[herbi]

1. Nachbesserung :

Kompressor

Der Kompressor im Mini Cooper S ist ein Spiralwellenlader der Fa. Eaton, seine Typenbezeichnung ist M45.
Die Funktion des Kompressors ist – analog zum Turbolader – die Versorgung des Motors mit Frischluft. Da der Motor diese Luft nicht selber ansaugen muss, sondern sie in die Brennräume gepumpt bekommt, ergibt sich dort zusätzlich zu der mechanischen Grundverdichtung durch den aufsteigenden Kolben ein höherer Verbrennungsdruck bei der Zündung des Gemisches aus Luft und eingespritztem, zerstäubtem Kraftstoff und damit mehr Leistung.

Im Gegensatz zum Turbolader, der von den fortströmenden Abgasen fast ohne Leistungsverlust angetrieben wird, benötigt der Kompressor einen mechanischen Antrieb von der Kurbelwelle des Motors, im Fall des Cooper S-Motors über einen Rillenriemen. Dessen Abtrieb an der Kurbelwelle kostet ebenso Motorleistung, wie der Antrieb der andern Nebenaggregate ( Lichtmaschine / Generator, Wasserpumpe, ggf. auch Klimakompressor); man spricht von deren Leistungsaufnahme.

Basiswert :
Bei 1 Bar Ladedruck und 860 Kg/h Luftdurchsatz nimmt der Lader ca. 26 KW bzw. 35,5 PS auf. 0,1 bar mehr Ladedruck kosten jeweils ca. 2 KW zusätzlich. Die Lastaufnahme mit einem 56,5er Pully und 7000 1/Min liegt ca. bei 48 PS; mit einem zusätzlichen 103% Crankpully etwa bei etwa 52 PS. Diese Leistung geht an der Kurbelwelle verloren und kommt natürlich nicht mehr dem Antrieb des Autos zugute. Daher ist zu überlegen, ob zur Erhöhung der Netto-Leistung für den Antrieb andere Schritte nicht zielführender sind, zumal mit steigendem Ladedruck die Temperatur der Ladeluft ebenfalls steigt und neue Probleme generiert, so z.B. durch zusätzlich notwendige Schritte zur Ladeluftkühlung um der Neigung zu unkontrollierter Explosion des Gemischs ( „Klopfen“) entgegen zu wirken, Überschreitung der im Motor-Programm festgelegten Druck-Grenzwerte zum Schutz des Motors und so weiter.
Der Vorteil eines sehr kleinen Pullys ist, dass bereits bei niedrigeren Motordrehzahlen zur Verfügung stehende höhere Drehmoment, welches aber durch die genannten Nachteile teuer erkauft wird und durch die – bei höheren Drehzahlen und damit weiter steigendem Ladedruck - nötige Rücknahme der mechanischen Basis-Verdichtung zum größten Teil kompensiert wird. Zusätzlich ist bei der Reduzierung des Pully-Durchmessers am Kompressor / der Vergrößerung des Crank-Pullys zu beachten, dass sich neben der Drehzahl des Kompressors ebenfalls die Drehzahl der vom Rillenriemen angetriebenen Nebenaggregate erhöht. D.h., auch die Leistungsaufnahme der Wasserpumpe ( = kleineres Pully am Kompressor ) , der Lichtmaschine und des Klima-Kompressors ( = größeres Crank-Pully ) nimmt zu. Somit wird aus der Brutto-Mehrleistung, welche durch die höhere Pumpleistung / den höheren Ladedruck des Kompressors gewonnen wird, eine reduzierte Netto-Leistung.
Oder andersherum :
Die per Prüfstand oder Software gemessene Antriebsleistung eines getunten Minis wäre noch höher, wenn die Nebenaggregate ebenfalls größere Pullys erhalten würden, so dass deren serienmäßige Übersetzung und Leistungsaufnahme wieder hergestellt wäre.

Beispiel :
Serienleistung nach DIN = 170 PS an der Kurbelwelle Leistung mit kleinerem Pully und entsprechend höherem Ladedruck = 200 PS, also 30 PS Mehrleistung Netto. Die Leistungsaufnahme des Kompressors steigt durch eine kürzere Übersetzung des kleineren Pullys von 28 auf 34 PS = plus 6 PS . Dies ergibt somit eine Brutto-Mehrleistung von 36 PS. Die Leistungsaufnahme des Eaton-Kompressors ist im Mini Cooper S im eingebauten Zustand nicht ganz genau zu ermitteln, da die Wasserpumpe mechanisch mit dem Kompressorantrieb verbunden ist und deren Lastungsaufnahme nicht subtrahiert werden kann. Die Lastaufnahme des Eaton M45 steigt im Verhältnis zur Drehzahl überproportional an. Es wird ein Punkt erreicht, wo vielleicht noch 0,1bar mehr Ladedruck erzielt werden, die Lastaufnahme für diese Ladedruckerhöhung aber so exorbitant hoch ist, dass unterm Strich die Netto-Leistung für den Fahrzeugantrieb geringer wird. Bei der Umstellung auf einen Kompressor mit einer geringeren Leistungsaufnahme wäre diese Bilanz ein wenig vorteilhafter, da bei gleichem Ladedruck die Brutto –Mehrleistung des Motors höher ausfällt, ohne dass sich der Tuner hierfür bemühen müsste. Das Geheimnis ist einfach ein besserer Wirkungsgrad, der im Falle z.B. eines Lysholm-Kompressors mit einer kühleren Ladeluft am Kompressor-Ausgang einhergeht. Der Eaton M45 hat seinen besten Wirkungsgrad bei ca. 13-15.000 1/Min, so ist er eben konstruiert. Durch die geänderten Pullys an Kurbelwelle und Kompressorantrieb dreht er z.T. jedoch über 17.000 1/Min mit den Auswirkungen :
- Die Leistungsaufnahme / der Leistungsbedarf des Kompressors steigt überproportional an, d.h. wie beschrieben gehen dem Fahrzeugantrieb diese PS/Kw verloren.
- Die Ladelufttemperatur steigt stark an und verschlechtert somit die Qualität der Füllung im Brennraum, wenn nicht an der Ladedluftkühlung nachgebessert wird.
- Der Luftbedarf des Motors steigt mit der Drehzahl natürlich an. Wenn im oberen Drehzahlbereich des Motors , z.B. oberhalb von 5.000 1/Min, der optimale Wirkungsgrad des Kompressors bereits überschritten ist, laufen der Luftbedarf des Motors und der gelieferte Ladedruck des Kompressors auseinander, eine Leistungszunahme ist nicht mehr zu erwarten.