12H-T: elbow, turbine outlet mit 3"-Ausgang oder größer

[HJ61-Freak]

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Mit dem selbst zusammen gebratenen Teil habe ich jetzt rund 4.000 km überwiegend auf der Autobahn zurück gelegt. Das Teil hält nach wie vor.

Es gibt aber auch negatives zu berichten: Bei konstanter Teillast im Bereich kurz vor erreichen des maximalen Ladedrucks schwankt selbiger um ca. 0,1 bar. D. h., der Ladedruck pendelt zwischen 0,95 und 0,85 bar. Trete ich den Gashebel etwas weiter durch oder nehme etwas Gas zurück, dann hört das Pendeln des Ladedrucks sofort auf. Ich nehme an, dass durch den verringerten Gegendruck hinter der Turbine die Wastegate-Regelung nicht mehr ganz optimal funktioniert, sprich das Wastegate vermutlich zu viel Dampf abbläst.

Gruß

Florian

[RinaMat]

@Flo
Wie ist die "Pendelfrequenz"? Recht schnell (1Hz, eher unwahrscheinlich) oder langsam (1/5Hz)?

Durch den geringeren Gegendruck der Abgasanlage bewirkt natürlich ein Öffnen des Wastegates einen höheren Volumenstrom durch selbiges, aber dass sich das so sehr auswirkt?
Du könntest die Regelung verlangsamen, also mal einen langen Schlauch zur Druckdose des Wastegates verwenden (orig ist der ja nur 10cm, probier mal 2m oder so ...).

Oder generell die Regelung verbessern, indem der Ladedruck nicht am Laderausgang sondern irgendwo in der Nähe der Abstelldrossel abgenommen wird. Dadurch kann auch ev. das Laderansprechverhalten verbessert werden. Oder hat du das eh schon gemacht?

[HJ61-Freak]

Wie ist die "Pendelfrequenz"? Recht schnell (1Hz, eher unwahrscheinlich) oder langsam (1/5Hz)?

Die Pendelfrequenz beträgt ca. 2 bis 2,5 mal pro Sekunde.

Du könntest die Regelung verlangsamen, also mal einen langen Schlauch zur Druckdose des Wastegates verwenden (orig ist der ja nur 10cm, probier mal 2m oder so ...).

Bei meinem Fahrzeug wird der Ladedruck mittels eines Druckminderers angehoben, der direkt in diesen Schlauch von einem der Voreigentümer eingebaut wurde. Der Schlauch wurde, wohl um den Ladedruck während der Fahrt in den verschiedenen Lastzuständen von der Fahrgastzelle aus einstellen zu können, auf ca. 1,5 m verlängert. Es könnte aber auch sein, dass das Pendeln durch einen verdreckten Druckminderer ausgelöst wird, dann müsste es aber eigentlich immer Pendeln und nicht nur bei erreichen des Maximaldrucks im Teillastbereich. Ich werde den Druckminderer aber mal bei Gelegenheit reinigen.

Oder generell die Regelung verbessern, indem der Ladedruck nicht am Laderausgang sondern irgendwo in der Nähe der Abstelldrossel abgenommen wird. Dadurch kann auch ev. das Laderansprechverhalten verbessert werden. Oder hat du das eh schon gemacht?

Nee, siehe oben. Aber warum sollte sich das Ansprechverhalten des Laders hierdurch verbessern? Der Druck sollte an beiden Stellen identisch sein, ein LLK ist nicht verbaut. Letzterer würde in der Tat zu einem Druckabfall zwischen den beiden Meßstellen führen.

Gruß

Florian

[Ozymandias]

Bau mal probehalber eine Drossel in die Zuleitung zum Wastegate, so mit vielleicht ner 1mm Bohrung oder so.

Ich hatte mal bei nen Vakuumsystem ein ähnliches Problem mit einem hysterischen Regeln das sich durch die Drossel eliminieren liess. Ich konnte es in meinem Fall durch das einkleben einer Sprühdosendüsenverlängerung in den Vakuumschlauch erreichen.

Ein Versuch kost dich nix.

[fordfahrer]

Der Druck sollte an beiden Stellen identisch sein, ein LLK ist nicht verbaut. Letzterer würde in der Tat zu einem Druckabfall zwischen den beiden Meßstellen führen.

Ich wollte nur mal bestätigen, dass dem wirklich so ist. Das macht bei mir schon ziemlich viel aus, wobei warscheinlich das eher eine Druckaufbauverzögerung und kein wirklicher Abfall sein dürfte ... müsste man mal empirisch ermitteln .
Ich hab die Steuerleitung für das Wastegate an den Auslass kurz vor der Drosselklappe gehängt, zusammen mit dem Manometer, da sieht man das ganz gut - allerdings mit dem Mayr LLK. Hinten dran ist allerdings Stangenware, aber das reicht mir für meine Herzfrequenz
Gruss
Christian

[RinaMat]

Der Druck sollte an beiden Stellen identisch sein, ein LLK ist nicht verbaut.

Nun, dem ist eben nicht so. Zugegeben, der Unterschied wird kaum merkbar sein, aber sobald ein Medium ein Rohr DURCHSTRÖMT kommt es IMMER zu einem Druckabfall. Nur bei einem NICHT fließendem Medium ist dem nicht so!!

Aber warum sollte sich das Ansprechverhalten des Laders hierdurch verbessern?

Aus o.g. Grund. Wenn am Verdichterausgang der Abregeldruck erreicht wird und somit das Wastegate öffnet, ist aus o.g. Grund bei der Drosselklappe noch nicht der volle Druck erreicht (bzw. durch den Druckverlust wird er dort NIE erreicht). Bei Regelungen gilt immer dass die Regelgröße für die Rückkopplung dort abgenommen wird, wo sie auch BENÖTIGT wird, in diesem Fall nahe bei den Zylindern. Dort wird übrigens auch der Druck für die LDA-Regelung der RESP abgenommen.

Aber bitte, hier gehts ums letzte Quäntchen wenn man alles richtig machen möchte, ein merkbarer Unterschied wird daraus kaum resultieren...

Bau mal probehalber eine Drossel in die Zuleitung zum Wastegate, so mit vielleicht ner 1mm Bohrung oder so

Das hat übrigens den selben Effekt wie den Schlauch zur Druckdose zu verlängern, ist aber wesentlich eleganter. Das kann aber nur ein Versuch sein, die Rückkopplung zu Verzögern kann bei einem ohnehin bereits schwingenden Regelsystem das Problem massiv verschlechtern ...

wobei warscheinlich das eher eine Druckaufbauverzögerung und kein wirklicher Abfall sein dürfte ... müsste man mal empirisch ermitteln

Einfache Physik (da braucht es kein empirisches Ermitteln - ausser für die tatsächlich auftretenden absoluten Werte) - es tritt beides auf!
Druckaufbauverzögerung: Klar, es muss der gesamte Ansaugtrakt "aufgeblasen" werden!
Druckabfall: Tritt, siehe oben, SICHER auch auf. Das ist so bei einem strömenden Medium, weil Reibung des Mediums an der Wand des durchströmten Rohres auftritt! Hatte hier noch niemand einen längeren 1/2Zoll Gartenschlauch in der Hand und sich gewundert, dass am Ende der Austrittsdruck des Wassers gering ist? Schlauch kürzen verbessert die Lage, ebenso wie Schlauchdurchmesser erhöhen ...

[HJ61-Freak]

Bei Regelungen gilt immer dass die Regelgröße für die Rückkopplung dort abgenommen wird, wo sie auch BENÖTIGT wird, in diesem Fall nahe bei den Zylindern.

Das ist die Frage, ob die Regelung der Begrenzung des Ladedrucks dem Schutz des Motors (= Begrenzung der Zylinderfüllung) oder aber dem Schutz des Turboladers (= Begrenzung des Ladedrucks) dienen soll. Anders herum formuliert: Der Umstand, dass die Regelgröße für die Rückkopplung zum Wastegate direkt an der Druckseite des Turboladers abgenommen wird, hat meiner Meinung nach nur zwei mögliche Ursachen:

1. Der Turbolader soll sicher vor Überlastung geschützt werden.
2. Aus produktionstechnischen Gründen soll die Einheit "Turbolader" als ein in sich geschlossenes System angeliefert und verbaut werden. Es braucht insoweit kein Schlauch vom Ansaugtrakt zum Wastegate verlegt werden, was definitiv Produktionskosten spart.

Druckabfall: Tritt, siehe oben, SICHER auch auf. Das ist so bei einem strömenden Medium, weil Reibung des Mediums an der Wand des durchströmten Rohres auftritt! Hatte hier noch niemand einen längeren 1/2Zoll Gartenschlauch in der Hand und sich gewundert, dass am Ende der Austrittsdruck des Wassers gering ist? Schlauch kürzen verbessert die Lage, ebenso wie Schlauchdurchmesser erhöhen ...

Das stimmst schon, nur dass das komprimierte Gas - was sich durch die Komprimierung zunächst einmal wie deutlich schneller strömendes, nicht komprimiertes Gas verhält und somit, bei ansonsten unveränderten Rahmenbedingungen, noch größere Druckverluste erleidet - auch bei einem aufgeladenen Dieselmotor eben nicht linear strömt, sondern vielmehr eine schwingende Gassäule gegeben ist. Durch diese Schwingungen kommt es zu partiellen Druckschwankungen, die aber bei Betrachtung des verfügbaren Drehzahlbandes des Motors über die gesamten Länge des Ansaugtraktes weder lagestabil noch der Höhe nach identisch sind. Durch geschickte Auslegung des Ansaugtraktes läßt sich damit - auch bei Verwendung eines Turboladers - ein Druckanstieg im Bereich des Einlaßventils für bestimmte Drehzahlen erreichen, eine sogenannte Resonanzaufladung. Das mag im Übrigen auch der Grund sein, dass man herstellerseitig die Regelgröße für das Wastegate möglichst eng am Turboladerausgang abgegriffen hat, um eben die Messung möglichst nicht durch partielle Druckschwankungen zu verfälschen und damit den Turbolader zu gefährden bzw. zu früh abzuregeln.

Gruß

Florian

[RinaMat]

Der Turbolader soll sicher vor Überlastung geschützt werden

Möglich. Fakt ist natürlich dass bei langen Ansaugwegen (z.B. mit LLK) im von mir vorgeschlagenen Fall etwas "überdreht" (das sprichst du ja hier an), bis eben der gesamte Ansaugweg "aufgeblasen" ist (und eben erst dann das Wastegate öffnet).

Resonanzaufladung

Die liegt hier aber (höchstwahrscheinlich) GAR nicht vor. Die gesamte Gestaltung des Ansaugtraktes ist ENTGEGEN jeder Resonanzaufladung ausgelegt (enger Drosselklappenquerschnitt, danach hohes Luftvolumen im Luftsammler bis zu den Ventilen)!

[Ozymandias]

Den Turbolader schützen?
Wovor denn?

Wenn dann muss man den Motor schützen vor zu hohem Ladedruck oder.

Grüße Ozy

[HJ61-Freak]

Die gesamte Gestaltung des Ansaugtraktes ist ENTGEGEN jeder Resonanzaufladung ausgelegt (enger Drosselklappenquerschnitt, danach hohes Luftvolumen im Luftsammler bis zu den Ventilen)!

Die Schnürung an der Drosselklappe wird wohl aber auch dazu führen, dass sich vor der Drosselklappe ein gewisser Staudruck aufbaut und der Druck damit dort vermutlich höher ist, wie am Ausgang des Turboladers. Hinter der Dosselklappenschnürung wird der Druck dann vermutlich abfallen, wegen des riesigen Volumen des Luftsammlers.

Aber egal, ich werde die Schwankungen mal weiter beobachten und erst einmal den Druckminderer reinigen. Dann vielleicht mal eine zusätzliche Schnürung in die Steuerleitung des Wastegate einbauen oder den Abnahmepunkt dieser Leitung verlegen.

Gruß

Florian

[RinaMat]

Den Turbolader schützen?

Den Turbo musst du vor zu hohen Drehzahlen schützen (das meinte ich o.a. mit "überdreht").

und der Druck damit dort vermutlich höher ist, wie am Ausgang des Turboladers

Möglich, aber denkbar unwahrscheinlich. Nur weil eine engere Stelle in einem Rohr ist steigt dort bitte NICHT der Gesamtdruck (wo käme denn auch die zusätzliche Kraft her?). Lustigerweise sinkt der (statische) Druck (obwohl es hier natürlich schon um ein fließendes Medium geht) an der engeren Stelle sogar, siehe hierzu auch "aerodynamisches Paradoxon" ..

[Ozymandias]

Hm, das mit der Drehzahl muss dann aber Toyota spezifisch sein.
Ich weiss von meinem dass ab rund 3000 MüM das Wastegate komplett geschlossen ist und der Lader an seiner technischen Höchstdrehzahl arbeitet.
Oder anders gesagt, bis 3000m gibts die volle Leistung, darüber abnehmend.

[HJ61-Freak]

Oder anders gesagt, bis 3000m gibts die volle Leistung, darüber abnehmend.

Im 12H-T regelt das Wastegate selbst bei einem maximalen Ladedruck von 0,95 bar (werksseitig nur 0,55 bar) und einer Höhe von 5.000 m üNn unter Vollast bis zu einer Motordrehzahl von ca. 3.200 U/min noch ab. Dies konnte ich selbst an meinem Fahrzeug beobachten. Der Lader arbeitet dabei aber bereits in einem sehr kritischen Bereich, die Geräuschentwicklung ist abartig und erinnert entfernt an einem im Leerlauf drehenden kleinen Winkelschleifer von der billigen Sorte.

Gruß

Florian

[Ozymandias]

Hoi Flori

Ja ich habe in der Zwischzeit mal gegoogelt dazu, das überdrehen scheint tatsächlich ein Problem zu sein bei gewissen Vorfällen. Im Regelbetrieb wird es aber nie erwähnt.
Eher bei abgerutschtem Laderschlauch bzw. Turbo oder Motorschaden wenn der anfängt Öl zu verheizen, Stichwort Runaway Engine.

Grüße Ozy

[fordfahrer]

Hi,
ich hab auch noch mal gelesen - eine Messung wäre schon mal interessant, da die Rohrreibung, insbesondere auch noch mit den Biegungen schon sehr starken Einfluss auf den Druckverlust hat. Es ist davon auszugehen, dass am Ende schon bedeutent weniger Druck ankommt, als der Lader produziert. Insbesondere beim LLK mit den vielen Kurven und den Materialübergängen Schlauch zu Metallrohr, werden sicher auch noch Verwirbelungen entstehen, die zu zusätzlichen Druckverlusten führen. Insofern scheint eine Wastegatesteuerung näher am "Motoreingang" sinnvoll.
Es kann natürlich auch sein, dass der Hersteller bei der Auslegung diese Verluste schon mit einkalkuliert hatte ... .
Müsst ich mal ein 2. Manometer installieren oder mal zwei Messaufnehmer anbringen und eine Protokollfahrt machen ... .
Gruss
Christian
hier sieht man, dass sowohl die Flussgeschwindigkeit, als auch der Durchmesser durchaus interessant sind...
wiki->

Dabei ist:

\rho Dichte (SI-Einheit: kg/m3)

u mittlere Strömungsgeschwindigkeit (SI-Einheit: m/s)

\lambda Rohrreibungszahl

l Länge der Rohrleitung (SI-Einheit: m)

d Innendurchmesser der Rohrleitung (SI-Einheit m)

\zeta Druckverlustbeiwert

h geodätische Höhe von einem gewählten Bezugspunkt (SI-Einheit: m)

g Schwerebeschleunigung (SI-Einheit: m/s2)

[Just 8]

...da die Rohrreibung, insbesondere auch noch mit den Biegungen schon sehr starken Einfluss auf den Druckverlust hat. Es ist davon auszugehen, dass am Ende schon bedeutent weniger Druck ankommt, als der Lader produziert. Insbesondere beim LLK mit den vielen Kurven und den Materialübergängen Schlauch zu Metallrohr, werden sicher auch noch Verwirbelungen entstehen, die zu zusätzlichen Druckverlusten führen.

...das ist altbekannt. Nicht umsonst sollte der Weg vom Turbo so kurz und gerade gehalten werden wie möglich. Wobei weniger der Druckverlust sich als solches bemerkbar macht, als das verzögerte Ansprechen des Motors.

Aus genanntem Grund ist die Platzierung des LLK auf dem Motor auch der effektivste Platz - sollte dann aber ein WtA sein. ..