Leistungssteigerung

Dies ist keine Tuningseite. Hier wird ausgehend von der Leistungsformel des Motors erläutert, wie man mehr Leistung erreichen kann.
Die Motorleistungsformel: V_H = Motorhubraum p_i = 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 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
Die folgenden Angaben entstammten von Mr. ED (Diese Seiten gibt es mittlerweile nicht mehr im Netz.) Heutzutage übernehmen Computer das vollständige Motormanagement in einem Fahrzeug. Sie steuern unter anderem die Zündung und regeln für die Gemischaufbereitung den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer, damit auch z.B. mittels Lambdaregelung Abgasnormen eingehalten werden können. Um dieses realisieren zu können, braucht der Rechner Informationen, wohin z.B. der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von der Drehzahl und Last gelegt werden soll. Dazu sind in einem Eprom, in dem auch das Betriebssystem des Steuergerätes zu finden ist, Tabellen angelegt, aus denen die Werte für den Zeitpunkt des Zündvorganges gelesen werden. Zudem gibt es noch Tabellen, die den Schließwinkel in Abhängigkeit der Batteriespannung oder Drehzahl bestimmen und vieles mehr... Analog verhält es sich mit der Kraftstoffaufbereitung. Diese Tabellen, auch Kennfelder genannt, können verändert werden, aber erst gilt es diese zu finden, einer Funktion zuzuordnen und so zu verändern, um das gewünschte Endergebnis zu erzielen. Leider gibt es dafür kein Patentrezept, von Hersteller zu Hersteller und Fahrzeugtyp differiert das ganze gewaltig, im Extremfall bleibt einem entweder das Disassemblieren des Betriebssystems übrig, oder als Alternative probiert man sein Glück einfach mit geringen Änderungen an diesen Kenngrößen aus. Durch genaues Messen der Einspritzzeiten oder des Zündzeitpunktes kommt man so letztendlich auch an sein Ziel. Eleganter ist jedoch die Nutzung eines Logikanalysers, mit dem man sich im Betrieb Speicherzugriffe protokollieren lassen kann. In diesem Fall wäre der gesamte Speicherbereich eines solchen Kennfeldes interessant, zumindest kann man dann schon recht genau sagen, an welchen Wert der Tabelle bei einer bestimmten Drehzahl unter einer bestimmten Last ‚gedreht‘ werden kann, um z.B. die Einspritzzeit für diesen Zustand zu verlängern und somit die Kraftstoffmenge zu erhöhen. Erschwerend kommt allerdings hinzu, dass die Hersteller über solche Veränderungen an den Steuergeräten nicht sonderlich entzückt sind, und aus diesem Grunde Speicherbereiche des Eproms mit Prüfsummen versehen. Somit kann das Steuergerät eine Manipulation bemerken und stellt z.B. seinen Dienst ein, bis die Prüfsummen wieder zusammenpassen. Was bringt Chiptuning? Im Grunde genommen bringt Chiptuning nur dort etwas, wo der Hersteller einen gewissen Spielraum in den Einstellungen des Fahrzeuges lassen musste oder gelassen hat. Dabei kann man einige Kompromisse ausnutzen, die bei der Entwicklung und Einstellung des Fahrzeuges gefunden werden mussten: - beim Ausgleich von Werkstoleranzen - bei der Einhaltung der Abgaswerte - für Einstufungen in andere Versicherungsklassen - für ein breites Spektrum der Umweltbedingungen (Temperaturen, Luftdruck etc.) - für unterschiedliche Kraftstoffgüte Kurz zusammengefasst muss also jedes Fahrzeug, welches vom Band läuft in Afrika sowie in Skandinavien uneingeschränkt seinen Dienst tun, dabei die Abgasnormen erfüllen, und auch das noch mit Kraftstoff geringerer Güte. Da wir in unseren Breiten eigentlich ein relativ konstantes Klima haben und auch der Kraftstoff von gleichbleibend hoher Güte ist, hätte man also ein ‚Schräubchen‘ zum Drehen gefunden. Ob ein Leistungszuwachs zu verzeichnen ist, hängt aber trotzdem stark von den bei der Herstellung entstandenen Toleranzen des Motors ab. Bei einem Saugmotor können das maximal 6-10% sein, wenn man Pech hat, kann es auch gar nichts bringen, außer vielleicht ein besseres Ansprechverhalten beim Lastwechsel. Tuner die mehr ohne mechanische Änderungen am Triebwerk garantieren, sind schon mit Vorsicht zu genießen. Lohnenswert hingegen ist das Tuning bei aufgeladenen Motoren, durch die Erhöhung des Ladedruckes und entsprechender Anpassung von Zündung und Einspritzung kann man durchaus einen Zuwachs an Leistung von 20-40% erwarten. Nur sollte man diese Angelegenheit nicht übertreiben, da die Belastung des Materials und somit der Verschleiß auch entsprechend zunimmt. Über die Risiken eines Motorschadens bei unsachgemäßem Tuning sollte man sich auch im klaren sein, vor allem, wenn der Chip nicht individuell für sein Fahrzeug, üblicherweise auf einem Leistungsprüfstand angepasst wird, sondern man sich einen ‚Einheitstuningchip‘ bestellt, der am nächsten Tag im Briefkasten liegt. Der Hersteller dieser Chips kennt nämlich den Zustand des Fahrzeuges nicht, somit kann er auch nicht wissen, welche Toleranzen bei diesem Fahrzeug auszunutzen wären, um Leistung zu gewinnen. Stimmt dann z.B. die Gemischzusammensetzung nicht und neigt der betroffene Motor eher zum Hochgeschwindigkeitsklingeln als andere aus der gleichen Serie, bahnt sich ein kapitaler Motorschaden an. Genau so leicht kann auch einem TDI-Motor durch zu langes Einspritzen das Genick umdrehen... Quelle: Mr. Ed Unser Rat: Lassen Sie sich immer folgende Papiere zeigen: Rollenprüfbericht: Nur hier können Sie sehen, ob die versprochenen PS auch wirklich da sind, ob und wie groß ein "Turboloch" ist, wann der "Schub" einsetzt , u.s.w. Abgasbericht: Jeder seriöse Chip-Tuner hat solch einen Abgasbericht. Es gibt also absolut keinen Grund darauf zu verzichten. ABE: Auch wenn Sie Ihr Auto nur im Ausland bewegen wollen, ist es gut zu wissen, dass Ihr Chip-Tuner eine ABE für Sie hat. Eine Lebensdauergarantie auf den Motor wird gegeben. Wenn Sie alle Fragen mit „ja" beantworten können, ist das Risiko sich zu verkaufen sehr viel geringer. Kein Tuner wird Ihnen jedoch solch ein Chip-Tuning für „Peanuts" verkaufen. Wenn Sie also bereits ein Tuning zum Schnäppchenpreis ergattert haben, sollten Sie besonders vorsichtig sein.
	Dies ist ein typisches Kennfeld. Dabei sind pro Chip bis zu 30 solcher und ähnlicher Felder möglich. Sie sind dreidimensional In diesem Bild wurde nur der Bereich in der oberen rechten Hälfte geändert. Dies ist ein wichtiges Indiz dafür, für ein ordentliches Chip-Tuning. Wenn man das gesamte Feld um einen gewissen Betrag anhebt, hat man zwar evtl. auch mehr Leistung, aber warum soll z.B. ein Turbolader schon im Leerlauf (wo ja keine Leistung verlangt wird) zusätzlichen Druck aufbauen.