Verbrennung

Unter Verbrennung versteht man gemeinhin die Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff, der Stoff wird dabei verbrannt. Der Chemiker nennt das Oxidation. Beim Vorgang der Oxidation geben die daran beteiligten Atome des einen Stoffes Elektronen an Atome des anderen Stoffes ab. Bei dieser Elektronenabgabe wird Energie in Form von Wärme frei. Das Oxidationsprodukt hat einen geringeren Gehalt an chemischer Energie als die Ausgangsstoffe.

Benzin

Benzin ist ein Stoff, der über einen hohen Gehalt chemischer Energie verfügt, die bei Bedarf durch Verbrennung leicht frei gesetzt werden kann. Bekanntlich ist Benzin sogenannter fossiler Brennstoff. Seinen Ursprung hat er vor Jahrmillionen. Urzeitlich Pflanzen setzten Sonnenenergie in chemischer Energie pflanzlicher Biomasse um, die dann abstarb und im Laufe der Zeit zu Erdöl verdichtet wurde. Das Erdöl wird heute gefördert und folgendermaßen aufgearbeitet:

✓ Destillation zur Auftrennung in Anteile unterschiedlichen Siedepunkts

✓ Umwandlung in andere Kohlenwasserstoffe (Cracken, Reformieren)

✓ Raffinierung zur Entfernung unerwünschter Bestandteile (Schwefel)

Am Ende dieses Prozesses steht unter anderem das Benzin als Kraftstoff, das sich aus verschiedenen aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen zusammensetzt.

Tank

Kraftstoff wird im Tank mitgeführt. Der Tank besteht aus Stahlblech, Alublech oder Kunststoff. Klassischerweise ist der Tank oberhalb des Motors vor dem Fahrer zwischen dessen Knien angeordnet. Es gibt aber Ausnahmen mit Tanks im Rahmen Dreieck unter der Sitzbank (Honda Goldwing, Yamaha Vmax), sie bieten den Vorteil eines niedrigen Schwerpunkts. Versenkte Einfüllstutzen sind an Motorradtanks seit Jahren Standard und sehen nicht nur besser aus, sondern meiden bei Unfällen vor allem ernsthafte Verletzungen im Genitalbereich. Interessanterweise ein Aspekt, den die Motorrad Werbung niemals sonderlich herausgestellt hat. Wer will von solchen Risiken schon etwas wissen?

In der klassischen Anordnung wird der Tank nach unten durch einen Benzinhahn verschlossen, von dem aus die Kraftstoff Leistung zum Vergaser führt. Üblicherweise werden Benzinhähne beim Abstellen des Motorrades verschlossen.

Klassische Benzinhähne verfügen über drei Stellungen:

Zu (Off)

Auf (On)

Reserve

Viele japanische Motorräder verfügen über einen durch Unterdruck gesteuerten Benzinhahn. Er gibt auch in der On Stellung den Durchfluss frei, wenn der Motor läuft. Unbeabsichtigt Leerlaufen des Tanks wird so vermieden. Das Verschleißen des Benzinhahns bei Abstellen des Motorrades kann so unterbleiben.

Unterdruck gesteuerte Benzinhähne verfügen über folgende Stellungen:

Zu (Off) diese Stellung fehlt unter Umständen

Auf (On)

Reserve

PRI, umgeht die Unterdruck Steuerung und erlaubt eine Entleerung des Tanks

Viele moderne Motorräder fördern das Benzin mit Hilfe einer Benzinpumpe aus dem Tank, entweder als Sieb in den Benzinhahn einbezogen, als Feinfilter in die Benzinleitung integriert oder der Pumpe im Tank vorgeschaltet. Sie schützen die Kraftstoff Aufbereitung des Motors vor Verunreinigung

Luft

Luft ist für die Verbrennung unerlässlich, denn sie enthält den dazu nötigen Sauerstoff. Nahezu 21 Prozent der Luft sind Sauerstoff, der Löwenanteil fast 79 Prozent fällt auf Stickstoff. Der Lust Sauerstoff oxidiert die Kohlenwasserstoffe des Benzins (bei vollständiger Verbrennung) zu Kohlendioxid CO² und Wasser H²O.

Eine möglichst vollständige Verbrennung und damit eine optimale Energieausbeute aus dem Brennstoff ist immer dann gegeben, wenn jedes Kohlenstoff und jedes Wasserstoff Atom seinen Sauerstoff Atom findet. Der Chemiker nennt dies ein „stöchiometrisches Verhältnis“. Dieses ist gegeben, wenn auf ein Gewichtsteil Kraftstoff 14,7 Gewichtsteile Luft 14,7:1. Anders ausgedrückt: Zur Verbrennung von 1 Liter Benzin benötigt der Motor die unglaubliche Menge von etwas 10.000 Liter Luft.

Luft Kraftstoff Gemisch

In der Praxis beträgt das tatsächlich erzielte Mischungsverhältnis von Luft und Kraftstoff 12:1 (fettes Gemisch) bis 18:1 (mageres Gemisch). Je nach Betriebszustand verlangt der Motor eine spezifische Anpassung der Mischverhältnisses.

Man unterscheidet den Luft Kraftsoff Gemisch bei Motorrädern wie folgt:

✓ Kaltstart

✓ Leerlauf

✓ Teillast

✓ Volllast

Beim Kaltstart ist ein fettes Gemisch erstrebenswert, damit das Gemisch zur Zündung ausreicht, denn ein Teil des Benzins kondensiert im kalten Ansaugtrakt und an den Zylinderwänden. Im Teillast Bereich wird das optimale Mischverhältnis angestrebt, um einen günstigen Verbrauch zu erzielen. Im Leerlauf und bei Volllast sollte das Gemisch schließlich wieder fetter werden, um einer Überhitzung durch magere Gemische entgegen zu wirken. Um darzustellen, wie stark das Kraftstoff Luftgemisch (Istwert) vom theoretisch angestrebten Wert 14,7:1 (Sollwert) abweicht, wurde die sogenannte Luftzahl „Lampda“ eingeführt: Zugeführte Luft / theoretischer Luftbedarf. Eine praktische Bedeutung bekommt die Luftzahl in der Abgasentgiftung.

Luftfilter

Außer den gasförmigen Substanzen enthält die Luft noch aufgewirbelte feste Bestandteile wie feinen Staub oder, je nach Umgebung sogar Sand. Diese Substanzen sind im Motor äußerst unerwünscht, denn sie wirken beim schnellen Auf und Ab des Kolben wie Schleifmittel auf die Laufbahnen des Zylinders. Diese unerwünschten Bestandteile herausfiltern, ist Aufgabe des Luftfilters.

Man unterscheidet folgende Typen von Luftfiltern:

✓ Trocken Luftfilter mit Einsätzen aus Papier, entweder als Austauschpatrone oder zur Reinigung der Druckluft

✓ Trocken Luftfilter mit Draht und/oder Stoffeinsätzen, mit Druckluft zu reinigen und daher wiederverwendbar

✓ Nass Luftfilter mit Schaumstoff Einsatz, mit Öl getränkt und mit Reinigungsbenzin zu reinigen

✓ Nass Luftfilter mit Drahtgeflecht, mit Öl getränkt und mit Reinigungsbenzin zu reinigen

Vergaser

Um eine Verbrennung im Motor überhaupt erst zu ermöglichen, müssen Kraftstoff unf Luft innig miteinander vermischt werden. Der flüssige Kraftstoff soll obendrein in den gasförmigen Aggregatzustand übergehen. Diese Aufgabe erfüllt der Vergaser, ein kleines mechanisches Wunderwerk und dennoch kein Buch mit sieben Siegeln.

Die Funktionsweise eines Vergasers basiert auf einem einfachen physikalischen Prinzip: Luft strömt durch ein sich verengendes Rohr. An der engsten Stelle des Rohres mündet ein Röhrchen, das die Verbindung zum Kraftstoff Vorrat herstellt. An dieser engsten Stelle ist gleichzeitig die Geschwindigkeit der durchströmenden Luft am höchsten und der Luftdruck am niedrigsten. Durch niedrigen Durch verdampft Kraftstoff im Ausgang des Röhrchens und wird mitgerissen.

Man unterscheidet folgende Vergaser Bauweisen:

✓ Schiebervergaser – hier steuert der Fahrer unmittelbar über den Gasgriff die Stellung eines Schieber im Saugrohr und damit den Luftstrom.

✓ Gleichstrom Vergaser – hier bestimmt der Fahrer über eine Drosselklappe die Verfügung gestellte Luftmenge.

Über eine Unterdruckkammer führt der Vergaser bei plötzlichem Gasgeben zunächst einen Druckausgleich herbei und der Schieber öffnet sich dann Membranen gesteuert entsprechend. Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Motorlauf gewährleistet. Der einfachste Fall, der Schiebervergaser, besteht aus folgenden Baugruppen:

✓ Die Schwimmer Einrichtung sorgt für gleichmäßigen Kraftstoff Pegel im Vergaser.

✓ Die Starteinrichtung „Choke“ sorgt für das Anspringen im kalten Motor.

✓ Das Leerlauf System sorgt für den Motorlauf im Leerlauf Bereich und im Übergang zum Teillast Bereich.

Das Hauptdüsen System ist für Teil- und Volllast Betrieb zuständig. Für den Übergang vom Volllast Betrieb wird es gegeben falls durch eine Beschleunigerpumpe unterstützt. Mehrzylindrige Motorräder verfügen im allgemeinen je Zylinder über einen Vergaser. Diese Vergaser Batterien müssen aufeinander abgestimmt „synchronisiert“ werden.

Wichtig: Falsche Gemisch Aufbereitung

Unter einem fetten Gemisch versteht man eine große Menge Kraftstoff im Verhältnis zur Luft. Ein gutes Gemisch birgt folgende Gefahren und Nachteile:

- Ölkohle Bildung an den Zündkerzen

- Abwaschen des Ölfilms an den Zylinderwänden

- Kraftstoff Mehrverbrauch

Unter einem mageren Gemisch versteht man eine geringe Menge Kraftstoff im Verhältnis zur Luft. Ein zu mageres Gemisch birgt folgende Gefahren und Nachteile:

starke Überhitzung des Motors

Ventilschäden (Viertakter)

Kolbenschäden (Zweitakter)

Weiterentwicklung Vergaser

Gelegentlich werden auch mehrere Vergaser zusammengefasst, wie bei Yamaha Duo Inake System, einer Kombination Schieber und Gleichstrom Vergaser bei Vierventil Einzylinder Enduros. Im Leerlauf und Teillastbereich sorgt der Schiebervergaser für die Versorgung des linken Einlassventils, bei Teil- bis Volllast versorgt der Gleichstrom Vergaser das rechte Einlassventil mit. Der legendäre V- Boost der Yamaha verfügt über einen elektrischen Stellmotor, der drehzahlabhängig von 6000 bis 8000 U/min zusätzliche Drosselklappen zwischen Ansaugkanälen der Zylinder öffnet.

Einspritzung

Ist der Vergaser noch ein Wunderwerk der Mechanik, so sind Einspritzanlagen ein Produkt des elektronischen und digitalen Zeitalters. Zwar hat es mechanische Einspritzanlagen schon lange gegeben, doch den Durchbruch erzielen Einspritzanlagen erst durch die Ausnutzung aller Möglichkeiten moderner Elektronik. Abgasreinigung mit geregelten Dreiwege Katalysatoren wird durch sie erst möglich. Nur bei elektronischen Einspritzanlagen wird mit Hilfe einer Lampdasonde die Luftzahl ermittelt und bei der Gemischaufbereitung berücksichtigt. Bei einer elektronischen Einspritzung steuert der Fahrer mit der Gashand die Stellung von Drosselklappen in den Saugrohren, die direkt in die Brennräume der Zylinder münden. Dort befinden sich auch die Einspritzventile, die elektronisch gesteuert für jeden Betriebszustand eine optimierte Kraftstoff Menge in den Brennraum spritzen. Die benötigte Kraftstoffmenge wird in einem Steuergerät errechnet, welches dazu von verschiedenen Stellen im Motor Informationen erhält. Die 1983 von BMW präsentierte BMW K100 war mit einem L-Jetronic-Einspritzsystem von Bosch ausgerüstet. Vorher hatte sich in Großserie nur Kawasaki bei den Modellen Kawasaki Z1000 Einspritzanlagen versucht.

Die L-Jetronic erfasst folgende Daten:

✓ angesaugte Luftmenge

✓ Motordrehzahl

✓ Stellung der Drosselklappen

✓ Lufttemperatur

✓ Motortemperatur

✓ Luftzahl durch Lampda Sonde bei geregeltem Katalysator

Mit der Generation der neuen Vierzylinder Boxer Motoren hat BMW die Bosch Motronic eingeführt. Sie vereint Zündung und Einspritzung zu digitalem Motor Management. Anders als bei der L-Jetronic werden hierbei die Messwerte nicht analog, sondern digital erfasse. Die Motronic optimiert nicht nur die eingespritzte Kraftstoffmenge, sondern auch das Kennfeld der Zündung.

Elektronische Einspritzsysteme haben sich inzwischen in Motorrädern viel tausendfach bewährt und können als unbedingt betriebssicher angesehen werden. Sie erfordern einen deutlich geringeren Wartungsaufwand als Vergaser. Das viel befürchtete Risiko eines plötzlichen Versagens des Steuergerätes unterwegs kann praktisch vernachlässigt werden.

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