De carburateur is een van de meest belangrijkste onderdelen van een verbrandingsmotor. Het functioneren ervan bepaalt in hoge mate de prestaties en het gedrag van de motor.
De carburateur heeft als hoofdfunctie het mengen van de brandstof met lucht. De carburateur bestaat uit een vernauwing in het inlaatkanaal en een dun buisje dat aansluit op de plaats waar de vernauwing het grootst is. Wat gebeurd er eigenlijk als we lucht door die vernauwing duwen? Dan gaat het sneller stromen en als we op nauwste plek een gaatje maken, gaat de snelstromende lucht eraan zuigen. Er ontstaat dus een onderdruk. Stoppen we dat pijpje in benzine dan wordt die meegezogen door de luchtstroom. Zo werkt een carburateur.
De venturi
Die vernauwing heet 'venturi' en de nauwste plek wordt 'keel' genoemd. Dat is de maat die meestal ook wordt opgegeven door de fabrikant en bovendien door de wet is voorgeschreven. Die keeldoorsnede is namelijk belangrijk voor de maximumhoeveelheid lucht die de motor kan aanzuigen. Dat komt doordat de lucht er nooit sneller doorheen kan stromen dan met de geluidssnelheid (330 m/s, 1200 km/h). Als nu de oppervlakte van de keel van de venturi voorgeschreven is, kun je uitrekenen dat er dus per seconde meer lucht door kan dan de oppervlakte maal de geluidssnelheid.
V = v x A
Hierin is V het volume in kubieke meter, v de luchtsnelheid in m/s en A het oppervlak in vierkante meter.
In werkelijkheid gaat er lang niet zo veel lucht door de venturi als er volgens de formule doorheen zou kunnen. Dat komt doordat de inlaatlucht telkens stopt en weer opgang komt en omdat de motor niet hard genoeg zuigt, de druk achter de venturi is niet laag genoeg om voor een flinke luchtstroming te zorgen. De formule moet dus iets worden aangepast en technici doen dat met een zogenaamde correctiefactor. Dat is een getal kleiner dan 1, waarmee de afwijking van de theorie gecorrigeerd wordt.
Waarom dit theoretische verhaaltje? Omdat iedereen weet dat brommers begrensd zijn, dat wil zeggen dat ze dus een te kleine venturi hebben. Niet te klein om 45 km/h te draaien, maar wel te klein naar de zin van mij en wellicht vele anderen. Toch moet je niet zomaar een boor of vijl door de keel van de venturi halen om het gat groter te maken. Ten eerste is dat verboden (maar goed dat kan je waarschijnlijk geen ene moer schelen) en ten tweede komt daardoor de carburateur in de war. Dit zullen we uitleggen. Elke kg. benzine heeft ongeveer 15 kg. lucht nodig om helemaal te verbranden (voor scheikundigen: anders is er benzine in overmaat). Daarom steken we het pijpje dat in de venturi zit niet zo maar in de benzine, we zorgen ervoor dat er precies de juiste hoeveelheid wordt aangezogen. Dat doen we met behulp van een sproeier (schroefje met een gaatje erin). Om bij volgas de zuiger te koelen, geven we de motor iets meer brandstof dan strikt nodig is, dit noemen ze 'rijk' afstellen. Rijk wil dus zeggen dat hij meer brandstof krijgt dan door de zuurstof uit de aangezogen lucht kan worden verbrand. Daardoor stijgt het brandstofverbruik iets maar de motor levert ook iets meer vermogen. Als we niet volgas rijden, willen we brandstof besparen dus geven we de motor iets miner benzine dan strikt nodig. Dan staat hij 'arm', hij levert dan wat minder vermogen, maar is iets zuiniger en, omdat hij niet volgas rijdt, wordt de zuiger toch niet te heet. Als je nu zo maar iets aan de carburateur gaat veranderen, verandert de verhouding tussen de lucht en de brandstof en als het mengsel armer wordt, wordt de zuiger te heet. Dan kan het gebeuren dat hij zover gaat uitzetten dat hij vastloopt in de cilinder. Of het kan ook gebeuren dat je bougie te heet wordt, die zorgt dan voor een te vroege ontsteking (eerder dan de vonk overspringt). Er kan dan een gat in de zuiger branden. Dus moet je de carburateur niet zo maar even opboren om de motor harder te laten lopen, dat zou je wel eens duur kunnen komen te staan. En je zult er ongetwijfeld spijt van krijgen.
De lucht/brandstof-verhouding
De carburateur zit ingewikkelder in elkaar dan in het voorgaande is verteld. Het principe blijft hetzelfde maar omdat benzine een vloeistof is en lucht een gas gaat het aanzuigen van allebei deze dingen anders. Het komt erop neer dat naarmate er meer lucht door de venturi gaat, er in verhouding te veel benzine wordt bijgemengd. Als we beginnen met een rijk mengsel bij een laag volgastoerental, krijgt de motor een veel te rijk mengsel bij een hoog volgastoerental. Daar is uiteraard ook wat op gevonden en wel het volgende: de benzine wordt gewoon via een sproeier aangezogen en gaat door een buisje – de naaldsproeier – naar het gat in de keel van de venturi. In de naaldsproeier zijn gaatjes geboord, dwars op de stroomrichting van de benzine en deze gaatjes zijn via een kanaaltje of boring met de buitenlucht verbonden. Hoe harder er aan de benzine gezogen wordt, des te meer lucht wordt er door deze remluchtgaatjes aangezogen. Deze remlucht vermengt zich met de benzine waardoor deze hele fijne druppeltjes vormt en er komt in verhouding steeds minder benzine in venturi. Precies wat we willen hebben, maar het zal duidelijk zijn dat de plaats en de afmetingen van deze gaatjes heel precies moeten worden bepaald. Dat precisiewerk gebeurt op de fabriek en iedere eigenhandige verandering is beslist geen verbetering. De hoofdsproeier en de sproeiernaald (of mengbuis) regelen dus de lucht/brandstof-verhouding bij volgas en over het hele toerengebied van laag naar hoog. In plaats van lucht/brandstof-verhouding wordt ook wel over de luchtovermaatfactor gesproken. Daarmee wordt bedoeld de verhouding van de echte lucht/brandstof-verhouding en die welke chemisch precies nodig zou zijn. Een voorbeeldje zal het hopelijk wel duidelijk maken.
Als we een arm mengsel gebruiken, is er meer lucht aanwezig dan strikt nodig is voor de verbranding van de benzine, bijvoorbeeld 16,5 kg. lucht voor 1 kg. benzine. Er is echter maar 15 kg. lucht nodig voor 1 kg. benzine, de luchtovermaatfactor is dan 16,5/15 = 1,1. Als er te weinig lucht is, dus als het mengsel rijk is, wordt de luchtovermaatfactor kleiner dan 1. Luchtovermaatfactor = 0,9 wil dus zeggen dat de echte lucht/brandstof-verhouding 0,9 x 15 = 13,5 is.
Valse lucht
Als er lucht in de inlaat kan komen na de carburateur wordt het mengsel te arm. Dan kan de motor te heet worden en vastlopen of er brandt een gat in de zuiger. Je moet er dus voor zorgen dat zoiets niet kan gebeuren door het netjes en zorgvuldig monteren van alle onderdelen.
De carburateur heeft als hoofdfunctie het mengen van de brandstof met lucht. De carburateur bestaat uit een vernauwing in het inlaatkanaal en een dun buisje dat aansluit op de plaats waar de vernauwing het grootst is. Wat gebeurd er eigenlijk als we lucht door die vernauwing duwen? Dan gaat het sneller stromen en als we op nauwste plek een gaatje maken, gaat de snelstromende lucht eraan zuigen. Er ontstaat dus een onderdruk. Stoppen we dat pijpje in benzine dan wordt die meegezogen door de luchtstroom. Zo werkt een carburateur.
De venturi
Die vernauwing heet 'venturi' en de nauwste plek wordt 'keel' genoemd. Dat is de maat die meestal ook wordt opgegeven door de fabrikant en bovendien door de wet is voorgeschreven. Die keeldoorsnede is namelijk belangrijk voor de maximumhoeveelheid lucht die de motor kan aanzuigen. Dat komt doordat de lucht er nooit sneller doorheen kan stromen dan met de geluidssnelheid (330 m/s, 1200 km/h). Als nu de oppervlakte van de keel van de venturi voorgeschreven is, kun je uitrekenen dat er dus per seconde meer lucht door kan dan de oppervlakte maal de geluidssnelheid.
V = v x A
Hierin is V het volume in kubieke meter, v de luchtsnelheid in m/s en A het oppervlak in vierkante meter.
In werkelijkheid gaat er lang niet zo veel lucht door de venturi als er volgens de formule doorheen zou kunnen. Dat komt doordat de inlaatlucht telkens stopt en weer opgang komt en omdat de motor niet hard genoeg zuigt, de druk achter de venturi is niet laag genoeg om voor een flinke luchtstroming te zorgen. De formule moet dus iets worden aangepast en technici doen dat met een zogenaamde correctiefactor. Dat is een getal kleiner dan 1, waarmee de afwijking van de theorie gecorrigeerd wordt.
Waarom dit theoretische verhaaltje? Omdat iedereen weet dat brommers begrensd zijn, dat wil zeggen dat ze dus een te kleine venturi hebben. Niet te klein om 45 km/h te draaien, maar wel te klein naar de zin van mij en wellicht vele anderen. Toch moet je niet zomaar een boor of vijl door de keel van de venturi halen om het gat groter te maken. Ten eerste is dat verboden (maar goed dat kan je waarschijnlijk geen ene moer schelen) en ten tweede komt daardoor de carburateur in de war. Dit zullen we uitleggen. Elke kg. benzine heeft ongeveer 15 kg. lucht nodig om helemaal te verbranden (voor scheikundigen: anders is er benzine in overmaat). Daarom steken we het pijpje dat in de venturi zit niet zo maar in de benzine, we zorgen ervoor dat er precies de juiste hoeveelheid wordt aangezogen. Dat doen we met behulp van een sproeier (schroefje met een gaatje erin). Om bij volgas de zuiger te koelen, geven we de motor iets meer brandstof dan strikt nodig is, dit noemen ze 'rijk' afstellen. Rijk wil dus zeggen dat hij meer brandstof krijgt dan door de zuurstof uit de aangezogen lucht kan worden verbrand. Daardoor stijgt het brandstofverbruik iets maar de motor levert ook iets meer vermogen. Als we niet volgas rijden, willen we brandstof besparen dus geven we de motor iets miner benzine dan strikt nodig. Dan staat hij 'arm', hij levert dan wat minder vermogen, maar is iets zuiniger en, omdat hij niet volgas rijdt, wordt de zuiger toch niet te heet. Als je nu zo maar iets aan de carburateur gaat veranderen, verandert de verhouding tussen de lucht en de brandstof en als het mengsel armer wordt, wordt de zuiger te heet. Dan kan het gebeuren dat hij zover gaat uitzetten dat hij vastloopt in de cilinder. Of het kan ook gebeuren dat je bougie te heet wordt, die zorgt dan voor een te vroege ontsteking (eerder dan de vonk overspringt). Er kan dan een gat in de zuiger branden. Dus moet je de carburateur niet zo maar even opboren om de motor harder te laten lopen, dat zou je wel eens duur kunnen komen te staan. En je zult er ongetwijfeld spijt van krijgen.
De lucht/brandstof-verhouding
De carburateur zit ingewikkelder in elkaar dan in het voorgaande is verteld. Het principe blijft hetzelfde maar omdat benzine een vloeistof is en lucht een gas gaat het aanzuigen van allebei deze dingen anders. Het komt erop neer dat naarmate er meer lucht door de venturi gaat, er in verhouding te veel benzine wordt bijgemengd. Als we beginnen met een rijk mengsel bij een laag volgastoerental, krijgt de motor een veel te rijk mengsel bij een hoog volgastoerental. Daar is uiteraard ook wat op gevonden en wel het volgende: de benzine wordt gewoon via een sproeier aangezogen en gaat door een buisje – de naaldsproeier – naar het gat in de keel van de venturi. In de naaldsproeier zijn gaatjes geboord, dwars op de stroomrichting van de benzine en deze gaatjes zijn via een kanaaltje of boring met de buitenlucht verbonden. Hoe harder er aan de benzine gezogen wordt, des te meer lucht wordt er door deze remluchtgaatjes aangezogen. Deze remlucht vermengt zich met de benzine waardoor deze hele fijne druppeltjes vormt en er komt in verhouding steeds minder benzine in venturi. Precies wat we willen hebben, maar het zal duidelijk zijn dat de plaats en de afmetingen van deze gaatjes heel precies moeten worden bepaald. Dat precisiewerk gebeurt op de fabriek en iedere eigenhandige verandering is beslist geen verbetering. De hoofdsproeier en de sproeiernaald (of mengbuis) regelen dus de lucht/brandstof-verhouding bij volgas en over het hele toerengebied van laag naar hoog. In plaats van lucht/brandstof-verhouding wordt ook wel over de luchtovermaatfactor gesproken. Daarmee wordt bedoeld de verhouding van de echte lucht/brandstof-verhouding en die welke chemisch precies nodig zou zijn. Een voorbeeldje zal het hopelijk wel duidelijk maken.
Als we een arm mengsel gebruiken, is er meer lucht aanwezig dan strikt nodig is voor de verbranding van de benzine, bijvoorbeeld 16,5 kg. lucht voor 1 kg. benzine. Er is echter maar 15 kg. lucht nodig voor 1 kg. benzine, de luchtovermaatfactor is dan 16,5/15 = 1,1. Als er te weinig lucht is, dus als het mengsel rijk is, wordt de luchtovermaatfactor kleiner dan 1. Luchtovermaatfactor = 0,9 wil dus zeggen dat de echte lucht/brandstof-verhouding 0,9 x 15 = 13,5 is.
Valse lucht
Als er lucht in de inlaat kan komen na de carburateur wordt het mengsel te arm. Dan kan de motor te heet worden en vastlopen of er brandt een gat in de zuiger. Je moet er dus voor zorgen dat zoiets niet kan gebeuren door het netjes en zorgvuldig monteren van alle onderdelen.
Comment