Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung und/oder zum Verringern von Schadstoffanteilen im Abgas einer Verbrennungsmaschine als auch eine Vorrichtung zum Verringern und/oder zur Vermeidung von Schadstoffanteilen im Abgas einer Verbrennungsmaschine.

Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, mittels denen umweltschädigende Anteile des Abgases verringert werden können. So werden bei Dieselfahrzeugen in jüngster Zeit vermehrt sogenannte Rußfilter eingesetzt, welche einen Teil des bei der Verbrennung von Dieselkraftstoff entstehenden Ruß' aus dem Abgas herausfiltern und somit nicht in die Umwelt gelangen lassen. Bei Fahrzeugen mit Ottomotoren sind sogenannte Katalysatoren bekannt, in welchen durch chemische Reaktionen Schadstoffanteile des Abgases verringert werden.

Diesen Lösungen ist gemein, dass die Verbrennungsprodukte entstehen und erst im Nachhinein durch Filterung oder chemische Veränderung von der Umwelt fern gehalten werden.

Als allgemeiner Stand der Technik sei auf die Dokumente WO 00/33954 A1, US 2002/0152674 A1, DE 195 12 394 A1, WO 2004/025110, WO 02/16024 sowie WO 00/15957 A1 verwiesen. Ganz besonders verwiesen sei auf den Stand der Technik gemäß WO 00/33954. Dieser Stand der Technik lehrt ein Verfahren zur Aufbereitung bzw. Behandlung von Flüssigkeiten mittels elektroakustischer Signale. In dem Dokument ist u.a. auch erwähnt, einen elektroakustischen Signalgenerator auszubilden, der ein erstes Signal in der Größenordnung von 1,1 kHz und ein zweites Signal in der Größenordnung von 1,5 kHz erzeugt und wobei diese elektroakustischen Signale über eine Antenne, die vom Kraftstoff vor Zuführung in die Verbrennungsmaschine umspült wird, zuzuleiten. Das Verfahren gemäß WO 00/33954 soll dabei dazu dienen, die Oktanzahl des Kraftstoffs zu erhöhen, im beschriebenen Beispiel auf den Seiten 24, 25 des Dokuments, eine Erhöhung von 5%.

Als weiteren Stand der Technik sei auf die Dokumente US 2005/126160 A1, EP 1 179 710 A, WO 2005/012717 A, WO 02/075144 A, WO 2004/025110, US 20031001439 A1 sowie WO 2005/001274 A verwiesen.

US 2005/126160 offenbart ein Verfahren zur Vermeidung und/oder zum Verringern von Schadstoffanteilen im Abgas einer Verbrennungsmaschine, wobei der Kraftstoff vor dem Eintritt in die Brennkammer die Verbrennungsmaschine mit elektromagnetischen Signalen beaufschlagt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, die Entstehung von Schadstoffen, insbesondere von Rußpartikeln, während des Verbrennungsvorgangs in einer Verbrennungsmaschine wenigstens zu verringern und vor allem das Abgasverhalten einer Verbrennungsmaschine gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst, wie aber auch durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 3.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass z.B. der bei einem Verbrennungsvorgang entstehende Russ zwar aufgefangen werden kann (z.B. durch Filterung), da er aber unvermeintlich entsteht, irgendwann auch umweltverträglich wiederum beseitigt werden muss. Auch ein Katalysator, der chemische Veränderungen im Abgas der Verbrennungsmaschine bewirkt, ist lediglich eine Reaktion auf bereits entstandene Schadstoffe.

Dem gegenüber schlägt die Erfindung nun vor, solche Schadstoffe erst gar nicht, oder wenn schon, dann in erheblich verringertem Umfang bei der Verbrennung, entstehen zu lassen.

Es konnte nun überraschend gefunden werden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. auch durch die erfindungsgemäße Vorrichtung Schadstoffe z.T. in ganz drastischem Maße verringert werden konnten, ohne eine wesentliche Veränderung an der Verbrennungsmaschine vornehmen zu müssen.

Gerade vor dem Hintergrund, dass sowohl die Feinstaubbelastung, die mit Betrieb von Verbrennungsmaschinen einhergeht als auch die Erzeugung von anderen Schadstoffen, z.B. Stickoxiden, Kohlendioxiden, Schwefelwasserstoffen etc. (die üblichen gasförmigen Zusammensetzungen von Abgasen) zunehmend nicht nur eine direkte Bedrohung für die menschliche Gesundheit darstellen, sondern auch die Verbrennungsprodukte der Verbrennungsmaschinen weltweit in ganz erheblichem Maße für die Klimaveränderung verantwortlich gemacht werden, möchte die Erfindung einen technisch neuen Ansatz aufzeigen, dessen Realisierung sehr schnell umgesetzt werden kann und wobei diese Realisierung in ganz erheblichem Maße wenigstens bestimmte Verbrennungsprodukte reduziert. Auch kann durch die Realisierung der Erfindung der Verbrauch der Verbrennungsmaschine reduziert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in Figuren ausgeführten Beispielen näher erläutert:

Fig. 1

zeigt eine schematische Darstellung gemäß der Erfindung;

Fig. 2

zeigt ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Kraftstoffaufbereitung;

Fig. 3

zeigt ein elektrisches Blockschaltdiagramm der erfindungsgemäßen Kraftstoffaufbereitung;

Fig. 4

zeigt den elektromechanischen Aufbau der erfindungsgemäßen Kraftstoffaufbereitung;

Fig. 5

zeigt einen Querschnitt sowie auch eine Aufsicht auf die Übertrager einer erfindungsgemäßen Kraftstoffaufbereitung;

Fig. 6

zeigt eine typische Einbauposition einer erfindungsgemäßen Kraftstoffaufbereitung in einem Fahrzeug.

• Tabelle 1 zeigt eine Übersicht über die Auswertung verschiedener Messprotokolle; und
• Tabellen 2
  bis 7 zeigen konkrete Prüfberichte (Abgasprüfung Hannover; TÜV Nord).

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verbrennungsmaschine gemäß der Erfindung. Die Verbrennungsmaschine weist einen Tank 10 zur Aufnahme von Kraftstoff auf, von dem eine Kraftstoffleitung 12 zu einem erfindungsgemäßen Behälter 20 verläuft. Von diesem erfindungsgemäßen Behälter 20 verläuft die Kraftstoffleitung 12 weiter zur Kraftstoffpumpe 30 und von dort aus zur Einspritzpumpe 40. Die Einspritzpumpe 40 stellt den Kraftstoff über nicht näher bezeichnete Einspritzleitungen dem Motor 50 zur Verfügung, in dem er dann verbrannt wird. Solche Motoren mit Einspritzpumpen sind im Stand der Technik vielfach bekannt.

Natürlich kann die Kraftstoffpumpe 30 auch zwischen dem Tank 10 und dem erfindungsgemäßen Behälter 20 angeordnet sein, um den Kraftstoff zu fördern.

Weiterhin ist ein Frequenzgenerator 60 vorgesehen, der über Leitungen 62 elektromagnetische Signale vorgegebener Frequenzen und in ausreichender Amplitude - u.U. mittels eines Verstärkers entsprechend verstärkt - zu dem Behälter 20 überträgt und dort an Übertragungsglieder (Antennen) abgibt, welche innerhalb des Behälters 20 angeordnet sind. Der Frequenzgenerator 60 erzeugt eine Vielzahl von verschiedenen, diskreten Frequenzen, bevorzugt mehr als zwei, besonders bevorzugt mehr als drei, oder mehr als vier, oder mehr als fünf, oder mehr als sechs, oder mehr als sieben, oder mehr als acht, oder mehr als neun, oder mehr als 10, oder mehr als 11, oder mehr als 12, oder mehr als 13, oder mehr als 14, oder mehr als 15, oder mehr als 16, oder mehr als 17, oder mehr als18, oder mehr als 19, oder mehr als 20, oder mehr als 21, oder mehr als 22, oder mehr als 23, oder mehr als 24, oder mehr als 25.

Als konkretes Beispiel dieser Frequenzen seien 18 Sinussignale mit folgenden Frequenzwerten genannt: 21,33kHz, 23,55kHz, 25,55kHz, 26,66kHz, 27,73kHz, 30,23kHz, 30,44kHz, 34,33kHz, 42,22kHz, 44,11kHz, 48,35kHz, 49,11kHz, 52,33kHz, 54,33kHz, 57,78kHz, 63,33kHz, 65,11kHz, 66,66kHz.

Ein Alternativbeispiel zu den vorstehenden Frequenzen seien 19 Sinussignale mit folgenden Frequenzwerten: 21,33kHz, 23,55kHz, 25,55kHz, 26,32kHz, 26,66kHz, 27,73kHz, 30,23kHz, 30,44kHz, 34,33kHz, 42,22kHz, 44,11kHz, 48,35kHz, 49,11kHz, 52,33kHz, 54,33kHz, 57,78kHz, 63,33kHz, 65,11kHz, 66,66kHz.

Mit den vorstehenden Sinussignal-Frequenzen werden bevorzugt Transversal- und Longitudinalwellen übertragen.

Wenn der eine oder andere der oben genannten Frequenzwerte weggelassen wird, so ist die Erfindung durchaus ausführbar, allerdings kann es dann sein, dass die erzielte Wirkung nicht so vollständig ist wie bei den vorgenannten Frequenzwerten.

Der vom Tank 10 kommende Kraftstoff fließt somit über die Kraftstoffleitung 12 in den Behälter 20, wird dort mit dem von dem Frequenzgenerator 60 erzeugten Signal mit den Frequenzen beaufschlagt und dann über die weitere Kraftstoffleitung 12 und die Kraftstoffpumpe 30 zur Einspritzpumpe und von dieser schließlich in den Motor 50 transportiert. Dort wird der Kraftstoff dann unter verringerter Schadstoffentwicklung verbrannt, so dass die von dem Motor 50 abgegebenen Abgase ohne weitere Nachbehandlung bereits weniger Schadstoffanteile enthalten als Abgase einer Verbrennungsmaschine mit einer herkömmlichen Kraftstoffzufuhr.

Die oben beschriebenen Prinzipien der Erfindung lassen sich auf jede beliebige Verbrennungsmaschine anwenden, d.h. beispielsweise in einem Dieselmotor, aber auch einem Otto-Motor o.dgl. Derartige Verbrennungsmaschinen können sowohl in Fahrzeugen als auch in Schiffen eingesetzt werden.

Die oben beschriebenen Prinzipien der Erfindung lassen sich jedoch ebenfalls bei stationären Verbrennungsmaschinen, wie beispielsweise bei einem Dieselgenerator einsetzen. Dazu muss lediglich ein Behälter 20 um die Kraftstoffleitung herum angeordnet werden. Die elektromagnetischen Signale mit unterschiedlichen Frequenzen werden an die Antennen in dem Behälter angelegt, so dass der durch die Kraftstoffleitung fließende Kraftstoff durch die durch die Antenne erzeugten elektromagnetischen Signale beeinflusst wird.

Die Prinzipien der Erfindung lassen sich somit bei jeder Verbrennungsmaschine einsetzen, welche Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung zugeführt bekommt, d.h. auch bei Verbrennungsmaschinen ohne Einspritzung.

Die Signale von dem Frequenzgenerator 60 können kontinuierlich, in festen Zeitintervallen (z.B. alle 5 bis 10 Sekunden für jeweils 2 bis 5 Sekunden) oder in zufälligen Zeitintervallen an die Übertragungsglieder (Antennen) angelegt werden.

Fig. 2 zeigt nun ein weiteres Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Kraftstoffaufbereitung.

Wie zu erkennen, ist die Kraftstoffaufbereitungseinheit 20 zwischen der Verbrennungsmaschine 50 und dem Kraftstofftank 10 angeordnet. Der Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 10 wird dabei bevorzugt über eine Kraftstoffpumpe 11 zur Kraftstoffaufbereitungseinheit gepumpt.

Der Sinussignalgenerator ist ein Frequenzgenerator 60, dessen Ausgangssignale mittels eines Verstärkers 61 in die gewünschte Amplitude/Leistung gebracht werden.

Fig. 3 zeigt nun den elektrischen Schaltplan des Frequenzgenerators bzw. der damit verbundenen Übertragungseinheit.

Wie zu erkennen, erzeugt der Frequenzgenerator 18 verschiedene elektrische Frequenzen, bevorzugt Sinussignale, deren jeweilige Frequenz in den Blöcken angegeben wird. Diese Frequenzen werden durch den Vorverstärker 61 verstärkt und dann jeweils zwei weiteren Verstärkern, im dargestellten Beispiel vier Kanalverstärkern 63 und 64, zugeführt. Zur Energieversorgung der gesamten Einheit dient die Spannungsversorgung eines Automobils von üblicherweise 12 Volt.

Den Verstärkern 63 und 64 sind Übertragungsglieder nachgeordnet, nämlich dem Verstärker 63 ein Übertragungsglied in Form einer elektrischen Leitung, welche auch durch Bildung einer Windung in der Leitung eine Spule bildet, bevorzugt sogar sechs einzelne Spulen. Beispielhaft sei erwähnt, dass die Zahlen der Windungen der jeweiligen Spulen bei 30 liegen kann aber auch eine andere Größenordnung selbstverständlich annehmen kann im Bereich z.B. von 5 bis 100 Windungen. Es ist auch möglich, dass die Zahl der Windungen der einzelnen Spulen sich voneinander unterscheidet.

Dem Verstärker 64 ist eine in einer flachen Ebene aufgespannte Leitung nachgeordnet (nachfolgend Flachleitung genannt), welche ihrerseits durch einen Transformator bzw. ein Übertragungsglied mit dem Verstärker verbunden ist, wobei die Spulenzahl auf der Eingangsseite des Transformators deutlich höher ist als auf der Ausgangsseite und bevorzugt das Bindungsverhältnis 13:1 beträgt aber auch eine andere Größenordnung von z.B. 5:1 oder auch 55:1 oder jede andere Abweichung hiervon annehmen kann.

Fig. 4 zeigt nun den elektromechanischen Aufbau der Kraftstoffaufbereitungseinheit. Diese besteht aus einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Körper und ist einerseits mit einem Deckel abgeschlossen, der mit einem Anschluss für einen Schlauch von einem Kraftstofftank versehen ist. Schließlich nimmt der Deckel auch einen Stecker auf zur elektrischen Verbindung der in der Kraftstoffaufbereitungseinheit befindlichen Übertrager (Antennen) mit dem Frequenzgenerator.

Der Deckel ist bevorzugt mit einer kraftstoffresistenten Dichtung versehen und an den hohlzylindrischen Körper angeschraubt oder auf sonstige Weise befestigt.

Das Gehäuse des hohlzylindrischen Körpers besteht bevorzugt aus Edelstahl, z.B. 2,5mm dickem Edelstahl mit einem angeschweißten Flansch und das Volumen sollte in der Größenordnung von 0,3 bis 5 l, bevorzugt etwa 1,5 l liegen.

Die dargestellten Spulen sind mit einem Ferritkern versehen, die dargestellte Flachleitung besteht aus einem Stahlblech, wobei zu bemerken ist, dass die Materialangaben nur beispielhaft zu verstehen sind. Auch andere Metalle oder elektrisch leitende Materialien können eingesetzt werden, um den erfinderischen Zweck zu erzielen.

Die Übertragungseinheit ist mit einer Einhöhlung versehen, um den direkten Kontakt zwischen elektrisch leitenden Teilen einerseits und dem Kraftstoff in dem hohlzylindrischen Volumen andererseits zu vermeiden. Die Einhöhlung kann z.B. durch eine GFK-Laminierung gebildet werden, die ihrerseits nicht nur die elektrisch leitenden Teile vor dem Kontakt mit dem Kraftstoff schützt, sondern auch eine Stabilisierung der gesamten Übertragungseinheit bewerkstelligt.

Schließlich ist die Übertragungseinheit ausgangsseitig Ausgang versehen, z.B. einem Schlauchanschluss, um den austretenden Kraftstoff zur Verbrennungsmaschine weiterleiten zu können.

Fig. 5 zeigt nun die Übertragungseinheit sowohl im Querschnitt als auch in der Aufsicht, wobei zu bemerken ist, dass die Größe der Darstellung etwa 1:2 verkleinert dargestellt ist.

Zunächst einmal ist in der Aufsicht zu erkennen, dass die in der Ebene abgebildete Leitung eine Leitung ist, die mäanderförmig verläuft, so dass eine Unterund Oberseite gebildet ist, an denen jeweils Spulenkörper ausgebildet sind und diese Spulenkörper nehmen jeweils Windungen auf, z.B. 30 Windungen, eines durchgehenden Drahtes, z.B. aus 0,8 mm² Kupfer, so dass sechs in Reihe geschaltete Spulen gebildet werden.

Wie bereits beschrieben, ist der Flachleitung ein Übertragungsglied vorgeschaltet, bevorzugt einem Windungsverhältnis von 13:1, wobei die jeweils 13 Windungen aus einem 0,8 mm² Kupferdraht und die eine Windung aus einem 1,5 mm² Kupferdraht besteht und die eine Windung mit der Flachleitung elektrisch verbunden ist.

Wie im Querschnitt dargestellt, wird die gesamte Übertragungseinheit durch eine GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff)-Laminierung umschlossen, die ihrerseits die gesamte Einheit stabilisiert.

Zur weiteren Stabilisierung kann vorgesehen werden, dass die Übertragungseinheit im Inneren der Kraftstoffaufbereitungseinheit in einer Schiene oder Anordnung liegt, um das mechanische Schwingen der Übertragungseinheit innerhalb des Hohlvolumens zu vermeiden, so dass sicher vermieden wird, dass die Übertragungseinheit im Inneren der Kraftstoffaufbereitungseinheit gegen die Wandung schlägt.

Fig. 6 zeigt einen typischen Einbau der erfindungsgemäßen Einrichtung in ein Fahrzeug, im dargestellten Beispiel ein Personenkraftwagen.

Dabei ist zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Kraftstoffaufbereitungseinheit im Motorraum in vertikaler Ausrichtung angeordnet ist, so dass der Kraftstoff von oben durch den Deckel in das Innere der Kraftstoffeinheit strömt und im unteren Teil wiederum die Kraftstoffeinheit verlässt und dem Motor zugeführt wird.

Wird nun die erfindungsgemäße Einrichtung mit den in Fig. 3 genannten Frequenzen beschrieben, so lässt sich eine ganz erhebliche Reduktion der in den Abgasen üblicherweise befindlichen Partikel - auch üblicherweise Feinstaub oder Russ genannt - erzielen. Messungen, die an einem konkreten Fahrzeug durchgeführt wurden belegen eine Reduktion der Partikel gegenüber über einem Fahrzeug mit unbehandeltem Kraftstoff von 76,8%, gleichzeitig konnte aber auch der Verbrauch um etwa 2,3%, die Entstehung von Kohlendioxid um 2,3% sowie die Entstehung von Kohlenmonoxid um 1,4% reduziert werden. Auch konnten die Chlorkohlenwasserstoffe um 30,9% reduziert werden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht darin, nicht nur gleichbleibende elektromagnetische Signale (Wellen) zu generieren, sondern einen Teil als Transversalwellen und einen anderen Teil als Longitudinalwellen zu generieren.

Fig. 3 zeigt ein solches Beispiel für die Behandlung von Diesel (vom Dieselfahrzeug). In der linken Seite der Figur sind in zwei Spalten verschiedene Frequenzen angegeben, nämlich in der linken Spalte werden die elektromagnetischen Wellen (Signale) mit ihrer Frequenzangabe gezeigt, die eine Transversalwelle erzeugen, während in der daneben liegenden rechten Spalte die Wellen (Signale) mit ihren Frequenzwerten dargestellt sind, die eine Longitudinalwelle erzeugen.

Zur Erklärung sei darauf verwiesen, dass eine Transversalwelle (auch Quer-, Schub- oder Scherwelle genannt) physikalische Welle ist, bei der eine Schwingung senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung erfolgt. Eine Longitudinalwelle (auch Längswelle) ist hingegen eine physikalische Welle, die in Ausbreitungsrichtung schwingt und eine Longitudinalwelle benötigt immer ein Medium (z.B. auch den Kraftstoff), um sich fortzubewegen. Ein bekanntes Beispiel für eine Longitudinalwelle ist ansonsten Schall in Luft oder Wasser, während ein Beispiel für eine Transversalwelle eine Wasserwelle ist, die eine Mischform aus Longitudinalwellen und Transversalwellen ist.

Die weiteren Tabellen zeigen Prüfprotokolle zum Beleg des Erfolgs der Schadstoffvermeidung durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen. Die Messungen wurden durch eine neutrale Instanz vorgenommen, die ihrerseits keine Kenntnis darüber hatte, was konkret in dem Fahrzeug eingebaut wurde, die Messungen wurden wie übliche Gasmessungen vorgenommen.