Optimierte Ladedruckregelung Beim 10 V Turbo Spezielle Abstimmung Auf 19 Bar Chip

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Inhaltsverzeichnis

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Angeregt durch die Idee des Schlauchupdates habe ich mir Gedanken gemacht, wie die Ladedruckregelung beim MC ganzheitlich optimiert werden kann. Aber zuerst einmal möchte ich die prinzipielle Funktionsweise erklären.

Funktionsweise der Ladedruckregelung

Das Wastegate ist im Prinzip ein Ventil, welches, wenn es offen ist, den Abgasstrom vor dem Turbolader abzweigt. Somit fällt dessen Drehzahl ab und der Druck im Ansaugkanal sinkt. Geschlossen wird dieses Ventil durch Federdruck. Außerdem ist das Wastegate durch eine bewegliche Membrane in eine Ober- und in eine Unterkammer geteilt. Der Turbolader erzeugt einen Ueberdruck im Ansaugkanal. Von diesem Ansaugkanal geht ein Schlauch zur Wastegateunterkammer. Durch die Druckerhöhung in der Unterkammer wölbt sich die Membrane nach oben, verringert den Federdruck und somit öffnet das Wastegate. Der Öffnungsdruck hängt somit erstmal nur von der Federspannung ab. Im Normalfall öffnet es bei 0.2 bar Überdruck (1.2 bar lt. Bordcomputer). Um bei Bedarf mehr Druck zuzulassen, wird (bei Vollast) vom Ansaugkanal über ein elektrisch angesteuertes Taktventil (N75) Druck in die Wastegateoberkammer geleitet. somit wirkt dieser zusätzlich zur Federkraft. Das Wastegate öffnet dann im Serienzustand erst bei 0.4bar Überdruck (1.4 bar lt. BC)

Zielsetzung und Prinzip der Optimierung

Ziel der angestrebten Optimierung ist, das Ansprechverhalten im Teillastbetrieb wesentlich zu verbessern, sowie die Zeit bis zum vollen Druckaufbau unter Vollast zu verringern.

Erreicht wird dies durch Beseitigung folgenden Effektes

Serienmäßig ist bei nicht angesteuertem N75 (Teillastbetrieb) die Wastegateoberkammer mit dem Knieförmigen Schlauch direkt an der Ansaugseite des Turboladers verbunden (siehe Skizze). Durch die Strömung dort entsteht ein Unterdruck (ca. 0.1 bar). Dieser hat den Effekt, dass durch die Schlauchverbindung in der Wastegateoberkammer ebenfalls ein Unterdruck herrscht. In Folge dessen schließt das Wastegate nicht mehr fest und der Ladedruckaufbau wird verzögert.


(Anklicken für grosses Bild!)
  1. VEZ-Steuergerät
  2. Entlüftungsleitung vom Kraftstoffbehälter
  3. Magnetventil für Aktivkohlebehälter (N115)
  4. Schubabschaltventil (N65)
  5. Verschlußkappe
  6. Aktivkohlebehälter
  7. Magnetventil 1 für Aktivkohlebehälter
  8. Reduzierstück mit Drossel
  9. Magnetventil für Ladedruckbegrenzung (Ladedruckregelventil N75)
  10. Druckdämpfer
  11. zur Klimaanlage
  12. Wastegate, OK=Anschluß Oberkammer, UK=Anschluß Unterkammer
  13. Kurbelgehäuseentlüftung
  14. Einspritzventile
  15. Saugrohr, Ansaugkanal
  16. Turbolader
  17. Ladeluftkühler

Was kann noch verbessert werden ?

Ein weiterer Optimierungsansatz ist die Verkuerzung der Schlaeuche vom Ansaugkanal zum Steuergerät, zum Schubabschaltventil und zum Ladedruckregelventil.

Was bringt das

Erstens: Je kürzer die Leitung, umso weniger Zeit braucht ein Druckimpuls, um den Weg von einem Ende zum anderen zurückzulegen.

Zweitens: Je kürzer die Leitung, umso weniger Druckverlust tritt auf. Druckverlust ? Spielt das überhaupt eine Rolle ? Ich meine Ja ! Dies kann mit einem einfachen Experiment festgestellt werden, indem man in ein ca. 50 cm langes Schlauchstück bläst, und zum Vergleich in ein halb so langes. Mit der Handfläche prüfen, wie viel jeweils ankommt. Der Effekt ist verblüffend !

Fazit

Durch lange dünne Schläuche wird die zu übertragende Information - in unserem Fall also der Druckverlauf - hinsichtlich Höhe der Werte als auch dessen zeitlichen Verlaufes verfälscht. Das hat praktische Auswirkungen. Wie soll ein Steuergerät das richtige Gemisch und den erforderlichen Zündzeitpunkt einstellen, wenn es nur verwaschene Signale zur Auswertung bekommt ? Genauso arbeitet das Schubabschaltventil präziser, wenn der Unterdruck im Schiebebetrieb sofort und in voller Höhe ansteht. Im Übergangsbereich ruckelt und zuckelt der Motor deutlich weniger.

Besondere Bedeutung hat die Schlauchlaenge vom Ansaugkanal zum Ladedruckregelventil (N75) und von dort zur Wastegateoberkammer.

Durch diese Leitung fließt ein Volumenstrom. Mit dieser Luft wird im Wastegateoberteil ein Druck erzeugt. Ein verwertbarer Druck entsteht aber erst, wenn die Luft in der Kammer entsprechend komprimiert ist, was doch eine gewisse Menge Luft erfordert. Der Schlauchinhalt ist als eine Erweiterung des Kappenvolumens anzusehen. Wenn diese Schläuche gekürzt werden, verringert sich das Volumen, in dem der Druck erzeugt werden soll. Er steigt also schneller an. Außerdem wird der Transport der Luftmenge erleichtert - siehe Experiment Druckverlust - die Kammer wird schneller gefüllt. Als Sahnehäubchen wird ein höherer Maximaldruck in der Kammer erzielt durch Veringerung des Verlustes in der Leitung. Also ein dreifacher Effekt.

Wie können diese Punkte praktisch umgesetzt werden

Unterdruck in der Oberkammer vermeiden

Bitte den ellenlangen dünnen Schlauch am Knie vom Turbo abschneiden und mit einer Schraube und einer kleinen Schelle verschließen. Auch am N75 (oberer mittlerer Anschluß) kann der Schlauch ersatzlos entfallen. Ich habe hier ein Schlauchstück mit einem kleinen Benzinfilter angeschlossen. Dadurch soll die Schwingung der Luftsäule während des Regelvorganges verringert werden (ähnlich dem Druckdämpfer vor dem Steuergerät).

Kurze Wege

An der hinteren Seite der Ansaugbrücke geht ein Anschluß zur Klimaanlage, an dem zwei weitere dünne Anschlüsse sind. In die Leitung zur Klimaanlage (Innendurchmesser ca. 5mm) habe ich ein passendes T-Stück eingesetzt (siehe Bild). So ist es möglich, weitgehend alle angeschlossenen "Verbraucher" unabhängig voneinander zu versorgen. (Wenn in die dünnen Schläuche Verzweigungen eingebaut werden, schafft man damit unnötige Engstellen !) Von diesem T-Stück geht ein Schlauch zum Steuergerät im Innenraum. Den Versorgungsschlauch (grün) habe ich ca. 15 cm aus dem Kabelbaum gelöst, damit konnte eine Schleife von ca. 20 cm eingespart werden. Durch den dickeren Schlauch zu Beginn gibts hier auch weniger Druckverluste. Den Kabelbaum habe ich mit Isolierband wieder zusammengeschnürt. An die beiden kleinen Anschlüsse kommt nun jeweils eine Leitung zum N75 und zum Schubabschaltventil. Das N75 habe ich um 90 Grad gedreht mit einem Winkel befestigt. Somit können Schlauchbögen mit einer Länge von ca. 20 cm eingespart werden. Auf den folgenden Bilder ist die neue Verschlauchung gut zu erkennen.

Diese Maßnahmen bringen jede für sich sicher nicht viel. Aber in Summe führen sie zu einem wirklich guten Ansprechverhalten. Für den serienmäßigen Ladedruck reicht es im allgemeinen aus, die Verschlauchung nach dem Plan zu ändern. Aber gerade in Verbindung mit auf 1,9 bar erhöhtem Ladedruck ist der Druckaufbau etwas problematisch. Hier lohnt es sich, alle Reserven auszuschöpfen. Es dauert sonst sehr lange, bis bei Vollast der volle Druck anliegt. Es muß schließlich von 1,2 bar bis auf 1,9 bar geregelt werden.

Abhilfe schafft hier die Erhoehung der Vorspannung der Wastegatefeder

Bei 5mm Vorspannung öffnet das WG erst bei ca. 1,4 bar. Der Regelbereich verringert sich somit nun von 0,7 auf 0,5 bar und die Sicherheitfunktionen des Regelsystems sind kaum beeinträchtigt. Diese Vorspannung habe ich durch ein selbstgefertigtes Teil in der Wastegateoberkammer realisiert. Es ersetzt den Halter, auf dem die Feder sitzt. Dieses Teil ist so konstruiert, das es wesentlich mehr Volumen der Kammer ausfüllt, als das alte. Dadurch verringert sich die Luftmenge, die nötig ist, um den Druck in der Kammer zu erzeugen.

Das Resultat ist ein Ansprechverhalten ähnlich dem vom 20V

Die genaue Ausführung des Federhalters liegt noch nicht fest. Hier bin ich noch am Abstimmen. Aber in absehbarer Zukunft werde ich eine Zeichnung einstellen, bzw. kann bei Interesse Teile anfertigen (lassen).

Anmerkungen

  • Rückfragen bitte an martin_k im Forum
  • Dieser Beitrag ist nach bestem Wissen und Gewissen verfaßt, er dient aber nur zur Information, für eventuelle Schäden, die durch Nachahmung entstehen übernehme weder der Author noch die Selbst Doku irgendeine Haftung !
  • Super Beitrag! Wenn Du das kleine Bauteil fertig hast sollten wir auch Deine Bestellemail Adresse hier vermerken. Weiter so! happy smiley
  • Es gibt mittlerweile mehrere Verscheidene Verschlauchungsoptimierungen, die das Ansprechverhalten der Turbos verbessern. Sie unterscheiden sich im Aufwand, Komplexizität und Wirksamkeit.
  • Anmerkung by Buergi: Sehr guter Artikel, gute Idee. Verbesserungsvorschlag: Feder nicht vorspannen, sondern lieber eine härtere Feder, die von sich aus 1,5 Bar absolut bringt (mit N75 elektrisch abgesteckt). Solche Federn gibt es angeblich in allen Farben und Formen im technischen Handel. Vorteil : Der Bewegungsbereich des Wastegateventils wird nicht eingeschränkt....

Siehe auch