Verbrennung, Luftzusammensetzung und Vergasertechnik im Detail

Luftzusammensetzung und Verbrennung

Zusammensetzung der Luft

Luft ist ein Gemisch verschiedener Gase mit folgender volumetrischer Zusammensetzung:

• Sauerstoff: 21%
• Stickstoff: 78%
• Argon und andere Gase: 1% (Dieser Anteil wird oft vereinfacht dem Stickstoff zugerechnet und verhält sich inert bei der Verbrennung.)

Verbrennungsgleichung

Die allgemeine Verbrennungsgleichung für Kohlenwasserstoffe (HC) lautet:

HC + O₂ → H₂O + CO₂

Stöchiometrisches Gemisch (Theoretisch)

Das stöchiometrische Gemisch ist erreicht, wenn genau die theoretisch notwendige Menge an Sauerstoff vorhanden ist, um alle Kohlenwasserstoffe vollständig zu verbrennen.

Mageres und Fettes Gemisch

• Mageres Gemisch: Liegt vor, wenn in der Mischung nicht ausreichend Sauerstoff für die vollständige Verbrennung vorhanden ist. Es entstehen Nebenprodukte wie Kohlenmonoxid (CO).
  HC + O₂ → H₂O + CO₂ + CO
• Fettes Gemisch: Liegt vor, wenn in der Mischung zu viel Sauerstoff vorhanden ist (Überschuss an Sauerstoff).

Luftverhältnis Lambda (λ)

Eine der häufigsten Methoden zur Angabe der Magerheit/Fülle des Gemisches ist der Lambda-Faktor:

λ = Masse der tatsächlichen Luft / Masse der theoretischen Luft

Abgase und Schadstoffe

Ungiftige Gase: Stickstoff, Sauerstoff, Wasserdampf und Kohlendioxid (CO₂).

Giftige Gase: Kohlenmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NOx) und Feinstaub (feste Partikel).

Vergasertechnik und Gemischaufbereitung

Vergaser-Zuführungsschaltkreis (Schema)

Ein typischer Vergaser-Zuführungskreislauf umfasst:

1. Luftfilter
2. Vergaser
3. Drosselklappe (im Vergaser)
4. Ansaugkrümmer
5. Benzintank
6. Tankfilter
7. Nockenwelle (Steuerung)
8. Mechanische Kraftstoffpumpe

Membranpumpe (Mechanische Kraftstoffpumpe)

Bei Betätigung der Exzentrizität der Nockenwelle wird der Hebel (1) betätigt, was zu einer Abwärtsbewegung der Membran (2) führt. In dieser Situation öffnet sich das Einlassventil (3), wodurch Kraftstoff durch den Filter (4) aus dem Tank in die Kammer gelangt. Wenn sich die Nockenwelle weiterdreht, schließt sich die Feder (5) und bewirkt eine Abwärtsbewegung der Membran. Dies drückt den Kraftstoff durch das Ventil (6) in den Vergaser.

Elementare Bestandteile des Vergasers

Ein Vergaser besteht aus grundlegenden Teilen:

• Kraftstoffdüse (Kuba-Rolle): Reguliert die Kraftstoffmenge auf Höhe des Diffusors.
• Kraftstoffpumpe: Erzeugt die notwendige Unterdruckwirkung, um den Kraftstoff anzusaugen.
• Kraftstoffansaugrohr: Besteht aus einem kalibrierten Rohr im Luftrohr des Vergasers.
• Ventil: Reguliert die Höhe des Kraftstoff-Luft-Gemisches, gesteuert durch den Saugdruck des Motors (Drosselklappe).

Systeme zur Anreicherung (Enrichment Systems)

Systeme zur Anreicherung bestehen aus einem Injektor (1), der über ein Steigrohr mit der Kraftstoffkammer (2) verbunden ist. Der Kraftstoff wird durch eine Pumpe (3) aufgenommen, die durch das Gaspedal betätigt wird. Die Füllung und Entleerung des Volumens der Pumpe wird durch zwei Rückschlagventile in der Saugleitung (4) und der Druckleitung (5) gesteuert.

Betätigung: Beim Bewegen des Gaspedals bewegt sich die Stange (6), die über den Hebelmechanismus (8) die Membran (7) der Drosselklappe betätigt.

Kaltstartvorrichtung (Choke)

Beim Kaltstart muss das Gemisch stark angereichert werden, um die Kondensation an den Wänden der Kanäle und Zylinder auszugleichen. Das am häufigsten verwendete Gerät hierfür ist die Drosselklappe, die den Luftstrom über dem Diffusor reduziert.

Bestandteile der Kaltstarteinrichtung (Choke-Klappe):

1. Drosselklappe
2. Kalibriertes Federwerk
3. Hauptdüse
4. Drosselklappenventil

Doppelvergaser

Ein Doppelvergaser wird typischerweise in Rennmotoren und Motoren mit hohen Leistungen eingesetzt.

Schema eines Doppelvergasers:

• 1. Gemeinsame Kraftstoffkammer (Cuba)
• 2. Drosselklappe des ersten Vergasers
• 3. Gemeinsame Welle für beide Drosselklappen
• 4. Drosselklappe des zweiten Vergasers

Der Doppelvergaser besteht aus zwei Ansaugkanälen in einem gemeinsamen Körper, jedoch mit unabhängigen Kraftstoffkammern. Die beiden Zuführungspumpen sind vereint. Der erste Vergaser funktioniert als Hauptvergaser mit einem kleineren Diffusordurchmesser und arbeitet bei normalen und niedrigen Drehzahlen. Der zweite Vergaser, der als Sekundärvergaser fungiert, wird nur bei hohen Drehzahlen aktiviert und verfügt über einen größeren Diffusordurchmesser.