Ich habe den Begriff “Overboost” schon oft gehört.
Was ist ein “schlechter” Overboost?
Was ist ein Overboost-Problem?
Was wird mit meinem Turbomotor passieren, wenn ich es nicht repariere?
Edit: anscheinend gibt es einen guten Typ, bei dem der Motor für 5 Sekunden oder so mehr Leistung produziert. Warum nur für sagen wir 5 Sekunden und nicht die ganze Zeit?
tl;dr: Overboost ist zu viel Luft, normalerweise bei zu hoher Temperatur. Eine Detonation ist wahrscheinlich die Folge.
Denken Sie daran, dass der Motor nur eine Luftpumpe ist. Alles, was der Turbo tut, ist, es den Luftmolekülen leichter zu machen, in die Ansaugseite des Motors zu gelangen. Natürlich hat der Turbo einen begrenzten Wirkungsgrad: Er drückt mehr Luftmoleküle hinein, aber er erhöht auch deren Nettoenergie (d.h. die Temperatur der Ansaugluft steigt).
Der Motor muss genügend Kraftstoffmoleküle hinzufügen, um mit diesen Luftmolekülen zu verbrennen. Aufgrund des Anstiegs der Lufttemperatur muss er manchmal sogar noch mehr Kraftstoff als Kühlmittel hinzufügen (was verschwenderisch erscheint, weil es das auch ist). Das Ziel des Motors ist es, sicherzustellen, dass genau das richtige Luft-Kraftstoff-Gemisch bei genau der richtigen Temperatur vorhanden ist, um genau dann zu zünden, wenn es soll.
Zu viel Ladedruck (Overboost) kann zu zwei großen Problemen führen (naja, es gibt viele mögliche Probleme, aber bleiben wir erst einmal auf einer grundlegenden Ebene):
Mager ist schlecht: Wenn Sie zu wenig Kraftstoff für zu viel Luft haben, haben Sie einen mageren Zustand. In dieser Situation ist das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit steigenden Temperaturen (z.B. unter Ladedruck) tatsächlich leichter zu zünden. In der Tat kann es manchmal plötzlich zünden, aufgrund von heißen Stellen im Zylinder oder einfach aufgrund der Tatsache, dass das gesamte Gemisch über seiner Aktivierungsenergie liegt.
Ich zitiere Corky Bell von Maximum Boost fame:
Zündaussetzer bei Vollgas, die durch einen mageren Zustand verursacht werden, sind ernst zu nehmen und müssen behoben werden, bevor man wieder mit diesem Ladedruck arbeitet. Ein Mangel an Kraftstoff erhöht die Kammertemperaturen dramatisch. Hitze ist die Ursache für Detonation, die die Nemesis der hohen Leistung ist.
Die Folge ist, dass das Gemisch im Zylinder zum falschen Zeitpunkt zündet. Das verursacht alle möglichen schlimmen mechanischen Probleme, klingt furchtbar, kann Ihren Motor kaputt machen und macht Sie definitiv nicht schneller.
Terminale Detonation ist genau das, wonach es klingt: Kritische Teile des Motors selbst explodieren weg.
Zu viel Energie ist schlecht: Es ist möglich, zu viel Energie im System zu haben, selbst wenn die Dinge “perfekt” laufen. Stellen Sie sich ein theoretisches System vor, in dem Ihr Turbo 100 % effizient ist (fügt keine Wärme während der Kompression hinzu), Ihr Kraftstoffsystem beliebige Mengen an Kraftstoff pumpen kann und Ihr Motorcomputer mit allen Anforderungen mithalten kann. Selbst in dieser hochgradig imaginären Situation wird der Zylinder brechen, wenn Sie ihm genug Energie zuführen. Die grundlegenden strukturellen Komponenten des Systems werden bei ausreichender Belastung irgendwann versagen.
Im wirklichen Leben ist ein solch perfektes System angesichts unserer endlichen Budgets selten bis unmöglich. Wie auch immer, …
anscheinend gibt es einen guten Typ, bei dem der Motor für 5 Sekunden oder so mehr Leistung produziert. Warum nur für sagen wir 5 Sekunden und nicht die ganze Zeit?
Die Antwort ist Mathematik (speziell Wahrscheinlichkeit). Diese Art von Funktion ist am nützlichsten bei Autorennen, wo der Fahrer einen kleinen zusätzlichen Vorteil braucht, um den entscheidenden Pass zu machen. Sie tauschen einen Energieschub gegen einen Anstieg der Systemtemperatur, die Nettobelastung des Motors und ein kurzzeitig erhöhtes Risiko eines totalen Systemausfalls. Lassen Sie die Würfel rollen und hoffen Sie, dass in diesen fünf Sekunden keine Schlangenaugen auftauchen.
In einem Rennen ist das oft ein vernünftiger Kompromiss. Natürlich haben wir, die wir auf der Straße fahren, normalerweise nicht das Budget eines Autorennteams.
Seltsamerweise ist Übersteuern meist einfach zu korrigieren. Es handelt sich mit ziemlicher Sicherheit um ein Wastegate Problem:
Ein Wastegate ist ein Ventil, das die Abgase vom Turbinenrad in einem aufgeladenen Motorsystem wegleitet.
Durch das Ableiten der Abgase kann der Motorcomputer die Turbine auf einer Spitzendrehzahl halten. Infolgedessen wird auch die Verdichterseite auf einen Spitzenladedruck begrenzt. Wenn etwas passiert, das das Wastegate daran hindert, wie erforderlich zu funktionieren, wird Ihr Turbo versuchen, weiter bis ins Unendliche zu beschleunigen.
Wie wir bereits besprochen haben, wird er nicht dorthin gelangen. Bumm!
Durch den Boost wird mehr Kraftstoff und Luft in den Motor gepumpt. Mit mehr Kraftstoff und Luft erhalten Sie mehr Leistung, aber wenn Sie zu viel hineinpressen, entzündet sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch vorzeitig. Dieses Phänomen wird als Frühzündung bezeichnet. Vorzündung hat viele Ursachen, aber in diesem Fall wird das Gemisch aus zu viel Kraftstoff und Luft zu heiß und entzündet sich spontan. Die Vorzündung führt zur Detonation. Von Detonation oder Zündung spricht man, wenn zwei Flammenfronten aufeinander prallen. Die erste Flammenfront wird durch die Vorzündung verursacht und die zweite durch die Zündkerze zum richtigen Zeitpunkt. Dieser Zustand hat ein sehr deutliches Geräusch zur Folge.
Sowohl Vorzündung als auch Detonation sind schlecht. Die Vorzündung an sich verursacht eine entgegengesetzte Rotationskraft auf den Motor, die hart auf die Pleuelstangen und die Kurbelwelle einwirkt. Bei der Detonation wird eine enorme Energiemenge freigesetzt, wenn die Flammenfronten zusammenstoßen. Diese Freisetzung von Energie über einen längeren Zeitraum führt zu Schäden an Motorkomponenten, zerspringenden Ventilen, Löchern in Kolben, zerbrechenden Ringen usw.
Motoren haben normalerweise einen gewissen Spielraum für Fehler, was bedeutet, dass sie so eingestellt sind, dass sie weniger Ladedruck als den maximal zulässigen Ladedruck erzeugen. Bei einem Overboost wird der Ladedruck auf den maximalen Wert oder darüber hinaus gesteigert.
Overboost ist ein höherer Ausgangsdruck des Turboladers als der Nennwert. Ein Turbomotor hat einen Nenndruck, und das Wastegate oder das Abblaseventil wird ausgelöst, wenn der Druck auf einen höheren Wert ansteigt.
Es gibt 2 Arten von Overboost:
Heutzutage sind einige Motoren so gebaut, dass sie eine bestimmte Menge an Overboost zulassen (z. B. +0,3 bar für 30 Sekunden). Dies bedeutet, dass der Motor den zusätzlichen Ladedruck sicher verarbeiten kann. Die zeitliche Begrenzung ist in der Regel eine thermische Begrenzung: mehr Ladedruck bedeutet mehr Wärme im Motor, und das Kühlsystem hat möglicherweise nicht genug Kapazität, um dies auf unbestimmte Zeit zu bewältigen. Die ECU steuert den Ladedruck und senkt den Ladedruck (durch Öffnen des Wastegates oder des Abblaseventils) nach dem Zeitlimit.
Diese Strategie erkennt, dass Sie nur selten über längere Zeiträume die volle Leistung benötigen. So können Sie zusätzliche Leistung haben, wenn Sie sie wirklich brauchen, ohne einen größeren Motor installieren zu müssen, der diese Spitzenleistung unbegrenzt verarbeiten kann.
Ein versehentlicher Overboost kann z. B. durch ein defektes Wastegate oder Blowoff-Ventil verursacht werden, bei dem die ECU den Ladedruck nicht mehr kontrollieren kann.