Leistungssteigerung V8 Vantage 4.3L & 4.7L

[Superman]

Hallo zusammen,

wie versprochen, hier meine Wortmeldung zum Thema Leistungssteigerung. Es handelt sich hierbei um die Übersetzung eines Textes, im Original von „Bamford Mike“, publiziert im Forum von Bamford Rose http://forum.bamfordrose.com . Ich habe mich für die Übersetzung entschieden, da Mike auch gut nachvollziehbare Beispiele beschreibt und ich es selbst nicht hätte besser zusammen fassen können. Ferner wurde dies von jemandem publiziert, der nichts davon hat Leistungssteigerungen klein zu reden, da er sie selber anbietet.

Aston Martin V8 Vantage performance improvement
by Bamford_Mike » Fri Jul 08, 2011 10:47 pm

Auspuffanlage:
Der Austausch des Serienschalldämpfers mit Upgrade auf ein Sport-System scheint eine sehr beliebte Modifikation zu sein. Ein Grund hierfür ist die Suche nach mehr Leistung und der Suche nach einem persönlichen Auspuff Sound, da die originale Anlage unter bestimmten Umständen “leise” geschaltet wird, um den gesetzlichen Bestimmungen, bezüglich der Lautstärke in den unterschiedlichen Märkten, gerecht zu werden. Die einfachste Lösung dies zu umgehen, ist das Entfernen der Sicherung 22 bzw. 15 im Kofferraum-Sicherungskasten. Dies führt dazu, dass der Bypass von der Elektronik (Motormanagement) nicht mehr geschlossen werden kann und somit der Auspuffsound bei langsamer Fahrt nicht mehr unterdrückt wird. Hierdurch wird allerdings keine Mehrleistung generiert. Dieser Eindruck ist rein subjektiv und entsteht lediglich durch den geänderten Auspuffton.

Für die Besitzer, welche diese Modifikation bereits vorgenommen haben, aber noch auf der Suche nach einem anderen Motorsound sind, ist die nächste Stufe die Montage eines Zubehör-Endschalldämpfers. In Bezug auf Klangqualität, gibt es kein richtig oder falsch, hier entscheiden persönliche Vorlieben und jede Marke tut etwas anderes, vom amerikanischen Muscle-Car V8 brabbeln bis hin zu einer mehr europäischen Race Car Abstimmung. Da der Motorsound von Zubehör-Schalldämpfern unweigerlich lauter sein wird als der durch Entfernen der Sicherung 22 bzw. 15, wird der Fahrer noch einmal das Gefühl eines Leistungsgewinns haben, aber in der Realität ist Leistungssteigerung etwas diffiziler. Der prägnantere (lautere) Auspuffton wird durch interne Designänderungen, welche eine Verringerung des Abgasgegendrucks verursachen, erreicht. Das Resultat dieser Modifikation ist eine Mehrleistung, jedoch wird diese vom Fahrer höher empfunden als die tatsächlich am Schwungrad bzw. Hinterrad gemessene. Aus diesem Grunde geben Zubehör Hersteller auch gern einen höheren Leistungsgewinn, als realistisch erreicht, an. Im Allgemeinen geht man heute davon aus, dass bei einem industriell gefertigten Motor, mit einer Literleistung von annähernd 100 bhp* (brake horse power), die Abgasanlage einen Gegendruck von ca. 10 KPa (Kilo Pascal) erzeugt. Gleichfalls geht man von einem Leistungsgewinn von 0,7 bhp pro 1 KPa Senkung des Systemgegendrucks aus. Dies bedeutet, dass selbst wenn man die Schalldämpfer komplett entfernt und die Abgase durch einfache Auspuffrohre ins freie leitet, der Leistungsgewinn nur maximal ca. 7 bhp beträgt. Die Montage eines Schalldämpfers, egal wie laut, wird immer eine bestimmte Menge an Gegendruck erzeugen und dadurch der Leistungsgewinn immer unterhalb dieser 7 bhp liegen. Gehen wir von einer Reduzierung des Gegendrucks von ca. 5 KPa aus, so beträgt der Leistungsgewinn ca. (5 x 0,7) 3,5 bhp. Jeder der behauptet eine größere Leistungssteigerung zu erzielen rechnet mit der Formel je lauter, je mehr. Sollte die Angabe durch Leistungsdiagramme belegt werden, so sollte deren Entstehung überprüft werden. Über Leistungsmessungen auf Rollenprüfständen werde ich noch gesondert berichten.

Austausch des/der Katalysators/Katalysatoren und Upgrade zu einem Sportsystem ist der nächste Schritt. Jede Katalysatoreinheit im V8 Vantage beherbergt zwei Monolithen. Wenn wir die gleichen, oben genannten Standards zugrunde legen, verursachen Kats für die genannten Motoren einen durchschnittlichen Abgasgegendruck von ca. 12,5 KPa. Der V8 Vantage ist mit je einem dieser Katalysatoren pro Zylinderbank ausgestattet. Somit kommen wir bei der Demontage der Kats, rein mathematisch, auf folgendes Ergebnis: 2 x 12,5 x 0,7 = 17,5 bhp Leistungssteigerung. Es gibt viele Motorsport-Katalysatoren auf dem Markt, die alle irgendeine Form von Katalysatormatrix beinhalten. Wenn wir davon ausgehen, dass wir den Gegendruck, sagen wir um 15 KPa reduzieren können, verbleiben noch 10 KPa. Das heißt die tatsächliche Leistungssteigerung beträgt 15 x 0,7 = 10,5 bhp. Somit wie gehabt, jeder der behauptet eine größere Leistungssteigerung zu erzielen rechnet mit der Formel der Sound bestätigt den Leistungszuwachs.

Um es kurz zusammen zu fassen, wahrgenommene Leistungssteigerung kann enorm sein…, die Realität ist folgende, ungefähr 3,5 bhp durch einen modifizierten Schalldämpfer und ca. 10,5 bhp durch Sport Katalysatoren = 14 bhp. Diese Leistungssteigerung resultiert aus der Reduzierung des Abgasgegendruckes. Dieser Gegendruck baut sich jedoch erst ab ca. 5.500 U/min auf und macht sich ab 6.000 U/min bis zum Erreichen der Drehzahlgrenze signifikant bemerkbar. Die mögliche Leistungssteigerung von 14 bhp in Verbindung mit einem lauten Auspuffsound ist realistisch, bei einer Basisleistung von 380 bhp, nicht spürbar, es sei denn man bewegt sich permanent oberhalb 6.000 U/min.

Die optimale Modifizierung des Auspuffsystems beinhaltet auch die Optimierung der Auspuffkrümmer. Standard beim V8 Vantage ist eine 4-2-1 Konfiguration. Optimal wäre ein 4-1 System welches dasselbe hohe Drehmoment im unteren Drehzahlbereich bereit stellt aber gleichzeitig einen höheren Durchsatz bei maximaler Drehzahl gewährleistet. (4-2-1 Konfigurationen offerieren besseres Drehmoment bei niedriger Drehzahl auf Kosten der Leistung, während 1-4-Systeme oft Drehmoment opfern, zugunsten besserer Atmung bei der Spitzenleistung).

Kombiniert man einen vier in eins Krümmer (der im unteren Drehzahlbereich kein Drehmoment verliert) welcher eine Leistungssteigerung von ca. 15 bhp bringt mit Sport Katalysatoren (10,5 bhp) und einem Sport Schalldämpfer (3,5 bhp) der einen fantastischen Sound bereitstellt, so kann man von einem realistischen Leistungsgewinn in Höhe von 29 bhp oberhalb von 5.500 U/min ausgehen. Dieser Leistungsgewinn gilt für beide Varianten 4.3L und 4.7L da die Gesetzmäßigkeiten für Leistungssteigerung durch Reduzierung des Abgasgegendrucks für beide Motoren die Gleichen sind.

*1 bhp = 1,01316 PS

by Bamford_Mike » Fri Jul 08, 2011 10:50 pm

Neuprogrammierung des Steuergeräts:
Die ECU (Engine Control Unit) zu modifizieren ist eine weitere, beliebte Art der Leistungssteigerung; aber Vorsicht, es gibt Anbieter die verkaufen des “Kaisers neue KLeider”.
Hier die Begründung warum diese Behauptung bezüglich des V8 Vantage zutreffend ist; die Maximalleistung wird erreicht durch eine bestimmte Stellung der variablen Einlassnockenwelle, eine exakt definierte Luftmasse, einen exakt definierten Zündzeitpunkt und einer entsprechenden Menge Kraftstoff. Jeder der sich mit dem Gedanken trägt ein Leistung steigerndes Chiptuning zu erwerben sollte dem Anbieter vor dem Kauf folgende Fragen stellen:

- Wird durch dieses Upgrade die Nockenwellenverstellung zur Leistungssteigerung verändert? = Nein, der Hersteller hat diese bereits optimal programmiert.

- Wird durch dieses Upgrade die zugeführte Luftmasse zur Leistungssteigerung erhöht? = Nein, da die Drosselklappe bei durchgetretenem Gaspedal bereits komplett offen ist.

- Wird durch dieses Upgrade die Zündverstellung zur Leistungssteigerung herangezogen? = Nein, da bei Verwendung von Kraftstoff mit 97 Oktan oder mehr die Klopfsensoren den Zündzeitpunkt automatisch kurz unter der Klopfgrenze halten. (Hier ist zu beachten, dass die Maximalleistung der Aston Martin Motore nur bei Verwendung von Kraftstoff mit mindestens 97 Oktan erreicht wird. Da viele Eigner jedoch nur Kraftstoff mit 95 Oktan fahren, wäre dies der erste und preiswerteste Schritt zur Leistungssteigerung)

- Wird durch dieses Upgrade ein Leistungsgewinn durch Veränderung der Kraftstoffmenge erreicht? = Ja, aber nur wenn diese reduziert wird.

Allgemein üblich zum Erreichen der Maximalleistung ist ein Kraftstoff Luftgemisch von Lambda 0,89 welches gleichzeitig die Basis der Drehmomentabgabe ist.

Zum besseren Verständnis: Das Verbrennungsluftverhältnis setzt die tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfügung stehende Luftmasse ins Verhältnis zur mindestens notwendigen stöchiometrischen Luftmasse die für eine vollständige Verbrennung benötigt wird. Für den Zahlenwert ist der Grenzwert 1 von besonderer Bedeutung. Ist λ= 1, so gilt das Verhältnis als stöchiometrisches Verbrennungsluftverhältnis; das ist der Fall, wenn alle Brennstoff-Moleküle vollständig mit dem Luftsauerstoff reagieren, ohne dass Sauerstoff fehlt oder unverbrannter Sauerstoff übrig bleibt.

λ <1 (z. B. 0,9) bedeutet „Luftmangel“ (bei Verbrennungsmotoren spricht man von einem fetten oder auch reichen Gemisch)
λ>1 (z. B. 1,1) bedeutet „Luftüberschuss“ (bei Verbrennungsmotoren spricht man von einem mageren oder auch armen Gemisch)
Beispiel: λ=1,1 bedeutet, dass 10 % mehr Luft an der Verbrennung teilnimmt, als zur stöchiometrischen Reaktion notwendig wäre. Dies ist gleichzeitig der Luftüberschuss.

Ein fetteres Gemisch (unter 0,89) führt zu Leistungsverlust, weniger Kraftstoff (mehr als 0,89 bis hin zu Lambda 1) führt ebenfalls zu Leistungsverlust. Beim V8 Vantage beträgt der Lambda-Wert bei Abgabe der Maximalleistung ungefähr 0,79. Dieser Kraftstoffüberschuss ist notwendig um die Katalysatortemperatur auf das maximal zulässige herunter zu kühlen. Überschüssiger Kraftstoff reduziert die Abgastemperatur.

Reduziert man nun die Kraftstoffmenge von Lambda 0,79 auf 0,89 steigt die Leistung um ca. 5 bhp pro 0,05 Lambda. Wenn also der Lambdawert um 0,1 auf 0,89 erhöht wird, erreichen wir eine Leistungssteigerung von 10 bhp. Konsequenz ist jedoch eine zu hohe Abgastemperatur aufgrund des zu mageren Gemisches mit desaströsen Folgen als da wären zerstörte Katalysatoren, verbrannte Auslassventile und Ventilsitze sowie eine hohe Reparaturrechnung. Nichts desto trotz erhöhen die meisten Tuning-Firmen die Kraftstoffmenge in der irrigen Annahme, dass dies zu einer Leistungssteigerung führt. Der Versuch die Leute vom Gegenteil zu überzeugen stellt sich oft sehr schwierig dar…!

Welche weiteren Möglichkeiten der Leistungssteigerung durch Chiptuning haben wir noch? Möglicher Weise die Erhöhung der Maximaldrehzahl? Würde eine Erhöhung auf 7.500 U/min eine Leistungssteigerung zur Folge haben? Nein, da einer der größten Einflussfaktoren für die Motorleistung die Länge und das Volumen der Ansaugrohre innerhalb des Ansaugkrümmers ist.

Der V8 Vantage erreicht seine maximale Leistung bei 7.300 U/min, oberhalb dieser Drehzahl nimmt sie dramatisch ab. Sollte nun die Höchstdrehzahl erhöht werden ohne den Ansaugkanal zu kürzen, kommt es zu keiner Leistungssteigerung. Schaltet man nun bei Erreichen der erhöhten Maximaldrehzahl in den nächst höheren Gang, so steht mehr Drehmoment zur Verfügung. Dies bedeutet, dass der Fahrer nach Beendigung des Schaltvorganges das höhere Drehmoment spürt und dies als Leistungssteigerung interpretiert. Welche Bedeutung hat dies in der Praxis? Nahezu keine, solange nicht grundsätzlich nur noch bei Höchstdrehzahl geschaltet wird.

Letzte Position auf der Liste: Erhöhung der Drosselklappenprogression
Dahinter verbirgt sich ein weiteres Öffnen der Drosselklappe (größere Drehmomentanforderung) bei gleichem Gaspedalweg. Mehr zur Verfügung gestelltes Drehmoment, bei gleicher Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, erweckt den Eindruck eines agileren Fahrzeugs. Bedeutet das mehr Leistung? Nein, der Motor produziert genauso viel Drehmoment wie immer, nur beim Fahrer wird der Eindruck erweckt, dass weniger Gaspedalweg zu einer besseren Beschleunigung führt. Ein Vergleich ist z.B. die Lenkung in Rallyefahrzeugen welche mit weniger Umdrehungen von Anschlag zu Anschlag arbeitet. Diese werden montiert da es mit der Standardlenkung länger dauert um von Anschlag zu Anschlag zu kommen und dadurch auch anstrengender ist. Ist es schwer oder zeitaufwendig ein Gaspedal zu betätigen um den gewünschten Effekt zu erreichen? Meiner Meinung nach nicht! Versuche mit allen Aston Martin Modellen unter Verwendung aggressiver Gaspedalkennlinien führte zu sportlicherem Fahrverhalten. Aber unter normalen Umständen, beim Einparken oder beim langsamen rückwärts und vorwärts fahren in einem begrenztem Bereich – ein Desaster…! Mein Rat, lasst die Pedalprogrammierung wie seitens des Herstellers vorgegeben, da diese unter den verschiedenen Bedingungen erforscht und getestet wurden – aber jedem das Seine.

Um es kurz zu machen, führt eine Neuprogrammierung zu einer signifikanten Verbesserung? Nein, und Tuning Firmen die eine signifikante Verbesserung offerieren, verkaufen des „Kaisers neue Kleider“
Jeder der über eine Neuprogrammierung nachdenkt sollte dem Anbieter auf den Zahn fühlen. Lasst euch die Details erklären die sich hinter den dargestellten 3D Abbildungen verbergen (wenn sie es können, umso besser). Ein anderer Tip, fragt ob sie ein umprogrammiertes Steuergerät zur Probe einbauen, damit man den Unterschied, im wahrsten Sinne des Wortes, erfahren kann (aber nur wenn zur gleichen Zeit auch das eigene Steuergerät mitfährt). Macht vorher Messfahrten die mit dem Leihgerät problemlos zu wiederholen sind. Wenn dann Erklärungen kommen warum dies nicht möglich ist, zieht eure eigenen Schlüsse.

Zusammenfassend ist zu sagen, dass das einzige, seriöse V8 Motor Upgrade welches auf dem Markt angeboten wird, das von Aston Martin angebotene ist. Dieses Paket enthält neue Luftfiltergehäuse, welche Verluste des Ansaugsystems reduzieren und ECU Software um die Zündverstellung, bei Verwendung von Kraftstoff mit 100 Oktan oder höher, zu optimieren. Der Hersteller übernahm diese Modifikationen vom N400 und bietet sie als Nachrüstsatz für alle 4.3L V8 Vantage an. Der Preis beträgt z.Zt. € 2.100,- netto UVP. Es wird eine Leistungssteigerung von 20 bhp offeriert welche aus einer 50/50 Aufteilung resultiert, 50% Luftfiltergehäuse und Ansaugkrümmer, sowie 50% Software Update. Aber auch hier gilt dasselbe wie beim Auspuffupgrade, es kommt erst oberhalb von 5.500 U/min zum tragen. Sollte kein 100 oktaniger Kraftstoff getankt sein, beträgt die Leistungssteigerung auch nur 10 bhp, da die Klopfregelung die Frühzündung entsprechend zurück fährt. Sollte nur 95 oktaniger Kraftstoff getankt werden, so wird noch nicht einmal die Standardleistung des Triebwerks erreicht.

Der Grund warum Fahrer eines 4.3L Vantage nach mehr Leistung verlangen ist nicht die Leistungsentfaltung oberhalb von 5.500 U/min, sondern das mangelnde Drehmoment in diesem Bereich.
Mit einem Maximalwert von 420 Nm kann der Motor sicherlich nicht als drehmomentschwach bezeichnet werden (verglichen mit Porsche Motor Leistungsdaten), viel mehr ist das Gewicht des Vantage die Ursache für die schwachen Beschleunigungswerte. Aus diesem Grunde können bessere Fahrleistungen nur durch eine massive Erhöhung des Drehmoments erreicht werden und nicht wie hier beschrieben durch die Neuprogrammierung des Steuergeräts, Änderungen am Auspuff oder dem Luftansaugsystem. Um überragende „SuperCar“ Fahrleistungen zu erzielen, benötigt der 4.3L V8 Vantage eine signifikante Erhöhung des Drehmoments.

by Bamford_Mike » Fri Jul 08, 2011 10:51 pm

Zusammenfassung:
Selbstverständlich hängt der Grad der Modifikationen von den individuellen Ansprüchen und dem zur Verfügung stehenden Budget ab. Für diejenigen, welche nur den Auspuffsound den persönlichen Ansprüchen anpassen möchten, gibt es viele Angebote in unterschiedlicher Tonlage und Fertigungsqualität und es wird sich ohne Zweifel ein passender Lieferant finden.

Für diejenigen, die durch den Austausch einiger Teile etwas weiter gehen möchten (Software Update, Katalysatoren, Sportauspuff und Luftfiltergehäuse), wird die Ausbeute relativ gering ausfallen. Bitte beachtet, der wahrgenommene Zugewinn (Sound), ist meist größer als der tatsächliche Zugewinn (Beschleunigungszeit). Bezüglich des Auspuffsystems ist zu beachten, dass ein signifikanter Leistungsgewinn durch Verwendung von Sportkatalysatoren und Sportschalldämpfer nur in Verbindung mit einem 4-1 Auspuffkrümmer erzielt werden kann. Hierbei ist zu beachten, dass dieser Krümmer wiederum so gestaltet sein sollte, dass er im unteren Drehzahlbereich keinen negativen Einfluss auf den Drehmomentverlauf hat.

Wenn sie mit ihrem 4.3L Vantage zufrieden sind und lediglich eine deutliche Leistungssteigerung anstreben, greifen sie zum 4.7L Upgrade Kit.
Es gibt zwei Varianten des Upgrades, Tausch des vorhandenen 4.3L (Wert ca. £38.000) gegen einen 4.7L (Wert ca. £68.000) = £30.000
oder man schnürt ein Paket aus unterschiedlichen Upgrades und erreicht damit eine Leistung weit über der des preiswertesten 4.7L für ungefähr die Hälfte der Kosten die bei einem Tausch der Fahrzeuge anfallen würde. Wie, durch das Motor Upgrade auf 4.7L und Montage des kompletten Sportauspuffsystems (neue Krümmer, Katalysatoren und Schalldämpfer)

Hier eine Zusammenfassung der einzelnen Optionen:

Basis 4.3L = 380 bhp+ = 385 PS

1- Sports silencer = 3.5 bhp
2- MotorSport Catalysts = 10.5 bhp
3- Sports exhaust Manifold = 15 bhp
4- Sports air intake system= 10 bhp

Total = +39 bhp: 4.3L = 419 bhp / 425 PS

Die Positionen 1-4 führen nur zu einer Leistungssteigerung oberhalb 5.000 U/min. Für eine Drehmomenterhöhung unterhalb 5.000 U/min, siehe Position 5 unten.


5- Motor Upgrade auf 4.7L = +40 bhp bei 7.300 U/min / +50Nm bei 5000 U/min, dies ergibt

Total = von 4.3L auf 4.7L nun 459BHP = 465PS bei 7.300 U/min / 470Nm bei 5000 U/min – Supercar..!

Für Besitzer eines 4.7L gilt, dass die Modifikationen 1-4 dasselbe Ergebnis erbringen; 459 bhp = 465 PS bei 7.300 U/min und 470 Nm bei 5.000 U/min

Bei Allem sollte man jedoch nicht vergessen, dass für die genannten Modifikationen keinerlei Gutachten bzw. Typprüfungen vorliegen und damit, im Ernstfall, für die modifizierten Fahrzeuge die Betriebserlaubnis erloschen ist.

Mit besten Grüssen
Superman

[rpm6200]

Ist denn noch niemand auf die Idee gekommen einen Kompressor oder Turbolader zu verbauen?
Im Internet ist dazu nichts zu finden. Ist das Auto zu teuer und zu exclusiv um daran herumzubasteln?
Kauf sich ein V8 Fahrer mit Wunsch nach mehr Leistung einen V12?
Finde es ersatunlich dass es anscheinend auf der ganzen Welt noch keinen Verrückten gibt der das probiert hat.
cu
Lars

[Astromega]

Doch, die Verrückten gibt es in den USA. Die spielen mit Kompressor. Siehe mal 6speedonline.
Gruß
AM