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von rolf.g3 » Sa 8. Jan 2022, 14:46
Mal was zur Luft, die durch den Motor geht:
Viele stellen sich vor, das der Motor die benötigte Luft ansaugt und verarbeitet.
Das ist zwar im ersten Ansatz soweit ok, weil verstehbar selbst für Laien, aber schon im Grundsatz falsch.
Die Luft wird nicht vom Motor angesaugt sondern vom Athmosphärendruch geschoben.
Im Motor wird ein Unterathmosphärendruck erzeugt / aufgebaut, dieser wird durch Öffnen und schließen von Schlitzen und ventilen gesteuert vom Aussendruck ausgeglichen.
Die Luft, ein Gemisch von verschiedenen Gasen, kann, im Gegensatz zu Ölen, komprimiert werden, bedeutet: Die gleiche Masse Gas kann im Volumen verringert werden. Dabei erhöht sich der Druck auf die Wände des Raumes.
Die Luft ist auch keine formlose Masse, vielmehr ist die Luft im Motor eine dynamisch Größe, welche sich der jeweiligen Form anpasst.
Die Luft erreicht dabei Geschwindigkeiten von mehreren hundert Stundenkilometern.
Wer schonmal die Hand bei 100 aus einem fahrenden Auto gehalten hat wird wissen, das sich das plötzlich ganz anders anfühlt, als stecke man die Hand in fließendes Wasser.
Mit Wasser ist bei den erreichten Geschwindigkeiten das Medium Luft auch am anschaulichsten zu erklären, auch weist stark beschleunigte Luft eine ähnliche Dynamik wie Wasser auf.
Trifft die Luft mit 600 Km/h auf das geschlossene Einlassventil, so ist dort ein erheblicher Druckanstieg zu messen. Die bewegte Luft hat so vel kinetische, also bewegungsenergie geladen, das immer mehr Luft nachströmt, diese aber wie an einer Staumauer aufläüft und sich, weil sie nicht abfließen kann, immer mehr zusammendrückt, also komprimiert.
Wenn der druck groß genug ist kommt der Luftstrom zum stillstand und die aufgestaute Luft weht zurück durch den Ansaugkanal, denn auch hier ist die Natur bestrebt, den athmosphärenüberdruck auszugleichen.
Vergleichbar auch dem Rückprall eines Gummiballs, den man an die Wand wirft.
Der Luftstrom passiert ein weiteres mal den Vergaser, wieder streicht er durch den trichterförmigen Kanal, wird wieder beschleunigt und zieht wieder Benzin aus der Düse, Das Gemisch von Benzin in der Luft wird so weiter angereichert.
Beim 2T Motor befindet sich zudem noch Öl im Luftstrom, dieses schlägt sich dann am Luftfilter ab und, im Gegensatz zum sich verflüchtigenden Benzin, verbleibt es dort und sorgt durch seine Klebrigkeit für eine bessere Filterung der Luft.
Öffbnet sich nun der Durchlass zum Brennraum erneut und es entsteht erneut ein Unterathmosphärendruck, streicht die selbe Luft zum dritten mal durch den vergaser, Reichert sich nochmals an, gewinnt wieder eine unglaublich hohe Geschwindigkeit und gelangt letztlich in den Zylinder.
Bisher eine spannende reise, nur wenige centimeter weit, wenige bruchteile von Sekunden dauer.
Auf dem zurückgelegen Weg hat sich auserdem noch vieles getan innerhalb des Luftstroms.
Das im Vergaser mitgerissene Benzin, als feine Tropfen oder Bläschen zur Verfügung gestellt, wird an jeder Wanung im Ansaugtrakt und Zylinder immer feiner zerrieben und verwirbelt.
Doch erst im Zylinder wird aus dem flüssigen Benzin ein Gas.
Dieser Vorgang Verdunstung genannt, enzieht der umgebung Energie in Form von Wärme. ( Linde hat dieses Prinzip als erster industriell zur Eisherstellung genutzt, baute praktisch einen Kühlschrank, der genau so funktioniert )
So wird der Zylinder und der Kolben im innern gekühlt und zwar so erheblich, das eine Verringerung des Benzin-Luftgemischs zur thermischen Überlastung des Motors führen, der Motor verbrennt.
Während sich das Benzin in Gas verwandelt, wird der Raum im Zylinder geschlossen und der Kolben verdichtet das Gasgemisch durch seine Aufwärtsbewegung und es kommt zu einer Druckerhöhung auf etwas um die 8 - 10 Bar im Benzinmotor ( Herstellerangaben )
Es hat sich gezeigt, das das Gasgemisch bei diesem Druck am besten zündet und verbrennt.
Kurz bevor der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht, wird im benzinmotor ein Funke erzeugt.
Dieser Funke entzündet das komprimierte Gas Luftgemisch.
Jetzt sollte idealerweise sämtliches Benzin als Gas zur verfügung stehen.
Ist das Gasgemisch entzündet, beobachten wir die einzigste Konstante im gesammten Arbeitsrhytmus eines Verbrennungsmotors, das Durchbrennen des Gasgemischs. Dieses dauert immer 5 Millisekunden lang.
Das ist auch die Zeit, die der Kolben vom Zündzeitpunkt aus benötigt, den oberen Totpunkt zu durchwandern und bereits wieder am Absinken ist.
Jetzt setzt schlagartig die Verbrennungsenergie in Kinetische Energie, das Gas expandiert schlagartig, und drückt wie durch einen heftigen Hammerschlag den Kolben nach unten. Es entstehen Temperaturen von über 2.000 Grad Celsius, was ziemlich extrem ist, liegt doch der Schmelzpunkt des Aluminiums des Kolben bei ca 650 Grad C...
Da aber das Aluminium extrem schnell die Temperatur ableitet, an die Zylinderwand ( von durt durch umstreichendes Wasser / Luft abgeführt ), die Höchsttemperaturen nur ganz kurze Zeit wirken, übersteht der Kolben diesen Stress viele millionen male ohne den geringsten Verschleiss.
Kurz bevor der Kolben den unteren Totpunkt erreicht, verläßt das Altgas den Zylinder bereits durch das sich öffnende Auslassvebtil. Beim 4TMotor streicht das noch immer sehr heiße Gas um das Ventil, welches nun frei im Raum hängt. Dieses Ventil, das Auslassventil, ist das thermisch höchstbelastete Bauteil des Motors, weil hier die Abfuhr der Temperatur am schlechtesten umgesetzt wierden kann.
Der nach oben eilende Kolben erhöht den Druck im Zylinder wieder und " schiebt " so die altgase wieder aus dem Zylinder.
Kurz bevor der Kolben oben angelangt ist, öffnet sich bereits das Einlassventil. So wird die kinetische Energie des ausstreichenden Altgases dafür genutzt, das stehende Frischgas vor dem sich öffnenden Einlassventil bereits in Bewegung IN den Zylinder zu versetzen.
Ein atemberaubender Vorgang, der sich da im Motor abspielt. Wenn man bedenkt, das selbst im Formel 1 Rennmotor die gleichen physikalischen Gesetze ie Hand geben, dieser Motor bis 18.000 Umdrehungen pro Minute schnell dreht, so dieser Vorgng 18.000 mal pro Minute stattfindet - ich vermag darüber nur zu staunen
gr
Schreibfehler sind wie Ostereier, wer sie findet darf sie behalten...
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Grüße den König, wo immer er Dir begegnet !
Hätte, wäre, wenn und aber gibt zum Schluss nur blöd Gelaber !