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„Vergasermotor / Einspritzer“
Vom Tank bis zum Auspuff Im Zylinder des Verbrennungsmotors wird der Kraftstoff mittels Luftsauerstoff verbrannt. Die bei der Verbrennung freiwerdende Energie wird in mechanische Arbeit umgewandelt. Um 1 Liter Kraftstoff ideal verbrennen zu können, braucht man ca. 10 000 Liter Luft, da nur der Sauerstoff in der Luft benötigt wird (Luft enthält 21 % Sauerstoff, 78% Stickstoff). Der Vergaser hat die Aufgabe, den Kraftstoff fein zerstäubt mit Luft im richtigen Verhältnis zu mischen und dem Brennraum im Motor zuzuführen. Je nach Betriebszustand des Motors, also z. B. bei Kaltstart, Vollgasfahrt, Teillastbereich, Leerlauf muss das Gemisch angepasst werden. Durch das Vergaserrohr wird die Luft beim Ansaugtakt des Motors angesaugt. Das Rohr ist an einer Stelle verengt (Venturirohr). Dadurch entsteht ein Unterdruck. Wenn hier die Luft mit hoher Geschwindigkeit an einem mit Kraftstoff gefüllten Röhrchen (dieses ist mit der Schwimmerkammer verbunden) vorbeiströmt, saugt sie Benzin in sehr feinen Tröpfchen heraus und reißt diese mit. Die Menge des vom Motor angesaugten Gemisches und damit seine Leistung wird bestimmt durch den Querschnitt im Vergaserdurchlass, den der Gasschieber oder eine Drosselklappe (gesteuert mit dem Gaspedal) verengt oder öffnet. Die richtige Einstellung des Vergasers, seine Wartung (z. B. Filter) etc. ist besonders wichtig, weil der Motor bei falscher Einstellung mehr Kraftstoff verbraucht und mehr Schadstoffe ausstößt.
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„Vergasermotor / Einspritzer“
Funktionsweise des Vergasers (Schiebervergaser)
Die Funktionsweise des Vergasers: • Durch den Filtereinsatz (1) wird Luft angesaugt. • Über den Gasschieber (2) wird die Menge des Gemisches und da mit die Leistung des Motors geregelt. • Aus der Schwimmerkammer (3) wird der Kraftstoff durch das Düsensystem angesaugt. - Bei Vollast (Vollgas) wird die Gemischmenge durch die Größe der Hauptdüse (4) bestimmt. - Bei Teillast wird der Zufluss durch eine mit dem Gasschieber verbundene Düsennadel (5) gedrosselt, die zur Feineinstellung in verschiedenen Positionen im Gasschieber befestigt (5)a werden kann. - Bei Leerlaufbetrieb beeinflusst eine Aussparung (Nut) die Kraftstoffmenge. - Die Leerlaufdrehzahl kann mit Hilfe der Gasschieberstellschraube (Abb. Oben / Seite1) eingestellt werden (der Gasschieber wird angehoben); • Der Zulauf des Kraftstoffs aus dem Tank ist durch die Schwimmervorrichtung geregelt. - Auf dem Kraftstoffspiegel schwimmt der Schwimmer, der durch ein Nadelventil (6) den weiteren Zufluss stoppt, bis der Motor Kraftstoff verbraucht und damit der Benzinstand absinkt. - Wenn sich Fremdkörper - (trotz Kraftstoffilter) zwischen Nadelsitz und Nadelspitze schieben, läuft auch bei stehendem Motor Kraftstoff nach. Deshalb muss der Kraftstoffhahn am Tank geschlossen werden. - Der Schwimmer ist unter dem Vergaserdurchlass ringförmig angeordnet, so dass der Vergaser weit geneigt werden kann, ohne dass Störungen auftreten. • Der Start erfordert ein besonders fettes Kraftstoffluftgemisch. Beim Vergaser mit Tupfer (7) kann gegen die Kraft der Feder (8) der Schwimmer unter den Kraftstoffspiegel gedrückt werden; - beim Vergaser mit Startklappe wird diese beim Anwerfen des Motors vor den Vergaserdurchlass geschwenkte (9). 2
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„Vergasermotor / Einspritzer“
Wartung/Pflege am Vergaser Nur ein einwandfrei funktionierendes Vergasersystem garantiert die höchstmögliche Motorleistung und die geringste Umweltbelastung. Deshalb muss immer nach der Betriebs- bzw. Wartungsanleitung • der Vergaser richtig eingestellt werden: - Bei warmem Motor Einstellschraube drehen: Nach rechts höhere Drehzahl, nach links niedrigere Drehzahl, - Der Zustand der Zündkerzen gibt Aufschluss darüber, ob die Einstellung gut ist, ob das Gemisch zu kraftstoffreich oder zu kraftstoffarm ist. • Nur wenn alle Teile sauber sind, funktioniert das System. Deshalb muss der Vergaser gereinigt werden: - Immer Benzinhahn schließen - das Schwimmergehäuse kann abgeschraubt, Schmutz- und Kondenswasser entfernt und die Düsen ausgeblasen werden - nie Nadeln, Draht etc. zum Reinigen benutzen; mit Schwimmer und Schwimmernadel vorsichtig umgehen. - Die Teile des Vergasers werden mit Benzin ausgewaschen und (wenn möglich mit Pressluft) ausgeblasen, damit keine Zu- oder Ableitungen verstopft sind. - Der Luftfilter muss in kürzeren Abständen gereinigt, beschädigte Filtereinsätze müssen sofort gegen Originalersatzteile ausgetauscht werden, weil sonst der Motor durch eindringende Schmutzteilchen beschädigt wird. Wer versucht, durch Durchbohren des Ansauggeräuschdämpfers oder durch Weglassen des Schlauches dem Motor „mehr Luft" zu verschaffen, riskiert Motorschäden. • Das Kraftstoffsieb muss ab und zu gereinigt werden. • Um einen einwandfreien Leerlauf zu erreichen, muss der Bowdenzug für die Starterklappe nachgestellt werden.
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Schwimmervergaser 1/8/53A für ein Mofa
1 PVC-Schlauch 14 x2 2 Ansauggeräuschdämpfer 3 Luftfilter 4 Schlauchschelle 5 Schwimmer 6 Schwimmernadel 7 Schwimmerkappe 8 Dichtring 9 Düse Gr.54 10 Nadeldüse f. Vergaser 11 Schlauchtülle 12 Dichtring 13 Stellschraube 14 Feder 15 Starterklappe 16 Nippel 17 Sicherungsscheibe 18 Torsionsfeder 19 Ansatzschraube 20 Gasschieber 21 Düsennadel
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Gemischbildung im Ottomotor Der Motor soll unter allen Umgebungs- und Betriebszuständen (Start, Volloder Teillast, Beschleunigung, Verzögerung) ein zündfähiges Gemisch aus Luft und Kraftstoff erhalten, und zwar in der jeweils günstigsten Zusammensetzung und in der jeweils benötigten Menge. Nur so bringt der Motor die beste Leistung, bei sparsamem Kraftstoffverbrauch und geringstem Schadstoffausstoß. - Moderne Vergaser sind komplizierte Gebilde, deren Einregulierung, Wartung und Reparatur Spezialkenntnisse und Spezialeinrichtungen erfordern. Die Gemischaufbereitung kann über das Vergasersystem oder über eine elektronisch gesteuerte Benzineinspritzung erfolgen. Dabei übernimmt eine elektronische Zentrale (Steuergerät) die Steuerung der Einspritzventile. Deren Öffnungsdauer bestimmt die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs. Die erforderlichen Daten (Luftmenge, Motordrehzahl, -temperatur, Stellung der Drosselklappe u. a.) werden von Messfühlern erfasst.
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„Vergasermotor / Einspritzer“
Vergasermotor oder Einspritzer?
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Beim Vergasermotor gibt der Schwimmer den Weg für den zufließenden Kraftstoff frei. Die Drosselklappe regelt (über das Gaspedal), wie viel Gemisch angesaugt wird. Durch den Unterdruck im "Venturirohr" wird Benzin als „Nebel" von einem Luftstrom mitgerissen. Nach Erwärmung (durch heiße Abgase, Kühlwasser) wird das Gemisch dem Motor zugeführt.
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Beim Einspritzer fördert eine ekelte. Pumpe den Kraftstoff über einen Druckregler (2,5 bis 3 bar Überdruck) zu den Einspritzventilen. Die vom Motor benötigte Luftmenge wird vom Luftfilter über die Drosselklappe in das Saugrohr geführt. Kurz vor dem Einlassventil des Motors sprüht das Einspritzventil den Kraftstoff fein vernebelt in den Luftstrom. Um jeweils die benötigten Kraftstoffmengen exakt bemessen zu können, müssen die Einspritzventile Präzisionsteile sein und die Meßund Steuereinrichtungen präzise arbeiten.
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„Vergasermotor / Einspritzer“
Beim Ottomotor wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch außerhalb des Zylinders erzeugt, in den Verbrennungsraum des Zylinders gesaugt oder gespritzt und dort durch den Funken der Zündkerze gezündet.
Beim Dieselmotor spricht man vom Selbstzünder: Der Kraftstoff wird in den Brennraum eingespritzt, wo die Luft durch Verdichten (bis 1 :25) auf 500 °C bis 800 °C erhitzt ist. Dabei entzündet sich der Kraftstoff selbst ohne Fremdzündung durch einen Funken.
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Einfachvergaser Aufgabe Eigentlich müsste er 'Zerstäuber' heißen, soll er doch Kraftstoff in feinster Tröpfchenform und nicht gasförmig mit Luft mischen. Der Vergaser soll für fast alle Betriebszustände allein durch die Saugwirkung der schnell strömenden Luft ein günstiges Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugen. Er war über Jahrzehnte das einzige Gemischbildungssystem im Benzinmotor. Dann kam ab 1952 die Benzineinspritzung dazu. Seit aber ein lambdageregeltes Gemisch gefordert wurde, wurde er mit Ausnahme des Ecotronic-Vergasers nicht mehr eingebaut. Funktion Während bei absoluten Oldtimern der Luftstrom von unten nach oben ging (Steigstromvergaser), setzten sich dann der Flachstromvergaser mit horizontal und der Fallstromvergaser (Bild) mit vertikal angeordnetem Lufttrichter durch. Oben kommt die Luft vom Luftfilter und wird an der Verengung wesentlich beschleunigt. Dort mündet der Kanal vom Mischrohr (Mitte) und der Hauptdüse (darunter), die in Kraftstoff eintaucht. Der Stand in dieser Kammer wird durch die Schwimmer-Regelung relativ konstant gehalten. Hierbei verschließt ein Nadelventil den Kraftstoff-Zulauf, wenn der Schwimmer ein bestimmtes Niveau erreicht. Rechts, links und unterhalb von Mischrohr und Hauptdüse Teile der relativ aufwändigen Leerlauf-Regelung.
Querschnitt durch den Einfachvergaser
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Kaltleerlauf (Einfachvergaser) Aufgabe Der Vergaser soll im Kaltleerlauf so lange ein etwas fetteres Gemisch einstellen, bis der Motor die Temperatur des Warmleerlaufs erreicht hat. Funktion Durch die Motorwärme und durch die elektrische Heizwendel erwärmt sich das Bimetall im Gehäuse der Startautomatik. Die Federkraft lässt nach und mit steigender Temperatur erreicht die (ganz offen).
Starterklappe ihre Warmstellung
Kaltstart (Einfachvergaser)
Aufgabe Der Vergaser soll beim Kaltstart für den Motor ein fettes Gemisch herstellen, weil Kraftstoff an den kalten Saugrohren und Zylinderwänden kondensiert und damit nicht mehr verbrennen kann.
Funktion Es gab Vergaser, bei denen die Starterklappe (Bild oben) von Hand durch den/die Fahrer(in) gezogen werden musste (Choke). Im Bild oben ist eine Startautomatik dargestellt, bei der ein Bimetall beim Einschalten der Zündung in diesem Fall nur elektrisch erwärmt wird und damit die Federkraft zum Schließen der Starterklappe temperaturabhängig nachlässt. Typisch für den Kaltstart sind die vollkommen geschlossene Starterklappe und die leicht geöffnete Drosselklappe (Bild unten). Um ein so fettes Gemisch von 3 kg Luft auf 1 kg Kraftstoff her zu stellen, wird durch die geschlossene Starterklappe gleichzeitig die Luftzufuhr stark verringert und durch den erhöhten Unterdruck mehr Kraftstoff 9
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aus dem Hauptdüsensystem heraus gesaugt. Durch die eingeschaltete Zündung öffnet die elektromagnetische Leerlaufabschaltung (Bild unten links) den Leerlaufkanal. Diese verhindert bei abgeschalteter Zündung zuverlässig ein evtl. Weiterlaufen des Motors (Nachdieseln), wenn heiße Stellen im Brennraum (z.B. glühende Ölkohle) das einströmende Kraftstoff-Luft-Gemisch entzünden. Während des Kaltstarts muss bei höheren Drehzahlen durch die Pulldown-Dose (Bild oben rechts) die Starterklappe wieder etwas geöffnet werden, weil sonst der Motor ein zu fettes Gemisch erhält, dass die Zündkerzen nass werden und der Motor 'versäuft'. Wichtig Ein Kaltstart belastet den Benzinmotor mehr als eine längere Autobahnfahrt, weil der kondensierende Kraftstoff das Öl auf den kalten Zylinderwänden abwäscht und das Öl verdünnt. Deshalb muss - besonders bei steigendem Ölstand - das Öl häufiger gewechselt werden.
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Teillast (Einfachvergaser) Aufgabe Im wohl meist benutzten Betriebsbereich Teillast wurde im Gegensatz zu den später entwickelten G-Kat-Fahrzeugen ein relativ mageres Gemisch eingestellt, um den Kraftstoffverbrauch relativ niedrig zu halten. Funktion Über eine kleinere Verengung im eigentlichen Lufttrichter wird ein der Luftgeschwindigkeit entsprechender Unterdruck erzeugt. Aus ihm wird vorverschäumter Kraftstoff von der mittleren Düse (Luftkorrekturdüse) angesaugt. Diese taucht zusammen mit ihren beiden Nachbarn, der Leerlaufluft- und der Leerlaufkraftstoffdüse in den Kraftstoff der Schwimmerkammer ein. Der zufließende Kraftstoff wird begrenzt durch die Hauptdüse, die ebenfalls als Tauchdüse ausgebildet ist. Dies schützt sie wirkungsvoll vor Verschmutzung. Die Luftkorrekturdüse hat nach oben hin eine fein kalibrierte Bohrung, durch die Bremsluft einströmt. Im unteren Teil besteht sie aus einem perforierten (mit Bohrungen versehenen) Röhrchen. Innerhalb des Rohres taucht die Bremsluft ein und erreicht je nach Luftgeschwindigkeit weiter höher oder tiefer gelegene Bohrungen. Beim Eintauchen und beim Durchfließen der Bohrungen reißt sie Kraftstoff mit. Sie wird über den Hilfslufttrichter (Hilfsventuri) angesaugt. Es ist umso mehr Bremsluft im Kraftstoffstrom enthalten, je mehr angesaugt wird. Dadurch bleibt das Mischungsverhältnis annähernd konstant
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Übergang (Einfachvergaser) Aufgabe Im Übergang vom Leerlauf zur Teillast soll eine gleichmäßige Zunahme des Kraftstoffanteils im Verhältnis zur zunehmenden Luftmenge erreicht werden. Auch ein Vergasermotor soll ruckfrei aus Leerlaufdrehzahlen heraus beschleunigen.
Funktion Das Hauptdüsensystem funktioniert wenig oberhalb der Leerlaufdrehzahl noch nicht, weil die Strömungsgeschwindigkeit der Luft noch nicht ausreicht. Deshalb werden mit zunehmender Öffnung der Drosselklappe nacheinander meist drei Bohrungen (oder ein länglicher Schlitz) frei. Sie sind mit dem Leerlaufkanal oberhalb der Leerlaufgemisch-Einstellschraube verbunden. Es wird Kraftstoff aus dem Leerlaufsystem mit angesaugt.
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Volllast (Einfachvergaser) Aufgabe Der Vergaser soll bei Volllast das bisher magere Gemisch anfetten, um die vom Hersteller versprochene Leistung zu erreichen. Der Kraftstoffverbrauch und die Abgaswerte spielen eine untergeordnete Rolle. Funktion Der von der durchströmenden Luft erzeugte Unterdruck ist so stark, dass aus fast allen Öffnungen Kraftstoff angesaugt wird. Zusätzlich zum Hauptdüsensystem kann dies das Leerlauf- und/oder das Beschleunigungssystem sein. Und doch kann es sein, dass die Anfettung nicht ausreicht. Ein zusätzliches Anreicherungsrohr mit genau definierter Höhe taucht mit seiner Düse in den Kraftstoff der Schwimmerkammer ein und ermöglicht eine zusätzliche Anreicherung. Wichtig Kraftstoff wird bei Volllast nicht nur für die höhere Leistung sondern auch (besonders bei Rennfahrzeugen) zur inneren Kühlung gebraucht.
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Warmleerlauf (Einfachvergaser) Aufgabe Als erste Maßnahme zur Abgasentgiftung wurde das Leerlaufsystem von Vergasermotoren mit einem aufwändigen Düsensystem (im Bild oben links neben dem Lufttrichter) ausgestattet.
Funktion Beim Warmleerlauf ist bei den abgasoptimierten Vergasern die Drosselklappe geschlossen. Die Luft wird in einem Kanal um die Drosselklappe herum geführt. Es ist kein reiner Luftkanal mehr, denn über die Leerlauf-Luftdüse (die rechte der drei Düsen) und ein zusätzliches Mischrohr wird Kraftstoff beigemischt. Die Leerlaufdrehzahl kann durch eine Einstellschraube mit großem Durchmesser exakter und für längere Zeit wirksamer reguliert werden. Durch den bereits zugemischten Kraftstoff ändert sich das Mischungsverhältnis nicht mehr so stark beim Verändern der Leerlaufdrehzahl. Nach dieser Einstellschraube mündet der Kraftstoffkanal, dem durch die LeerlaufKraftstoffdüse (die linke der drei Düsen) schon Luft beigemischt wurde. Eine kleine Einstellschraube bestimmt das Mischungsverhältnis im Leerlauf und damit auch den CO-Gehalt. Da dieser nur mit entsprechenden Testgeräten ermittelt werden kann, ist sie durch eine Kappe verschlossen.
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