Bau und Betrieb von Gasmaschinen) haben gegenwärtig große Bedeutung erlangt. Nachdem die Kleinmaschinen in einer 20jährigen Entwicklungszeit eine bedeutende Vollkommenheit erreicht hatten, wurden sogenannte Großmaschinen gebaut, bei denen die vermeintlich »erprobten« Einzelheiten der Kleinmaschinen einfach vergrößert wurden, anscheinend oft nur mit dem Storchschnabel, und schließlich folgte der Fortschritt zu den wirklichen Großmaschinen, die gegenwärtig in völlig verschiedener Bauart ausgeführt werden. Die Ansichten über die einzelnen >>Systeme<< der Großmaschinen sind sehr verschieden und fast zur Parteisache geworden. Die Meinungsäußerungen in der Literatur und in den Geschäftsanzeigen über Groß-Gasmaschinen weichen gleichfalls sehr voneinander ab: Unhaltbare Anschauungen aus der ersten Entwicklungszeit der Kleinmaschinen finden sich neben neueren von Theoretikern, auch von solchen, die den Bau und Betrieb der Maschinen gar nicht kennen; besonders zahlreich sind die Berichte, in denen die Meinungen andrer nacherzählt werden. Daneben finden sich dann Aeußerungen erfahrener Fachleute, die jedoch alles, was wie Urteil aussehen könnte, als verfrüht ablehnen. Aber damit wird auch der Begründung der Konstruktionen und allem Wesentlichen aus dem Wege gegangen.

Unter solchen Umständen dringender: Worauf kommt es bei Groß-Gasmaschinen wewird die Frage immer sentlich an, und was ist bisher tatsächlich erreicht? Frage ist um so begreiflicher, als viele Ausführungen den Diese Erbauern und noch mehr den Bestellern schweres Lehrgeld gekostet haben und tatsächlich reiche Erfahrungen gemacht wurden; trotzdem oder eben deshalb fällt im Gasmaschinenbau die Geheimtuerei vor allem auf.

*

1) Diese Niederschrift des Vortrages ist in mehreren Teilen erweitert, und es sind insbesondre Betriebs- und Versuchsergebnisse von Maschinen binzugefügt, die zur Zeit des Vortrages noch nicht in Betrieb waren. 2) Es wäre zu wünschen, daß die Bezeichnung Gas Maschine statt Motor durchweg Verwendung fände, so wie allgemein von Dampfmaschinen, Wärmekraftmaschinen, Heißluftmaschinen, Wasserkraftmaschinen usw. gesprochen wird zur Kennzeichnung der primären Kraftmaschinen, im Gegensatz zu Elektro Motoren, hydraulischen Motoren, Luftmotoren usw., die durch ein mittels Maschinen umgeformtes Kraftmittel getrieben werden. In der Elektrotechnik hat sich diese Unterscheidung zwischen Maschine und Motor vollständig eingebürgert. Sie wäre auch auf allen andern Gebieten notwendig und würde nichtssagende Bezeichnungen wie Motor, Motorbetrieb, Motorwagen usw. mit ihren unzulässigen Beschränkungen auf Verbrennungsmaschinen beseitigen.

Die Feststellung der maßgebenden Erfahrungen und Grundlagen ist aber bedeutend erschwert durch die große Mannigfaltigkeit der bisher ausgeführten Gasmaschinen. Selbst die Suche nach der bisher verbreitetsten Groß-Gasmaschine als Anhaltspunkt für ihre praktische Bewertung wird erschwert durch die Tatsache, daß die X-Hütte ihre Maschinen mit oder ohne vorangegangenen Wettbewerb doch nur bei der Y-Maschinenfabrik bestellt, nicht wegen irgendwelcher Ueberlegenheit, sondern weil beide von der Z-Bank abhängen.

Zur Klärung der Sache müssen, abweichend von der bisherigen Behandlung dieser Maschinen in der technischen Literatur, die maschinentechnischen und betriebstechnischen Forderungen als Ausgangspunkt dienen, und nicht die bisher so überwiegend und oft nur allein behandelten wärmetechnischen Fragen. Diese können nur in Verbindung mit den maschinentechnischen Einzelheiten berücksichtigt werden.

Solcher Vorgang ist schon deshalb der richtige und der deduktive theoretische Weg nicht gangbar, weil z. B. die grundlegenden Forderungen hoher Gemengeverdichtung, hohen Temperatur- und Druckgefälles in unlösbarem Widerspruch stehen mit der Notwendigkeit gleichzeitiger Kühlung der betriebsfähig zu erhaltenden Maschinenteile. Es gibt keine Gestaltung, durch welche sich die theoretischen Bedingungen ganz verwirklichen lassen. Alle Ausführungen sind nur als Kompromiß auf einem Mittelwege möglich. Auch wissenschaftliche Einsicht, die für den konstruktiven Fortschritt Wert haben soll, kann nicht deduktiv, sondern nur durch Versuche an Maschinen, unter genauer Kenntnis und Berücksichtigung der Konstruktions- und Betriebsverhältnisse gewonnen werden.

und

Den Fortschritt kann nur der wissenschaftlich denkende erfahrene Konstrukteur schaffen. Rein wissenschaftliche Fragen zu stellen, hat erst dann Sinn, wenn die Maschine und die ganze Maschinenart konstruktiv so weit ausgebildet ist, daß Beobachtungen und Messungen nicht mehr Zufallsergebnisse von Zufallskonstruktionen sind und nicht von unfertigen Einzelheiten abhängen.

Darin ist auch die Erklärung dafür zu finden, daß lange Zeit die wissenschaftliche Behandlung dieses Gebietes dem Konstrukteur keine sachlichen Anregungen zu geben vermochte, während viele Theoretiker einseitige Beurteilung von Zufallsgestaltungen trieben und leider auch jetzt noch treiben oder in einige Zufallsdiagramme unmaßen viel theoretische Weisheit hineindeuteten, ja selbst praktische Schlußfolgerungen daraus zu ziehen suchten, ohne dabei

das Wichtigste: die völlige Abhängigkeit der Wirkungen von der baulichen Gestaltung, zu würdigen oder auch nur zu verstehen.

Dies sind die naheliegenden Gründe, weshalb die immer wiederkehrenden einseitigen wärmetheoretischen Betrachtungen und die zahlreichen Leistungs- und Verbrauchsversuche wohl für einige Teilaufgaben von Wert sein können, aber auf die Entwicklung der Gasınaschine keinen erheblichen Einfluß ausgeübt haben, noch ausüben konnten, so wenig wie seinerzeit auf die Entwicklung der Dampfmaschine, obwohl sie in der Literatur einen übergroßen Raum einnehmen.

Bei der Entwicklung der Dampfmaschine, unter einfacheren thermischen und konstruktiven Verhältnissen, war es auch nicht anders, und die einseitige wissenschaftliche Spekulation hat zum Fortschritt wenig beigetragen. Erst wurde die gangbare, industriell brauchbare Dampfmaschine geschaffen, fast unabhängig von wissenschaftlicher Behandlung. Dann kamen die wirtschaftlichen und mit ihnen die thermischen Forderungen, die erfüllt werden mußten. Auch diese Aufgabe wurde zunächst allein durch richtige maschinentechnische Gestaltung der mehrstufigen Expansionsmaschine gelöst. Erst nachher wurde sie wissenschaftlich begründet und weiter verfolgt. Der umgekehrte Weg hätte nicht zum Ziele führen können, weil alle Wirkungen mit den Einzelheiten der Gestaltung zusammenhängen, die nur der konstruierende und der betriebsleitende Ingenieur beurteilen können. Bei den Gasmaschinen ist die Abhängigkeit von Ausführungs- und Betriebseinzelheiten in noch höherem Maße entscheidend. Die einfachsten, grundlegenden Forderungen, z. B. die zugeführte Wärmemenge in der thermisch günstigsten Weise in mechanische Arbeit umzusetzen, bei jedem Arbeitshub ein möglichst großes Gasgewicht thermisch auszunutzen, das Arbeitsmittel in der Maschine möglichst weit, aber vorteilhaft expandieren zu lassen, können nur im Zusammenhange mit der konstruktiven Gestaltung beurteilt werden; außerdem stehen neben jeder thermischen Forderung allgemein maschinentechnische und insbesondre die Forderung: die einfachsten baulichen Hülfsmittel zu verwenden und sie in der günstigsten Weise auszunutzen.

Die maschinentechnische Gestaltung und die Betriebserfahrungen stehen daher im Vordergrunde; nur auf ihrer Grundlage können die Gasmaschinen und ihre Aussichten für die Zukunft beurteilt werden. Der richtige, d. h. nicht einseitige Konstruktions- und Betriebstandpunkt muß ohnedies auf alle wirtschaftlichen Fragen Bedacht nehmen und daher auch alle thermischen Forderungen, die an die Maschine gestellt werden, mitberücksichtigen.

Die Entwicklung der Gasmaschine wurde bisher meist nur durch die Beschreibung verschiedener Konstruktionsgedanken dargestellt. Das Material für diese Darstellungen bilden überwiegend Patentschriften und die unvollständigen Veröffentlichungen von Erfindern.

Die wärmetheoretische Erweiterung solches dürftigen Materiales ändert nichts an der Unzulänglichkeit dieser beschreibenden Literatur. Die beschreibende wie auch die kritische und theoretische Behandlung der massenhaften Neuerungen seit den 80er Jahren behandelt doch nur einseitige Konstruktionsgedanken, die äußerst wenig zur Kenntnis der Gasmaschinen beitragen, weil die Erfahrungen mit diesen zahllosen Konstruktionen, die günstigen wie die üblen, unbekannt geblieben sind. Innerhalb deutscher Werkstätten ist schon seit den 70er Jahren außerordentlich viel Neues versucht worden. Gab es Mißerfolg, so wurde geschwiegen, aber über Erfolge ebenso, da deren Verwertung in Aussicht stand. Somit fehlt auch in den Berichten über diese Entwicklung das Wesentlichste: die gewonnenen Erfahrungen, die Grundlagen für die Beurteilung der Wirkungsweise.

Für die Beurteilung von Gasmaschinen und von Maschinen überhaupt gibt es nur einen richtigen, maßgebenden Standpunkt, den des verständigen Betriebsingenieurs, ein Standpunkt, gleichartig mit dem des Konstrukteurs, wenn er nicht von bloßen Konstruktionsabsichten ausgeht. Maßgebend ist der Betriebszweck. Die Ausführungs- und Betriebsmöglichkeiten sind die Ausgangspunkte und die Betriebsicherheit und Einfachheit das nächste Ziel. Die Frage der Kosten der Anlage und des Betriebes schafft auch keinen grundsätzlichen Gegensatz, denn das Ziel ist stets die vollkommene und spar

deutscher Ingenieure.

sam arbeitende Maschine. Gegensätze entstehen erst durch Preisstellungen, die ohne Rücksicht auf Güte und Leistung erfolgen, und durch Maschinen, die nur aus vorgefaßten Konstruktionsmeinungen, nicht aus den Forderungen des Betriebes hervorgegangen sind. Beides ist aber eben nicht verständig.

Das Bild der Entwicklung der Gasmaschine zeigt sich in richtigem Lichte, wenn in erster Linie das berücksichtigt wird, was ausgeführt und industriell erprobt worden ist und dadurch nachhaltigen Einfluß gewonnen hat, im günstigen oder ungünstigen Sinne. Hierbei wird die maschinentechnische Durchführung zum Ausgangspunkte, aber stets im Zusammenhange mit der erzielten Wirkung, und solcher Weg führt auch unmittelbar in das Wesen der Sache und ihre Schwierigkeiten ein.

Die Entwicklung der Gasmaschine zur industriell brauchbaren Maschine ist überwiegend in den letzten drei Jahrzehnten und durchaus sprunghaft erfolgt. Sie ist das Verdienst weniger. Das Folgende soll diese Entwicklung in den großen, wichtigsten Zügen kennzeichnen und zugleich die Grundlagen im erwähnten Sinne schaffen.

Von solchen Anschauungen ausgehend, will ich es versuchen, das Wesentliche der Groß-Gasmaschinen darzustellen. Die Aufgabe wäre selbst im gegebenen engen Rahmen verhältnismäßig leicht, wenn ich mich darauf beschränken könnte, nur meine Anschauungen vorzubringen. Ich muß aber zugleich viele herrschende Irrtümer widerlegen und setze voraus, daß unbefangene Fachleute wie Gegner mir gar nichts glauben, sondern sich nur an die von mir vorzubringenden Gründe halten werden; diese muß ich daher in mehreren maßgebenden Punkten ausführlich angeben.

I. Gasmaschinen ohne Gemengeverdichtung.

Nach den gekennzeichneten Gesichtspunkten bieten die zahlreichen Ideen über Gasmaschinen bis in die 60er Jahre gar nichts als billige Konstruktionsgedanken mit behaupteten Wirkungen ohne jede bekannt gewordene Verwirklichung. Die gangbaren Verwirklichungen von Gasmaschinen entstanden erst in den 60er Jahren, die brauchbaren in den 70 er Jahren; die vollkommenen Großmaschinen zählen erst von diesem Jahrhundert an.

Ein wichtiger Teil der Entwicklung der Gasmaschinen läßt sich durch den Vorgang beim Laden des Arbeitszylinders mit brennbarem Gemisch kennzeichnen.

Die ersten gangbaren Maschinen sind gekennzeichnet durch das Ansaugen des Gasgemenges nach dem Hubwechsel und die Zündung und Verbrennung während des Hubes ohne vorhergegangene Verdichtung des Gemenges.

Lenoir hat als Vorbild die Dampfmaschine benutzt, Fig. 1. Die Gemengeansaugung erfolgte bei seiner Maschine mit Beginn des Hubes, die Zündung am Ende der Füllung, also während des Hubes, nach etwa 1/3 bis 1/2 Kolbenweg, so daß nur der geringe Rest des Kolbenweges für die Expansion zur Verfügung stand, Fig. 2.

Die Lenoir-Gasmaschine mußte mißlingen, sowohl maschinentechnisch wie thermisch. Maschinentechnisch deshalb, weil nach bis 1/2 Füllung der plötzlich auftretende Verbrennungsdruck von 5 bis 6 at zur ungünstigsten Zeit stoßartig auf das Triebwerk wirkte. Die Diagramme der LenoirMaschine, Fig. 2, zeigen die Druckerhöhung nach der Zündung, rasches Ansteigen und Abfallen und großen Wärmeverlust während des Arbeitshubes, geringes Füllungs- und Expansionsvolumen usw. Daß die hohe Auspufftemperatur die ungekühlten Auslaßschieber zerstörte, daß der Oelverbrauch der Maschinen unerträglich hoch war usw., hatte neben

sächliche Ursachen.

Thermisch mußte die Maschine scheitern, weil das angesaugte Gemenge ohne Verdichtung und bei sehr geringer Expansion verbrannt wurde, weil die Kolbengeschwindigkeit mit Rücksicht auf die Wärmeverluste zu gering war, nur etwa 0,4 m, und selbst bei dieser geringen Kolbengeschwin digkeit die Expansion und Arbeitsumsetzung schon bei abnehmender Kolbengeschwindigkeit erfolgte. Die Folge hiervon war der sehr hohe Verbrauch von 3 cbm Leuchtgas für 1 PS-st und der geringe thermische Wirkungsgrad von etwa 4 vH. Somit konnte diese Maschine nicht in den Wettbe

werb treten, selbst nicht mit der damals noch sehr unvollkommenen Dampfmaschine. Wegen des Fehlens der Gasverdichtung konnte sie auch nur mit reichen Gemengen arbeiten. Wegen des plötzlichen Druckwechsels inmitten des Hubes war sie überhaupt nicht betriebsbrauchbar.

Dennoch gebührt der Lenoir-Maschine das Verdienst, die Gasmaschinen bekannt gemacht zu haben (1860). Sie war die erste gangbare, wenn auch noch nicht industriell brauchbare Maschine. Sie hatte die allen Neuerungen entgegenstehende unglaublich große geistige Trägheit und die schweren Vorurteile gegen Verbrennungsmaschinen überhaupt zu überwinden. Damals, in den 60 er Jahren, erschien der Gedanke, eine Maschine mit einem brennenden Kraftmittel, eine Daf wirkliche Feuermaschine« zu betreiben, abenteuerlich. das Gemenge im Arbeitszylinder »explodiere«, erschien ganz unglaubwürdig. Die neue Maschine trug jedoch das gewohnte Gewand der Dampfmaschine, das Neue der Sache und der ungewöhnliche Unternehmungsmut machten großen Eindruck, und die Vorurteile wurden zum erstenmal stark erschüttert.

Das ungeheure Aufsehen, welches diese Maschine verursachte, wurde noch dadurch erhöht, daß Lenoir auch ein Boot und ein Automobil mit Gasmaschinen betrieb. Und alles das ging in Paris vor sich, von maßloser Anpreisung begleitet.

Selbst die großen Verheißungen, womit die Geburt dieser Maschine verkündet wurde, waren von Nutzen: sie haben

Fig. 1 und 2. Lenoir-Gasmaschine.

Arbeitszylinder und Steuerung.

ATM.

3

Arbeitsdiagramm.

die unglaublich scheinende Neuerung in weiten Kreisen bekannt gemacht. Obwohl die Ma

schine fehlschlagen mußte, hat sie doch mächtige Anregung gegeben; überall begann es sich nun auf diesem

Felde zu regen, jetzt erst kam es über die bloßen Ideen und Patente hinaus zu zahlreichen Ausführungen und Versuchen. Die Gasmaschine war damit aus ihrem problematischen Dasein herausgetreten, die Frage war ausgelöst, nun begann die Entwicklung.

Die Uebertreibungen und Phantastereien, die theoretische Propheten an die ersten Lenoir-Gasmaschinen knüpften, haben mehrere schädliche Rückwirkungen zur Folge gehabt. Beim Erscheinen dieser Wundermaschine wurde das baldige Ende aller Dampfmaschinen geweissagt; untergeordnete Einzelheiten der neuen Maschine wurden hochgepriesen, so die getrennten Luft- und Gaswege, die Gemengebildung im Arbeitszylinder und insbesondre die elektrische Zündung, während anderseits die direkte Kraftübertragung grundsätzlich getadelt wurde. Später wurde der hohe Gasverbrauch der Lenoir-Maschinen bekannt, und es entstand der Glaube, die Gasmaschine sei thermisch unvorteilhaft, die unmittelbare Kraftübertragung auf das Triebwerk sei allgemein bei >>Ex

plosionsmaschinen<< unzulässig.

Sie

Die atmosphärische« Flugkolbenmaschine von Otto arbeitete in gleicher Weise mit Füllung und Zündung nach dem Hubwechsel ohne Verdichtung des Gemenges. wurde aber zur ersten industriell brauchbaren Kleinmaschine, weil sie maschinentechnisch einen andern Weg ging, der erstmalig zu einer guten thermischen Ausnutzung führte und bei Kleinmaschinen Erfolg hatte.

Ob Otto unter dem Ein

fluß des Mißerfolges der Lenoir-Maschine vorgegangen ist,

wird nicht leicht festzustellen sein.

Unzweifelhaft hat er zu

nächst die maschinentechnische Aufgabe verfolgt: eine indirekte Arbeitswirkung zu schaffen; den Arbeitskolben vom Triebwerk zu trennen. Der thermische Vorteil der weitgehenden Expansion ergab sich dann durch den freien Kolbenflug, Fig. 3.

Es wurde eine lösbare Verbindung zwischen Kolbenstange und Welle, hergestellt, anfänglich durch Vermittlung eines Treibriemens mit Reibungsmitnehmer, später durch die Langensche Reibkupplung. So war diese Maschine von vornherein an eigenartige, aber unvollkommene, auch nicht entwicklungsfähige maschinentechnische Einzelheiten gebunden.

Die Langensche Schaltwerkskupplung hat trotz des vorzüglichen Konstruktionsgedankens selbst bei den Kleinmaschinen nur 1 bis 2 Jahre ungestörte Betriebsdauer ergeben. Ebenso bedenklich war die notwendige Zahnradübertragung auf das Getriebe. Wegen dieser unvermeidlichen maschinentechnischen Mängel konnte diese Maschine überhaupt nur bis 3 PS Leistung gebaut werden und wurde später auch als Kleinmaschine sofort durch die Viertaktmaschine verdrängt.

Fig. 3.

Atmosphärische Flugkolbenmaschine von Otto.

Durch den freien Kolbenflug und die hohe Kolbengeschwindigkeit während der Umsetzung der Wärme in Arbeit wurden jedoch günstige thermische Arbeitsbedingungen ge

schaffen.

Der Arbeitsvorgang ermöglichte bei völliger Trennung, des Arbeitskolbens vom Triebwerk rasche Arbeitsumsetzung beim Aufflug des Kolbens. Dieser Arbeitsweg des Kolbens war wesentlich größer als bei Lenoir, die Expansion eine weitgehende. Die Stoßwirkung auf das Triebwerk konnte durch freie Massenbeschleunigung des Flugkolbens beherrscht und für das eigentliche Triebwerk der Maschine unschädlich gemacht werden.

Der Vorteil und der Fortschritt lagen trotz der maschinentechnischen Mängel darin, daß beim Aufflug volle Expansion der Verbrennungsgase erreichbar war, die den Arbeitszylinder fast vollständig entspannt verließen, und daß das Kolbengewicht mit großer Geschwindigkeit (über 5 m) hochgeschleudert wurde, wie sie bisher bei keiner Wärmekraftmaschine Anwendung gefunden hatte.

Die für die thermische Ausnutzung maßgebende Flugzeit betrug nur etwa 1/10 der Zeit eines Arbeitshubes. Die Kühlung konnte daher bei der geringen Flugzeit nur wenig schädlichen Einfluß haben, während sie bei der viel längeren Rücklaufzeit thermisch nur günstig wirken konnte. Daraus

gang des Kolbens, wesentlich durch das Gewicht des Kolbens und der Zahnstange verrichtet wird, Fig. 4.

Viele Einzelheiten dieser Maschine, ihre Steuerung ohne Drehbewegung, die Aussetzregulierung mit Stillstand des Treibkolbens bei geringer Belastung, waren außerordentlich gut durchgeführt. Die Maschine war sehr einfach, erforderte bei stehender Bauart geringe Bodenfläche, keine besondre Fundierung, infolge der hohen Flugkolbengeschwindigkeit und raschen Arbeitsumsetzung auch keine sehr wirksame Kühlung.

Diese atmosphärischen Gaskraftmaschinen ergaben bei minutlich 70 bis 80 Umdrehungen der Welle, also 35 bis 40 Kolbenhüben, den geringen Gasverbrauch von nur etwa 3/4 cbm Leuchtgas für 1 PS-st, auch bei kleinen Maschinen, wie er gleich niedrig selbst durch spätere Maschinen nicht erreicht worden ist. Wegen ihrer ungewöhnlichen Bauart, ihres Zahnstangentriebes und geräuschvollen Ganges beim Auffliegen des Treibkolbens wurde die Maschine bei ihrem ersten Auftreten auf der Pariser Weltausstellung 1867 anfänglich ungünstig beurteilt; aber ihr hervorragendes thermisches Ergebnis hatte. ihren Ruf zur Folge und hat die Gasmaschine als brauchbare Betriebsmaschine für Kleinbetriebe eingeführt.

Die atmosphärische Gaskraftmaschine von Otto war die erste industriell brauchbare und wirtschaftlich arbeitende Gasmaschine. Schon deshalb ist das Verdienst Ottos nicht hoch genug zu schätzen. Die Maschine hat in den 70 er Jahren als Kleinmaschine viel Verwendung gefunden, und es sind etwa 3000 solcher Maschinen gebaut worden. Erst von jetzt ab zählt die praktische Durchführung der Gasbetriebe und ihre Entwicklung. Die Betriebe waren beschränkt auf Kleinmaschinen in Städten, wo Dampfmaschinen wegen der Dampfkessel usw. ausscheiden mußten. Wegen ihrer maschinentechnischen Mängel konnte diese Maschine für den Großbetrieb nicht brauchbar ausgestaltet werden; sie mußte bald, selbst als Kleinmaschine, einer maschinentechnisch besseren weichen: der Viertaktmaschine.

deutscher Ingenieure.

Grundlage der späteren Ausbildung aller Gasmaschinen geschaffen.

Die Viertaktmaschine wurde durch die Pariser Ausstellung 1878 bekannt, wo sie unter der wenigsagenden Bezeichnung »geräuschloser Motor« eingeführt wurde, welche auf keinen ihrer wesentlichen Vorzüge, sondern nur mittelbar auf einen nebensächlichen Mangel ihres Vorgängers hindeutete. Die neue Maschine wurde mit hellem Mißtrauen empfangen. Mechanisch wurde ihr eine schlechte Ausnutzung zugeschrieben. Dazu kam ein etwas höherer Gasverbrauch, der etwa 1 cbm Leuchtgas betrug, gegenüber nur 3/4 cbm der Flugkolbenmaschine. So haben sich denn an diese Maschine anfänglich keine Verheißungen geknüpft; gerade diese Maschine aber hat umgestaltend auf alle folgenden Gasmaschinen eingewirkt.

Die Viertelwirkung des »Viertaktes wurde insbesondre als großer Rückschritt bezeichnet. Ein einziger Arbeitshub neben zwei fast leeren Hüben und einem Verdichtungshub mit schwacher Belastung des Triebwerkes erschien bei oberflächlicher Betrachtung als ein großer Umweg, als schlechte Ausnutzung der Maschine. Die wesentlichen Vorzüge der Maschine und ihres Arbeitsverfahrens, wie auch die thermischen Vorteile, die sie bot, wurden kaum erkannt, höchstens die Bedeutung der Gasverdichtung, nicht aber die der großen Expansion, der vollen Arbeitsdiagramme, des großen Saug- und Reguliervolumens während eines vollen Hubes, der Druckentwicklung in oder kurz nach dem Hubwechsel, zunächst auch nicht die Bedeutung der Gasverdichtung für arme Gemenge usw.

Hierbei wurde stets der ganz unzweckmäßige, einseitige und rein äußerliche Vergleich gezogen mit der allgemein bekannten doppeltwirkenden Dampfmaschine mit ihren 4 arbeitspendenden Hüben, mit ihrer Triebwerksausnutzung bei jedem Hub. Noch jetzt wirkt diese einseitige Auffassung fort.

Tatsächlich ist aber das Viertaktverfahren und auch die Gestaltung der Viertaktmaschine mit dem zugleich als Kompressor wirkenden Arbeitszylinder in vieler Beziehung ganz ideal und thermisch wie mechanisch schwer zu übertreffen. Das Wesen liegt in der Gemengeverdichtung unmittelbar vor der Zündung im oder nahe dem Hubwechsel und in der Verdichtung des Gemenges im Arbeitszylinder.

Das ist maschinentechnisch unvergleichlich einfach, weil kein besondrer Kompressor erforderlich ist, alle Konstruk tionsteile für die Verdichtung schon vorhanden sind. Der Arbeitszylinder als Kompressor erfordert nur das ohnedies vorhandene Saugventil, aber kein Druckventil und keine Verschiebungsarbeit; nach erfolgter Verdichtung gibt es keine Ventilwiderstände und keine Ventilverluste, denn das verdichtete Gemengevolumen wird ja im Kompressorzylinder selbst unmittelbar am Ende der Verdichtung entzündet. Es ist unmöglich, einfachere und vollkommenere Mittel für das Laden und die darauffolgende notwendige Verdichtung

zu schaffen.

früheren Maschinen

Zu dieser Einfachheit kommen im Gegensatz zu den die weiteren maschinentechnischen Vorteile: Vermeidung eines ungünstigen Druckwechsels, allmählich zunehmende Beanspruchung des Triebwerkes und Steigerung der Kolbengeschwindigkeit. Alles infolge der Einführung der Verdichtung.

Mechanisch ist die Verdichtung das Mittel, hohe Kolbengeschwindigkeit und ruhigen Gang des Triebwerks wie bei Dampfmaschinen zu erzielen und den notwendigen Druckverlauf zu sichern. Hohe Kolbengeschwindigkeit wiederum ist die Grundlage guter thermischer Ausnutzung, das Mittel, die Wärmeverluste zu verringern.

Thermisch ist der Verdichtungsvorgang, abgesehen vom grundlegenden Einfluß der hohen Spannungs- und Temperaturgefälle, deshalb ein vorzüglicher, weil die Kompressionsarbeit unmittelbar nach der Verdichtung im Arbeitszylinder wieder gewonnen wird, und weil keine Verschiebung und Fortleitung des verdichteten Gemenges vor der Zündung notwendig ist. Verdichtung, Zündung und Verbrennung erfolgen hintereinander im selben Arbeitszylinder, ohne dazwischenliegende Pumpen, Leitungen, Ventile usw. und ihre Widerstände. Das ist eine im Wesen der Sache begründete, für Klein- und Großmaschinen höchst wertvolle Einfachheit.

Hoher thermischer Wirkungsgrad erfordert möglichst weitgehende Expansion der Verbrennungsgase. Bleibt es hierbei aus wirtschaftlichen Gründen ausgeschlossen, das Expansionsverhältnis im gleichen Zylinder größer als das Kompressionsverhältnis zu machen, so hängt die erreichbare thermische Ausnutzung von der Höhe der Verdichtung ab, welche das Gemenge für eine bestimmte Bauart ergibt. Es ist nur eine entsprechende Vergrößerung oder Verringerung des Verdichtungsraumes und damit des Endvolumens der Verdichtung nötig, um alle Verhältnisse nach Bedarf zu beherrschen. Das sind wieder die denkbar einfachsten maschinentechnischen

Mittel zur Erreichung höchster thermischer Ausnutzung durch hohe Gemengeverdichtung.

Aus der Verdichtung des Gemenges ergeben sich auch wesentliche maschinentechnische Vorteile, insbesondre für Großmaschinen: hoher mittlerer Arbeitsdruck, entsprechend geringe Abmessungen, Oberflächen und Volumen in der Maschine, kleiner Wärmeverlust durch die Wandungen und die Maschinenteile, insbesondre aber die Möglichkeit, arme Gase verwenden zu können, schwache Gemenge überhaupt zündfähig zu machen.

Aller wesentliche Fortschritt durch das Viertaktverfahren ist daher auf die Gemengeverdichtung vor der Zündung und ihre Folgen zurückzuführen. licht außerdem die Regulierung während des ganzen Hubes Das Arbeitsverfahren ermögund Kühlung des Arbeitszylinders während des Saughubes durch das angesaugte Gemenge, wenn auch auf Kosten des Gemischgewichtes.

2 at Ver

Die Gemengeverdichtung vor der Zündung ist seit Otto bei den Kleinmaschinen anfänglich mit etwa dichtungsdruck durchgeführt worden, bei Verbrennungsspannungen von 8 bis 10 at, Fig. 7. Später wurde mit den wirtschaftlichen Forderungen der Verdichtungsdruck auf 8 bis 10 at, der Verbrennungsdruck auf 20 bis 30 at für arme Gase gesteigert.

Im Zusammenhang damit wurden an die Einzelheiten der Maschine und deren Ausführung mit dem wachsenden Betriebsdruck große Anforderungen gestellt, welche der heutige Maschinenbau aber vollständig zu erfüllen in der Lage ist. Die hohe Gemengeverdichtung kann nur durch die Verdichtung im Arbeitszylinder einfach bewirkt werden; sie ist der

andern Maschinen, auch bei den Zweitaktmaschinen, wiederzufinden.

Die nachteiligen Folgen des Viertaktverfahrens in Einzylindermaschinen: schlechte Triebwerksausnutzung während des Ladens, Verdichtens und Auspuffens, großer Einfluß der Leergangsarbeit und als Folge des Viertel-Arbeitshubes die ungleiche Arbeitsverteilung, das Erfordernis großer Schwungmassen besonders bei Lichtmaschinen usw., sind keine Mängel des Verfahrens, sondern nur Mängel der Anordnung von einzylindrigen einfachwirkenden, richtiger viertelwirkenden Maschinen. Diese Mängel können durch konstruktive Maßnahmen vermindert oder beseitigt werden. Die entsprechenden Anordnungen sind im Zusammenhang mit andern Fragen zu beurteilen.

Als Nachteil ergibt sich weiter die Möglichkeit von Frühzündungen1) und der daraus erwachsenden Störungen. Da die Verdichtung im Arbeitszylinder vor sich geht, so kann die Zündung schon lange vor dem gewollten Augenblick durch Nebenursachen erfolgen, durch heiße Teile im Zylinder oder Verbrennungsrückstände. Diesen Nachteil haben aber alle Gasmaschinen, welche Gemenge im Arbeitszylinder verdichten, auch alle Zweitaktmaschinen.

Mehrere Nachteile sind mit dem Wesen des Fortschrittes verknüpft, mit der hohen Arbeitstemperatur, der hohen Spannung, der Notwendigkeit einer wirksamen Kühlung, der Notwendigkeit bester Ausführung und besondrer Anlaßvorrichtungen wegen der Gemengeverdichtung usw., Nachteile, die gleichfalls allen hochwertigen Verbrennungsmaschinen eigen sind.

Einfluß hat hingegen der Verdichtungsraum am Ende des Verdichtungshubes, dessen Größe die Höhe der Verdichtungsspannung bestimmt. Dieser Raum wird vor Beginn des Ansaugens mit verbrannten Gasen gefüllt sein, die aus dem Zylinder hinauszutreiben oder während des Ladens (Ansaugens) des Arbeitszylinders unschädlich zu lagern sind, sodaß bei ungleicher Schichtung die gasreicheren Mischungen an die Zündstelle gelangen. Hierüber sind Einzelheiten bei späteren Erörterungen am Platze.

Viele der erwähnten wesentlichen Vorteile des Viertaktverfahrens wurden und werden noch verkannt oder unterschätzt. Nirgends wurde jedoch bisher etwas unbedingt Besseres oder Einfacheres geschaffen. Auch ist nicht abzusehen, wie ohne gänzliche Umgestaltung des Verbrennungs- und Energieumsetzungs-Verfahrens maschinentechnisch wie thermisch wesentlich Ueberlegenes entstehen könnte. Sinngemäß ist jedoch unter dem unglücklichen, leider allgemein eingebürgerten Wort >> Viertakt << richtiger » Vierteltakt<< das maßgebende Arbeitsverfahren, nicht etwa seine einfachste und unvollkommenste maschinentechnische Ausgestaltung: die einfach wirkende Einzylindergasmaschine, zu verstehen.

Der >> Vierteltakt« entspricht dem einfachwirkenden Zylinder, der Halbtakt dem doppeltwirkenden Zylinder, die Eintaktwirkung zwei doppeltwirkenden Zylindern hintereinander, vergleichbar den doppeltwirkenden Dampfmaschinen. Solche Begriffe beziehen sich jedoch nur auf die bauliche Anordnung und haben nichts mit dem Viertakt- oder Zweitaktverfahren zu tun, sondern nur mit den Einzelheiten der Kolben- und Maschinenanordnung. Verbesserung des mechanischen Wirkungsgrades als alleiniger Zweck andrer Verfahren ist wenig wertvoll, da das Gleiche durch doppeltwirkende Zylinder auch nach dem Viertaktverfahren in einfachster Weise erreicht wird.

Otto hat durch die Viertaktmaschinen industriell brauchbare Gasmaschinen geschaffen, und das Bedürfnis nach Gasmaschinen wurde durch ihn zum erstenmal befriedigt. An seine Schöpfung hat sich die weitere große Entwicklung der Gasmaschinen bis in unsre' Zeit unmittelbar angeschlossen. Vorher gab es außer seinen kleinen atmosphärischen Gaskraftmaschinen überhaupt nichts Brauchbares. Die Ausbildung

1) Die übliche Bezeichnung »Vorzündung ist nicht genügend kennzeichnend, seitdem für arme Gase usw. Zündung vor dem Hubwechsel durchgeführt wird. Der Begriff »Vorzündung« im Sinn einer Voreilung und beabsichtigten Vorzündung sollte getrennt werden von dem Begriffe »Frühzündung als nicht gewollter vorzeitiger Zündung mit schädlichen Folgen nnd dem Begriffe Fehlzündung« im Sinn einer — unabhängig vom Zeitpunkt mangelhaft erfolgten Zündung.