Die CB500 Vergaser im Detail

Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile

Im Internet findet man jede Menge Informationen zu Vergasern, deren Aufbau und Wirkungsweise. Hier sollen speziell die CB500 Vergaser in ihren wesentlichen Details diskutiert werden. Dazu kommt natürlich auch ein wenig Vergaserkunde. Die Abbildungen und Texte beziehen sich auch immer speziell auf dieses Modell, einen 34mm Gleichdruckvergaser von Keihin. Eigentlich müsste man auch immer von den Vergasern sprechen. Die CB500 hat zwei davon, die praktisch unabhängig voneinander arbeiten, abgesehen davon, dass die Drosselklappen gekoppelt sind und ein paar Kunststoffröhrchen die Vergaser verbinden. Im Artikel sind auch ganz praktische Sachen drin, wie ein YouTube Video zum Überholen eines Vergasersatzes, Hinweise zu praktischen Werkzeugen und Reinigungsmitteln und zur Montage.

Die Allgemeinen Dinge, die hier angeführt werden kann man auch in diesen Büchern finden. Lest nicht gleich alles, fahrt lieber ein wenig Motorrad, aber wenn mal schlecht Wetter ist …

Bitte nicht einfach blind kaufen, der Titel könnte einen auf die Idee bringen, hier ginge es um das Tuning von modernen Motoren, so ist es nicht. Apfelbeck erklärt die Geschichte des Viertaktmotors aus der Sicht des Konstrukteurs. Es steht zwar nicht viel über die Wirkungsweise von Vergasern drin, aber es führt zu einem tieferen Verständnis des Viertaktprinzips und dessen leistungsrelevanten Parametern. Man findet auch im Internet PDFs dieses Klassikers zum Einlesen. Die Abbildung auf dem Einband zeigt eine interessante Ventilanordnung, die sich Apfelbeck patentieren lies, bei der sich die Einlass- und Auslassventile jeweils diametral gegenüberstehen. Das hat zur Folge, das die thermische Belastung am Zylinderkopf ausgeglichen ist und die Durchmesser der Ventile optimal groß gewählt werden können. Allerdings ist der Aufwand zur Ventilsteuerung und Kanalführung dann eine eigene Herausforderung. Man findet aber auch ein paar Antworten auf Fragen, die man sich beim CB500 Vergaser schon immer gestellt hat, z.B. erfährt man auf der Seite 31 im Kapitel „Strömung in den Kanälen“, warum der Ansaugtrichter tulpenförmig ausgebildet ist - das gleiche Bild bekommt man im Buch „Motorradvergaser und Einspritzsysteme“ von John Robins ebenfalls zu sehen.

https://www.motorbuch-versand.de/product_info.php/info/p9806_Wege-zum-Hochleistungs-Viertaktmotor.html

Ein Standardwerk, das alle Aspekte der aktuellen KFZ-Technik beschreibt, hier steht zwar praktisch nichts über Motorräder drin aber man findet alles was Kraftfahrzeuge betrifft in einer sehr kompakten und vollständigen Darstellung. Das Buch ist für alle, die über eine hervorragende Sehschärfe verfügen, oder wirklich geeignete Hilfsmittel haben kleinere Schriften zu lesen. In der aktuellen Auflage (Springer Vieweg; 29., überarb. u. erw. Aufl. 2019 Edition (20. November 2018), 1780 Seiten) kostet es nahezu 60 Euro, man findet in Antiquariaten schon unter 20 Euro Exemplare. Allerdings gibt es das Buch schon seit 80 Jahren, deshalb sollte man im Antiquariat aufpassen.

https://www.springer.com/de/book/9783658235833

Hier wird die aktuelle Motorradtechnik erläutert und auch ein Blick in die konzeptionelle Entwicklung gegeben. Trotz des Umfangs ist das Buch eher ein Übersichtswerk.

https://www.springer.com/de/book/9783658074456

Dieses Buch bringt uns nun zu einem tieferen Verständnis von Vergasern und Einspritzsystemen, speziell bei Motorrädern. Ich persönlich finde es spannend, anspruchsvoll und doch gut lesbar geschrieben. Auf jeden Fall eine Empfehlung für Interessierte, die über Reinigung und Grundeinstellung eines Vergasers herausgehen wollen, obwohl es kein ausgesprochenes Tuningmanual ist. Kapitel 6 wendet sich diesem Thema zu. Die letzte verfügbare Auflage ist die 14. von 2008. Im Verlag „Delius Klasing“ wird das Buch schon nicht mehr gelistet, so dass es bald ein Fall fürs Antiquariat wird.

https://www.amazon.de/Motorradvergaser-Einspritzsysteme-John-Robinson/dp/3895951676

Hier hat sich jemand die große Mühe gemacht, die Microfiches der PC26 und PC32 zu digitalisieren und im Impressum steht zu lesen, das eine Verlinkung erlaubt ist. Leider sind die Ersatzteilnummern hier nicht zu sehen. Über z.B. https://www.bike-parts-honda.de/ kann man sein Modell auswählen und findet den Ersatzteilkatalog mit Herstellernummern

https://www.cb500.net/CB500/Microfiches/Vergaser-Einzelteile

https://www.cb500.net/CB500/Microfiches/Vergaser-komplett

https://de.wikipedia.org/wiki/Luft – Wie setzt sich die Luft so zusammen, wieviel Brandbeschleuniger (Sauerstoff) ist drin

https://de.wikipedia.org/wiki/Luftdichte – Wie hängt das von der Temperatur ab

https://www.spektrum.de/frage/wieso-ist-im-gebirge-weniger-sauerstoff-in-der-luft/1460505 – Wie hängt das von der Höhe ab

https://www.motorradonline.de/ratgeber/ps-technik-serie-teil-1-ansaugtrakt-und-saugrohre/ — Hier kommt die Luft rein

John Robinson sagt es in seinem Buch Motorradvergaser und Einspritzsysteme sinngemäß so:

Ein Vergaser hat drei wesentliche Aufgaben:

• Den Motor ausreichend mit Luft zu versorgen
• Der Luft die chemisch korrekte Menge Kraftstoff beizumischen
• Den Kraftstoff dabei möglichst fein zu zerstäuben

und das bei jedem Last- und Betriebszustand.

Die angesaugte Luft liefert uns den Stoff, den wir für die Verbrennung brauchen. Ein gutes Fünftel der Luft ist Sauerstoff (81%), der Rest ist Stickstoff und ein Prozent andere Gase. Je mehr Luft und damit Sauerstoff wir in den Motor bekommen, umso mehr Energie kann bei der Verbrennung freigesetzt werden. Der CB500 Motor arbeitet dabei wie ein Kompressor und saugt, bedingt durch das Viertaktprinzip, bei jeder zweiten Umdrehung einen viertel Liter Volumen in jeden Zylinder. Bei Vollgas, wir nehmen mal 9600 U/min werden 4800 * 0.25l = 1200l Luft pro Minute angesaugt, das macht in der Sekunde 20l, die durch den 34mm Keihin durchmüssen. Das führt zu einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit von ca. 22 m/s (34mm Durchmesser gibt ca. 9,08cm² Flächeninhalt und da müssen 20l pro Sekunde durch). Die Strömung ist allerdings nicht gleichförmig, sondern pulsiert, da ja nur zu einem Viertel der Zeit Luft angesaugt wird. So erhält man in diesem Zeitviertel eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit von 88 m/s und das ist noch nicht die ganze Wahrheit. Die einströmende Luft erzeugt einen Unterdruck, der vom Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit abhängt. Dieser Unterdruck zieht den Kraftstoff aus der Schwimmerkammer durch die für den Lastzustand zuständigen Düsen ins Saugrohr. Zusätzliche Luftdüsen sorgen dafür, das die Tröpfchen dabei verschäumt werden. Das funktioniert alles ohne Strom. Der CB Vergaser ist eine passive Einrichtung, die nur den Gesetzen der Strömungslehre gehorcht. Da fehlt noch was, damit es ordentlich knallt sollte Kraftstoff und Luft, bzw. Luftsauerstoff im richtigen Verhältnis gemischt werden. Unsere Kraftstoffe sind Mischungen aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen die sich durch die Verbrennung mit Sauerstoff in CO2 und H2O umsetzen. Der reaktionsarme Stickstoff sollte einfach wieder hinten rauskommen. Dabei gibt es ein optimales Verhältnis zwischen Kraftstoff und Luft, das mit Lambda = 1 bezeichnet wird (14,7 Gewichtsteile Luft auf einen Gewichtsteil Kraftstoff). Um den Sauerstoff im Brennraum optimal nutzen zu können und damit die höchstmögliche Leistung aus dem Sauerstoffangebot herauszuholen wird ein fetteres Gemisch (Lambda = 0,86) benötigt, um sicherzustellen, das jedes Sauerstoffatom einen Reaktionspartner hat. Dadurch bleiben zwangsläufig ein paar Kohlenstoffatome übrig, die als Rußpartikel oder nur an ein Sauerstoffatom gebunden, als Kohlenmonoxid (CO) herauskommen. Bei einer zu starken Gemischanfettung verringert sich die Leistungsausbeute. Ein Liter Benzin hat einen Brennwert von ca. 8400 Kalorien, so viel, wie 12 Tafeln Schokolade. 25-30% des Energiegehalts werden im Motor als Bewegungsenergie genutzt, der Rest verpufft als Wärme.

Das Wirkprinzip des Vergasers erzeugt eine sehr homogene Vermischung von Luft und Kraftstoff, die man als Aerosol ansehen kann. Durch den Transport des Gemisches durch das Saugrohr und die Verwirbelung in den zum Brennraum führenden Kanälen wird der Effekt weiter verstärkt. Das Gemisch verbrennt nahezu rußfrei und bei korrektem Lambda entsteht nur wenig Kohlenmonoxid, weil es praktisch keine „Kohlenwasserstoffnester„ im Brennraum gibt. Konstruktionsbedingt entstehen in einem Vergaser Saugmotor wenig Stickoxyde, weil eine Reaktion des reaktionsarmen Stickstoffs mit Sauerstoff Hohe Drücke und Temperaturen braucht, sowie genug Restsauerstoff.

Die Schwäche des Vergasers liegt in der Bereitstellung des korrekten Lambdawertes über den ganzen Lastbereich hinweg, weil die Gemischaufbereitung auf der richtigen Dimensionierung der Düsen und dem sauberen und fehlerfreien Zustand des Vergasers basiert, deshalb ist die Effizienz und der Schadstoffausstoß doch nicht so gut, wie es möglich wäre.

Viele kommen bei der Zerlegung der Vergaser an den Punkt, an dem es darum geht, die beiden Vergaser zu trennen, um sie besser reinigen zu können. Wer wissen möchte, was dabei auf ihn zukommt, sollte diese kurze Video ansehen. An den Verbindungsrohren sind O-Ringe angebracht, die man genau kontrollieren sollte. Die Schraube zum Synchronisieren hat ein m4x0.5 Gewinde, nicht verlieren, kostet bei Honda ein Vermögen.

Trennen und Zusammenfügen der CB500 Vergaser

Komprimiert in 45 Minuten wird der Zerlege- und Reinigungsprozess gezeigt.

Zerlegen und Reinigen der CB500 Vergaser

und kommt dafür genug Kraftstoff aus dem Tank.

Wie viele Minuten kann man mit einem Liter Benzin unter Volllast mit der CB fahren - Ansätze:

Die CB fährt 200 Km/h und braucht dabei 10 Liter auf 100 Km. Dann kommt man in einer Stunde 200 Km weit, verbraucht dabei 20 Liter, so dass man in 3 Minuten einen Liter braucht.

Die CB hat unter Volllast 58 PS und damit 43 KW. Der Wirkungsgrad ist ca. 25%, damit hat die CB einen Energiebedarf von 4 * 43 KW in der Stunde, also 172 KWh. Ein Liter Benzin stellt 8,5 KWh Energie bereit Motorbenzin. 172 / 8,5 ist ungefähr 20,2 Liter Spritbedarf. Auch hier muss man alle 3 Minuten mit einem Liter rechnen.

Hier überlege man sich, wieviel Gemisch bei Nenndrehzahl 9600 angesaugt wird. Optimalerweise werden für eine vollständige Verbrennung 14.7 Gewichtsteile Luft mit einem Gewichtsteil Benzin gemischt, man spricht dann von Lambda gleich 1. Ein Motor läuft gerne etwas fetter, gerade unter Volllast, deshalb hier Lambda = 0.82. Stöchiometrischer Luftbedarf

Hubraum: 500ccm = 0,5 Liter
Drehzahl: 9600 U/min ⇒ 4800 Ansaughübe/min ⇒ 2400 Liter Ansaugvolumen/min (Viertakter)
Masse pro Liter: Luft 0,0011225 kg (etwas mehr als ein Gramm); Benzin 0,740 kg
Für optimale Leistung Lambda: 0,82 entspricht einem stöchiometrischem Verhältnis ca: 14,7 * 0,82 = 12
Das bedeutet: Auf 12 Gewichtsteile Luft kommt ein Gewichtsteil Kraftstoff
Volumenverhältnis Luft zu Benzin: (12 / 0.0011225) / (1 / 0,74) = 10690 / 1,35135 = 7910 / 1
Auf 7910 Volumenteile Luft kommt ein Volumenteil Benzin
In 2400 Liter angesaugtem Gemisch pro Minute stecken etwa 2400 / 7911 = 0,3034 Liter Benzin

Mit dem Kehrwert bekommt man die Anzahl der Minuten pro Liter: 1 / 0,03034 = 3,29 Minuten pro Liter

Mit einem Liter sollte man mindestens drei Minuten fahren können. Die Abschätzungen sind immer zum höheren Verbrauch hin gemacht.

Wie lange braucht ein Liter konkret, um aus dem Tank zu laufen? Ich hab es bei meiner CB probiert, mit Benzinfilter und halbvollem Tank war es eine Minute.

Ein kleines YouTube Video mit dem Versuch

Danach muss der Kraftstoff noch durch die Vergaser, durch jeden der beiden die Hälfte davon, also in den drei Minuten je ein halber Liter. Weiter geht es durchs Schwimmernadelventil und das kleine Sieb davor, dann durch die Hauptdüse und den Düsenstock, vorbei am untersten Ende der Düsennadel, vorbei an der offenen Drosselklappe und hinein in den Brennraum …

Ganz einfach, durch den Benzinschlauch - aber wie gehts dann weiter …

Der Zulauf kommt über das braune Kunststoff T-Stück, das auf beiden Seiten mit einem O-Ring abgedichtet ist. Der Kraftstoff kommt dann über den Ventilsitze des Schwimmernadelventils in die Schwimmerkammer. Der blaue Draht zeigt den Weg.

Am Ventilsitze sieht sieht man sogar eine kleine Beschriftung: 2.8 und das Keihin Symbol. Die 2.8 ist der Durchmesser der engsten Stelle in mm. Unten sieht man noch die Anfasung.

So sieht der Sitz mit dem eingesetzten Schwimmernadelventile aus, das mit seiner Gummispitze abdichtet und mit seinen 4 Flanken geführt wird. Dem ist ein eigener Beitrag gewidmet.

Da wo es reingeht sieht man ein kleines Filtersieb, das mit dem Sitz verbunden ist. Leider kann man bei der CB den Ventilsitz nicht tauschen, der ist eingepresst.

Beim Vergaser der AfricaTwin RD04 läßt sich der Ventilsitz tauschen - wie praktisch. Hier ist übrigens eine 2.0 draufgestempelt.

Welche Störungen können hier auftreten:

• das Einlaufsieb ist verschmutzt
• der Ventilsitz ist verschmutzt oder beschädigt, so dass das Ventil klemmt oder nicht richtig abdichtet

Es dient, zusammen mit dem Schwimmer, der Regulierung des Kraftstoffniveaus in der Schwimmerkammer.

Bei der CB ist es ein kleiner Stift mit Alukörper der 4 axiale Gleitflanken hat. Die Spitze ist aus einem gummiähnlichen Material und am Ende hat er einen Stift, der sich gegen eine Feder ca. 1mm eindrücken läßt.

Der Schwimmer drückt das Ventil über einen Hebelarm nach oben in den Sitz, durch das gefederte Ende kann eine Vorspannung in den Ventilsitz hinnein erzeugt werden.

Hier sieht man, so gut es das Foto zulässt, den Einbau im Vergaser.

Welche Störungen können auftreten:

• das Ventil klemmt im Sitz: zu hoher oder zu niedriger Füllstand, Überlaufen der Schwimmerkammer
• Die Feder ist blockiert: Zu niedriger Füllstand, Gemischabmagerung
• Die Gummispitze ist beschädigt: Zu hoher Füllstand und garantiertes Überlaufen
  

Beim geringsten Zweifel sollte man die Schwimmernadelventile tauschen. In den Reparatursätzen, z.B. Keyster sind welche dabei, ich würde, wann immer möglich, Originalteile nehmen, den Keystersatz diskutiere ich noch in einem eigenen Beitrag.

Die nachfolgenden Bilder zeigen zwei CB Schwimmer auf einer Waage. Die Form ist am Stück aus Kunststoff gegossen und hat keinerlei Einstellmöglichkeiten. Das Nadelventil ist in einer Lasche beweglich eingehängt.

Der Schwimmer reguliert zusammen mit dem Nadelventil das Kraftstoffniveau in der Schwimmerkammer. Der Füllstand soll nicht zu hoch sein, vor allem, damit die Schwimmerkammer nicht überläuft und auch nicht zu niedrig. Vom Füllstand hängt in einem gewissen Maß auch die Zusammensetzung des Gemisches ab. Bei einem tieferen Brunnen brauche man mehr Aufwand (Energie), um das Wasser herauszuschöpfen. Der Unterdruck im Saugrohr des Vergasers liefert ein gewisses Maß an Energie und je nach dem, wie tief der Brunnen ist, wird mehr oder weniger Benzin nach oben befördert.

Welche Störungen können austreten:

• Der Schwimmer ist beschädigt und läuft voll: Füllstand zu niedrig, Gemisch zu mager oder es geht gar nichts. Man kann die Schwimmer wiegen oder schütteln.
• Die Führung für die Schwimmernadel ist rauh oder aufgequollen: Hier sieht es so aus, als ob der Schwimmer in Salzsäure gekocht wurde.
  

In der Schwimmerkammer sollte atmosphärischer Druck herrschen. Damit dieser entstehen kann oder erhalten bleibt, gibt es zwei Löcher oben in der Schwimmerkammer, deren Kanäle in dem dünneren schwarzen T-Verbindungsrohr münden, das zwischen den Vergasern sitzt und auf jeder Seite mit einem O-Ring abgedichtet wird.

Im ersten Bild sieht man an den blauen Kabeln, wo die Löcher sind und wo sich der Druck letztendlich ausgleicht.

Im zweiten Bild kann man am Gehäuse kann man dem Verlauf des Kanals folgen.

Welche Störungen können auftreten:

• wenn die Öffnungen radikal verstopft sind bildet sich in der Schwimmerkammer ein Unterdruck, der den Kraftstoffabfluß durch die Düsen hemmt.

Insgesamt sind Störungen hier für eher unwahrscheinlich, weil die Durchgänge ziemlich üppig sind.

Den Abschluss der Schwimmerkammer nach unten bildet ein mit drei Schrauben am Vergaser befestigter Deckel, der ab Werk mit einer eingeklebte Dichtung versehen ist.

Zum Ablassen des Sprits gibt es eine Schraube mit Spitze, die zusätzlich einen O-Ring hat. Auf den nach unten gerichteten Ablasskanal wird ein Schlauch aufgesteckt, der unters Motorrad führt und in der Schlaufe am Auspuff endet. Am Deckel sind zwei kleine angegossene Passstifte, die ihn zentrieren.

Welche Störungen können auftreten:

• Wenn etwas nicht dicht ist läuft der Kraftstoff davon

Die eingeklebte Orginal Schwimmerkammerdichtung muss nur gewechselt werden, wenn sie beschädigt oder zu alt ist. OEM Ersatzdichtungen haben oft eine kleinere Schnurstärke und sind sehr fummlig zu montieren. Man muss dann genau aufpassen das alles wieder sitzt und die Dichtung nirgends eingeklemmt ist.

Im nachfolgenden Bild sieht man an der roten Markierungslinie, wo das Benzin in der Schwimmerkammer steht. Der Versuchsaufbau spricht für sich: Über die vorher angeschlossene Benzinflasche hat sich die Schwimmerkammer solange gefüllt, bis das Ventil schließt. Die über einen Schlauch am Ablassventil angeschlossenen Spritze spiegelt das Niveau in der Schwimmerkammer wieder. Mit dem Lasernivellierer wurde der Spiegel zur Schwimmerkammer übertragen - dort ist jetzt die rote Linie.

Die grüne Linie im Bild markiert das Niveau der Kehlöffnung der Nadeldüse zum Venturirohr hin. Die Höhendifferenz beträgt etwa 23mm (bei meiner Messmethode würde ich eine Toleranz von +- 2mm sehen). Was nützen uns diese Maße? Wenn der Kraftstoff von der Hauptdüse zum Auslass des Nadelventils gelangen will muss er ca. 23mm Höhenunterschied gegen die Schwerkraft überwinden. Ein Millimeter mehr oder weniger Schwimmerstand machen ca. 4% aus von 23mm aus.

- fragt man sich nach dem Zusammenbauen der Vergaser.

Eigentlich sieht alles ganz ordentlich aus, die Nadelventile sind intakt - sowohl der gefederte Stift, als auch die Gummispitze, auch die Ventilsitze sind sauber und ohne Kratzer. Aber ist es wirklich dicht?

Also Vergaser unten offen in eine Kiste. Benzinflasche am Kraftstoffverteiler T-Stück angeschlossen. Benzinhahn auf, so dass sich durch den Höhenunterschied ein Kraftstoffdruck bildet.

Den Schwimmer vorsichtig angehoben bis Benzin durchs Ventil tritt, dann wieder losgelassen und geschaut ob das Ventil abdichtet.

Dazu ein kleiner Film

Ganz einfach, durch das Verbindungsstück zum Luftfiltergehäuse - aber wie gehts dann weiter …

Bei Vollgas bietet sich dieser Blick durch den Vergaser. Durch den Ansaugtrichter tritt die Luft ein, passiert das Venturirohr, in dem man die hochgezogene Düsennadel und die Drosselklappe sieht und kommt mit der hoffentlich richtigen Menge Kraftstoff angereichert in den Ansaugtrackt des Zylinderkopfs.

Bilder unten: Der glockenförmige Ansaugtrichter reduziert kontinuierlich den Ansaugquerschnitt und vermeidet durch seine Form Verwirbelungen.

Die Leistungscharakteristik wird von der Gestaltung der Ansaugtrichter signifikant beeinflusst. Beispielsweise wird bei langen Saugrohren eine gute Zylinderfüllung in niedrigen Drehzahlbereichen erreicht, wobei kürzere Rohrlängen zu einem verbesserten Drehmoment bei höheren Drehzahlen führen. Gleiches gilt für den Saugrohrdurchmesser. Es gibt Motorräder mit variablen Saugrohren (BMW S1000RR) oder mit unterschiedlich langen Trichtern (Kawasaki Z1000) um diesem Umstand gerecht zu werden.

https://www.motorradonline.de/ratgeber/ps-technik-serie-teil-1-ansaugtrakt-und-saugrohre/

https://monami.hs-mittweida.de/frontdoor/deliver/index/docId/95/file/Diplomarbeit.pdf (Kapitel 2.1)

Der Abschnitt im Vergaser mit dem kleinsten Querschnitt, wird als Venturirohr bezeichnet. Der unten im Rohr etwas hineinragende hohle Zylinder gehört zur Nadeldüse.

Im Venturirohr erreicht die Luft ihre höchste Strömungsgeschwindigkeit und erzeugt dadurch den größten Unterdruck. Warum das so ist ist - schlaue Physiker (Navier, Stokes, Bernoulli und Venturi) sind im 18. Jahrhundert dahinter gekommen. Die Gleichungen der Strömungsmechanik sind nicht ganz einfach, zum Glück funktioniert unser Vergaser auch, wenn wir die Gleichungen nicht verstanden haben.

Der Durchmesser des Venturirohrs gibt die Vergasergröße an. Beim 34er Vergaser der CB500 hat das Venturirohr einen Durchmesser von 34mm und gibt damit einen kreisförmigen Querschnitt von 17mm*17mm*π = 908mm² frei, durch den die angesaugt Luft strömen muss.

Wie wählt man einen passenden Durchmesser für das Venturirohr?

Die Frage stellt sich nur, wenn uns Vergaser mit verschiedenen Durchmessern zur Verfügung stünden. Am vorhanden Vergaser lässt sich in der Beziehung nichts sinnvoll ändern.

Die Auswahl des Venturirohrdurchmessers hängt von der geforderten Leistung je Zylinder ab. Um die geforderte Leistung zu erzeugen muss eine ausreichende Menge Luft zur Verfügung gestellt werden → Je größer je besser. Zudem soll die Strömungsgeschwindigkeit nicht zu niedrig werden, damit genug Unterdruck vorhanden ist, um Kraftstoff aus den Düsen zu befördern → Je kleiner je besser. Hier sieht man schon den Zielkonflikt, für den ein brauchbarer Kompromiss gefunden werden muss. Grundsätzlich ist ein „großer“ Vergaser im oberen und ein „kleiner“ Vergaser im unteren Leistungsbereich förderlich.

Um der Sache näher zu kommen rechnen wir ein bisschen:

Zuerst brauchen wir doch noch die pro Sekunde bei Vollast angesaugte durchschnittliche Luftmenge je Zylinder:

Bei 9600 U/min werden 4800 * 0.25l = 1200l Luft pro Minute angesaugt, das macht in der 20 Liter/Sekunde.

Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit erhält man, wenn man das Ansaugvolumen pro Sekunde durch die Querschnittfläche des Vergasers teilt und die Einheiten wieder richtig sortiert: 20 l/s / (17mm * 17mm * π) ergibt 22 Meter/Sekunde.

Bis jetzt haben wir eine Strömungsgeschwindigkeit für den Fall, das der Motor kontinuierlich ansaugen würde, aber der Viertaktmotor saugt ja nur jeden vierten Takt an, so das für den Ansaugvorgang nur ein Viertel der Zeit zur Verfügung steht. In diesem Zeitviertel beträgt die mittlere Strömungsgeschwindigkeit 4 * 22 m/s = 88 m/s. Die höchste Strömungsgeschwindigkeit, die entsteht ist fast doppelt so hoch, weil der Kolben in der Abwärtsbewegung beschleunigt, in der Mittellage seine Maximalgeschwindigkeit erreicht und dann zum UT wieder zum Stillstand abbremst. Man kann also mit Strömungsspitzen von bis zu ca. 176 m/s rechnen. Die wirklich maximal mögliche Strömungsgeschwindigkeit im Vergaser ist durch die Schallgeschwindigkeit des Mediums Luft gegeben, die bei 343 m/s liegt. Jetzt rechnen wir mal rückwärts, was das für die generelle mittlere Strömungsgeschwindigkeit und der daraus resultierenden Maximaldrehzahl bedeutet: 343 m/s geteilt durch 8 = 42,875 m/s. Hier liegt das absolut obere Limit, sonst gäbe es bei jedem Ansaugvorgang einen Überschallknall. Bei der CB würde das einer Drehzahl von 18710 u/min entsprechen bei dem originalen 34mm Venturirohr. Ausreizen lässt sich die Schallgeschwindigkeit nicht, vor allem nicht mit einem Gleichdruckvergaser. Ich schätze, dass 28 m/s das obere Limit sind.

Die nachfolgende Tabelle geht in groben Abstufungen von 26mm bis 42mm Vergasergröße und gibt 9600 u/min die mittlere Strömungsgeschwindigkeit an.

Mit größer werdendem Vergaserquerschnitt verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit bei gleicher Drehzahl, dadurch wird auch der Unterdruck an den Düsen geringer. Ein größer Vergaser braucht größere Düsen, um bei gleichem Volumenstrom die gleiche Kraftstoffmenge liefern zu können. Um im Bereich einer günstigen mittleren Strömungsgeschwindigkeit zu liegen und den Ventiltrieb nicht mit zu hohen Drehzahlen zu überfordern, ist ein 38er Vergaser wohl die größte brauchbare Wahl und ein 30er schon zu klein. Der Konstrukteur könnte hier je nach geforderter Leistungsausbeute zwischen 32er und 38er wählen. Ein 36er Vergaser sollte noch problemlos anpassbar sein, mit Modifikationen an der Airbox oder offenen Luftfiltern.

So, jetzt ist genug …

Der Lufttrichter gibt schmale Öffnungen in den Bereich frei, in dem die Zuluftdüsen (auch Zusatzluftdüsen oder Luftdüsen genannt) sitzen.

Durch die Luftdüsen kann Luft in die Mischkammern der Düsensysteme angesaugt werden. Die Luftdüsen sitzen nicht direkt in der turbulenten Ansaugströmung, sondern in einem strömungsberuhigten Teil. Beim CB-Vergaser sind die Luftdüsen eingepresst und haben somit einen fixen Durchmesser.

Wie die Mischkammern der Düsensysteme funktionieren wird im nächsten Kapitel erklärt.

Nicht so einfach, das hängt vom Lastzustand des Motors ab.

Es gibt vier (fünf, wenn man den zylinderförmigen und den kegelförmigen Teil der Düsennadel unterscheidet) Systeme für unterschiedliche Lastzustände, deren Funktionsbereiche sich auch noch überschneiden, die noch durch das Kaltstartsystem ergänzt werden.

• Das Leerlaufsystem (Leerlaufdüse, Leerlaufluftdüsen, Gemischregulierschraube, Drosselklappe, Leerlaufregulierschraube)
• Das untere Teillastsystem (Alles was zum Leerlaufsystem gehört + Übergangsbohrungen)
• Das mittlere und obere Teillastsystem (Hauptdüse, Hauptluftdüse, Düsennadel - mit zylinder- und kegelförmige förmigen Abschnitten)
• Das Volllastsystem (Hauptdüse, Hauptluftdüse)
• und das Kaltstartsystem

Sorgt dafür, das der Motor stabil und gleichmäßig auf einer Drehzahl von 1300±50 u/min läuft. Die Drosselklappe ist nur ein winziges Stück geöffnet. Die Öffnung des Drosselklappenspaltes wird mit der gelben Leerlaufschraube eingestellt. Die Einstellung wirkt auf beide Vergaser gleichmäßig. Für die Synchronisierung, dem gleichmäßige Einstellen der Drosselklappenspalte beider Vargaser, gibt es eine extra Schraube und ein extra Kapitel.

Das nachfolgende Bild zeigt eine Prinzipskizze des Leerlaufsystems. Die Austrittsöffnung für das Leerlaufgemisch liegt zwischen Drosselklappe und Motor. Dort herrscht bei geschlossener Drosselklappe ein Unterdruck von ca. 0.3 Bar. Durch diesen Unterdruck wird mit Luft angereicherter Kraftstoff über Leerlaufdüse aus der Schwimmerkammer angesaugt. Die Leerlaufdüse ist in einer Art Mischkammer eingeschraubt, die zusätzlich eine Verbindung zur Leerlaufluftdüse hat. Dort wird der Kraftstuff mit Luft versetzt.

Das Bild links unten zeigt einen Vergaser mit gelber Leerlaufregulierschraube, leicht geöffneter Drosselklappe und dem oben in der Mitte des Bildes sichtbaren Kreutschlitz der Gemischregulierschraube.

Im rechten Bild oben sieht man die Austrittsöffnung des Leerlaufgemisches. Wenn man genau hinsieht, kann man die Spitze der Gemischregulierschraube in der Öffnung erkennen. Man sieht das Licht durch den Drosselklappensplat scheinen und als kleinen Punkt unterhalb der Drosselklappe, die erste der drei Übergangsbohrungen, die wir im Abschnitt „unteres Teillasstsystem“ betrachten.

Links unten sieht man die Gemischregulierschraube, die gegen eine kleine Feder, mit anschließender Scheibe und O-Ring in eine Öffnung im Vergaser eingesetzt ist, um die Menge des Kraftstoffs zu regulieren, der im Leerlauf zur Verfügung steht.

In der Skizze rechts oben sieht man, wie die Gemischregulierschraube den Kraftstofffluß reguliert. Der rote Pfeil findet sich im Foto links unten wieder, das den Sitz der Gemischregulierschraube darstellt.

Rechts oben sieht man rot umrandet zwei Luftdüsen, die zur Mischkammer der Leerlaufdüse führen.

Links unten sind die aus Messing gefertigten Leerlaufdüsen zu sehen, eine je Vergaser. In dem verjüngten zylindrischen Teil befinden sich kleine Öffnungen, über die die Luftmischung erfolgt. Am Ende sieht man einen Wulst der gegen den Grund der Mischkammer abdichtet. In die Leerlaufdüse eingeprägt sieht man die Zahl 38, die den engsten axialen Durchmesser in 1/100mm angibt. Außer dem ist hier noch das Keihin K zu sehen. Im rechten Bild sieht man die Mischkammer der Leerlaufdüse, wenn man genau hinschaut kann man die Eintrittsöffnung des Luftkanals erkennen.

Links die eingeschraubte Leerlaufdüse und rechts ein Gruppenbild mit Hauptdüse und Düse zum Kaltstartventil.

Was hat Einfluß auf das Leerlaufgemisch

Falls der Motor gesund ist, hängt das Mischungsverhältnis von der Dimensionierung der Leerlaufdüse und der Leerlaufluftdüse, sowie der Einstellung der Gemischregulierschraube ab. Auf die Leerlaufluftdüse hat man keinen Einfluß, Die Standard Leerlaufdüse der CB hat eine Verengung auf 0,38mm und wird als 38 Düse bezeichnet. Was passiert, wenn man eine größere Leerlaufdüse, z.B. eine 40 Düse, einbaut? Da die Fläche der Düsenöffnung dem Quadrat des Durchmessers entspricht, ist der Zuwachs des Durchflusses ebenfalls quadratisch: 40^2 / 38^2 = 1,108 und somit etwa 11% (22% bei 42er Düse) mehr. Die Gemischregulierschraube wird bei der CB500 standardmäßig 2,5 Umdrehungen herausgeschraubt. Je nach Zusammensetzung des Gemisches ergibt sich ein mit dem CO-Tester messbarer Wert an teilverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgasstrom bei Leerlaufdrehzahl. Wenn alles wie ab Werk ist sollte der gemessene Wert unter einem Volumenprozent liegen.

Sorgt dafür, dass der Motor vom Standgas weg sauber Gas annimmt. Das Leerlaufsystem ist in diesem Bereich ebenfalls wirksam.

Wenn sich die Drosselklappe ein paar Grad öffnet, gibt sie sukzessive kleine Bohrungen frei, durch die zusätzlicher Kraftstoff angesaugt werden kann. Diese Bohrungen werden als Übergangsbohrungen oder Progression Holes bezeichnet, haben einen Durchmesser von ca. 0,2 mm und sind mit dem oben beschriebenen Leerlaufsystem verbunden. Die Kraftstoffmenge, die hier zusätzlich bereitgestellt wird, hängt von der Dimensionierung der Leerlaufdüse ab.

Wird bestimmt von der Öffnung des Gasschiebers und der Menge des Gemisches, das von der am Gasschiebers befestigen Düsennadel freigegeben wird.

Hier kommt zum ersten Mal zu Tragen, das die CB500 Gleichdruckvergaser hat.

In Progress …

In Progress …

Das Kaltstartventil hat einen dicken zylindernförmigen Teil, der die Luftmenge regelt und eine Spitze, die die Kraftstoffmenge regelt.

Zwei Löcher, vor und hinter der Drosselklappe, durch die Luft strömen kann, wenn das Kaltstartventil betätigt wird. Bei geschlossener Drosselklappe ist der Unterdruck auf der Motorseite höher als auf der Ansaugseite. Dadurch wird Luft durch den mit Draht markierten Weg gezogen.

Zwei Löcher vor und hinter der Drosselklappe

Durch die Kaltstartdüse, das Messingrohr in der Schwimmerkammer, gelangt Kraftstoff in die Mischkammer des Kaltstartsystems. Die Menge wird durch die Spitze des Kaltstartventils reguliert. Der Kraftstoffweg geht der blauen Linie entlang

Hier trifft sich Luft und Kraftstoff - in der Mischkammer. Durch das linke Loch kommt die Luft, die sich dann in der Mischkammer mit dem Kraftstoff vermischt und durch das rechte Loch als Gemisch Richtung Motor angesaugt wird. Eine Schlaufe der Gasschieberme0mbran dient als Dichtung.

Durch ein winziges Loch im Deckel des Gasschiebers kann der in der Mischkammer erzeugte Unterdruck an die Membran des Gasschiebers weitergeleitet werden, um diesen ein wenig zu heben. Den Effekt konnte ich im Staubsaugerversuch allerdings nicht nachvollziehen.

Zu welchen Störungen kann es kommen:

• einer der Kanäle ist verstopft, bei den dicken Luftkanälen eher unwahrscheinlich, aber der Kraftstoffweg von der Schwimmerkammer zur Mischkammer oder das Loch im Gasschieberdeckel sind Kandidaten
• die Abdichtung des Kaltstartventils zur Betätigungsseite hin wird durch eine Gummikappe bewirkt. Wenn die Kappe beschädigt ist, wird hier „falsche“ Luft angesaugt
• klar das alles sauber sein muss und das Ventil leichtgängig in seiner Führung läuft
• die Gasschiebermembran dichtet auch die Mischkammer ab, mit einer kleinen Schlaufe

Was passiert, wenn diese Dichtung ihre Aufgabe nicht mehr richtig erfüllt?

Man sieht, das zwischen Schaft des Kaltstartventils und Dichtung „falsche“ Luft angesaugt wird. Sowohl Dichtung als auch Schaft waren in diesem Versuch beschädigt.

Welche Störungen können dadurch entstehen:

• Im Leerlauf und im Bereich in dem die Drosselklappe nur ein wenig geöffnet ist kann sich das auf die Gemischzusammensetzung auswirken, zum mageren hin.
• Bei betätigtem Choke geht hier Unterdruck verloren, der Eigentich für die Kaltstartdüse in der Schwimmerkammer gedacht war und die Gemischanreicherung ist zu gering.

Wahrscheinlich ist der Effekt kaum zu spüren, aber wenn man das Gefühl hat, die Vergaser lassen sich nicht richtig synchronisieren oder das Standgas schwankt kann hier eine Ursache liegen.

Was kann man tun:

Neues Kaltstartventil von Honda: 16046MY5850

Oder als Workaround kann man die Welle des Kaltstartventils polieren, eingefetten und zusätzlich mit einem kleinen O-Ring 3×1 versehen, der dort gut gleitet.

An den Bilder kann man erkennen, wo der O-Ring sitzen soll, zwischen schwarzer Kunststoffführung und Gummidichtung. Der O-Ring wird vom Unterdruck regelrecht an die Dichtfläche angesaugt.

Die Vergaser enthalten eine Anzahl von O-Ringen, die man bei der Instandsetzung genauer unter die Lupe nehmen sollte. Im nachfolgenden Bild sieht man die verschiedenen Typen die zum Einsatz kommen und deren Größe, die so gut es geht gemessen wurde.

Beim Nachkaufen kann man die Sets von Honda verwenden.

Verbindungsrohre zwischen den Vergasern: Honda 16039MZ1790 und 16040MZ1790

Vergaserdichtungssatz, wird 2x benötigt: Honda 6010MZ5920 (enthält auch Schwimmerkammer und Lufttrichter Dichtungen)

Oder den Keyster Satz, der auch Düsen enthält: keyster KH-1472

Man kann auch versuchen, qualitativ hochwertige O-Ringe einzeln zu kaufen. Fragt sich nur aus welchem Material. Der klassische O-Ring ist aus NBR 70, das in hinreichendem Maß temperatur-, mineralöl- und benzinbeständig ist. Leider sind im Sprit heute Bestandteile (Ethanol), die NBR angreifen, bzw. quellen lassen können - so liest man es zu mindest. Eine Alternative ist Viton, das zusätzlich ethanolbeständig ist.