Titel: RICHTER: Versuche an einem Verbrennungsmotor.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1912, Band 327 (S. 710–713)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj327/ar327214

VERSUCHE AN EINEM VERBRENNUNGSMOTOR.

Von Dipl.-Ing. Fritz L. Richter in Chemnitz.

(Schluß von S. 697 d. Bd.)

Wegen der vorstehend besprochenen Fehlerhaftigkeit hat das Ergebnis der Indizierung und die erfolgte Feststellung der Abgastemperatur keine allgemeine Bedeutung. Gleiches gilt für die Wassermenge und ihre Wärmeaufnahme, weil es nicht möglich ist, bei den Unterrichtsversuchen die Wassermenge in der hierfür erforderlichen Sorgfalt einzuregeln.

Textabbildung Bd. 327, S. 710
Textabbildung Bd. 327, S. 710

Es bleibt von allgemeiner Bedeutung der bei den Schulversuchen festgestellte Brennstoffverbrauch und der thermische Wirkungsgrad bezogen auf die abgebremste Nutzleistung. Die Fülle von Ermittlungen, die hierfür beim Betrieb mit Leuchtgas gewonnen sind, sind in Fig. 10 und 11 wiedergegeben. Obwohl die einzelnen Werte stark voneinander abweichen, läßt sich recht gut eine mittlere Linie angeben. Dieselbe dürfte einmal dem mittelguten Betriebszustand des Motors und zweitens dem mittleren Heizwert des Leuchtgases entsprechen. Der letztere wird gleichzeitig von den Schülern bestimmt, so daß seine Verschiedenheit aus den Werten für den thermischen Wirkungsgrad ausscheidet. Die Ermittlung erfolgt mit dem bekannten Junkersschen Kalorimeter. Im allgemeinen schwankt der Wert für Leuchtgas zwischen 4000 und 4500 WE/cbm, bezogen auf 0° C und 760 mm Hg. Die Bedeutung der Fig. 10 und 11 dürfte darin liegen, daß die Werte einem mittleren Betriebszustand des Motors entsprechen und keine Parade versuche darstellen.

Textabbildung Bd. 327, S. 710
Textabbildung Bd. 327, S. 710

Fig. 12 und 13 zeigen die gleichen Ergebnisse für den Betrieb des Motors mit Benzin, Spiritus und Sauggas. Im letzteren Falle kann die Sauggasmenge nicht gemessen werden. Die Angabe bezieht sich deshalb unmittelbar auf den Anthrazitverbrauch, so daß sowohl die Verluste im Motor als diejenigen im Generator enthalten sind, also die gesamte Sauggasanlage betrachtet wird. Die Feststellungen sind für Sauggas unzuverlässig, weil durch unvermeidliche Stauungen im Schachtofen der Anthrazitverbrauch nur dann zuverlässig bestimmt werden kann, wenn der Versuch über viele Stunden ausgedehnt werden kann. Das ist aber beim Unterricht nicht möglich. Um die Brennstoffmenge einigermaßen zuverlässig zu bestimmen, können nur Versuche bei voller Last vorgenommen werden. Das bringen Fig. 12 und 13 zum Ausdruck. Der gleichzeitig von den Schülern mit dem Kalorimeter bestimmte Heizwert des Sauggases schwankt zwischen 780 und 960 WE/cbm bezogen auf 0° C und 760 mm Hg.

|711|

Der niedrige Wirkungsgrad für den Betrieb mit Benzin ergibt sich aus der wesentlich verminderten Kompression, die durch Verkürzung der Kolbenstange (Fig. 1) hergestellt wird. Die für Benzin ermittelten Heizwerte liegen zwischen 11000 und 9100 WE/kg, die für Spiritus ermittelten zwischen 6100 und 4800 WE/kg. Betrieb mit Benzol habe ich nicht vorgenommen, auch den Betrieb mit Spiritus nur sehr vereinzelt, weil ich wegen der erforderlichen Aenderung der Kompression den Betrieb mit Benzin für den Unterrichtsbedarf vorziehe, auch wenn Benzol heute eine höhere Bedeutung haben sollte.

Textabbildung Bd. 327, S. 711
Textabbildung Bd. 327, S. 711

Um die Schüler auf die verhältnismäßig hohen Spannungen, die in einem Verbrennungsmotor eintreten, aufmerksam zu machen, lasse ich stets aus den Diagrammen die Kompressionsendspannung und die Verpuffungsspannung messen. Natürlich sind auch diese Feststellungen mit Rücksicht auf die fehlerhaften Angaben des Indikators falsch. Indessen hat der Fehler hierauf keinen so bedeutenden Einfluß wie auf die indizierte Leistung. Deshalb gebe ich die Mittelwerte der einzelnen Feststellungen in Fig. 14 und 15 wieder. Es ist bezeichnend, daß die Verpuffungsspannung völlig proportional mit der Nutzleistung ansteigt. Zur Ermöglichung der Betrachtung zeigt schließlich Fig. 16 einen Satz Diagramme für die verschiedenen Brennstoffe, die allerdings auch mit dem Indikator von Rosenkranz gewonnen sind.

Textabbildung Bd. 327, S. 711

Die große Versuchszahl, die für Leuchtgasbetrieb vorliegt, ermöglicht eine Betrachtung des Regelvorganges. Hierzu wird aus der vorgenommenen Messung von Leuchtgas- und Luftverbrauch das Mischungsverhältnis berechnet und die Veränderung desselben betrachtet. Das Ergebnis ist in Fig. 17 wiedergegeben. Die einzelnen Werte zeigen starke Abweichungen. Um zu zeigen, daß diese Abweichungen ihren guten Grund haben, daß nämlich der Zustand des Motors sich im Laufe der Zeit in ganz bestimmtem Vorgang verändert hat, habe ich die ersten, aus dem Dezember 1909 stammenden Aufnahmen, und die letzten, aus dem November 1911 stammenden Aufnahmen, je für sich durch eine Kurve verbunden. Wie die Veränderung des Mischungsverhältnisses überhaupt und ferner die Verschiebung der Einstellung im Laufe der Zeit zustande kommt, geht aus der Darstellung des Einlaßdoppelventils in Fig. 2 hervor. Durch Anwendung eines Spielraumes beim oberen Gasventil auf der antreibenden |712| Spindel unter einseitiger, aber nachgiebiger Festlegung durch die untere Schraubenfeder wird für das obere Gasventil eine Nachläufigkeit gegenüber dem Luftventil um 0,7 mm hervorgerufen, während der Regler nur durch Veränderung einer Hebelübersetzung den Hub der beide Ventile antreibenden Spindel verändert. Die Nachläufigkeit des Gasventils beim Anhub tritt verhältnismäßig um so stärker in Erscheinung, je kleiner der Gesamthub ist. Hierdurch ergibt sich die Aenderung des Mischungsverhältnisses in der Weise, daß das Verhältnis Luft/Gas um so geringer wird, eine je höhere Leistung der Regler einzustellen hat. Da durch Abarbeiten und Nachschleifen der Ventile in der Nachläufigkeit des Gasventils eine Aenderung eintritt, ergibt sich eine Veränderung des Mischungsverhältnisses im Verlaufe der Zeit.

Textabbildung Bd. 327, S. 712
Textabbildung Bd. 327, S. 712

Diese Veränderung ist zufällig so ausgefallen, daß der Wert Luft/Gas für gleiche Leistung immer geringer geworden ist und daß die Veränderung dieses Wertes in Abhängigkeit von der Leistung ebenfalls abgenommen hat. Beides erklärt sich daraus, daß durch das Einschleifen das obere kleine Gasventil mehr nach oben gerückt ist, als das untere große Luftventil, daß also das Nacheilen des Gasventiles gegenüber dem Luftventil im Laufe der Zeit geringer geworden ist. Der Regler stellt den Gaseintritt und damit das Gasventil auf Gleichgewichtszustand ein. Für gleiche Oeffnung des Gasventils ist die Oeffnung des Luftventils im Laufe der Zeit kleiner geworden, also auch der Lufteintritt. Der Unterschied im Hub beider Ventile hat für alle Belastungen den gleichen Wert, nämlich denjenigen des Nachlaufens des Gasventiles. Der Regler verändert den Hub beider Ventile. Je kleiner der konstante Wert des Unterschiedes im Hub ist, je geringer ist die Verschiebung im Hubverhältnis bei verschiedenen Hüben, also bei verschiedenen Reglerstellungen und Maschinenleistungen, je geringer ist also die Veränderung des Mischungsverhältnisses.

Die Ausmessung der Fig. 2 stammt aus Dezember 1911. Ob der Leuchtgasverbrauch durch die Aenderung zugenommen hat, läßt sich aus vorliegendem Material nicht feststellen, da der Dichtezustand der Ventile sicherlich stärker einspielt.

Tabelle 2.

Verbrennungsmotor. (Fig. 1 bis 4.)

Ueberlastungsversuche. Kurvenblatt Fig. 18.


Brennstoff

Bremslast
P
kg
Dreh-
moment
M
mkg

Drehzahl
n
l/Min.

Nutzlast
N
PS


Leuchtgas
2. Dezember 1910
0
15
30
45
50
51
52
0
10,6
21,1
31,7
35,2
36,0
36,8
252
252
253
244
240
200
0
0
3,73
7,48
10,8
11,8
10,0
0


Benzin
16. Dezember 1911
45
48
52
54
56
58
60
31,7
33,8
36,6
38,0
39,4
40,9
42,3
246
242
240
238
230
150
0
10,9
11,5
12,4
12,75
12,75
8,6
0


Sauggas
30. Juni 1910
37
40
42
44
46
48
50
26,2
28,4
29,8
31,2
32,6
34,0
35,5
244
240
240
224
220
220
0
9,0
9,5
10,0
9,8
10,0
10,5
0
Spiritus
23. Juni 1910
Vormittag.
Kolbenschmierung
ist ungenügend
20
50
52
54
56
58
14,2
35,5
36,9
38,3
39,6
41,1
235
222
205
175
164
0
4,7
11,0
10,6
9,4
9,1
0
Spiritus
23. Juni 1910
Nachmittag
mit reichlicher
Kolbenschmierung
60
62
64
66
68
70
42,6
44,0
45,4
46,8
48,3
49,7
234
233
230
214
160
0
13,9
14,4
14,6
14,0
10,8
0

Sollen Verbrennungsmotoren wirtschaftlich günstig arbeiten, so müssen sie möglichst an der Grenze ihrer Schleppkraft laufen. Diese Tatsache in Verbindung mit derjenigen, daß die Motoren für gleiche Leistungen an sich teurer werden als andere Kraftmaschinen, führt dahin, daß Verbrennungsmotoren die vorgeschriebene Höchstleistung |713| meist nur mühsam herzugeben vermögen. Mit Rücksicht auf die Bedeutung der Höchstleistung eines Verbrennungsmotors habe ich diese durch Ueberlastungsversuche festgestellt.

Das Ergebnis solcher Versuche habe ich in Tab. 2 und Kurvenblatt (Fig. 18) festgelegt. Man erkennt deutlich, wie Sauggas die geringste und Spiritus die größte Höchstleistung aufweist. Für Benzin ist die Höchstleistung wieder wegen der geringen Kompression auffallend gering. Man erkennt aus der Art der Kurven, wie der Motor bei eintretender Ueberschreitung der möglichen Last sehr schnell auf die Drehzahl Null übergeht. Da bei der Zündung unter Einwirkung einer Federkraft von der Einleitung bis zur Verwirklichung ein freier Weg in bestimmter Zeit durchlaufen wird, so setzt die Zündung zu früh ein, wenn die Drehzahl gesunken ist. Von nun an muß sofortiges Absinken der Drehzahl eintreten.

Beim Sauggasbetrieb sind die einzelnen Punkte in Fig. 18 nicht gut durch eine glatte Kurve zu verbinden. Diese Erscheinung hat seine Ursache darin, daß der Motor sich im Generator selbst das verlangte Gas herstellen muß. Der durch den Regler eingeleiteten stärkeren Saugkraft folgt der Generator nicht unmittelbar, sondern erholt sich langsam für den neuen Zustand durch andere Gaserzeugung. Wenn man deshalb die Belastung hier langsam steigert, so erzielt man eine höhere Ueberlastungsfähigkeit, als bei schneller Steigerung. Diese Erscheinung spricht sich auch bei der Art der Abweichung der Versuchspunkte aus. Sie macht sich auch beim Anlassen stark bemerkbar, indem man beim Sauggasmotor auf größere Schwierigkeiten stößt, wenn man unmittelbar nach dem Anlassen hoch belasten will. Man muß ihn gewisserweise langsam auf die hohe Belastung einlaufen lassen. Das Ankurbeln von Hand ist bei der vorliegenden Motorgröße bei Sauggasbetrieb kaum noch durchführbar. Er wird deshalb mit Leuchtgas auf Drehzahl gebracht.

Die Feststellung der Höchstleistung für Spiritusbetrieb birgt noch eine interessante Erscheinung. In Fig. 18 sind zwei Kurven eingetragen, die außerordentlich voneinander abweichende Werte ergeben. Aus Tab. 2 geht hervor, daß der schlechte Wert am Vormittag, der gute am Nachmittag desselben Tages gewonnen ist. Ohne mein Wissen war die Oelzufuhr zum Zylinder am Vormittag sehr sparsam eingestellt, aber keineswegs ganz abgestellt worden. Am Nachmittag kennzeichnete sich der Betriebsfehler, indem der Motor schon bei einer Bremslast von 45 kg, bei einem Drehmoment von 31,9 mkg stehen blieb. Die Schleppkraft ging andauernd zurück. Sobald nun aber die Oelzufuhr zum Zylinder stark eingestellt wurde, erholte sich der Motor sofort. Er gab dann am Schluß das angegebene wesentlich bessere Ergebnis. Dieses Ergebnis zeigt als ein markantes Beispiel, welche hohe Bedeutung die Zylinderschmierung auf den mechanischen Wirkungsgrad hat und wie gewaltig die aus Kolbenreibung entstehenden Verluste werden können. Solange ein Verbrennungsmotor aber hoch belastet ist, besteht scheinbar keine Gefahr, daß er durch mangelhafte Zylinderschmierung sofort wesentlichen Schaden erleidet, er bleibt lieber vorher stehen. Das Sparen mit Zylinderschmierung bringt aber in nicht zu unterschätzender Weise Vergeudung an Brennstoff.

Tabelle 3.

Höchste Nutzlast des Verbrennungsmotors. (Fig. 1 bis 4.)

Kurvenblatt Fig. 18.

Saug-
gas
Leucht-
gas

Benzin

Spiritus
Maximales Drehmoment mkg 34 36 39 47
Nutzleistung für n = 235 PS 11,2 11,8 12,8 15,4
Maximales Drehmoment
für 1 l Hubraum mkg/l

3,07

3,25

3,52

4,25

Die aus den Kurven Fig. 18 abzulesenden Höchstleistungen sind in Tab. 3 noch zusammengestellt.

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