DE2519277A1 - Vorrichtung zur leistungsverbesserung von brennkraftmotoren - Google Patents

Description

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER Xüm&ZmiXSmWi DIPL.-ING. SELTING

DR.-ING. EISHOLD
5 KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

28. April 1975 Sch-DB/Ko

Guglielmo Aiti

Via Pratelli Spazzoli, 33 - PROLI' / Italien

Vorrichtung zur Leistungsverbesserung von Brennkraftmot oren

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der Leistung von Brennkraftmotoren.

Die Leistung der Brennkraftmotoren und insbesondere von Kraftfahrzeugmotoren ist gering und ändert sich stark mit der Änderung der Tourenzahl des Motors pro Minute. Die, geringe Leistung der Motoren ist dadurch bedingt, daß kein optimales Verhältnis zwischen Kraftstoff (Benzin) und Sauerstoff (Luft) und keine einwandfreie Mikronisierung und Mischung des Kraftstoffes mit der Luft erzielt wird. Dies führt zu einem weit größeren Kraftstoffverbrauch als theoretisch zur Erzielung geringerer Leistung als bei einwandfreier Verbrennung erreichbar, erforderlich wäre, wobei sich durch wenigstens teilweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe Verkrustungen bilden und der Motor

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bei Veränderung seiner Tourenzahl eine unregelmäßige Leistung zeigt.

Zur wenigstens teilweisen Behebung dieser Mangel wurde "vorgeschlagen, Brennkraftmotoren mit einem Luftkompressor auszurüsten, der die Ansaugleitung der Motorzylinder zusätzlich zu der üblichen Luftzufuhr mit Brennluft versorgt, und zwar in konstanter Menge oder mit steigender Tourenzahl konstant zunehmender Menge. Dadurch wurden zwar hohe Leistungen erzielt, aber es stieg auch der Kraftstoffverbrauch stärker als der Leistungsgewinn, so daß letzten Endes die energetische Leistung zurückging.

Ferner wurde auch vorgeschlagen, zwischen den Vergaser und die Ansaugleitungen der Zylinder mindestens einen Zerstäuber einzuschalten, der jeweils aus einer Luftschraube bestand, die durch das Kraftstoff-Luftgpmsdh. aus dem Vergaser in Drehung versetzt wurde. Dieser Propeller sollte die von der Luft und der Mischung mitgeführten Kraftstofftröpfchen gleichmäßig zerstäuben und der Luft sowie dem Kraftstoff zugemischt werden.

Eine solche Vorrichtung hat sich jedoch praktisch als unwirksam erwiesen, weil der durch die von der Luftschraube bewirkte Bremsung beim Durchtritt des Kraftstoff -Luftgemisches verursachte Leistungsverlust die aus der besseren Gleichmäßigkeit der Mischung erwachsenden Vorteile aufgehoben hat.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrich-

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tung zur Verbesserung der Leistung von Brennkraftmotoren bei Herabsetzung insbesondere des Kraftstoffverbrauches bei gleicher Motorleistung.

Einweiterer Zweck ist die Schaffung einer Vonichtung der genannten Gattung, die in der Herstellung wirtschaftlich ist und sich leicht und rasch in jeden beliebigen Brennkraftmotor, insbesondere Kraftfahrzeugmotor, einbauen läßt.

Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch einen Luftkompressor, einen Durchlaß zum Einleiten der vom Kompressor kommenden Luft in die dem Vergaser nachgeordnete Ansaugleitung der Motorzylinder, ein Regulierventil für den Luftstrom vom Kompressor zu diesem Durchlaß und ein starres Element, das drehbar mit der Vergaserklappe verbunden ist und die öffnung des Ventils regelt, wobei dieses starre Element und das Ventil derart ausgebildet sind, daß der Durchfluß einer bestimmten Höchstmenge Luft bei größter Klappenöffnung und der Durchlaß einer ausgehend von diesem Höchstwert auf einen geringsten Wert abnehmenden Luftmenge bei von seinem größten Drehmoment zu unter diesem Höchstmoment liegenden Werten absinkender Tourenzahl des Motors möglich ist und daß der Durchlaß einer über dem Minimalwert und unter diesem Höchstwert liegenden Luftmenge bei kleinster öffnung der Vergaserklappe gewährleistet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines gezeichneten bevorzugten Ausbildungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

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Fig. 1 ein teilweise geschnittenes Schema einer an einen Kraftfahrzeugmotor angebauten Vorrichtung;

Fig. 2 den Schnitt eines zur Vorrichtung gehörenden Ventils;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Zerstäubungs- und Mischelement der Vorrichtung und

Fig. 4 eine Ansicht des Antriebsnockens des Ventils der Vorrichtung.

In Fig. 1 ist schematisch ein Teil eines Brennkraftmotors 1 gezeigt, dessen einer Zylinder 2 über einen Kollektor oder eine Ansaugleitung 4 an einen Vergaser 3 angeschlossen ist.

Der Vergaser der heute allgemein in Kraftfahrzeugen verwendeten Gattung weist eine Klappe 5 auf, deren öffnung mittels einer Zugstange 6 über ein Pedal 7 (Gaspedal) und/oder einen Handhebel gesteuert wird. Bekanntlich regelt der Vergaser je nach der Stellung der Klappe 5 die Bildung eines Kraftstoff-Luftgemisches, das von den Zylindern des Motors über die Ansaugleitung 4 angesaugt wird. Dieses Gemisch ist besonders beim Anlassen des Fahrzeugmotors und in der Übergangsstufe bis zum höchsten Drehmoment des Motors, also beim Gasgeben, mit Kraftstoff angereichert, wobei viele Vergaser auch eine Wiederbeschleunigungspumpe aufweisen, die das Kraftstoffgemisch anreichert.

Weiterhin ist in Fig. 1 schematisch die erfindungsge-

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mäße Vorrichtung gezeigt, die im wesentlichen aus folgenden Teilen besteht: Einem Luftkompressor 8, einem Ventil 9* einem auf die Welle 11 der Klappe 5 aufgekeilten und das Ventil 9 betätigenden Nocken 10, einem Durchlaß 12 zur Zuführung der von dem Ventil 9 kommenden Luft in die Ansaugleitung 4 und einer wichtigen Luftschraube 13» die den Strom des Kraftstoff-Luftgemisches aus dem Vergaser aufnimmt.

Der Luftkompressor 8 besteht vorzugsweise aus einer Zentrifugalpumpe, die mittels eines kleinen Elektromotors betrieben wird, der seinerseits von einer in jedem Kraftfahrzeug vorhandenen elektrischen Akkumulatorenbatterie (nicht in der Zeichnung dargestellt) versorgt wird. Der Kompressor kann auch anders ausgebildet sein und mittels eines beliebigen beweglichen Elementes vom Motor betrieben werden.

Das Ventil 9 besteht aus einem kleinen zylindrischen Hohlkörper, der an seinen Enden durch zwei Scheiben abgeschlossen ist, in denen sich je eine Bohrung befindet. Die Bohrung 14 einer der beiden Scheiben (Fig. 2, in welcher das Ventil im Querschnitt gezeigt ist), ist an den Ausgang des Kompressors 8 über eine kurze Leitung 15 angeschlossen, während die Bohrung der anderen Scheibe des Ventils über eine kurze Leitung 16 mit dem Durchlaß 12 verbunden ist.

Im zylindrischen Körper des Ventils ist eine kleine Scheibe 17 (Fig. 2) angeordnet, die von einer Feder 18 gegen die Endscheibe des Ventils mit der Bohrung 14 gedrückt wird. Die Scheibe 17 ist auf eine kleine

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rotierende Welle 19 aufgekeilt, an die ein außen an das Ventil angesetzter Hebel 20 angelenkt ist, der von einer Rückholfeder gegen einen Anschlag 21 angedrückt wird, wenn die Klappe 5 geschlossen ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist in der Scheibe I7 eine Profilbohrung ausgebildet, die ausgehend von einem Ende B größten Durchmessers ein Teilstück A mit abnehmendem Querschnitt aufweist, das bei C endet, wo der Durchmesser sich etwas erweitert, Jedoch kleiner ist als am Ende B. Wenn das Ventil 5 geschlossen, d.h. der Motor stillgesetzt ist, befindet sich das Ventil in dem in Fig. 2 gezeigten Zustand: Die Bohrung der Scheibe I7 ist nicht achsengleich mit der Bohrung 14, so daß das Ventil geschlossen ist. Wenn dann beim öffnen der Klappe 5 die Welle 11 sich dreht, dreht sich auch der Nocken 10, der über dem Hebel 20 die Scheibe I7 in Drehung versetzt, so daß zuerst das Teilstück C und dann die Abschnitte A und B der Bohrung dieser Scheibe sich mit der Bohrung decken.

Der Nocken 10 gemäß Fig. 4 ist zwischen seiner Stelle D, an der an ihm der Hebel 20 angreift, wenn die Klappe 5 und das Ventil 9 geschlossen sind, und seiner Stelle E, mit der der Hebel 20 zusammenwirkt, wenn die Klappe und das Ventil ihre größte Öffnungslage eingenommen haben, derart profiliert, daß bei gleicher Winkeldrehung der Welle 11 der Nocken 10 den Hebel und die kleine Welle 11 mehr verstellt, wenn die Klappe nahezu geschlossen ist, als wenn diese sich in ihrem völligen öffnungszustand befindet. Mit anderen

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Worten entspricht einer allmählichen Öffnung der Klappe 5 zunächst eine raschere und dann eine langsamere Öffnung des Ventils 9.

Der Durchlaß 12, durch den die vom Ventil 9 kommende Luft dem vom Vergaser kommenden Gemisch beigemischt wird, ist in einem festen Körper 22 ausgebildet, der einfach zwJashen das untere Ende des Vergasers und das obere Ende des Kollektors 4 eingesetzt wird. Er ist von einer Bohrung durchsetzt, die den gleichen Durchmesser wie die Bohrungen des Vergasers und des Ansaugkollektors besitzt, deren Fortsetzung oder Anschluß sie darstellt. Im Zentrum der Bohrung des Körpers 22 ist die mehrflügelige Luftschraube 13 montiert, die frei um ihre im allgemeinen senkrechte Achse drehbar ist. Der Durchlaß 12 (Fig. 3) ist so vorgesehen, daß der ihn durchströmende Luftstrom unmittelbar gegen die Flügel der Luftschraube 13 trifft und diese unter Wirbelwirkung dreht.

Der Körper 22 weist unterhalb der Luftschraube 13 ein dünnes Sicherheitsnetz 23 auf, das verhüten soll, daß gegebenenfalls bei.Bruch eines Flügels der Luftschraube dieser in die Zylinder 2 gelangen und diese beschädigen kann. Ferner ist der Kompressor 8 mit einem Filter (nicht gezeigt) versehen, der Staub oder kleine Körner am Eintritt in das Ventil 9 hindert.

Bei Stillsetzung des Motors sind die Klappe 5 und das Ventil 9 geschlossen (Fig. 2), wobei der Hebel 20 gegen den Anschlag 21 anliegt; der Kompressor 8 arbeitet nicht.

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Bei Anlassen des Motors beginnt der Kompressor sofort zu arbeiten und der Nocken 10 bringt das Teilstück C der Profilbohrung der kleinen Scheibe 17 des Ventils zur Deckung mit der Bohrung 14: In diesem Zustand, in dem die fast geschlossene Klappe 5 den Luftdurchlaß zum Vergaser stark drosselt, und ein stark mit Kraftstoff angereichertes Gemisch entsteht, strömt durch das Ventil eine große Luftmenge, die durch den Durchlaß 12 hindurchtritt und die Luftschraube 13 in starke Drehung versetzt, wobei dem Kraftstoffgemisch aus dem Vergaser Luft zugesetzt wird. Die Luftschraube zerstäubt bei ihrer heftigen Drehung die Brennstoffteilchen und verbessert das Gemisch. Dieses gleichmäßige Gemisch kann nun die Zylinder gänzlich füllen (im Gegensatz zu den Verhältnissen ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung), weil die Klappe 5 wenig Luft durchläßt. Mit Vergrößerung der Klappenöffnung, also beim Übergang vom geringeren Drehmoment zum höchsten Drehmoment des Motors, d.h. noch während des Gasgebens, kommt auf die Bohrung 14 das Teilstück A der Profilbohrung der kleinen Scheibe I7 zu liegen. Zu Beginn ' dieser Stufe läßt das Ventil weniger Luft durch, als die Klappe bei kleinerem Durchlaß (beim Gasgeben muß ja das Gemisch besonders reich an Kraftstoff sein) und dann nimmt der Luftdurchfluß zu bis zur größten Menge, wenn das Teilstück B der Profilbohrung der Scheibe I7 die Bohrung 14 überlagert.

Es muß besonders hervorgehoben werden, daß der Zustrom an Luft aus dem Kompressor nicht durch die Klappe 5 ) behindert wird, der der Durchlaß 12 immer nachgeordnet ist.

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Die Profilierung des Nockens 10 zwischen den Stellen D und E muß vorzugsweise durch Versuche bestimmt werden, insbesondere weil das optimale Profil vom Kompressionsverhältnis und anderen Merkmalen des Motors abhängt.

Zahlreiche an Kraftfahrzeugen verschiedenster Zylindergrößen und Typen, auch beim Betrieb mit flüssigem Petroleumgas durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß mit der beschriebenen Vorrichtung gegenüber dem Verbrauch des gleichen Fahrzeuges und dessen gleichen Leistungen sehr hohe Kraftstoffeinsparungen erzielbar sind bei gleichen Geschwindigkeiten und Leistungen (durchschnittlich 20 % und mehr). Auch wurde festgestellt, daß die Leistung mit der Vorrichtung ausgerüsteter Motoren gegenüber denjenigen ohne dieselbe merklich gesteigert wird.

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Claims (2)

Ansprüche

1. JVorrichtung zur Verbesserung der Leistung von Brenn-V / kraftmotoren, gekennzeichnet durch

einen Luftkompressor (8), einen Durchlaß (12) zur Einleitung der vom Kompressor (8) kommenden Brennluft in die Ansaugleitung (4) der dem Vergaser (3) des Motors nachgeordnet en Motorzylinder (2), ein Regulierventil (9) für den Luftstrom vom Kompressor (8) zu diesem Durchlaß (12) und ein starres Element (10), das drehbar mit der Klappe (5) des Vergasers (3) gekuppelt ist und das Ventil (9) öffnet, wobei das starre Element (10) und das Ventil (9) derart ausgebildet sind, daß bei größter öffnung der Klappe (5) eine Höchstraenge an Luft und eine bis zu einem Minimalwert abnehmende unterhalb der Höchstmenge liegende Luftmenge bei sinkender Tourenzahl des Motors gegenüber derjenigen seines größten Drehmoments bis herab zu einem kleineren Drehmoment durchgelassen wird sowie der Durchlaß einer über dem Miriimalwert und unter dem Höchstwert liegenden Luftmenge bei kleiner öffnung der Klappe (5) des Vergasers (3) gewährleistet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (12) in einem starren Körper (22) ausgebildet ist, in dem eine frei drehbare Luftschraube (13) so gelagert ist, daß die Achse des Durchlasses (12) mit den Flügeln der Luftschraube (13) zusammenfällt und im wesentlichen tangential gerichtet ist.

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Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das starre Element aus einem Nocken (10) besteht, der derart profiliert ist, daß bei zunehmender Öffnung der Klappe (5) des Vergasers (3) aus ihrer Schließstellung das öffnen des Ventils (9) anfänglich rascher und dann langsamer erfolgt.

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