Sportauspuff Carrera 3.2 Cabrio

[tiras]

Hallo Martin,

ich hatte im Beitrag Nr. 56 schon 'mal geschrieben, dass mir die Gemischabmagerung durch den geringeren Staudruck nicht einleuchtet. In diesem Zusammenhang hatte ich die Lambdaregelung kurz angerissen. Ich mach's jetzt noch 'mal etwas ausführlicher und hoffentlich verständlich.

Es ist nicht so, dass im Kat irgendwie Sauerstoff gespeichert wird.

Er wandelt die drei Schadstoffe CO, HC (Kohlenwasserstoffe aus unverbranntem Kraftstoff) und NOx (Stickoxyde) in die Produkte Wasser(dampf) und Kohlendioxyd um. Dazu benötigt er ein sog. "stöchiometrisches" Verhältnis aus Kraftstoffmasse und Luftmasse, nämlich 14,7kg Luft auf ein kg Kraftstoff (Lambda=1). Wenn diese Massen im Brennraum reagieren, kommt im Abgaskrümmer vor dem Kat (wo die Lambdasonde sitzt) Abgas mit den "korrekten" Massen der drei o.g. Schadstoffe an. Diese reagieren im Kat miteinander durch Oxidation und Reduktion so, dass die Schadstoffmasse am Endrohr minimal ist. Läuft die Verbrennung zu fett (=zu geringe Luftmenge =Lambda kleiner 1) kann die Reaktion der drei o.g. Schadstoffe im Kat nur unzureichend erfolgen, und es entfleuchen dem Endrohr mehr Schadstoffe.

Bei einer zu fetten Verbrennung ist der Restsauerstoff im Abgas, und nur den misst die Lambdasonde, zu gering. Aus der Höhe der elektrischen Spannung, die die Lambdasonde an das STG schickt erkennt die DME, dass abzumagern ist. Daraufhin werden die Öffnungszeiten der Einspritzventile verkürzt, das so produzierte Gemisch (mager) führt zu einer Verbrennung, bei der im Abgas (immer vor Kat) ein erhöhter Restsauerstoffgehalt gemessen wird. Ein neues Spannungssignal an die DME lässt diese dann wieder anfetten. So geht die Regelung immer weiter um den Idealwert von Lambda=1 herum..

Bei Volllast wird die Regelung ausgesetzt, da durch ein fetteres Gemisch eine niedrigere Brennraumtemperatur erreicht werden soll.

Wie schon früher geschrieben, bin ich sehr auf echte Lambdawerte (vor dem Kat) bei Volllast gespannt. Rainer erwähnte ja eine Abmagerung durch den geringeren Strömungswiderstand von Metallkat und/oder Sportauspuff.
Dazu müsste allerdings das Fahrzeug auf einem Leistungsprüfstand gemessen werden, notfalls im 5. Gang und Maximalgeschwindigkeit. Werte aus den unteren Gängen, bei denen nicht gegen die maximalen Fahrwiderstände "angearbeitet" wird, sind nach meiner Kenntnis nicht aussagekräftig.

Grüße
Klaus

[typ86]

Hallo Klaus,
vielen Dank für Deinen Beitrag und den Versuch mir die Zusammenhänge kalrer zu machen.

Ehrlich gesagt bin jetzt aber doch auch verwirrt.

Du schreibst:

Zitat von tiras

.........
Es ist nicht so, dass im Kat irgendwie Sauerstoff gespeichert wird.
.......
Grüße
Klaus

Bei meinen Recherchen bin ich auf die Seite die ich oben verklinkt habe gestoßen in der es heist:
"......... Durch die ständige Regelung (fett/mager) entstehen Sauerstoffschübe und dadurch werden Spannungssprünge ausgelöst. Durch die hohe Sauerstoffspeicherfähigkeit des Kats befindet sich aber nach dem Katalysator kaum noch Restsauerstoff. Dies hat zur Folge, dass die Regelsonde Spannungssprünge anzeigt, während die Monitorsonde nahezu konstante (gedämpfte) Spannung anzeigt......"

Auch hier wird das so beschrieben:

"Moderne Drei-Wege-Katalysatoren enthalten auch das Element Cer, welches hauptsächlich als Sauerstoffspeicher fungiert. Wenn das Abgas zeitweise einen Sauerstoffüberschuss aufweist (ein zu hohes λ), kann das Cer diesen Sauerstoff speichern und in späteren Phasen mit etwas zu fettem Gemisch wieder freisetzen. Zusätzlich wirkt das Cer auch direkt katalytisch gegen Kohlenmonoxid."

https://www.energie-lexikon.info/drei_wege_katalysator.html

Oder ist es so, dass diese Sauerstofffähogkeit nur bei modernen Kats gegen ist ?

In meinem Diagram oben findest Du übrigens auch Werte "vor Kat", aber eben mir Serienendtopf. Allerdings kommen mir die Werte immer noch sehr mager vor.


Ach ja, bzgl. Fahrwiederstände:
Natürlich ist es am besten, wenn man auf einem Prüftsand den Motor solange wie möglich statioär in einem Betriebspunkt betreiben kann. Im ersten Gang ruck zuck durchzubeschleunigen hilft nicht viel weiter. 5. Gang ENdgeschwindigkeit liefert natürlich nur begrenzt Infromationen, weil das nur eine Drehzahl ist.
Zumindest bei Fahrzeugen mit Vergaser und ohne Kat habe ich bisher mit der Kompromißlösung "im 3. oder 4. Gang mit Vollgas durch den Drehzahlbereich beschleuingen" ganz gute Erfahrung gemacht. Wie gesagt, ein Kompromiß, aber sicher besser als nichts.




Gruß

Martin

[tiras]

Hallo Martin,


meine Aussagen bezogen sich auf Abgasnachbehandlung Ende der 1980er Jahre, Schadstoffklasse max. Euro2, wie beim 3,2er G-Modell.
Eine Lambdasonde zum Monitoring gab's da noch nicht. Als katalytischer Werkstoff wurde Platin und Rhodium engesetzt, Cer kam nach meiner Kenntnis erst später.


Grüße
Klaus

[typ86]

Hallo Klaus,
danke für die Aufklärung, dann gillt das mit der Sauerstoffspeicherung für unsere G-Modellnoch nicht.


Bleibt die Frage;
Unter Vollast (Lamnda <0,9, kein Sauerstoffüberschuss), ändert da der Kat noch etwas am Sauerstoffgehalt / Lambdawert ?
Oder ist es so, dass wenn der Motor sowieso deutlich fetter als Lambda 1 läuft, kein Sauerstoffüberschuß zur Reaktion im Kat bereitsteht und sich somit der Lambda-Wert / Sauerstoffgehalt vor und nach dem kat nicht unterscheiden ?


Gruß


Martin

[tiras]

Hallo Martin,


hier ist die Funktion der Kats unserer 11er ganz gut beschrieben:
https://www.swisseduc.ch/chemie/vort...kat_folien.pdf


Wenn bei Volllastanfettung nach der Verbrennung zu wenig Restsauerstoff vorhanden ist, können die Schadstoffe nicht in ihrer gesamten Masse oxidiert werden, also kommt am Endrohr mehr "Schadstoff" heraus.
Inwieweit hier eine Lambdamessung vor und nach Kat identische oder unterschiedliche Sauerstoff-Werte zeigt, würde mich auch interessieren...


(du hast pn)



Gruß
Klaus

[Norden-911]

Moin zusammen,

hier ist ja viel passiert. Sorry, mir fehlt leider immer etwas die Zeit simultan zu antworten.

Ja, die DME mit dem Keramik-KAT kann natürlich nicht so die Abgase reinigen wie heutzutage. Auch die DME Regelung ist antiquiert. Beachtet die uralte Sprungsonde. Die kann nur 2 Werte mit 0,1V mager und 0,9V fett. Sie erzeugt 2 Spannungen und schaltet also nur die DME und letztendlich die Einspritzdüsen ein oder aus, aber nur in Teillast. Mehr nicht. Hinter dem KAT, wenn er ok ist und auch effektiv genug, sieht man an der Ein- und Ausschaltung in Teillast auf Grund des KATs nur einen arithmetischen Mittelwert der Säuberung der Abgase. Danach kamen Widerstandssonden. Diese moderneren Sprungsonden mit mehreren Schaltzuständen oder sogar Breitbandsonden können kontinuierlich unterschiedliche Einspritzmengen regeln. Aber hier egal. Dennoch haben wir mit unseren Umbauten auf einen Metal-KAT schon eine bessere Säuberung der Abgase als mit einem Keramik-KAT und letztendlich eine chemische Speicherung von Restsauerstoff in unseren Metall-KATs, zumindest bei längeren Teillastfahrten bei Lambda 1. Vor allem wichtig für die AU mit erhöhter Standgasmessung um 2.500U. Vorteil der Metall-KATs und Sportabgasanlagen, weniger Zellen bei besseren Abgaswerten und viel geringeren Abgasgegendruck, der bei Ventilüberschneidung und hohem Sog bei einer ganz bestimmten Drehzahl mehr relative Leistung bringen kann.

So und jetzt noch einmal zur erhöhten Abgasgeschwindigkeit auf Grund des geringeren Gegendrucks bei Umbauten von Keramik- auf Metall-KAT bzw. von Normal- auf Sportauspuff. Das gilt für Volllast und auch für Teillast! Bei Teilllast gleicht die DME das aus, daher auch kein Ruckeln. Unsere kleinen popeligen 100- oder 200-Zeller Metall-KATs haben nur die Möglichkeit kleine Mengen an Schadstoffen und nur in Teillast zu reinigen. Das reicht mal gerade für die Abgasuntersuchung. Will man mehr, muss man die Größe des Metall-KATs erhöhen oder die Anzahl der Zellen auf 400 oder mehr erhöhen. Aber wer will das, hauptsache die Karre bekommt mit den originalen Abgaswerten TÜV und der Abgasgegendruck ist gering.

Eigentlich interessiert uns nur der Restsauerstoff in den Abgasen, den dann die Breitbandsonde in inseren externen Lambdamessgeräten genau und im Millisekundenbereich misst. Da interessiert es schon, wie hoch die im 2ten bis 5ten Gang bei Volllastbeschleunigungen sind, denn bei unseren recht auf mager ausgelegten 80er Jahre Motoren haben diese von 0,85 bis 0,9 ihre höchste Leistung. Ein Motortod in Form von verbrannten Auslassventilen oder einem Loch im Kolbenboden auf grund eines zu mageren Gemisches bei Volllast entsteht jedoch nicht beim zeitweisen Beschleunigen, sondern bei Volllast und dauervollgas auf der Autobahn, wenn die Brennräume immer heißer und heißer werden und kein überschüssiger unverbrannter Sprit alles etwas kühlen kann. Also für jemanden der nur Cruised und ab und zu von 0 bis 200 beschleunigt kann nichts mit zu magerem Volllast passieren. Er schenkt lediglich ein paar PS, weil das Gemisch zu mager ist.

Der Anteil an Restsauerstoff bei Volllast beim Beschleunigen und bei Höchstgeschwindigkeit ist gleich. Gilt auch für die Menge an Luft, die der Motor über den Luftfilter und Konstruktion aufnimmt und letztlich verarbeiten kann. Abhilfe wie im Rennsport ist eben nur etwas größere Rohre und vor allem direkt kältere Luft mit mehr Sauerstoffatomen aus dem Fahrtwind. Ich habe viele dieser Unterdruckmessungen in Luftfilterumbauten gemacht. Spielt bei unseren Motoren von der Stange aber kaum eine Rolle. Erst später im Tuning kostet jedes PS mehr 1.000€.

Der Anteil an Restsauerstoff bei Teillast im 5ten Gang bei 100 ist natürlich auf grund des Fahrtwindes anders als bei 180 im 5ten Gang. Man nähert sich von hoher Teillast immer näher dem unterem Volllast.

Martin, unsere kleinen 100-200-Zeller ändern da garnichts. Sie sind in der kurzen und kleinen Ausführung mal gerade für die AU erfolgreich. Ich denke auch, dass er daher nur anfänglich etwas mager läuft. Bedenke aber auch wie lange es dauert bei plötzlich Vollast mit der Füllung der großen Brennräume diese langsame und uralte antiquierte Einspritzanlage.

Sobald ich Zeit habe werde ich mal den Lambdasonden-Rüssel reinklemmen und in allen Lastzuständen messen. Bin auch gespannt was das lambda sagt.

Ich denke nach wie vor, dass bei Umbauten auf Metall-KAT incl. Sportauspuff bei Fahrten bei Vollgas auf der Autobahn unbedingt das Gemisch mittels Chip in der DME angepasst werden muss.

VG
Rainer

[Porsi]

Moinsen,


ich kann den Auspuff von Ruf empfehlen, natürlich nicht ganz günstig aber vom Klang und von der Optik her - finde ich - perfekt Gerade auch wegen der " Zweirohroptik - eins links eins rechts - sieht der Wagen von hinten sehr stimmig aus


Gruß Martin

[Norden-911]

Moin zusammen,


jetzt mal ein kleiner Zwischenbericht. Am letzten Wochenende habe ich mal schnell bei herrlichem Wetter meinen 3.2 mit dem Lambdamessgerät die Gemischwerte abgefahren und eingestellt. CO und Lambda Wert nach Brettschneider.



Hardware:
US 3.2 direkt aus den USA umgebaut von mir auf: 100-Zeller Metall-KAT und Sportauspuff 92.501, beides von DANSK. Neue ORIGINAL BOSCH 0258986502 3-pol LSH-24 Sprungsonde.


Messeinrichtung:
Innovate MTX-L mit LSU 4.9 Breitbandsonde mit originaler Innovate Abgasklemme.



Der Vorteil bei einem Lambdamessgerät gegenüber einem CO-Messgerät liegt darin, dass das Lambdamessgerät noch den Restsauerstoff anzeigt, bei dem ein Hobby CO-Messgerät schon lange 0,00% CO anzeigt. Des weiteren arbeitet der Lambdabreitbandsensor eben alles in Echtzeit.



1.Fahrt:
Bei meiner ersten Lambdamessung beim Fahren hinter dem KAT stellte ich fest, dass meiner etwas zu mager im Teillast läuft, was ich auch schon immer etwas bei noch lauwarmen Motor merkte. Waren nur Lambda 1,1 AFR 16,16. Daher war er bei lauwarmen Motor noch aus dem "Range Gate" raus, in der die DME regeln konnte. Ab warmen Motor pendelte sich durch die Sprungsonde und DME ein Lambda von 1.06 AFR 15,6 an meinem Lambdamessgerät ein, also etwas zu mager, bei sehr geringem Spritverbrauch und zu heißen Abgasen.



In meiner Werkstatt dann vor dem KAT ungeregelt gemessen. Soll 0,6 bis 1,0% CO. Istzustand nur 0,4%. Habe ihn dann auf 0,8% CO 14,17 AFR gestellt. Also im mittleren Sollbereich, weil ggf. der 100-Zeller Metall-KAT nicht so gut die Abgase reinigt wie der originale 400-Zeller Keramik KAT. Aber mit nichten. Der moderne Metall-KAT reinigt perfekt und schnell. Vorteil der Metall-KAT-100Celler-Matrix, eben nur 100mm lang, sehr gute moderne Abgasreinigung, keinen Gegendruck (wie ein Leerrohr) und somit mehr Drehmoment und Durchzug unten und mehr Leistung obenrum.



Dabei probierte ich aus, wie verhält sich das Gemisch bei wie vielen Umdrehungen an der CO-Schraube. Anders als beim 3.0 muss man beim 3.2 ewig drehen um den CO-Wert zu verändern. Bei 0,05 AFR eine ganze Umdrehung, also ca. 0,1% CO vor dem KAT.



2.Fahrt:
Dann wieder mit dem Lambdamessgerät und Breitbandsonde hinter dem KAT und gefahren. Egal ob man Teilllast bei 800U oder 3.000U im Stand oder beim Fahren in irgendeinem Gang oder Fahrtwind, der Lambdawert pendelt sich innhalb einer Sekunde ganz genau immer auf Lambda 1.0 ein und bewegt sich kein Stück! Tolle Lambdasprungsonde-DME-Regelung!



Leerlauf und Teillast: immer 1.00 Lambda, 14.70 AFR, also um 0.003% CO hinter dem KAT

Volllast 2.000U: 13.15 Lambda, 0,895 AFR

Volllast 3.000U: 13.08 Lambda, 0,890 AFR
Volllast 4.000U: 12,96 Lambda, 0,882 AFR
Volllast 5.000U: 12,59 Lambda, 0,856 AFR
Volllast 5.500U: 12,51 Lambda, 0,851 AFR

Zwischen 0,9 und 0,85 Lambda hat allgemein ein Motor seine höchste Leistung. Man sieht bei meinem Volllast, dass das Gemisch je höher die Drehzahl wird, um so fetter wird es. Ich denke, dass der Restsauerstoff im kleinen KAT eher keine Rolle spielt, weiß es aber nicht. Ab ca. 4.000U kommt der bekannte zusätzliche Schub, ausgelöst durch die Schwingrohr Aufladung des Resonanz-Ansaugsystems, also mehr Ansaugluft mit mehr Sprit bei einem Lambdawert auf ideale 0,85 bzw. 12,5 AFR ergibt mehr Leistung. Herrlich wie er dann beschleunigt.


Also von Abmagerung mit dem Umbau von Keramik-400Zeller mit Serienauspuff auf 100-Zeller Metall-KAT mit Sportauspuff 92.501 keine Rede. Wichtig ist, dass der Motor mit einem 3-Wege KAT im Leerlauf und Teilllast mager bei Lambda 1.0 und bei Volllast fetten 0,9 bis 0,85 betrieben wird. Und genau das macht meiner. Ein Chiptuning ist bei meinem 3.2 völlig überflüssig.


Ein AFR-Lambda-Diagramm per Notebook fahre ich das nächste Mal ab.



Gruß
Rainer