- Fallstromvergaser
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Der Fallstromvergaser ist ein Bauteil zur Gemischaufbereitung in Verbrennungsmotoren. Vorerst war dies ein rein mechanisches Bauteil. Er besteht aus einer Starterklappe, einer Venturidüse, einer Drosselklappe, einer Schwimmerkammer mit Schwimmer, einer Haupt-, einer Luftkorrektur-, einer Leerlauf- und Leerlaufluftdüse. Hinzu kommen eine Beschleunigungspumpe, eine Leerlaufgemischregulier- und eine CO-Schraube.
Inhaltsverzeichnis
Allgemeines
Die Bezeichnung Fallstromvergaser bezeichnet die Durchflussrichtung der angesaugten Luft. Der jeweilige Kolben des Verbrennungsmotors, der beim Ansaugtakt vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt gezogen wird, erzeugt einen Unterdruck. Somit wird Luft über den Luftfilter und den Vergaser durch das Saugrohr in den Verbrennungsraum gesaugt. Der entstehende Unterdruck saugt den Kraftstoff aus dem Mischrohr des Vergasers. Der am Mischrohr wirkende Unterdruck bewirkt eine Kraftstoffförderung im Verhältnis zur angesaugten Luftmenge. Wird nun die Drosselklappe weiter geöffnet, wirkt ein größerer Unterdruck am Mischrohr und mehr Kraftstoff wird angesaugt.
Die Einlassöffnung im Zylinderkopf kann seitlich oder oben liegen. Im ersten Fall muss das Ansaugrohr um 90 Grad abgewinkelt werden, im zweiten, dem Fallstromprinzip, ist es weitgehend gerade. In jedem Fall braucht der Fallstromvergaser etwas mehr Bauhöhe im Motorraum als ein Querstromvergaser. Er nützt die Erdbeschleunigung der Luftmoleküle.
Gemischaufbereitung
Die zur Gemischaufbereitung genutzte Kraftstoffmenge wird im Wesentlichen durch die Hauptdüse bestimmt. Sie beeinflusst somit die Gemischaufbereitung für den gesamten Drehzahlbereich. Der Kraftstoff wird aus der Schwimmerkammer gesaugt, die von einer mechanischen Kraftstoffpumpe, die z.B. von der Nockenwelle angetrieben wird, versorgt wird. Es gibt auch Kraftstoffpumpen die elektromotorisch oder pneumatisch durch den Unterdruck im Ansaugstutzen angetrieben werden. Bei hohen Drehzahlen kommt es - durch den großen Unterdruck - zu einer fetteren Gemischbildung (Luftzahl λ < 1,0). Somit kommt die Luftkorrekturdüse zum Einsatz, die den Kraftstoff noch vor dem Austritt mit Luft mischt (vorschäumt). Weiterhin wichtig ist das Verhalten bei starker Beschleunigung: Hierbei wird die Drosselklappe voll geöffnet und der Unterdruck bricht im ersten Moment schlagartig zusammen. Somit erfolgt eine zu magere Gemischbildung (λ >1,0). Die Beschleunigungspumpe ist durch einen Hebel mit der Drosselklappenbetätigung verbunden, der eine Membrane betätigt, die nun für die Einspritzung zusätzlichen Kraftstoffs sorgt.
Kaltstart
Beim Kaltstart bzw. während der Warmlaufphase des Motors wird zusätzlicher Kraftstoff benötigt, um die größere innere Reibung (der Schmierfilm hat sich noch nicht aufgebaut) und die geringere Kompression zu überbrücken. Hierzu dient eine Kaltstarteinrichtung. Mit dem Choke wird die Starterklappe geschlossen, die sich über dem Mischrohr und der Drosselklappe befindet. Dadurch kann der Kolben beim Ansaugen einen größeren Unterdruck am Mischrohr erzeugen und es entsteht ein fetteres Gemisch, da mehr Kraftstoff angesaugt wird. Alternativ kann auch über eine Ventileinrichtung, den sogenannten Plunger, die Menge des zugeführten Kraftstoffs erhöht werden. Durch die fehlende Choke-Klappe wird der Vergaser dann flacher. Bei moderneren Vergasern wird diese Kaltstarteinrichtung über den Kühlmittelkreislauf oder auch elektrisch betätigt. Außerdem ist es möglich einen geregelten Katalysator zu verbauen. Durch die Starterklappe lässt sich die Gemischzusammensetzung variieren. Meldet die Lambdasonde ein zu fettes Gemisch, wird die Starterklappe mehr geöffnet. Dadurch wirkt am Mischrohr ein weniger starker Unterdruck und das Gemisch wird weniger fett. Im Fall eines zu mageren Gemisches verhält es sich genau umgekehrt. Als Vergaser noch im Rennsport eingesetzt wurden, verzichteten diese auf eine Kaltstarteinrichtung, da sie generell mit fetterem Gemisch betrieben wurden.
Die Düsen
Die Venturidüse ist ein Trichter im Vergaser in dem das Mischrohr mündet. Sie ist entscheidend für die Motorcharakteristik. Wird ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen verlangt, so ist eine kleinere Düse zu wählen. Die angesaugte Luft wird bei niedrigen Drehzahlen durch die Trichterform beschleunigt, also zusätzlicher Unterdruck am Mischrohr erzeugt. Eine große Venturidüse ist dementsprechend für eine hohes Drehmoment bei hohen Drehzahlen geeignet.
Die Leerlaufdüse beeinflusst den unteren und mittleren Drehzahlbereich. Im Prinzip ist sie ein eigenes Vergasersystem im Vergaser. Durch eine Leerlaufluft- und eine Leerlaufkraftstoffdüse wird das Gemisch für den Leerlauf erzeugt. Das Leerlaufgemisch tritt kurz unterhalb der Drosselklappe aus. Über die Leerlaufgemischregulierschraube wird die Gemischzufuhr im Leerlauf beeinflusst. Zudem gibt es ein Zusatzgemischsystem, dass ebenfalls aus einer eigenen Luft- und Kraftstoffdüse besteht. Es soll im unteren Teillastbereich gutes Fahrverhalten gewährleisten und den Übergang von Leerlauf zu Teillast regeln. Das Gemisch tritt an Bypassbohrungen an der Drosselklappe aus. Durch die CO-Regulierschraube kann die Gemischmenge, die angesaugt werden soll, bestimmt werden. Wie auch beim Leerlauf bedeutet das Hineindrehen der Schraube eine Verminderung und dementsprechend das Gegenteil eine Erhöhung.
Bei der Zusammenstellung der einzelnen Vergaserkomponenten lassen sich Rechenformeln heranziehen, aber letztlich sind Erfahrungen und die Einstellung auf dem Rollenprüfstand ausschlaggebend. Hauptsächlich ist hierbei zu beachten, dass die Hauptdüse den gesamten Drehzahlbereich, die Leerlaufdüse den Leerlauf und den unteren Drehzahlbereich und die Luftkorrekturdüse den oberen Drehzahlbereich beeinflusst.
Fallstromvergaser wurden zumeist in PKW-Motoren eingebaut. Ein Beispiel für ein Motorrad mit Fallstromvergaser ist die Yamaha XZ 550.
Literatur
- Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik. 27.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2001, ISBN 3-8085-2067-1
- Jan Trommelmans: Das Auto und seine Technik. 1. Auflage, Motorbuchverlag, Stuttgart, 1992, ISBN 3-613-01288-X
- Peter A. Wellers, Hermann Strobel, Erich Auch-Schwelk: Fachkunde Fahrzeugtechnik. 5. Auflage, Holland+Josenhans Verlag, Stuttgart, 1997, ISBN 3-7782-3520-6
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