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  Geschichte - Vergaser 2



Hirschgeweih des VW-Käfers

Die Erwärmung wird uns im weiteren Verlauf dieser Kapitelreihe beschäftigen, nicht aber die des Kraftstoffs. Eigentlich wollen wir nämlich weder eine Erwärmung des Kraftstoffs noch der Luft. Kalt sollen die beiden Ingredienzen in den Zylinder strömen, dadurch auch viel Sauerstoff mitnehmen und dicht gepackt sein. Doch es gibt eine physikalische Grenze.

Wir haben dieses Phänomen früher beim Lackieren von Fahrzeugen mit Hilfe einer Pressluftflasche erfahren. War die Entnahme bei nicht allzu hohen Außentemperaturen groß genug, dann bildete sich um das Ventil und den oberen Teil herum Eis. Das passiert typischerweise überall dort, wo ein schon geringer Druck noch weiter abgesenkt wird.

Im Vergaser ist so eine Vereisung fatal, stört sie doch den ordnungsgemäßen Betrieb derart, dass der Motor zum Stillstand kommen kann. So sind also Motoren mit Vergasern ab einer gewissen Temperatur auf Erwärmung angewiesen, weil zusätzlich auch noch der Kraftstoff an kühlen Flächen kondensiert und dann zu mageres Gemisch den Brennraum erreicht.

Unglaublich die Anzahl von Lösungen. Zeitlebens hat der VW-Boxer mit nur einem Vergaser eine kleine Zuleitung vom Abgas zu einer Art Wärmetauscher an der Verzweigung zu den beiden Zylinderreihen (Bild oben). Der mit je einem Vergaser links und rechts hat das offenbar nicht nötig. Kurze Ansaugrohre sind hier der beste Schutz, auch wegen der Nähe zu den darunter liegenden Zylinderköpfen.


Und doch hat man bei den VW-Einvergasern die Wärme so knapp dimensioniert, dass, wie bei sehr vielen anderen Fahrzeugen, nicht nur im Winter eine Erwärmung der Ansaugluft (Bild oben) nötig war. Für die anderen Jahreszeiten wurde die dann von Hand oder später auch per thermostatischer Regelung umgestellt. Die Benzineinspritzung braucht so etwas nicht, weil, wie der Name schon sagt, mit Über- statt mit Unterdruck gearbeitet wird.


Elektrisch beheizbar, direkt unter dem Drosselklappen-Einspritzgehäuse

Nur die Kondensation an den Wänden des Ansaugrohres konnte hier noch eine Rolle spielen, z.B. bei der Zentraleinspritzung. Dort hat man sich mit einem beheizbaren Igel wie auch bei manchen späten Vergaserkonstruktionen beholfen. Früher konnten solche Ansaugrohre auch schon einmal von warmem Kühlwasser begleitet werden. Auch die Anordnung von Ein- und Auslass auf der gleichen Seite bei Reihenmotoren war hier hilfreich.

Zurück zu Wilhelm Maybach. Denn ein Bauteil, obwohl noch länger in Gebrauch als der Vergaser, wird ihm nicht zugeschrieben, die Drosselklappe. Wenn man das Dreirad von Karl Benz an sich vorbeifahren sieht, hat man den Eindruck, es läuft fast immer mit der gleichen Drehzahl. Kein Wunder bei bis zu 8 km/h in der kleineren Übersetzung. Aber spätestens bei mehr Motorleistung war eine Regulierung dringend nötig.

Die ersten waren übrigens auf der Abgasseite angebracht, wohl ähnlich der Motorbremse beim Lkw. Dann wanderten sie zwischen Gemischaufbereitung und Motor. Und blieben dort bis heute, wenn nicht gerade eine vollvariable Einlasssteuerung ihre Aufgabe übernahm. Nein, am Lufteinlass des Vergasers konnte man sie nicht einbauen, weil sie dann den Unterdruck verändert hätte. Dort wurde sie 'Luftklappe' genannt und war für die Anreicherung beim Kaltstart zuständig.

Denn eigentlich kann bis heute bei kaltem Motor die vollständige Übergabe des fertig konfigurierten Gemischs an die Verbrennung nicht sichergestellt werden. Immer geht irgendwo etwas verloren, z.B. an den kalten Zylinderwänden. Er wird halt 'Verbrennungsmotor' genannt und braucht auch wegen höherer Reibung im kalten Zustand mehr Sprit. Es ist im Übrigen der Bereich, in dem Regelungen für günstige Abgase oft nicht wirksam sein können.

Im Vergaser hat man sich das mit der Klappe am Lufteinlass sehr einfach gemacht. Es wurde quasi gleichzeitig die Luft abgesperrt und durch steigenden Unterdruck hinter der geschlossenen Klappe zum Motor hin mehr Kraftstoff angesaugt. Umfangreich die Maßnahmen, den sogenannten Chokezug zur Betätigung (Bild unten) zu automatisieren. Begonnen hat das mit möglichen Warnlampen, denn es musste verhindert werden, dass der Zug auch bei warmem Motor gezogen blieb.


Man denke nur an die sogenannte Startautomatik des VW-Käfers. Hier sorgte eine elektrisch erwärmte Bimetallfeder einerseits für ein Schließen der Starter- und leichte Öffnung der Drosselklappe. Leider war das Ganze nicht irgendwie thermostatisch geregelt, was man am leicht brüllendem Motor bei manchem Warmstart erkennen konnte. Später, bei den Wassergekühlten, hatte VW das besser im Griff. Es gab sogar einen Polo, bei dem man die thermostatisch geschlossene Klappe per Hand öffnen konnte.

Kaltstartanreicherung ist eben generell ungesund, auch für heutige Verbrennungsmotoren. Da war es eine Gnade, wenn man auf der durchgehenden Hauptstraße den Choke zurückschieben konnte. Solange man eine bestimmte Gaspedalstellung beibehielt, hat der Motor tadellos gearbeitet. Übrigens hatten manche Starterklappen ein kleines federlastetes (Schnüffel-) Ventil, das ein Absterben des gerade gestarteten Motors durch Überfettung verhinderte.

Noch ein letztes Mal zurück zu Wilhelm Maybach. Bei seinem Spritzdüsenvergaser wird ein festes Verhältnis von Kraftstoff zu Luft eingestellt. Aber schon die nötige Anreicherung beim Kaltstart zeigt, dass viele Betriebszustände ihr eigenes Mischungsverhältnis brauchen. Besonders evident wird das bei den Jagdflugzeugen im Ersten Weltkrieg. Deren Maschinen litten besonders unter der weniger sauerstoffhaltigen Luft in größeren Höhen.

Es war halt ein großer Vorteil, über dem Gegner zu fliegen und während des Hinabstürzens auch noch an Tempo zuzulegen. Bei BMW entstand der erste Höhenflugmotor mit einem sogenannten Höhenvergaser, der über 9.000 Meter Höhe erreichen konnte, aber in Massen kam er zu spät. Der Nachteil, dass man bei einem Vergaser eine sehr lange Zeit während des Betriebes nicht das Mischungsverhältnis ändern konnte, hat die Entwicklung der Benzineinspritzung beschleunigt, die ihn mit dem Aufkommen der Lambdaregelung hinwegfegte.

Unten eine Bauart, bei der auf einfache Art die Zumessung des Kraftstoffs zumindest zwischen verschiedenen Betriebszuständen verändert werden kann. Im Gegensatz zum festen Lufttrichter, haben wir es hier mit einem variablen zu tun. Dies geschieht durch einen um 90° zum Lufttrichter angeordneten Kolben, der bei steigendem Luftbedarf des Motors durch Unterdruck immer mehr Querschnitt freigibt.


Links kommt die Luft vom Luftfilter, darunter der Kraftstoff. Der wird durch eine Schwimmereinrichtung auf stets gleichem Niveau gehalten. Oft verwendet man hier auch Ringschwimmer. Rechts die Drosselklappe, die den Weg zum Einlassventil freigibt. In der Mitte senkrecht der Kolben mit der Nadel, die unten in eine Ringdüse eintaucht, darunter die Hauptdüse.

Wichtig an der ganzen Konstruktion ist die Weiterleitung des sich hinter dem Kolben bildenden, eventuell steigenden Unterdruck in den Raum oberhalb der Membran. Die sorgt dafür, dass der Kolben entsprechend angehoben wird, so dass der immer gleichbleibt. Gegen eventuelle Schwingungen hilft ein mit Flüssigkeit gefüllter Dämpfer in der Mitte.

Die Nadel muss nicht so gleichmäßig wie hier dargestellt sein. Je nach Bedarf des Motors kann sie in einzelnen Bereichen etwas dicker oder dünner sein. Der Vergaser reagiert sehr schnell auf wechselnde Last. Eine besondere Anreicherung z.B. beim Beschleunigen ist in der Regel nicht notwendig. Übrigens haben wir es hier neben den schon erwähnten Steig- und Fallstrom- mit einem Flachstromvergaser zu tun.







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