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  Physik - Luft 2



Luft hat wundersame Eigenschaften. Wer jemals einen Injektor oder eine Düse hat verbotenerweise Kraftstoff, egal ob Benzin oder Diesel, außerhalb des Verbrennungsmotors abspritzen lassen und dann auch noch gezündet hat, der konnte die verheerende Kraft dieser Verbrennung wirken sehen, an einer bestimmten Stelle im Raum völlig gleichmäßig verbrennend, fast ohne Rückstände zu hinterlassen.

Man nennt das etwas zu geringschätzig ein Luft-Kraftstoff-Gemisch und vergisst vielleicht dabei, wie oft und verzweifelt Techniker/innen versucht haben, das sorgfältig aufbereitet in möglichst jedem Betriebszustand im Brennraum zu etablieren. Vermutlich ist das hoffnungslos, weil das Gemisch zumindest beim Benziner diesen Raum in zu vielen verschiedenen Größen vorfindet.

Um die Möglichkeiten, ein solches Gemisch zu generieren, etwas deutlicher zu machen, ist wahrscheinlich die längst versunkene Vergasertechnik am geeignetsten. Wir wollen versuchen, die dort gemachten Erfahrungen und Konstruktionslösungen noch einmal zum Thema 'Luft' nutzbar zu machen. Dazu kehren wir zurück zu einem ganz alten Prinzip der Vergasertechnik. Aber keine Angst, das hier wird kein Spezialkapitel für Oldtimerfans.


Das Prinzip von Bernoulli (Bild oben) wird auch 'Venturi-Effekt' genannt. Der Venturi ist die Verengung im Bild ganz oben rechts in der Luftleitung. Bei Wilhelm Maybach war das zunächst noch einfach nur eine Verengung, die für einen Unterdruck in einer dort mündenden Kraftstoffleitung sorgen sollte. Hier sieht das ganze schon etwas gleichmäßiger aus. Wichtig an dem Durchmesser der Verengung ist, dass er, von oben kommend, relativ rasch kleiner wird und dann langsam wieder größer.

Entscheidend ist die Vermeidung von Turbulenzen. Vom Prinzip her sorgt jegliche Verengung in einer Luftleitung für eine höhere Luftgeschwindigkeit und damit für Unterdruck. Der steigt mit dem Durchsatz. Und genau an dieser Stelle kommt die Schönheit der obigen Konstruktion zum Vorschein. Man nennt die Düse oben 'Luftkorrekturdüse'. Soll heißen, genau an dieser Stelle bzw. darunter wird ein eventuelles Zuviel an herausgesaugtem Kraftstoff korrigiert.

Haben Sie schon einmal etwas von 'Bremsluft' gehört. Genau die stürzt sich als genau bemessener Anteil der in den Vergaser strömenden Luft durch die Düse auf den im Röhrchen stehenden Kraftstoff. Je höher seine Geschwindigkeit ist, desto tiefer kommt er. Dort erhöht er den Luftanteil und sorgt so für eine Abmagerung des ansonsten mit größerem Unterdruck zu fett werdenden Gemischs. Gemeinsam mit dem Kraftstoff tritt er dann durch die Bohrungen des Röhrchens nach außen und anschließend oben in den Lufttrichter.

Ergebnis: Auch bei mehr Luftdurchsatz kann das Mischungsverhältnis gleichbleiben. Das war zwar in den tatsächlich ausgeführten Vergasern noch etwas komplizierter, weil die in Teillast ein eher mageres Gemisch produzierten und erst bei Volllast richtig anfetteten, um die Katalogleistung zu erreichen, aber das zeigt eigentlich noch mehr, was man mit so einem relativ einfachen Aufbau erreichen kann. Voraussetzung ist allerdings ein genau justierter Schwimmer, der ein ganz bestimmtes Kraftstoffniveau einstellt.


Und hier die gleiche Aufgabenstellung, nur mit einem veränderbaren Lufttrichter. Man nennt ihn auch 'Gleichdruckvergaser' und meint damit gleiche Druckverhältnisse zwischen Kolben und Drosselklappe und ganz oben jenseits der Membrane. Die Luft steuert sich sozusagen selbst, zieht den Kolben mitsamt seiner in einer Ringdüse steckenden Sitze nach oben und sorgt für den entsprechenden Kraftstoffzuwachs, wenn vom Motor mehr Luft angesaugt wird.

Auch hier wird für stets gleiches Verhältnis zwischen Luft und Kraftstoff gesorgt. Durch eine besondere Form der Nadel ist sogar eine Anfettung bzw. Abmagerung in bestimmten Betriebsbereichen möglich, alles ohne Elektronik und Kennfelder. Das System ist so empfindlich, dass in der Mitte eine Art Stoßdämpfer mit feststehendem Kolben und Dämpferflüssigkeit nötig ist, um Schwingungen zu verhindern. Trotz anderem Aufbau sind die Funktionen zu obigem System völlig vergleichbar.


Haben Sie noch einen Moment? Dann schauen Sie sich bitte einmal an, was die Ingenieure/innen mit dem Leerlaufsystem gemacht haben, als die ersten Abgasregelungen erlassen wurden. Das entsprechend umrandete ist alles nötig, um das Leerlaufgemisch so gut aufzubereiten wie möglich und gleichzeitig von der Zusammensetzung (kleine Schraube) und von der Drehzahl (große Schraube) her exakt einstellbar zu machen. Bei kleinem Durchsatz ist halt eine gute Durchmischung von Kraftstoff und Luft schwieriger.


Richtig spannend auch für leistungshungrige Fans wird es bei Anlagen mit mehreren Vergasern an einem Motor. Es gibt sogar solche, die, nicht gerade sinnvoll, von zwei Doppelvergasern so angetan waren, dass sie diese anstelle einer vorhandenen Einspritzanlage installierten. Oben sehen Sie so eine Anlage, perfekt passend zum Vierzylinder-Reihenmotor.

Aber es ist auch die Schwierigkeit der Synchronisation damit verbunden. Alle vier Lufttrichter sollen möglichst zur glechen Drosselklappenstellung das gleiche Gemisch bereitstellen. Hat man das für eine Stellung gerade erreicht und wählt eine andere, dann zeigen die Uhren wieder verschiedene Werte an. Viel Erfahrung und Fingerspitzengefühl ist gefragt. Es zeigt die launische Seite der Luft und die Schwierigkeit, mit ihr fertig zu werden. Im nächsten Kapitel mehr darüber . . .

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Stellen Sie sich vor, Sie müssten die sechs Doppelvergaser eines alten V12 synchronisieren . . .








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