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Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung des Brennstoffluftgemisehes von Brennkraft- maschinen mit innerer Verbrennung.
Die Wirkungsweise der bisher bekannten verschiedenen Typen von Vergasern für Brennkraft- maschinen mit innerer Verbrennung beruht im Wesen auf einer mechanischen Zerstäubung des Brenn- stoffes mittels Luft, welche von den Zylinderkolben mit einer gewissen Geschwindigkeit und in gewisser
Menge durch den Vergaser hindurch eingesaugt wird, den Brennstoff mitreisst, zerstäubt und mit dem zerstäubten Brennstoff innig gemengt als fertiges Brenngemisch in den Arbeitsraum der Zylinder gelangt.
Die Geschwindigkeit und Menge dieser Luft und damit die Wirkung des Vergasers hängen hauptsächlich von der Umdrehungszahl und der Belastung des Motors sowie von der Stellung des Drosselventils ab.
Je grösser nämlich die Umdrehungszahl und je geringer die Belastung des Motors und je mehr das Drossel- ventil geöffnet ist, desto grösser wird die Geschwindigkeit und Menge der eingesaugten Luft. Je grösser aber die Geschwindigkeit und Menge der eingesaugten Luft ist, desto vollkommener, und je geringer deren Geschwindigkeit und Menge ist, desto unvollkommener ist die Zerstäubung des Brennstoffes.
Im
Falle niederer Umdrehungszahl, grosser Belastung oder weniger geöffneter Drosselklappe wird die Ge- schwindigkeit und Menge der eingesaugten Luft so weit sinken und demzufolge die Zerstäubung des Brenn- stoffes derart unvollkommen werden, dass auch noch flüssige Brennstoff-, insbesondere schwere Kohlen- wasserstoffteilchen, in die Zylinder gelangen, welche zwar durch die zufolge der Kompression entstehende hohe Temperatur teilweise vergast werden, jedoch dem Luftmangel zufolge nur unvollkommen verbrennen.
Die Folgen davon sind-insbesondere bei geringerer Umdrehungszahl bzw. bei grosser Belastung oder starker Drosselung-zu grosser Brennstoffverbrauch und kleinere Leistung und ausserdem andere sehr unangenehme Störungen, wie z. B. Kondensation, Schmierölverdünnung, Ölkoksbildung, Klopfen usw.
Um diesen Nachteilen abzuhelfen, hat man schon solche Einrichtungen vorgesehen, bei welchen das gesamte vom üblichen Zerstäuber kommende Brennstoffluftgemisch durch eine zwischen den Zer- stäuber und die Motorzylinder geschaltete, mittels der Auspuffgase geheizte Reaktionskammer hindurch- geführt wird, um den ganzen Strom des zerstäubten Gasgemenges auf einmal in dieser katalytisch wirkende
Stoffe enthaltenden Reaktionskammer unter gleichzeitiger Wärmeeinwirkung der Auspuffgase einer katalytischen Behandlung zu unterziehen und dadurch einesteils die leichten Kohlenwasserstoffe zu vergasen und andernteils die schweren Kohlenwasserstoffe soweit als möglich in leichte zu überführen.
Aber auch mit diesem Verfahren und diesen Einrichtungen ist es bisher nicht gelungen,
das Brennstoff-
Luft-Gemisch auf dem kurzem Wege durch die Reaktionskammer und ohne Zerstörung eines grossen Teiles der vorhandenen leichten Kohlenwasserstoffe vollständig zu vergasen und auch sämtliche schwere Kohlen- wasserstoffe in leichte Kohlenwasserstoffe umzuwandeln und zu vergasen, so dass das in die Motorzylinder gelangende Brennstoff-Luft-Gemisch immer noch reichliche Mengen unvergaster, schwerer Kohlen- wasserstoffe enthält.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Brenn- stoffluftgemisches von Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung, die den Zweck haben, die Nach- teile der bisherigen Verfahren zu beheben und es zu ermöglichen, dass in die Motorzylinder nur vollständig vergastes und vollkommen verbrennendes Brennstoffluftgemisch gelangen kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht im Wesen darin, dass aus dem zerstäubten Brennstoff- luftgemisch auf seinem Wege in den Motorzylinder die schweren Kohlenwasserstoffteilchen ausgeschieden und in einer besonderen Kammer zuerst durch darin befindliche Katalysatoren zu leichten Kohlenwasser- stoffgasen und dann durch Einführung von Luft (Oxygen) oder/und Dampf in diese Kammer in fertiges
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Explosionsgemisch (Brennstoffluftgemisch) umgewandelt werden, das durch den Überdruck der ein- geführten Luft (Sauerstoff) oder/und des Dampfes in den Motorzylinder befördert wird, wobei das vom
Zerstäuber kommende Brennstoffluftgemisch vor dem Ausscheiden der schweren Kohlenwasserstoff- teilchen einer nochmaligen Zerstäubung unterworfen wird,
indem das Gemisch in der Reaktionskammer in senkrechter Richtung gegen eine Wand derselben geschleudert wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht im Wesen aus einer hauptsächlich auch zum Ausscheiden der schweren Kohlenwasserstoffteilchen aus dem Brennstoffluftgemisch dienenden, vorteilhaft röhrenförmigen Reaktionskammer, welche in der Mitte eine zur Einführung des vom Ver- gaser des Motors zerstäubten Brennstoffluftgemisches dienende Einströmöffnung und an ihren beiden
Enden je eine zur Ableitung des Brennstoffluftgemisches in die Motorzylinder dienende Ausströmöffnung hat und welche unterhalb dieser Ausströmöffnungen zu je einer gegen die Reaktionskammer hin offenen
Katalysatorkammer ausgebildet ist. Die Reaktionskammer ist kreisbogenförmig gekrümmt, und die Ein- strömöffnung des Brennstoffluftgemisches befindet sich in der Wand mit dem kleinsten Krümmungs- radius gegenüber der Wand mit dem grössten Krümmungsradius.
Die innere Oberfläche der Reaktions- kammer ist ganz oder teilweise mit katalytisch wirkendem Stoffe verkleidet, während in den Katalysator- kammern Siebe bzw. Roste oder Netze aus katalytischem Stoffe übereinander angeordnet sind. Das oberste Sieb bzw. Rost oder Netz ist um eine zur Längsmittelebene der Reaktionskammer senkrechte
Achse kippbar gelagert und an seinem der Reaktionskammer zugekehrten Rande mit einem Gewicht beschwert. In jede Katalysatorkammer mündet eine zur Einführung von Luft (Oxygen), feuchter Luft oder/und Wasserdampf dienende Röhre ein, die in die Katalysatorkammer einmündende seitliche
Bohrungen hat und deren äussere Einströmöffnung mittels eines Absperrorgans, z. B. mittels eines Ventils regelbar ist, das von dem Drosselventil des Motors gesteuert wird.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 diese teilweise in vertikalem Längsschnitt, teilweise in Ansicht ; Fig. 2 stellt einen Schnitt nach Linie II in Fig. l dar, während Fig. 3 eine Einzelheit der Vorrichtung im Grundriss und Fig. 4 im Schnitt nach Linie IIII in Fig. 3 zeigt.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung ist 1 die vorteilhaft kreisförmig gebogene, röhrenförmige Reaktionskammer, die in der Mitte der Wand mit dem kleinsten Krümmungsradius eine zur Einführung des vom Vergaser zerstäubten Brennstoffluftgemisches dienende Einströmöffnung 4 hat, an welche aussen ein zur Verbindung der Vorrichtung mit dem Vergaser des Motors dienende3 Knie- rohr 4'anschliesst. An ihren beiden Enden hat die Reaktionskammer 1 je eine zur Ableitung des fertigen
Explosionsgasgemisches dienende Ausströmöffnung 3, an welche aussen je ein zur Verbindung der Vor- richtung mit der Saugleitung der Motorzylinder dienender Stutzen 3'anschliesst. 2,2 sind die an den beiden Enden der Reaktionskammer 1 unterhalb der Ausströmöffnungen 3 ausgebildeten, doppel- wandigen, zylindrischen Katalysatorkammern.
Die Reaktionskammer 1 ist innen entweder ganz oder - in der auf der Zeichnung ersichtlichen Weise-teilweise mit einer Schichte 5 aus irgendeinem kataly- tischen Metall, vorteilhaft aus Chromnickelstahl, verkleidet. In den Katalysatorkammern 2 sind gleich- falls aus katalytischem Matall bestehende Siebe, Roste oder Netze 6, 7, 8, 9 übereinander angeordnet.
Durch die Mittel des Bodens jeder Kammer 2 und durch die unteren Siebe 6,7, 8 hindurch ist die Luft bzw. Sauerstoff-oder/und Dampfeinführungsröhre 10 in die Kammer 2 hineingeführt, mit welcher sie durch seitliche Bohrungen 11 in Verbindung steht. Zur Regelung der äusseren Einströmöffnung der
Röhre 10 dient ein Ventil 12, das in einem an das untere Ende der Röhre 10 anschliessenden Ventil-
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Wasserdampf dient eine in das Ventilgehäuse 13 einmündende Röhre 15, die zu dem Zwecke vor- teilhaft mit dem Kühler des Motors in Verbindung gebracht werden kann.
Das oberste Sieb bzw. Rost oder Netz 9 ist um eine zur Längsmittelebene der Reaktionskammer 1 senkrechte Achse 9'kippbar gelagert und an seinem der Reaktionskammer, zugekehrten Rande mit einem Gewichte 9" so beschwert, dass es bei Stillstand oder Leerlauf bzw. bei kleiner Umdrehungszahl des
Motors mit der belasteten Seite nach unten kippt.
Die Reaktionskammer 1 ist samt allen mit ihr zusammenhängenden Teilen mit einem zur gemein- schaftlichen Ableitung der Auspuffgase sämtlicher Zylinder des Motors dienenden Auspuffrohre 16 so zusammengebaut, dass ihre der Einströmöffnung 4 des Brennstoffluftgemisches gegenüberliegende Wand gleichzeitig auch einen Teil der Wand des Auspuffrohres 16 bildet, so dass die Auspuffgase die Reaktions- kammer 1 heizen und auf der nötigen Temperatur halten. Diese Auspuffrohre 16 ist durch je eine Röhre 17 mit je einem der Hohlräume 2'in der Doppelwand der Katalysatoren 2 verbunden, so dass die Auspuff- gase aus der Röhre 16 auch in die Hohlräume 2'strömen und dadurch auch die Katalysatorkammern 2 heizen, um sie gleichfalls auf der nötigen Temperatur zu halten.
Auf der den Röhren 17 gegenüberliegenden Seite sind die Hohlräume 2'durch eine gemeinschaftliche Rohrleitung 18 verbunden, welche die ver- brauchten Auspuffgase aus den Hohlräumen 2'ins Freie führt. In das Auspuffrohr 16 münden die Aus- puffrohre (19) der einzelnen Motorzylinder ein.
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Es sei noch erwähnt, dass das Ventil 12, nachdem dasselbe vom Drosselventil gesteuert wird, der Stellung des Drosselventils entsprechend mehr oder weniger Luft, feuchte Luft und/oder Wasserdampf in die Kammer 2 einlässt ; weiters, dass die zwei Ausströmöffnungen 3 natürlich abwechselnd zur Wirkung gelangen, wenn die Vorrichtung in einen mehrzylindrigen Motor eingebaut ist, wogegen nur die eine Seite der Vorrichtung arbeitet, wenn die Vorrichtung mit einem nur einzylindrigen Motor zusammengebaut ist.
Das aus dem vom Vergaser zerstäubten Brennstoffluftgemisch im Wege der beschriebenen, mit der nochmaligen mechanischen Einwirkung kombinierten Wärme- und chemischen Einwirkung gewonnene, aus den Gasen der entstandenen, leicht verdampfenden Verbindungen sowie aus Knallgas und Kohlenstoff bestehende neue Explosionsgasgemisch verbrennt in den Zylindern vollkommen, wodurch nicht nur weniger Brennstoff zum Betriebe des Motors nötig ist, sondern auch die Leistung des Motors im Verhältnis zu dem verbrauchten Brennstoff viel grösser sein wird. Wie die bisherigen Versuche ergaben, ist die Brennstoffersparnis je nach dem verwendeten Brennstoff etwa 20-40% und die Leistung dementsprechend etwa 15% grösser.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung des Brennstoffluftgemisches von Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung, bei welchem das Brennstoff luftgemisch zwecks katalytischer und Wärmebehandlung durch eine zwischen den Zerstäuber und die Zylinder geschaltete Reaktionskammer hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem bereits zerstäubten Brennstoffluftgemisch auf seinem Wege durch die Reaktionskammer in den Motorzylinder die schweren Kohlenwasserstoffteilehen ausgesehieden und in einer besonderen Kammer zuerst durch Katalysatoren zu leichten Kohlenwasserstoffgasen und dann durch Zuführung von Luft (Oxygen) oder/und Dampf in fertiges Explosionsgemisch (Brennstoffluftgemisch) umgewandelt werden.