Vergaser Auto

Der Vergaser, wie arbeitet er?

In dem Vergaser wird Druckluft mit Treibstoff gemischt, so dass der Ottomotor problemlos mitfahren kann. Die Vergaser werden entsprechend der Anströmrichtung der Ansaugluft in Schrägströmung, Flachströmung, Fallströmung und Steigströmung unterteilt. Das Ansaugen der Druckluft erfolgt über ein Ansaugrohr mit Verjüngung, das Venturirohren. Hier wird die Druckluft kräftig forciert. Das Drosselventil regelt die angesaugte Luftmenge.

Aufgrund des Vakuums wird der Brennstoff aus der Schwimmkammer durch die Düse in den Luftkanal gesaugt und mit der Beschleunigungsluft durchmischt. Der Hauptstutzen steuert die Kraftstoffmenge. Sie enthält eine Kanüle, die die Düsenöffnung durch Ein- und Ausdrehen ausgleicht. Eine weitere Komponente des Vergaser ist der Abstrich.

Mit ihm kann ein besonders reichhaltiges Gemenge erzeugt werden, d.h. der Kraftstoffgehalt ist höher. Eine reichhaltige Mischung steigert die Leistung des Motors.

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In diesem Beitrag geht es um den Vergaser in einem Verbrennungsmotor. Andere Vergaser finden Sie unter Vergaser. Die Vergaser sind eine Einrichtung zur externen Mischungsbildung eines Benzinmotors. Durch die Zerstäubung von Ottokraftstoff oder Zweitakt-Gemisch in Raumluft entsteht ein brennbares Gas-Luftgemisch, das in die Brennkammer(n) des Brennkraftmotors geführt wird. Der Vergaser enthält auch das Drosselklappenelement ( "Drosselklappe" oder "Schieber"), mit dem das Moment und damit die Motorleistung nachgeregelt wird.

Der Begriff "Vergaser" wird zwar generell gebraucht, aber körperlich wäre "Aerosol" besser geeignet, da der Treibstoff durch Verdampfung nicht völlig in den Gaszustand wechselt, sondern hauptsächlich aus Benzintropfen und der durch den Dampfdruck weitgehend verdunstenden Atemluft ein Spray ("Aerosol") wird. Vergaser werden heute nahezu ausschließlich in kleinen Motoren von Rasenmäher und Kettensägen eingesetzt.

In der Automobiltechnik wurden in den 90er Jahren vermehrt Vergaser durch Einspritzsysteme ersetzt. Die modernen Vergaser setzen sich aus den nachfolgenden Bauteilen zusammen, die je nach Ausführung variieren oder durch zusätzliche Ausstattungen erweitert werden können: Mit dem Vergaser wird der Verbrennungsmotor mit dem Gemisch aus Treibstoff und Gas versorgt. Das" stöchiometrische" Brennluftverhältnis, bei dem der Brennstoff völlig sauerstofffrei brennt, beträgt etwa 14,7 kg pro 1,0 kg Brennstoff für das heute gebräuchliche Benzin.

Wenn ? < 2 ist, sprechen wir von einem "fetten" Kraftstoffgemisch, d.h. mit mehr Treibstoff als mit dem stoichiometrischen Mischungsverhältnis; ein "mageres" Kraftstoffgemisch hat einen Lambda-Wert > 2. Die größte Motorenleistung wird mit einem fetten Kraftstoffgemisch erzeugt (? = 0,85), während der höchstmögliche Wirkungsgradwert bei ? = 1,05 liegt.

Die Vergaser funktionieren nach dem Venturiprinzip. Dieser Druckunterschied zieht den Kraftstoff, der in der Schwimmkammer konstant bleibt, durch die Düse in den Luftkanal, wo er zu einem Spray wird. Bei den Durchmessern von Trichter und Düse muss die Maximalleistung des Triebwerks berücksichtigt werden, d.h. bei geringer Motordrehzahl (Leerlauf) reicht der Druckunterschied nicht aus, um einen gleichmäßigen Motorbetrieb zu erwirken.

Deshalb haben die am meisten eingesetzten Vergaser mit gleichbleibendem Lufttrichterquerschnitt ein eigenes Leerlauf- und Uebergangssystem. Frühzeitig wurde festgestellt, dass die Querschnitte von Trichter und Düse variabel sein müssen, um für jeden Lastfall das bestmögliche Brennluftverhältnis zu haben. Aus diesem Grund wurden insbesondere hubraumstärkere Triebwerke mit sogenannten Register- oder "Stufenvergasern" ausgestattet, bei denen je nach Belastung und Drehzahl ein weiterer Luftkanal mit einem größeren Leitungsquerschnitt angesteuert wird.

So ist die Fließgeschwindigkeit im Vergaser zwar gleich bleibend, aber bei einigen Ausführungen (z.B. Stromberg-Vergaser) verlangsamt das öldämpfende Kolbenventil die Reaktionen auf den geänderten Belastungszustand. Nach der Verschärfung der Abgasvorschriften ab der Hälfte der 80er Jahre war es nicht mehr möglich, zufriedenstellende Lösungsansätze für eine optimale Mischungsaufbereitung mit Vergaser zu erarbeiten. Der steigende Anspruch an die Qualität der Abgase, der nur mit Katalysator und Lambda-Regelung erfüllt werden konnte, erforderte elektronische Vergaseranlagen ("Ecotronic"), die der Kompliziertheit elektronischer Benzineinspritzsysteme nahe kamen.

In den 90er Jahren wurde der Vergaser im Automobilbau abgelöst. Erster Vergaser war der von Carl Benz erfundene Flächenvergaser. Der Brennstoff wird in einem beheizbaren Tank eingedampft und mit Druckluft durchmischt. Derartige Vergaser wurden wegen ihrer Unsicherheit und Gefahr (Vergaserbrand) nur kurzzeitig in den ersten Brennkraftmaschinen eingesetzt.

Im Jahre 1893 haben die Ungarn Donát Bánki und János Csonka den so genannten Böhmisch- Sonka-Motor und als dessen Teil den Vergaser entwickelt und patentiert. Ab 1893 wurden diese ersten Ausführungen durch Vergaser mit Schwimmerkammer (Sprühdüsenvergaser) abgelöst. Durch die schwankende Kraftstoffqualität kam es häufiger zu einer Überfettung; der Verbrennungsmotor stoppte, weil das entstandene Gasgemisch nicht mehr brennbar war.

Mit dem Aufwind Vergaser kann Treibstoff aus dem Vergaser in die Atmosphäre und nicht in den Verbrennungsmotor entweichen. Die Einteilung der Vergaser wird heute nach mehreren Kriterien unterschieden: Durch die unterschiedlichen Anströmrichtungen der angesaugten Zuluft durch den Vergaser wird der Vergasertyp bestimmt: Abwärtsvergaser, die Zuluft fließt von oben nach unten. der Vergaser wird von oben nach oben durchströmt. Diagonalvergaser, die Zuluft fließt schräg von oben.

Bei diesen Vergasern wird eine Schwimmkammer, die sich in der Regel in der Mitte befindet, verwendet, um mehrere Ansaugleitungen zu versorgen. Eine für Leerlauf/Teillast und eine für Vollast (nicht zu vergleichen mit Doppelvergaser). Der Vergaser benötigt keine Beschleunigerpumpe, da auch eine schnelle Beschleunigung nicht zu einem Kollaps des kraftstofffördernden Unterdrucks führen kann. Die Anreicherung erfolgt eher, weil der inerte Piston etwas langsamer auf den geänderten Beladungszustand und damit die für die Kraftstoffzufuhr erforderliche Zeitdifferenz ist.

Anfänglich bestand der Bedarf an Vergasern, die ortsunabhängig arbeiten, insbesondere bei Rotationsbewegungen (Fliehkraft) des Flugzeugs und "Overhead". Gleiches gilt für kleine Motoren, z.B. bei Gartenwerkzeugen (Rasenmäher an steilen Hängen) oder bei Kettensägen, bei denen die Stellung des Vergaser keinen Einfluß auf den Motorbetrieb haben soll.

Einige dieser Vergaser wurden auch in herkömmlichen Fahrzeugen eingesetzt, wie zum Beispiel die Membranvergaser von Tillotson bei Harley-Davidson-Motorrädern. Außerdem gibt es den Überlauf-Vergaser, der keine Schwimmerkammer benötigt. Der Treibstoff wird aus dem Treibstofftank unterhalb des Vergaser zu einem sehr kleinen Treibstofftank gepumpt, von dem aus die Gemischbildnerdüse betrieben wird.

Die zu viel in den Tank gepumpte Kraftstoffmenge wird dann in den Tank zurückgeführt. Dieser Vergasertyp wurde beispielsweise im Moped "Vélosolex" und im ersten 911er bis 1967 verwendet. Im Fischvergaser (nach John Robert Fish) ist die Schwimmkammer mit der Hohldrosselwelle durchlöchert.

Häufig finden Sie bei Einfachvergasern eine Starthilfe als "Tupfer" oder "Primer". Der Schwimmerraum wird mit Treibstoff geflutet und das Gasgemisch beim Starten gefettet (Verbrennungsluftverhältnis ? < 1), damit es sich besser entzündet. Grundsätzlich darf der Abstrich nur kurzzeitig für zwei bis vier Sek. gedrückt werden; zu lange "Abstriche" können das gesamte Ansaugsystem mit Treibstoff überfluten, so dass die Kerze nass wird und der Triebwerk "sinkt".

Statt des Abstrichs kann auch ein Gummifaltenbalg ("Primer") eingesetzt werden, der als Luftpumpe eine kleine Luftmenge in die Schwimmkammer fördert und damit auch den Schwebekörper nach unten presst. Der Choke ist eine Vorrichtung, mit der das Gemenge während der Start- und Anlaufphase des Triebwerks anreichert wird.

Durch den Anstieg des Vakuums wird mehr Brennstoff aus der Spritzdüse abgesaugt und damit eine Ansammlung der Durchströmluft. Als weitere Möglichkeit wird ein zweites einfaches, ungeregeltes Vergaser-System (Startvergaser-System) über einen Luftpfad ausgelöst, der das Drosselelement überbrückt und zeitgleich mit der Ansteuerung der Anlassklappe auslöst.

Durch diesen Bypaß entsteht ein hoch dosiertes, hoch fetthaltiges Mischgut in kleinen Stückzahlen durch eine eigene Zapfpistole, die dem fertiggestellten Mischgut hinter dem Stößel zugegeben wird. Dieser Drosseltyp wird z.B. in BVF- und Bingvergaser Serie 17 eingesetzt. Das Bimetall wird erwärmt (zunächst nur elektronisch, bei Vergaser ab ca. 1970 auch mit Kühlwasserkreislauf), so dass sich die Anlassklappe aufklappt.

Dies geschieht, solange der Verbrennungsmotor warm ist (Vergaser- oder Wasser-Temperatur 60 °C). Durch die Luftvorwärmung wird ein Einfrieren des Vergasers bei kühlem Wetter und ein unregelmäßiges Laufen oder Sterben des Motors unterdrückt. Bei den meisten Vergasern gibt es eine Beschleunigerpumpe, die beim öffnen der Klappe zusätzlich Treibstoff in den Luftschacht fördert (Vergrößerung des Ansaugquerschnittes), um ein ungewolltes "Beschleunigungsloch" zu verhindern.

Andernfalls würde der Unterdruck an der Drosselöffnung dazu führen, dass das Mischgut an Gewicht verliert. Häufig wird eine kleine Pumpe eingesetzt, die bei Betätigung des Fahrpedals eine kleine Kraftstoffmenge in das Ansaugsystem einspritzt. Mit einer Fettmischung von ca. ? = 0,85 wird die größte Leistung erzielt. Hier setzt auch die größte Zünd- bzw. Reaktionszeit des Benzin-Gemisches ein.

Für die Schmierung wird ein eigener Schmierkanal verwendet, über den zusätzlicher Brennstoff in den Luftkanal eingespeist wird. Das Anreichern soll auch vermeiden, dass das Mischgut bei Vollast (? > 1) zu sehr ausdünnt und die Flamme zu "heiß" wird. In höheren Lagen befindet sich, entsprechend dem geringeren Druck und damit abnehmender Luftdichte, weniger Luftsauerstoff; die Luftdichte des Flüssigbrennstoffes verändert sich jedoch nicht in der Höhe.

Weil Vergaser die Menge an Kraftstoff und Kraftstoff volumenmäßig messen, besteht in der Höhe ein Sauerstoffmangel ohne Korrekturmaßnahmen für eine komplette Feuerung, daher ist das Gemenge zu reich. Deshalb haben Vergaser in Ausnahmefällen - absolut bei Gebirgsrennen - eine Automatik, um die niedrigere Luftdichte in höheren Lagen aufzufangen. In Luftfahrzeugen mit Vergasermotoren wird das Gasgemisch über einen Mischungsregler von Hand durch den Pilot (leaning) reguliert.

Er kann den Leistungsverlust bei abnehmender Dichte der Luft nicht kompensieren, da ohne Ladung nur soviel Brennstoff verbraucht werden kann, wie der angesaugte Luftsauerstoffmenge entspräche. In den späten 1970er Jahren wurde das elektronische Vergaser-System eingeführt. Er reduzierte Emissionen und Verbrauch im Gegensatz zu konventionellen Vergaser und war günstiger als ein Einspritzsystem.

Während einer Übergangsphase waren elektronische Vergaser ein beliebtes Mittel, um die strengeren Emissionsnormen zu erfüllen, die nach und nach in den USA, der Schweiz, Deutschland und dem restlichen Westeuropa aus dem Bundesstaat Kalifornien heraus aufgesetzt wurden. Diese Vergaser wurden aus Gründen der Wirtschaftlichkeit vor allem in den Basismotoren der entsprechenden Baureihe eingesetzt.

Zahlreiche der damals tätigen Vergaser-Hersteller, darunter Pierburg, Denso, Hitachi, Holley, Weber und Dell'Orto, haben ihre Produktpalette um elektronische Steuergeräte erweitert. Vergaserhandbuch: Vergaser, Treibstoffe, Benzineinspritzsysteme, Synchronprüfgeräte und Benzinpumpen. 67. Auflage, Verlagstechnik, Berlin 1977. Jürgen H. Kasedorf: Vergaser- und Katalysatorentechnik. Vogelverlag, Würzburg 1993, ISBN 3-8023-0460-8 Jürgen H. Kasedorf: Gemischvorbereitung, Teil 1: Vergaserinstandsetzung und -einstellung: Basis.

Ausgabe, Vogel-Verlag, Würzburg 1986, ISBN 3-8023-0321-0 Jürgen Kasedorf: Mischungsaufbereitung, Teil 2: Vergaser der Firma Pierburg gGmbH & Co. Kommanditgesellschaft KG (formerly: Deutschen Vergaser-Gesellschaft DVG). Ausgabe, Motorbuch-Verlag, Stuttgart 1980, ISBN 3-87943-374-7 Jan Trommelmans: Das Auto und seine Technologie.