DE2100698A1

DE2100698A1 - Ansaugsystem fur einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2100698A1
Application number: DE19712100698
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. F02m 59-48 ist
Original assignee: Bun, Cheong Chee, Kuala Lumpur (Malaysia)
Priority date: 1970-01-09
Filing date: 1971-01-08
Publication date: 1971-07-22
Also published as: US3919988A; DE2100698C2; GB1340073A; JPS5227286B1; SE369212B; FR2090473A5

Description

DR. MÜLLER-BORS DiPL-PHYS₁DR₁MANITZ DIPL-CHEM-DR-DEUFEL

DiPL-tNG. FiNSTERWALD DIPL-tNG. GRÄMKOW oinnrnö

21UUbyο

PATENTANWÄLTE

Hl/Sv - G 2295
[ β. JUL 1971

GIiEOlTG GHEE 3UlT

3 Lorong Sultan, Euala Iiuiupur,
Malaysia

Ansaugsyεtorn für einen Verbrennungsmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor, dor f Kohlenwasserstoff-Brennstoffe verwendet.

Ziol der Erfinduiifj i.rfc ob, eine bessere Verbrennung dec Brennstoffoi, und Goait einen geringeren Brennstoffverbrauch und/ oder einen geringeren Aunüto" von unerwünceilten Abgacanteile-n uad/ou.r eine höhere Leistungsabgabe laid/odur ein verx'ingertea Vorrjohnutzen den Koto rs zu erreichen und/oder die riöglichlceit zu schaffen, einen gegebenen Motor nit" einem
geringer wertigen Brennstoff zu betreiben, air. es anders
möglich wäre-.

BAD ORIGINAL

Ss ist bekannt, daß Kupferverbindungen bzw. Kupf oraucci^uon-setzungen einen ausgeprägten katalytischen Effekt bei der Unterstützung der Oxydation von Kohlenwasserstoff-Brennstoff en haben. Infolgedessen ist es allgemeine Prärie, ein Kupfer trennendes Agens solchen Brennstoffen zuzusetzen, um die oxydierenden Effekte von geringen Spuren von !Zupfer zu hemmen bzw. zu verhindern, die in dem Brennstoff während der Raffination bzw. Veredelung eingeführt worden sein können oder die in den Brennstoff eintreten können eis. eine Folge einer Berührung von diesem mit Kupfer- oder Kessingtanks oder -rohrleitungen, da andernfalls eine Teilorydation des Brennstoffs mit der Erzeugung von Guroui bzv. Herzen und/oder Schlamm auftreten kann, was eine Blockierung oder Behinderung der Brennstoff-Pump-Zumeß- und V..rg-aser-Ginrichtungen bewirken kann. Infolgedessen wird das Vorhandensein von Kupferverbindungen in Verbindung nit Kohlen./?.e-serstoff-Brennstoffen allgemein als unerw'avjcht engοschön.

Erfindungsgemäß wurde jedoch festgestellt, cla£ die Einführung von Kupf erverbind;ingenbzw. Kupferzucawiic nutzung on in einer bestimmten W:;ise in die Ana aug sy steine von Verbrennung: ■ motoren wesentliche Vorteile mit sich bringt; obgleich der genaue Vorgang, in dem diese ΈϊΤ/'-'._ erzeugt v/erden, nicut vollständig verstanden wird außer, ir,2 die Wirkung klar katalytisch ist, wurde gefunden, dai?· -Jie Vi.rhroniiv.n^clzci.iL.cir-Ablagerungen wesentlich reduziert v/erden und tatsächlich v:erden vorhandene Ablagerungen v;eitgehend entfernt, und dcS: < L-Verbrennung des Brennstoffs wesentlich vollständiger erf.-.l~t wodurch der Hotorwirkungsgrad gesteigert wird, der eine erhöhte Leistungsabgabe und/oder einen vex^rirnjerten Brenn.-: t..,f Γ-verbrauch ebenso v/i ο eine Reduzierung der Hennen von unvollständig verbrannten, von dem Motor ausgestoßenen V.jroindvir,. gen bzw. zusammengesetzten »Stoffen ergibt, v/iru/Ci- *..:/e-f :> mais möglich isb, einen Brennstoff geringeror ^u ..!ι ^V/'

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(beispielsweise mit verringerter Antiklpf-Bemessung) ohne nachteilige Effekte möglich ist.

Es wird angenommen, daß diese Auswirkung aufgrund von Kupferoxyd erfolgt, das in der Verbrennungskammer oder den Verbrennungskammern des Motors und möglicherweise in anderen Teilen des Motors einschließlich dem Abgassystem, wo eine Brennetoffoxydation erfolgen kann, abgelagert wird. Jedoch bereitet die Einführung und Aufrechterhaltung solcher Kupferoxydablagerungen beachtliche Schwierigkeiten. Während es Kupferverbindun- a gen bzw. Kupferzusammensetzungen gibt, die in Kohlenwasserstoff-Brennstoffen in einem begrenzten Maß lösbar sind und unter dem Einfluß von Hitze abgebaut werden, um Kupferoxyd au ergeben, ist das Zusetzen solcher Verbindungen zu Kohlenwasserstoff-Brennstoffen aus den bereits erläuterten Gründen unerwünscht, und es kann, da zur Erreichung des vollen Vorteils des Einflusses von Eupferoxyd eine geänderte Motorabstimmung bzw. -einstellung erforderlich sein kann, die Verwendung von Kupferverbindungen als Brennstoffzusätze in der Pr aid. s ungeeignet sein.

Ein alternativer Weg besteht darin, Kupferverbindungen direkt in den Ansaugleitungsteil des Motors einzuführen; dabei be- | steht jedoch das Problem, ein zuverlässiges und wenig aufwendiges Mittel für eine Abgabe von geringen Mengen solcher Verbindungen während des Motorlaufs zu finden. Die verwendeten Kupferverbindungen werden Feststoffe sein und müssen fein verteilt sein; es ist bekannt, daß die kontinuierliche Abgabe von sehr kleinen Mengen von fein verteilten Feststoffen starke Schwierigkeiten bereitet.

Erfindungsgemäß umfaßt das Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors ein Wärmeaustauscherelement, das den heißen, den Motor verlassenden Abgasen ausgesetzt werden und deren Wärme auf Kupfer oder eine kupferreiche Legierung übertragen kann,

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das bzw. die in Berührung mit einem Stron von o.vydiorondcn Gas εtc-lit, das ;Ln den Anso.ugleitungc-teil eintritt, wodurch

die
das Kupfer oder/lrapf erreiche Legierung auf cine co Ich c Temperatur während dec Betriebs des Kotors angehoben wird, daß eine nicht zusammenhängende Oxidschicht auf der Oberfläche des lipfcrs oder der Legierung gebildet und !artikel von dieser Schicht durch den Gasstrom mitgerissen- werden.

Kit diesen System wird das Prob lein der Einführung von Clioiai-· kali en in den Anseugleitungsteil überwunden, intern Kupferoxyd an Ort und Stelle langsam erzeugt wird, wobei des erzeugte O;:yd durch den Gasstrom selbst nitgorisr.'en und in den Ansaugleitungsteil des Motors geführt wird. Zusätzlich v;ird das frisch erzeugte Oxryd in Form von heißen Teilchen, die in einem heißen Gas geführt werden, eingeführt und cc kann infolgedessen, bei Vergas e r-An ^; c.ug system en, auf das Brennstoff/Luft-Gemisch sogar zu wirken beginnen, bevor es die Verbrennungskammer oder -kammern des Ilotors erreicht.

Es ist wichtig, daß das Kupfer oder die ku.pferreiche Legierung durch den Wärmeaustauscher auf eine genügende Temperatur angehoben wird, so daß eine nicht zusammenhängende O:;yd~ schicht darauf erzeugt wird, da andernfalls eine zusammenhängende passive Schicht entsteht, die nicht in das Ansaugleitung^ syst ein abgegeben wird und eine weitere Oxydation des Kupfers verhindert. In ähnlicher Weise muß dar Gasstrom frei von Verschmutzungen sein, die selbst unter den in dein Wärmeaustauscher erhaltenen Bedingungen auf dem Kupfer abgelagert würden oder eine zusammenhängende Schutzschicht bewii'ken wurden. Das oxydierende G;;s ist bevorzugt Luft, wobei ein Luftstrom durch den Wärmeaustauscher zu dem An-,Saugleitungssystem durch die Druckdifferenz hervorgerufen wird, die normalerweise zwischen dem Einlaßleitungsteil eines Verbrennungsmotors stromabwärts einer Drosselklappe

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und der umgebenden Atmosphäre besteht.

Die Erfindung ist primär für eine Anwendung bei hin- .und hergehenden Zwei-Takt- oder Vier-Takt-Motoren ebenso/bei Drehkolbenmotoren wie dem Wankelmotor gedacht, ob sie mit Benzin--, Flüssiggas-, Diesel- oder Kerosin-Brennstoff en laufen. Sie kann Jedoch ebenso bei Gasturbinen und Strahlmotoren angewendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht einer kombinierten Einlaß- und Auslaß-Rohrverzweigungsanordnung für einen Verbrennungsmotor von deren von dem Motor abgelegenen Seite,

Fig. ?_ eine Ansicht der gleichen Anordnung von deren nächst dem Motor gelegenen Seite,

E¹Ig. ⁷j einen Schnitt entlang Linie III in Fig. 1, in dem auch im Schnitt ein auf der Rohrverzweigung angebrachter Vergaser dargestellt ist,und

Pig. Ly eine Ansicht einer alternativen EOrm einer kombinierten Einlaß- und Auslaß-Rohrverzweigungsanordnung, die für einen Motor gedacht ist, der mit Kerosin oder einem Kerosin/Bonzin-G-emisch läuft.

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In der Zeichnung itrb die erfindungsgeiaäße Vorrichtung in Anwendung bei einem Ladecysteia bzw. Einströmest en bzw. Ansaugsystem einer Maschine bzw. eines Motors der Serie A der British Motor Corporation gezeigt, das nit einem einzigen S.U.-Instrument bzw.-Vergaser auegerüstet ist, das bzw. der bezüglich seiner Konstruktion und seiner Arbeitsweise nicht im einzelnen beschrieben wird. Der Vergaser weist eine Bohrung 4, in welche ein Steg bzw. eine Brücke 6 und ein Kolben 8 vorspringen, so daß ein variabler Choke bzw. eine variable Starterklappe gebildet wird, und ein Drosselventil bzw. eine Drosselklappe 10 an dem stromabwärtigen Ende der Bohrung auf. Der Kolben 8 trägt eine Nadel 12, die in eine in der Brücke 6 ■ angeordnete Düse 13 eintritt.

Das einzige geänderte Teil des Grundinstrumentes "bzw. Grundgerätes ist die Nadel 12, deren Profil geändert worden ist, um sowohl das Luft/Brennstoff-Verhältnis des dem Motor unter verschiedenen Laufbedingungen augeführten Gemisches einzustellen als auch Effekte zu kompensieren, die durch die nachfolgend beschriebene Änderung erzeugt werden.

Alternativ kann die Düsenbemessung verringert oder sowohl die Düse als auch die Nadel geändert werden. Ein Bundring 14 ist in die Vergaserbohrung zwischen die Starterklappe und die Drosselklappe 10 eingesetzt, der eine Abschrägung bzvj. Schrägkante 16 für eine freie Bewegung der Klappe aufweist: bei anderen Typen von Vergasermodellen "braucht diese Schrägkante nicht erforderlich sein. Bevorzugt ist ein zweiter Bundring bzw. eine zweite Manschette am Eingang in die Vergaserbohrung eingesetzt. In den vorliegenden Beispiel sind sie so dimensioniert, daß die ^uerschnxttsflache der Vergaserbohrung um etwa 20 % reduziert wird, je-

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doc¹! Icömion "bei unterschiedlichen Anlagen unterschiedliche Iroportionen als geeignet gefunden werden. Wie bei allen Einctellangen von Paranetex-n in "Vergas er anlagen können Experimente erforderlich sein, uia die optimalen Abnessun-Con der !Tadel und/oder der Düse zu finden.

Obgleich ein Vergaser des Typs mit variabler Starterklappe in den Beispiel beschrioben'ist, ist die Erfindung gleichfalls bei Vergasern des Type mit fester bsv. festgestellter Starterklappe und bei Hthrfach-Yeijasor-Anlcgen anwendbar, in weichet: Falle die Änderungen in bezug auf jede Starterklappe ausgeführt werden.

Der Bundring 14 ist von größerer Bedeutung als der Bundring 18$ dessen Einsetzung sich nicht in allen Anlagen als erforderlich oder praktikabel erweisen braucht.

Durch das Einsetzen des Bundrings 14 oder der Bundringe 14, v:ird ein merklicher Anstieg der Gasgeschwindigkeit durch den Choke bzw. die Starterklappe und somit eine Steigerung des Untei'drucks in diesem Bereich bewirkt, wobei die Erhöhung der. Brennstoffströmung, die andernfalls auftreten würde, durch die .Änderung in der Bemessung der Nadel 12 und/oder der Düse 13 verhindert ist.

Obgleich die erhöhte Gasgeschwindigkeit durch den Ohoke und den Bundring 14 herunter zu der Drosselklappe, im vorliegenden Beispiel begleitet von der erhöhten Geschwindigkeit der Brennstoffentladung durch die Düse 13 in den Choke, zu einer besseren Zerstäubung führt, die sich in der besseren Leistung des Motors selbst aufgrund einer besseren Gemischverteilung v/i ed er spiegelt, besteht ein wesentliches Merkmal der Erfindung in der Modifikation der Eohrverzweigung 20, die nachfolgend "beschrieben wird. Zu diesem Zweck ist eine Gas aus-. laßöffnung ^;22 in der Wand der Einlaßrohrverzweigung unmittel-

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bar gegenüber den Steiger bzw. Aufsatz 24 und zu diesem hin gerichtet vorgesehen, der den Plansch trägt,' an dem der Vergaser an dem Eintritt der Rohrverzweigung angebracht ist. Diese Öffnung, deren Beinessuno nicht von kritischer Bedeutung ist, befindet sich an dem Ende eines Rohres, das ein Kupferrohr 26 mit relativ großer Bohrung umfaßt, welches sich von dem Strahl bzw. der Düse durch einen Zweig einer Auslaßrohrverzweigung 28 und en seinem abgelegenen Ende durch die Wand der Rohrverzweigung 28 erstreckt zu einer Verbindung mit einem Rohr 36 nit relativ kleiner Bohrung, das van das Äußere der Rohrverzweigung 20 gewickelt und an dieses hart angelötet ist. Das Rohr 36 endet in einer Kappe bzw. einem Aufsatz 4-0 aus flexiblem Material, wobei diese Leitung an ihrem abgelegenen Ende geschlossen ist und eine Luftzumeßöffnung 72 aufweist. Es wurde gefunden, daß diese Anordnung das unerwünschte Zischgeräusch dämpft, das normalerweise mit der Rohrverzweigungs-Luft-Zuführung verbunden ist. Die Zumeßöffnung kann sehr klein sein, sie weist bevorzugt 0,4- bis 0,8 mm im Durchmesse auf für Motoren der Größe, wie sie üblicherweise in Privatwagen bzw. Personenwagen verwendet werden. Eine zu hohe Luftströmungsrate macht es unmöglich, einen guten Leerlauf für den Motor zu erreichen, und kann das Innere des Rohrs 26 übermäßig kühlen, während bei einer zu kleinen Rate die Oxydteilchen nicht mitgerissen werden. Die optimale Rate kann experimentell gefunden werden, es ist jedoch unwahrscheinlih, daß sie außerhalb des Bereiches von Luftströmungen liegt, die beispielsweise durch ein Ansaugen mit einem Verzweigungsrohr-Vakuum bzw. Ansaugvakuum durch eine Öffnung vorgesehen werden, die einen Durchmesser zwischen 0,2 und 3,0 mm aufweist.

Zusätzlich oder alternativ zu der bisher beschriebenen Modifikation können zusätzliche Kupferrohre vorgesehen worden, von denen sich jedes von einer Kappe bzw. einem Aufsatz 46

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rait einer Zumeßöffnung 48, ähnlich dem Aufsatz 40 und der öffnung 42, durch einen Arm der Jlus 1 aßrohrver zwei gung bzw. des .Abgassammelrohres 28 und in einen .Arm der Einlaßrohrverzwoigung bzw. des Ansagrohres 20 erstreckt, durch welches es zu einer Auslaßdüse ^O geht, die sich in eine Einlaßöffnung des Motors erstreckt, an die die Rohrverzweigung angepaßt ist. Die Zahl solcher Rohre 44 ist bevorzugt gleich der Anzahl von Armen des Ansaugrohres oder der Anzahl von Einlaßöffnungen, die der Motor anweist. Die Öffningen 48 weisen eine Abmessung in dem gleichen Bereich auf, wie er für die öffnung 42 vorgeschlagen ist. |

Bei laufendem Motor werden heiße Gase durch das .Abgassammelrohr abgeführt, das auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wird, während ein Unterdruck in dem Ansaugrohr erzeugt wird, der dazu neigt, Luft in das Rohr 36 durch die Zumeßöffnungen 42 und 48 in den Aufsätzen 40 und 46 zu ziehen. In dem Rohr 36, das sich in thermischem Kontakt mit den heißen Sammelrohr 28 befindet, wird die Luft erwärmt, die in das Rohr 26 verläuft, das sich auf einer sehr hohen Temperatur durch die Einwirkung der .Abgase auf dieses befindet. In gleicher Weise werden die durch die Rohre 44 verlaufenden Gase erhitzt, wo diese Rohre durch das Abgassammeirohr verlaufen. Die heiße Luft, die auf das heiße Kupfer einwirkt', oxydiert die Ober- f fläche des letzteren, um Kupferoxyd zu bilden, wobei die Temperatur der Teile der Kupferrohre, die durch das .Abgas erhitzt werden, dadurch auf eine derartige Temperatur angehoben werden, daß der gebildete Überzug nicht zusammenhängend ist. Der Luftstrom reißt infolgedessen Partikel von Kupferoxyd mit sich, die durch die Düse 22 in die Rohrverzweigung und durch die Düsen 50 in die Einlaßöffnungen und somit in den Motor getragen werden, wo sich eine Ablagerung von geringen Mengen von Kupferoxyd bildet, wenn der Motor läuft. Der Aufbau solcher Ablagerungen erfolgt

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stufenweise "bzw. allmählich, und geht normalerweise einher rait dem allmählichen Verschwinden jeglichex" vorhergehender Ablagerungen, die durch die Wirkung; des Kupfers gelöst au. werden scheinen. Somit v/erden die vollen Vorteile der Erfindung nicht unmittelbar erreicht und gehen andererseits. nicht unmittelbar verloren, wenn die modifizierte Rohrverzweigung durch eine nicht modifizierte Rohrverzweigung ersetzt werden sollte, da einige Zeit vergeht, bevor die Kupferoxydablageiningen in dem Motor zerstreut oder gedämpft bzw. abgetragen sind.

Beachtliche Variationen sind in der beschriebenen Anordnung möglich. So kann jegliches bekanntes Vergas er sy st em. verbindet v/erden; dabei ist es lediglich wünschenswert, dass die VergaserabStimmung bzw. -einstellung geändert wird, erstens, um die zusätzliche in die Rohrverzweigung eingeführte Luft zu kompensieren, und zweitens, um die Stärke des zugeführten G-emischs einzustellen, da es die Erfindung normalerweise möglich macht, einen befriedigenden Lauf bei schwächeren Gemischen zu erhalten, als sie normalerweise für einen "befriedigenden Lauf bei irgendeinem gegebenen Motor erforderlich sind.

Zweitens können die Wärmeaustauschanordnungen zur Onrydierung des Kupfers weitgehend variiert werden, wenn gewährleistet ist, daß ein Schutzfilm bzw. eine Schutzschicht, dio entweder eine Oxydation oder eine Verteilung des Oi.-yds verhindert, nicht gebildet v/ird. Somit ist eine gewöhnliche Vorwäris.-einrichtung bzw. ttberhitzte Stelle zwischen den Abgassasnelrohr und dem Ansaugrohr nicht befriedigend, selbst wenn sie aus Kupfer besteht, da sie mit einem Film bzw. einer Schicht von Ablagerungen bedeckt wird, die durch Zersetzung des Brennstoffs in dem der Rohrverzweigung zugeführten Gemisch gebildet werden, und darüberhinaus übermäßig durch Verdampfen des Brennstoffes und durch die angesaugte Kaltluft gekühlt wird

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uit Gem Ergebnis, da£ eine zugammenhängende Oxydschicht auf dem Kupfer gebildäb wird.

Die ob on beschriebene Jknordnung arbeitet unter der Voraussetzung zufriedenstellend, daß die Kupferrohre 26 und 44 in dem Abgas caianelrohr genügend nahe an den .^us laß öffnungen des Ilotors angeordnet sind, so daß die Temperatur der Abgase nicht zu stark gefallen ist, und unter der Voraussetzung, daß die Wandstärke des Rohres genügt, um diesem eine vernünftige Lebensdauer trotz der Erosion aufgrund der Chiydatioii, der es unterworfen ist, zu geben. Aufgrund " des Kontaktes des Rohres nit den Wänden der Eohrverzvjeigung on seinen Enden und der hohen Wärmeleitfähigkeit des Kupfers wird verhindert, daß das Kohr auf eine solche Temperatur aufgeheizt wird, daß das Kupfer schmilzt. Bei einer Variation dieser Anordnung ist das Rohr mit Kupfergaze oder anderen Kupfermaterial, das den freien Durchgang von Luft gestattet, gefüllt oder ausgekleidet, in welchem Fall es nicht erforderlich ist, daß das äußere Rohr aus Kupfer besteht. In diesem Pail kann Vorsorge für einen notwendig werdenden Austausch der Gaze getroffen werden. Jedoch ist bei diesen Modifikationen große Sorgfalt erforderlich, um zu gewährleisten, daß das Rohr nicht verstopft wird. Durch das Rohr 36 ist eine j Vorwärmung der dem Hohr 26 zugeführten Luft vorgesehen, so daß eine übermäßige Abkühlung des Kupfers vermieden wird. Dieses Rohr kann ebenfalls aus Kupfer bestehen, obgleich andere Materialien wie Stahl, die den vorkommenden Temperaturen widerstehen können, verwendet v/erden können. ■

Ein kleinerer ITachteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die Luftströmung durch das Rohr 26 von dem in ' ■ · dem Ansaugrohr existierenden Unterdruck abhängig ist, und wenn dieser Unterdruck auf einem niedrigen Pegel für lange , Zeitdauern gehalten wird, wie in dem Fall einer langen und

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ununterbrochenen Fahrt mit Höchstgeschwindigkeit unter Vollgarvbedingungen, kann es sein, daß Kupferc::yd nicht zu dem Kotor geliefert wird und vorhandene Ablagerungen verteilt werden, wan zu einem allmählichen Verlust der erfindungsgemäßen Vorteile führt. Erforderlichenfalls kann dice überwunden werden, indem Mittel vorgesehen werden, um Luft in das Rohr 26 zu pumpen; bevorzugt wird jedoch diese Komplikation wenn möglich vermieden.

Eine oder mehrere kleine Luftöffnungen können in dem Ansaugrohr vorgesehen werden, um eine feine Einstellung der Stärke des Gemisches zu ermöglichen, das im Leerlauf und bei Teillastbedingungen oder Bedingungen mit geschlossener Drosselklappe zugeführt wird. So kann eine kleine Luftöffnung bzw. Hebenluftöffnung 52 vorgesehen werden, um eine Überalleseinstellung der Stärke des in das Ansaugrohr eintretenden Gemischs vorzusehen, und es können Nebenluftöffnungen 5^L\- vorgesehen v/erden für eine individuelle Einstellung der Gemisch stärke in jedem Arm des Ansaugrohres. Bevorzugt werden die ITebonluftöffnungen durch mit öffnungen ausgebildete Aufsätze ähnlich dem Aufsatz 40 vorgesehen, die auf dem äußeren Ende &&svon Rohrstummein angebracht sind, die die Wand dec Ansaugrohrs 20 durchdringen. Die öffnungen in den Aufsätzen weisen Dimensionen in den gleichen Bereichen auf, wie sie für die öffnung 4-2 vorgeschlagen sind, sie sind jedoch im allgemeinen kleiner als die letztere öffnung.

Die oben beschriebene Ausführungsform der Erfindung ist für die Verwendung mit einem mit einem Vergaser ausgerüsteten Benzinmotor gedacht; sie ist jedoch ebenfalls bei Motoren anwendbar, die für die Verwendung von anderen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen ausgelegt sind. Zusätzlich ist es bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in bestimmten Fällen möglich, Brennstoffe von einem Typ zu verwenden, der

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sich von dem unterscheidet, für den der Motor ausgelegt ist. So ist es in vielen Fällen möglich, einen Benzinmotor mit Kerosin unter der Voraussetzung laufenzulassen, daß geeignet e Verdampfungsanordnungen vorgesehen sind, selbst wenn die Oktanbe-iaeasung von Kerosin weiter hinter der zurückbleibt, die normalerweise für Benzinmotoren erforderlich ist. Es kann vorteilhaft sein, abgaserhitzte Kupfer-Wärneaustauscherelenente in den Verdampfer einzusetzen, um einen Grad von katalytischer Zersetzung/des Brennstoffes vorzusehen, bevor dieser in den Motor eintritt. Eine Eohrverzweigungsanordnung für diesen Zweck wird in Verbindung mit I'ig. 4 beschrieben.

Ein Vergaser 102 ist mit einem Ansaugrohr 104 und somit mit Einlaßöffnungen 106 des nicht gezeigten Motors verbunden, während die Abgase von dem Motor von öffnungen 108 durch ein Abgas sanimelrohr ^¹IO verlaufen.

Der Vergaser ist ein üblicher Vergaser und umfaßt einen Körper, der eine Bohrung 112, eine Schwimmerkammer 114 und eine II; up t du se 116 bestimmt, die von der Schwimmerkammer zuführt und in einen Choke 1"8 entlädt. Der Durchgang von Luft durch die Bohrung 112 wird durch eine Drosselklappe 120 gesteuert. Weitere bekannte Merkmale des Vergasers "und der Rohrverzweigungon sind nicht dargestellt.

Brennstoff wird der Schwimmerkammer 114 durch eine Brennstoffleitung 122 zugeführt, die um einen Arm der Abgassammelleitung "10 gewickelt ist, um den Brennstoff vorzuwärmen. Der Botrag der Vorwärmung soll so eingestellt sein, daß das Erzeugen einer Dampfsperre vermieden ist. Der Vergaser arbei-, tet in der üblichen Weise, um ein Brennstoff/Luft-Gemisch geeigneter Stärke zu liefern, obgleich eine gewisse Verstellung der Vergasereinstellung, vorausgesetzt diese ist für Benzinbrennstoff eingestellt, erforderlich sein wird,

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um optimale Resultate zu erhalten. Bticpi^lcv.'cisc ict Verringerung des Choke-Durchmossers in. allgemeinen von Vorteil.

Zwischen dem Vergaser und dem Ansaugrohr "04 ict ein Sieb 124- eines Kupfergeflechts oder einer Ilapfergaze angeordnet, das beispielsweise eine Kc..schenbeiiiessung von ct'.;a "¹G pro ex (4-0 to the inch) auf v/eist; dieses Sieb unterstützt die Zerstäubung des Brennstoffs. Durch das Ansaugrohr: erstreckt sich ein Kupferrohr 134 mit relativ großem Durchmesser (beispielsweise eine Bohrung von etwa 1 cn (1/2 inch)), da*; cie zwei äußeren Arme des Abgassammeirohrs 110 verbindet. Dadurch wird ein Wärmeaustauscher vorgesehen, der zur Verdampfung von zumindest einigen der höher siedenden Bruchteile des Brennstoffes v/irksam ist.

Zusätzlich ist ein Kupferrohr 1J6 um das Abgassammelrolir "10 gewickelt und mit einem Kupferrohr "26 verbunden, das durch den Mittelarm des Sammelrohrs zu einer Öffnung 128 in der Wand des Ansaugrohrs unterhalb des Vergasers 102 verläuft. Eine Kupferablenkplatte I30 ist über der Öffnung angeordnet und wirkt, durch die aus der Öffnung austretende he-iße luft erhitzt, als ein zusätzlicher heißer Punkt bzw. eine zusätzliche überhitzte Stelle, An dem äußeren Ende des Kupferrohrs 136 befindet sich ein Strömungsbegrenzer ^32, der dazu dient, die Menge der in das Rohr 126 eintretenden Luft zu begrenzen, so daß diese im Vergleich mit der Menge des durch den Vergaser zu dem Ansaugrohr geführten Gemische klein ist. Ein Begrenzer mit einer 2 mm (I/I6 inch)-Öffnung wurde als geeignet gefunden, jedoch können Experimente mit Öffnungen in dem für die Öffnung 4-2 vorgesehenen Bereich gemacht werden. Die durch das Rohr verlaufende Luft wird durch Wärmeübertragung von dem Abgassammeirohr und in dem letzten, durch das Sammelrohr verlaufenden Teil direkt durch die Abgase selbst erhitzt. Das Innere des Rohres in diesem Teil wird durch die

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dort hindurchgehende Luft oc-ydiert, wobei die erzeugte Cbryd-

schicht nicht zusammenhängend ist aufgrund der hohen Temperatur des Rohrs. Soiuit uerden kleine Mengen von Xupferos^d von der luft mitgerissen und gehen in das Motor-Ansaugsystem und GOüiit in die Verbrennungskammern des Ho to rs, wobei aufgrund des katalytischen Effektes des Oxyds die Verbrennung des Brennstoffs modifiziert wird und die Maschine zufriedenstellend arbeiten kann. Tatsächlich ist in einigen Fällen eine bessere Leistung bzw. eine besseres Leistungsverhalten bei Verwendung von KeroEinbrennstoff bei dem gleichen Hotor als bei der Verwendung von Benzinbrennstoff unter ~ |

Benutzung seines ursprünglichen Ansaugsystems beobachtet vjorden.

Das Eohr 134- wird durch die dort hindurchgehenden Abgase erhitzt und wirkt als ein Verdampfer für das durch die Rohrverzweigung "ICW- verlaufende Gemisch. Das Sieb 124- unterstützt de Zerstäubung des Brennstoffgehaltes des Gemische, und wenn ein Benzin/Kerosin-Gemisch als Brennstoff verwendet wird, die Verdampfung der niedriger siedenden Bestandteile des Benzins während des Starts, so daß der Motor mit dem gleichen Brennstoff gestartet werden kann und keine Vorsorge für den Start des Motors mit Benzin getroffen werden braucht, wie es normalerweise bei Motoren erforderlich ist, die mit Kerosin ™ laufen. Wenn Kerosin als Brennstoff ohne jegliche Zumischung von Benzin verwendet wird, dann sind zusätzliche Mittel erforderlich, um eine anfängliche Verdampfung des Kerosins zu erhalten, bevor der Motor warm geworden ist. Beispielsweise kann ein zusätzliches Kupferrohr durch die Rohrverzweigung parallel zu dem Eohr 134- geführt werden, das elektrisch während des Starts vorgeheizt wird.

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Beachtliche Variationen sind bei der "beschriebenen Anordnung möglich, wie es im Zusammenhang mit der ersten beschriebenen Ausführungsform erwähnt worden ist.

In bestimmten Fällen kann es wünschenswert sein, das Loidpres-sionsverhältnis des Motors etwas herabzusetzen. Dies kann durch Einsetzen einer zusätzlichen Dichtung bzw. eines zusätzlichen Dichtungsringes, beispielsweise aus etwa 1 mm starkem (1/8") Aluminiumblech unter den Zylinderkopf des Hotors erreicht werden.

Während die Verwendung von Hupferteilen angegeben worden ist, um den erforderlichen Kupferoxydkatalysator vorzusehen, können ebenfalls Hupferlegierungen verx;endet werden; jedoch ist es bei Legierungen von Bedeutung, daß diese bei verlängerter Erhitzung keine Änderungen erfahren, aufgrund deren sie körperlich unfähig werden, jegliche erforderliche mechanische Funktion aufrechtzuerhalten. So tendiert Messing dazu, sich solchermaßen zu verschlechtern.

Als eine weitere Variation kann es, anstatt Luft als ein oxydierendes Gas zu verwenden, bevorzugt sein, lufthaltigen überhitzten Dampf oder ein Gemisch von Luft und überhitztem Dampf zu verwenden; der Dampf kann erzeug_t werden, indem man gesteuerte Mengen von Wasser in die Rohre 36 oder 136 eintreten läßt.

Die in den Motor eingeführten Mengen von Kupferzusammensetzungen sind notwendigerweise extrem gering, da sie durch eine langsame Oxydation der Kupferrohre geliefert werden. Vorteilhafterweise gestattet die Erfindung die Benutzung von unverbleitem Benzin, so daß anstelle der vergleichsweise hohen Menge von giftigen Bleizusammensetzungen, die von Motoren ausgestoßen werden, die mit verbleitem Benzin laufen, nur äußerst geringe Mengen von Kupferzusamiuen-

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Setzungen ausgestoßen werden. Darüberhinaus können KupferzusaninienEetzungen, die durch den Motor in das Ausp£fsystem dos !Fahrzeugs verlaufen, sich weiterhin vorteilhaft bei der Kctalysierung der Verbrennung von jeglichen, den Motor verlassenden, unverbrannten Restbestandteilen auswirken. Die Einführung von erhitzter Luft in das Ansaugrohr oder die Ansaugöffnungen, die bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ■erfolgt, kann selbst teiliveise für die erreichten Ergebnisse verantwortlich sein.

- Patentansprüche 109830/1283

Claims

Patentansprüche

Rohrverzweigungssystem, bzw. Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor mit einem Wänaeaustauschereleiuent, das den heißen, den Motor verlassenden Abgasen ausgesetzt v/erden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme aus tauscher (?C) die Hitze der Abgase auf Kupfer oder eine kupferreiche Legierung übertragen kann, des bzw. die in Berührung lait einer Strömung von oxydierenden Gas besteht, das in die Ansaugleitung des Motors durch eine öffnung (22) eintritt, wodurch das Eupfer oder die kupferreiche Legierung während des Betriebs des Motors auf eine solche Temperatur angehoben wird, daß eine nicht zusammenhängende Chrydschicht auf der Oberfläche des Kupfers oder der Legierung gebildet und Teilchen von dieser Schicht durch den Gasstrom mitgerissen werden.
2.Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oxydierende Gas Luft enthält.
3· Ansaugsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas belüfteten überhitzten Drupf enthält.
4-. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeaustauscherelement ein Kupferrohr ist.
5· Ansaugsystem nach Anspruch 4-, dadurch gekennzei c h n e t, daß der Strom von oxydierendem Gas durch das Rohr in eine Ansaugrohrverzweigung bzw. ein Ansaugrohr (20) eingeführt wird und daß das Rohr durch eine Abgasrohrverzweigung tzw. ein Abgassammelrohr (28) eines Motors geführt wird, an den das System angepaßt ist.

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6. Ansaugsystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zur Beschränkung der Luftströmung durch das Rohr auf einen Pegel, der zu allen Zeiten klein im Vergleich zu der Cresamtgasströmung durch das Ansaugsystem ist.
7. Ansaugsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (26, 36) vorgesehen ist, in das an einem Ende (42) atmosphärische Luft eintritt, daß das andere Ende des Rohrs eine öffnung (22) aufxieist, die in den Einlaß- bzw. Ansaugteil des Motors öffnet, v/ie er durch das Ansaugrohr (20) oder die EinlaC- bzw. Ansaugöffnungen eines Motors, an den das System angepaßt ist, bestimmt ist, daß ein Zv/ischenteil (26) des Rohres durch das Abgassammeirohr (28) verläuft, so daß es den heißen Abgasen von einem Motor, an den das Sammelrohr angepaßt ist, ausgesetzt ist, daß das Rohr aus Kupfer besteht oder mit Kupfermaterial, das den freien Durchgang von Luft gestattet, ausgefüllt oder ausgekleidet ist und daß Mittel (40) vorgesehen sind zur Begrenzung der Luftströmung durch das Rohr auf einen Pegel, der niedrig genug ist, so daß das Ansaugsystem eines Motors, an den das System angepaßt ist, richtig arbeitet, jedoch hoch genug ist, so daß Eupferoxydpartikel, die mit dem den Abgasen ausgesetzten Teil des Rohres gebildet werden, mitgerissen werden.
8. Ansaugsystem nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von zusätzlichen Rohren (44) vorgesehen ist.
9. Ansaugsystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (36) des oder zumindest eines der Rohre stromaufwärts des den Abgasen ausgesetzten Teiles um das Abgassammelrohr (28) gewickelt ist für eine Vorwärmung der dort hindurchgehenden Luft.

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0. Ans auc cystein nach einoLi de:? Ansprüche 7 "bis Q₅ dadurch £ "e k e η η s ei c h η c t, daß das odor ztu .inücst eine c der Rohre in einer Cffnung (22) in- der'Vend dec Ansaugrohres angrenzend εη den Eintritt (^!-) doc L.ust^rui endet.

1. ^jase.Uo'sjT-cteiu nach Ansprucli 8, dadurch c ^e ^ ^{e n n} ~ zeichnet, daß die zusätzlichen Rohre (.'-'A) in Öffnim^en (50) enden,, die eich in jede der Ancav^öff nun^en eines Ilotors, an den das Jyntem anccpa erstrecken.

ist

2. iinsaug syst ein nach einen der -Ansprüche 7 tic TI, dcdurcli ge kenn zeichnet, da" das R-'hr oder die I^'i (26, 36) Jeweils einen Strömungsbejjrenzer ('!-2, A-C) i..it einer Gtrenungskapazität aufweisen, die einer üffiuuirj ve η 0,2 "bis >,C ^an Durchmesser äquivalent ist.

au2s^^r.cteci nach einen, der Anspruch:: 7 "bis "2, üYdurca tjelzennzeichnet, daß der Otr'.'r.Ain^L'be^r-xn.i'it..·· eine Cffnung (42, ^Z!-C) -it einer- Durchr^esscr vou 0,^h- b:i s

j.'jicaugsvsteLi naoh Einspruch ^J, dadurch j e 1: e η η -· ζ ei c h η c t, daß die Öffn-Ji^j in einer Γ..: ρ ρ >■ 1::jv;. einejn lufsats (^:C, -Ί-6) a;;.s fle:-:ible^ Ilctcrial veraschen ist, eic das äußere Dude do;: Rolirs abschließt.

Ansaugsysteu nach einera der Ansprüche- 7 bis 14-, dadurch gekennzeichnet, daß das *uisaur;rohr eine oder mehrere zusätzliche kleine Luft-Öffnungen bzv;. llebenluftöffnungen (52, 54) aufweist.

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-ιjigCUGf.-yLitc).i nach ei neu tier —iir:pr^riche 7 "ΌΊ? '\y &it einen Vargaser an seinen Eintritt, der eine Bohning uit einen Choice b"VT, einer GtartorLlappc und einer Drosselklappe aufweist, dad'i-ii-cli gekennzeichnet, daß in den Vergaser im P;.ßsitz ein Bundring (14) sv;isehen deia Choice laid der Drosselklappe eingesetzt ist, wodurch der Querschnitt der Bohrung in diesem Bereich reduziert wird.

Ί7--"²¹SaU[JSyStem nach ijasprucii 16, dadurch g e k e η η s ei c h η e t, dal;, der Bundring (14) den Querschnitt

der Bohrung uii etv;a 20 % reduziert. "

1C. Ansaugsystem nach Anspruch 16 oder 17 j dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer ähnlicher Bundring (IC) loraittelbar stromaufuH:otr. von den Choke vorgesehen ist.

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