DE2716420C2

DE2716420C2 -

Info

Publication number: DE2716420C2
Application number: DE19772716420
Authority: DE
Inventors: Allan Malmoe Se Mellqvist; Thorild Nils Kristian Ewald Falsterbo Se Anderberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-04-23
Filing date: 1977-04-14
Publication date: 1987-12-10
Also published as: SE7604701L; JPS52129708A; JPS5538395B2; SE400608B; DE2716420A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Flüssigkeitsmischung zur Abgasreinigung bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, bei welchem man in das Kraftstoff-Luft-Gemisch eine Wasser und Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit einmischt.

Mit der starken Zunahme des Kraftwagenverkehrs, vor allem in den Großstädten, stellen die Abgase der Kraftwagen eine immer größer werdende Umweltbelastung dar. Vor allem Kohlenmonoxid und nitrose Gase sind in dieser Hinsicht gesundheitsgefährend. In vielen Ländern wurden strenge Bestimmungen hinsichtlich des höchstzulässigen CO-Gehaltes der Kraftstoffabgase eingeführt. Es wurden bereits zahlreiche Abgasreinigungs-Systeme vorgeschlagen, die jedoch meistens den Kraftstoffverbrauch erhöhen und vielfach außerdem kompliziert und kostspielig sind. Die üblichste Methode besteht darin, daß man mittels eines Katalysatorsystems im Auspuffrohr des Verbrennungsmotors eine Oxidation desKohlenmonoxids und eine Verminderung der nitrosen Gase zustandebringen sucht.

Bei der in der GB-PS 14 26 808 beschriebenen Arbeitsweise wird bei einem Verbrennungsmotor mit einem im Abgassystem angeordneten thermischen Reaktor eine Mischung von Wasserstoffperoxid und Wasser mit unter 20 Gew.-% liegenden Wassergehalt durch das angesaugte Kraftstoff-Luft-Gemisch über eine Düsenöffnung in den Vergaser oder die Ansaugleitung eingesaugt oder über eine Düse direkt in den Verbrennungsraum oder das Absaugsystem eingespritzt, wodurch bei der Verbrennung die Oxidation von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid verbessert und die Konzentrationen dieser Stoffe im Abgas stark vermindert werden. Wäßrige Wasserstoffperoxidlösungen mit derart hohem H₂O₂-Gehalt sind aber nicht ungefährlich und unterliegen insbesondere unter den gegen Staub- und Schmutzzutritt schlecht geschützten und größeren Temperatur- und Druckschwankungen ausgesetzten Betriebsbedingungen in und an üblichen Kraftfahrzeugmotoren leicht spontaner Zersetzung, die zu erheblichen Schäden führen kann.

Aus der DE-PS 8 43 328 kennt man ferner ein Verfahren zur Erhöhung der Oktanzahl von Treibstoffen für Benzinmotoren, bei welchem dem Treibstoff unmittelbar vor dem Verbrauch ein Oktanverbesserer, beispielsweise vergällter Alkohol oder Methylalkohol zugedüst wird. Hierdurch wird zwar die Motorleistung erhöht, jedoch die Schadstoffkonzentration im Abgas nicht verbessert.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren und eine Flüssigkeitsmischung zur Abgasreinigung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen, ungefährlichen Mitteln bei vermindertem Kraftstoffverbrauch eine wesentlich bessere Abgasreinigung ergibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist das Verfahren zur Abgasreinigung der genannten Art erfingungsgemäß die Merkmale des Patentanspruches 1 auf.

Mit diesem Verfahren kann mittels einer unaufwendigen Flüssigkeitsmischung mit nur geringem Gehalt an Wasserstoffperoxid eine erhebliche Verringerung der Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoff- Gehalte im Abgas bei gleichzeitig etwas geringerem Kraftstoffverbrauch erreicht werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Flüssigkeitsmischung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, welche die im Patentanspruch 2 definierte Zusammensetzung besitzt.

Die Flüssigkeitsmischung wird zweckmäßig mit Hilfe einer einfachen Vorrichtung der in der DE-OS 26 33 639 näher beschriebenen Art in das Ansaugrohr des Motors eingebracht. Diese Vorrichtung besteht aus einem geschlossenen Behälter, der über ein Rohr in das Ansaugrohr zum Motor mündet. Der Behälter besitzt einen Lufteintritt, der am Boden des Behälters mündet, sowie eine verschließbare Füllöffnung zum Einfüllen der Flüssigkeitsmischung. Durch den im Ansaugrohr entstehenden Unterdruck wird in den Lufteintritt des Behälters Luft eingesaugt, die am Boden des Behälters in die Flüssigkeitsmischung eingeleitet und darin verteilt wird und auf ihrem Weg durch die Flüssigkeit kleine Tropfen der Flüssigkeit mitreißt, wonach das gebildete Gemisch in das Ansaugrohr zum Motor eingesprüht wird und sich mit dem Kraftstoff- Luftgemisch vermischt.

Ohne die Erfindung an eine besondere Theorie zu binden, wird vermutet, daß die Flüssigkeitsmischung nach Art eines "Moderators" wirkt, d. h. die Verbrennungsspitzen unterdrückt. Durch die Zufuhr von Wasser und Wasserstoff zum Motor kann man eine größere Anzahl Stufen der Verbrennungskette ausnutzen. Die Flüssigkeitsmischung dient als Katalalysator für die Kraftstoffumwandlung. Die Kompression wird gesteigert und die Zerstäubungswirkung im Ansaugrohr wird besser. Ferner erreicht man eine bessere Kühlung und eine größere Ausnutzung des adiabatischen Verlaufs.

Die Flüssigkeitsmischung wurde im Labor unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen und bei praktischen Versuchen an Kraftwagen im regelmäßigen Verkehr getestet.

Für die Laborversuche wurden als Testwagen zwei Standard-Kraftwagen gewählt, nämlich ein Opel Rekord 1700, Baujahr 1970 (Kraftwagen 1) und ein Ford Taunus 1600, Baujahr 1974 (Kraftwagen 2). Der Kraftwagen 1 war zu Beginn des Versuchs etwa 70 000 km und der Kraftwagen 2 etwa 25 000 km gefahren. Die Wagen wurden mit Instrumenten ausgerüstet, kontrolliert und eingestellt, so daß sie den Spezifikationen des Herstellers entsprachen. Dann wurden die Kaftwagen auf der Straße gefahren, damit man die Beschleunigungszeit feststellen und das Fahrgestell- Dynamometer gemäß den auf der Straße ermittelten Beschleunigungsverhältnissen voreinstellen konnte.

Nachdem die Wagen am Fahrgestell-Dynamometer montiert worden waren, wurden sie ohne bzw. unter Beimischen der Flüssigkeitsmischung zur Bestimmung der folgenden Faktoren gefahren:

1. des Kohlenmonoxidgehalts sowie des Gehalts an Kohlenwasserstoffen und nitrosen Gasen in den Abgasen mit NDIR (NON Dispersant Infra Red), teils im Leerlauf und teils bei verschiedenen Geschwindigkeiten;
2. des Benzinverbrauchs bei verschiedenen Geschwindigkeiten;
3. der Leistungskurve.

Die Messungen wurden gemäß der sogenannten "CVS bag analysis" ausgeführt. Es sei bemerkt, daß bei diesen Laborversuchen keine Änderungen der Vergasereinstellungen usw. gemacht wurden, um die gesteigerte Luftzufuhr bei Verwendung der Flüssigkeitsmischung auszugleichen. Bei den Versuchen wurde eine Flüssigkeitsmischung benutzt, die aus 67% Wasserstoffperoxid (2%ig), 27% Äthanol, 5% eines dünnen Schmieröls und 1% eines Rostschutzmittels bestand. Ein Liter dieser Flüssigkeitsmischung wurde während einer Fahrstrecke von etwa 4000-4500 km mit einer Einsprühdüse eine Durchmessers von 1,5 mm verbraucht. Die Ergebnisse dieser Messungen sind in den Tabellen 1-7 angegeben. Zusammenfassend geht hervor, daß

1. die Verwendung der Flüssigkeitsmischung den CO-Gehalt um 40-50% reduzierte;
2. die restlichen Komponenten der Abgase (Kohlenwasserstoffe und nitrose Gase) nicht zunahmen, sondern im Gegenteil reduziert wurden oder dieselben Werte wie ohne Beimischen der Flüssigkeitsmischung aufwiesen;
3. das Beimischen der Flüssigkeitsmischung den Benzinverbrauch reduzierte;
4. die Verwendung der Flüssigkeitsmischung die Motorleistung erhöhte.

Um die Flüssigkeitsmischung auch bei normalem Fahren zu prüfen, wurde ein dritter Testwagen benutzt, ein Ford Taunus Combi 1600, Baujahr 1974, der im Laufe eines Jahres fast 30 000 km unter Zugabe der Flüssigkeitsmischung zum Kraftstoff-Luft-Gemisch gefahren wurde. Wiederholte Messungen mit einem Standardmeßinstrument ergaben einen CO-Gehalt von 0,7% (entsprechend 0,75% im Vergleich mit einem Präzisionsinstrument, Beckman NDIR Instrument Model 315 B), gleichzeitig wie der Wagen pro 10 km 0,1 Liter weniger Benzin verbrauchte. Der Umstand, daß dieser Test ein soviel besseres Ergebnis als die Labortests ergab, dürfte darauf zurückzuführen sein, daß u. a. der Vergaser anläßlich der gesteigerten Luftzufuhr bei Verwendung der Flüssigkeitsmischung nachgestellt worden war. Außerdem wird vermutet, daß diese eine langfristige Reinigungswirkung auf den Motor ausübt, welcher also nicht - wie dies beim normalen Fahren üblich ist - immer schmutziger wird und deshalb immer schmutziger werdende Abgase emittiert. Außerdem hat man den Motor teilweise überholt, wobei auch eine Ölprobe genommen wurde, ohne daß irgendetwas Bemerkenswertes zu finden war. Dieselbe Motorüberholung wurde am Testwagen 1 vorgenommen. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt.

Tabelle 1

Kraftstoffverbrauch bei einer konstanten Geschwindigkeit von 50 km/h sowie CO-Gehalt beim Leerlauf (Wagen 1)

Tabelle 2

Kraftstoffverbrauch bei einer konstanten Geschwindigkeit von 100 km/h sowie CO-Gehalt beim Leerlauf (Wagen 1)

Tabelle 3

Kraftstoffverbrauch bei einer konstanten Geschwindigkeit von 50 km/h sowie CO-Gehalt beim Leerlauf (Wagen 2)

Tabelle 4

Kraftstoffverbrauch bei einer konstanten Geschwindigkeit von 100 km/h sowie CO-Gehalt beim Leerlauf (Wagen 2)

Tabelle 5

CO-, HC- und NO_x-Beutelgehalte, gemessen während des CVS-Test an Wagen 1

Tabelle 6

Gemessene Leistungswerte für Wagen 2

Tabelle 7

Gemessene Leistungswerte für Wagen 2^{1, 2, 3})

Tabelle 8

Probenahme von Motorenöl von Wagen 1 und 3

Claims

1. Verfahren zur Abgasreinigung bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren, bei welchem man in das Kraftstoff-Luft-Gemisch eine Wasser und Wasserstoffperoxid enthaltende Flüssigkeit einmischt, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Ansaugleitung pro 4000-4500 km Fahrstrecke etwa 1 l einer Flüssigkeitsmischung aus:

a) 1,2 bis 1,6 Vol.-% H₂O₂,
b) 17 bis 32 Vol.-% Äthanol,
c) etwa 5 Vol.-% eines dünnen Schmieröls,
d) etwa 1 Vol.-% eines Rostschutzmittels und
e) 60,8 bis 75,4 Vol.-% Wasser eindüst.

2. Flüssigkeitsmischung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Gehalt an Wasserstoffperoxid und Wasser, gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung aus:

a) 1,2 bis 1,6 Vol.-% H₂O₂,
b) 17 bis 32 Vol.-% Äthanol,
c) etwa 5 Vol.-% eines dünnen Schmieröls,
d) etwa 1 Vol.-% eines Rostschutzmittels und
e) 60,8 bis 75,4 Vol.-% Wasser.