DE2304793A1

DE2304793A1 - EXHAUST GAS DETOXIFICATION SYSTEM FOR VEHICLE GASOLINE ENGINES (TURBULENCE DETOXIFIER)

Info

Publication number: DE2304793A1
Application number: DE19732304793
Authority: DE
Inventors: Jun German Gresser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1973-02-01
Publication date: 1974-08-08

Description

Betreff: Patentanmeldung für Äbgasentgiftungsanlage für Kfz-Otto-Motoren (Turbulenzentgifter) Die vorliegende Erfindung,die ich zum Patent anmelde, betrifft ein Gerät,das geeignet ist,die giftigen Bestandteile der Ottomotorenabgase weitgehend zu eliminieren bzw.am Entstehen zu hindern.Subject: Patent application for exhaust gas detoxification system for motor vehicle Otto engines (Turbulence detoxifier) The present invention, for which I am applying for a patent, relates a device that is capable of removing the toxic components of gasoline engine exhaust gases to a large extent to be eliminated or prevented from arising.

Flüssiger Trnrraftstoff für die heutzutage üblichen Kfz.-Verbrennungsmotoren muß,um mit dem Sauerstoff der ruft ein geeignetes,zündfähiges Gemisch zu bilden,fein zerstçubt,d.n. vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeführt und mit der atmosphärischen Luft im Volumenverhälinis 1:14 vermischt werden.Liquid petrol for today's common internal combustion engines must, in order to form a suitable, ignitable mixture with the oxygen that is calling, fine atomized, d.n. transferred from the liquid to the gaseous state and with the atmospheric air in a volume ratio of 1:14.

Diese systembedingt notwendige Vermischung geschieht bei den Ottomotoren bekanntlich mittels Vergasern oder Kraftstoffeinspritzungssystemen, in allerdings bisher unzureichendem Maße, denn die Kraftstoff-und sauerstoffmoleküle müssen eng beeinanderliegen um bei der Verbrennung möglichst vollständig ausgenützt,d.h.schadstofffrei verbrannt werden zu können.This system-related mixing takes place in gasoline engines known to be by means of carburetors or fuel injection systems, however previously insufficient, because the fuel and oxygen molecules must be tight lie next to each other in order to be used as completely as possible during the incineration, i.e. free of pollutants to be burned.

Bei einer vollkommenen Verbrennung des Kraftstoff-Tuftgemisches Vr\xrden die Abgase lediglich aus den ungiftigen Bestandteilen Kohlendioxyd,Wasserdampf,Stickstoff und Sauerstoff bestehen.With a complete combustion of the fuel-tuft mixture Vr \ xrden the exhaust gases only consist of the non-toxic components carbon dioxide, water vapor and nitrogen and oxygen exist.

In der Praxis verläuft die Verbrennung in den Ottomotoren aber mehr oder weniger unvollkommen,daher enthalten Patentanmeldung "Turbulenzentgifter"v.G.Gresser Würzburg die Abgase neben den o.g.Stoffen auch hochgiftige Bestandteile wie unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe,Kohlenmomoxyd, carcinogene Stickoxyde, Teer usw.In practice, however, the combustion in gasoline engines is more extensive or less imperfect, therefore included Patent application "Turbulenzentgifter" v.G.Gresser Würzburg, the exhaust gases in addition to the above-mentioned substances also contain highly toxic components such as incomplete burned hydrocarbons, carbon monoxide, carcinogenic nitrogen oxides, tar, etc.

Der Hauptgrund der unvollständigen Verbrennung des rkraftstoff-IJuft-Gemisches ist dessen unvollständige Vermischung, die molekularmäßig erfolgen müßte,verursacht durch die ungenügende Umwandlung des flüssigen Kraftstoffes in dessen gasförmigen Aggregatzustands.Das heißt, der Kraftstoff gelangt zum Teil noch als kleine flüssige Tröpfchen und nicht gasförmig in den Brennraum,wodurch er unvollständig verbrennt,mit den o.g.Auswirkungen.The main reason for the incomplete combustion of the fuel-air mixture is its incomplete mixing, which would have to take place in molecular terms due to the insufficient conversion of the liquid fuel into its gaseous fuel In other words, some of the fuel still arrives as a small liquid Droplets and not gaseous in the combustion chamber, whereby it burns incompletely, with the effects mentioned above.

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät,das geeignet ist,Otto-Motoren den heutigen dringenden Erfordernissen des Umweltschutzes insofern anzupassen, als es die genannten Schadstoffe in den Abgasen auf relativ billige und zuverlässige reise fast vollständig eliminiert,bzw deren Entstehung verhindert.The present invention relates to a device that is suitable for Otto engines to adapt to today's urgent requirements of environmental protection insofar as it the said pollutants in the exhaust gases on relatively cheap and reliable trip almost completely eliminated or prevented from occurring.

Dies wird bewirkt durch eine verbesserte Verbrennung infolge einer intensiven Vergasung und Vermischung des Kraftstoff-Luft-Gemisches.Nebenbei wird dadurch noch der Wirkungsgrad des Motors erhöht,da die Kraftstoffenergie besser genutzt wird,woraus bei gleicher Leistung abgabe ein niedrigerer Kraftstoffverbrauch resultiert.This is caused by improved combustion as a result of a intensive gasification and mixing of the fuel-air mixture this still increases the efficiency of the engine, since the fuel energy is better is used, resulting in lower fuel consumption with the same power output results.

Weiterhin war erfindungsgemäß zu lösen,wie diese intensive Vermischung zu verwirklichen sei,ohne die Leistungsabgabe des Motors durch erhöhten Yliderstand in den Saugkanälen zu beeinträchtigen.Diese bei allen bisher bekannten Äbgasentgiftungsanlagen nroblematische Frage der durch sie verursachten Leistungseinbuße und des dadurch wiederum erhöhten Schadstoffausstoßes ist in der vorliegenden Erfindung auf einfache,wirkungsvolle Weise gelöst worden.Furthermore, according to the invention, how this intensive mixing had to be solved to be realized without the power output of the engine through increased Yliderstand in the suction ducts, which is the case with all previously known exhaust gas detoxification systems Problematic question of the performance degradation caused by them and the resulting in turn, increased pollutant emissions is simple, effective in the present invention Way has been resolved.

Patentanmeldung "Turbulenzentgifter" v.G,Gresser Würzburg Die Vorteile des Turbulenzentgifters gegenüber den bislang bekannten Abgasentgiftungssystemen sind: Geringes Gewicht Leichter Einbau Nachrüstmöglichkeit Preisgünstigkeit Wartungsfreiheit Wirkungsgr.dverbesserung Wirkungsvolle Schadstoffanteilverringerung.Patent application "Turbulenzentgifter" v.G, Gresser Würzburg The advantages of the turbulence detoxifier compared to the previously known exhaust gas detoxification systems are: low weight easy installation retrofitting option low cost maintenance-free Effective improvement Effective reduction in the proportion of pollutants.

Fig.l bis 4 zeigen prinzipmäßig zwei grundsätzliche Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei Fig.1 und 2 die mechanische Turbulenzkammer mit Turbulenzstäben,Fig. 3 und 4 die Luft-Turbulenzkammer mit diversen Düsen für Turbulenz strahlen zeigen.Fig.l to 4 show in principle two basic embodiments of the invention, wherein Fig. 1 and 2 show the mechanical turbulence chamber with turbulence rods, Fig. 3 and 4 show the air turbulence chamber with various nozzles for turbulence jets.

Hierin ist genannt:Zylinderkopf l,Saugrohr 2,Turbulenzkammer 3,Vergaser 4,Turbulenzstäbe 5,Turbulenzkammerwandung 6,Flanschverschraubung 7,Druckkammerwandung 8, Druckkammer 9,Turbulenzstrahldüse 10,Zuleitung 11, Druckregelventil 12,Gaspresser 13,Rückschlagventil 14.The following is named here: cylinder head 1, intake manifold 2, turbulence chamber 3, carburetor 4, turbulence rods 5, turbulence chamber wall 6, flange screw connection 7, pressure chamber wall 8, pressure chamber 9, turbulence jet nozzle 10, supply line 11, pressure control valve 12, gas presser 13, check valve 14.

Än einer, den Erfordernissen entsprechender,geeigneter Stelle zwischen dem Vergaser 4 und dem Zylinderkopf 1 des Motors wird in das Saugrohr 2 eine Turbulenzkammer 3 eingebaut,die den gewünschten Vermischungseffekt des Kraftstoff-Luft-Gemisches bewirkt.At a suitable place between the carburetor 4 and the cylinder head 1 of the engine becomes a turbulence chamber in the intake manifold 2 3 built in, the desired mixing effect of the fuel-air mixture causes.

Diese Turbulenzkammer 3 ist in einer Grundbauform ein aus einem geeigneten Material wie z.B.Metall,Gummi,Kunststoffe oder gemischte Wie stoffe gefertigtes Stück im Saugrohr 2 ,das entsprechend den Erfordernissen eine mehr oder weniger große Anzahl feiner, elastischer Turbulenzstäbe 5 aus benzin-und temperaturbeständigem Material enthält,die in bestimmten, dif-erenten ibständen in die Turbulenzkammerwandung 6 eingegossen oder auf andere geeignete leise eingebracht sind.This turbulence chamber 3 is a basic design from a suitable one Material such as metal, rubber, plastics or mixed materials Piece in the suction pipe 2, depending on the requirements a more or less large number of fine, elastic turbulence rods 5 made of gasoline and temperature resistant Contains material, which in certain, different ibstands in the turbulence chamber wall 6 are poured in or placed on other suitable quietly.

Patent a nmeldung" Turbulenzentgifter"v . G . G res s e r Würzburg Das Kraftstoff-Luft-Gemisch,das von Vergaser 4 kommend durch die Saugrohre 2 den Motorverbrennungsräumen zugeführt wird,ist hauptsächlich eine laminare(gleichförmige), turbulenzarme Gasströmung.Lediglich an den Wandungen der Saugrohre 2 ist eine dünne Schicht Reibungsturbule-nz.Diese laminare Gasströmung wird in den Automobil-Fabriken fertigungstechnisch im Interesse guter Gasfüllung (Leistung) des Motors sogar noch weitgehend durch Feinbearbeitung der Saugrohre und Kanäle gefördert.Patent application "Turbulenzentgifter" v. G. G res s e r Würzburg The fuel-air mixture coming from the carburetor 4 through the intake manifolds 2 Engine combustion chambers is mainly a laminar (uniform), Low-turbulence gas flow. Only on the walls of the suction pipes 2 is there a thin Layer of friction turbulence. This laminar gas flow is used in automobile factories From a manufacturing point of view, in the interests of good gas filling (performance) of the engine, even largely promoted by fine machining of the intake manifolds and ducts.

In einer laminaren Gasströmung bewegen sich die verschiedenen Strömungsteilchen auf geraden,regelmäßigen Bahnen stromab,ohne daß sich verschiedene Schichten des Mediums merklich mischen.Solch eine laminare Strömung ist geradezu eine stationäre Strömung,in dem Sinne, daß jedes Strö'mungsteilchen,das an einem bestimmten Raumpunkt vorbeistreicht,dort die genau gleiche Geschwindigkeit und Strömungsrichtung besitzt wie alle anderen vorausgehenden und folgenden Teilchen.Eine Vermischung Verschiedener Strömungsschichten und Teilchen ist dabei äußerst gering.The various flow particles move in a laminar gas flow on straight, regular tracks downstream, without different layers of the The medium mix noticeably. Such a laminar flow is practically stationary Flow, in the sense that every flow particle that occurs at a certain point in space sweeps past, has exactly the same speed and flow direction there like all other preceding and following particles; a mixture of different things Flow layers and particles is extremely small.

Im Gegensatz hierzu ist bei einer turbulenten Strömung der durchschnittlichen Bewegung des Strömungsmediums eine unregelmäßige und rein zufällige Störbewegung überlagert.Dies bedeutet,dß die diversen Strömungsteilchen sowohl in Geschwindigkeit als auch in ihrer Bewegungsrichtung sehr different und zum Teil auch konträr sich bewegen. Damit ist eine Durchmischung und ein beträchtlicher Massenaustausch auf molekularer Ebene zwischen verschiedenen Stro.mungsschichten und der durchschnittlichen Bewegung durch molekulare Impulsstöße gegeben. Patentanmeldung "Turbulenzentgifter" v.G.Gresser Würzburg Die oben beschriebene laminare Gasströmung (Kraftstoff-Luft-Gemisch) in den Saugrohren 2 wird nun erfindungsgemäß in den Turbulenzkammern 3 durch geeignete Mittel (z.B.Mechanische Turbulenzstäbe,gasförmige Turbulenzstrahlen) in eine turbulente Strömung mit hohem Durchmischungseffekt verwandelt.Dies geschieht durch geei¢-net @usgelegte mechanischo Reibung der Gasmoleküle an den Turbulenzstäben 5 oder durch gasförmige Durchwirbelung des laminaren tCraftstoff-Buft-Gemisches infolge Impulsübertragung der bewegten Luftmoleküle der eingeblasenen Turbulenzstrahlen.Die dadurch hervorgerufenen starken Gasturbulenzen bewirken die intensive,molekularmäßige Vermischung der Kraftstoff-mit den Luftmolekülen.In contrast, with a turbulent flow, the average is Movement of the flow medium is an irregular and purely random disturbance movement This means that the various flow particles both in speed as well as very different in their direction of movement and partly also contrary to each other move. This results in a thorough mixing and a considerable mass exchange molecular level between different flow layers and the average Movement given by molecular impulses. Patent application "Turbulenzentgifter" v.G.Gresser Würzburg The laminar gas flow described above (fuel-air mixture) in the suction pipes 2 is now according to the invention in the turbulence chambers 3 by suitable Means (e.g. mechanical turbulence rods, gaseous turbulence jets) into a turbulent Flow is transformed with a high mixing effect. This is done by geei ¢ -net @ Applied mechanical friction of the gas molecules on the turbulence rods 5 or by gaseous turbulence of the laminar t-fuel-buft mixture as a result of impulse transmission of the moving air molecules of the injected turbulence jets strong gas turbulence cause the intensive, molecular mixing of the fuel with the air molecules.

Daraus ergibt sich die nahezu schadstoffreie Verbrennung, die sich auch insbesondere in den kritischen, extrem schadstoffemittierenden niedrigen Motordrehzahlen positiv auswirkt.Denn normalerweise sind hierbei die Schadstoffanteile besonders hoch,da die relativ langsame Gasströmung in den Saugkanälen 2 bei niedriger Drehzahl eine besonders schlechte Verbrennung infolge noch schlechterer Vermischung des Kraftstoff-Luft-Gemisches verursacht.This results in the almost pollutant-free combustion, which especially in the critical, extremely pollutant-emitting low engine speeds has a positive effect, because normally the pollutant levels are special high, because the relatively slow gas flow in the suction channels 2 at low speed particularly poor combustion as a result of even poorer mixing of the fuel-air mixture caused.

Eine Leistungseinbuße des Motors infolge erhöhten Saugwiderstandes durch die Gasturbulenzen wird durch folgende Maßnahmen weitgehend vermieden: Bei steigender Motordrehzahl und dadurch steigender Gasgeschwindigkeit in den Saugrohren 2 legen sich die Turbulenzstäbe 5 aufgrund ihrer Elastizität durch den Gasdruck immer mehr um, bis sie schließlich an der Wandung anliegen und dadurch keinen nennenswerten Füllungewiderstand mehr bieten.Bei der Luft-Turbulenzkammer kann die Stärke der Turbulenzgasstrahlen durch geeignete Mittel, mie mechanische oder elektronische Druckregler gesteuert werden,wodurch der Leistungsabfall durch erhöhten S@@g widerstand sich ausgleichen bzw weitgehend verhind@rn läßt.A performance loss of the motor due to increased suction resistance by the gas turbulence is largely avoided by the following measures: At increasing engine speed and thus increasing gas velocity in the intake manifolds 2, the turbulence rods 5 lie due to their elasticity due to the gas pressure more and more until they finally rest against the wall and therefore not worth mentioning Provide more filling resistance. In the case of the air turbulence chamber, the strength of the Turbulent gas jets by suitable means, including mechanical or electronic means Pressure regulators can be controlled, whereby the drop in performance due to increased S @@ g resistance can be compensated or largely prevented.

Patentanmeldung "Turbulenzentgifter" v.G.Gresser Würzburg Patentansprüche: 1. Abgasentgiftungseinrichtung (Turbulenzentgifter) für Otto-Motoren,deren Brennstoff(Kraftstoff-Luft-Gemisch) durch Vergaser oder Saugrohreinspritzungsanlagen aufbereitet wird,mittels der die angesaugte Luft und der Kraftstoff optimal vermischt und aus diesem Grunde besser verbrannt werden,woraus ein minimaler Anteil schädlicher Bestandteile in den Verbrennungsrüc1rständen resultiert,dadurch gekennzeichnet,daß in das Saugrohr (2) zwischen dem Vergaser (4) bzw der Kraftstoffeinspritzdüse (4a) und den Zylinderkopf (1) des Motors eine Turbulenzkammer (3) in geeigneter Weise eingebaut wird'bestehend aus einer mehr oder weniger großen Anzahl elastisch gelagerter oder selbst teilweise oder ganz elastischer,geeignet dimensionierter Turbulenzstäbe (5) aus geeignetem,benzin-und wärmebeständigem Material (z.B.Patent application "Turbulenzentgifter" v.G.Gresser Würzburg Patent claims: 1. Exhaust gas detoxification device (turbulence detoxifier) for gasoline engines, their fuel (fuel-air mixture) is processed by carburetors or manifold injection systems, by means of which the sucked air and fuel are optimally mixed and therefore better are incinerated, resulting in a minimal amount of harmful components in the combustion residues results, characterized in that in the suction pipe (2) between the carburetor (4) or the fuel injection nozzle (4a) and the cylinder head (1) of the engine Turbulence chamber (3) is installed in a suitable manner, consisting of one more or less large number of elastically mounted or even partially or completely elastic, suitably dimensioned turbulence rods (5) made of suitable gasoline and heat-resistant material (e.g.

Metalle,Kunststoffe,Glasfasern,gemischter Werkstoffe, oder andere geeignete Materialien) die in das Saugrohr (2) in Anzahl und Anordnung nach Bedarf eingebracht sind(z.B.einzelne oder mehrfache,in beliebigem Winkel radiale oder so rasche Anordnung). Metals, plastics, fiberglass, mixed materials, or others suitable materials) in the suction tube (2) in number and arrangement as required are introduced (e.g. single or multiple, radial at any angle or so rapid arrangement).

2.) Vorrichtung nach Anspruch l,dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzstäbe (5) unterschiedliche Länge aufweisen.2.) Device according to claim l, characterized in that the turbulence rods (5) have different lengths.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzstäbe (5) direkt in die Saugrohre (2) eingegossen oder gepreßt sind.3.) Device according to claim 1 and 2, characterized in that the turbulence rods (5) are cast or pressed directly into the suction pipes (2).

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzkammer (3) in Form eines Zwischenflansches aus geeignetem Material bestehend,zwischen Vergaser (4) bzw Einspritzdüse (4a) und dem Zylinderkopf(l) an das Saugrohr (2) angeflanscht wird.4.) Device according to claim 1 and 2, characterized in that the turbulence chamber (3) in the form of an intermediate flange made of suitable material existing, between the carburetor (4) or injection nozzle (4a) and the cylinder head (l) the suction pipe (2) is flanged on.

Claims

Patent application "Turbulenzentgifter" v.G.Gresser Würzburg

Claims (continued) 5.) Device according to claim 4, characterized characterized in that the turbulence chamber (3) consists entirely or partially of a gasoline and heat-resistant material that has elastic properties (e.g. rubber, plastics, mixed Materials and the like).

6.) Device according to claim 1, 2 and 5, characterized in that the turbulence chamber (3) is designed as a piece of pipe made of suitable material consisting, pressed into the intake manifold (2) of the engine, pushed in, screwed in.

7.) Apparatus according to claim l with 6, characterized in that the Turbulence chamber (3) is designed differently according to the requirements and by means of other mechanical parts (e.g. shape, arrangement, dimension the turbulence rods (5)), the flow turbulence according to the invention in the suction pipes (2) generated.

8.) Device in particular according to claim 1, soie 3, 4 and 5, thereby characterized in that the turbulence excitation - the gas flow (fuel-air mixture) in the suction pipe (2) by means other than mechanical-molecular friction turbulence caused by turbulence rods (5), but by molecular momentum transfer as a result of radial or any inclined or spherical blowing of the requirements appropriately compressed suitable gases (turbulence jets (5a)) preferably atmospheric air, into the turbulence chamber (3), from any of the requirements appropriate number of suitably designed and arranged turbulence nozzles (10), by means of corresponding gas presser (13).

Patent application "Turbulenzentgifter" v.G.Gresser Würzburg 9.) Device according to claim 1 and in particular 8, characterized in that the turbulence nozzles (10) are designed as bores in the suction pipes (2) or turbulence chamber (3).

lO.) Device according to claim 1 and in particular 8, characterized in that the turbulence nozzles (10) individually with separate feed lines (1L) into the turbulence chamber (3) or the suction pipes (2) are screwed in or pressed.

ll.) Device according to claim 1 and in particular 8, as well as 9 and 10, thereby characterized in that the turbulence jets (5a) by means of a common pressure chamber (9) are distributed through the turbulence nozzles (10).

12.) Device according to claim 1 and in particular 8, and 9 with ll, thereby characterized in that instead of a conventional gas compressor (13) an exhaust gas turbine is used.

13.) Device according to claim 8, characterized in that the Turbulence nozzles (10) have different bore diameters.

14.) Apparatus according to claim 1 and 8 with 13, characterized in that suitably designed check valves (14) and control valves (12) the different, respectively The required gas pressures of the turbulence jets (5a) are regulated by means of mechanical or electronic switching regulator.

Enclosures: 2 sheets of drawings naming the inventor L e e r s e i t e