Die Verbrennungsluft |
|||||
Kommen wir zur Verbrennungsluft. Diese wurde schon bei den
Dampflokomotiven genutzt, denn es ist Luft, die wir atmen. Auch in unserem
Körper findet für den
Antrieb
eine Verbrennung statt. Bei der wird aus dem in der Atemluft enthaltenen
Sauerstoff und Kohlenstoff die Energie gewonnen. Fehlt der und die
Atemluft geht es uns verflucht schlecht. Nach wenigen Minuten ist dann das
Feuer aus und kann auch nicht mehr entfacht werden.
Sauerstoff ist ein
Gas und wir haben
bereits erfahren, dass bei Bahnen Gase verboten wurden. Das gilt auch für
Sauer-stoff, auch wenn er harmlos erscheinen mag. Das Gas hilft uns sogar,
wenn wir es in reiner Form zugeführt bekommen. Wenn man reinen Sauerstoff transportieren will, denn muss man diesen sogar als Gefahrgut kennzeichnen. Die dazu gehörige UN-Nummer lautet 25-1072. So gesehen, macht es schon etwas Angst, wenn man weiss, dass es sich um das auf der Erde am meisten vorkommende Gas handelt.
Das
Problem ist nicht der Stoff, sondern seine Eigenschaften, denn Sauerstoff
ist ein Reaktor und wirkt daher immer brandfördernd.
Da
chemisch der Sauerstoff auch als Oxygen bezeichnet wird, kann man eine
einfache Verbrennung auch als eine thermische Oxydation bezeichnen. Je
nach Stoff erfolgt diese Oxydation in einer schnellen explosionsartigen
Verbrennung, oder aber sehr langsam und kaum bemerkbar. Eisen verbrennt
mit Sauerstoff und das Abfallprodukt kennen wir alle als Rost. Damit haben
wir eine sehr langsame Oxydation erhalten.
Das
grosse Glück dieser Erde ist aber, dass der Sauerstoff in der Luft nicht
in reiner Form vorhanden ist. Atemluft enthält noch mehr
Gase, die
sich wie eine Glocke um den Planeten legen. Um diese verschiedenen Gase zu
trennen, muss die Luft abgekühlt werden, denn dann werden sie flüssig. Bei
Sauerstoff erfolgt das bei -218.3 °C. Ein zu grosser Aufwand für einen
Verbrennungsmotor, der sehr viel davon benötigt.
|
|||||
Reinigung |
|||||
Wir beginnen
mit der Reinigung der Luft. In dieser sind auch andere Teile enthalten,
als die
Gase. Diese wollte man nicht im Motor haben und daher mussten sie
davon abgehalten werden. Neben den zahlreichen Insekten und Vögel mussten
auch kleinere Schwebeteile entfernt werden. Das kann zum Beispiel einfach
Staub, oder auch Sand sein. Es gibt wirklich viel in der Luft, das nicht
zur Verbrennung im Motor geeignet ist.
Eine Reinigung muss her. Das oft auch nur,
damit der Wagen ein paar Stunden später wieder gleich aussieht. In dieser
Luft muss ein Motor versorgt werden. Sand aus der Sahara hat in einem Verbrennungsmotor nichts zu suchen und auch in der Lunge macht er sich nicht gut. Aus diesem Grund gibt es Filter, die eine Reinigung vornehmen.
Bei uns ist das in der Nase der Fall, aber die Lunge
kann sich auch selber helfen. Der technische Aufbau des Motors kann das
jedoch nicht und so muss man nachhelfen und die benötigte Luft vor dem
Verbrennungsraum sehr gut reinigen. Der Luftfilter: Zur Reinigung werden Filter verwendet. Da damit Luft gereinigt wird, nennt man sie Luftfilter. Jetzt kommt der Grund, warum die Filter oft mit dem Namen des zu reinigen Teils versehen werden. Sie sind ganz anders aufgebaut wie jene in der Förderanlage, denn es wird hier noch besser gereinigt. Es soll wirklich nur Luft in den Verbrennungsraum gelangen und keine Insekten, oder aber Sand.
Speziell bei
diesen
Filtern ist, dass sie sehr gut arbeiten. Hier sorgen kleinere
Objekte nicht zu so grossen Problemen, wie in der Leitung für den
Kraftstoff. Jedoch sorgt dieser Schmutz dafür, dass im Motor der
Verbrennung nicht mehr optimal arbeitet. Das bedauernswerte Insekt geht in
Flammen auf, aber der Sand wirkt wie Schmirgelpapier. Das ist in den sehr
genau gebauten Teilen sicherlich nicht erwünscht.
Staub und anderer Schmutz bleibt in
den feinen Waben dieser Filtermatten hängen. Je feiner diese Waben sind,
desto besser arbeiten diese Matten, die also einfach eine Art Schikane
sind, wo sich die Schwebeteile verhaken. Die Filtermatten der Luftfilter bestehen daher aus feinem Gewebe und sie sollten regelmässig ausgewechselt werden. Der darin gefangene Staub ver-stopft die feinen Poren und die Verbrennungsluft kann auch nicht mehr in ausreichendem Masse zum Motor vordringen.
Das führt dort zu schweren
Störungen und die Verbrennung fällt aus, denn ohne Sauerstoff geht nichts
mehr und das ist nicht nur bei uns Menschen so geregelt. Filtermatten sind daher immer in einer sehr hellen Farbe gehalten. Meisten werden dazu gelbliche Farbtöne verwendet, es könnte aber auch einfach weiss sein.
Wichtig ist die sehr helle Farbe, denn der gefangene Schmutz verfärbt die
Matten und so werden diese dunkel und können auch schwarz werden. Dann ist
es höchste Zeit, dass die Filtermatten der Luftfilter ausgewechselt
werden. Einige Matten können danach gereinigt werden.
Die so
aufbereitete Luft kann bereits für die Verbrennung genutzt werden. Da bei
diesen mit einem Unterdruck die Verbrennungsluft angesaugt wird, nennt man
solche Motoren auch Sauger. Es funktioniert, aber wie so oft möchte man
aus dem Bauwerk noch etwas mehr heraus holen und das geht nur, wenn mehr
Sauerstoff zugeführt wird. Dazu muss die Luft einfach verdichtet werden,
denn dann steigt der Anteil stark an. |
|||||
Verdichtung |
|||||
Wie man Luft
grundsätzlich verdichtet ist eigentlich klar, denn dazu verwendet man
Kompressoren. Bei diesen wird mit geeigneten Geräten die Luft gepresst und
dann in die Leitung entlassen. So stellt man
Druckluft her und diese wird
bei der für die Verbrennung erforderlichen Verdichtung benötigt. So weit
ist es auch noch klar, aber wie das erfolgt, ist nicht mehr so klar, denn
wir wissen, es geht angeblich auch ohne.
Fahrzeuge, die
mit einem so aufgebauten
Antrieb verse-hen wurden, sind entsprechend
benannt worden. Es ist eine sehr gute Verdichtung, die aber den Nachteil
hat, dass sie aufwendig in der Umsetzung ist. Werden Kompressoren für die Verdichtung der Verbrenn-ungsluft benutzt, müssen diese über eine hohe Leistung verfügen. Denn der Verbrauch bei der Luft ist bei einem Motor gross.
Mit handelsüblichen Geräten ist daher nichts
auszurichten und aus diesen Grund sind so aufgebaute Motoren aus-gesprochen
selten zu finden. Es gab sie, aber wirklich durchsetzen konnten sich die
Kompressoren nicht. Das auch, weil es andere Lösungen gab. Eigentlich ist es einfach. Der Motor benötigt mehr Luft, dann soll er diese doch gleich selber verdichten. So kann diese Verdichtung auch von der Drehzahl anhängig erfolgen, was eine optimalere Nutzung dieser Funktion ist.
Schliesslich soll sich die Luft vor dem Verbrennungsraum nicht stauen und
so wieder an
Luftdruck verlieren. Die Lösung war ein leistungsfähiger
Verdichter, der direkt durch den Motor angetrieben wird. Der Abgasturbolader: Beim Abgasturbolader handelte es sich um einen Verdichter der Luft für die Verbrennung. Das mag nun überraschen, denn die Abgase enthalten bekanntlich kaum mehr Sauerstoff.
Das geht nicht und daher wird mit den
Abgasen eigentlich nur
ein
Luftpresser
angetrieben der die Luft vor dem Motor verdichtet. Wir
haben daher das Prinzip, das Luft verdichtete Luft herstellt und das
klappt gut. Ich weiss, dass Sie nicht gerne lange Worte lesen. Da andere diese auch nicht gerne schreiben, kürzen sie ab. So wird aus dem Abgasturbolader ein angenehmer Turbolader.
Am Prinzip, dass mit dem
Abgasen eine Turbine
bewegt wird, die dann eine andere Turbine zur Verdichtung antreibt, ändert
sich dadurch nichts. Der Turbolader ist im Grund ein sehr einfach
aufgebautes Bauteil in einem Motor. Das Schlagwort im Zusammenhang mit dem Turbolader ist die kürzeste Schreibweise. Sie haben in ihrem kleinen roten Flitzer mit dem Pferdchen einen Motor mit Turbo, da geht die Post ab.
Wenn Sie meinen, denn die
Abgasturbolader werden sehr oft angewendet und das sogar bei den mit
Dieselöl betriebenen Modellen. Da kann man dann auch von einem Turbodiesel
lesen. Doch wie arbeitet dieser Turbo genau? Beim Turbo beginnt die Funktion erst bei einer gewissen Drehzahl. Ist diese zu gering, arbeitet er nicht. In dem Moment, wo der Turbolader einsetzt, ergibt sich eine Krafteinbusse.
Dieser Effekt nennt man das
Turboloch. Es entsteht, weil der Turbo einen Moment braucht um die Arbeit
aufzunehmen. Je nach Motor kann man den kurzen Verlust bei der
Leistung
bemerkten. Es zuckt kurz und dann geht es los. Diese mit dem beschriebenen Turbolader versehenen Motoren haben einen so grossen Vorteil, dass man das Turboloch gerne in kauf nimmt. Hinzu kommt, dass auch hier immer besser gearbeitet wird und die Auswirkungen nicht mehr so gut zu spüren sind.
Seien Sie also nicht überrascht, wenn der Kleinwagen
für Ihre Frau einen Turbo hat. Dank diesem kann ein sehr kleiner Motor
eingebaut werden, was dem Wagen hilft.
|
|||||
Die Ladeluft | |||||
Die vom
Turbolader verdichtete Luft, wird Ladeluft genannt. Dabei schöpft das
Turbinenrad Luft in den Bereich vor den Verbrennungsraum. Wenn die dabei
zugeführte Luft grösser ist, als der Verbrauch, entsteht ein erhöhter Druck
und wir haben die Ladeluft erhalten. Genau hier liegt der Grund für das
Turboloch, denn bei tiefen Drehzahlen liefert der Turbo nur das, was
benötigt wird. Steigt diese an, dauert es etwas, bis der Druck hergestellt
ist.
Aus aus diesem Grund ist es bei einem Hochdruck-gebiet leicht wärmer, als bei einem Tiefdruck-gebiet, wo das gebundene Wasser durch den Druck-abfall ausgeschieden wird.
In der Natur setzt dann Regen ein. Im Motor
Was-serdampf, der aber kein Problem darstellt. Erwärmt wurde die Ladeluft sogar aus zwei Grün-den. Neben dem erwähnten Effekt kommt noch der Turbolader dazu. Durch die heissen Abgase auf der Antriebsseite wird das Bauteil sehr heiss.
Diese Wärme wird automatisch an
die kühlere Luft aus dem Aussenbereich abgegeben. So wird die Luft sehr
heiss und bei einem zu hohen Druck kann das auch negative Auswirkungen
haben. Daher wird dieser Druck beim Bau definiert.
Der Ladedruck ist direkt vom Motor abhängig und kann recht hoch sein.
Allgemein gilt, dass neuere Motoren eher mit einem höheren Ladedruck
arbeiten als ältere Modelle. Welche Werte genau eingestellt werden müssen,
wissen die netten Leute in der Werkstatt, wo Sie Ihren Wagen für den
Unterhalt bringen. Auch die müssen oft nachschlagen, denn nahezu jedes
andere Modelle hat einen neuen Ladedruck bekommen.
Je höher der
Ladedruck wird, desto wärmer wird die Luft vor der Verbrennung. Diese kann
zu fehlerhaften Zündungen führen. Schlimmer ist aber der Teufelskreis,
denn die heissere Ladeluft sorgt für heissere
Abgase, die dann den Turbo
noch mehr erhitzen und die Luft noch mehr Wärme aufnehmen muss. Das erste
Bauteil, das da nicht mehr mitmacht ist der Turbolader, denn der kann
sogar in dem Fall schmelzen.
Er stimmt so
optimal zum Motor, was wiederum eine gute Verbrennung garantiert. Sie
sehen, die Wärme bei der Ladeluft ist ein Problem, das man dank dem
Abgas-turbolader erhält. Ohne gäbe es dieses Problem gar nicht. Die Ladeluftkühlung verbessert die Funktion des Motors, da sie die Ladeluft in einem optimalen Bereich der Temperatur hält. Gekühlt wird die Ladeluft in einem Bauteil, das Ladeluftkühler genannt wird.
Diese
Kühlung
entzieht der Luft die Wärme mit dem Wasser aus dem Kühlsystem des Motors.
Dieses nimmt die überschüssige Wärme auf und der zuvor erwähnte
Teufelskreis wird mit dieser Kühlung unterbrochen.
Durch die
Ladeluftkühlung wird der Ladedruck wieder etwas reduziert, das kann man
aber berechnen und so den Ladedruck optimal einstellen. Auch die Wärme der
Luft stimmt so und man erhält einen Motor, der gut funktioniert und erst
noch sauberer arbeitet, als wenn wir auf diese Aufbereitung verzichten.
Wir sind somit auch mit der Luft beim Motor angelangt, es wird deshalb
Zeit, dass wir uns mit dem Motor und der darin stattfinden Verbrennung
befassen.
Dabei
spielte es bisher keine Rolle, ob wir einen Motor mit
Benzin haben, oder
einen mit
Dieselöl. Jeder arbeitet mit anderen Lösungen und die müssen wir
uns ansehen. Da es die einfache Lösung mit dem Vergaser nur bei den
Benzinmotoren gibt, werden wir die Betrachtung mit diesem Modell beginnen,
denn hier sind sogar noch zwei unterschiedliche Lösungen möglich und das
macht die Welt der Benziner so spannend.
|
|||||
Zurück | Navigation durch das Thema | Weiter | |||
Home | Depots im Wandel der Zeit | Die Gotthardbahn | |||
News | Fachbegriffe | Die Lötschbergbahn | |||
Übersicht der Signale | Links | Geschichte der Alpenbahnen | |||
Die Lokomotivführer | Lokführergeschichte | Kontakt | |||
Copyright 2025 by Bruno Lämmli Lupfig: Alle Rechte vorbehalten |