Allgemeines:

Die Voraussetzungen für eine Verbrennung:
Es muss immer Sauerstoff vorhanden sein, denn ohne Sauerstoff ist keine Verbrennung möglich. Der Stickstoff reagiert unter normalen Bedingungen weder mit Sauerstoff noch mit dem Brennstoff. Eine Verbrennung, die mit reinem Sauerstoff erfolgt, ist äußerst schnell und heftig, es entwickelt sich daraus eine Explosionsgefahr.

Motoraufbau

Fester oder flüssiger Brennstoff muß zur Verbrennung in die Gasform überführt werden. Flüssige Brennstoffe werden daher durch Erhitzung in Dampf (Gas) umgewandelt. Feste Brennstoffe werden bis zu einer Gasung erwärmt. Bei flüssigen Brennstoffen genügt die Zerstäubung in kleinste Tröpfchen, bei festen Brennstoffen die mechanische Zerkleinerung zu Staub. Die Temperatur, bei der Brennstoffe beginnen brennbare Gase freizusetzen, wird als der sogenannte Flammpunkt bezeichnet.
Sauerstoff und Brennstoff müssen immer gemischt sein. Zur Zündung und sauberen Verbrennung ist ein entsprechendes Gemisch dieser beiden Stoffe nötig. Ein Gemisch mit Brennstoffüberschuss (sog. fettes Gemisch) sowie ein Gemisch mit Brennstoffmangel (sog. mageres Gemisch) brennt schlecht und unsauber. Extrem fette und magere Gemische sind nicht zündfähig und schlecht für den Motor.

Funktionsweise eines Otto-Motors:

Die Entzündungstemperatur:
Die Reaktion des Sauerstoffs mit dem Brennstoff setzt erst beim Erreichen der Entzündungstemperatur ein. Die Entzündungstemperatur braucht nur örtlich an einer beliebigen Stelle des Gemisches erreicht zu sein. Von dort verbreitet sich die Verbrennung. An einer offenen Flamme ist die Entzündungstemperatur immer vorhanden, aber auch Funken oder erhitzte Gegenstände können eine Zündung auslösen.

Gemisch-Erzeugung:
Der in der Chemie verwendete Begriff Brennstoff wird nun durch den Begriff „Kraftstoff“ ersetzt. Die verwendeten flüssigen Kraftstoffe werden bei Otto-Motoren im Vergaser zerstäubt und mit Luft gemischt. Bei Diesel-Motoren wird flüssiger Kraftstoff durch eine Düse in den Brennraum eingespritzt.

Die Zündung des Gemisches:
Bei Otto-Motor wird das Kraftstoffgemisch im Zylinder durch einen Lichtbogen (Zündfunken) an den Elektroden der Zündkerze gezündet. Im Gegensatz dazu entzündet sich der in den Brennraum des Dieselmotors eingespritzte Kraftstoff in der dort vorhanden hocherhitzten Luft von selbst.

Die Motorsteuerung:
Nach der Verbrennung des Gemisches im Motorzylinder muß das alte Gas (Abgas) entfernt und der Zylinder mit frischem Gemisch versorgt werden. Die Bewältigung dieses ständigen Wechselspiels ist Aufgabe der Motorsteuerung. Beim Viertaktmotor erfolgt die Steuerung durch Ventile. Der Zweitakter hat für diesen Zweck Schlitze und Kanäle im Kolben und Zylinder.

Die Schmierung des Motors:
Die Motorteile die sich bewegen müssen zur Reibungsverminderung und Kühlung geschmiert werden. Die Viertaktmotoren haben deshalb Öl (Vorrat) in einer Wanne unter der Kurbelwelle. Durch eine Ölpumpe oder ein Schleuderblech wird das Öl zu den Schmierstellen befördert und tropft anschließend in die Ölwanne zurück. Der Ölstand in der Ölwanne sollte möglichst gleichbleiben, da sonst eine Unterbrechung der Schmierung und ein Motorschaden eintreten kann. Die Viertaktmotoren dürfen daher während des Betriebes nicht geneigt werden. Auch nach einer Benutzung sollten diese Maschinen gerade aufgestellt werden. Die Zweitaktmotoren saugen das Schmieröl mit dem Kraftstoffgemisch in das Kurbelgehäuse, wo es sich dann an den Schmierstellen absetzt. Die Zweitaktmotoren können deshalb auch während und nach dem Einsatz geneigt werden.

Die Kühlung des Motors:
Durch die Verbrennungswärme werden der Zylinderkopf, der Kolben und der Zylinder aufgeheizt. Eine ungünstige und hohe Erwärmung wird durch Kühlung verhindert. Bei der Luftkühlung strömt die Wärme von innen in die außen am Zylinderkopf befindlichen Kühlrippen und wird dort von der Luft aufgenommen. Bei Motoren mit höherer Leistung wird die Kühlluft mit einem Gebläse auf die Kühlrippen geblasen. Während des Betriebes dürfen keine Ummantelungen entfernt werden, da sonst der Kühlluftstrom die Kühlrippen nicht erreicht. verunreinigte Kühlrippen oder demontierte Ummantelungen verursachen einen Wärmestau im Motor und damit eine Überhitzung.

Die Starthilfe:
Die Betriebstemperatur von Verbrennungsmotoren liegt je nach Bauart bei 80 bis 120 °C. Außerhalb dieses Bereiches treten Betriebsstörungen auf. Das Anlassen von betriebswarmen Motoren erzeugt keine Schwierigkeiten. Aber schon beim Abkühlen auf normale Raumtemperatur sind hierzu besondere Einrichtungen erforderlich (Starthilfen).

Die Starthilfe bei Otto-Motoren:
Mit dem Anlasser oder dem elektrischen Anlassermotor wird nur eine niedrige Motordrehzahl erzeugt, entsprechend gering ist die Strömungsgeschwindigkeit beim Ansaugen (mageres Gemisch). Bei langsamer Strömung kann ein großer Teil der Kraftstofftröpfchen nicht mehr mitgetragen werden, er fällt daher aus und bildet einen Niederschlag an dem kalten Saugrohr und an der Zylinderwand. Im Verbrennungsraum befindet sich anschließend nur noch ein extrem mageres Gemisch ohne Zündfähigkeit. Jeder Anlassversuch in dieser Situation bleibt erfolglos. Zur Abhilfe wird der Kraftstoffanteil des Gemisches so weit erhöht, dass trotz des vorhergehenden Kraftstoffausfalles noch ein fettes, leicht zündfähiges Gemisch in den Zylinder strömt. Für diese Aufgaben ist der Vergaser mit einer Zusatzausrüstung ausgestattet. Diese Starthilfeeinrichtung wird bei einfachen Motoren vor dem Anlassen von Hand betätigt. Das Anspringen des Motors ist mit einer Drehzahlsteigerung und somit auch einer höheren Strömungsgeschwindigkeit verbunden. Der Tröpfchenausfall vermindert sich bei schnelleren Strömungen, die Starthilfe reagiert darauf selbsttätig mit einer Korrektur des Mischungsverhältnisses. Bei betriebswarmen Motoren wird ausgefallener Kraftstoff von dem nunmehr aufgeheizten Saugrohr und Zylinderwänden verdampft und kann in diesem Zustand von einer langsamen Strömung mitgenommen werden. Zum Anlassen bei Betriebswärme wird daher die Starthilfe nicht benötigt. Ihr Gebrauch würde ein extrem fettes Gemisch und somit Anlaßschwierigkeiten zur Folge haben.

Die Starthilfe bei Dieselmotoren:
Beim Anlassen des kalten Motors wird im Brennraum die Entzündungstemperatur des Kraftstoffes nicht erreicht. Mit Hilfe elektrisch beheizter Glühkerzen wird die Luft im Brennraum vorgewärmt und somit das Entflammen des eingespritzten Kraftstoffes ermöglicht. Dieselmotoren älterer Bauart benötigen 60 bis 90 Sekunden Vorglühzeit, neuere lediglich 10 Sekunden. Dieselmotoren ohne Vorwälz oder ohne Wirbelkammer, die direkt eingespritzt werden, benötigen keine Starthilfe. Bei betriebswarmen Diesel ist die Anwendung der Starthilfe ist nicht nötig. Vorgeglüht entsteht keine nachteilige Wirkung. Neben dem Vorglühen gibt es auch andere Möglichkeiten der Starthilfe.

  • Einspritzbeginn vorlegen
  • kurzzeitige Erhöhung des Kraftstoffes

Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren:
Die ersten Otto-Motoren wurden mit Gas betrieben. Die Herstellung des Gas-Luftgemisches erfolgte durch einen sehr einfacher Gas-Luft-Mischer. Mit der Erfindung des Vergasers wurde die Verwendung flüssiger Kraftstoffe möglich. Zerstäubungsfähig sind nur Kraftstoffe geringer Dichte (leichte Öle). Darüber hinaus müssen diese Kraftstoffe eine hohe Entzündungstemperatur haben, um Selbstzündungen des verdichteten Gemisches zu vermeiden. Diese Anforderungen werden von Benzin, Benzol und Alkohol erfüllt. Die Verwendung von Wasserstoff ist in der Erprobung. Bei Zweitaktmotoren muß das Schmiermittel beigemischt werden, daher können sie nur mit flüssigem Kraftstoff bertrieben werden. Dieselmotoren werden ausschließlich mit flüssigem Kraftstoff betrieben. Dieser Kraftstoff soll im Gegensatz zu Otto-Motoren-Kraftstoffen einen möglichst geringen Zündverzug und eine niedrige Entzündungstemperatur haben. Bei Winterbetrieb muss frostbeständiger Kraftstoff verwendet werden.

Die Starthilfeeinrichtung am Vergaser:
Zur Vorbereitung des Kaltstartes wird mit dem Tupfer der Schwimmer runter gedrückt. Durch das geöffnete Schwimmernadelventil strömt Kraftstoff in die Schwimmerkammer. Dadurch erhöht sich das Kraftstoffniveau. Als Folge entwickelt der Vergaser das zum Kaltstartnötige Gemisch (fettig). Neben den Hauptdüsen und Lehrlaufsystem finden die Starterklappen bei einigen Vergasertypen Anwendung. Bei Kaltstart, Starterklappen schließen (Hand) und bei Erfolg, Klappe öffnen (Hand).

Der Luftfilter:
Der in der Luft immer mitgeführte Staub erhöht den Verschleiß des Kolben und des Zylinders. Dem Vergaser ist aus diesem Grund immer ein Luftfilter vorgeschaltet. Wenn durch Filterverschmutzung der Unterdruck in der Mischkammer steigt, bewirkt dies eine Überfettung des Gemisches. In Folge dessen, treten Leistungsabfall, Mehrverbrauch des Gemisches und Anlassschwierigkeiten an dem Motor auf.
Die in der Betriebsanleitung angegebenen Intervalle zur Reinigung oder Erneuerung der Filter müssen zur Vermeidung solcher Betriebsstörungen eingehalten werden.

Filterarten:

Der Siebtrockenfilter:
Alle Verunreinigungen, deren Größe der Maschengröße übersteigt werden zurückgehalten.

Der Nassluftfilter:
Durch benetzen mit Öl kann die Nutzbarkeit eines Siebes noch gesteigert werden. Bei einfachen Motoren wird statt des Siebes eine Schicht Stahlwolle mit Öl benetzt. Nach angemessener Zeit werden solche Nassluftfilter ausgewaschen, mit Druckluft ausgeblasen und die Stahlwolle erneut mit Öl benetzt.

Der Trockenfilter:
Sie werden oft aus Faserstoffen gefertigt. Die Porengröße kann durch eine zweckmäßige Auswahl festgelegt werden. Häufig wird eine Kombination von grobporigen Vorfiltern und einem engporigen Feinfilter verwendet. Fasertrockenfilter können mit Druckluft ausgeblasen und weiter verwendet werden. Zur Gruppe der Fasertrockenfilter gehören auch die Papierfilter. Als Filterpapier wird feinporiges Material verwendet. Papierfilter können nicht gereinigt werden und werden deshalb erneuert.

Der Ölbadluftfilter:
Die vom Motor angesaugte Luft trifft zunächst senkrecht auf ein Ölbad und wird dort umgelenkt. Dieser scharfen Umlenkbewegung können die Staubteilchen nicht folgen und gelangen auf das Ölbad, wo sie sofort benetzt und gebunden werden. Gleichzeitig werden durch den Luftstrom Öltröpfchen bis in den Stahlwolleeinsatz mitgerissen und der Filtereinsatz wird somit zum Nassfilter und hält dadurch auch die feinsten Staubteilchen zurück. Bei Stillstand des Motors tropft das Öl wieder aus dem Stahlwolleeinsatz in das Öl zurück, hierbei wird der Staub aus dem Filtereinsatz ausgewaschen und im Ölbad eingelagert. Die Wartung des Ölluftfilters beschränkt sich meist auf den Ölwechsel, wobei der Ölstand genau nach Markierung eingehalten werden muß. Filter dieser Bauart dürfen während des Betriebes geneigt werden.

Kraftstoffanlagen für Dieselmotoren:
Zwischen den Bauarten verschiedener Firmen gibt es kleinere Unterschiede.
Im Gegensatz zum Ottomotor-Kraftstoff muß der Diesel-Kraftstoff äußerst sorgfältig gesäubert werden, da auch sehr kleine Partikel die Funktion der Einspritzpumpe sowie der Düsen stören können und darüber hinaus zum vorzeitigen Verschleiß führen.

Motorenschmierung:
Die Schmierung des Zweitakters wird aus Benzin und Zweitaktöl in einem Mischungsverhältnis (1:25, 1:40 oder 1:50) selbst zusammengemischt.
Bei Viertaktmotoren befindet sich ein Schmierstoffvorrat unter der Kurbelwelle. Zur Kontrolle des Ölstandes ist am Kurbelgehäuse oder an der Kontrollschraube ein Ölmessstab angebracht. Durch den Öleinflussstutzen kann der Vorrat aufgefüllt werden Um einen Druckaufbau im Kurbelgehäuse zu verhindern, ist eine Entlüftungsmöglichkeit vorgesehen. Zur Versorgung der Schmierstellen mit Öl wird bei niedriger Leistung noch die Tauchschmierung verwendet. Bei höherer Leistung und Dieselmotoren ist immer eine Druckschmierung vorhanden.
Tauchschmierung: Durch den eintauchenden Schöpfer wird das Öl gegen das Kurbelgehäuse geschleudert. Das auf diese Weise entstehende Spritzöl versorgt auch die Zylinderlauffläche, Kolbenbolzen und andere Schmierstellen mit Öl. Bei zu niedrigem Schmierstand taucht der Schöpfer nicht ein, somit setzt die Ölversorgung aus. Bei zu hohem Ölstand erfolgt die Bildung von Ölschaum, wobei die Schmierfähigkeit verloren geht. Bei geneigtem Motor verändert sich der Ölspiegel. Der Schöpfer kann in diesem Zustand nicht mehr in das Ölbad eintauchen, es folgt Trockenlauf und Ausfall des Motors.
Druckschmierung: Eine Ölpumpe saugt Öl aus der Ölwanne an und fördert es zu den Lagern. Ein Überdruckventil verhindert die Entstehung eines zu hohen Druckes. Das an den Lagern wieder austretende Öl wird von der Kurbelwelle herumgeschleudert und gelangt so auch an die anderen Schmierstellen.

Was macht das Schmiermittel?

  • kühlt immer den Kolben
  • schmiert bei betriebswarmer Temperatur 80 - 120 Grad Celsius
  • bei Dreck im Schmiermittel erfolgt keine gleichmäßige Schmierung
  • ohne Öl tritt meistens ein Kolbenfresser auf
  • im Sommer ein dickflüssiges Öl
  • im Winter ein dünnflüssiges Öl

ARBEITSSCHUTZ ist immer unbedingt zu beachten:

Die Risiken:
Beim Arbeiten mit der Schienentrennschleifmaschine, Schienenbohrmaschine, Gleisstopfern, Stromaggregaten und sonstigen Vergasermaschinen im Gleisbau können folgende Hauptrisiken auftreten:

  • Brandgefahr beim Umgang mit Kraftstoff
  • nie an der Arbeitsstelle tanken
  • Brandgefahr durch Funken
  • Verletzung durch Funkenflug (Augen)
  • Auseinanderbrechen der Trennschleifscheibe bei nicht normaler Handhabung
  • Verletzung durch herumfliegende Teile der Trennschleifscheibe

Quelle: Beschreibungen und Bilder von Thorsten Schaeffer

 
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