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Gasmischer für Generatorgasmotoren Die Erfindung bezieht sich auf
Gasmischer für mit Generatorgas betriebene Brennkraftmaschinen, insbesondere von
Kraftfahrzeugen, in , denen eine geregelte Luftmenge über eine Ringkammer durch
die an dieser Stelle gelochte Gasleitung in diese einströmt und sich dort mit einer
geregelt zuströmenden Generatorga:smenge mischt.
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Derartige Gasmischer mit gelochter Gasleitung sind an sich bekannt.
Die Erfindung betrifft eine \Terhesserung dieser bekannten Gasmischer durch den
Einbau eines Wärineaustauschers, der durch den Temperaturausgleich von Verbrennungsluft
Lind Generatorgas die Strömungsgeschwindigkeit des Gases vor seiner Mischung mit
der Luft vermindert, diejenige der Luft aber entsprechend erhöht, wodurch die Herstellung
eines innigen Gas-Luft-Gemisches über entsprechende Überströmciu-erschnitte erleichtert
wird. Der erstrebte Wärmeaustausch zwischen Verbrennungsluft und Generatorgas wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die im Bereich der Ringkammer liegenden Überströmlöcher
gegenüber der Einmündung der Luftleitung in die Ringkammer in der Strömungsrichtung
des Gases versetzt sind, so daß einerseits die einströmende Luft vor dem Übertritt
in die Gasleitung zunächst einen von dem heißen Generatorgas vorgewärmten Leitungsabschnitt
umspült, während andererseits das anströmende heiße Gas vor seiner Mischung mit
der Luft den von der Luft gekühlten Leitungsabschnitt durchströmt. Infolge des Wärmeaustausches
durch die rohrförmige Scheidewand zwischen heißem Gas und kalter Luft können sich
die Temperaturen von Luft und Gas unmittelbar vor ihrer Vermischung einander angleichen.
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Es sind zwar bereits Gasmischer nachdem Ejektorprinzip bekanntgeworden,
bei denen durch den von der Luft durchströmten Rohrstutzen, der außen von
den
Generatorgasen umspült wird, ein gewisser Wärmeaustausch stattfinden kann. Abgesehen
davon, daß bei derartigen auf dem Ejektorprinzip beruhenden Gasmischern eine durch
die Ejektordüse erzielte Temperatur- und Geschwindigkeitsangleichung wegen der dadurch
bedingten unvollkommenen Mischung unerwünscht .ist, so bieten sie keinen Schutz
gegen Flammenrückschläge, wie ihn Gasmischer mit gelochten Gasleitungen bieten.
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Die Erfahrung hat weiterhin gelehrt, daß es bei Sauggasbetrieb in
Fahrzeugen nicht ratsam ist, eine starre Verbindung zwischen Gasklappe einerseits
und Luftklappe andererseits zu verwenden. Wird die Betätigung der Luftdrossel aber
gänzlich in die Hand des Fahrers gelegt und völlig unabhängig von der jeweiligen
Stellung der Gasdrossel getrennt bedient, so sind mancherlei neue Unzuträglichkeiten
zu beobachten. Entweder wird bei einer derartigen Anordnung nicht die mögliche Höchstleistung
des Motors aus der Sauggasanlage herausgeholt, oder aber es wird durch fehlerhafte
Gemischeinstellung ein nur mangelhafter thermischer und wirtschaftlicher Wirkungsgrad
erreicht.
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Bei dem Gasmischer gemäß der Erfindung ist weiterhin sowohl im Luft-
als auch im Gaseintrittsstutzen des Mischers in an sich bekannter Weise eine Drosselklappe
für die Regelung der Luft- und Gaszufuhr angeordnet, und die Luftdrosselklappe ist
geteilt ausgeführt, wobei die eine Hälfte der Luftdrosselklappe in an sich bekannter
Weise, z. B. durch ein Gestänge mit der Gasdrosselklappe gekuppelt, ihre zweite
Hälfte dagegen durch einen Drahtzug vom Führersitz aus gesondert betätigt werden
kann. Die nicht mit der Gasdrosselklappe gekuppelte Hälfte derLuftdrosselklappe
wird durch eine Rückführfeder derart beeinflußt, daß bei einer Öffnungsbewegung
der mit der Gasdrosselklappe gekuppelten Luftdrosselklappenhälftedie zugehörige,
nicht gekuppelte Hälfte beliebig einstellbar bleibt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt,
und zwar zeigt Abb. i den Ansaugrohrstutzen eines an einer Brennkraftmaschine angeordneten
Gasmischers im Längsschnitt, Abb. 2 einen Querschnitt durch' die Luftdrossel und
Abb.3 und 4 den unteren Abschnitt des Gasmischers nach Abb. i mit zwei verschiedenen
Regelstellungen der Luft- und Gasdrossel.
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Die Abb. 2 ist gegenüber den übrigen Abbildungen in einem größeren
Maßstab gezeichnet.
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Nach dem Ausführungsbeispiel von Abb. i ist der Mischer am Ansaugstutzen
i des Ansaugrohres 2 eines Generatorgasmotors, z. B. durch eine Flanschverbindung3,befestigt.
Das Mischergehäuse selbst besteht aus einem gegenüber dem Stutzen i etwas weiteren
Zylinder 4, an den sich der Gas einlaßstutzen 5 anschließt. Unmittelbar hinter dem
Einlaßstutzen mündet der Lufteinlaßstutzen 6 quer in den Zylinder 4 ein. In den
letzteren ist z. B. von seiner Flanschseite her ein Rohr 7 eingeschoben, so daß
zwischen dem Zylindergehäuse 4 und der Außenwand des Rohres 7 ein zylindrischer
Raum 8 aufrecht erhalten bleibt, in den der Luftstutzen 6 einmündet. In Strömungsrichtung
des Gases gegenüber dem Lufteinlaßstutzen 6 versetzt, weist das Rohr 7 eine größere
Anzahl Überströmlöcher 9 auf. Sowohl im Lufteinlaßstutzen 6 als auch im Gaseinlaßstutzen
5 ist je eine Drosselklappe ioa, iob bzw. i i angeordnet. Die Luftdrosselklappe
ist, wie die Abb.2 zeigt, in zwei Klappenhälften ioa, iob unterteilt. Die Klappenhälfte
ioa wird von Hand durch einen in der Zeichnung nicht ersichtlichen Drahtzug oder
durch ein Gestänge betätigt. Die andere Klappenhälfte iob ist durch ein Gestänge
12 mit der Gasdrosselklappe i i gekuppelt.
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Die Handhabung und `'Wirkungsweise der geschilderten Einrichtung ist
folgende: Das Gas tritt, in der Menge gesteuert, durch die Drosselklappe i i in
den inneren Raum 7 des Mischers ein. Die kühlere Frischluft gelangt durch den Stutzen
6, in der Menge gesteuert, durch die Luftdrosselklappe io in den Raum 8 des Mischers.
Die Temperatur des Gases wird beim Auftreffen des Luftstromes auf das Mischrohr
7 herabgesetzt, die Temperatur der Luft erhöht sich dementsprechend. Die Herabsetzung
der Gastemperatur führt zu einer Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases
auf dem Wege vorn Eintritt in das Mischrohr bis zu der Höhe, in der die Vielzahl
der Bohrungen g die Verbindung mit dem äußeren luftführenden Ringraum 8 herstellt.
Dadurch wird der Eintritt der Luft in das Innere des Rohres 7 erleichtert und die
gründliche Durchmischung von Gas und Luft begünstigt.
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Der Einsatz ein-es Rohres 7 mit der für die verschiedenen Motorgrößen
oder deren Hubraum günstigsten Lochzahl und einem zweckmäßig zu wählenden günstigen
Gesamtquerschnitt kann durch die Austauschbarkeit des Rohres ohne weiteres erfolgen.
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Treten aus irgendwelchen Gründen in der Ansaugleitung 2 oder im Stutzen
i des Motors Zündungen oder Flammenrückschläge auf, so wirkt das Mischerrohr 7 infolge
seiner geschlossenen, in dem Luftstutzen 6 liegenden Form und infolge seiner großen
Oberfläche als Flammenschutz, der ein Durchschlagen der Flamme nach dem Luftstutzen
6 und nach außen weitgehend verhindert.
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Beim Sauggasbetrieb im allgemeinen und insbesondere bei Fahrzeuggaserzeugern
kommt es oft vor, daß das Gas vorübergehend eine schlechte Zusammensetzung hat,
d. h. daß der Anteil der hauptsächlichen brennbaren Bestandteile von Kohlenoxyd
(CO) und `'Wasserstoff (HJ sinkt. Durch Anreicherung von Asche und Staub
oder durch Schlackenbildung im Gaserzeugerherd kann auch der Unterdruck zeitweise
über das übliche Maß hinaus ansteigen. Diese unvermeidbaren Betriebszustände lassen
es zweckmäßig erkennen, den Luftzutritt mit einer von Hand zu bedienenden Nachregelung
auszustatten und auf diese Weise die Zusammensetzung des Gasluftgemisches den jeweils
herrschenden augenblicklichen Umständen anzupassen. Wird das Regelglied für den
Luftzutritt, um diesen Umständen Rechnung zu tragen, völlig
unabhängig
vom Regelglied für den Gasstrom gemacht, so treten eine Reihe Unzuträglichkeiten
auf, die dem Sauggasbetrieb an sich zur Last gelegt werden. Zum Beispiel ergibt
ein falsch eingestelltes Mischungsverhältnis eine zu geringe Leistung und nicht
selten auch eine Überhitzung der Kolben und Ventile durch zu langsame Verbrennung
im Arbeitszylinder. Mit Hilfe eines ständig geöffnet gehaltenen Zweitlufteintritts
oder auf andere Weise hat man bereits versucht, diesen Mängeln zu begegnen. Eine
neue und wirksamere Lösung ist die geteilte Luftdrossel nach vorliegender Erfindung.
Je nach der Gasbeschaffenheit und den herrschenden Unterdrücken wird die eine Klappenhälfte
io° durch Handbedienung in eine mehr oder weniger geöffnete bzw. geschlossene Stellung
gebracht, während die andere Hälfte Job durch das Verbindungsgestänge 12 den Öffnungs-
und Schließbewegungen der Gasdrossel ii zwangsläufig folgt.
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Die beschriebene und dargestellte Mischerbauart hat ihre besonderen
Vorteile bei der Anwendung des sog. Zündstrahl- oder Zweistoffverfahrens, wie ein
solches z. B. in der »Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure«, Band85 (194i),
Nummern3, 5 und 6, sowie in der »Automobiltechnischen Zeitsclirift«, Jahrgang 44
(ATZ 194i), Heft 8, beschrieben ist. Nach diesem Verfahren wird das Gas durch die
Initialzündung einer eingespritzten Menge flüssigen Brennstoffs entzündet.
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In diesem Falle wird die Gasdrossel i i in der Weise mit der LuftdrosselklappenhälfteJob
Verbunden, daß die öffnungs- und Schließbewegungen gegenläufig sind. Also zur vollen
Öffnungsstellung der Gasdrossel i i gehört eine ziemlich geschlossene Stellung der
Luftdrossel Jo°, Job. Das Gas-Luft-Gemisch entspricht bei dieser Stellung der Drosselklappe
etwa der theoretischen Zusammensetzung und kann durch weiteres Schließen der Luftdrossel
bis in das Gebiet des Luftmangels angereichert werden. Üblicherweise liegen die
beiden Luftklappenhälften io°, Job in der Vollaststellung der Gasklappe i i in einer
Ebene etwa so, wie in Abb. 3 dargestellt ist. Ist das Gas sehr heizwertreich oder
der Unterdruck des frisch gefüllten Generators ungewöhnlich niedrig, so verträgt
der Motor im allgemeinen einen etwas höheren Luftanteil zur Erzielung einer besten
Leistung bei hohen Drehzahlen. Die Luftklappenhälfte io° kann unter solchen Verhältnissen
etwas mehr geöffnet werden, etwa so weit, wie in Abb. 3 die gestrichelt gezeichnete
Lage angibt. In der gleichen Weise kann mari sich dieser Feineinstellung bedienen,
um auf durchgehender Fahrt kurze Steigungen zu überwinden oder Beschleunigungen
auszuführen.
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Im Leerlauf gehört beim Betrieb mit Zündöl zur Schließstellung der
Gasdrossel i i die volle Öffnung der Leerlaufklappe io°, Job, d. h. es wird mit
einem sehr mageren Gas-Luft-Gemisch gefahren (Abt. 4). Es ist klar, daß die Teillaststellungen
innerhalb dieser für Vollast und für Leerlauf geschilderten Grenzlagen liegen.
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Eine weitere Abwandlung der geteilten Luftdrossel besteht darin. daß
die nicht mit der Gasklappe gekuppelte Luftklappenhälfte io° durch eine Rückführfeder
im Sinne der Öffnung an die andere Hälfte Job angedrückt wird. Dadurch wird namentlich
beim Schalten ein schnelles Öffnen der ganzen Luftklappe erreicht, während die Schließstellung,
wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform, mittels Drahtzug oder Gestänge
von Hand beliebig einstellbar bleibt.