DE2324741A1

DE2324741A1 - Brennkraftmaschine mit einer vorrichtung zur verminderung der schaedlichen abgasbestandteile

Info

Publication number: DE2324741A1
Application number: DE2324741A
Authority: DE
Inventors: Hajime Ariga; Yasunari Hoshino; Susumu Hozumi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1972-05-16
Filing date: 1973-05-16
Publication date: 1973-12-06
Also published as: GB1426808A; FR2185296A5

Description

6479 OVLlLA

NISSAN MOTOR COMPANY, LIMITED No. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Verminderung der schädlichen Abgasbestandteile

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Verminderung der schädlichen Abgasbestandteile, insbesondere eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, in dem wenigstens eine Einlaßöffnung und wenigstens eine Auslaßöffnung sowie wenigstens ein relativ zu dem Gehäuse beweg bar gelagerter Kolben angeordnet sind, und die mit wenigstens einem Arbeitsraum versehen ist, in welchem der aus dem ABSftUßhub, dem Kompressionshub, dem Arboitshub und dem Auspuffhub ge bildete Arbeitszyklus abläuft, ferner mit einem Ansaugsystem, das mit dem Arbeitsraum über eine Einlaßöffnung zusammenwirkt und mit einem Auspuffsystem, das mit dem Arbeitsraum über eine Auslaßöffnung zusammenwirkt.

Wie bekannt ist, weisen die von einer Brennkraftmaschine ausgestoßenen Abgase zahlreiche Substanzen auf, die Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxyd beinhalten, wobei diese Stoffe für den menschlichen Organismus giftig sind. Uo diese Einflüsse zu vermeiden, ist es notwendig, eine vollständige Oxydation der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxyds herbeizuführen. Es ist ebenso notwendig, die Bildung solcher Substanzen während des Verbrennungsprozesses zu unterbinden. Andererseits

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ist es erwünscht, jegliche Verringerung der Motorleistung, die durch diese Maßnahmen herbeigeführt wird, auszuschalten.

Es ist möglich, den größten Teil der in dem-Abgas einer Brennkraftmaschine enthaltenen Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxyds zu eliminieren, indem man das Abgas mit einer Zusatzluft mischt und das Gemisch verbrennt. Wenn jedoch das Abgas einen relativ niedrigen brennbaren Anteil aufweist, muß das Gas auf eine relativ hohe Temperatur erwärmt werden (gewöhnlich auf etwa 1400° Fahrenheit = 760° C) , bevor die Verbrennung stattfinden kann. Da das Abgas im allgemeinen nur einen kleinen Anteil von brennbaren Materialien aufweist (z.B. Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd), läuft die Verbrennung gewöhnlich nicht bei den normalen Abgastemperatureη ab (d.h., bei Temperaturen von ungefähr 500 bis 1000° F « 260 bis 540° C).

Obwohl verschiedene Typen von Wärmetauschern oder Nachbrennern vorgeschlagen wurden, arbeiten sie nicht zufriedenstellend. Einer von den wichtigeren Gründen scheint darin zu liegen, daß die vorbekannten Vorrichtungen das von der Brennkraftmaschine während des Arbeitszyklus erzeugte Abgas nicht vollständig aufnehmen. Zum Beispiel gibt es während des Betriebs eines herkömmlichen Kraftfahrzeuges Zustände, in denen ein Gemisch aus Abgas und Zusatzluft nicht brennt, ohne aufgeheizt zu werden (z.B. während der Fahrt, bei geringer Beschleunigung und manchmal während des Schiebebetriebes), und es gibt andere Zustände, •bei denen das Gemisch ohne eine Aufheizung brennt, wobei jedoch ein so hoher Temperaturanstieg erfolgt, daß dieser zur Zerstörung der Vorrichtung führen kann (z.B. während der Verzögerung oder z.B. bei ungewöhnlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine wie bei Fehlzündungen).

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Es ist möglich, die Bildung von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyd in dem Arbeitsraum der Brennkraftmaschine dadurch zu unterdrücken, daß man den Verbrennungsablauf verbessert. Obwohl verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden sind, wie z.B. eine Steuerung des Zündzeitpunktes oder Änderungen im Brennraum, haben diese nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen geführt. Ein Grund besteht darin, daß diese vorbekannten Maßnahmen die Arbeitsweise der Brennkraftmaschine nachteilig beeinflussen und dadurch z.B. zu einer Verminderung der Leistung des Motors führen.

Gemäß der Erfindung ist eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse vorgesehen, in dem wenigstens eine Einlaßöffnung und wenigstens eine Auslaßöffnung sowie wenigstens ein relativ zu dem Gehäuse bewegbar gelagerter Kolben angeordnet sind und die mit wenigstens einem Arbeitsraum versehen ist, in welchem der aus dem Ansaughub, dem Kompressionshub, dem Arbeitshub und dem Auspuffhub gebildete Arbeitszyklus abläuft, ferner mit einem Ansaugsystem, das mit dem Arbeitsraum über eine Einlaßöffnung zusammenwirkt und mit einem Auspuffsystem, das mit dem Arbeitsraum über eine Auslaßöffnung zusammenwirkt, wobei diese Brennkraftmaschine dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Quelle für ein Oxydationsmittel und eine Fördereinrichtung zur Förderung des Oxydationsmittels von der Quelle in ein Kraftstoff-Luftgemisch, das in die Brennkraftmaschine eingesaugt wird, vorgesehen sind.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

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Fig.l eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einem Speisenetz für ein Oxydationsmittel gemäß der Erfindung;

Fig.2 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einem Nachbrenner und einem Speisenetz für ein Oxydationsmittel gemäß der Erfindung?

Fig.3 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels für ein Reduktionsgerät, das in Verbindung mit dem Speisenetz für das Oxydationsmittel nach Fig.2 verwendet werden kann;

Fig.4 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels für ein Reduktionsgerät, das in Verbindung mit dem Speisenetz für das Oxydationsmittel nach Fig.2 verwendet werden kann;

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Fig.5 eine Schnittansicht einer Einspritzdüse, die bei dem Speisenetz für das Oxydationsmittel nach Fig.2 verwendet werden kann und

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht eines Rotationskolbenmotors (oder Wankel.-Mötors)mit einem Wasserstoff peroxyd-Speisenetz gemäß der Erfindung.

In der Fig.l ist eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die Brennkraftmaschine besitzt mehrere Zylinder, von denen nur ein Zylinder 2 gezeigt ist, der mit einem Kurbelgehäuse 4 in Verbindung steht. In jedem Zylinder wird ein hin- und herbewegbar gelagerter Kolben 6 aufgenommen. Die Hin- und Herbewegung eines jeden Kolbens 6 wird über ein Pleuel 10 in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 8 umgewandelt. Der Kolben 6 gleitet relativ zu dem entsprechenden Zylinder 2, um eine Ar-

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beitskammer 12 zu bilden, in welcher die folgenden Arbeitsspiele ablaufen: ansaugen, verdichten, arbeiten, ausstoßen, wenn sich der Kolben relativ zum Zylinder bewegt. Um ein Kraftstoff-Luftgeraisch in die Arbeitskammern zu fördern, ist ein Ansaugsystem 14 vorgesehen, und für das Ausstoßen des Auspuffgases aus den Arbeitskammern ist ein Auspuffsystem 16 vorgesehen. Das Ansaugsystem 14 weist eine Ansaugleitung 18 auf, die über eine Einlaßöffnung 20 in das Innere der Arbeitskammer 12 führt. In der Einlaßöffnung 20 ist ein Einlaßventil 22 angeordnet. Zwischen der Ansaugleitung 18 und einem Luftfilter 30 ist ein Vergaser 24 mit einer Einschnürung oder einem Venturirohr 26 und einer Drosselklappe 28 angeordnet. Das Auspuffsystem 16 weist eine Auspuffleitung 32 auf, die über eine Auslaßöffnung 34 mit dem Innenraum der Arbeitskammer 12 verbunden ist. In der Auslaßöffnung 34 ist ein Auslaßventil 36 angeordnet. Die Auspuffleitung 32 führt ihrerseitsjzu einem Auspuffrohr 38. In die öffnung des Venturirohres 26 greift eine Kraftstoffeinspritzdüse 40 hinein, die mit einer Kraftstoffschwimmerkammer 42 in Verbindung steht. Der Kraftstoff wird von dem Kraftstofftank 44 mittels einer Kraftstoffpumpe 46 in die Schwimmerkammer 42 gefördert. Eine Kraftstofförderleitung 48 sorgt für eine Kraftstoffverbindung zwischen dem Kraftstofftank 44 und der Kraftstoffpumpe 46. Eine weitere Kraftstofförderleitung 50 sorgt für eine Kraftstoff verbindung zwischen der Kraftstoffpumpe 46 und der Schwimmerkammer 42. Da die vorbeschriebene Ausgestaltung der Brennkraftmaschine allgemein bekannt ist, ist eine genaue Beschreibung der Funktion dieser Brennkraftmaschine nicht notwendig.

In der Fig.l ist außerdem ein Ausführungsbeispiel für ein Speisenetz 52 für ein Oxydationsmittel gemäß der Erfindung dargestellt. Das Oxydationsmittel-Speisenetz 52 weist eine Quelle 54 für ein Oxydationsmittel auf, wie z.B. für ein Gemisch aus

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Wasserstoffperoxyd (H₂O₂) und Wasser {ΚκΟ), das weniger als 20 % H₂O pro Gewichtseinheit aufweist. Das Geraisch wird nachfolgend zur Vereinfachung als Wasserstoffperoxyd bezeichnet. Das Wasserstoffperoxyd wird von der Quelle 54 mittels einer Förderpumpe 56 über eine Förderleitung 58 abgesaugt und über eine andere Förderleitung 62 in eine Wasserstoffperoxyd-Schwimmerkammer 60 geleitet. Mit der Xfasserstoffperoxyd-Schwimmerkammer steht eine Düse 64 in Verbindung, die in das Venturirohr 26 des Vergasers 24 einmündet, so daß der Luftstrom durch das Venturirohr 26 einen geeigneten Betrag von Wasserstoffperoxyd durch die Düse 64 mitreißt» Obwohl die Düse 64 für das Wasserstoffperoxyd bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in das Venturirohr 26 eines herkömmlichen Vergasers einmündet, ist es auch möglich, eine Düse 64 irgendwo in dem Ansaugsystem 14 vorzusehen, so daß das sich in der Schwimmerkammer 60 befindliche Wasserstoffperoxyd von dem Luftstrom oder dem Kraftstoff-Luftgemisch,, das durch das Ansaugsystem 14 strömt, in das Ansaugsystem 14 eingebracht wird. Obwohl das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel eine Düse und eine Schwimmerkammer zur Speisung von Wasserstoffperoxyd in das Ansaugsystem aufweist, ist es auch möglich, das Wasserstoffperoxyd in zeitlicher Abhängigkeit zu der Rotation der Kurbelwelle 8 unmittelbar durch eine Einspritzdüse in die Arbeitskammer einzuspritzen. Dies kann durch eine Anwendung von bekannten technischen Einrichtungen zur intermittierenden Einspritzung der Kraftstoffeinspritztechnik erreicht werden.

Es ist auch möglich. Wasserstoff peroxyd in das Auspuff system einer Brennkraftmaschine einzuspritzen, wo es mit dem durch das Auspuff system strömende Auspuffgas vermischt wird und sich durch die Wärme der Auspuffgase schnell zersetzt.

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Bei dem in Verbindung mit der Fig.l beschriebenen Ausführungsbeispiel und den dazugehörigen Modifikationen wird Wasserstoffperoxyd als Oxydationsmittel verwendet. Jedoch können auch andere Oxydationsmittel, wie z.B. Mangandioxyd (MnO-) und Dlmangantrioxyd (Mn₃O,) verwendet werden. Wenn Mangandioxyd (MnO₃)oder Dimangantrioxyd (Mn₃O₃) als Oxydationsmittel in dem in der Figur 1 dargestellten Speisenetz 52 verwendet werden, dann kann dies in einer wässrigen Lösung von Mangandioxyd und in einer wässrigen Lösung von Dimangantrioxyd oder in einem Gemisch dieser wässrigen Lösungen geschehen. In dem Fall, in dem ein pulverförmiges Mangandioxyd oder ein pulverförmiges Dimangantrioxyd verwendet wird, kann dieses Pulver mittels einer geeigneten Einblasevorrichtung in das Auspuffsystem 16 eingeblasen werden.

Auch wenn verschiedene Modifikationen des in der Fig.l gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben werden, so sind diese Modifikationen leicht in Verbindung mit der Beschreibung der Funktion der in der Fig.l dargestellten Vorrichtung zu verstehen.

Bei dem in der Fig.l dargestellten AusfUhrungsbeispiel wird Wasserstoffperoxyd aus der Schwimmerkammer 60 in Abhängigkeit von dem Luftstrom in einen Einspritzkanal (nicht bezeichnet) des Vergasers 24 gesaugt. Das in das Venturirohr 26 eingesaugte Wasserstoffperoxyd wird mit dem durch die Einspritzdüse 40 in ^; das Venturirohr 26 eingesaugten Kraftstoff und mit der durch das Venturirohr 26 strömenden Luft vermischt und wird dann durch die Einlaßöffnung mit dem Einlaßventil 22 in die Arbeitskammer 12 gesaugt. Das Wasserstoffperoxyd wird in der Mischung bis zur Entzündung des Gemische nicht zersetzt. Die Zersetzung des Wasserstoffperoxyds erfolgt durch die bei der Verbrennung des Gemisches entstehende Wärme (die Temperatur erreicht an-

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nähernd 2000° C).

Das Wasserstoffperoxid zersetzt sich unter dem Einfluß der Wärme der Verbrennung folgendermaßen: H₃O₃ —± in H₃O (heißer Wasserdampf) + -^ °9* ^Dsr gebildete Sauerstoff führt zu einer Oxydation des Kohlenwasserstoffs und des Kohlenmonoxyds, die in dem Gemisch aus Kraftstoff-Luft-Oxydationsmittel enthalten sind. Es ist erkennbar, daß die Konzentration des Kohlenwasserstoffs und des Kohienmonoxyds in den Auspuffgasen drastisch reduziert wird. Außerdem sei darauf hingewiesen, daß bei dem in der Fig.l dargestellten Ausführungsbeispiel die Oxydation des Kohlenwasserstoffs und des Kohlenmonoxyds in dem Arbeitshub in der Arbeitskammer 12 stattfindet. Es ist auch zu erkennen, daß eine Verringerung der Motorleistung verhindert wird und daß im Gegenteil eine Zunahme der Motorleistung erwartet werden kann.

Da das Viasserstoff peroxy d bei seiner Aufspaltung Wasserdampf in dem Arbeitsraum des Motors bildet, wird ein bestimmter Wärmebetrag, der sich bei der Oxydation des Kohlenwasserstoffs und des Kohlenmonoxyds mit dem Sauerstoff ergebenden Wärme von dem Wasserdampf absorbiert, so daß eine übermäßige Wärme, die während der Oxydation entsteht und zu einer Beschädigung des Zylinders führen könnte, wirksam vermieden wird. Außerdem ergibt sich, daß die Oxydation des Kohlenwasserstoffs und des Kohlenmonoxyds nicht zu einer Wärme führt, deren Temperatur über den normalen Verbrennungstemperaturen liegt, so daß eine konzentrationzunähme von Stickstoffoxyden in den Auspuffgasen verhindert wird.

Ein wesentlicher Vorteil des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung besteht darin, daß eine drastische Absenkung der

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Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxydkonzentration in dem Auspuffgas möglich ist, ohne daß die Motorleistung vermindert wird. Daher reicht ein kompakter und einfach ausgestalteter thermischer Wandler zur Reduzierung des Kohlenwasserstoffs und des Kohlenmonoxyds aus, um die Konzentration dieser Substanzen auf einen vernachlässigbaren Betrag zu reduzieren.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Konzentration der Stickoxyde in dem Motorabgas durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Systems nicht zunimmt. Im Gegenteil kann eine Abnahme einer solchen Konzentration erwartet werden. Wenn ein Rücklaufsystem 66, das in der Fig.l mit gestrichelten Linien eingezeichnet ist, vorgesehen ist, dann kann das Auftreten von Stickoxyden, Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxyd sogar weiter herabgesetzt werden.

Obwohl als eine Modifikation des in der Fig.l dargestellten ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung die Möglichkeit der Einspritzung eines Oxydationsmittels in das Auspuffsystem erwähnt wurde, soll diese Möglichkeit nachfolgend in Verbindung mit den Fig.2 bis 5 beschrieben werden.

In der Fig.2 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugsystem 68 dargestellt, die einen Vergaser 70 und ein Auspuffsystem 72 aufv/eist. Das Auspuffsystem 72 ist mit einem Nachbrenner 74 ausgestattet, der stromab der Auspuffleitung 76 liegt, sowie mit einem herkömmlichen Vorschalldämpfer 78 und einem herkömmlichen Hauptschalldämpfer 80. Luft aus der Atmosphäre enthält etwa 78 % Stickstoff pro Gewichtseinheit und etwa 20 % Sauerstoff pro Gewichtseinheit. Wo ein sogenanntes angereichertes Abgas, das eine hohe Konzentration von Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxyd aufweist, während des Kaltstartes des Motors oxydiert v/erden muß, hat es mit einem herkömmlichen

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Nachbrenner,der ein "zweites¹⁸ Lufteinblassystem zur Oxydation aller Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyde vorsieht, Schwierigkeiten gegeben, da der in der Luft enthaltene Stickstoff die Oxydation von Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxyd erschwert.

Es wird deshalb als zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung vorgeschlagen, ein Wasserstoffperoxyd-Speisenetz in dem Auspuffsysteai 72 vorzusehen,'das insbesondere Wasserstoffperoxid in den Kachbrenner 74 des Auspuffsystems 72 einbringt. Das Wasserstoffperoxyd-Speisenetz 81 weist eine Wasserstoffperoxydquelle 82 auf, die Wasserstoffperoxid unter einem über dem Atniosphä rendruck liegenden Druck enthält. An den Nachbrenner 74 schließt sich eine Wasserstoffperoxyd-Spaltungseinrichtung 84 an, die mittels einer Wasserstoffperoxyd-Förderleitung 86 an die Quelle 82 für das Wasserstoffperoxyd angeschlossen ist. Zur Bemessung des Betrages des Wasserstoffperoxyds, der durch die Förderleitung 86 zu der Spaltungseinrichtung 84 gefördert wird, ist eine Steuereinrichtung 88 vorgesehen.

Wie in der Fig.3 zu erkennen ist, besteht die Spaltungseinrichtung 84 aus einem Gehäuse 85 mit einer Reaktionskammer 90, die mit der Wasserstoffperoxyd-Förderleitung 86 über eine öffnung 92 und mit dem Innenraum des Nachbrenners 74 über eine Düse 94 in Verbindung steht. In der Kammer 90 ist ein für die Spaltung des Wasserstoffperoxyds geeigneter Katalysator 96 angeordnet. Der Katalysator 96 enthält vorzugsweise silberplattierte Stahldrähte .

Wenn es bevorzugt wird, kann die Spaltungseinrichtung 84 wie in der Fig.4 dargestellt konstruiert sein, wobei in der Fig.4 für die sich entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet sind wie in der Fig.3. In die Reaktionskammer 90

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hinein erstreckt sich eine Glühkerze 98, die dazu dient, die Reaktionskammer 90 aufzuheizen und eine für die Reduktion des Wasserstoffperoxyds ausreichende Wärme zu erzeugen.

Die Steuereinrichtung 88 ist so ausgebildet, daß mit ihr der Anteil des Wasserstoffperoxyds gesteuert werden kann, der in die Spaltungseinrichtung 84 in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors gefördert wird, wobei die Betriebszustände des Motors auf elektrischem oder mechanischem Wege durch Messung der Belastung des Motors und/oder der Motordrehzahl gemessen werden. Obwohl es nicht besonders zum Ausdruck gebracht wird, sind diese Meßeinrichtungen an sich bekannt.

Falls es jedoch erwünscht ist, kann die Steuereinrichtung 88 so ausgebildet sein, daß sie nur öffnet, wenn der Motor kalt ist.

Während des Betriebes strömt Wasserstoffperoxyd von der Quelle 82 durch die Förderleitung 86 zur Steuereinrichtung 88, wo eine entsprechende Menge in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen bemessen wird, die dann zu der Spaltungseinrichtung 84 strömt. Die so bemessene Wasserstoffperoxydmenge wird durch die öffnung 92 zum Katalysator 96 gefördert (siehe Fig.3), wo sie sich durch die Berührung mit dem Katalysator 96 durch die entsprechende Reaktion

rasch zersetzt und ein gasförmiges Gemisch aus H,0 und 0, bei

einer Temperatur von etwa 700° C und einem Druck von ungefähr

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20 kg/cm bildet. Das gasförmige Gemisch wird durch die Düse in den Innenraum des Nachbrenners 74 eingeblasen. Die gleiche chemische Reaktion für das Wasserstoffperoxyd ist in der Spaltungseinrichtimg 84 nach Fig.4 möglich und wird durch die in

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aer Kammer-90 herrschende Wärme hervorgerufen, die stächst von der Glühkerze 98 srseugt vi-rd und durch die Eeaktionstemperatur des Wasserstoffperoxyds aufrechterhalten wird» Dia auf diese Weise erzielte gasförmige Misch tang» die Sauerstoff enthält und eins hohe !Temperatur aufweist* ermöglicht eine schnelle und wirksam® Oxydation des Kohlenwasserstoffs (HC) und äss Kohleninonoxyäs (CO) in dem Nachbrenner 74 sogar dann, wenn die Abgastemperatur niedrig ist, was dann auftritt, wenn der Motor noch kalt ist.

Das in dem Nachbrenner 74 mit dem gasförmigen Gemisch oxydierte Abgas enthält eine relativ hohe Wasserdampfkonzentration. Der in des Abgas,, das aus dem Nachbrenner 74 herausströmt, enthaltene Wasserdampf kann in einer Abkühleinrichtung 100 ■ kondensiert werden, die stromab des Vorschalldäxnpfers 78 angeordnet ist, Das auf diese Weise kondensierte Wasser kann von der Kühleinrichtung 100 zu dein Vergaser 7Ö zurückgeführt werden, nachdem es von einer Steuereinrichtung 102 in geeigneter Weise bemessen ist, und kann in einem "Wassereinspritssysten" verwendet werden, das in bekannter Weise dazu dient? die Bildung von Stickoxyden zu unterdrücken. Obwohl in der vorstehenden Beschreibung der Figuren 2 bis 4 angegeben wurde, daß das Wasserstoffperoxyd in der in den Fig.3 oder 4 angegebenen Spaltungseinrichtung 84 aufgespalten wird, bevor es dem Nachbrenner 14 zugeführt wird, sei darauf hingewiesen, daß das Wasserstoff peroxyd auch durch die Wärme des Abgases gespalten werden kann.
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In der Fig.5 ist ein Teil einer Motorauspuffanlage zu erkennen, wobei ein Auslaßventil 104 und eine Auslaßöffnung 106 schematisch dargestellt sind. Der Nachbrenner 74 ist im Querschnitt gezeigt und stromab der Auslaßöffnung 106 angeordnet. "

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Eine Wasserstoffperoxyd-Einspritzdüse 108 mündet in einen stromab gelegenen Bereich der Auslaßöffnung 106 oder des Auslaßventiles 104. Von einer Wasserstoffperoxyd-Quelle wird Wasserstoffperoxyd zu der Wasserstoffperoxyd-Einspritzdüse 108 gefördert, nachdem es von einem Steuerventil (das in der Zeichnung nicht dargestellt ist) in gleicher Weise abgemessen wurde, wie dies bereits in Verbindung mit den Fig.2, 3 oder 4 beschrieben und gezeigt wurde. Es ist leicht verständlich, daß das durch die Wasserstoffperoxyd-Einspritzdüse 108 eingespritzte Wasserstoffperoxyd von der Wärme der Auspuffgase, die durch die Auslaßöffnung 106 strömen, schnell aufgespalten wird.

Während die vorstehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung vorsieht, daß die Ausführungen bei einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mit sich hin- und herbewegenden Kolben angewendet werden, soll ein weiteres Anwendungsbeispiel der .Erfindung nachfolgend beschrieben werden, indem diese bei einem Wankel-Rotationskolbenmotor Anwendung findet. Wankel-Motoren müssen beim Betrieb in kaltem Zustand mit einem angereicherten Kraftstoff-Luftgemisch betrieben werden, so daß hohe Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxyd-Konzentrationen in dem Abgas enthalten sind.

In der Fig.6 ist ein Gehäuse 110 zu erkennen, das einen Abgaskanal 112 eines Abgassystems (in der Fig. nicht dargestellt) und einen Ansaugkanal 114 eines Ansaugsystems (in der Figur nicht dargestellt) aufweist. Eine Einlaßöffnung des Einlaßkanals 114 bzw. eine Auslaßöffnung des Auslaßkanals 112 münden in eine epitrochoidische Innenfläche des Gehäuses 110 ein. Ein im wesentlichen dreieckiger Rotationskolben 116 ist drehbar auf einem Exzenter 118 einer exzentrisch gelagerten Welle 120 angeordnet und dreht sich in Richtung des Pfeiles 122. Während sei-

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ner Drehung bildet der Rotationskolben 160 drei Arbeitskammer]* Xf Y und Z und übersteuert mit seinen Spheiteln, ia welchen Diehtungselema&te 124 herkömmlicher Konstruktion angeordnet sind, den Ansaugkanal 114 und den Abgaskanal 112. Mit dem Abgaskanal 112 steht ein Wärmetauscher oder Nachbrenner 126 herkömmlicher Konstruktion in Verbindimg«. Der übliche Rotationskolbenmotor weist auch Zündkerzen 12Q auf.

In der Figur ist ferner ein Wasserstoffperoxyd-Speisenetz 130 gemäß der Erfindung zu erkennen? das eine Wasserstoffperoxyd-Quelle 132 aufweist, die Wasserstoffperoxyd unter einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck beinhaltet. Das Wasserstoffperoxid wird von der Quelle 132 durch eine Förderleitung 134 zu einer Steuereinrichtung oder einem Ventil 136 gefördert, in welcher es in geeigneter Weise in seitlicher Abhängigkeit zum Arbeitshub einer jeden Arbeitskammer zugemessen wird und dann durch eins Förderleitung 138 zu einer Einspritzdüse 140

-gefördert-wird« Es ist notwendig, daß die Einspritzung-des Wasserstoffperoxyds in zeitlicher Abhängigkeit von der Zündung durch die Zündkerzen erfolgt. Falls es erwünscht ist, kann die Wasserstoffoxyd-Einspritzung auch Ir einer gewissen seitlichen Verschiebung zur Zündung durch die Sündkerzen erfolgen. Wie in der Fig. 6 zu erkennen ist, ist in dem Wasserstoff peroxy d-Spelsenetz ein Rückschlagventil 142 vorgesehen, daß das Rückströmen des Wasserstoffperojcyds zu der Steuereinrichtung 136 verhindert. In der epitrochoidischen Innenfläche des Gehäuses 110 ist eine Einspritzöffnung 144 vorgesehen, durch welche das Wasserstoffperoxyd eingespritzt wird. In der Fig.6 ist mit gestrichelten Linien die Lage des Rotationskolbens 116 eingezeichnet, in welcher in dem Arbeitsraum X* der Arbeitshub abläuft. In dieser Lage des Rot at ions kolbe ns. 116 wird Wasserstoffperoxyd unter Druck in den Arbeitsraum X* eingespritzt. Das auf diese

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Weise in den Arbeitsraum X¹ eingespritzte Wasserstoffperoxyd zersetzt sich schnell durch die Verbrennungswärme in dem Arbeitsraum X¹ und bildet Sauerstoff und Wasserdampf. Es ist daher zu erkennen, daß eine verbesserte Oxydation des Kohlenwasserstoffs und Kohlenmonoxyds stattfindet und ein besserer Wirkungsgrad im Arbeitshub einer jeden Arbeitskammer erzielt werden kann.

Die Einspritzöffnung 144 kann, falls es erwünscht, ist, in der epitrochoidischen Fläche in Drehrichtung des Rotationskolbens 116 vor der Auslaßöffnung des Abgaskanals 112 angeordnet sein, wobei diese Stelle durch die strichpunktierte Linie 146 angedeutet ist. In diesem Fall wird das Wasserstoffperoxyd vorzugsweise in zeitlicher Abhängigkeit zum Auspuffhub eines jeden Arbeitsraumes eingespritzt. Es ist jedoch auch eine dauernde Einspritzung des Wasserstoffperoxyds möglich, In der Figur 6 1st mit(ausgezogenen Linien die Stellung des Rotationskolbens 116 eingezeichnet, in welcher in dem Arbeitsraum Y der Auspuffhub abläuft.

Aus der vorstehenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung ist nun zu erkennen, daß das Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxyden durch die Erfindung wirksam reduziert werden kann. Es sei auch darauf hingewiesen, daß eine Vergrößerung der Motorleistung durch die An- : Wendung der Erfindung erreichbar ist.

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Claims

Patentansprüche

Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Verminderung der schädlichen Abgasbestandteile sowie, mit einem Gehäuse, injdem wenigstens eine Einlaßöffnung und wenigstens eine Auslaßöffnung sowie wenigstens ein relativ zu dem Gehäuse bewegbar gelagerter Kolben angeordnet sind, und die mit wenigstens einem Arbeitsraum versehen ist, in welchem der aus <iem Ansaughub, dem Kornpressionshub, dem Arbeitshub und dem Auspuffhub gebildete Arbeitszyklus abläuft, femer mit einem Ansaugsystem, das mit dem Arbeitsraum über eine Einlaßöffnung zusammenwirkt und mit einem Auspuffsystem, das mit dem Arbeitsraum über eine Äuslaßöffnung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Quelle (54,82,132) für ein Oxydationsmittel und eine Fördereinrichtung (56,58,81,130) zur Förderung des Oxydationsmittels von der Quelle in ein Kraftstoff-Luftgemisch, das in die> Brennkraftmaschine eingesaugt wird, vorgesehen sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Oxydationsmittel Wasserstoffperoxyd (H₂O₂) ist.

3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Quelle und die Fördereinrichtung eine in das Ansaugsystem einmündende

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Einspritzdüse (40,140) und eine Schwimmerkammer (42), die die Verbindung zwischen der Quelle und der Einspritzdüse herstellt, aufweisen.

4. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Einspritzdüse (40,140) in den Vergaser (24) des Ansaugsystems (14) mündet.

5. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Quelle und Fördereinrichtung eine Einspritzeinrichtung aufweisen, die Wasserstoffperoxyd in zeitlicher Abhängigkeit zu einem in dem Arbeitsraum ablaufenden 'Arbeitshub in den Arbeitsraum einspritzt. ₄

6. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4} dadurch gekennzeichnet , da0 die Quelle und Fördereinrichtung eine Einspritzeinrichtung aufweisen, die Wasserstoffperoxyd laufend in das Auspuffsystem einspritzt.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Oxydationsmittel eine wässrige Lösung einer Substanz 1st, die aus einer Gruppe mit Mangandioxyd (NnO₂) und Dimangantrioxyd (Mn₂O₃) ausgewählt ist.

8. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Quelle und die Fördereinrichtung eine in den Vergaser (24) des Ansaugsystems (14) einmündende Einspritzdüse (4O) und eine Schwimmerkammer (42), die die Verbindung zwischen der Quelle

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und der Einspritzdüse herstellt_f aufweisen „

S. Brennkraftmaschine nach Anspruch- l_t dadurch gekennzeichnet, daß das Oxydationsmittel das Pulver einer Substanz ist, die aus einer Gruppe mit Mangandioxyd und Diaisaagantrioxyd (Mn₂O₃J ausgewählt ist.

10« Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Quelle und Fördereinrichtung eine Sinblaseinrichtung zum laufenden Einblasen des Pulvers in das Auspuffsystem (16) aufweist.

11. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle vmü Fördereinrichtung eine Düse aufweisen, die an einer im wesentlichen stromab der Auslaßöffnung (34) liegan-

den Stelle in das Auspuffsystem {16) mündet.

12. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Auspuffsystem einen Wärmetauscher oder Machbrenner (74) und die Quelle und Fördereinrichtung eine Spaltungseinrichtung (84} mit einem Katalysator (96) aufweisen, die mit der Quelle über eine Steuereinrichtung (88) und eine mit dem Katalysator zusammenwirkende Düse (94) verbindbar ist, wobei die Düse in den Wärmetauscher mündet.

13. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß das Auspuffsystem einen Wärmetauscher und die Quelle und Fördereinrichtung eine Spaltungseinrichtung mit einer Be&ktionskammer (90) aufweisen, die einen mit der Quelle

. über eine Steuereinrichtung (88) verbindbaren Einlaß (92)

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besitzt, und daß eine Glühkerze (9 8) in die Reaktionskairaner (90) ragt und eine mit der Reaktionskammer zusammenwirkende Düse (94) vorgesehen ist, die in den Wärmetauscher mündet.

14. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (116) gegenüber dem Gehäuse drehbar gelagert ist.

15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle und die Fördereinrichtung eine Einspritzeinrichtung (132-144) zur Einspritzung von Wasserstoffperoxyd in zeitlicher Abhängigkeit zum in dem Arbeitsraum ablaufenden Arbeltshub in den Arbeitsraum aufweist.

16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Quelle und Fördereinrichtung einer Einspritzeinrichtung (140-144) zur Einspritzung von Wasserstoffperoxyd in zeitlicher Abhängigkeit zu dem in dem Arbeitsraum ablaufenden Auspuffhub in den Arbeitsraum aufweist.

17. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Quelle und die Fördereinrichtung eine Einspritzeinrichtung mit einer Auslaßöffnung aufweisen, die in der Innenfläche des Gehäuses in Drehrichtung des Kolbens vor der Auslaß-Öffnung (112) angeordnet ist und zur laufenden Einspritzung von Wasserstoffperoxyd in den im Arbeitsraum ablaufenden Auspuffhub dient.

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