Wie das Anti-Lag-System des Turbos funktioniert
Bang-Bang (auch bekannt als ALS, was für Anti-Lag-System steht) ist eine Technik des Motormanagements, die es ermöglicht, die Verzögerungszeit des Turbos zu minimieren.
Wie Sie vielleicht wissen, weisen Turbolader eine so genannte Verzögerungszeit auf, die die Zeit ist, die die Turbine benötigt, um von einem Zwischenzustand der Drehzahl aus ihre volle Leistung zu erreichen. Die Dauer der Verzögerung eines Turboladers hängt von vielen Faktoren ab, darunter die Trägheit, die Effizienz des Luftstroms, der Gegendruck usw. Dieses Problem wird teilweise durch den Einbau eines Turboablassventils gelöst, das jedes Mal aktiviert wird, wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt. Das Ablassventil saugt die aus dem Turbolader kommende Druckluft ab, während der Einlasskrümmer geschlossen ist, so dass die Turbine nicht abgewürgt wird und mögliche Schäden an den Lagern vermieden werden. In Rennwagen ist es üblich, überdimensionierte Turbolader einzubauen, um genügend Ladedruck zu erzeugen und eine ausreichende Motorleistung zu gewährleisten. Große Turbolader weisen aufgrund ihrer erhöhten Rotationsträgheit eine erhebliche Verzögerung auf. In solchen Fällen reicht das Ablassventil nicht aus, damit der Turbolader nicht zu viel Geschwindigkeit verliert, wenn der Fahrer abhebt. Außerdem sind Rallye-Fahrzeuge mit einem Turbodrosselventil ausgestattet, das von der FIA vorgeschrieben ist. Eine der Auswirkungen des Restriktors ist die Erhöhung der Verzögerungszeit. Aus diesem Grund werden in Rennwagen und insbesondere in Rallyefahrzeugen, bei denen Drehmoment und Motorverfügbarkeit kritische Leistungsfaktoren sind, in den meisten Fällen Anti-Lag-Systeme eingesetzt.
Während der Verzögerungszeit spricht der Motor wesentlich schlechter an und seine Leistung liegt weit unter dem Nennwert. Um den Effekt der Verzögerungszeit des Turboladers auszugleichen, haben die Fahrer früher die Reaktionen des Motors vorweggenommen, indem sie deutlich früher beschleunigten, als sie es bei einem Fahrzeug ohne Turbo getan hätten. Andere haben eine Technik angewandt, die von dem deutschen Fahrer Walter Röhrl eingeführt wurde und als „Linksbremsung“ bekannt ist: Der Fahrer bremst mit dem linken Fuß, während er mit dem rechten Fuß beschleunigt, um den Turbolader optimal zu belasten. Das Bremsen mit dem linken Fuß ist sehr hart für die Bremsen, die dadurch extrem beansprucht werden, aber es ist sehr effizient, um den Turbolader am Laufen zu halten.
ALS war eine einfache Idee, die aber relativ schwierig umzusetzen war. Erst als die elektronischen Motorsteuerungssysteme so weit fortgeschritten waren, dass sie in Echtzeit viel mehr Parameter als früher berücksichtigen konnten, wurde es möglich, sie für die Handhabung von ALS effizient zu nutzen. Soweit ich weiß, war das Toyota Team Europe das erste Team, das dieses System im Rennsport einsetzte (Toyotas Implementierung ist als Toyota Combustion Control System bekannt, während Mitsubishi das System Post Combustion Control System nennt).
Wie ALS funktioniert
Wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt, wird der Zündzeitpunkt mit einer Verzögerung von manchmal 40° oder mehr verändert (Retard) und das Ansaugluft- und Kraftstoffgemisch fetter gemacht. Die Einlassklappe wird leicht geöffnet gehalten oder es wird eine Lufteinblasdüse unter Umgehung der Einlassklappe verwendet, um die Luftzufuhr zum Motor aufrechtzuerhalten. Das Ergebnis ist ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, das auch dann noch in die Brennräume gelangt, wenn der Fahrer nicht mehr beschleunigt. Da die Zündung stark verzögert wird, erreicht das Luft-Kraftstoff-Gemisch die Auspuffrohre weitgehend unverbrannt. Wenn die Zündkerze zündet, beginnt sich das Auslassventil aufgrund des oben erwähnten Zündverzugs zu öffnen. Da die Abgastemperatur extrem hoch ist, explodiert der unverbrannte Kraftstoff am Kontakt der Auspuffrohre. Glücklicherweise sitzt der Turbo genau dort, und die Explosion sorgt dafür, dass er sich weiterdreht (andernfalls würde er langsamer werden, da seine Zufuhr, die Abgase, abgeschnitten ist). Der Effekt ist eine erheblich kürzere Reaktionszeit mit einigen Nachteilen:
- Ein schneller Anstieg der Temperatur des Turboladers (die von ~800°C in den Bereich von 1100°C+ springt), sobald das System aktiviert wird
- Eine enorme Belastung für den Auspuffkrümmer und die Rohre (bei einem Straßenauto würde ein Bang-Bang-System die Auspuffanlage innerhalb von 50-100 km zerstören)
- Der Turbo erzeugt selbst bei Leerlaufdrehzahlen einen erheblichen Ladedruck
- Die Explosionen, die in den Auspuffrohren stattfinden, erzeugen große Flammen, die man, manchmal am Ende des Auspuffrohrs zu sehen sind
- Reduzierte Motorbremse
Der ALS-Effekt hängt hauptsächlich von der Luftmenge ab, die dem Motor zugeführt wird; je mehr Luft zugeführt wird, desto stärker macht sich der ALS-Effekt bemerkbar. Daher können ALS-Systeme mehr oder weniger aggressiv sein. Ein leichtes ALS hält bei Aktivierung einen Druck von 0 bis 0,3 bar im Ansaugkrümmer aufrecht, während der Druck im Ansaugkrümmer bei geschlossener Drosselklappe im Bereich von -1 bar (absoluter Unterdruck) liegt, wenn es nicht aktiv ist. Rennversionen von ALS können bei geschlossener Drosselklappe einen Druck von bis zu 1,5 bar im Ansaugkrümmer aufrechterhalten.
Während die in Toyota- und Mitsubishi-Rennwagen eingebauten Systeme relativ sanft und geräuschlos sind, sind die in Ford- und Subaru-Fahrzeugen eingebauten Systeme viel lauter und aggressiver.
Das Bang-Bang-System verdankt seinen Namen den lauten Explosionsgeräuschen, die man hört, wenn der Fahrer abhebt. Die meisten Rennwagen verfügen über eine vom Fahrer wählbare Anti-Schlepp-Einstellung, die je nach Terrain von leicht bis sehr aggressiv reicht.
Bei einigen regionalen oder nationalen Veranstaltungen in Europa ist die Verwendung von ALS-Systemen verboten, während immer mehr WRC-Veranstaltungen den zulässigen Geräuschpegel von Wettbewerbsfahrzeugen regeln und damit ALS ausschalten.
Seit 2002 überholen neue Anti-Lag-Techniken wie die Abgasrückführung (AGR) langsam die oben beschriebene Methode, da sie die mechanischen Teile des Motors schonen.