Titel: Neue Wege der Fahrzeugmotorentechnik.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1910, Band 325 (S. 642–647)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj325/ar325191

Neue Wege der Fahrzeugmotorentechnik.

Von Regierungsbaumeister Dierfeld.

(Fortsetzung von S. 632 d. Bd.)

Die neueste Entwicklung des Knight-Motors zeigt Fig. 8. Die Hülsen F und D werden in üblicher Weise durch Schubstangen E und G betätigt, doch wird hier jede Schubstange durch eine besondere Steuerwelle angetrieben; beide Steuerwellen greifen mit Verzahnung ineinander und laufen in entgegengesetzter Richtung. Die eine Welle Ki wird mittels Kettentrieb von der Kurbelwelle angetrieben und läuft mit halber Geschwindigkeit. Die Lager beider Steuerwellen ruhen in den Endböden eines zylindrischen Gehäuses K, das durch den Hebel Q um die Exzenterwelle K1 drehbar ist. Durch teilweise Drehung von K werden die relativen Stellungen der Steuerwellen mit Bezug auf die Hülsen geändert und damit die Oeffnungs- und Schließzeiten der Kanäle. Q kann von Hand oder Regler betätigt werden. Durch diese Konstruktion, eine Erfindung von F. W. Lanchester, der im Auftrag der Daimler Co. an Verbesserungen des Knight-Motors arbeitete, wird die Gasdrossel überflüssig, und der Motor sorgt selbsttätig für die entsprechende Gaszufuhr bei hohen Touren und kleiner Last wie niedrigen Touren und schwerer Belastung durch Aenderung der Abschlußzeiten der Schieberkanäle.

Textabbildung Bd. 325, S. 642
Textabbildung Bd. 325, S. 642

Die Chalmers Detroit Motor Car Co., N.-Y., schlägt folgende Verbesserungen am Knight-Motor vor (siehe Fig. 9). Die Schieberhülsen tragen unten Schlitze, die mit der Luftzuführungsöffnung C und der Höhlung D korrespondieren. Die durch Oeffnung C in die Kurbelkammer strömende Luft wird beim Niedergang des Kolbens (beim Saughub) komprimiert und findet durch Höhlung D und die Schlitze den Weg in den Zylinder. So wird am Ende des Saughubes das Gasgemisch, das hier reicher als gewöhnlich eintritt, durch Zusatz von gepreßter Luft verdünnt und am Anfang des Auspuffhubes strömt Preßluft ebenfalls in den Zylinder und bewirkt eine energische Reinigung des Zylinders von den Auspuffgasen.

Die Riley Engine Co. will die dem Knight-Motor anhaftenden Nachteile, als schlechte Kühlung von Kolben und Schieberhülsen, einseitige Abnutzung und Ecken der Schieberhülsen durch Antrieb beider Hülsen von einer Seite aus, endlich den Kettenantrieb der Steuerwelle, der nicht geräuschlos genug ist, beseitigen durch ihre in Fig. 10 dargestellte Konstruktion. Der Kolben C gleitet hier in einem feststehenden wassergekühlten Zylinder A der mit dem Zylinderkopf F zusammenhängend gegossen ist. Zwischen diesem Zylinder D und dem wassergekühlten Gehäuse E gleiten die beiden Schieberhülsen A und B, die in üblicher Weise durch Schlitze den Gasein- und Austritt vermitteln. Bei Mehrzylindermaschinen werden alle Gehäuse E zusammengegossen und die einzelnen Zylinder D eingesetzt und, wie angedeutet, oben mit E verschraubt. Durch Oeffnungen G zirkuliert das Kühlwasser von E nach F und D. Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Schieberhülsen an entgegengesetzten Seiten mit Nuten H versehen, in welche Zapfen J greifen. Die Zapfen J sind auf Winkelhebeln montiert und werden durch Schubstangen M und Exzenter von einer rotierenden Querwelle N derart angetrieben, daß die Schieberhülsen eine hin- und hergehende Bewegung erhalten. Bei einem Vierzylinder-Motor genügen vier Exzenter zur Steuerbewegung der Schieberhülsen. Der schädliche Raum ist etwas größer als beim Knight-Motor, auch ist die Verbrennungskammer nicht so günstig gestaltet, endlich ist der Steuerantrieb mit den vielen Gelenken und Hebeln kompliziert, doch scheinen diese Nachteile fast aufgewogen durch die oben angedeuteten erheblichen Vorzüge.

Aehnlich ist der Motor von Mc. Jntosh (Fig. 10 durchgebildet, den einige große englische Firmen bauen wollen. Auch hier befindet sich zwischen Kolben und Schieberhülsen ein festes Zwischenstück B, welches aber nicht wassergekühlt ist; dies ist nachteilig, denn der Kolben wird zu wenig gekühlt. Die Schieberhülsen C |643| und D werden von der über dem Zylinderkopf gelagerten Exzehterwelle H aus angetrieben; ein Ecken der Hülsen ist ausgeschlossen, da jede Hülse gleichzeitig von zwei entgegengesetzten Seiten betätigt wird. Eine gute Schmierung der Exzenterstange ist erreicht, indem sie in die mit Oel gefüllten Behälter E tauchen, von wo auch die Schieberhülsen gut geschmiert werden; das überschüssige Oel läuft durch die Oelleitungen P nach dem Kurbelkasten. Eine Revision der Hülsen ist leicht, denn nach Abschrauben der Kupplungsbolzen K lassen sich beide Hülsen mit Antrieb und Zylinderkopf nach oben herausheben. Ein weiterer Vorteil ist, daß beim Bruch einer Schieberhülse die zerbrochenen Teile nicht in Zylinder und Kurbelkammer gelangen können und dort Schaden anrichten.

Textabbildung Bd. 325, S. 643

I 1 b. Eine Hülse für einen Zylinder.

Textabbildung Bd. 325, S. 643
Textabbildung Bd. 325, S. 643

Einen Uebergang zu den Motoren mit einer zum Kolben konzentrischen Schieberhülse bildet der Motor des Franzosen M. Mustad (Fig. 12). Zwischen Kolben und Zylinder ist eine Schieberhülse geschaltet, die durch einen senkrechten Schnitt in zwei Halbzylinder, M für den Einlaß, N für den Auslaß zerlegt ist. Jeder Halbzylinder wird durch zwei verschiedene Steuernocken bewegt, deren einer P auf die Rolle u wirkt und das Aufsteigen der Schieberhälfte veranlaßt, während der andere Nocken Q die Rolle v betätigt und den Heruntergang der Schieberhälfte bewirkt. G ist der Gaseintritt, H der Auspuff. Durch den Explosions- und Kompressionsdruck wird jede Schieberhälfte mit großer Kraft an die Zylinderwandung gepreßt; dies wird nachteilig auf die Steuernocken und Hebel rückwirken und die Schmierung erschweren. Man könnte annehmen, daß durch die senkrechte Teilfuge Gasverluste entstehen würden, doch scheint sich dies nach Versuchen an ausgeführten Motoren nicht zu bestätigen. Ein solcher Motor (vierzylindrig 90 × 150 mm) wurde in eine sechssitzige Limousine von 1400 kg Gewicht eingebaut; der Wagen legte mit voller Besetzung 20000 km ohne jede Betriebsstörung zurück und verbrauchte nur 12,51 Benzin auf 100 km Fahrt. Von Gasverlusten war nichts zu bemerken. Bei einem neuen Modell will Mustad die Steuernocken und Hebel gegen den einfachen und geräuschlosen Exzenterantrieb auswechseln, was ein bedeutender Vorteil wäre.

Daß auch nur eine Schieberhülse als Steuerung genügt, zeigt der Motor von Hamilton (Fig. 13). Eine einzige Hülse A umgibt den Zylinder und trägt den Einlaßkanal B, der höher wie der Auslaßkanal C liegt, so daß erst der Einlaß geöffnet und geschlossen wird und dann der Auslaß. Die Hülse A wird durch zwei Steuerdaumen D und Stoßstangen E angehoben, während Federn den Niedergang besorgen, Ein Gehäuse mit dem äußeren Wassermantel J an der Auspuffseite ist oben in den Stellen O eingeschliffen und mit Bolzen H befestigt; es kann leicht entfernt werden, um die Hülse zu untersuchen, ohne den Motor sonst auseinander zu nehmen. Dichtungsringe F am Zylinder verhüten ein Entweichen von Gas längs der Hülsenwand. Die Vorteile dieser Anordnung sind: Einfachheit, gute Zugänglichkeit, gute Kühlung und Abdichtung der Hülse, Entlastung derselben vom Explosionsdruck.

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Als Nachteil ist zu nennen außer den Winkeln in der Verbrennungskammer der Antrieb mit Steuerdaumen und Feder, der doch leicht durch einen zwangläufigen Lenkerantrieb ersetzt werden könnte. Ob endlich bei Verwendung nur einer Schieberhülse eine ganz korrekte Abwicklung der einzelnen Takte möglich ist, erscheint zweifelhaft; vielleicht ist der Fehler aber nur so gering, daß er gegen die Vereinfachung des Antriebes nicht weiter ins Gewicht fällt.

Textabbildung Bd. 325, S. 644
Textabbildung Bd. 325, S. 644

I 2. Der Zylinder selbst ist das Abschlußorgan.

Als einzigen Motor der Gruppe I2 mit beweglichem Zylinder wollen wir den in Fig. 14 dargestellten Motor des Amerikaners Bryan erwähnen. In dem wassergekühlten oben offenen Gehäuse A gleitet der Zylinder C, dessen Ein- und Auslaßkanäle mit Schlitzen im Gehäuse korrespondieren. Der Zylinder erhält seine hin- und hergehende Bewegung mittels Schubstange und Zahnradübersetzung, 2 : 1, von der Kurbelwelle aus. Da der volle Explosionsdruck auf den Zylinderboden und Antrieb wirkt, hat diese Konstruktion wohl wenig Aussicht auf Erfolg, auch ist das Gewicht des zu bewegenden Zylinders nicht unbeträchtlich.

I 3. Schieber in besonderem Gehäuse.

a) Zwei getrennte Kolbenschieber für einen Zylinder.

Vielleicht am einfachsten sind beim Uebergange vom Federventile zur Schiebersteuerung die Konstrukteure vorgegangen, welche Ein- und Auslaßventil durch je einen Kolbenschieber für Ein- und Auslaß ersetzten, die in besonderen Gehäusen gleiten und unter Vermittlung von Zwischenwellen durch die Kurbelwelle angetrieben werden. Abdichtung und Kühlung dieser Schieber bietet wenig Schwierigkeiten; so entstanden eine ganze Anzahl dieser Motorkonstruktionen, von denen wir die wichtigsten wiedergeben.

Die Albion Motor Car Co. ordnet auf jeder Seite des Zylinders eine Ventilkammer A an, in der die Kolbenschieber B gleiten (s. Fig. 15). Die Kolbenschieber werden durch Kolbenstangen, Kurbeln und Zahnradübersetzung von der Kurbelwelle aus betätigt und tragen Kanäle C, die durch ringförmige Oeffnungen D mit dem Zylinder in Verbindung stehen. E ist der Gaseinlaß und F der Auslaß. An dem unteren Ende der Kolbenschieber sind einige gewöhnliche Kolbenringe angeordnet, während nach oben geteilte L-förmige Dichtungsringe L, die im Gehäuse sitzen und deren Teilfugen gegen die Schlitze C versetzt sind, abdichten. Vorteilhaft ist, daß die Dichtungsringe nicht mit den Verbrennungsgasen in Berührung kommen, während die ringförmigen Kammern D am Zylinderkopf die Verbrennung ungünstig beeinflussen werden.

Messrs. Bentall & Co., Ltd. in Heybridge bauen nach Binghams Patent einen Motor mit Kolbenschiebern, der auf der Olympia-Ausstellung 1909 in London allgemeines Aufsehen erregte.

Textabbildung Bd. 325, S. 644

Aus der Schnittzeichnung (Fig. 16) ist zu ersehen, daß in dem Aluminiumgehäuse A1 über den Zylindern eine gekröpfte Steuerwelle A2 gelagert ist, welche mittels Gestänge die Einlaßschieber B1 und Auslaßschieber C1 antreibt. Die Schieber B1 und C1 sind röhrenförmig gestaltet und enthalten Querwände, neben denen Schlitze angebracht sind, während vom Schiebergehäuse ebenfalls Schlitze zum Zylinder führen. Der Antrieb der Steuerwelle erfolgt mit Schraubenrädern, eingekapselter Welle A von der Kurbelwelle aus derart, daß während der vier Hübe des Motors die Steuerschieber nur je einen Hub vollziehen. Jeder Schieber ist mit vier Kolbenringen versehen, die so breit sind, daß sie den Kanal im Zylinderkopf |645| überdecken. Nur in der Mitte ihres Hubes stellen die Steuerschieber Verbindung zwischen Zylinder und Ein- bezw. Auslaß her, so daß während der Explosion je nach Stellung des Schiebers der Kanal im Zylinderkopf zwischen den beiden oberen oder beiden unteren Kolbenringen liegt.

Textabbildung Bd. 325, S. 645

Fig. 17 zeigt eine Ansicht des Motors von der Saugseite aus. Man sieht hier den vollständig eingekapselten Steuerantrieb A, das Aluminiumgehäuse A1 für die Steuerwelle, das Saugrohr B, endlich den Anschluß für das Kühlwasserablaßrohr D2. Vom Antrieb A aus werden mit Spiralrädern gleichzeitig Magnetapparat, Pumpe und Ventilator angetrieben. Längs jeder Zylinderseite sind Inspektionsstopfen E angebracht, um die Einstellung der Schieber zu erleichtern. In derselben Reihe mit den Stopfen E sind auch die Zündkerzen angeordnet, die bedenklich weit von der Zylindermitte abstehen. Deshalb werden gewöhnlich für jeden Zylinder zwei Kerzen, an Jeder Seite eine, angebracht, die in dem ringförmigen, das Schiebergehäuse umgebenden Raum ihre Funken eräugen.

Textabbildung Bd. 325, S. 645

Die Schmierung erfolgt zwangläufig durch Oelpumpe, die von der Steuerwelle A2 aus betätigt wird.

Bei dieser Anordnung wirkt der Explosionsdruck nur auf die kleine im Zylinderkanal freiliegende Fläche der Kolbenschieber und wird auf die große Schieberoberfläche verteilt, so daß nur ein geringer spezifischer Flächendruck entsteht. Die Reibung der Schieber ist also nicht groß, ebenso ihre Abnutzung; Schmierung, Kühlung und Abdichtung wird einfach und gut bewirkt.

Nachteilig sind: die Stellung der Zündkerzen, der ringförmige schädliche Raum und der komplizierte Antrieb mit seinen fünf Gelenken.

Bei dem Hewitt-Motor, der von der Davy Engineering Co. in Manchester gebaut wird, liegen die Kolbenschieber für Ein- und Auslaß alle auf einer Seite. Wie aus der Schnittzeichnung (Fig. 18) ersichtlich, ist parallel der Kurbelwelle eine Steuerwelle gelagert, die von der Hauptwelle mit Stirnradübersetzung angetrieben wird und mit halber Geschwindigkeit läuft. Die Steuerwelle ist gekröpft und betätigt mittels kleiner Schubstangen die in einer Reihe nebeneinander liegenden Kolbenschieber für Ein- und Auslaß, deren Gehäuse schräg in die Verbrennungskammer der Zylinder münden. Die Zylinder sind paarweise gegossen und in üblicher Weise auf dem Kurbelkasten befestigt. Der Kurbelkasten ist einteilig und hat zwei große seitliche Deckel D1 und D2, durch welche Motorkolbenstangen und Schieberstangen zugänglich und herausnehmbar sind.

Die Steuerwelle ist zweiteilig und durch Flanschen F verbunden; die Kurbelzapfen für Betätigung der Auslaßschieber liegen alle in einer Ebene, ebenso die Kurbelzapfen der Einlaßschieber, beide Ebenen bilden einen stumpfen Winkel miteinander.

Drei verschiedene Bohrungen kommen z.B. beim 25 PS-Motor in Anwendung: Der Hauptzylinder mit 89 mm, der Auslaßschieber mit 45 mm und der Einlaßschieber mit nur 32 mm, während der Hub des Hauptkolbens 108 mm, der der Steuerschieber 76 mm beträgt. Die Auslaßschieber wirken achsial zur Steuerwelle, während die Achse der Einlaßschieber etwas gegen die Steuerwellenachse versetzt ist.

Bezüglich der Einstellung der Schieber ist zu bemerken, daß, bei Stellung des Motorkolbens im oberen Totpunkt zu Beginn des Explosionshubes, der Auslaßschieber ungefähr 45 ° hinter seinem oberen Totpunkt steht (nicht wie in Fig. 18 gez.), während der Einlaßschieber ungef. 15 ° vor dem oberen Totpunkt sich befindet. |646| Die Explosionsgase wirken also auf die Auslaßschieber ähnlich wie auf den Motorkolben, so daß der Steuerwelle bei jeder Explosion ein Kraftimpuls mitgeteilt wird, sie gewissermaßen also keine Kraft beim Antriebe verbraucht, eher noch zur Kraftentfallung beiträgt, anders wie bei Ventilmotoren, wo die Auslaßventile gegen den Explosionsdruck angehoben werden müssen. Günstig wirkt hierbei noch mit, daß die Einlaßschieber kurz vor dem Ende ihres Aufwärtshubes stehen, also nur einen sehr geringen Kolbenweg durchmessen.

Textabbildung Bd. 325, S. 646

Die Zylinder der Steuerschieber sind in ihrer ganzen Länge gut gekühlt, so zeigt z.B. Fig. 19 die Anordnung des Auslaßzylinders B2 im Hauptzylindergußstück; die Außenrippen von B2 sind nach einem Konus geschliffen und eingepaßt. Aus dieser Figur ersieht man auch, wie die rechteckigen Auspuffschlitze wassergekühlt werden, indem zwischen je zwei Schlitzen Löcher gebohrt sind, die den Durchtritt des Kühlwassers vermitteln, wie durch Pfeile angedeutet.

Textabbildung Bd. 325, S. 646

Bei einem Zylinderpaar liegen immer ein paar Auslaßschieber Fig. 19. innen, während die beiden Einlaßschieber außen angeordnet sind. Neben den Auslaßschiebern, die durch flache Kolbenböden und größere Durchmesser kenntlich sind, liegt das Auspuffrohr A (Fig. 18), welches innen ejektorartige Einsätze für jeden Zylinder besitzt, um die Auspuffwirkung zu verstärken.

Schwieriger gestaltet sich die Zuführung des frischen Gemisches. Der Vergaser V liegt auf der den Schiebern entgegengesetzten Motorseite zwischen den beiden Zylinderpaaren; das frische Gas gelangt durch eine einfache

Rohrleitung und eingegossene Kanäle E (Fig. 18) zu den Einlaßschiebern. Die Böden der Einlaßschieber sind konisch geformt, während die Einlaßschlitze schräg stehen, hierdurch soll das eintretende Gemisch durcheinander gewirbelt und inniger gemischt werden.

In Fig. 20 ist das Auspuffrohr abgenommen, man sieht die beiden Auslaßöffnungen B; links sind die Schlitze ganz geöffnet, rechts sind sie geschlossen, die Kolbenringe des Steuerschiebers sind deutlich sichtbar. Da die Kolbenringe nicht den Explosionsgasen ausgesetzt sind, ist ihre Lebensdauer bedeutend größer.

Textabbildung Bd. 325, S. 646

Das genaue Einstellen der Steuerschieber geschieht durch Verlängern und Verkürzen der Schubstangen dort, wo sie in die Stangenköpfe eingepaßt sind. Inspektionsstopfen am Zylinder gestatten die Einstellung zu kontrollieren. Die Zündkerzen können entweder oben in der Verbrennungskammer oder aber in der Nähe des frisch eintretenden Gemisches über den Einlaßschiebern angeordnet werden, beide Stellen sind in der Schnittzeichnung (Fig. 18) mit Z bezeichnet.

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Endlich geben wir noch einige Betriebsdaten über diesen Motor: Der Motor von 83 mm Bohrung und 108 mm Hub leistet bei 2000 Umdr./Min. 25,9 Bremspferdestärken und verbraucht 0.392 l Benzin f. d. Pferdestärkenstunde. Besonders bemerkenswert ist die Elastizität dieser Maschine, deren Tourenzahl sich in den Grenzen von 130 bis 3300 Umdr./Min. regeln läßt; mit einem Ventilmotor wäre dies kaum zu erreichen.

Von den Vorzügen dieses Motors wollen wir nur die sehr gute Kühlung der Schieber, ihre Abdichtung und den minimalen Kraftverbrauch des Steuerantriebes hervorheben, nachteilig wirken der große schädliche Raum und die Richtungsänderung des angesaugten Gemisches, auch ist das Zylindergußstück kompliziert und teuer.

(Fortsetzung folgt.)

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