Vergaser

Der Vergaser ist ein Maschinenbauteil zum Vermischen von Kraftstoff und Luft, um ein brennbares Gemisch zum Betrieb von Otto-Verbrennungsmotoren zu erzeugen und um die dem Zylinder zugeführte Gemischmenge zu regulieren. Streng genommen ist der Vergaser ein Zerstäuber, denn der Kraftstoff erfährt keine Zustandsänderung (Vergasung), sondern wird feinstmöglich zerstäubt.

Das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis liegt für die heute üblichen Otto- und Dieselkraftstoffe bei ca. 14,7 kg Luft auf 1,0 kg Kraftstoff. Dieses Verhältnis stellt den Lambda-Wert 1 dar. Das Luftverhältnis errechnet sich aus der Luftmasse im Zylinder und der stöchiometrischen Luftmasse. Bei einer niedrigen Verhältniszahl (weniger Luft als beim stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Zylinder) spricht man von "fettem" Gemisch, bei einer höheren Verhältniszahl von "magerem" Gemisch. Um genau dieses Mischungsverhältnis zu erreichen, insbesondere hinsichtlich eines möglichst geringen Schadstoffausstoßes sowie möglichst niedrigem Verbrauch, ist der Vergaser zumindest im PKW-Bereich inzwischen praktisch komplett von Einspritzanlagen verdrängt worden. Der Vergaser spielt trotz allem noch eine Rolle im Zweitaktmotorenbau, insbesondere bei leichten Motoren für Roller, Kleingeräte und Kettensägen.

Vergaser_NSU_Motorrad_1930er_Jahre.jpg

Erste Vergaser

Die ersten Vergaser waren der Oberflächenvergaser und der Bürstenvergaser. Während beim Oberflächenvergaser einfach nur die Flüchtigkeit des Kraftstoffes ausgenutzt wurde - Schlaglöcher waren für die Gemischbildung hilfreich - war der Bürstenvergaser, der auf den deutsch - österreichischen Techniker Siegfried Marcus zurückgeht (div. Patente zwischen 1882 und 1887) und bei dem eine Bürste rotierend über einer offenen Wanne den Treibstoff zerstäubte, technisch aufwendiger. Diese Vergasertypen wurden, auch aufgrund ihrer Unzuverlässigkeit und Gefährlichkeit (Vergaserbrand), nur relativ kurze Zeit bei den ersten Verbrennungsmotoren verwendet. Sie wurden durch Vergaser mit Schwimmerkammer (Spritzdüsenvergaser) ersetzt. Die ersten Schwimmervergaser waren oftmals Steigstromvergaser. Aufgrund der schlechten Qualität der Vergaser kam es öfter zu Überfettungen; der Motor blieb stehen. Beim Steigstromvergaser kann der Kraftstoff dann aus dem Vergaser ins Freie auslaufen, statt in den Motor.

Verschiedene Vergasertypen

Vergaser Schieber.jpg | Vergaser Gleichdruck.jpg Bei der Kategorisierung unterscheidet man heute nach:

1. Richtung des Ansaugluftstromes (Durchströmungsrichtung)

Fallstromvergaser
Schrägstromvergaser
Flach- oder Gleichstromvergaser
Steigstromvergaser

2. Anzahl und Funktion der Mischkammern (Bauform)

Einfachvergaser
Doppelvergaser
Dreifach- bzw. Vierfachvergaser; diese Vergaserbauarten bedienen sich einer meist mittig angebrachten Schwimmerkammer zur Versorgung mehrerer Ansaugrohre.
Register- oder Stufenvergaser. Der Registervergaser sollte nicht mit einem Doppelvergaser verwechselt werden. Beim Registervergaser wird zunächst in einem kleinen Mischrohr das Gemisch für den Leerlauf und kleine Drehzahlen gebildet. Mit zunehmender Last wird das "große Rohr" hinzugeschaltet. Die Gemische aus beiden Rohren werden gemeinsam dem Ansaugtrakt eines oder mehrerer Zylinder zugeführt. Beispiele: Opel Rekord 1700 S (83 PS) und 1900 S (90 PS) der 70er und 80er Jahre
Doppelregistervergaser. Beispiele: Mercedes 250 (/8, W123), 250 S, 280 S (W108), BMW 2500, 525, 528 (erste 5er Serie ohne "i")

3. Art des Drosselorganes (Funktionsprinzip)

Kolbenschiebervergaser, siehe Bild des Bing-Vergasers an der BMW R 60/6. Der Kolben wird mittels Gasgriff und Bowdenzug direkt hochgezogen.
Flachschiebervergaser (Beispiel: BMW R 90 S mit Dellorto-Vergasern)
Drosselklappenvergaser

4. Vorherrschender Druck

Gleichdruckvergaser - Hinter der Drosselklappe sitzt ein Kolben, der den Luftweg weitgehend versperrt. Dieser Kolben wird über eine Membrane bewegt und gibt so je nach Druckverhältnissen den gesamten Querschnitt frei. Der Kolben wird damit indirekt, infolge Druckdifferenzen, passend angehoben. Damit wird verhindert, dass das Gemisch bei Vollgas und niedrigen Drehzahlen zu sehr abmagert. Die mechanische Rückkopplung im Gleichdruckvergaser sorgt für eine bessere Gemischbildung verglichen mit anderen Vergasertypen und geringeren Verbrauch. Der Gleichdruckvergaser wird besonders häufig bei Motorrädern eingesetzt, jedoch sind auch ältere Mercedes-Vierzylinder (200, 220, 230 Bj. 1965 bis 1980) und viele englische Automobile (SU-Vergaser) mit Gleichdruckvergasern ausgerüstet worden.

Zusatzeinrichtungen

Tupfer (Kaltstarthilfe)

Besonders an einfachen Vergasern für 2-Takt-Motoren findet man oft einen sog. "Tupfer". Durch Drücken eines Hebels an der Schwimmerkammer wird der Schwimmer nach unten gedrückt. Damit wird die Schwimmerkammer mit Benzin überflutet und das Gemisch angefettet, damit es besser zündet.

Vorwärmung

Um zu verhindern, dass die Düsen bei kühler Witterung vereisen, wurde vor allem bei PKW-Vergasern die angesaugte Luft mit einem Wärmetauscher vom Auspuff ausgenutzt, um das Vergasergehäuse aufzuwärmen. Dies kann auch mit Hilfe der Kühlflüssigkeit oder einer elektrischen Heizung erreicht werden (Teilastkanal-beheizung).

Choke

Der Choke ist eine gesteuerte Einrichtung, mit der das Gemisch während der Start- und Warmlaufphase des Motors mit Benzin angereichert, also "fetter" gemacht wird.

Beschleunigungspumpe

Manche Vergaser besitzen eine Beschleunigungspumpe. Diese spritzt beim Öffnen der Drosselklappe zusätzlich Kraftstoff ein, dadurch wird das Abmagern des Gemisches ausgeglichen, das durch das Absinken des Unterdruckes (resp. der fallenden Gasgeschwindigkeit) während der Bewegung der Drosselklappe auftritt.

Startautomatik (VW-Modelle)

Um sie in Gang zu setzen, muss man das Gaspedal einmal ganz durchtreten (es gibt auch vollautomatische Startautomatiken (Pierburg 2E2) die sich automatisch bei kalten Motor einschalten). Dabei wird die Drosselklappe geöffnet und die Startklappe (Lufklappe) bis auf einen kleinen Spalt geschlossen. Ist der Motor an, bewirkt eine Pulldown-Einrichtung (sie arbeitet mit Unterdruck), dass beim Gasgeben die Startklappe geöffnet wird. Ausserdem wird eine Bimetallfeder (anfangs mit Strom, dann mit Wasser) beheizt, damit die Startklappe sich öffnet. Das dauert solange, bis der Motor betriebswarm (Öltemperatur 60 Grad C) ist.

Volllastanreicherung

Zum Erreichen der Maximalleistung muß das Gemisch, über das üblicherweise angestrebte stöchiometrische Verhältnis zwischen Kraftstoff und Luft (Lambda=1) hinaus, angefettet werden. Dazu dient ein zusätzlicher Kraftstoffkanal der, bei entsprechender Gasgeschwindigkeit im Vergaser, Kraftstoff in den Gasstrom einleitet.

Höhenkorrektur

Die Luft in größeren Höhen enthält, entsprechend dem niedrigeren Luftdruck und damit abnehmender Dichte, weniger Sauerstoff. Da Vergaser nur "mengenmäßig" eingestellt werden und nicht wie viele Einspritzanlagen die angesaugte Luftmasse erfassen, sinkt die Motorleistung in größerer Höhe. Das ist schon bei Betrieb auf hohen Bergen (z.B. bei Paßfahrt mit Kfz) merklich. Teilweise (selten!) haben Vergaser deshalb eine automatische Einrichtung um den sinkenden Sauerstoffgehalt der Luft in größeren Höhen auszugleichen. Eine barometrische Dose verändert dazu die Gemischbildung.

Anreicherung

Teillastanreicherung

Um einen verhältnismäßig niedrigen Verbrauch zu erzielen und trotzdem bei Last genügend Kraft zu haben, gibt es die unterdruckgesteuerte Teillastanreicherung. Sie wird auch dazu benutzt, dass beim Öffnen der Drosselklappe kein "Loch" entsteht. Damit wird auch der Übergang von Leerlauf zum Gasgeben gesteuert.

Weblinks

http://www.motorrad.de/v2.0/techniktipps/vergaser/vergaser.html
http://www.michu.ch/topic536.html
http://www.rrr.de/~agento/technical/vergaser.htm
http://www.kfz-tech.de/Einfachvergaser.htm
http://www.schwabenkart.de/KnowHow/Vergaser.html

Verbrennungsmotor | Motorradtechnik

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