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Luftfilter: gesiebte Luft & anderes…

„Ist der jetzt verrückt ? Da kommt er schon wieder mit seinem Roller angerödelt. Hat wohl nicht mehr alle Latten am Zaun?“ So höre ich es später von einem Anlieger… Aber: „Wat mutt, dat mutt." Seit Jahren schon geht die Diskussion auch um den „richtigen“ Luftfilter an unseren Rollern. Es existieren sogar „Leistungszuwachsfabeln - Echt wahr…“ mit dem und dem Luftfilter. Sieben verschiedene Luftfilter habe ich daraufhin mittels eingebautem Messröhrchen und Feinmessgerät dynamisch vermessen. 

Die Röhrchenenden wurden möglichst gleichartig in geometrischer Mitte innerhalb der Filter angebracht. Fremd- bzw. Nebenluft wurde peinlichst vermieden. Es sollte die durchschnittliche Druckdifferenz zum atm. Luftdruck bei drei Geschwindigkeiten ermittelt werden.

Der A-2 Motor war grundüberholt, mit 61mm Kolben , einer 0,80er Hauptdüse, einem herkömmlichen 20mm Bing-Vergaser sowie Standard Abgasdämpfer, Club-Nachbau, bestückt. Die Filterelemente neu, bzw. Filter 1, 2, 5 und 7  ausgewaschen und geölt. Die Lufttemperatur um 20°C sowie etwa 65 % relative Luftfeuchtigkeit. Dann musste „nur noch“ gefahren werden: ca. 70 Mal die Strecke von 10 Kilometern, und immer die Gleiche. Das Aufnehmen von derart kleinen Messwerten ist nicht so ohne ! Alles passierte auf etwa 30m über NN , bei wenig Wind, - eher selten bei uns.

Streng genommen geht’s sowohl um den Strömungswiderstand als auch um den Filterungs- bzw. Abscheidegrad der Elemente, beides kaum voneinander trennbare Grössen mittels Standardtechnik. Der Ansaugkrümmer, resp. Zerstäuber „sieht“ diesen Widerstand und bei dessen Änderung - bei festgelegter Düse und festen sonstigen Parametern –  wird sich das Verhältnis der angesaugten Luft- zur Spritmenge  entsprechend verändern. 

Praktisch benötigt es ca. 14,7 kg Luft ( ja- Luft wiegt etwas…) mit 21 % Sauerstoffanteil, um 1 Liter Superbenzin vollständig zu verbrennen. Dies unter Normbedingungen. Das ist das Verbrennungs-Optimum, auch als stöchiometrisches Verhältnis (Lambda = 1) bekannt. Ein Liter Normalbenzin benötigt übrigens 14,8kg Luft für dieses Lambda = 1.

Da auch wir unsere Motoren gerne im stöchiometrischen Verhältnis von Ansaug-Luft zu Brennstoff arbeiten lassen möchten – aus Effektivitätsgründen oder z.B. um Schadstoffe zu minimieren oder nicht vom Hintermann später hören zu müssen, er hätte „…die Nase voll..“ – aber auch um keinen Sauerstoff-Überschuss zu bekommen, wäre z.B. bei oder nach einem Luftfilter-Typ -Wechsel - eine Neueinstellung des Vergasers fällig. (Höhe der Schiebernadel, Düsen..) Allerdings ist das o.g. stöchiometrische Verhältnis nur ein angestrebter Idealzustand. Andere Variable wie z.B. Höhe über NN, also der Luftdruck, oder auch die relative Luftfeuchtigkeit werden fast immer für ein „Danebenliegen„ sorgen.

Letztendlich stellte sich heraus, dass unser grüne „neue-alte“ Club Luftfilter – früher „Knecht“ – mit Blechdeckel ein guter Kompromiss in Sachen Strömungswiderstand und wohl auch Abscheidungsgrad ist. Bei gleichem Filteraufbau, insbes. bez. der Materialien, wird sich der Strömungswiderstand mit reduzieren der Baugrösse erhöhen. 

Also bauen wir Kompromisse ein: Passende Baugrösse paart sich mit akzeptablem Abscheidegrad, Widerstandsbeiwert und  Kosten.

Der K&N-RU-0600 Filter, Nr. 1, erreicht die besten Werte, aber eben auch durch die recht grosse Oberfläche. Das Teil passt gerade so zwischen Vergaser und Benzinhahn. Eine Kunststoffhaube zum Hitze- und Staubschutz lässt sich leicht aus einem 0,8 oder 1,0 liter Messbecher aus dem Laborbedarf herstellen.

Werkstatt Filter_1 Filter Nr. 1            

Ach ja, die K&N Filter, aber auch Nr.2, benötigen einen gedrehten Kunststoff-Adapter (bitte benzinfest aus z.B. gefülltem PTFE oder so.) um den Flanschdurchmesser anzupassen. 

 

Filter Nr. 2 zeigt sehr kleine Widerstands-Beiwerte. Unter dem Mikroskop eröffnet sich allerdings, dass diese schönen Werte durch rel. grosse „Poren“ oder auch grosse Maschenweiten erreicht werden

Werkstatt Filter_2 Filter Nr. 2

Zwar fliegen noch keine Schwalben hindurch, aber – naja- wir möchten doch ein langes Leben für unsere Motoren, oder? Und Schmutz / Staub wirkt abrasiv auf die Gleit- und Lagerflächen im Motor, also stark verschleisserhöhend.

 

Filter Nr. 3 & 4  ähneln sich in den Werten – und Abmassen –

Werkstatt Filter_3 Filter Nr. 3             Werkstatt Filter_4 Filter Nr. 4

diese haben wir als Club-Standard Filter; Nr. 3 ist ein altbewährtes Modell.  

 

Filter Nr. 5 & 6 sind fast vergleichbar, die Nr. 5 fahre ich z.Zt. an meinen Rollern,

Werkstatt Filter_5 Filter Nr. 5             Werkstatt Filter_6 Filter Nr. 6

 

Filter Nr. 7 wohl der erste beim He-Roller eingesetzte Typ,

Werkstatt Filter_7 Filter Nr. 7

Filter Nr. 7,   wäre heute sicher nicht mehr die erste Wahl.

Um die Sache etwas weiterzuspinnen: unter Normaldruck und Normbedingungen und bei 20°C beträgt das Gewicht von 1 m3 Luft etwa 1,2041 kg. Da 1 Liter Superbenzin für seine vollständige Verbrennung 14,7 kg Luft benötigt, gilt ebenfalls, dass bei 100 gefahrenen Heinkel-Kilometern etwa 36,6 m3 oder 44,1kg Luft durch den Vergaser flutschen. Einen 3 Liter Verbrauch pro 100km vorausgesetzt. 

Eine Rechtecksäule mit 1m x 1m Kantenlänge und 36,6 m Höhe stellt uns genau das Volumen dieser Luftmenge dar. Zum Vergleich: Die Siegessäule in Berlin, inclusive der Gold-Else, hat eine Gesamthöhe von 66,9m. Die Gesamtmasse der Luft in unserer Atmosphäre wird mit 5,15 Billiarden Tonnen angegeben. 

Und weil es bisher sooo langweilig war – kommt bei Technik vor – hier noch schnell ein paar Zahlen, die aufhorchen lassen. Unsere Heinkel-Roller verbergen nämlich eine fast monströse „innere“ Geschwindigkeit – im Vergaser / Ansaugweg ­–

Bei einem angenommenem Durchsatz von 3 Liter/h jagt die Ansaugluft:

  • bei einem Vergaserdurchlass von 20mm: mit etwa 170  km/h
  • bei einem Vergaserdurchlass von 22mm: mit etwa 130  km/h
  • bei einem Vergaserdurchlass von 24mm: mit etwa 103,5km/h
  • und bei einem Vergaserdurchlass von 26 mm: mit etwa 85 km/h hindurch.

Hier wäre dann bei anderer Gelegenheit noch über die „Vergaser-Vereisung“ zu sprechen .

Allen eine Gute und stöchiometrische Zeit, wünscht Klaus (3072)

 

Als Übersicht hier die Ergebnisse der Druckdifferenz-Messungen:

 
Druckdifferenz verschiedener Luftfilter zur Atmosphäre bei unterschiedlichen Fahr-Geschwindigkeiten 70km/h 80km/h 90km/h
 Nr. 7  ~ 1,8 mbar ~ 3,85 mbar ~ 6,2 mbar
 Nr. 6 ~ 0,5 mbar ~ 1,45 mbar ~ 2,05 mbar
 Nr. 5 K&N RC-0190 ~ 0,45 mbar ~ 1,15 mbar ~ 1,8 mbar
 Nr. 4 ~ 0,15 mbar ~ 0,3 mbar ~ 0,45 mbar
 Nr. 3 ~ 0,1 mbar ~ 0,25 mbar ~ 0,4 mbar
 Nr. 2 ~ 0,1 mbar ~ 0,18 mbar ~ 0,36 mbar
 Nr. 1 K&N RU-0600 ~ 0,06 mbar ~ 0,15 mbar ~ 0,25 mbar

 

 

 

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