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.