Text-Bild-Ansicht Band 316

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DINGLERS
POLYTECHNISCHES JOURNAL

82. Jahrg., Bd. 316, Heft 15. Stuttgart, 13. April 1901.

Textabbildung Bd. 316, Hefttitelillustration

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Betrachtungen über die Gras- und Erdölmotoren der Weltausstellung Paris.

(Fortsetzung von S. 165 d. Bd.)

Viertaktmotoren mit verlängerter Expansion.

Das gemeinsame Merkmal dieser Motoren besteht darin, dass in ihnen die Expansion über das Anfangsvolumen a der Verdichtung hinaus verlängert ist (vgl. Fig. 9), während sie sonst in den meisten Fällen bei d oder schon etwas früher aufhört und der Auspuff beginnt. Motoren, welche mit verlängerter Expansion arbeiten, waren in Paris sehr zahlreich ausgestellt; fast alle heutzutage bekannten Systeme dieser Art waren vertreten. Bei den Motoren mit verlängerter Expansion sind scharf zwei Gruppen zu unterscheiden. In den Motoren der ersten Gruppe ist die Verlängerung der Expansion eingeführt mit der Absicht, die Wärmeausnutzung zu vergrössern; in den Motoren der zweiten Gruppe tritt sie auf als Folge des in denselben angewandten Regulierungsprinzips. Wir wenden uns zuerst der ersten Gruppe zu: Aus dem Indikatordiagramm sieht man sofort, dass durch die Verlängerung der Expansion die der Diagrammfläche d e f a entsprechende Arbeit gewonnen wird; der Gasverbrauch für 1 PSi wird infolgedessen im Verhältnis der Flächen

kleiner. Ist in zwei Motoren die Verdichtung gleich hoch und die Stärke der Ladung gleich gross, so braucht von denselben derjenige weniger Gas für 1 PSi, welcher mit verlängerter Expansion arbeitet. Die Verlängerung der Expansion erfreut sich besonders bei den englischen und französischen Ingenieuren grosser Beliebtheit. Das Verwendungsgebiet der Motoren dieses Systems ist zur Zeit auf England und hauptsächlich auf Frankreich beschränkt. Die deutschen Gasmotoreningenieure machen – soweit die Kenntnis des Verfassers dieser Zeilen reicht – keinen Gebrauch von der Verlängerung der Expansion zur Erhöhung der Wärmeausnutzung. Bei der Besprechung der einzelnen französischen Konstruktionen soll im folgenden versucht werden, die für die Beurteilung dieses Systems massgebenden Gesichtspunkte aufzustellen.

Der Engländer Atkinson dürfte der erste gewesen sein, der einen Gasmotor mit verlängerter Expansion thatsächlich ausgeführt hat. Sein erstes Patent stammt aus dem Jahre 1879. Er verwirklichte die Idee der Expansionsverlängerung in geistvollster Weise, zuerst in seiner sogen. Differentialmaschine mit Hilfe zweier gegenläufiger Kolben, die sich in einem Cylinder bewegten, und eines kunstreichen Getriebes, später mit einem Kolben und einem etwas einfacheren Getriebe. Die teure und empfindliche Konstruktion dieser Maschinen verhinderte ihre Ausbreitung. Sie werden heute nicht mehr gebaut. In viel einfacherer Weise haben später die französischen Ingenieure Charon, Letombe u.a. den Gedanken der Expansionsverlängerung ausgeführt, lediglich mit Hilfe der Steuerung. Charon z.B. schiebt von der auf dem Weg o f (Fig. 9) angesogenen Gemischmenge einen Teil während des Verdichtungshubs f a wieder in die Saugleitung zurück und lässt die Verdichtung des zurückbehaltenen Gemisches erst in a beginnen. Die Regulierung wird in einfachster Weise dadurch bewirkt, dass mehr oder weniger von der angesogenen Gemischmengeim Cylinder zurückbehalten wird; bei abnehmender Belastung rückt somit der Punkt a' der dem Beginn der Verdichtung entspricht, immer näher gegen o hin. Die Höhe der Verdichtung nimmt dabei ab. Die Zusammensetzung des Gemisches bleibt bei allen Belastungen ungeändert. Ein Diagramm bei stärkerer Belastung ist in Fig. 9 ausgezogen (a b c e f a), eines bei schwächerer punktiert (a' b' c' e' f a') eingezeichnet. Da nun mit abnehmender Belastung auch die Verdichtung abnimmt, so wird damit die Wärmeausnutzung schlechter; der Gasverbrauch für 1 PSi wird grösser1)

1)

Der strenge Nachweis hierfür ist von Prof. Meyer in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1900 S. 331, geführt. In dem Diagramm (Fig. 9) kann man sich dies rasch wie folgt vergegenwärtigen. Die während der Drucksteigerung von b' nach b zugeführte Wärmemenge erzeugt die Arbeitsfläche a'b'ba; würde dieselbe Wärmemenge bei höherem Druck zugeführt, z.B. bei c' (wobei c'c'' = b'b), so erzeugt sie die Arbeitsfläche c'c''e''e', wenn c''e'' die durch den Punkt c'' gehende Adiabate bedeutet. Man sieht sofort, dass die letztere Fläche grösser ist als die erstere, weil das Gas im ersteren Fall vom Anfangsvolumen o bis auf das Endvolumen f expandieren kann, während letztere Expansion schon bei a' bezw. a aufhört. Je niederer die Verdichtung wird, um so grösser wird offenbar der Unterschied, desto