Die Entwicklung der neuzeitlichen Vergaser. Von Dipl.-Ing. Wimplinger (Berlin-Südende). (Schluß zu S. 58 d. 340. Bds.) WIMPLINGER, Die Entwicklung der neuzeitlichen Vergaser. Nachdem die bekanntesten Vergaserbauarten in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise eingehend besprochen wurden, soll zum Schluß hier noch auf die geschichtliche Entwicklung des für die Leistungsfähigkeit des Motors überaus wichtigen Vergasers näher eingegangen werden. Diese Entwicklungszeit umfaßt etwa 30 Jahre. In der ersten Entwicklungszeit der Verbrennungskraftmaschine wurde von dieser nicht dieselbe Zuverlässigkeit, Anpassungsfähigkeit und Leistung verlangt, wie bei den neuzeitlichen Leichtmotoren. Das Automobil war noch unbekannt, die ortfesten Motoren arbeiteten mit nahezu gleichbleibender minutlicher Umlaufzahl und wurden hauptsächlich mit Leuchtgas betrieben. In der ersten Zeit des Automobilbaues kamen dann Oberflächenvergaser, sogenannte Verdunster (Karburatoren) in Anwendung, und für diese war das leichtflüchtige Benzin der einzig mögliche Brennstoff. Der Verdunstvergaser beruht auf der Eigenschaft, den hier in Frage kommenden flüssigen Brennstoff auch bei gewöhnlicher Temperatur zu verdunsten. Der Vorgang besteht darin, beim Vergasen die Luft mit brennbaren Kohlenwasserstoffteilchen so zu vermischen, daß auf diese Weise ein zum Betriebe des Motors geeignetes, leicht verbrennbares Gemisch entsteht. Nach Abb. 1 drückt der äußere Luftdruck, da beim Ansaugehub des Motors im Zylinder ein Vakuum entsteht, Luft durch den Vergaser. Im Vergaser reißt der Luftstrom Brennstoffteilchen mit sich und vermischt sich mit dem verdunsteten Brennstoff auf dem Wege zum Einlaßventil zu einem brennbaren Gemisch. Die Verdunstung wird wesentlich verstärkt, wenn die Luft nicht über, sondern, wie Abb. 1 zeigt, durch den Brennstoff gesaugt wird. Zur wirksamen Verdunstung des Brennstoffes ist aber eine entsprechend große Oberfläche notwendig. Um diese auf einem entsprechend kleinen Raum unterzubringen, verwendet man sogenannte Dochtvergaser, nach Abb. 2. Der große Raum bedarf und das entsprechend große Gewicht des Verdunstungsvergasers, seine Empfindlichkeit gegen Temperaturschwankungen, und gegen die Veränderlichkeit des Brennstoffspiegels, ihre Abhängigkeit von leichtflüssigen Brennstoffsorten, machen siefür den heutigen Automobilbetrieb vollkommen ungeeignet. Man ist deshalb frühzeitig auf den in Abb. 3 dargestellten Spritzvergaser, den Maybachvergaser, übergegangen. Bei diesem, wenig Raum beanspruchenden Vergaser reißt die angesaugte Luft aus einer feinen Düsenöffnung, die mit einem Brennstoffbehälter in Verbindung steht, den Brennstoff mit sich, wobei derselbe im Luftstrom, der eine entsprechend hohe Geschwindigkeit, fein zerstäubt wird. Der in Abb. 3 dargestellte Schwimmer hat die Aufgabe, den Brennstoff in der Höhe der Düse einzustellen. Dieser Vergaser stellt somit einen wesentlichen Fortschritt gegenüber dem Verdunstungsvergaser dar. Er hat aber zwei Nachteile. Damit eine gute Zerstäubung eintritt, muß bei allen Motorgeschwindigkeiten eine entsprechend hohe Luftgeschwindigkeit am Düsenaustritt vorhanden sein, die bei Normalbelastung des Motors bei Verwendung schwerer Brennstoffe 100 m in der Sekunde nicht überschreiten soll. Um bei geringer Motorgeschwindigkeit noch eine gute Brennstoffzerstäubung zu erhalten, ist dementsprechend die Eintrittsöffnung für die Luft in den Vergaser klein auszuführen. Dies führt aber dazu, daß bei hoher Motorgeschwindigkeit Luftmangel eintritt. Durch die zunehmende Luftgeschwindigkeit wird aus der Düse immer mehr Brennstoff gerissen, so daß das Gemisch immer brennstoffreicher wird, wodurch ein unzulässig hoher Brennstoffverbrauch eintritt. Der Motor fängt dann an, unregelmäßig zu arbeiten und versagt schließlich. Auf diese Nachteile hat bereits im Jahre 1902 der französische Forscher Krebs in einem Bericht an die Akademie der Wissenschaften in Paris hingewiesen und Berechnungen aufgestellt, um diese Nachteile zu vermeiden. Wenn auch die von Krebs angegebene Theorie nicht vollkommen richtig ist, so wurde beim Krebsvergaser durch Anordnung eines Zusatzluftventiles, wie dies Abb. 4 zeigt, eine weitere Verbesserung des Spritzvergasers erreicht. Ein Luftmangel bei größerer Motorgeschwindigkeit und Brennstoffüberfluß konnte bei dieser Bauart nicht mehr eintreten. Aber auch hier ist es nicht möglich, bei allen Motorgeschwindigkeiten ein gleichbleibendes Brennstoff-Luftgemisch zu erzeugen. Der Unterdruck im Vergaser nimmt mit dem Quadrat der Motorgeschwindigkeit zu. Dementsprechend wird das Zusatzluftventil zu weit geöffnet, und bei großer Motorgeschwindigkeit wird zu viel Zusatzluft in den Vergaser strömen. Das Gemisch wird dementsprechend bei dieser Vergaserausführung bei großer Motorgeschwindigkeit immer brennstoffärmer, so daß eine Höchstgeschwindigkeit wegen Brennstoffmangel nicht erreichbar ist. Textabbildung Bd. 340, S. 102 Von zahlreichen Erfindern wurde nun versucht, die Vorteile des Maybachvergasers mit denen des Krebsvergasers zu vereinigen. Einen solchen Vergaser zeigt Abb. 5. Hier ist mit der Bewegung der Drosselklappe eine Brennstoffnadel verbunden, so daß mit Berücksichtigung der Wirkungsweise des Zusatzventiles nach Krebs auch bei zunehmender Motorgeschwindigkeit ein gleichbleibendes Brennstoffluftgemisch erzielt werden kann. Bei ganz geöffneter Drosselklappe gibtdie Brennstoffnadel den Düsenquerschnitt vollkommen frei, so daß genügend Brennstoff auch bei großer Motorgeschwindigkeit austreten kann. Auf diese Weise ist es möglich, ein gleichbleibendes Brennstoffluftgemisch zu erreichen. Der große Nachteil dieser Vergaserbauart besteht aber darin, daß die Brennstoffnadel für jeden Motor einreguliert werden muß, um zufriedenstellend zu arbeiten, so daß sich dieses Verfahren nicht bewährt hat. Auch die Verbindung der genannten Brennstoffnadel mit der Bewegung des Zusatzluftventiles nach Abb. 6 bringt keinen Vorteil. Die Profilierung der Nadel ist hier besonders schwierig auszuführen. Solche Vergaser nach Abb. 5 und 6 arbeiten außerdem nur bei guter Einregulierung im neuen Zustande zufriedenstellend. Nach längerem Gebrauch nutzen sich aber die Reglerteile stark ab, so daß ein großer Brennstoffverbrauch eintritt. Um bei allen Motorgeschwindigkeiten – und besonders bei hohen – ein geeignetes Brennstoff-Luftgemisch zu erhalten, ist man dazu übergegangen, zwei und mehrere Brennstoffdüsen anzuordnen, wie dies Abb. 7 und 8 zeigen. Bei Abb. 7 wird entsprechend der Drosselklappenbewegung die zweite Brennstoffdüse zu- und abgeschaltet. Bei Abb. 8 geschieht dies automatisch durch der im Vergaser erzeugten Unterdruck, der von der Motorgeschwindigkeit abhängig ist. Solche Vergaser fanden in verschiedenen Ausführungen Anwendung. Sie müssen aber der entsprechenden Motorbauart und Saugrohrleitung gut angepaßt werden, um zufriedenstellend zu arbeiten. Der Uebergang auf hohe Drehzahlen erfolgt dabei zu langsam. Eine in Amerika ausgebildete Bauart zeigt Abb. 9, die aber im Prinzip dem Krebsvergaser nach Abb. 4 entspricht. Hier kann durch geeignete Ausgestaltung der Einlaßöffnung für die Zusatzluft auch noch bei hohen Motorgeschwindigkeiten ein geeignetes Brennstoffluftgemisch entstehen. In Abb. 10 wird mit Hilfe von Bremsluft, die je nach der Höhe des Brennstoffspiegels durch die kleinen Bohrungen des Brennstoffansaugkanals eintreten kann, erreicht. Bei größer werdender Motorgeschwindigkeit nimmt im Brennstoffansaugebehälter der Brennstoff entsprechend ab. In ihm herrscht der äußere Luftdruck, und der Brennstoff wird hier in gleichbleibenden Mengen, die durch eine einstellbare Schraube geregelt werden können, zugeführt. Sinkt der Brennstoffspiegel, so tritt durch die kleinen Bohrungen Luft ein, die bei zunehmender Motorgeschwindigkeit den Brennstoffzufluß entsprechend abbremst, so daß auch bei großer Motorgeschwindigkeitkein Brennstoffüberfluß eintritt. Dieses Verfahren hat noch den Vorteil, daß bereits vor der Zerstäubung der Brennstoff mit Luft gemischt wird. In Abb. 11 ist eine Vergaserbauart dargestellt, bei der zwei Brennstoffdüsen angeordnet sind. Der Kanal der ersten Düse mündet unmittelbar in die Schwimmerkammer, während dem zweiten Brennstoffkanal der Brennstoff aus einer besonderen Kammer, die mit der Außenluft in Verbindung steht, zufließt. In diese Kammer fließt der Brennstoff durch eine besondere Bohrung gleichmäßig, während aus dem ersten Brennstoffkanal entsprechend dem mit der Motorgeschwindigkeit zunehmenden Unterdruck immer mehr Brennstoff angesaugt wird. Durch den ersten Kanal wird also entsprechend dem Maybachvergaser mit zunehmender Motorgeschwindigkeit das Brennstoffluftgemisch immer reicher, während aus dem zweiten Brennstoffkanal, dem der Brennstoff gleichmäßig zufließt, bei großer Motorgeschwindigkeit immer weniger Brennstoff sich mit der angesaugten Luft vermischt, so daß bei allen Motorgeschwindigkeiten ein zweckentsprechendes und gleichbleibendes Verhältnis von Brennstoff und Luft erreicht werden kann. Hierauf beruht das Grundprinzip des im Jahre 1906 erfundenen Zenithvergasers, bei dem die Hauptdüse ihren Einfluß besonders bei hohen Motorgeschwindigkeiten geltend macht, während die Ausgleichdüse hauptsächlich für die niedrigen Luftgeschwindigkeiten in Betracht kommt. Diese Vergaserbauart ist bereits eingehend beschrieben D.p.J. Bd. 389, S. 57–60. (Auf S. 57, Zeile 4 muß es heißen: Abb. 5 statt Abb. 1.)