6. Juli 1912.

t

Für die außerordentlich geringen Druckänderungen, um die es sich bei dieser Strömung handelt, ist aber eine Vereinfachung zulässig, indem man von der Aenderung des spezifischen Volumens absieht.

Die Zulässigkeit dieser Vereinfachung für Druckunterschiede bis zu etwa 500 mm Wassersäule, also Unterschiede, wie sie beim Betrieb von Fahrzeugmaschinen selten überschritten werden dürften, hat Durley für Ocffnungen von rd. 75 mm Dmr. sehr ausführlich durch Versuche nachgewiesen 2). Man gelangt somit unter diesen Verhältnissen zu der Fliegnerschen Formel für die Ausflußmenge, die für eine mittlere Temperatur t in die Form

Er erhält dann eine Gleichung von der Form

VL = C

QL

c VII, die, weil und proportional sind, dem gleichen Gesetze der Abhängigkeit von H entspricht wie die obige.

Die Vorgänge bei der Strömung von Luft und flüssigem Brennstoff durch den Vergaser scheinen nunmehr annähernd geklärt. Es ergibt sich, daß die Abhängigkeit der in der gleichen Zeit ausströmenden Brennstoff- und Luftmengen von dem Unterdruck H im Vergaser so verschieden ist, daß allein hierin schon eine ausreichende Begründung für die beobachtete Anreicherung der Luft mit Brennstoffdämpfen bei wachsender Umlaufzahl der Maschine erblickt werden kann.

In der Praxis strebt man ob mit Recht oder Unrecht, sei vorläufig außer acht gelassen an, das Verhältnis

QB QL

bei verschiedenen Werten von H möglichst unveränderlich zu erhalten.

1) Der Motorwagen 1908 S. 972, The Horseless Age vom 19. und 26. August 1908.

2) Transactions of the Am. Soc. of Mech. Eng. 1906 S. 193. 3) Der Motorwagen 1906 S. 754.

Dazu gibt es nun verschiedene Wege:

1) Man regelt den Vergaser bei einem gegebenen Mindestunterdruck, gewöhnlich durch vorsichtiges Verändern der Düsenöffnung, auf dem Maschinenprüfstande so ein, daß für diesen Wert des Unterdruckes z dem besten Erfahrungswert (etwa 116) entspricht, und sorgt durch Freilegen größerer Luftquerschnitte dafür, daß dieser Mindestunterdruck bei den höheren Umlaufzahlen der Maschine nicht so schnell ansteigt, wie es der stärkeren Saugwirkung der Maschine entspricht. Man sieht nun hier sofort: das Krebssche Verfahren des Zusatzluft-Beimengens hat auch seine Berechtigung, denn es läuft im Grunde genommen nur darauf hinaus, das Wachsen des Unterdruckes im Vergaser zu verzögern. Es kommen aber dafür nur selbsttätige Zusatzluftschieber oder -ventile in Frage; denn es ist ausgeschlossen, einen solchen Teil mit der Hand so zu regeln, daß der Unterdruck im Vergaser, den man während der Fahrt nicht fühlt oder mißt, tatsächlich in den Grenzen erhalten wird, die die Unveränderlichkeit des Mischungsverhältnisses vorschreibt.

Gleichgültig ist es für den hier in Rede stehenden Zweck, ob die Zusatzluft an einer besondern Stelle des Vergasers, d. h. abseits von der Düse eingeführt wird, wo sie zunächst gar nicht in Berührung mit dem verdampfenden Benzin kommen kann, ob man die Zusatzluft vor der Düse abzweigt und außen um die Brennstoffdüse herumführt, oder ob man endlich die ganze Luftmenge durch einen veränderlichen Querschnitt zulcitet. Denn in ihrer vorläufig allein in Betracht kommenden Einwirkung auf den Unterdruck im Vergaser bleiben sich die drei Verfahren vollkommen gleich. Da aber die Geschwindigkeit der Verdampfung bei gleichen Brennstoffmengen mit wachsender Luftmenge zunimmt, so wird man im allgemeinen demjenigen Verfahren den Vorzug geben dürfen, bei welchem die ganze Luftmenge sofort mit dem Brennstoff in Berührung gelangt. In Anbetracht der Kürze der Zeit, die überhaupt für das Verdampfen verfügbar ist, mag unter Umständen dieses Verfahren bessere Brennstoffverdampfung liefern als die andern Verfahren.

Auch die zwangläufige Verbindung des Zusatzluftschiebers mit dem Drosselschieber, d. h. die Anordnung beider Arten von Kanälen auf einem Schieber, an der z. B. von der Daimler-Motoren-Gesellschaft seit längeren Jahren festgehalten wird, ist zulässig. Sie erfordert aber, daß die Zusatzluftöffnungen bei geschlossenem Drosselschieber geschlossen, in der Mittelstellung des Schiebers geöffnet und in der äußersten offenen Lage wieder geschlossen werden, und daß in den Zwischenstellungen des Drosselschiebers von den Zusatzluftöffnungen gerade nur soviel geöffnet wird, als zur Erhaltung des unveränderlichen Mischungsverhältnisses notwendig ist.

Das Verfahren beim Einregeln eines solchen Vergasers ist allerdings außerordentlich mühsam und auf die Richtigkeit seiner Ausführung nur durch zeitraubende Messungen auf dem Prüfstande zu untersuchen.

Das Gleiche läßt sich von der Zuführung der gesamten Luft durch einen veränderlichen Querschnitt sagen. Nach der Lösung, die Bugatti1) dafür gefunden hat, wird die Weite der Oeffnung des Luftschiebers von einer Führungskurve abhängig gemacht, die nur auf dem gleichen umständlichen Wege wie bei dem andern Verfahren genau bestimmbar ist.

Das umständliche Einregeln und Ausprobieren des Vergasers, das bei aller Mühe wegen der unzureichenden Meßverfahren, die dabei verwendet werden können, selten zu dem gewünschten Ziele führt, bildet aber außerdem ein Hindernis für die fabrikmäßige Herstellung. Es ist in hohem Grade unerwünscht, daß Maschinen, deren Teile nach dem Grenzlehrenverfahren hergestellt, die also ohne jeden Aufwand von Feilen- und Schabearbeiten zusammengebaut worden sind, hinterher längere Zeit auf dem Prüfstande laufen müssen, nur damit der Vergaser eingeregelt werden kann. Die krummlinige Begrenzung der Zusatzluftkanäle und die Form der Führungskurven für den Luftschieber lassen sich eben auf dem Fabrikationswege nicht so genau kopieren, daß nicht hinterher doch noch Nachfeilen erforderlich wäre,

1) Z. 1908 S. 923.

Ebensowenig ist es aber auch denkbar, die Federn der selbsttätigen Zusatzluftschieber oder ventile in Reihen so genau herzustellen, daß ihr Spannungsgesetz bei dem fertig zusammengebauten Vergaser den z. B. auf dem Versuchswege ermittelten Anforderungen genau entspricht ').

Die Betrachtung ergibt somit, daß das »Zusatzluft -Verfahren, obgleich sich theoretisch gegen die Vollkommenheit der Lösung, die es bieten kann, nichts einwenden läßt, in der Praxis zu unvollkommen arbeitenden Vergasern führen muß. Man beschränkt sich dann eben nur darauf, aus der Maschine auf dem Prüfstand die bestmögliche Volleistung herauszuholen, ohne sich darum zu kümmern, unter welchen Gemischverhältnissen die Maschine hierbei und insbesondere bei der Mittelleistung arbeitet, auf die es sehr oft, namentlich im Stadtverkehr, ankommt.

2) Den zweiten Weg, das Mischungsverhältnis

2=

QB Qr

mit verschiedenen Werten des Unterdruckes H unveränderlich zu erhalten, nämlich, im Gegensatz zu dem Vorgang beim Zusatzluftverfahren, bei unveränderlichen Luftquerschnitten die ausfließenden Brennstoffmengen den gleichzeitig durchströmenden Luftmengen anzupassen, hat man verhältnismäßig selten betreten, obgleich er anscheinend Aussichten bietet, das Ziel auf eine weit weniger mühevolle Weise zu erreichen. Hauptsächlich scheute man es, und mit Recht, die feinen Düsen, die schon gegen jedes von dem Brennstoff mitgerissene Staubteilchen empfindlich sind, mit Drossel- oder andern Regelvorrichtungen zu versehen, die selbsttätig nachstellbar sein müßten und deshalb wohl an und für sich unzuverlässig wären, ganz abgesehen davon, daß sie in den Händen unverständiger Wagenführer zu großer Brennstoffvergeudung Anlaß bieten müßten. Von vornherein ist es leicht einzusehen, daß es sich bei der Regelung der Ausflußverhältnisse von Brennstoffdüsen im wesentlichen um eine verhältnismäßige Einschränkung der Brennstoffabgabe bei höheren Umlaufzahlen handeln müßte, da, wie nachgewiesen, der Ausfluß von Brennstoff aus einer Vergaserdüse in verhältnismäßig größerem Maße zunimmt als der Durchfluß von Luft durch einen gegebenen Vergaser. Im Gegensatz hierzu wird bei den meisten sogenannten Registervergasern der Zweck verfolgt, mit wachsendem Unterdruck zusätzliche Brennstoffquerschnitte zu öffnen, was offenbar zu dem entgegengesetzten Ergebnis führen muß.

Auf einen aus den letzten Jahren stammenden Versuch, die Mehrdüsenvergaser auch theoretisch zu rechtfertigen, sei an dieser Stelle gerade deshalb hingewiesen, weil man in der Fachliteratur den entsprechenden Vergaser vielfach lobend erwähnt hat. Es handelt sich um den in Fig. 5 und 6 abgebildeten >> Zenith « - Vergaser. Der mit einer Drosselklappe C, Fig. 5, versehene Mischraum A des Vergasers, in den durch die bei D angeschlossene Maschine an der Oeffnung B Luft angesaugt wird, enthält neben der üblichen, von einem Schwimmergehäuse F aus durch die Leitung E gespeisten Hauptdüse G eine Hülfsdüse H, die ihren Brennstoff durch die Leitung K aus einem Rohre J bezieht. Dieses ist bei I an das Schwimmergehäuse angeschlossen und oben

offen.

Bei der wirklichen Ausführung, Fig. 6, werden die beiden Brennstoffdüsen gleichachsig ineinander angeordnet, derart, daß die Hauptdüse G innen und die ringförmige Hülfsdüse H außen liegt und sich die Mündungen beider Düsen bei S in der gleichen Höhe des Mischraumes A befinden. Die Luft tritt bei E in den besonders eingesetzten Trichter X ein. Aus dem durch die Leitung B in der bekannten Weise gespeisten Schwimmergehäuse V fließt der Brennstoff durch eine Bodenöffnung in den zur Hauptdüse G führenden Kanal sowie durch die kalibrierte Oeffnung I in das oben offene und mit einem Sieb K überdeckte Standrohr J, aus dem durch den Kanal F die Hülfsdüse H gespeist wird. Die Schrauben L, M und N gestatten, diese Kanäle zu reinigen.

Bei langsamem Gang der Maschine und insbesondere auch bei Leerlauf, wo der Unterdruck im Vergaser nicht

1) Vergl. The Horseless Age vom 4. August 1909.

ausreicht, um den Brennstoff durch die Düsen zu treiben, wird der Brennstoff unmittelbar aus dem Standrohr J angesaugt, was dadurch gefördert wird, daß vor der Drosselklappe P eine Bohrung U und ein Röhrchen O zum Standrohr abgezweigt werden. Da sich bei Stillstand der Maschine das Standrohr mit Brennstoff füllt, so gelangt dieser bei den ersten Drehungen der Anlaßkurbel schnell auf die Drosselklappe, wodurch das Anlassen erleichtert wird.

Die Theorie dieses Vergasers stützt sich ebenso wie diejenige eines neuerdings von W. Morgan und E. B. Wood') beannt gegebenen Vergasers auf die Annahme, daß es möglich sei, durch die Hülsdüse eine von den Unterdrücken im Vergaser unabhängig bleibende, also dauernd unveränder liche Brennstoffmenge zuzuführen und dadurch das Anreichern des Gemisches zu verhindern.

Diese Annahme dürfte aber kaum zutreffen: Bei dem ZenithVergaser soll z. B. diejenige Brennstoffmenge, welche dem Standrohr J zufließt, bei allen Unterdrücken im Mischraum des Vergasers unveränderlich bleiben, weil hierfür der hydrostatische Ueberdruck des Schwimmerbehälters Nun maßgebend ist. unterliegt das Absaugen

E

Fig. 5 und 6. Zenith-Vergaser.

Fig. 6.

Fig. 5.

von Brennstoff aus dem Standrohr mittels der Hülfsdüse im allgemeinen den gleichen Gesetzen, die für die Hauptdüse gelten; bei wachsendem Ueberdruck im Vergaser saugt also die Hülfsdüse aus dem Standrohre, soweit dieses Brennstoff enthält, in der gleichen Weise zunehmende Brennstoffmengen ab, wie die Hauptdüse aus dem Schwimmerbehälter.

Wird aber die Zuflußöffnung vom Schwimmerbehälter zum Standrohre so bemessen, daß bei dem Mindestunterdruck im Vergaser in das Standrohr nur gerade ebensoviel Brennstoff eintritt, wie durch die Hülfsdüse abgesaugt werden kann, so ist bei einem höheren Unterdruck ein etwaiger Brennstoffvorrat im Standrohr sehr bald abgesaugt, und dann saugt die Hülfsdüse absatzweise einmal die von außen zutretende Luft und das andremal den Brennstoff an, der sich inzwischen angesammelt hat; die Hülfsdüse gibt also bei wachsender Maschinengeschwindigkeit zunächst verhältnismäßig

') The Horseless Age 7. Dezember 1910.

zuviel Brennstoff ab (bis das Standrohr leer ist) und dann keinen gleichmäßigen Benzinstrahl mehr, sondern sozusagen eine Aufeinanderfolge von Benzin- und Luftspritzern, die einmal zu reiches, ein andres Mal zu armes Gemisch bedingen. Dabei entsteht auch im Standrohre Unterdruck, wodurch an das Standrohr mehr Brennstoff abgegeben wird als bei der Mindestumlaufzahl. Die Voraussetzungen für die Theorie dieses Vergasers sind also nicht erfüllt.

Daß die gewöhnlichen Registervergaser, die nur bei höheren Umlaufzahlen zusätzliche Benzinquerschnitte frei machen, gar keine Daseinsberechtigung haben können, geht aus der einfachen Ueberlegung hervor, daß schon die Hauptdüse solcher Vergaser bei höheren Umlaufzahlen verhältnismäßig zu viel Brennstoff abgibt und daß daher das Mischungsverhältnis nur noch weiter verschlechtert werden kann, wenn man außerdem zusätzliche Benzinquerschnitte freigibt. Macht man aber zugleich mit den zusätzlichen Brennstoffquerschnitten auch Zusatz-Luftquerschnitte frei, so ist die Regelung der Brennstoffzufuhr eigentlich überflüssig; denn es genügt, wenn man nur die Luftquerschnitte veränderlich macht.

Dagegen hat man mit einigem Erfolg versucht, die Brennstoffabgabe der Vergaserdüse bei wechselnden Unterdrücken dadurch zu beeinflussen, daß man die für den Austritt des Brennstoffes aus der Düse maßgebende wirksame Druckhöhe veränderte. Bei solchen Vergasern findet also der Zutritt von Luft nach dem Gesetz

folgt, wobei sich h1 ändert, und zwar um so mehr unter den atmosphärischen Druck sinkt, je stärker die von der Maschine ausgeübte Saugwirkung ist. Wird also mit zunehmendem Unterdruck im Vergaser das für den Austritt des Brennstoffes maßgebende Druckgefälle gegenüber demjenigen Druckgefälle vermindert, welches für den Durchtritt von Luft maßgebend ist, so kann man tatsächlich verhindern, daß bei zunehmendem Unterdruck im Vergaser zu reiches Brennstoffgemisch erzeugt wird. In der Tat hat man mit dem nach diesem Verfahren arbeitenden Luftregler von Gillet-Lehmann') mitunter recht gute Erfahrungen gemacht.

Es ist wohl überflüssig, erst in umständlicher Weise untersuchen zu wollen, ob es überhaupt möglich ist, mit einer einzigen Einstellung des Reglers das Mischungsverhältnis bei allen Werten des Unterdruckes, die im Betriebe vorkommen, unveränderlich zu erhalten. Man kann vielmehr diese Frage ohne weiteres verneinen; denn das Nachströmen von Luft, wo auf es ja auch hier ankommt, folgt eben andern Gesetzen als der Ausfluß des Brennstoffes aus der Diise. Im besten Falle ist also mit einem solchen Regler für einen bestimmten Betriebszustand das richtige Mischungsverhältnis und für die übrigen eine gewisse Annäherung an die richtigen Verhältnisse zu erreichen, und zwar und das ist auch schon ein großer Vorteil mit viel weniger Mühe, als man bei den gebräuchlichen Vergasern mit Zusatzluft Regelung aufwenden müßte. Nichtsdestoweniger hat man mit diesen Reglern gute Erfahrungen gemacht; das würde aber nur beweisen, daß die Vergaser, wobei der Regler verwendet worden ist, schlecht eingeregelt gewesen sein müssen.

Eine ziemlich einwandfreie Lösung der Aufgabe, einen Vergaser herzustellen, der bei stark wechselnden Unterdrücken im Mischraum Luft und Brennstoff in stets gleichbleibendem Verhältnis zueinander mischt, dürfte sich aber finden lassen, wenn man, was bisher nicht geschehen ist, der Gestalt der Brennstoffdüse etwas größere Aufmerksamkeit scherkt.

Die Arbeiten von Rummel, die wohl auch schon gewisse Schlüsse auf den Einfluß von Länge und Durchmesser auf die Ausflußmenge ziehen lassen, erstreckten sich sämt lich auf Düsen von dem in Fig. 7 dargestellten Längsschnitt, d. h. auf Düsen, die aus einem kürzeren oder längeren zylindrischen Kanal von der Länge und dem lichten Durch

1) Z. 1908 S. 2033.

d. h. einer Parabel, entsprechen würden, so wären damit alle Schwierigkeiten, mit denen unsre heutigen Vergaserbauarten zu kämpfen haben, sofort beseitigt; denn dann folgte der Austritt von Luft und Bronnstoff gleichartigen Gesetzen, und das Mischungsverhältnis wäre ausschließlich von solchen festen Werten abhängig, die für die Strömung von Luft und Brennstoff durch Oeffnungen maßgebend sind, dagegen nicht mehr von der wechselnden Größe des Unterdruckes.

Eine solche Formgebung für Vergaserdüsen scheint nun nicht unmöglich zu sein. Um sich hiervon zu überzeugen, braucht man nur einen Blick auf die Figuren 8 bis 12') zu werfen, die die Abhängigkeit der Ausflußmengen für die Zeiteinheit von dem Unterdruck bei fünf verschiedenen Düsen angeben. Die Längsschnitte dieser Düsen (A bis E) sind in Fig. 13 bis 17 wiedergegeben.

Fig. 8. Düse 4.

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 cm WS. Unterdruck

1) The Horseless Age vom 19. und 26. August 1908,

56. Nr.

1912

Bei Beginn des Versuches öffnet man zunächst den Stopfen der Flasche D und saugt in das Heberrohr C Brennstoff an. Hierauf wird die Flasche D wieder geschlossen, und sobald der Brennstoff in das Schwimmergehäuse Feintritt, wird dieses in seiner Höhenlage gegenüber der Düse H so geregelt, daß der Brennstoff genau auf dem oberen Rande der Düse steht. Mit Hülfe des Ventiles V kann dann das Gebläse in Tätigkeit gesetzt und der gewünschte Unterdruck eingestellt werden. Man bringt dann die Wage B in das Gleichgewicht und beginnt mit dem Versuch, sobald der Zeiger genau einspielt, indem man ein bekanntes Gewicht wegnimmt und die Zeit bestimmt, nach deren Verlauf die Wage abermals genau einspielt,

Die in den obigen Figuren sowie in der Zahlentafel enthaltenen Ergebnisse sind außerordentlich lehrreich. Während die Longuemarre-Düse, Fig. 13, einen ziemlich geradlinigen Verlauf der Beziehung zwischen der Ausflußmenge und dem Unterdruck zeigt, während ferner die Düsen nach Fig. 14 und 15, die annähernd gerade Bohrungen von 4 bis 5 mm Dir. Länge haben, noch ziemlich stark von den zum Ver

gleich eingezeichneten Parabeln abweichen, lassen die Düsen nach Fig. 16 und 17 schon eine bedeutende Annäherung des Ausflußgesetzes an die Parabel erkennen, die selbst durch die Regelnadel bei der Düse nach Fig. 17 nur in untergeordnetem Maße beeinflußt wird. Düsen von der Gestalt wie in Fig. 16 und 17 werden aber heute noch fast gar nicht verwendet: wie man sofort erkennt, mit großem Unrecht; denn in der Tat könnte man mit solchen Düsen einen Vergaser von allen Wechseln des Unterdruckes ziemlich unabhängig machen.

Kennzeichnend für solche Düsen ist die außerordentlich geringe Länge ihres rohrförmigen Teiles. Es ist beachtenswert, daß dieses Ergebnis durch die Arbeiten von Rummel teilweise bestätigt wird, insofern auch Rummel gefunden hat, daß sich durch Wahl recht kurzer Düsen die Ungleichförmigkeit des Mischungsverhältnisses verbessern läßt'). Er schränkt allerdings diesen Ausspruch für Düsen von weniger als 1 mm Länge wieder ein, in der Annahme, daß für so kurze Düsen die von ihm verwendeten theoretischen Grundlagen der Düsenreibung nicht mehr Geltung haben. Anderseits ist aber klar, daß, je geringer die Düsenlänge ist, um so geringer auch der Einfluß der Kapillarität auf das Ausströmen von Brennstoff aus der Düse sein wird. Da nun die Unterschiede in den Ausflußmengen von Brennstoff und Luft bei wechselnden Unterdrücken vorzugsweise dem Einfluß der Kapillarität zuzuschreiben sind, so erscheint die Vermutung nicht ganz unberechtigt, daß Düsen gänzlich ohne Kapillarwiderstand jenem Ausströmgesetz folgen müßten, das für Luft und für Oeffnungen in einer sehr dünnen Wand Geltung hat, d. h. dem Parabelgesetz. Es bleibt abzuwarten, ob weitere Versuche mit solchen Vergaserdüsen die bisherigen Erfahrungen bestätigen; denn die bisherigen Versuche nehmen auf die Nebenerscheinungen des Vorbeiströmens der Luft an der Düsenmündung, insbesondere auf die mit dem Unterdruck veränderliche Saugwirkung des Luftstromes sowie auf die etwaigen Luftwirbel keine Rücksicht, und es ist nicht ausgeschlossen, daß diese Erscheinungen an der Veränderlichkeit des Mischungsverhältnisses großen Anteil haben 2). Sicher ist aber, daß die Möglichkeit, die Ausflußgesetze für Luft und Brennstoff bei Vergasern auch nur angenähert auf die gleiche Form zu bringen, weite Ausblicke auf die Vereinfachung von Bauart und Handhabung der Vergaser eröffnet. Z. B. entfallen mit einem Schlage alle Regelvorrich

1) Der Motorwagen 1906 S. 793.

2) Die zurzeit vorliegenden theoretischen Grundlagen widersprechen allerdings dieser Annahme: Bezeichnet man nämlich mit

PL den Anfangsdruck der Luft (beim Eintritt in den Vergaser),
Pr' den Enddruck der Luft (im Saugrohrkrümmer),

PB den Anfangsdruck des Brennstoffes (im Schwimmergehäuse),
PB' den Enddruck des Brennstoffes (an der Düsenmündung),

so kann man den Vergaser als Strahlpumpe auffassen, für die sich die
Zeunersche Theorie vom Lokomotivblasrohr (Das Lokomotivenblasrohr",
Zürich 1863 S. 97) anwenden läßt. Hiernach ist, unter Vernachlässi-
gung der geringen Aenderung des spezifischen Volumens der Luft beim
Durchströmen und ohne Rücksicht auf das geringe Volumen des aus-
fließenden Brennstoffes, der Druckunterschied PB-PB', welchem der
Brennstoff durch die Strahlwirkung des Luftstromes ausgesetzt wird,
(1 + §) q°
(1 + §) q2 2 (q
(1 + §) q2 2

oder

PB — PB' =

(PB - PL')

1)

PB-PB'=

[PL — PL') + (PB — PL)).