Funktioniert Lachgas wirklich wie in „The Fast and the Furious“ gezeigt?

Lachgas führt einem Motor zusätzlich nutzbaren Sauerstoff zu, sodass dieser mehr Kraftstoff verbrennen und somit mehr Leistung erzeugen kann.

Während der im Fernsehen übertragene Motorsport nur eine Facette des Motorsports erfasst, gibt es eine andere Seite, die nur Enthusiasten bekannt ist.

Straßenrennen.

Was das Fernsehen oft nicht einfangen kann, gelingt den Filmen nicht, und bei Straßenrennen ist das nicht anders. Das Fast and The Furious-Franchise, das sofort zum Synonym für Straßenrennen wird, hat die Rennsportkultur und deren Bekanntheit gegenüber dem einfachen Volk radikal beeinflusst.

Die ersten Teile, die bereits im Jahr 2001 spielten, sind repräsentativ für eine Zeit, in der mechanische Kraft Überlegenheit brachte und die Elektronik noch neu war. Die Chancen stehen gut, dass Sie unter anderem sogar Wörter wie Lachgas, 100 Schuss NOS und Boost auf der Straße gehört haben. Was genau bedeuten sie? Zeit, es herauszufinden!

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Im Film sieht man Schauspieler, wie sie während der letzten Rennetappe einen roten Knopf am Lenkrad drücken. Dadurch wird ein Gas in den Motor freigesetzt, was zu einem halsbrecherischen Schub führt, der das Auto bis zur Ziellinie treibt. Auch wenn man dies leicht als Spielerei für Filme abtun kann, könnte die Wahrheit Sie überraschen.

Da Straßenrennen oft illegal sind und mit begrenzten Budgets durchgeführt werden, suchen Enthusiasten nach günstigen Möglichkeiten, die Leistung ihres Fahrzeugs zu verbessern. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die Verwendung von Lachgas (N2O), das oft mit „nitrous“ und manchmal auch nur mit „NOS“ abgekürzt wird. NOS ist jedoch ein proprietärer Name für einen Anbieter von Lachgas-Kits und steht für Nitrous Oxide Systems.

Wenn es der brennbaren Ladung beigemischt wird, erhöht es die Leistung des Fahrzeugs proportional zur eingespritzten Menge. Somit würden 100 Schuss NOS eine Steigerung von 100 PS gegenüber dem Bestand bedeuten; Ein 50-Schuss würde zusätzliche 50 PS bedeuten und so weiter.

Interessanterweise begann die Anwendung von Lachgas im Automobilbereich mit Flugzeugen des Zweiten Weltkriegs, wo es aufgrund der verringerten Luftdichte von Flugzeugen in großen Höhen eingesetzt wurde. Lachgas wird häufig als medizinisches Anästhetikum verwendet und ist im Volksmund auch als Lachgas bekannt.

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Um mehr Leistung zu erzeugen, muss ein Motor mehr brennbare Ladung (Luft-Kraftstoff-Gemisch) verbrennen, als er bereits tut. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die Vergrößerung des Motors zur Vergrößerung seines Hubraums. Eine andere von Ingenieuren allgemein bevorzugte Methode ist die Zwangsansaugung, bei der mithilfe von Turboladern und Kompressoren zusätzliche Luft in den Motor „gestopft“ wird.

Allerdings können sowohl Upsizing als auch Forced Induction für Straßenrennen zu technisch und teuer werden. Die Verwendung von Lachgas stellt eine praktikable Lösung dar, indem es nutzbaren Sauerstoff direkt in die Brennkammer des Motors liefert. Dieser Sauerstoff ist zusätzlich zur vom Auto aufgenommenen Luft mit einer erhöhten Kraftstoffversorgung verbunden. Dies erhöht die Verbrennung und damit die den Rädern zur Verfügung stehende Leistungsabgabe.

Lachgas ist eine stabile Verbindung und wird als Flüssigkeit in Zylindern bei Raumtemperatur gelagert. Bei Bedarf wird es in den Ansaugkrümmer des Motors abgegeben, wo es sich ausdehnt und gasförmig wird. Diese Ausdehnung führt zu einem Temperaturabfall und erhöht die Dichte der in die Zylinder eingespeisten Luft. Wenn Lachgas in den Zylinder gelangt, wird dieser hoher Temperatur und hohem Druck ausgesetzt, wodurch er instabil wird. Dabei kommt es zur Spaltung von Stickstoff und Sauerstoff.

Obwohl Stickstoff selbst nicht brennbar ist, stellt er zusätzlichen Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung. Dieser Sauerstoff kommt zusätzlich zu der Luft hinzu, die bereits in den Motor gesaugt wird. Im Gegensatz zu reinem Sauerstoff verursacht es kein Klopfen im Motor. Um ein konstantes Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufrechtzuerhalten, müssen die Kraftstoffeinspritzdüsen so dosiert werden, dass sie mehr Kraftstoff zuführen.

Dies kann durch eine Erhöhung des Drucks, mit dem der Kraftstoff zugeführt wird, oder durch eine Verlängerung der Öffnungszeit der Einspritzdüse erreicht werden. Lachgas kann dem Motor durch zwei Arten von Systemen zugeführt werden.

Bei einem Trockeneinspritzsystem wird Lachgas direkt in den Ansaugkrümmer des Fahrzeugs gesprüht, während Kraftstoff über Einspritzdüsen in den Brennraum gesprüht wird. Der Vorteil eines Trockeneinspritzsystems liegt in der einfachen Installation, bei der die mit Lachgas beladenen Rohrleitungen direkt in den Ansaugkrümmer geleitet werden.

Allerdings lassen sich Trockeneinspritzsysteme nur schwer fein abstimmen und sind nicht für Hochleistungsanwendungen geeignet.

Bei Nasseinspritzsystemen werden Kraftstoff und Lachgas gemischt, bevor sie in den Brennraum eingeleitet werden. Die Installation eines solchen Systems ist zwar komplexer, ermöglicht aber eine präzise Steuerung des Durchflusses und kann sehr genau eingestellt werden. Dadurch ist es gut für Hochleistungsanwendungen geeignet.

Obwohl das Franchise „The Fast and the Furious“ das Interesse vieler Straßenrennsportbegeisterter geweckt hat, hat es gelegentlich einige Fakten falsch dargestellt. Lachgas beispielsweise wird oft als blaue Flamme dargestellt, die aus dem Abgas austritt. Es ist zwar möglich, dass Abgasrohre aufgrund des Vorhandenseins von unverbranntem Kraftstoff in den heißen Abgasen Flammen ausstoßen, dies steht jedoch nicht in direktem Zusammenhang mit Lachgas.

Normalerweise beeinflussen Variablen wie der Zündzeitpunkt und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis das Vorhandensein von unverbranntem Kraftstoff im Abgasstrom.

Lesen Sie auch: Was sind natürliche und erzwungene Induktion in Verbrennungsmotoren?

Lachgas stellt nicht nur eine logistische Herausforderung dar, sondern stellt auch eine enorme Belastung für die Motorkomponenten dar und beeinträchtigt gleichzeitig die Sicherheit erheblich. Aus diesem Grund ist es nicht für den längeren Einsatz geeignet. Typischerweise können Boosts erzeugt werden, die zwischen 10 und 15 Sekunden anhalten. Als Faustregel gilt, dass ein größerer Motor aus derselben Flasche Lachgas in kürzerer Zeit einen größeren Boost erhält als ein kleinerer Motor.

Lachgas ist sowohl mit Benzin (Benzin) als auch mit Diesel kompatibel, da es nur die Sauerstoffkonzentration erhöht. Die meisten Rennwagen basieren jedoch auf Benzinmotoren. Folglich findet man robuste Architekturen für Lachgas-Aufbauten vor allem bei Benzinmotoren.

Die Idee, ein übermäßig leistungsstarkes Straßenfahrzeug zu haben, gefällt sicherlich den sozialen Abtrünnigen unter uns. Lachgas hat jedoch auch Nachteile. Obwohl es sich um eine „billige“ Lösung für sofortige Leistung handelt, sind die Motoren nicht für die zusätzliche Last ausgelegt. Dies kann zu Explosionen und irreversiblen Schäden an den Motorkomponenten führen.

Daher werden Nasssysteme gegenüber Trockensystemen bevorzugt, wobei Fachleute die Installationen mit geeigneter Ausrüstung durchführen. Lachgas ist nicht leicht erhältlich und in den meisten Ländern illegal. Da es relativ schnell aufgebraucht ist, muss es häufig nachgefüllt werden, und die mangelnde Verfügbarkeit macht es zu einer teuren Angelegenheit.

Aufgrund der technischen Fortschritte bei Motoren und Zwangsansaugung ist Lachgas im Mainstream-Motorsport wie der Formel 1 nicht zu finden. Gleichzeitig ist es aufgrund der Handhabungsgefahr vollständig von Motorrad-Rennformaten ausgeschlossen. Im unorganisierten Rennsportsektor, nämlich Straßenrennen und Drag Racing, herrscht es jedoch vor.

In der heutigen Zeit nimmt die Bedeutung von Lachgassystemen rapide ab. Während ihre primitiven Versionen immer noch von Straßenrennfahrern verwendet werden, werden die moderneren Versionen zusammen mit der erzwungenen Induktion von Renningenieuren für Wettbewerbe verwendet. Da die Zukunft von Verbrennungsmotoren jedoch so düster ist, ist die Veralterung von Lachgas nur eine Frage der Zeit.

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Prashant ist Maschinenbauingenieur und MBA der NMIMS University, Mumbai. Als Autofanatiker mit einem unstillbaren Verlangen nach Geschwindigkeit ist er ständig auf der Suche nach neuen Technologien im Automobilbereich. Wenn er nicht arbeitet, liest er gerne, bloggt über Autos, testet die neuesten Fahrzeuge auf dem Markt und wäscht seine eigenen Fahrzeuge.