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Beschreibung zu der Patentanmeldung des Herrn Francesco Rolando,
44 Via Berthollet, Turin, Italien betreffend Verfahren zur Reduktion des Kohlenoxid
in Auspuffgasen von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Vergasermotoren, sowie
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahrenzur
Reduktion des Anteils an Kohlenoxid und anderer unverbrannter Gase in den Auspuffgasen
von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Vergasermotoren.
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Sie betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Verfahrens Bekanntlich hängt die einwandfreie Funktion von Verbrennungsmotoren von
der richtigen und gleichmäßigen Dosierung des-Ver brennungsluft-Kraftstoff-Gemisches
in den Verbrennungskammern der Zylinder ab und von der innigen, vollständigen Vermengung
des Sauerstoffes mit den Xohlenwasserstoffen, den Hauptbestandteilen des Benzins.
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Die heutigen Vergaserarten messen ihre einwandfrei Vermischung von
Luft und Benzin bei allen Motordrehzahlen erfüllen können; so aber, wie sie mechanisch
aufgebaut sind, können sie ihrer Aufgabe nicht entsprechen, weil das Verhältnis
Kraftstoff/Luft bei der Anderung der Motordrehzahl zwischen 1:11 und 1:17 schwankt.
Da sich eine vollständige Zerstäubung und Verdampfung des Benzins im Vergaser nicht
herstellen läßt, 'enthält das' in die Saugleitung gelangende Gemisch eine gewisse
Menge Benzin in Form kleiner Tropfen. Diese Tropfen neigen-'bei plötzlichen Änderungen
der Gasflußrichtung - dazu, die Richtung der eigenen Bewegung beizubehalten und
an den Wänden verschiedentlich niederzuschlagen.
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Dadurch entsteht eine Differenz im ,Mischungsverhältni's der einzelnen
Zylinder als Funktion der Form der Zuleitungen und der Stellung der Zylinder.
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Um diesen Nachteilen vorzubeugen, die zur Zeit'nicht verbesserungsfähig
sind, nachdem sie in der Ausbildung sowohl der Vergaserals auch der Zylinder ihre
Ursache haben, und um die optimale Motorleistung, bei allen Drahzahlen sicherzustellen,
ist der Vergaser so ausgebildet, daß dieser bei Leerlauf und niedrigste"r'Drehzahl
ein "fettes" Gemisch (Luftmangel), bei mittleren Drehzahlen ein "armes" Gemisch
(Luftüberschuß) und bei den übrigen Drehzahlen, so höchste Leistung verlangt wird,
ein "fetteres" Gemisch (Luftmangel) abgibt.
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In keinem dieser drei Fälle vollzieht sich die Verbrennung einwandfrei,
denn in jedem Fall ist eine Erzeugung von Kohlenoxyd Auspuffrohr festzustellen,
und zwar in einem Anteil, der sich in Abhängigkeit von der Motorart, dessen Verschleißzustand
und besonders vom Verbrauchsz'üstan'd' des Vergasers verändert. Durchschnittlich
wird am Auspuff ein Kohlenoxyd-Anteil von 608% Volumen beim Leerlauf infolge des
"fetten" Gemisches,
von 2-38 Volumen bei den mittleren Drehzahlen
(benzinarmes Gemisch) und schließlich von 1,5 28 Volumen bei hoben Drehzahlen (benzinreicheres
Gemisch) festgestellt Die beachtliche Differenz der CO-Menge zwischen Kleinst- und
Höchstdrehzahlen beruht auf mehreren Faktoren, deren wichtigster die bei den verschiedenen
Temperaturen im Zylinderinneren unterschiedliche Verbrennungsgeschwindigkeit und
die unterschiedliche Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flammenfront ist, E6 muß
außerdem betont werden, daß bei unvollständiger Verbrennung eine Dissoziation von
Kraftstoffdämpfen stattfindet, die endotherm ist und daher Wärme aufnimmt, wodurch
der Wärmepegel des Motors erheblich sinkt0 Ist aber die Verbrennung nahezu vollständig,
nicht die Menge dissoziierter Dämpfe und somit auch die der unverbrannten Gase am
Auspuff ab.
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Durch Hemmen bzw. Aufheben dieser Erscheinungen wird such der Verlust
an Wärmekraft des Treibstoffes eingeschränkt und inofolgedessen der Leistungsverlust
des Motors verringert, Aus obigen Ausführungen geht klar hervor, daß die Behebung
von Vergasungsmängeln bei jeder Motordrehzahl eine Verbesserung der Verbrennung
und somit eine Steigerung der Motorleistung zur Folge haben muß.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß nach der Drosselklappe
die Zerstäubung des Benzins zu winzigen Tröpfchen 'erfolgt und zwischen dem Vergaseruntert,ei'l
und der Öffnung des Ansaugkrümmers zusätzlich Luft zugeführt wird, die an dieser
starke eine starke Turbulenz erzeugt.
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Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind nachstehend
anhand schematischer Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 ist eine Vorderansicht und Fig. 2 ein Querschnitt der Vorrichtung
zu Durchführen des erfidungsgemäßen Verfahrens.
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Der aus dem Lufttrichter kommende Benzinstrahl ist stark und ungenügend
dispergiert; bei niedrigen Drehzahlen, d.h. bei nur wenig geöffneter Drosselklappe,
stößt der Bnzilstrahl gegen die Oberfläche der Klappe und wird von dieser so abgelenkt,
daß verschieden große Tropfen entstehen. Das so entstehende Gemisch ist weder gleichmäßig
noch genügend dispergiert.
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Um hier abzuhelfen, wurde nach der Drosselklappe ein Netz 1 mit Maschen
passender Größe und hohler Form eingebaut. Das Netz hat die Aufgabe, das darauf
stoßende Benzin in kleinste Tropfen zu zerteilen, die sich leicht dispergieren und
von der Luft ohne differenzierte Trägheitsauswirkungen mitreißen lassen. Das eingebaute
Netz bewirkt einen größeren Widerstand gegen die Ansaugkraft und somit eine verringerte
Drezahl des Notors sowie, eine Leistungseinbuße. Dafür aber sinkt die Nenge Xohlenoxyd
am Auspuff ca. 50%.
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Um nun dieser Leistungsminderung durch den Einbau des Netzes 1 abzuhelfen
und an der Steile eine genügend hohe Turbulenz zu erzeugen, ist in einem wärmedämmenden
Rahmen 1, der das Netz tragt und zwischen dem Unterbau des Vergasers und der Öffnung
des Ansaugkrümmers untergebracht ist, ein Lufteinlauf vorgesehen, dessen Bohrung
4 zweckentsprechend je nach dem Motorhubraum dimensioniert und mit einem trichterförmigen
Trockenfilter 3 versehen ist.
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Dieser Lufteinlauf mUndet in die Hohiseite des Netzes ein.
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Der entstehende Querluftstrom erleichtert das Brechen der Stromfäden
und begünstigt das Dispergieren der Benzintröpfchen in der Vergasungsluft0 Die herbeigeführte
Turbulenz zenkleinert außerdem die Abmessung dieser Tröpfchen noch weiter, was ihre
Verdampfung erleichtert und ihr Anhaften an den Wänden des Ansaugkrümmers verhindert.
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Die zusätzliche Luftzufuhr verdünnt außerdem bis zu einem gewissen
Maß das Gemisch, was den Verbrennungsprozeß fördert. Versuche haben ergeben, daß
der Motor bei diesen VerhAltniss.en leicht anspringt und der Anteil an'anfallendem
Kohlendiöxyd bi kleinsten und mittleren Drehzahlen um über 90% sinkt0 Wie bereits
oben gesagt, sind die Vergaser theoretisch gesprochen - so dimensioniert, daß sie
bei mittleren Drehzahlen ein Gemisch mit viel Luft und wenig Benzin (armes Gemisch)
abgeben. Das: am Auspuff anfallende Kohlenoxid - wenn auch ziemlich herabgesetzt
- zeigt doch, daß, die Verbrennung auch bei mittleren Drehzahlen nicht vollständig
ist. Die Hauptursache liegt darin, daß das Benzin im Vergasungsgemisch nicht hinreichend
dispergiert ist.
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Da die durch den Querlufteinlauf eintretende Luftmenge im umgekehrten
Verhältnis zu der vom Vergaser strömenden Luftmenge steht, ergibt sich daraus, daß
die zusätzlich angesaugte Luftmenge bei mittleren Drehzahlen zwar klein, aber ausreichend
ist, um eine turbulente Bewegung hervorzurufen: auch in diesem Fall sinkt das Kohlenoxyd
in den Auspuffgasen auf den gleichen Anteil wie bei der niedrigsten Drehzahl herab.
Man erzielt somit eine gewisse automatische Regelung auf ein optimales Vergasungsverhältnis.
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Bei Hochleistungsdrehzahlen, d.h. wenn auch der zweite Vergaser körper
in Tätigkeit tritt, vermindert sich zwar die dadurch die Filtcrvorrichtung einströmende
Luft bis um 90% der bei der
Mindestdrehzahl einlaufenden Luftmenge,
aber die hohe Geschwindigkeit der vom Vergaser her einströmenden Luft drückt das
Benzin heftig gegen das Netz, durch welches sich winzige Tröpfchen spritzen, die
leichter verdampfen können. Da bei hohen Drehzahlen der Motor einen höheren Wärmepegel'erreicht',
verdampft das so zerteilte Benzin schneller und gleichmäßiger, wodurch eine höhere
Verbrennungsgeschwindigkeit und eine Zunahme der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der
Flammenfront ermöglicht wird. Auch unter diesen Bedingungen sinkt die Menge des
am Auspuff anfallenden Kohlenoxyds mit den übrigen unverbrannten Gasen auf Werte
herab, die denen bei den übrigen Drehzahlen fast gleichkommen0 Im Gegensatz zu den
Ergebnissen ähnlicher Versuche verschiedener Vergaser- bzw. Motorenherstellerfirme,n
tritt bei der er findungsgemäßen Vorrichtung kein Leistungsverlust beim Motor ein;
aufgrund eingehender Versuche mit Motoren, die mit verschiedenartigen Vergasern
ausgerüstet waren, konnte festgestellt werden, daß der Xohlenoxydgehalt in den Auspuffgasen
bei sämtlichen Drehzahlen nur vernachlässigbare Werte erreicht, daß der Motor sehr
schnell die normale Betriebstemperatur erreicht: und auf dieser auch nach vielen
Dauerbetriebsstunden verharrt, und daß derselbe bei mittleren'Gangverhältnissen
in kürzester'Zeit die jeweiligen höchstzulässigen Drehzahlen erreicht und beim direkten
Gang die Drehzahl, wenn auch nur um wenig, und somit die Geschwindigkeit erhöht.
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Die Verarmungszahl des Gemisches bleibt innerhalb der Grenzen ihrer
normalen Werte enthalten.