Leistungssteigerung beim Motor

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: 

Hubraum vergrößern (V_H)

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)

Anmerkung: Heute geht man aber kaum noch diesen Weg. Hubräume werden eher verkleinert - Schlagwort: Downsizing -.

Mittleren Druck erhöhen (p_m)

• 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

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).

Schaltsaugrohr - Quelle Audi

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

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

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.

Camtronic - Bild Daimler

• Auspuffanlage

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. Um das Maximum an Leistungssteigerung über den Auslasskanal zu erreichen, ist eine optimale Abstimmung der einzelnen Komponenten der Auspuffanlage notwendig.

• Verdichtung erhöhen

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 (n)

Chip-Tuning