DE1062061B - Gas-air mixer for internal combustion engines - Google Patents
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Description
Gas-Luft-Mischer für Brennkraftmaschinen Die Erfindung geht von einem bekannten, für mit gasförmigem Brennstoff betriebene Brennkraftmaschinen bestimmten, Gas-Luft-Mischer (im nachfolgenden, wie verschiedentlich üblich, auch »Vergaser« genannt) aus, in dessen Ansaugkanal vor der Drosselklappe eine Venturidüse vorgesehen ist, in deren Inneres der Hauptbrennstoff über eine großkalibrige Öffnung eintritt, welcher weiterhin mit einer im Querschnitt einstellbaren Hauptbrennstoffdüse, kurz Hauptdüse, ausgestattet ist, welcher ferner ein Leerlaufkanalsystem besitzt, das stromabwärts der Drosselklappe in den Ansaugkanal einmündet, und bei welchem bei Leerlaufbetrieb eine Verdünnung des Leerlaufbrennstoffes dadurch eintritt, daß als Folge der geschlossenen Drosselklappe Luft durch die genannte großkalibrige Öffnung - umgekehrt zur normalen Fließrichtung des Hauptbrennstoffes - bis in das Gebiet der genannten Hauptdüse gesaugt wird, wo sie sich mit dem Leerlaufbrennstoff mischt.Gas-air mixer for internal combustion engines The invention is based on one known, intended for internal combustion engines operated with gaseous fuel, Gas-air mixer (hereinafter also referred to as "carburetor", as is common practice called), in whose intake channel a Venturi nozzle is provided in front of the throttle valve inside of which the main fuel enters through a large-caliber opening, which continues with a main fuel nozzle adjustable in cross section, short Main nozzle, is equipped, which also has an idle channel system that opens into the intake duct downstream of the throttle valve, and in which at Idle operation a dilution of the idle fuel occurs in that as Follow the closed throttle valve air through said large-caliber opening - reverse to the normal flow direction of the main fuel - up to the area the said main nozzle, where it mixes with the idle fuel.
Wenn ein gasförmiger Brennstoff unter niedrigeren Drücken zugeführt wird wie bei Systemen, die Flüssiggas (z. B. Butan oder Propan) verwenden, wird es notwendig, iür die Einspeisung des Brennstoffes in den Einlaßstutzen eine Düsenöffnung oder ein Mundstück zu verwenden, das im Vergleich zu einem ähnlichen, für flüssige Brennstoffe verwendeten Mundstückverhältnismäßig sehr groß ist. Wenn die Drosselklappe praktisch geschlossen ist, hat dieses große Mundstück das Bestreben, eine umgekehrte Strömung der Luft zu verursachen, die den dem Leerlaufsystem zugeführten Brennstoff in beträchtlichem Maße verdünnt. Diesem Problem wird üblicherweise durch sorgfältige Einstellung sowohl der Hauptdüse als auch der Leerlaufdüse begegnet, aber diese beiden Düsen stehen gewöhnlich in Beziehung zueinander, so daß eine Veränderung der Einstellung der Hauptdüse eine Veränderung der Leerlaufeinstellung notwendig macht. Die Einstellungen der Hauptdüse treten etwas häufiger auf, als dies normalerweise bei Benzin der Fall ist, da die jetzt im allgemeinen verfügbaren gasförmigen Brennstoffe nicht einheitlich sind, sondern mit den Mengenverhältnissen des vorhandenen Butans und Propans schwanken. Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Vergaser bzw. Gas-Luft-Mischer für die Verwendung von Flüssiggas anzugeben, in dem das Arbeiten des Leerlaufsystems weitgehend unabhängig von der Hauptbrennstoffdüseneinstellung ist. Weiterhin kommt es, wie schon angedeutet, bei der Erfindung darauf an, daß der Hauptbrennstoff über eine großkalibrige Öffnung in das Innere des Venturirohres eintritt im Gegensatz zu einem an gleicher Stelle angeordneten kleinen und eingeengtenDurchlaß, der für jede Anlage sorgfältig und genau kalibriert werden müßte. Bei der Erfindung soll also diese Öffnung oder dieser Durchlaß nicht Mengendosierzwecken dienen, woraus sich die Bezeichnung »großkalibrig«, die auch im Patentanspruch verwendet wird, erklärt.When a gaseous fuel is supplied under lower pressures will be the same as for systems that use liquefied petroleum gas (e.g. butane or propane) it is necessary to provide a nozzle opening for feeding the fuel into the inlet connection or to use a mouthpiece that is compared to a similar one, for liquid Fuels used mouthpiece is proportionally very large. When the throttle Practically closed, this large mouthpiece tends to be inverted Flow of air causing the fuel supplied to the idle system diluted to a considerable extent. This problem is usually addressed by careful Setting both the main jet and the idle jet encountered, but this one both nozzles are usually related to each other so that a change Adjusting the main jet requires changing the idle setting power. The main jet settings occur a little more frequently than they normally do The case with gasoline is because of the gaseous fuels now generally available are not uniform, but with the proportions of the butane present and propane fluctuate. It is therefore an object of the present invention to provide a Specify carburetor or gas-air mixer for the use of liquid gas in which the idling system works largely independently of the main fuel nozzle setting is. Furthermore, as already indicated, it is important in the invention that the main fuel through a large-caliber opening into the interior of the venturi occurs in contrast to a small and restricted passage arranged at the same point, which would have to be carefully and precisely calibrated for each system. In the invention so this opening or this passage should not serve quantity metering purposes, from which the term "large caliber", which is also used in the claim, explained.
Erfindungsgemäß ist bei einem Vergaser bzw. Gas-Luft-Mischer der einleitend genannten Art die Abzweigstelle des Leerlaufkanals von der Hauptbrennstoffleitung unmittelbar stromabwärts der einstellbaren Hauptdüse angeordnet. Sie soll also nicht stromaufwärts zur einstellbaren Hauptdüse, aber auch nicht zu weit stromabwärts davon liegen. Welche nachteiligen Folgen in dem einen oder dem anderen dieser Fälle entstehen würden, wird im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 einen waagerechten Querschnitt durch einen Vergaser nach der Erfindung, bei dem einige Vergaserelemente in bezug auf andere Elemente räumlich versetzt sind, um dadurch ihre Wirkungsweise klarer darzustellen, Fig.2 einen senkrechten Querschnitt nach der Schnittebene 2-2 der Fig. 1.According to the invention, in a carburetor or gas-air mixer, the is introductory named type the branch point of the idle duct from the main fuel line located immediately downstream of the adjustable main nozzle. So she shouldn't upstream of the adjustable main jet, but also not too far downstream of which lie. What adverse consequences in one or the other of these cases would arise in the context of the following description of the drawings explained. It shows Fig. 1 a horizontal cross section through a carburetor according to the invention, in which some carburetor elements with respect to other elements are spatially offset in order to show their mode of operation more clearly, Fig.2 a vertical cross section according to the section plane 2-2 of FIG. 1.
In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 den Grundkörper eines Fallstromvergasers. Es könnten ebenso andere Bauformen verwirklicht sein, denn die Erfindung ist auf jede räumliche Anordnung von Luftansaugstutzen anwendbar. Der Schnittverlauf wurde so gewählt, daß eine die Venturidüse 14 umgebende Ringkammer 12 besonders deutlich erkennbar wird, die mittels eines Kanals 16 mit einem Gehäuse 18 verbunden ist, das die Regelteile aufnimmt. Fig. 2 stellt die Venturidüse 14 mit den großen ringförmigen Öffnungen 19 für die Brennstoffzufuhr zum Ansaugkanal dar. Das Gehäuse 18 weist einen Einlaßkanal 20 zurAufnahme des gasförmigen Brennstoffes von einem (nicht dargestellten) Druckminderer und eine Hauptdüse 22,- die durch eine Einstellschraube 24 eingestellt werden kann, auf. Es wird hervorgehoben, daß das Teil 24 sich kreuzende Kanäle 26 und 28 besitzt, die in axialer Richtung bzw. längs eines Durchmessers gebohrt sind und die dann, wenn das Teil 24 dicht auf seinem Sitz auf der Hauptdüse 22 eingestellt ist, einen kleinsten Durchmesser des Mundstückes der Hauptdüse festlegen. Wenn die Hauptdüse häufig verstellt wird, kann es gelegentlich vorkommen, daß versehentlich die Zufuhr bis zu einem Punkt herabgesetzt wird, bei dem das Gemisch nicht oder fast nicht brennbar ist, wodurch ein Energieverlust hervorgerufen wird und die Maschine Schaden nehmen kann, wenn nicht für eine Sicherstellung eines minimalen Durchflusses gesorgt wird. Ebenso ist eine ansaugeunterdruckgesteuerte Brennstoffzumeßv orrichtung in das Gehäuse 18 eingebaut und besteht aus einem Ventil 30, das auf dem Außenrand einer Durchlaßöffnung 32 seinen Ventilsitz hat und durch einen Schaft 34 betätigt wird. An diesem Schaft ist eine Membran 36 befestigt, die auf einer Seite der Kraft einer Feder 37, unterworfen ist, die das Bestreben hat, das Ventil 30 zu öffnen; ebenfalls wirkt auf die Membran der Unterdruck des Ansaugstutzens, der über eine Leitung 39 der Kammer 38 zugeleitet wird und der genannten Feder entgegenwirkt. Das Ventil 30 öffnet in einen Kanal 40, der parallel zur Hauptzufuhr arbeitet. Eine Nebendüse 42 bewirkt eine Drosselung in dem Kanal 40. Es ist zu beachten, daß in das Ventil 30 Kanäle gebohrt sind, die auch bei geschlossenem Ventil als Nebenweg wirken. Dieser kleine Nebenwegdurchfluß durch das Ventil 30 hat die Wirkung, plötzliche Stromrichtungsumkehrungen, die leicht ein ungleichmäßiges Arbeiten hervorrufen, auszuschalten.In FIG. 1, the reference numeral 10 designates the base body of a downdraft gasifier. Other designs could also be implemented, because the invention can be applied to any spatial arrangement of air intake ports. The course of the section was chosen so that an annular chamber 12 surrounding the Venturi nozzle 14 is particularly clearly recognizable, which is connected by means of a channel 16 to a housing 18 which accommodates the control parts. Fig. 2 shows the Venturi nozzle 14 with the large annular openings 19 for the fuel supply to the suction channel can be on. It is emphasized that the part 24 has intersecting channels 26 and 28 which are drilled in the axial direction and along a diameter and which, when the part 24 is set tightly on its seat on the main nozzle 22, has a smallest diameter of the The mouthpiece of the main nozzle. If the main jet is adjusted frequently, it can occasionally happen that the supply is inadvertently reduced to a point where the mixture is non-combustible or almost non-combustible, causing a loss of energy and damage to the machine, if not for one Ensuring a minimum flow is taken care of. Likewise, a vacuum-controlled fuel metering device is built into the housing 18 and consists of a valve 30 which has its valve seat on the outer edge of a passage opening 32 and is actuated by a shaft 34. Attached to this shaft is a diaphragm 36 which, on one side, is subjected to the force of a spring 37 which tends to open the valve 30; the negative pressure of the suction port, which is fed to the chamber 38 via a line 39 and counteracts the said spring, also acts on the membrane. The valve 30 opens into a channel 40 which operates in parallel with the main supply. A secondary nozzle 42 causes a throttling in the channel 40. It should be noted that 30 channels are drilled into the valve, which act as a bypass even when the valve is closed. This small bypass flow through valve 30 has the effect of eliminating sudden reversals of flow which can easily cause uneven operation.
Das Leerlaufsystem, welches sowohl in der Fig. 1 als auch in der Fig.2 dargestellt ist, setzt sich aus einem unterhalb der Einstellschraube 24 gebohrten Kanal 44 zusammen sowie den Kanälen 46 und 48, der Leerlaufdüse 50, einer Kammer 52, den Kanälen 54 und 56, einer Kammer 58 mit einer mit dem Einlaßkanal ein wenig stromaufwärts der Drosselklappe 62 in Verbindung stehenden Leitung 60, einem Kanal 64 und einer der Einstellung des Leerlaufdurchflusses dienenden Einstellschraube 66, die den Durchfluß durch einen unterhalb der Drosselklappe 62 mit dem Ansaugkanal in Verbindung stehenden Kanal 68 begrenzt. Wenn die Drosselklappe 62 geschlossen ist, tritt in dem Ansaugkanal unterhalb der genannten Drossel 62 ein sehr starker Unterdruck auf. Dieser Unterdruck veranlaßt einerseits das Ausfließen gasförmigen Brennstoffes aus dem Gehäuse 18 und andererseits das Strömen der sekundären Leerlaufluft von dem Ansaugstutzen aus in die Kammer 58, in der Luft und Gas miteinander gemischt werden, ehe sie durch die Leitung 68 in den Ansaugkanal ausgelassen werden. In dem abgebildeten und beschriebenen Leerlaufsystem ist die Leerlaufanzapfstelle nicht wie in der üblichen Weise in Stromrichtung gesehen oberhalb der einstellbaren Hauptdüse 22 oder weit unterhalb von 22 angeordnet, sondern erfindungsgemäß unmittelbar unterhalb der genannten Einstellschraube innerhalb der Drosselstelle der Hauptdüse. Es hat sich gezeigt, daß wegen der Größe der in die Hauptventuridüse 14 reichenden ringförmigen Auslaßöffnung 19 und wegen des geringen Gasdruckes im Gehäuse 18 eine bemerkenswerte Luftmenge bei Leerlauf durch die Auslaßöffnung 19 in das Gebiet des Auslasses des Gehäuses 18 gesaugt wird und dadurch das Leerlaufgas verdünnt. Diesem Zustand wird normalerweise durch Synchronisieren der Hauptdüsen- und der Leerlaufdüseneinstellung begegnet, bis die günstigste Arbeitsweise erreicht ist. Dieses System ist jedoch einem merklichen Nachteil unterworfen, da die Notwendigkeit besteht, dieses Synchronisieren jedesmal zu wiederholen, wenn die Hauptdüse ausgewechselt oder eingestellt worden ist. Die grundlegende Schwierigkeit besteht darin, daß eine Veränderung der Hauptdüseneinstellung eine Änderung der Luftmenge, die primär in das Leerlaufsystem eintreten kann, zur Folge hat. Wenn die Leerlaufanzapfung, wie hier erfindungsgemäß gezeigt ist, innerhalb der Drosselstelle der Hauptdüse in Strömungsrichtung gesehen unterhalb der Hauptdüseneinstellschraube angeordnet ist, wird die ihr zugeführte Luftmenge, da sie nicht durch 22 hindurchzutreten braucht, unabhängig von der Anordnung der genannten Schraube. Dieser Aufbau begegnet dem obengenannten Nachteil und ist insbesondere zur Gewährleistung einer leichten und einwandfreien Einstellbarkeit von in Massenfertigung hergestellten Vergasern wichtig.The idling system, which is shown both in FIG. 1 and in FIG. 2, is composed of a channel 44 drilled below the adjusting screw 24 as well as the channels 46 and 48, the idling nozzle 50, a chamber 52 and the channels 54 and 56, a chamber 58 with a conduit 60 communicating with the inlet channel a little upstream of the throttle valve 62, a channel 64 and an adjusting screw 66 serving to adjust the idle flow rate, which connects the flow through a below the throttle valve 62 with the intake channel standing channel 68 is limited. When the throttle valve 62 is closed, a very strong negative pressure occurs in the intake duct below said throttle 62. This negative pressure causes the gaseous fuel to flow out of the housing 18 and the secondary idle air to flow from the intake port into the chamber 58, in which the air and gas are mixed with one another before they are discharged through the line 68 into the intake duct. In the idle system shown and described, the idle tap is not arranged above the adjustable main nozzle 22 or far below 22, as seen in the usual way in the direction of flow, but according to the invention directly below the said adjusting screw within the throttle point of the main nozzle. It has been shown that because of the size of the annular outlet opening 19 reaching into the main venturi 14 and because of the low gas pressure in the housing 18, a considerable amount of air is sucked through the outlet opening 19 into the area of the outlet of the housing 18 during idling, thereby diluting the idle gas . This condition is usually countered by synchronizing the main jet and idle jet settings until the most favorable mode of operation is achieved. However, this system suffers from a significant disadvantage in that there is a need to repeat this synchronization every time the main nozzle has been changed or adjusted. The fundamental difficulty is that changing the main jet setting results in a change in the amount of air that can primarily enter the idle system. If the idle tap, as shown here according to the invention, is arranged within the throttle point of the main nozzle in the flow direction below the main nozzle adjusting screw, the amount of air supplied to it, since it does not need to pass through 22, is independent of the arrangement of the screw mentioned. This structure counteracts the above-mentioned disadvantage and is particularly important for ensuring easy and perfect adjustability of mass-produced carburetors.
Sofern der Leerlaufanzapfkanal, was nicht im Rahmen der Erfindung liegt, in Strömungsrichtung gesehen sehr weit unterhalb der Hauptdosierdrosselstelle angeordnet wird, ist eine ringförmige Ausmündung von der hier abgebildeten Art unausführbar, weil die Leerlaufanzapfung im wesentlichen die gesamte Luft aus der Venturidüse aussaugen und praktisch keinem Leerlaufbrennstoff den Eintritt ermöglichen würde. Aus diesem Grunde ist es dann erforderlich, für den Durchfluß des Brennstoffes in die Venturidüse einen kleinen eingeengten Durchlaß vorzusehen, der für jede Anlage sorgfältig und genau geeicht werden muß, was bei der Erfindung vermieden werden soll. Dieses von der Erfindung abweichende System weist also den Nachteil auf, daß es eine Eichung des zum Venturirohr gehenden Brennstoffzufuhrkanals 19 erfordert an Stelle eines großkalibrigen ringförmigen Schlitzes, welch letzterer im Erfindungsfalle nicht Dosierzwecken dient. Die Grenzen zwischen der erfindungsgemäßen Anordnung der Leerlaufkanalabzweigstelle »unmittelbar« stromabwärts der einstellbaren Hauptdüse und der nicht zur Erfindung gehörenden Anordnung »sehr weit« stromabwärts zu dieser Düse sind mit rein sprachlichen Mitteln nicht zu ziehen; wohl aber ist diese Grenze für den Fachmann ohne weiteres an Hand der im vorausgehenden beschriebenen Wirkungen der erfindungsgemäßen und der davon abweichenden Anordnung feststellbar.If the idle tapping channel, which is not within the scope of the invention is very far below the main metering throttle point, seen in the direction of flow is arranged, an annular opening of the type shown here is impracticable, because the idle tap takes essentially all of the air out of the venturi suck out and allow virtually no idle fuel to enter. For this reason it is then necessary for the fuel to flow through the venturi to provide a small restricted passage for each system must be carefully and precisely calibrated, which is avoided in the invention target. This system deviating from the invention thus has the disadvantage that it requires calibration of the fuel supply channel 19 going to the venturi tube instead of a large-caliber ring-shaped slot, the latter in the case of the invention is not used for dosing purposes. The boundaries between the arrangement according to the invention the idle channel branch point "immediately" downstream of the adjustable main jet and the arrangement not belonging to the invention "very far" downstream of this Nozzles cannot be drawn with purely linguistic means; but this is the limit for the person skilled in the art easily on the basis of the effects described above the arrangement according to the invention and the arrangement deviating therefrom can be determined.
Bei Leerlaufbetrieb mit geschlossener Drosselklappe 62, strömt gasförmiger Brennstoff durch den Einlaßkanal 20, die Kanäle 28 und 26 und die Hauptdüse 22 über den Durchlaß 44 in die Leerlaufleitung. Wegen der Stellung der Drosselklappe 62 tritt in dem Kanal 16 und dem Parallelkanal 40 nur eine geringe Strömung des Brennstoffes zu dem Ansaugkanal auf; aber statt dessen tritt wegen des hohen unterhalb der Drosselklappe 62 vorhandenen Unterdruckes, der über das Leerlaufsystem auf die Hauptdüse 22 und den Kanal 16 übertragen wird, eine umgekehrte Strömung der Luft (umgekehrt zur Strömung des Gases bei normalem Betrieb) auf, die durch die Mündungen 19 in die Ringkammer 12 und danach in den Kanal 16 gesaugt wird, wo sie als Primärluft eine Verdünnung des Leerlaufzuflusses hervorruft. Da diese Primärluft nicht die Hauptdüse zu durchströmen braucht, ist das Maß der Verdünnung, die dabei stattfindet, praktisch unabhängig von der Stellung der Einstellschraube 24. Sowie die Drosselklappe 62 geöffnet wird, nimmt der Unterdruck an der Öffnung 68 und demzufolge in dem Leerlaufsystem fortschreitend ab, und die Strömung durch das Gehäuse 18 sowie 10 nimmt ihre normale Bewegungsrichtung an, d. h., sie geht durch den Einlaßkanal 20, die Kanäle 26 und 28, die Hauptdüse 22, den Kanal 16, die Kammer 12 und durch die ringförmige Mündung 19 in den Ansaugkanal. Weiterhin besteht eine begrenzte Parallelströmung durch die Kanäle in dem Ventil 30, dem Durchlaß 40 und der Düse 42, welche in schwachem Maße die Hauptströmung vergrößert. Wenn der Unterdruck im Ansaugstutzen einen gewünschten niedrigen Wert erreicht, wird der durch die Leitung 39 auf die Kammer 38 übertragene Sog zu klein, um das Ventil 30 gegen die Wirkung der Feder 37 geschlossen zu halten. Dieses Ventil hebt sich dann von seinem Sitz ab und läßt den Brennstoff durch den Kanal 32 in den Durchlaß 40 und die Düse 42 in einer Menge fließen, die den Brennstoffstrom durch 22 bedeutend unterstützt. Sollte der Unterdruck im Ansaugstrom plötzlich ansteigen, wie etwa bei Verzögerung, so wird sich das Ventil 30 ebenso plötzlich schließen, jedoch kann wegen des Nebenweges durch das genannte Ventil weiterhin eine gewisse Brennstoffmenge in der gleichen Richtung strömen. Auf diese Weise werden stoßartige Änderungen der Drücke der Medien und deren Strömungsrichtungen ausgeschaltet, und das System 32, 30, 40 wird in die Lage versetzt, wirksam oder unwirksam zu werden, ohne daß es dabei eine unregelmäßige Brennstoffströmung, die zu Betriebsstörungen führen könnte, hervorruft.During idling operation with the throttle valve 62 closed, gaseous fuel flows through the inlet channel 20, the channels 28 and 26 and the main nozzle 22 via the passage 44 into the idle line. Because of the position of the throttle valve 62, only a small flow of the fuel to the intake channel occurs in the channel 16 and the parallel channel 40; but instead occurs because of the high negative pressure below the throttle valve 62, which is transmitted via the idle system to the main nozzle 22 and the channel 16, a reverse flow of the air (opposite to the flow of the gas in normal operation) occurs through the orifices 19 is sucked into the annular chamber 12 and then into the channel 16, where it causes a dilution of the idle inflow as primary air. Since this primary air does not need to flow through the main nozzle, the degree of dilution that takes place is practically independent of the position of the adjusting screw 24. As soon as the throttle valve 62 is opened, the negative pressure at the opening 68 and consequently in the idling system decreases progressively , and the flow through the housing 18 and 10 assumes its normal direction of movement, that is, it goes through the inlet channel 20, channels 26 and 28, the main nozzle 22, channel 16, chamber 12 and through the annular mouth 19 into the Intake duct. Furthermore, there is a limited parallel flow through the channels in the valve 30, the passage 40 and the nozzle 42, which increases the main flow to a slight extent. When the negative pressure in the intake manifold reaches a desired low value, the suction transmitted through the line 39 to the chamber 38 becomes too small to keep the valve 30 closed against the action of the spring 37. This valve then lifts off its seat and allows fuel to flow through channel 32 into passage 40 and nozzle 42 in an amount that significantly assists fuel flow through 22. If the negative pressure in the intake flow suddenly increases, such as when there is a delay, valve 30 will close just as suddenly, but because of the bypass path through said valve, a certain amount of fuel can continue to flow in the same direction. In this way, sudden changes in the pressures of the media and their flow directions are eliminated, and the system 32, 30, 40 is enabled to become effective or ineffective without causing an irregular fuel flow which could lead to operational disturbances .
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