Der Vergaser

Vergaser

Der Vergaser
Der Vergaser hat die Aufgabe, den Motor ( gleich welchen Zustand) bei jeder Drehzahl,Belastung, Motortemperatur und jedem Atmosphärfenzustand mit einer bestimmten Menge Kraftstoff-Luftgemisch zu versorgen.
Zur vollkommenen Verbrennung von 1 kg Kraftstoff wird eine ganz  bestimmte Menge Sauerstoff benötigt, die sich aus der chemischen Zusammensetzung des Kraftstoffes berechnen läßt. Nun saugt aber ein Motor nicht reinen Sauerstoff, sondern Luft an, die bekanntlich (als Gemisch) nur etwas 21 Raumprozent Sauerstoff ( O2)enthält; als Rest überwiegend Stickstoff ( N2) , der an der Verbrennung nicht teilnimmt.
Die vollständige Verbrennung von 1 kg Kraftstoff ( enthält etwa 086 kg Kohlenstoff und 0,14 kg Wasserstoff) erfordert theoretisch 3,42 kg O2 (Sauerstoff).
Da die Luft 23,3 Gew.-%O2 enthält, also 14,7 kg. Dabei entstehen 3,16 kg CO2 und 1,26 kg H2O, die mit dem an der Verbrennung nicht teilnehmenden Stickstoff der Luft wieder 15,7 kg ergeben (14,7 kg Luft + 1 kg Kraftstoff).
Nun wäre es schön, würden unserem Ottomotor fr die vollständige Verbrennung von 1 kg Kraftstoff stets 14,7 kg Luft zur verfügung stehen. Dieses chemisch korrekte Mischungsverhältnis heißt in der Technik Luftverhältnis und wird mid dem griecheschen Buchstaben Lambda bezeichet :

                        1:14,7 = Lamda 1

Nun ist das Kraftstff-Luftgemisch nur in bestimmten Grenzen zündfähig:

      zwischen 9 bis 19 kg  Luft/1kg Kraftstoff
Entwicklungsgeschichte Vergaser

1841 Luigi De Cristoforis (I) entwickelt eine atmosphärische, kolbenlose Benzinmaschine mit Oberflächenvergaser mit Docht
1859Mille (F) erhält ein Patent auf einen Gaserzeuger , der bereits als Vergaser bezeichnet wird.
1884 Der Münchner Uhrmacher Christian Reithmannerhält für einen Apparat zur Erzeugung von Arbeitsgas für Gaskraftmaschinen ein Patent ( Nr.: 32550 ) - es handelte sich hierbei um einen sogenannten Dochtvergaser
1885 Gottlieb Daimler und Wilhelm Maybach bauten das erste Motorrad der Welt,an dessen Motor ein Oberflächenvergaser eigener Konstruktion befestigt war.
1886 Der Schwimmvergaser von Wilhelm Maybach und Carl Benz, bei dem eine gleichmässige Verdunstung durch einen Schwimmer über den Petrol-Bassin sichergestellt wird, war patentreif.
1888 Der Mecklenburger Mechaniker Siegfried Marcus baute in Wien einen Wagen mit Viertaktmotor und Bürstenvergaser
1893 Der von Wilhelm Maybach entworfene Spritzdüsenvergaser bildet die Grundlage der modernen Vergasertechnik. Von diesem Zeitpunkt an verliert die Bezeichnung Vergaser ihre Berechtigung, da der Vorgang jetzt eher ein Versprühen oder ein Vernebeln des Kraftstoffs entspricht und dieser Sprühnebel mit der angesaugten Luft in den Verbrennungsraum kommt.
 

Funktionsweise der Vergaser
Oberflächenvergaser ( ca. 1885 ):
Das Kraftstoff-Luftgemisch wird durch Verdunstung einer möglichst grossen Kraftstoffbenetzten Oberfläche erzeugt.
Bürstenvergaser ( ca. 1865 ):
Der Motor saugt durch eine im Kraftstoff drehende Bürste durch einen Abstreifer erzeugte Tropfen und durch Luftzufuhr generiertes Kraftstoff-Luftgemisch an.
Spritzdüsenvergaser ( ca. 1893 ):
Im Spritzdüsenvergaser werden alle Bestandteile des Kraftstoffes gleichmässig fein zerstäubt und mit Luft vermischt.Die beim Ansaugen des Motors durch den Vergaser strömende Luft saugt Kraftstoff an der Düse, dieser zerstäubt weiter an der Prallfläche , so dass er sich fein verteilt als Nebel und grösstenteils verdampfend der Luft beimischt.



Luft und Strömung

Die höchste Leistung eines Motors wird mit leicht überfettetem Gemisch ( 10 - 20 % Luftmangel ) , der niedrigste Verbrauch bei etwa 10 - 20 % Luftüberschuss erreicht .
Das Mischungsverhältnis beeinflusst auch die Innenkühlung des Motors. Ein fettes Gemisch unterstützt die Kühlung von Ventilen, Kolbenboden und Zündkerzen. Bei extrem abgemagerten Motoren kann es wegen fehlender Innenkühlung zu Motorschäden kommen .
Dem Vergaser fällt also die schwierige Aufgabe der Mengen - ( Quantitäts-) als auch der Gemisch- ( Qualitäts- ) Regelung zu, was den recht komplizierten Aufbau heutiger Vergaser erklärt.
Für einen Motor mit einer maximalen Leistung von z.B. 100 PS ( 73,6 kW) ergeben sich folgende Werte für den Luftdurchsatz:
VOLLAST : ca. 350 kg / h
LEERLAUF: ca. 15 kg / h
Das Verhältnis der Luftmengen im Leerlauf zur Vollastmenge beträgt ca. 1:23 .
Die Leistung eines Motors ist abhängig von der pro Zeiteinheit durchgesetzten Gemischmenge und deren Energieinhalt. Neben den Luftdurchsätzen ( siehe oben) wird die Leistung auch durch die Gemischbildung und der Brenn- bzw. Flammgeschwindigkeit bestimmt. Wir verstehen darunter die Ausbreitung der Flamme an der Zündkerze und deren schnellen Fortpflanzung im Brennraum bei einem Verbrennungsdruck von 40 - 60 bar und einer Temperatur von 2000 - 2500 Grad Celsius.
Die Flammgeschwindigkeit ist von den Eigenschaften und der Zusammensetzung der Kraftstoffe als auch von der Gestaltung des Motors / z.B. Verdichtungsverhältnis, Zylindergrösse, Brennraumform) abhängig. Die Geschwindigkeit ist bei einem Luftverhältnis < 1 ( etwa 10 % Luftmangel ) am grössten. Ein mageres Gemisch verlangsamt die Flammgeschwindigkeit und der Motor überhitzt.
Somit ist das Vergaserprinzip aufgezeigt:
In dem Punkt höchsten Unterdrucks - also im engsten Querschnitt des Lufttrichters - mündet der Kraftstoff. Seine Zerstäubung erfolgt durch die am Austritt mit grosser Geschwindigkeit vorbeiströmenden Luft, die Grösse des Lufttrichters beeinflusst die Charakteristik eines Motors .

Vergaseraufbau und Vergaserbauarten

Ein flüssiges Medium ( hier Benzin ) wird vom Luftstrom durch Trägheits- , Oberflächen- und Viskositätskräfte zerrissen. Für die Zerstäubung spielen neben der Relativitätsgeschwindigkeit Luft / Kraftstoff die Grössen und Durchmesser der Tropfen eine Rolle - je grösser die Luftgeschwindigkeit desto kleiner werden die Tropfen und desto grösser ihre Anzahl. Die Tropfengrösse wiederum hängt ab von der Viskosität des Kraftstoffes und von der Oberflächenspannung. Da flüssiger Ottokraftstoff eine geringe Viskosität und Oberflächenspannung aufweist lässt sich eine feine Zerstäubung erreichen.
Eine hohe Kraftstoff- und Lufttemparatur fördert die Verdampfung , normale Temparatur und eine kalte Witterung erschwert die Verdampfung. Einen grossen Einfluss auf die Zerstäubung des Kraftstoffes übt die Drosselklappe aus. Der Zerstäubungs vorgang des Hauptdüsensystems findet bei fast geschlossener Drosselklappe in den Spalt zwischen Drosselklappe und Ausgangsrohr statt. Infolge der Druckdifferenz treten dort Geschwindigkeiten bis an die Schallgrenze auf - daraus resultiert eine feine Zerstäubung.

Nach Richtung des Saugstromes im Vergaser lassen sich vier Vergaserbauarten unterscheiden :
a ) Fallstromvergaser    +: Gassäule in Richtung der Schwerkraft und somit kein Energieverlust -: Vergaser erfordert eine relativ hohe Einbauhöhe




b ) Steigstromvergaser    -: Gassäule entgegen der Schwerkraft und somit Energieverlust problematischer Kaltstart



c ) Flachstromvergaser     +: Gassäule ist waagrecht und somit kaum Energieverlust Vorteilhaft für niedrige Motorhauben




d ) Schrägstromvergaser     +: Vorteile des Flachstrom- und dem Fallstromvergaser

Kraftstoffniveau
Forderung: Kraftstoffzufuhr muss gesichert sein bei
1) Lageunempfindlichkeit bei Steigung und Gefälle sowie seitliche Schräglage
2) Kurvenfestigkeit
3) Beschleunigung- und Verzögerung ( Bremsen )
4) Sicherheit vor Niveauschwankungen

Eine zentrale Funktion der Kraftstoffregulierung übernimmt die Schwimmereinrichtung. Bei laufenden Motor wird die Kraftstoffzufuhr über öffnen und schliessen einer Schwimmernadel reguliert. Ser Schwimmer kann nur funktionieren wenn die Innenbelüftung der Schwimmerkammer gewährleistet ist, eine Verschmutzung der Öffnung ( Vergaserdeckel ) kann zu einer Vakuumbildung und so zu einem Vergaserüberlauf führen.

Hauptdüsensystem
Die Gemischbildung im mittleren und oberen Drehzahlbereich ist Aufgabe dieses Systems.
Am gebräuchlichsten ist das Bremsluft-Verfahren ( Bremsluft-Düsensystem ) und findet Verwendung bei Solex und Weber . Stromberg, SU und Bing verwenden ein System mit konstanter Luftgeschwindigkeit
Bestandteile:
Lufttrichter: dosiert die Luftgrundmenge
Hauptdüse: dosiert die Kraftstoffgrundmenge
Luftkorrekturdüse Mischrohr: Ausgleichsdüse, die über den Mischrohr den Kraftstoff bei steigender Drehzahl des Motors mehr Luft zusetzt. Damit wird einem fetter werdenden Gemisch entgegengesetzt.
Lufttrichter
Zu grosse Lufttrichter ergeben einen kleinen Unterdruck im Hauptdüsensystem und führen so zu Schwierigkeiten beim fahren
grosser Durchmesser, um maximale Leistung bei hohen Drehzahlen oder grösstmögliche Geschwindigkeit zu erreichen.
kleiner Durchmesser für gute Beschleunigungsvermögen aber mit Verringerung der Motorleistung

Leerlauf
Die Kraftstoffentnahme für den Leerlaufbetrieb erfolgt im allgemeinen aus der Mischkammer der Hauptdüse, bei vergasern für Sportmotoren oft auch direkt vom Schwimmersystem.
a) Kraftstoffentnahme hinter der Hauptdüse wird als abhängiger Leerlauf bezeichnet = Eindüsensystem
b) Kraftstoffentnahme aus dem Schwimmergehäuse = unabhängiger Leerlauf = Zweidüsensystem
c) es gibt auch eine Kombination von beiden oben genannten Systemen

Leerlauf mit Gemischregulierung
Das System hat 4 Einstellteile
1. Leerlaufdüse
2. Leerlaufluftdüse
3. Leerlaufgemisch-Regulierschraube
4. Leerlaufeinstellschraube ( zur Regelung der Motordrehzahl durch Veränderung der Drosselklappenstellung ).

Leerlaufeinstellung an Einfachvergasern
1. Motor warmlaufen lassen
2. Leerlaufeinstellschraube leicht anziehen, um Drehzahl zu erhöhen.
3. Leerlaufgemisch-Regulierschraube lösen, bis der Motor anfängt unrund zu laufen ( zu galoppieren ), dann wieder nach und nach anziehen, bis der Motor rund läuft
4. Leerlaufeinstellschraube wieder leicht lösen, um Motor auf normale Leerlaufdrehzahl ( 500 - 800 / min) zu bringen
5. Leerlaufgemisch-Regulierschraube danach auf besten Motorlauf einstellen oder mit einem CO-Tester auf vorgegebenen Wert einregulieren .

Leerlaufeinstellung von Doppel- und Mehrfach-Vergasern.
1. Motor warmlaufen lassen
2. Alle Verbindungsgestänge an Vergaser lösen und Leerlaufeinstellschrauben gleichmässig etwas anziehen, damit der Motor durchläuft. Leerlaufgemisch-Regulierschrauben gleichmässig um bestimmten Wert öffnen .
3. Überprüfen des Luftdurchsatzes an jeden Vergaser und Verstellung der Leerlaufeinstellschrauben auf gleichen Durchsatz, für jeden Vergaser bei normaler Leerlaufdrehzahl. Die Luftdurchsatzprüfung kann mit einem Synchro-Tester oder mit Hilfe des Saugrohrunterdrucks erfolgen. Ein gleichmässiges Einstellen der Leerlaufeinstellschrauben bietet nicht immer Gewähr für gleichen Durchsatz.
4. Jede Gemischregulierschraube ist danach auf besten Motorlauf einzustellen. Sollte sich dabei die Leerlaufdrehzahl verändern, sind alle Vergaser im Luftdurchsatz gleichmässig mit den Leerlaufeinstellschrauben auf normale Leerlaufdrehzahl nachzuregulieren.
5. Bei normaler Leerlaufdrehzahl werden nochmals die Gemischregulierschrauben auf besten Motorlauf oder entsprechend den Abgastestwerten nachgestellt.
6. Die Vergaserverbindungsgestänge sind so nachzustellen, dass die Vergaser gleichmässig öffnen und der Leerlauf nicht beeinflusst wird.

Herausdrehen der Leerlaufgemisch-Regulierschraube ergibt ein kraftstoffreicheres ( fetteres) ,
Hineindrehen ein kraftstoffärmeres ( magereres ) Leerlaufgemisch.

Herausdrehen der Leerlaufluft-Regulierschraube ergibt ein kraftstoffärmeres,
Hineindrehen ein kraftstoffreicheres Leerlaufgemisch .

 Herausdrehen der Leerlaufgemisch-Regulierschraube ergibt ein kraftstoffreicheres ( fetteres) ,
Hineindrehen ein kraftstoffärmeres ( magereres ) Leerlaufgemisch.

Herausdrehen der Leerlaufluft-Regulierschraube ergibt ein kraftstoffärmeres,
Hineindrehen ein kraftstoffreicheres Leerlaufgemisch .

Leerlaufsystem

Leerlauf mit Luftregulierung
Einige ältere Steigstrom- , Flachstrom- sowie Motorradvergaser haben einen Leerlauf mit Luftregulierung. Diese Leerlaufeinrichtung hat 3 Einstellteile .
1.) Leerlaufdüse ( in Form der Hauptdüse entsprechen )
2.) Leerlaufluft-Regulierschraube
3.) Leerlaufeinstellschraube

Leerlauf mit Luftregulierung

Für die Einstellung gilt
1. Motor warmlaufen lassen
2. Leerlaufeinstellschraube leicht anziehen, um die Drehzahl gering zu erhöhen
3. Leerlaufluft-Regulierschraube anziehen, bis der Motor rund läuft
4. Leerlaufeinstellschraube wieder leicht lösen, um Motor auf normale Drehzahl zu bringen
5. Leerlaufluft-Regulierschraube auf besten Motorlauf einstellen oder bei vorhandenen CO-Tester auf vorgeschriebenen Wert einregulieren .

Share by: