DE2365255C3

DE2365255C3 - Method and device for reducing the emission of harmful components in the exhaust gas of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE2365255C3
Application number: DE19732365255
Authority: DE
Inventors: Eiji Toyota; Noguchi Masaki Nagoya; Tanaka Yukiyasu; Bunda Tsuchio; Okazaki; Sumiyoshi Masaharu Toyota; Aichi Toyoda (Japan)
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1973-02-15
Filing date: 1973-12-31
Publication date: 1976-11-11

Description

2525th

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung der Emission schädlicher Bestandteile im Abgas einer Brennkraftmaschine, wobei Brennstoff vor der Einbringung in den Verbrennungsraum einem Zerfalls-(Spalt-) und Oxidationsprozeß unterworfen wird.The invention relates to a method and a device for reducing harmful emissions Components in the exhaust gas of an internal combustion engine, with fuel before being introduced into the combustion chamber is subjected to a disintegration (cracking) and oxidation process.

Bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen haben sich die Forschungs- und F.ntwicklungsbeniühungen zur Verringerung schädlicher Bestandteile im Abgas vielfach primär auf die Eliminierung solcher Bestandteile aus dem Abgas oder auf eine Perfektionierung der Verbrennung des Brennstoffes selbst konzentriert. Meist wurde weniger Aufmerksamkeit der Verbesserung des verwendeten Brennstoffes geschenkt.In conventional internal combustion engines, research and development efforts have increased Reducing harmful constituents in the exhaust gas is often primarily due to the elimination of such constituents from the exhaust gas or on perfecting the combustion of the fuel itself. Most of the time, less attention was paid to improving the fuel used.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. bei der eine besonders wirksame Verbrennung des Brennstoffes und Reinhaltung des Abgases stattfindet.It is the object of the present invention to provide a method and to create a device of the type mentioned at the outset, in which or in which a particularly effective Combustion of the fuel and keeping the exhaust gas clean takes place.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß sowohl dem Zerfalls- und Oxidationsprozeß unterworfene Brennstoff als auch letzterem Prozeß nicht i'.nterworfener Brennstoff in den Verbrennungsraum eingebracht werden und daß die Gesamtmenge des im Verbrennungsraum air Verbrennung gelangenden Breni.stoffes so ausgewählt ist, daß sich ein mageres Luft-Brennstoff-Verhältnis ergibt.According to the invention, this is achieved in that both the decomposition and oxidation process are subjected Fuel and fuel not thrown into the combustion chamber in the latter process are introduced and that the total amount of air coming into the combustion chamber combustion Breni.stoffes is selected so that a lean Air-fuel ratio gives.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die nach dem genannten Verfahren arbeitende Brennkraftmaschine selbst.The invention also relates to the internal combustion engine operating according to the method mentioned self.

Man erhält durch den Zerfalls- und Oxidationsprozeß des Brennstoffes in Gegenwart von Sauerstoff eine Mischung von Zerfalls- und Oxidationsprodukten, einschließlich verschiedener Reaktionsprodukte, und leitet diese Mischung in die Zylinder ein. Der erwähnte Prozeß wird im folgenden »Umwandlungsbehandlung« oder kurz »Behandlung« genannt.The decomposition and oxidation process of the fuel in the presence of oxygen gives a Mixture of decomposition and oxidation products, including various reaction products, and introduces this mixture into the cylinders. The process mentioned is referred to in the following as "transformation treatment" or called "treatment" for short.

Diese Mischung von Zerfalls- und Oxidationsprodukten schließt verschiedene chemische Verbindungen, wie Aldehyde und Ketone, niederwertige aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Derivate von Alkylbenzolen, organische Karbonsäuren u. dgl. ein.This mixture of decomposition and oxidation products includes various chemical compounds, such as Aldehydes and ketones, low-valent aliphatic hydrocarbons with 1 to 5 carbon atoms, Hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, derivatives of alkylbenzenes, organic carboxylic acids and the like.

Durch Einleiten dieser Mischung in die Zylinder wird die Verbrennung in folgender Hinsicht beeinflußt:By introducing this mixture into the cylinders, the combustion is influenced in the following ways:

1. Die Aldehyde und Ketone und deren bei einer Oxidation entstehende Zwischenprodukte tragen in starkem Ausmaß zur Verbesserung und Steuerung der Verbrennung bei.1. Carry the aldehydes and ketones and their intermediate products formed during oxidation made a major contribution to improving and controlling combustion.

2. Die niedrigerwertigen aliphatischen Kohlenwasserstoffe, die durch das Aufbrechen chemischer Bindungen entstehen, die gasförmigen Kohlenwasserstoffe, das Kohlenstoffmonoxid und der Wasserstoff führen zusammen mit den zuvor erwähnten Produkten ferner dazu, daß die Geschwindigkeit des Verbrennungsvorgangs und die Verbrennung selbst verbessert werden. Diese Wirkung ist insbesondere dann bemerkenswert, wenn diese Stoffe in der Umgebung der Zündungsquelle und der Brennfläche der Flamme vorhanden sind.2. The lower-valent aliphatic hydrocarbons produced by breaking down chemical The gaseous hydrocarbons, the carbon monoxide and the hydrogen form bonds together with the aforementioned products also lead to the speed the combustion process and the combustion itself can be improved. This effect is Particularly noteworthy when these substances are in the vicinity of the ignition source and the burning surface of the flame are present.

3. Der Wasserstoff trägt zur Reduktion und zum Zerfall der Stickoxide bei die im Verbrennungsvorgang zusammen mit Kohlenmonoxid und anderen Stoffen entstellen.3. The hydrogen contributes to the reduction and decomposition of nitrogen oxides in the combustion process disfigure along with carbon monoxide and other substances.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen werden im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es stellt darEmbodiments of the invention and its advantageous developments are given below on the basis of the drawings. It shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Beziehung /wischen dem Mischungsverhältnis von Luft und Kohlenwasserstoff-Brennstoff einerseits und der Temperatur in einer Reihe von Zerfalls- und Oxidationsrcaktionen, F i g. 1 is a schematic representation of the relationship between the mixing ratio of air and Hydrocarbon fuel on the one hand and the temperature in a series of decomposition and oxidation reactions,

F i g. 2 die Beziehung zwischen den Zerfalls- und Üxidationsprodukten von n-Hcxan einerseits und der Temperatur andererseits,F i g. 2 the relationship between the decomposition and oxidation products of n-Hcxan on the one hand and the Temperature on the other hand,

F i g. 3 die Beziehung zwischen dem Umwandlungsgrad des Kohlenwasserstoff-Brennstoffs einerseits und einem Temperaturanstieg andererseits bei Einwirken eines Katalysators,F i g. 3 the relationship between the degree of conversion of the hydrocarbon fuel on the one hand and an increase in temperature on the other hand with the action of a catalyst,

Tig.4 ein Beispiel der Veränderungen der Zusammensetzung der Mischung der Reaktionsprodukte bei einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 3 und einer Reaktionstemperatur von 400°C,Tig.4 an example of the changes in the composition the mixture of the reaction products at an air-fuel ratio of 3 and one Reaction temperature of 400 ° C,

F i g. 5 eine Darstellung des Reaktionsgrades im Oxidationsprozeß für gasförmige Kohlenwasserstoffe,F i g. 5 shows the degree of reaction in the oxidation process for gaseous hydrocarbons,

F i g. 6 die Verbrennungsgeschwindigkeit von Gasen, die aus Mischungen von einer Umwandlungsbehandlung unterzogenen Kohlenwasserstoff-Brennslol fen und Luft bestehen, bei verschiedenen Mischungsverhältnissen von Luft und Brennstoff und bei verschiedenen Temperaturen der Behandlung,F i g. 6 the rate of combustion of gases resulting from mixtures from a conversion treatment subjected to hydrocarbon burners and air exist at different mixing ratios of air and fuel and at different temperatures of treatment,

F i g. 7 einen Querschnitt durch eine Brennkraftmaschine nach einem Ausführungsbeispiel,F i g. 7 shows a cross section through an internal combustion engine according to an embodiment,

F i g. 8a und 8b Vorrichtungen zur Brennsioffbehandlung nach einem Ausführungsbeispiel,F i g. 8a and 8b devices for fuel treatment according to an embodiment,

Fig. 9a bis 9c Diagramme für die Beziehung zwischen dem Luft-Brennstoff Verhältnis und dem mittleren Arbeitsdruck bzw. der Emissionsmenge von Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen für den Betrieb einer Brennkraftmschine sowohl mit Brennstoffen, die einer llmwandlungsbehandlung unterworfen sind, als auch mit Brennstoffen, die einer solchen Behandlung nicht unterworfen sind.9a to 9c are graphs showing the relationship between the air-fuel ratio and the mean working pressure or the amount of emissions of nitrogen oxides and hydrocarbons for operation an internal combustion engine both with fuels that are subjected to a conversion treatment, as even with fuels that are not subject to such treatment.

Bei einer Brennkraftmaschine, wie sie die Erfindung vorschlägt, wird ein Teil des in Form von Kohlenwasserstoffen vorliegenden Brennstoffes (im folgenden Kohlenwasserstoff-Brennstoff) in Gegenwart von Sauerstoff oder Luft behandelt. Man erhält dabei eine Mischung von Zerfalls- und Oxidationsprodukten in verschiedenen Zusammensetzungen; diese Mischung wird denIn an internal combustion engine as proposed by the invention, some of the is in the form of hydrocarbons present fuel (hereinafter hydrocarbon fuel) in the presence of oxygen or air treated. A mixture of different decomposition and oxidation products is obtained Compositions; this mixture becomes the

Zylindern des Verbrennungsmotors zugeführt.Cylinders of the internal combustion engine supplied.

Wird ein Kohlenwasserstoff-Brennstoff in Gegenwart eines Überschusses von Sauerstoff oder Luft hohen Temperaturen ausgesetzt, dann läuft der Oxidationsvorgang allgemein im wesentlichen perfekt ab; die primären Produkte in dem Bereich, in dem dieser Vorgang stattfindet, sind Kohlenstoffdioxid und Wasser.Becomes a hydrocarbon fuel in the presence of an excess of oxygen or air When exposed to high temperatures, the oxidation process will generally run essentially perfectly away; the primary products in the area where this occurs are carbon dioxide and water.

Eine Umwandlungsbehandlung, die die Erfindung voraussetzt, ist eine Behandlung unter Bedingungen, die gegenüber den Bedingungen für den Ablauf des oben geschilderten Vorgangs erheblich abgeschwächt sind, d. h. in Gegenwart von weniger Sauerstoff und bei relativ geringen Temperaturen.A conversion treatment which the invention presupposes is a treatment under conditions which are considerably weakened compared to the conditions for the process described above, d. H. in the presence of less oxygen and at relatively low temperatures.

Für die Bedingungen einer Umwandlungsbehandlung lassen sich folgende Bereiche einschließen: Eine Region, in der eine teilweise Oxidation von Kohlenwasserstoffen stattfindet und in der die Entstehung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff stärker ausgeprägt ist; eine Region, in der die Behandlung etwas abgeschwächt ist; in ihr entstehen niedrigerwertige Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen durch Aufbrechen chemischer Bindungen, ferner als Produkte einer Zuführung von Sauerstoffen zu den niedrigerwertigen Kohlenwasserstoffen und zu Aldehyden und Ketonen, welche oxygenierte Verbindungen darstellen, die durch Zuführung von Sauerstoff z" den Kohlenwasserstoffmolekülen entstehen; eine Region noch weiter abgeschwächter Behandlungsbedingungen, in dem eine vorwiegend gasförmige Mischung besteht, deren Zusammensetzung ähnlich wie diejenige der flüchtigen Komponenten des ursprünglichen Kohlenwasserstoff-Brennstoffes ist.The following ranges can be included for the conditions of a conversion treatment: a region where partial oxidation of hydrocarbons takes place and where the production of carbon monoxide and hydrogen is more pronounced; a region where the treatment is somewhat weakened; In it, lower-valued hydrocarbons with 1 to 5 carbon atoms arise through the breaking of chemical bonds, furthermore as products of a supply of oxygen to the lower-valued hydrocarbons and to aldehydes and ketones, which are oxygenated compounds that are formed by supplying oxygen to the hydrocarbon molecules; a region even further weakened treatment conditions in which there is a predominantly gaseous mixture, the composition of which is similar to that of the volatile components of the original hydrocarbon fuel.

F i g. 1 zeigt schematisch die Grenzen der erwähnten Bereiche hinsichtlich des Verhältnisses von Luft und Kohlenwasserstoff-Brennstoff (z. B. Benzin) und der Temperatur, Die einzelnen Reaktionsbereiche sind mit A. B. C. D. E. E\ und £2 bezeichnet.F i g. 1 shows schematically the limits of the ranges mentioned with regard to the ratio of air and hydrocarbon fuel (e.g. gasoline) and the temperature. The individual reaction ranges are designated with ABCDE E \ and £ 2.

A ist der Bereich perfekter Oxidation, B der Bereich teilweiser Oxidation, C der Bereich intermolekularer Oxidation, Oder Bereich thermischen Zerfalls und Eder Bereich, in dem keine Reaktion mehr auftritt. Im Bereich A sind die Hauptkomponenten CO2, H2O, im Bereich B sind es CO, H2, im Bereich C Aldehyde und Ketone, im Bereich D niedrigerwertige Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, im Bereich E\ ist es eine Mischung von Kohlenwasserstoffen in gasförmigem Zustand und im Bereich Ei eine Mischung flüssiger Kohlenwasserstoffe. A is the area of perfect oxidation, B is the area of partial oxidation, C is the area of intermolecular oxidation, or area of thermal decay and E is the area in which no reaction occurs. In area A the main components are CO2, H2O, in area B it is CO, H2, in area C aldehydes and ketones, in area D lower-valued hydrocarbons with 1 to 5 carbon atoms, in area E \ it is a mixture of hydrocarbons in a gaseous state and a mixture of liquid hydrocarbons in the egg area.

Umwandlungsbehandlungen schließen folgende Vorgänge ein: in einer Reihe von Zerfalls- und Oxidationsreaktionen, die bei Behandlung des Kohlenwasserstoff-Brennstoffes in Gegenwart von Sauerstoffen ablaufen, entsteht der Bereich des Zerfalls und der Oxidation, in dem die Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen durch Aufbrechen chemischer Bindungen der Kohlenwasserstoffe des Treibstoffes und durch Zuführung von Sauerstoff zu ihnen erzeugt werden und in dem als Oxidationsprodukte wiederum dieser Produkte dann Aldehyde und Ketone entstehen; es bildet sich ferner der Bereich der partiellen Oxidation aus, in dem Kohlenmonoxid und Wasserstoff entstehen, sowie der Bereich der Vergasung, in dem die Kohlenwasserstoffe des Brennstoffes verdampfen. Conversion treatments include the following processes : in a series of decomposition and oxidation reactions that occur when the hydrocarbon fuel is treated in the presence of oxygen, the area of decomposition and oxidation occurs in which the hydrocarbons with 1 to 5 carbon atoms break through chemical bonds the hydrocarbons of the fuel and by supplying oxygen to them are generated and in which, in turn, these products then form aldehydes and ketones as oxidation products; the area of partial oxidation is also formed, in which carbon monoxide and hydrogen are produced, as well as the area of gasification, in which the hydrocarbons of the fuel evaporate.

Der Grundbereich der Bedingungen, unter denen die Umwandlungsbehandlung stattfindet ist durch relativ geringe Temperaturen und Sauerstoff-Konzentration gegeben, d.h. durch 150 bis 500⁰C und durch ein Gewichtsverhältnis von Luft zu Brennstoff-Kohlenwasserstoffen von 1 bis 5. Diese Bedingungen erreicht man durch entsprechende Funktion und Aufbau der Vorrichtung zur Behandlung des Treibstoffes, die bei einer Brennkraftmaschine Anwendung findet. Eine Möglich- The basic range of conditions under which the conversion treatment takes place is given by relatively low temperatures and oxygen concentration, ie by 150 to 500 ⁰ C and a weight ratio of air to fuel-hydrocarbons of 1 to 5. These conditions are achieved by appropriate Function and structure of the device for treating the fuel, which is used in an internal combustion engine. One possible

S keil hierzu besteht darin, die Bedingungen der Behandlung durch geeignete Auswahl des Katalysators zu beeinflussen, der die Oxidation, die die Hauptreaktion darstellt, katalytisch fördert. Ist die Auswahl des Katalysators und anderer wichtiger Faktoren, wie derS wedge to this is the conditions of the Treatment through appropriate selection of the catalyst to influence the oxidation, which is the main reaction represents, catalytically promotes. Is the selection of the catalyst and other important factors like that

ίο Temperatur, der Luft-(Sauerstoff-)Temperatur. der Strömungsgeschwindigkeit der reagierenden Stoffe über dem Katalysatorbett entsprechend diesen Anforderungen getroffen, erhält man gezielt eine Mischung von Zerfalls- und Oxidationsprodukten, die zu einer Verbesserung des Verbrennungsablaufs in den Zylindern führt.ίο temperature, the air (oxygen) temperature. the Flow rate of the reacting substances over the catalyst bed in accordance with these requirements hit, you get a mixture of decomposition and oxidation products that lead to a Improvement of the combustion process in the cylinders leads.

Die Mischung von Zerfalls- und Oxidationsprodukten, die man auf diese Weise erhält, enthält Aldehyde und Ketone, niedrige aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen. Wasserstoff. Kohlenmonoxid. Kohlendioxid, Derivate von Alkylbenzolen, organische Karbonsäuren sowie noch reagierende Kohlenwasser stoffe, ferner Wasser und restliche Bestandteile von Luft, die als Oxidationsmittel verwendet wurde.The mixture of decomposition and oxidation products obtained in this way contains aldehydes and Ketones, lower aliphatic hydrocarbons with 1 to 5 carbon atoms. Hydrogen. Carbon monoxide. Carbon dioxide, derivatives of alkylbenzenes, organic carboxylic acids and still reacting hydrocarbons substances, also water and residual components of air, which was used as an oxidizing agent.

F i g. 2 zeigt die Bildung einer Mischung von Zerfallsund Oxidationsprodukten gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Umwandlungsbeharidlung bei n-Hexan und einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 3. Die Hauptproduktc der Reaktion sind: Produkte perfekter Oxidation im Bereich A, und zwar H2O im Bereich A\ und CO2 im Bereich A2; Produkte partieller Oxidation im Bereich B, und zwar H2 im Bereich ßi und CO im Bereich 62; Kohlenwasserstoffe von Aldehyden und Ketonen, die Sauerstoff enthaltende Kohlenwasser-Stoffverbindungen darstellen, im Bereich C,- Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, die niedrige Kohlenwasserstoffverbindungen darstellen, im Bereich O; ferner Kohlenwasserstoffe, die noch reagieren, nämlich η-Hexan, im Bereich £F i g. 2 shows the formation of a mixture of decomposition and oxidation products according to an embodiment of a conversion treatment with n-hexane and an air-fuel ratio of 3. The main products of the reaction are: Products of perfect oxidation in area A, specifically H2O in area A \ and CO2 in area A2; Products of partial oxidation in area B, namely H2 in area βi and CO in area 62; Hydrocarbons of aldehydes and ketones, which are oxygen-containing hydrocarbon compounds, in the C range, - hydrocarbons with 1 to 5 carbon atoms, which are lower hydrocarbon compounds, in the O range; also hydrocarbons that still react, namely η-hexane, in the range £

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Anteil umgewandelten Kohlenwasserstoff-Brennstoffes und der Temperatur bzw. einem Temperaturanstieg bei Anwesenheit eines Katalysators. Mit A und ß sind typische Kurven für die Umwandlungsbehandlung bei einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 3 mit einem Katalysator bzw. ohne einen Katalysator bezeichnet.Fig. 3 shows the relationship between the proportion of converted hydrocarbon fuel and the temperature or a temperature rise in the presence of a catalyst. A and β are typical curves for the conversion treatment at an air-fuel ratio of 3 with a catalyst and without a catalyst, respectively.

F i g. 4 zeigt an einem Beispiel verschiedene Zusammensetzungen der Mischung bei einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von 3 und einer Reaktionstemperatur vor 400°C; die weiße Säule bzw. die diagonal schraffiert« Säule zeigen die während der Behandlung entstehendei Komponenten mit bzw. ohne Katalysator. F i g. 4 shows, by way of example, various compositions of the mixture at an air-fuel ratio of 3 and a reaction temperature before 400 ° C .; the white column or the diagonally hatched column show the components with and without a catalyst that are produced during the treatment.

Wie die Fig.3 und 4 zeigen, steigt der Antei umgewandelten Kohlenwasserstoff-Brennstoffes seh stark mit einem Temperaturanstieg im Bereich zwi sehen 150 und 500⁰C, Die Starttemperatur nach de Kurve A ist niedriger als für die Kurve B, de Umwandlungsgrad selbst bei der Kurve A größer a die bei der Kurve B. Die Mischung der chemische Verbindungen, die einen Beitrag zur Verbrennun leisten, nämlich Vh, CO, CH< und andere kann je nat Auswahl der Katalysatoren bestimmt werdea Like the 3 and 4 show the Antei converted hydrocarbon fuel increases see strongly with a rise in temperature in the range Zvi see 150 and 500 ⁰ C, the starting temperature after de curve A is lower than for the curve B, de conversion efficiency even with the Curve A is greater than that of curve B. The mixture of chemical compounds that contribute to combustion, namely Vh, CO, CH <and others, can be determined depending on the selection of the catalysts

Die bei der Behandlung entstehende Mischung d Zerfalls- und Oxidationsprodukte des KohlenwasseThe mixture resulting from the treatment d decomposition and oxidation products of the hydrocarbon stoff-Brennstoffes nimmt nun am Verbrennungsabla teil und hat dabei folgende Wirkungen: 1. Die Aldehyde und Ketone und deren bei ein Oxidation entstehende Zwischenprodukte tragfuel now takes part in the combustion process and has the following effects: 1. The aldehydes and ketones and their intermediate products formed during oxidation wear

in starkem Ausmaß zur Verbesserung und Steuerung der Verbrennung bei.made a major contribution to improving and controlling combustion.

2. Die niedrigerwertigen aliphatischen Kohlenwasserstoffe, die durch das Aufbrechen chemischer Bindungen entstehen, die gasförmigen Kohlenwasserstoffe, das Kohlenmonoxid und der Wasserstoff führen zusammen mit den zuvor erwähnten Produkten ferner dazu, daß die Geschwindigkeit des Verbrennungsvorgangs und die Verbrennung selbst verbessert werden. Diese Wirkung ist insbesondere dann bemerkenswert, wenn diese Stoffe in der Umgebung der Zündungsquelle und der Brennfläche der Flamme vorhanden sind.2. The lower-valent aliphatic hydrocarbons produced by the breaking of chemical bonds, the gaseous hydrocarbons, carbon monoxide and hydrogen, together with the aforementioned products, also lead to an improvement in the rate of combustion and the combustion itself. This effect is particularly noticeable when these substances are present in the vicinity of the ignition source and the burning surface of the flame.

3. Der Wasserstoff trägt zur Reduktion und zum Zerfall der Stickoxide bei, die im Verbrennungsvorgang zusammen mit Kohlenmonoxid und anderen Stoffen entstehen.3. The hydrogen contributes to the reduction and decomposition of nitrogen oxides that occur in the combustion process together with carbon monoxide and other substances.

Die oben erstgenannte Wirkung, der besondere Bedeutung zukommt, sei noch wie folgt näher erläutert: Und zwar kann man gemäß mehrfach geäußerter Lehrmeinung davon ausgehen, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit einer Flamme und die Verbrennungsgeschwindigkeit an der Trennfläche zwischen Flamme und brennbarem Medium, die die durch das brennbare Medium wandernde Reaktionszone beeinflussen, von einer beim Verbrennungsvorgang stattfindenden Kettenreaktion abhängen und daß die Ablaufgeschwindigkeit dieser Keltenreaktion von der Konzentration von Kettenträgern, die im Zuge dieses Prozesses entstehen, bestimmt wird.The first effect mentioned above, which is of particular importance, is explained in more detail as follows: Indeed, according to the doctrine that has been expressed several times, it can be assumed that the speed of propagation of a flame and the rate of combustion at the interface between flames and combustible medium affecting the reaction zone migrating through the combustible medium depend on a chain reaction taking place during the combustion process and that the rate of flow this Celtic reaction from the concentration of chain carriers that arise in the course of this process, is determined.

Unter den Zerfalls- und Oxidationsprodukten, die bei der Umwandlungsbehandlung entstehen, können nun die niederwertigen Kohlenwasserstoffe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, die beim Aufbrechen chemischer Bindung entstehen, sowie die Aldehyde und Ketone, die als deren Oxidationsprodukte entstehen, deutlich festgestellt werden. In dem Zylinder einer Brennkraftmaschine werden auch diese Oxidationsprodukte im Verbrennungsvorgang einer weiteren Oxidation ausgesetzt, die durch die weiter unten angegebene Formel (1) ausgedrückt werden kann. Dabei entstehen daraus als Zwischenprodukte Peroxid-Radikale und daraus dann OH-, H- und O-Radikale. die als Kettenträger agieren und so die Keltenreaktion fördern.Among the products of decomposition and oxidation that occur in the conversion treatment arise, the low-valent hydrocarbons with 1 to 5 carbon atoms that are formed when chemical bonds are broken, as well as the aldehydes and ketones that as the oxidation products of which arise can be clearly identified. In the cylinder of an internal combustion engine these oxidation products are also subjected to further oxidation in the combustion process, which can be expressed by the formula (1) given below. This results in as Intermediate products peroxide radicals and then OH, H and O radicals from them. that act as chain carriers and thus promote the Celtic reaction.

R-CHO + O₂-R-CO(OOH)- R-COO + OH (1)R-CHO + O ₂ -R-CO (OOH) - R-COO + OH (1)

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Zur weiteren Erklärung sei auf F i g. 5 Bezug genommen, die die typischen kinetischen Kurven für die Oxidation von gasförmigen Kohlenwasserstoffen über der Zeit zeigt; dabei stellt die Kurve A den 5<> Druckanstieg über der Zeit bei Oxidation einer Kohlenwasserstoff-Luftmischung und die Kurve B den Druckanstieg für den Fall, daß im Gemisch ein kleiner Anteil von Aldehyden enthalten ist. dar. For further explanation, refer to FIG. Reference is made to Figure 5 which shows the typical kinetic curves for the oxidation of gaseous hydrocarbons over time; curve A represents the 5 <> pressure increase over time in the case of oxidation of a hydrocarbon-air mixture and curve B the pressure increase in the event that the mixture contains a small proportion of aldehydes. represent.

Daraus ergibt sich, daß die Beimengung von Aldehyden, die bei der Behandlung des Kohlenwasserstoff-Brennstoffes entstehen, die Reaktionsgeschwindigkeit stark beschleunigt und damit die Verbrennungsgeschwindigkeit fördert Insbesondere trägt die Einführung von Aldehyden mit einem Karbonyi-Radikal in die Zylinder zur Verbesserung der Verbrennungsgeschwindigkeit an der Brennfläche der Flamme bei.It follows that the addition of aldehydes, which are formed during the treatment of the hydrocarbon fuel, greatly accelerates the reaction rate and thus promotes the combustion rate Cylinder to improve the combustion rate at the burning surface of the flame.

Fig.6 zeigt die Abhängigkeit der Verbrennungsgeschwindigkeit von dem Luft-Brennstoff-Verhältnis für mehrere vor der Reaktion bestehende Temperaturen for Gase, die man durch die Behandlung dieser Mischung erhält Aus Fig.6 geht hervor, daß die Verbrennungsgeschwindigkeit einer Mischung von Luft und Kohlenwasserstoff-Brennstoff rapide zunimmt, wenn man die Oberfläche einer Flamme mit chemischen Substanzen, wie sie bei der Umwandlungsbehandlung bei relativ geringer Temperatur entstehen, beaufschlagt. FIG. 6 shows the dependence of the combustion rate on the air-fuel ratio for several pre-reaction temperatures for gases obtained by treating this mixture. FIG. 6 shows that the combustion rate of a mixture of air and hydrocarbon Fuel increases rapidly when the surface of a flame is exposed to chemical substances such as those produced in the conversion treatment at a relatively low temperature.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Brennkraftmaschine mit verschiedenen Vorteilen, die durch den verbesserten Verbrennungsablauf bedingt sind. Dabei wird ein Teil des der Brennkraftmaschine zugeführten Kohlenwasserstoff-Brennstoffes unter den obenerwähnten Bedingungen einer Behandlung unterzogen; die dabei entstehende Mischung von Zerfalls- und Oxidationsprodukten wird dann in die Zylinder eingeleitet.The present invention provides an internal combustion engine with various advantages achieved by the improved combustion process are required. A part of the fuel is fed to the internal combustion engine Subjected to a treatment of hydrocarbon fuel under the above-mentioned conditions; the resulting mixture of decomposition and oxidation products is then poured into the cylinder initiated.

Es wird also im Rahmen der Enindung lediglich ein Teil des Kohlenwasserstoff-Brennstoffes, der dem Motor zugeleitet wird, der Umwandlungsbehandlung unterzogen. Der Grund dafür ist. daß lediglich eine kleine Menge dieser Mischung dazu ausreicht, die Zündung und Verbrennung in den Zylindern sicherzustellen und zu verbessern. Eine Behandlung des gesamten, einem Motor zugeführten Brennstoffes würde verschiedene Nachteile mit sich bringen, wie z. B. eine Abnahme des volumetrischen Liefergrades, einen Verlust an dem Brennstoff innewohnenden Heizwert, Schwierigkeiten bei der Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses und der Aufbereitung des Brennstoffes beim Start oder beim Anhalten des Motors. Eine nur teilweise Behandlung des zugeführten Brennstoffes hat den Vorteil, daß, falls notwendig, das Kompressionsverhältnis gesteigert und damit der Verbrauch an Brennstoff um 10 bis 15% erniedrigt werden kann. Es wird dabei erfindungsgemäß und überraschenderweise auch möglich, ein mageres Gemisch zu zünden und zu verbrennen, was in einem herkömmlichen Motor, der mit einem Vergaser ausgerüstet ist. nicht möglich ist: auf diese Weise werden die schädlichen Elemente im Abgas weiter reduziert. Ferner enthält der einer Behandlung unterzogene Brennstoff im Vergleich mit dem ursprünglichen Kohlenwasserstoff — Brennstoff größere Anteile an niedrigwertigen Kohlenwasserstoff-Molekülen und anderen chemischen Verbindungen, die durch Zerfall und Oxidation entstehen. Gelangen sie in die Umgebung einer Zündungsquelle oder der Brennfläche einer Flamme, dann kann man auch relativ leicht leichtes Öl verbrennen, was herkömmlicherweise nicht möglich ist. Ein Motor, der nach den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. eignet sich daher für eine große Vielfalt von Brennstoffen.So it is only part of the hydrocarbon fuel that the The engine is supplied to the conversion treatment. The reason for this is. that only one a small amount of this mixture is sufficient to ensure ignition and combustion in the cylinders and improve. A treatment of the entire fuel supplied to an engine would have various disadvantages, such as: B. a decrease in the volumetric delivery rate, a Loss of calorific value inherent in the fuel, difficulty in controlling the air-fuel ratio and the preparation of the fuel when starting or stopping the engine. One only partial treatment of the supplied fuel has the advantage that, if necessary, the compression ratio increased and thus the consumption of fuel can be reduced by 10 to 15%. It becomes, according to the invention and surprisingly also possible, to ignite and to ignite a lean mixture burn what in a conventional engine equipped with a carburetor. is not possible: on in this way the harmful elements in the exhaust gas are further reduced. It also contains a treatment subjected to larger proportions of fuel compared to the original hydrocarbon fuel of low-valent hydrocarbon molecules and other chemical compounds caused by decay and oxidation arise. If they come into the vicinity of an ignition source or the burning surface of a Flame, then you can burn light oil relatively easily, which is not normally possible. An engine constructed in accordance with the findings of the present invention. is therefore suitable for a wide variety of fuels.

Die Konstruktion, die Funktion und die Wirkungsweise eines Viertakt-Hubkolben-Motors als Ausführungsbeispiel wird im folgenden beschrieben. The construction, function and mode of operation of a four-stroke reciprocating piston engine as an exemplary embodiment is described below.

F i g. 7 zeigt einen Motor mit einem Hauptvergaser 1. einem Hilfsvergaser 2, einer Brennstoffbehandlungs-Vorrichtung 4, deren eines Ende über ein HUfsansaugrohr 3a mit dem Hilfsvergaser 2 und deren anderes Ende mit dem Hilfsansaugrohr 3b in Verbindung steht Da: Hilfsansaugrohr 36 ist im Ansaugkanal 6 installiert seine Spitze endet oberhalb des Einlaßventils 7 unc öffnet sich in Richtung der Kammer 10. Diese Kamme wirkt als Falle und fängt einen Teil des Gemischs de Zerfalls· und Oxidationsprodukte ein. In die Kammer I¹ ist eine Zündkerze 8 eingebaut; die Kammer 10 steh über Öffnungen 9a 9fc mit dem Verbrennungsraum 1 i i Verbindung. Mit 5 ist das Hauptansaugrohr, mit 12 ds Auslaßventil, mit 13 die Abgasableitung, mit 14 di Abgasöffnung und mit IS der Kolben bezeichnetF i g. 7 shows an engine with a main carburetor 1. an auxiliary carburetor 2, a fuel treatment device 4, one end of which is connected to the auxiliary carburetor 2 via an auxiliary intake pipe 3a and the other end of which is connected to the auxiliary intake pipe 3b its tip ends above the inlet valve 7 and opens in the direction of the chamber 10. This chamber acts as a trap and captures part of the mixture of the products of decomposition and oxidation. A spark plug 8 is installed in the chamber I ^1; the chamber 10 is connected to the combustion chamber 1 ii via openings 9a 9fc. With 5 the main intake pipe, with 12 ds exhaust valve, with 13 the exhaust gas discharge line, with 14 di exhaust port and with IS the piston

Die Fig.8a und 8b zeigen den Aufbau di Brennstoffbehandlungsvorrichtung 4. Sie weist eine8a and 8b show the structure di Fuel treatment device 4. It has a

609 646/3609 646/3

Einlaß 20, einen Behandlungsteil 21 und einen Auslaß 22 auf. Der Behandlungsteil 21 wird durch den Zylinder 26, das Katalysatorbett 24 aus Aluminiumoxid. Platin oder ähnlichem, einer elektrischen Heizvorrichtung 25, die von einer (nicht gezeigten) Batterie gespeist wird, gebildet. In Strömungsrichtung, kurz vor der elektrischen Heizvorrichtung 25, ist ein Element 25' angeordnet, das dazu dient, einen Flammenrückschlag in das Hilfsansaugrohr 3a zu verhindern. In Fig.8a besteht das Element 25' zur Verhinderung eines Flammenrückschlags aus Katalysatoren. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet ein am Auslaß 22 vorgesehenes Thermometer. Inlet 20, a treatment part 21 and an outlet 22. The treatment part 21 is through the cylinder 26, the catalyst bed 24 made of alumina. Platinum or the like, an electric heater 25, which is fed by a (not shown) battery is formed. In the direction of flow, just upstream of the electrical heating device 25, an element 25 'is arranged, which serves to prevent a flashback into the auxiliary suction pipe 3a. In FIG. 8a, the element 25 'for preventing flashback consists of catalysts. Numeral 23 denotes a thermometer provided at the outlet 22.

Fig.8b zeigt ebenfalls einen Einlaß 20, einen Behandlungsteil 21 und einen Auslaß 22; dabei ist der Behandlungsteil als Zylinder ausgebildet. Im Behandlungsteil ist ferner eine elektrische Heizvorrichtung 25 angeordnet, die von einer (nicht gezeigten) Batterie gespeist wird. In Fig.8b ist jedoch kein Katalysatorbett vorgesehen. Fig. 8b zeigt den Fall, in dem die Behandlung eines Teils des Brennstoffes durch Erwärmung in der Heizvorrichtung 25 erfolgt.Fig.8b also shows an inlet 20, a Treatment part 21 and an outlet 22; the treatment part is designed as a cylinder. In the treatment part an electric heater 25 is also arranged, which is powered by a (not shown) battery is fed. In Figure 8b, however, there is no catalyst bed intended. Fig. 8b shows the case in which the treatment of part of the fuel by heating takes place in the heating device 25.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 7, 8a, 8b kann der vom Hilfsvergaser 2 her zugeführte Brennstoff in Nähe der Zündkerze gezündet werden; 12 bis 38% des gesamten Brennstoffs reichen für eine solche Menge der Mischung von Zerfalls- und Oxidationsprodukten aus. die für die nachfolgende Verbrennung und deren Steuerung erforderlich ist. Diese 12 bis 38% des Brennstoffes werden im Vergaser 2 auf eine relativ fette Mischung eingestellt. Diese relativ fette Mischung gelangt über das Hilfsansaugrohr 3a in die Behandlungsvorrichtung 4. Durch Erhitzung in der Heizvorrichtung 25 wird dieses Gemisch nun der Umwandlungsbehandlung unterworfen. Diese Behandlung wird durch das Katalysatorbett 24 aufrechterhalten, dessen Temperatur den bestimmten Wert so lange hält, bis man die angestrebte Mischung von Zerfalls- und Oxidationsprodukten erhält. Ein Teil des derart behandelten Brennstoffes gelangt dann während des Ansaughubs über das Hilfsansaugrohr Ib, das geöffnete Einlaßventil 7 und die öffnung 9a in die Kammer 10. Da sich die Spitze des Hilfsansaugrohres 3b in Richtung der Kammer 10, und zwar in Strömungsrichtung oberhalb bzw. vor dem Einlaßventil 7 öffnet, gelangt ein beachtlicher Teil der Mischung von Zerfalls- und Oxidationsprodukten über die öffnung 9a in die Kammer 10. D<?r restliche Teil der Mischung gelangt in den oberen Teil des Verbrennungsraumes 11. Bei Ende eines Kompressionshubes gelangt nun ein Teil dieses Anteils wiederum zurück in die Kammer 10, und zwar über die öffnungen 9a und 9ft. Der andere Teil verbleibt in Nähe der öffnungen 9a und 96 oben im Verbrennungsraum 11. Dann wird während des Ansaughubes das relativ magere Gemisch, das vom Hauptvergaser her angesaugt worden ist den Zylindern über Einlaßöffnung und Einlaßventil 7 zugeführt. In the embodiment according to FIGS. 7, 8a, 8b, the fuel supplied from the auxiliary carburetor 2 can be ignited in the vicinity of the spark plug; 12 to 38% of the total fuel is sufficient for such an amount of the mixture of decomposition and oxidation products. which is necessary for the subsequent combustion and its control. This 12 to 38% of the fuel is adjusted to a relatively rich mixture in the carburetor 2. This relatively rich mixture reaches the treatment device 4 via the auxiliary suction pipe 3a. This mixture is then subjected to the conversion treatment by being heated in the heating device 25. This treatment is maintained by the catalyst bed 24, the temperature of which maintains the specific value until the desired mixture of decomposition and oxidation products is obtained. A portion of the thus-treated fuel is then passed during the intake stroke via the Hilfsansaugrohr Ib, the open intake valve 7 and the opening 9a 10 in the chamber, since the tip of the Hilfsansaugrohres 3b in the direction of the chamber 10, in the direction of flow above or before the intake valve 7 opens, reaches a significant portion of the mixture of decomposition and oxidation products through the opening 9a into the chamber 10. D <? r rest of the mixture passes to the top of the combustion chamber 11. at the end of a compression stroke now, a part this portion in turn back into the chamber 10, through the openings 9a and 9ft. The other part remains in the vicinity of the openings 9a and 96 at the top of the combustion chamber 11.

Die relativ fette Mischung der Zerfalls und Oxidationsprodukte, die jetzt in der Kammer 10 vorhanden ist, kann dann durch die Zündkerze 8 leicht gezündet werden. Die Verbrennung beginnt. Dann schlägt ein Flammenstrahl durch die öffnungen 9a und 9b in den Bereich außerhalb der Kammer 10. Durch diese Flammenzündung wird nun das magere Gemisch, das den größeren Teil des Verbrennungsraumes 11 und des Raumes innerhalb der Zylinder einnimmt, zuverlässig verbrannt. So wird das magere Gemisch als Ganzes verbrannt werden und die Menge der schädlichen Elemente im Abgas reduziert. The relatively rich mixture of the decomposition and oxidation products which is now present in the chamber 10 can then be easily ignited by the spark plug 8. The combustion begins. A jet of flame then strikes through the openings 9a and 9b into the area outside the chamber 10. This flame ignition now reliably burns the lean mixture that takes up the greater part of the combustion chamber 11 and the space inside the cylinder. In this way, the lean mixture will be burned as a whole and the amount of harmful elements in the exhaust gas will be reduced.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde ein Hilfsansaugrohr und eine als Brennstoffalle wirkende Kammer verwendet; sie stellen ein wirksames Mittel für die Einführung des behandelten Brennstoffes dar. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese speziellen, der Umwandlungsbehandlung nachgeschalteten Mittel beschränkt. In the illustrated embodiment, an auxiliary intake pipe and one acting as a fuel trap were used Chamber used; they are an effective means of introducing the treated fuel However, the invention is not limited to these specific agents downstream of the conversion treatment.

Derjenige Teil des Brennstoffes, der in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel dem Hilfsvergaser zugeführt wird, liegt zwischen 12 und 38%. Dieser Anieilsbereich hat sich als bestes Verhältnis im Hinblick auf eine Reduzierung der schädlichen Elemente im Abgas herausgestellt, wenn man, wie in diesem Ausführungsbeispiel, ein Hilfsansaugrohr und eine als Falle wirkende Kammer verwendet. Das Verhältnis kann jedoch je nach konstruktiver Ausbildung der Brennkraftmaschine und je nach seiner Leistung, auch anders sein.That part of the fuel, which in the embodiment described above, the auxiliary carburetor is supplied is between 12 and 38%. This Anieilsbereich has proven to be the best ratio in terms of on reducing the harmful elements in exhaust gas turned out if one, as in this one Embodiment, an auxiliary suction pipe and a chamber acting as a trap is used. The relationship can, however, also depending on the structural design of the internal combustion engine and depending on its performance be different.

Bei Verwendung eines Kreiskolbenmotors erreicht man die oben beschriebenen Wirkungen dadurch, daß man die Mischung der Zerfalls- und Oxidationsprodukte nach Art eines Gürtels entlang der Mittelachse der Breitseite des Rotors ansaugt und an der Stelle hall, wo die Zündkerze angeordnet ist. Man umgeht damit auch Schwierigkeiten der Verbrennung bei herkömmlichen Kreiskolbenmotoren und erreicht bessere Leistung und bessere Zusammensetzungen der Abgase.When using a rotary piston engine, the effects described above are achieved in that the mixture of the decomposition and oxidation products in the manner of a belt along the central axis of the Broad side of the rotor sucks in and reverberates at the point where the spark plug is located. You deal with it too Difficulties of combustion in conventional rotary piston engines and achieved better performance and better compositions of the exhaust gases.

Die Fig. 9a bis 9d zeigen mit der Erfindung erziehe Verbesserungen hinsichtlich der Leistung eines Motors und hinsichtlich der Emission von Abgasen mit schadhaften Bestandteilen.9a to 9d show educate with the invention Improvements in the performance of an engine and in terms of the emission of exhaust gases with defective components.

Um die Vorteile der Erfindung derart darstellen zu können, wurden sowohl Versuche mit einer Brennkraftmaschine, die eine als Falle wirkende Kammer aufwies. als auch Versuche mit einem herkömmlichen Motor durchgeführt.In order to be able to present the advantages of the invention in this way, tests were carried out with an internal combustion engine, which had a chamber acting as a trap. as well as experiments with a conventional engine accomplished.

Die Fig. 9a bis 9d zeigen Diagramme, die ein Vergleich charakteristischer Eigenschaften in folgenden9a to 9d show diagrams that a Comparison of characteristic properties in the following

Fällen ergibt:Cases results in:

(W) Betrieb einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mit einer Behandlung nicht unterworfenem(W) Operation of a conventional internal combustion engine with no treatment

Brennstoff;
(X) Betrieb einer herkömmlichen BrennkraftmaschineFuel;
(X) Operation of a conventional internal combustion engine

mit einer Behandlung unterworfenem Brennstoff: (Y) Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer als Falle wirkenden Kammer, mit einer Behandlung nicht unterworfenem Brennstoff;
^ Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer alswith treated fuel: (Y) operating an internal combustion engine having a trap chamber with untreated fuel;
^ Operation of an internal combustion engine with an as

Falle wirkenden Kammer und einer Behandlung unterworfenem Brennstoff. Trap acting chamber and treated fuel.

Zu den Kurven nach Fig.9a bis 9d im einzelnen F ι g. 9a zeigt die Beziehung zwischen dem Luft-Brenn In relation to the curves according to FIGS. 9a to 9d, FIG. 9a shows the relationship between air burn

stoff-Verhältnis und dem mittleren Arbeitsdruck. Wi< aus diesem Diagramm hervorgeht, ergibt sich hinsieht lieh dieses Drehmoments nur ein geringer Unterschie< in Abhängigkeit davon, ob der Brennstoff eine Umwandlupgsbehandlung unterworfen wird oder nicht. material ratio and the mean working pressure. As can be seen from this diagram, there is only a slight difference in this torque depending on whether the fuel is subjected to a conversion treatment or not.

Die F i g. 9b und 9c zeigen die Beziehung zwischei dem Luft-Brennstoff-Verhältnis und der Emissionsmen ge von Stickoxiden (NOx) für eine herkömmlich Brennkraftmaschine und einer solchen mit einer al Falle wirkenden Kammer. Aus diesen Kurven geh The F i g. 9b and 9c show the relationship between the air-fuel ratio and the emission amount of nitrogen oxides (NOx) for a conventional internal combustion engine and a trap chamber. Get out of these curves

hervor, daß die Menge der Emission von Stickoxiden i beiden Fällen erheblich geringer ist. wenn ein eine Behandlung unterzogener Brennstoff verwendet win Darüber hinaus zeigt sich auch an den Kurven nacshows that the amount of nitrogen oxide emissions in both cases is considerably lower. if a one Treatment subjected fuel used win In addition, it is also evident on the curves nac

Fig. 9c, daß sich hinsichtlich der Emission von Kohlenwasserstoffen (gemessen in C-haltige Teile pro eine Million Teile) kaum ein Unterschied zwischen der Verwendung von Brennstoffen, die einer Behandlung unterzogen worden sind, und einer Verwendung mit Brennstoffen, die dieser Behandlung nicht unterlagen, ergibt. Im Falle der Verwendung einer herkömmlichen Brennkraftmaschine verschiebt sich jedoch der Bereich, in dem die Menge der abgegebenen Kohlenwasserstoffe ein Maximum hat, dann, wenn ein einer Umwandlungsbehandlung unterworfener Brennstoff verwendet wird. nach rechts; das bedeutet, daß der kritische Bereich für das Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechend breiter wird.Fig. 9c that with regard to the emission of hydrocarbons (measured in C-containing parts per a million parts) hardly any difference between the use of fuels, that of a treatment have been subjected to, and use with fuels that have not been subjected to this treatment, results. In the case of using a conventional internal combustion engine, however, the range shifts in which the amount of discharged hydrocarbons is at a maximum when a fuel subjected to a conversion treatment is used. To the right; this means that the critical range for the air-fuel ratio is correspondingly wider will.

Beim Stande der Technik wird die gesamte der Brennkraftmaschine zugeführte Brennstoffmenge der Umwandlungsbehandlung unterworfen. Dies hat Nachteile, auf die noch einzeln eingegangen werden wird. DieIn the prior art, the total amount of fuel supplied to the internal combustion engine is the Subject to transformation treatment. This has disadvantages which will be discussed individually. the

von der Erfindung vorgeschlagene Behandlung nur eines Teiles der Brennstoffmenge bei gleichzeitiger Speisung der Maschine mit iiicht dieser Umwandlungsbehandlung unterworfenem Brennstoff macht es vor allem möglich, insgesamt mit magerem Luft-Brennstoff-Vcrhältnis zu arbeiten. Es wird davon ausgegangen, daß der Fachmann unter einem »mageren« Gemisch ein solches mit Luft-Brennstoff-Verhältnis von Ib und höher versteht.Treatment proposed by the invention only part of the amount of fuel at the same time Feeding the engine with fuel that has not been subjected to this conversion treatment shows us how all possible to operate with an overall lean air-fuel ratio. It is assumed that the expert under a "lean" mixture one with an air-fuel ratio of Ib and understands higher.

Es ist bereits bekannt, bei mit Festbrennstoff betriebenen Brennkraftmaschinen sowohl Generatorgas als auch flüssigen Brennstoff (letzteren zu Zündungszwecken des Dieselprozesses) in den Verbrennungsraum einzubringen. Daß eine solche Brennkraftmaschine mit magerem Luft-Brennstoff-Verhältnis im vorliegend vorausgesetzten Sinne je betrieber worden ist oder betreibbar war, ist druckschriftlich nicht belegbar.It is already known in the case of internal combustion engines operated with solid fuel both generator gas as well as liquid fuel (the latter for ignition purposes of the diesel process) in the combustion chamber bring in. That such an internal combustion engine with a lean air-fuel ratio has ever been operated or was operable in the present sense is not in print verifiable.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

!. Verfahren zur Verringerung der schädlichen Bestandteile der Abgase beim Betrieb einer Brennkraftmaschine, bei welchem Brennstoff vor der Einbringung in den Verbrennungsraum einem Zerfalls- und Oxidationsprozeß (auch »Behandlung« genannt) unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl dem genannten Prozeß unterworfener (»behandelter«) Brennstoff als auch ihm nicht unterworfener Brennstoff in den Verbrennungsraum eingebracht werden und daß die Gesamtmenge des im Verbrennungsraum zur Verbrennung gelangenden Brennstoffes so ausgewählt wird, daß sich ein mageres Luft-Brennstoff-Verhältnis ergibt.! Process for reducing the harmful components of the exhaust gases when operating a Internal combustion engine, in which fuel before being introduced into the combustion chamber Disintegration and oxidation process (also called "treatment") is subjected, characterized in that both the said process subject ("treated") fuel as well as fuel not subject to it are introduced into the combustion chamber and that the The total amount of fuel in the combustion chamber for combustion is selected so that a lean air-fuel ratio results.

2. The method according to claim 1, characterized in that the decomposition and oxidation products of the fuel are mixed with the combustion air and untreated fuel before the resulting overall mixture is ignited in the combustion chamber (11).

3. The method according to claim 1, characterized in that the fuel and the air that are not passed through the treatment device (4) to form a lean air-fuel mixture and that the decomposition and oxidation products of the treated fuel separately therefrom in the Combustion chamber (11) are introduced.

4. The method according to claim 3, characterized in that the decomposition and oxidation products of the fuel can be introduced into the combustion chamber (U) near the spark plug (8).

5. The method according to claim 3, characterized in that that the decomposition and oxidation products of the fuel in the combustion chamber (11) are entirely or partially introduced into a trap (10) arranged in this and surrounding the spark plug (8) will.

6. The method according to claim 1, characterized in that the decomposition and oxidation products of the fuel contain carbon monoxide and hydrogen.

7. The method according to claim 1, characterized in that the decay and oxidation products <Jes fuel contains aldehydes and ketones.

8. The method according to claim 1, characterized in that the decomposition and oxidation products of the fuel contain lower-value alephatic hydrocarbons having 1 to 5 carbon atoms.

9. The method according to claim 1, characterized in that the products released by the treatment device | 4) form a mixture which contains evaporated, unconverted fuel .

10. The method according to claim 1, characterized in that that - as is well known - the fuel treatment in the presence of a catalyst (24) takes place.

11. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the treatment device to which this device supplied fuel is between 1 and 5 6s is located (4) zugefiihrten air and that the treatment is carried out at temperatures of 150 to 500 ⁰ C.

12. The method according to claim 1, characterized in that

40 shows that the amount of fuel fed to the treatment device (4) is 12 to 38% of the total fuel to be burned in the combustion chamber (il)

13. The method according to claim 3, characterized in that the decomposition and oxidation products of the fuel are introduced into the combustion chamber (If) through an auxiliary intake pipe (36) . which opens in the intake duct (6), through which the untreated air-fuel mixture is introduced into the combustion chamber, in front of the inlet valve (7) and in the vicinity thereof.

14. The method according to claim 5, characterized in that the trap (10) has at least one opening (9a) through which the decomposition and oxidation products of the fuel are introduced into the trap, and that in the case the ignition of this part of the decomposition and oxidation products of the fuel take place in this way, and the resulting flame spreads through said opening (9. /) or further openings (9b) into the mixture contained in the remaining part of the combustion chamber (11).

) 5. Internal combustion engine with facilities / uv reduction of the harmful components of the exhaust gases during operation of the machine, in which facilities are provided which subject fuel to a decomposition and oxidation process (also called "treatment") before it is introduced into the combustion chamber, characterized in that facilities are provided which bring both the said process ("treated") fuel and fuel not subjected to it into the combustion chamber, the total amount of fuel in the combustion chamber being selected so that a lean air-fuel ratio results.

16. Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that a line (3b) introduces the decomposition and oxidation products of the fuel into the combustion chamber (11) in the vicinity of the spark plug (8).

17. Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that the ratio of air and fuel supplied to the treatment device (4) is between 1 and 5.

18. Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that the fuel treatment at temperatures of 150 to 500 is carried out ⁰ C.

19. Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that a first carburetor (1) for untreated fuel and a second gasifier (2) to be treated is provided.

20. Internal combustion engine according to claim 19, characterized in that the supply line of the decomposition and oxidation products of the fuel to the combustion chamber (11) serving line (3b ) ends in front of and in the vicinity of the inlet valve (7) which is arranged in the intake duct (6) through which air and fuel are supplied from the first carburetor (1) to the combustion chamber (11).

21. Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that in the combustion chamber (11) erne trap (10) is arranged which surrounds the spark plug (8) and has at least one opening (9?) Through which the decomposition and oxidation products of the All or part of the fuel in the trap (10)

enter, the mixture in the trap (10) being ignited and the resulting flame emerging through said opening (9a) or further openings (9b) into the part of the combustion chamber (11) outside the trap.

22. Internal combustion engine according to claim 19, characterized in that the second carburetor 12 up to 38% of the total amount of fuel to be burned in the combustion chamber (11) is supplied.

23. Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that the treatment device (4) has a catalyst (24), in the presence of which the treatment takes place.

24. Internal combustion engine according to claim 15, characterized in that the treatment device (4) has a heating device (25) which heats the fuel and that there also means (25 ') are provided that prevent flashback.