DE818593C - Mischer fuer Luft und Gas zum Betrieb von insbesondere mit Generatorgas betriebenen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Mischer für Luft und Gas zum Betrieb von insbesondere mit Generatorgas betriebenen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen Bestimmend für das Mischungsverhältnis bei Sauggasmotoren sind neben dem Gehalt an Kohlenoxyd und Sauerstoff oder Wasserstoff die sekundliche Luft- und Gasmenge pro Kilogramm. Der Kohlenoxydsauerstoff- bzw. Wasserstoffgehalt des Gases bestimmt die Gasqualität, deren unvermeidliche Schwankungen eine Anpassung der Luftzufuhr im Mischer notwendig machen. Da die praktische Ausführung einer automatischen-Regelung außerordentliche bauliche Schwierigkeiten bereitet, empfiehlt sich eine Nachregelung der Luftzufuhr im Mischer von Hand. Was nun die sekundliche Gas- und Luftmenge betrifft, ist das Verhältnis der sekundlichen Luftmenge zur sekundlichen Gasmenge, abgesehen von dem obengenannten C O- und O- bzw. HZ-Gehalt, durch die gegebenen Gas- und Luftquerschnitte am Mischer eindeutig bestimmt und von den Belastungszuständen abhängig, wenn die Strömungswiderstände am Gasgenerator im Gaskühler, im Filter und in den Leitungen unverändert bleiben und sich die Drosselklappe für die Motorregelung im Gasgestänge hinter dem Mischer befindet. Es ist dann ein Betrieb des Motors von Leerlauf bis Vollast bei allen Drehzahlen ohne eine Veränderung des Luftquerschnittes möglich, wobei allerdings bisher bei geringem Gasbedarf des Motors eine schlechte Durdhmischung von Gas und Luft mit in Kauf genommen werden muß. Diesen Übelstand beseitigt die Erfindung durch einen Mischer, bei dem Drossel- und 'Mischstelle vereinigt sind. Durch diese Vorrichtung wird die auch beim Anlassen und beim Leerlauf an der Drosselstelle herrschende hohe Strömungsgeschwindigkeit für eine gute Mischung von Gas und Luft ausgenutzt. Die Erfindung ist insbesondere für durch Generatorgas betriebene Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen bestimmt.
• In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
• Abb. i und 4 zeigen einen Längsschnitt des Gasmischers in Vollast- und Leerlaufstellung.
• Abb. 2, 3 und 5 zeigen Querschnitte nach den mit gleichartigen römischen Ziffern gekennzeichneten Schnittlinien von Abb. i und 4.
• Abb. 6 und 7 zeigen Je eine weitere .Ausführungsform des Mischers im Längsschnitt und im Querschnitt nach der Linie VII-VII von Abb. 7.
• Wie die Abbildungen zeigen, sind an der Gasleitung i in Höhe des spiralförmigen Anschlußgehäuses der einmündenden Luftleitung zwei Überströmschlitze 3 angeordnet. Im Bereich dieser Schlitze ist in der Gasleitung i ein Drehschieber 4 mit einem düsenförmigen mittleren Kanal 5 eingesetzt, von dem gegen die überströmschlitze 3 zwei radiale und vorzugsweise schräg nach unten gerichtete Kanäle 6 abzweigen. Der Schieber 5 ist in der Leitung i drehbar und längs verschiebbar gelagert. Außerdem ist die radiale und axiale Bewegung des Drehschiebers durch einen in einen Schrägschlitz 7 hineinragenden Zapfen 8 begrenzt. Zur Erzeugung der Dreh- und Längsbewegung des Drehschiebers dient neben der Führung 7, 8 eine Verzahnung 9 am Umfang des Schiebers (Abb. 3), in welche die Zahnstange io eines Regelgliedes, z. B. das Gestänge eines Gaspedals, eingreift. Durch eine Axialbewegung der Zahnstange in die Pfeilrichtungen von Abb. 3 wird also der Drehschieber 4 gedreht und gleichzeitig axial verschoben.
• In den mittlerenDüsenkanal 5 desDrehschiebers 4 ragt ein eiförmiger Drosselkörper 9 hinein. Dieser ist am unteren Ende eines mit Gewinde io versehenen Schaftes befestigt, an dessen äußerem, aus der Gasleitung herausragendem Eride ein Hebel 12 angeordnet ist. Am Hebel 12 kann der Drosselkörper 9 gegenüber dem Drehschieber 4 unabhängig verstellt werden.
• Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ist folgende: Der düsenförmige Ringschieber 4 drosselt in Verbindung mit dem eiförmigen Drosselkörper 9 durch eine gleichzeitige Längs- und Drehbewegung die Gemischzufuhr nach der zum Motor führenden Leitung bei Teillast derart, daß das Verhältnis von Luftquerschnitt zu Gasquerschnitt am Durchfluß 14 zwischen Drosselkörper 9 und Drehschieberdüsenkanal 5 konstant aufrechterhalten bleibt. Hierdurch wird erreicht, daß die hohe Gemischgeschwindigkeit, die bei den bisher bekannten Mischern bei Teillast nur, an der Drosselklappe auftritt, zur innigen Durchmischung von Luft und Gas herangezogen wird. Die bei Qualitätsschwankungen des Gases sowie wegen des veränderlichen Filterwiderstandes notwendige Nachregelung der Gemischzusammensetzung erfolgt durch Vergrößern oder Verkleinern des Gasquerschnittes 14, was durch eine axiale Verstellung des Drosselkörpers 9 geschieht. Diese Verstellung erfolgt, wie bereits eingangs dargelegt, zweckmäßig von Hand. Die Nachregelung des Mischungsverhältnisses durch Verändern des Gasquerschnittes im Gegensatz zu den bekannten Mischern, die dasselbe durch Verändern des Luftquerschnittes erreichen, hat den Vorteil, daß das Nachregeln nur bis zu einer gewissen, durch den größtmöglichen Gasquerschnitt gegebenen Grenze möglich ist.
• Durch richtige Wahl der Querschnitte kann erreicht werden, daß diese Grenze mit jenem Verschmutzungsgrad des Gasfilters zusammenfällt, der gerade noch zugelassen werden kann, ohne daß eine Gefährdung des Filters durch zu großen Unterdruck eintritt. Der Drosselmischer nach der Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß ein besonderer Leerlauf und Startmischer in Wegfall kommen. Der Leerlauf kann durch eine Feingasschraube am Armaturenbrett geregelt werden, da man zum Starten meist etwas mehr Gemisch braucht als im Leerlauf, kann die Feingasschraube auch als Starterzug ausgebildet werden, derart, daß zum Starten die Feingasschraube einschließlich ihrer Mutter um einen gewissen Grad herausgezogen werden kann. Auf diese Weise kann ein besonderer Starterzug in Wegfall kommen.
• Im Rahmen der Erfindung kann man selbstverständlich auch die Feinregelung durch eine Veränderung des Luftquerschnittes vornehmen, wie z. B. die Ausführung nach den Abb. 6 und 7 zeigt. Dort ist in die Gasleitung ein Drehschieber 15 eingesetzt, an dessen Gehäuse 16 der Luftzuleitungsanschluß 17 z. B. rechtwinklig zu den Gasleitungsanschlüssen 18, i9 (Abb.6) angeordnet ist. Der Drehschieber schließt einen als Mischraum dienenden Hohlraum 2o ein, in den von der Gaseintrittsseite 18 her ein büchsenartiger Kragen 21 ähnlich einer Injektordüse derart hineinragt, daß der Raum 2o, in den die Luftleitung 17 einmündet, die Düse ringförmig umgibt. In Verlängerung des Kragenquerschnittes ist die Gasaustrittsstelle i9 durch eine Querschnittsverringerung 22 als Drosselstelle ausgebildet, die also genau an jener Stelle liegt, wo Gas und Luft sich im Drehschieber mischen. Die Feinregelung erfolgt in diesem Falle durch eine Regelung des Luftquerschnittes mittels eines Schiebers 23. Dieser Schieber sitzt quer beweglich in einer Schlitzführung des Gehäuses i und wird durch einen Bowdenzug 24 (Abb. 7) betätigt. Das Gest4nge des Gaspedals greift am Hebel 25 des Drehschiebers an.
• Die Wirkungsweise des Mischers nach den Abb. 6 und 7 ergibt sich aus den Abbildungen ohne weiteres. Durch den Saugzug des Motors werden Luft und Gas durch die Leitungen 17 und 18 angesaugt, wobei an der Drosselstelle 22 und an dem Spalt zwischen dieser Drosselstelle und der kragenartigen Verlängerung 21 eine hohe Geschwindigkeit der beiden strömenden Medien auftritt und diese sich an der gleichen Stelle innig mischen. Die Regelung der Luftmenge erfolgt durch den Schieber 23 und die Regelung der Gas- bzw. Gemischmenge durch Drehen des Mehrwegschiebers 15. Dieser Drehschieber eignet sich übrigens nicht nur als Mischer für den oben angeführten Zweck, sondern kann ganz allgemein zum Mischen von flüssigen, gasförmigen oder dampfförmigen Medien mit Vorteil verwendet werden. Seine Querschnittsverhältnisse sind . vorteilhaft derart bemessen, daß das Verhältnis des Lufteintrittsquerschnittes bei 17 zum Gaseintrittsquerschnitt bei 18 konstant bleibt und mit der Drosselung dieser Querschnitte auch eine Drosselung an der Gemischaustrittsöffnung bei zo auftritt. Am vorteilhaftesten für die obigen Bedienungen sind rechteckige längliche Querschnittsformen für die Schieberdurchtrittsöffnung in der Gasleitung, wie z. B. in Abb. 7 strichpunktiert angedeutet ist, und ein mehr quadratischer Querschnitt für den Lufteinlaß. Für die Feinregelung des Leerlaufes können die Schließkanten der Schieberöffnungen oder der zugehörigen Öffnungen im Gehäuse 16 zweckentsprechend ungerade verlaufen, z. B. Einschnitte oder Ausnehmungen aufweisen, wie z. B. die Abb.7. Bezugszeichen 26 zeigt. Zwecks Änderung des Güteverhältnisses wird der Schieber 23 verschoben.
• Im Rahmen der Erfindung kann die Nachregelung des Mischungsverhältnisses bei Änderungen des Filter- oder Gasgeneratorwiderstandes auch automatisch vorgenommen werden. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß zu einem gewissen Widerstandsbeiwert der gesamten Gasleitung vom Flammenschutzrohr bis zum Mischer ein bestimmtes Querschnittsverhältnis von Luft- und Gasleitung an der Mischstelle gehört. Bei unveränderter Gasqualität bleibt dieses Verhältnis für alle Drehzahl- und Lastbereiche für beliebig große durchströmende Gasmengen im wesentlichen konstant. Es muß also der Regelvorgang drehzahl- und lastunabhängig sein bzw. muß der Regelimpuls von der Größe des Widerstandsbeiwertes der Gasleitung ausgehen. Es muß also ein Regler verwendet werden, der im Endeffekt nicht auf die Druckdifferenzen, sondern auf die Druckverhältnisse anspricht. Ein solcher Regler kann z. B. aus zwei senkrecht zueinander wirkenden Druckdosen bestehen, die auf einen gemeinschaftlichen Stellhebel einwirken, wobei die Steuerwege proportional dem Quadrat der Gas- bzw. Luftgeschwindigkeiten sind.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Regelorgan für den Betrieb von mit gasförmigen Treibstoffen, insbesondere mit Generatorgas betriebenen Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, bei welchem die Drossel- und Mischstelle für den ganzen Regelbereich zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer durch ein gelochtes, das Generatorgas führendes Rohr gebildet wird, dem von außen 'durch die Löcher die Verbrennungsluft zufließt.
2. 2. Regelorgan nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in dem Gasführungsrohr durch eine im wesentlichen zylindrische Kammer abgedeckt :sind; der die Verbrennungsluft etwa tangential zugeführt wird.
3. 3. Regelorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der das zylindrische Gasführungsrohr umgebenden Luftkammer exzentrisch zur Rohrwandung verläuft, und zwar dergestalt, daß sich der Strömungsquerschnitt der eintretenden Luft entsprechend dem Abfluß in das Gasführungsrohr vermindert.
4. 4. Regelorgan nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung gesehen unmittelbar vor der veränderlichen Drosselstelle (14) an der Innenwand des gelochten Gasführungsrohres ein Drehschieber (4) angeordnet ist, wobei zweckmäßigerweise Drosselkörper und Drehschieber unabhängig voneinander verstellt werden können.
5. 5. Regelorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Drosselkörpers (9) durch eine zweckmäßig am Armaturenbrett des Fahrzeuges angeordnete Feingasschraube erfolgt, wobei die Feingasschraube gegebenenfalls zusammen mit ihrem zugehörigen Mutterstück um einen gewissen Betrag herausgezogen werden kann, um einen besonderen Starterzug entbehrlich zu machen.
6. 6. Regelorgan nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereiche der Löcher der Gasleitung (i) ein vorzugsweise eiförmiger Drosselkörper (9) unmittelbar hinter dem vorzugsweise düsenförmigen Durchlaß (5) des Drehschiebers (4) angeordnet ist, der neben seiner Drehbewegung gleichzeitig eine Längsbewegung ausführt und dadurch die Gemischzufuhr zum Motor derart regelt, daß das Verhältnis von Luft- und Gasquerschnitt für alle Drosselstellungen praktisch konstant bleibt.
7. 7. Regelorgan nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der eiförmige Drosselkörper (9) durch ein von außen zugängliches Stellwerk (io, ii, i2) gegenüber- dem Drehschieber (4) und unabhängig von ihm axial verstellbar ist, um die auf Grund von Gasqualitätsschwankungen, Veränderung des Filter-oder Strömungswiderstandes in den Leitungen oder im Generator notwendige Nachregelung vornehmen zu können. B.
8. Regelorgan nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (9) an einem mit Verstellgewinde (io) versehenen Schaft (i i) angeordnet ist.
9. 9. Regelorgan nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber aus einer Büchse besteht, die einen venturirohrartigen Längskanal (5) aufweist, von welchem radiale Kanäle (Durchbrüche 6) für den Luftzutritt abzweigen und der außen mit einem Schrägschlitz (7) für den Eingriff eines Führungszapfens (8) und mit einer Axialverzahnung (16) für den Eingriff der Verstellverzahnung (17) eines achsnormal verschiebbaren Stellgliedes versehen ist, das mit einem vorzugsweise willkürlich zu betätigenden Steuerglied, und zwar insbesondere mit dem Gaspedal des Fahrzeuges, verbunden ist. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 686 209, 701 555-