Gas-Luft-blischer für mit Brenngas einer Gaserzeugeranlage betriebene Br ennkraftmaschinen. Bei Brennkraftmaschinen, die mit Brenn- gas, das unmittelbar einer Gaserzeugeranlage entnommen wird, betrieben werden, wird dem von der Gaserzeugeranlage kommenden Brenngas vor Eintritt in die Maschine die für die Verbrennung notwendige Luftmenge in einem in der Regel an der Maschine oder in der Nähe derselben vorgesehenen Mischer zugeführt.
Ein solcher Gas-Luft- Mischer weist in der Regel eine Mischdüse mit festem Querschnitt auf, welche vom Brenngas durchströmt wird, wobei dem durch die Düse strömenden Gas, entsprechend den herrschenden Druckverhältnissen durch fest bemessene Öffnungen die notwendige Ver brennungsluft zuströmt. Die der Maschine entsprechend der von ihr verlangten Leistung zugeführte Gas- oder Gemischmenge wird von einer Gas- oder Gemischdrossel bestimmt, die entweder vor der Mischdüse im Gasstrom oder nach der Mischdüse im Gemischstrom angeordnet ist. Zur Einstellung der Menge der Verbrennungsluft ist im Zufuhrkanal für diese eine einstellbare Drossel angebracht.
Da die Verbrennungsluft der Atmosphäre, das Brenngas hingegen unter Überdruck oder Unterdruck einer Gaserzeugeranlage, welche einen gewissen Durchströmwiderstand be sitzt, entnommen wind, entspricht das Ver hältnis -der in der Mischdüse zusammenge führten Gas- und Luftmengen nur dann dem besten Mischungsverhältnis, wenn die Stel lung der Luftdrossel dem vor der Misehdüse herrschenden Gasdruck, welcher seinerseits vom Durchströmwiderstand der Gaserzeuger- anlage abhängig ist, angepasst wird.
Bleibt der bei dem jeweiligen Gasbedarf auftretende Widerstand der Gaserzeugeranlage unver ändert, so ist bei nach der Mischdüse ange ordneter Leistungsdrossel auch bei unver änderter Einstellung der Luftdrossel das Mischungsverhältnis, gewahrt.
Sobald' aber der Durchströmwiderstand der Gaserzeuger- anla,ge eine Veränderung erfährt, was häufig der Fall sein kann, so ist das Mischungsver hältnis von Gas zu Luft gestört, indem dann bei abnehmendem Widerstand dem Gas zu wenig, bei zunehmendem Widerstand dem Gas zu viel Luft zugeführt wird, weil das Druckgefälle, unter welchem die Luft der Mischdüse zuströmt, bei sinkendem Wider stand abnimmt und bei steigendem Wider stand zunimmt. Dieser Störung des' ischungs verhältnisses muss durch eine Veränderung der Stellung der Luftdrossel begegnet wer den, was eine zusätzliche Einstellung von Hand verlangt.
Bei sinkendem Durchström- widerstand der Gaserzeugeranlage muss die Luftdrossel mehr geöffnet und bei steigendem Widerstand mehr geschlossen werden. Die Handhabung der Luftdrossel verlangt vom Fahrer sehr viel Gefühl und Aufmerksam keit.
Da der Einfluss eines unrichtigen Mischungsverhältnisses auf den Gemischheiz wert und auf die Zündgeschwindigkeit und damit auf die Leistung der Maschine und den Brennstoffverbrauch sehr gross ist, ist der Fahrer nicht in der Lage, immer die besten Verhältnisse einzustellen. Bei vor der Mischdüse angeordneter Lei stungsdrossel wird die Luftdrossel mit dieser durch ein Gestänge dazu verbunden, dass bei unveränderlichem Durchströmwiderstand für jede Stellung der Gasdrossel die Luftdrossel die für das beste Mischungsverhältnis be nötigte Luft durchströmen lässt. Ändert sich nun aber auch bei dieser Ausbildung der Widerstand der Gaserzeugeranlage.
so istauch hier das Mischungsverhältnis gestört, indem bei abnehmendem Widerstand der Mischdüse zu wenig, bei zunehmendem Widerstand der selben zu viel Luft zuströmt. Auch hier muss durch entsprechenden Handeingriff in die Verbindung zwischen Gas- und Luftdrossel die relative Stellung der Luftdrossel gegen über der Gasdrossel verändert werden, um entsprechend der Veränderung des Durch- strömwiderstandes auch den Widerstand der Luftdrossel zu verändern. Auch bei dieser Ausbildung ist also eine gefühlsmässige Ein stellung durch den Fahrer erforderlich, die sehr lästig und mit der wünschenswerten Genauigkeit kaum durchführbar ist.
Es sind nun schon Gas-Luft-Mischer be kannt, bei welchen versucht wurde, die An passung der Luftmenge an die Gasmenge auch bei veränderlichem Widerstand der Gaserzeugeranlage selbsttätig vorzunehmen. Sowohl bei einer bekannten Ausführung mit nach der Mischdüse angeordneter Leistungs drossel als auch bei einer zweiten bekannten Ausführung mit vor der Mischdüse angeord neter Leistungsdrossel wird die gesamte für die Verbrennung des der Maschine zugeführ ten Brenngases notwendige Luft
von einem Drosselorgan gesteuert, welches von einem Kolben bewegt wird, der auf der einen Seite unter dem Einfluss des Gasdruckes und auf .der Gegeniseits unter dem Druck der Luft vor der Mischdüse steht.
Zur Erzielung eines konstanten Mischungsverhältnisses von Luft und Brenngas muss Gleichheit des Luft druckes und des Gasdruckes vor der Misch düse angestrebt werden. Diese Druckgleich heit kann nun aber mit. einem Regelorgan höchstens in einem Betriebspunkt erzielt werden, in den übrigen Lagen des Regelkol bens muss mit wachsendem Hub desselben mit zunehmenden Druckunterschieden zwischen dem Gasdruck und dem Luftdruck gearbeitet werden, was aber zu Abweichungen vom be sten Mischungsverhältnis führt.
Da nun bei den bekannten Ausführungen von dem selbst tätigen Regelorgan die ganze Luftzufuhr zur Mischdüse gesteuert wird, sind nicht unbe trächtliche Wege des Regelkolbens notwen dig, um die am Drosselorgan erforderlichen zusätzlichen Öffnungsquerschnitte freizu legen. Die hierbei auftretenden Druckunter schiede und damit Verschiebungen im Mi schungsverhältnis sind ziemlich gross.
Gemäss der vorliegenden Erfindung soll nun eine weitgehende Angleichung des Luft druckes an den Gasdruck vor der Mischdüse dadurch erzielt werden, dass nur ein Bruch teil der der Mischdüse zuzuführenden Luft von einer selbsttätig gesteuerten Drosselstelle durchgelassen wird, also die Hauptluft.menge diese Drosselstelle nicht zu durchströmen hat.
Für diese Drosselstelle kann deshalb mit klei neren Regelwegen gearbeitet werden, so dass auch in den äussersten Lagen die Unterschiede zwischen Gas- und Luftdruck noch in recht engen Grenzen, gehalten werden können und auch dort noch nahezu das beste Mischungs verhältnis eingehalten werden kann.
Gemäss der Erfindung ist für die der Mischdüse zu fliessende Luft eine nicht selbsttätig veränder bare Drosselstelle zum Durchlassen der nur beim grössten im Betrieb auftretenden Durch- strömwiderstand der Gaserzeugeranlage für las richtige Mischungsverhältnis notwendi gen Hauptluftmenge vorgesehen und zwi schen dieser Luftdrosselstelle und der Misch düse eine weitere, selbsttätig gesteuerte Dros selstelle für die bei kleinerem Durchström- widerstand zusätzlich benötigte Luftmenge vorhanden.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Quer schnitt durch einen Gas-Luft-Mischer mit der Leistungsdrossel im Gasstrom vor der Misch düse.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausfüh rungsform mit der Leistungsdrossel im Ge- mrischstrom nach der Mischdüse.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 strömt dem Gas-Luft-Mischer das Brenngas vom Gaserzeuger kommend durch die Lei tung 1 zu, durchströmt den von der Leistungs drossel 2, die zum Beispiel als Klappe aus- g o ebildet ist, freigegebenen Querschnitt und gelangt in den Raum 3 vor der Mischdüse. Von hier gelangt das Brenngas in die Misch düse 4 und durchströmt den engten Quer schnitt F derselben. An dieser Stelle wird durch seitliche Öffnungen 7 mit einem Ge samtquerschnitt f die zur Verbrennung des Gases benötigte Luftmenge zugeführt. Diese Luft wird der Atmosphäre entnommen.
Ihre Menge wird bei grösstem Durchströmwider- stand der Gaserzeugeranlage nur von dem von der Luftdrossel 5 freigegebenen Querschnitt, bei kleinerem Widerstand auch noch von einem Zusatzquerschnitt bestimmt, der durch ein weiter unten beschriebenes selbsttätiges Regelorgan freigegeben wird. Die Luft ge langt in den um die Mischdüse angeordneten Luftkanal 6 und strömt von dort durch die seitlichen Öffnungen 7 in die Mischdüse und vermengt sich mit den durch diese strömenden Brenngasen. Das Gas-Luft-Gemisch wird dann durch die Leitung 8 der Maschine zu geführt.
An den verschiedenen Stellen des Gas- Luft-Mis chersherrschen die f olg enden Drücke In der Leitung 1 vor der Leistungsdrossel herrscht ein Druck pa-# pes, wenn mit pa der Atmosphärendruck und mit dpw der Druck abfall bezeichnet wird, der infolge des Durch strömwiderstandes in der gesamten Gas- erzeugeranlage auftritt. Nach der Leistungs drossel 2 herrscht der Gasdruck pg, der um den durch die Drossel 2 hervorgerufenen Druckabfall kleiner ist als der in der Leitung 1 herrschende Druck. Durch Veränderung der Stellung der Drossel 2 kann die der Maschine zugeführte Gasmenge und damit die Maschi nenleistung verändert werden.
In der Misch düse herrscht der Druck pM. Die der Ma schine zuströmende Gasmenge bestimmt sich zu
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wenn mit 9, der Durchströmkoeffizient der Mischdüse und mit γg das spezifische Gewicht des Gases bezeichnet wird.
Dieser Gasmenge muss nun eine bestimmte, ± für vollständige Verbrennung notwendige Menge an Luft zugeführt werden. Wird der Druck im Luftkanal 6 mit pL, das spezi fische Gewicht mit yL und der Durchströ.m- koeffizient der Löcher 7 mit qp-# bezeichnet, f so bestimmt sich die Luftmenge zu .
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Soll, wie angestrebt, das Mischungsverhält- nis von Gas zu Luft konstant bleiben, so muss
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sein, vorausgesetzt, dass .das Verhältnis der ' Durchströmkoeffizienten 9p, : (p, und das Ver hältnis der Temperaturen <I>TL :</I> Tg im ganzen Betriebsbereich konstant bleiben. Diese Be dingung wird für die verschiedensten Ver hältnisse nur erfüllt, wenn pL = pg ist.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung des Gas- Luft-Mischers kann die Drossel 5 so einge stellt werden, dass für die gezeichnete Stel lung der Drossel 2 Druckgleichheit im Raum 3 und im Kanal 6 herseht. Für jede andere Stellung der Leistungsdrossel 2 ist die Luft drossel 5 in eine andere Stellung zu bringen. Die Luftdrossel 5 ist deshalb mit der Lei- stungsdrossel 2 durch ein Gestänge 9 verbun den.
Es soll nun die Luftdrossel so eingestellt und bemessen sein, dass bei grösstem Druck abfall #pw, der in der Gaserzeugeranlage in der Praxis auftritt, die der Mischdüse zu strömende Luftmenge für bestes Mischungs verhältnis von Gas zu Luft gerade ausreicht. Ändert sich der Widerstand der Gaserzeuger- anlage, das heisst wird er kleiner, so steigt der Gasdruck vor der Mischdüse sowie auch der Druck pM in derselben. Da nun aber zur Luftzufuhr nur ein kleineres Druckgefälle zur Verfügung steht, wird vorerst dem Gas weniger Luft zugeführt, als für dessen voll kommene Verbrennung notwendig wäre.
Das Druckgefälle pL-pM an den Eintrittsöffnun gen 7 wird also kleiner als das Druckgefälle pg-pM in der Mischdüse; der Gasdruck pg vor der Mischdüse wird demzufolge höher als der Luftdruck pL vor der Mischdüse. Da aber das gewünschte Mischungsverhältnis bei dem vorgesehenen Durchströmquerschnitt für Luft und Gas nur erreicht wird, wenn die Drücke pL und pg gleich sind, so träte auf die Dauer eine Störung des Mischungsverhält nisses ein, die nur behoben werden kann, wenn wieder Druckgleichheit erzeugt wird.
Um dies zu erreichen, wird zur Hebung des Druckes pL von einem Steuerorgan selbst- täitig ein zusätzlicher Querschnitt geöffnet, durch welchen dem Kanal 6 zwischen der Luftdrossel 5 und der Mischdüse 4 die für das richtige Mischungsverhältnis notwendige Luft noch zugeführt wird.
Das Steuerorgan, das bei diesem Ausfüh rungsbeispiel als Ventil 10 ausgebildet ist, steht über ein Gestängie 11 mit einem Kolben in Verbindung. Dieser Kolben ist, wie in dem Beispiel gezeigt, vorteilhaft als Membran 12 ausgebildet. Diese Membran ist auf ihrer einen Seite dem Luftdruck pL ausgesetzt und auf ihrer Gegenseite dem Gasdruck pg³ Zu diesem Zwecke bildet sie die Zwischenwand in einem zweiteiligen Gehäuse, dessen eine Kammer 14 an die Luftleitung zwischen der Luftdrossel und der Mischdüse und dessen andere Kammer 14' an den zwischen der Gas drossel und der Mischdüse befindlichen Raum 3 der Gasleitung angeschlossen ist. An der an die Luftleitung angeschlossenen Kammer 14 ist ein Luftzufuhrkanal 15 angebracht, dessen Öffnung vom Ventil 10 gesteuert. wird.
Die Membran 12 wird von einer oder zwei Federn 13, 13' in ihrer Ruhelage gehalten, in welcher das Ventil 10 die Öffnung des Zii- satzluftkanals 15 verschlossen hält, eine Stel lung, die vom Ventil 10 bei grösstem im Be trieb auftretendem Widerstand der Gaser- zeugerarnlage eingenommen wird. In dieser Lage ist der Gasdruck pg gleich dem Luft druck pL.
Sinkt nun der Widerstand. so wird, wie bereits beschrieben, der Luftdruck pL kleiner als der Gasdruck pg³ Unter dem Druckunterschied pg-pL bewegt sich Mem brane 12 nach rechts und über die Stange 11 wird das Ventil 10 von der Öffnung des Ka nals 15 abgehoben, wodurch unter der Wir kung des Druckunterchiedes p,-pi, zusätz liche Luft zwischen der Luftdrossel 5 und der Mischdüse 4 in den Kanal 6 einströmt.
Der Luftdruck pL steigt so lange an, bis Gleich gewichtszustand zwischen der zufolge des Druckunterschiedes p"-pL auf die 'Membrane 12 wirkenden Kraft -Lind der Kraft der Fe dern erreicht ist.
Dann wird von dem Ventil 10 d-er für diesen Betriebszustand noch er forderliche zusätzliche Lufteintrittsquer- sehnitt offen gehaltr-n. Da es sich nur um einen zusätzlichen, verhältnismässig kleinen Querschnitt handelt, wird der Gleichgewichts- zustand schon nach recht kleinem Hub der Membran erreicht.
so dass dann der Luft druck pi, nur noch unwesentlich kleiner ist als der Gasdruck pg. Das Mischungsverhält- nis ist dann dem Bestwert weitgehend ange nähert.
Bei bekannten Ausführungen, bei wel chen die Membran unmittelbar auf die Luft drossel einwirkt, welche den ganzen Luftbe darf zu bemessen hat, wird der Steuerweg und der Steuerwiderstand grösser, so dass grössere Unterschiede zwischen den Drücken pL und pg erforderlich werden und damit auch die Abweichungen vom besten Mischungsverhält nis grösser ausfallen.
In Fig. 2 ist ein Gas-Luft-Mischer ge zeigt, bei welchem die Leistungsdrossel 2 nach der Mischdüse 4 angeordnet ist. Bei die ser Ausführung bleibt bei unveränderlichem Durchströmwiderstand der Gaserzeugeranlage für jede Stellung der Leistungsdrossel 2 bei feststehender Luftdrossel 5 das Mischungs verhältnis konstant. Tritt nun aber eine Ver änderung des Widerstandes und damit des Druckabfalles #pw auf, so wird auch hier vorerst das Mischungsverhältnis gestört und es müsste auf die Dauer durch Verstellung der Luftdrossel nachgeregelt werden. Die Luft drossel 5 kann hier aber auf das günstigste Mischungsverhältnis bei grösstmöglichem Durchströmwiderstand fest eingestellt wer den.
Die bei abnehmendem Widerstand be nötigte Luftmenge wird hier zudem durch ein Steuerorgan zugemessen, welches zwecks Ausschalters von zusätzlichen Reaktionen als ausgeglichener Kolbenschieber 16 ausgebil det ist, der in einem Steuerzylinder 17 ver schiebbar ist und die in diesem vorgesehenen Öffnungen 18 steuert. Der Kolbenschieber 16 steht über ein Gestänge 11 mit einer Mem bran 12 in Verbindung, welche auch wieder einerseits unter dem Einfloss des Gasdruckes pg und anderseits unter dem Einfloss des Luftdruckes pL steht.
Eine oder zwei Federn 13 bezw. 13' führen den Kolbenschieber bei Gleichheit der Drücke pL und pg in seine Nullage zurück, in welcher die Steueröffnun gen 18 im Zylinder 17 von ihm geschlossen gehalten werden. Diese Lage wird vom Kol benschieber 16 bei grösstmöglichem Durch- strömwiderstand eingenommen.
Fällt der Widerstand, so treten dieselben Steuerbewe- gongen auf wie für die in Fig. 1 gezeigte, weiter oben beschriebene Ausführung. Die zusätzliche Luftmenge kann gegebenenfalls unmittelbar der Atmosphäre entnommen werden (Stutzen 15') oder sie kann aus dem Ansaugrohr vor der Luftdrossel abgezweigt werden (Kanal 15), so dass sie ebenfalls wie die Hauptluft in dem für diesen vorgesehenen Luftfilter 19 gereinigt wird.
Die Querschnitte F und f für das Gas und die Luft sind so bemessen, dass für Gleichheit der Drücke pL und pg das beste Mischungs- verhältnis erzielt wird. Da nun aber je nach verwendetem Vergasungsbrennstoff der Luft bedarf des gewonnenen Gases sich verändern kann, ist vorteilhaft noch eine Einstellungs möglichkeit für einender beiden Durchström- querschnitte F oder f vorgesehen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Der Querschnitt einer oder mehrerer Luftöffnungen 7 kann von aussen durch eine kegelige Schraube 20 ver änderbar gemacht sein. Analog könnte auch der Querschnitt F für den Gasdurchtritt durch die Mischdüse verstellbar sein. Diese Einstellmöglichkeit wird im Betrieb nicht gehandhabt werden müssen. Sie ist nur bei Übergang zu Brennstoffen mit andern Eigen schaften zu bedienen.