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Technik | G40/G60 G-Lader

Geschichte
Der G-Lader wurde bereits 1905 von dem Franzosen Le Creux entwickelt. Doch trotz wesentlicher Vorteile (guter Wirkungsgrad, geringes Arbeitsgeräusch, wenig Verschleiß) war der G-Lader zur Zeit von Le Creux fertigungstechnisch noch nicht baubar. Erst die heutige Gußtechnik und Bearbeitung mit äußerster Präzision ermöglichte die Entwicklung zur Serienreife bei der Volkswagen AG. Als Beispiel, der Verdränger nähert sich bis auf Zehntel Millimeter der Gehäusewand, darf diese aber nicht berühren. VW übernahm Ende der 80ziger Jahre das Konzept des G-Laders.
Der G-Lader dreht bis zu 10.300 U/min. Er wurde 800 Stunden unter Vollast, und danach noch 40.000 km in einem Testwagen auf seine Standfestigkeit geprüft. Es wurden über 100.000 Fahrzeuge mit diesem Lader ausgestattet. Nach Frau Dr. Wellbrock, G-Lader Expertin von VW, liegt die Schadenshäufigkeit von G-Lader, unterhalb derer von Turbo-Ladern. Wenn man einen ganz einfachen Punkt beachtet, hält der Lader 200.000 km (so wie meiner).

Grundsätzlich gilt: Motor warmfahren, bis ca. 90 Grad C Öltemperatur, erst dann über 3.000 U/min drehen lassen!

Und wenn wir gerade schon bei Öl sind; ab ca. 140 - 145° C reisst der Schmierfilm des Öles ab! Was aber vielen Leuten nicht bekannt ist, daß die Additive im Öl ab einer Temperatur von 130° C Schaden nehmen. Wenn eine Temp. von über 130° C öfters erreicht wird, geht das Öl, bzw. die Additive darin kaputt. Dann ist eine optimale Schmierung nicht mehr gewährleistet. Eine Verkürzung des Ölwechselintervalls kann helfen.

Aufbau
Die Bezeichnung G-Lader wurde von der besonderen, einem stilisiertem "G" entsprechenden, Form des Verdrängers abgeleitet. Die Zahl 60 steht für das Breitenmaß des Verdrängerkanals, pro Seite der Grundplatte. Jede dieser G-Spiralen bildet gemeinsam mit der Grundplatte und den Kammern in den Gehäusehälften je eine separat arbeitende Kammer. Sämtliche Spiralkonturen sind mit Dichtleisten versehen, wobei sie in axialer Richtung auch noch für die notwendige Führung sorgen. Die Leistung wird so um ca. 50% gesteigert (von 107 PS auf 160 PS). Schon bei geringen Motor- Drehzahlen wird das Drehmoment deutlich angehoben.
Die Vorteile des G-Laders liegen in einem schnellen Druckaufbau wegen geringen Massenträgheitsmomenten. Weiter der hohe Gesamtwirkungsgrad (bei Prototypen bis zu 75,9 %), niedrige Geräuschentwicklung, gute Abdichtung und niedrige Reibleistung.

Funktion
Damit sich veränderliche Arbeitsräume bilden können, bewegt sich der Verdränger exzentrisch (aus der Mitte versetzt = Eierbewegung) zum Gehäuse. Angetrieben wird die Welle des Verdrängers über den Keilrippenriemen von der Riemenscheibe zur Kurbelwelle. Parallel zur Verdränger-Antriebswelle (= Hauptwelle) läuft - durch einen Zahnriemen verbunden - eine Nebenwelle. Durch die beiden mit Exzentern versehenen Wellen erreicht man die gleichförmige exzentrische Drehbewegung des Verdrängers. Es entsteht eine Relativgeschwindigkeit von 5,1 m/sec (bei einer Exzentizität von 4,9 mm) zwischen Dichtleisten und Verdränger/Gehäuse bei einer Drehzahl von 10.000/min.
Die durch den Luftfilter angesaugte Verbrennungsluft gelangt in den G-Lader. Dort wird der Luftstrom vom Lader beschleunigt und gleichzeitig verdichtet.

Ladeluftkühler
Vom G-Lader gelangt der Luftstrom in den Ladeluftkühler. Durch diesen wird ein Druckabfall von ca. 4 - 6 % verursacht. Die Aufgabe des LLK ist es, die auf bis zu 155° C erhitzte Verbrennungsluft (bei der polytropen Verdichtung) abzukühlen. Denn erhitzte Luft nimmt ein größeres Volumen ein als kältere. Je kühler die Luft, desto mehr kann in die Verbrennungsräume gelangen. Der Ladekuftkühler schafft eine Temperatursenkung von bis zu 55° C. Folge: bessere Zylinderfüllung und damit eine Leistungssteigerung; zusätzlich wird die Neigung zu klopfender Verbrennung verringert. Eine weitere Abkühlung der Verbrennungsluft kann mir einer zusätzlich eingebauten Wassereinspritzung erreicht werden.

Bypass-Kreislauf
Läuft der Motor lediglich im Teillastbereich, dann fördert der Lader wesentlich mehr Luft , als zur Verbrennung benötigt wird. Die zu viel geförderte Luft wird aber nicht einfach wieder ins freie hinaus geleitet, wie z. B. bei Turbo-Konzepten. Vor den beiden Drosselklappen im Saugrohr geht ein Abzweigkanal zur Ansaugseite des G-Laders zurück. Sind die Drosselklappen im Ansaugrohr geschlossen (z. B. im Leerlauf), ist der Bypass durch eine gegenläufig gesteuerte Drosselklappe geöffnet. Und umgekehrt bei Vollast mit voll geöffneten Drosselklappen, dann schließt die Klappe den Bypass-Kanal.

Ladedruckbegrenzung
Steigt der Ladedruck zu sehr an, kann es bei höheren Drehzahlen zu einer klopfenden Verbrennung kommen. Über 5.600 U/min wird der Ladedruck deshalb um 0,1-0,15 bar zurückgenommen. Zusätzlich wird der Druck bei erhöhter Klopfhäufigkeit reduziert, und zwar ggf. bis auf 0,4 bar. Dies wird über das Leerlaufstabilisierungs-Ventil gesteuert. Allerdings kann diese Begrenzung des Ladedrucks durch unseren Theibach RS-TuningChip aufgehoben werden, wobei der Klopfsensor dennoch aktiv bleibt!
Bei entsprechenden Befehl vom Digifant-Steuergerät öffnet das Leerlauf-Stabilisierungsventil die Verbindung zwischen Ansaugrohr und Bypass-Kanal - der überschüssige Ladedruck gelangt wieder an die Saugseite des G-Laders, sobald der Motor beginnt zu klopfen.

Technische Daten:
Generation 
VW Teile-Nr.
Bauzeit
Exzentrizität Nebenwelle
Achsabstand Verdränger
Besonderheit
1
037 145 401A
10/88 - 02/90
4,9 mm
96,5 mm
keine Zahnriemenabdeckung starres Lager für Nebenwelle
2
037 145 401B
02/90 - 03/91
4,9 mm
96,5 mm
mit Zahnriemenabdeckung starres Lager für Nebenwelle
3
037 145 401C
ab 03/91
4,915 mm
93,43 mm
elastisches Lager für Nebenwelle
theor. Fördervolumen:
888 ccm
Laderdrehzahl bei max. Motordrehzahl 6200:
10300
Lieferart:
innere Verdichtung
Druckverhältnis
(bei org. Laderübersetzung):
0,7 bar
Druckverhältnis max.
(bei geänderter Laderübersetzung):
ca. 1,9 bar
Arbeitskammern:
8
Kammertiefe:
60 mm
Lufteintrittstemp. max.:
50° Celsius
Masse:
7,8 kg
Gehäuse:
Aluminiumlegierung Druckguß
Verdränger:
Magnesiumlegierung Druckguß
Antrieb:
von der Kurbelwelle über einen sechsrilligen Keilrippenriemen
Lagerung Hauptlager:
Kugellager, Nadellager, Zylinderrollenlager
Schmierung:
über eine Drosselleitung von der Motorschmierung mit Öl versorgt
Lagerung Nebenwelle:
zwei Kugellager
Schmierung:
Fettdauerschmierung (lebenslage Schmierung)

Die Original-Wellendichtringe im G-Lader stammen von der Firma Goetze. Andere auf dem Markt erhältliche Standart- Wellendichtringe halten den Belastungen im G-Lader nicht stand. Braune oder blaue Wellendichtringe sind keine Original-Teile. Die Produktion der Goetze-Wellendichtringe wurde leider vor Jahren schon eingestellt. Da die Lagerbestände so gut wie aufgebraucht sind und die momentan noch verfügbaren Goetze-Ringe bereits seit 10 Jahren lagern, haben wir eine Alternative entwickelt. Mit neuesten Maschinen und Fertigungstechniken haben wir einen Wellendichtring produzieren lassen, der den Anforderungen im G-Lader stand hält. Unser WDR steht dem Original in nichts nach und wird in der gleichen Unternehmensgruppe produziert in die vor Jahren Goetze integriert wurde.
Die im G-Lader werksseitig verbauten Lager stammen ausschließlich von der Firma FAG/Torrington. Der Zahnriemen ist ein Gates-Riemen in 9,6 mm breite. Die Dichtleisten wurden zunächst von der Firma Merkle geliefert. Diese waren grau/antrazit. Im Zuge der Weiterentwicklung des G-Laders wurde diese durch die beigen Sintimid 8000 Dichtleisten ersetzt, welche materialschonender sind.

Sintimid 8000 Dichtleisten PTFE- basierend technische Daten:
└ gute Chemikalienbeständigkeit
└ gute Reib- und Gleiteigenschaften
└ Gleitreibungskoeffizient bei p = 0,05 N/mm²v=0,6 m/s gegen Stahl gehärtet und geschliffen 0,4
└ Dauergebrauchstemperaturen bis 150° C
└ tieftemperaturschlagzäh
└ sehr hohe UV-Beständigkeit
└ Streckdehnung 15 % DIN EN ISO 527
└ Reißdehnung 40 % DIN EN ISO 527
└ Streckspannung 45 MPa nach DIN EN ISO 527
└ Zug-E-Modul 800 MPa DIN EN ISO 527
└ Härte 60 DIN 53 505 (Shore Härte D)
└ Dichte 1,73 g/cm3 DIN 53 479
└ Wasseraufnahme bis zur Sättigung 0,03 % DIN EN ISO 62

Original VW Dichtleisten sind bereits auf Länge zugeschnitten, und haben ein Höhenmaß von 3,8 mm, und eine Breite von 1,45 mm. Die Länge beträgt 351mm bzw. 522 mm.

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