Titel: Neuere Versuche an Spiritusmotoren.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1903, Band 318 (S. 805–807)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj318/ar318218

Neuere Versuche an Spiritusmotoren.

Die Versuche, den fast überall bestehenden Notstand der Landwirtschaft zu heben, den Gegensatz zwischen ihr und der Industrie zu mildern, haben an vielen Orten gleichzeitig die Aufmerksamkeit der Regierungen auf die Spiritusmotoren gelenkt. Der Gedanke war zu verlockend, einerseits der Landwirtschaft zur Ergeuzung der in ihren Betrieben notwendigen Kraft einen Kraftträger zu zeigen, bei dessen Bereitung in der Hauptsache landwirtschaftliche Erzeugnisse gebraucht wurden, andererseits durch Bildung eines Gebietes, an dem beide für die Gesamtheit so wichtigen Stände, Landwirtschaft und Industrie, gleichmässig stark beteiligt waren, die widerstrebenden Interessen wenn auch nur in etwas zu versöhnen. Daher die ganz ungewöhnliche Beachtung, welche in Deutschland der Entwicklung der Spiritusmotorentechnik seitens der Regierung geschenkt wird, daher die von der Deutschen Landwirtschaftsgesellschaft veranstaltete Hauptprüfung von Spirituslokomobilen im Jahre 1902 über die vor kurzem in der Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure ausführlich berichtet wurde1), daher auch das internationale Preisausschreiben, das im Jahre 1901 von dem französischen Landwirtschaftsminister ausging, und dem, da das erste eine Heine beachtenswerter Erfolge gezeitigt hatte, im Jahre 1902 schon ein zweites folgte. Ueber die aus diesem letzteren Anlasse vorgenommenen, eingehenden Versuche berichtet Professor Max Ringelmann in der Revue de Mécanique2). Seinen interessanten Ausführungen entnehmen wir zunächst die folgenden Mitteilungen.

Der vom Landwirtschaftsminister berufene Ausschuss setzte in erster Linie den Plan fest, nach dem die Preisverteilung stattfinden sollte. Er teilte die Motoren in zwei Abteilungen, von denen die erste ortsfeste Motoren, Lokomobilen und solche Motoren umfasste, die mit der angetriebenen Maschine zu einem einheitlichen Ganzen vereinigt waren, während die zweite alle Automobil- und Bootsmotoren in sich schloss. Nur die der ersten Abteilung wurden einer eingehenden Untersuchung unterworfen. Auch sie wurden wieder in eine ganze Anzahl Gruppen geteilt, wobei einerseits die Leistungsfähigkeit des betreffenden Motors, andererseits aber auch das Gewicht des Motors für eine abgebremste Pferdestärke massgebend war, letzteres mit Rücksicht auf die Tatsache, die sich bei den Untersuchungen im Jahre vorher ergeben hatte, dass die sehr leichten, meist nur für Automobile und Boote gebauten, aber auch als ortsfeste Motoren benutzten, sehr rasch laufenden Maschinen einen ganz beträchtlich höheren spezifischen Verbrauch an Spiritus zeigen, als die mit normalen Umlaufzahlenarbeitenden, und dass daher die genannten beiden Arten von Motoren nicht miteinander verglichen werden können.

Eine sehr bedeutende Anzahl von Motoren war zum Wettbewerb angemeldet, und da nur sehr wenig Zeit für die Versuche zur Verfügung stand, so war es unbedingt nötig, dass jeder Motor zu einer festgesetzten Zeit, bestimmt zur Untersuchung bereit stand. Es wurde daher eine genaue Zeiteinteilung getroffen, und die in den Wettbewerb eintretenden Firmen wurden, meistens vierzehn Tage bis einen Monat, vorher, unterrichtet, an welchem Tage und zu welcher Zeit ihr Motor an die Reihe käme. Motoren, die nicht rechtzeitig für den Versuch betriebsbereit aufgestellt waren, wurden wenn möglich in eine spätere Versuchsreihe eingeschoben.

Für jede von den 13 Versuchsreihen war eine halbe Woche vorgesehen und diese Zeit musste in der Weise ausgenutzt werden, wie es aus der folgenden Zusammenstellung zu ersehen ist.

Erste Reihe Zweite Reihe
Dienstag: 1 h bis 6 h
abends
Freitag: 1 h bis 6 h
abends
Ankunft des Mo-
tors, Abladen und
Aufstellung auf
dem Versuchs-
platze

Mittwoch: 7 h bis 11 h
12 h „ 6 h
Donnerstag: 7 h „ 11 h

Samstag: 7 h bis 11 h
12 h „ 6 h
Montag: 7 h „ 11 h
Ingangsetzen
und Einregulie-
ren durch die
ausstellende
Firma
Donnerstag: 1 h bis 6 h Montag: 1 h bis 6 h Versuche der
Preisrichter
Freitag: 7 h bis 11 h Dienstag: 7 h bis 11 h Abbau und Ab-
laden des Motors

Die Versuche, welche an 42 durch 25 verschiedene Firmen ausgestellten Motoren durchgeführt wurden, dauerten ohne Unterbrechung von Ende März bis zum 12 Mai einschliesslich; die Schlussversammlung der Preisrichter, in der die Verteilung der Preise vorgenommen wurde, fand am Montag, den 19. Mai statt und am folgenden Samstag wurde die Ausstellung dem Publikum geöffnet.

Die Haupthalle der Versuchsstation wurde zum Versammlungszimmer der Preisrichter umgewandelt, die Versuche fanden in einem Anbau statt, wo genügend Platz vorhanden war, um 6 bis 8 Motoren aufzustellen, und für die notwendigen Schienen zum Verankern derselben gesorgt war. Den Ausstellern wurden seitens der Ausstellungsleitung zur Verfügung gestellt: Wasserzu- und Ableitung, Abgasleitung, Thermometer, Tourenzähler, Behälter für den Spiritus, Wassermesser, Dynamometer u.s.w. mit einem Wort alle für die Versuche notwendigen Apparate, mit Ausnahme der Bremszäune, |806| da zu deren Beschaffung für jeden einzelnen Motor die Zeit fehlte. Diese Vorrichtungen mussten also die ausstellenden Firmen beschaffen, doch war eine Prüfung der Bremszäune seitens der Preisrichter ausdrücklich vorbehalten.

Die unmittelbar mit Pumpen gekuppelten Motoren wurden in einem Anbau oder im Hofe geprüft, wobei sie Wasser auf den dort befindlichen Wasserturm zu liefern hatten, die Lokomobilen und Dreschmaschinen unter freiem Himmel in dem Garten der Versuchstation.

Die Einregulierung der Motoren wurde vollständig den ausstellenden Firmen überlassen, denen überhaupt in jeder Beziehung das möglichste Entgegenkommen bewiesen wurde. Waren sie rechtzeitig mit ihren Motoren zur Stelle, so konnten sie die oben angegebene Zeit für ihre Vorversuche benutzen und es wurden die offiziellen Versuche erst begonnen, nachdem die Erklärung abgegeben war, die Maschine sei vollkommen in Ordnung. Sodann wurden sofort nach jedem Versuch die hierbei festgestellten Zahlen und die Ergebnisse der Berechnungen dem Interessenten mitgeteilt, damit dieser, wenn nötig, irgend welche Bemerkungen hierzu machen könnte.

Neben den Versuchen an den Motoren selbst, wurden Untersuchungen chemischer Natur vorgenommen, welche sich auf die Zusammensetzung des brennbaren Gemisches und der Abgase bezogen; die Analysen wurden in einem kleinen neben der Versuchstation liegenden Laboratorium vorgemommen.

Wenn man die grosse Zahl der zu untersuchenden Motore berücksichtigt, so wird es verständlich werden, dass neben den 10 Preisrichtern der hier in Frage kommenden Gruppe von ausgestellten Maschinen noch 13 technisch gebildete Hilfskräfte bei den Untersuchungen tätig waren.

Da der internationale Wettbewerb nur stattfand, um zur Entwicklung der Spiritusverwendung beizutragen, so sollten die Ergebnisse der Versuche und somit die verliehenen Auszeichungen dem Publikum hauptsächlich die Maschinen und Apparate bezeichnen, bei denen das Brennmaterial am besten ausgenutzt wurde. Das Hauptgewicht wurde deshalb auf die Verbrauchszahlen an Spiritus und auf das gute Arbeiten der einzelnen Maschinen gelegt.

Den Fabrikanten war es überlassen, unter 2 Arten Spiritus zu wählen, mit welchem der Motor arbeiten sollte. Es waren dieses einerseits reiner denaturierter, andererseits zu 50 v. H. karburierter Spiritus. Zum Karburieren war Benzol benutzt und die Elementaranalyse ergab die folgende Zusammensetzung für die beiden Spiritusarten:

In einem Kilogramm waren enthalten

bei reinem, denaturierten
Spiritus
bei zu 50 v. H. karburiertem
Spiritus
C 0,4372 0,6899
H 0,1112 0,0948
O 0,3029 0,1477
H 2 O 0,1408 0,0685

Daraus wurde an Hand der Redtenbacherschen Formel

der Heizwert P zu 5520,97 Wärmeeinheiten bei dem reinen denaturierten, zu 7453 Wärmeeinheiten bei dem zu 50 v. H. karburierten Spiritus bestimmt, d.h. der Heizwert des ersteren verhielt sich zu dem des letzteren wie 0,740 zu 1,000

Eingehende Versuche zeigten nun, dass derselbe Motor, der vom reinen denaturierten Spiritus für eine bestimmte Leistung 10 kg gebrauchte, unter genau gleichen Arbeitsverhältnissen zur Entwicklung derselben Leistung 7 kg des zu 50 v. H. karburierten Spiritus nötig hatte. Es wurden infolgedessen der Einfachheit halber alle diejenigen Verbrauchszahlen, welche für die erste Sorte Spiritus galten, mit 0,7 multipliziert, um auf diese Weise für alle Versuche einen Vergleich zu ermöglichen.

Wir müssen es uns leider versagen, die einzelnen Versuche eingehend zu behandeln, und können hier nur auf die allgemeinen Schlussfolgerungen eingehen, die seitens des Preisrichterkollegiums aus den zahlreichen Versuchen gezogen wurden. In bezug auf alle Einzelheiten müssen wir auf unsere Quelle verweisen: Die Inbetriebsetzung war bei den Spiritusmotoren mit nicht grösseren Schwierigkeiten als bei Petroleummotoren verknüpft, wenigstens bei Verwendung von zu 50 v. H. karburiertem Spiritus.

Die Auspuffgase hatten keinen unangenehmen Geruchund die Ventile verschmutzten nicht, sobald der Motor gut einreguliert war.

Bei den schlecht einregulierten Maschinen, welche zu viel oder zu wenig karburierte Luft verbrauchten, trat unvollkommene Verbrennung ein und bei gewissen Motoren sogar eine Zersetzung des Spiritus. Diese ist entweder durch zu hohe Temperatur oder zu hohen Druck im Arbeitszylinder hervorgerufen.

Die Auspuffgase sind stets mehr oder weniger sauer und greifen daher die Ventile an; es ist deshalb geraten, nach dem Stillsetzen eines Spiritusmotors, namentlich wenn der Stillstand längere Zeit dauert, Zylinder und Ventile mit Petroleum einzufetten.

Mit das wichtigste Glied des Spiritusmotors ist der Karburator: von der richtigen Wahl seiner Abmessungen hängt es hauptsächlich ab, ob die richtige Menge Luft mit der richtigen Geschwindigkeit in den Motor gelangt, und es ist daher ohne weiteres klar, dass ein und derselbe Karburator nicht bei verschieden grossen Motoren verwendet werden kann. Es rührt eben beim Spiritusmotor, wie überhaupt bei den Verbrennungskraftmaschinen nur davon her, dass eine falsche Luftmenge in den Zylinder eintritt, wenn eine unvollkommene Verbrennung des Spiritus stattfindet. Die Versuche haben bewiesen, dass die verschiedenen Konstruktionen sehr verschieden empfindlich gegen den Eintritt einer falschen Menge Luft sind; als richtig aber hat es sich bei allen Motoren herausgestellt, das 1,7 fache der theoretisch zur Verbrennung notwendigen Luft in den Motor einzuführen. Wenn man den Prozentsatz an unverbrannten Bestandteilen der Abgase als Ordinate, das Verhältnis der wirklich verbrauchten Luft zu der theoretisch notwendigen als Abszissen für die einzelnen untersuchten Motoren aufträgt und die so erhaltenen Punkte durch 2 Linien aussen umschliesst, so zeigt sich dass diese Linien bei der Abszisse 1,7 fast zusammenfallen, nach beiden Seiten hin jedoch stark divergieren. Zieht man schliesslich die überall in der Mitte zwischen den beiden Umrahmungslinien liegende Kurve, so kann man aus dieser unmittelbar ablesen, in wieweit sich durch falsche Wahl der eintretenden Luftmenge im Mittel der Verbrauch an Brennmaterial unter sonst gleichen Verhältnissen verschlechtern wird.

Eine wirklich vollständige Verbrennung konnte übrigens in keinem Falle erzielt werden, geringe Spuren unverbrannter Bestandteile wurden stets in den Abgasen gefunden.3)

Bei dem Vergleich der einzelnen zu ein und derselben Gruppe gehörigen Motoren ging man nun folgendermassen vor:

Textabbildung Bd. 318, S. 806

Auf Grund zahlreicher, schon vor diesen Wettbewerb angestellter Versuche war man zu der Ueberzeugung gekommen, dass sich der Verbrauch an Brennmaterial für jeden beliebigen Motor feststellen lässt durch die Gleichung: Y = a + b . x, worin Y den Brennstoffverbrauch bei einer bestimmten Leistung x, a denjenigen bei Leerlauf des Motors und b einen von der Natur des benutzten Brennstoffes abhängigen, von der besonderen Konstruktion des Motors jedoch vollständig unbeeinflussten Koeffizienten bezeichnet. Dabei wächst b mit abnehmendem Heizwert des Brennstoffes. Trägt man den Verbrauch an Spiritus als Ordinate, die geleistete Arbeit als Abszisse auf, so ergibt sich demnach, dass der Brennstoffverbrauch bei verschiedenen Leistungen durch eine gerade Linie dargestellt ist, die auf der Ordinatenachse den Verbrauch bei Leerlauf abschneidet, und wenn in Fig. 1 z.B. der Verbrauch an reinem denaturierten Spiritus für einen Motor durch die Linie a' m' dargestellt wird, so bezeichnet a m |807| denjenigen an zu 50 v. H. karburiertem Spiritus, wobei das Verhältnis der zusammengehörigen Ordinaten ungefähr 0,7 beträgt. Während nun bei gut einregulierten Maschinen tatsächlich die beobachteten Verbrauchsziffern annähernd eine gerade Linie bilden, ist es das Zeichen eines schlecht regulierten Motors, wenn der Verbrauch durch einen geknickten Linienzug dargestellt wird, also z.B. durch a1, c, d. Bietet demnach diese Darstellung schon einen Anhalt dafür, ob eine wirklich gute Einregulierung der Maschine stattgefunden hat, so ist es doch unmöglich, an Hand derselben den Vergleich zwischen zwei verschieden grossen Motoren zu ziehen und zwar deshalb, weil der Verbrauch an Brennmaterial für den Leerlauf mit den Abmessungen der Maschine, also mit der grössten Leistung, für die sie gebaut ist, wächst. Der spezifische Verbrauch für eine Pferdestärkenstunde aber ist ebenfalls unmittelbar nicht zum Vergleiche brauchbar, da er aus dem gleichen Grunde abnimmt, aus dem der Gesamtverbrauch Y mit der Grösse des Motors steigt. Dagegen ist er mittelbar in folgender Weise als Vergleichszahl brauchbar und auch benutzt worden: Der spezifische Verbrauch y für eine Pferdestärkenstunde wird bekanntlich aus dem Gesamtverbrauch Y durch Division durch die Leistung x gefunden, oder es ist

Demnach wird unter Berücksichtigung der obigen Gleichung

Y = a + bx

jetzt

Das ist aber die Gleichung einer gleichseitigen Hyperbel oder mit anderen Worten: trägt man den spezifischen Spiritusverbrauch als Ordinate zu der entsprechenden Leistung auf, so liegen die für einen bestimmten Motor gefundenen Punkte auf einer gleichseitigen Hyperbel. Führt man nundieses Verfahren für zwei verschiedene Motoren aus, so ergeben sich zwei verschiedene Hyperbeln, und derjenige Motor verdient vor dem anderen den Vorzug, dessen Hyperbel tiefer liegt. So ist es möglich, zwei Motoren derselben Gattung, deren Leistung aber sehr verschieden von einander ist, in bezug auf ihren Spiritusverbrauch mit einander unmittelbar zu vergleichen. Z.B. ist in Fig. 2 der Motor N geringwertiger als der Motor M, da die Punkte, welche den spezifischen Spiritusverbrauch bezeichnen, bei jenem über, bei diesem unter der Hyperbel hh liegen. Auf diese Weise wurden die Motoren jeder einzelnen Gruppe unter einander verglichen und dadurch diejenigen bestimmt, welche eine Auszeichnung verdienten.

Textabbildung Bd. 318, S. 807

(Fortsetzung folgt.)

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Siehe: E. Meyer Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing., S. 513.

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Siehe: Revue de Mécanique, März 1903.

|806|

Obige Ausführungen geben nur ganz kurz einige Ergebnisse der Untersuchungen wieder, die von dem Mitarbeiter Ringelmanns, Sorel, in dem bereits genannten, neben der Versuchsstation liegenden Laboratorium vorgenommen wurden. Wir kommen auf diese noch weiter unten eingehend zurück.

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