Luftkanal

RAM-Air-Prinzip.

Kawasaki (und sicher andere Moppedhersteller auch) generieren dadurch bis zu 10 PS, wobei der Effekt erst bei Geschwindigkeiten oberhalb etwa 100 km/h zu wirken beginnt. Bei den Vergaser-Mopped-Motoren berufte es allerdings eines Druckausgleichs an den Vergasermenbranen. Da der S2000 aber ja die zugeführte Luftmenge selbst misst und die Einspritzmenge berechnet, ist das eigentlich kein Thema hier.

Das stimmt. Hab nicht richtig gelesen! Der Staudruck darf natürlich nicht entweichen können. Also muss der Ansaugkanal von Drosselklappe bis Lifteinlass in Stoßfänger vorn in sich geschlossen sein.

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Original von Alexander G
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habe den spoonschnorchel nachbau drin .sieht nur gut aus
Abmagern durch Ram Air

MAP-Sensor misst Druck. Magert nix ab.

Und wenn Du auf diesem Weg den Druck auf der Saugseite erhöhst, hast Du zwar immer noch Unterdruck, aber das Druck-Delta ist beim Ansaugen geringer, also strömt Luft leichter nach, was den Füllungsgrad erhöht. Ein Kompressor macht nichts Anderes, nur das der relativ zur Atmosphäre sogar Überdruck erzeugt, also weitaus mehr Luft bereit stellt, als die Zylinder wegschlürfen. Sowas kann man durch RAM-Air-Installationen nicht erwarten. Hierbei wird nur ein wenig mehr Druck generiert, so als hätten wir atmosphärisch ein paar mehr mbar.

Ich hab mal einen Test in meinem Mopped-Forum gehabt, wo das Kawasaki-Ram-Air beschrieben und auch mit Messdaten beleuchtet wurde. Ich suche mal.

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Quelle: Sport Rider, August 1995

Warum sind die Kawasakis eigentlich so verdammt schnell? Jeder, der die Erfahrung des aufregenden satten Dröhnens einer ZX bei der Beschleunigung vom Fahrersitz aus gemacht hat, wird danach ungläubig den Kopf schütteln.
Immer und immer wieder sind die großen K's auf der Piste schneller, als die Rivalen bei annähernd gleicher Leistungsausbeute. Woher kommt denn die zusätzliche Leistung? Dies ist der Versuch, erstmals den Effekt des Lufteinlaufs wissenschaftlich nachzuweisen.
Die Ergebnisse werden Sie überraschen.

Die ZX-11, die ZX-9R, spätere Versionen der ZX-6 und ZX-7 und die neue ZX-6R Ninja, alle diese Maschinen haben einen Lufteinlauf. Und nun hat auch das neueste Modell von Honda - die CBR600F3 - den gleichen Weg beschritten - ein sicheres Zeichen, dass die Sache funktioniert.
Die Schwierigkeit besteht darin, den Effekt bei der Simulation des Luftstroms bei einer Geschwindigkeit von ca. 240 km/h zu messen, wenn das Motorrad auf einem Rollenprüfstand befestigt ist. Das ist aber genau das, was wir mit Hilfe von Steve Burns gemacht haben. Er ist ein bekannter Erbauer spezieller Motorräder mit Turboaufladung, der manchmal Dragsterrennen fährt, Chef eines Enduro-Teams ist und einen Rollenfahrstand Dynojet 100 besitzt. Als unschuldiger Patient diente uns eine peinlich genau vorbereitete Kawasaki ZX-9R Ninja.

Im wesentlichen ist die Theorie, die sich hinter dem System der forcierten Lufteinleitung von Kawasaki verbirgt, ziemlich einfach und nicht weit von der Turboaufladung entfernt. Sie läuft eben auf einem nicht so extremen Niveau ab. Ein Motorrad schiebt bei hoher Geschwindigkeit ein Polster verdichteter Luft vor sich her. Wenn der Lufteinlauf an der richtigen Stelle platziert ist, dann ist der Luftdruck der in die Airbox einströmenden Luft höher als der normale atmosphärische Druck. Das angesaugte Gemisch ist höher verdichtet, kälter und enthält mehr Sauerstoff und Kraftstoff. Die Zündung ist effektiver und bringt deshalb - Hallelujah! - mehr Power.

Es gibt natürlich Grenzen. Die Gemischmenge, die man in einen Motor hineinpressen kann, ist endlich. Stellen Sie sich vor, man schnallt eine ZX-9R auf ein Düsenflugzeug und startet den Motor. Das Flugzeug wird schnell eine Geschwindigkeit erreichen, bei der die zugeführte Gemischmenge vom Motor nicht mehr verarbeitet werden kann.
Bei hohen Geschwindigkeiten von mehr als 240 km/h, bei denen nach der Theorie der Lufteinlauf am effektivsten arbeiten sollte, ergibt sich aus der Natur des Luftwiderstandes, dass größere Leistungszuwächse erforderlich sind, um geringe Zuwächse bei der Geschwindigkeit zu erreichen. Und schließlich ist im Vergleich zu Turboladesystemen der Druckanstieg ziemlich gering. Und wie gering? Bevor wir mit den Tests begannen sagte Burns voraus: "Ich glaube nicht, dass wir mehr als
1 psi (0,068 atm) schaffen".

Im Vergleich zur 1995er Honda CBR600F3 wird an Kawasakis ZX-9R ein relativ gerades Einlaufsystem verwendet. Zwei Einlauföffnungen in der Nähe der Hauptscheinwerfer führen über die Holme des Rahmens und enden in einer geschlossenen Airbox. Aus der Nähe betrachtet erkennt man hinter den Grills zwei kleinere Düsen, die mit dem Schwimmergehäuse des Vergasers verbunden sind. Sie haben die Aufgabe, den Druckausgleich zwischen Schwimmergehäuse und Airbox herzustellen. Ohne diese Einrichtung würde der höhere Druck der angesaugten Luft die Vergasung beeinträchtigen, Kraftstoff aus dem Schwimmergehäuse herausdrücken und so zur Verarmung des Gemisches führen.
Kawasaki nutzt in nahezu allen Maschinen mit Lufteinlauf dieses System, lediglich in der ZX-7 und früheren Modellen der ZX-11 kommt ein einfacher Einlauf zum Einsatz.

Um die Effekte einer Hochgeschwindigkeitsfahrt auf dem Rollenfahrstand nachzuempfinden, hat Burns einen Lüfter verwendet, der relativ kleine Luftvolumina bei hohem Druck produziert. Der Lüfter wurde mit handgefertigten Rohren und Verbindungsstücken an den Einlaufdüsen der großen Kawasaki befestigt. Die Verbindungsstelle wurde verschäumt und somit luftdicht abgeschlossen. So konnten wir den in der Airbox erzeugten Druck beim Einleiten der Luft in die Nüster der ZX-9R mit Hilfe eines eingebauten Manometers messen. Mit dem Manometer hätten wir Druckwerte bis 30 mBar messen können. Ein Bar entspricht ungefähr dem atmosphärischen Druck; ein mBar ist gerade mal ein Tausendstel Bar. Im Vergleich zum Reifenluftdruck ist das nicht viel, aber Steve's Erfahrungen mit unterschiedlichen Ladedruckwerten an seiner 250 PS Turbo, die je 70 mBar Ladedruck- bzw. Ansaugdruckerhöhung 5 bis 6 PS mehr ausspucken, besagen, dass, wenn man in der Airbox einen Druck von 70 mBar aufbauen könnte, 5 bis 6 PS mehr schon drin wären. Wenn wir in diesem Artikel von Druck sprechen, dann sind natürlich immer Druckwerte über dem atmosphärischen Druck gemeint.

Burn's ursprünglicher Gedanke war, den Druck auf einen bestimmten Wert, sagen wir 15 mBar, einzustellen und die Leistung bei einer permanenten Umdrehungszahl von 1000 U/min zu messen. Dieser Gedanke wurde aber aufgebeben, als wir erkannten, dass das Ergebnis bei der Verwendung von CV Vergasern bedeutungslos wäre, und dies nicht einmal bei voll aufgedrehtem Gas.
Das nächste Problem ergab sich beim Beschleunigen und Ansaugen der Luft: der Druck in der Airbox fiel. Beobachtungen ergaben, dass, wenn der Druck in der Airbox auf 10 mBar eingestellt wurde, am Manometer gerade mal 4 mBar gemessen wurden. Offensichtlich ist dies von den realen Fahrzuständen weit entfernt, denn ideale Druckwerte in der Airbox erreicht man nur, wenn das Motorrad auf dem Highway frei drehen kann. Wichtig ist dabei, dass das Niveau des Ansaugdrucks bei Straßenfahrt in einem bestimmten Verhältnis zur Geschwindigkeit steht. Wenn der Druck in der Airbox bei 241 km/h auf 20 mBar aufgebaut wird, dann ist er bei 193 km/h im Verhältnis dazu kleiner und bei 112 km/h noch kleiner.
Wir hatten keine Chance, diesen Effekt auf dem Rollenfahrstand zu reproduzieren.
Wenn wir aber nachweisen könnten, dass ein Druck von 20 mBar einen Leistungszuwachs von 3 PS an einem bestimmten Punkt ergeben würde und wir in der Lage wären, dieses Ergebnis auf reale Fahrzustände übertragen zu können, dann hätten wir auch einen greifbaren Anhaltspunkt für die Ermittlung der tatsächlichen Leistungsausbeute auf der Straße. Burns hoffte, mit Hilfe eines Interface zwischen Ventilator und Rollenfahrstand die ansteigende Luftgeschwindigkeit nachzuweisen und somit die Fahrzustände der Straße auf dem Fahrstand zu simulieren.

Der erste Schritt bestand darin, die Kawasaki bei atmosphärischem Druck laufen zu lassen, um Ausgangswerte zu bekommen. Die ZX-9R erreichte wie andere Testfahrzeuge 123 PS als Spitzenwert. Danach wurde der Ventilator angeschlossen und das Motorrad mit einem Ansaugdruck von 10 mBar gefahren. Dieser Vorgang wurde mit 20 und 30 mBar wiederholt. In jedem Fall fiel der Ansaugdruck um ca. 6 mBar bei Spitzendrehzahl und voll geöffneter Drosselklappe.

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Die Ergebnisse waren erfreulicherweise klar. Bei Spitzenleistung lieferte die ZX-9R zusätzliche 2,6 PS für je 10 zusätzliche mBar aus dem Ventilator. Die Spitzenleistung lag zwischen 123 und 131 PS; das sind 8 zusätzliche PS bei Überdruck. Ein weiterer Bonus war, dass die Maschine die Leistungsspitze schneller erreichte. Dies würde den Motor auf der Straße gutmütiger und weniger empfindlich beim Schalten machen. Er könnte die zugeführte Luft besser ausnutzen und eine höhere Endgeschwindigkeit erreichen. Infolge des Testverfahrens, das wir anwenden mussten, zeigten die Tabellen ähnliche Zuwächse im gesamten Drehzahlspektrum, aber das war sicherlich trügerisch. Wir hatten keine Chance, die bei niedriger Geschwindigkeit auf dem Fahrstand gemessenen Zuwächse auf der Straße zu reproduzieren. In uns keimte der Verdacht, dass bei Geschwindigkeiten unter 160 km/h kein bedeutender Leistungszuwachs stattfinden würde.

Soweit so gut. Der erste Teil des Experiments war ein Erfolg. Wir konnten nachweisen, dass die Zufuhr von Druckluft zur Airbox der ZX-9R tatsächlich zusätzliche Leistung produziert. Wir hatten nachgewiesen, dass das System funktioniert, aber wir wussten immer noch nicht, wie der auf dem Rollenfahrstand erzeugte Druck - maximal 30 mBar bzw. 24 mBar bei Höchstdrehzahl - mit tatsächlichen Fahrzuständen in Relation gebracht werden konnte. Phase 2 war der Versuch, nachzuweisen, welcher Druck tatsächlich im Einlaufsystem der Kawasaki bei Geschwindigkeit erzeugt wird und wie er mit den Ergebnissen auf dem Fahrstand in Relation gebracht werden kann.

Phase 2

Wenn wir die NASA oder irgendein Spitzenforscherteam gewesen wären - der nächste Schritt wäre furchtbar einfach. Ein Datenaufzeichnungsgerät am Motorrad anbringen, eine private Teststrecke mieten und ein paar Tage testen. Es war aber leider nicht so. Wir befestigten das Manometer geschickt am Gastank, fügten der Flüssigkeit grüne Lebensmittelfarbe zur Erhöhung der Sichtbarkeit hinzu und brachten an den Holmen ein mobiles Datenaufzeichnungsgerät an. Allein schon die Fahrt vom Fahrstand zur Teststrecke war ein Erlebnis. Wir rechneten eigentlich damit, dass 144 km/h erforderlich sind, um einen Druckanstieg zu registrieren, aber schon bei 112 km/h zeigte das Manometer bereits 8 mBar an. Auf der Teststrecke konnten wir der großen Kawasaki dann die Sporen geben, ein Auge dabei auf die steigende grüne Flüssigkeit und das andere auf das steigende Tachometer. Nach dem Ende jeder Testfahrt verglichen wir Druckwerte und Fahrgeschwindigkeit. Die Ergebnisse waren besser, als wir dachten. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten (unter 193 km/h) war es ziemlich einfach, das Manometer abzulesen und die Ergebnisse waren recht eindeutig: bei 112 km/h - 8 mBar, bei 128 km/h - 10 mBar, bei 160 km/h - 12 mBar und bei 177 km/h 14 mBar. Aus dieser Sicht stellte sich die Angelegenheit ziemlich eindeutig dar. Bei 193 km/h (laut Anzeige) betrug der Druck in der Airbox ca. 19 mBar, bei 209 km/h ca. 23 mBar, bei 225 km/h 26 mBar und bei angezeigten 241 km/h lief die grüne Flüssigkeit aus dem Manometer als die 30 mBar überschritten wurden. Bei einer tatsächlichen Geschwindigkeit von 268 km/h (die vorangegangenen Erfahrungen mit der ZX-9R zeigten, dass das Tachometer 291 km/h anzeigt) war sicherlich noch ein Druckzuwachs zu veranschlagen, der sich aus zusätzlichen 48 km/h ergibt. Stellt man den Luftdruck und die Geschwindigkeit für einen Vergleich grafisch dar, dann ergibt sich, dass die Druckzuwächse keineswegs linear verlaufen. Genau das hatten wir auch erwartet. Der Luftdruck wächst nicht linear, sondern relativ zum Quadrat der Geschwindigkeit. Bei Geschwindigkeiten von mehr als 40 km/h verändert sich der Luftwiderstand proportional zum Quadrat der Luftgeschwindigkeit: zweifach die Geschwindigkeit, vierfach der Luftwiderstand. Je schneller das Motorrad fährt, desto größer müsste der Druckzuwachs und demzufolge der Ansaugdruck sein. Bei der grafischen Darstellung der Druckanstiegskurve kamen wir bis auf projektierte 44 mBar bei angezeigten 290 km/h und einer realen Endgeschwindigkeit von 268 km/h.

Der maximale Druck, den wir auf dem Rollenfahrstand erzeugten, lag bei ca. 30 mBar. Die Leistungsausbeute betrug in der Spitze 131 PS an der ZX-9R verglichen mit 123 PS in Ruhe. Mit anderen Worten, jeweils 10 mBar Zuwachs beim Einlassdruck bringen ca. 2,6 PS in der Spitze an einer offenen 9R. Bei einer angezeigten Geschwindigkeit von 241 km/h auf der Straße hat der Einlassdruck annähernd den Wert von 30 mBar erreicht. Wir können deshalb aus voller Überzeugung sagen, dass die ZX-9R mindestens 131 PS am Hinterrad unter Straßenbedingungen erreicht. Das sind 8 PS mehr als auf dem Fahrstand. Alles in allem, die Ninja zeigt knapp 50 km/h mehr an auf dem Tacho. Wenn der Druckzuwachs bei dieser Geschwindigkeit 40 mBar betragen würde, und es sieht alles danach aus, dann würde der Leistungszuwachs bei 11,5 PS liegen. Der Spitzenwert liegt dann bei 134,5 PS. Wenn der Einlassdruck 45 mBar erreichen würde, was durchaus denkbar ist, wären zusätzliche 12 PS möglich. Das ergäbe dann den Spitzenwert von 135 PS.
Mit anderen Worten, aus normalerweise 123 PS auf dem Rollenprüfstand werden beinahe 135 PS oder mehr auf der Straße. Das Lufteinlaufsystem funktioniert.

Zusätzliche 12 PS klingen wie ein außergewöhnlicher Leistungszuwachs durch nichts weiter als ein bisschen Wind, aber man sollte noch einmal daran erinnern, dass der Zuwachs bei niedrigeren Geschwindigkeiten eben nicht so markant ist. Bis zu einer Geschwindigkeit von 193 km/h, bei der Werte von 20 mBar erreicht werden, sprechen wir lediglich von PS-Bruchteilen. Erst oberhalb dieser Werte sind die Zuwächse größer. Da dieser Effekt von der Geschwindigkeit abhängt, ist er auch erst bei hohen Geschwindigkeiten relevant. Je schneller man fährt, desto größer ist der Zuwachs. Mal ehrlich, wer von Euch fährt 241 km/h auf der Straße? Nichts für ungut, Ihr braucht darauf nicht zu antworten.

Zusammenfassend sei noch einmal darauf verwiesen, dass die Wirkungen kleiner Leistungszuwächse nie so richtig untersucht wurden. Deshalb sollte der Artikel etwas mehr Verständnis für die typische Beschleunigung der großen Kawasakis vermitteln. Er illustriert jedoch auch die eindrucksvollen Zahlen, die die Kawasakis auf der Piste abliefern. Er erklärt aber auch, warum eine ZX-7 auf dem Fahrstand die gleiche Leistung hat wie eine GSX-R, an dieser aber im Geschwindigkeitstest vorbeizieht. Er weicht aber auch dem wahren Sachverhalt aus, wenn jemand ein voll Funktionstüchtiges Lufteinlaufsystem für den Ersatzteilmarkt entwickelt. Und schließlich wird damit auch erklärt, warum das Kronjuwel von Honda - die CBR600 - den Weg des Lufteinlaufs beschreitet auf der Suche nach einem Widerpart für die ZX-6R.

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