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Wie ist Leistung definiert?

Ich erspare euch die rein wissenschaftlich Formel... Die Leistung eines Motor hängt davon ab, wieviel Kraftstoff-Luftgemisch pro Zeiteinheit verbrannt wird.

Wie kann man die Leistung steigern?

Ganz einfach in der Theorie: MEHR Kraftstoff-Luftgemisch pro Zeiteinheit (Arbeitstakt) verbrennen! Wie kann man das denn erreichen? 1 Mehrleistung durch mehr Hubraum Wenn man den Hubraum eines Motors erhöht, kann in dem größeren Zylindervolumen mehr Gemisch verbrannt werden. Die Erhöhung des Hubraums erreicht man durch ein aufbohren der Zylinderdurchmesser, oder durch eine Kurbelwelle die den Hub der Kolben erhöht. Hubraum errechnet sich aus der Zylinderbohrung und dem Hub des Kolbens, multipliziert mit der Anzahl der Zylinder 2 Änderung der Nockenwelle Die Nockenwelle steuert den Ventiltrieb. Sie öffnet und schließt die Einlass- und Auslassventile des Motors. Vier wichtige Faktoren steuern wie schnell und wieviel Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Brennraum gelangt und wieder entweichen kann: Öffnungs- und Schließzeitpunkt Öffnungsdauer Überschneidung von Öffnen und Schließen Hubhöhe "Tunen" kann man jetzt mittels Überschneidung (siehe Viertaktmotor) und dem Öffnungswinkel. Es gibt Leute die sich in ein Straßenauto Nockenwellen mit 300° Öffnungswinkel einbauen. Dies ist nicht wirklich schlau, da bei niedrigen Drehzahlen der Motor sehr unrund läuft, und die Mehrleistung erst bei sehr hohen Drehzahlen anliegt. 3 Chiptuning siehe weiter unten... 4 Erhöhung des Verdichtungsverhätnisses Sobald der Kolben eines Zylinders den oberen Totpunkt erreicht hat, bleibt im Zylinder noch ein kleiner Bereich übrig. Dies ist der Brennraum. In diesem Brennraum wurde durch das Hochfahren des Kolbens das Kraftstoff-Luftgemisch verdichtet. Das sogenannte Verdichtungsverhältniss ist das Verhältnis zwischen Hubraumvolumen zum Brennraumvolumen. Bei einer Verdichtung von z.B. 8:1, ist der Brennraum also 1/7 des Hubraums. Je höher die Verdichtung ist, desto mehr arbeit kann geleistet werden. Also lässt sich durch das Erhöhen der Verdichtung Mehrleistung erzielen. Die gleiche Menge Gemisch wie vorher wird dann in einem kleineren Raum gedrückt, und verbrennt dann besser. Es gibt 2 Möglichkeiten die Verdichtung zu erhöhen: Erstens durch abschleifen der Zylinderkopfunterseite und zweitens durch Spezialkolben die nach oben gewölbt sind, und dadurch weiter als die Serienkolben in den Brennraum ragen. Beide Veränderungen sollten nur von Spezialisten durchgeführt werden! Wenn man selber rumbastelt, besteht schnell die Gefahr dass der Kolben die Ventile berührt. Die Folge ist dann der berühmte Motorschaden... :-( Die Erhöhung der Verdichtung ist nicht unproblematisch und die Motorcharakteristik leidet darunter. Die Leistungskurve wird nach oben verlegt, und man sollte es wenn überhaupt nur in Verbinung mit anderen Tuningmaßnahmen durchführen. 5 Veränderung der Auspuffanlage Die meiste Leistung geht direkt nach der Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs verloren. Ein Serien-Krümmer ist häufig nicht in der Lage die Abgase schnell genug abzutransportieren, so dass ein "Stau" entsteht. Abhilfe schafft hier ein Fächerkrümmer. (Siehe "Fächerkrümmer") Der Rest der Auspuffanlage (Vor- und Nachschalldämpfer) haben meist nur geringen Anteil an der Motorleistung. Allerdings sind hier bei einem bereits getunten Motor max. 10 PS zu mobilisieren. Bei einem Serienmotor sind es max. 2-3 PS. Man muss hier also versuchen das verbrannte Gemisch so schnell wie möglich loszuwerden. 6 "Aufladung" des Motors Dies erfolgt mittels eines Kompressors oder Turboladers. Es gibt auch noch sogenannte "G-Lader". Diese lasse ich hier aber außen vor, da sie nur in VWs eingebaut wurden (Polo G40, Corrado G60 usw.). Wie ein Kompressor oder Turbo die Leistung steigert, ist weiter unten erklärt.

Wie arbeitet ein Viertaktmotor?

Wie der Name schon fast verrät... Er arbeitet in vier Takten: Ansaugen Verdichten Verbrennen Ausstoßen Jeder Takt bedeutet eine halbe Kurbelwellenumdrehung. Also benötigt ein kompletter Zyklus 2 Kurbelwellenumdrehungen. Die Nockenwelle dreht sich nur halb so schnell. Die Einlassventile werden über einen bestimmten Winkel bezogen auf die Kurbelwellendrehung geöffnet. Dies nennt man Steuerzeit. Wegen der Massenträgheit (das haben auch Gase) wird das Einlassventil schon geöffnet, bevor der Kolben den oberen Umkehrpunkt (O.T.) erreicht hat. Das Auslassventil schließt erst, wenn der Kolben wieder nach unten bewegt wird. Dadurch wird der Gasaustausch beschleunigt. Die ausgestoßenen Gase sorgen so quasi für einen Unterdruck der auf der Einlasseite positive Wirkung hat. Diesen Vorgang nennt man Überschneidung. (Das kenne ich deshalb so gut, weil ich bei meinem ersten Auto alle 2000 KM das Ventilspiel einstellen musste ;-))

Wie funktioniert ein Turbolader?

Ein Turbolader soll hohe Drehmomente und natürlich mehr Leistung bringen. Er erreicht dies indem die für die Verbrennung angesaugte Luft verdichtet wird. Durch die erhöhte Dichte kann also bei jedem Einlaßtakt mehr Sauerstoff in den Brennraum des Motors gelangen. Durch den höheren Sauerstoffgehalt ist eine bessere Verbrennung möglich. Die Wärme- und Bewegungsenergie des Motorabgases werden genutzt, um die Abgasturbine des Turboladers anzutreiben. Die Abgasturbine betreibt den Verdichter. Dieser verdichtet die angesaugte Luft, wodurch sie sich erwärmt. Dies ist natürlich schlecht, da heiße Luft weniger Volumen hat als kalte Luft. Aber dafür gibts ja ein einen Ladeluftkühler indem sie wieder abgekühlt wird. Er ist zwischen dem Turbolader und dem Luftsammler um reduziert die Temperatur um bis zu 60°C. Leider braucht der Turbolader eine bestimmte Motordrehzahl um Leistungssteigernd zu wirken. Dies bezeichnet man als "Turboloch". Durch die Optimierung der Schaufelräder liegt diese Mindestdrehzahl bei modernen Systemen bei ca. 2000 u/min. Turboaufladung ist übrigens meistens die materialschonenste Tuningvariante, solange ein "harmloser" Ladedruck benutzt wird. Bei Straßenmotoren ist der Bereich meistens 0,5 bis 0,7 bar Ladedruck. Bei Rennmotoren liegt der Ladedruck übrigens auch schon mal bei 4 bar! Häufig fällt auch hierbei der Begriff "Dampfrad". Damit ist ein Regler gemeint, mit dem man aus dem Fahrzeuginnenraum den Ladedruck regeln kann. Damit der Ladedruck immer innerhalb der Grenzwerte bleibt, gibt es das sogenannte "Waste-Gate-Ventil". Dieses Ventil nimmt Ladedruck zurück, bevor es dem armen Motor zuviel wird. Quelle des Schemas: VW

Wie funktioniert ein Kompressor?

Das Bild habe ich mal aus der Auto-Motor-Sport gescannt. Bitte nicht weitersagen... ;-)

Infos zum Chiptuning

Bei den Serienchips der Automobilhersteller, sind die Kennfelder des elektronischen Motormanagements in der Regel so ausgelegt, dass durch Funktionstoleranzen und internem Datenaustausch eine "good enough"-Effizienz gewährleistet ist. Diese Serienchips kompensieren eigentlich nur Fertigungstoleranzen ab Werk, Toleranzen bei Temperaturgebern und Sensoren, verbrauchte Zündkerzen, das sich verändernde Verdichtungsverhältnis durch Ölablagerungen bei alternden Motoren und minderwertige Kraftstoffqualitäten z.B. in Urlaubsländern. Außerdem werden länderspezifisch nur wenig Unterschiede gemacht und sehr konservative Programme erstellt. Das Fahrzeug muß also mit ein und demselben Programm in der sibirischen Kälte genauso zuverlässig laufen wie in der afrikanischen Hitze. Hier setzt Chiptuning ein, und macht das Motormanagement etwas aggresiver. Häufig wird das Bedenken geäußert dass Chiptuning dem Motor schadet. Moderne Benzinmotoren verfügen allerdings nahezu ausnahmslos über eine elektronische Klopfregelung, die bei Gefahr eines Motorschadens sofort die Zündung reguliert. Ein Motorschaden kann also so gut wie ausgeschlossen werden. Ein netter Nebeneffekt ist dass der Benzinverbrauch gesenkt werden kann (Ausnahme: Benzinmotoren mit Turbolader). Wird allerdings ständig die maximale Motorleistung gefordert (z.B. lange Fahrt bei Höchstgeschwindigkeit), ist mit leicht erhöhtem Verbrauch zu rechnen. Seriöse Tuner bauen Tuningchips übrigens nur bei Motoren ein, die deutlich weniger als 120Tkm gelaufen haben, um Probleme in Verbindung mit Verschleiß zu vermeiden. Wenn man sich für Chiptuning entscheidet, sollte man den Einbau nur dann machen, wenn direkt die Ergebnisse auf dem Leistungsprüfstand kontrolliert werden können. Ansonsten sollte man die Finger davon lassen, und sich vor allen Dingen genau überlegen, wen man an seinem Auto Veränderungen durchführen lässt. Bei Hinterhoffirmen wäre ich dabei skeptisch. Bei Benzinern ohne Turbo liegt die zu erwartende Leistungssteigerung übrigens bei 5-12%. Meistens ist das Chiptuning ohne Tüv. Die Fahrzeuggarantie erlischt bei solchen Modifikationen in der Regel. Allerdings geben seriöse Chiptuner von sich aus eine Garantie auf ihren Umbau.

Was macht ein Fächerkrümmer?

Im Krümmer ist der größte Gegendruck der gesamten Auspuffanlage. Dort werden die austretenden Gase zusammengeführt und dann in ein oder mehrere Rohre in die Schalldämpfer geleitet. Um diesen Gegendruck zu verringern gibt es Fächerkrümmer. Durch größere Rohrdurchmesser und eine besondere Führung der Rohre, kann durch die austretenden Gase ein Unterdruck entstehen, durch den die verbrannten Gase besonders schnell abfließen. Der Fächerkrummer muss also ein "brutaler Rausschmeißer" sein, um seinen Job gut zu machen. Es gibt hierbei die Varianten 4 in 1 (4 Rohre münden in 1 Rohr), und 4 in 2 in 1 (4 Rohre münden über 2 in 1 Rohr), wobei die erste Variante die meiste Mehrleistung bringt.

Wie funktioniert das Motorsteuergerät

Das Motorsteuergerät ist für das gesamte Motormanagement verantwortlich und kontrolliert, steuert und regelt alle wichtigen Funktionen des Motors unter Berücksichtigung des jeweiligen Lastzustandes, in Abhängigkeit sämtlicher Umgebungsparameter, wie z.B. Außentemperatur und Luftdichte, Motor-, Kühlmittel- und Öltemperatur, etc. Dies wird durch die Erfassung der Betriebsund Fahrdaten, mittels entsprechender Fühler und Sensoren, welche die Drücke, Temperaturen, Drehzahlen, Geschwindigkeiten und Luftmassen, mit hoher Präzision aufnehmen, ermöglicht. Das Motorsteuergerät arbeitet nun die, in einem speziellen Chip gespeicherte, Datenbank mit den ensprechend vorgegebenen Kennfeldern und Kennlinien für Einspritzung, Zündung, Ladedruck und Lambda ab. So wird beispielsweise laufend in Abhängigkeit des Lastzustandes und der Umgebungsparameter der optimale Zündzeitpunkt, die notwendige Kraftstoffmenge in Verbindung mit dem korrekten Einspritzzeitpunkt und dem entsprechenden Ladedruck errechnet. Diese Datenbank wird nun beim Chiptuning nach neuesten Erkenntnissen optimiert, d.h. alle relevanten Kennfelder und Kennlinien, so z.B. für Einspritzzeit und -menge, Zündzeitpunkt und Ladedruckregelung, Drehmomentbegrenzung und Partikelemission, werden in Abhängigkeit zueinander über den gesamten Drehzahlbereich gemessen, ausgewertet und durch gezielte dreidimensionale Computerprogrammierung in Abhängigkeit zu Last und Drehzahl im Toleranzbereich insofern verändert, daß die maximale Leistung und das maximale Drehmoment, unter Berücksichtigung der Langlebigkeit des Motors sowie des minimalsten Kraftstoffverbrauchs, in einem optimalen Verhältnis zueinander stehen. Dadurch wird eine höhere Leistung des Motors, vor allem aber auch ein wesentlich höherer Drehmomentverlauf erreicht. Leistungs- und Drehmomentsteigerungen zwischen 20% und 40% sind bei Turbomotoren, 8% und 12% sind bei normalen Saugmotoren realisierbar, wodurch Beschleunigung, Agilität und Höchstgeschwindigkeit erheblich verbessert werden. Der Motor wird insgesamt lebendiger und kraftvoller, wobei die Lebensdauer, sowie die Alltagstauglichkeit des Motors bei maßvollen Tuning, verantwortungsvollem Gebrauh und regelmäßiger Wartung ebenso wenig beeinträchtigt wird, wie beim Serienmotor. Aufgaben des Motorsteuergerätes A) Zündverstellung Um den Kraftstoff energiesparend und optimal ausnutzen zu können, ist es wichtig, jederzeit in Abhängigkeit von Drehzahl, Last, Temperatur und anderer Steuerparameter den richtigen Zündzeitpunkt zu berechnen - beim Dieselmotor den optimalen Einspritzzeitpunkt. B) Schließwinkelsteuerung Je nach Drehzahl ist der zeitliche Abstand der Steuersignale des Zündsystems unterschiedlich. Zur Erzielung einer konstanten Zündenergie ist aber ein bestimmter Primärstrom nötig. Für diesen wiederum ist eine bestimmte Schließzeit erforderlich, die bei höheren Drehzahlen nicht immer erreicht wird. Dadurch können im höheren Drehzahlbereich Zündaussetzer entstehen. C) Klopfregelung Bei modernen sparsamen Motoren strebt man ein hohes Verdichtungsverhältnis an, um daraus ein hohes Drehmoment zu erreichen, welches einen geringeren spezifischen Verbrauch zur Folge hat. Bei steigender Verdichtung steigt aber die Gefahr der unkontrollierten Selbstentflammung, wodurch eine "klopfende" Verbrennung entsteht. Durch die Signale des Schwingungssensors am Motorblock, steuert das Motorsteuergerät die Zündung in Richtung "spät". D) Kraftstoffeinspritzung In Abhängigkeit der Signale der Sensoren für vorhandene Luftmasse, Drehzahl, Last und weiteren Korrekturfaktoren berechnet die Elektronik die notwendige Einspritzzeit und Einspritzmenge um einer Einschränkung des Kraftstoffverbrauchs, einer Verringerung der im Abgas enthaltenen Schadstoffe und um einer Erhöhung der spezifischen Motorleistung gerecht zu werden. E) Lambda-Regelung Das Kraftstoff-Luftgemisch wird durch den Mikrocontroller in Abhängigkeit der Abgaszusammensetzung (über die Lambdasonde gemessen) und auf den Idealwert (Lambda=1) geregelt, um einen hohen Wirkungsgrad des Katalysators und damit einen niedrigen Schadstoffgehalt zu erreichen. Im Endeffekt mißt die Lambdasonde vor dem Katalysator den Restsauerstoffgehalt im Abgas. Diese Meßwerte werden laufend an des Motorsteuergerät übertragen, welches diese Meßdaten in seine laufenden Berechnungen mit einbezieht. F) Leerlauf-Füllungs-Regelung Unterschiedliche Motortemperaturen und die damit verbundenen Reibwerte, sowie Verschmutzung der Ansaugwege und vieler weiterer Faktoren führen bei gleichem Bypassquerschnitt zu einer unterschiedlichen Leerlaufdrehzahl. Durch die Leerlaufregelung wird die Füllmenge so variiert, daß die durch den Drehzahlgeber (Hallgeber) erfaßte Drehzahl auf einem konstant definierten Wert bleibt. Ebenso werden hiermit auch die Parameter für Heiß- & Kaltstart berechnet. G) Ladedruckregelung Bei Fahrzeugen mit Turbo-Aufladung wird zusätzlich durch das Steuergerät die Höhe des nötigen Ladedrucks und das notwendige Ladevolumen errechnet und durch entsprechende Fühler auf den Sollwert eingeregelt. H) Abgasrückführung Um die Abgasqualität zu erhöhen, wird der angesaugten Frischluft Abgas in berechneter Menge beigemischt. I) Service und Sicherheitsfunktionen Überwachung der Plausibilität der eingestellten Werte, um Fehlfunktionen zu verhindern. Strenge Überwachung von "Drive by wire - Systemen", mittlerweile in allen modernen Fahrzeuge als Egas verbaut Erkennung von Defekten in der Sensorik oder Aktorik mit Speicherung im Diagnosesystem Funktionsweise des Motorsteuergerätes Ein Motorsteuergerät ist ein Hochleistungsmicrocomputer, der aufgrund seiner eingehenden Meßwerte in Verbindung mit seiner vorgegebenen Datenbank sämtliche Regel- und Steuerungsaufgaben berechnet. Eine Hauptaufgabe bei Benzinmotoren ist die Berechnung der jeweils erforderlichen und maximal möglichen Einspritzmenge. Die Einspritzmenge hängt von der angesaugten Luft ab. Das Verhältnis Luft/Treibstoff muß genau stimmen, damit der Katalysator einwandfrei arbeiten kann. Bei Volllastbeschleunigung müssen jedoch die Lamda-Werte ignoriert werden, um eine maximale Beschleunigung zu ermöglichen. Weiterhin muß der Zeitpunkt bestimmt werden, in dem das komprimierte Gemisch gezündet wird. Erfolgt die Zündung zu spät, steigt der Verbrauch. Wird hingegen zu früh gezündet, fängt der Motor an zu klopfen. Zusätzlich löst das Motormanagement noch viele weitere Aufgaben, wie beispielsweise die automatische sanfte Abschaltung der Einspritzanlage bei einer maximalen Motordrehzahl oder dem Erreichen einer vorgegebenen Begrenzung der Höchstgeschwindigkeit (z.B. M3, M5, E50, usw.). Auch eine Geschwindigkeitsregelanlage kann integriert sein, die dann vom Motormanagement gesteuert wird. Häufig wird in Abhängigkeit vieler verschiedener Meßwerte, z.B. von Kühlwasser-, Treibstoff-, Außen- und Öltemperatur die Steuerung des Lüfternachlaufes und der Kaltlaufphase gesteuert. Bei modernen Dieselmotoren wird die Einspritzmenge in Abhängigkeit von angesaugter Luftmasse, Luftdruck, Außentemperatur, Drehzahl und Last bestimmt. Dies ist nötig, um vorgeschriebene Abgasnormen zu erfüllen. Weiterhin muß bei Turbofahrzeugen der Ladedruck und das Ladevolumen des Turboladers last- und drehzahlabhängig exakt bestimmt und eingeregelt werden. Die zur Steuerung notwendigen Daten sind ebenfalls im Eprom gespeichert. Aus diesen dreidimensional abgelegten Daten (Kennfelder) errechnet das Motorsteuergerät die zu einem bestimmten Last-Drehzahlpunkt mögliche oder geforderte Einspritzmenge.