Technik

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Allgemeines zur Fahrzeugtechnik

Mit "Fahrzeug" meinen wir hier in erster Linie Personenkraftwagen. Wer sich umfassend informieren will, dem seien Standardwerke wie z.B. das "Kraftfahrtechnische Taschenbuch" von BOSCH (ISBN-13: 978-3834814401) ans Herz gelegt.

Die Fahrzeugtechnik muss die Anforderungen der Nutzer erfüllen, den Herstellern und Händlern die Brötchen verdienen, aber in erster Linie mal die Grundlagen der Fahrdynamik berücksichtigen. Tut sie das so, dass man mit hohen Längs- und Querbeschleunigungswerten sicher unterwegs sein kann, dann spricht man von sportlichem Fahrverhalten - und das Ergebnis nennt man gemeinhin Sportwagen.

Generell besteht ein Personenkraftwagen aus einer Bodengruppe (Fahrwerk), einem Aufbau (Karosserie), einer Kraftmaschine (Motor) und einem Antrieb (Getriebe, Differential, Antriebswellen usw.).

Das Konzept des 3000GT

Quelle: my3kgt.insel.de

Der 3000GT (zumindest die 4x4 Turbo oder VR4 Version) stellt einen Kompromiss auf dem Stand der Technik von 1991...1999 zwischen guten Fahrleistungen, hoher Sicherheit, guter Bedienbarkeit und Alltagstauglichkeit dar. Dabei ist ein schnelles, sicheres, bequemes, aber auch eher schweres Auto herausgekommen, das aus meiner Sicht aber dennoch vielen heute „modernen“ Fahrzeugen überlegen oder zumindest ebenbürtig ist (der Alfa Romeo Spider AWD ab 2006 ist z.B. genauso schwer, hat aber kaum Laderaum). Heute macht man mehr mit Elektronik, und es stehen leichtere und belastbarere Werkstoffe zur Verfügung.

Der 3000GT (Z16) verfügt über einen Turbomotor, der ihm im Serienzustand 286 PS verleiht. Die Maschine hat knapp 3 Liter Hubraum, 6 Zylinder und 2 parallel arbeitende Turbolader. Diese Leistung verhilft dem GT zu einer Höchstgeschwindigkeit von deutlich über 250 Km/h. Ob hier abgeregelt wird, darüber streiten sich die Gurus – mit etwas Tuning erreicht man nach Tacho deutlich über 290, und mein Tacho zeigt ziemlich genau 10% mehr an als z.B. laut GPS anliegen.

Der permanente Allradantrieb sorgt dafür, dass das enorme (serienmäßige) Drehmoment von 407 Nm in jeder Fahrsituation auf die Strasse gebracht werden kann. Er trägt allerdings auch erheblich zum hohen Gewicht (ca. 1750 Kg) und zu den mechanischen Widerständen bei. Dennoch darf man mit einer Beschleunigung von 0 auf 100 Km/h in ca. 5,9 Sekunden prahlen. Die Kraftverteilung VA/HA liegt beim 3000GT übrigens bei 45:55, es geht also etwas mehr Drehmoment auf die Hinterachse.

Alternativen wären eine elektronische Traktionskontrolle bei nur einer angetriebenen Achse, auch z.B. ESP genannt. Ein solches System sorgt dafür, dass das Drehmoment begrenzt wird, das an die Antriebsräder weitergeleitet wird, sodass diese nicht durchdrehen. Das heißt aber auch, dass eben nicht immer das volle Drehmoment zur Verfügung gestellt wird! ESP ist wohl aus Kosten- und Gewichtsgründen die heute (2011) übliche Lösung.

Eine andere Alternative ist ein Automatik-Getriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler anstelle der mechanischen Kupplung. Dieser Drehmomentwandler führt ebenfalls dazu, dass die angetriebenen Räder nicht oder nur sehr kurzzeitig durchdrehen, indem er das „überschüssige“ Drehmoment in Wärme umwandelt – es steht also auch nicht für die Beschleunigung zur Verfügung. Außerdem hat ein Automatikgetriebe auch ein hohes Gewicht und hohe mechanische Widerstände. Toyota ging diesen Weg im Supra Mk IV, den es allerdings auch mit Handschaltung gab.

Durch die Allradlenkung und das elektronisch gesteuerte Hydraulik-Fahrwerk (Electronic Chassis Steering „ECS“) wird sichergestellt, dass die Reifen des 3000GT immer optimale Verbindung zum Fahrbahnbelag behalten, indem die Berührungsfläche immer so groß wie möglich gehalten wird und die Last möglichst gleichmäßig auf alle 4 Räder verteilt wird. Je höher die Geschwindigkeit, desto härter werden die Federbeine eingestellt, um die Seitenneignung zu minimieren. Ab einer bestimmten Geschwindigkeit lenken die Hinterräder um ca. 1,5 Grad gleichsinnig mit, um die Kontaktfläche Reifen – Fahrbahn möglichst groß zu halten und den Antriebs-Vektor zum Kurveninnenradius zu richten.

Die hohe Endgeschwindigkeit verdankt der GT auch seiner günstigen Aerodynamik. Er ist niedrig und außen relativ glatt und gerundet, außerdem verfügt er über aktive Spoiler (Frontschürze und Heckflügel), die ab etwa 80 Km/h ausfahren. Diese Mechanik macht ihn aber nicht eben leichter, und der Heckflügel dient dem Abtrieb und erhöht den Luftwiderstand.

Nicht optimal gelungen sind nach Meinung einiger Fahrer Lenkung und Bremsen. Die Lenkung ist vergleichsweise leichtgängig, und bei einem großen Wendekreis von 12m bietet sie nur geringe Rückmeldung. Durch Wahl geeigneter Bereifung kann man diesen Nachteil etwas ausgleichen. Eher als Handicap darf man die Serien-Bremsanlage betrachten, die zwar beim Gen2 (den ich fahre) gegenüber dem Gen1 und insbesondere den US-Modellen schon verbessert wurde, die aber noch immer zu sehr zum Fading und zu Vibrationen durch wärmebedingten Scheibenverzug neigt. Im Bereich Tuning findet man allerdings brauchbare Hinweise, wie das zu verbessern sei.

Baugruppen und Komponenten im Detail

Motor

Besonderheiten

Man möge sich vor Augen halten, dass 1991 noch keine Rede von "Downsizing" und demzufolge auch nicht von "kleinen" Turbomotoren war. Die Motorentechnik für leistungsfähige Strassenfahrzeuge basierte auf Motoren mit großem Hubraum und kleiner "Literleistung". Effekte, die bei Aufladung und kleinen Hubräumen (2-3 Liter!) und entsprechend kleinen Bauformen auftreten, mussten erst einmal bewältigt werden.

Der 6G72 im 3000GT (TT) besitzt einige für die damalige Zeit besondere Eigenschaften wie z.B. Zündkerzen mit kleinem Gewindedurchmesser und Iridium-Mittelelektrode, die wenig Platz neben den Ventilen brauchen und verhindern, dass der Zündfunken durch das hochverdichtete und schnell strömende Gemisch "ausgeblasen" wird. Der Bedarf dafür ist inzwischen allgemein anerkannt, war aber Anfang der 90'er Jahre aber nicht allgemein vorhanden.

Die Zündung wird z.B. komplett elektronisch über die ECU gesteuert. Es gibt einen zentralen Klopfsensor, dessen Signal von der ECU ausgewertet und z.B. zur Optimierung des Zündwinkels benutzt wird. Die Ladeluft wird gekühlt. Temperatur und Druck der Aussenluft werden gemessen und einige andere weiteren technischen Maßnahmen wurden getroffen, um für die hohen Anforderungen der Turboaufladung gerüstet zu sein - und vieles andere mehr.

Das macht den 6G72 mit TT enorm komplex, aber auch flexibel für Modifikationen. Bis zu 400PS (evtl. auch etwas mehr) läßt sich aus dem Serienmotor durch nur vergleichsweise einfache Modifikationen herauskitzeln, und durch Änderungen der Motorsteuerung bringen es intern unveränderte Motoren auf straßentaugliche 550PS. Dies verdanken wird dem technischen "Overkill" der japanischen Ingenieure, der sich also letztlich als Segen erweist.

Varianten

In Europa wurde nur der Twin-Turbomotor mit ca. 286PS ausgeliefert. In anderen Ländern gab es auch Sauger-Varianten mit ca. 220PS. In Amerika existiert eine "Base" Version vom 3000GT als auch vom Dodge Stealth, die es nur auf 160PS (?) bringt und mit einem Automatikgetriebe versehen ist. Der von 1994-1995 angebotene VR4 Spyder hat laut Vertriebsaussage 330PS, um das höhere Gewicht zu kompensieren. Diese Erhöhung wurde dadurch erreicht, dass der Ladedruck erhöht wurde - sonst wurde nichts verändert.

Motorblock

Beim Motor handelt es sich um einen vorn quer eingebauten V6 von Mitsubishi mit der Bezeichnung "6G72". Der Motor hat serienmäßig knapp 3 Liter Hubraum. Der Block wurde auch in verschiedenen anderen Modellen verwendet (Pajero, Sigma, Galant).

Zylinderköpfe

Die Zylinderköpfe sind aus Leichtmetall. Beim 3000GT (EU-Modell) besitzt der Motor eine DOHC-Ventilsteuerung, d.h. 2 obenliegende Nockenwellen. Jeder Zylinder hat 2 Einlaß- und 2 Auslaß-Ventile. Diese werden über Hydrostößel betätigt, welche bei den frühen Modellen sowie bei hoher Laufleistung zur Geräuschbildung ("Klackern", "Tickern") neigen; legendäres Mitsubishi-Problem.

Es gibt auch SOHC-Motoren (eine Nockenwelle je Kopf), allerdings nur bei den Non-Turbo-Modellen.

Aufladung

Beim Turbomotor kommen 2 Turbolader von Mitsubishi Heavy Industries (MHI) vom Typ TD04-13G (in USA TD04-09B) zum Einsatz. Diese sind zwar relativ "klein", laufen aber schnell hoch und haben ihren höchsten Wirkungsgrad in einem Druckverhältnis-Turbinendrehzahl-Bereich, der beim 6G72 Motor und der verwendeten Luftführung in einem breiten Betriebsbereich erreicht werden kann.

Hier ein informatives Video von Turbonetics.

Luftzufuhr

Die Luftzufuhr beim Serien-3000GT (Turbomotor) beginnt beim Luftfilter, der schwarze Kasten auf der Beifahrer-Seite im Motorraum vor der Batterie. Daran schliesst sich der Luftmassenmesser ("MAF") an, der ermitteln soll, wieviel Luft für die Verbrennung zur Verfügung steht. Weiter geht es durch ein Verteiler-Rohr ("Geweih"), das den Luftstrom auf den vorderen und hinteren Turbolader aufteilt (die Lader "ziehen", was sie brauchen). Hinter den Turbolader folgt eine aus Metallrohren und Gewebeschläuchen bestehende Verrohrung, die die verdichtete (un stark erwärmte) Luft zu den Ladeluftkühlern leitet. Diese sitzen rechts und links in der Frontschürze, Fahrerseite für den hinteren Turbo. Nach den Ladeluftkühlern geht es weiter per Rohr/Schlauch-Kontruktion zur "Y-Pipe", dem Y-förmigen "Hosenrohr", das auf der Beifahrerseite auf dem Motor sitzt. Daran schliesst sich die Drosselklappe und dann der Verteiler ("Plenum") für die Zylinder an.

Abgasführung

Durch den Quereinbau liegt der eine Abgasstrang vorn, der andere hinten (also zwischen Motor und Motrraum-Rückwand). Der hintere Abgasstrang ist sehr ungünstig zu erreichen, allerdings ist der verwendete Abgaskrümmer ordentlich gestaltet. Der vordere Abgaskrümmer ist strömungstechnisch ungünstiger und kann gelegentlich reissen.

Hinter den Krümmern folgen die Turbos, daran schliessen sich Vor-Katalysatoren an, die die Abgas-Entgiftung schon unmittelbar nach dem Kaltstart sicherstellen sollen. Danach werden die Abgasstränge über eine sog. Downpipe zusammengeführt; im Serienzustand einfach rechtwinklig und damit strömungsungünstig.

Es schliesst sich der Haupt-Katalysator an, von dort führt ein Rohr in den linken Endschalldämpfer. Damit könnte eigenlich schon Schluss sein, aber aus welchen Gründen auch immer hat sich Mitsubishi entschieden, auch einen rechten ESD einzubauen und zu diesem ein Überleitungsrohr von linken ESD zu ziehen.

Antrieb

Der Antrieb beim Allrad-Twinturbo-Modell besteht aus:

• Kupplung mit Unterdruck-Unterstützung,
• Getriebe (5-Gang oder 6-Gang),
• Umlenk- oder Transfer-Getriebe für Antrieb der Hinterachse,
• Kardanwelle zum Hinterachs-Differential,
• Hinterachs-Differential mit Ölpumpe für Allrad-Lenkung,
• Antriebswellen für alle 4 Räder.

Fahrwerk

Das Fahrwerk der europäischen 3000GT und der VR4 aus USA ist mit einer elektronischen Verstellung der Dämpferhärte ausgerüstet (ECS genannt).

Hier bitte die Fahrwerks-Architektur genauer beschreiben!