DE3403797A1

DE3403797A1 - Verfahren zum verbrennen von kraftstoff in einer verbrennungskraftmaschine und hierfuer vorgesehene vorrichtung

Info

Publication number: DE3403797A1
Application number: DE19843403797
Authority: DE
Inventors: Koichi Hamamatsu Shizuoka Wakuta
Original assignee: JOHOKU KIGYO KK
Current assignee: JOHOKU KIGYO KK
Priority date: 1983-02-04
Filing date: 1984-02-01
Publication date: 1984-08-30
Also published as: CA1240891A; FR2540559B3; US4538582A; JPS59145353A; IT8467099A0; FR2540559A1; IT1196680B

Description

Hamburg, 31.1.1984 27 68 84

Priorität: 4.2.1983 Japan 58-16131

Anmelder;

JOHOKU KIGYO KABUSHIKI KAISHA
1092 Kamiaraya-cho
Hamamatsu-shi, Shizuoka-ken

Verfahren zum Verbrennen von Kraftstoff in einer Verbrennungskraftmaschine und hierfür vorgesehene Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbrennen von Kraftstoff in einer Verbrennungskraftmaschine, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen verwendet wird, und auch eine für dieses Verfahren vorgesehene Vorrichtung.

Verbrennungskraftmaschinen werden allgemein als fremdgezündete Verbrennungsmotoren für Benzin oder als durch hohe Kompression gezündete Verbrennungsmotoren für Dieselöl ausgeführt.. In diesen Verbrennungskraftmaschinen besteht das Kraftstoffsystern im wesentlichen aus einem Kraftstofftank, einem Kraftstoffilter und einem Vergaser oder einem Einspritzsystem. Weitere Maßnahmen sind für die Aufbereitung des Kraftstoffes nicht üblich. Die angespannte Lage der Roh-

stoffquellen erfordert eine Einsparung von Kraftstoffen und führt außerdem zu einer Erhöhung der Kraftstoffkosten. Es besteht daher ein Bestreben, den spezifischen Kraftstoffverbrauch zu senken.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine so zu verbessern, daß der spezifische Kraftstoffverbrauch geringer wird, und eine Vorrichtung zu schaffen, die die Verminderung des Kraftstoffverbrauchs ermöglicht.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, bei einer Verbrennungskraftmaschine in dem Kraftstoffsystem ein magnetisches Feld auf den Kraftstoff einwirken zu lassen, wodurch die Verbrennung verbessert und der spezifische Kraftstoffverbrauch verringert werden konnte.

Bei einem Kraftstoffsystem einer Verbrennungskraftmaschine, das Kraftstoffversorgungseinrichtungen und Mittel zum Einleiten des Kraftstoffes in wenigstens einen Zylinder sowie verbindende Kraftstoffwege oder -leitungen umfaßt, ist nach dem Verfahren vorgesehen, daß das magnetische Feld auf den von den Versorgungseinrichtungen zu den Einleitungsmitteln fließenden Kraftstoff zur Einwirkung gebracht wird.

Erfindungsgemäß wird hierzu eine Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes an einem Abschnitt des Kraftstoffweges angeordnet. Der Abschnitt des Kraftstoffweges, der im Bereich der Magnetisierungsvorrichtung liegt, kann ein Teil der Kraftstoffleitung sein, oder sich auch in den Mitteln zur Einleitung des Kraftstoffes in den Zylinder befinden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug

nimmt, in denen einige bevorzugte Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Zeichnung einer Ausführung für einen Vergasermotor gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Magnetisierungsvorrichtung, wie sie in einem Motor gemäß Fig.1 verwendet ist,

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend III-III in Fig.2,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine andere Magnetisierungsvorrichtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung für einen Motor mit einem Einspritzsystem.

Fig.1-3 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine. Das Kraftstoffsystem gemäß Fig.1 besteht aus einem Kraftstofftank 1, der über einen Kraftstoffilter 2 mit einer Kraftstoffpumpe 3 in Verbindung steht. Die Kraftstoffpumpe 3 ist über einen Kraftstoffweg 6 verbunden mit der Schwimmerkammer 5 eines Vergasers 4. Eine Magnetisierungsvorrichtung 7 ist in den Kraftstoffweg bzw. die Kraftstoffleitung 6 eingeschlossen und ist nahe an der Schwimmerkammer 5 des Vergasers 4 angeordnet. Die genannten Teile bilden das Kraftstoffsystem 8 des Verbrennungsmotors.

In Fig.1 ist außerdem ein Luftfilter 9 mit den Zylindern 11 des Motors über ein Einlaßrohr 10 an dem Vergaser 4 verbunden, Eine Hauptdüse 12 des Vergasers 4 mündet in ein Venturiteil des Einlaßrohrs 10. Unter diesem befindet sich eine Drosselklappe 13. über Einlaßventile 14 wird das Kraftstoffgemisch

in die Zylinder 11 eingeleitet.

In Fig.2 und 3 sind Einzelheiten der Magnetisierungsvorrichtung 7 gezeigt. Ein plattenförmiger Permanentmagnet 16 ist fest untergebracht in einem rohrförmigen Polgehäuse oder Joch 15, und zwar im wesentlichen im mittleren Teil des Gehäuses. Hierdurch teilt der Permanentmagnet 16 den Hohlraum des Gehäuses in zwei Abschnitte 17, die von der Innenwand des Gehäuses 1-5 und einer Seitenwand des Permanentmagnetes begrenzt werden. Die hohlen Abschnitte 17, die im Querschnitt etwa eine Trapezform haben, dienen als Durchgänge für den Kraftstoff. Zum Einbau der Magnetisierungsvorrichtung 7 in das Kraftstoffsystem 8 sind Mundstücke 18 vorgesehen, die in die Leitungen 6a des Kraftstoffweges 6 beispielsweise durch Verschraubungen an beiden Enden des Polgehäuses 15 eingesetzt sind. Das Polgebäuse 15 besteht aus magnetischem Metall wie beispielsweise Eisen. Die Mundstücke 18 sind aus nichtmagnetischem Material, wie beispielsweise Messing, hergestellt< Der Permanentmagnet 16 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das eine große magnetische Flußdichte besitzt und eine etwa rechteckige Magnetisierungskurve sowie eine große Koerzitivkraft aufweist wie beispielsweise ein Magnet aus seltenen Erden oder aus Kobalt, Für diesen Permanentmagnet wird beispielsweise ein Material bevorzugt, das unter dem Handelsnamen Rarenet im Handel erhältlich ist.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Permanentmagnet 16 verwendet. Dieser kann durch andere geeignete Einrichtungen ersetzt werden, wenn sie ein großes magnetisches Feld auf den fließenden Kraftstoff ausüben können. Beispielsweise können ein Paar oder mehrere plattenförmige Permanentmagneten aufeinanderfolgend in dem Polgehäuse in einer Weise angeordnet werden, daß einer gegenüber dem anderen um 90 in ümfangsrichtung versetzt ist. Bei dieser

Ausführung kann ein magnetisches Feld auf den fließenden Kraftstoff über eine größere Länge des Kraftstoffweges ausgeübt werden. Ferner kann der magnetische Fluß,, der durch den fließenden Kraftstoff dringt, elektrisch erzeugt werden, indem ein nichtmagnetisches rohrförmiges Gehäuse, welches ähnlich dem Polgehäuse 15 geformt ist, von einer elektrischen Spule umgeben wird. In diesem Falle ist die Magnetisierungsvorrichtung 7 in bekannter Weise so ausgebildet, daß ein Maximum des magnetischen Flusses durch den fließenden Kraftstoff dringt. Bei jeder Ausführung ist eine geeignete Magnetisierungsvorrichtung 7 imstande, auf den fließenden Kraftstoff ein maximales und gleichmäßiges magnetisches Feld auszuüben.

Gegebenenfalls kann des Polgehäuse 15 von einem nichtmagnetischen Rohr umgeben sein, um es gegen Staub und Beschädigung zu schützen. Auch können Polschuhe an beiden Seiten des Permanentmagneten 16 vorgesehen werden.

Vorzugsweise wird die Magnetisierungsvorrichtung stromauf und nahe bei dem Vergaser 4 angeordnet. Eine solche Anordnung ist bei üblichen Kraftstoffsystemen für Verbrennungskraftmaschinen in einfacher Weise möglich. Bei. einer anderen Ausführung wird die Magnetisierungsvorrichtung 7 in dem Kraftstoffweg zwischen der Schwimmerkammer 5 und der Hauptdüse 12 ' in dem Vergaser 4 angebracht.

Fig. 4 zeigte eine Abwandlung der Magnetisierungseinrichtung 7, die so ausgebildet ist, daß sie bequemerweise sehr dicht an dem Vergaser 4 angewendet werden kann. Hierbei wird nur ein Mundstück 18 benötigt. Das mit einem Gewinde versehene Ende des Polgehäuses 15, an dem bei der ersten Ausführung ein Mundstück angeschraubt ist, wird direkt verbunden mit der Wand 5a der Schwimmerkammer 5 des Vergasers 4, so daß der Kraftstoffweg in dem Polgehäuse 15 direkt mit der Schwim-

merkamraer 5 über ein Schwimmerventil verbunden ist. In Fig.4 sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile wie in den Fig. 2 und 3 angegeben.

Im Betrieb erzeugt die Bewegung der Zylinder 11 einen Unterdruck, wodurch Luft durch den Luftfilter 9 und die Zuführungsleitung 10 angesogen wird. Gleichzeitig wird Benzin als Kraftstoff aus der Schwimmerkammer 5 des Vergasers 4 durch die Hauptdüse 12 versprüht und mit der Luft vermischt, um ein Kraftstoffgemisch zu bilden. Das Gemisch wird in die Zylinder 11 eingeleitet, wenn die Einlaßventile 14 geöffnet werden. In den Zylindern 11 wird das Gemisch durch eine Zündkerze, die nicht dargestellt ist, gezündet und verbrannt. Dieser Vorgang ist derselbe wie in den üblichen Verbrennungskraftmaschinen dieser Art. Mit dem infolge des Verbrauchs fallenden Flüssigkeitsspiegel in der Schwimmerkammer 5 wird Benzin aus dem Kraftstofftank 1 über den Filter 2 durch die Kraftstoffpumpe 3 in die Schwimmerkammer 5 über ein nicht gezeigtes Schwimmerventil gefördert, so daß der Benzinspiegel auf einem bestimmten Niveau in der Schwimmerkammer 5 gehalten wird. Die Magnetisierungsvorrichtung 7 ist zwischen der Kraftstoffpumpe 4 und der Schwimmerkammer 5 angeordnet und bringt ein magnetisches Feld zur Einwirkung auf den Kraftstoff, der durch die Abschnitte 17 in den Kraftstoffweg fließt. Hierbei wird ein magnetisches Feld mit einer Flußdichte von etwa 2000 - 10000 Gauß (0,2 - 1 Tesla) durch den Permanentmagneten 16 auf das fließende Benzin in einer solchen Weise angewendet, daß die Richtung des magnetischen Feldes im wesentlichen rechtwinklig zu der Durchflußrichtung des Benzines verläuft. Dann wird das Benzin in die Schwimmerkämmer 5 und weiter zu den Zylindern 11 zur Verbrennung geleitet.

Es wurden Vergleichsversuche mit demselben Kraftfahrzeug (Toyota Mark II) durchgeführt. Hierbei wurde zum einen ein

Gemisch verwendet, das Benzin enthielt, welches in den Durchgängen 17 der Magnetisierungseinrichtung 7 einem magnetischen Feld von etwa 4000 Gauß (0,4 Tesla) ausgesetzt wurde. Zum Vergleich wurde ein Gemisch verwendet, das Benzin enthielt, welches einem solchen magnetischen Feld nicht ausgesetzt war. Bei der Verwendung von im magnetischen Feld behandelten Kraftstoff war der spezifische Kraftstoffverbrauch für einen durchschnittlichen Betrieb des Wagens drei bis fünf Prozent niedriger als bei der Verwendung des einem magnetischen Feld nicht ausgesetzten Kraftstoffes. Außerdem zeigte sich bei der Verwendung von in dem magnetischen Feld behandelten Kraftstoff, daß die Verschmutzung der Elektroden der Zündkerze nach drei Monaten mit etwa 5500 km Fahrstrecke des Fahrzeugs bedeutend geringer war. Hieraus ist zu schließen, daß die Verbrennung des Kraftstoffes sehr gut erfolgte. Außerdem wurde festgestellt, daß die Lehrlaufdrehzahl bei gleicher Einstellung des Motors um 10 % höher war, wenn der Kraftstoff im magnetischen Feld behandelt war gegenüber nicht behandeltem Kraftstoff. Auch eine Verbesserung der Beschleunigung wurde festgestellt.

Fig.5 zeigt eine andere Anwendung der Erfindung bei einer durch Kompression gezündeten Verbrennungskraftmaschine oder einem Dieselmotor für Kraftfahrzeuge. Ein Kraftstofftank 21 ist über einen Filter 22 und eine Kraftstoffpumpe 23 mit einer Einspritzpumpe 25 eines Kraftstoff-Einspritzsystems 24 verbunden. Die Einspritzpumpe 25 steht über Einspritzventile 26 in Verbindung mit dem Zylinder 27. Eine Magnetisiervorrichtung 7, die im wesentlichen ähnlich der in Fig.3 dargestellten ist, ist an der Einlaßseite der Einspritzpumpe 25 vorgesehen. Die Teile 21-26 bilden ein Kraftstoffsystem

Im Betrieb wird Dieselöl aus dem Tank 21 über die Kraftstoffleitung und den Filter 22 durch die Pumpe 23 gepumpt. Der gefilterte Kraftstoff wird dem magnetischen Feld ausgesetzt,

das in der Magnetisierungseinrichtung 7 erzeugt wird, bevor der Kraftstoff in die Einspritzpumpe 25 eintritt. Die Einspritzpumpe 25 und das Einspritzventil 26 arbeiten zusammen, um den in dem magnetischen Feld behandelten Kraftstoff in die Zylinder 27 einzuspritzen, wo er zusammen mit eingeführter Luft kompremiert wird und zündet.

Versuche, die unter den gleichen Verhältnissen durchgeführt wurden, wie jene für einen fremdgezündeten Motor, zeigten, daß der spezifische Kraftstoffverbrauch für einen normalen Betrieb des Kraftwagens durch die Verwendung von in einem magnetischen Feld vorbehandelten Kraftstoff verbessert wurde gegenüber normalem, nicht vorbehandelten Kraftstoff.

Auch in dieser Ausführung wurden vorteilhafte Wirkungen, wie oben beschrieben, erhalten, wenn die Magnetisierungsvorrichtung stromaufwärts und nahe vor der Einspritzpumpe 25 angeordnet war. Magnetisierungsvorrichtungen 7 können jedoch auch in jedem der zu den einzelnen Zylindern verzweigenden Kraftstoffwege des Einspritzsystems untergebracht werden.

Wie vorstehend beschrieben, wird bei einem Verfahren zum Verbrennen von Kraftstoff in einer Verbrennungskraftmaschine erfindungsgemäß ein Kraftstoff, wie Benzin oder Dieselöl, der durch ein Kraftstoffsystem fließt,vor seiner Verbrennung einem magnetischen Feld ausgesetzt. Die Verbrennung in dem Motor wird hierdurch verbessert. Dies führt zu einer Ersparnis an Kraftstoff und in einem weiten Sinne auch zu Einsparungen von Rohstoffen und bewirkt außerdem eine Verminderung der Ablagerungen an den Elektroden der Zündkerze auch nach langer Gebrauchszeit.

Eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, daß eine Magnetisierungseinrichtung zwischen dem Kraftstofftank und dem Vergaser oder dem Einspritz-

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system vorgesehen ist, oder daß diese sogar in dem Vergaser oder dem Einspritzsystem angeordnet wird. Das verbesserte Verfahren zur Verbrennung kann mit einer einfachen Konstruktion leicht ausgeführt werden und erfordert bei der Anwendung bei üblichen Verbrennungsmotoren nur eine geringe Änderung dieser Motore.

Im vorstehenden wurden einige besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, aber es ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung in verschiedener Weise abgewandelt werden kann. Die Erfindung kann nicht nur für die oben beschriebenen besonderen Typen von Verbrennungsmotoren verwendet werden, sondern auch für Motoren für allgemeine Zwecke, z.B. für Motorräder und Motorboote. Die Anwendung der Erfindung ist unabhängig von der Art der Zündung, der Anzahl der Hübe bei einem Arbeitsspiel des Motors,der Anzahl der Zylinder, der Art des flüssigen Kraftstoffes usw. Die Erfindung kann auch bei Verbrennungskraftmaschinen angewendet werden, die wie Schiffsmaschinen Schweröl als Kraftstoff verwenden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

{ 1J Verfahren zum Verbrennen von Kraftstoff in einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Kraftstoffsystem, das Kraftstoffversorgungseinrichtungen und Mittel zum Einleiten des Kraftstoffes in wenigstens einen Zylinder sowie einen Kraftstoffweg zur Verbindung zwischen den Versorgungseinrichtungen und den Einleitungsmitteln enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches Feld auf den Kraftstoff, der in dem Kraftstoffweg von den Versorgungseinrichtungen zu den Einleitungsmitteln fließt, zur Einwirkung gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff über einen Vergaser eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld auf den Kraftstoff in dem Kraftstoff weg vor dem Vergaser einwirkt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff über einen Vergaser eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld in einem Kraftstoffweg zwischen einer Schwimmerkammer und einer Hauptdüse des Vergasers angewendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff über ein Einspritzsystem eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld auf den Kraftstoff in dem Kraftstoffweg vor dem Einspritzsystem einwirkt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches Feld auf den Kraftstoff in jedem der Kraftstoffwege zu jedem von mehreren Zylindern des Einspritzsystems einwirkt.
6. Verbrennungskraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-5 mit Kraftstoffversorgungseinrichtungen (1, 2, 3, 21, 22, 23), Mitteln (4, 24) zum Einleiten des Kraftstoffs in wenigstens einen Zylinder (14, 27) und einem Kraftstoffweg (6), dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetisierungseinrichtung (7) in dem Kraftstoffweg (6) zwischen den Versorgungseinrichtungen und den Einleitungsmitteln angeordnet ist.
7. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6, wobei die Kraftstoffeinleitungsmittel einen Vergaser (4) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung (7) vor dem Vergaser (4) in dem Kraftstoffweg (6) angeordnet ist.
8. Verbrennungskraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinleitungsmittel einen Vergaser (4) umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung in einem Kraftstoffweg zwischen der Schwimmerkammer (5) und der Hauptdüse (12) des Vergasers (4) angeordnet ist.
9. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6, wobei die Kraftstoffeinleitungsmittel ein Kraftstoff-Einspritzsystem umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungsvorrichtung (7) vor dem Einspritzsystem (24) angeordnet ist.
10. Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Magnetisierungsvorrichtungen in den zu den einzelnen Zylindern führenden Kraftstoffwegen angeordnet sind.

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11. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung (7) einen plattenförmigen Permanentmagneten (10) und ein rohrförmiges Polgehäuse (15) umfaßt, in dem der Permanentmagnet (10) fest angebracht ist und in dem Zwischenräume zwischen seiner inneren Fläche und der Oberfläche des Permanentmagneten für den Durchfluß des Kraftstoffes gebildet sind.
12. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Anspruch 6-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung (7) eine Anzahl von plattenförmigen Permanentmagneten in einem rohrförmigen Polgehäuse enthält, die jeweils um 90° in Umfangsrichtung versetzt hintereinander angeordnet in dem Polgehäuse angebracht sind, in dem Zwischenräume zwischen seiner inneren Fläche und den Oberflächen der Permanentmagnete für den Durchfluß des Kraftstoffes gebildet sind.
13. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet aus einem Material besteht, das im wesentlichen seltene Erden enthält.
14. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet aus einem Material besteht, welches im wesentlichen Kobalt enthält.
15. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung ein von dem Kraftstoff zu durchfließendes rohrförmiges Gehäuse ist und eine elektrische Spule um das Gehäuse gelegt ist.