Bel~tzung

Untersuchm,ge::o über die Verwend arkei t von leichtem Heizöl
im Schl{;ppermotor an Hand vo 1 50-Sttmden-IJäufen bei
Bel~tzung
von verschied1nartigen Zusätzeno
v)n der
F AKULTÄ T
DJR
:rUR :GAN WlIRTSCHA F~('
TECHNISGH:<:lI
HOCH;CHULE
zu.r Erlang mg des
Dektars der
MÜNCHEN
:rades eines
LaldwirtBc.~ft
(Dr.
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'. genel'J..mi ;te Diss .rtai:iion.
YO"gelegt 'on
Diplom :La.nd ,;vir Horst C. ,aus S ( h
geboren zu VIoh:.:,ungen (Oi ;tpreUS~H n)
o
;;
11 .. Berioht€t'statter:
II ). Z
K.o]~s~Drc>=llgc>Dr"agr,,!Jl, Hl~pf'auar
111" nerichte~:'8tatter: Prof" Dr., .--) ng~habil" . G. Spengler
Tag der Ein:-eiohung der Arbeit-i
'rag der Ann thnw der Arbt i t
6
8 .. J'uli 1955
26" Jan.1956
VOrwort
Vorwort
Die zunehmende VeI~endung von D1eael~ und Ottomotoren in der
Landwirtschaft hat die Untersuchung derartiger Motoren zu
einem wiohtigen Teilgebiet der Landmaschinen=Prüfungen
Landma6chinen~Prüfungengemachto
Auoh die Beurteilung versohiedener Treib- und Schmieratoffe
gewann in diesem Zusamme~~ang besondere Bedeutung.
Die M.öglichkeit zur Durchführung von Forschungsarbeiten
Forschungssrbeiten auf
diesem Ge~iet war durch die Einrichtung eines neuzeitlichen
Motorenprüfstandee mit elektronisohen Meßgeräten an der Bayero
Landesanstalt für landwirtschaftliches Masohinenweaen gegeben.
In Zusammenarbeit zwischen dem Leiter der Landesanstalt, Herrn
Konservator Dr.~IngeDroagr. Mo Hupfauer und dem Leiter der
Forechungestelle für Mineralöle und Teere an der Technischen
Hochschule lfiinahen,
München, Herrn Professor Dr.-Ing. habilo G. Spengler
wurde die Aufgabe gestellt, die Verwendung von leichtem Heizöl
im SchleppEH1J1otor an Hand von 50-Stunden""'Läufen
50-Stunden""Läufen bei Benutzung
verschiedenarziger Zusätze zu untersuchen!'
untersucheno
Diese Untersuchung91'l
Untersuchung81't wurden von der Industrie durch kostenlose
bzw..
verbilligte Ühelrlassung tron
bzwo
von Treib-, Schmi.~_:_r':'.. ~ß,,~satz.
...
stoffen, sowie von Motorenteilen besonders gefhrdert. Ich möoh... .
ta an dieser Stelle ganz besonderen Dank den Fjrmen Motoren't<
Werke Mannheim und E'sso sagen, außerdem den Firmen :8ay;sro
Ba~)ero Anilin
Allilin- und Sodafabrik, Bosoh,
Boaoh, BV Aral, -aeJsyo
-aeJspo
... Rohstoffgesellsohaft, GewGrkschaft Neue Erdöl Raffinerie, Molykote KG Kraue,
Weiß und CO~t Schlüter, Shell und Wagner (Avia).
~""~''''.--''''
~""~'''' ' ' ' ' ' '
.~.
"
leben der Anregung 'zur Durchführung
Durohführung dieser Arbeit, verdanke ioh
ich
Her~ Professor Dr~-Ingo habil G. Spengler die Analysen der
eingesandten Treib,e,
Treib<e, und Schmierstoffe, sowie dj-e wiederholte
Beratung bei der Auswahl der Zusatzatoffeo
0
.c:
t< Badische
Die DurchfüJ!lrung dieser A.rbeit, insbesondere die motor'isohen
Versuohe Ull,.d die Auswertung der Ergebnisse erfolgten unter
<ler Obhut d\~s Lei tera d~r Bayer. Landeeanatal t für Land~echnik
und Motoris.i.erung<;> Herrn Konservator Dr."""rngelirosgr. MCllHupfauer,
dem ich für die s'tändige ]'örderung zu besondel"em Dank verpflich=1;et bino
l:;in Teil ö:i, ~ser A7t''t'e:L ten ist bereits mi t Ge:r:~ehmigung der :Land'\ wiJrtechafil .chen ~::takultät der TB München vorVE röffentlicht
worden unc1:a.ter dem Ti "tel "EiJn.ige Untersuchur gen über d1'9
" '{el~endun€:on He:i.,2ölen in Schleppe"rmotoren" l,;.nter Berticksich-=
"~igung 'vo~~:bnutzlmgser:3cheinungenund der Bewertung des'/erBohmutzung13tiradesr.1t i11 dem Januar-Heft der Mote rtechnischen
i~ei tschr1f·t 1955 0~r80hienen.
Untersuchungen über die Verwendbarkeit von leichtem Heizöl
im Schleppermotor.an Hand von 50-Stunden-Läufen bei
Benutzung von verschiedenartigen Zusätzen.
J n haI t
E:Lnlei tung
Seite
1
.L Teil A. Ablei tUl'lg und allgemeine Beschreibur.. g
der Prlifmethoden
I, Versrhmutzungsbewertung
2 Vers<hleißmesaung
:5 Schm.:' erölallalysen
Bo .ß1I'gebni~5e der Verschleißme5sungen~
lhrschmt tzungsbewertungen und
.
,3(lhmieri:513nalysen
Bei
den
Bei
~,
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~erwendung
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6.
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1~
~te:.schleißmindernden Zusätzen,··
C.. Wirtsehe. ftlichkeitsbereobnung..
Mote C' UJld der 50-Stunden-Lauf ..
MotorJaten
Motor·d;1hlung
Kraft·, und Scbmierstoffmessung
MessuJag der angesaugten Luft
MeSSUi 19 des Ab- und Leckgases
Alarmbnlage als Sohutzvorrichtung
]Jflt'
8
~e'
Krafts·';offen..
]. Ergeb~l:t.ss~ der Schmierölanalysen
:EI •. Teil Ao
5
5
von verschleißmindarn-
~u~ätzeno
wendung von zündbeschleuni enden
äuch- .zusaJLm~~n mit stark schwefelhaItig\1n
und
3
13
18
21
23
23
24
24
25
29
31
Sei te .
Be Eingehende Beschreibung der zur Kraft1" Moto:fv~rschm.utzungBbewertung
31
31
2, Verschleißmessung
3" MesstiU) defi Verbrennungsdru,ckverlaufes
33
36
stüffbe\~rteilung
benutzten Meßmethoden.
00 Ejngehend! BSFohreibung der einzelnen
TOlts
~-~
("
~in~ichtlich
eschul1
tr.ung.
Verschleiß und
44
Be~üJ r tH>tu::.g der -'Vorversuch,~ und der
ein~~ l~1.(n ~;osts dE'r eraten Versuchs<~
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~inzelnen
Versuohsreihe ..
44
!2ests (ler
58
67
69
70
Einleitung
Die fortschreitende Motorisierung in der Landwirtschaft
erhöht den Kostenaufwand für Treibstoffe trotz der steuerlichen Begünstigung des normalen Dieselkraftstoffes in
steigendem Maßee Es ist deshalb wichtig zu prüfen, ob sich
nicht Kraftstoffe zweiter Qualität für Dieselmotoren in der
Landwirtschaft verwenden lassen.
Der Eignung solcher Treibstoffe für Dieselmotoren wird auch
in anderen Ländern wachsende Bedeutung beigemessen~ So wurde
in Amerika im August 1952 auf einer Tagung der Society of
American Engineers (SAE) dem National West Coaet Meeting etwa folgender Gedanke ausgesprochen (1.):
An der amerikanischen Westküste stehen zwei Qualitäten des
Dieselkraftstoffes zur Verfügung~ Diese mittleren Fraktionen
sind wegen des hohen Bedarfes knapp Dagegen ist von Veröffent=
lichungen über ein großes Heizölangebot die Redeo ~ Die
Eisenbahnen in Amerika, die über 50 % des verfügbaren Dieselkraftstoffes kaufen, befassen sich mit der Frage, welche
lineralölprodukte anzuwenden 8ee~, Spitzenprodukte zu hö~
harem Preis, bei denen geringe Wartungskosten auftreten, oder
billigere Betriebsstoffe mit noch erträglichen Wartungakosteno
0
Einer Mitteilung in der Motortechnischen Zeitschrift (2)
ist terner zu entnehmen, daß man sich in Indien bemüht,
sohwere Kraftstoffe in schnellaufenden Dieselmaschinen kleiner Leistung zu verwendeno Das Indian Institute of Sciemee
in Bengalore kommt mit Versuchen~ die bis zu 2000 Stunden
liefen, zu dem Ergebnis, daß Schwefelgehalt und Kohlen~
~okstand nach den ersten 500 Stunden für die Verschlechte~
rung des weiteren Betriebes verantwortlich gemacht werden
können. JUs Abhilfe werden konstruktiva Veränderungen vorgesohlagen.
-Auch in e~opä1echen Ländern, 80wie im Bundesgebiet sind
Bestrebungen im Gange zweite Qualitäten des Treibstoffes
,.'
für Dieselmasch:l.nen zu verwendeno Ihre Eignung für land=~
wirtschaftliche Schlepper ist bisher aber noch nicht un..-=
tersucht worden" Es lag daher im Rahmen der Prüfung techewo
nischer Produktionsmittel in der Landwirtschaft~ diese
Frage zu klären~ Konstruktive Änderungen in den Motoren
schieden zunäch~t aUSe Die Lösung sollte durch Verwendung
geeigneter Trei 1~stoffzu6ätze unter Berücksichtigung der
benutzten Schmipröle mit verschiedenen Addi tlvea gefundEln
werden41
Dabei dürfen aber die Kosten der Zusätze nicht die Ein=
sparung aufbrauchen, dj.e duroh die ganze Maßnahme erreicht wird. Nachdem Elich durch die Untersuchungen he~.....
ausgestellt hatte, welche Zusätze notwendig lmd in wel.....
chem Umfange sie zuzuß'etzen sind, konnte die Wirtschaft"",,·
lichkeitsberechr:ung am Ende der Arbeit angestellt werden...,
A. Ableitung und allgemeine Beschreibung der Prüfmethoden.
Da die Betriebstieuingungen des Motors in möglichst engen
Grenzen gleichg,~halten werden mußten, kam eine motorische
Untersuchung VO:l Kraf:tstoffen nur auf dem Prüfstand in
Frage. AuBerdem kam es darauf an, in möglichst kurzer Zeit
reproduzi~rbare Aussagen über die Einflüsse verschiedener
Kraftstoffe und Zusätze auf den Motor mache:rl zu können.
Da es sch·>n län:~er üblich ist, motorische Urltersuchunge:n
mi t versc;:leden:m SchmiBrölen vorzuilehmen, ]-ag nichts nä~
her, als ~ich dm Methoden derartiger Tests anzupassen"
In diese:n Schmi lröl te,stß werden Prüfmotoren über eine b'~=
stimmte Z,; i tdau~r unti~r einer festgelit'gten I~elastung bei
gleichem 'j'reibs;c·ff m:l t verschiedenen Schmierölen gefahren
und_ dabei die V ll'Sohmutzung nach Puhktesyst€lmen bewertet ~
An amerikenischlX'.i. Tests sind heute noch zwej, Tests des
Coordina.-tJ ng Re Jearch Council (CRC) und zwar der L- 'I-Te:st
und dar L,- 4~Tes; in G~brauch (:3)" Der L~ t-TE)st wird in. einem Cat€'r};:illar E.inzy·g~inder Diesel Versuchsmotor durchg',~~
tuhrt. Es hande.'.t. sich tun einen 20 PS Motor mit '1008 U/min"
~.'. 'Die Versuchszei'; beträgt 480 stunden" Der L---4=Test wird m:i.t
einer Standard L-Zylinder Personenwagenmaschine von Cheyrolet
mit efnex f.teist!ng von 3:0 PS über 36 stunderJ gefahren.,
Auch in England ist eine ganze Anzahl von Prüfmotoren in
Gebrauch" Die b~ kanntesten Bind (3) ~
Der EinzyJ.inder-Gardner-Motor mit einer Versuchsdauer von
1~0 Stunden,
der Einzy :.inder,,'Petter-W1 ,~Ottomotor mit 3,3 PS bei 1'500 U/min
und einer Versul~hsdauer von 36 Stunden~ Er dient ähnlichen
Zwecken wj.e der Chevrolet Motor,
sowie der Einzy]inder~Petter-AV1-Dieselmotormit 5 PS bei
1500 U/mi;;1 und (iUf'r Verauchsdauer von 120 Stunden, der
zu einem l'Jrtesi für den Caterpillar L~·1~TeEt benutzt
wirdo
,-
Im Bundesgebiet wurde als geeigneter deutsoher prafmotor
der MWM (Motorenwerke Mannheim) Dieselmotor KDW 4115 E
herausgestellt, der bei 1500 U/min. 12 PS leistet. Auf den
AU6Schußsitzungen des Aussohusses ~Motorische Prüfmethoden lt ,
an denen der Verfasser sm 24Q September 1954 in München
teilnahm, wurde die Verwendung einer neuen Type dieses
Motors in Angriff g~nommeno Es handelt sich dabei um den
Einzy11nder~Viertakt-Dieselmotorvon MWM, Typ KD 12 E mit
einer Leistung von 11 PS bei 2000 U/min~
Es war daher von besonderem Vorteil, daß für die Durchführung
der Arbeit ein MWM-Motor KDW 415 Z an der Bayer. Landesanstalt für Landtechnik und Motorisierung zur Verfügung
stand& Die Verwendung dieses Motors war insbesondere auch
deshalb vorteilhaft, weil er als Schleppermotor in der
Landwirtschaft Verwendung findet und die Untersuchungen
sich ja auf Verwendung von Kraftstoffen zweiter Qualität
in der Landwirtschaft bezieheno
Zur Ermittlung der Versuchswerte wurden mit diesem Motor
28 50-Stunden=I!äufe unter Vollast durchgeführtt> Der Motor
iief bei diesen Untersuchungen stets unterhalb der Rauch~
gre_.l.z,e des Abgases~ Drehzahl, Belastung,und Prüfdauer
stimmen mit den inzwischen Testbedingungen des Aussohusses
"Motorische Prüf'methoden'· überein~ Die Kühlwasserausflußtemperatur wurde allerdings in diesem Ausschuß auf gOOe
festgelegt, währellld bei den vorliegenden Untersuchungen
diese Temperatur bei 80 0 e lag(4).
Diese Prüfbedingungen beziehen sich bei den im Ausschuß
"Motorische Prüfmethoden" beratenen Tests nur auf Schmier.. .
ölprüfungen. In der vorliegenden Arbeit sollte jedoch der
Kraftstoff in seinen Einflüsses auf den Motor beurteilt
werden. Dazu mußte außer der Bewertung der Motorverachmutzung
auch der Verschleiß innerhalb des Zylinders an der Lauf~
fläche und den Kolbenringen gemessen werden und außerdem
~as Schmieröl analysiert werdens
=
5
~
Auf die hier verwendeten Meßmethoden dieser drei zur Kraft8toffbeurte~lung herangezogenen Hauptkriterien wird in den
folgenden Abschnitten näher eingegangene
1. Verschmutzungsbewertung.
Bei der Bewertung der Verscbmutzung wurde das tür Sohmieröltests bewährte 1('-Punkte-Syatem benutzt, das dem Petter AV 1
Diesel-Test zugrunde liegt (5)~ Eine Beurteilung der Ventile
wurde zusätzlich eingeführt, weil die Verbrennungaprodukte
der Kraftstoffe mit den Ventilen in Berührung kommen und
sich hier in Form von Rückständen ansammeln können.
So entstand in Anlehnung an den Fetter AV 1 Test eine Be~
wertung, die die einzelnen Motorteile wie folgt berüoksichtigt:
3,5 fach
die Kolbenringe
3,0 faoh
das Kolbenhemd
die Abstreifringe
1,0 fach
1,0 fach
die Ventile
Ölwanne, Filter usw.
1,0 fach
den Kolbenkopf
0,5 faoh
Die Anwendung dieses Bewertungssystems 1st auf Seite 31
näher erläutert~
2$ Versohleißmessunge
Der Verschleiß wurde in den Zylinderlaufbüohsen und auf
dem Umfang der'Kolbenringe mit Hilfe von pyramidenartigen
Diamanteindrücken gemessen (6). Der Diamant war 80 geschliffen, daß die Längsdiagonale b des Eindruokes sich bei einem
auftretenden Verschleiß um den etwa 30fachen Wert der Versohleißtiefe verkürzte.
....
- 6 Die Längsdiagonale aller EindrUcke vmrde vor und nach jedem Versuchslauf mit einem Mikroskop bei 70facber Vergr5seerung gemesseno Auf diese Weise konnte die Verschleißtiefe
mit 30 x 70 = 2100facher Vergrößerung bestimmt werden.
Die Anwendung dieser Meßmetbode im einzelnen und die damit
zusammenhängenden Winkelberecbnungen gehen aus den Seiten
33 - 35 hervor.
Die Diamantpyramide war der Literat~rangabe (6) nach so
geschliffen, daß sich die Längsdiagonale des Eindruckes
zur Querdiagonalen wie 6 : 1 verhielt. Wie bei diasen Untersuchungen festgest{ül t wurde, eigneten sich diese Art
von Eindrücken nur zur Verschleißmessung auf vollkommen
glatten Oberflächen. jSei den hartverchrümten Zylinderwänden
erschwerten die spitzwinklig zusammenlaufend~n Eindruckskanten infolge der rauhen Oberfläche ein genaues Messen.,
Ee wurde deshalb, die Form der Eindruckpyramide für die wei~
teren Versuche abg~ändert, und zwar wurde die Querdiagonale
in ihrem Maß verdoppe:.tu Dadurch wurde auch der zwischen
den an beiden Enden zusammenlaufenden Eindruckskanten eingeschlossene Winkel verdoppelt und die Endpunkte der Eindrücke konnten genauer festgestellt werden.
.~
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2 DER t/EIlME.TERTEN •
r...
~
,;,
~
I;
- 7
~
Die Eindrücke wurden mit einer selbstgebauten Vorrichtung
(Abb~ 1) in die Oberfläche gedrückt und mit einem Mikroskop
(Abb. 2) gemessell. Um ein vorhandenes Mikroskop für diese
Zwecke brauchbar zu machen, wurde der Strahlengang mit
HOlfe eines Prisl1:tas abgewinkelt", Durch diese Abwinkelung
war der Einbau einer Scharfeinstellung in horizontaler
Richtu.."'lg notwendtg und zur A tastung der Meßstellen in<
vertikaler Rich ung.mußte die vörhandene Verstel1einricht"n~
erweitert werden.
Abb" 1:
Die EindrückvorrOohtung
für dOe DiamanteindTÜcke
mit einer auf die Zylinderlaufbüchee passenden
Platteo
Abb .. 2:
Das zur Messung verwendete abgewinkelte
Mikroskop mit einer
6 Volt Aufsichtbeleuchtung.
- 8 Abb .. : 3:
Ein zur Verschleißmessung verwendeter Diamanteindruck auf dem
Umfang eines Kolbenringes. Die
Aufnahme zeigt außerdem kleine
Eindrückungen schwarzer B~stand=
teile, wie sie nach Verwendung
eines verschleißmindernden Zusatzes, nämlioh Molybdändisulfid
auftraten (Test 1/10,S~47)9
Vergrößerung etwa 60 fach~
3$
Schmierölanalysen~
Als dritter Punkt zur Beurteilung eines Kraftstoffes schien
die Analyaierung des Schmierstoffes wichtig zu sein~ So wurde
das Schmieröl in 100 CCID Pr~ben alle 10 Stunden aus dem lau=
fenden Motor zwisohen Ölpumpe und Hauptlager aus der Ölleitung
entnommen und auf Dichte, Gesamtverschmutzung, die sich aua
Hartasphalt und festen Fremdstof:fen zusammensetzt und auf Flammund Brennpunkt analysierto Nach dem 50=Stunden-Vollastbetrieb )
wurde aus dem laufenden Motor an derselben Stellra 0' Li tel'
Altöl herausgelassen und einer Vollanalyse, deren Werte aus
den Tabellen "Ana1.lsendatenU auf den Seiten 89 bis 93 hervorgehen, unterzogeno
.....
,,.
.. -..
.
......
- 9 -
B. Ergebnisse der VersohleiBmeasungen, dar
bewertungen und der Schmierölanalysen.
........
.
Ver8obmutz~s­
Die nachfol~enden Untersuohungen &atzen sich aue drei Verauchsreihen zusammen:
Eine Vorversuchsreihe mit fünf 58-Stunden-Läufen
mit zwölf"
n
..
Die Versuchsreihe 1:
Die Versuchsreihe 2
mit elf
n
n
"
Um die Versuchsbedingungen möglichst gleich zu halten, wurden
für die Läufe innerhalb einer Versuchsreihe immer diese~ben
Motorteile, naohdem sie gereinigt waren, wieder verwendet.
Es zeigte eich, daß bei innerhalb einer Versuchsreihe e~nge­
streuten Versuchsläufen, die mit handelsüblichem DK(Dieaelkr~ftstoff) und Motorenöl regular gefahren wurden
,
a) die Verschleißwerte zu Anfang mehr und dann nur wenig und
linear abnehmen,
b) der Verschmutzungsgrad zunahm,
c) 'die Durchblaaemenge ständig anstieg.
Die Abweichungen. welche sich bei den Versucheläufen mit
Änderung im Treibstoff oder Sohmiermittel hinsichtlioh der
Versohleiß- und Verschmutzungsbewertung ergaben, wurden stets
auf die Vergle1chsläufe bezogen. Ebenso wie bei den Vergleichsläufen mit handelsüblichem DK und Motorenöl regular zeigte sich
bei Versuchaläufen unter gleiohartig abgeänderten Bedingungen
eine atän.ige Abna:nme d~s Kolbenr1ngverachleißes. Zahlenmäßig
war der Versohleiß größer und stand zu dem VerschleiB bei den
Vergleichsläufen nahezu immer im gleichen Verhältniso Die
Zahlenwerte sind auf Seite 52 und 63 zu f1ndeno
Hinsichtlich der
D~rchblasemenge wurde
festgestellt, daSdder
bfli HOLZER (7) ang'~gebene zulässige Wert~ der 0,2 bis 1 %
des angesaugten Lu:ftvolumens beträgt, bei allen 50-stundenLäufen nicht übersohritten wurdeo
-
10 -
.'
~
......, ......
~
Sowohl bei den Vorversuchen wie bei den Hauptversuchsreihen
konnte am Umfang der Kolbenringe eine ausreiohende Ge~auig­
keit der Verachleißmessung festgestellt werden. Hingegen
streuten bei mehreren Messungen die Werte in den Zylinderlaufbüchsen deutlich, auch waren sie in ihrer Größenordnung
viel geringereals bei den Kolbenringen. Deshalb wurden zur
Beurteilung des Versohleißes nur die Kolbenringwerte .herangezogeno
Nach HOLZER (7) nimmt der Verschleiß der Kolbenringe bei
Versuchen über 3500 km Kolbenweg bei normaler Temperatur
nahezu linear mit dem Kolbenweg zu~ Bei einem 50-Stun~en-Lauf
erreioht man mit dem verwendeten Motor einen Kolbenweg von
675 km, es ist also erklärlich, wenn der Kolbenringverschle1ß
unter den gleichen Bedingungen fast denselben Wert zeigt.
Die Verachleißergebnisae der ersten Versuchsreihe ließen
bei der Auswertung erke~en, daß die Verschleißwerte der
ei~zelnen Kolbenringe eines Kolbens voneinander abhängen.
War der Verschleiß des oberen Ringes des ersten Zylindres
höher als der des zweiten Zylinders, so war meistens der
Verschleiß des mittleren Ringes im ersten Zylinder geringer
als der im zweiten Zylinder. Eine Erklärung ergäbe dafür
vielleicht die von HOLZER (7) angeführte Auffassung, ~onach
.die Ringe in erster Linie durch die hinter sie tretenden
Gase an die Zylinderwand angedrückt werdeno Läßt also. der
obere Ring mehr G·as durch, so wird er nicht so stark, der
nächste jedoch stärker angedrUckt. Aus diesem Grund wurde
+Ur die Vergleiche des Verschleißverhaltena der Duroh~chn1tt
dos GeaamtverschleiSes zugrunde gelegt, der sich durch Addition des Verschleißes der drei Verd1chtungsringe ergab Diese
Werte sind in den Tabellen auf' Seite 52 und 63 angeführt.
.
0
Die Verschleißmef,sungen in den Laufbüchaen brachtem im Gesamten
schon bei den Vorversuchen den charakteristischen Verlauf
(7 und 8). Danach ist im oberen Totpunkt des oberen Ringes
der Abtrag am größten und zeiht sich zum unteren Totpunkt
1m immer geringer werdendem Maße hino Dort ließ er sich im
-
11 -
Vergleioh der einzelnen Tests untereinander nioht mehr exakt
untersuchen, sondern konnte nur am Ende jeder Versuchsreihe
im Gesamten festgestellt werden~
Die Werte im oberen Totpunkt waren im Vergleich zum Kolbenringversohleiß gering und die Messung wegen der anfänglich
nooh rauben Oberfläche größeren Streuungen unterworfen. Sie
verhielten sich jedoch nicht so wie der Ringverschlei~. War
dieser verhältnismäßig hoch, so war das für den Laufbüohsenverschleiß nicht immer der Fallo Auch bei der genaueren Messung mit breiteren Eindrücken, wie zu Anfang besohrieben,
konnte keine Beziehung zwischen Laufbüchsen- und Ringverschleiß festgestellt wurden. So erschienen die Erg~~~}sse
der Laufbüchsenverschleißmessung nicht immer mit Sioherheit
reproduzierbaro Die Zahlenwerte sind auf Seite 51, 53
64
angegeben. HOLZER (7) berichtet zwar Über eine Bezie~ung
zwisohen Kolbenring- und Laufbüchsenverschleiß, j~doch wird
diese aus Versuchen mit verschieden breiten Kolbenringen abgeleiteto
und
1. Verwendung von verschleißmindernden Zusätzen.
Nachdem die Vorversuchsreihe die Eignung der Meßverfahren
erkennen ließ, können in den beiden Hauptversuchsreihen die
ermittelten Werte bei verschiedenen Kraftstoffen und Zusätzen
als gesichert angesehen werden. Zur Kontrolle wurden wiederholt die Vergleichsläufe mit handelsübliohem Dieselkraftstoff
und Motorenöl regular eingesohaltet und so Veränderungen, die
sich im Laufe der Zeit am Motor ergaben, berUcksichti8tQ
Schon in den Vorversuchen hatte sich herausgestellt, daß
leiohtes Heizöl einen zwei- bis dreifachen Kolbenringverschleiß verursachtE!, wie er sich bei Verwendung desselben
Scbmieröles und handelsüblichen DK ergabo Der ge8tellt~n
Aufgabe entspreche~d,=war es daher der Zweok der ersten Versuchsreihe, sowohl durch Zusätze im Kraftstoff wie im Schmieröl diesen Verschlei.ß herabzudrti.ckeno
- 12 -
. ~"'(.-
Dem Versuch, das Ziel durch den Kraftstoffzusatz ttMortolin"
zu erreichen, war kein voller Erfolg beschieden. (Montolin
wird von der Bayer. Rohstoffgesellschaft in Lizenz der US
Marine Chemieals Co. New York California hergestellt und hat
sich im Schiffsdiesel bewährt). Die Ergebnisse gehen aua
den Werten des 5. Versuchslaufes der Versuchsreihe 1, in
der Folge mit Test ~/5 bezeichnet, hervoro Es wurde also
versucht, den Mehrverschleiß über handelsüblichen DK (hDK)
durch Zusätze im Schmieröl zu mi~dern. Hier hatte ein Zusatz
t'Mortol Gt obigeft' Firma, der sich ebenfalls im Schiffsdiesel
bewährte, Erfolg (Test 1/7) .. liähere Angaben finden sich auf
Seite 47e Der Verschleiß wurde von etwa 180 % auf etw~ 55 %
über hDK gemindert.
Derselbe Erfolg konnte durch Verwendung von HD-Öl anstelle
des Motorenöls regular mit Zusatz von Mortol erzielt werden~
Außerdem konnte hierdurch die Versohmutzung des Motor~ we~
sentlich herabgesetzt werden (Test 1/8, S. 47)0
Als ein noch wirksamerer Verschleißmindernder Zusatz im
Schmieröl stellte sich Molybdändisulfid heraus (Test 1/10,
s. 47 und 48),~ I'ier fiLel der Mehrverschleiß von 180_ auf 30 %e
Allerdings wurd( durch die Vervlendung dieses Zusatzes eine(Abb$
in der Versuchsreihe sonst nicht beobadhtete hohe Ver4)
schmutzung hervergerufen. Infolgedessen wurde in dem näch~
steu Test 1/11, S.. 48 derselbe Zusatz, zusammen mit RD.. . Öl
ausprobiert Datei wurde festgestellt, daß sowohl die ver-schleißmindernde Wirkung des Molybdändisulfids als auch
die reinigende und verschleißmindernde Wirkung d~s HD-Öles
Erfolg gehabt hatten (Abb~ 5)~ Allerdingsläßt sich nicht
feststellen, welcher Anteil der Versohleißminderung den
beiden Stoffen zuzuschreiben ist~
i>
Beim Vergleich des Tests ~/11 mit dem Test 1/10 muß man
feststellen, daß die verschleißmindernde Wirkung bei zwei zu
diesem Zweck ang3wendeten Zusätzen nioht gleich der Summe der
Verschleißminderlng der einzelnen Zusätze ist, sondern
darunter liegto
!l"
'
,..
•.
~
....... _ -
Abb& 4:
Die Lastseite der nach
Test 1/10 aus dem Motor
genommenen Kolben~ Nach
die$em Test hatte der
Motor seinen höchsten
Verschmutzungsgrad der
beiden Hauptversuchsreihen erreicht@
Abb 5~
Die Lastseite der Kolben
nach Test 1/11, bei dem
der Motor durch Verwendung von HD-Öl verhältnismäßig sauber warD
2. Verwendung von zündbeschleunigenden und verschleißmindernden Zusät:~en, auch zusammen mit stark schwefelhaI tigen
KraftstoffenQ
Im Anschluß an d:._ese erste Versuchsreihe wurde der Ver=
brennungsdruckve~~lauf der verwendeten Kraftstoffe mit einem
Quarzindikator und Elektrometervorsatz der Firma Staiger &
Mohile und einem Oszillographen GM 3156 der Firma Philips
aufgenommen~ Dabui stellte sich heraus~ daß die Kraftstoffe
nach ihrem Verschleißv{~'rhalten geordnet, dieselbe Reinenfolge in der Ste~,lheit des Druckanstieges und in der r.lage
des ZÜlldzei tpunk",:es hatten<> Je später der Zündzeitpunkt
und damit zusamm\!nhängend je steiler der Verbrennungsdruckverlauf, desto.hilher war der Verschleißo Diese Tatsaohe ließ
eine Verwendung Fon Zfuldbeschleunigern zweckmäßig erscheinen
und deshalb wurd( 'n in der zweiten Versuchsreihe einige Zünd~
beschleuniger er},robt"
-14 -
~------------------
Abb" 6;
Der Motorenprüfraum mit
Schenk-Wasserwirbelbremse,
MWM Schleppermotor und der
oszillographischen Meßein=
richtung"
Abba 7,:
Oszillogramm Nr* 288. llan~
delsüblicher DK bei 15C~
U/min .. und 24 PSw
Der Beginn der StrahaufheIlung entspricht links
10 Winkelgraden vor dem
oberen Totpunkt (ooT.),
reohts 20 Kurbelwinkelgrade
naoh dem o",T.,
Abb .. 8~
Oszillogramm Nr~ 290.
! Spezial DK, der nur eir~l
I im Test 1/2 Verwendung fand,
1500 U/min, 24 PS
Abb. 9 ~
Oszillogramm Nr. 2920
Leichtes Heizöl bei 150J
U/min, 24 PS
~
15 -
..........-"
In dieser zweiten Versuchsreihe wurde also wiederum leichtes Heizöl mit handelsüblichem Dieselkraftstoff bei Verwendung des gleichen Schmieröles verglichen. Dazu wurden allerdings andere, d~h~ schräg gestoßene Kolbenringe verwendet,
die durchweg einen höheren Verschleiß ergaben. Wie die späteren Analysen zeigten, lag das daran, daß der Bezugstreibstoff hDK dieser Versuchsreihe einen höheren Schwefelgehalt
von 0,75 Gewichtsprozenten hatte. Da sich es bei der zweiten
Versuchsreihe um einen in sich abgeschlossenen Versuch handelte, war diese Tatsache nicht von entscheidender Bedeutung.
Es stellte sich heraus, daß die verwendeten ZUndbeschleuniger
den Verschleiß an den Kolbenringen günstig beeinflussen konnten, und zwar drückte ein Zündbeschleuniger der BASF (Badische
Anilin- und Sodafabrik) "Kerobrisol lt , in einer Konzentration
von 0>,5%0 zuge13etzt, den Verschleiß von Heizöl, der ohne
dieser_ Zusatz 120 % über hnK lag, um zwei Drittel herunter
(Test 2/3, S~ 59). Die Dosierung der Konzentration wurde
durch kurze Versuchsläufe mit gleichzeitiger Aufnahme der
Verbrennungsdrucl:kurve in der Weise ermittelt, daß der Druckverlauf dem des ItDK möglichst ähnlich wurde. Die entspr~chenden
Angaben finden sich auf Seite 36 bis 430
Ein Peroxyd, desf:en erforderliche Konzentration auf gleiche
Weise mit 3 0/00 ermittelt wurde, drückte den oben erwähnten
Mehrverschleiß un ein Drittel herunter (Test 2/6, S. 59).
Da sich der verwendete Treibstoff im wesentlichen in Bezug
auf die Abnutzung durch den Druckverlauf, das ZUndverhalten
und den Schwefelgehalt unterschied, wurde der Einfluß des
Schwefelgehaltes im zweiten Teil der 2g Versuchsreihe näher
untersucht. Zu diesem Zweck wurde der Schwefelgehalt bei
Dieselkraftstoff und Heizöl durch Zusatz eines 8 prozentigen
Gasöles auf etwa '2 % erhöhto Der Unterschied im Schwefelgehalt
.bei hDK gegenüber der 1. Versuchsreihe, der erst später er~
mittelt wurde, hat dabei allerdings zu einem Unterschi~d von
~,4 %geführt, der aber bei dem an sich hohen Schwefelgehalt
- 16 -
nicht mehr wesentlich in Erscheinung trat.
Der erste Versuoh (Test 2/7, S. 6n) mit hDK und 2 % Schwefel
ließ durch seinun 320 %igen Mehrverschleiß erkennen, ~aß sich
ein derartigos J:raftstoff nicht mit Motorenöl regular fahren
läßt. So wurde also der aufgesohwefelte Treibstoff nur noch
mit HD-Öl gefahren. Dadurch konnte der Verschleiß bei be1de~
Kraftstoffen in geringen Grenzen in der Nähe desjellig~n der
Vergleichs~äufe mit normalem hDK und Motorenöl regular gehalten werden (~~eat 2/8 und 9, S. 60 und 61).
Im letzten Test 2/11 wurde aufgeachwefeltes Heizöl mit einem
Zündbeschleunigür verwendet und dem HD-Öl Molybdändieulfid
zugesetzt. DaduJ'tch wurde erreioht, daß die Summe des KolbenringverschleißeB auf einen Wert von 12 % unter den Werten der
Vergleichsläufe sank.
Eine Zueammenstollung dieser Verschleiß.., und Verschmutzungsergebnisse :findtlt sich auf der folgenden graphischen Darstellung Seite 17.
Der Planverachloiß an den Kolbenringen wurde nur insgesamt
featgeatell t un<t verhlel t sich in der Versuchsreihe 1 zum
Umfangverschleill wie 1 : 3 und in der Versuchsreihe 2 wie
1 :
2,5.
Die Auswertung (er Ve:rschleißergebnisse auf ihre Verteilung
auf den Umfang (ler Kol benringe brachte in ihren Gesamtwerten
der einzelnen Vr'rsuchsreihen einen ziemlich gleichmäßigen
Verlauf (TabellE~n Sei te 79 bis 88, Darstellungen Sei te 74 bis
78) •
Der Verschleiß (er Laufbüchaen im oberen Totpunkt ist, meist
auf der Lastsei1,e und der Sei te der Wirbelkammeröffnung am
größten. Der zWEite Zylinder zeigt allerdings außerdem auf
der SchwungradsEite des Motors, also auf der dem Kühlwasserzulauf abgekehrien Seite einen größeren Verschleiß. Es war
nicht die Aufgal,e dieser Untersuchung die Gründe dafür zu
klären~
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.. 18 -
3. Ergebnisse der Schmierölanalysen.
Die vorgenommenen Analysen zeigten keine Zusammenhänge der
einzelnen Daten mit dem Verschleiß oder der Verachmutzung
des Motors. Die Sohmierölveränderungen bei den ~inzelnen
Tests als Differenzen der Frischöldaten von den Altöldaten
sind in den Tabellen ffAnalysendatenveränderungen", Seite 94
bis 97 zusammengestellt und in den folgenden Darstellungen
Seite 19 und 20 der Höhe des Kolbenringverachleißea nach und
der Höhe des Verschmutzungsgrades nach geordnet aufgezeichnet. Aus diesen Darstellungen ist zu ersehen, daß sich kein
Analysenwert in ~iese Ordnung einfügto
Bei der Verschmutzung der ersten Versuchsreihe kann ein Zusammenhang mit d{ln Analysendaten der Asohe gefunden werden,
der sich jedoch l)ei der zwei ten Versuchsreihe nicht mehr
zeigte
Die ZWiachenprobfn, die dem Motor alle 10 Stunden entnommen
wurden t zeigen kE,ine B<~sonderheiten& Die Dihcte nimmt fast
immer linear zu, ebenso die Gesamtverschmutzung, die sich
aus Hartasphalt vnd festen Fremdatoffen zusammensetzt~ (Se98
bis 101)
rj
Der Flamm- und B:rennpwlkt nimmt in den ersten 10 bis 20 Stunden ab und steigt dann wieder zum Endwert hin an. Das liegt
wahrscheinlich ar: der ~~uerst auftretenden Schmierölverdünnung.
Die Werte der VOlversu(~he wurden nicht gesondert berücksichtigt
da während der Vorversuche bei den einzelnen Tests Schmieröl
naohgefüllt werden mußte, weil der Motor einen zu hohen
Ölverbrauch hatte~ Durch Austausch der Laufbüchsen gegen
solche die keine Verschleißtaachen im oberen Totpunkt hatten, konnte der Schmierölverbrauch von 3 g!PSh auf ca. 2 g/PSh
gesenkt werden. ~aduroh kam der Motor mit einer Schmierölfüllung 50 Stunden lang ohne Nachfüllung aus.
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- 21 c~
Wirtschaftlichkeitsberechnung.
Eine Wirtschaftlichkeitsberechnung für die Umstellung des
Schlepperbetriebes von Dieselkraftstoff auf Heizöl kann
nur unter der Annahme vorgenommen werden, daß der Betrieb
eines Schleppermotors mit Heizöl in der Praxis möglioh iet.
Die Messungen dieser Arbeit wurden nur bei Vollast un~
günstiger Kühlwassertemperatur vorgenommen und bedürfen
erst noch der Bestätigung durch' Dauerversuche in der Praxis.
Ein Kostenvergleich für Dieselkraftstoff und Heizöl kann
nur angestellt werden, wenn man die fiskalische Belastung von
den handelsüblichen Preisen dieser Öle abzieht. Von den handelsüblichen Preisen, die zwischen dem 15.1~55 und dem 1.5.55
galten, müssen nach Mitteilung der Mineralölindustrie und
des Zollamtes Mt~chen folgende Belastungen abgezogen werden, um den effE'ktiven Preis der Treibstoffe zu errechnen.
Handelsüblicher Preis
Für DK 41,5 DpflLiter
Für HÖ 20,4"
It
Zoll- und fiskalische
Belastung
15,9 Dpf/Liter
1,3 11
"
effektiver
Preis
25,6 Dpf/Liter
19,1 If
11
Bei einem Schlel,perbetrieb mit Heizöl gegenüber hDK (handelsüblicher Dieselkraftstoff) würden also 6,5 Dpf/Liter
sm effektiven Preis eingespart. Wie aus den Untersuch~gen
hervorgeht, kanr. aber Heizöl in reinem Zustand keine Verwendung finden. Es sind Zusätze im Kraftstoff wie im Schmier~
stoff notwendig, deren Kosten von den eingesparten 6,5 Dpf/
Liter bestritte~ werden müssen.
Der für das Heizöl notwendige ZUndbeachleuniger (Kerobrisol)
kostet nach Angaben der BASF berechnet 0,81 Dpf/Liter.
Zur Verminderung des Verschleißes müßte außerdem nooh dem
Schmieröl Molybcändisulfid zugesetzt werden, die hier aufzuwendenden Kosten für jede Ölfüllung dürften nach Angaben
dee Herstellers etwa 7.-- DM ausmacheno
- 22 -
Für eine Ölwecbselperiode kann man 300 Liter Treibstoffdurchsatz zugrunde legen, sodaß sich pro Liter Treibstoff 2,3 Dpt
zusätzliche Kosten errechneno
Da die Dieselschlepper heute meistens schon mit BD-Ol gesohmiert
werden, ist es notwendig, die Verteuerung, die sich duroh die
notwendige Umstellung von Motorenöl regular auf MOUrenöl UD
ergibt und etwa 1,4 Dpf/Liter ausmacht, in Reohnung zu stelleno
Von den duroh die Umstellung eingesparten 6,5 Dpf/Liter
müßten also 0,81 Dpf. für Zttndbeschleuniger und 2,3 Dpf. für
M08 2 ausgegeben werden, sodaß sieb ein Gewinn von 3,4 Dpf/
Liter ergibt. Hierbei ist zu b~tonRen, daß es sich um eine
Einsparung an dem effektiven Preis des Kraftstoffes handelt,
bei dem Zoll und Steuern nioht berüoksichtigt wurden~ Setzt
man die handelsüblichen Preise ein, so würde sieb außerdem
nech ein Gewinn von 14,6 Dpf/Liter errechnen, die Zoll- und
Steuersätze vom 15.1. bis 1.5.55 zugrunde gelegt, sodaß dann
18 Dpf/Liter eingespart würden.
Berücksichtigt man die Steuerrückvergütung von 10 Dpf/Liter,
so ergibt sich eine ~rsparnie von 8 Dpf/Liter. Die Schlepper in der Landwirtschaft arbeiten etwa 1000· Stunden 1m Jahr,
durchschnittlich mit 40 %der Lasto Bei dieser Last brauohen
diese Motoren etwa 250 g/PSh. Für 10 PS Schlepper Nennleistung
könnte man also 4 x 250 g = 1000 g pro Stunde an Verbrauch
zugrunde legen, das sind im Jahr pro 10 PS 1000 kg, etwa
1200 Liter Treibstoffverbrauoh also.
Preis würden demnaoh 1200 x 3,4 = 4100 Dpf~ eingespart. Legt man die handelsüblichen Preise zugrunde, so
würde die Einsparung pro 10 PS etwa 230 -- DM ausmaohen.
Am effe~tiven
Aber nicht nur wegen dieser f1anziellen Einsparungen, sondern auch dann, wenn hDK nicht greifbar ist, können diese
Untersuchungen interessant werden.
es
2;
=
1.1. Teil
A. D~r Motor un( l der 50-Stunden-Lauf"
<1
~
'MotoJrdateH4>
Der zu diese"
Arbei t verwendete :Motor iAt ein Schlepper,,.,
motor der Fi' "me Mco torenwerke Mannheim mit der Typeno~~,~.,
zeichnung MWJI, KDW 415 Z (Viertakt ) und fr)lgenden Daten:
Verbre1illungsart
Zylind }rzahl
Ziindfo.ge
l
]30hrunl~2
Hub
Hubvollunen
Betrie')sdrehzahl
Höchst!? Dauerleistung2
DrehmoJ len t
VerdicJ ltungs~rerhältnis
Schmie: ~ölverbrauch
Wirbelkammer
2
2 ;1
1DOmmm
'150 nun
2,36 Liter
'1500 U/min
PS
13,4 mkg
2~
ca.. 1 :
°18
Einspr.tzdüse
ca. 2 g/PSh
Hasch mit Spritz-
Drehza} II Wasserpumpe
2:200 U/min
FörderT lsngt3 tlasserpumpe
versteller
ca~
30 Liter/min
Der Motor wa:,~ auf dem Prüfstand an eine Schenk.."Flüssig=
kei te-Umlauf'l >remse, Typ U 1: .- 20 gekuppel t Naoh j.~dem
0
50-Stunden--Lnuf wurde der Zylinderkopf abgekommen, Laufbüchsen, Kol",)en und Pleuel herausgenommen, Ölpumpe, Filter
und Ölleitungen auseinandergebaut. Die Düsen wurden auf
ihren Abspri';zdruck kontrolliert, und die Ventile wurden, falls s:,e eingefülltes Dieselöl durchließen, neu
eingesohliffl~n", Alle Teile wurden gesäubert und dabei,
falls notwendig, eine feine Mess1ngbUrate verwendet,
wenn e:tn Ein' Teiche~t1 in Desoli te die sehr verschmutzten
Teile noch n:.cht genügend gereinigt hatte"
2. MotorkühlHng . .
Die Kühlung des Motors wurde durch einen von Wasser gekühlten Lamellenl:ühler bewirkt und am Kühlwass8rausfluß auf
- 24 -
80 0 a gehalten$ Diese Temperatur wurde an einem Queck~
silberthermomater abgelesen und mit Hilfe des dem Lamel=
lenkühler zufließenden Wassers regulierta Dj.e Motorein-=
flußtemperatu'r wurde nur bei der zweiten Versuchsreihe
abgelesen und so wie alle anderen Meßwerte stündlich
registrierte ')iese Werte so wie alle anderen aufge='
zeichneten Me:3werte gehen aus den Tabellen ~Daten der
Versuchsreihe! Seite 71 bis 73 hervore
30 Kraft= und
Schmi9rstoffmessung~
Der Kraftstof:~ floß dem Motor wahlweise aus einem der
drei hochgelegenen Kraftstofftanks über U.e einen Fil"ter
und e1~e einschal tbare '" 00 ccm fassende doppelte Pipet~te
durch eigenes Gefälle zu., Mi t Hi:Lfe der 'Pi1)ette wurdl~
stündlich di.e Zei td':iuer gestoppt ~ die der Motor brauGhte ~
um 100 ccm eiLzllspr.i tzen" Die Gek',amtkrafts'toffmenge
während eines 50~-Stp,nden",,"Laufes wurde in d\~r ersten Ver"'.. .
suchsreihe in j·:e 10 Li tern abgemE:ssen v,nd :Ln dc~r zwei ten
Versuchsreihe tm g8i:"amten gewogen D;~r Schrrril:~rstof~fver=
brauch wurde (urch Häg,gn der !8ingefü"l1 ten Meng2 und dei.:'
nach dem 50,~Si unden~~Lauf m:it0iner halben Stu.nde Tropf,"..,
zei t aus dem varmen Motor a bgelassenfHl Ölmonge ermi t""
111
telt.
Die Schmieröl i ~mperc:,tuJ" wurde in eIer Höhe eier Kurbel,,well.a mi t einem BtmE'tal1 thermometerr. das ir. ddJil Kurbel,~o
gehäusedeckel :~ingeflchraubt war~ fest:ge,stel 1 t ..
wu lC'de an Überstt.römventil in der €:'rsten Stuu
de des 50=Stunlen~L6ufeB auf 2 atü eingestellt und mög=
liehst unverst ~ll t g-elasse:n.~ so daß sich im I)urchsohni tt
der 5-"1 Messung~n eines Te~2)i;s Wertif~ ergaben~ die 2-3/
10
TIer Öldrvtck
über und unter 2 ~ 0 s';;ü lagen.,
o
'",
(
- 25 4. Messung dnr ang'9saugten
Luf't~
Die jeweiligo Luf'ttemperatur wurde mit einem Quecksilberthermc:leter, der Luftdruck mitHilfe eines Aneroidbarometers und die Luftfeuchtigkeit mit einem Haarhygro=
meter gemeSSlln und stündlich registrierto
Die effektivu Leistung von 24 PS wurde nach folgender
FO.1:mel auf d<:n Mormal tag umgerechnet:
Leistung am Normaltag
Effektive Leistung
N,
Barometerstand von 760 mm QS
b .)
Barometerstand während der ~essung
b
Absolute
Temperatur von 288 C
T
Absolute Temperatur während der
T
Messung'
Der Einfluß (er Lu:t'tfeuchtigkei t braucht nach ENGLISCH (8)
bei Temperatl.ren u;lter 20°C wegen zu geringen Einflusses
nieht berück: .iehti,st zu werden" Die hier in Frage kom~
mende Formel hießt (9):
Hierin bedeu\jet:
N'J
.~
f)
10
No =
~.
-
pdo
r
_ pd - "., T
Hierin bedeuiet;
.ud 0
&
N
e
o
Wasserdampfteildruck (DUnstdruck)
. in mm QS bei 60 % relativer Feuohtigkeit
Wasserdapfteildruck wäbremd der
Messung
Die nach dief er FO;:'IIlel umgerechneten Leistungen unterscheiden siel von denen nach der oberen Formel angegebenen
Leistungen UD höchstens 0,2 PS. Sie wurden deshalb nicht
besonders aujgefühl'to
Zur Messung cer Luftansaugmenge wurde ein großer Kammergaszähler verwerdet. Fie aus der folgenden Abb~ zu ersehen ist,
wurde dem Moi or üb()r diesen Zähler mitHilfe eines
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ANORDNUNG ZUR MESSUNG
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MOTt>R AN5AU6 LUFTMENGE
ATMUN6S-
RAUM
WASSERSÄULE AUF 0
Gf8LÄSE MIT
REGULIeRUNG
MOTOR
GASZÄHLER
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">-:_~.
Messung der vom Motor angesaugten Luftmenge und des Lief~~grades AL
bei verschiedener Drehzahl und Belastung.
Vollast 18-24 PS
cbm sec cbm!min
AL
U/min
PS
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
80Ö
24
23
22
20,6
19,4
2
83,0
2
87,5
2
94,5
51,051,0
1
55,0
1,45
1,37
1',27
1,18
1,09
0,82
0,83
0,83
0,83
0,84
18
1
61 J)
()rO~
().,~t;
Teillast 12 PS
cbm sec cbm/min
2
2
2
1
1
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80,0
84,5
90,5
48,5
52,0
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65,0
AL
cbm
1,50
1,42
1,33
1,24
1,15
0,85
0,86
0,87
0,87
0,88
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0,92
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1
1
1
1
78,5
83,0
89,5
47,0
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0,97
Leerlauf
sec cbm/m1n J....~
1,53
1,44
1,34
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. . 29 regulierbaren Gebläses Luft zugeführ.t~ Der Motor saugte diese
Luft durch den Luftfilter an, Der Luftfilter war von einem
25 Liter Eimer um[~chlossen und nach oben hin durch einen groasen Luftschlauch als Atmungsraum erweitert.
Zur Messung der Lnftansaugmenge wurde bei laufenden Motor
und verschiedener Drehzahl und Belastung in diesen Ansaugraum
'. soviel Luft hi.nei:lgedrückt, daß eine Wassersäule, die in Höhe
der Filteröffnung angebracht war, auf Null:stand, doh. also,
daß der Luftdruok in diesem Ansaugraum dem jeweiligen Barometeratand entsprach. Die gemessenen Werte sind aus dem Diagramm
Seite 2"{ und der liazu gehörigen Tabelle Sei te 28 zu ersehen~
Messung des Ab..... u:ld Leckgases.
Die Abgasunteraucllungen braohten sowohl bei der Verwend~ng
von Filtern als BHOh bei Benutzung eines Orsat-Apparates bei
den versohiedenen Kraftstoffen keine merklichen Untersohiedeo
Die Filterschwärzungen, die beim Durchsaugen von einer bestimmten Menge Ab, ;as hergestell t wurden, führten nicht zu eindeutigen Werten",
Zur Überwachung d '6 Mot~rzustandes während der Dauerbelastung
wurden nach den E: 'fahru:~gen auf anderen Prüfständen Abgastemperatur und LeckgHsmeng~ stündlich registriert" Die Abgastem-peratur wurde mit einem Eisen-Konstantan-Thermoelement gemessen.
Die ersten Werte cer LeJkgasmessung, die mit Hilfe" einer sm
Ventildeckel ange1 l racht9n V'enturidüse gewonnen wurden, lieferten erheblich soh, rankende Zahlen. Das lag aaer mehr an der Düse
aals an der Meßme-;hode .. Später wurde die Durchblasemeng"e mit
einem KammergaszälLler r(3gis triert Di.e Leckgasmessung mit Hi!=fe einer Ringwaag\ \ konnte im Rahmen dieser Arbeit leider nicht
0
mehr durchgeführt werden, da dieses Meßgerät wegen zu langer
- 30 -
Lieferfrist nicht rechtzeitig beschafft werden konnte. Naoh
Erfahrungen auf andeten Prüf8t~lden ist diese MeSmethode die
günstigste, da sich Veränderungen ungewöhnlicher Art sofort
erkennen lassen.
Mit dem Kammergaszähler wurden jedoch auch brauchbare Ergeb~
nisse erzielto Dazu war die Verbindung des Kurbelgehäusea mit
dem Anaaugkanal des M0tora verschlossen worden. Das sich im
Kurbelgehäuse sammelnde Gas wurde aus einem senkreoht nach
cben an den Ventildeckel angeschraubten Stutzen zum Zähler geleiteto
Bei einer Leckgasnenge von 10 Liter/Min hatte der Kammergaszähler einen Luftwiderstand von 35 mm ws (Wassersäule), im Motor
herrschte in Norm~lausführung, dQho ohne Absperrung der Verbindung Kurbelgeh'iuse .-.:. Motoransaug, ein Unterdruck von ca.
150 mm WS, so daß als Gesamtunterschied während der Messung
gegenüber normalel Verhältnissen im Kurbelgehäuse eine Druckdi~ferenz von 185 mm WS vorhanden war. Zur Überprüfung des
eventuell dadurch entstehenden Meßfehlers wurde über den Zähler soviel Gas ab~esaugt, daß im Kurbelgehäuse bei laufendem Motor der nornale Unterdruck von 150 mm WS entsand. Die
in diesem Zustand gemessene Menge war bei 30 wiederholenden
Messungen im höch3ten Falle um 10 % größer als die übrig@n
Meßwerte Das wurle für diese Vergleiohsmessungen in Kauf genommen.
0
Bei größeren Durclblasemengen zemgte es sich, daß die Leitungen
vom Motor zum Zäh_er zu eng waren, da der Überdruck im Kurbelgehäuse ansti.eg u.ld aus allen Lagerabdichtungen Öl heraus....
drückteo Dieser M.ßstand konnte durdh Verwandung stärkerer
Gaaleitungen bea~_tigt werden.
- 31 -
6. Alarmanlage als Schutzvorrichtung.
Zur Verhütung von Schäden während der 50~Stunden-Läufe wurde
eine Alarmanlage eingebaut. Auf der Waaserausflußleitung wurde ein senkrechtes Rohr angebracht, in das das Kühlwasser von
der Drehzahl abhängig verschieden hoch hineingedrüokt wurde.
In diesem Rohr befand sich ein Schwimmer, der mit Hilfe eines
nach oben herausgeführten Stahldrahtes sowohl nach eben als
auch nach unten einen in der Höhe verschiebbaren Kontakt
schließen konnte. Durch diesen wurde ein Relais und damit eine
Hupe betätigt.
Außerdem war am Öldräckmanometer ein einstellbarer Kontakt '
angebracht, der bei einem Öldruck von 1,5 atü geschlossen wurde. Auf diese Weise wmußte die Hupe bei sinkender Drehzahl,
bei steigender Wassertemperatur und bei sinkendem Öldruck
in Tätigkeit treten.
B. Eingehende Bes'Jhrei bung der zur Kraftsto:f:fbeurteilung
b,'mutzten Meßmethoden.
1. Motorverschmut'mngsbewertungo
Das Bewertungssys'iem, das bereits im 1. Teil der Arbeit, Seite
5 besohrieben wur"le, setzt sich im einzelnen wie folgt HUsammen. Die Bewer;ung der Einzelteile wurde naoh diesem System
vorgenommen und d:.e ermi ttel ten Werte sind aus den graphischen
Darstellu~gen Sei;e 54, 55 und 65 und den Tabellen Seite 56,
57 und 66 zu ersehen.
--!
Verdichtungsringe
Freifallend
Night mehr fal .end, aber beweglich
45 des Ringum~ 'anges fest 0
Für jede weite: 'en fe·sten 45
Der PunktedurcJ Lsohni tt aller Ringe wurde mit
3,5 mul tiplizi l 'rt uni ergab
Punkte
10
9
7
-1
35 max
Kolben:
Die sauberen Ul.d ung:?sohwärzten Zehntel des Kolbenhemdes
wurden als Pun] :te ei:1gesetzt
Q
....
r
- 32 Punkte
Der Thirchschni tt bej.der KaI ben in sauberem
Zustand ergab mit 3 multipliziert
Abstreifringe:
Der Anteil deI' zwischen den Außenkanten mit
Schmutz zugesetzten Fläche wurde in Zehnteln
der Gesamtfläche jedes Ringes geschätzt und
von 10 abgezogen.
Diese BewerturAgen ergaben im Durchsclmitt bei
sauberen Ringen
,
30 max
10
max
Kolbenkopf:
Die Bedeckung d0S Kolbenkopfes und die Schichtdicke der Bedeokung von 10 bis zu 0 Punkten
bewertet~
Der Durchschnitt beider Kolben wurde mit
0,5 multipliziert und ergab bei sauberem Kopf
Ventile:
Die Versahmutz:lng der Ventjle wurde mit demselben
10 Punkte::-Syst ~m bewertet, wobei der VentiJ.schacht
nicht beI'Ücksi ::b.tigt wurde ~
Bei sauberen V~ntilen ergab der Durchschnitt
Ölwanne, Ölfilter, ÖlvErteilerschraube und Düsen:
wurden im best.?n ]la ]le mit je 10 Punkten zensiert, wobei. f 11' diE:, Dü.sen neben den am Düsenloch ar~g(::setzt ö!11 Tri ehter 8ttCh noch die Vermind1erung de,s \.bspri tzdruckes eine Rolle spielte"
Der Durchschnitt dieser Bewertung ergibt
5 max
10
max
.10 max
Die angeführteb Mixima]zahlen galten für einen völlig sauberen
Motor und ergaben zusammen 100, bei der Bewertung eines verschmutzten Motors ergab sich also eine Zahl zwischen 0 und 100.
Zog man diese Zah~ von rOo ab, so ergab sich eine Zahl, die
tn .,den oben angef ihrten Darstellungen und Tabellen als Schmutzprozente bezeichn~t wurde und sich besser zu VergJeichen heranziehen ließ.
- 33 -
2. Verschleißmesstmg.
Da die Untersuchungen in erster Linie auf die VerschleiSmeesungen aufgebaut wurden, sei hier etwas näher auf diese Meßmethode, die Berechnung der Winkel und die Berechnung der
Fehler, die auftreten, wenn der Eindruck nioht genau senkrecht
in die Oberfläche des Z 11 messenden Materiale kommt, ~in,g9gang~n.
Die Winkel der Dimnantpyramide waren wie f61gt bereohnet worden:
Höht der Pyramide
a . 1
zur Längsd.iagonalen b wJ.~
dann
tgQ ::;; 1/15 = 0,06667
d =:: -:lo 48' 50"
Um das Schleifen cer Dnamanten zu vereinfachen, wurde der
Winkel mit 3 0 45' angJ~g9ben. Denn errechnet sich ein Verhältnis
der Längsdiagonalt n lb zur Eindrucktiefe a wie folgt:
Nimn t nn.an a =:: 1
so j st 1i/;l2 b= 1/tgd
19 1
19 tgd
1/2b=15,257
0,00000
8,81653 -10
1,18347
b=30,514
Nimmt man nun die LängsdiLagonale b mit 1 an, so ist die Eindruckstiefe a 1/3C ,514 =: (), 03277
Bei dem verwendetEn Mikl'tO~:'2:lkop mit 70facher' Vergrößerung entsprach
ein Teilstrich im Okular (Biner Länge von 0,0143 mm. Einem Teilstrich entspricht dann eiLne Tiefe des Eindruckes von 0,03277 x
0,0143 = 0,00046867 mm e;~leich etwa 0,469 IDy.
,........ •• ",a
..
.......
-:- 34 \
Bei der VersohlEißmesßung müssen also die auftretenden Differenzen der Eindrucklängen mit 0,469 multipliziert werden,
um den Verschle:,ß in rny zu errechnen.
Der Winkel ,ß, (.essen Schenkel die Längsdiagonale eineohlieesen, errechnet fdch wie folgt:
;9=
ß=
3° 45'
180° -2 •
0
172
30'
Der Winkel
z\tischeJrl e und f (Siehe Zeiohnung auf der vorhergehenden Sei-;e) sollte S8 groß sein, daß die Längad1agonale b sich zur Querd:iagonalen c verhält wie 6 : 1. Es errechnet sich dal ln der Winkel (t :
tg ~/2 = 15f6 = 2,5
19 2,5
~/2 ;::: 68° 12'~
19~/2
0,39794
10,39794 -
10
(J = 136 0 24"
Der Winkel wurdl ~ dann 136 0 geschliffen,. Wie aus der Verschleißmessung hervorseht, meAsen sich aber bei rauheren Oberflächen brei terl! Eind rocke besser. Bei ihnen wurde das Verhältnis von b Zll C Wi3 3 zu 1 festgelegt' .. Der Winkel. ~'
ist dann
t ~ ~'/2 = 15(3 ~ ."5-
19 5
19
•
iJ'/2 = 78°
d'= 157 0
41
zt'/2
0,69897
10,69897
- 10
t
22'
So' wurde der WiHkel für den zweiten Diamanten 158 0 gesohliffen.
Weil mit der se: .bstgebauten Einrichtung der Eindruck leicht
verkantet WerdeJl konnte, soll im folgenden der Fehler berechnet-werden, der dann ~uftrat. An dem Eindruck machte sich das
durch Ungleichh,!i t der beiden Eindruckhälften bemerkbar. Bei
einer Abweichuni ~ um 1 / 2 0 war die eine Hälfte des Eindruckes
bereits 23 ~ l~~er als die andere, der Meßfehler j~doch erst
1 ,8 %.. Die Bere, :hnung3n auch bei größeren Winkeln gehen aus der
folgenden Tabel:.e hervoro
- 36 -
30 Messung des Verbrennungsdruckverlaufeso
Der Verbrennungsablauf wurde mit elektronischen Meßgeräten
beobachtet Eer Verbrennungsdruck wurde dabei über dem jeweiligen Kurbelwinkel und dem Einspritzze1tpunkt sichtbar gemacht. Dazu standen ein Oszillograph der Firma Philips
GM 3156, ein kleiner Wechselstromverstärker zur Strahlmodulation, ein Elektrometervorsatz mit Quarzdruckaufnehmer
der Firma Staiger & Mohilo zur Ver~ügungo
0
Später konnte auoh noch ein Gleichapannungsveratärker
der Firma PhiliIS EV ~~15 und ein Elektronenschal ter
GM 4580/02 benutzt werden. Die Oszillogramme, die mit einem Kontakt an der Kurbelwelle synohronisiert wurden, konnten mit einer vcrhandElnen Spiegelreflexkamera (Exakta),
die auf einer selbstgElbauten Halterung befestigt wurde,
photograph1ert ~erden~ Vom Objektiv zum Oszillographen~ch1rm wurde ein Papptr1chter mit einem Einb110ktubus von'
oben eingesetzt, um wE~hrend der Aufnahme den Osz1l1ographenschirm beobachten zu könneno
Die Aufnahmen des synchron laufenden Bildes wurden bei
einer Strahlhell1gkei1. von 7,5 bis 8 mit Blende 2 der
Kamera 1/25 bis 1/50 ~:ekunde be11ch~et.
Einige OriginalaufnahD,en bei Verwendung der zu dieser
Arbeit benutzten Krafistoffe ohne Zusätze sind im ersten
Teil, Seite 14, einge1ügto Nachgezeichnete Oszillogramme
bei Verwendung dieser Kraftstoffe zusammen mit verschiedenen ZUndbeschleunigern in versohiedener· Konzentration sind mit Anga1:en des Druokanat1eges und des
ZUndverzuges nac~etehEnd wiedergegebeno
-35-
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YS3
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v
20 n
9v
- 44
c.
=
Eingehende Befchreihung der einzelnen Tests hinsichtlich
Versohleiß und Verschmutzungo
Wie aus der folgEnden Beschreibung der einzelnen Teets
hervorgeht p war c er. Zweck der ersten Versuchsreihe, den
UnterschieCl im V( rachl€dß und in der Verscbmutzung zwischen
der Verwendung ven lell:htem Heizöl und handelsüblichem
Dieselkraftstoff durch verschiedene ZUßätze herunterzudrtickeno Dabei wt rde dHr Verschleiß in Prozent verglichen
mit den Tests, d:e mit handelsüblichem DK und Motorenöl
Regular wiederho:t gefahren wurdeno Bei diesem Verschleiß
handelt es sich fue den im Teil 1 9 Seite 10, erwähnten
Gründen nur um d:J e errc;chneten Gesamtwerte des vollen RingverschleiJ3es" ü einz,:lnen Durchschnittswerte der Kolben.,.
ringe, Bowie der Zylin,lerlaufbüchsen gehen aus den dann fol~­
genden Tabellen 1 ud Da::'stellu.:'lgen hervor (Seite 49 .... 53).
10
Beschreibung (eT V ['versuche und der einzelnen Tests
der ersten Val sU.chs:ceihe
0
Der erste V"orverl uchsl;~u:f war mit einer viel zu hohen Aue...
ü
pufftempera.'tur ven dur:hschnittlieh 550 C gelaufen und
brachte einen se}r ver~chmutzten Motoro Die Ursache dafür
konnte eine zu g' ringe Einlaufzeit sein~ da der Motor noch
verhäl tnismiisBig neu. w.,.r"
Bei den nächsten Vor'Tfe ('Buchsläufen erga-ben sich nach Aus=
tauBe von TJau:fbi .ci sen und Zyl inderkopf , wobei der Motor von
Vork mmer 8:..l f Wi: ·belkail.me umgestellt wurde, Schwierigketten,
Das Maß von Mi tti :Kolb mbolzen bis zur Kolbenfläche war
größer als Yorhe:', so ~aß der Kolben nach Einbau der nauen
dünneren Dioh tU.11j: a.m ZJlinderkopf' anstieß Dadurch ergab
sich im 4.. vorve: sU.ehs Lauf ein verhä.l tnismäßig hoher VerBchleiß im obere~ Totp ~.nkt der- Lau_fbüchse
0
0
Da die Kolben 6tter ausgewechselt werden sollten als der
Zy11nderkopf, wurde der Zy11nderkopf über dem Verbrennungsraum etwa 1 Dm1 ausgedreht, die Kolben blieben unverändert.
Im fünften Vorverauchslauf wurde zum ersten Mal leichtes
Heizöl zum Vergleich mit Dieselkraftstoff bei Benutzung
des gleichen Schmieröles gefahreno Als Ergebnis zeigte eich
an den Kolbenringen ein erheblich stärkerer Verschleiß.
Die einzelnen Werte gehen aus den Tabellen und Darstellungen, Seite 49 bia 53 hervoro
62
n
6i~
Nach diesen E:'fahrul1gen wurde das Programm fit- die erste
Versuchsreihe mit v~rschiedenen Kraftstoffen BOwie Xraftund Schmierst(lf'f'zusätzen vorbereitet und die neuen Kolben
und Lauf'büchsnn innarhalb von zehn Stunden mit langsam
steigender Be: .astung eingefahren
0
Im n~ch:folgen.i.en werden die einzelnen 50..".Stunden-Läufe,
weiterhin als Tests bezeichnet-, nach den dabei verwendeten
Kraft- und Schmiers'toffen sowie Zusä·tzen geordnet beschrieben.
)
Versuchsreihe' 1
Te3t 1, 3 und 6
Kraftstoff:
Handelsüblich,!r Die:selkraftstoff
Schm1erstoff:
Motorenö~
Regular
Der Kolbenrint:verschleiß zeigt eine ganz leicht abfallende
Tendenz. Die J(otorvi~rschmutzung allerdings steigt leicht an,
weil nicht imner wi~dermue Teile~ sondern dieselben Teile
gereinigt wie~ ,erver'vsndet werden<>
Te:3t 4 und 12
Leichtes Heiz(,l
Motorenöl Regular
.,
'11
Der Verschleil; lieg'c in beiden Tests etwa 180 % über dem
Verschleiß da:' Test:3 1, 3 und h mit Motorenöl Regular
0
- 46
=
,Diese Tatsache zeigt deutlich die ~eproduzierbarkeit der
Ergebnisse. Es konnte im Schaubild, Seite 50, der Versohleißwerte eine leicht abfallende Gerade gezogen werden, in dem
man den Verschlelßwert von Test 1 mit dem von Test 12 abzUglich des 180~igen Mehrversohleißes verband. Diese Linie
deokt sioh dannnit den Verschleißwerten der Tests' und
6 sowie 4, wobei bei diesem Wert ebenfalls 180 %Kehrverschleiß erst abgezogen werden müssen. Die zu Anfang der
Linie erkennbare leiohte Krümmung nach oben dUrfte wahrscheinlich ein restlicher EinfahrverschleiS sein. Aus Test
12 als dem letzten Test dieser Versuchsreihe läßt sich weiterhin erkennen, daS alle Kraftstoffe und Zusätze, die
in dem Verlauf dar Versuchsreihe im Motor verwendet wurden,
keinen Einfluß aLf die' gleiohmäßig, fast geradlinig abfallenden Verschlei3werte der Kolbenringe hatteno
\.
Die Motorverschmltzung ist bei diesen Heizöltests um etwa
5 ~ höher als beL handelsüblichem Dieselkraftstoffo
Test 2
Kraftstoff:
Spezial Dieselkrlftstoff
Schm1erstoff:
Motorenöl Regular
" legen zu großer .llinlichkeit mit den Verhältnissen, die bei
. der Verwendung ~)n hand~lsüblichem Dieselkraftstoff auftraten, wurde di'3ser Kraftstoff nicht weiter untersucht.
o
Test 9
Handelsüblicher :)ieselkraftstoff
Motorenöl HD
Da. in dieser Ver.,uchsreihe bei Heizöl Motorenöl HD verwendet
wurde, sollte ZWl Vergleich handelsüblicher Dieselkraftstoff
'ebenfalls mit den gleichen HD Öl ausprobiert werden. Es zeigte siCh, daß der Versd1le1ß 13 %unter der Bezugslinie lago
- 47 Die VerschmutzWlg ist durch die bekannte Re1nigungewirltung
dieser Ole ald l)twa , bis 4 ~ gedrl1ckt wordeno
Test 5
Kraftstoff:
Leiohtes Heiz6l mit einem
Schiffsdiesel Additive ttMortolin"
Sobmierstoffl
Motoren6l Regular
Trotz des verweltdeten Kraftstoffzusatzes ist im VerschleiB
keine Besserung einge"treten, die als wesentlich angesproohen
werden könnte .. i.uch bl:i der VerschmutzUDgsbewertung kann
man von keiner l~einigungswirkun& sprechen..
Test 7
Leichtes Heizöl wie ohen
mit tfMorto11n"
Motorenöl Regular mit einem Schiffediesel Additive
"Mortol n
Hier ist durch fuaä tZE! eine erhebliohe Minderung des Verschleißes einge1reten<. Es handelt sich um eine Minderung von
etwa 120 ~, von etwa r80 % Mehrverschleiß auf 55 ~ MehrverschleiS.
Die Verschmutzung jed~ch ist durch diese Zusätze, wie schon
oben bemerkt, nicht wEsentlich beein:f1ußt worden"
Test 8
/
Motorenöl HD
Leichtes Heizöl
Durch Verwendung von ED 01 konnte sowohl die Verschmutz~g
als auch der Meh:-verschleiß wesentlich gemindert werden" Der
Kehrverscble113 sinkt auf 50 %, die Verschmutzung von etwa
14 % auf ca .. 4 f,.,
Test 10
Leichtes Heizöl
Motorenöl Regular mit einer
Suspension von Mo1ybdändisulfid (Definition nach
Prof DrG-1ng. Spengler)
0
- 48 -
Bin neuartiger Bohmierstoffzusatz für 14otorenöle konnte bei
diesem Test seine wirksame Versohleißminderung zeigen<» Es
konnte eine M.inderung von etwa 150 ~ festgestellt werden, die
allerdings in d~.eser Zusammenstellung m1 t einer erhebliohen
Jlotorverschmutzll.ng erkauft werden mußte. Diese stieg auf
den höchsten We:~t dieser Versuchsreihe, auf 22 %.
Test 11
Kraftstoff:
Leichtes Heizöl
Schmierstoff:
Motorenöl HD mit einer Feinverteilung von Molybdändisulfid und orientierenden Additives (Definition nach Prof.
Dro-Ingo Spengler)
Um die Kotorvernchmutzung des vorigen Teets herunterzudrükken, wurde dersü1be Zusatz in anderer Form dem in dieser
Versuchsreihe vorwendeten HD Öl zugesetzt. So konnte Heizöl
m1 t geringem Ve:;'sch1eiß und bei sauberem Motor während dieses Tests gefah:'en werden.
Die durchechnit-,·lichen Verschleißwerte dieser einzelnen
50-Stunden-LäufE und (laren graphische Darstellung sind aus
den folgenden Tl.be1len und Schaubildern zu erseheno
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- 58 2~
Beschreibung der einzelnen Tests der zweiten Versuohsreiheo
In der zweiten Versuohsreihe wurde wieder so vorgegangen wie
in der ersten, mit dem Unterschied, daß dem Heizöl ZUndbeschleuniger zugel3etzt wurden und außerdem die Verhältnisse
bei erhöhtem Sohwefelgehalt untersucht wurden. Mit einem
Kraftstoff, der B ~ Schwefel enthielt (Etzel-Gasöl der
MineraltslNerke Pn1ne) wurde der jeweilig verwendete Treibstoff - Heizöl oder ha:n.delsüblicher Dieselkraftstoff in einer solchen Menge vermischt, daß der Schwetelgehalt der
Mischung etwa 2 (}ewich'tsprozent betrug.
AuBerdem wurden :.n dle,3er zweiten Versuchsreihe zum Unterschied von der eJ'sten nicht gerade, sondern schräg gestoßene
Ringe oben und in der ]l1itte benutzt Die Bezugslinie für
den Verschleiß bt'i handelsüblichem Dieselkraftstoff mit dem
gleichen Motoren(;l Regalar liegt höher als bei der ersten
Versuchsreihe une weis~ einen höheren Einfahrverschleiß auf.
Der Grund da:für l:ann in der Verwendung dieser anderen Kolbenringe liegen, is1 aber wahrscheinlich in dem höheren Schwefelgehal t des in dieser' Versuchsreihe verwendeten handelsüblichen Dieselkl'aftatof'fes zu suchen.
0
Im folgenden were en wi(~derum die einzelnen Tests, nach dem
dabei verwendeter. Kr8.f~;- und Schmierstoff geordnet, bescbriebeno
Verf:uchsreihe 2
Tes1: 1, 4 und 10
Kraftstoff:
Handelsüblicher Iieael}'raftstoff
Scbmie re to f'f :
Motorenöl Regular
Durch diese Tests wird die Bezugslinie fUr den Verschleiß
bestimmt, von der aus öie prozentualen Abweiohungen des
Mehrverschleißes berectnet werden~ In der Motorverschmutzung
ist wie bei der eesten Versuchsreihe ein leichter Anstieg
zu erkennen~
- 59 Test 5
Kraftstoff:
Leichtes Heizöl
Sohmierstoff:
Motorenöl Regular
Der Mehrverschleiß übel' der Bezugslinie beträgt bei dieser
Versuchsreihe aus den eben angeführten Gründen bei reinem
Heizöl und unlegiertem Schmieröl nur 122 ~o Die Verschmutzung
liegt nicht höher als lei dem in dieser Versuchsreihe ver.,.
wendeten handelsüblichen Dieselkraftstoff.
Test 2 entfällt wegen zu großen
Ventilspielee und wird wiederholt.
Test 3
Leichtes Heizö~ mit eirer
Zugabe von 1 11 5 /00 "Kelobrisol"
(ein handelsüblicher Ztndbeschleuniger der B~SF)
Motorenöl Regular
Hier zeigt sich, ~aß der übliche Mehrverschleiß bei Verwendung von diesem ~1ndbefchleuniger um fast 2/3 heruntergedrückt werd4~n kon·:lte .. line Reinigungswirkung dieses Zusatzes
konnte nicht festgestellt we~no
Test 6
Heizöl m~t
Zusatz e~nea
zündbeachleun1genlen
Peroxydes
Lelc~tea
3,0
Motorenöl Regular
/00
Dieses Pero:tyd mu3te dem Heizöl in größerer Menge zugesetzt
werden ale der ob-~n enähnte Ziindbeschleuniger f'Kerobrlso1",
um den Druch:anetj.;)g so zu beeinflussen, daß er dem Oszillogramm des handelslblichen Dieselkraftstoffes mögli<;lhst nahe
kam. Die Oazillog,:-amme sind in dem Absahnitt "Messung des
Verbrennungf3druck l'erlaufes", Seite 36, aufgeführt" Trotz dieser Maßnahme ging der Verschleiß nur um ein Drittel zurück.
Die MotorVeJ:'5cbmu;zung hat sich nicht gebessert, sie liegt
mit 1; % in der EI ~stei€enden Tendenz bei Heizö-lo
- 60 --
In diesem ersten rail der zweiten Versuchsreihe Test 1 bis 6
konnte also nachg3wieaen werden, daß der Verschleiß durch
ZUndbeechleuniger gemindert werden kann~ Der 1m Test 3 ver'wendete ZUndbeschleuniger war dabei der wirksamere, obwohl
er in einer gerini~eren Konzentration zugesetzt zu werden
brauchteQ Schon b·a1 den osz11lographiaohen Messungen am Prüf'stand hatte er ai~h rein akkustisch ale der wirksamer ge~
ze1gto
Im zweiten Teil d:Leser Versuohsreihe wurde der Schwefelgehalt der untersu~lten Kraftstoffe auf etwa zwei Gewichtsprozente gesteigcr~o Es wurde der bereits erwähnte 8' %1ge
Schwefelkraftstof:t' in der erforderlichen Menge be1gemischto
Das MengenverhältJlis wurde nach den F1rmenangaben berechnet,
stimmte aber mit d.en späteren Analysendaten nicht genau übereino
Test 7
Kraftstoff:
Schmierstoff:
,JIandelaübliche r D:Leaelkraft-
; stoff mit 2,2
Der hohe
% Sl~hwefel
Schwef'el,~ehalt
Motorenöl Regular,
dj.eser Mischung bewirkte einen
Ver~
i schleiß, der 319 ~, über der Bezugslinie lago Auch die Motor.verachmutzung war mit 16,4 %verhältnismäßig hoch~ Deshalb
'wurde von einer woiteren Verwendung von derartig
aufgeschwe.
feltem Kraftstoff zusammen mit unlegiertem Schm1eröl abge·sehenill Außerdem zoigten die Kolbenringe auf ihrem Umfang vertiefte Rauh1gkeit,~n, die wie Itzatellen aussaheno Sie wurden aber trotzdem wie immer weiterverwendete
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Test 8
Handelsüblicher D:.eselkraftstoff
mi t 2,2 % Schw:efe:.
Motorenöl RD
Durch Verwendung <tas HD Ölea konnte sowohl der Verschleiß
ala auch die Vera(~hmutz'llng entscheidend vermindert werdeno
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61 .".
Der Verschleiß li~gt 21 %über der Bezugslinie, liegt damit
aber wahrsche1nll~h zu hoch, weil die veränderten und ansoheinend geätzten Rin·~e zu diesem Test benutzt worden waren. Die
Verechmutzung err,~icht mit 3,2 cf, die für RD Öl üblichen Werte.
Test 9
Kraftstoff:
Leichtes Heizöl m:.t
1,9 % Schwefel
Scbmieratoff:
Motorenöl Rn
Hier liegt der VeJ:'schle:d~ 7 % über der Bezugslinie und damit
niedriger als im ~Iest 8 bei handelsüblichem Dieselkraftstoff.
Diese Erscheinung ist aher, wie bereits erwähnt, durch die
Rauhigkei ten der '\ erwentieten Ringe bei Test 8, die sich während dieses Tests glättuten, hervorgerufen. Daher lagen fUr
Test 9 wieder die normaJ.en Bedingungen vor und außerdem war
der Schwefelgehali der }[eizölmiacbungtwie bereits erläutert,
geringer~ Die Vere. chmut~;ung liegt mit 5 % nur wenig höher
als bei Dies~llkraf tsto:f:i .,
Test 11
Leichtes Heizöl mi~
1,8 %Schwefel und 0
einem Zusatz von 3 /00
eines ztlndbenchleu: ligenden
Peroxydeso
Motorenöl HD und eine
Feinverteilung von
Molybdändisulfid mit
orientierenden Additives
(Definition nach Prof.
Dro-Ing~ Spengler)
Mi t dem vorhandenen Heiz:H konnte nur noch dieser Test gefahren werden. Darum Hurden bei dem
durch. Schwefelzusatz ver.
schlechterten Heiz1.~l al13 die Maßnahmen angewendet, die sich
im Laufe der Unterluchuni;en als Y3rschleiß- und varschmutzungsmindern< geze:.gt hatteno Dadurch wurde erreicht,
daß der Verschleiß unter die Bezugslinie sank und das etwa
12 %, und die Verschmutzllng sich in den für HD Öle üblichen
Werten von 4 % hie] ten. l.llerdings ließ sich nicht feststellen, mit welchem Arteil (ie ein7:elnen Zusätze daran beteiligt sind, die VerEchleiLminderungen der einzelnen Zusätze
überdecken sich ge€9naei1-ig etwaso
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- 67 Zusammenfassung~
-
Die vorliegende Arbeit will einen Beitrag liefern zu der
häufig diskutierten Frage, wie die Verwendung von Heizölen
in landwirtschaftlichen Schlepperbetrieben zu beurteilen ista
Zu diesem Zweck ~rde untersucht, wie sich billigeres Heizöl im SchleppermJtor verhält.
Auf Grund eines iazu entwickelten 50-Stunden-Tests ergab
sich zunächst eil untragbar hoher Verschleiß besonders an
den Kolbenringen. Dieser Mehrverschle1ß konnte durch VerWendung versch1eden~r Zusätze vermindert werden. Nach der 08zillograph1schen Untersuchung der für die Kraftstoffe typischen Verbrennun5sdruckkurven lag es nahe, bei Heizöl
Zündbeachleuniger einzusetzen, die sich dann auch als Verachleiß-mindernd3 Kraftstoffzusätze erwiesen. Bei den Scbmierstoffzuaätzen ha~ten Froben, die von Herrn Professor Dro-Ingo
habilo Gv ~3pengl ~r zur Verfügung gestellt wurden und die sioh
zum Teil schon i:ll Sobiffsdiesel bewährt hatten, verschleißmindernde Wirkun~. Ferner müssen hier ~Öle genannt werden,
die aber außerde:il auoh wegen ihrer reinigenden Wirkung eingesetzt werden m'lßten" Die größte verschleißmindernde Wirkung hatte Molyb'iändislllfid, das aber bei Zusatz zu Motorenöl Regular eine 'lOhe Motorverschmutzung hervorrief und deshaI b nur zusamme: 1 mit EID-Öl verwendet werden konnteo
Dieselkraftstoff und 13ichtes Heizöl wurden außerdem durch
Zusatz eines scmlefelh~ltigen Kraftstoffes auf einen SchwefelgehaI t von 2 ~.~ gebr:tcht und im Versuchsmotor gefahreno
Es stellte sich !leraUs t daß dies nur bei Vez-wendung von
HD-Öl mögli,ch is';, daß aber auch bei Heizöl durch die oben
. genannten ZusätZtl ein :Colbenringverschleiß erretcht werd.en
konnte, der unte:' den Ln der Arbeit näher beschriebenen Bezugswerten lag, ,tie si::h beim Fahren von handelsüblichem",
1
Dieselkraftstoff zusamnen mit Motorenöl Regular ergaoen.
- 68
~
Die Sohm1erölanalysen ließen keine entscheidenden Zusammenhänge zwischen dem Kolbenringversohleiß, der Motorver, schmutzung und den Analysendaten erkennen .. Die ScbmlerölverC, änderungen während der 50-Stunden-Läufe zeigten keine Besonderheiten, sie wttrden an Hand von Proben bestimmt, die in
zehnstundlgen Abatänden entnommen wurden. Die Diohte und die
Verschmutzung, die aus Hartasphalt und ~esten Premdetoffen
besteht, nahmen meistens gleiohmäßig zu. Der Flamm- und
Brennpunkt fiel in den ersten zehn bis zwanzig Stunden ab
und stieg dann wieder an, das läßt darauf schließen, daß
in den ersten ze}In bis zwanzig Stunden eine SchmierölverdUnnung eintrat.
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Diese Ergebnisse besohränken sich vorläufig auf einen Motor,
der bei günstige::- Kühl'wassertemperatur und mit Vollas.t ge~
fahren wurde ..
Was die wirtscha:ftlicha Bedeutung betrifft, so zeigte eine
Kostenberechnung, in dar die heute gUltigen Preise zugrunde
gelegt wurden, daß eine Umstellung des Schlepperbetr1e bee
von Dieselkraftstoff atlf leichtes Heizöl mit Zusätzen eino
Einsparung von 113 Dpf .. pro Liter ergibt .. Dieser große Gewinn
e.rrechnet sich allerdings nur bei Zugru.ndelegung der handeleübliohen Preiaeo Zieht man, um einen schärfsten Maßstab anzulegen, von die3en die.heute bestehenden zoll- und fiskaliscben Belaetunge:l ab, so blei bt ein Gewinn von 3,4 Dpf<> pro
Liter" PUr die p::-aktieche Landwirtschaft hätte auch diese
Verbill!gung des Schlepperbetriebes bei der ständig wachsenden :Motorlsleru.ni~ Bedeutung ..
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Anhang
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Ver2;eiohnis der Tabellen und
DaTBtellungen.
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Daten der e~ze1 D.en 50.,>Stunden-~ute
der drei Versuah~reihen.
Tabellen
71 - 73
~ang8versohleiß der Kolbenringe und der
Zylinderlaufbüoheen 1m oberen Totpunkt im
gesamten der einzelnen Versuohsreihen.
Darstellungen
74 - 78
Tabellen
79 - 88
Analyeendaten der Sohmierölendproben.
Tabellen
89 - 9'
Analysendatenveränderur.gen der Endproben.
Tabellen
94 - 97
Analyeendaten der im z~hnstündigen Abstand
gezogenen Zwischenproben.
Darstellungen
98 -100
Tabelle
101
Verschleißwerte d 3r einzelnen 50-Stunden-I,ä~e
als Differenzen dar eiIJ.zelnen Eindriicke in
Okular-Tellatrichan.
Tabellen
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