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von BamBam » Di 03.06.03 16:50
hi,
hier mal nen auszug...erklärts besser als ich:
Warum Abstimmen?
Weil die richtige abstimmung einen großen Einfluß auf Motorleistung, Spritverbrauch und Schadstoffausstoß hat.
Motorleistung und Spritverbrauch: In jedem Umdrehungs-Zyklus saugt der Motor eine bestimmte Gemischmenge an. Die Energie, die bei der Verbrennung dieser Menge entsteht bestimmt das aktuelle Drehmoment des Motors, aus dem sich mit der Drehzahl die Leistung ergibt. Bei gegebener Drehzahl wird die Leistung daher direkt über den Energieinhalt der Zylinderfüllung bestimmt. Erhöht man die Spritmenge im Gemisch (Fett), dann reicht der Sauerstoffgehalt zwar nicht mehr für eine vollständige Verbrennung aus, der Energieinhalt steigt jedoch etwas. Daher ergibt sich im fetten Bereich bei l ~0,85 die beste Leistung eines Motors. Bei weiterer Anfettung verringert sich die Leistung wieder, da der zusätzliche Sprit nicht mehr verbrannt werden kann, aber eine Kühlung des Motors bewirkt, die die Leistung verringert. Mehr Sprit in einer Zylinderfüllung bedeutet jedoch auch mehr Spriverbrauch bei gegebener Drehzahl. Anders herum verringert eine Gemischabmagerung den Spritverbrauch drastisch. Bei einer leichten Abmagerung des Gemischs (l >1) findet eine sehr vollständige Verbrennung statt, die für hohe Verbrennungstemperaturen sorgt. Die stärkere thermische Ausdehnung der Zylinderfüllung sorgt für einen weichen und langsamen Leistungsabfall. Möchte man nun die maximale Leistung aus einem Liter Sprit bekommen, so muß man die Leistung pro Verbrauch bestimmen und erhällt den sog. Wirkungsgrad. Dieser Wirkungsgrad zeigt ein Maximum bei l ~1,1. Mit dieser Einstellung läßt sich ein Motor am spritsparendsten bewegen. Der Benzinverbrauch eines Motors hängt jedoch auch sehr stark von der Auslegung und dem Wirkungsgrad des Motors selber ab. Im unteren Drehzahlbereich treten hohe Spülverluste auf, die den Füllungsgrad des Brennraums verringern und für geringeres Drehmoment und höheren spezifischen Verbrauch sorgen. Dazu kommt, daß in diesem Bereich die Ansaug- Strömungsgeschwindigkeit sehr gering ist und zu schlechter Gemischbildung führt, die durch Anfettung ausgeglichen werden muß. Das treibt den spezifischen Verbrauch zusätzlich hoch. Die Beste Zylinderfüllung und damit auch das maximale Drehmoment sorgen auch für die beste Treibstoffausnutzung. Dazu kann der Motor grade in diesem Bereich sehr effektiv angestimmt werden. Im obersten Drehzahlbereich treten dann verstärkt Strömungsverluste auf und das Gemisch muß zur Motorkühlung auch wieder fetter werden. Das treibt den spez. Verbrauch wieder hoch. Die Daten der Grafik entstammen der MO 2/2001 und beziehen sich auf eine Kawa Z1300.
Abgasverhalten:
Bei einer idealen Verbrennung entstehen "nur" CO2 und Wasserdampf, aber die Verbrennung läuft nicht optimal ab. Schuld daran ist zum einen die Gemischhomogenität: Vergaser oder Einspritzanlage erzeugen fein verteile Sprittröpfchen in der Ansaugluft. An diesen Tröpfchen ist das Gemisch daher fett, zwischen ihnen dagegen zu mager. Durch konstruktive Maßnahmen am Motor versucht man das Gemisch gut zu verwirbeln und baut z.T. dazu noch Quetschkanten im Brennraum um ein homogenes Gemisch zum Zündzeitpunkt zu erhalten. Zum anderen besteht das Gemisch nicht nur aus Sprit und Sauerstoff, sondern aus Luft, die zu 78% aus Stickstoff besteht. Unter hohen Temperaturen kann nun der Sauerstoff auch mit dem Stickstoff reagieren. Dieser Sauerstoff steht dann nicht mehr für die Verbrennung zur Verfügung. Die höchsten Temperaturen entstehen aber nun mal bei optimaler Verbrennung, so daß die beste Verbrennung mit den höchsten CO2-Werten im leicht mageren Bereich bei l ~1,1 liegt.
Die kleinen Einzelhubrämen von Motorradmotoren weisen jedoch ein sehr günstiges Verhältnis von kühlender Zylinderfläche zum heißem Innenraum auf, so daß im Vergleich zu Dosenmotoren sehr wenig NO entsteht.
Im fetten Bereich findet man dagegen stark ansteigende CO-Werte, weil das Sauerstoffangebot nicht ausreicht um den Sprit vollständig zu verbrennen. Gleichzeitig steigt auch der Anteil unverbrannten Sprits, der als Bruchstüche der Kohlenwasserstoffe (HC) und als Wasserstoff H2 zum Auspuff heraus kommt. Der Anstieg der HC-Werte bei sehr magerer Einstellung l >1,2 zeigt ebenfalls, daß hier die Verbrennung wieder unvollständig wird.
Die Grafik zeigt die prozentuale Zusammensetzung des Abgases durch die Verbrennungsbedingungen, wieviel Schadstoffe absolut aus dem Auspuff kommen wird durch den Spritverbrauch bestimmt. Dazu mal eine einfache Abschätzung: Bei einem Lambda-Wert von l =0,85 hat man einen CO-Gehalt von rund 2 vol%, das Volumenverhältnis liegt bei diesem l bei etwa 7500:1, also 7500 Liter Luft pro Liter Sprit. Bei einem Spritverbrauch von rund 6 l/100 km ergibt sich ein Gemischdurchsatz von etwa 450 l/km, die auch zum Auspuff heraus kommen. Der Volumenanteil von 2 % CO bedeutet dann 9 Liter CO, das mit einer Dichte von etwa 1,23 g/l einen CO-Ausstoß von 11 g/km ergibt. Stimmt man nun diesen Motor auf einen Lambda-Wert von l =1,1 ab, so würde der gleiche Gemischdurchsatz zu einem Verbrauch von ~4,5 l/100 km führen, für die gleiche Leistung am Rad muß man jedoch das Gas weiter aufdrehen, so daß sich etwa ein Verbrauch von 5,5 Litern und ein Gemischdurchsatz von 550 Liter pro km ergibt. Der CO-Gehalt bei l =1,1 liegt bei etwa 0,1 vol%, der absolute Ausstoß damit bei 0,7 g/km. Achtung: Dieser mittlere Ausstoß ist nur bedingt mit denen im ECE R40-Zyklus ermittelten vergleichbar. Dieser Zyklus simuliert einen sehr langsamen innerstädtischen Stop-and-Go-Verkehr, bei dem die Motoren zugunsten eines guten Rundlaufs (s.u.) recht fett abgestimmt werden.
Bei den anderen Schadstoffen kan man den mittleren Ausstoß äquivalent abschätzen, jedoch kommen bei den HC-Werten noch die sog. Spülverluste hinzu, die für erhöhte Werte sorgen wenn unverbrannter Sprit wärend der Ventilüberschneidung in den Auspuff gelangt. Die geringesten Spülverluste weist ein Motor im Bereich des max. Drehmoments auf. Auf Leistung ausgelegte Motorradmotoren mit weitem Drehzahlbereich haben besonders im unteren Drehzahlbereich sehr hohe Spüverluste.