Subaru Community

Der nachfolgende Text richtet sich an alle Fahrer eines getunten Subaru Forester XT, Legacy GT, Impreza GT, Impreza WRX und im besonderen STi (serienmäßig wie auch getunt).

Mir ist bewusst, dass ich hier bezüglich der Konstruktion des TMIC etwas ähnliches (Anströmung des LLK bis ~230km/h) geschrieben habe. Dabei ging es aber ausschließlich um die Anströmung des LLK’s bei höheren Geschwindigkeiten. Deshalb ist aber noch lange keine Aussage über dessen Kühlleistung möglich.
Mir ging jetzt aber aufgrund von Logs, die ich sah (bspw. von @ben_der: ), ein Lichtlein auf und möchte meine Erkenntnisse mit euch teilen.
Bei diesen Logs wurden mehrere Motordaten aufgenommen. Dies waren unter anderem die Drehzahl, der Ladedruck und die IAT (Intake Air Temperature), also die Lufttemperatur nach dem Ladeluftkühler.
Dazu muss man wissen, dass bei einem normalen Subaru-Turbo die Lufttemperatur der Ansaugluft zusammen mit der Luftmasse nach dem Luftfilter ermittelt wird. Anschließend wird die Luft vom Turbo angesaugt, wo sie verdichtet wird, was zu einer Erwärmung führt. Danach geht es durch den Ladeluftkühler, wo die heiße Luft gekühlt wird, und abschließend in die Zylinderköpfe/Brennräume.

Der Grad der Erwärmung im Turbo und der Abkühlung im LLK sind für einen normalen Subaru unbekannt.
Im Steuergerät wird nur die Ansauglufttemperatur verarbeitet. Es kann also gar nicht wissen wie heiß die Luft ist, die gerade in die Brennräume gelangt.
Daher haben einige ihren Sensor für die Lufttemperatur nach den LLK verlegt und messen die wahre "Ansauglufttemperatur", die IAT.

So auch @-SCHNITZEL-: dessen Log von seinem Hatchback STi mit serienmäßigem VF48 Turbo hier abgebildet ist:

Die rote Linie stellt die Drehzahl dar, die blaue den Ladedruck und die grüne die IAT.
Die Messung erfolgte bei ~6°C Außentemperatur.
Wie man erkennen kann, steigt die IAT (von ~23°C auf ~36°C) unter Vollgas über mehrere Gänge an, trotz dem, dass die Geschwindigkeit steigt.
(Ja, im fünften Gang sinkt sie wieder ab. Dies hängt zum einen an der Drehzahlreduktion aufgrund des Schaltvorgangs vom vierten in den fünften Gang und des Weiteren wurde der fünfte Gang nicht voll durch beschleunigt. Sie wären sonst wieder sehr schnell angestiegen.)
Es ist zwar erkennbar, dass der LLK offensichtlich angeströmt wird, die Kühlung aber nicht effizient genug ist um für eine gleichbleibende, niedrige IAT zu sorgen.

Der folgende Log stammt von @ben_der: seinem UK-spec Blobeye WRX STi mit VF35 Turbo.

Er stammt vom Lauf der German TimeAttack Masters auf dem Hockenheimring letzte Woche, bei dem er dritter in seiner Klasse wurde!
Während der Messung waren es ~13°C Außentemperatur. Das Log zeigt einen Abschnitt einer Runde des HHR in Kurzanbindung mit Schikane.
Zwichen 1:48 und 2:00 kann er Vollgas geben. Aufgrund der Verringerung der Geschwindigkeit nach dieser Geraden auf ~50 km/h, wird dies wohl die Kurzanbindung vor der Schikane gewesen sein. In diesem Log schwanken seine IAT zwischen ~30°C und ~48°C erreicht.


Kernaussage:
Je länger man Vollgas fährt (auf dem Track oder der Autobahn), desto größer wird auch die IAT bis diese irgendwann einen Punkt erreicht hat, an dem der LLK sie bei gleichbleibender Last (bspw. Vmax erreicht) konstant halten kann.
Jederzeit kann natürlich auch die Last (durch den Fahrer) gesenkt werden. Der Turbo muss dann nicht mehr so viel Arbeit verrichten, was wiederum zu einer Senkung der Erwärmung durch diesen und dadurch zur Senkung der IAT führt.
Da dem Steuergerät diese wahren IAT aber unbekannt ist, wird die Ansauglufttemperatur gemessen, vermutlich mit einem "Schätzwert" bzw. "Erfahrungswert" des Mappers addiert und dazu kommt noch ein gewisser Sicherheitsfaktor,
damit das Steuergerät eine gewisse IAT annimmt und dem entsprechend ein bestimmtes Kennfeld für den entsprechenden Zündwinkel hinterlegt ist.

Wird nun diese angenommene IAT aufgrund von anhaltendem Vollgas überschritten, greift vielleicht die Klopfregelung ein und reduziert die Zündung. (Dass der Fahrer die fehlende Leistung merkt, wage ich zu bezweifeln.)
Ich schreibe vielleicht, weil laut @Alex182: die Klopfregelung bspw. bei der OEM Map eines 2005er EDM STi ab 6.000 U/min oder 2,6 Gramm Luftmasse pro Umdrehung (schafft die OEM Map nicht, da das ~320 PS entspricht) ABSCHALTET!!!
Hallo klopfende Verbrennung!

Wird weiterhin Vollgas gegeben, kann es dazu kommen, dass die wahren IAT so heiß werden, dass es unter Umständen trotz der Rücknahme der Zündung zu einer klopfenden Verbrennung kommt.
(Siehe Log oben, wie schnell dort 36°C Grad bei 6 Grad Außentemperatur erreicht werden. Was passiert wohl bei anhaltendem Vollgas auf der Autobahn bei 35°C im Sommer!?)
Da spielen aber noch ein paar weitere Einflussgrößen wie unter anderem die Sicherheit der Map gegen Klopfen (um wie viel wird die Zündung wann reduziert, eingespritzte Treibstoffmenge),
die Oktanzahl des verwendeten Treibstoffs, die Wassertemperatur, das Brennraumdesign, die Bohrung (EJ25 sind viel empfindlicher), die Temperatur des Treibstoffs usw. eine Rolle.

Kritisch für die Verbrennung wird es in Abhängigkeit der anderen, genannten Faktoren wohl ab einer wahren IAT von ~50-60°C.

Diese hohen IAT kann man natürlich umgehen indem man auf FMIC umrüstet.
Der nachfolgende Log stammt von einem Mazda 323 GT-R mit dem FMIC eines Evo 6. Gefahren wurde mit 1,8 bar und somit ~380 PS.

Was uns jetzt hier interessiert ist das oberste Diagramm und die relativ waagerechte, blaue Linie.
Die IAT schwanken zwischen 37°C und 53°C, und das wohl gemerkt wurde hier bei ~30°C Außentemperatur.
Besonders interessant ist, dass die IAT in dem größten, hier gefahrenen(geloggten) Gang nicht länger ansteigen sondern konstant bleiben.

Alex (@Alex182: ) von TrackToys fährt bspw. in seinem Blobeye einen EFR6758 Twinscroll-Lader. Da dieser „rotated“ ist, hat er einen FMIC.
Bei Gelegenheit postet er ja ein zu Ben oder Schnitzel vergleichbares Log.

Alternativ kann man auch um den TMIC herum die Einflussfaktoren auf die Verbrennung optimieren. Als erste Maßnahme kann man wie bereits beschrieben die wahre IAT messen und hochoktanigen Sprit fahren.
Dies hilft aber nur insoweit, dass eine Rücknahme der Zündung durch die Klopfregelung ein Klopfen verhindern kann (viel Leistung, kleiner LLK). Ggf. muss eine klopfende Verbrennung bei extrem hohen IAT zusätzlich durch das Anfetten des Gemischs vermieden werden.
(Anmerkung: Das Anfetten scheint aber nur eine theoretische Lösung zu sein, da dies das OEM Steuergerät nicht hergibt. Es gäbe nur die Möglichkeit prinzipiell fetter in bestimmten Drehzahlbereichen bei entsprechender Last zu fahren.)

Besser wäre es die IAT systematisch zu senken, diese zu messen und eine anständige, sichere Map zu fahren. Die OEM Map schaltet, wie oben bereits beschrieben, unter bestimmten Voraussetzungen die Klopfregelung komplett ab.
Des Weiteren sind die OEM Maps für das geforderte Abgasverhalten eher mager im oberen Drehzahlbereich ausgelegt.
=> schlecht + schlecht = Ringlands oder geschmolzene Kolben

Beides kann ein guter Mapper entsprechend ändern, sodass die Klopfregelung bis kurz vor dem Drehzahlbegrenzer aktiv ist und die Abgastemperaturen (magere Verbrennung) nicht zu hoch werden.
Man erhält somit beim Mappen (durch fachkundige Hand) wirklich ein besseres Auto, das sogar noch mehr Spaß macht, da es mehr Leistung erzeugt und das auch noch klopffester als OEM ist!

Nachfolgend ein paar mögliche Maßnahmen zur Senkung der IAT bzw. Reduktion der Klopfneigung (die Reihenfolge der Aufzählung stellt in keinster Weise eine Priorisierung dar und hat keinen Anspruch auf Vollständigkeit):
1. größerer, qualitativ hochwertiger TMIC und dessen Anströmung durch entsprechendes Luftleitblech unter der entsprechenden (großen) Lufthutze sicherstellen
(der LLK vom Hatchback STi ist bspw. größer als die der Newage STi Modelle.)

2. zusätzliche Kühlung der Ladeluft
a) lastabhängige Wasser-Ethanol-Einspritzung
b) Verwendung des Wasser I/C-Sprays bei hohen IAT’s
(Vielleicht hat ja jemand mal ein Log davon?)

3. Temperatur im Motorraum (under-hood-temperatures) senken
a) Umwickeln des Krümmers, Uppipe und Downpipe mit Hitzeschutzband
b) keramische Beschichtung (thermische Barriere) des Krümmers (innen und außen), der Uppipe (innen und außen) und des Abgasgehäuses (außen) des Turbos
c) besseres Hitzeschutzblech für den Turbo nutzen (bspw. das originale optimieren in dem auf die Innenseite goldenes, reflektierendes Klebeband geklebt wird)
d) oder eine Turbowindel verwenden

Quelle
Anmerkung: Dort wird von °Fahrenheit geschrieben und nur vom Cruisen bzw. in der Stadt fahren berichtet. Von WOT ist da noch gar nicht die Rede.
e) Haubenentlüftung siehe GC8/GF8, Carbonhauben usw.
So zum Beispiel auch diese zwei Rally-Hatchbacks. Der eine hat sogar noch zwei Öffnungen mehr.

Die Erhebungen um die Öffnungen sollen die Luft so über der Öffnungen verwirbeln, dass dort ein Venturi-Effekt entsteht und die Luft regelrecht aus dem Motorraum gesaugt wird.

4. Durchfluss durch den LLK erhöhen indem die Druckdifferenz gesteigert wird
Die Haubenentlüftung der GC8/GF8 (sofern offen) sollte nicht nur zu einer Senkung der Temperaturen im Motorraum führen, sondern auch den vorhandenen Druck im Motorraum und dadurch den vorhandenen Druck unterhalb des LLK reduzieren. Dies sollte zu einem gesteigerten Durchfluss kalter (Umgebungs-)Luft führen und somit die Kühlleistung des LLK steigern. (Es wollen aber wohl die wenigsten ihre Hauben zersägen!?)
Vielleicht hat ja jemand mit Haubenentlüftung Logs seiner IAT mit offener/geschlossener Entlüftung, die dies bestätigen?

5. Temperatur des eingespritzten Treibstoffs reduzieren
a) Treibstoffleitung vor der Wärme im Motorraum isolieren
b) Treibstoffkühler verbauen

6. Motorkühlung optimieren
a) großen Alu-Wasserkühler verbauen (die Endtanks aus Kunststoff reißen gern mal mit steigendem Alter)
b) externen Ölkühler zusätzlich zum Öl-Wasser-Wärmetauscher verbauen

Ich möchte @-SCHNITZEL-: und @ben_der: danken, dass sie ihre Logs zur Verfügung gestellt haben.
(Dieser Text wurde mit technischen Informationen von @Alex182: komplettiert. Nochmals danke dafür!)

Sollte jemand ähnliche oder gar dem entgegen sprechende Erkenntnisse samt Logs der IAT haben, ist er natürlich herzlich eingeladen diese hier zu teilen.

Des Weiteren sind die IAT’s nur ein Einflussfaktor. Nur weil diese gering sind, heißt das noch lange nicht, dass der Motor auch wirklich hält, wenn man mit >250 km/h über die Bahn donnert.

Mit bollernden Grüßen,
Felix

@montoya_cul:
Allerdings schrieb ich auch "getunte Legacy" usw. Damit meine ich halt Hardware und natürlich auch Software. Mit deiner OEM Map gibt es nun mal keine Probleme. Wobei JDM Modelle für den deutschen Sprit ja ehh gemappt werden sollten
Probleme mit der OEM Map gibt's erst wirklich ab dem EJ25 und der Leistung vom STi.
Aber deine Klopfregelung durfte trotzdem abgeschaltet werden, deutlich bevor du dein Drehzahlbegrenzer erreichst.

Das Problem mit dem TMIC und den "unbekannten", wahren IAT haben aber alle.
Viel Spaß, wenn du im Stau stehst und sobald es wieder rollt den Pin voll durchtrittst...
Lieber erst nen paar hundert Meter noch gemütlich rollen lassen, damit der LLK arbeiten kann.

P.S. Die Verwendung einer mindestens 70mm Anlage ab Turbo erachte ich bei 300 PS, eher 350 PS aufwärts als selbstverständlich. Es wird hier wohl keiner mit der originalen STi-AGA mit ner Map und >350 PS fahren!?
Das ein FMIC auch gewisse Nachteile hat, sollte klar sein. Allerdings kann man bei nem FMIC in die Haube so ne riesige Öffnung vorne quer rein machen, dass die reduzierte Kühlung des Wasserkühlers durch erhöhten/erleichterten Durchfluss weitestgehend kompensiert werden sollte.
@Alex182: kann ja mal berichten ob er Probleme mit seiner Wassertemperatur hat. Meines Wissens nah fährt er zumindest auch Rennstrecke mit seinem STi.