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Kleinstmotoren und ihre Lambdawerte

Themenstarteram 25. April 2014 um 23:09

Guten Abend,

ich habe neulich mein Kellerarchiv durchwühlt und dabei einen interessanten Testbericht von ca. Anfang 2000 gefunden, in dem die Schadstoffemissionen diverser Motorräder mit U-Kat und Vergaser und mit G-Kat und Einspritzanlage verglichen wurden. Dabei fiel mir auf, dass man bei den Modellen mit Lambdasonde (also G-Kat) äußerst selten auf Lambda 1 gefahren ist, offenbar nur im Prüfstandslauf, was einen dann ruckeligen Motorlauf verursachte.

Angesichts zur Zeit in Fahrt kommender Technik diesbezüglich bei Kleinstaggregaten (die Abgasnormen werden bald stark verschärft) kommt der Markt langsam in Fahrt. Es gibt bereits diverse 49 cm³ - Viertaktmotoren für den Zweiradbereich, die eine lambdageregelte Einspritzanlage haben. Nun habe ich mal die Verbrauchswerte solcher Konstruktionen mit denen von früheren Vergasermodellen (mit Gleichdruckvergaser, die ja bekanntlich im fetten Bereich eingestellt werden müssen, so um 0.9 rum) verglichen und bin zu dem Ergebnis gekommen, dass kein Verbrauchsvorteil besteht.

Der Verdacht keimt auf: Sind Kleinmotoren generell seltener im stöchiometrischen Bereich unterwegs bzw. mit einer fetteren Einstellung besser fahrbar? Gibt es da Erfahrungswerte, welche belegen, dass kleinere Aggregate eher zu Ruckeln anfangen, bei gleichem Lambdawert? Oder nutzt man einfach nur die momentan noch laschen Abgaswerte für eine Gemischeinstellung, die so oft wie möglich maximal fett (und damit maximal leistungsfördernd) ist, aus?

Beste Antwort im Thema

Du irrst leider. Passt das Lambda nicht, dann gehen die Abgaswerte ganz schnell wg - jedenfalls beim Otto mit Kat. Der Kat wird dann nahezu funktionslos.

Zudem haben kleine Motoren ein zweites Problem - Quencheffekte an der Wand. Du kennst vielleicht Flammsperren wie zum Beispiel den Metallstrumpf bei Grubenlampen. Da hast du ganz viel Oberfläche und eine Flamme/beginnende Explosion kann sich über diese Grenze nicht fortpflanzen, da die Radikale bei Kontakt mit der Wand abreagieren und "tot" sind. Genau so ists im Motor - die Verbrennung ist eine Radikalkettenreaktion, diese Radikale sterben wenn Sie eine Wand berühren und können damit die Kettenreaktion nicht fortführen. Ein kleiner Motor hat damit tendenziell Abgasprobleme. Mit Aufladung sinkt das durch die höhere Teilchendichte je Volumen etwas, aber alles kannst du nicht wettmachen.

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Naja maximal fett würde ich das nicht nennen aber die höchste Leistung entwickelt ein Verbrennungsmotor ungefähr bei einem Lambdawert von ca. 0,87-0,9.

Wenn die Motoren jetzt nicht unbedingt auf Lambda 1 laufen müssen um möglichst sauber zu verbrennen würde ich den Motor auch immer so auf höchste Leistung einstellen.

Der Verbrauchsunterschied ist dabei wohl zu vernachlässigen.

Bis 2005 mussten u.a. Motorräder keinen G-Kat haben, damit war das lambda (nahezu) egal. Mittlerweile hat sich das geändert. Konsequenz: Moderne Motorräder haben etwa 3-4l auf 100km praktisch, meine alte 750er braucht etwa 6.5 bis 7.5l und fährt sicherlich durchgehend eher "leistungsoptimal fett".

Der Kleinstbrennraum mit extrem kurzen Flammwegen macht sehr viel aus.

Auch sind die höheren Literleistungen bei diesen Kleinmotoren in der Regel verkraftbar und einfacher zu erreichen, größer.

Also ich könnte mir theoretisch vorstellen das auch die Abgaswerte somit an sich einfacher und nicht unbedingt mit Lambda 1 zu erreichen sind.

Bislang muss man ja u.a. auf L1 fahren damit genug N2O entsteht, der sich am Kat zersetzt zu N2 und O2 wobei der O2 gehalt zum oxidieren der CO und HC gebraucht wird. Die Mengen mussten zueinander passen. 

Zumindest CO und HC  könnten beim Kleinmotor um 50ccm besser werden, eben wg. dem Brennraumvolumen.

Du irrst leider. Passt das Lambda nicht, dann gehen die Abgaswerte ganz schnell wg - jedenfalls beim Otto mit Kat. Der Kat wird dann nahezu funktionslos.

Zudem haben kleine Motoren ein zweites Problem - Quencheffekte an der Wand. Du kennst vielleicht Flammsperren wie zum Beispiel den Metallstrumpf bei Grubenlampen. Da hast du ganz viel Oberfläche und eine Flamme/beginnende Explosion kann sich über diese Grenze nicht fortpflanzen, da die Radikale bei Kontakt mit der Wand abreagieren und "tot" sind. Genau so ists im Motor - die Verbrennung ist eine Radikalkettenreaktion, diese Radikale sterben wenn Sie eine Wand berühren und können damit die Kettenreaktion nicht fortführen. Ein kleiner Motor hat damit tendenziell Abgasprobleme. Mit Aufladung sinkt das durch die höhere Teilchendichte je Volumen etwas, aber alles kannst du nicht wettmachen.

Themenstarteram 1. Mai 2014 um 13:04

Zitat:

Original geschrieben von GaryK

Du irrst leider. Passt das Lambda nicht, dann gehen die Abgaswerte ganz schnell wg - jedenfalls beim Otto mit Kat. Der Kat wird dann nahezu funktionslos.

Zudem haben kleine Motoren ein zweites Problem - Quencheffekte an der Wand. Du kennst vielleicht Flammsperren wie zum Beispiel den Metallstrumpf bei Grubenlampen. Da hast du ganz viel Oberfläche und eine Flamme/beginnende Explosion kann sich über diese Grenze nicht fortpflanzen, da die Radikale bei Kontakt mit der Wand abreagieren und "tot" sind. Genau so ists im Motor - die Verbrennung ist eine Radikalkettenreaktion, diese Radikale sterben wenn Sie eine Wand berühren und können damit die Kettenreaktion nicht fortführen. Ein kleiner Motor hat damit tendenziell Abgasprobleme. Mit Aufladung sinkt das durch die höhere Teilchendichte je Volumen etwas, aber alles kannst du nicht wettmachen.

Das würde zumindest erklären, weshalb sehr kleine Motoren (Viertakter) regelrechte HC - Schleudern sind. Interessant fände ich aber noch, zu wissen, ob man so kleine Motoren mit den gleichen Lambdawerten betreiben kann wie großvolumige. Da muss ich wohl nach dem Kauf einer Breitbandlambdasonde mal einen eigenen Versuchsaufbau starten, weil man darüber praktisch nichts lesen kann. Es gibt zwar 49 cm³ - Motoren mit Lambdasonde, aber rein gefühlsmäßig laufen die viel zu fett.

Zitat:

Original geschrieben von GaryK

Du irrst leider. Passt das Lambda nicht, dann gehen die Abgaswerte ganz schnell wg - jedenfalls beim Otto mit Kat. Der Kat wird dann nahezu funktionslos.

Zudem haben kleine Motoren ein zweites Problem - Quencheffekte an der Wand. Du kennst vielleicht Flammsperren wie zum Beispiel den Metallstrumpf bei Grubenlampen. Da hast du ganz viel Oberfläche und eine Flamme/beginnende Explosion kann sich über diese Grenze nicht fortpflanzen, da die Radikale bei Kontakt mit der Wand abreagieren und "tot" sind. Genau so ists im Motor - die Verbrennung ist eine Radikalkettenreaktion, diese Radikale sterben wenn Sie eine Wand berühren und können damit die Kettenreaktion nicht fortführen. Ein kleiner Motor hat damit tendenziell Abgasprobleme. Mit Aufladung sinkt das durch die höhere Teilchendichte je Volumen etwas, aber alles kannst du nicht wettmachen.

Ja, da ist was dran.

Die meisten 50ccm Viertakter sind in der Tat nicht sonderlich modern, und im Gegensatz zu ihren 2-Taktkollegen meist Leistungsarm und mit sehr schlechten Leistungsgewicht augesattet. Moderne 2-Takt DI sind ihnen oftmals deutlich überlegen.........leider beschäftigt sich damit kaum noch einer, ausser bei den Bootsmotren und Skidoo's

Verbrauchsmäßig hat sich bei den kleinmotoren im Motorradsektor nicht sonderlich viel getan, wie auch, die letzen Unterdruckvergaser waren wirklich kunstwerke der Ingenieurskunst und konnten über einen sehr breiten Drehzahlbereich nahezu auf Lambda 1 fahren was den Einsatz eines U-kats Ermöglichte und sehr gute Abgas und Verbrauchswerte bedeutete.

Meine 22 Jahre alte Honda CB750er gesegnet mit Wartungsfreien und damit immer spielfreien DOHC Ventiltrieb ist mit Keihin Gleichdruckvergaser ausgestatte. Bei Gemischter Fahrweise Rauschen da in der Regel zwischen 5,0-5,5l auf 100Km durch. Im Vergleich dazu nimmt mein "Pseudeo" moderner 1200er BMW Boxer mit CIH Ventiltrieb Saugrohreinspritzung, Zylinderselektiver Klopf und Lambdaregelung bei gleicher Fahrweise zwischen ziemlich konstant 5,5l auf 100Km........

Bei der Honda CB600 wurden noch bis 2006 Vergaser verbaut. Ich habe das erste Model mit Saugrohreinspritzung (PC41). Ich glaube die haben hier nur die Einspritzung verbaut, weil das irgendwie gesetzlich vorgeschrieben war. ;-)

Aber Wartungsfreier Ventiltrieb? Die Honda's haben doch alle keine Hydrostößel. :confused:

BTW, ich hatte mal einen 50ccm Roller mit 2Takt DI. Der hatte 6,5PS Serie und hat die ganzen getunten Prolleten stehen gelassen. :D War nur entdrosselt.

Naja, wer mal vier einzelne Vergaser bei einer älteren 600er zur Reinigung zerlegen, zusammenbauen und wieder synchronisieren darf, der wird eine Einspritzanlage lieben.

Honda hatte in den 80ern mal ein paar Motorradmotoren mit wartungsfreien Ventiltrieb ausgestattet CBX 650/750, XLV 750, GL1200.....

Allerdings sind es keine "Hydrosstößel" im Schwingenden System wie bei den meisten PKW Motoren da diese Anordnung keine sehr hohen Maximaldrehzahlen zulässt und der Ventiltrieb dann"weich" und ungenau wird.

Bei der 750er CBX und CB fungieren sie als Hydraulisches Abstützelement für die einzelnen Schlepphebel von daher passt der Begriff "Hydrolifter" denke ich besser. Da die max. Drehzahl bei diesen Motoren bis 11k rpm geht, sind sie sehr aufwendig gebaut, insbesondere der Ölkreislauf für die Versorgung der Lifter ist ein technisches Meisterstück.......http://world.honda.com/mechanical-illustration/large/24.html

Das ganze ist eine sehr feine Sache, absolut perfekter Mechanisch leiser Lauf in allen Betriebstemperaturen des Motors da defakto immer Ventilspiel auf 0.........ziemlich aufwendig und teuer in der Herstellung und bringt den Werkstätten keinen Umsatz bei der Wartung und dem Service.

Gruß Markus

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