Abarth Forum

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In einem Forum zum Abarth 595 entstanden in den vergangenen Tagen mehrere Diskussionen zu den Themen Temperatur, Leistung und ob ein Austausch des originalen Ladeluftkühler Sinn ergibt. So hatte ein User etwa ein Leistungsdiagramm seines 180PS starken Abarth Competizione veröffentlicht, welches bei 37° Grad Umgebungstemperatur lediglich einmal 140PS bei der Eingangsmessung protokollierte. Das Fahrzeug wurde bei einem namenhaften Tuner gemessen und im Anschluss neu abgestimmt. Dabei wurden 180PS erzielt, aber eben bei der selben Umgebungstemperatur.

Der Hintergrund der oben genannten Problematik ist die thermische Belastung des Motors. Dabei spielen viele Faktoren mit hinein, ich möchte mich hier nun aber explizit auf den aufgeladenen Motor und die Temperatur der Ladeluft beziehen. Diese spielt eine entscheidende Rolle hinsichtlich der klopfenden Verbrennung. Bei dieser kommt zum unkontrollierten Brennverlauf im Zylinder, wodurch der Motor mechanisch und thermisch sehr stark belastet wird. Durch die entstehenden Druckspitzen des Klopfens können Schäden an Kolben, Zylinderkopf, Ventilen und Zündkerzen entstehen, welche hohe Folgekosten mit sich ziehen. Aus diesem Grund werden Klopfsensoren verbaut, welche diese ungewollte Verbrennung erkennen, um dann durch Eingriffe des Motorsteuergeräts gezielt verhindert werden zu können.


Ursachen für die klopfende Verbrennung können in einer zu hohen Verdichtung, zu magerem Benzin-Kraftstoffgemisch, falschem Zündwinkel und eben auch zu hoher Temperatur liegen. Daher sollte die Temperatur des einströmenden Kraftstoffgemisch so gering wie möglich sein.


Bei einem aufgeladenen Motor ergibt sich die Problematik, dass bei der Verdichtung im Verdichter (Turbolader, Kompressor oder G-Lader) die Temperatur der Frischluft stark erhitzt wird in Abhängigkeit der Verdichtung und die Effizienz des Verdichters. Temperaturen von über 100° Celsius nach dem Verdichter sind die Regel. Aus diesem Grund werden Ladeluftkühler verbaut, welche die Temperatur der Frischluft wieder deutlich senken sollen!


Original sind diese Ladeluftkühler jedoch eine Lösung aus dem Zielkonflikt des Fahrzeugherstellers - Effizienz und Werteverzehr (Kosten). Dazu muss man sich vor Augen führen, dass Fahrzeuge wie der Abarth 595, ein Renault Clio RS oder auch ein Golf GTI ab Werk zwar sportlich aufgestellt, jedoch ausdrücklich nicht für die dauerhaft hohe thermische Belastung ausgelegt sind, wie sie etwa bei dem Einsatz auf der Rennstrecke entstehen. Außerhalb Deutschlands gelten in vielen Ländern zulässige Höchstgeschwindigkeiten von etwa 130km\h auf Autobahnen. Nirgendwo abseits der deutschen Autobahn kann ein Fahrzeug legal im öffentlichen Straßenverkehr so sehr beansprucht werden. Und selbst auf unseren Autobahnen entsteht aufgrund des Verkehrs keine vergleichbare dauerhafte Belastung wie sie sich bei dem Einsatz auf der Rennstrecke entwickelt. Zu oft muss in der Regel das Fahrzeug abgebremst werden bedingt durch andere Verkehrsteilnehmer. Originale Ladeluftkühler von Großserienfahrzeugen sind daher nahezu immer auf Kosteneffizienz statt Wirkungsgrad ausgelegt. Dies macht sich vor allem dadurch bemerkbar, dass diese sich bei starker Beanspruchung zunehmend erhitzen und die gespeicherte Wärme nur langsam wieder abbauen.


Daher entwickeln sich bei Außentemperaturen von 30° Celsius aufwärts durchaus einmal Temperaturen der Ansaugluft von bis zu siebzig Grad und darüber - vor der Drosselklappe. Dadurch kommt es zu sehr hohen thermischen Belastungen des Motors und eben auch zu einer höheren Neigung des Kraftstoffgemisch zur Selbstentzündung. Hier erinnere man sich also noch einmal die klopfende Verbrennung, welche zu gravierenden Schäden im Motor führen kann!


Aus diesem Grund wird über die Motorelektronik bereits vorab eingegriffen, um nach Möglichkeit eine klopfende Verbrennung zu vermeiden. Dies geschieht, in dem etwa zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt wird. Dieser bewirkt, dass die Temperatur der Verbrennung gesenkt wird, wodurch also der Motor gekühlt wird.


Ebenso wird der Zündwinkel reduziert, wodurch ebenfalls die Möglichkeit der Selbstentzündung des Kraftstoffgemisch gesenkt wird. Jedoch wirkt sich der Zündwinkel auf das bei der Verbrennung entstehende Drehmoment aus, aus der Reduzierung folgt folglich eine geringere Leistung.


Zudem kann es zu weiteren Eingriffen hinsichtlich der Drosselklappenstellung und auch Ladedruck kommen, woraus ebenfalls ein geringeres Drehmoment entwickelt wird.


Das oben genannte Phänomen, dass der Abarth Competizione noch nicht einmal im Ansatz seine angegebene Leistung unter den entsprechenden Bedingungen erreicht, ist folglich absolut vertretbar. Nicht ohne Grund hat das durchführende Unternehmen bei den beiden Messungen die Umgebungstemperatur auf den Diagrammen vermerkt!


Aus den Diskussionen darum entstand die nachfolgende Frage.


Ladeluftkühler aus dem Zubehör - Sinn oder Unsinn?
Über Ladeluftkühler steht vieles geschrieben was aber zu einem anderen Zeitpunkt einmal behandelt werden soll. Für heute reicht es aus zu wissen, dass wie schon erwähnt originale Komponenten von Großserienmodellen wie etwa Ladeluftkühler eben eine Lösung zugunsten des Werteverzehrs gegenüber der Effizient sind. Ein Motto welches eben nahezu jeder Ingenieur in seinem Studium zu hören bekommt lautet: "So gut wie möglich, so gut wie nötig!".


Daher entsteht eben die Problematik, dass die originalen Teile hinsichtlich thermischer Effizienz (um wie viel Grad kann die Temperatur gesenkt werden) und Fließbehinderung (Druckverlust) so realisiert werden, dass sie für den regulären Einsatz im Straßenverkehr ausreichen aber eben auch nicht mehr. Dafür sind sie in der Produktion günstig und die Marge vergleichsweise hoch. Ziel ist die Kosteneffizienz.


Bei Tuningprodukten aus dem Zubehör steht aber die eigentliche Effizienz im Mittelpunkt. Vergleicht man Datalogs von Messfahrten unter vergleichbaren Bedingungen, so zeigt sich stets, dass der thermische Wirkungsgrad höher ist wie von OEM-Produkten. Auch geben die Ladeluftkühler aus dem Zubehör die gespeicherte thermische Energie deutlich schneller wieder ab. Heizt sich also der Kühler etwa im Stadtverkehr deutlich auf, sinkt seine Temperatur deutlich schneller wieder herab wie bei OEM-Teile.


All das wirkt sich positiv auf die thermische Belastung des Motors und entsprechend auch der entwickelten Leistung aus.


Entsprechend der herrschenden Bedingungen kann es im direkten Vergleich sich soweit auswirken, dass ein Fahrzeug mit Zubehörladeluftkühler mehr Leistung entwickelt, da bei OEM-Teilen das Steuergerät zum Schutz der Bauteile Maßnahmen ergreifen muss, die sich wiederum negativ auf das erzielte Drehmoment auswirken.


Daher würde ich die Fragestellung damit beantworten, dass ein effizienter Ladeluftkühler eine mehr als sinnvolle Investition ist, die ich sogar als eine der ersten Maßnahmen bei einem sportlich orientierten Fahrzeug ergreifen würde!