Lachgas-Update

Jul 28, 2023

In den 1960er, 70er, 80er und 90er Jahren schritt die Entwicklung der Offroad-Dieselmotorentechnologie schrittweise voran, was zu einer Erhöhung der Leistungsdichte und einer allmählichen Gewichtsreduzierung führte. In diesem Zeitraum gab es einen stetigen Trend hin zu größerer Leistungsdichte und kleineren Motorgrößen bei gleichbleibender Leistungsabgabe.

Der Fortschritt der Hochleistungsdieseltechnologie und -entwicklung blieb immer hinter dem traditionellen Benzinmotor zurück, aber heute scheint es, als ob die beiden einander näher sind als je zuvor. Ein Dieselmotorenbauer oder Rennfahrer aus den frühen 2000er Jahren wäre verblüfft, wie viel Leistung die heutigen Cummins-, Duramax- und PowerStrokes-Motoren leisten.

Das meiste davon ist den besseren Bearbeitungstechniken und dem Wissen über interne Motorkomponenten zu verdanken, aber ein weiterer großer Teil des Kuchens sind Leistungsadditive.

Lachgas oder N2O ist eine chemische Verbindung aus Stickstoff und Sauerstoff. Wenn es in das Ansaugsystem eines Motors eingespritzt wird, setzt es zusätzlichen Sauerstoff frei, der sich mit dem Kraftstoff verbindet und so eine stärkere Verbrennung erzeugt. Dies führt zu einer deutlichen Steigerung von PS und Drehmoment.

Der Einsatz von Lachgas in Dieselmotoren ist kein neues Konzept. Tatsächlich wird es schon seit Jahrzehnten im Drag Racing eingesetzt. Allerdings hat es in der Welt des Diesel-Truck-Pulling und Drag-Racing erst in den letzten Jahren große Popularität erlangt. Mittlerweile scheint es, als ob fast jeder in der Wettkampfszene es nutzt.

Natürlich funktionieren Dieselmotoren anders als herkömmliche Benzinmotoren. Während ein Benzinmotor Luft und Kraftstoff kombiniert, bevor er ihn mit einer Zündkerze zündet, komprimiert ein Dieselmotor nur Luft in seinem Zylinder und spritzt Kraftstoff direkt in den Zylinder ein, kurz bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht. Das hohe Verdichtungsverhältnis eines Dieselmotors führt zu hohen Zylindertemperaturen, die dann den Kraftstoff spontan entzünden.

Darüber hinaus verwenden Dieselmotoren kein Drosselklappengehäuse, sodass sie so viel Luft ansaugen können, wie der Turbo liefern kann. Sie verfügen außerdem über einen breiteren Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses als Gasmotoren und arbeiten typischerweise zwischen 10:1 und 20:1.

Die Zugabe von Lachgas zu einem Dieselmotor ist relativ einfach. Ein Lachgassystem besteht aus einer Flasche mit komprimiertem Lachgas, einem Magnetventil und einem Verteilerblock, der das Lachgas zum Ansaugkrümmer leitet. Wenn das System aktiviert wird, öffnet sich das Magnetventil, wodurch das Lachgas in das Ansaugsystem des Motors strömen kann. Das Ergebnis ist eine sofortige Leistungssteigerung, die sofort spürbar ist.

Auch wenn die Lachgaseinspritzung wie eine einfache Möglichkeit erscheint, einem Dieselmotor mehr Leistung zu verleihen, ist es wichtig, die potenziellen Risiken und Nachteile dieser Methode zu verstehen.

Eines der größten Risiken ist der Motorschaden. Die Einspritzung von Lachgas kann zu extremer Hitze und Druck in der Brennkammer führen, was bei unsachgemäßer Handhabung zu einem Motorschaden führen kann.

Die meisten Hersteller von Dieselmotoren gehen bei ihren Konstruktionen davon aus, dass ein Rennfahrer/Puller ein Lachgas-Setup fahren wird, und passen den Motor speziell an die möglicherweise damit verbundenen Anforderungen an. Jared Alderson von Kill Devil Diesel ist mit Lachgas bestens vertraut, da seine Dieselwerkstatt in Poplar Branch, North Carolina, viele Performance-Builds fertigstellt, die meisten davon auf der PowerStroke-Plattform.

„Je nach Setup gibt es viele Unterschiede, zum Beispiel zwischen einem Compound-Turbo-Setup und einem einzelnen Turbo mit einer Menge Lachgas“, sagt er. „Vergleicht man 140 Pfund Boost mit einem Setup, das 80 Pfund erzeugt, nur mit mehr Lachgas, sind Temperatur, Druck und alles ganz anders. Natürlich hat man mit Lachgas ein zusätzliches Maß an Kontrolle.“

Auch hier können kleine Mengen Lachgas bei Serienmodellen und Modellen mit geringerer Leistung verwendet werden, aber im Allgemeinen wird Lachgas verwendet, um mehr Leistung zu erzielen. Es hilft insbesondere bei Anwendungen mit Turbolader.

„Da Nitrous ein direkter Leistungsaddierer ist, kann es die Spulzeiten verkürzen und je nach Anwendung und der Art und Weise, wie der Kunde das System nutzen möchte, beim Start helfen“, sagt Chris Isbel von Nitrous Express. „Je nachdem, wie viel Lachgas Sie versprühen, sollten Sie vor allem auf die Einstellung des Fahrzeugs achten. Wenn Sie eine sehr große Menge Lachgas versprühen, muss die Einstellung höchstwahrscheinlich angepasst werden. Bei einem kleineren Schuss.“ oder in den meisten Fällen eine Spool-Düse, Sie müssen möglicherweise nichts stimmungsmäßig anpassen.

Die Berücksichtigung von Temperatur und Druck ist bei der Auswahl eines Lachgas-Setups von größter Bedeutung, da diese Variablen deutlich höher ausfallen, insbesondere wenn man bedenkt, wie viel Lachgas im heutigen Drag-Racing verwendet wird. Rennfahrer fuhren früher kleine .050, .060. oder .070-Jets, jetzt ist es nicht ungewöhnlich, Leute zu sehen, die 5 Pfund wiegen. Lachgas pro Durchgang, manchmal bis zu 1.000 PS pro Durchgang.

Bei solchen Zahlen müssen wir den Jungs von S&S, Bosch und MoTeC dankbar sein, dass sie Motorsteuerungslösungen bereitgestellt haben, die dazu beigetragen haben, Begrenzer und Sicherheitsnetze auf den Markt zu bringen, um Motorteile am Leben zu halten.

„Auf Komponentenebene gibt es eine Menge Dinge, die man tun kann, um auch bei Lachgas effizient und sicher zu arbeiten“, sagt Alderson. „Wir passen die Nockenwelle an den Drehzahlbereich an, in dem der Motor arbeiten wird, was normalerweise vom Turbo vorgegeben wird. Dann können auch das Ventil- und Sitzmaterial verbessert werden, um die Wärme zu reduzieren – wir würden uns für Inconel entscheiden.“ Ventil und entweder einen duktilen oder einen Kupfer-Nickel-Ventilsitz. Dann bauen wir für die anspruchsvollere Konkurrenz einen geschmiedeten Kolben und reduzieren die Kompression von 18:1 auf 14:1-16:1, nur um die Kombination zu verbessern besser leben."

Um diese Risiken zu mindern, ist es wichtig, über ein ordnungsgemäß konzipiertes und installiertes Lachgassystem zu verfügen und über ein umfassendes Verständnis für dessen sichere Verwendung zu verfügen. Dazu gehört die Überwachung von Motorparametern wie Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Abgastemperatur und Zylinderdruck sowie die Sicherstellung, dass das System nicht übermäßig beansprucht wird.

Der erste Schritt beim Hinzufügen von Lachgas zu einem Dieselmotor besteht in der Auswahl der geeigneten Hardware und Komponenten für die Aufgabe. Dazu gehört die Auswahl eines hochwertigen Magnetventils, Verteilerblocks und einer Flasche sowie die Auswahl der richtigen Größe und Anzahl der Lachgasdüsen. Es ist außerdem wichtig sicherzustellen, dass das Kraftstoffsystem ausreichend Kraftstoff liefern kann, um den erhöhten Anforderungen des Motors gerecht zu werden.

Unternehmen wie Nitrous Express machen es Bauherren einfach, komplette Lachgassysteme zu erhalten, die direkt nach dem Auspacken installiert werden können. NXD1000-Systeme kühlen die Abgas- und Einlasstemperaturen und steigern gleichzeitig die Leistung und das Drehmoment, indem sie den Magneten direkt am Laderohr montieren.

Zu einem Nitrous Express-Dieselsystem gehören ein 15300L-Lachgasmagnetventil, geflochtene 6AN-Edelstahlleitungen mit hohem Durchfluss, ein Vollgasschalter, ein Hauptaktivierungsschalter, ein Relais und ein Relaiskabelbaum, Halterungen und ein 15-Pfund-Kabel. Lachgasflasche mit dem Lightning 500-Ventil und dem Maximizer 5 Progressive Nitrous Controller.

Der Maximizer Lachgas-Controller ist einer der, wenn nicht sogar der beliebteste Controller in der Lachgas-Szene. Es ermöglicht Ihnen, den Lachgasdurchfluss entweder durch Ladedruck, Drehzahl, Zeit, Meilen pro Stunde oder den prozentualen Verlauf der Drosselklappe zu steuern.

Die meisten Rennfahrer in der Wettkampfszene verwenden heute den Maximizer 5, um ihr Lachgas über eine bestimmte Zeitspanne hochzufahren, anstatt einen einzigen großen Lachgasstoß, der den Motor schocken und aufgrund der zusätzlichen PS Schäden verursachen könnte. Das Pulsieren der Magnetspulen und das Ändern der Rampenrate ist der richtige Weg.

Die überwiegende Mehrheit der im Rennsport verwendeten Lachgas-Progressivregler basiert auf Pulsweitenmodulation (PWM), um den Fluss von Lachgas und Kraftstoffmagnetventilen elektrisch zu steuern. Diese Controller verfügen über zwei Einstellungen, die die elektrischen Impulse an die Magnetspulen bestimmen. Die erste Einstellung heißt Pulsfrequenz und wird in Zyklen pro Sekunde oder Hertz gemessen. Sie steuert, wie oft das Gerät die Ausgänge einschaltet. Eine Erhöhung der Hertz-Einstellung bedeutet, dass der Controller das Magnetventil häufiger pro Sekunde zündet, was zu einer gleichmäßigeren Lachgasabgabe an den Motor führt.

Durch die ordnungsgemäße Installation und Abstimmung eines Lachgassystems kann die Motorleistung erheblich gesteigert werden. Es ist jedoch wichtig, diese Methode mit Vorsicht und unter Berücksichtigung der damit verbundenen potenziellen Risiken anzugehen. Sorgfältige Liebe zum Detail und sorgfältige Überwachung der Motorparameter sind für den sicheren und effektiven Einsatz der Lachgaseinspritzung in leistungsstarken Dieselmotoren unerlässlich.EB