DE7731138U1

DE7731138U1 - Vorrichtung zum zufuehren von feuchtigkeit an verbrennungsmotore

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Publication number: DE7731138U1
Application number: DE7731138U
Authority: DE
Original assignee: Penland Thomas K Long Beach Miss (vsta)
Current assignee: Penland Thomas K Long Beach Miss (vsta)
Priority date: 1976-10-08
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1978-01-26
Also published as: ES463003A1; JPS5346521A; DK446777A; SE7711138L; FR2367193A1; DE2745332A1; NO773417L; IT1091753B; US4080936A; AU2942477A

Description

- 5 Thomas K₀ Penland, Long Beach, Mississipi, V. St. A.

Vorrichtung zum Zuführen von Feuchtigkeit an Verbrennungsmotore

Die vorliegende Neuerung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Bilden der Ladung von Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere eine Vorrichtung, die auf wirkungsvolle und präzise Veise dem Benzin-Luft^Gemisch, das in die Zylinder eines Benzinmotors eingeführt wird, Flüssigkeitsdämpfe zuführt.

Seit der Steigerung der Benzinpreise und der Möglichkeit einer unzureichenden Benzinversorgung ist das Interesse an Einrichtungen gestiegen, mit denen sich Benzin sparen läßt. Eine solche bisher verfügbare Einrichtung ist der Befeuchter für das Luft-Benzin-Gemisch, wie er bspw. in den US-PSn 2,715-392, 2_O378.319 undj 2.378.319 offenbart ist; diese Einheiten waren jedoch für die j Aufnahme in moderne Kraftfahrzeuge gedacht. Die Motorräume von j modernen Kraftfahrzeugen sind Beispiele für den Versuch, eine größtmögliche Anzahl von Anlagenteilen in einem begrenzten Raum unterzubringen; die Forderungen für einen Brennstoffbefeuchter, der im derzeitigen Kraftfahrzeugen eingesetzt werden soll, sind also, daß er kompakt und gegen ein Kippen verhältnismäßig unempfindlich sein mußo Ein einfaches maßstäbliches Verkleinern der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen würde nicht ausreichen, da eine solche Vorrichtung dann wesentlich kleinere Flüssigkeits- und Dampfvolumina aufweisen würde, wobei das geringere Dampfvolumen den Wirkungsgrad der Befeuchtung verringert)

Der Nutzen, der sich mit einem präzise gesteuerten Befeuchtungs-f system arreichen läßt, liegt nicht nur in eiaer Benzinsparnis, sondern erstreckt sich auch auf eine Leistungserhöhung, die Ver4

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ringerung der Klopfneigung und eine Entkohlung.

Es ist ebenfalls erwünscht, die Menge der Flüssigkeit in der Befeuehtungskammer präzise zu regeln, um die Verdampfung unabhängig von den Schwingungen des Fahrzeugkörpers oäer Änderungen der Fahrriehtung zu optimieren, so daß die Luft vor der Berührung mit der befeuchtenden Flüssigkeit dispergiert wird, eine optimale Verdampfung stattfindet und die befeuchtete Luft auf ausgeglichene Weise den Zylindern des Motors zugeführt werden kann, damit nicht einer oder mehrere der Zylinder mangelhaft versorgt werden.

Die vorliegende Neuerung schafft eine Vorrichtung zum Befeuchten der Ladung eines Verbrennungsmotors mit einer Kammer, die Flüssigkeiten und eine Flüssigkeits-Luft-Gemisch aufnehmen kann, mit einer Luftaustritteinrichtung, die die Kammer in deren Oberteil durchdringt und an den Ansaugverteiler eineB Verbrennungs- ι motors angeschlossen werden kann, eine in die Kammer eindringende Lufteinlaßeinrichtung, einer nahe dem Innenboden der Kammer angeordneten Verteilereinrichtung, die in Strömungsverbindung mit der Lufteinlaßeinrichtung steht, um Luft mindestens mehreren Punkten nahe dem unteren Umfang der vertikal orientierten Innenflächen der Kammer zuzuführen, mit einer Flüssigkeitseinlaßeinrichtung, die eine Fläche der Kammer durchstößt und an einen externen Flüssigkeitsvorrat anschließbai? ist, und durch eine Ventileinrühtung, die an die Flüssigkeitseinlaßeinrichtung angeschlossen ist und die Flüssigkeitsströmung durch diese steuer-,

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wobei sie selbst durch einen Schwimmer gesteuert wird, der so angeordnet ist, daß er von dem Spiegel der in der Kammer be- I findlichen Flüssigkeit betätigt wird. I

In einer Ausführungsfonn tritt e η Rohr kleinen Durchmessers in der Mitte der oberen Fläche der Kammer in diese ein und speist einen Verteiler am Kammerboden. Der Verteiler wird dabei yon einer Vielzahl kleiner Nuten gebildet, aie in die Bodenfläche einer Platte eingeschnitten sind, die geringfügig kleiner als der Kammerboden ist und flach auf ihm aufliegt_o Auf diese Weise wird eine Luftströmung auf die unteren Teile der Kammerwände gerichtet, die infolge der kleinen Nutenabmessunge4 ein gutverteiltes Muster kleiner Bläschen bildet, die an den Kammerwänden entlang aufsteigen.

Ein toroidförmilier Schwimmer dient dazu, die Höhe des Flüssig-.;; keitsspiegels in der Kammer zu steuenu Infolge der Toroidform kann man den Schwimmer koaxial mit dem Lufteinlaßrohr zentral in der Kammer anordnen« Adf diese Weise ist der Schwimmer wegen seiner zentralen Lage und sedner Toroidgestalt wesentl:"^h weniger empfindlich gegenüber einer Kipplage der Kammer und es ist verhindert, daß die an den Kammerwnnden aufsteigenden Bläs-f chen die Funktion des Schwimmers stören.

j Das System erlaubt eine noch höhere Präzision, wenn man zwei j Dampfauslasse aus der Kammer vorsieht, um den Dampf auf ein- '

wandfreie Weise den zu zwei Ebenen aufgeteilten Ansaugvertei- I

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lern zuzuführen, die man in modernen Kraftfahrzeugen benutzt· Diese Auslässe sind weiter zu insgesamt vier Einlassen zum Ansaugverteiler des Motors aufgeteilt«, Diese Aufteilung gewährleistet, daß die befeuchtete Luft in allen Zylindern gleich wirksam ist, anstatt nur auf die Zylinder zu wirken, die dem Lüfteintrittspunkt in der Ansaugleitung am nächsten liegen.

Die Neuerung soll nun unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungein beschrieben werden.

]?ig. 1 ist eine Perspektivdarstellung d erbevorzugt en Ausführung! form der Neuerung mit angenommener Kammerwand;

Figo 2 ist eine Perspektivdarstellung eines weggeschnittenen Bodenteils einer zweiten Ausführungsform der Neuerung und zeigt eine alternative Verteilerkonstruktion_e

Die bevorzugte Ausführungsform der Neuerung ist in der Fig. 1 gezeigt, wo der Befeuchter 10 zum Befeuchten von Luft benutzt wird, die den Ansaugleitungen eines Benzinmotors zugeführt wird« Die zugeführte Feuchtigkeitsmenge recht aus, um den Benzinverbrauch zu senken, ohne dabei die Motorleistung zu beeinträchtigen« Der in der (nicht gezeigten) Ansaugleitung erzeugte Unterdruck reicht aus, um eine Luftströmung aus dem oberen Te?.] 12 der Kammer 14 durch die Auslaßöffnungen 16, 18, die Leitung« 20, 22, die Y-Stücke 2^, 26 und die Verteilerrohre 28, 30, 32 und 34 zur Ansaugleitung des Motors zu erzeugen» Diese Luft-

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strömung erzeugt im oberen Teil 12 der Kammer 14· einen Unterdruck, der Luft durch die Luftleitung 36 in die Kammer 14- einsieht«

Das Luftrohr 36 durchstößt die Bodenplatte 38 in der Mitte und ist dicht in sie eingesetzt, so daß die aus der Luftleitung 36 austretende Luft zur Unterseite des Bodenplatte 38 strömt, wo sie in die Nuten 4-0 eintritt, die in die Unterseite der Bodenplatte 38 eingearbeitet sind» In der dargestellten bevorzugten Aus führungs form ist die Bodenplatte 38 aus transparentem Kunststoff hergestellt, der sich leicht bearbeiten läßt; weiterhin ist das Nuteniauster von der Oberseite der Platte .38 her sichtbar, obgleich sie in die Bodenseite eingearbeitet sind, Die in die Platte 38 eingearbeiteten Nuten 4-0 gehen strahlenförmig von der zentral gelegenen Luftleitung 36 ab und bilden so einer Verteiler, der die durch das Luftrohr 36 eintretende Luft den Luftauslässen 4-2 an der Basis der vertikalen Wände 44 der Kammer 14- zuführte

Die Nuten des Strahlenmusters sollten so groß und in einer solchen Anzahl gewählt sein, daß die an der Basis der Wände 4-4-entstehenden Bläschen klein sind und sich gleichmäßig über den Umfang der Bodenplatte 38 verteilen. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform liegen 32 Nuten vor, aber die genaue Anzahl ist nicht kritisch. Während eine ideale Verteilung die maximale Anzahl von Nuten erfordert, die sich in die Unterseitii der Bodenplatte einarbeiten läßt^, läßt sich der Nutzen der Vor-

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richtung bereits mit so wenig wie drei Nuten erreichen. '>

Die Abmessungen der Nuten 40 sind in dem Sinne kritisch, daß, wenn sie zu groß werden, die Luftströmung an den Auslässen 42 zu große Luftbläschen bewirkte Große Bläschen bewirken ein zu heftiges Umwälzen der Flüssigkeit, das die Wirkung des Schwimmers 4o stört; hierbei kann es geschehen, daß die Kammer 14 j

sich vollständig mit Flüssigkeit füllte Selbst ohne Funktions- ; fehlern können große Bläschen der Ladung nicht verdampfte Flüs-j

sigkeit beimengen und damit zu Funktionsstörungen des Motors j

I führen. Die Größe der Nuten 40 beeinflußt auch die Optimierung \

der Anzahl der Nuten, da die Gesamtmenge der durch diese Eäume j

strömende Luft die Dampfmenge beeinflußt, die dem Motor schließU lich zugeführt wird» Eine kleine Anzahl zu flacher Nuten ergibt zu wenig Dampf und erlaubt nicht, den Nutzen der Neuerung zu erzielen, während eine große Anzahl großer Nuten unerwünschte Be-j wegungen des Schwimmers und ein Fluten der Kammer oder mehr Dampf im Motor bewirkt, als dieser zum wirkungsvollen Betrieb benötigt»

Die Nuten sind in der Praxis weniger als 1,59 mm (1/16 in.) tief und messen quer über ihre Basis weniger als 1,59 mm (1/16 in_o)_e Die in der bevorzugten Ausführungsform verwendeten Nuten sind 0,79 mm (1/32 in.) tief und an der Basis 0,79 (1/32 in.) breit eingeschnittene V-Nuteüo Diese Abmessungen gelten für eirje

Nutenanzahl zwischen 24 und 72 in einer Kammer mit Bodenabmessungen von 101,6 χ 88,9_mm (4 in» χ 3-1/2 in»).

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Der Schwimmer 4-6 und das Ventil 48 halten den Spiegel 51 einer solchen Höhe, daß der obere Dampfteil 12 der Kammer 14·

ι groß genug ist, um eine freie Strömung und einen freien Aus- ! gleich der befeuchteten Luft zu gestatten. In der bevorzugten ■ Ausführungsform wird der Flüssigkeitsspiegel in einer Kammer mit einer Innenhöhe Ton 76 mm (3 in.) auf einer Höhe von etwa 25 mm (1 in.) gehalten. Dieser Flüssigkeitsstand reicht aus, um eine vollständige Dampfbefeuchtung der kleinen Luftbläschen zu erlauben, während sie durtei die Flüssigkeit hindurch aufsteigen«, Steigt der Spiegel zu sehr ein, fängt der Motor an, unregelmäßig zu laufen.

Würde man zulassen, daß die Bläschen zu groß werden, müßte ein höherer Flüssigkeitsstand vorgesehen werden, um sie zu befeuchten. Da die Kammer einen Dampfteil erheblicher Größe erfordert, arbeitet eine kompakte Kammer nicht einwandfrei, wenn man nicht eine Vielzahl von Quellen kleiner Bläschen vorsieht ο

Der Schwimmer 4-6 betätigt das Ventil 4-8, das die Flüssigkeitszufuhr aus dem Rohr 50 und den Schlauch 52 vom Flüssigkeitsvorrat (nicht gezeigt) unterbricht. Venn der Schwimmer 4-6 abfällt, weil er nicht mehr auf der Oberfläche der Flüssigkeit aufliegt, die zu weit abgesunken ist, öffnet das Ventil 48 und läßt Flüssigkeit ein, so daß der Schwimmer 4-6 wieder ansteigt und das Ventil 4-8 schließt.

Der Schwimmer 4-6 ist toroidförmig, um die Zuverlässigkeit der

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Neuerung zu erhöhen und deren Empfindlichkeit gegen eine Kipplage des Fahrzeugs zu verringern«. Infolge der Toroidform kann man den Schwimmer in der Kammer zentriert anordnen, obgleich im Mittelpunkt der Kammer 14 das Luftrohr $6 verläuft» Diese :

Zentrierung reduziert die Empfindlichkeit des Schwimmers gegen-j über einem Kippen der Kammer 14, da der geometrische Mittel- ί punkt der Kammer nur die Hälfte der Änderung der Spiegelhöhe ;

erfährt als die Kammerseiten. Weiterhin liegt der Schwimmer ' infolge seiner mittigen Anordnung so weit von den an den Seiten aufsteigenden Bläschen entfernt, wie mögliche Wenn die Bläschen! nahe dem Schwimmer aufsteigen, hüpft dieser und läßt üherschüs-j sige Flüssigkeit in die Kammer, die zu einer noch stärkeren Be-|

ί wegung führt, so daß die Kammer schließlich so weit mit Flüssigf

keit gefüllt ist, daß dort kein Dampf mehr Platz findete Dann !

dringt die Flüssigkeit unmittelbar in den Motor ein und führt ;

i zu Funktionsstörungen. \

i Die Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Ver- ' tellers 61, der einen leichten Zusammenbau erlaubt und für j

eine großmaßstäbliche Produktion besonders geeignet ist. Die ; Fig. 2 zeigt den unteren Teil 62 der Kammer 60 aufgeschnitten; dabei ist etwa die Hälfte des Unterteils entfernt«, Die Kammer 60 ist so aufgebaut, daß die TJnterkanten 64 innen und außen gerundet sind. So kann die Bodenplatte 66 mit dem Kammerboden 70 aufliegen«, Infolge der Krümmung der Innenkontur der Kante 64 und der Abmessungen des Bodenplatte 66, die geringfügig kleiner eis die Inneuabmessungen der Kammer 60 an irgendeinem Punkt

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über der Innenkrümmung der Kante 64 sind, liegt die Bodenplatte 66 an einem Punkt geringfügig über dem Kammerboden 70 auf und bildet dabei eine Luftkammer 72 über dem Kammerboden 70. Die Ansätze 74- sind an den Wänden 68 angeordnet und folgen der Krümmung der Kantenrundung 64, so daß die Bodenplatte 66 eine luftdichte Abdichtung bewirkt, w^nn sie mit ihren TJnterkanten auf den Ansätzen 74 aufliegt_o Die Ansätze 74 sind untereinander etwa 0,79 mm (1/32 in.) beabstandet und selbst etwa 0,79 mm (1/32 in_o) hoch. Es bilden sich also zwischen den Ansätzen 74 definierte Luftdurchlasse mit einer QuerSchnittsabmessung von etwa 0,79 mm (1/32 in.) im Quadrat, die das Durchperlen von Luft gestatten, die dann in Bläscnen an den vertikalen Seitenwänden 68 der Kammer 62 emporsteigen. Die Anzahl der Luftdurchlässe 76 entlang den Wänden 68 bestimmt sich aus der Breite der Ansätze 64 entlang der Bodenplatte 66» Während die Pig· 2 zu deutlicheren Darstellung die Ansätze 76 verhältnismäßig breit zeigt, kann es sich bei ihnen auch um in die Kammer einge-jformte Rippen handeln, deren Abmessungen etwa gleich, der Breite der Luftdurchlässe 76 ist. Bei einer solchen Konfiguration ergeben eich auf jeden Zentimeter Umfangskontur der Bodenplatte 66 etwa 6,3 Luftdurchlasse (16 pro inch)*

Die Fig. 2 zeigt weiterhin eine alternative Ausführungsform der; !Teuerung der Einrichtung, mit der dem Verteiler 61 Luft zugeführt wird. In dieser Ausführungsform tritt das Luftrohr 78 in die Kammer 60 durch den Kammerboden ein und ist in diese dicht eingesetzt, um bei stehendem Motor ein Herauslaufen der Flüssig»

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keit aus der Kammer 60 zu verhindern, wobei dann im Luftrohr ein Unterdruck vorliegt, ist dieses aufwärts gekrümmt und so lang, daß sein offenes Ende 80 höher liegt als der höchste erwartete Flüssigkeitsstand.

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Claims

V 1 «)Vorrichtung für die Zufuhr von Feuchtigkeit an die Ladung eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet durch eine Kammer, di<! Flüssigkeiten und ein Flüssigkeits-Luft-Gemisch aufnehmen kann., durch eine Luftaustritteinrichtung (16, 18), die die Kammer in deren oberem Teil durchstößt und an den Ansaugverteiler eines Verbrennungsmotors angeschlossen werden kann, eine Lufteinlaßeinrichtung (36; 80), die die Kammer durchstößt, einen Verteiler (38; 66) an der inneren Bodenfläche der Kammer (4·), der in Strömungsverbindung mit der Lufteinlaßeinrichtung steht, so daß Luft auf mindestens mehrere Punkte in der Nähe der Basis der vertikal verlaufenden Innenflächen der Kammer verteilt wird, durch eine Flüssigkeitseinlaßeinriehtung (527)» die eine Fläche der Kammer durchstößt T.ir»i an einen externen Flüssigkeitsvorrat angeschlossen werden kann, und durch eine Ventileinrichtung (48), die an die Flüssigkeitseinlaßeinriehtung angeschlc-sen ist, die Strömung der Flüssigkeit durch dieses steuert und selbst von einem Schwimmer (^6) gesteuert wird, daß er von dem Spiegel der in der Kammer enthaltenen Flüssigkeit betätigt wird,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _T daß der

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Verteiler (38) eine Bodenplatte (38) aufweist, die im wesentlichen parallel zur Bodenfläche der Kammer verläuft und an die ein Rohr (36) angeschlossen ist und sie durchstößt, die als Lufteinlaßeinrichtung wirkt, wobei Nuten (40) in die Unterseite der Bodenplatte eingeschnitten sind und mit dem offenen Ende des Sohrs auf der Unterseite der Bodenplatte in Strömungsverbindung stehen.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr die Bodenplatte etwa in deren Mittelpunkt durchstößt und die Nuten vom offenen Ende des Rohrs strahlenförmig zu den Kanten der Bodenplatte verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet _} daß die Nuten eine Tiefe von weniger als 1,59 mm (1/16 in«,) und an der Basis eine Breite von weniger als 1,59 mi& (1/16 in„) aufweisen.

5, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 Ms 4, dadurch gekenn» daß mehr als 3, aber weniger als 72 Nuten vorliegen«,

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler eine Bodenplatte (66) aufweist, die im wesentlichen parallel zum Kammerboden verläuft und die Wände der Kammer (60) so schneidet, daß im Unterteil der Kammer eine LuftkammeDJ? entsteht, wobei die Bodenplatte und die geschnittenen Kammerwände einen luftdichten Abschluß mit Luftdurchlässen (76) bil-

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den, die um die Bodenplatte herum beabstande* angeordnet sind, so daß Luft aus der Luftkammer durch diese Luftdurchlaßanordnung hindurchtritt und an den y.ertikalen Kammerwänden aufsteigt,

7« Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlaßeinrichtung (78) in die Kammer durch deren Bodenflache hindurch eindringt.

8. Vorrichtung naeh einem der vorgehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmer einrichtung (46) als Toroid gestaltet und in einer waagerechten Ebene der Kammer zentriert ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftauftlaßeinrichtung (16, 18) zwei einzelne Durchdringungspunkte aufweist, die jeweils an ein Ύ-Stück führen, so daß sich vier verschiedene Anschlüsse an den Ansaugverteiler des Motors ergebene

10. Vorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch geke nzeichnet, daß die Kammer (4; 60) so aufgebaut ist, daß keine ihrer Außenabmessungen größer als 127 ^m (5 in·) beträgt.

11, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwimmereinrichtung (46) so ange-

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ordnet ist, daß der Flüssigkeitsspiegel auf einer Höhe von etwa 25 mm (1 in«,) über dem Kammerboden gehalten wird.

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