Wissenschaftliche Automobil-Wertung: Berichte VI–X des Laboratoriums für Kraftfahrzeuge an der Königlichen Technischen Hochschule zu Berlin [Reprint 2019 ed.] 9783486741346, 9783486741339

Table of contents :
Inhalt
Bericht VI. Untersuchung eines Mercedes-Elektromobils
Bericht VII. Wagentechnische Untersuchung des 35 PS-Büssing- Armeelastzuges
Bericht VIII. Untersuchung des 35 PS-Büssing-Motors
Bericht IX. Allgemeines über Lastkraftwagen. — Büssing-Lastkraftwagen. — Versuchsergebnisse des Armeelastzuges
Bericht X. Stoffwechsel und Pathologie der Schiebermotoren

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Wissenschaftliche

Automobil-Wertung Berichte V I — X des

Laboratoriums

für

Kraftfahrzeuge

an der

Königlichen Technischen

H o c h s c h u l e zu

Von

A. RIEDLER

Mit

176

Abbildungen

B E R L I N und M Ü N C H E N R.

OLDENBOURG

1912

Berlin

Alle Rechte vorbehalten. Copyright by A. Riedler.

I n h a l t der B e r i c h t e

VI—X.

Seite

B e r i c h t VI.

Untersuchung eines Mercedes-Elektromobils.

Übersicht über die Versuchsergebnisse Fahr- und Steigungsdiagramm Energiediagramme Einzelheiten der Versuchsreihen: Eingeführte Leistung Reibungs- und Eisenverluste der Motoren Auslaufkurven Fahrwiderstände Fahr- und Bremsschaltung Bauart des Mercedes-Elektromobils Wirtschaftlichkeit der Elektromobilbetriebe B e r i c h t VII.

1 5 6 13 14 15 19 12 25 28

Wagentechnische Untersuchung des 35 PS-BüssingArmeelastzuges. Von G. B e c k e r .

Versuchsverfahren Ermittlungsverfahren Bezeichnungen Ergebnisse der Wagenuntersuchung Fahrdiagramm Überschußleistungen Steigungsdiagramm Wirtschaftliche Motorbelastung Beschleunigungsvermögen Energiediagramm Einzelergebnisse der Wagenuntersuchung Schlußfolgerungen

1 3 6 8 9 12 14 15 18 21 24 36

Seite

B e r i c h t VIII.

Untersuchung des 35 PS-Büssing-Motors.

Vorbemerkungen Motor-Nutzleistungen, Motorreibungsverluste Betriebswirkungsgrad Spezifische Leistungen und Verluste Brennstoffverbrauch und Wirtschaftlichkeit Energiediagramm Kühlwasserwärme, Kühlerwirkung Energieverbrauch des Ventilators Volumetrischer Wirkungsgrad Ventilhub und Ventilquerschnitte Bauart des Motors Schlußfolgerungen Allgemeines über Lastkraftwagen. — Büssing-Lastkraftwagen. — Versuchsergebnisse des Armeelastzuges. Allgemeines über Lastkraftwagen Bauart der Büssing-Lastkraftwagen Allgemeine Bauart Bereifung Federung Schmierung, Lenkung, Triebwerksaufhängung Wagenaufbau, Rahmen Lastverteilung Triebwerk Schlußfolgerungen aus den Versuchsergebnissen Anhängewagen Triebwagen

1 2 5 6 7 8 11 14 15 15 17 21

B e r i c h t IX.

B e r i c h t X. I. II. III. IV. V. VI.

1 13 14 17 17 24 26 28 29 33 34 39

Stoffwechsel und Pathologie der Schiebermotoren. Vorgeschichte der Schiebermotoren Kinematische Grundlagen Versuchsplan Versuchsverfahren Einzelheiten zu den Versuchsreihen Ergebnisse der Untersuchungen Motor-Nutz- und -Nennleistungen und Motorreibungsverluste Energieverbrauch der Steuerungen Betriebswirkungsgrad, thermischer und volumetrischer Wirkungsgrad Spezifischer Benzinverbrauch und Kühlwasserwärme . . Spezifische Arbeitsleistungen, Arbeitsdrücke und Verluste

1 12 21 26 30 39 39 45 47 50 53

Seite

Spezifischer Energieverbrauch der Steuerungen Energiediagramme Mischungsverhältnis Steuerungsquerschnitte Ventilbewegung Erläuterungen zu einzelnen Ergebnissen: Motor-Nutzleistungen u. a Wertung des Motorgeräusches VII. Bauart der untersuchten Schieber- und Ventilmotoren . . . 1. Daimler-Knight-Motor 96/130 (Coventry) 2. Mercedes-Knight-Motor 100/130 (Untertürkheim) . . . 3. Daimler-Knight-Motor 101,6/129 (Coventry) 4. Adler-Ventilmotor 90/125 (1909) 86/135 (1912) VIII. Hauptergebnis der Versuche. Kennzeichnung der KnightSchiebermotoren

57 58 63 66 73 75 90 95 95 101 105 108 111 114

An den Laboratoriumsversuchen, deren Ergebnisse in den Berichten VI—X mitgeteilt und erörtert werden, sowie an der Auswertung und Darstellung der Versuchsergebnisse haben mitgearbeitet: die Herren Dr.-Ing. B e c k e r ,

Dr. L ö f f 1 e r ,

Dipl.-lng. R o t h , B ü c k i n g , K r a f t und S c h u l z , die Herren W u c h e r e r ,

Czemetschka

und

ferner

Klein.

Für ihre mühevolle Tätigkeit sei ihnen an dieser Stelle bestens gedankt!

Laboratorium für Kraftfahrzeuge der Königl. Technischen Hochschule

Bericht V I

zu Berlin

Untersuchung eines

M e r c e d e s - E l e k t r o m o bils (System Lohner-Porsche) der • •

Osterreichischen Daimler - Motoren-Aktiengesellschaft in Wiener-Neustadt

Mit

21

Abbildungen

— 1 —

Mercedes-Elektromobil.

Bericht VI.

Untersuchung eines Mercedes-Elektromobils (System Lohner-Porsche) der Osterreichischen

Daimler-Motoren-Aktiengesellschaft

in W i e n e r - N e u s t a d t . Bauart des Wagens: Seite 25—27. Versuchsverfahren: Bericht I Seite 20—34.

Übersicht über die Versuchsergebnisse des

Mercedes-Elektromobils. Näheres Seite:

Erreichbare

Höchstgeschwindigkeit

bei Fahrt in der Ebene

35 km/St.

4

(zugleich wirtschaftlichste Fahrgeschwindigkeit hinsichtlich Energieausnutzung). L e i s t u n g e n u n d V e r l u s t e (in % der eingeführten Energie): Bei Fahrgeschwindigkeiten von 15 km/St. 35 km/St. Nutzleistung des Wagens (verfügbar

für

Steigungen,

34

%

24,5 %

7

61

7

Beschleu-

nigungen, Luftwiderstand usw.) R a d r e i f e n v e r l u s t e aller Räder.

.

(zugleich Eigenverbrauch des Wagens, da kein

Übersetzungsgetriebe

den ist).

vorhan-

43,5%

%

Mercedes-Elektromobil.

2

Bericht VI.

Bei Fahrgeschwindig,

.

°

keiten von 15 km/St. 3 5 km/St. Verluste

zwischen

Batterie

der

Motoren

Seite:

und

Fahrbahn (Eigenverluste

.

Näheres Nähere

51,5 %

55,5%

8

77,5 %

85,5%

8

und Roll-

widerstandsverluste an den angetriebenen Hinterrädern.

Die gesamten V e r -

luste sind bei beiden Fahrgeschwindigkeiten wenig verschieden, weil die Eigenverluste

der Motoren

Geschwindigkeit abnehmen,

mit

der

während

die Rollverluste wachsen.) Verfügbare

Leistung

am F e I g e n -

um f a n g e (zur Überwindung der Fahrwiderstände). Überschußleistung

30

%

0

%

8

(für Steigungen und Beschleunigungen). A k t i o n s r a d i u s des untersuchten Elektromobils auf g u t e r Fahrbahn bei ununterbrochener Fahrt in der Ebene

. . .

5 8 km

mit Stillstand zur Erholung der Batterien

. . .

70

„

30—15

„

auf s c h 1 e c h t e r Fahrbahn Motoren-Höchstleistung

bei

Fahrgeschwin-

digkeit von 3 5 km/St

8,2 P S

(Mittelwert der Nutzleistung

24

für beide Motoren

ohne Überlastung). Bei Fahrgeschwindigkeiten von 15 km/St. 3 5 km/St. G e s a m t - E i g e n v e r l u s t der M o t o r e n

22,5 %0

14,5 %

der eingeführten Energie. Diese Eigenverluste zu Benzinmotoren

sind im Gegensatz bei den

höheren

Fahrgeschwindigkeiten kleiner als bei den niedrigeren.

8

— 3 —

Mercedes-Elektromobil.

Bericht VI.

Bei Fahrgeschwindigkeiten von 15 km/St. R o l l v e r l u s t e der H i n t e r r ä d e r »

Vorderräder

Näheres

35 km/St.

Seite:

. . .

29

%

41 %

8

. . .

14,5%

20%

8

Die Radreifenverluste der angetriebenen Hinterräder sind etwa z w e i m a l so groß als die der Vorderräder. Der E i g e n v e r b r a u c h besteht nur in der Leistung zur Überwindung der Rollwiderstände an den Vorder- und

Hinter-

rädern; er nimmt mit Fahrgeschwindigkeiten über 35 km (im Gefälle) rasch zu (s. Bild 15). L u f t w i d e r s t a n d s v e r l u s t des Wagens (mit 4sitziger geschlossener Karrosserie)

4

%

24,5 %

B e f a h r b a r e S t e i g u n g e n für D a u e r f a h r t , ohne mit dem 5. Schaltgang

8

Anlauf:

0,5 %

5

»

» 4 .

„

2,7 %

5

»

n

3.

„

4

%

5

.

>

2.

„

1,0%

5

auf kurzen Steilstrecken und mit Anlauf wesentlich mehr. Mechanische Verluste

der Motoren

E1 e k t r i s c h e V e r 1 u s t e

„

„

1,2%

1,6%

21,3 %

12,0 %

7 7

(Die elektrischen Verluste sind 10—20 mal so groß als die mechanischen.

Die eigentlichen mechanischen Verluste sind

noch kleiner, als angegeben, da die Bürstenreibungsverluste zu den elektrischen gezählt werden können.) Höchster

mechanischer

der M o t o r e n

in % der eingeführten Energie:

beim 5. Schaltgang »

4.

v

3.

„

2.

»

Wirkungsgrad 86 75 81

»

68

% % % %

11 11 10 11

-

Mercedes-Elektromobil.

Die F a h r d i a g r a m m e

4

-

Bericht VI.

(Bild 1 u. 2) geben

die Übersicht

über die

Leistungsfähigkeit und die Fahreigenschaften des Wagens im B e r e i c h e der 5 Schaltgänge, und zwar zeigt Bild 1 :

die n u t z b a r e n

Fahrwiderstand Bild 2 :

Triebkräfte

und den

gesamten

bei Fahrt in der Ebene,

die b e f a h r b a r e n

Steigungen

für Dauerfahrt mit dem

betreffenden Schaltgang. Die nutzbaren Triebkräfte sind in den Kurven P 2 —P» für den 2. b i s 5. S c h a l t g a n g

dargestellt, und zwar als Kräfte, am F e l g e n umfang

der Triebräder wirkend. Die

Fahrwiderstände

sind

durch

besondere

genauen Ermittlung der Rollwiderstände gemessen worden.

Versuche

zur

Hierüber folgt

noch ein besonderer Bericht im Zusammenhang mit anderen gleichartigen Versuchen. Der Ü b e r s c h u ß

der nutzbaren Umfangskraft über den Fahrwider-

stand auf horizontaler Bahn

ist für S t e i g u n g e n und

Beschleuni-

g u n g verfügbar. Die Prüfstands- und Fahrversuche ergaben übereinstimmend: Die o b e r e G r e n z g e s c h w i n d i g k e i t wird bei 3 5 k m

stündlicher

Die u n t e r e

für den Mercedes-Wagen

Geschwindigkeit

Grenzgeschwindigkeit,

erreicht.

bei der noch gleich-

mäßige Fahrt ohne abwechselnde Verzögerung und Beschleunigung möglich

ist, wird

durch

das Verhalten

der Wagenmotoren

bei etwa 8 km

stündlicher Fahrgeschwindigkeit bestimmt. Die S t e i g u n g s k u r v e n Hundertsteln der Weglänge).

Sie

sind in Bild 2 dargestellt (Steigung in sind für ein Fahrgewicht von 1 9 0 0 kg

(Eigengewicht des Wagens 1 6 8 0 kg, Belastung 2 2 0 kg) ermittelt. Die Steigungen können daher in- günstiger W e i s e n u r m i t d e m 3. S c h a l t g a n g gefahren werden, und zwar ist dabei ohne Überlastung der Motoren und der Batterie eine Höchstdauersteigung von ungefähr 4 % Mit dem

1. Gange

befahrbar.

ist überhaupt keine gleichmäßige Fahrt möglich.

Dieser Gang ist nur für das A n f a h r e n

des Wagens zu verwenden.

Mercedes-Elektromobil.

-

5

Bericht

—

VI.

Bild 1.

Fahrdiagramm des M e r c e d e s - E l e k t r o m o b i l s . N u t z b a r e T r i e b k r ä f t e für den II., III., IV. und V. S c h a l t g a n g der V o r w ä r t s f a h r t und F a h r w i d e r s t a n d in d e r E b e n e .

b Tür Steigungen verfügbar

TS" a

w

-o

km/St. Fahrgeschwindigkeit

Zunahme des Rollwiderstandes durch den Überschuss an Umfangskraft auf Steigungen.

Bild 2.

Steigungsdiagramm der befahrbaren Höchststeigungen.

Mercedes-Elektromobil.

Die

—

6

Energiediagramme

die Energieverteilung

Bericht VI.

—

(Bild 3 u. 4 ) geben Aufschluß

zwischen Batterie und Fahrbahn

über

und die Übersicht

ü b e r die Nutzleistungen und Verluste. Die Diagramme

zeigen

und die zur Überwindung Wagen-Nutzleistungen.

die Motor-Nutzleistungen,

die Einzelverluste

der Windverluste und Steigungen verfügbaren

G r u n d l e g e n d für die Energiediagramme ist die

in

beide Elektromotoren eingeführte elektrische E n e r g i e . Das Energiediagramm

für

die Fahrgeschwindigkeit

von

im Stadtverkehr am häufigsten benutzt wird, ist für den 3 .

15 km,

die

Schaltgang

in Bild 3 dargestellt. Das Energiediagramm

für die wirtschaftlichste und Höchstgeschwin-

digkeit von 3 5 km stündlich zeigt Bild 4. Die

Einzelverluste

betragen

(in % der eingeführten E n e r g i e ) : bei Fahrgeschwindigkeiten Von:

Näheres

15 km/St.

35km/St.

Seite:

13,1 %

6 , 6 o/o

6,9 %

3,5 %

1,3 %

2,8 %

17

1,1 %

1,5 %

17

0 , 0 6 n/o

0,11 %

17

1. E l e k t r i s c h e Verluste der W a g e n m o t o r e n : Stromwärmeverlust

in

den

Feldwicklungen B ü r s t e n Übergangsverlust E i s e n Verluste

(Hysteresis

. . . . und

Wirbelstromverlust) 2 . M e c h a n i s c h e Verluste der Wagenmotoren: BürstenreibungsVerlust L a g e r reibungs-

und

. . .

Ventilations-

verlust der umlaufenden Motorteile 3. R o l l v e r l u s t e : an den Hinterrädern

2 9 , 0 o/o

41,0%

19

an den Vorderrädern

14,5%

2 0 , 0 o/0

19

4. L u f t w i d e r s t a n d s v e r l u s t

4,0 %

2 4 , 5 o/o

19

7 7 , 5 o/o

8 5 , 5 o/0

9

Motornutzleistung (als nutzbare leistung).

Radfelgen-

Mercedes-Elektromobil.

—

7

B e r i c h t VI.

—

Bild 3.

Energie-Diagramm des M e r c e d e s - E l e k t r o m o b i l s

für den III. S c h a l t g a n g .

Energieverteilung zwischen Batterie und Fahrbahn.

Verluste:

100 o/o den Elektromotoren zugeführte Leistung

13,1 % :z r

Nutzleistung der Elektromotoren 7 7 , 5 %

z

::

::

Feldverlust

6,9 %

Bürstenübergang

1,3%

Eisenverluste

1,1 %

Bürstenreibung

0,06 %

Zapfenreibung und Ventilation

2 9 % Hinterradverluste

: ; ; : : : . . : : : 14,5 bis

: den m e c h a n i s c h e n

Wirkungsgraden

der Wagenmotoren beim Arbeiten mit dem 2. bis 5. Schaltgang. Wie schon die Energiediagramme (Bild 3 u. 4) zeigen, ist der Wirkungsgrad bei Fahrt mit dem 5. S c h a l t g a n g

günstiger

als beim

3. Gang. Für die Grenzgeschwindigkeit von 35 km/St., entsprechend minutlich 2 1 5 U m d r e h u n g e n der Elektromotoren, ergibt sich als Mittelwert für den rechten und linken Motor der

Wirkungsgrad tjh =

bei

Fahrt

mit

dem

5.

Schaltgang:

85,5 °/„ der eingeführten Energie.

Für die Geschwindigkeit von

15 km stündlich, entsprechend 92 Motor-

umdrehungen minutlich, ist der

Wirkungsgrad

bei

Fahrt

mit

dem

3.

Schaltgang:

beim

Fahren

= ~ 77,5 o/0. Auffällig

ist

der

4. S c h a 11 g a n g.

ungünstige

Wirkungsgrad

dem

Er beträgt im Mittel nur Vi

Der 3. u n d

mit

der

= ~ 70 '>/o.

5. S c h a l t g a n g sind somit auch mit Rücksicht

auf die Eigenverluste der Motoren besser verwendbar als der 2. und 4. Gang.

10

Mercedes-Elektromobil.

Bericht VI.

Bild 5.

Eingeführte Leistungen, Drehmomente und Wirkungsgrade für Vorwärtsfahrt mit dem

•i

i

II., III., IV. und V . Schaltgange.

Wirkungsgrade (in °/0 der eingeführten Energie)

Mercedes-Elektromobil.

—

11

Bericht

VI.

Bild 6.

Eingeführte Leistungen, Drehmomente und Wirkungsgrade für Vorwärtsfahrt

mit d e m

IL, III., I V . u. V . S c h a 1 1 g a n g e .

Linker Motor.

Leistungen (Watt) ° Drehmomente (mkg) Wirkungsgrade (in °/ 0 der eingeführten Energie)

Mercedes-Elektromobil.

-

12

B e r i c h t VI.

-

Der 3. S c h a 11 g a n g ist vor allem für das Befahren von gungen, fälle

der

5. G a n g

Stei-

für das Fahren in der E b e n e und im

Ge-

zu verwenden.

D e r hohe Wirkungsgrad Zusammenhang

mit den

Stromwärmeverlust

bei höchster Fahrgeschwindigkeit

elektrischen

in den

verlust (vergl. Bild 3 u. 4).

Verlusten,

Feldwicklungen

insbesondere

und dem

steht im mit dem

Bürstenübergangs-

—

Mercedes-Elektromobil.

13

-

Bericht VI.

Einzelheiten der Versuchsreihen. Die Einzelheiten der ausgeführten sehr zahlreichen Messungen sowie die zugehörigen Berechnungen

und Begründungen

haben

nur für Fach-

leute und Elektrotechniker dieses Sondergebietes Interesse, weshalb selbst von einer auszugsweisen Wiedergabe der sehr umfangreichen Ergebnisse zunächst

abgesehen

wird.

Es sind hier nur einige Vervollständigungen

zur Übersicht über die Versuchsergebnisse beigefügt.

1. Eingeführte Leistung bei

Vollbelastung

der

verschiedene

Hinterräder

laufen

für

Motordrehzahlen.

Versuchsverfahren Die

Elektromotoren

(siehe Bericht I S. 4 — 6 ) :

auf den

motoren treiben diese Trommeln an.

Prüfstandstrommeln;

die

Die Belastung der Motoren

Wagenerfolgt

durch den Prüfstand, der durch eine Bremsdynamo und einen abgestuften Lampenwiderstand belastet ist. D e r Feldwicklungswiderstand wurde für jeden der Wagenmotoren zu 0,11 Si ermittelt.

Nur beim Arbeiten mit dem 4. Schaltgang fließt durch

jede Feldwicklung die Summe der Ankerstromstärke beider Motoren.

Die

Drehzahlen der Motoren und Räder sind identisch. In den Bildern 5 und 6 ist die eingeführte Leistung L, für den rechten und linken Motor beim Fahren

mit dem 2. bis 5. Schaltgang

dargestellt.

Ihr größter erreichbarer Wert, beim 5. Schaltgang, ohne Überlastung der Batterien und der Motoren, beträgt ungefähr 3 6 0 0 Watt für jeden Motor.

-

Mercedes-Elektromobil.

14

—

B e r i c h t VI.

2. Reibungs- und Eisenverluste der Diese wurden mittelt.

Motoren.

durch Auslaufversuche

für jeden Motor getrennt

er-

Der Wagen wurde zu diesem Zwecke an den Hinterrädern hoch-

gehoben und die Hauptstromerregung

der Wicklungen

in Fremderregung

umgeschaltet,

bei konstanter

Erregerstromstärke

um

die Auslaufkurven

aufnehmen zu können. Bild 7 und 8 zeigen Wagenmotor,

die Auslaufwerte

links die Meßwerte

für

für den rechten und linken

die eingeführte Leistung bei

der

Erregerstromstärke i = 3 1 bezw. 31,5 Ampère, rechts die Auslaufkurven für verschiedene Erregerstromstärken. Aus den Leistungswerten und der zugehörigen Auslaufkurve ergeben sich die

Motorkonstanten für den rechten Motor: C = 0 , 0 6 6 Watt, „

„

linken

„

C = 0,063

„

Die Reibungs- und Eisenverluste für verschiedene Erregerstromstärken sind mit Hilfe der Auslaufkurven und der Motorkonstanten ermittelt. Bild 9 und 10 zeigen die Werte

für den rechten

und linken Motor

in Funktion der Stromstärke bei verschiedenen Motordrehzahlen. Die Reibungs- und Eisenverluste nehmen mit der Drehzahl erheblich zu.

Da aber ihr Wert gegenüber dem Stromwärmeverlust

wicklungen und dem Bürstenübergangsverlust

in den Feld-

nur klein ist, so hat diese

Zunahme nur untergeordnete Bedeutung. Für

die

Grenzgeschwindigkeit

stündlich, entsprechend Verlustsumme führten

für

beide

des

Mercedes-Wagens

von

35

km

minutlich 2 1 5 Umdrehungen des Motors, ist die Motoren

wenig

mehr

als 4 %

der

einge-

E n e r g i e (vergi. Energiediagramme 3 und 4).

Der M o t o r r e i b u n g s v e r l u s t

ist aus den Auslaufkurven ohne

Erregung ermittelt und in den Bildern 11 und 12 in Funktion der Motordrehzahl dargestellt. D e r Verlust ist unabhängig von der Erregung, nimmt mit der D r e h zahl zu und ist sehr klein gegenüber den elektrischen Verlusten.

Mercedes-Elektromobil.

15

Bericht VI.

Eingeführte Leistungen und Auslaufkurven für verschiedene Erreger-Stromstärken der Feldwicklungen des Mercedes-Elektromobils. Bild 7 : Rechter Motor. Eingeführte Leistungen

Umdr.

Auslaufkurven für Erregerstromstärken

i = 31 Amp,

min.

i = 0, 19,6, 31 u. 44 Amp.

&

.Vi

s

Sä

-I.

a> ho vo

"SsS

y

— H—

i i

i »i

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k,a

p i i i

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0

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WflTT 200

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I

>

i\ \ \ ' V A

1 1 1 1 1

/

^ I

^. i! X I

20

;

p \ —

0

1

I. Leistung abzügl. Bürstenübergangsverlust.

1 •

!

N

V i

60

'

! 1 , [ : 1 i

r80

100

120

1*0 SEC

II. Leistung.

Bild 8 : Linker Motor. Eingeführte Leistungen

Umdr.

i = 31,5 Amp,

, I

1

^

—

— •

H

... —! 1 1 1 1 1 1 1 I

j 1 i

f

i = 0, 19,7, 31,5 u. 41 Amp.

6001 1 1 i 1 I

v S>s
•

verschlechtert

Trägheitsmomenten

sich

also

der rotierenden Massen

u m g e k e h r t p r o p o r t i o n a l den Q u a d r a t e n der messer.

proporund

Raddurch-

Außerdem wächst der Einfluß des Motorschwungrades auf die

Wagenbeschleunigung

umgekehrt

triebeübersetzung.

quadratisch

mit

der

Ge-

— 5 —

Büssing-Lastzug.

Bericht VII.

Bild 3.

Schubkräfte der Triebachse und Wagenkräfte.

S c h u b k r ä f t e d e r T r i e b a c h s e auf die

Kettenspanner.

Zwischen der Schubkraft und den Wagenkräften besteht folgende Beziehung:

Durch

Ersatz der

Kräfte K n , W , ,

W l und W v

durch

die

ent-

sprechenden Leistungen in PS ergibt sich: S =

270 r,

L r + U I 4 w\ ^c sin« + 4 K j cos y + (Gt +c oGa) s^ ß

+ vcosVL' Die Teilbeträge der Schubkraft sind also: 270 r,

Kettenspannungen

r

•

+ L , + U )

Lr r + L b y

-I- 4 K

• • • . . kg

Gewichte des Lastzuges

^

Fahrwiderstand des Anhängers

270 „ L, v cos p

kg

270 L v cos uß v

kg

„ ' Windwiderstand

der Vorderräder

.

270 vcosß

Ll

Büssing-Lastzug.

—

6

B e r i c h t VII.

—

Bezeichnungen. (Die

nicht

angegebenen

Bezeichnungen

sind

nach

„Wissenschaftliche

Automobil-

W e r t u n g " B e r i c h t I S e i t e 3 5 u. f. gewählt.)

R . e = Wagenmoment um die Triebachse

in kgm

N = Gewicht am Wagebalken bei ausgeglichenem Wagengewicht

„kg

,-/ N = Gewichtsverminderung

am

Wagebalken

durch

das

Wagenmoment=

»kg Ei

W, = Rollwiderstand der Triebräder, auf r t bezogen,

. . . .

„kg

. . .

„kg

W., = Windwiderstand der Triebräder, auf rj bezogen, Lz^Radnabenleistung

= L

r

3W 5 o"

+

v75

» PS

A = Nutzarbeit des Motors an der Kurbelwelle A s = Überschußarbeit des L a s t z u g e s

„ mkg „ mkg

L s = Überschußleistung des L a s t z u g e s A v = Verlustarbeit der Vorderräder Aa —

„

AL =

„

„

Anhängerräder

„PS „ mkg . .

durch Windwiderstand

c = Wagengeschwindigkeit =

„

^g

» m/sec Q

_

des Motorschwungrades =

r

.

,

wobei i = Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Triebrädern m = Gesamtmasse des Lastzuges 1 = Wirkungsgrad des Getriebes = /¡r =

„

f"" Le

der Triebradbereifung =

J" Lr

H =

„ bahn = tj g 1j r

zwischen

„ mkg „ mkg

v

w, = Winkelgeschwindigkeit der Triebräder =

eis =

..

Motorkupplung

und

Fahr-

-

Büssing-Lastzug.

Bericht VII.

7 —

J = Trägheitsmoment Index von J entsprechend dem zugehörigen w S = Schub der Triebachse auf beide Kettenspanner . . . . G t = Gewicht des Triebwagens Ga — „ „ Anhängers r, = Triebradradius r4 = Radius des getriebenen Kettenkranzes « = Steigungswinkel der Fahrbahn fi = Neigungswinkel der Kettenspanner gegen die Fahrbahn „ „ Ketten gegen den Kettenspanner y—

in cm4 10- |i «kg »kg „kg „ m „ m

W a = Fahrwiderstand des Anhängers =

3,6. 75

. . . .

„kg

W v --

3,6.75

. . . .

„kg

„

WL = Luftwiderstand =

„

Vorderräder 3,6.75

„kg

K = Vorspannung einer Kette ,, , Lr + Lb r,1 3 , 6 . 7 5 K n = Nutzbarer Kettenzug einer Kette = • r^ - • di_ v Lb = Lagerreibung der Hinterräder

„kg , »kg „PS

Büssing-Lastzug.

8

—

Bericht VII.

-

Ergebnisse der Wagenuntersuchung. Hauptergebnisse und ihr Zusammenhang mit den Grundbedingungen des Lastwagenbetriebes. Die Ergebnisse

der Wagenuntersuchung

sind für Motorbetrieb

mit

B e n z o l von 0 , 8 7 3 Dichte und einem unteren Heizwerte von 9 4 6 6 WE/kg ermittelt. Alle Motorleistungen beziehen sich auf den Wirkungsgrad

des Motors.

Nach

wirtschaftlichsten

dem Ergebnisse

suchung sind diese wirtschaftlichsten Leistungen als

die

mit

stungen

erhöhtem Brennstoffverbrauch des Motors.

der Motorunter-

um 5 bis 1 0 %

erreichbaren ist auch

Dementsprechend

kleiner

Höchstlei-

eine Erhöhung

der

ermittelten Wagenleistungen auf Kosten der Wirtschaftlichkeit möglich. Alle Versuchsreihen

sind mit v o l l b e l a d e n e m

Trieb-

und

An-

hängewagen durchgeführt und umfassen den Geschwindigkeitsbereich der 4 Schaltgänge, entsprechend dem Drehzahlbereich des Motors von 3 5 0 bis 1 4 0 0 Umdrehungen minutlich. Für einen

den

praktischen

zulässigen

Fahrbetrieb

Drehzahlbereich

von

hat

350

die bis

Motoruntersuchung 1100

Umdrehungen

minutlich ergeben. Die

Ausdehnung

drehungen

des Motors

Betriebsverhältnisse

der

Versuchsreihen

bietet den Vorteil

im

Gebiete

der

bis

minutlich

einwandfreier Beurteilung

oberen

beziehen sich auf den

von 3 5 0 bis 1 1 0 0 .

Diesem

entsprechen

I. Schaltgang

II. III.

„

IV.

„

normalen

. .

der

der

Schalt-

Drehzahlbereich des Motors

folgende

. 1,6 bis

Fahrgeschwindigkeiten:

5 , 0 km/St

2,9 „ 9,1 . . . . 4,8 „ 15,2 . 6,6

Um-

Geschwindigkeitsgrenzen.

Alle Angaben für den G e s c h w i n d i g k e i t s b e r e i c h gänge

1400

, 20,7

„ „ ,

Büssing-Lastzug

—

9

Bericht VII.

-

Anhänger

Triebwagen

.22 ä1 ts ®

* ' S bo »

a> M> = S Q) W

S •£

o

u| a)sn|ja^ pun us3un)s|8-|

J>

S)

—

eSueS)|eq33

Büssing-Lastzug.

-

10

Bericht VII.

-

Das Fahrdiagramm Bild 4 zeigt für die 4 Schaltgänge: die M o t o r n u t z l e i s t u n g e n

L e (auf dem Motorprüfstande

gemessen), die R a d 1 e i s t u n g e n

Lr,

die T r o m m e l l e i s t u n g e n

Lt,

die W a g e n n u t z l e i s t u n g e n die Ü b e r s c h u ß l e i s t u n g e n

L„, des Triebwagens mit und ohne

Anhänger, außerdem die V e r l u s t e

des

Triebwerks,

die V e r l u s t e

der

Hinterradbereifung,

die V e r l u s t e

der

Vorderräder,

die V e r l u s t e d e s A n h ä n g e r s , sowie (empirisch ermittelt) Das

die V e r l u s t e

durch

Fahrdiagramm

ist

2 6 , 3 km/St.,

entsprechend

bis

Windwiderstand. zu

einer

minutlich

Höchstgeschwindigkeit

von

Motorumdrehungen

beim

1400

4. Schaltgang, aufgestellt. Die für Lastwagen mit Gummibereifung Höchstgeschwindigkeit

von

behördlich

zugelassene

1 6 km/St. ist besonders hervorgehoben.

diese betragen die Teilwerte zahlenmäßig: Motornutzleistung ( 8 5 0 Umdrehungen minutlich)

. 38,8 PS

Radleistung

32,0

„

Trommelleistung

25,7

„

Vorderradverlust

2,2

„

10,2

„

1,0

„

Wagennutzleistung .

23,5

„

Überschußleistung des Triebwagens

22,8

„

12,3

„

Radverlust des vollbeladenen Anhängers Luftwiderstandsverlust des ganzen Lastzuges . . .

„

„

Lastzuges

Für

Büssing-Lastzug.

Die

—

durch

die

11

Eigenverluste

geschwindigkeit

Bericht VII.

—

des

Lastzuges

begrenzte

Höchst-

ergibt sich durch den Schnittpunkt a der L n - und

L„-Kurve zu

2 5 , 8 km/St.,

entsprechend 1 3 7 0 Motordrehungen minutlich. Bei Verminderung

der Anhängerverluste

bezw. geringerer Belastung

rückt die Selbstbegrenzung der Höchstgeschwindigkeit in das Gebiet

un-

zulässig

sich

hoher

Motordrehzahlen.

Hierin

unterscheidet

der Lastwagen grundsätzlich vom Personenwagen: der P e r s o n e n w a g e n hat eine Selbstbegrenzung zulässiger

Motordrehzahlen

Fahrgeschwindigkeit wagen

seiner Höchstgeschwindigkeit

wachsenden

besitzt k e i n e

durch den

im

Bereiche

mit der 3. Potenz der

Luftwiderstandsverlust.

Der

Last-

solche Selbstbegrenzung der Höchstgeschwindig-

keit im Bereiche zulässiger Motordrehzahleix, Der

behördlich

begrenzte, geringe Geschwindigkeitsbereich

bedingt

die Durchbildung des Lastwagens unter dem Gesichtspunkte bestmöglicher Ausnutzung

der

zugelassenen

Höchstgeschwindig-

keiten. Nur durch die Erfüllung dieser Forderung

ist die s c h n e l l e

Be-

förderung von Massengütern auf Straßen, eine der wertvollsten Leistungen der Automobillastzüge, möglich. H i e r d u r c h s i n d folgende 1. Der h ö c h s t e höchste gelassenen

Grundbedingungen

Schaltgang

Überschußleistung

muß so des

Höchstgeschwindigkeit

2. Der n ä c h s t

niedrigere

des S t e i g u n g s v e r m ö g e n s oberen Geschwindigkeitsbereich 3. Die M o t o r l e i s t u n g

gekennzeichnet:

übersetzt sein,

Lastzuges

bei

daß die der

zu-

erreicht wird.

Schaltgang

(Leistungsüberschuß

muß zur Erhöhung bei Steilfahrt) den

bis zur Höchstgeschwindigkeit

umfassen.

muß bis zu dem durch die Wirtschaftlich-

keit begrenzten Höchstwert gesteigert werden. Während keit

bei

P e r s o n e n wagen

die

mit der Ü b e r s c h u ß l e i s t u n g

richtige

Durchbildung des Lastwagens

Höchstgeschwindig-

= 0 zusammenfällt, verlangt die

das Zusammenfallen

geschwindigkeit und höchster Überschußleistung.

von Höchst-

Büssing-Lastzug.

—

12

—

Bericht VII.

Bild 5 zeigt die

Überschußleistungen

des Triebwagens mit und ohne Anhänger.

Bild 5. Überschussleistungen des 35

P S - Büssing - Armeelastzuges

für den T r i e b w a g e n

mit

und ohne

Anhängewagen

beim I., II., III. und IV. Schaltgang. ÜberschuBleistungen des vollbeladenen

Triebwagens beim IV. Schaltgang: o h n e Anhänger

m i t verändertem Anhänger mit untersuchtem Anhänger 2

4

6

8

Obere

10

12

14

16K'r18

50

"

Kurven I, II, III und IV: für den

untere Kurven

•

km/St. Fahrgeschwindigkeit

Triebwagen,

: für den ganzen Lastzug.

16 km/St.: behördlich zugelassene Höchstgeschwindigkeit.

Höchstwerte

der Ü b e r s c h u ß l e i s t u n g

des Triebwagens

mit Anhänger: I. Schaltgang II.

„

III. IV. IV.

„

26,2 PS 24,4

„

„

17,6

„

„

12,6

„

18,0

„

bei verbessertem Anhänger

—

Büssing-Lastzug.

13

Bericht VII.

—

Bild 6 zeigt die s p e z i f i s c h e n

Überschußleistungen,

bezogen auf die Tonne betriebsfertiges Eigengewicht

des Triebwagens mit

und ohne Anhänger für die 4 Schaltgänge.

Bild 6.

Spezifische Überschussleistungen für den T r i e b w a g e n mit und ohne A n h ä n g e w a g e n bei den Schaltgängen I, II, III und IV. IV. Schaltgang CO

a.

Spez. Überschussleistung des

.2 "5

Triebwagens ohne

u CO

Anhänger (IV. Gang) Spez. Überschussleistung des

Trieb- und Anhängewagens (IV. Schaltgang)

0 01 22

CO

Höchstwerte

der s p e z i f i s c h e n

2*

26

km/St. Fahrgeschwindigkeit

Überschußleistungen

des Triebwagens mit Anhänger: I. Schaltgang

4,2 PS/t

II.

«

3,9

„

HI.

„

2,8

„

IV.

„

. . 2,1

„

IV.

„

bei verbessertem Anhänger

Die g r ö ß t e Ü b e r s c h u ß l e i s t u n g gang beträgt unter Berücksichtigung

der

im

. . . .

3,0

„

des Lastzuges beim 4.Schaltfolgenden

nachgewiesenen

erreichbaren Verbesserung des Anhängers . . . 1 8 , 0 P S b e i 16 k m / S t . Höchste Überschußleistung des Lastzuges und Höchstgeschwindigkeit fallen also genau zusammen. Hiermit ist die vorher aufgestellte 1. Grundbedingung bei dem Lastzuge erfüllt; die Übersetzung des IV. Schaltganges ist die erreichbar günstigste.

14

—

Büssing-Lastzug.

—

Bericht VII.

D i e E r f ü l l u n g d e r zweiten B e d i n g u n g w i r d d u r c h

das Steigungsdiagramm (Bild 7) des Lastzuges

nachgewiesen.

Höchstwerte: Triebwagen ohne I. S c h a l t g a n g

.

. .

II.

.

.

.

Ganzer

Anhänger

Lastzug 15,0%

27,6% 14,0%

7,0

%

III.

. . . .

9,0%

4,0

%

IV.

• • • •

6,2%

2,5

%

• • • •

Bild 7.

Steigungsdiagramm. IV. Schaltgans

Steigungen bei vollbeladenem

ho c «2 feo

Triebwagen ohne hänger

An-

(IV. Schaltgang) Steigungen bei vollbeladenem

Trieb- und Anhängewagen (IV. Schaltgang) km/St, Fahrgeschwindigkeit schraffierte Fläche: mit Anhängewagen Kurven: Triebwagen allein. D e r G e s c h w i n d i g k e i t s b e r e i c h d e s III. S c h a l t g a n g e s liegt in den G r e n z e n 4 , 8 und 1 5 , 2 km/St. D i e o b e r e G r e n z e Fällt also a n n ä h e r n d mit d e r H ö c h s t g e s c h w i n d i g k e i t des Lastzuges

zusammen.

Erhöhung

des

Hierdurch

besitzt

d e r L a s t z u g die g e f o r d e r t e

S t e i g u n g s v e r m ö g e n s

im

B e r e i c h e

der

Höchstgeschwindigkeiten. Die

Übersetzung

des

I. S c h a l t g a n g e s

ist d u r c h die B e d i n g u n g

einer

befahrbaren größten Steigung gegeben. Die des

im

D a u e r b e t r i e b e

vollbeladenen

Lastzuges

befahrbare

beträgt

größte

Steigung 15%.

Büssing-Lastzug.

—

15

Wie vorher erwähnt, beziehen

—

B e r i c h t VII.

sich

alle Leistungswerte auf Motor-

leistungen, die bester Wirtschaftlichkeit entsprechen;

auf Kosten höheren

Brennstoffverbrauchs sind also etwas höhere Leistungen erzielbar. Die Übersetzung III. Ganges,

muß

des

nach

II. Schaltganges, als Zwischenstufe dem

Grundsatz

kleinsten

des I. und

Steigungs-

s p r u n g e s von einem Gang zum folgenden bestimmt werden. Diese Abstufung

ist mit dem Übersetzungsverhältnis des II. Schalt-

ganges gut erreicht. 3. Der Nachweis

Grundbedingung:

richtiger

Motorleistung

wird auf Grund

der

Kurve für den

Brennstoffwirkungsgrad

(Bild 8 )

des Motors bei verschiedenen Belastungen und konstanter Drehzahl erbracht. Liegt die Belastung des Motors bei 16 km/St. Höchstgeschwindigkeit in der Ebene im unteren Gebiete des wirtschaftlichen Belastungsbereiches, so ist die Forderung größter Motorleistung bei guter Wirtschaftlichkeit erfüllt.

Bild 8. Brennstoffwirkungsgrad des

«

3 5 PS-Büssing-Motors bei verschiedenen Belastungen. Drehzahl des Motors: 8 3 0 minutlich (konstant). i—•

B

-—i

ioo

Benzolbetrieb.

B: wirtschaftlicher Belastungsbereich

%

Belastung des Motors

Bild 8 zeigt den Brennstoffwirkungsgrad des Motors in Abhängigkeit von der Belastung bei 8 3 0 Motordrehungen minutlich.

Büssing-Lastzug.

—

16

Bericht VII.

-

Höchstwert bei Vollbelastung:

24 %

Brennstoffausnutzung.

Der wirtschaftliche Belastungsbereich des Motors beträgt 5 0 bis 1 0 0 % der Motorvolleistung.

Erst bei Belastungen unter 5 0 % arbeitet der Motor

unwirtschaftlich, was an sich

und im Vergleich zu anderen Motoren ein

sehr günstiges Ergebnis ist. Aus den

ermittelten

Teilverlusten

des Trieb- und verbesserten An-

hängewagens ergibt sich für 16 km/St. Fahrgeschwindigkeit

in der Ebene

mit 2 6 % Getriebe- und 3 4 % Rollverlust der Triebräder 56%

Motorbelastung.

Die M o t o r b e l a s t u n g Wirtschaftlichkeit größe

und

liegt also im unteren Grenzgebiet guter

entspricht

aufgestellten

der

hinsichtlich

Motor-

Grundbedingung. Beziehung zwischen

Motorhöchstleistung

und

höchsterÜberschußleistung

des Lastzuges: Nach dem Fahrdiagramm Bild 4 und den Überschußleistungen Bild 5 liegen

die Motor h ö c h s t leistungen

(Le)

und

die

höchsten

Über-

schußleistungen ( L s ) des Lastzuges für alle Schaltgänge nie bei der gleichen Fahrgeschwindigkeit. Motornutzleistung

Beim IV. Schaltgang zum Beispiel werden die höchste

( 1 5 0 0 Motorrouren)

bei 2 8 km/St. und die

höchste

Überschußleistung des Lastzuges bei 16 km/St. Fahrgeschwindigkeit erreicht. Aus dem

oben

erbrachten

Nachweise günstigster Übersetzung

IV. Schaltganges folgt also, daß b e i höchsten

Sc halt ganges

nutzleistungen Dieses

der

richtiger obere

Übersetzung

Bereieh

nicht ausgenutzt werden

der

des des

Motor-

kann.

auffallende Ergebnis findet seine Erklärung in dem charakte-

ristischen Verlauf der Motornutzleistungs- und der Verlustkurve des Lastzuges in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit. Die M o t o r n u t z l e i s t u n g s k u r v e

aller Automobilmotoren steigt

bis zu einem Höchstwert und fällt nach allmählichem Übergang über diesen Höchstwert wieder zur Nullachse ab. Die V e r l u s t k u r v e Fahrgeschwindigkeit.

d e s L a s t z u g e s steigt stetig mit wachsender

Büssing-Lastzug.

—

17

—

Bericht VII.

Es geht also mit wachsender Fahrgeschwindigkeit der Neigungswinkel zwischen den Tangenten der Motornutzleistungskurve und der Abszissenachse von positiven Werten

über Null

(Höchstleistung)

zu

negativen

Werten über; die Tangentenwinkel der Verlustkurve dagegen wachsen stetig mit wachsender Fahrgeschwindigkeit. Die g r ö ß t e Ü b e r s c h u ß l e i s t u n g eines Schaltganges liegt daher bei der Fahrgeschwindigkeit, bei welcher der positive Neigungswinkel der Motornutzleistungskurve gleich dem der Wagenverlustkurve ist.

Dies ist

aber nur auf dem a u f s t e i g e n d e n Zweige der Motornutzleistungskurve möglich. Für den Zusammenhang zwischen Motor und Wagen folgt daher allgemein: Der

nicht

ausnutzbare

Bereich

l e i s t u n g e n w i r d um so g r ö ß e r , nutzleistungen

und

je

der

Motorhöchst-

je l a n g s a m e r die

schneller

die

mit w a c h s e n d e r F a h r g e s c h w i n d i g k e i t

Motor-

Wagenverluste ansteigen.

BGssing-Lastzug.

-

18

Bericht VII.

—

Das Beschleunigungsvermögen des Lastzuges für die 4 Schaltgänge ist in Bild 9 dargestellt. Höchstwerte: I. Schaltgang . . 0 , 6 m/sec*

III. Schaltgang

II.

IV.

„

• • 0,5

„

. . 0 , 3 4 m/sec 2 . . 0,23

„

Bild 9.

Beschleunigungsvermögen beim I., II., III. und IV. Schaltgang. I.

II.

III.

IV. Schaltgang

c: Einfluss der umlaufenden Räder

fcuO c

faß

b: Einfluss der umlau fendenTriebwerksmassen (Schwungrad)

km/St. Fahrgeschwindigkeit

Ausnutzung der vorhandenen Überschußleistung beim I. Schaltgang: Beschleunigung des Lastzuges (a)

41 % ,

Verlust an Beschleunigung durch das Motorschwungrad (b) »

„

» d i e

. . . .

56 % ,

Wagenräder (c)

3%

der vorhandenen

Überschußleistung.

D e r I. und II. Schaltgang zeigen die Abnahme der Wagenbeschleunigung durch den Einfluß der Laufräder und des Motorschwungrades. Während der Einfluß (c) der acht Laufräder des Lastzuges gering ist, verbraucht die S c h w u n g r a d b e s c h l e u n i g u n g

(b) allein von der

verfügbaren Überschußleistung beim: I. Schaltgang . . . . II.

„

•••

56%, -26%,

D e r Einfluß der Schwungradmasse

III. Schaltgang

. . .

IV.

. . . .

„

.13%, 4 %.

und seine Abhängigkeit von

der

Übersetzung zwischen Motor und Triebrädern ist daher überraschend groß.

-

Büssing-Lastzug.

19 —

Bericht VII.

Die vorstehenden Ergebnisse sind G r e n z w e r t e , welche mit Motorvolleistung vom Augenblick des vollen Einkuppeins ab beim Anfahren erreicht werden. Der Einfluß der Schwungradbeschleunigung auf die Wagenbeschleunigung wächst

proportional

mit

dem

Trägheitsmoment

des Schwungrades und umgekehrt q u a d r a t i s c h setzungsverhältnis

mit

dem

Über-

i zwischen Motor und Triebrädern.

Die G r ö ß e des Schwungradeinflusses ist also auch d u r c h d i e triebeübersetzung bestimmt.

J

und

nicht

nur

durch

Ge-

das Trägheitsmoment

Beispielsweise vermehrt die Übersetzung des I. Schaltganges

[i = 4 / 4 ) die zu beschleunigende Wagenmasse um

1713.J.^.

Für die Verwendung sehr s c h n e i l a u f e n d e r Motoren ergibt sich hieraus: Die höheren Motordrehzahlen des Schnelläufers bedingen entsprechend kleinere Getriebeübersetzungen; der Einfluß der Schwungradmassen

auf

die Wagenbeschleunigung wächst also q u a d r a t i s c h mit der Steigerung der Motordrehzahl. Die bisher mit schnellaufenden Lastwagenmotoren gemachten Erfahrungen stehen hiermit in vollem Einklang. Aus der gewonnenen Erkenntnis ergibt sich die Notwendigkeit, bei Einführung des Schnelläufers als Lastwagenmotor weitgehende Rücksicht auf die d u r c h Ä n d e r u n g Folgeerscheinungen

der

Übersetzung

verursachten

zu nehmen.

Als weitere Nebenwirkung der kleinen Übersetzungen bei Lastwagen ergibt sich: vermehrte (Einkuppeln)

Triebwerksbeanspruchung

infolge

des

großen

beim

Anfahren

Verzögerungsmoments

Schwungradmasse, sowie bei den durch S c h l u p f Unebenheit der Fahrbahn verursachten

der Triebräder

der oder

Geschwindigkeitsunter-

s c h i e d e n zwischen Triebrädern und Motor. Dieser

Übelstand

Zwischengliedes vermindert werden.

kann

durch

(Federung)

Einbau

zwischen

eines Motor

elastischen und

Triebrädern

Büssing-Lastzug.

—

20

—

Bericht VII.

B e i dem B ü s s i n g - Lastzuge sind gefederte

Kettenspanner

als Antriebsfederung eingebaut. 2 1 0 0 kg,

V o r s p a n n u n g einer Feder Federspannung kraft

bei

der

größten

Schub3 6 9 0 kg,

(Bild 10) des I. Schaltganges

entsprechend 16 mm zusätzlichem Federweg.

Bild 10.

Federdiagramm des Kettenspanners beim 3 5 PS-Büssing-Armeelastzug.

drückung der Feder

Die

„gefederte"

Schwungraddrehung,

bezogen

auf 1 cm Federweg,

beträgt beim: I. Schaltgang II.

0,714

III. Schaltgang

„

0,39

IV.

„

Bei

ungefedertem

Antrieb

sind,

0 , 2 3 6

1 Drehung.

0,1721 unter Vernachlässigung

der

Verdrehung der Getriebewellen und der Materialdehnung, die Stöße u n elastisch.

Durch die Federung wird eine u n v o l l k o m m e n

e1a-

Büssing-Lastzug.

—

21

Bericht VII.

—

s t i s c h e Stoßwirkung erreicht, und zwar ist die Elastizität des Stoßes um so größer, je kleiner die Federvorspannung ist, da bis zur Überwindung der Vorspannung der Stoß unelastisch bleibt. Die Federung tretenden Stößen

muß

nach

den

bei der Wagenfahrt

tatsächlich

auf-

so bemessen werden, daß die Stoßenergie vollkommen

von ihr aufgenommen werden kann. Die Wirkung der Antriebsfederung wächst daher mit der gefederten Schwungraddrehung und der gleichzeitigen Energieaufnahme der Federung und sinkt mit größerer Federvorspannung. Die

Energieverteilung

im

Lastzuge

zeigt

das Energiediagramm (Bild 11) für

16 km/St. Fahrgeschwindigkeit,

entsprechend

850

Motordrehungen

minutlich, Motorvolleistung und IV. Schaltgang aufgestellt. Als Ausgangswert des Energiediagramms führte

Brennstoffenergie

suchung,

zu

100%

ist die dem

eingesetzt.

sowie die Verbrauchsmessungen

Die

Motor zuge-

Motorunter-

auf dem Wagenprüfstande

ergaben bei 8 5 0 Motordrehungen minutlich und Volleistung einen Benzolverbrauch von 10,65 kg/St. Aus dem Bilde ergeben sich in Prozenten

der zugeführten Brenn-

stoffenergie: die Verluste im Motor

76 % ,

„ Triebwagen „

Radverluste des Anhängers

„ Luftwiderstandsverluste Die L e i s t u n g e n

9,5 % , 6,5 % , 0,3 % .

betragen:

Motörnutzleistung

24,0%,

Triebwagen-Nutzleistung

14,5%,

Überschußleistung des Triebwagens

14,2%,

„

Lastzuges

7,7 % .

Der weit größte Verlust von 7 6 % tritt also im Motor auf. Im Triebwagen gehen trotz der g r o ß e n A c h s d r ü c k e fangskräfte

und U m -

n u r 9 , 5 % und im Lastzuge nur 1 6 , 3 % der zugeführten

Brennstoffenergie verloren.

Büssing-Lastzug.

-

2 2

Bericht VII.

—

Bild 11.

Energiediagramm des 35 PS-Büssing-Armeelastzuges für 16 km/St. Fahrgeschwindigkeit. 850 Motorumdrehungen minutlich. Energiewert des Benzols 1 0 0 %

Verluste durch.-

Kühlwasser 3 0 %

Abgase, Strahlung, Ladearbeit und Schalldämpfung 42,4%

Motornutzleistung 24,0%

Motorreibung 3 , 6 %

Getriebe 4,2%

Reifen der Triebräder 4 % 14,5/o Vorderräder 1 , 3 %

LeistungsüberschuB des Triebwagens für Anhänger,

Luftwiderstand 0,3

Steigungen und Beschleunigung 1 4 , 2 %

LeistungsüberschuB des Zuges für Steigungen und Beschleunigung 7 , 7 %

Anhängewagen 6,5% Zugeführte Brennstoffmenge 1 0 0 %

— 23 —

Büssing-Lastzug.

Bericht VII.

Bild 12 zeigt

die Brennstoffwirkungsgrade (Triebwagen-Nutzleistung in Prozenten der Brennstoffenergie) für die 4 Schaltgänge. Wirkungsgrade im Bereich der Schaltgänge: I. Schaltgang

. . .

18 bis 1 6 %

II.

»

. . .

17

„

16%

III.

*

• • •

17,5,

14%

IV.

„

. . .

17

130/o

„

Bild 12.

Brennstoffwirkungsgrade beim I., II., III. und IV. Schaltgang, bezogen auf den unteren Heizwert des Benzols ( 1 0 0 % ) .

Wirkungsgrad

,W = 6 3 2 - J j

4

8

a

io

15

14

16

18

so

22

24

¡6 km/St. Fahrgeschwindigkeit

Bericht VII.

— 24 —

Büssing-Lastzug.

Einzelergebnisse der Wagenuntersuchung. Getriebeverluste. Bild 13 ist die graphische Darstellung der in 4 Versuchsreihen ermittelten G e t r i e b e v e r l u s t e

(Kupplung, Schaltgetriebe, Differenzial-

welle, Kette und Hinterradlager) bei L e e r l a u f .

Bild 13.

Getriebeverluste für die Schaltgänge I, II, III und IV. PS

i

17

i

„ II

f-

-*

r

*

f

.J.

J j

St

—

0

Ä

100 {00 100 *00 500 600 7O0 »00 900 1000 1100 UOO 1300 HOO 1500 1600 Motordrehungen mlnutlich

Bild 14 zeigt in Abhängigkeit von der

Fahrgeschwindigkeit

f ü r die 4 Schaltgänge: die G e t r i e b e v e r l u s t e bei „

„

und den V e r l u s t z u w a c h s b e i Die L e e r l a u f v e r l u s t e

Leerlauf, Volleistungen

Leistungsübertragung.

der 4 Schaltgänge weisen in ihrer Ab-

hängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und ihrer G r ö ß e bei den einzelnen Schaltgängen

ähnliche

Merkmale

auf

wie bei Personenwagen,

nämlich

stärkeres als proportionales Anwachsen mit der Fahrgeschwindigkeit.

Der

dargestellte V e r l u s t z u w a c h s bezieht sich auf die Motorvolleistungen. D e r Verlustzuwachs wächst stark

mit kleinerem

Übersetzungsverhältnis

—

Büssing-Lastzug.

25

—

B e r i c h t VII.

infolge der wachsenden Zahn- und Lagerdrücke

und der hierdurch

ver-

minderten Ölschicht zwischen den Berührungsflächen. Hinsichtlich Wärmeabfuhr ist das Schaltgetriebe ausreichend bemessen. Die B e h a r r u n g s t e m p e r a t u r des Ölbades im Getriebekasten betrug bei 3V2 stündigem

Betriebe, Motorvolleistung

und

Fahrgeschwindigkeiten

zwischen 8 und 2 1 km./St. (II., III. und IV. Schaltgang) Bild

. . . .

65

0

C.

14.

Getriebeverluste des 35 PS-Büssing-Armeelastwagens PS 1S

bei L e e r l a u f und Volleistungen für die Schaltgänge

s

: :r

I—IV.

Getriebeverluste bei Volleistungen (IV. Schaltgang)

Zuwachs des Getriebeverlustes bei Motorvolleistungen (IV. Gang)

> a>

Leerlaufverluste des Getriebes für den IV. Schaltgang

es

Zuwachs 39 09

>a> a> j= 0

des Getriebeverlustes bei Motorvolleistungen (IV. Gang)

1

CO 3

Nl

26 km/St. Fahrgeschwindigkeit

Büssing-Lastzug.

—

26

—

Der Wirkungsgrad

Bericht VII.

des

Getriebes

bei Motorvolleistungen ist für die 4 Schaltgänge in Bild 15 dargestellt. Wirkungsgrade im Bereiche des I. Schaltganges II.

„

. .

84

bis 8 2 %

. .

83,5 „ 8 3 %

Bild

III. Schaltganges

. .

8 4 bis 8 0 %

IV.

. .

84

„

„

79%

15.

Wirkungsgrad des Getriebes. Energieübertragung von der Motorkupplung zu den Hinterradfelgen bei Motorvolleistung. 100

0

O

90

c

1 2hO Sb e •I

80

Wirkungsgrad des Getriebes

„

70

60

50

10

12

14

16

1B 20

22

2*

26 km/St. Fahrgeschwindigkeit

Die Lagerreibungsverluste

der

Triebräder

sind in Bild 16 dargestellt. Die Lagerreibungsverluste der Fahrgeschwindigkeit

(Lb-Kurve)

(L b = C . / v ) .

wachsen nur mit der Wurzel

Die Absolutwerte,

2,2 P S

bei

Kugel- oder Rollenlager

für

16 km/St. Fahrgeschwindigkeit,

sind klein.

die Laufräder der Lastwagen

zwecks weiterer Herabsetzung

der

Roll-

verluste erfordern daher vorsichtiges Vorgehen, um Erfolg zu bringen. D e r im Bilde eingetragene L e e r l a u f - G e t r i e b e v e r l u s t gibt über die Größe der Lagerreibung der Triebräder als Teilbetrag des G e triebeverlustes Aufschluß.

27

—

Büssing-Lastzug.

—

Bericht VII.

Bild 16. Lagerreibungsverluste der Hinterräder.

Rollverluste. Entsprechend der Darstellung der Getriebeverluste sind die R o l l Verluste

der

Triebräder

bei Leerlauf und bei Leistungsüber-

tragung in Bild 17 dargestellt, und zwar für alle Schaltgänge: die R o l l v e r l u s t e b e i »

»

»

der V e r l u s t z u w a c h s Die

Rollverluste

bei

Leerlauf, Volleistungen, bei 16

Leistungsübertragung.

km/St.

Fahrgeschwindigkeit

und

IV. Schaltgang betragen: im Leerlauf

4,9 PS,

bei Volleistung (L, = 32 P S ) der Zuwachs (L r = 32 PS) Der L e e r l a u f v e r l u s t schwindigkeit.

. . .

6,4 PS,

. . . .

1,5 PS.

wächst stark mit

wachsender

Fahrge-

Büssing-Lastzug.

—

28

Bericht VII.

—

Bild 17.

Rollverluste der Triebräder des

35

PS-Büssing-Armeelastwagens

bei L e e r l a u f und bei V o l l e i s t u n g e n für die

III.

Der V e r l u s t z u w a c h s

bei Leistungsübertragung ist beim IV. und

Schaltgang

Beim

sehr

gering.

II. und

I. Schaltgang wächst der Verlustzuwachs niedrigen Schaltgängen

in

erheblich

erhöhtem

Maße

beim

infolge der bei den

auftretenden großen Umfangskräfte ( 1 4 2 0 kg pro

Triebrad beim I. Schaltgang und 1,6 km/St.), welche eine Überlastung der äußeren Gummifasern in Richtung der Radtangente herbeiführen.

—

Büssing-Lastzug.

29

—

Bericht VII.

Im Betriebe macht sich diese Überlastung durch das „Radieren" der Bereifung

bemerkbar.

Dies trat während der Versuche beim II. und

wesentlich stärker beim I. Schaltgang auf; beim III. und IV. Schaltgang dagegen war kein „Radieren" wahrnehmbar. Die Wirkungsgrade der

Triebradbereifung

bei Volleistungen sind in Bild 18 für die 4 Schaltgänge dargestellt.

Bild 18.

Wirkungsgrade der Triebradbereifung. Energieübertragung von den Hinterradfelgen zur Fahrbahn bei Motorvolleistungen 100 .= 0> "S w faß CO a

S

80

so

Wirkungsgrad

70

der Bereifung

60

L, -"Lr

50

10

u

16

18

20

23

24

26

100

km/St. Fahrgeschwindigkeit

Die Wirkungsgrade im Bereich der Schaltgänge betragen: I. Schaltgang

81 83

» I"-

»

85

IV.

„

82,5

bis 8 3 % , „

84 o/o,

„ 8 2 „

7 6 o/ 0 .

Die Wirkungsgrade des III. und IV. Schaltganges sinken mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit

infolge des überwiegenden Einflusses des Leer-

laufverlustes. Den

Wirkungsgrad

Fahrbahn Sein Die

Höchstwert Werte

kungsgrade.

zwischen

Motorkupplung

und

zeigt Bild 19. ergeben

beträgt 7 2 % .

sich

als Produkt der Getriebe-

und Rollwir-

— 30 —

Büssing-Lastzug.

Bericht VII.

Bild 1 9 .

Energieübertragung von der Motorkupplung zur Fahrbahn. 100

90 80

?L 70

I

n-

Wirkungsgrad beim IV. Schaltgang

a

—

60 SO

12 H

20

22

Vi

26

km/St. Fahrgeschwindigkeit

Vorderradverluste. Bild 20 stellt die Vorderradverluste (Summe der Roll-, Lagerreibungsund Windverluste) bei verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten dar. Bei 16 km/St. Fahrgeschwindigkeit beträgt der V e r l u s t 2,2 PS. In Anbetracht der großen Achsdrücke sind die Werte gering.

Bild 2 0 .

Vorderradverluste. Rollverlust, Lagerreibung und

Ventilation

km/St. Fahrgeschwindigkeit

Die geringen Vorderradverluste des Büssing-Triebwagens sind auf die gute Abfederung der Vorderachse gegen den Wagenrahmen (Bild 25) zurückzuführen. Die Federung der Achsen gegen den Rahmen beeinflußt in erster Linie die Radverluste (Lagerreibung und Rollverlust) und weniger die Verluste des im Rahmen eingebauten Triebwerks. Bei Unebenheiten der Fahrbahn tritt unvermeidlich eine Änderung

—

Büssing-Lastzug.

der Gewichtsverteilung

31

—

Bericht VII.

auf die 4 Wagenräder

ein.

Dieser

Belastungs-

änderung soll die Wagenfederung entgegenwirken. H a r t e Federung erfüllt nur unvollkommen diesen Zweck; die Federwege sind zu klein, um starke einseitige Radbelastung zu verhüten. zapfendruck, Reifenpressung

und Reifeneindrückung

ebenheiten der Fahrbahn erheblich.

schwanken

Rad-

bei Un-

Die Folge davon sind erhöhte Verluste

der Radlager und der Bereifung. Die von Büssing ausgeführte Z u s a t z f e d e r u n g

der Federdreh-

zapfen stellt eine wesentliche Verbesserung der einfachen Blattfederung dar. Die Federung wird w e i c h e r , die Federwege werden für gleiche Zusatzbelastung größer und verhindern große einseitige Radbelastungen bei unebener Fahrbahn.

Schubkräfte der Triebachse. (Kettenspanner.) D e r größte Schub der Triebachse tritt in Steigungen und bei Motorvolleistungen des 1. Schaltganges auf.

Für diesen sind die auf die Ketten-

spanner

Triebachse

wirkenden

Schubkräfte

der

in

Bild 2 1

dargestellt

(Ermittlung der Teilkräfte: siehe Ermittlungsverfahren). Der Höchstwert der Schubkraft beträgt . . . 7 3 8 0 kg. Hiervon entfallen auf: Nutzspannung

der Triebketten

Vorspannung

„

Fahrwiderstand

5 0 0 0 kg,

„

(Annahme)

der Vorderräder

Gewichtskomponente „

des Triebwagens „ Anhängers

Fahrwiderstand

.

insgesamt

40

„

. 1220

„

. .

des Anhängers . . . .

100 „

840

„

180

„

7 3 8 0 kg.

D e r g r ö ß t e B e t r a g entfällt also auf die Nutzspannung der T r i e b ketten. Für die K e t t e n s p a n n e r 3 6 9 0 kg Bei g e s p e r r t e m

ergibt sich aus der Schubkraft von je

12,5 fache Sicherheit gegen Knickung. Differenzial

auf die Hälfte vermindern.

kann sich die Knicksicherheit

Büssing-Lastzug.

—

32

—

Bericht VII.

Bild 21.

Schubkräfte der Triebachse des

35 PS-Btissing-Armeelastwagens beim I. Schaltgang und größten befahrbaren Steigungen. 8000

6000

Teilkräfte in beiden

Kettenspannern, hervorgerufen durch:

4000

Fahrwiderstand des Anhängers „ der Vorderräder Gewichtskomponente des Anhängers „

des Triebwagens

Vorspannung der Triebketten

2000 Nutzspannung der Triebketten

km/St. Fahrgeschwindigkeit

Bild 22.

2 "-Rollenkette (Zerreißversuch) Maßstab 1 :3.

Büssing-Lastzug.

—

33

Bericht

—

VII.

B e i Lastwagen mit Cardan-, Ritzel- oder Schneckenantrieb vermindert sich die Schubkraft

um die Kettenspannungen, im vorliegenden Falle also

von 7 3 8 0 kg auf 2 2 8 0 kg. Drehmoments

Hingegen

tritt eine erhebliche Reaktion

der Triebräder auf, welche von dem Schubbalken

des

bezw.

einer besonderen Anordnung aufgefangen werden muß. Der

nutzbare

Kettenzug

einer Kette beträgt im Bereiche der 4 Schaltgänge: I. Schaltgang

. 2 5 4 0 bis 1815 kg,

III. Schaltgang

8 3 5 bis 5 9 0 kg,

II.

. 1330

IV.

610

,,

„ 1020

„

h

435

„

B e i Vernachlässigung der zusätzlichen Vorspannung der Kette ergeben sich aus 2 5 4 0 kg Kettenzug folgende Spezifische

Pressung

der

Höchstbeanspruchungen:

Lauffläche

des

Kettenbolzens Größte

3 1 5 kg/qcm

Scherbeanspruchung

des B o l z e n s

Zugbeanspruchung der L a s c h e n

„

1060

„

im Augen-

querschnitt Die Z e r r e i ß f e s t i g k e i t

560

der 2 -Rollenkette wurde durch einen //

Zerreißversuch zu 16 5 0 0 kg ermittelt.

Hieraus ergibt sich für die Kette

bei größter Betriebsbeanspruchung 6| 2 fache Sicherheit, die bei tem

Differenzial

gesperr-

auf die Hälfte verringert wird, wobei

aber die

Adhäsionsgrenze der Triebräder die Erreichung dieser Grenzbeanspruchung verhindern kann.

Bild 23.

Radverluste

des alten

Anhängewagens

mit Eisenbereifung bei verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten PS 12

_|

10

und Gewichten

I I

5500 kg

—h

O 09

^I

4500 kg

|

n n

> 8

10

12

ii

K

a**

y'

14

i i i

des Anhängers.

18

3500 kg 2500 kg

--

SO

St

24

20

*s

® :«

ojx: •t; c i « K «0 09 09

CS-B

km/St. Fahrgeschwindigkeit

Büssing-Lastzug.

-

34

Bericht VII.

—

Radverluste des Anhängewagens. Bild 2 3 zeigt die Radverluste (Roll-, Lagerreibungs- und Windverluste) der 4 Räder des Anhängewagens bei verschiedenen

Fahrgeschwindigkeiten

und konstanten Belastungen. In B i l d 2 4 sind die Radverluste

bei verschiedenen Belastungen und

konstanter Fahrgeschwindigkeit dargestellt. Bild

Radverluste

24.

des alten

Anhängewagens

mit Eisenbereifung bei verschiedenen Belastungen und konstanter Fahrgeschwindigkeit. Eigengewicht des Anhängers

5500 kg Gesamtgewicht des vollbeladenen Anhängers

2 2 7 0 kg

PS i• ä r I ; j ••];

2 0 km/St.

SP

16 km/St

'H r

T

T3

12 km/St,

T r

i.. 2000

k g Gesamtgewicht des Anhängers

R a d v e r 1 u s t e bei 16 km/St. leerer

Anhänger

beladener

Fahrgeschwindigkeit: . . .

Anhänger.

3,4

PS,

. 10,2

„

Die Verluste des vollbeladenen Anhängers sind sehr hoch. Die mit vorhandenen Mitteln e r r e i c h b a r e V e r b e s s e r u n g des Anhängers ist

aus

den Vorderradverlusten

des Triebwagens

(Bild

20)

ersichtlich.

D e r V o r d e r a c h s d r u c k des Triebwagens beträgt 2 5 0 0 kg gegenüber 2 7 5 0 kg beim gleich.

vollbeladenen

Anhänger.

Die

Belastungen

sind

also

annähernd

—

Büssing-Lastzug.

Nach

35

—

Bericht VII.

Bild 2 0 betragen die Vorderradverluste

des Triebwagens

bei

16 km/St. Fahrgeschwindigkeit: 2,2 P S gegenüber 5,1 P S einer Anhängerachse. Demnach

ist also eine

Verminderung

der

Radverluste

des Anhängers um: 5 , 8 P S bezw. 5 7 % möglich. Dieser Mehrverlust

des Anhängers von 5,8 P S bei 16 km/St. Fahr-

geschwindigkeit muß vom Triebwagen mit einem Wirkungsgrad von 6 6 % bestritten werden.

Dies gibt eine verlorene Motornutzleistung von ^

= 8 , 8 P S bezw. 2 3 % .

Aus diesen Werten geht hervor, wie wesentlich die gute Durchbildung des Anhängewagens ist.

Über die B a u a r t

des

untersuchten

Bericht IX Näheres angegeben.

B ü s s i n g - Lastwagens ist in

—

Büssing-Lastzug.

36

—

Bericht VII.

Schlußfolgerungen. Wichtige, bisher ungeklärte Fragen des Lastwagenbaus die Versuchsergebnisse

Beantwortung.

Wert

und

finden

Wirkung

Einzelheiten und ihres Zusammenhangs kommen zum Ausdruck. Erkenntnis

durch der

Richtige

der w i r k l i c h e n Vorgänge und des ganzen Zusammen-

hanges im Lastwagen ist Vorbedingung für zielbewußten Fortschritt. Von wesentlicher Bedeutung sind die Ergebnisse der Untersuchung über die Beziehungen zwischen: G e t r i e b e ü b e r s e t z u n g und Motorstärke

und

Wirtschaftlichkeit,

Motorhöchstleistung

und

Wagenbeschleunigung rung)

und

W a g e n 1 e i s t u n g,

Wirkung

Wagenhöchstleistung,

(Geschwindigkeitssteigeder

rotierenden

Massen.

Außerdem ergeben sich wertvolle Bausteine für die Weiterentwicklung des Lastzuges aus den Einzelergebnissen ü b e r : Getriebeverluste

in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und

übertragener Leistung, Lagerreibung

der

Triebräder,

„Federung"

des

Antriebs,

Schubkraft

der

Triebachse

in Abhängigkeit von Wagen-

gewicht, Wagenleistungen und Verlusten, Rollverluste

in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und über-

tragener Leistung und Verluste

im Anhängewagen.

— 37

Büssing-Lastzug.

Bericht VII.

Motorstärke und Getriebeübersetzung. Die H a u p t v e r s u c h e haben gezeigt, daß die aus den allgemeinen Arbeitsbedingungen für

des

Lastzuges

Motorstärke

und

entwickelten

Grundbedingungen

Getriebeübersetzung

bei

dem

B ü s s i n g - L a s t z u g e gut erfüllt sind. Der

Einbau

stärkerer

Motoren

verschlechtert

die

Wirtschaft-

lichkeit. Schwächere

Motoren

bringen

wirtschaftlich

wenig Erfolg

und

vermindern die Leistungsfähigkeit des Lastzuges. Änderung d e r vorhandenen Übersetzungen ohne gleichzeitige Änder u n g des Motors und des

Wagentriebwerks verschlechtert die Wagen-

leistungen. O h n e Ä n d e r u n g des bestehenden Z u s a m m e n h a n g s zwischen Leistungen und Verlusten kann keine V e r b e s s e r u n g erzielt w e r d e n .

Wagenb eschleunigung. Von Bedeutung für den Kraftfahrzeugbau überhaupt

sind die Ergeb-

nisse hinsichtlich Wagenbeschleunigung. Mehr untersuchten

als

die

Hälfte

Lastzuges

(als

d e r verfügbaren Überschußleistung

Grenzwert)

Schwungradbeschleunigung

geht

beim

verloren, ein

des

I. Schaltgang in

Ergebnis,

wie

es

nach den üblichen Anschauungen nicht a n n ä h e r n d erwartet werden konnte. Hierin

liegt die Ursache

manches

Mißerfolges in d e r Verwendung von

s e h r rasch laufenden Motoren. . Willkürliche

Bemessung

der

Schwungradmassen

des

Motors

kann die Brauchbarkeit einer an sich guten Konstruktion schädigen. In der nachgewiesenen

großen

Wirkung d e r Energieaufnahme

des

Motorschwungrades bei w a c h s e n d e r und d e r Energieabgabe bei abnehmend e r Drehzahl finden praktische Erfahrungen und Betriebsregeln

ihre Be-

gründung: Das schlechte „in Schwung k o m m e n "

d e r Wagen mit Schnelläufern

ist bekannt; die Ursache h i e r f ü r suchte man irrtümlicherweise in kleinerem D r e h m o m e n t des Schnelläufers gegenüber dem Langsamläufer.

—

Büssing-Lastzug.

Zur A u s n u t z u n g

38

—

B e r i c h t VII.

des „ S c h w u n g s "

in S t e i g u n g e n

kann,

wenn f r ü h z e i t i g auf niedrigere Schaltgänge umgeschaltet wird, die volle Ausnutzung der lebendigen

Kraft des Schwungrades

bei dem in der je-

weiligen Steigung „durchziehenden" Schaltgange erreicht werden. Bekannt ist das g e r i n g e A n f a h r v e r m ö g e n

in

Steigungen

und die Fahrerpraxis, in großen Steigungen das Anfahren durch Einkuppeln des mit hohen Drehzahlen laufenden Motors zu erreichen.

Getriebeverluste. Die ermittelten Teilverluste

bei L e e r l a u f

und bei

Leistungs-

ü b e r t r a g u n g zeigen für die im normalen Fahrbetriebe meistbenutzten Schaltgänge III und IV einen

überwiegenden

Einfluß des

Leerlauf-

v e r l u s t e s auf den Getriebewirkungsgrad. D e r Leerlaufverlust ist im wesentlichen „Ventilationsverlust" (Ölwiderstand); es muß daher angestrebt werden, diesen im Triebwerk zu vermindern. den.

Berippte

oder durchbrochene Zahnradkörper sind zu vermei-

Zur Verminderung

Zahnraddurchmesser

der Schaufelwirkung

auf das durch

der Zahnkränze sind die

die Beanspruchung

und den Zahn-

schnitt bedingte kleinste Maß zu beschränken.

Die Federung des Antriebs wird von Fachleuten sehr verschieden insbesondere forderlichen

die großen Massenwirkungen kleinen

werksschonung reichbar ist.

beurteilt.

Getriebeübersetzungen,

hin, die durch

Die Versuchsergebnisse,

bei den im Lastwagenbau erweisen

klar auf die

Trieb-

richtig konstruierte Antriebsfederung

Weiter spricht für g e f e d e r t e n

er-

A n t r i e b der durch Ver-

minderung der Kupplungsreibung und Stoßarbeit erreichbare Energiegewinn und seine Ausnutzung für Wagenbeschleunigung.

Lagerreibung der Triebräder. Die Reibungsverluste lager

der mit Zwischenhülse ausgeführten

Gleit-

sind gering und zeigen ein günstiges Verhalten (geringe Verlust-

zunahme) bei wachsender Fahrgeschwindigkeit.

—

Büssing-Lastzug.

Das Ergebnis

entspricht

folge d e r abgenutzten

39

Bericht VII.

e i n e r Fahrt

B e r e i f u n g bei

den

auf mäßig guter S t r a ß e , Versuchen

da in-

Vertikalbewegungen

d e r W a g e n a c h s e bis zu 15 mm auftraten. Hinsichtlich

Betriebssicherheit

sind

Gleitlager

bei

Stoß-

b e a n s p r u c h u n g allen übrigen Lagerarten überlegen. Für

die

Radlager d e r

Subventionslastzüge

gut ausgebildete G l e i t l a g e r Kugel-

oder

verwendbar.

Rollenlagerung in

Frage

kann

nur

(Lieferungswagen,

Omnibusse)

guten F a h r s t r a ß e n

betrieben werden

defekter L a g e r

geeigneten Reparaturwerkstätten

in

sind daher nur

und

kommen, bei

für

Lastfahrzeuge

welche

lediglich

auf

welchen die Auswechslung jederzeit

möglich

ist.

Rollverluste. D e r Rollverlust

der Vollgummibereifung

von d e r Rollgeschwindigkeit ( L e e r l a u f v e r l u s t ) . bei Leistungsübertragung

ist

sehr

klein,

ist in e r s t e r Linie abhängig Der

Verlustzuwachs

solange

die Tangentialbean-

spruchung d e r B e r e i f u n g die Elastizitätsgrenze d e s G u m m i s n i c h t ü b e r s c h r e i t e t . Die

Bereifung

Arbeitsbedingungen. von

für

die

Lastwagen

arbeitet

G r o ß e R a d d r ü c k e und

ihr a u f g e n o m m e n

Organ

der

werden;

schweren

unter

sehr

schwierigen

g r o ß e Umfangskräfte

müssen

dazu kommt ihre Aufgabe, als federndes

Wagenmassen

Fahrbahn die S t ö ß e in Schwingungen

zu

dienen

und

auf

unebener

umzuformen.

U n t e r diesen Verhältnissen m u ß d e r Reifenverlust als klein angesehen werden.

Anhänger.

Die ermittelten V e r l u s t e an dem (nicht von B ü s s i n g gelieferten) Anhängewagen und die nachgewiesene Möglichkeit, mit bekannten Mitteln eine wesentliche V e r b e s s e r u n g des Anhängers zu e r r e i c h e n , fordern eine g l e i c h wertige

D u r c h b i l d u n g des T r i e b - und Anhängewagens hinsichtlich

reifung

und

Be-

Federung.

Unzulängliche Anhängerkonstruktionen, wie E i s e n b e r e i f u n g d e r R ä d e r mit i h r e r

zerstörenden

Wirkung

auf W a g e n

und

Fahrbahn

oder

unzu-

r e i c h e n d e F e d e r u n g nach Art d e r pferdebespannten L a s t f u h r w e r k e , sind für den G e s c h w i n d i g k e i t s b e r e i c h bis 16 km/St. unzulässig und stehen in W i d e r spruch mit d e r hochwertigen Durchbildung der T r i e b w a g e n .

Büssing-Lastzug.

-

40

-

Bericht

VII.

Selbstbegrenzung der Motordrehzahl. Der im Fahrdiagramm dargestellte Z u s a m m e n h a n g zwischen Leistungen und Verlusten hat ergeben, daß der Lastzug im Gegensatz zum P e r s o n e n wagen k e i n e S e l b s t b e g r e n z u n g

seinerFahrgeschwindig-

k e i t im G e b i e t e z u l ä s s i g e r M o t o r d r e h z a h l e n

besitzt.

Durch diese Möglichkeit erheblicher Geschwindigkeitsüberschreitung wird d e r Z e r s t ö r u n g des Motors Vorschub geleistet. Die praktischen Erfahrungen im Lastwagenbetriebe haben dazu geführt, den Drehzahlbereich des Motors d u r c h begrenzen

ein Hilfsorgan s e l b s t t ä t i g zu

und den Motor g e f ä h r d e n d e D r e h z a h l e r h ö h u n g e n zu verhüten.

Im n o r m a l e n

Drehzahlbereich des M o t o r s darf keine Verschlechte-

rung d e r Motorleistung (durch

Drosselung o d e r dergl.) eintreten.

Mit

Überschreitung des zufässigen Drehzahlbereichs m u ß die Motorvolleistung rasch abfallen, o h n e daß die Regelmäßigkeit des Motorganges gestört wird. Eine brauchbare Selbstbegrenzung d e r Motordrehzahl

ist die

Ein-

wirkung eines pseudoastatischen Regulators auf ein Drosselorgan. Bei dem B ü s s i n g - L a s t z u g e des 21

Motors km/St.,

auf

1100 bis

entspricht einer Drehzahlbegrenzung

1150 T o u r e n

welche hinsichtlich

Betriebs-

eine Fahrgeschwindigkeit

von

und

zu-

Fahrsicherheit

noch

lässig ist. Für m i 1 i t ä r i s c h e Zwecke ist diese erhöhte Fahrgeschwindigkeit von großem Vorteil.

Die behördlich festgesetzte Geschwindigkeitsgrenze

von 16 km/St. verliert im Mobilmachungsfalle ihre B e d e u t u n g ; ist dann ausschließlich die d u r c h Lastzuges Aus

bedingte

diesem

Grunde

die

maßgebend

Betriebssicherheit

Höchstgeschwindigkeit. ist

f ü r Subventionslastzüge

der

waltung die vielfach ausgeführte Selbstbegrenzung auf die

Heeresver-

behördlich

z u g e l a s s e n e Höchstgeschwindigkeit wertlos. Die b e h ö r d l i c h e schwindigkeitsgrenze bedingungen

steht in keinem Z u s a m m e n h a n g

des Lastzuges und

straßen Rechnung.

des

trägt lediglich

Ge-

mit den Betriebs-

der Erhaltung d e r Fahr-

Laboratorium für Kraftfahrzeuge an der

Bericht

Königl. Technischen Hochschule zu Berlin

Untersuchung des

35 PS-Büssing-Motors für den

Armeelastzug

Mit 21 Abbildungen

VIII

Büssing-Motor.

—

J

B e r i c h t VIII.

Untersuchung des 35 PS-Büssing-Motors. Die Motorversuche wurden mit folgenden Brennstoffen durchgeführt: B e n z o l von 0,873 Dichte und 9 4 6 6 WE/kg unterem Heizwert, S c h w e r b e n z i n von 0 , 7 4 6 Dichte und 10373 WE/kg unterem Heizwert, M i t t e l b e n z i n von 0 , 7 0 8 Dichte und 10180 WE/kg unterem Heizwert. Der Motor wurde mit dem normalen B ü s s i n g - V e r g a s e r (Luftquerschnitt an der BrennstofFdüse: 5,3 qcm) bei jeweilig günstigster Vorwärmung der Verbrennungsluft betrieben. teten

gleichzeitig,

und

Beide Magnetzündungen arbei-

die Zündzeitpunkte

praktischen Fahrbetrieb unverändert.

blieben

entsprechend

dem

Die Einstellung war:

erster Apparat:

2 3 ° Kurbelwinkel = 4,8 % Kolbenweg (

zweiter Apparat:

16°

„

=2,3%

„

In Vorversuchen wurde der Motor auf b e s t e

vor

/Totpunkt..

Wirtschaftlich-

k e i t im B e r e i c h g u t e r Z ü n d f ä h i g k e i t d e s G e m i s c h e s

eir.-

reguliert, und zwar durch Querschnittsänderung der Brennstoffdüse. Die

folgenden

Leistungs- und Verbrauchsergebnisse

beziehen

sich

auf diese w i r t s c h a f t l i c h e Einregulierung des Motors. Die

Durchführung

der

Untersuchung

auf

der

Grundlage

wirt-

s c h a f t l i c h e n Motorbetriebs findet ihre Begründung in der ausschließlichen

Verwendung

des

Motors

für Nutzfahrzeuge.

motoren rückt die W i r t s c h a f t l i c h k e i t erste

Linie

der

Betriebsforderungen.

des

Bei

Lastwagen-

Betriebes

Leistungserhöhung

in die

ist nur

auf

Kosten, der Wirtschaftlichkeit erreichbar und nur dann von Bedeutung, wenn der Lastzug vorübergehend Steigungen befahren muß, die mit den wirtschaftlichen Motorleistungen nicht mehr beherrscht werden können. Dieser Übergang von der wirtschaftlichen Leistung zur erreichbaren Höchstleistung ist lediglich

eine Aufgabe der Regulierung, welche von vielen

gegenwärtig üblichen Regulierverfahren nur unvollkommen erfüllt wird.

Büssing-Motor.

—

2

B e r i c h t VIII.

—

Motornutzleistungen, Motornennleistungen, Motorreibungsverlust, Betriebswirkungsgrad. Die

ermittelten Motornutzleistungen

beziehen

sich

auf

den

Motor-

betrieb m i t Auspuffleitung und S c h a l l d ä m p f e r . Bild 2 5

zeigt

Schwerbenzin bei B e n z o l b e t r i e b ,

die

Motornutzleistungen

und M i t t e l b e n z i n ,

bei

Betrieb

mit

Benzol,

f e r n e r die Motornennleistungen

welche sich als S u m m e d e r Motornutzleistung und des

in B i l d 2 6 dargestellten M o t o r r e i b u n g s v e r l u s t e s V D e r g e b e n .

Bild 2 5 .

Leistungen des 3 5 PS-Büssing-Motors bei Betrieb Benzol, Schwerbenzin und Mittelbenzin.

mit

3

—

Büssing-Motor.

—

Bericht VIII.

Bild 26.

Motorreibungsverluste des 35 PS-Btissing-Motors.

Die H ö c h s t l e i s t u n g e n

werden bei minutlich 1 5 0 0 Umdrehungen

des Motors erreicht, und zwar mit: Benzol

49,4 P S ,

Schwerbenzin

. . .

Mittelbenzin . . . . Die

im

praktischen

52,6

„

54,0

„

Betriebe zulässige höchste

Drehzahl

des

B ü s s i n g - M o t o r s ist 1100 Umdrehungen minutlich. Bei höherer Drehgeschwindigkeit wird die Lebensdauer des als Langsamläufer gebauten Motors durch die hohen dynamischen Beanspruchungen des Motortriebwerks und der Steuerung, sowie durch die starken Eigenschwingungen des Motors wesentlich verkürzt. B e i minutlich 1 1 0 0 Motorumdrehungen betragen die leistungen

Motornutz-

für: Benzol Schwerbenzin

44,6 PS, . .

Mittelbenzin . . .

48,5

„

49,5

„

Im Drehzahlbereich 3 5 0 bis 1 1 0 0 Umdrehungen minutlich erreicht der B ü s s i n g-Motor mit Schwerbenzin um 8 % höhere Leistungen als mit Benzol.

—

Büssing-Motor.

Außerdem

ist

die

4

Regelmäßigkeit

-

des

B e r i c h t VIII.

Motorganges

bei

Schwerbenzin

größer als bei Benzol Als h ö c h s t e

Motorleistungen

bei Benzolbetrieb

(auf Kosten

der

Wirtschaftlichkeit) ergab der Büssing-Motor: 3 1 , 5 P S bei 48,0

„

6 0 0 Umdrehungen minutlich,

„ 1100

Durch Q u a 1 i t ä t s regulierung ist also in dem praktisch brauchbaren Drehzahlbereich des Motors eine E r h ö h u n g

der wirtschaftlichen Voll-

leistungen um 5 b i s 1 0 % erzielbar. Bei

den Versuchen

steigert worden.

ist die Motordrehzahl

auf 1 6 2 0

minutlich

ge-

Hierbei hat sich keine Störung, insbesondere kein Trieb-

werksmangel und kein Flattern der Ventile gezeigt. aufwärts trat lediglich

starkes

Rasseln

Von 1 1 0 0 Umdrehungen

des Motors infolge großer Eigen-

schwingungen auf. Die Steigerung der normalen Motordrehzahl leistung war eine scharfe Erprobung triebssicherheit.

Der

den B ü s s i n g - M o t o r

um fast 50°/u bei Von-

des Motors hinsichtlich

seiner B e -

störungsfreie Verlauf dieses Versuchs kennzeichnet als in hohem Grade betriebssicher.

Das Motor-

triebwerk ist sehr reichlich bemessen und entspricht in Güte des Materials und der Ausführung allen an Lastwagenmotoren zu stellenden Anforderungen. Das Ölbad im Kurbelgehäuse erreichte

bei 1 1 0 0 Umdrehungen min.

und Volleistung eine Beharrungstemperatur von 6 9 ° Celsius. Bei Ölmenge

Lastwagenmotoren reichlich

insbesondere

ist die im Motor

umlaufende

zu bemessen, um starke Erwärmung des Ölbades zu

verhindern. Die geringe Fahrgeschwindigkeit der Lastwagen gibt im Gegensatz zu Personenwagen nur geringen Luftzug und damit schlechte Abkühlung des Ölbades im Kurbelkasten des Motors. häuses ist für alle Motoren

Gute Luftbespülung des Motorge-

von großem Wert, sie erhöht die Betriebs-

sicherheit des Triebwerks bei großen Dauerbeanspruchungen. vermindern die Schmierfähigkeit des Öls.

Hohe Temperaturen Öl

wird

zu

dünnflüssig

und bleibt für die großen

genügend widerstandsfähig.

Lagerdrücke

Das nicht

—

Büssing-Motor.

5

—

Bericht VIII.

Bild 27. Kolben des Büssing-Motors nach 2 0 0 0 k.m Versuchsfahrt und 1750 km Prüfstandfahrt.

Wagen und Motor wurden unmittelbar nach Beendigung der Winterversuchsfahrt der Verkehrstruppen untersucht, ohne daß der Motor

aus-

einandergebaut und nachgesehen wurde. Bild 2 7 zeigt einen Kolben des B ü s s i n g - M o t o r s nach Beendigung der Fahrt und der Versuche. D e r Rußansatz ist trotz der langen Betriebsdauer ( 2 0 0 0 Km Versuchsfahrt der Verkehrstruppen und Laboratoriumsversuche) sehr gering. einheitliche Verbrennungsraum,

die gute Zylinderkühlung

Der

und die gute

Verbrennung sind sehr beachtenswert.

Der Betriebswirkungsgrad

(Bild 2 8 )

des B ü s s i n g - M o t o r s beträgt bei 3 5 0 bis 1 1 0 0 Umdrehungen

minutlich

8 8 , 5 bis 8 5 % .

Bild 28. Betriebswirkungsgrad des 35 PS-Büssing-Motors. 80

•

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1 1 1 1 1 1

11001200

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. 100

—

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1*00

isoo

Motordrehungen (minutlich)

Büssing-Motor.

6

—

B e r i c h t VIII.

—

Bild 29. und

Spezifische Leistungen und Verluste mittlere Arbeitsdrücke des 3 5 PS-Büssing-Motors. Normaler Drehzahlbereich

—

Spez. Nutzleistung bei Betrieb

mit:

Mittelbenzin Schwerbenzin Benzol Mittl. Drücke bei Benzolbetrieb bez. a u f die Nennleistung bez. auf die Nutzleistung

Spez. Motorreibungsverlust

100

200

400

600

800

n o o 1200

IOOO

i « o o Motordrehungen (minutlich)

1400

Spezifische Leistungen und Verluste Die Benzol, leren

spezifischen

Nutzleistungen

S c h w e r b e n z i n

Hubvolumen)

und M i t t e l b e n z i n

spezifischen Arbeitsdrücke,

zogen, gelten für

(PS/Liter

a u f die N u t z -

(Bild 29).

und

ermittelt.

D i e mittbe-

Benzol.

1 1 0 0 M o t o r u m d r e h u n g e n minutlich

. . . .

„

„

„

„

„

Schwerbenzin

„

„

„

„

„

Mittelbenzin

spezifischen

6,9 .

. .

der spezifische Motorreibungsverlust höchsten

dar.

betragen

die s p e z i f i s c h e n Nutzleistungen L s p für B e n z o l

Die

für

Nennleistungen

D i e Vsp-Kurve stellt den s p e z i f i s c h e n M o t o r r e i b u n g s v e r l u s t Bei

sind

PS/Liter,

7,55 „

„

7,7

„

„

1,2

Nutzleistungen

w e r d e n bei 1 5 0 0

d r e h u n g e n minutlich e r r e i c h t , und z w a r f ü r : Benzol

7,7

PS/Liter,

Schwerbenzin

8,2

„

Mittelbenzin

8,4

„

„ Um-

Büssing-Motor.

—

Die Höchstwerte

7

—

B e r i c h t VIII.

können also nur bei Überschreitung des normalen

Drehzahlbereichs erreicht werden. Hierin

liegt der wesentlichste

und Schnelläufer.

Unterschied zwischen Langsamläufer

D e r Leistungsbereich des Langsamläufers überschreitet

seinen normalen Drehzahlbereich, beim Schnelläufer dagegen fallen Motorhöchstleistungen und praktisch brauchbarer Drehzahlbereich zusammen. Die spezifischen Motorreibungsverluste

des B ü s s i n g - Motors sind,

mit den Verlusten anderer Motoren verglichen, gering. Die mittleren spezifischen Arbeitsdrücke

sind für Benzolbetrieb bei

1 1 0 0 Motorumdrehungen minutlich: Pi — 6,7 kg/qcm, bezogen auf die Nennleistung, Pe = 5,7

„

„

„

Nutzleistung.

Brennstoffverbrauch und Wirtschaftlichkeit des

35

PS-Büssing-Motors.

Bild 3 0 stellt den g e s a m t e n

und den s p e z i f i s c h e n

Benzol-

verbrauch bei Motorvolleistungen dar. Bei 3 5 0 bis 1100 Motorumdrehungen minutlich beträgt der spezifische Benzolverbrauch für die Nutz-PS-St. . . . 0 , 2 6 — 0 , 2 7 5 kg, „

„

Nenn-PS-St..

. . 0,23 - 0 , 2 4

„

Bild 30.

Benzolverbrauch des 35 PS-Büssing-Motors. bo

kg

Je

«

BenzolVerbrauch B,

12

in der Stunde

10 r"1

to bü ~ l

co o CM O .n in

cm 10 0)

05 t S c «g QJ

CO

O) IM

e a> "O

a> o> e

0)

a>

c

>0>

"S c/D

E 00 CO CS

— 17 —

Schiebermotoren.

Bericht X.

den Ein- und Auslaß sind im Steuerungsdiagramm durch vertikale Schraffierung hervorgehoben. Kennzeichnend für diese Steuerung ist: 1. Der E i n l a ß b e g i n n wird durch die obere Kante des Einlaßschlitzes vom Innenschieber und durch die untere Kante des Einlaßschlitzes vom Außenschieber

gesteuert.

Bei weiterer Drehung der Kurbel geht

der

Innenschieber nach oben, der Außenschieber nach unten, wodurch zunehmende Durchströmungsquerschnitte frei werden.

Ungefähr in der Mitte

des Einlaßhubs ist während eines kurzen Hubteils auch die Unterkante des Zylinderkanals an der Steuerung beteiligt, außerdem die untere Deckelkante, und zwar von ungefähr Mitte des Hubs bis Ende des Einlasses. 2. Der E i n l a ß s c h l u ß wird gesteuert: durch die untere Kante des Einlaßschlitzes vom Innenschieber und die Deckelunterkante. 3. und 4. Während des Verdichtungs- und Verbrennungshubes alle Kanäle geschlossen.

Hierbei nehmen

die Dichtungswege

sind

(Über-

deckungslängen) mit steigendem Druck im Zylinder zu. Das

Abdichten

während

dieser

Zeit

wird

dadurch

erreicht,

daß die untere Kante des Deckels mit einem federnden Dichtungsring versehen wird (Bild 70), der die Schlitze des Innenschiebers vom Zylinderinnern trennt. 5. Der A u s l a ß b e g i n n wird gesteuert: durch die Unterkante des Deckels und die Unterkante des Auslaßschlitzes des Innenschiebers. Außenschieber gestattet hierbei das Ausströmen.

Der

Bei der weiteren Bewe-

gung werden immer größere Durchströmungsquerschnitte frei. Nach etwa dem ersten Viertel des Auslaßhubes beginnen die Oberkante des Auslaßschlitzes des Außenschiebers und die Unterkante des Auslaßkanals im Zylinder die Größe der Durchströmungsquerschnitte zu bestimmen ; ebenso bestimmen sie den S c h l u ß

des

Auslasses

am

Hubende des Kolbens. Bei den hier dargestellten Verhältnissen fällt Auslaßschluß und Einlaßbeginn im Hubende des Kolbens zusammen, entsprechend etwa 2 0 % Nacheinströmen und 3 0 % Vorausströmen.

Schiebermotoren.

—

B e r i c h t X.

18

Durch Versetzen der Schlitze in den Schiebern und im Zylinder und durch Änderung der Kanalbreiten oder der Phasenverschiebung der Steuerkurbeln kann jeder einzelne Steuerpunkt unabhängig von den andern beeinflußt werden, und es kann beliebige Nacheinströmung und Vorausströmung oder Voreinströmung und Nachausströmung erreicht oder auch ein beliebig großer unwirksamer „toter" Weg zwischen die einzelnen Steuerpunkte gelegt werden. — Die zahlreichen Zweischiebersteuerungen, Steuerung

hervorgerufen

die durch

die K n i g h t -

wurden, sind von dieser nur unwesentlich ver-

schieden. Nach dem Vorbilde der Ventilsteuerungen wurde versucht,

Schieber

zwangläufig zu öffnen und durch besondere Kraft zu schließen, aber ohne nennenswerten

Erfolg, weil

für hohe

Drehzahlen

die

Massenbewegung

der Schieber schwer beherrschbar, die Schlußkraft zu groß wird. Die E i n s c h i e b e r s t e u e r u n g e n den Wegfall eines Schiebers.

bezwecken Vereinfachung durch

Dies führt aber zu bestimmten Abhängig-

keiten und Schwierigkeiten. Zwangläufige

Steuerung

eines Schiebers

für den Viertakt

erfordert Doppelbewegung, die im Schieberantrieb zusammengesetzt wird. Hierbei läßt sich solcher kinematische Zusammenhang erreichen, daß

der

Schieber

und

während

Einlaß) rasch

zweier aufeinanderfolgender Kolbenhübe (Auslaß

aus seiner höchsten Lage in die tiefste gelangt und hierauf

in den beiden folgenden Arbeitsabschnitten des Viertakts (Verdichtung und Verbrennung), während deren

der „Totgang"

der Steuerung erforderlich

ist, der Schieber in einer Mittelstellung nahezu stillsteht, d. h. geringe B e wegung ohne Steuerungswirkung erfährt.

Das schematische

Bild 2

zeigt

das Wesentliche. Während

des Totgangs

muß eine ausreichend große S c h i e b e r -

ü b e r d e c k u n g zwischen den Schiebern und Zylinderkanälen geschaffen werden, deren möglich Auslasses

ist.

praktische Durch

diese

und zu Beginn

Ausführung wohl nur durch Dichtungsüberdeckung

federnde

Ringe

entsteht am Ende des

des Einlasses ein unwirksamer Weg, während

dessen der Zylinder von den Kanälen abgesperrt ist.

Schiebermotoren.

19 —

Bericht X.

20

Schiebermotoren.

Bericht X.

Kennzeichnend für die meisten dieser Steuerungen ist, insbesondere für ihren Entwurf oder ihre Einstellung, daß bei jeder Änderung eines Steuerpunktes sich gleichzeitig alle übrigen ändern, also die vorerwähnte A b h ä n g i g k e i t eintritt, daher solche Steuerungen stets längeres Probieren erfordern, bis die günstigsten Steuerungsverhältnisse getroffen sind. Anstelle eines zwischen

Kolben

und Zylinder angeordneten Rohr-

schiebers kann auch ein Kolbenschieber im Zylinderdeckel oder seitlich angeordnet

werden.

In solchem Falle werden

die Abmessungen

des

Steuerungsschiebers vom Zylinderdurchmesser unabhängig und wird gute Zugänglichkeit erreicht. Bei Einschiebersteuerungen kann die Doppelbewegung vermieden und die zwangläufige Bewegung des Schiebers nur von einer mit halber Drehzahl der Kurbelwelle umlaufenden Steuerwelle aus abgeleitet werden, wenn der Arbeitskolben des Motors z. B. zur Steuerung des Einlasses mitherangezogen wird.

Die Einlaßkanäle müssen dann um eine fast dem Kolben-

hube gleiche Strecke von den Auslaßkanälen getrennt angeordnet und fast während des ganzen Saughubes geschlossen gehalten werden. Die Einströmung des Gemisches beginnt erst gegen Ende des Saughubes mit großem Unterdruck und endet ungefähr um den gleichen Kolbenweg nach dem Totpunkte, wie der Einlaß vor dem Totpunkte beginnt. Bei dieser Ausführungsform müssen aber verschiedene Nachteile in den Kauf genommen werden, wie kürzere Einlaßzeit (nur ungefähr halb so groß wie bei den üblichen Steuerungsarten) und Verschiebung des Einlasses, während das Einströmen bei einem wesentlich größeren Unterdruck, also mit größerer Geschwindigkeit als sonst und mit größerem Arbeitsverlust erfolgt. Umlaufende D r e h s c h i e b e r ergeben einfaches Steuerungstriebwerk. Es

fehlt

aber die Möglichkeit des s e l b s t t ä t i g e n

Dauerbetriebe,

so daß

eine

Dichtens

im

erfolgreiche Ausführungsform mit Dreh-

schiebern noch nicht erreicht worden ist.

Die Anpreisungen mehrerer

französischer und amerikanischer Ausführungen ändern hieran nichts.

Im

Dampfmaschinenbau haben die Drehschieber mit dem geduldigsten aller Kraftmittel keinerlei Erfolg errungen.

Schiebermotoren.

—

21

B e r i c h t X.

III. Versuchsplan. Die umlaufenden Urteile Für und gegen die Schiebermotoren beruhen nur auf Meinungen und Behauptungen, nicht auf planmäßigen Beobachtungen und Versuchen.

Soweit solche Urteile auf Fahrbeobachtungen

beruhen,

können sie nur subjektiver Natur sein und lauten bei gleichen Objekten sehr verschieden; sie beruhen meist nur auf

Zufallserfahrungen,

worunter jede Deutung von Tatsachen zu verstehen ist, die den wirklichen Zusammenhang von Ursache und Wirkung nicht richtig oder nicht vollständig angibt. Es wäre ein ungangbarer Weg, bloße Meinungen durch wissenschaftliche Versuche bekräftigen oder widerlegen zu wollen.

Die meisten Be-

hauptungen rühren auch von Interessenten anderer Konstruktionen her. Es muß unabhängig von vorausbestimmten Auffassungen und Gesichtspunkten durch planmäßige Versuche Wirkung und Wert der

Schieber-

und V e n t i 1 m o t o r e n festgestellt werden, auch unbekümmert

darum,

ob sich hierdurch die einzelnen Streitfragen entscheiden lassen oder nicht. Gegenüber dem Vielerlei widersprechender Meinungen von Fachleuten und Automobilisten können nur umfassende

Vergleichsversuche

Klärung bringen, die bisher in gründlicher Weise noch

nicht durchge-

führt worden sind. Die notwendigen Vergleiche durch Probe f a h r t e n

mit verschiede-

nen Motoren erreichen zu wollen, ist auch bei planmäßigem Vorgehen aussichtsslos, da während der Fahrt nichts Wesentliches verändert und nichts hinsichtlich Ursache und Wirkung ausreichend zergliedert werden kann.

Hierfür gilt, was im Berichte I über Wagenwertung durch Probe-

fahrten gesagt ist.

Nur durch u m f a s s e n d e

Vergleichsversuche

Schiebermotoren.

—

22

B e r i c h t X.

—

unter gleichen Betriebsbedingungen lassen sich alle Motor- und Steuerungseigenschaften objektiv und ausreichend vollständig feststellen. Die Frage war zunächst, welche Motoren zum Vergleiche herangezogen werden sollten. Es schien gerechtfertigt, S c h i e b e r motoren

n e u e s t e r Bauart zu

wählen, wie sie 1911 auf dem Markte waren, und sie mit ä l t e r e n

Ventil-

motoren zu vergleichen, Ventilmotoren vom J a h r e 1 9 0 9, wie sie bei der Prinz

Heinrich-Fahrt

versuchen

zu

wählen,

weil

1 9 1 0 benutzt wurden, zu den Vergleichsdie

Schiebermotoren

bei

ihrem

mit den Motoren dieser Zeit in Wettbewerb getreten sind.

Auftreten

Solcher V e r -

gleich ist für die Ventilmotoren ungünstig, denn diese haben gerade in den letzten J a h r e n viele wertvolle Vervollkommnungen erfahren.

Mehr als zwei

J a h r e des Fortschritts sind daher für den Ventilmotor zunächst nicht

be-

rücksichtigt. Erst

nach

Untersuchung

dieser älteren Ventilmotoren

sind

solche

neuester Bauart, die 1 9 1 2 auf den Markt gebracht und schon unter dem Einfluß

der Schiebermotoren verbessert

wurden,

zum Vergleich

heran-

gezogen worden. Die Vergleichsversuche mußten sich notwendig sehr umfangreich und mühevoll gestalten.

Es lag nahe, sie auf allgemein wissenschaftliche Zwecke

auszudehnen

zu versuchen,

und

Motorsteuerungen

überhaupt

die

Grundlagen

der

wissenschaftlich klarzustellen.

Die zahlreichenVersuche über Automobilmotoren in den Fabriken bieten dafür keine geeigneten Unterlagen, weil sie im wesentlichen über Leistungserprobungen

unter verschiedenen

Belastungen

und Regulierungen

nicht

hinausgehen. Die Fachliteratur ist übervoll von Berichten über umfangreiche Dampfmaschinen- und Verbrennungsmaschinen-Untersuchungen:

einmalige Fest-

stellungen von Höchstleistung und Mindestverbrauch unter günstigen Ausnahmezuständen, außerhalb des normalen Betriebs, die keinen

Betriebswert

nur irreführend sind.

Paradeversuche,

besitzen, daher für die wirtschaftliche Wertung

—

Schiebermotoren.

23

—

B e r i c h t X.

Über die Einseitigkeit und Unwissenschaftlichkeit solcher Parade- und „ A b n a h m e " - V e r s u c h e und die dafür aufgestellten „Normen" ist Näheres schon im Bericht V S. 2 5 u. f. gesagt. In den 8 0 er J a h r e n sind amerikanische Kleindampfmaschinen untersucht worden, um die mechanischen Verluste Steuerungsteile Erkenntnis

festzustellen.

Hierdurch

durch die Triebwerks- und

wurden

wertvolle Beiträge zur

der Teilverluste geliefert und u. a. festgestellt, daß wichtige

Betriebsteile kaum so viel Tausendstel an mechanischen Verlusten ergeben, als landläufig Hundertstel angenommen wurden. Die Steuerung ist stets nur Mittel zum Zweck.

Die Ladung und Ent-

ladung des Arbeitszylinders und die dabei erzielte Wirkung ist das Wesentliche. Es handelt sich daher nicht allein Steuerung, sondern

um die mechanischen Verluste in der

um die Wirkung der Steuerung

überhaupt

und um

ist in neuerer Zeit

erweitert

die Fortschrittsmöglichkeiten. Die worden

Kenntnis durch

der Steuerungswirkung

die Ermittlung der Strömungsverhältnisse und -Verluste in

Dampf- und Gasmaschinensteuerungen. versuche, umständlich maschinen

Es fehlen

aber

Vergleichs-

die anscheinend den Bearbeitern dieser Gebiete bisher zu waren. Volumetrische

nicht durchgeführt

Messungen

sind z. B .

bei

Großgas-

worden, weil eingehende Versuche

inner-

halb des normalen Betriebs zu betriebstörend und zu kostspielig sind. Außerdem ist auch der maßgebende Zusammenhang Betriebszuständen

festzustellen.

Veränderungen

mit

bestimmten

des

Betriebszu-

standes bei Versuchen an Großmaschinen sind aber sehr umständlich und betriebstörend.

Nur bei Kleinmaschinen

diese Schwierigkeiten

beherrscht

werden

und Automobilmotoren

können

und kann der jeweilige

Prüf-

zustand genau mit den Betriebszuständen übereinstimmen. Nur mühevolle planmäßige V e r g l e i c h s v e r s u c h e

führen

zum

Ziel, und großer Umfang und große Kosten der Versuche werden unvermeidlich. — Auf das Nächstliegende, auf die Teilnahme der I n d u s t r i e an diesen Versuchen

zwecks Kostenverminderung

konnte nicht gerechnet

werden,

weil die Fabriken, die hier in Betracht kommen konnten, jede für sich mit

24

Schiebermotoren.

B e r i c h t X.

reichsten Mitteln die Schiebermotoren studierten, um selbst einen neuen Motor herauszubringen

oder doch dazu bereit zu sein.

Die Kosten, die

hierbei verausgabt wurden, betragen mehr als das Hundertfache der Kosten von planmäßigen wissenschaftlichen Versuchen! Dann erwuchsen Versuchsmaschinen

besondere Schwierigkeiten

für das Laboratorium.

in der Beschaffung der

Die e n g 1 i s c h e n

Daim-

l e r w e r k e und ihre Vertretungen sowie andere Schiebermotoren bauende Fabriken weigerten sich, Motoren

zu verkaufen und wollten

nur ganze

Wagen liefern, zu deren Beschaffung aber dem Laboratorium

die Mittel

fehlen.

Das an Automobilklubs gerichtete Ersuchen, Versuchswagen

vermitteln, ist gleichfalls erfolglos geblieben. Gesellschaft

in Untertürkheim

Die

zu

Daimler-Motoren-

hat später einen Schiebermotor ge-

liefert, der schon der Fabrik zu Versuchszwecken gedient hatte.

Dieser

Motor mußte aber erst in der Triebwerkschmierung abgeändert werden, bevor er für Dauerversuche geeignet war.

Durch diese Behinderungen ist

unvermeidlich viel Zeit verloren gegangen; sonst hätte der Bericht über die Versuchsergebnisse

schon viel f r ü h e r veröffentlicht werden

können.

Schließlich ist es den Bemühungen des Laboratoriumsvorstehers gelungen, neue e n g l i s c h e

40 P S - D a i m l e r - K n i g h t -

und deutsche

40 P S - M e r c e d e s - K n i g h t - M o t o r e n sowie die dazugehörigen Wagen, Bauart 1912, zu beschaffen. Außerdem war es möglich, mit diesen und anderen Wagen sowohl mit Schieber- als mit Ventilmotoren

zahlreiche Vergleichsfahrten

auszu-

führen. Für die V e r g l e i c h s v e r s u c h e

im Laboratorium f ü r Kraftfahr-

zeuge haben die dort vorhandenen älteren A d l e r - und motoren u n d - W a g e n

gedient.

Benz-Ventil-

Zum Schluß wurden neueste

Adler-

Motoren zu den Vergleichsversuchen herangezogen. Die Versuche

mit

wegen der Erprobung

den

neuesten

Benz-Motoren

des Armeelastzugs

konnten jedoch

im Laboratorium

Veröffentlichung nicht m e h r zum Abschluß gebracht werden.

vor

dieser

Die Ergeb-

nisse werden daher später veröffentlicht. Alle diese Versuche mit Motoren und Wagen haben so übereinstimmenden Aufschluß über Ursachen und Wirkungen, über Vorzüge und Mängel

Schiebermotoren.

—

25

der Schieber- und Ventilsteuerungen

Bericht X.

-

und über alles Grundsätzliche

er-

geben, daß weitere Versuche mit Schieber- und Ventilmotoren, die nach Beendigung der Versuche angeboten wurden, für den vorliegenden Zweck nicht

mehr

notwendig

waren.

Die Versuche

sollen

erst

später

zum

Zwecke der Vervollständigung der Grundlagen der Motorsteuerungen fortgesetzt werden.

Schiebermotoren.

—

26

—

B e r i c h t X.

Mercedes-Knight-Motor

Bild 3 .

auf dem Prüfstande mit Pendelgehäuse.

IV.

Versuchsverfahren.

D i e V e r s u c h e sind in ungewöhnlicher Ausdehnung v o r g e n o m m e n und auf alle

praktisch

und

wissenschaftlich

wesentlichen

Einzelheiten

unter

B e r ü c k s i c h t i g u n g aller ä u ß e r e n Einflüsse erstreckt worden — was ü b e r den v o r l i e g e n d e n V e r g l e i c h s z w e c k weit hinausgeht —, weil beabsichtigt ist, die Versuche lagen

planmäßig auf die wissenschaftliche Feststellung

der

Motorsteuerungen

S c h i e b e r - und Ventilmotoren

genügt

Grund-

auszudehnen.

F ü r den zunächst vorliegenden begrenzten Zweck des der

der

Vergleichs

zur Kennzeichnung der thermi-

schen V e r h ä l t n i s s e : d e r B r e n n s t o f f v e r b r a u c h , die K ü h l w a s s e r w ä r m e und im b e s o n d e r e n d e r W ä r m e f l u ß in den S c h i e b e r m o t o r e n , während für die B e urteilung das

des

unter

ausreicht. Die

Einströmvorgangs,

gleichen Verhältnissen Damit

sind

aus

den

bestimmte

der

jeweiligen

Steuerung,

Ladeluftvolumen

vollständig

gleichzeitig V e r g a s e r und Rohrleitung mitgewertet.

zur weiteren W e r t u n g

steuerungen

als W i r k u n g

der

Ladefähigkeit

der v e r s c h i e d e n e n M o t o r -

ermittelten Ladegewichten von B r e n n s t o f f und V e r -

27

—

Schiebermotoren.

—

Bericht X.

brennungsluft usw. zu bestimmenden Lieferungsgrade, Strömungsgeschwindigkeiten, Widerstände und andere Wertungsgrößen werden dem späteren Berichte vorbehalten. Die zu untersuchenden den Prüfständen dynamo betrieben

und zu vergleichenden Motoren wurden auf

des Laboratoriums und Leistungen

unter Belastung

und Widerstände

durch

eine B r e m s -

elektrisch gemessen.

Die Einzelheiten des Versuchsverfahrens sind in „ W i s s e n s c h a f t l i c h e Automobilwertung"

Bericht I Seite 2 0 u. f. angegeben.

Bild 3 zeigt einen M e r c e d e s - K n i g h t - S c h i e b e r m o t o r ( 1 0 0 mm Zylinderdurchmesser, 130 mm Hub) auf einem Bremsdynamo-Prüfstande mit

Pendelgehäuse,

dessen

Drehmoment

unmittelbar durch

eine

Meß-

dose gemessen werden kann. Der Benzinverbrauch Benzinwage bestimmt.

wird durch die am Wandpfeiler

angebrachte

Der Motor ist genau ausgerichtet und ausgeglichen

und durch eine nachgiebige Welle mit Doppelgelenk mit der Bremsdynamo verbunden.

Die Dynamomaschine ist auf Motorbetrieb schaltbar, um die

Eigenverluste

des Motors

bestimmen

und das Andrehen rasch elektrisch

bewirken zu können. Die Auspuffgase werden mittels eines biegsamen Metallschlauchs abgesaugt.

Hierzu

Exhaustor.

dient ein

unter Flur befindlicher elektrisch getriebener

Der Saugquerschnitt ist im ganzen Bereich der Absaugung so

groß, daß kein meßbarer Gegendruck, von der Ableitung der Auspuffgase herrührend, auf den Motor zurückwirken kann.

Der Widerstand des gemein-

samen Auspuffrohrs aus jedem Motorzylinder gehört zum Motor. Für die volumetrische Messung der vom Motor verbrauchten Verbrennungsluft, Haupt- und Zusatzluft,

dient die rechts von der Schalttafel

vor dem Fenster liegende geeichte Meßuhr mit vorgeschaltetem Ausgleichbehälter. Als Brennstoff wurde bei allen Untersuchungen

Benzin

von

0,708

Dichte mit einem unteren Heizwert von 10 180 W E für 1 kg benutzt. Die Vergaser aller untersuchten Motoren

wurden so eingestellt,

daß

für jede Motordrehzahl das hinsichtlich L e i s t u n g günstigste Mischungsverhältnis einreguliert

und daß für den ganzen Drehzahlbereich

stets die

höchste erreichbare V o 11 e i s t u n g ermittelt wurde. B e i dem englischen

Schiebermotoren.

—

28

—

B e r i c h t X.

D a i m l e r - K n i g h t-Motor wurde derLuftquerschnitt unverändert gelassen und nur der günstigste Düsenquerschnitt eingestellt, weil bei diesem Motor die Querschnitte zwischen Vergaser

und Motorzylindern

wegen der Be-

triebssicherheit des Motors bestimmte sind. Alle Leistungen wurden gemessen nach Einstellung der Zündung auf den g ü n s t i g s t e n Zeitpunkt für die jeweilige Umdrehungszahl. Zur Sicherstellung gegen zufällige Fehler wurden mit jedem Motor mindestens

sechs

Versuchsreihen

durchgeführt.

Durch diese

wurden

im wesentlichen ermittelt: 1. die M o t o r - N u t z l e i s t u n g e n , die

Kühlwasserwärme

und

der

Benzinverbrauch,

die

angesaugte

Verbren-

nung s 1 u ft im gesamten Bereiche der Motordrehzahlen; 2. die M o t o r r e i b u n g s v e r l u s t e

mit und ohne Kompression

in den Motorzylindern im gesamten Bereiche der Motordrehzahlen; 3. der E n e r g i e v e r b r a u c h

der S t e u e r u n g

bei Motor-Voll-

leistungen im gesamten Bereiche der Motordrehzahlen; 4. der D r u c k v e r l a u f im Motorzylinder v o r u n d h i n t e r

dem

S t e u e r u n g s o r g a n während des Saughubes bei verschiedenen Motordrehzahlen und Volleistung; 5. die Ergebnisse

eines

lOstündigen

Dauerversuchs

bei

Motor-Volleistung und 1600 Umdrehungen minutlich, d e r Ö l . v e r b r a u c h und die

Öltemperatur;

6. der g e o m e t r i s c h e

Zusammenhang

der

Steuerung

und der Kanaleröffnungen der Steuerungen unter Berücksichtigung der Schränkung des seitlich liegenden Schieberantriebs

und

des

Spiels in den Antriebsteilen; 7. der W ä r m e ü b e r g a n g Kühlwasser

vom

Verbrennungsraum

zum

bei verschiedener Anordnung und verschiedenem

Zustand der Schieber, insbesondere 8. der Einfluß des S c h m i e r z u s t a n d e s B e t r i e b und die

der Schieber auf den

Betriebssicherheit;

-

Schiebermotoren.

29

9. der B e t r i e b s z u s t a n d höchstgesteigerter

-

Bericht X.

der Schieber-

und Ventilmotoren

Drehgeschwindigkeit

bis

bei

minutlich

2 5 0 0 Umdrehungen. Aus den Ergebnissen dieser Versuche ergeben sich rechnerisch: 10. die s p e z i f i s c h e M o t o r - N u t z 1 e i s t u n g und der spezifische Motor-Reibungsverlust, bezogen auf die Einheit (Liter) des Zylinder-Hubvolumens; 11. die m i t t l e r e n

spezifischen

Arbeitsdrücke

p e und

pi der Motoren, bezogen auf die Motor-Nutzleistung bezw. auf die innere Motorleistung (siehe Anmerkung Bericht I Seite 3 7 ) ; 12. der B e t r i e b s w i r k u n g s g r a d 13. der s p e z i f i s c h e

der Motoren;

Benzinverbrauch

b e und bi,

bezogen auf Motor-Nutzleistung bezw. innere Leistung; 14. die spezifischen K ü h l w a s s e r w ä r m e n 15. der v o l u m e t r i s c h e

k e und ki;

Wirkungsgrad

(Lieferungsgrad)

der

Motoren; 16. das M i s c h u n g s v e r h ä l t n i s

des Benzingemisches der Motoren

(Luftüberschuß oder Luftmangel); 17. die V e r t e i 1 u n g der im Brennstoff zugeführten E n e r g i e auf die Nutzarbeit, Motorreibung, Kühlwasser, Abgase, Strahlung, Ladearbeit usw.; 18. die s p e z i f i s c h e n

Werte

für den

Eigenverbrauch

der

S t e u e r u n g und die ÖfFnungsquerschnitte, bezogen auf die Einheit (Liter) des Zylinder-Hubvolumens; 19. das s p e z i f i s c h e

Ladevolumen

2 0 . der s p e z i f i s c h e

Ölverbrauch

der Steuerungen; in Gramm

für die Nutz-

pferdekraftstunde; 2 1 . der

Wärmedurchgang

Flächen m i t und o h n e

bei

Schieber.

Außerdem wurde versucht: 2 2 . das M o t o r g e r ä u s c h

zu werten.

trockenen

und

geölten

-

Schiebermotoren.

V.

30

-

B e r i c h t X.

Einzelheiten zu den Versuchsreihen.

Zu mehreren Versuchsreihen sind besondere Erläuterungen

entbehr-

lich und kann auf die im Bericht I Seite 3 0 u. f. angegebenen Grundlagen verwiesen

werden.

Es sind nur da Zusatzangaben

besondere Versuchszweck:

die Schiebermotoren

zu machen, wo der

an sich und im

Ver-

g l e i c h mit Ventilmotoren zu werten, es erfordert: Zu 2 : Für

die

Motorreibungsverluste:

untersuchten

V e n t i l motoren

ist

als

wirklicher

Motor-

reibungsverlust (Bericht I Seite 3 2 ) V _ V 2 + V, eingesetzt, für die S c h i e b e r m o t o r e n

mit Innenschiebern hingegen

V0 = V , . Dieser Unterschied muß gemacht werden, um den erhöhten Seitendrücken der Kolben von Schiebermotoren Rechnung zu tragen, die insbesondere bei Motor-Volleistung eine v e r m e h r t e der Steuerungs S c h i e b e r ergeben. Schiebermotoren kolben

suchten D a i m l e r Bei

Diese zusätzliche Belastung ist allen

mit R o h r s c h i e b e r n

laufen, unter anderen

Reibungsarbeit

eigen, i n denen die Arbeits-

allen K n i g h t - M o t o r e n

und den

unter-

hat der seitliche Kolbendruck

keinen

und M e r c e d e s - Knight-Motoren.

Ventilmotoren

hingegen

Einfluß auf die Steuerungsorgane. Die

genauen

Messungen

der Schieberreibungsverluste

haben

diese

Annahme bestätigt. Zu 3 :

Energieverbrauch

der

Steuerungen.

Diesen Energieverbrauch bei Schiebermotoren

und selbst bei Ventil-

motoren durch L e e r l a u f versuche usw. ermitteln zu wollen, wäre zwecklos,

—

Schiebermotoren.

31

Bericht X.

—

Bild 4.

Daimler-Knight-Motor

auf dem Prüfstande zur Messung der Energie für den

Schieberantrieb bei Volleistung.

weil die Schieber kolbens

dann nicht durch

belastet wären.

Zudem

den vollen Seitendruck

des Motor-

ist der Reibungsverlust der Schieber in

hohem Maße von der Motortemperatur abhängig. Der

Energieverbrauch

Motorvolleistung

aller

Steuerungen

gemessen werden.

muß

während

der

Auch bei den Ventilmotoren

ist dies mit Rücksicht auf die w i r k l i c h e Belastung der

Steuerungs-

o r g a n e und deren Antrieb erforderlich; sonst ist der wirkliche Betriebszustand entsprechend der praktischen Wagenfahrt nicht gewahrt. Es mußte daher ein neues Meßverfahren angewendet werden, das die Messung

des Energieaufwandes nur für die vollbelastete Steuerung

inmitten

des

vollen

Betriebes

ermöglicht.

allein

32

Schiebermotoren.

Dies

wird

dadurch

ermöglicht,

Hilfs-Elektromotor

Bericht X.

daß

dem

(Bild 4) vorgeschaltet

zum Antrieb der Steuerwelle F r e m d e n e r g i e

Steuerungsantrieb

ein

und diesem Hilfsmotor zugeführt wird, so lange,

bis an einer besonderen Zeigervorrichtung deutlich erkennbar ist, daß die Steuerwelle des Motors und

keine Energie

nur noch durch die Hilfsenergie getrieben wird

durch den

normalen Steuerungsantrieb

des

Motors

(Kette oder Zahnräder) erhält. Das angewandte Meßverfahren Beobachtungen

und gibt

genaue,

befreit die Messung von subjektiven dem

wirklichen

Betrieb

ent-

sprechende WerteDie benutzte Versuchsanordnung ist in Bild 5 im Schema dargestellt. Das Rad, das die Steuerwelle des Motors antreibt (Ketten- oder Zahnrad), wird l o s e

auf die Steuerwelle gesteckt, die durch eine axial nach-

giebige

Doppelgelenkwelle

kuppelt

ist.

mit

dem

geeichten

Hilfsmotor

Das lose auf die Steuerwelle aufgesetzte Rad

zweiseitigen Kontaktstift, und auf der Steuerwelle

trägt

geeinen

ist ein Hebelarm

be-

festigt, der 2 isolierte Kontakte trägt, die dem Kontaktstifte des Steuerrades gegenüberstehen. 1 mm.

D e r Abstand der Stifte und Kabelkontakte beträgt

Von den Kontakten

führt eine Leitung über 2 Schleifringe

und

Bürsten zu 2 Glühlampen und von diesen über eine Lampenbatterie

zur

Motormasse. Kommt das eine oder andere Kontaktpaar in Berührung, so wird

Bild 5 .

Hilfsmotor mit Anzeigevorrichtung.

— 33 —

Schiebermotoren.

Bericht X.

der Stromkreis der zugehörigen Lampe geschlossen, und leuchtet auf.

Der

Augenblick, wo die Motorsteuerung

diese Lampe

nur durch

den

Hilfsmotor angetrieben wird, läßt sich hierbei genau erkennen. Der zu untersuchende Schieber- oder Ventilmotor wird bei einer bestimmten Drehzahl durch die Bremsdynamo v o l l belastet. Die Leistung und Drehzahl des Hilfselektromotors, der mit der Steuerwelle gekuppelt ist, wird so einreguliert, daß keine der beiden Zeigerlampen

aufleuchtet.

Bei diesem Betriebszustande ist daher die von der Steuerwelle verbrauchte Energie nur vom Hilfsmotor geleistet und kann genau gemessen werden. Das Antriebsrad der Steuerung ist vollständig entlastet; es übernimmt nur die Regulierung der Umlaufzahl, und durch das Lampenpaar wird genau angezeigt, wann die Energieübertragung durch das Antriebsrad gleich Null geworden ist. Bild 4 zeigt den Zusammenhang der Versuchseinrichtung. Der

D a i m 1 e r - K n i g h t-Motor

Coventry) gekuppelt.

(Daimler-Motor-Co.

in

ist mit der im Bilde links sichtbaren großen Bremsdynamo

Rechts im Vordergrunde steht der kleine Hilfselektromotor

samt den zugehörigen Regulierwiderständen.

Dieser Hilfsmotor ist mit

der Steuerwelle des Schiebermotors nachgiebig gekuppelt. den Antrieb

Die Kette für

der Schiebersteuerung ist auf dem Bilde gleichfalls noch

sichtbar. Auf solche Weise kann der Energieverbrauch im vollen

Betriebe,

ohne

jegliche

malen Betriebszustandes,

der Steuerung mitten

Veränderung

des

nor-

genau gemessen werden.

Der so ermittelte Energieverbrauch der Steuerung allein ist dann die Summe des Energieaufwandes aller Steuerungsorgane, einschließlich Magnetapparat und Ölpumpe, aber ausschließlich Kühlwasserpumpe und Ventilatoren.

Der Aufwand für Zündung und Ölförderung könnte

trennt ermittelt werden.

noch ge-

Anlaß dazu lag aber nicht vor.

Zu 4: D r u c k v e r l a u f v o r u n d h i n t e r d e m organ während des

Steuerungs-

Saughubes.

Die Versuchsanordnung besteht darin, daß an das Saugrohr vor dem Steuerungsorgan des Motors und an den Zylinderraum des Motors je ein

Schiebermotoren.

—

34

—

B e r i c h t X.

Bild 6.

Steuerscheibe für die

Druckmessung IL ü r W w w y u u i Ä i

an den Ventilen während

.

des Saughubes.

ihr—t

Massstab

1:2

Schmierung

U - R o h r mit W a s s e r - o d e r Quecksilberfüllung angeschlossen wird. Meßstelle und U - R o h r wird die S t e u e r s c h e i b e und von d e r S t e u e r w e l l e angetrieben, stimmten

und

stets

zwischen U - R o h r und

gleichen

( B i l d 6 ) eingeschaltet

so daß sie also nur

Zeitpunkt

des

M e ß s t r e c k e herstellt.

Zwischen

Saughubs

zu

die

einem

be-

Verbindung

Durch Verstellung

des

Öft-

nungszeitpunktes d e r S t e u e r s c h e i b e werden die D r ü c k e im ganzen V e r l a u f der S a u g p e r i o d e ermittelt. B i l d 7 zeigt diese Meßvorrichtung a m M e r c e d e s - K n i g h t - M o t o r .

—

Schiebermotoren.

35

—

Bericht X.

R e c h t s im B i l d e befinden sich die beiden U - R ö h r e n mit Q u e c k s i l b e r und Wasserfüllung.

D e r Antrieb d e r am E n d e des S a u g r o h r s angebrachten

S t e u e r s c h e i b e ist durch 3 R ä d e r p a a r e von der S t e u e r w e l l e abgeleitet.

Bild 8 .

Bild 8

stellt

Verstellvorrichtung der Steuerscheibe.

die

M e ß e i n r i c h t u n g am A d l e r - M o t o r

H i e r ist auch die VerStelleinrichtung sichtbar, stellung

welche

86/135

eine beliebige Ein-

und V e r ä n d e r u n g des Öffnungszeitpunktes d e r S t e u e r s c h e i b e

Betriebe

dar. im

gestattet.

Die D r u c k k u r v e wird bei den

einzelnen

Motordrehgeschwindigkeiten

aufgenommen, nachdem konstante D r e h u n g erreicht ist. Zu 5 :

10 s t ü n d i g e r D a u e r v e r s u c h.

Die D a u e r v e r s u c h e wurden gleichartig mit Vollbelastung bei 1 6 0 0 Umdrehungen minutlich d u r c h g e f ü h r t und hierbei g e m e s s e n : die

Motor-Nutzleistung,

der

Benzin-

und Ö l v e r b r a u c h

und die Ö l -

temperatur im K u r b e l g e h ä u s e . Nach jedem D a u e r v e r s u c h e

wurden

die M o t o r e n

und der Zustand d e r einzelnen T e i l e untersucht.

auseinandergebaut

—

Schiebermotoren.

Zu 6 : B e w e g u n g

36

—

B e r i c h t X.

und E r ö f f n u n g d e r

Steuerungen.

D e r geometrische Zusammenhang der Bewegungen der Steuerung ist nicht, wie meist üblich, aus den Zeichnungen geometrisch ermittelt, sondern mittels I n d i k a t o r s als Funktion des Kolbenwegs aufgenommen, und aus diesen Bewegungsdiagrammen werden die w i r k l i c h e n

Steuerungsquer-

schnitte ermittelt. Diese unmittelbare graphische Aufzeichnung

an der Maschine selbst

hat gegenüber der zeichnerischen Ermittlung aus den Konstruktionszeichnungen oder aus den Abmessungen den Vorzug, daß auch die Nebeneinflüsse zur Geltung kommen, wie z. B . Abweichungen der Ausführung von der Zeichnung, vorhandene

Spielräume

in den Steuerungsteilen

und im

Antriebe, Schränkung des Kurbelantriebs usw. Zu 16: Die

Luftmengenverhältnis

theoretisch

erforderliche

Luftmenge

M.

Li zur

Verbrennung

von 1 kg Benzin wurde durch Analyse des Brennstoffs bestimmt. Die w i r k l i c h verbrauchte Luftmenge L w ergibt sich aus der Messung der Verbrennungsluft mit der Luftuhr und aus dem gemessenen Benzinverbrauch des Motors.

Das L u f t m e n g e n v e r h ä l t n i s M =

L w und L t werden auf 1 5 ° C

ist dann

Lt

und atmosphärischen Druck bezogen.

Ergeben die Versuche M = 1, dann hat das arbeitende Gemisch den theoretischen Luftbedarf; ergeben

sie M größer als 1, dann arbeitet das Gemisch mit L u f t -

ü b e r s c h u ß , bei M kleiner als 1 dagegen mit Zu

18:

Spezifischer

Luftmangel.

Energieverbrauch

Offnungsquerschnitte D e r wirkliche Energieverbrauch

der

Steuerung.

der Steuerung

bei Volleistung

Motors, V s , ist nach dem unter 3. angegebenen Verfahren wird in gleicher Weise wie der Motorreibungsverlust Zylinder-Hubvolumens verluste

(Liter)

von Motoren

und

Er

auf die Einheit

des

bezogen

wodurch

die

verschiedener

Bauart

und G r ö ß e

ander verglichen werden können.

des

gemessen.

Steuerungsmitein-

—

Schiebermotoren.

37

—

Bericht X.

D u r c h die unter 6 . angegebenen V e r s u c h e wird das Öffnungsdiagramm ermittelt.

Es

stellt

den

Steuerungsquerschnitt Q

abhängig vom K o l b e n -

weg dar. D i e Wirkung einer Steuerung

hinsichtlich

ihrer

hängt ab von den S t r ö m u n g s w i d e r s t ä n d e n , sondere

Bauart

Das

die

durch

die

be-

d e r S t e u e r u n g veranlaßt w e r d e n , a u ß e r d e m von d e r

Geschwindigkeit Öffnungen

Ladefähigkeit

der

Gemischströmung

und

von

d e r G r ö ß e der

d e r Steuerungen.

durch

den

Steuerungsquerschnitt

wächst proportional d e r Kolbenfläche und verschieden

großer

Maschinen

Öffnungsquerschnitte in gleichem Verhältnis

zu

zu

fördernde

Ladevolumen

dem K o l b e n h u b .

Steuerungen

sind

also

hinsichtlich

ihrer

gleichwertig, wenn die Öffnungsquerschnitte

den

zugehörigen Kolbenflächen

und

Kolben-

hüben, also in gleichem Verhältnis zu den H u b v o l u m e n stehen. Der s p e z i f i s c h e

Steuerungsquerschn

querschnitt Q in q c m durch Hubvolumen

in L i t e r )

ittQs

(Steuerungs-

kann daher

zur V e r -

gleichung der Steuerungsquerschnitte beliebig gebauter Maschinen

dienen.

Z u r Darstellung dieses W e r t m a ß s t a b e s wird Q s als Funktion des K o l b e n wegs aufgetragen. der

größte

schnitt

Charakteristische Werte sind: erreichte

spezifische

Steuerungsquer-

Qsg

und d e r m i t t l e r e s p e z i f i s c h e S t e u e r u n g s q u e r s c h n i t t

Qsm.

D i e s e W e r t e sind für den N e u e n t w u r f von M o t o r e n von Wichtigkeit und gestatten, die Abmessungen men,

während

d e r S t e u e r u n g s o r g a n e richtig v o r a u s z u b e s t i m -

gegenwärtig die Wirkung d e r S t e u e r u n g mit allen anderen

Einflüssen zusammen in d e r g e m e s s e n e n Nutzleistung zum Ausdruck kommt und für sich nicht beurteilt w e r d e n kann.

Zu 1 9 :

Spezifisches

Ladevolumen

der

Steuerung.

A u f die ermittelte Ladefähigkeit der S t e u e r u n g e n wird in diesem richt,

soweit der Vergleich es e r f o r d e r t , B e z u g g e n o m m e n .

Erörterung

dieser Ergebnisse

bleibt

einem

Be-

Die eingehende

späteren B e r i c h t vorbehalten.

— 38 —

Schiebermotoren.

Zu 2 1 :

Wärmedurchgang

Wärmedurchleitung

Bericht X.

(Ergänzungsversuch).

Bei

(heiße Abgase von konstanter T e m p e r a t u r

gleicher und Zu-

sammensetzung) durch den Zylinder wird die stündliche Wärmeabgabe an das Kühlwasser

ermittelt,

und

zwar

bei g e ö l t e n

Knight-Schiebern,

trocknen

Knight-Schiebern, n u r e i n e m Schieber, o h n e Schieber (also

gleichartiger

Wärmeleitung wie bei Ventilmotoren)

Fällen bei geölter und trockner Zylinderinnenfläche.

und in allen

diesen

—

Schiebermotoren.

VI.

39

—

B e r i c h t X.

Ergebnisse der Untersuchungen.

Motor-Nutz- und Nennleistungen und Motorreibungsverluste. MotorNutz-

!

leistung in P S

I

Bei der min. Dreh-

Motor-Nennleistung in PS

zahl n

Schiebermotoren 1 9 0 9 - D a i m l e r - Knight Motor

96/130

1911 - Englisch - D a i m l e r Knight-Motor

101,6/129

1 9 1 2 - M e r c e d e s - KnightMotor

100/130

41,6

1920

58,0

41,2

1920

55,0

46

1850

57,4

noch steigend

Ventilmotoren 1909-Ad ler-Motor

90/125

34,6

1950

48

1 9 1 2 - A d l e r-Motor

86/135

37,4

1980

51

B i l d 9 — 1 8 zeigen die Motor-Nutz- und Nennleistungen und -Reibungsverluste,

bezogen auf steigende Motordrehzahl bis 2 2 0 0 bezw. 2 4 0 0 Um-

drehungen minutlich. B e i allen untersuchten Motoren werden die Höchstleistungen im Drehzahlbereiche 1 8 5 0 — 1 9 8 0 minutlich erreicht, und zwar haben die V e n t i 1 m o t o r e n stets die h ö h e r e n

W e r t e ergeben.

Schiebermotoren.

40 —

Sd u| Sun)S|3|jo)o^|

Bericht X.

Schiebermotoren.

—

41

—

S j u| uaSun}si8|j0}0|^|

Bericht X.

-

Schiebermotoren.

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IM

•o ^ Lü qcm

des Kolbenweges

cm Saugweg

Den vorstehend angegebenen

O) 1- o,

»

bei der Motorhöchstleistung bezw. im Bereiche von 5 0 0 — 2 1 0 0 Umdrehungen minutlich. Den

höchsten

Betriebswirkungsgrad

hat

der

Mer-

c e d e s - K n i g h t - M o t o r erreicht. Der Vergleich mit R e n n m o t o r e n Der 75 PS - A d 1 e r-Rennmotor

zeigt:

arbeitet

mit

annähernd

gleichem

Wirkungsgrad wie der M e r c e d e s - K n i g h t - M o t o r . D e r 100 P S - B e n z - Rennmotor weist etwas höheren Wirkungsgrad auf als der K n i g h t - Motor.

Hierzu ist wieder zu bemerken, daß Renn-

motoren nur zur Kennzeichnung der Grenzwerte dienen ihnen

Verhältnisse

unzulässig sind.

zugelassen

werden,

die

bei

können, da bei

Gebrauchsmotoren

-

Schiebermotoren.

84

Bericht X.

—

Die volumetrischen Wirkungsgrade sind in den Bildern 21 — 2 3 dargestellt.

Ihre Werte sind:

D a i m l e r - K n i g h t - Motor

96/130:

8 8 bis 6 5 %

Mercedes-

,

„

100/130:

86

„

66%

Daimler-

„

„

101,6/129:

81

„

52%

„

90/125:

78

„

62%

86/135:

85

„

70%

Adler-Ventilmotor

im B e r e i c h e von 5 0 0 — 2 1 0 0 Umdrehungen minutlich. Diese W e r t e stellen die L a d e f ä h i g k e i t einschließlich Mischorgan und Rohrleitungen.

der Motorsteuerung dar,

D e r Verlauf des volumetri-

schen Wirkungsgrades kennzeichnet einen wesentlichen Teil

der

Motor-

steuerung, vorausgesetzt, daß das Mischorgan und die Rohrleitungen richtig bemessen und ausgeführt sind. Diese Voraussetzung trifft für alle untersuchten Motoren zu, mit Ausnahme des e n g l i s c h e n Vergaser absichtlich

D a i m l e r - S c h i e b e r m o t o r s , bei welchem der

gedrosselt ist, um die Wärmestauung zu bekämpfen

(Bild 6 4 u. 68). Mithin wird der volumetrische Wirkungsgrad verschlechtert. Der g r ö ß e r e v o l u m e t r i s c h e

Wirkungsgrad

der S c h i e -

b e r motoren hat seine Ursache in den günstigen Steuerungsquerschnitten und in der einfacheren Strömung des Gemisches beim Laden, im Gegensatz zu den plötzlichen Richtungsänderungen des Ladestroms bei den Ventilmotoren. Zu diesem Vorteil der Schiebersteuerung ist zu bemerken, daß nicht unbegrenzte Querschnittentwicklung möglich ist. hub wegen erheblich

Auch kann der Schieber-

der wechselnden großen Massenwirkung

vergrößert

werden.

Die Abmessungen

der Schieber

der Schieber sind im

wesentlichen gegeben, und in diesem Zusammenhange ist kaum eine sentliche Verbesserung der Schiebersteuerung was durch die d e u t s c h e n Ventilsteuerungen und Leistungssteigerung noch

nicht

über das hinaus

we-

möglich,

K n i g h t - M o t o r e n erreicht ist. können im Sinne vergrößerter Ladefähigkeit weitgehend

entwickelt

werden.

85

—

Schiebermotoren.

—

Bericht X.

Die Ventilsteuerung des neuen 1 9 1 2 - A d 1 e r - M o t o r s zeigt insbesondere, wie durch einfache Zusatzkonstruktionen (Wälzhebel, Vorhub durch Doppelschluß usw.) wesentlich höher wirksame Steuerungsquerschnitte als bisher erreicht werden und überhaupt auch größere Durchflußquerschnitte als mit den Schiebersteuerungen

erreicht sind.

Dies

muß

ausdrücklich

hervorgehoben werden, weil der Anblick der großen und langen Schieber der

K n i g h t-Motoren

dazu verleitet, anzunehmen, es sei jede beliebige

Entwicklung der Steuerungsquerschnitte und der Steuerungsbewegung und Wirkung möglich. Schiebermotoren

haben

daher den Vorzug

schnitte nur im Vergleich zu den ä l t e r e n neueren

fehlt dieser Vorzug.

(Bild 6 8 )

um

19%

beim

großer

Steuerungsquer-

Ventilmotoren. Gegenüber den

Die Vergrößerung

Adler-Motor

1912

der

Ventilquerschnitte

gegenüber dem

besten

Knight-Motor z. B . ist so erheblich, daß die größeren Strömungswiderstände bei

der

Durchströmung

durch

plötzlichen Richtungsänderungen

mehr

die als

Ventilöffnungen ausgeglichen

infolge

sind und

der dem-

entsprechend höhere Lieferungsgrade erreicht werden (Bild 2 3 ) . In den Bildern 6 8 und 6 9 sind

die freien Einlaß- und Auslaßquerschnitte der untersuchten

Schieber-

und Ventilmotoren

sowie der B e n z -

und

A d l e r - Rennmotoren (Bericht III und IV) miteinander v e r g l i c h e n .

Zur

Ausschaltung des Einflusses der verschiedenen Motorgrößen sind die mitt. .„ . . . e leren spezifischen Steuerungsquerschnitte

/absoluter mittlerer Querschnitt^ ^ Hubvolumen /

aus den Bildern 5 5 — 6 2 zur Vergleichswertung benutzt. Hiernach hat der B e n z - R e n n m o t o r Steuerungsquerschnitte reicht durch

(Bericht III) die g r ö ß t e n

für Einlaß und Auslaß.

Anordnung d o p p e l t e r

Einlaß-

und

Auslaßventile.

Gebrauchsmotoren ist solche Ausführung zu kostspielig und Dazu kommt der Nachteil

Dies ist

unbequemer Zugänglichkeit

erFür

kompliziert.

der Auslaßventile

(Bild 6 1 Bericht III). Aus diesen Gründen

sind die W e r t e r des B e n z - R e n n motors für

den Vergleich nicht unmittelbar verwendbar, sie zeigen Entwicklungsfähigkeit

der

aber deutlich die

Ventilsteuerungen.

—

Schiebermotoren.

8 ti

B e r i c h t X.

—

Bild 68 und 69.

Vergleich der mittleren spezifischen Steuerungsquerschnitte.

Schiebersteuerung

Benz-Rennmotoi 1 15/175

Ventilsteuerung

Daimler

Daimler

Mercedes

Adler

Benz

Adler (Rennw.)

Adler

96/130

101,6/129

100 130

8Ü/135

90/140

105/150

90/125

63

74 ( 5 5 )

81

100%

(128,8) "/,

a : Drosselung im Vergaser 2 2 % .

Bild 69.

Auslass.

Daimler

Daimler

Mercedes

Adler

Benz

Adler (Rennw.)

Adler

BenzRennmotor 115 175

80

85

78

100 %,

73

78

54

(110,4,%

Schiebersteuerung

Ventilsteuerung

Die Prozente sind a u f den günstigsten Querschnitt von Gebrauchsmotoren ( — 1 0 0 % )

bezogen.

—

Schiebermotoren.

87

—

Bericht X.

Mit Rücksicht auf die sehr beschränkte Verwendbarkeit dieser Doppelventilsteuerung des B e n z - R e n n motors

sind in Bild 6 8

u. 6 9

nur

die Schieber- und Ventilsteuerungen n o r m a l e r Motoren unmittelbar miteinander verglichen in der Weise, daß die Steuerungsquerschnitte in P r o zenten ausgedrückt werden, wobei a b e r der bei den untersuchten brauchsmotoren

Ge-

erreichte größte Steuerungsquerschnitt = 1 0 0 %

als

Bezugswert gesetzt ist. Die Ergänzung der so ermittelten Werte auf 1 0 0 % (schwarze Flächen in Bild 6 8 u. 6 9 ) ist also der prozentuale Querschnittsunterschied zwischen diesen und dem Wert der günstigsten Steuerung. Der

Vergleich

der

Steuerungsquerschnitte

(Bild

68

u. 6 9 )

ergibt

zahlenmäßig: Mittl. spez. Querschnitt in qcm/Liter

E i n l a ß : ( 1 9 1 0 - B e n z - R e n n motor 1 1 5 / 1 7 5

. . . . .

11,55

Prozentwert

128,8 °/o)

8,96

100

100/130

.

7,3

81

101,6/129

.

6,7

74

>»

6,6

74

i>

. .

6,4

72

t»

. . .

5,7

63

»

4,2

46

n

. . . .

10,14

110,4

. . . .

9,2

100

7,8

85

»

7,4

80

»

7,2

78

•

7,1

78

1 9 1 0 - B e n z - Ventilmotor 9 0 / 1 4 0

.

6,7

73

1 9 0 9 - A d l e r - Ventilmotor 9 0 / 1 2 5

.

5,2

54

1 9 1 2 - A d l e r - Ventilmotor 8 6 / 1 3 5 1912 - M e r c e d e s - Knight-Motor 1911 - D a i m l e r - K n i g h t - M o t o r 1910 - B e n z - V e n t i l m o t o r 90/140 1 9 1 0 - A d l e r - R e n n motor 1 0 5 / 1 5 0

. .

1909 - D a i m 1 e r-Knight-Motor 96/130 1909 - A d 1 e r-Ventilmotor 90/125

•

A u s l a ß : ( 1 9 1 0 - B e n z - R e n n motor 1 1 5 / 1 7 5 1912 - Ad 1er-Ventilmotor 86/135 1911 - D a i m l e r - K n i g h t - M o t o r

96/130 105/150

1912 - M e r c e d e s - K n i g h t - M o t o r

Der mit D o p p e l v e n t i l e n

.

101,6/129

1909 1910 - A d l e r - R e n n m o t o r

'

. . •

. . . . •

100/130

ausgerüstete

%) »

»

Benz-Renn-Motor

Schiebermotoren.

übertrifft

—

den

besten

88

Bericht X.

—

Schiebermotor

um

47,8

%.

Diese

Steuerung mit Doppelventilen ist aber für Wagenmotoren nicht anwendbar. D e r freie Einlaßquerschnitt Motors ist g r ö ß e r Adler-Rennmotor.

des deutschen

Mercedes-Knight-

als bei den normalen Ventilmotoren, sogar als beim Dazu

kommt

noch

als

zweiter Vorzug die

erhöhte

Durchlaßfähigkeit des Knight-Motors. B e i dem neuen A d l e r - M o t o r (Wälzhebel, Doppelschluß) ist eine außerordentliche

Steigerung

des

freien

Steuerungsquerschnitts

dem der beste Knight-Motor sogar um 9 % schnittsverbesserung durch

nachsteht.

erreicht,

Mit dieser Q u e r -

ist mehr als vollständige Deckung des Ladeausfalls

die schlechtere Durchlaßfähigkeit des Ventils gegenüber Schieber

erreicht.

Einzelheiten

hierzu sind einem

In diesem Vergleich

späteren Bericht

spiegelt sich deutlich

vorbehalten.

das Ergebnis

der Unter-

suchung eines wichtigen Teils der Steuerung wieder. Die in Bild 6 8 und 6 9 nachgewiesene s p r u n g h a f t e lungsmöglichkeit

Entwick-

der Ventilsteuerung zeigt deutlich, daß die Innen-

Schiebersteuerung schwer kämpfen muß, wenn sie in Zukunft neben dem Ventil existenzberechtigt bleiben will. Werden die Steuerungsquerschnitte der beiden untersuchten

Prinz

H e i n r i c h - R e n n motoren A d l e r und B e n z miteinander verglichen, so müßte auf Grund der wesentlich

höheren Steuerungsquerschnitte eine

entsprechend größere spezifische Motorleistung erwartet werden. nicht bestätigt.

des B e n z - Rennmotors

Die Versuchsergebnisse (Bericht III und IV) haben dies D e r Grund hierfür ist ungenügende Wärmeableitung aus

dem Kolbenboden. Die durch

die Untersuchung

kenntnis über die Ursachen

der Schiebermotoren

und Folgen

dieses Verhalten des Benz-Rennmotors.

gewonnene Er-

der Wärmestauung

erklärt

auch

Bei normaler Einregulierung des

B e n z - Rennmotors trat im oberen Drehzahlbereich bei Motorvolleistung Selbstzündung der Ladung während

des Ansaugens auf.

Die

Leistungs-

versuche konnten bei mehr als 1 5 0 0 Motordrehungen auch nur bei Ü b e rs c h m i e r u n g , daher verschlechtertem Gemisch, oder unter Drosselung durchgeführt werden. Versuchen

Von

(Bericht III) die

diesen Mitteln innerer Kühlung ist bei den Überschmierung

angewandt

worden.

—

Schiebermotoren.

89

—

Bericht X.

Die Versuche zeigen daher deutlich die Gefahren für schnellaufende Motoren mit großen Kolbendurchmessern. Erhöhung der Motordrehzahl erfordert, ohne besondere Kolbenkühlung, Verminderung der Kolbendurchmesser.

Das ist eine der wichtigsten For-

derungen beim Entwurf neuer Motoren und eine Erklärung für

manchen

Erfolg oder Mißerfolg.

Die Energiediagramme, in Bild 4 7 — 5 1 für die Motorvolleistungen aufgestellt, zeigen die Energieverteilung über den ganzen Drehzahlbereich der Motoren. stellung kommen auch die Teilenergien f ü r : Strahlung

und

Ladeverluste,

Motor-Nutzleistung vollständig zum Ausdruck.

In dieser Dar-

Kühlwasser,

Motorreibung,

Abgase, sowie

die

in ihrer Abhängigkeit von der Motordrehzahl Sie ergeben

eine Gesamtübersicht über die

wirtschaftlichen und thermischen Verhältnisse der Motoren. Wesentlich

ist

die

Wärmestauung

durch

die

Diagramme

besonders

erkenntliche

und deren Folgen, worüber das eingangs Erwähnte

Aufschluß gibt. Die Versuche

ergeben

rungsmöglichkeiten Vermeidung Innenschieber, Wände.

der

auch

Anhaltspunkte

für

der Schiebersteuerungen. Wärmestauung

der Wärmeableitung

durch

drei

die

Verbesse-

Das Wesentliche ist:

durch Vermeidung

der

hintereinanderliegende

A u ß e n Schieber sind daher aussichtsreicher.

Sache geschickter

Bauart ist es, solche Schieber herzustellen, die nicht zu viel von den V o r teilen der Innenschieber preisgeben.

— 90 —

Schiebermotoren.

Bericht X.

Wertung des Motorgeräusches. Die „ G e r ä u s c h l o s i g k e i t " des Motorlaufs gilt gegenwärtig weiten Kreisen derInteressenten,vorallen den Käufern von Kraftwagen,als besonderer Vorzug der S c h i e b e r m o t o r e n .

Es lag daher nahe, auch das Motor-

geräusch objektiv zu werten und einwandfreie Vergleiche mit den Ventilmotoren aufzustellen. Solche Wertung ist subjektiv möglich durch gleichzeitigen Betrieb von Motoren auf benachbarten Prüfständen, deren Bremsdynamomaschinen als Elektromotoren geschaltet werden können, so daß sie rasch elektrisch angedreht werden können.

Die Motoren können so rasch hintereinander

auf gleiche Drehzahl gebracht und das Geräusch geschätzt werden.

Das

Verfahren ist aber durchaus anfechtbar. Objektive Wertung läßt sich nach dem Vorbilde der durchführen.

Photometer

Am äußersten Ende des Laboratoriums in einer Entfernung

von 25 m von den Prüfständen läuft ein 30 PS-Elektromotor zum Betrieb der Werkstätte, dessen leichtes Rauschen als N o r m a l g e r ä u s c h

ange-

sehen und mit dem Geräusch des zu untersuchenden Motors verglichen werden kann.

Die Entfernung, in der der Beobachter gleiche Geräusch-

stärke von beiden Seiten hört, ist das Maß für das Motorgeräusch. lassen sich G e r ä u s c h k u r v e n

Hierzu

darstellen, indem diese Entfernungen

abhängig von den Motordrehzahlen aufgetragen werden. Ein anderes objektives Verfahren besteht phon

von dem

zu

darin,

daß ein T e 1 e -

wertenden Motor so weit entfernt wird, bis der

angeschlossene Beobachter in einem benachbarten geräuschlosen Räume nichts mehr vom Motorgeräusch hört.

Die gemessenen Entfernungen, be-

zogen auf die Drehzahl, ergeben die Kurve zur Wertung des Geräusches. Weiter ist solche Wertung möglich durch phonographische Aufnahme des Geräusches unmittelbar neben dem Motor unterhalb einer Schalldecke. Die Eindrücke auf der Schallplatte werden dann durch Spiegelwirkung vergrößert und ergeben die Geräuschkurve für verschiedene Drehgeschwindigkeiten des Motors.

Oder es werden Saitenschwingungen

Motor als Maß für die Geräuschstärke benutzt. —

neben dem

—

Schiebermotoren.

91

—

Bericht X.

Das Ergebnis dieser Untersuchungen war, daß S c h i e b e r motoren nur bei g e r i n g e n

Geschwindigkeiten

geräuschfreier

arbeiten als die alten

Ventilmotoren, bei denen bisher zum Zwecke geräuschfreien Ganges nichts vorgesehen

ist, weil solcher Gang bisher noch nicht verlangt worden ist.

B e i hohen Drehzahlen hingegen ist das Geräusch d a s s e l b e wie bei Ventilmotoren oder (je nach dem Spielraum im Schieberantrieb) n o c h

stärker

als bei gewöhnlichen Ventilmotoren. N e u e r e Ventilmotoren hingegen, die für geräuschfreien Gang gebaut sind, ergeben bei geringen Geschwindigkeiten ebenso wenig Geräusch wie Schiebermotoren. Einzelheiten Sache

hierzu

haben

zunächst

keinen

Zweck, weil die ganze

praktisch wie wissenschaftlich, als bloße Geräuschfrage behandelt,

unwesentlich ist. P r a k t i s c h deshalb, weil das Geräusch der eigentlichen S t e u e r u n g immer vollständig beseitigt werden kann, wenn dies gewollt wird.

Die

Mittel hierzu sind allen erfahrenen Fachleuten bekannt: richtige Bemessung des Ventilhubs, Verminderung

der Massenbeschleunigung,

Beherrschung

der Eröflfnungs- und Schlußgeschwindigkeiten usw. Seitdem

Schiebermotoren

wegen „Geräuschlosigkeit"

und die Käufer zum Teil mit Recht geräuschlosen

Erfolg

hatten

Gang fordern,

sind

auch Ventilmotoren für vollständig geräuschlosen Gang hergestellt worden. Bei Probefahrten mit einem 3 0 P S B e n z - W a g e n , ohne jede besondere Hilfskonstruktion

an den Ventilen, und mit einem 3 0

PS-Adler-

Wagen, mit Wälzhebeln und Doppelschluß zur allmählichen Beschleunigung und Verzögerung der Ventilmasse

und mit Doppelschluß an den Sitzen,

beides im Sinne der Geräuschbeseitigung, war das Motorgeräusch bei hohen Drehzahlen und Volleistung nicht stärker als bei einem englischen 4 0 P S D a i m l e r wagen und bei einem 4 0 P S - M e r c e d e s wagen mit Schiebermotoren, so gering auch im Leerlauf, daß selbst Fachleute das Laufen der Ventilmotoren

der erstgenannten Wagen

unter der Motorhaube nicht be-

merkt haben. O b damit praktisch für den Fahrbetrieb etwas Wertvolles erreicht ist, läßt

sich

verschieden

beurteilen.

Es gibt viele erfahrene

Fahrer,

die

gar nicht wollen, daß der Motor gänzlich stumm sei, die wollen, daß ihnen

Schiebermotoren.

—

92

Bericht X.

—

der Motor etwas zu erzählen habe, und mit manchem Recht.

Denn beim

Motor mit normalem Geräusch, nur herrührend von der Bewegung der Steuerungsventile,

sind Störungen im Motorgange von dem geübten

O h r sofort zu erkennen, während beim ganz geräuschlosen Gang dies nicht oder nur schwer möglich ist. Praktisch läuft daher die Geräuschfrage darauf hinaus, daß bei Luxuswagen,

wenn

die

Käufer

werden

kann.

Oder

es verlangen,

wenn das Geräusch

das Geräusch aus den

völlig

erwähnten

beseitigt Gründen

nicht ganz unterdrückt werden soll, so bleibt nur die Frage, mit welcher Diskretion das Gespräch zwischen dem Fahrer und seinem Motor geführt werden soll. Wissenschaftlich

ist die Geräuschwertung von keiner Bedeu-

tung, wenn nicht zugleich die U r s a c h e n

der Geräuschbildung gewertet

werden. Das Motorgeräusch bei hohen Drehzahlen untergeordnet von der S t e u e r u n g

rührt gar nicht oder

des Motors her.

nur

Steuerungsgeräusch

ist nie der Hauptteil im Gesamtgeräusch,

dies haben auch die Telephon-

beobachtungen

Die wesentlichste

deutlich erkennen lassen.

Ursache

Geräuschbildung liegt stets im Motor t r i e b w e r k und in den gungen

der einzelnen

Wagenteile.

Jeder

der

Schwin-

zahlreichen Maschinenteile und der umgebenden

dieser

Teile

besitzt

seine

eigenen

Schwin-

g u n g s e i g e n s c h a f t e n , bestimmteSchwingungsdauer und-länge. Durch das Auftreten k r i t i s c h e r Schwingungen in Einzelteilen und insbesondere durch das Zusammentreffen mehrerer Schwingungen entstehen die stärksten Motorgeräusche, die

die bis zur Betriebsunmöglichkeit

führen

können, weil

dynamischen Wirkungen gefährlich werden. Es ist beabsichtigt, auch diesen Zusammenhang im Laboratorium plan-

mäßig zu untersuchen, weil hiervon Konstruktionseinzelheiten und -anordnungen abhängen, die viel wichtiger sind, als die bekannten Einzelheiten zur Geräuschminderung. Aufgabe der Untersuchung ist dann, die S c h w i n g u n g e n Entstehen

festzustellen.

und ihr

Aufgabe der Konstruktion ist es, die Schwin-

gungen zu verhüten oder, wo dies nicht möglich ist, zu unterbrechen, zu

—

Schiebermotoren.

bekämpfen, zu dämpfen.

93

—

In diesem Sinne

Bericht X.

ist der Einbau des

Ketten-

triebs für die Steuerung der Motoren ein wirksames Mittel zur Dämpfung, zur Unterbrechung der Schwingungen zwischen benachbarten umlaufenden Maschinenteilen der Steuerung. Mit den Schwingungsfragen hängen wichtige Einzelfragen zusammen, die in diesem Bericht nicht Raum finden können. Allgemein

ist über M o t o r g e r ä u s c h

zu sagen:

Die Forderung geräuschlosen Ganges der Kraftwagenmotoren konnte erst gestellt werden, nachdem der Lauf des Wagen t r i e b w e r k s

wenig-

stens beim direkten Schaltgang durch richtige und genau gebaute

Zahn-

r ä d e r im wesentlichen geräuschlos geworden war. Solange das Gerassel des Zahneingriffs anderes Geräusch übertäubte, hatte es wenig Sinn,

Ge-

räuschlosigkeit der M o t o r s t e u e r u n g zu verlangen. Geräuschloser Motorgang ist mit V e n t i l Steuerung ebenso wie mit Schiebersteuerung

erreichbar, soweit überhaupt

das Motorgeräusch

von

der Steuerung und ihren Teilen abhängt. Diese Forderung ist an Ventilsteuerungen früher nicht gestellt worden, sonst wäre sie auch erfüllt worden.

Sie wird erst jetzt gestellt, weil die

Schiebermotoren für geräuschloser als Ventilmotoren gelten, welche Meinung aber nur für langsamen Motorlauf zutrifft. Bei

hohen

Geschwindigkeiten laufen weder Schiebermotoren noch

Ventilmotoren geräuschlos, weil die wesentlichsten Ursachen des Geräusches nicht bloß in der Motorsteuerung,

sondern vielmehr in den Eigenschwin-

gungen der Maschinen- und Wagenteile, insbesondere der Triebwerksteile, liegen. Auch dieses Geräusch läßt sich bis zu hohen Motordrehzahlen

be-

heben: durch sorgfältige Bauart, welche die Schwingungen in den Einzelteilen

und

das Zusammentreffen

verschiedener

Schwingungen

verhütet

oder dämpft, durch entsprechende Bemessung der Maschinenteile,

insbe-

sondere der Kurbelwellen und Steuerwellen und der auf ihnen befindlichen Massen von Schwungrädern und Steuerungsrädern, durch die ganze Massenverteilung auf dem Wagen,

entsprechend

den

Formveränderungen

und

Nach wie vor ist die Behebung dieser Ursachen, insbesondere

der

Schwingungen usw. Schwingungen, das Wichtigste, das mit dem ganzen Fortschritt im Motor-

-

Schiebfermotorerl.

94

Bericht X.

-

und Wagenbau Zusammenhängende, während die in den Steuerungsteilen

Geräuschverminderung

allein nebensächlicher ist und bei allen Motoren

erreicht wird. Die Schiebermotoren und der Glaube an ihre Geräuschlosigkeit, nährt dadurch, daß keine bewegten Steuerungsteile

sichtbar sind, haben

dazu geführt, daß die Forderung geräuschlosen Laufs wertigen Ventilmotoren

gestellt

wird.

Mit Recht,

andere wertvolle Zwecke erreicht werden:

ge-

auch an alle hoch-

weil hierbei

Beherrschung

zugleich

der Massenbe-

wegung der Steuerungsteile, der EröfFnungs- und Schlußgeschwindigkeiten, Schonung der Ventilsitze

usw.

Das Auftreten

der Schiebermotoren

hat

daher nur wohltätig gewirkt. So außerordentlich groß in den letzten Jahren auch der Fortschritt in der Herstellung genauer Zahnräder war, so kann er doch noch weiter gesteigert werden bis zur völligen Unhörbarkeit aller Rädertriebe. Gegenwärtig stellen gute Fabriken die Zahnräder mit einer Genauigkeit von Vioi m

her,

m

die aber durch die nachträgliche Härtung der Räder Schaden leidet.

Her-

stellung von Zahnrädern, die auch nach dem Härten durch besondere sich selbsttätig korrigierende Schleifmaschinen eine Genauigkeit

von Vioo

m m

behalten, damit völlig geräuschlosen Eingriff und höhere Betriebsicherheit ergeben und größere Lebensdauer besitzen, ist noch immer eine wichtigere Aufgabe als die, das Steuerungsgeräusch gänzlich zu unterdrücken. wichtiger ist die Beherrschung

der Schwingungen

Noch

und ihrer Wirkungen,

die auf das Motorgeräusch den größten Einfluß üben, aber mit geräuschloser Motor S t e u e r u n g nur teilweise zusammenhängen.

-

Schiebermotoren.

95

-

Bericht X.

VII. Bauart der untersuchten Schieber- und Ventilmotoren.

1. Daimler-Knight-Motor der Daimler-MotorenGesellschaft in Coventry (Versuchsmotor der in

(Bild

70—78).

Daimler-Motoren-Gesellschaft

Untertürkheim.)

Abmessungen: 4 Zylinder, je 2 in einem Block.

Hubvolumen:

Kolbendurchmesser:

Kompressionsraum: 0 , 2 3 2 3

Kolbenhub: Zündung:

9 6 mm. 130 mm.

Regulierbare

Kompressionsgrad:

Lichtbogenzündung.

0 , 9 4 0 9 Liter. „

5,05.

Stromerzeugung

durch

Bosch-Magnetapparat. Schmierung:

Tauchschmierung.

Besondere

Pumpenschmierung

für

die Schieberköpfe. Gemischbildung:

im Daimler-Spritzvergaser (Bild 7 4 )

mit zwang-

läufiger Regulierung der Zusatzluft und Vorwärmung der Hauptu n d Zusatzluft.

Drosselstift für die Düsenöffnung.

Hauptluft-Querschnitt an der Düse Abgewickelte VergaserTriebwerk:

. . 4 , 9 qcm.

und S a u g q u e r s c h n i t t e :

Bild 6 5 .

5mal gelagerte Kurbelwelle mit Gleitlagern (Bild 7 0 u . 7 1 ) . Gewicht der Kurbelwelle Gewicht des Schwungrades

. . 12,1 kg. . 57,5 kg.

Schiebermotoren.

-

96 —

B e r i c h t X.

Bild 70. Daimler-Knight-Motor der englischen Daimler-Ges. (Versuchsmotor der D a i m l e r - M o t o r e n - G e s . in U n t e r t ü r k h e i m ) 96 mm Zylinderdurchmesser, 130 mm Hub.

Längsschnitt: Zylinder, Schieber, Deckel, Triebwerk und Ventilator.

TEXT

Maßstab 1 : 5.

Schiebermotoren.

-

97 —

Bericht X.

Bild 71. Daimler-Knight-Motor der englischen Daimler-Ges. (Versuchsmotor der D a i m 1 er-Motoren-Ges. in U n t e r t ü r k h e i m ) 96 mm Zylinderdurchmesser, 130 mm Hub.

Längsschnitt: Zylinder, Schieber, Triebwerk mit Ventilator-Schwungrad.

Schmierung der Kurbelwellenlager durch Tauchschmierung.

i

—

Schiebermotoren.

98

-

Bericht X.

B i l d 7 2 u. 7 3 .

Daimler-Knight-Motor der englischen Daimler-Ges. (Versuchsmotor der D a i m l e r - M o t o r e n - G e s . in U n t e r t ü r k h e i m ) Bild 72.

Bild 73.

Steuerwelle

Querschnitt des Motors mit Schieberantrieb.

Maßstab

1:5.

Maßstab

1:5. Kühlwasser

Auslaß

Radius der Schieberkurbeln 11,1 mm. Die Steuerwelle ist achtfach gekröpft.

-

Einlaß

—

Schiebermotoren.

Bild 74.

Vergaser

Steuerung:

des

99

—

Bericht X.

Daimler-Knight-Motors

Ein Kolbenschieberpaar

für jeden Zylinder

mit

96/130.

Steuer-

schlitzen für Ein- und Auslaß. Antrieb jedes Kolbenschiebers durch kurze Schubstange von der gekröpften Steuerwelle aus (Bild 7 3 ) . Antrieb der Steuerwelle von der Kurbelwelle der Übersetzung

durch Zahnkette

1:2.

Bild 7 2 : Steuerwelle. Der Einbau der Schieber ist aus Bild 7 3 ersichtlich. Bild 7 5 : Schnitte der Schieber und Einzelheiten. Bild 7 6 : Zylinderkopf in Schnitt und Draufsicht. Gewicht eines Innenschiebers mit Schubstange „

„

Außenschiebers

„

Bewegungsverhältnisse der S c h i e b e r :

„

.

2 , 7 5 kg,

.1,85

Bild 7 7 und 7 8 .

Hub des Innen- und Außenschiebers: 2 2 , 2 mm.

kg.

mit

100

Schiebermotoren.

Bericht X.

Bild 7 5 — 7 6 .

Doppelschieber und Deckel des Daimler-Knight-Motors (Versuchsmotor der D a i m l e r - M o t o r e n - G e s . in

Untertürkheim)

96 mm Zylinderdurchmesser, 130 mm Hub. Bild 75.

Bild 76. Massstab 1 : 5.

q),

OTT Äußerer Schieber

Innerer Schieber

mit Kurbelantrieb

Zylinderdeckel mit Dichtungu. Steuerkante

Wandstärke des Innenschiebers 3,5 mm, Wandstärke des Außenschiebers 2,5 mm. H ö h e der Schieberkanäle für Einlaß: 10 mm, Auslaß: 12,5 mm. Der

Innenschieber

Bohrungen.

hat

schraubenförmige

Ölnuten

mit

radialen

Durch diese wird Öl vom Triebkolben nach den Gleitflächen

zwischen Innen- und Außenschieber gedrückt.

Schiebermotoren.

—

101

—

B e r i c h t X.

Schieberdiagramme des

Daimler-Knight-Motors Bild 7 7 .

96

mm

AuBenschieber.

Durchmesser, Bild 7 8 .

130 mm

Hub.

Innenschieber.

Die Schieberdiagramme der Innen-und A u ß e n s c h i e b e r sind in Bild 7 7 u. 7 8 wiedergegeben, die Eröffnungsdiagramme für Ein- und A u s l a ß i n B i l d 5 5 S . 6 8 . In

diesen

sind

die freien Eröffnungsquerschnitte

Abhängigkeit vom Kolbenwege aufgetragen.

der Steuerung in

Die wesentlichen W e r t e sind

auf Seite 6 7 tabellarisch zusammengestellt. Bild

Mercedes-Knight-Motor in

der

79. Daimler-Motoren-Gesellschaft

Untertürkheim.

Schiebermotoren.

—

102

Bericht X.

—

2. Mercedes - Knight - Motor der Daimler - MotorenGesellschaft in Untertürkheim (Bild 79—82). Hauptabmessungen des Motors: 4 Zylinder, je 2 in einem Block. Kolbendurchmesser: 100 mm, Kolbenhub:

130 mm.

Hubvolumen des Zylinders: 1,0212 Liter, Kompressionsraum: . . . . Kompressionsgrad:.

0,25

„

. . . 5,1

B i l d 80.

Zusatz-Schmierung des

Mercedes-KnightMotors. Maßstab 1 : 15.

Umlauf- und Zusatz-Ölpumpe. Bauart des Motors: Bild 7 9 und 7 (Seite 34). Z ü n d u n g : Lichtbogenzündung mit selbsttätiger Zündverstellung.

Strom-

erzeugung durch Eisemann-Magnetapparat. Schmierung: werk.

Zwangläufige Pumpenumlaufschmierung für das TriebDie Schieber und Schieberköpfe haben getrennte Rohr-

leitungen.

Die Ölmenge wird durch einen mit dem Drosselorgan

gekuppelten Dreiweghahn entsprechend der Belastung des Motors

Schiebermotoren.

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Schieberdiagramm des Mercedes-Knight-Motors 100/130. «

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