Wenn man über Motoren redet, wird früher oder später unweigerlich das Wort „Gemisch“ fallen.
Was ist damit gemeint? Wie sieht das perfekte Gemisch aus? Wer macht die Mischung und was kann schief gehen?
In diesem Artikel erfährst du genau, was das Gemisch ist. Ich erkläre Dir die Chemie dahinter. Du erfährst, wie das Gemisch entsteht und woher es kommt.
Autor: Alex Schuchmann
Position: Oldtimerexperte
Aktualisiert: 03.02.2021
Inhaltsverzeichnis:
Jeder Motor benötigt Benzin oder Diesel, um zu funktionieren. Allgemein spricht man hierbei von „Kraftstoff“. Der Kraftstoff benötigt wiederum Luft um zu verbrennen. Die Verbrennung ist nämlich eine chemische Reaktion zwischen Kraftstoff und Sauerstoff.
Der Sauerstoff ist in der Luft enthalten. Deswegen spricht man von einem „Benzin-Luft-Gemisch“ oder einem „Kraftstoff-Luft-Gemisch“. Eigentlich müsste man sagen „Kraftstoff-Sauerstoff-Gemisch“ – aber wir wollen es ja nicht übertreiben.
Unser Motor ist nichts anderes, als eine Verbrennungsmaschine. Er verbrennt Kraftstoff und nutzt Druck und Hitze als Antrieb. Die zentrale Komponente bei seinem Betrieb ist also die Verbrennung.
Sie muss viele Faktoren erfüllen. Sie muss zur richtigen Zeit, am richtigen Ort stattfinden. Sie muss heiß genug sein aber auch nicht zu heiß. Sie muss immer wieder genauso gleichmäßig ablaufen wie vorher.
Sie muss steuerbar sein und sich regeln lassen. Sie sollte möglichst effizient mit unserem Kraftstoff umgehen und nichts verschwenden. Sie sollte möglichst wenig Schmutz machen und unseren Motor sauber halten.
Sie sollte bei allen Außentemperaturen und in jeder Höhe stattfinden….. puh, das ist viel verlangt.
Um all diese Dinge zu gewährleisten, müssen wir vorallem eine gute Mischung in unseren Motor leiten. Gemeint ist die Mischung aus Benzin und Luft. Diese beiden Stoffe sind die Quelle unserer Leistung: Schauen wir sie uns genauer an
Brauchst du Hilfe?
Unser Kraftstoff ist chemisch betrachtet ein Kohlen-Wasserstoff-Molekül. Es ist also eine chemische Verbindung aus den Hauptelementen Kohlenstoff und Wasserstoff. Die vielen verschiedenen, unwichtigen Nebenelemente lassen wir mal außer Betracht.
Diese CH-Moleküle (C = Kohlenstoff, H = Wasserstoff) besitzen sehr viel chemische Energie. Genau deswegen nutzen wir sie. Holz brennt auch, aber die Verbrennung ist langwierig. Die Lagerung nimmt viel Platz weg.
Anders unsere CH-Moleküle: Sie haben extrem viel Energie auf geringstem Raum und lassen sich sehr gut verfeuern. Das ist wohl der Hauptgrund, warum wir sie nutzen. Eine kleine Tankfüllung, die in 1 Minute eingefüllt ist hat immerhin genug Energie um uns hunderte Kilometer voran zu treiben, das ist enorm!
Um an die Energie ran zu kommen, müssen wir eine chemische Reaktion in Gang setzen. Bei dieser Reaktion wird Wärme freigesetzt – die Reaktion ist exotherm. Als Reaktionspartner, nehmen wir Luft. Aber was ist Luft?
Luft ist ein Gemisch zig verschiedener Gase. Zum größten Teil besteht sie aus Stickstoff und nur zu ca. 21 % aus Sauerstoff. Diese 21% sind interessant für unsere Reaktion.
Die CH-Moleküle zusammen mit dem Sauerstoff ( O ) ergeben zwei neue Verbindungen: Unser CH-Molekül wird in seine Grundbestandteile C und H aufgeteilt. Jeder Bestandteil verbindet sich mit einem oder zwei Sauerstoff Atomen. Das Ergebnis sind neue Moleküle: CO2 und H2O. Ersteres kenne wir als Kohlenstoffdioxid und letzteres als Wasser.
Bedingt durch die große Hitze, liegen beide Moleküle im gasförmigen Zustand vor. Wir haben also unseren Kraftstoff „vergast“. Sein Volumen hat sich dadurch vervielfacht und darüber können wir froh sein! Mehr Volumen = mehr Druck! Und mehr Druck auf den Kolben, bedeutet mehr Leistung am Hinterrad.
Experten-Tipp:
Wer seinen Vergaser abstimmt, sollte immer erstmal zu fett abstimmen – also ein Gemisch mit zu viel Sprit wählen. Das ist die sicherste Variante, denn zu viel Sprit schadet nicht.
Soviel zur Chemie. Wir wissen jetzt also, was im Motor passiert. Zwei Moleküle (CH und O2) reagieren miteinander und hinten raus kommt Druck und Hitze.
Diese Reaktion treibt unseren Motor an. Damit die Reaktion aber vernünftig abläuft, ist das richtige Mischungsverhältnis zwischen den Molekülen extrem wichtig.
Wir brauchen schließlich für jedes CH-Molekül genügend Sauerstoff-Moleküle um die Reaktion durchzuführen. Haben wir zu wenig Sauerstoff, wird ein Teil des Kraftstoffs nicht verbrannt und fliegt zum Auspuff raus – ein teurer Spaß.
Die richtige Mischung ist also wichtig. Es darf weder zu viel Luft dabei sein, noch zu wenig. Aber warum nicht zu viel?
Das Problem unserer Motoren ist, dass sie gewisse Temperaturen nicht überschreiten dürfen. Der Verbrennung ist das aber egal. Wenn wir zuviel Luft in den Motor geben, passiert das gleiche wie bei einem Grillfeuer in das wir reinpusten:
Die Temperatur und die Verbrennung wird schlagartig stärker. Dies würde unseren Motor auf dauer thermisch zu stark belasten.
Daher müssen wir uns mit einem etwas „kälteren“ Gemisch zufrieden geben (moderne Motoren können übrigens auch mit Luftüberschuss betrieben werden. Das macht sie effizienter. Die Bauteile wurde an die stärkere Hitze angepasst).
Nun wissen wir, warum ein korrektes Mischungsverhältnis eingehalten werden muss. Es sorgt dafür, dass unser Motor leistungsstark läuft und nicht zu heiß wird.
| Lambda | Ergebnis |
|---|---|
| 1 | Ideal |
| 1,1 | Mager (Luftüberschuss) |
| 0,9 | Fett (Benzinüberschuss) |
Zu guter letzt noch ein kurzes Wort zum Mischprozess selbst: Das Mischen von Benzin und Luft übernimmt der Vergaser. Er mischt in den Luftstrom kleine Benzintröpfchen hinein.
Es ist also ein Gemisch aus Luft und feinem Benzinnebel, das unser Motor ansaugt. Der Vergaser muss dabei in allen Bereichen sauber mischen – sei es im Sommer wie im Winter, im Tal wie auf dem Berg.
Er muss regelbar sein und sich selbst um Spritnachschub und den Leerlauf kümmern. Wie er das genau macht, dazu mehr im Kapitel: Vergaser.
Das hast du gelernt:
