DE3332923A1 - Method and device for feeding internal-combustion engines with liquid gas (propane/butane) - Google Patents

Method and device for feeding internal-combustion engines with liquid gas (propane/butane)

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Abstract

This invention describes a method and a device which is especially suitable for operating internal-combustion engines with liquid gas (propane/butane). It comprises an annular chamber around the intake port, the shape of the cross-section being of no importance for the intake port. The essential feature of this invention lies in the fact that the vaporised liquid gas is led parallel to the flow of combustion air. This is achieved in that the annular chamber has outlet apertures which guide the gas in the required direction. The advantage of this invention lies in the fact that not only carburettor engines but in particular also injection engines function perfectly according to the new method. It was found that when this device is fitted in engines which work either on the carburettor principle or on the injection principle, no conversion or modification of the engine setting of any kind is necessary. Measurements have shown that the full engine power is maintained without any increase in fuel consumption. This is confirmed by exhaust measurements which prove that an especially complete combustion of the gaseous fuel fed in takes place. This invention is especially valuable in that harmful exhaust gases are reduced to a minimum. In addition, this fuel does not require any addition of lead tetraethyl, which completely avoids this especially toxic environmental pollutant.

Description

Anmelder und Eigentümer dieser Anmeldung:Applicant and owner of this application:

Federico ütili Obersülzer Straße 6718 GrünstadtFederico ütili Obersülzer Strasse 6718 Grünstadt

Erfinder:Inventor:

Clodoveo Utili Obersülzer Str. 6718 GrünstadtClodoveo Utili Obersülzer Str. 6718 Grünstadt

Verfahren und Vorrichtung zur Speisung von Verbrennungsmotoren mit Autogas (Propan. /. Butan.).Process and device for supplying internal combustion engines with LPG (propane. /. Butane.).

Fast alle Landfahrzeuge werden heute mit Verbrennungsmotoren angetrieben. Bei diesen wird in einem Zylinder mit beweglichem Kolben ein zündfähiges Gemisch von Luft und Brennstoff entzündet. Die Verbrennungsenergie führt zu einer Gasausdehnung, die den Kolben antreibt. In der Regel werden zum Betrieb flüssige Brennstoffe wie Benzin und Dieselöl eingesetzt. Der Antrieb mit Flüssiggas (Propan / Butan) hat sich noch nicht breit durchsetzen können. Dies liegAlmost all land vehicles today are powered by internal combustion engines. These are in a cylinder with movable Piston ignites an ignitable mixture of air and fuel. The combustion energy leads to a gas expansion that the Piston drives. As a rule, liquid fuels such as gasoline are used for operation and diesel oil are used. Propulsion with liquid gas (propane / butane) has not yet become widely accepted. This lies

einerseits daran, daß es noch nicht sehr viele Tankstellen gibt, andererseits "aber auch daran, daß der Betrieb mit Flüssiggas einen Tank und andere Einrichtungen, die einen zusätzlichen finanziellen Aufwand erfordern, benötigen. Bisher mußte man bei Vergaser motoren in Kauf nehmen, daß die Leistung um 10 % bis 15 % sinkon the one hand because there are not yet very many petrol stations, on the other hand "but also because the operation with liquid gas requires a tank and other facilities that require additional financial expenditure Performance decrease by 10 % to 15 %

und daß der Kraftstoff-Verbrauch um ca. 15 % bis 20 % gestiegen ist.and that fuel consumption has increased by about 15 % to 20 % .

Um Brennstoff zu sparen hat man Einspritzmotoren konstruiert, die mit weniger Benzin als Vergasermotoren auskommen. Sie er-.fordern aber eine besonders komplizierte und damit teure Einrichtung, wie z.B. die Einspritzpumpe, Regelorgane usw. Man konnte auch schon in der Vergangenheit Einspritzmotoren auf Flüssiggas umstellen. Die dazu netwendigen Einrichtungen sind aber ebenfalls kompliziert und damit teuer. Darüberhinaus ist es in der Vergangenheit nicht gelungen Einspritzmotoren, derartig mit Flüssiggas zu versorgen., daß ein wirklich einwandfreier Betrieb möglich war. Es hat* immer wieder zu Störungen geführt, die sich in unregelmäßigem und nicht störungsfreiem Betrieb geäußert' haben.In order to save fuel, injection engines have been designed that use less gasoline than carburettor engines. You require but a particularly complicated and therefore expensive device, such as the injection pump, control elements, etc. It has also been possible to convert injection engines to LPG in the past. The necessary facilities are but also complicated and therefore expensive. Furthermore, injection engines have not succeeded in doing this in the past to be supplied with liquid gas. That a really perfect operation was possible. It * has repeatedly led to disruptions, which have expressed themselves in irregular and not trouble-free operation '.

Grundsätzlich ist der Betrieb von Verbrennungsmotoren mit Hilfe von Flüssiggas aber sehr vorteilhaft- So wird zum Beispiel kein Antiklopfmittel in Form von Bleitetraäthyl gebraucht, was bei Benzinmotoren zu einer ganz erheblichen Umweltverschmutzung führt. Dies ist beim Gasbetrieb nicht der Fall. Damit wird bei gasbetriebenen Motoren auch der Einbau von Katalysatoren möglich, die jede Umweltverschmutzung auf ein Minimum drückt.In principle, however, the operation of internal combustion engines with the help of liquefied gas is very advantageous - for example, none Anti-knock agents in the form of tetraethyl lead used, which in gasoline engines to a very significant environmental pollution leads. This is not the case with gas operation. This also enables the installation of catalytic converters in gas-powered engines, which keeps any pollution to a minimum.

Die vorliegende Erfindung vermeidet die genannten Nachteile'.und führt auch bei Einspritzmotoren zu einwandfreiem Betrieb und . nutzt die Vorteile des Gasantriebs.The present invention avoids the disadvantages mentioned and leads to perfect operation even with injection engines and. uses the advantages of gas propulsion.

Im Folgenden wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, sowie in ihren Einzelheiten erläutert, die einen einwandfreien Betrieb ermöglichen und die Vorteile des Gasantriebs ausnutzt.In the following, a method and a device are described, as well as explained in their details, which ensure a faultless Enable operation and take advantage of the gas drive.

Bei den bisherigen Vergasermotoren sorgt ein Vergaser dafür, daß der Motor in der Ansaugphase mit einer möglichst gleichförmigen Mischung von Benzin und Luft versorgt wird. Bei den Einspitzmotoren wird zunächst nur Luft angesaugt und die Einspritzpumpe sorgt dafür, daß Benzin kurz vor dem Zündzeitpunkt eingespritzt..wird. In the previous carburetor engines, a carburetor ensures that the engine is as uniform as possible in the intake phase Mixture of gasoline and air is supplied. In the case of injection engines, only air is initially sucked in and the injection pump ensures that gasoline is injected shortly before the ignition point.

Es wurde nun überaschenderweise gefunden, daß es für den Gasbetrieb vorteilhaft ist, wenn zunächst in den Zylinder eine höhere Konzentration des Gases in die Verbrennungsluft gelangt und nachträglich fast nur noch Luft angesaugt wird, um das richtige Verhältnis für das zündfähige Gemisch zu erhalten.It has now surprisingly been found that it is suitable for gas operation It is advantageous if a higher concentration of the gas enters the combustion air first in the cylinder and then afterwards almost only air is sucked in to obtain the correct ratio for the ignitable mixture.

Die früheren Vorrichtungen für die Zufuhr des Gases bestanden darin, daß in einem Venturirohr an der engsten Stelle Bohrungen angebracht'waren, die das. Gas in radialer Richtung dem Luftstrom zugeführt haben. Dies führt zwar zu einer gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffes im Luftstrom, was aber unter bestimmten Be dingungen - wie oben bereits festgestellt - nicht vorteilhaft ■ist.The earlier devices for the supply of the gas consisted in the fact that holes in a Venturi tube at the narrowest point attached'was that the. Gas in the radial direction of the air flow have fed. Although this leads to an even distribution of the fuel in the air flow, this can be achieved under certain conditions conditions - as already stated above - is not ■ advantageous.

Die neue Einrichtung, wie in der Zeichnung beschrieben, führt dagegen zunächst zu Zufuhr eines fetteren Geraisches und anschlie send nur noch zur Zuführung weiterer Verbrennungsluft.The new device, as described in the drawing, on the other hand, initially leads to the supply of a richer device and then send only to supply more combustion air.

- U -? COPY- U - ? COPY

\άίη fifo* 4Mhd 2 /\ άίη fifo * 4Mhd 2 /

Wie weiterhin aus -φ hervorgeht, kommt die neue Vorrichtung ohne ein "Venturi-Rohr" aus. Es handelt sich um ein zylinderförmiges Rohr mit einer speziell ausgebildeten Ringkammer, aus der das Gas durch Öffnungen austritt. Dabei kommt es auf die Form dieser Öffnungen nicht an. Es können z.B. Bohrungen aber auch Schlitze sein.As can also be seen from -φ, the new device is coming without a "venturi tube". It is a cylindrical tube with a specially designed annular chamber, from which the gas exits through openings. The shape of these openings is not important. For example, holes can be used but also be slots.

Einzelheiten dieser Konstruktion gehen aus der Schnittseichnung und der Aufsichtszeichnung hervor.Details of this construction can be found in the sectional drawing and the supervision drawing.

Dabei bedeuten Nr. 1 den Innenring und Nr. 2 den Aussenring. Diese bilden zusammen die ringförmige Kammer Nr. 5 für die Zufuhr des verdampften Gases*. Aus diesem Ring strömt durch die Öffnung Nr. 6 das Autogas ringförmig in einem Seitenkanal,parallel zum Luftstrom,in den Verbrennungsraum.No. 1 is the inner ring and No. 2 is the outer ring. These together form the annular chamber no. 5 for the supply of the vaporized gas *. The LPG flows out of this ring through opening no. 6 in a ring-shaped manner in a side channel, parallel to the air flow, into the combustion chamber.

Das Einlaßventil für den Lylinder öffnet kurz nach dem oberen Totpunkt des Kolbens. Dieser Unterdruck saugt das Gas-Luft-Gemisch aus der beschriebenen ringförmigen Zufuhrkammer für das Autogas an. Im weiteren Verlauf des Kolbens wird aus der Zufuhrvorrichtung, im Verlgeich -zu dem ersten Schritt, mehr Luft angesaugt. In der Zeichnung ist dabei die Luftzuführung mit Nr. 7 . · bezeichnet und der Ansaugkanal, der einer Mischzone entspricht, mit Nr. 8 bezeichnet. Die Autogas-Zuführung ist mit Nr. 3 angegoben, das Autogas selbst mit Nr. 4·.The inlet valve for the cylinder opens shortly after the top dead center of the piston. This negative pressure sucks the gas-air mixture from the described annular supply chamber for the LPG. In the further course of the piston, the feed device, Compared to the first step, more air sucked in. In the drawing, the air supply is numbered 7. · and the suction channel, which corresponds to a mixing zone, is denoted by no. 8. The LPG feed is indicated with no. 3, the LPG itself with No. 4 ·.

Vergasermotoren haben keine Stauscheibe, Einspritzmotoren dagegen haben eine Stauscheibe (ohne Zeichnung, da für alle Motoren gültig).Carburettor engines do not have a baffle plate, whereas injection engines do have a baffle plate (no drawing, as it applies to all engines).

Das besondere Verfahren mit Hilfe der beschriebenen Einrichtung sorgt dafür, daß die Stauscheibe von Einspritzmotoren sich genau im richtigen Moment öffnet und schließt, ohne daß eine gesonderte mechanische oder elektromagnetische Betätigung der Stauscheibe notwendig wird. Damit ict das beschriebene Verfahren für alls Einspritziuotoren - die sonst mit Benzin betrieben werden - besonders geeignet. Es werden keine Vorrichtungen benötigt, die Stauscheibe zu betätigen, was naturgemäß zu einer besonders einfachen, kostensparenden und funktionsfähigen Konstruktion führt. Die vorstehend beschriebene Einrichtung wurde in einen Wagen des Typs Mercedes Benz 280 SE mit Einspritzvorrichtung eingebaut. Der Wagen läuft bei Normalbetrieb mit Benzin einwandfrei. Die beschriebene Einrichtung wurde in den Ansaugkanal des Luftfilters eingebaut. Weder an der Einspritzpumpe noch an den anderen Bastei len des Motors muß irgendetwas geändert werden. Sie bleiben alle in ihrem ursprünglichen Zustand und in ihrer ursprünglichen Einstellung, ohne daß überhaupt irgend etwas verändert werden muß. Bei jedem Service durch den Kundendienst bleiben alle Einstellungen für den Benzinbetrieb nach Werksvorschrift, unverändert. Dies betrifft z.B. den Schließwinkel, die Einstellung der Einspritzpumpe und die Einstellung der Ventilöffnungszeiten. The special procedure with the aid of the device described ensures that the baffle plate of injection engines is accurate opens and closes at the right moment without a separate mechanical or electromagnetic actuation of the baffle plate becomes necessary. This means that the described procedure is especially useful for all injection engines - which are otherwise operated with petrol suitable. No devices are required to operate the baffle plate, which naturally results in a particularly simple, cost-saving and functional construction leads. The device described above was placed in a car of the type Mercedes Benz 280 SE with built-in injection device. The car runs perfectly in normal operation with petrol. the The device described was installed in the intake duct of the air filter. Neither the injection pump nor the other bastion Something needs to be changed for the engine. They all remain in their original state and attitude, without having to change anything at all. All settings remain with every service by customer service for petrol operation according to factory regulations, unchanged. This concerns e.g. the closing angle, the setting of the injection pump and the setting of the valve opening times.

Die Umstellung auf den Ga'sbetrieb erfolgt in ganz einfacher Weise Durch einen Schalter wird die Electronic für die Einspritzpumpe derartig abgeschaltet, daß kein Benzin mehr gefördert wird. Durct den gleichen Schalter wird die Gaszufuhr geöffnet und damit lauf der Wagen auf Flüssiggasbetrieb. Die Umschaltung erfolgt direkt-The conversion to gas operation is done in a very simple way The electronics for the injection pump are switched off by a switch in such a way that petrol is no longer delivered. Durct the same switch opens the gas supply and the car runs on liquid gas. The switchover takes place directly

Ä^ -D-Ä ^ -D-

und störungsfrei. Bei anderen Konstruktionen wird immer wieder festgestellt, daß beim Umschalten von Benzin auf Gasbetrieb und umgekehrt der Motor während der Umschaltzeit nicht gleichmäßig lauft. Insbesondere bei Einspritzmotoren wird hin und wieder beobachtet, daß durch falschen Ablauf des Zündvorgangs die Stauscheibe durch Rückschläge beschädigt wird. Dies kann sogar zum Stillstand des Wagens führen. Dieser Störung kann nur durch eine Werkstatt behoben werden.and trouble-free. With other constructions it will be repeated again and again found that when switching from petrol to gas operation and vice versa, the engine does not run smoothly during the switchover time runs. In the case of injection engines in particular, it is observed from time to time that the baffle plate is damaged by the incorrect sequence of the ignition process damaged by kickback. This can even lead to a standstill of the car. This disorder can only go through a workshop to be fixed.

Es wurde festgestllt,' daß mit de.rsoben neu beschriebenen Vorrichtung dieser Schaden nicht mehr auftritt. Ein besonderer Vorteil ergibt sich aus der Tatsactie, daß der Wagen auch im Stand, was vorher nicht möglich war, umgestellt werden kann.It was established that with the device newly described above this damage no longer occurs. A special advantage arises from the fact that the car can also be used when it is stationary was previously not possible, can be converted.

Abgas-Werte:Exhaust gas values:

Die vollständige Verbrennung von reinen Kohlenwasserstoffen führt theoretisch im Abgas nur zu Kohlendioxid und Wasser. Diese beiden sind nicht umweltschädlich. In praxi wird aber beobachtet, daß in Verbrennungsmotoren die_ Verbrennung nicht vollständig erfolgt, so. daß im Aisgas zusätzlich unverbrannte Kohlenwasserstoffe, und Kohlenmonoxid auftauchen. Es wurde oben bereits festgestellt, daß das zugesetzte Bleitetraäthyl, das dem Benzin zugesetzt wird, zu einer besonders gefährlichen 'Bleiverschmutzung der-Umwelt führt.The complete combustion of pure hydrocarbons theoretically only leads to carbon dioxide and water in the exhaust gas. These neither are harmful to the environment. In practice, however, it is observed that in internal combustion engines the combustion does not take place completely, so. that in the gas there are also unburned hydrocarbons, and carbon monoxide appear. It has already been stated above that the tetraethyl lead added to the gasoline lead to a particularly dangerous “lead pollution” of the environment leads.

über die genannten Vorteile des Gasbetriebes hinaus (z.B. ohne Blei) konnten die Abgas-Werte entscheidend verbessert werden. —beyond the advantages of gas operation mentioned (e.g. without Lead), the exhaust gas values could be significantly improved. -

- r- - r-

So wurden bei dem genannten Versuchsfahrzeug die folgenden Abgas-Werte, gemessen:The following exhaust gas values were found in the test vehicle mentioned, measured:

Die Messungen erfolgten bei betriebswarmen Motor und optimaler Einstellung.The measurements were made with the engine at operating temperature and at an optimal rate Setting.

-- 850850 Benzinpetrol 55 30003000 55 8 508 50 Gasgas 30003000 kk upmrpm 2,2, 1,1, o,O, 0,0, vol % COvol % CO 200200 120120 ** 5050 77th 3030th ppm HCppm HC ♦ ♦♦ ♦ --- ____ Bleilead

Aus den angegebenen Meßdaten geht eindeutig hervor, daß dieser Wagen bei richtiger (Werks-Einstellung weit weniger als die Hälfte schädlicher Abgase produziert, wenn er auf Gas nach diesem System anstatt auf Benzin läuft.From the given measurement data it is clear that this car with the correct (factory setting is far less than the Half of the harmful emissions produced when running on gas under this system instead of gasoline.

ERLÄUTERUNGEN ZUR VOLKSWIRTSCHAFTLICHEN BEDEUTUNG DIESER ER-EXPLANATIONS ON THE ECONOMIC SIGNIFICANCE OF THIS EXPLANATION

DUNG.DUNG.

Es ist bekannt und wird fast täglich in der Presse und im Bundestag diskutiert, sowie von anderen Organisationen, wie z.B. dem ADAC dargestellt, daß die Umweltverschmutzung durch Aütoabgase zu einBr sehr großen Gefahr geworden ist.It is well known and appears almost daily in the press and in the Bundestag discussed, as well as shown by other organizations, such as the ADAC, that environmental pollution by car exhaust has become a very great danger.

Besonders für das Absterben der Wälder sind die Autoabgase mit ihrem Kohlenmonoxidgehalt, der Abscheidung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen und der Bleiabscheidung, besonders gefährlich. Dies hat bereits zu entsprechenden Gesetzesvorlagen in allen Regierungsparteien geführt, die aber kurzfristig keine Abhilfe schaffen können. Dies scheitert unter anderem kurzfristig auch an Finanzierungsproblemen. Dazu zählt auch die Entgiftung von Autoabgasen mit Hilfe von Katalysatoren, die zur Zeit wegen des Bleigehalts des Bezins technisch^ nicht möglich ist, abgesehen von den entstehenden Kosten.Especially for the dying off of the forests, the car exhaust fumes are with Their carbon monoxide content, the separation of unburned hydrocarbons and lead separation, are particularly dangerous. This has already led to corresponding bills in all governing parties, which, however, do not provide a remedy in the short term can create. This fails, among other things, in the short term due to financing problems. This also includes the detoxification of Car exhaust with the help of catalytic converters, which is currently not technically possible due to the lead content of the gasoline of the costs incurred.

Nach den bisherigen technischen Kenntnissen führt bleifreies Benzin zu einem erhöhten Verbrauch und erhöht damit unsere Abhängigkeit von Öleinfuhren aus dem Ausland.According to current technical knowledge, unleaded petrol leads to increased consumption and thus increases our dependency of oil imports from abroad.

Der Gasbetrieb von Autos, der bisher noch mit vielen Schwierigkeiten und Kosten verbunden ist, würde viele dieser Probleme auch heute schön lösen können, wenn die vorliegende Erfindung in großem Umfang eingesetzt wird. Hinzu kommt die Tatsache, daß es bisher schon ein^ Gastankstellennetz gibt, während es für blei-, freies Benzin erst noch geschaffen werden muß. Die Problematik bekommt dadurch noch ein besonderes Gewicht, daß im europäischen Ausland bisher nicht an die Einrichtung eines Tankstellenne«tzes für bleifreies Benzin gedacht wird, währaod es dort aber bereits ein sehr viel engeres Netz für Gastankstellen gibt.The gas operation of cars, which has so far still met with many difficulties and costs involved, many of these problems would be solved nicely even today if the present invention is widely used. Added to this is the fact that there is already a ^ gas filling station network, while for lead, free gasoline has yet to be created. The problem gets a special weight because of that in the European Foreign countries have not yet thought of setting up a petrol station network for unleaded petrol, but there it is already there is a much closer network for gas filling stations.

Der Einbau der beschriebenen Vorrichtung ist technisch so einfach."The installation of the device described is technically so simple. "

daß jede zugelassene Kraftfahrzeugwerkstatt diese ohne Umstände vornehmen kann.that every approved motor vehicle workshop can do this without any fuss.

Aufgrund der genannten Tatsachen sind alle Benzingesellschaften dabei ihr Gastankstellennetz zu erweitern, was sich aus Pressebe richten des ADAC ergibt.Due to the facts mentioned, all gasoline companies are in the process of expanding their gas station network, which is evident from the press judging the ADAC results.

" <0C"<0C

- Luft -- Air -

3 Auto ^AS -3 Auto ^ AS -

C, UTlUlC, UTlUl

Claims (1)

Verfahren und Vorrichtung zur Speisung von VerbrennungsmotorenMethod and device for supplying internal combustion engines mit Autogas (Propan / Butan).with LPG (propane / butane). PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Anspruch .1.Claim .1. Verfahren und Vorrichtung zur Speisung von Verbrennungsmotoren mit Flüssiggas (Propan / Butan)- dadurch gekennzeichnet, daß in die Ansaugleitung des Motors zwischen Luftfilter und Motor eine αϊ oder mehrere ringförmige Zuführkammern für das Gasgemisch angebracht sind.Method and apparatus for feeding internal combustion engines with liquefied petroleum gas (propane / butane) - characterized in that in the intake passage of the engine between the air filter and a motor αϊ or more annular supply chambers are provided for the gas mixture. Anspruch '2Claim '2 Die Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Rohr dadurch gekennzeichnet, daß um dieses Rohr eine ringförmige Kammer für-die Gaszufuhr angebracht ist. Die Form des Ansaugrohres kann auch oval sein und hängt von der Motorkonstruktion ab. Die Funktion des vorgeschlagenen Systems ist unabhängig von der Form des Ansaugrohres. The device consists of a cylindrical tube characterized that an annular chamber for-the gas supply is attached to this tube. The shape of the intake pipe can also be oval and depends on the engine design. The function of the proposed system is independent of the shape of the intake pipe. Anspruch 3 ,.Claim 3,. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer Öffnungen hat, die den Gaszustrom-parallelDevice according to Claims 1 and 2, characterized in that the annular chamber has openings which parallel the gas inflow zum Ansaugstrom der Luft lenken,direct to the intake flow of the air,
DE3332923A 1983-09-13 1983-09-13 Mixing device for preparing a fuel gas-air mixture for internal combustion engines Expired DE3332923C2 (en)

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DE2627723A1 (en) * 1976-05-26 1977-12-08 Nijverheidsorganisatie Tno DEVICE FOR SUPPLYING GASOLINE FUELS, SUCH AS LPG OR NATURAL GAS, TO A COMBUSTION ENGINE

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