DE2035298A1

DE2035298A1 - System zur Verringerung der vom Betrieb von Brennkraftmaschinen herrührenden Luftverunreinigung

Info

Publication number: DE2035298A1
Application number: DE19702035298
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Patton, James D., Louisville, Ky. (V.St.A.)
Priority date: 1969-08-18
Filing date: 1970-07-16
Publication date: 1971-02-25
Also published as: FR2058138A5; US3875916A

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlag« Akftnztiifan

6. Juli 19 7o Schl// Ham a. Am. James D. Patton

System zur Verringerung der vom Betrieb von Brennkraftmaschinen herrührenden Luftverunreinigung

Die vom Betrieb von Brennkraftmaschinen herrührende Luftverunreinigung hat sich mit der regelnlässigen jährlichen Zunahme von Kraftfahrzeugen auf den Verkehrswegen verstärkt. Zur Lösung dieses Problems sind viele und verschiedenartige Lösungen vorgeschlagen worden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass vi*le der vorgeschlagenen Lösungen technische und wirtschaftliche Nachteile aufweisen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht demnach in der Ausbildung eines verbesserten Systems zur wesentlichen Verringerung der vom Betrieb von Brennkraftmaschinen herrührenden Luftverunreinigung.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines Systems der beschriebenen Art, welches wirksam im Betrieb ist, welches wirtschaftlich herzustellen und anzubringen ist und welches die normale Lebensdauer der Maschine verlängert, mit der dasselbe vereinigt ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines Systems der beschriebenen Art, welches eine Spüleinrichtung für das Kurbelgehäuse und eine Spüleinrichtung für die Abgassammelleitung umfasst, die zusammen wirken, um die Kohlenwasserstoffemulsion von Abgasen und unverbranntem Brennstoff in die Luft auf ein zulässiges Niveau zu bringen.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einem System der beschriebenen Art Spüleinrichtungen für das Kurbelgehäuse und die Abgassammelleitung anzuordnen, die entsprechend dem Betrieb der Haschine automatisch arbeiten.

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Noch eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, In einem System der beschriebenen Art eine Spüleinrichtung für das Kurbelgehäuse anzuordnen, die eine Reihe von KorapressIonskammern mit kalibrierten Venturlöffnungen enthält, durch welche die Abgase hindurchgehen, um komprimiert und zerstäubt, sowie mit Luft gemischt zu werden, um ihre Verbrennbarkeit zu erhöhen, bevor dieselben zwecks weiterer Verbrennung in die Verbrennungskammer zurückgesaugt werden.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einem System der beschriebenen Art eine Spüleinrichtung für die Abgassammelleitung anzuordnen, welche durch die Druck- und Vakuumzyklen der Maschine betätigt wird, wobei der Druck der Abgase ein Ventil betätigt, um das Austreten von Gasen in die Atmosphäre zu verhindern, während beim Vakuumzyklus Luft durch ein Filter angesaugt wird und eine der Anforderung entsprechende Luftzuführung für die Maschinenzylinder bildet.

Andere Merkmale der Erfindung sind entweder selbstverständlich oder werden nachstehend beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Brennkraftmaschine mit den zugehörigen Spüleinrichtungen für das Kurbelgehäuse und die Abgassammelleitung gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt der Spüleinrichtung für das Kurbelgehäuse,
Fig. 3 eine Draufsicht auf dieselbe«,

Die Fig. k ~ 11 zeigen Draufsichten auf öle verschiedenen in derselben enthaltenen Venturiplatteit₀

Fig. 12 ist ein Querschnitt - siaefe üev Lisal© 12-12 <ä©p Figur J₀ -.Fig. 13 zeigt eine Seitenaasielife «Sei⁸ 8pül®±m>±ohfcm&si*' fü? "di©

Fig» lh in grössei»ea Masstofe eimern teilweise^ Lltogsssetotltt selben

Fig. 15 in Grundrias ein Ä '

Fig, 16 im Grundriss die Bodenwand des Filtergehäuse*, Flg. 17 im Grundriss die obere Wand desselben, FIg, 18 im Längsschnitt die zugehörigen Ventilelemente und Fig. 19 eine schaubildliche Ansicht des Ventilteils und des unteren Sitzes desselben.

Wie Flg. 1 zeigt, 1st mit E eine übliche Brennkraftmaschine bezeichnet, welche eine allgemein mit Io bezeichnete Spüleinrichtung für das Kurbelgehäuse und eine allgemein mit 11 bezeichnete Spüleinrichtung für die Abgassammelieitung aufweist, welche mit der Brennkraftmaschine vereinigt sind und die vorliegende Erfindung darstellen.

Die Spüleinrichtung Io-für das Kurbelgehäuse 1st zweckmässig in aufrechter Stellung an der Wand 12 des Feuerraumes der Maschinenkamner hinter der Naschine E durch entsprechende Laschen 13 befestigt. Die Einrichtung Io ist mit Kammern versehen und weist einen oberen Auslass 1* und einen unteren Einlass 15 auf. Der Auslass l4 1st durch einen Schlauch 16 mit einer mit Innengewinde versehenen Öffnung in der Einstromleitung 17 an einer an den Vergaser C angrenzenden und mit 18 bezeichneten Stelle verbunden, während der Einlass 15 durch einen Schlauch 19 mit einer mit Innengewinde versehenen Öffnung la Ventilgehäuse 2o an einer vom !!!einfüllstutzen FN entfernten Stelle 21 verbunden ist« Wenn die Maschine mit einer wirksamen Belüftung für das Kurbelgehäuse versehen ist, muss daa Regelventil für dieselbe entfernt werden.

Es findet dahe* eine direkte Luftbewegung durch den öleinfüllstutsen durch die SchubstangenOffnungen und durch die Belüftungsrohre in die und durch die Ölwanne statt* Die Abgase, die sich in der ölwanne gesammelt haben und mit Luft gemischt wurden, werden aus der Ölwanne durch, die entgegengesetzte Seite der Belüftungsrohre der Naschine E und der Schubstangenöffnungen über den Einlass 15 in den unteren Teil der Einrichtung Io surüekgesaugt, Dies geschieht entsprechend dem normalen Vakuum der Maschine und entsprechend dem -Druck derselben·

' Die Spüleinrichtung Io für das Kurbelgehäuse weist einen oberen rohrförmigen Gehäuseteil 22 auf, von dessen oberem Ende sich der

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Auslass Ik erstreckt, und einen unteren Gehäuseteil 23, von dessen unterem Ende sich der Einlass 15 erstreckt« Die Gehäuseteile 22, 23 werden durch einen Ring 2k zusammengehalten«, der einen nach. innen gerichteten radialen Flansch 25 aufweist, welcher mit einem nach aussen gerichteten radialen Flansch 26 des Gehäuseteils 23 in Eingriff kommt, der einen Dichtungsring 27 trägt. Der Ring 2k und der Gehäuseteil 22 sind mit ineinander eingreifenden Gewindeteilen versehen.

Innerhalb des unteren Gehäuseteils 23 Ist ein Faserfilter 28 angeordnet, das von einer gelochten Scheibe 29 getragen wird, die Im unteren Ende des Gehäuseteils angeordnet ist.

Das Innere der Einrichtung Io 1st In !Compressions- und Zerstäubungskammern unterteilt, die durch mehrere in senkrechter Richtung gestapelte Ventur!platten 3o und 31 A - 31 Q begrenzt werden. Jede der Platten ist mit einer oder mehreren Öffnungen versehen, welche in senkrechter Richtung relativ zueinander versetzt Bind.

Die Platte 3o besteht aus einer kreisförmigen Scheibe mit einer mittleren Öffnung 33. Die übrigen Platten 31 A - 31 G sind mit nach oben gerichteten Randteilen 32 versehen, durch welche die Platten 3o und 31 A - 31 G in einem bestimmten senkrechten Abstand gehalten werden. Die unterste Platte 31.G sitzt auf dem Flansch 26 des unteren Gehäuseteils 23 auf.

Die Platten 31 C und 31 E sind ebenfalls mit mittleren Öffnungen 33 A bzw, 33 B versehen. Die Platten 31 Ά und 31 D weisen mehrere in der Umfangsrichtung angeordnete Öffnungen 3*5 bzw* 3^ A auf, während die Platten 31 B₉ 31 F und 31 G Paare von diametral angeordneten Öffnungen 35, 35 A und 35 B aufweisen» -Es Ist zu bemepken_£ dass alle öffnungen In den Platten 3o und 31 A - 31 G auf den gegenüberliegenden Seiten abgeschrägt slnd₉ wie Ia FIg₈, 12 bei CH angedeutet ist.

Die Platten 3o und 31 A - 31 β sind Innerhalb der Einrichtung 3.0 angeordnet, um gewundene Wege für die aufwärts bewegten.6ase zu _ bilden, wenn dieselben durch die verschiedenen Öffnungen hindurchgehen, die relativ zueinander versetzt sind,

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Im Betrieb bewegen sich die Abgase und die denselben beigemischte Luft durch das Filter 28 aufwärts, in welchem grosseKohlenstoffteilchen aus denselben entfernt werden, ebenso wie der grösste Teil von Kohlenschlamm und Anstrichstoffen, so daas ein Durchgang derselben durch die Maschine E verhindert wird.

Die Gase bewegen sich dann durch die öffnungen der Platten weiter aufwärts, in welchen restlicher Kohlenschlamm oder Anstrichstoff aufgefangen wird. Die Gase treffen auf die Prallflächen der einzelnen Platten auf, um eine Aufläsung der Kohlenwasserstoffe und eine weitere Beimischung von Luft zusammen mit einer Verdampfung und Zerstäubung zu bewirken, wenn die Gase beim Austritt in die aufeinanderfolgenden Kammern durch die Venturiöffnungen gesaugt werden. Die gleichzeitige Wirbelbildung der Gase bei ihrer Be- * wegung auf den gewundenen Wegen unterstützt die Auflösung der Kohlenwasserstoffe und die Zerstäubung. Schlieeslich sind die Gase homogen mit Luft gemischt zu dem Zeitpunkt, in den sie den Auslass Ik erreichen.

Selbstverständlich sind der Abstand zwischen den Platten und die Grossen der Venturiöffnungen sorgfältig kalibriert, um die Vakuumwirkung durch die Kammern auszunützen und den Gasen einen gewünschten Wi/eiderstand entgegenzusetzen, wenn dieselben mit hohen Geschwindigkeitsdruckwerten komprimiert und zerstäubt werden. Wenn daher die Abgase und die Luft eine vorherbestimmte Dichte oder einen vorherbestimmten Kompressionssustand erreicht haben, wird μ der Widerstand überwunden und die Gase gehen durch die Venturi" öffnungen in die nächste Kammer hindurch, in.welcher der Vorgang wiederholt wird.

Ein Rückschlagventil ko auf einem Sitz 4l im oberen Ende des Gehäuseteils 22 wird im Fall einer entgegengesetzten Druckbedingung wirksam, wodurch ein ZurÜckstömen von Gasen in die ölwanne verhindert wird. .

Es wurde gefunden, dass die Spüleinrichtung Io ein Zurücksaugen fester Verunreinigungen der Abgase in die Maschine wirksam verhindert, sowie dass dieselbe das Gasgemisch einschliesslich der P 6-6/1 ' - 5 -

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zusätzlichen Luft homogenisiert und einen hohen'Grad der Zerstäubung bewirkt, was dem Gemisch ermöglicht,, leicht mit dem üblichen Brennstoff- Luftgemisch am unteren. End© des Vergasers C oder 'am oberen Ende der Einströmleitung kombiniert eu werden.

Die Spüleinrichtung ii ist auf der Ibgaasaieelleitung EM der Maschine E angeordnetj beispielsweise mittels der mit Innengewinde versehenen öffnungen 45 s, ^6. °ίβ Sinrictrtttng 11 besteht au® einem Ventilgehäuse 46 A_s das zwischea seinen Enden einen nach innen gerichteten radialen Plansch ¹I? aufweist und unterhalb des- Flansches gegenüberliegende öffnungen 48 zva? Aufnahme der inneren Enden von Rohren k$_e Hofare 5o sini relativ zn ä®n Mohren 49 ver~ schiebbar und mit einem rechtwinkligen te® 51 verseilen· Auf dem ■unteren Enden der'Rohrarme 51 angeordnete Qewindefinge 52 werden durch Muttern 53 an ihrem Platz gehalt©» roä öle Gewindering© 52 werden in die öffnungen 45, 46 der Leitung EIl eingeschraubt«.

Klemm-Muttern 54 fixieren die Rohr© k$_a §o in der eingestellten Lage zueinander_s um sie dem beseEöeren Ifeisfeanö d©? öffnungen 45, 46 In der Ahgassaiamelleitung EH ansapas@@Ha

Auf dem oberen Ende des Gehäuses 46 A ists ©iae flltereinrichtung 55 angeordnet, die aus einem Gehäuse 5<S bestellt_s w@lehes an seinen unteren Ende durch eine Platte 57 abgesSÄlössstn ist, die Handschutze 58 aufweist, um Luft in das Im©!⁸© ©iasialaesen. Innerhalb des Gehäuses 56 ist ein Faserfilter
Gehäuse eingeschlossen iet_s

6o, einer oberen Wand 61 und einer rlagföseigeii unteren Wand 62 besteht, die auf der Platte 51

Ein kegelstumpffömigep Venfeilteil ®3 hmm ©in© fe©gr©nzt© B@tf<s~ gung zwischen einem obere»
tilsitz 65 ausfütaen«, Der
rohrförmigen Teil 66, des· ©iseis ke?äais©&@sa Sifeg (Sj sm untsrsia lad© und einen rohrförmigera Teil β® wdwiragiiFfeQia BM^efta®®b<b®& sm oto©s»@: Ende aufweist. D©3? ¥entils&ts β^5 ist 1® islaäMS© 46 Ä fissie^tg in dem der pofapf&naige foil 68 dm3?efe di© iSffiWLiag in d©s> Platt© 5f in der Bodenwand β| ä@s !?ilfö@s?n©MUiseg_a. soul© la äas untes³® lad© einer iiittleseeAiiisaefeiiiag 69 im Fiit©2? 59 KsaeSa obeia hineioi'sgfe ₀

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Der untere Sitz 65 besteht aus einem Basisteil 70, der auf dem Flansch 47 des Gehäuses 46 A aufsitzt, und aus einem kegelstumpfförmigen Teil 71, der vom Basisteil 7o aufwärts gerichtet ist, welcher mit radialen Schlitzen 72 versehen ist.

Im Betrieb wird die Einrichtung 11 durch die Druck- und Vakuumzyklen der Maschine E gesteuert, die bei sehr hohen Drehzahlen abwechseln. Der Druck der Abgase drückt daher den Ventilteil abdichtend auf den oberen Ventilsitz 64, um den Austritt von Abgasen in die Atmosphäre zu verhindern. Während des Vakuumzyklus wird der Ventilteil 63 gegen den unteren Ventilsitz 65 bewegt damit Luft durch das Filter 59 in die Verteilerrohre 49 gesaugt werden kann und von dort je nach Bedarf in jeden Zylinder der Maschine.

Ausserdera führt die Einrichtung den Zylindern der Maschine automatisch Luft zu, um die vom vorhergehenden Hub zurückgebliebenen Abgase zu spülen, sowie um diese Gäase mit Luft zu mischen und dadurch das den Zylindern beim nächsten Hub zugeführte Gemisch zu verbessern.

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Claims

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dip!..Ing. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlag· Aktenzeichen

zur Eingab, vom 6. Juli 197O Schi// Nom. d. Anm. JaHieS D.

Patentansprüche

( 1J System zur Verringerung der vom Betrieb von Brennkraftma- ^-^ schinen herrührenden Luftverunreinigung mit einer Spüleinrichtung für das Kurbelgehäuse der Maschine und mit einer Spüleinrichtung für die Abgassammelleitung der Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die SpüleinrichtungCIo) für das Kurbelgehäuse aus einem Gehäuse (22, 23) besteht, das an den entgegengesetzten Enden einen Einlass (15) und einen Auslass (14) aufweist, dass eine Leitung (19) den Einlass (15). mit dem Ventilgehäuse (2o) der Maschine (E) verbindet, dass eine Leitung (16) den Auslass (I¹I) mit der Einströmleitung (17) der Maschine (E) verbindet, dass Abstandsteile innerhalb dee Gehäuses (22) mehrere aufeinanderfolgende ausgerichtete Kammern bilden und dass jeder Abstandsteil mit wenigstens einer Venturiöffnung versehen 1st, s© dass die Abgase Im Kurbelgehäuse durch die aufeinanderfolgenden Kammern geleitet werden, um die Kohlenwasserstoffe aufzulösen, zu zerstäuben und mit Luft EU mischen.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüleinrichtung (11) für die Abgassammelleitung (EM) aus einem Ventilgehäuse (46 A) besteht, dass Leitungen (49, 5o) das Gehäuse mit im Abstand liegenden Teilen der Abgassammelleitung (EM) der Maschine (E) verbinden, dass im Ventilgehäuse (46 A) ein oberer Ventilsitz (64) angeordnet ist, dass im Ventilgehäuse (46 A) ein unterer Ventilsitz (65) In genauem Abstand vom oberen Ventilsitz (64) angeordnet Ist und dass ein Ventilteil (63) zwischen dem obere» fenfellslts (64) und dem unteren Ventilsitz (65) entsprechend den Brtaefe- »rad Vakuumzyklen der*Haschine (E) beweglich Ist.
3. System'nach. Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet „ Abstandstelle aus mehreren Platten (3o₉3i A - 31 β) bestehen,

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dass j ede Platte rait wenigstens einer VenturiÖffnung (33 ~ 35) versehen ist und das die öffnungen in benachbarten Platten relativ zueinander versetzt angeordnet sind.
4. System nach Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet, dass Art innerhalb des Gehäuses (23) zwischen dem Einlass (15) und dem Abstandsteil (31 G) an einem Ende ein Filter (28) angeordnet ist.
5. System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein innerhalb des Ventilgehäuses (46 A) oberhalb des oberen Ventilsitzes (64) angeordnetes Filter (59).
6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung aus einem kegelstumpfförmigen Teil (63) besteht und dass die oberen und unteren Ventilsitze (64, 65) kegelstumpfförmige Sitzteile (67, 71) aufweisen,
7. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Abgassammelleitung (EM) verbundenen Leitungen aus ineinander verschiebbaren Rohrteilen (4?, 5o) bestehen, die für eine einstellbare Längsverschiebung relativ zueinander angeordnet sind.
8. System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass Jede VenturiÖffnung in den Platten (3o,31 A - 31 G) durch eine abgeschrägte Randkante (CH) auf entgegengesetzten Seiten der Platten begrenzt

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