Verbrennungsmotor sowie Verfahren zum Erzeugen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches dafür

Abstract

 Durch einen neuartigen Verbrennungsmotor mit seinem Ansaugraum vorgeschaltetem Vergaser für ein durch einen Strömungsraum zum Verbrennungsmotor geleitetes Kraftstoff-Luft-Gemisch od. dgl. sowie durch ein Verfahren zum Erzeugen eines derartigen Gemisches durch einen Vergaser soll zum einen der Kraftstoffverbrauch gemindert sowie zum anderen die Erzeugung stark CO-haltiger Abgase weitestgehend unterbunden werden.
Hierzu ist dem Strömungsraum (2 bis 4) wenigstens ein Behälter (20) zugeordnet und dieser mit einem durch Gas, Luft od. dgl. beeinflußten - vorzugsweise als Granulat ausgebildeten - Zusatzstoff (K, 44) auf der Basis von chloriertem Benzol, Toluol od. dgl., insbesondere Dichlorbenzol oder Paradichlorbenzol, versehen. Der Behälter (20) ist mit dem Luftfilter (40) verbunden oder der Luftfilter dient selbst als Behälter für den Zusatzstoff. Außerdem ist der Verbindungsleitung (15) zwischen Behälter (20,40) und Strömungsraum (2 bis 4) in Strömungsrichtung (y) wenigstens eine Wirbeleinrichtung (13) nachgeschaltet.
Von besonderer Bedeutung sowohl für die Vorrichtung als auch das Verfahren ist es, den Luftfilter des Kraftfahrzeuges selbst als Lagerungsort für das Benzol bzw. Paradichlorbenzol zu verwenden, der entweder mit dem Paradichlorbenzol gefüllt bleibt oder aber so in eine nasse Lösung getaucht wird, daß der Zusatzstoff an Wänden des Luftfilters haftet und auskristallisiert, so daß anschließend die zum Vergaser geführte Luft an der kristallisierten Schicht entlangströmt und dieser die Partikel entzieht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit seinem Ansaugraum vorgeschaltetem Vergaser für ein durch einen Strömungsraum zum Verbrennungsmotor geleitetes Kraftstoff-Luft-Gemisch sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines derartigen Gemisches durch einen Vergaser.

[0002] Bei den üblichen Verbrennungs-Otto-Motoren erzeugt ein Vergaser das für die Verbrennung erforderliche Kraftstoff-Luft-Gemisch, wobei der Kraftstoff von einem Schwimmergehäuse zu einer Kraftstoffdüse und von ihr zu einer Zerstäuberdüse gelangt, wo er von der von einem Zylinder angesaugten Luft erfaßt und zerstäubt wird, so daß er teilweise zu verdampfen vermag. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in die Ansaugleitung/en geführt, in deren Bereich die Gemischzufuhr durch eine Drosselklappe verändert und damit die Motorleistung geregelt werden kann. Als Nachteil bei den üblichen Verbrennungsmotoren hat sich erwiesen, daß diese stark CO-haltige Abgase erzeugen und darüber hinaus einen hohen Kraftstoffverbrauch haben, was sowohl im Hinblick auf die Umweltverschmutzung als auch die Energieknappheit unerwünscht ist.

[0003] Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, einen Verbrennungsmotor der eingangs erwähnten Art sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels deren zum einen der Kraftstoffverbrauch gemindert sowie zum anderen die Erzeugung stark CO-haltiger Abgase weitestgehend unterbunden wird.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß dem Strömungsraum wenigstens ein Behälter zugeordnet und dieser mit einem durch Gas, Luft od. dgl. beeinflußten -- vorzugsweise als Granulat ausgebildeten -- Zusatzstoff auf der Basis von chloriertem Benzol, Toluol od. dgl., insbesondere Dichlorbenzol oder Paradichlorbenzol, versehen ist. Dabei ist in besonders bevorzugter Weise der Behälter mit dem Luftfilter verbunden, oder der Luftfilter dient selbst als Behälter für den Zusatzstoff.

[0005] Mit einem Dichlorbenzol-, insbesondere Paradichlorbenzolgranulat enthaltenden Luftfilter sind außergewöhnliche Erfolge zur Lösung der gestellten Aufgabe zu erzielen. Letztgenannte Stoffe sind im Handel als Mottenkugeln erhältlich und können infolgedessen ohne große Aufwendungen in den nahe dem Vergaser angeordneten Behälter eingefüllt werden. Durch Luft oder Gas -- welches erfindungsgemäß im Motorenbereich auch vorgewärmt werden kann -- werden Teile dieser Stoffe zum Gemisch transportiert und dort in dieses eingeleitet, vorteilhafterweise mit ihm verwirbelt. Diese Maßgabe führt erfindungsgemäß zu einem nahezu völlig CO-freien Abgas. So hat es sich als besonders günstig erwiesen, zwischen Vergaser und Motor im Strömungsraum des Gemisches wenigstens eine Wirbeleinrichtung anzuordnen, an der die Strömungsbahnen des Gemisches zur Verwirbelung vorbeigeführt sind. Dank dieser Maßgabe werden die in der Luft vorhandenen Kraftstoffpartikel weitestgehend aufgebrochen und können gänzlich zerstäubt werden, was in durchgeführten Versuchen eine Kraftstoffeinsparnis von mehr als 20 % erbracht hat.

[0006] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Wirbeleinrichtung der Verbindungsleitung zwischen Behälter und Strömungsraum in Strömungsrichtung nachgeschaltet; die Leitung mündet vorteilhafterweise zwischen einem vergaserseitigen Anschlußschacht und einem motorseitigen Ansaugstutzen in den Strömungsraum, bevorzugt oberhalb der Vergaserseite der Wirbeleinrichtung, um vor dieser Gemisch und Gas zu vereinigen.

[0007] Um einen Zusammenbau der Vorrichtung möglichst einfach zu gestalten, werden die Flansche zwischen Anschlußschacht und Ansaugstutzen sowohl zum Einführen der voranstehend beschriebenen Leitung verwendet als auch zur Befestigung der Wirbeleinrichtung, welche erfindungsgemäß eine Platte mit wenigstens einer Strömungsausnehmung aufweist sowie der letzteren zugeordnete Strömungskanäle mit die Strömungsbahnen des Kraftstoff-Luft-Gemisches berührenden gekrümmten Wandung:en;letztere dienen als Prallschikanen und sorgen zum einen für eine Verwirbelung sowie zum anderen für ein Aufbrechen der Kraftstoff-Partikel.

[0008] Die gekrümmten Wandungen bilden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung einen gemeinsamen Wirbeltopf, in dem jede Wandung zumindest zwei Strömungskanäle begrenzt. Diese verjüngen sich nach einem anderen Erfindungsmerkmal in Strömungsrichtung und erzeugen damit eine Beschleunigung der Strömung. Zum anderen wird durch diese konische Form der Kanäle die Zerschlagung der Kraftstoffpartikel begünstigt.

[0009] Als eine gute Form für den Wirbeltopf hat sich ein Topfquerschnitt aus einem S-förmigen Profil mit einer etwa von dessen Profilmitte abgehenden, daran angesetzten Kontur in Form einer offenen "Neun" herausgesellt, wobei beide Enden des "S" und das freie Ende der offenen "Neun" etwa einen Kreis bestimmen und damit die Außenkontur des Wirbeltopfes.

[0010] Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Behälter mit wenigstens einer Luftzufuhrleitung versehen,deren Mündung in das Haufwerk einragt, also unterhalb dessen Oberfläche endet, um eine möglichst innige Vermischung mit der Luft zu gewährleisten.

[0011] Der Behälter ist zudem vorteilhafterweise durch eine Leitung mit dem Strömungsraum verbunden, deren Querschnitt sich vor dem Strömungsraum bzw. vor den Strömungsbahnen des Gemisches verengt und damit eine Hülse bildet.

[0012] Im Rahmen der Erfindung liegt nun auch ein Verfahren, bei dem jenem Kraftstoff-Luft-Gemisch ein Gas beigegeben und das Gas durch Verbindung von Luft oder Äther mit chloriertem Benzol oder Toluol, insbesondere mit Paradichlorbenzol, vor dem Vergaser erzeugt wird. Zudem soll das Gemisch vor dem Motor durch die gesteuerte Krümmung der Strömungsbahnen seiner Partikel verwirbelt und dem Gemisch vor seiner Verwirbelung das Gas mit Paradichlorbenzol od. dgl. zugeführt werden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Paradichlorbenzol vor der Eingabe erwärmt werden.

[0013] Von besonderer Bedeutung für eine Vereinfachung sowohl der Vorrichtung als auch des Verfahrens ist es, den Luftfilter des Kraftfahrzeuges selbst als Lagerungsort für das Benzol bzw. Paradichlorbenzol zu verwenden. Dabei kann erfindungsgemäß der Luftfilter entweder mit dem Paradichlorbenzol gefüllt bleiben oder aber er wird so in eine naße Lösung getaucht, daß der Zusatzstoff an Wänden des Luftfilters haftet und auskristallisiert, so daß anschließend die zum Vergaser geführte Luft an der kristallisierten Schicht entlangströmt und dieser die Partikel entzieht.

[0014] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1: eine schematisierte und teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Zusatzes zu einem Motor mit Vergaser;

Fig. 2: einen Teil der Fig. 1 in Schrägsicht mit teilweise voneinander abgehobenen Einzelteilen;

Fig. 3: eine Schrägsicht auf ein vergrößertes Detail aus Fig. 2;

Fig. 4: die Seitenansicht des vollständigen Teiles der Fig. 3;

Fig. 5: die Draufsicht auf Fig. 4;

Fig. 6: eine teilweise Darstellung eines dem Vergaser vorgeschalteten Luftfilters in Längsschnitt.

[0015] Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Vergaser 1 eines nicht widergegebenen Ottomotors stellt das für dessen Verbrennungsvorgang notwendige Kraftstoff-Luft-Gemisch her, welches durch einen Anschlußschacht 2, einen Ansaugstutzen 3 und von diesem beidseits über Ansaugrohre 4 dem Ansaugraum jenes Motors zugeleitet wird.

[0016] Anschlußschacht 2 und Ansaugstutzen 3 sind durch nach außen abkragende Flansche 5 und 6 sowie diese durchsetzende Schrauben 7 -- unter Zwischenschaltung einer Dichtung 8 -verbunden. Auf dem Flansch 6 des Ansaugstutzens 3 ruht unterhalb der Dichtung 8 eine rechteckige Platte 10 mit einer in Draufsicht schlitzartigen Ausnehmung 11.

[0017] Unter der Ausnehmung 11 der Platte 10 sind mit aus letzterer herausgebogenen Zungen 12 mehrere Wirbeltöpfe 13 angebracht, welche eine Verwirbelung des sie in Pfeilrichtung G durchströmenden Kraftstoff-Luft-Gemisches verursachen.

[0018] Im Bereich des in Fig. 1 rechts liegenden Flanschteiles wird die Dichtung 8 von einem Rohrstutzen 15 durchsetzt, dessen axiale Bohrung 16 etwa 4 mm beträgt, während ein anschließendes Strömungsrohr 17 einen Innendurchmesser i von 10 mm aufweist. Gemäß Fig. 2 können auch Rohrstutzen 15 und Strömungsrohr 17 einstückig sein und einen in Pfeilrichtung y sich trichterartig verjüngenden Übergang 18 bilden.

[0019] Das Strömungsrohr 17 durchsetzt den Deckel 19 eines Behälters 20 und ragt mit seiner Mündung 21 abwärts zu einem granulatartigen oder kugelförmigen Haufwerk K aus Paradichlorbenzol. Außerdem endet im Innenraum 22 des Behälters 20, beispielsweise eines Glasgefäßes, ein Rohr 23, welchem bei 24 Luft zuströmt, die in Pfeilrichtung y das Haufwerk K durchzieht und dabei entstehende Dämpfe durch das Strömungsrohr 17 sowie den engen Querschnitt 16 zur Einheit E aus Anschlußschacht 2 und Ansaugstutzen 3 mitnimmt.

[0020] Die aus dem Haufwerk K aufsteigenden sowie hier einströmenden Gase vermischen sich mit dem fallenden Kraftstoff-Luft-Gemisch G und werden mit diesem durch die Wirbeltöpfe 13 genommen. Jeder Wirbeltopf 13 wird von -- im gewählten Beispiel -- drei Schaufeln 25 gebildet, die in Draufsicht jeweils angenähert einer Evolvente eines gedachten Mittelpunktskreises gleichen. Jede der Schaufeln 25 begrenzt großteils einen sich abwärts verjüngenden Strömungskanal 26. Die drei Strömungskanäle 26 des Wirbeltopfes 13 haben einander kreuzende Mittelachsen M. Eine Schaufel 25_a ist mit einem korkenzieherartigen Ansatz 27 versehen. In den Strömungskanälen 26 werden die sie durchziehenden Stoffe in spiralähnliche Bewegungsbahnen überführt und so stark durchmischt; Kraftstoff-Partikel werden weitestgehend zerstäubt, um von den Trägersubstanzen besser mitgenommen werden zu können.

[0021] Fig. 5 läßt erkennen, daß die Ausnehmung 11 der Platte 10 in der Draufsicht etwa Cassinischen Ovalen der Form

entspricht mit einem die Scheitelkreise 30 diagonal verbindendem Schrägschlitz 31. In den Scheitelkreismittelpunkten F liegen die Konstruktionsmittelpunkte der Mittelpunktskreise jener Evolventenkonturen der Schaufeln 25.

[0022] Das Haufwerk K wird im gewählten Beispiel von Mottenkugeln gebildet, welche Chlorbenzole, insbesondere Paradichlorbenzol, enthalten. Bei 24 eingeleitete Luft -- auch Äther oder Alkoholdämpfe --, welche vorgewärmt sein kann, erzeugt einen sogenannten Entwicklerdampf, der über das Strömungsrohr 17 und den Rohrstutzen 15 an das Luft-Kraftstoff-Gemisch G herangeführt und durch die Querschnittsverengung des Rohrstutzens 15 in das Gemisch G eingedüst wird. Dank einer chemischen Umsetzung hierbei bleiben die Abgase des Motors von CO frei.

[0023] Bei durchschnittlichen Personenkraftwagen wurde auf diese Weise durch den Verbrauch von 100 g Dichlorbenzol eine nahezu CO-freie Fahrstrecke von 4000 km zurückgelegt.

[0024] Fig. 6 zeigt einen Luftfilter -- hier z. B. einen Naßluftfilter 40 _~~, in dessen Drahtwollfüllung 41, die dem Vergaser 1 zuzuführende Luft (Pfeile Z) gefiltert wird. Eine Flüssigkeitsrinne 42 des Luftfilters 40 wird mit Chlorbenzolflüssigkeit benetzt, so daß die durchziehende Luft Z das Chlorbenzol bzw. Paradichlorbenzol aufnehmen kann. Hierzu reicht es aus, auf eine Seitenwand 43 -- oder deren mehrere -- die Chlorbenzolflüssigkeit aufzubringen; diese kristallisiert aus und bildet so einen Überzug 44, dem die Luft Z dann das Chlorbenzol entnimmt.

[0025] Die Bezeichnung der für voranbeschriebenem Vorgang unwichtigen Filterteile -- wie Deckel, Befestigungshals und dgl. -- wurde in der Zeichnung aus Gründen der übersichtlichkeit vernachlässigt.

Ansprüche

1. Verbrennungsmotor mit seinem Ansaugraum vorgeschaltetem Vergaser für ein durch einen Strömungsraum zum Verbrennungsmotor geleitetes Kraftstoff-Luft-Gemisch od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß dem Strömungsraum (2 bis 4) wenigstens ein Behälter (20) zugeordnet und dieser mit einem durch Gas-, Luft od. dgl. beeinflußten, vorzugsweise als Granulat ausgebildeten Zusatzstoff (K, 44) auf der Basis von chloriertem Benzol, Toluol od. dgl. , insbesondere Dichlorbenzol oder Paradichlorbenzol, versehen ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (20) mit dem Luftfilter (40) verbunden ist oder der Luftfilter als Behälter für den Zusatzstoff (K,44) dient.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsleitung (15) zwischen Behälter (20,40) und Strömungsraum (2 bis 4) in Strömungsrichtung (y) wenigstens eine Wirbeleinrichtung (13) nachgeschaltet ist.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (15) zwischen einem vergaserseitigen Anschlußschacht (2) und einem motorseitigen Ansaugstutzen (3) auf der zum Vergaser (1) weisenden Seite der Wirbeleinrichtung/en (13) in den Strömungsraum (2 bis 4) mündet.

5. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußschacht (2) und Ansaugstutzen (3) unter Zwischenschaltung wenigstens einer Dichtung (8) in einem Flanschbereich verbunden sind und zwischen den Flanschen (5 und 6) die Leitung (15) in den Strömungsraum (2 und 4) mündet, wobei die Wir- beleinrichtung en (13) im Bereich der Flansche (5,6) festgelegt und bevorzugt als eine den Strömungsraum (3) querende Platte mit wenigstens einer Strömungsausnehmung (11) sowie der letzteren zugeordneten Strömungskanälen (26) mit die Strömungsbahnen des Kraftstoff-Luft-Gemisches (G) berührenden gekrümmten Wandungen (12) ausgeildet ist,wobei jede gekrümmte Wandung zumindest zwei Strömungskanäle begrenzt, die sich gegebenenfalls in Strömungsrichtung verjüngen.

6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen der Platte (10) etwa parallel gelegten Topfquerschnitt propellerähnlicher Form mit gekrümmten Propellerarmen, wobei sich der Topfquerschnitt aus einem S-förmigen Profil mit einer etwa von dessen Profilmitte abgehenden, daran angesetzten Kontur einer offenen "Neun" zusammensetzt und beide Enden des "S" sowie das freie Ende der offenen "Neun" etwa einen Kreis bestimmen.

7. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsausnehmung (11) der Platte (10) grundrißlich zwei Teilkreisen (30) mit diese verbindendem Diagonalschlitz (31) entspricht.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (20) mit wenigstens einer Luftzufuhrleitung (23) versehen ist, deren Mündung in das Granulat (K) einragt, wobei gegebenenfalls Behälter (20) und Strömungsraum (2 bis 4) durch wenigstens eine Leitung (17,15) verbunden sind, deren Querschnitt (16) sich vor dem Strömungsraum verengt.

9. Verfahren zum Erzeugen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches für einen Verbrennungsmotor durch einen Vergaser, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch ein Gas beigegeben und das Gas durch Verbindung von Luft oder Äther mit chloriertem Benzol oder Toluol, insbesondere mit Paradichlorbenzol, vor dem Vergaser erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch vor dem Motor durch Krümmung der Strömungsbahnen seiner Partikel verwirbelt und dem Gemisch (G) vor seiner Verwirbelung das Gas mit Pradichlorbenzol od. dgl. zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Paradichlorbenzol od. dgl. vor der Eingabe erwärmt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das chlorierte Benzol, insbesondere das Paradichlorbenzol, in einen Luftfilter eingegeben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Benzol bzw. Paradichlorbenzol naß in den Luftfilter gegeben und damit eine den Strömungsweg der Luft wenigstens teilweise begleitende kristallisierte Schicht erzeugt wird.

Zeichnung