BIBLIOTHECA AUGUSTANA

 

Rudolf Diesel

1858 - 1913

 

Die Entstehung des Dieselmotors

 

1913

 

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Die typischen Konstruktionsformen des Dieselmotorbaues.

 

In der bisherigen Darstellung der gesamten Forschungsarbeiten des Laboratoriums nach der chronologischen Reihenfolge der Versuche sind die einzelnen Entwicklungsformen über das ganze Buch zerstreut. Viele Dinge sind aufgenommen, die nur zur Erledigung von Zwischenfragen dienten, es sind auch die Verfahren und Konstruktionen geschildert, die wieder verlassen wurden; viele Arbeiten wurden in abgeänderter Form zu ver­schiedenen Zeiten wiederholt. Es ist deshalb sehr schwer, den Zusammenhang einzelner Entwicklungsreihen zu finden oder überhaupt eine klare Übersicht zu bekommen.

Die folgende Zusammenstellung gibt eine nochmalige kurze Übersicht der experi­mentellen Arbeiten des Laboratoriums nicht in chronologischer, sondern in systematischer Reihenfolge jeweils vom ersten Auftreten eines Versuches durch alle Stadien hindurch bis zur typischen oder bleibenden Konstruktionsform. Als natürliche Grundlage für die systematische Einteilung dienten dabei die auf Seite 3 angeführten Grundgedanken der Erfindung, aus welchen sich die gesamten Arbeiten des Laboratoriums in logischer Konsequenz entwickelten.

In dieser Entstehungszeit der konstruktiven Formen habe ich die einschlägige Patent- und sonstige Literatur durchstöbert und kann heute nicht mehr sagen, welche Anre­gungen daraus entstanden. Selbstverständlich baut jeder neu Kommende auf der Arbeit seiner Vorgänger auf. In Fragen des allgemeinen Maschinenbaues konnte ich bei den Ingenieuren der Maschinenfabrik Augsburg und Krupps jede nur gewünschte Auskunft holen. Die Verbrennungsfragen aber waren neu, über diese konnte niemand Auskunft ge­ben, für diese mußte ich von Anfang bis zu Ende neue Lösungen suchen; der Entste­hungsgang zeigt denn auch, welche zahllosen irrigen oder falschen Konstruktionsformen fast für jeden einzelnen Fall der endlichen Festlegung der brauchbaren typischen Form vorausgehen mußten. [141]

 

 

A. Mittel zur Kompression reiner Luft weit über die Entzündungstemperatur

des Brennstoffes und Übertragung der Arbeitsleistung auf die Schwungradwelle.

 

1. Zylinder.

 

Zylinder und Deckel aus Gußstahl, beide ungekühlt. Seite 10

Zylinder aus Gußeisen, ungekühlt; Deckel aus Gußeisen, gekühlt. Seite 27

Zylinder aus Gußeisen mit angegossenem Kühlmantel, Deckel Gußeisen, gekühlt. Seite 37

Viertaktzylinder mit oben liegender Verbrennungskammer und unten liegender Lade­pumpe. Seite 58

Gußeiserner Zylinderdeckel mit Wasserkühlung, typische Form, mit Düse in der Mitte, links und rechts davon Gehäuse für die Ventillaternen, seitlich Anlaßventil. Seite 58–60

Versuche mit kochendem Mantelwasser. Seite 94

Volumetrische Wirkungsgrade bei verschiedenen Temperaturen. Seite 95

 

2. Kolben.

 

Gußstählerner Tauchkolben ohne Ringe mit Druckölstopfbüchse als Abdichtung. Seite 10

Gußstählerner Tauchkolben ohne Druckölstopfbüchse mit eingesprengten Gußringen als Abdichtung. Seite 10

Gußeiserner Kolben aus Distanzstücken zusammengesetzt mit drei Paar breiten Kolben­ringen, jedes Paar mit einer gemeinsamen sehr starken stählernen Spannfeder, auf dem Kolben hoher gußeiserner Aufsatz mit Hohlraum für die Verbrennungskammer. Seite 16

Derselbe mit zwei Ringpaaren und "Spannfedern. Seite 19

Derselbe mit drei Ringpaaren ohne Spannfedern. Seite 19

Derselbe mit sechs einzelnen breiten Ringen mit und ohne Spannfedern. Seite 19

Derselbe mit drei breiten Ringen ohne Spannfedern. Seite 19

Spannfedern machen die Kolbenringe unrund und exzentrisch und drücken den Kolben seitwärts, gänzliche Entfernung derselben. Seite 19

Prüfung der Kolben im Stillstand unter Luftdruck bei verschiedenen Schmierzuständen. Seite 45

Verbesserung der Kolben durch kleine eingesprengte Gußringe im Kolbenaufsatz zur Beseitigung aller verlorenen Lufträume. Seite 19

Unten offener Kolben mit drei Paar Kolbenringen und Spannfedern. Kolbenform typisch; Dichtung noch nicht. Seite 38 [142]

Allmähliche Verminderung der Stärke und Spannung der Kolbenringe, gänzliche Entfer­nung der Spannfedern. Seite 45

Typischer wassergekühlter Hohlkolben mit vier schwach gespannten gußeisernen Kolben­ringen; typische Kolbendichtung. Seite 57

 

3. Kolbenschmierung.

 

Tauchkolben mit Ölstopfbüchse unter hohem Druck als Schmierung. Seite 10

Derselbe mit Ölstopfbüchse ohne Druck als Schmierung. Seite 10

Ringkolben mit Ölschleppringen verschiedener Form und Tauchgefäß. Seite 16–18

Typische Kolbenschmierung mit Öldruckpumpe und Einpressen des Öles bei bestimmten Kolbenstellungen zwischen die Kolbenringe. Seite 65–66

 

4. Ladepumpen.

 

Viertaktzylinder mit oben liegendem Verbrennungsraum und unten liegender Lade­pumpe. Seite 58

Zwischengefäß der Ladepumpe; zuerst ohne Ölabscheider, dann mit Ölabscheider in Form eines Kondenstopfes, dann Ölabscheidung durch innere Prellwände. Seite 67

Ladepumpe mit Regulierung der Ladeluftmenge mittels Rückströmung durch das Saug­ventil. Seite 61

 

5. Hauptventile.

 

Erste Ventile, doppelsitzig, gemeinsam für Einsaugung und Auspuff. Seite 11

Schmalsitzige Tellerventile, getrennt für Einsaugung und Auspuff. Seite 16

Das Auspuffventil wird durch Vorauseröffnung eines kleinen Nebenventils entlastet. Eingesetzte Stahlringe als Ventilsitze. Seite 16

Ventile wieder vereinigt, aber Ansauge- und Auspuffkanäle getrennt und durch Rund­schieber gesteuert. Seite 37

Ganz getrennte Ventile und Kanäle, schmalsitzige Tellerventile aus Stahl in gußeisernen Laternensitzen, typisch. Seite 58

 

6. Allgemeiner Aufbau der Maschine.

 

Erste Maschine: Kolbendurchmesser 150 mm, Hub 400 mm, Hubverhältnis 2,67. Seite 9–11

Zweite Maschine: Kolbendurchmesser 220 mm, Hub 400 mm, Hubverhältnis 1,82. Seite 37 [143]

Dritte Maschine: Kolbendurchmesser 250 mm, Hub 400 mm, Hubverhältnis 1,6. Seite 57

Sämtliche Versuchsmaschinen hatten Kreuzkopfführung. Seite 11–58

Zweiseitige Rundkreuzkopfführung. Seite 11

Einseitige Linealkreuzkopfführung. Seite 60

Kurbel- und Wellenzapfen, hohl und gekühlt, zur Verminderung der Erwärmung durch Reibungsarbeit. Seite 63–75

Maschine mit einseitiger Säule. Seite 60–75

Maschine mit typischem A-Gestell. Seite 80–92

 

7. Steuerung.

 

Antrieb der Steuerwelle mit konischen Rädern und schräg liegender Zwischenwelle. Seite 9

Nockenwelle seitlich unten am Maschinengestell, lange Steuergestänge zwischen Nockenscheiben und Ventilhebeln. Seite 9

Typische Nockensteuerung. Seite 12

Beseitigung der langen Ventilgestänge, typische Lage der Steuerwelle auf angegossenen Lagern oben am Zylinder, direkter Angriff der Nockenscheiben an den Rollen der Steuerhebel. Seite 37–59

Typischer Antrieb der Steuerwelle mittels Schraubenrädern und vertikaler Zwischenwelle; geteiltes Wellenlager und in der Teilungsfuge liegendes Schraubenrad. Seite 75

Feststellung der Steuerkurven, Beseitigung der Geräusche. Seite 66

 

8. Anlaßverfahren.

 

Typisches Anlassen durch Druckluft und Überspringen der Steuerung auf Brennstoff. Seite 14

Erzeugung der Anlaßluft durch den Hauptkolben. Seite 24

Erzeugung der Anlaßluft durch die Einblasepumpe. Seite 24–48

Reserveanlassung durch flüssige Kohlensäure. Seite 87

Anlaßflasche, genietetes Blechrohr mit Gußdeckel. Seite 11

Typische Anlaßflasche aus geschweißtem Flußeisen. Seite 61

Typischer Ventilkopf und Entwässerung der Anlaßflasche. Seite 62

Typische Kombination zwischen Anlaß- und Einblaseflasche zur Ladung und Rückfüllung der Gefäße. Seite 68

Betrieb mit vereinigter Anlaß- und Einblaseflasche. Seite 72 [144]

 

9. Anlaßventile, Sicherheitsventile und Sicherheitsvorrichtungen.

 

Anlaßventil mit Kolbenentlastung. Seite 11

Anlaßventil, gleichzeitig als Sicherheitsventil gebaut, mit einstellbarer Feder. Seite 16

Anlaßventil mit einstellbarer Feder zum gleichzeitigen Rückfüllen der Anlaßflasche. Seite 16

Typisches Anlaßventil ohne einstellbare Feder und ohne Rückfüllvorrichtung. Seite 60

Gewöhnliches Sicherheitsventil mit Federbelastung. Seite 11

Sicherheitsventil, gleichzeitig Rückfüllventil. Seite 16

Typisches Sicherheitsventil. Seite 58

Sicherheitsplatten (sog. Platzventile). Seite 37–62

Kiestöpfe. Seite 31

Ausfüllen der Rohre mit Metallspänen zur Verhinderung des Rückschlagens der Flamme. Seite 63

 

10. Dichtungen und Packungen; Rohrleitungen.

 

Dichtungen der Brennstoffpumpe und Nadel, zuerst Asbest, dann Leder, dann alle mögli­chen Materialien, endlich Dermatine, damals typisch. Seite 10–19

Dichtungen der Luftleitung und Petroleumleitung; nach Durchprobierung aller erreich­baren Materialien werden eingeschliffene Metallkonusse für alle Druckleitungen als typisch beibehalten. Seite 19–62

Luftsäcke in Brennstoffleitungen sind zu vermeiden. Seite 14

Brennstoff muß der Saugleitung der Pumpe unter Druck zufließen. Seite 14

 

 

B. Mittel zur allmählichen Einführung des Brennstoffe.

 

11. Verschiedene Einführungsarten des Brennstoffes.

 

Einspritzen ohne Luft direkt aus der Petroleumdruckleitung durch offene Körting-Düse, Nadel unten am Maschinengestell, weit von der Einmündungsstelle entfernt. Seite 12

Einspritzen ohne Luft durch gesteuerte Petroleumpumpe und mit nach innen öffnendem Rückschlagventil an der Einmündungsstelle in den Zylinder. Seite 20

Direktes Einspritzen ohne Luft durch Petroleumpumpe unter gleichzeitiger Öffnung eines an der Einmündungsstelle in den Zylinder sitzenden Nadelventils. Seite 20 [145]

Direktes Einspritzen ohne Luft aus der Petroleumdruckleitung (ohne Petroleumpumpe) mittels gesteuerter Nadel. Seite 21

Einblasung des Brennstoffes mittels verdichteter Luft aus einem extra stehenden Kompres­sor. Seite 21

Einblasung des Brennstoffes mittels Luft aber ohne Luftpumpe, durch Druckluft, welche aus dem Arbeitszylinder entnommen wird. Selbsteinblasung. Seite 24–102

Direktes Einspritzen des Brennstoffes ohne Luft mittels eines kleinen Kolbens in der Düse. Seite 27

Direktes Einblasen von Gas aus der Gasdruckleitung. Seite 33–115

Einblasung des flüssigen Brennstoffs mittels einer vom Motor selbst angetriebenen Luftpumpe in Verbindung mit Einblaseflasche; typisch. Seite 60–103

Einblasung des flüssigen Brennstoffes mittels einer Hochdruckluftpumpe, welche die Luft schon vorverdichtet aus dem Hauptzylinder entnimmt. Seite 86–101

 

12. Brennstoffpumpen.

 

Brennstoffpumpe unten am Gestell, weit entfernt von der Düse. Seite 17

Petroleumhandpumpe. Seite 48

Selbständige Petroleumpumpe, von Steuerwelle angetrieben und ganz in der Nähe des Nadelventils angebracht, typisch. Seite 60

 

13. Regulierung des Brennstoffes.

 

Regulierung der Einspritzung lediglich durch die Nadelsteuerung. Seite 12–21

Regulierung der direkten Einspritzung durch Brennstoffpumpe mit variablem Kolbenhub und Rücklauf des zu viel angesaugten Petroleumquantums durch das vom Kolben offen gehaltene Saugventil. Seite 17

Hubweises Zumessen kleiner Petroleummengen in die Düse durch ein an der Düse angebrachtes regulierbares Tropfventil. Seite 21

Einrichtung zum Konstanthalten des Niveaus im Petroleumdruckgefäß. Seite 52–69

Hubweises Einpumpen abgemessener Petroleummengen in die Düse durch regulierbare Brennstoffpumpe. Seite 49

Regulierung der Petroleumpumpe durch Überlaufventil mit variablem Querschnitt. Seite 70

Regulierung der Petroleumpumpe durch völligen Abschluß des Überlaufventils durch den Regulator an verschiedenen Stellen vermittels eines mit dem Kolben auf und ab gehenden Stempels. Seite 73

Dasselbe Regulierprinzip, wobei aber das Saugventil der Pumpe als Überlaufventil benutzt wird. Seite 101

Zahlreiche Regulatorversuche mit verschiedenen Regulatorformen. 89 [146]

 

14. Eintrittsorgane des Brennstoffs in den Zylinder und deren Steuerung. Nadelventile.

 

Nadel seitlich am Maschinengestell weit entfernt von der Eintrittsstelle des Brennstoffs. Seite 12

Typisches Nadelventil in der Zylinderachse, unmittelbar an der Einmündung im Verbrennungsraum sitzend, mit axialer Stopfbüchse und Nockensteuerung. Seite 17

Nadelgehäuse als Hohlkörper ausgebildet zum Zwecke der Vorwärmung des Brennstoffs. Seite 37

Luft- und Brennstoffzuleitungen münden direkt in den Düsenkörper, typisch. Seite 37

Variabler Nadelhub für variable Brennstoffmenge. Seite 38–103–116

Nadelgehäuse mit Drehstopfbüchse, typisch. Seite 60

Nadelgehäuse mit konischem eingeschliffenen Sitz und Zuleitung für Luft und Brennstoff durch Bohrungen im Zylinderdeckel. Seite 60

Nadelgehäuse quer zur Zylinderachse, seitliche Einblasung, typisch. Seite 99

Variable Öffnungszeit der Nadel bei gleichbleibendem Öffnungsbeginn. Seite 38–103–116

 

 

C. Mittel zur Zerstäubung und Vergasung des Brennstoffes.

 

15. Zerstäuber.

 

Offene Körting-Streudüse in Verbindung mit Brennstoffleitung unter Druck. Seite 12

Nach innen öffnendes Rückschlagventil an der Einmündungsstelle des Brennstoffs mit kegelförmiger Zerstäubung des letzteren über die Ventilfläche hin. Seite 20

Direktes Einspritzen durch das Düsenloch, ohne Mundstück. Seite 23

Prallflächen als Zerstäuber im Verbrennungsraum vor der Düsenmündung in Form von Pfannen, Kegeln, durchlochten Flächen usw. Seite 39–96–97

Mechanischer Zerstäuber in der Düse in Form einer Messingspule mit durchlochten Rändern und Wandungen. Seite 21

Derselbe mit Einlage von Drahtgeweben zwischen den Spulenrändern. Seite 33–71

Zerstäuber zuerst im oberen Teil der Düse, dann ganz unten. Seite 21–71

Zerstäuber außerhalb des Zylinders in Form eines injektorartigen Apparates. Seite 41

Zerstäuber in der Düse, einfacher hoher Ringspalt. Seite 97 [147]

Zerstäuber in der Düse, zahlreiche feine radiale Brennstoffstrahlen, die vom Luftstrahl durchschnitten werden. Seite 98

Zerstäuber in der Düse in Form mehrerer übereinander liegender durchlochter oder eingekerbter Scheiben, typisch. Seite 98

 

16. Vergaser.

 

Äußerer Vergaser in Form eines geheizten Petroleumkessels. Seite 27

Innerer Vergaser in Form einer Heizspirale im Verbrennungsraum. Seite 27

Verbesserter äußerer Vergaser für flüssige Brennstoffe unter Mischung der Petroleum­dämpfe mit verdichteter Luft aus dem Hauptzylinder. Seite 31

Vergasung des zerstäubten Brennstoffs im Innern des Verbrennungsraumes durch Einblasung desselben mit hochverdichteter Luft, typisch. Seite 21–60–103

 

17. Einblasepumpen.

 

Extra stehender einstufiger Luftkompressor. Seite 8

Extra stehender Verbund-Luftkompressor. Seite 30

Selbsteinblasung. Erzeugung der Einblaseluft durch den Hauptkolben. Seite 24

An den Motor gekuppelte Einblasepumpe mit Balancierantrieb vom Hauptgestänge der Maschine, einstufig, verstellbarer Hub, Stopfbüchsendichtung. Seite 48

Einstufige Einblasepumpe mit festem Hub, seitlich am Maschinengestell mit Balancier­antrieb, Kolbendichtung 6 feine Kolbenringe, typisch. Seite 60

Einblasepumpe saugt vorverdichtete Luft aus dem Zwischengefäß der Ladepumpe. Seite 61

Automatische Regulierung des Einblasedruckes mittels einer Membran, die unter dem Druck der Einblaseflasche steht. Seite 69

Einblaseluft muß gekühlt und entwässert werden. Seite 26–56

Hochdruck-Einblasepumpe mit Ansaugung hochverdichteter Luft aus dem Hauptzy­linder. Seite 83–101

Nasse Einblaseluftpumpe. Seite 94

Automatisches Überströmventil, ungekühlt. Seite 24

Gesteuertes Überströmventil, wassergekühlt. Seite 104

 

18. Einblaseflaschen.

 

Erste Einblaseflasche, gleichzeitig Petroleumtopf. Seite 48

Erste selbständige Einblaseflasche aus Bronze mit typischem Ventilkopf, Entwässerung usw. Seite 68 [148]

Typische Kombination von Einblaseflasche und Anlaßflasche zwecks Rückfüllung. Seite 68

Anlaß- und Einblaseflasche vereinigt. Seite 72

 

 

D. Mittel zur vollkommenen und rückstandslosen Verbrennung

des Brennstoffs und zur Beeinflussung der Verbrennungskurve.

 

19. Lage, Form und Größe des Verbrennungsraumes.

 

Erster Verbrennungsraum, exzentrischer becherförmiger Hohlraum im Tauchkolben, verlorene Lufträume 60 % des Hauptraumes. Seite 11

Zweiter Verbrennungsraum, zentraler Hohlraum im Aufsatz des Ringkolbens; verlorene Lufträume 28 % des Hauptraumes. Seite 16

Dritter Verbrennungsraum, Hohlraum im Deckel, verlorene Lufträume 10 % des Verbren­nungsraumes. Seite 37

Vierter Verbrennungsraum, typischer Raum zwischen Kolben und Deckel ohne verlorene Lufträume. Seite 58

 

20. Misch- und Verteilungsorgane für den Brennstoff. Düsenmundstücke und Brenner.

 

Direkter Eintritt des Brennstoffstrahls durch die offene Düsenmündung. Seite 11

Rohrbrenner, bestehend aus einem den ganzen Verbrennungsraum durchziehenden fein durchlöcherten Stahlrohr. Seite 35–42

Doppelter Sternbrenner, bestehend aus zwei sternförmigen Brennern mit zahlreichen radialen Austrittsstrahlen, die von einem zentralen Rohr gespeist werden. Vierfacher Sternbrenner. Seite 37–43

Sternbrenner mit Saugringen, derselbe wie vorher, aber mit Führungsflächen, durch welche die umgebende Luft des Verbrennungsraumes von den Brennstoffstrahlen injek­torartig angesaugt wird. Seite 42

Strahlbrenner, injektorartige Ansaugung der Luft direkt durch den aus der Düsen­mündung kommenden Strahl. Seite 42

Brenner, welche die Brennstoffstrahlen von unten nach oben der expandierenden Luft entgegen schleudern. Seite 42

Rohrbrenner mit Spiralwindung, ein durchlochtes zentrales Rohr mit Schlangenwindung zur Vorwärmung des Brennstoffs. Seite 42

Regenbrenner. Seite 43

Verschiedene Formen von Streubrennern, welche den Brennstoff von der Düse aus brau­senartig nach allen Richtungen schleudern. Seite 54–69 [149]

Konische Prallflächen in fester Lage vor der Düsenmündung. Seite 39–96

Konische Prallflächen auf dem Kolben. Seite 97

Kalibrierte Düsenöffnungen, Düsenplatten, typisch. Seite 21–34–57–96

 

 

E. Mittel zur Verbrennung schwer entzündlicher Brennstoffe.

 

21. Zweierlei Brennstoff.

 

Eintropfen kleiner Mengen Zündbrennstoff in die Düsenmündung zwecks Zündung des nachfolgenden, schwer entzündbaren Brennstoffs. Seite 34–116

Verwendung von leicht entzündlichem Brennstoff zum Anlassen und Umschalten auf den Betriebsbrennstoff, nachdem Maschine betriebswarm. Seite 110

Verschiedene Mischungen schwerer Brennstoffe mit leichten. Seite 113

 

 

F. Mittel zur Zündung.

 

22. Verschiedene Zündmethoden.

 

Automatische Zündung bei erster Tour der ersten Versuchsmaschine sofort typisch. Seite 13

Verschiedene künstliche Zündmittel wurden zu verschiedenen Experimentierzwecken ausprobiert, z. B. folgende:

Zündapparat, bestehend aus Asbestdocht mit Petroleumtränkung und Funken-

zündung mit Bosch- und Zettler-Magnetapparaten. Seite 29

Verschiedene elektrische Zündversuche bei Anwendung des äußeren Vergasers.

Seite 31

Zündversuche von Gasströmen und Petroleumnebeln an offener Luft, mit offener

Flamme, mit glühendem Draht und elektrisch. Seite 34

Elektrische Funkenzündung in der Verbrennungskammer. Seite 37

Alle diese Zündmittel erwiesen sich als überflüssig, da der Zündvorgang im thermo­dynamischen Verfahren automatisch eingeschlossen ist.