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Leistungssteigerung beim Motor

| Füllung und Drehmoment | Mehrventiler |Aufladung |Leistung | Variable Steuerzeiten | Valvetronic |Vergleich P/M |

 

Dies ist keine Tuningseite. Hier wird ausgehend von der Leistungsformel des Motors erläutert, wie man mehr  Leistung erreichen kann.
 

Die Motorleistungsformel:

  • VH = Motorhubraum

  • pi = mittlerer indizierter Druck

  • n = Drehzahl

  • x = Arbeitsweise (2- oder 4-Takt)

 

Wie kommt es eigentlich zu dieser Formel?

 

Aus der Formel ergibt sich: 

Will man die Motorleistung erhöhen,

muss mindestens einer der Faktoren

  • Hubraum

  • Mittlerer Druck

  • Drehzahl

erhöht werden.

Dies wird nun im Einzelnen erläutert.

 

Hubraum vergrößern


Die Formel drückt mathematisch aus, was viele als Spruch kennen: 

Hubraum ist durch nichts zu ersetzen als durch noch mehr Hubraum.  

Technisch ist dieser Zusammenhang folgendermaßen zu verstehen: Der Durchsatz des Gasgemisches pro Zeiteinheit wird größer. Mit jedem Ansaugtakt wird eben mehr Gemisch angesaugt. Damit steht an der Kurbelwelle mehr Drehmoment an.

Möglichkeiten:

  • Aufbohren der Zylinder. Dann werden Kolben mit größerem Durchmesser verbaut. Wichtig ist, dass die Zylinder nicht zu dicht zusammenrücken. Die Zylinderwand sollte an der engsten Stelle mindestens 5 mm breit sein.
  • Kurbelwelle mit größerem Hub. Die Einspritzanlage muss an den erhöhten Gemischbedarf angepasst werden. Bei einer Hubraumerhöhung durch eine Kurbelwelle mit größerem Hub sollte man sich aufgrund erhöhter Kolbengeschwindigkeit und stärkerer Zylinderwandreibung auf 10 % mehr Hub beschränken.   
  • mehr Zylinder (ist aber keine Tuningmaßnahme)

Mittleren Druck erhöhen


Der Mitteldruck ist der für die Leistung ausschlaggebende Wert. Nicht nur der maximale Wert, sondern auch der Verlauf ist wichtig für eine hohe Leistung. Der drehzahlabhängige Verlauf des Mitteldrucks entspricht dem des Drehmoments. Man kann sagen, dass ein bestimmtes Drehmoment bei hohen Drehzahlen auch mehr Leistung einbringt. Eine Erhöhung des Mitteldruckes und die Verlagerung des Maximalwerts in höhere Drehzahlregionen ist deshalb das Ziel eines Motortunings. Für einen hohen Mitteldruck ist eine ausreichende Zylinderfüllung und eine hohe Verdichtung ausschlaggebend. Um zu erfahren, ob die Füllung noch verbessert werden kann, muss der Liefergrad des Motors betrachtet werden.
  • Sportliche Motoren erreichen Werte von um 0.9 (90%).
  • Aufgeladene Motoren haben einen Liefergrad zwischen 1,2 und 1,6

Porsche 986 getunt

Diagramm Porsche 986, getunt

 

Wie kann der mittlere indizierte Druck erhöht werden?

 

Saugrohrgestaltung
Von entscheidender Bedeutung ist die Länge und Beschaffenheit des Saugrohres.

Die sogenannte Schwingrohrlänge beeinflusst in großem Maße die Höhe und den Verlauf des Drehmoments. Die Schwingrohrlänge wird vom Luftsammler bis zum Einlassventilteller gemessen. Der Grund für die Bedeutsamkeit liegt in der Gasdynamik des Gemisches. Der Gasstrom wird entsprechend der Arbeitstakte des Motors ständig unterbrochen.

  • Kurze Saugrohre verlagern das maximale Drehmoment nach oben und erhöhen damit die Leistung etwas.
  • Motoren mit langen Saugrohren verlagern das Drehmoment nach unten und beschneiden die Leistung im oberen Bereich (siehe hierzu Ansaugsystem).

Ein variabel gestaltetes Ansaugsystem bietet Abhilfe. Optimal ist beispielsweise die Umschaltung zwischen verschieden Saugrohrkanälen (Honda, Audi). Auch im BMW befindet sich ein ähnliches System, dass zu einer Drehmomentüberhöhung durch Resonanzaufladung führt. Interessant ist auch das Twinport-System von Opel.

 

Luftansaugwege

Umfangreiche Luftfilter und ungünstige Ansaugwege können eine optimale Füllung verhindern.

Vorteilhaft sind große Querschnitte und wenige Ecken und Kanten. Eine gekühlte Ansaugluft sorgt für ein größeres Temperaturgefälle und verbessert damit den Wirkungsgrad des Motors. Problematisch ist oft, dass Luftfilter die angesaugte Luft dem warmen Motorraum entnehmen. Durch entsprechende Luftführungen ist eine ausreichende Kühlung der angesaugten Luft zu erreichen.

 

Ventilsteuerzeiten

Die Ventilsteuerzeiten beeinflussen natürlich auch die optimale Füllung (siehe Variable Ventilsteuerung).

Öffnen sich die Ventile schneller, gelangt mehr Gemisch in die Zylinder. Mit dem Einbau von speziellen Nockenwellen lassen sich nötige Anpassungen der Steuerzeiten vornehmen, die durch andere Tuning-Maßnahmen notwendig geworden sind. Nachträglich eingebaute Sportnockenwellen in ansonsten unveränderten Motoren sorgen meist neben schlechterer Laufkultur und Geräuschentwicklung auch für einen Mehrverbrauch an Benzin. Ein spürbarer Leistungsgewinn ist meist erst über 3000 U/min erkennbar, unten herum wird der Schub eher geringer.

 

Auspuffanlage
Die Gestaltung des Auslasskanals beeinflusst in geringerem Maße eine ausreichende Füllung der Zylinder.

Fächerkrümmer, Metallkatalysatoren, doppelte Rohrführung und auf guten Durchlass abgestimmte Schalldämpfer tragen zu einer Verringerung des Abgasgegendruckes bei. Wichtig ist dass die Maßnahmen schon am Krümmer beginnen. Der Einfluss von angeschweißten größeren Endrohren ist gleich null.

 

Verdichtung erhöhen

Um den Mitteldruck zu erhöhen, kann auch das Verdichtungsverhältnis erhöht werden.

Ein stärker komprimiertes Gasgemisch gibt auch mehr mechanische Energie bei seiner Expansion ab. Moderne Serienmotoren besitzen Verdichtungen bis 10:1. Die Verdichtung und die Klopffestigkeit des Kraftstoffs hängen zusammen. Normalbenzin ist weniger klopffest und kann bei höheren Verdichtungen selbst entzünden. Hier ist also mit einfachen Mitteln einiges zu an Mehrleistung zu erreichen. Durch Abfräsen des Zylinderkopfes kann eine Erhöhung der Verdichtung auf 10:1 realisiert werden. Dadurch verkürzt sich der Abstand zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle und der Zahnriemen muss entsprechend nachgespannt werden. Die Ventilsteuerzeiten ändern sich durch diese Maßnahme auch und müssen angepasst werden.

 

Drehzahl erhöhen


Die Drehzahl kann hauptsächlich durch Maßnahmen und Werkstoffe, die die Reibung vermindern, erhöht werden. Leichtbauweise erhöht ebenso die Drehzahl. Die Steifigkeit und Lebensdauer muss natürlich gewährleistet bleiben. Als Drehzahlwunder ist der Honda S 2000 bekannt. Der 2l Motor des S 2000 schöpfte mit knapp 10000 Umdrehungen stolze 88 kW aus jedem Liter Hubraum. Formel 1 Motoren laufen mit ca. 18000 - 19000 1/min Höchstdrehzahl.

 

Chip-Tuning

Das Chiptuning ist heute die einfachste Methode, mehr Leistung und auch Drehmoment aus seinem Motor heraus zu holen und evtl. auch noch Kraftstoff zu sparen.

  • Wie funktioniert eigentlich Chiptuning?

  • Und was ist die richtige Chip-Tuning Art?

  • Was kostet es?

  • Wann treffe ich auf einen seriösen Anbieter?

Diese und noch viel mehr Fragen werden auf den Chiptuning Seiten von kfztech.de beantwortet:

Warum Chiptuning | Chiptuning Arten | Weitere Chiptuning Arten | Fragen zum Chiptuning |

siehe auch: | Füllung und Drehmoment | Mehrventiler |Aufladung |Leistung | Variable Steuerzeiten | Valvetronic | Vergleich P/M |

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Autor: Johannes Wiesinger


bearbeitet: 19.02.2015


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