Titel: MADER: Der Mikro-Indikator zur Untersuchung schnellaufender Maschinen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1912, Band 327 (S. 484–488)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj327/ar327154

DER MIKRO-INDIKATOR ZUR UNTERSUCHUNG SCHNELLAUFENDER MASCHINEN.

Von Dr.-Ing. O. Mader, Aachen.

(Schluß von S. 469 d. Bd.)

Um die Bedingungen des eigentlichen Anwendungsgebietes des Mikro-Indikators kennen zu lernen, wurde zu Versuchen an schnellaufenden Benzinmotoren übergegangen. Die Indizierung eines Motors wird ja um so schwieriger, je schneller er läuft, je plötzlicher die Verbrennung vor sich geht, je kleiner seine Dimensionen sind, je mehr Erschütterungen im ganzen Motor auftreten. Alle diese Schwierigkeiten traten im extremsten Maße bei der Indizierung eines kleinen, ziemlich ausgelaufenen, luftgekühlten Vierzylinder-Fahrradmotors der Fabrique Nationale, Herstal, durch den Versuchs-Mikroindikator auf.

Die Daten des Motors sind: Hub 57 mm, Zylinderdurchmesser 45 mm, Hubvolumen 0,091 1, Totraum 0,0321 (durch Füllen mit Wasser bestimmt), Verdichtungsgrad 1 : 3,8. Bei 1800 Umdr. i. d. Min. soll der Motor laut Katalog 4 PS nominell leisten. Die Einlaßventile waren selbsttätig, nur die Auspuff pendle gesteuert. Die Kühlung wurde durch einen besonderen Ventilator besorgt, die Bremsung durch eine kleine, durch Riemen angetriebene Dynamo.

Anbringung und Antrieb erfolgte in der in Fig. 18 (S. 452) angedeuteten Weise. Wenn auch der hier verwendete, verschiedentlich verstärkte starre Antrieb, dessen unbedingte Notwendigkeit sich bei diesen Versuchen zuerst ergab, noch nicht als vollkommen angesehen werden konnte, so ergab er doch für erste Versuche schon befriedigende Resultate, wie die photographische Vergrößerung einer Diagrammreihe (Fig. 35a–e) zeigt. Diese Reihe ist größtenteils auf eine Glasplatte geschrieben. Dabei wurde der Zündungspunkt immer weiter vorgeschoben, bis überhaupt keine Zündung mehr eintrat. Kurz vorher war die Maximalleistung erreicht.

Die Diagramme zeigen vorerst noch neben einer ungewohnten Strichstärke teilweise sehr starke Eigenschwingungen, durch die sich jedoch die wahre Gasdruckkurve als Mittelwert ganz gut ziehen läßt. In Fig. 36 sind diese Mittelkurven übereinander gezeichnet.

Bei der großen Tourenzahl des Motors (n = 1800 – 2000) war es bei dem Versuchsindikator sehr schwer, die Zeitdauer des Schreibens (durch Andrücken und Zurückziehen der Glasplatte) richtig zu erraten; meist wurden mehrere Diagramme übereinander geschrieben. Deshalb wurde bei dem zweiten Entwurf die besondere, halb selbsttätige Andrückvorrichtung mit Kurvenscheibe vorgesehen, die sich auch sehr gut bewährte. Auch die Verschiebevorrichtung mit Klinke für die Glasplatte sowie die Einschaltkupplung erwiesen sich hier als nötig.

Mit dem auch anderweitig verbesserten zweiten Mikro-Indikator wurden nun eingehendere Versuche an einem älteren 4 PS-Benzinmotor der Aachener Stahlwarenfabrik angestellt.

Textabbildung Bd. 327, S. 484

Es seien hier einige Diagramme und kurz eine thermische Untersuchung dieses Motors vorgeführt. Diese Messungen machen jedoch keinen Anspruch |485| auf wissenschaftlichen Wert, denn dazu müßten sie mit größerer Sorgfalt angestellt werden; auch war der Motor mit einer sehr schlecht und unregelmäßig funktionierenden Akkumulatorenzündung sowie mit einem für ihn ungeeigneten Vergaser versehen. Es sollte hier nur die Anwendungsmöglichkeit des Indikators untersucht werden.

Textabbildung Bd. 327, S. 485

Fig. 37a–h sind Diagramme bei verschiedenen Tourenzahlen, zugleich zeigt sich auch der Einfluß der Schreibstiftabnutzung. Bei hohen Tourenzahlen treten die Eigenschwingungen stärker auf, doch kann man diese durch dichter eingeschliffene Kolben und schwereres Schmieröl verringern. Fig. 38 gibt schematisch die Skizze der Versuchsanordnung, die Tab. 3 (S. 487) die gefundenen Werte, Fig. 39 einige daraus abgeleitete Kurven, Fig. 40 die Photographie des Motors und der Anbringung des Mikro-Indikators.

Der für die Dichtheit der Kolben, vollkommene Verbrennung und andere thermische Eigenschaften des Arbeitsprozesses wichtige Exponent der Expansions- bezw. Kompressionslinie läßt sich mit den Mikrodiagrammen bereits mit genügender Genauigkeit bestimmen.

Textabbildung Bd. 327, S. 485
Textabbildung Bd. 327, S. 485
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Wenn die Kurve gegeben ist durch pvn = C, so berechnet sich . So ergab sich z.B. bei dem früher untersuchten kleinen Fahrradmotor (Fig. 18 u. 36):

Diagramm e d c
nExpans. 1,40 1,50 1,48
nKompress. 1,08

Der für Kompression zu niedrige, für Expansion zu hohe Exponent lassen schon auf sehr große Wärmeabführung oder Kolbenundichtheit schließen; tatsächlich ergab der Motor auch nur mit sehr dickem Oel überhaupt eine brauchbare Kompression.

Textabbildung Bd. 327, S. 486

Für drei bei verschiedenen Tourenzahlen genommene Diagramme des 4 PS-Motors (Totraum 0,205 l, Hubvolumen 0,636 l) ergaben sich folgende Werte:

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Umdr. i. d. Min.

Textabbildung Bd. 327, S. 487

Dabei entspricht der Index 1 und 5 dem oberen, 3 und 4 dem unteren Totpunkt, 2 der Mitte des Kolbenhubes.

Textabbildung Bd. 327, S. 487
Textabbildung Bd. 327, S. 487

Will man die Kompressions- und Zündungsverhältnisse bezw. die erreichten Maximaldrücke genauer kennen lernen, so nimmt man „versetzte“ Diagramme, wie sie Fig. 41 von dem 4 PS-Motor zeigen. Hier ergab sich z.B., ähnlich wie es Koerting (Z. d. V. d. I. 1888) an einem Leuchtgasmotor fand, daß die Zündungszeit mit wachsender Tourenzahl abnimmt, wie die in Tab. 4 zusammengestellte ungefähre Auswertung der Diagramme (Fig. 42) zeigt.

Aus diesen errechnet sich eine maximale Amplitude der bei der Drucksteigerung erregten Eigenschwingungen max.

In letzter Zeit wurde dem Verfasser durch das Entgegenkommen der Aachener Stahlwarenfabrik (Fafnirwerke) Gelegenheit gegeben auf dem Prüfstande dieser Firma einen ihrer kleinen Einzylindermotoren (80/120) mit gesteuertem Einlaßventil bei etwa 1000 und 1500 Umdrehungen i. d. Min. zu untersuchen; aus der sehr gleichmäßige Resultate ergebenden Diagrammreihe seien in Fig. 43a bis 43c drei Beispiele mitgeteilt. Das

Tabelle 3.

Textabbildung Bd. 327, S. 487
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Tabelle 4.


Tourenzahl
i. d. Min.
n
Kurbeldreh-
winkel während
der Zündung
o

Zündungszeit
Z
Sek.

(T = 0,0019 für
Mikro-Indikator)
1150 29 0,0042 2,2
1160 32 0,0046 2,4
1460 37 0,0042 2,2
1960 38 0,0032 1,7

starke Sinken des mechanischen Wirkungsgrades mit Steigen der Tourenzahl, wie bei dem alten Motor (Fig. 39), wurde hier nicht beobachtet.

Zum Vergleich, wie die spez. Leistung gesteigert worden ist, wurde in Fig. 44 das Diagramm Fig. 37a mit denen der Fig. 43a und 43b zusammengezeichnet. Besonders bemerkenswert ist die gesteigerte Kompression.

Textabbildung Bd. 327, S. 488
Textabbildung Bd. 327, S. 488
Textabbildung Bd. 327, S. 488

Außerdem wurde neuerdings, um auch an warmlaufenden Motoren, z.B. für Flugzeuge, ein Arbeiten zu ermöglichen, in den Zylinderkörper des Mikroindikators, unter dem Hahn eine Wasserkühlung eingebaut, die jedoch nur bei starker Wärmeableitung durch das Metall vom Motor her, nicht wegen der heißen Gase, benutzt zu werden braucht, besonders also, wenn an der Befestigungsstelle des Indikators die Motorkühlung nicht genügend wirken kann.

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