einspritzmengentuning reproduzieren.

143 PS im ASV ohne Ladedruckanhebung? Russt das nicht ein bisschen?
Meine Leistung liegt Pi*Daumen so ähnlich, mit Durchzugszeiten im 3. Gang deutlich unter 5sec.

@Ulf
Ja, diese Rubbeln verschwindet, wenn man schon früher (bei nbiedrigerem Ladedruck) mehr Einspritzmenge zulässt.
Dieses 'Pumpen' ist ja ein (wenig Durchfluss auf Turbinenseite) + gleichzeitig (hoher Druckverhältnis auf Verdichterseite) - Phänomen.
Dreht man jetzt die Einspritzmenge auf, so gibt's auch abgasseitig mehr Fluss.

@Dieselrudi:
Was meinst Du mit 2.2bar? absolut oder relativ zum Umgebungsdruck?


MfG, Georg

Natürlich Überdruck.. Mit Atmosphäre wäre das ja sonst Serienladedruck einiger PDs..


Gruß!

Hi Georg

mit unter 5 sec musst du aber mehr als 143 PS haben - der Ibiza vom Kollegen hatte m.W. eher ne 6 vorm Komma (aber mit 3 Leuten und ganz leicht bergauf)

Der Russausstoss haelt sich in Grenzen - JA, man sieht es, wenn man hinter ihm faehrt und er immer wieder Vollgas gibt. Aber Serien PDs und CDIs russen beim verhaltenen Anfahren mehr.

m;

Hallo ,

das ist interessant! Ich fahr zZ eine 12mm Pumpe mit AFN Düsen und VNT15 Lader. Hab jetzt keine Zeit für weitere Basteleien am Turbo und deswegen die Menge wegen der grossen Fördermenge der Pumpe schon soweit zurückgenommen ,dass er nur in zwei Fällen Schwarzrauch produziert .
Einmal bei Vollast im 5ten ,aber nur ganz leicht. Das ist akzeptabel.
Und einmal wenn man im 4ten oder 5ten Gang bei 1900-2200U/min Vollgas beschleunigt.
Hab dann auch dieses 'Rubbeln' und dachte bisher es wäre das ZMS. Und tatsächlich wird in dem Moment der Ladedruck nicht richtig aufgebaut. Fühlt sich an wie ein Turboloch und der Wagen lässt eine dicke schwarze Wolke aus dem Auspuff bevor es wieder vorwärts geht. Russbegrenzung hab ich keine. Die gleiche Prozedur im 2ten oder 3ten verläuft ohne Russbildung. Wenn ich im 4ten schon bei 1400-1500U/Min Vollgas gebe passiert es auch nicht. Es tritt also nur bei hoher Last um 2000U/min
Der Lader ist allerdings absolut an der Grenze. Überschwinger bis 1.6bar.
Ich verstehe ehrlich gesagt nicht ,was die Pumpgrenze nun anschaulich bedeutet. Würde sich das Problem mit einem grossen Lader beheben lassen?
Die Stopfgrenze ist wahrscheinlich auch schon erreicht (Stichwort Schallgeschwindigkeit). Der Wagen hört sich über 3500U/min an wie ein Düsenjet Der VNT20 muss kommen ,keine Frage. Wäre gut wenn dieses Phänomen dann verschwinden würde
Über eine Erklärung zur Pumpgrenze wäre ich dankbar.

Gruss,

Maciek

Hallo,

hab mir den ganzen thread nochmal durchgelesen und die Pumpgrenze ist wohl klarer geworden. Also bei einem VNT15 Verdichterrad brauche ich für einen bestimmten Ladedruck mehr Drehzahl als mit einem VNT20 Verdichterrad. Ist der gewünschte Ladedruck zu hoch (ausserhalb der Spezifikation des VNT15) , führt das zu einer so hohen Drehzahl ,dass die Strömung abreisst und der Lader durchdreht. Dann verliert er wieder an Drehzahl , 'fängt sich' und der Ladedruck wird wieder normal aufgebaut , bis er uU wieder an die Pumpgrenze gebracht wird. Mit einem grösseren Verdichterrad sollte das Problem also verschwinden. Bei meinem VNT15 müsste es uU verschwinden wenn ich die VTG Verstellung um 2000U/min zahmer mache. Das Ansprechverhalten ist jetzt wohl zu scharf.
Kommt das hin?

Gruss,

Maciek

Maciek hat folgendes geschrieben:

Ist der gewünschte Ladedruck zu hoch (ausserhalb der Spezifikation des VNT15) , führt das zu einer so hohen Drehzahl ,dass die Strömung abreisst und der Lader durchdreht. Dann verliert er wieder an Drehzahl , "fängt sich" und der Ladedruck wird wieder normal aufgebaut , bis er uU wieder an die Pumpgrenze gebracht wird. . . .Bei meinem VNT15 müsste es uU verschwinden wenn ich die VTG Verstellung um 2000U/min zahmer mache. Das Ansprechverhalten ist jetzt wohl zu scharf. Kommt das hin?

Aufrund meiner Erfahrungen mit dem AFN + VNT15 ists zumndest einen Versuch wert -> VTG-Stange länger drehen.

Maciek hat folgendes geschrieben:

Hallo, hab mir den ganzen thread nochmal durchgelesen und die Pumpgrenze ist wohl klarer geworden. Also bei einem VNT15 Verdichterrad brauche ich für einen bestimmten Ladedruck mehr Drehzahl als mit einem VNT20 Verdichterrad. Ist der gewünschte Ladedruck zu hoch (ausserhalb der Spezifikation des VNT15) , führt das zu einer so hohen Drehzahl ,dass die Strömung abreisst und der Lader durchdreht.

Hallo Maciek,

So in etwa stelle ich mir das auch vor. Nur tritt IMHO der Strömungsabriss nur dann auf, wenn nur unzureichende Strömung in der Turbine anliegt. Also typisch für niedrige Drehzahlen und gleichzeitig hoher Ladedruck, wie es bei 2000rpm halt eben bei unseren TDIs gefordert ist.
ich würde das ganz gerne anhand eines Verdichterkennfeldes/Diagrammes diskutieren, ich werde mal eines Nehmen und entsprechend mit Anmerkungen versehen.
Ich bin mir immer noch nicht ganz sicher, ob Ulf, Christian, DieselMartin etc. mit Pumpgrenze das Gleiche meinen, wa sich unter dem englischen Fachausdruck 'compressor surge' verstehe. Ich verstehe darunter zwei Betriebspunkte im Verdichterkennfeld, die auf gleicher Höhe liegen (so wie eine Isobare im pV-Diagramm), aber mit unterschiedlichen Drehzahlen der Turbine. Zwischen diesen zwei Betriebspunkten oszilliert der Lader hin und her, will also den das gleiche Druckverhältnis mal mit der einen, mal mit der anderen Drehzahl erzeugen. Ich gaube, ich male mal ein Bild.

Für mein Verständnis des Problems (unzureichende Strömung + hoher vom Verdichterrad zu erzeugender Druck ) spricht, dass wenn ich die zusätzliche Einspritzmenge schon bei so ca. 1600 rpm freigebe, das Rubbeln geringer wird. Dann liegt ja auch mehr Abgasstrom durch die Turbine an.

P.S.
Kennt jetzt jemand eigentlich den genauen Unterschied zwischen dem ASV-Lader GT1749V und dem 130 PS Pumpe-Düse Lader GT1749VA? Die Verdichterräder sehen, soweit man das auf den ebay-Bildchen erkennen kann, gleich aus.

Gruss, Georg

Hallo Georg,

Ich meine der ganze Mist passiert so :
Das Verdichterrad wird durch eine 'aggresive' Stellung der Leitschaufeln der VTG auf der Abgasseite und eine zu hohe Einspritzmenge auf eine so hohe Drehzahl gebracht , dass es die Ansaugseite 'leerpumpt'. Es wird einfach eine physikalische Grenze geben , die besagt : bei dem Einlassdurchmesser im Verdichtergehäuse und dem Verdichterrad , geht in einer bestimmten Zeit maximal so und so viel Luft durch. Hast du die Grenze erreicht kannst du die Turbine noch so hochjagen , die Strömung wird abreissen und du pumpst 'Vakuum'. Es kommt einfach nicht genug Luft nach und die verdichtete Luft strömt wieder zurück ins 'Vakuum' bis du wieder unter dieser Grenze landest. Das dürfte das Verdichterrad in üble Turbulenzen bringen.
Bei Vollgas aus 2000U/min wird der Mix aus VTG Stellung und freigegebener Einspritzmenge so sein ,dass die Pumpgrenze erreicht wird. Wenn man bei 1500U/min anfängt , ist die freigegebene Einspritzmenge vermutlich noch zu klein um das Verdichterad an die Pumpgrenze zu beschleunigen und bei passieren der 2000U/min Marke hat das STG schon zurückgeregelt.
So hab ich mir das mal laienhaft zusammen gereimt.
Das mit zwei Betriebspunkten mit gleichem Ladedruck und verschiedenen Drehzahlen passt mir nicht ins Konzept. Aber vielleicht findest du eine plausible Erklärung.

Gruss,

Maciek

Hi,

da die Ansaugrohre einen nicht unbetraechtlichen Querschnitt haben, der Einlass vor dem LuFi die Engstelle ist und im LuFi-Kasten bislang nur 50 mBar oder weniger an Unterdruck gemessen wurden, glaube ich nicht, dass da auch nur im Ansatz Vakuum gezogen werden kann.

Viele Gruesse,

Jan

Hallo Jan,

Vakuum in ' ' . Ich stell mir das auch nicht so vor ,dass auf einmal das Lufigehäuse zusammengedrückt wird. Das sind auch nur Bruchteile von Sekunden. Die Luft wird am Verdichtereingang so stark beschleunigt ,dass die Strömung abreisst und der Nachschub ausbleibt. So ein lokal sehr begrenztes 'Vakuum' Man kann ja an so einem Verdichterdiagramm sehen ,dass bei geringer Luftmasse für den gleichen Ladedruck mehr Drehzahl benötigt wird als bei mehr Luftmasse (wenn ich das jetzt richtig interpretiert hab). Das 'Vakuum' ist eine kritische Luftmassengrenze unter der auch höhere Ladedrehzahl nichts mehr hilft. Ich glaube jetzt ganz fest daran

Gruss,

Maciek