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16VG60Turbo

Aufbau 16VG60Turbo Motor

Ein 2006 begonnenes Projekt: Die Kombination G-Lader und Abgasturbolader an einem VW 2,0l 16V Motor.
Die Idee stammt von dem, von VW heraus gebrachten, » 1,4l TSI Motor « im Golf GT.
Ziel war es auch hier, die Vorteile beider Lader an dem 16V Motor zu kombinieren.

  • 1. vom G-Lader, im unterem Drehzahlbereich Ladedruck und das daraus frühe-hohe Drehmoment.
  • 2. vom Abgasturbolader, im oberen Drehzahlbereich ausreichend Ladedruck und eine hohe Endleistung.

    Für den Prototyp dieses Motors, wurde bei einigen Teilen auf gebrauchte oder überholte Teile zurückgegriffen. Dieses sollte dafür sorgen, dass wir beim Aufbau & Testen des Motors flexibel sind und uns die Möglichkeit offen halten, Teile zu tauschen und ersetzen, ohne den finanziellen Rahmen des Projekts zu sprengen.
    Motorblock:
    Als Basis für den Motor fiel die Wahl auf einen 2,0l 115PS » MKB 2E « Motorblock aus einem Passat. Dieser war in einem sehr guten Zustand, zudem hatte sich dieser » Hochblock « schon bei anderen Turbo-Umbauten als sehr stabil erwiesen. Dieser Motorblock hat vom Werk aus schon Ölspritzdüsen für die Kolbenkühlung, was ein weiter wichtiger Grund für seine Verwendung war. Weiter können die Kolben des 2E Motors, nach einer Bearbeitung, zusammen mit der Montage eines 16V Zylinderkopf weiter benutzt werden. Hierfür mussten in alle 4 Kolben Taschen für die Ventile des 16V Kopf hinein gefräst werden. Vorne am Motorblock wurde ein Anschluss für den Ölrücklauf vom G-Lader angebracht und anschließend wurde der Motorblock komplett gereinigt, neu gehohnt und plangeschliffen. Die Kurbelwelle wurde überprüft, geläppt und anschließend feingewuchtet. Danach wurde der Motorblock wieder montiert. Die bearbeiteten Kolben mit neuen Kolbenringen, 2,0l Kurbelwelle mit neuen Hauptlagern und Pleuls mit neuen » Sputter « Pleullagern. Weiter wurden Nebenwelle und Zahnriemen-Antrieb eines 2,0l 16V Motors verbaut. Außerdem wurden eine große Ölpumpe, Schwallblech und eine Ölwanne mit Anschluss für den Ölrucklauf vom Turbolader am Motorblock montiert. Weiter wurde am Motorblock eine neue Wasserpumpe mit geändertem Thermostat (öffnet bei 72°), Bildabdeckung mit Antriebsritzel für die Ölpumpe an der Stelle wo beim 8V der Zündverteiler sitzt und ein geänderter Ölfilterflansch mit größerem Anschluss (M14 X 1,5 mm) für Ölvorlauf zum Turbolader & Thermostat geregelter Adapter zum Anschluss eines separaten Ölkühlers.
    Zylinderkopf:
    Bei dem 16V Zylinderkopf wurden Ein- und Auslass bearbeitet/geweitet, die Brennräume wurden bearbeitet/geglättet um den Motor » Klopffester « zu machen, Ventilführen wurden erneuert, Ventile geglättet und poliert und anschließend neu eingefräst. Zum Schluss wurde der Zylinderkopf geplant, die bearbeiteten Brennräume wurden ausgelittert und auf gleiches Volumen gebracht. Anschließend zusammen mit original » ABF « Nockenwellen und Metallkopfdichtung auf dem Motorblock montiert. Am Ventildeckel wurden die Öffnungen für die Zündkerzenstecker im oberen Bereich auf einen Durchmesser von 30 mm größer gefräst, damit die vier VW Passat W8 Stabzündspulen dort Platz haben.
    G-Lader:
    Nach der Montage des Motorblocks wurde der für dieses Projekt ausgewählte G-Lader bearbeitet. Nach dem Zerlegen und Überprüfen, wurden Ein- und Auslass maximal bearbeitet. Zugunsten der Lebensdauer wurde keiner der 5 Stege komplett entfernt. Diese wurden lediglich verjüngt und strömungsgünstig bearbeitet. An dem G-Lader-Auslass wurde ein extra angefertigeter Aluminium Auslassstutzen montiert, dieser passt optimal zu dem erweiterten Auslass und sorgt dafür das die verdichtete Luft, ohne störenden Übergang den G-Lader verlassen kann. Die Öffnungen der 2 Nebenkanäle wurden maximal erweitert und strömungsgünstig berabeitet. Dichtleisten, Simmeringe und Lager wurden ersetzt. Anschließend wurde der Verdränger mit Klüber NOSOL BBY2 beschichtet und wieder zusammen gebaut. Anschließend konnte der G-Lader zusammen mit einem modifiziertem G60 G-Lader-Halter am Motorblock montiert werden.
    Riemenantrieb:
    Da bei diesem Motor die Lichtmaschine nicht wie bei den meisten 16VG60 Motoren hinten am Zylinderkopf hängen kann, musste der G-Lader-Halter modifiziert werden. Da die einzige Stelle die noch frei war, unterhalb des G-Laders war, musste dort noch ein wenig Platz geschaffen werden. Die original Haltepunkte für den Klimakompressor am G-Lader-Halter wurden entfernt, so dass die 63A Lichtmaschine dort Platz fand. Für diese wurden zwei neue Metallhalter angefertigt um einen sicheren Halt zu gewährleisten.
    Für den Antrieb aller Nebenaggregate wurde ein neuer Riemenantrieb gebaut. Der G-Lader und die Wasserpumpe werden über die Riemenscheibe an der Kurbelwelle mit einem automatisch gespannten PK6 Rippenriemen angetrieben. Die Verlegung des Rippenriemens wurde so gewählt, dass dieser das 60mm Laderrad der G-Laders mehr als 180° umläuft, um den Schlupf des Riemens am G-Lader möglichst gering zu halten (Für die Zukunft wird überlegt dieses trotzdem auf Zahnriemenantrieb umzubauen). Wir haben darauf verzichtet den G-Lader mit einer Magnetkupplung o.ä., bei hohen Drehzahlen bzw. nach dem Umschaltpunkt zum Turbolader, abzukoppeln. Dies wäre bestimmt ohne größere Probleme realisierbar gewesen, macht aber bei diesem Motor und seinem Einsatzbereich nicht wirklich Sinn. Das ständige Wiedereinkuppeln nach dem Schalten, teils bei höheren Drehzahlen, und die daraus entstehenden Schläge, würden G-Lader und Magnetkupplung nicht lange Standhalten können. Eine zweite Riemenscheibe an der Kurbelwelle treibt Servopumpe und Lichtmaschine an. Gespannt wird dieser V-Riemen über die verstellbare Halterung der Servopumpe. Weiter wurde zwischen den beiden Riemenscheiben an der Kurbelwelle die Zahnradscheibe 60-2 (Trigger Wheel) und Drehzahlsensor für die Drehzahlaufnahme des freiprogrammierbaren » KMS « Steuergerät montiert.
    Saugrohr:
    Als Ansaugbrücke, wurde aus Aluminium ein » 2-Kammer Saugrohr « gebaut. Dieses versorgt durch seine Konstruktion alle Zylinder mit der gleichen Luftmenge. Das wird erreicht, indem die Ladeluft nach Durchlaufen der Drosselklappe in ein konisches Rohr strömt. Dieses sitzt auf dem eigentlichen Luftsammler und ist mit ihm durch einen ca. 15mm breiten Spalt auf der gesamten Länge verbunden. Durch diesen » Spalt « (Deshalb auch oft » Spaltsaugrohr « genannt), strömt die Ladeluft gleichmäßig aus dem konischen Rohr in den eigentlichen Luftsammler. Von dort aus gelangt die Ladeluft durch 4 gleichlange Stutzen in die einzelnen Zylinder. An der Unterseite des Luftsammlers wurden Anschlüsse für Bremskraftverstärker, POP OFF Ventil, Ladedruckanzeige und MAP-Sensor vorgesehen. Als Drosselklappe wurde eine bearbeitete VR6 Drosselklappe benutzt. Diese eignet sich durch ihre Größe und Bauart hervorragend für diesen Motor.
    Turbolader:
    Für den Anfang wurde bei der Wahl des Abgasturboladers auf bewährete Technik aus dem Hause » KKK « (heute 3K-Warner Turbosystems GmbH). Aus gebrauchten Teilen eines K26 und K27 Turbolader wurde ein K26/27 (K26 Abgasseite & K27 Verdichterseite) Mischlader gebaut. Die K27 Verdichterseite wurde im Inneren zusätzlich strömungsgünstig bearbeitet. Diese Kombination zeigte sich bei ersten Versuchen (für den Anfang) als gute Wahl. Nach Ausreifung dieses Projekts und dem Einsatz dieses Motors bei 1/4 Meilen Rennen, wird dieser Turbolader gegen einen Kugelgelagerten Garrett GT Lader in der Größe um GT 35/40 getauscht. Als Abgasanlage / Hosenrohr, bzw. um die Möglichkeit zu haben die Breitbandlamdasonde zu montieren, wurde ein Stück 76 mm gebaut, welches den Motorraum auf kürzestem Weg durch die Motorhaube verlässt.
    Abgaskrümmer:
    Bei der Wahl des Abgaskrümmers wurde das bewährte Prinzip der Stoßaufladung angewandt (Alle Rohre des Krümmers sind gleich lang, enge Bögen werden bei der Gestaltung vermieden und die einzelnen Rohre werden erst kurz vor dem Turbolader wieder zusammengeführt. Im Betrieb wird die kinetische Energie der Abgaspulsation ausgenutzt und ein früheres Ansprechen des Turboladers im Gegensatz zu normalen Stauaufladungskrümmern erreicht). Als Material für den Krümmer wurden Rohre und Bögen aus ST36 verwendet. Dieses hat sich, im Gegensatz zu Edelstahl, wegen seiner weniger starken Verformung bei Hitze, schon bei vielen Krümmern bewährt. An der Stelle wo alle 4 Abgasströmme zusammentreffen, wurde der Anschluss für das seperate 48 mm Wastegate angebracht. Das Wastegate regelt den Ladedruck, indem es einen Teil des Abgases um den Turbolader herum führt und ihn in das Hosenrohr entlässt. Geregelt wird dieses durch den Ladedruck der über ein Taktventil, welches vom Motorsteuergerät geregelt wird, in das Wastegate geführt wird. Im Wastegate befindet sich eine Membran die mit einem Ventil verbunden ist. Dieses wird bei anligendem Ladedruck geöffnet und gibt den Bypass für den Abgasstrom frei. Am Flansch zum Turbolader-Eingang wurde eine Edelstahl Verschraubung zur Aufnahme des Abgastemperaturfühlers montiert.
    Funktion:
    Wie schon oben erwähnt, sollten bei diesem Motor die Vorteile beider Ladergeräte kombiniert werden. Einmal, die im unteren Drehzahlbereich früh zur Verfügung stehende Leistung durch den G-Lader und zweitens die hohe Endleistung durch den Turbolader. Dafür wurde die vom G-Lader verdichtete Ladeluft durch 60mm Aluminiumrohre richtung Lufteinlass-Verdichter Turbolader verlegt. Das 60mm Rohr mündet kurz vor dem Verdichter in das 80 mm Aluminium Luft-Ansaugrohr vom Turbolader. Am anderen Ende dieses 80mm Ansaugrohr sitz kurz vor dem zweiten Luftfilter die elektrische Klappe zur Regelung zwischen G-Lader und Turbolader. Vom Verdichter Ausgang des Turboladers fürt eine weitere 60mm Ladeluftleitung zum Ladeluftkühler und von dort zur Drosselklappe. Die im unteren Drehzahlbereich überschüssige Luft wird vom Schubumluftventil (POP OFF) ins Freie abgelassen.
    Im Betrieb wird nun die verdichtete Luft vom G-Lader in den Eingang des Verdichters vom Turbolader gedrückt. In diesem Moment ist die elektrische Klappe am Ende der Ansaugleitung vom Turbolader geschlossen und die Ladeluft vom G-Lader kann hier nicht entweichen. Dadurch treibt die Ladeluft des G-Laders das Verdichterrad des Turboladers an und sorgt damit dafür, dass der Turbolader schon eine Grunddrehzahl hat, was das Ansprechen nochmals verbessert. Weiter strömt die Ladeluft nach Verlassen des Turbolader-Verdichters in den Ladeluftkühler, wird gekühlt und gelangt von dort durch das 2-Kammer Saugrohr in den Motor. Ab einer bestimmten Drehzahl, wo der G-Lader die benötigte Luftmenge des Motors nicht mehr decken kann und der Ansprechpunkt des Turboladers erreicht ist, schaltet ,vom Steuergerät geregelt, dieses die elektrische Klappe auf. Ab diesem Moment kann der Turbolader seine benötigte Ansaugluft durch den zweiten Luftfilter direkt aus dem Freien ansaugen und übernimmt allein die Aufgabe den Motor mit Luft zu versorgen. Das freiprogrammierbare Steuergerät bietet zwar die Möglichkeit, für den Umschaltpunkt zwischen G-Lader und Turbolader mehrere Parameter (Motorlast, Ladedruck,...) zuzuordnen, trotzdem ist es schwierig den richtigen Umschaltpunkt zu finden, damit sich dieser je nach Motorlast ändert. Es wird überlegt, hierfür ein kleines Zusatzsteuergerät zu bauen, welches über die Paramter des Motorsteuergeräts und 2 zusätzlicher Drucksensoren, bei jedem Betriebszustand des Motors den richtigen Umschaltpunkt findet.


    Weiter Bilder vom Aufbau des Motors, in den Bilder-Gallerien, unter Projekte - Golf 2 16VG60T.
    In diesem Auto wurde der Motor zu ersten Testfahrten 2006 eingebaut.