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Auto & Mobilität

Druckverhältnis und Ladelufttemperatur berechnen

Geben Sie den Ladedruck als Überdruck, den Umgebungsdruck und die Ansaugtemperatur ein. Der Rechner zeigt das Druckverhältnis, die Erwärmung im Verdichter und den Dichtegewinn mit Ladeluftkühler.

Ladedruck, Umgebung und Wirkungsgrade
Anzeige der Ladedruckuhr, also Druck über Umgebungsdruck.
Auf Meereshöhe etwa 1,013 bar, in 1.000 m Höhe etwa 0,90 bar.
Aus dem Verdichterkennfeld, typisch 65 bis 78 %.
0 % ohne Kühler; gute Luft-Luft-Kühler 70 bis 85 %.
Ergebnis

Was das Druckverhältnis aussagt

Die Ladedruckanzeige im Auto zeigt meist den Überdruck gegenüber der Umgebung. Für den Turbolader zählt aber das Druckverhältnis, also absoluter Druck nach dem Verdichter geteilt durch absoluten Druck davor. Mit diesem Wert lesen Tuner und Konstrukteure das Verdichterkennfeld ab und prüfen, ob der Lader im Bereich guter Wirkungsgrade arbeitet.

Dasselbe Überdruckniveau bedeutet im Gebirge ein höheres Druckverhältnis als an der Küste, weil der Umgebungsdruck sinkt. Der Lader muss dort schneller drehen. Deshalb begrenzen viele Steuergeräte den Ladedruck in großer Höhe oder regeln auf einen absoluten Wert.

Beim Verdichten erwärmt sich die Luft. Die ideale, verlustfreie Verdichtung folgt der Isentropenbeziehung, der reale Verdichter erzeugt wegen seines Wirkungsgrads zusätzlich Wärme. Heiße Ladeluft hat eine geringere Dichte und erhöht die Klopfneigung. Der Ladeluftkühler holt einen Teil dieser Wärme wieder heraus.

Π=pLade+pUmgpUmg; T 2=T 1×(1+Π0,2857−1η V); T 3=T 2−ε LLK×(T 2−T 1); Dichtefaktor=Π⋅T 1TΠ = \frac{\text{pLade} + \text{pUmg}}{\text{pUmg}};\ T\,2 = T\,1 \times \left(1 + \frac{Π^{0{,}2857} - 1}{η\,V}\right);\ T\,3 = T\,2 - \varepsilon\,\text{LLK} \times \left(T\,2 - T\,1\right);\ \text{Dichtefaktor} = \frac{Π \cdot T\,1}{T}

Beispiel: 1,0 bar Ladedruck bei 1,013 bar Umgebungsdruck ergibt ein Druckverhältnis von 2,013 ÷ 1,013 = 1,99. Bei 20 °C Ansaugtemperatur und 70 Prozent Verdichterwirkungsgrad erreicht die Luft hinter dem Verdichter 110,8 °C. Ein Ladeluftkühler mit 70 Prozent Wirkungsgrad senkt sie auf 47,2 °C. Die Luftdichte steigt damit ohne Kühler auf das 1,52-Fache, mit Kühler auf das 1,82-Fache des Ansaugzustands.

Grenzen der Rechnung

Der Wirkungsgrad des Ladeluftkühlers ist hier als Temperaturwirkungsgrad gegenüber der Ansaugluft definiert. Ein Wert von 100 Prozent würde die Ladeluft vollständig auf Umgebungstemperatur zurückkühlen, was in der Praxis nicht erreicht wird. Wasser-Ladeluftkühler erreichen je nach Kühlmitteltemperatur ähnliche oder bessere Werte als Luft-Luft-Kühler.

Der Druckverlust im Kühler und in den Leitungen ist nicht berücksichtigt. Er liegt meist bei 0,05 bis 0,2 bar. Wer das Druckverhältnis am Verdichter genau bestimmen will, addiert diesen Verlust zum Ladedruck, weil der Lader ihn zusätzlich aufbringen muss. Auch Druckverluste im Luftfilter erhöhen das reale Druckverhältnis leicht.

Der Verdichterwirkungsgrad ist keine Konstante, sondern hängt vom Betriebspunkt ab. Nehmen Sie den Wert aus dem Kennfeld des verbauten Laders für den betrachteten Luftmassenstrom. Liegt der Betriebspunkt nahe der Pump- oder Stopfgrenze, fällt der Wirkungsgrad stark ab und die Ladeluft wird deutlich heißer.

Die Ergebnisse dienen der Abschätzung und ersetzen keine Abstimmung auf dem Prüfstand. Höherer Ladedruck belastet Motor, Kupplung und Getriebe und ist eintragungspflichtig. Wie viel Luftmasse der Motor mit diesem Druck und dieser Temperatur ansaugt, berechnen Sie im Motor-Luftbedarf-Rechner; den Luftdruck in Ihrer Höhe liefert der Rechner für Höhe und Luftdruck.

Tipps und typische Fehler

Turbo verstehen.

  • Absolut: Druck umrechnen.
  • Kennfeld: Wirkungsgrad ablesen.
  • Kühler: Temperatur senken.
  • Höhe: Umgebungsdruck anpassen.

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Häufige Fragen

Was ist ein typisches Druckverhältnis?

Serienmotoren liegen meist zwischen 1,5 und 2,5, Sportmotoren auch bei 3 und mehr.

Warum wird die Ladeluft so heiß?

Verdichtung erhöht die Temperatur, Verluste im Verdichter erwärmen sie zusätzlich.

Ist der angezeigte Ladedruck absolut oder relativ?

Die meisten Anzeigen zeigen den Überdruck; manche Steuergeräte arbeiten mit Absolutdruck.

Was bewirkt ein Ladeluftkühler?

Er senkt die Temperatur der verdichteten Luft und erhöht so ihre Dichte.

Warum sinkt die Leistung in den Bergen?

Der Umgebungsdruck fällt, der Lader muss ein höheres Druckverhältnis liefern.

Auch gesucht als:
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  • Druckverhältnis Turbo berechnen
  • Ladelufttemperatur berechnen
  • Ladeluftkühler Wirkungsgrad
  • Turbolader Druckverhältnis
  • Ladedruck absolut relativ

Rechtlicher Hinweis: Die Werte sind Richtwerte. Maßgeblich sind Ihre Fahrzeugpapiere, Verträge und die Angaben der Hersteller und Behörden.

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