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Die Verbrennungskraftmaschine Herausgegeben von Prof. Dr. Dr. h. c. Hans List Graz Band 6 Gemischbildung und Verbrennung im Ottomotor 1967 Springer-Verlag Wien . New York

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Die Verbrennungskraftmaschine

Herausgegeben von

Prof. Dr. Dr. h. c. Hans List Graz

Band 6

Gemischbildung und Verbrennung im Ottomotor

1967

Springer-Verlag Wien . New York

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Gemischbildung und Verbrennung im Ottomotor

Dr.-lng. Kurt Lohner o. Professor an der

Technischen Hochschule Braunschweig

Von

und Dr.-lng. Herbert Muller WissenschaftIicher Rat und Professor an der

Technischen Hochschule Braunschweig

Mit 402 Textabbildungen

1967

Springer-Verlag Wien . New York

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ISBN-13: 978-3-7091-8180-5 001: 10.1007/978-3-7091-8179-9

e-ISBN-13: 978-3-7091-8179-9

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Ohne schriftliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, dieses Buch oder Teile daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie)

oder sonstwie zu vervielfiiltigen

© 1967 by Springer-Verlag/Wien Softcover reprint of the hardcover 15t edition 1967

Library of Congress Catalog Card Number 66-28999

Titel Nr. 9029

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Vorwort

Es ist Aufgabe des Buches, die Vorgange bei der Gemischbildung und Verbrennung des Otto motors zu schildern und die zur Durchfiihrung des Ottoverfahrens notwendigen Vorrichtungen zu beschreiben. In der von H. LIST herausgegebenen Buchreihe sind in anderen Banden die thermodynamischen Grundlagen, die Kraft- und Schmierstoffe, die Bauelemente und Bauformen von Otto- und Dieselmotoren beschrieben. Die Verfasser konnen sich deshalb in diesem Buch auf die Behandlung der Gemischbildung und der dazu erforderlichen Einrichtungen, der Ztind- und Verbrennungsvorgange mit den Brennraumen sowie der Abgaszusammensetzung beschranken.

Die klassische Theorie unterscheidet Ottomotoren und Dieselmotoren. N ach Meinung der Verfasser ist der Ottomotor eine Kolbenmaschine mit innerer Verbrennung, bei der dem Zylinder ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff zugeftihrt wird, das bei Beginn der Verdichtung homogen ist, das verdichtct wird und in der Nahe des oberen Totpunktes durch Fremdztindung (in der Regel mit Hilfe eines elektrischen Funkens) zur Verbrennung gebracht wird. Die eingeleitete Verbrennung pflanzt sich tiber den Brenn­raum fort, wobei das Fortschreiten der Verbrennung nur von den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Gemisches und den durch den Brennraum gegebenen Bedingungen (Stromungsvorgange, Temperatureinfltisse) abhangt. Das Gemisch ist zu­nachst raumlich und zeitlich homogen. Unter dem EinfluB der wahrend der Verdichtung steigenden Temperatur und durch Wandeinfltisse kann es chemischen Veranderungen unterliegen (Vorreaktionen) und dadurch inhomogen werden. Die Verdichtungsend­temperatur bleibt unterhalb der Ztindtemperatur des Kraftstoffes.

Beim klassischen Dieselmotor wird reine Luft verdichtet; in der Nahe des oberen Totpunktes, wenn die Luft hohe Temperatur erreicht hat, wird fltissiger Kraftstoff in mehr oder weniger fein zerstaubter Form in den Brennraum eingespritzt. Die Temperatur der Luft liegt tiber der Ztindtemperatur des Kraftstoffes, weshalb die Ztindung beim klassischen Dieselmotor immer durch die heiBe Luft bewirkt wird. Der Ztind- und Verbrennungsvorgang kann von auBen durch den Ablauf und die Art der Einspritzung beeinfluBt werden. Das Gemisch ist zeitlich und raumlich heterogen. Brennraumform und Luftstromungen spielen deshalb eine viel groBere Rolle als beim Ottomotor.

Zwischen Otto- und Dieselmotor lassen sich viele Ubergangsformen definieren, die man neuerdings unter der Bezeichnung Hybridmotor zusammenfaBt. Der entscheidende Unterschied zwischen dem Ottomotor und dem nachstverwandten Hybridmotor kann durch zwei Fragen geklart werden:

1. 1st das Gemisch bei Verdichtungsbeginn homogen 1 2. Wird das Gemisch durch eine fremde Ztindquelle geztindet 1 In diesem Buch wird nur tiber Ottomotoren berichtet, bei denen diese beiden Fragen

mit Ja beantwortet werden konnen. Ein Motor mit Kraftstoffeinspritzung in den Brenn­raum und mit Funkenztindung ist dann als Ottomotor anzusehen, wenn die Einspritzung so frtih und so gleichmaBig tiber den Brennraum erfolgt, daB zu Beginn der Verdichtung oder spatestens bei der Ztindung, abgesehen von den Vorreaktionen, ein homogenes Gemisch vorhanden ist. Er gehort aber zu den Hybridmotoren, wenn man auch bei

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VI Vorwort

Verwendung einer Funkenzundung durch die Art der Kraftstoffeinspritzung, z. B. eine geschichtete Ladung, also eine raumlich (oder zeitlich) inhomogene Mischung erzielen will.

Die in diesem Buch behandelten theoretischen Grundlagen des physikalischen und chemischen Ablaufes bei der Gemischbildung und Verbrennung im Otto motor werden ebenso wie die Beispiele ausgefUhrter Anlagen so eingehend besprochen, daB dieses Buch fUr den Fachmann in Forschung, Entwicklung und Betrieb sowie auch fUr den Studenten hoheren Semesters als wertvolle Hilfe dienen kann.

Fur die Uberlassung von Zeichnungen, Prospekten und Photos zur Darstellung der ausgefuhrten Anlagen mochten wir der lndustrie unseren Dank aussprechen. Ebenfalls haben wir mehreren Mitarbeitern am lnstitut fur Kolbenmaschinen fUr ihre Mithilfe zu danken, insbesondere Herrn Dipl.-lng. G. KLINK und Herrn Dipl.-lng. H. OETTING. Wir danken auch dem Springer-Verlag in Wien und seinen Mitarbeitern fur das bereit­willige Eingehen auf unsere Wunsche, wodurch sich eine angenehme Zusammenarbeit ergab.

Braunsch weig, im Februar 1967 K. Lohner und H. Muller

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Inhaltsverzeichnis

A. Einleitnng ....................................................................... .

B. Physikalische nnd chemische Grundlagen ............................................ .

I. Luft ........................................................................ .

1. Zusammensetzung der Luft ................................................. .

2. Bezugszustande fUr Leistungsvergleiche ...................................... .

3. Gleichungcn zur Umrechnung auf den Bezugszustand ......................... .

4. Anreicherung der Luft mit Sauerstoff ....................................... .

5. Einflu13 von Abgasgehalt und Aufladung ..................................... .

II. Kraftstoff

1. Allgemeine Anforderllngen an die Kraftstoffe ................................. .

2. Chemische Zusammensetzung und Eigenschaften der Kraftstoffe ................ .

3. Kraftstoffzusatze ........................................................... .

4. Heizwert der Kraftstoffe ................................................... .

5. Gemischheizwert und Wirkungsgrad ......................................... .

6. Anderung der MolekiilzahI wahrend der Verbrennung (Molverhaltnis) ........... . 7. Stoffwerte fUr Kohlenwasserstoffe ........................................... .

8. Siedelinien von Kraftstoffgemischen ......................................... .

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III. Gemischbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1. Gemischbildung im Vergaser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22

2. Kraftstoffverdampfung ...................................................... 24 a) Kraftstoffverdampfung aus einer ruhenden Kraftstoffoberflache . . . . . . . . . . . . .. 24 b) Berechnung des Gleichgewichtszustandes im Vergaser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27 c) i,x-Diagramme fUr Gemische aus Luft, Wasser und Kraftstoff.. . . . . . . . . . . . .. 28 d) Einflu13 des VerIaufes der Siedekennlinie auf den Motorbetrieb .............. 31 e) Einflu13 der Verdampfung auf Kraftstoffvolumen und Vergasertemperaturen .. 32

3. Vergaservereisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34 a) Einfliisse auf Vergaservereisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34 b) Grund fUr die Eisbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 35 c) Ort und Folgen der Eisbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 35 d) Temperaturen des Vergasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36 e) Beobachtung der Eisbildung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36 f) Vereisungskennzahl zur Beurteilung von Kraftstoffen .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 38 g) Ma13nahmen gegen Vergaservereisung....... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39

4. Gemischbildung und -verteilung in der Saugleitung ........................... , 40 a) Richtlinien zur Erreichung gleichen Liefergrades....... .... .. . .. ... ... . . .... 41 b) Richtlinien zur Erreichung gleicher Gemischverteilung .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 42 c) Abhangigkeit der Gemischverteilung von Drehzahl, Belastung und Saugfolge.. 43 d) Einflu13 der Lage der Drosselklappe und der Hauptdiise auf die Gemischverteilung 45 e) Einflu13 des Kraftstoffilmes auf die Gemischverteilung ..... . . . . . . . . . . . . . . . .. 46 f) Einflu13 des Druckes in der Saugleitung auf die Ausbildung des Kraftstoffilmes 47 g) Einflu13 der Kraftstofftropfen auf die Gemischverteilung ................... , 49 h) Einflu13 der qualitativen Verteilung der Kraftstoffkomponenten auf die Oktanzahl 49 i) Gemischverteilung bei gasformigem Kraftstoff...... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52 j) Eintritt des Kraftstoffilmes in den Zylinder ............................... 53

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VIII InhaItsverzeich nis

Seitc

5. GemhlChvorwarmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 53 a) Kraftstofferwarmung in geheizter Einspritzdiise ............................ 53 b) Vorwarmung des Luft-Kraftstoff-Gemisches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 54 c) Kraftstoffverdampfung durch abgasbeheizten HeiBpunkt .................... 54 d) Gemisch- und Luftvorwarmung ...................... , .. . . . . . . . . . . . .. .. ... 57 e) Temperaturverteilung an der Saugleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 58 f) Vergleich von HeiBpunktbeheizung, Gemisch- und Luftvorwarmung . . . . . . . . .. 59

6. Kraftstoffeinspritzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60 a) Ort und Art der Kraftstoffeinspritzung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 60 b) Vor- und Nachteile der Kraftstoffeinspritzung bei der Gemischbildung ....... 60 c) Aufliisung des Kraftstoffstrahles .......................................... 61 d) Anforderungen an die Einspritzdiise.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62 e) EinfluB der Motortemperatur und des atmosphiirischen Zustandes auf die Ein-

spritzmenge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62 f) Miiglichkeiten der Leistungssteigerung durch Einspritzung . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 62 g) EinfluB von Drosselklappen- und Diisenlage, Einspritzbeginn und Einspritzdauer 63 h) Kraftstoffeinspritzung in die Saugleitung ........................... . . . . . .. 64 i) Kraftstoffeinspritzung vor das EinlaBventil jedes Zylinders . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64 j) Kraftstoffeinspritzung in die Zylinder ..................................... 64 k) Gemischbildung und Verdampfung bei Zylindereinspritzung.. . . . . . . . . . . . . . . .. 65 I) Einspritzzeiten bei Zylindereinspritzung ................................... 66

m) Herstellen einer geschichteten Ladung (Hybridmotor) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 67 n) Kraftstoffeinspritzung beim Zweitaktmotor ................................ 68

7. Alkohol- und Wassereinspritzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68 a) Wirkung der Verdampfungswarme ........................................ 68 b) Berechnung des Einflusses der Wassereinspritzung beim vollkommenen Motor 69 c) Siittigungsgrenze fiir Wasseraufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 70 d) EinfluB der Alkohol- und Wassereinspritzung auf Brennraumtemperaturen und

Klopfneigung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 71

IV. Verbrennung............................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72

1. Vorreaktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72 a) Temperaturen bei Verdichtungsbeginn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72 b) Reaktionen der Kraftstoffe vor der Ziindllng .............................. 73 c) Untersuchung der Vorreaktionen in fremd angetriebenen Motoren. . . . . . . . . . .. 73 d) AusmaB und Entstehungszeit der Vorreaktionscnergie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 74 e) Temperatursteigerung durch Vorreaktionen ................................ 75 f) Druck- und Energieentwicklung bei verschiedenen Kraftstoffen. ............. 77 g) Zusammenhang zwischen Klopftendenz und Vorreaktionen bei verschiedenen

Kraftstoffen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 79 h) Strahlung nnd Bereich der kalten Flamme ................................ 79 i) Abhiingigkeit der Vorreaktionsenergie von Kraftstoffzusiitzen . . . . . . . . . . . . . . .. 82 j) Kaltflammenbereich fUr verschiedene Kraftstoffe und Zusatze ............... 82

k) Wirkung von Bleitetraathyl auf die zweite kalte Flamme . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 83 I) Vorreaktionsprodukte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 85

m) EinfluB von Temperatur, Zeit und Ablagerungen auf Vorreaktionen ......... 86 n) Unterschiedliche Reaktionsarten der langsamen Oxydation bei verschiedenen

Kraftstoffen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 89

2. Gliihziindung (Friihziindung). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90 a) Ursachen und Folgen der Gliihziindung ................................... 90 b) Abgrenzung der Gliihziindung vom Klopfen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90 c) Bedingungen fUr die Einleitung der Gliihziindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 92 d) Druckverlauf bei Gliihziindung ........................................... 93 e) Verbrennungsablauf bei Gliihziindung ..................................... 94 f) Verbrennungsablauf bei Wild Ping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 96 g) Unterschiedliche Neigung der Kraftstoffe zur Gliihziindung ................. 96 h) Beurteilung der Gliihziindungsneigung von Kraftstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 98 i) EinfluB von atmospharischen Bedingungen und Betriebsbedingungen auf Gliih-

ziindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 99 j) Entstehung der Ablagerungen ............................................ 101

k) Starke der Gliihziindung abhangig von der Ablagerungsart .................. 103 I) Katalytische Wirkung bei Gliihziindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 103

m) MaBnahmen gegen Gliihziindung .......................................... 104

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Inhal tsverzeichnis IX

Seite

3. Ziindung ................................................................... 104 a) Ziindung durch Warmeleitung, Molekiilanregung und Dissoziation ............ 104 b) Abhangigkeit der Ziindtemperatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 105 c) Abhangigkeit der Flammengesohwindigkeit ................................. 106 d) Einflu/3 von Starke und Zahl der Ziindfunken ............................. 107 e) EinfluJ3 des Ziindzeitpunktes ............................................. 108 f) Gro/3e der minimalen Ziindenergie ........................................ 109

4. Ziindverzug ......................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. III a) Auftreten und Messung des Ziindverzuges ................................. 111 b) Art der auftretenden Reaktionen ......................................... 112 c) Unterschiede des Ziindverzuges bei Bomben- und Motorversuchen ............ 112 d) EinfluJ3 von Kraftstoffart und Luftverhaltnis auf den Ziindverzug . . . . . . . . . .. 115 e) EinfluJ3 von Kraftstoffzusatzen auf den Ziindverzug ........................ 116 f) EinfluJ3 des Ziindzeitpunktes auf den Ziindverzug ........ . . . . . . . . . . . . . . . . .. 117 g) Druckabhangigkeit des Ziindverzuges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 117 h) Einflu/3 der Kraftstoffart auf den Druckverlauf '" ......................... 119 i) Berechnungsmoglichkeit des Ziindverzuges ................................. 119

5. Verbrennungsablauf (Flammenbewegung) .................................... " 121 a) Entstehung der Flammenfront ............................................ 121 b) Flammenbewegung und Energieentwicklung ................................ 122 c) Verdrangungswirkung der Flammenfront ................................... 123 d) Form der Flammenfront .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 123 e) Unterschiede der einzelnen Zyklen ........................................ 125 f) Unterschiede zwischen Ziind-, Verbrennungs- und Flammengeschwindigkeit ... 128 g) EinfluJ3 der Wirbelung auf die Flammengeschwindigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 130 h) Einflu/3 des Luftverhaltnisses und der Ziindeinstellung auf die Flammengeschwin-

digkeit ................................................................. 131 i) Einflu/3 des Verdichtungsverhaltnisses auf die Flammengeschwindigkeit ....... 133 j) EinfluJ3 der Zahl und Lage der Ziindkerzen auf die Flammengeschwindigkeit ... 133 k) EinfluJ3 von Zusatzen auf die Flammengeschwindigkeit ..................... 134

6. Klopfen ................................................................... 135 a) Klopfen als Warmeexplosion oder Kettenreaktion .......................... 135 b) Ablauf der langsamen Oxydation in mehreren Stufen... . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 136 c) Schema des Energieumsatzes ............................................. 137 d) Detonations- und Verdichtungstheorie ..................................... 137 e) Temperatur bei Klopfeintritt ............................................. 138 f) Druck- und Ionisationsmessungen ......................................... 138 g) Flammenaufnahmen beirn Klopfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 139 h) Flammengeschwindigkeit beirn Klopfen .................................... 139 i) Leistungsabfall beirn Klopfen ............................................. 141 j) Einflu/3 der Betriebsbedingungen auf das Klopfen .......................... 141

k) EinfluJ3 von Luftverhaltnis und Kraftstoffart auf das Klopfen .............. 142 I) EinfluJ3 von Brennraumablagerungen auf das Klopfen ...................... 143

m) EinfluJ3 von Brennraumform und Brennraumgro/3e auf das Klopfen . . . . . . . . .. 145 n) Verwendung von Antiklopfmitteln ......................................... 148 0) Wirkungsmechanismus von Bleitetraathyl .................................. 149 p) Zersetzung von Bleitetraathyl ............................................ 149 q) Klopfminderung durch Abgas-, Wasser- und Alkoholbeimischung ............ 151 r) EinfluJ3 des Materials der Brennraumwand ................................ 151 s) Berechnung des Spitzendruckes bei Klopfen ............................... 152

V. Abgas..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 152

1. Ursachen unvollkommener Verbrennung ...................................... 152 2. Wassergasgleichgewicht und Dissoziation ...................................... 152 3. EinfluJ3 des Luftverhaltnisses und der Kraftstoffart auf die Abgaszusammensetzung 153 4. Abhangigkeit des Kohlenoxidgehaltes yom Betriebspunkt ...................... 154

5. Abhangigkeit des Kohlenwasserstoffgehaltes von Probenahmeort und -zeit........ 158 6. EinfluJ3 der Aufbereitungsart des Kraftstoffes ................................. 159

C. Ausgefiihrte Anlagen ............................................................... 160

1. Vergaser ..................................................................... 160

1. Aufgaben des Vergasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 160

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a) Gemischzusammensetzung ................................................ 160 b) Zerstaubung des Kraftstoffes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 164 c) Beeinflussung der Gemischmenge.......................................... 165

2. Wirkungsweise des Vergasers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 165 a) Prinzip des Vergasers .................................................... 166 b) Rcgeleingriffe am Vergaser ............................................... 169

<X) Mengenregelung ...................................................... 169 fJ) Regelung des Mischungsverhiiltnisses ................................... 170

1. Quersehnittsanderungen im KraftstoffzuflnJ3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 170 2. Anderung des wirksamen Luftdruekes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 171 3. Zusatz von Verbrennungsluft ....................................... 171 4. VergroJ3erung des spezifischen Volumens des Kraftstoffes . . . . . . . . . . . . .. 171 5. Mittel zur Anderung der Lllftquerschnitte ............................ 174

3. Gestaltung des Vergasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 174 a) Einstellung des Kraftstoffspiegels ...................... . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 174 b) Leerlauf, Ubergang und Beschleunigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 175 c) Anlassen des Motors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 177 d) Vollastanreicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 178 e) Abstellen des Motors .................................................... 179 f) Hohenkorrektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 179 g) Luftsaulenschwingungen im Vergaser ...................................... 180 h) Mehrfach-Venturi-Diise ................................................... 180 i) Steuerung der Ziindverstellung ........................................... 180 j) Begrenzung der Hi:ichstdrehzahl .......................................... 180

k) Offnungsverzi:igerung der Drosselklappe .................................... 181

4. Beispiele ausgefiihrter Vergaser ............................................... 181 a) Vergaser mit konstantem Lufttrichterquerschnitt und konstantem Hauptdusen-

querschnitt ............................................................. 181 <X) Solex-Vergaser 28 PICT, 32/34 PICB ................................... 181

1. Aufbau und Leerlaufbetrieb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 181 2. Beschleunigung und Vollastanreicherung ............................. 182 3. Startautomatik .................................................... 185 4. AnlaBhilfsvergaser nach dem Solex-Drehschiebersystem ................ 187

fJ) Der Bendix-Stromberg Carburetor, Serie W.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 189 y) Zenith-Vergaser 28 IFE 3 mit Hi:ihenkorrektur .......................... 193 <:5) Weber-Vergaser 40 DCM 2 ............................................. 193 E) Zenith-Vergaser von Bendix, Serie 29 .................................. 194 C) Vergaser mit getrennt liegender Schwimmerkammer ..................... 195

b) Vergaser mit konstantem Lufttrichter und veranderlichem Hauptdiisenquerschnitt 196 <X) Carter-Opel-Vergaser .................................................. 196 fJ) Carter-Vergaser Typ AFB mit Bemessung der Kraftstoffmenge bei Teillast

durch Unterdruck ...................................... . . . . . . . . . . . . .. 198 y) Carter-Vergaser Typ YF mit pneumatisch-mechanischer Teillaststeuerung ... 198

c) Vergaser mit zwei nacheinander zur Wirkung kommenden Lufttrichtern mit konstanten oder veranderlichen Hauptdiisen (Stufenvergaser, Registervergaser) 200 <X) Zenith-Vergaser 35/40INAT ........................................... 200 fJ) Solex-Vergaser 44 PHH ............................................... 203 y) Solex-Vergaser 34 PAITA ............................................. 204 <:5) Stufenvergaser der Holley-Carburetor Co. . ............................. 205 E) Carter-Carburetor AFB ............................................... 206

d) Vergaser mit veranderlichem Lufttrichter und veranderlicher Hauptdiise ..... 207 <X) Amal-Vergaser 363 .................................................... 207 fJ) Bing-Vergaser ........................................................ 208 y) Amal-Vergaser GP ................................................... 209

e) Vergaser mit Drosseleinrichtung und mit konstantem Unterdruck im verander-lichen Lufttrichter und im veranderlichen Kraftstoffdiisenquerschnitt ......... 210 <X) SU-Horizontalvergaser ................................................ 210 fJ) Stromberg-Vergaser CD ............................................... 212

f) Drehzahlbegrenzungseinrichtungen ......................................... 213 <X) Drehzahlregler der Pierburg KG 28 DR ................................ 214 fJ) Rochester 4 G Governor .............................................. 214

g) Membranvergaser ........................................................ 215 Stromberg-Membranvergaser fur Flugmotoren ........................... 215

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Inhaltsverzeichnis XI

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II. Kraftstoffeinspritzanlagen ...................................................... 217

1. Ort der Kraftstoffeinspritzung ............................................... 217 a) Einspritzung in die Saugleitung ........................................... 218 b) Einspritzung vor das EinlaBventil. ........................................ 218 c) Einspritzung in den Zylinder ............................................. 220

2. Regelung bei der Einspritzung ............................................... 221 a) Mechanische Regelung ................................................... 222 b) Regelung nach Druck vor EinlaBventil und nach Motordrehzahl . . . . . . . . . . . .. 223 c) Regelung durch Luftmengenmessung " .................................... 223

3. AusgefUhrte Einspritzanlagen fUr Viertaktmotoren ............................. 223 a) Kraftstoffeinspritzanlagen fUr Flugmotoren ................................ 223

ex) Mechanische Regehmg bei Einspritzung in die Zylinder am BMW-800-Stern-motor ............................................................... 224

fJ) Regelung durch Messung des Druckes vor dem EinlaBventil und der Drehzahl bei Einspritzung in die Zylinder am BMW-801-Doppelsternmotor ......... 224

y) Regelung durch Luftmengenmessung bei Einspritzung in die Zylinder bei der Bendix-Einspritzeinrichtung ........................................... 226

b) Kraftstoffeinspritzanlagen fUr Kraftfahrzeuge .............................. 229 ex) Einspritzeinrichtungen mit mechanischer Regelung ....................... 229

1: Kraftstoffeinspritzung Bosch fUr Mercedes-Motoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 229 2. Kraftstoffeinspritzanlage Kugelfischer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 233 3. Verteiler-Einspritzsystem nach F. A. F. Schmidt ....................... 236

fJ) Nach Ladedruck und Motordrehzahl geregelte Einspritzeinrichtungen ...... 238 1. Einspritzanlage von Lucas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 238 2. Simmonds Kraftstoffeinspritzung .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 240 3. Unterbrochene Einspritzung der American Bosch ..................... 241 4. Unterbrochene Einspritzung von Marvel-Schebler ..................... 242 5. Dauereinspritzung von Holley. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 242 6. Electrojector von Bendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 243

y) Regelung nach der Ansaugluftmenge ................................... 245 Kraftstoffeinspritzung der General Motors nach der Rochester Products Division .......................................................... 245

b) Unterbrechereinspritzanlage von Droschel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 248

4. Vergleich zwischen Vergaser und Einspritzung ................................. 249

5. Kraftstoffeinspritzung beim Zweitaktmotor .................................... 253 Zweitakteinspritzanlage am Goliath GP 700 .............................. " 254

III. Saugleitung ............................................................ ·....... 256

1. Aufgaben der Saugleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 256 a) Gemischbildung in der Saugleitung ........................................ 256 b) Gemischtransport in der Saugleitung ...................................... 257 c) Gemischvorwarmung in der Saugleitung ................................... 257 d) Gemischverteilung in der Saugleitung ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 258

2. Gestaltung der Saugleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 258 a) Grundsatzliches zur Gestaltung der Saugleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 258 b) Verlauf der Saugleitung.................................................. 259

ex) Verlauf der Saugleitung beim Einzylindermotor ......................... 259 f3) Verlauf der Saugleitung beim Reihenmotor ............................. 259 y) Verlauf der Saugleitung beim V-Motor ................................. 259 6) Verlauf der Saugleitung beirn Boxermotor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 259

c) Konstruktive Richtlinien fUr die Gestaltung der Saugleitung ................ 259 ex) Abmessungen der Saugleitung ......................................... 259 f3) Schwingungen in der Saugleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 260 y) Uberschneidung der Einla13ventilzeiten von zwei nacheinander saugenden

Zylindern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 260 6) Uberschneidung der Steuerzeiten bei eincm Zylinder ..................... 261

3. Beispiele ausgefiihrter Saugleitnngen .......................................... 261 a) Saugleitung eines Einzylindermotors ...................................... 261 b) Saugleitung eines Dreizylinder-Reihenmotors ............................... 261 c) Saugleitungen an Vierzylindermotoren ..................................... 262

ex) Saugleitungen an Vierzylinder-Reihenmotoren ........................... 262 f3) Saugleitung an einem Vierzylinder-V-Motor ............................. 265 y) Saugleitungen an Vierzylinder-Boxermotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 265

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XII Inhaltsverzeichnis

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d) Saugleitungen an Sechszylindermotoren ................................... 267 IX) Saugleitungen an Sechszylinder.Reihenmotoren .......................... 267 (3) Saugleitung an einem Sechszylinder-V-Motor .......................... " 269 y) Saugleitung an einem Sechszylinder-Boxermotor ......................... 270

e) Saugleitung eines Achtzylinder-V-Motors ................................... 270

4. Vergleichskennwerte ausgofiihrter Saugleitungen ................................ 271

IV. Brennraumform ............................................................. " 272

1. Striimungsverhaltnissc im Brcnnraum ......................................... 272 a) Ladungsbewegung durch Einstriimvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 272 b) Erzeugung von Quetschstriimungen ....................................... 273

2. Brennraum mit seitlich stehenden Ventilen ................................... 274

3. Brennraum mit hangenden Ventilen ........................................ " 278 a) Brennraum ohne Quetschflache ........................................... 278

IX) Zylindrisohe Brcnnraumform ........................................... 278 (3) Dach- odeI' kugelkalottenfiirmige Brennraumc ......................... " 279

b) Brennraum mit Quetschflache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 280 IX) Amerikanisohc Entwicklungen .......................................... 280 (3) Brennraum des Motors Daimler-Benz 300 ............................... 281 y) Brennraum des Rover-Motors .......................................... 282 0) Brennraum des Sechszylinder-Motors von Rolls Royce . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 282 s) Brennraum del' 2,2- bzw. 2,3-ltrMotoren von Daimler-Benz .............. 283 n Brennraum des Borgward-l,5-ltrMotors ................................ 283 I)) Brennraum des BMW-Vierzylinder-Motors .............................. 284 fJ) Brennraum im Kolben des Rover·Motors ............................... 284

4. Ziindkcrzon in Vorkammorn ......................................... . . . . . . .. 285

D. Kennlinien eines ausgeHihrten Otto motors mit Vergaser ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 286

Anhang: Bozeichnungen und Formeln del' im Text erwiihnten chemischen Verbindungen ... 301

Schrifttum ........................................................................ 303