DE2834812A1

DE2834812A1 - Verbrennungsmotor und vorrichtung zur regelung des hoehenstandes einer in dem motor verwendeten fluessigkeit

Info

Publication number: DE2834812A1
Application number: DE19782834812
Authority: DE
Inventors: Lucien Delbruyere
Original assignee: COSDEL SA
Current assignee: COSDEL SA
Priority date: 1977-08-11
Filing date: 1978-08-09
Publication date: 1979-02-15
Also published as: GB2005346A; LU79616A1; NL7808280A; FR2400111A1; JPS5464223A

Description

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-H-

"COSDEL" S.A.H.
rue Aldringen 14
LUXEMBURG

Verbrennungsmotor und Vorrichtung zur Regelung des Höhenstandes einer in dem Motor verwendeten Flüssigkeit

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder, einem Vergaser, einer Leitung zur Beförderung des im Vergaser gebildeten gasförmigen Gemischs zum Zylinder, einer Drosselklappe in dieser Zuführleitung, einem Auspuffrohr für die Verbrennungsgase aus dem Zylinder, einem Wasserbehälter und einem Wärmetauscher, der einerseits an den Wasserbehälter und andrerseits an die Zuführleitung angeschlossen ist.

In einem Motor dieser Art bilden der Wasserbehälter, der Wärmetauscher und die Verbindung desselben an die Zuführleitung zur Beförderung des im Vergaser gebildeten gasförmigen Gemischs zu dem oder den Zylindern eine Einheit, welche den Anteil der bei der Verbrennung entstehenden giftigen Gase und gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch vermindert.

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Der Wärmetauscher kann aus dem Auspuffrohr, durch welches die Verbrennungsgase strömen, und aus einem um dieses Rohr herum angeordneten Mantel bestehen, in welchem das vom /Wasserbehälter kommende Wasser verdampft, wobei der Dampf in die Zuführleitung für das aus Luft und zerstäubtem Kraftstoff bestehende Gemisch eingeleitet wird.

Die belgische Patentschrift 825 353 beschreibt eine Einrichtung dieser Art. In dieser bekannten Einrichtung wird der Wasserdampf vor dem Vergaser eingeleitet. Das bedeutet, daß die zugeführte Wassermenge nur in geringem Maße von der Drehzahl des Motors und der Motorleistung bestimmt wird. Die verbrauchte Wassermenge ist daher sehr wesentlich höher als die optimale Wassermenge, was einerseits den Nutzungsgrad des mit einer solchen Einrichtung ausgestatteten Motors vermindert und andrerseits die Zugabe von Wasserdampf sowohl hinsichtlich der Bildung giftiger Gase als auch der Verringerung des Kraftstoffverbrauchs weniger wirksam macht.

Ein erster Zweck der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und die Bereitstellung eines Motors mit einer einfachen mechanischen Vorrichtung, welche die Dosierung der Wassermenge gestattet, die dem aus Luft und Kraftstoff gebildeten gasförmigen Gemisch in Abhängigkeit von Drehzahl und Belastung des Motors zuzusetzen ist.

Hierzu ist der Wärmetauscher hinter der Drosselklappe mit der Zuführleitung für das im Vergaser erzeugte gasförmige Gemisch verbunden.

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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist der Wärmetauscher über eine Regelvorrichtung, die den Zustrom des aus dem Wärmetauscher kommenden Dampfes regelt, mit der Zuführleitung verbunden.

Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform enthält die vorgenannte Regelvorrichtung eine mit der Drosselklappe gekoppelte Steuerung.

Zur Erreichung des oben genannten Zwecks, dem Luft-Kraftstoff-Gemisch eine optimale Menge Wasser beizugeben, enthält der erfindungsgemäße Motor bei einer bestimmten Ausführungsform einen Wasserbehälter, der unter atmosphärischem Druck gehalten wird, sowie eine Regelvorrichtung für den Wasserzufluß vom Wasserbehälter zum Wärmetauscher.

Bei einer besonderen Ausführungsform enthält die vorgenannte Regelvorrichtung eine erste Kammer, die mit dem Wärmetauscher und dem Wasserbehälter verbunden ist und einen Höhenstandsregler aufweist, sowie eine zweite Kammer, die mit der ersten Kammer in Verbindung steht, in ihrem oberen Abschnitt eine Öffnung ins Freie aufweist und mit einem Verschluß für diese Öffnung versehen ist, der vom Flüssigkeitsstand in der Kammer gesteuert wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Flüssigkeitstands-Regelvorrichtung mit einer ersten Kammer, die eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung sowie einen Höhenstandsregler enthält.

Ein Zweck der Erfindung liegt in der Bereitstellung einer

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Vorrichtung dieser Art, die sich vorteilhaft in einem Motor der oben beschriebenen Art verwenden läßt.

Zu diesem Zweck enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine zweite Kammer, die mit der ersten Kammer in Verbindung steht, in ihrem oberen Abschnitt eine Öffnung ins Freie hat und mit einem zum Verschließen dieser Öffnung bestimmten Organ versehen ist, das vom Flüssigkeitsstand in der Kammer gesteuert wird.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines beispielhaften Verbrennungsmotors und einer Flüssigkeitstands-Regelvorrichtung gemäß der Erfindung und an Hand der beiliegenden Zeichnung hervor. Darin zeigen

Fig.1 in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor und

Fig.2 in detaillierterer Darstellung die besonderen Teile des erfindungsgemäßen Motors.

In beiden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.

Der in den Figuren veranschaulichte Motor enthält den eigentlichen Motor 1 mit einem oder mehreren Zylindern, die vom Vergaser 2 aus mit einem aus Luft und zerstäubtem Kraftstoff bestehenden gasförmigen Gemisch beschickt werden und von denen aus die Verbrennungsgase durch ein Auspuffrohr austreten. Der Vergaser 2, in welchem das gasförmige Gemisch aus der bei 3 eintretenden Luft und dem bei 4- eintretenden Kraftstoff gebildet wird, mündet in einer Dosier-

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vorrichtung 5· Diese Vorrichtung erhält Wasserdampf aus einer Leitung 29, die ihrerseits vom Wärmetauscher 8 beschickt wird.

Das in der Dosiervorrichtung 5 erzeugte Gemisch aus zerstäubtem Kraftstoff und Wasserdampf wird durch die Leitung 6 zum eigentlichen Motor 1 geführt. Ein Wasserbehälter 9 ist über eine Leitung 22 mit einem Wasserdurchflußregler 10 verbunden. Dieser Regler ist seinerseits über die Leitung 28 an den Wärmetauscher 8 angeschlossen. Der Wärmetauscher ist im Auspuffrohr 7 für die Verbrennungsgase untergebracht und mit den Leitungen 28 und 29 verbunden. Das durch die Leitung 28 zufließende Wasser wird im Wärmetauscher 8 zum Kochen gebracht, und der entstehende Wasserdampf wird durch die Leitung 29 zur Dosiervorrichtung befördert.

Diese Vorrichtung vermischt den Wasserdampf mit dem aus dem Vergaser 2 austretenden gasförmigen Gemisch. Das Luftfilter 30 und der Vergaser 2 sind von der Art, wie sie bei Verbrennungsmotoren gut bekannt ist. Der Vergaser 2 besteht in bekannter Weise aus einer Schwimmerkammer 31 mit dem Schwimmer 32, der die Kraftstoffzufuhr durch die Leitung 4- mit der Schwimmernadel 33, die sich gemeinsam mit dem Schwimmer 32 bewegt, und mit dem Sitz 34» in den sich die Nadel 33 in ihrer obersten Stellung legt, reguliert.

Der durch die Düse 35 strömende Kraftstoff wird an der Austrittsöffnung 36 zerstäubt und bildet zusammen mit der

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durch das Filter 30 eintretenden Luft das Luft-Kraftstoff-G-emisch im Kanal 37·

Die Drosselklappe $8 regelt die Menge des im Vergaser erzeugten und aus dem Kanal 37 austretenden gasförmigen Gemischs.

Hinter der Drosselklappe 38 ist die Dosiervorrichtung 5 angeordnet. Sie ist über die Leitung 6 mit dem Motor

1 verbunden. Die Dosiervorrichtung 5 erhält das Luft-Kraftstoff-Gemisch vom Vergaser 2 und gleichzeitig den Wasserdampf durch die Leitung 29· Letztere mündet in einen gebogenen Kanal im Küken 40 eines Hahnes. Dieses Küken befindet sich im Gehäuse 39 des Hahnes, das fest mit der Leitung δ verbunden ist, jedoch den Durchtritt des Luft-Kraft st off -Gemischs zuläßt. Selbstverständlich muß die Dichtung zwischen der Leitung 29 und dem Küken 40 des Hahnes so beschaffen sein, daß sida das Küken 40 im Gehäuse 39 des Hahnes drehen läßt.

In geöffneter Stellung des Hahnes mündet der gebogene kanal in einen Kanal 43 im Gehäuse 39 an der dem Vergaser

2 abgewandten Seite. Je nach der Stellung des Kükens 40 im Gehäuse 39 ist der Kanal im Küken zum Kanal 43 hin voll geöffnet, teilweise geöffnet oder verschlossen. Diese voll, teilweise beziehungsweise nicht geöffnete Stellung des Hahnes wird durch Betätigung des fest am Küken sitzenden Handgriffs 41 bewirkt.

Der Handgriff 41 ist derart mit der Drosselklappe 38 gekoppelt, daß bei größter öffnung der Drosselklappe 38

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auch der Hahn für den Zutritt von Wasserdampf in die Dosiervorrichtung 5 automatisch voll geöffnet ist. Somit bewirkt ein stärkerer Zustrom gasförmigen Gemische vom Vergaser 2 automatisch einen stärkeren Zustrom von Dampf. Die Leitung Λ-2 verbindet den Ausgang des Luftfilters mit einem Abschnitt der Leitung 6 hinter der Dosiervorrichtung 5·

Die Zufuhr von Wasserdampf durch den Kanal 43 wird einesteils durch die öffnung des Hahnes bestimmt, die ihrerseits von der Öffnung der Drosselklappe 38 abhängig ist, und andrenteils durch den Differentialdruck am Ausgang des Vergasers 2 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors.

Der Dampfaustritt durch den Hahn bestimmt gleichzeitig den Wasserzufluß aus dem Behälter 9 durch den Regler in den Wärmetauscher, wie nachstehend beschrieben.

Ein wesentlicher Umstand ist, daß sowohl der Zutritt des gasförmigen Gemische durch den Vergaser 2 als auch die Zuführung des Wasserdampfs durch den Wärmetauscher von der Stellung der Drosselklappe 38 und von der Drehzahl des Motors gesteuert werden, wobei das gasförmige Gemisch und der Wasserdampf sich vor dem Eintritt in die Anschlußstutzen des Motors 1 vereinigen.

Der Wasserbehälter hat einen gewöhnlich in geschlossener Stellung befindlichen Deckel 11 und ist mit einer öffnung 12 versehen, damit das Innere des Behälters stets unter atmosphärischem Druck steht. Der Regler 10 für den Wasser-

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zulauf, in welchen die vom Behälter 9 gespeiste Zuleitung

22 von oben mündet, besteht aus den kommunizierenden Kammern 13 und 14. Diese Kammern sind durch eine Trennwand 15 getrennt, die eine untere öffnung 16 und eine obere öffnung 17 aufweist. Dadurch sind in beiden Kammern sowohl der Druck als auch der Wasserstand gleich.

In der Kammer 13 befindet sich ein Schwimmer 18 mit einer Schwimmernadel 20, die sich in den Sitz 21 legt und dadurch die Zuleitung 22 verschließt, wenn der Schwimmer 18 und damit auch seine Nadel 20 sich in oberster Stellung befinden. Die Nadel 20 regelt somit den Wasserzulauf in die Kammer I3 in gleicher Weise wie die Nadel 33 den Kraftstoff zulauf in die Kammer 31 des Vergasers regelt. Die hammer 13» der Schwimmer 18 und die Nadel 20 sorgen für einen gleichbleibenden Wasserstand in der Leitung 27» die Teil des Wärmetauschers 8 ist. Letzterer besteht aus der Leitung 27 und einen sie umgebenden Mantel 26, der einen erweiterten Abschnitt des Auspuffrohrs 7 darstellt.

Die mit der Kammer 13 verbundene Kammer 1A- steht gewöhnlich über das Luftfilter 25 mit der Außenluft in Verbindung. Diese Verbindung wird jedoch unterbrochen, wenn der Wasserstand in der Kammer 14 so hoch ist, daß der Schwimmer 19 die Schwimmernadel 23 in ihren Sitz 24 drückt. Die Kammer 14 mit dem Schwimmer 19 und der Nadel

23 verhindert den Rückstau des Wassers, wenn der Wasserdampf in der Leitung 27 des Wärmetauschers 8 einen Überdruck erzeugt. Wenn nämlich bei einem derartigen Überdruck

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in der Leitung 27 da σ: Wasser in der Kammer 14 so stark steigt, daß die Verbindung mit der Außenluft durch das Filter 25 hindurch unterbrochen wird, erzeugt jeder weitere Anstieg des Vuissers in der Kammer 14 einen Überdruck im oberen Teil der -kammer, bis dieser Überdruck den durch den Wasserdampf in der Leitung 27 erzeugten Überdruck kompensiert. Ein wesentliches tier km al ist, daß die Schwimmernadel 20 die Leitung 22 verschließt, bevor die Schwimmernadel 23 die Verbindung mit der Außenluft durch das Filter 25 hindurch unterbindet. Der Druck in den beiden Kammern 13 und 14 ist also mindestens so hoch wie der atmosphärische Druck, wird jedoch höher als dieser, wenn es erforderlich ist, einen vom Wasserdampf in der Leitung 27 erzeugten Überdruck zu kompensieren. Der Druck des Wassers ist in jedem Fall höher als der am Ausgang des Vergasers 2 herrschende Druck, so daß unter allen Umständen ein Dampfaustritt durch die Dosiervorrichtung 5 erfolgen kann.

Ein mit der beschriebenen Einrichtung ausgestatteterMotor hat zahlreiche Vorteile nicht nur gegenüber herkömmlichen Motoren ohne Zugabe von Wasserdampf, der mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch vermischt wird, sondern auch gegenüber Motoren, die mit einer bisher bekannten Einrichtung zur Einleitung von Wasserdampf versehen sind.

Der Kraftstoffverbrauch ist um 10 bis 20 Prozent niedriger als bei Nichtverwendung einer Einrichtung, die dem Luft-Kraftstoff-Gemisch Wasserdampf zugibt. Außerdem wird die

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Bildung giftiger Gase, insbesondere von Kohlenmonoxid, die den Ausgang des Auspuffrohres erreichen, stark reduziert .

Die zusätzlichen Apparaturen, die für einen erfindungsgemäßen Motor erforderlich sind, lassen sich leicht in die gewöhnlichen Kreisläufe eines herkömmlichen Motors einbauen.

Die Erfindung kann leicht bei ,-jeder Art von Motoren angewendet werden. Die Menge des zugeführten Wassers wird optimal dosiert, was eine Verringerung des Wasserverbrauchs bewirkt und den Nutzeffekt des Motors erhöht.

Die Abmessungen der zusätzlichen Apparaturen sind gering; ihre Anordnung zueinander ist unproblematisch.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist, daß die Erfindung keine besonderen Körper, wie beispielsweise Katalysatoren, erforderlich macht. Die Leistung des Motors wird durch die Zugabe von Wasserdampf zum gasförmigen Gemisch nicht vermindert. Die Anwendung der Erfindung setzt keine besondere Art von Vergasern und keinen besonderen Antrieb für die Drosselklappe voraus. Der erfindungsgemäße Motor arbeitet unter praktisch idealen Bedingungen unabhängig von seiner Belastung und Laufgeschwindigkeit.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel, und es sind Abwandlungen von Form, Anzahl, Zusammensetzung und Anordnung der Bauteile möglich, ohne damit den Schutzumfang der

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Anmeldung zu verlassen.

So läßt sich beispielsweise der Wärmetauscher durch einen Austauscher anderen Typs ersetzen, der beispielsweise aus einem spiralförmig um das Auspuffrohr gewundenen Rohr besteht.

Insbesondere kann anstelle des beschriebenen Wasserzuflußreglers in Form einer Kammer mit konstantem Wasserstand eine Pumpe verwendet werden.

Die Dosiervorrichtung kann von einem anderen Typ sein.

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L e e r s e i t e

Claims

B 3 - 1OU "COSDEL" S.A.H.

Patentansprüche

(Λ J Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder, einem Vergaser, einer Leitung zur Beförderung des im Vergaser gebildeten gasförmigen Gemischs zum Zylinder, einer Drosselklappe in dieser Zuführungsleitung, einem Auspuffrohr für die Verbrennungsgase aus dem Zylinder, einem Wasserbehälter und einem Wärmetauscher, der einerseits an den Wasserbehälter und andrerseits an die Zuführungsleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher in Strömungsrichtung hinter der Drosselklappe an die Zuführungsleitung für das im Vergaser gebildete gasförmige Gemisch angeschlossen ist.
2. Verbrennungsmotor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher über eine Regelvorrichtung für das aus dem Wärmetauscher kommende Medium an die Zuführungsleitung angeschlossen ist.
5· Verbrennungsmotor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannte Regelvorrichtung eine mit der Drosselklappe gekoppelte Steuerung aufweist.
4. Verbrennungsmotor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung ein Hahn ist, "dessen Handgriff die genannte Steuerung bildet;
5» Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder, einem Vergaser, einer Leitung zur Beförderung des im Vergaser gebildeten gasförmigen Gemischs zum Zylinder, einer

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Drosselklappe in dieser Zuführungsleitung, einem Auspuffrohr für die Verbrennungsgase aus dem Zylinder, einem Wasserbehälter und einem Wärmetauscher, der einerseits an den Wasserbehälter und andrerseits an die Zuführungsleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß er einen auf atmosphärischem Druck gehaltenen Wasserbehälter und eine Regelvorrichtung für den Wasserzufluß vom Behälter zum Wärmetauscher enthält.
6. Verbrennungsmotor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannte Regelvorrichtung eine erste Kammer enthält, die mit dem Wärmetauscher und dem Wasserbehälter verbunden ist und einen Höhenstandsregler aufweist, sowie eine zweite Kammer, die mit der ersten Kammer in Verbindung steht, in ihrem oberen Abschnitt eine öffnung ins Freie aufweist und mit einem Verschluß für diese Öffnung versehen ist, der vom Flüssigkeitsstand in der Kammer gesteuert wird.

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7. Flüssigkeitstand-Regelvorrichtung mit einer ersten Kammer, die eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung sowie einen Höhenstandsregler enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Kammer enthält, die mit der ersten Kammer in Verbindung steht, in ihrem oberen Abschnitt eine Öffnung ins Freie aufweist und mit einem Verschluß für diese Öffnung versehen ist, der vom Flüssigkeitsstand in der Kammer gesteuert wird.

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