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Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern des Wirkungsgrades von Brennkraftmaschinen
durch Einführen von Wasser Man hat bereits vorgeschlagen, den Wirkungsgrad von Verb
rennungskraftmaschinen und im hesonderen von Explosionsmotoren durch Einführen geringer
Mengen von Wasser in das 13rennstolt-I_uft-(,emiscli zu verbessern. Man konnte hierhei
feststellen, dal5 dieses Mittel in Wirklichkeit eine Verbesserung der Arbeitsbedingungen
der Motoren herstellte. Die bis auf den heutigen Tag bekannten Vorrichttingcn zum
Verwirklichen der Einführung von Wasser in das vergaste Gemisch erfordern aber not\%cndigen%-eise
einen Wasserhehälter. dessen Wiederfüllen durch den Benutzer nicht versäumt werden
darf. Diese Vorrichtungen gewährleisten nicht oder nur in einer unvollkommenen Weise
die Dosierung der einzuführenden Wasserinen-c. Sofcni man nicht daran gebunden ist.
nur destilliertes Wasser zu verwenden, was aber im allgemeinen Gebrauch unmöglich
ist, wird das gewöhnlich zur Verwendung kommende Wasser immer mehr oder weniger
Salze enthalten, so daß in die Verbrennungskammer schädliche Stoffe eingeführt «erden.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Verbessern des Wirkungsgrades von Verbrennungskraftmaschinen durch Einführen
von Wasser in das vergaste Gemisch.
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Das Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß man
für die Einführung in den Motor das aus den Auspuffgasen durch Kondensation herausgezogene
Wasser unter Ausschluß einer jeden anderen Quelle benutzt: das so durch
Kondensation
erhaltene Wasser ist von großer Reinheit und demzufolge für den in Frage kommenden
Zweck besonders geeignet. Dieses Verfahren. führt ein unumschränktes selbsttätiges
Arbeiten mit Bezug auf die dem Brennstoff-Luft-Gemisch einzuverleibende Wassermenge
aus.
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Die zur Ausführung des Verfahrens zur Anwendung gelangende Vorrichtung
weist in Kombination vorzugsweise folgende Einzelheiten auf: einen abgeschlossenen
Raum, der durch eine in ihrer Mitte durchbohrte Platte oder Scheidewand in zwei
Teile von ungleicher Höhe unterteilt ist, wobei dieser Raum einen stark wasseraufsaugenden
Docht hat, der ohne Spiel durch die in der erwähnten Scheibe vorhandene Clffnung
hindurchgeht und sich über die ganze Höhe des Raumes erstreckt; ein Rohr aus die
Wärme gut leitendem Metall, welches einerseits an einen Ableitungskanal, der durch
das Auspullrohr des Motors dargestellt wird, in einem Betlügend großen Abstand von
dem Motor und andererseits an den obenerwähnten abgeschlossenen Raum unterhalb der
genannten Scheibe oder Scheidewand angeschlossen ist; ein Rohr, das gleichfalls
an den abgeschlossenen Raum in derselben Höhenlage wie das obenerwähnte Rohr oder
in einer Ebene, die etwas höher liegt, angeschlossen ist, und nach der Außenatmosphäre
offen ist, sowie schließlich ein Rohr, das den oberen Teil des abgeschlossenen Raumes
mit dem Lufteinlaßrohr des Vergasers verbindet.
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Die Ausputfgasc epthalten bekanntlich außer dem Wasserdampf inerte
Gase. Wenn man diese Gase einem wasserhaltigen Benzin-Luft-Gemisch hinzufügt, erhält
man eine Verzögerung der Selbstentflatnmung des Gemisches, und man kann somit die
Verdichtungsverhältnisse des Motors erhöhen. Gleichzeitig kann man auch die Vorzündung
erhöhen, wodurch man gleichfalls den Wirkungsgrad des Motors verbessert.
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Man weiß andererseits, daß die Verbrennung des vergasten Gemisches
in einem Motor niemals vollständig ist und daß die Auspuffgase außer Wasserdampf
und den inerten Gasen eine geringe Menge von Benzindämpfen enthalten. Die Vorrichtung
gemäß der Erfindung ermöglicht die Wiedergewinnung dieser Benzindämpfe und vermindert
demzufolge den Gesamtverbrauch.
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Außerdem findet man gleichfalls eitle geringe Benzinmenge in dem Motorgehäuse
wieder, und dieses Benzin rührt aus Einsickerungen längs der Kolbenringe her und
verursacht außer einem Verlust an Brennstoff eine Verdünnung und Zersetzung des
Schmieröles.
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1-m diesen verschiedenen Tatsachen Rechnung zu tragen, weist gemäß
einer abgeänderten Ausführung die Vorrichtung der Erfindung außer den obenerwähnten
Teilen ein Rohr auf, welches einerseits an den obengenannten abgeschlossenen Raum
über der erwähnten Scheibe oder Scheidewand und andererseits an das Motorgehäuse
angeschlossen ist. Dieses Rohr kann beispielsweise an dem Kurbelgehäuse-Entlüftungsventil
des Motors angebracht sein. Der in dem abgeschlossenen Raum vorhandene Unterdruck
saugt die i» dein Motorgehäuse vorhandenen Gase und namentlich die Benzindämpfe
ab. Andererseits ist die Scheidewand mit Löcheni versehen, so daß einem Teil der
von dem Auspuffrohr kommenden inerten Gase ermöglicht wird, in die obere Kammer
der Vorrichtung zu gelangen, bevor sie in den Vergaser eintreten.
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In den Zeichnungen sind zum besseren Verständnis der Erfindung zwei
Ausführutigsformeii beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt Fig. t eine gemäß
der Erfindung ausgebildete Vorrichtung, die an einem Automobilmotor angebracht ist,
und Fig.2 veranschaulicht eine Abänderung.
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t bezeichnet einen abgeschlossenen Raum, der durch einen Körper, vorzugsweise
in (festalt eines Zylinders, gebildet und in n:ichster Nähe des Motors angeordnet
ist. Dieser Zylinder ist an seinem oberen Teil durch cincii Deckel 2 abgeschlossen,
welcher durch eine @lügelschraulic 3 gehalten wird, die ihrerseits auf das olicre
mit Gewinde versehene Ende einer Stange .1 aufgeschraubt ist, welche in der Achse
des Zylinders t angeordnet und mit ihrem unteren Ende in einen Lagerteil 5 des Bodens
G cingcschraubt ist. :ati diesem Boden ist ein Ablaßhahn angebracht. An einer geeigneten
Stelle hat der Zvlindcr i im Innern eine Schulter, auf der eine Scheii;e oder Scheidewand
8 aufruht. Die H<ihe dieser Schulter oberhalb des Bodens 6 wird so ge«ählt, dal.'@
der Zylinderraum t in zwei Teile von umgleicher Höhe unterteilt ist. Die unterhalb
dc, Scheibe 8 gebildete, Kammer g hat eine geringere Il(ihe als diejenige der Kammer
to, welclic zwischen der Scheibe S und dem Deckel 2 liegt.
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Die Scheibe 8 ist in der Mitte mit einer (iffnung versehen, durch
die ohne Spiel ein Docht t t aus einem Stoff hindurchgeht, der stark wasseraufsaugend
ist, wie lxispicls\vcisc Baumwolle. Dieser Docht, der auch durch irge ndcim anderes
gleichwertiges Mittel, -,vic Ixispiclsweisc ein Kapillarrohr, ersetzt werden kann,
wird von der Stange I gehalten. Er erstreckt sich fast über die ganze Höhe des Zylinderraumes.
wie dieses aus Fig. t zii ersehen ist.
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Eine aus einem Stück mit dein Zylinder i l;estehende Ansatzplatte
25 gestattet die Befestigung der Vorrichtung mit Hilfe von Bolzen 27 an einer geeigneten
Stelle, wie 1>eispicls\@c,ise ;in dein Spritzbrett 26 des Wagens.
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Unmittelbar unter der Scheidewand 5 ist an den Zylinder t ein Rohr
12 von genügend großer Länge, beispielsweise von der ('#tül3emordnung von 2n1, angeschlossen,
das aus einem gut leitenden Metall, vorzugsweise aus Rotkupter, hergestellt wird.
Das-Rohr 12 mündet mittels einer Anschlul5-schelle 14 in einen Kanal, der durch
das Auspuftrohr 13 dargestellt wird und an einer Stelle, (Ii(, vom Motor weit entfernt
liegt. Zu diesem Zweck ist in das Auspuffrohr eine i iltitu iig 15 eingebohrt.
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Es ist notwendig, dal:) der Anschlul.) an das Auspufirohr in einem
genügend grol3eti Abstand von dem Motor erfolgt. Einem jeden Arbeitsspiel des
Motors
entspricht nämlich ein Auspuffstoß derart, daß die Gase das Auspttfirohr in der
Nähe des Motors in aufeinanderfolgenden Stößen durchströmen. Außerdem läuft die
erhöhte Temperatur, mit welcher diese Gase in die Vorrichtung eintreten, Gefahr-
eine Zerstörung der Vorrichtung herbeizuführen, was man dank der Verwendung eines
die Wärme -Lit leitenden Materials für das Rohr 12 vermeidet.
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Ein Rohr j6, welches in die freie Luft mündet, ist an den Zylinder
i in derselben Höhenlage wie das Rohr 12 odef in einer etwas höher liegenden Ebene
angeschlossen. Die obere Kammer to des Zylinders i ist sclilicfilicli durch ein
Rohr 17 mit der LitftelntrICtSSCelle i8 des Vergasers verbunden. Dieses Rohr i-
läuft an der Lufteinlaßseite in ein schräg abgeschnittenes Stück 20 aus, und bei
der Anbringung ist dafür Sorge zu tragen, daß dieses Stück 2o so gerichtet wird,
daß seine Öffnung auf den Vergaser zu hinweist, oder mit anderen Worten, daLi das
Stück 20 mit seinem vollen Wandteil der in den Vergaser eintretenden Luft zugewendet
ist. Die Wirkungsurise ist hierbei folgende: Wenn der Mittor nach der Anbringung
der Vorrichtung noch nicht auf Tou:en gekommen ist, ist die untere Kammer c) des
Zylinders i leer. Einige Augenblicke später kondensiert sich aber der in einem Teil
der Auspufigase enthaltene Wasserdampf, welcher in dein Rohr l2 zirkuliert, um sich
in die Kammer g zu begeben, in diesem Rohr 12. Das hierdurch gebildete Wasser sammelt
sich in der erwähnten Kammer und durchtränkt den Docht i t, in \vclclietn es durch
Kapillarwirkung emporsteigt. Von diesem Augenblick an wird bei jedem Saughub des
Motors eine Menge Wasser in Form von feinen Tröpfchen, wobei sich diese Menge mit
der Ansaugungsstä rke ändert, in die obere Kammer to des Zylinders i geliefert und
durch das Rohr i7 zu dem Vergaser geführt, wo es sich dem Brennstottgemisch einverleibt.
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Nenn die auf diese Weise durch den Motor ent.-nommeiie Wassermenge
geringer ist als diejenige, welche die Kondensatittii des in dem Teil d(!r Auspuffgase
enthaltenen Dampfes liefert, welcher durch das Rohr 12 gesammelt wird, und wenn
der Spiegel den Anschlußnippel 28 dieses Rohres erreicht, wie dieses in Fig. i angedeutet
ist, kehrt das überschüssige Wasser durch das Rohr 12 in das Auspuffrohr zurück.
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Die den \\'asserdatnpf begleitenden inerten Gase trennen sich in der
Kammer g von dem kondensierten Wasser und werden durch das Rohr 16 in die Außenluft
abgeführt.
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Das in der Kammer 9 sich ansammelnde Wasser gewährt somit vollständig
ausreichende Mengen. Versuche haben gezeigt, dal:) seine Einverleibung in das Brennstoti-Luft-Gemisch
den Zweck hat, den Wirkungsgrad des Motors nach bemerkenswerten und unerwarteten
Bedingungen zu verbessern. Im besonderen erlaubt die Verwendung des neuen Verfahrens
und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ohne Kraftverlust den Ersatz der normalen
Einspritzdüse des Vergasers durch ein Spritzdüse von kleinerem Durchmesser. Hieraus
folgt eine erhebliche Verringerung des Brennstoffverbrauches und darüber hinaus
eine Verbesserung des Wirkungsgrades. Zu derselben Zeit ist eine größere Geschmeidigkeit
des Motorganges mit freierem Spiel festzustellen.
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Bei der Ausführung nach Fig.2 weist die Vorrichtung außer den in Fig.
i dargestellten Teilen noch ein Rohr 21 auf, welches in die obere Kammer der Vorrichtung
mündet und bei 3o mit dem Kurbelgehäuseentlüftungsventi129 des Motors verbunden
ist. Ferner bringt man in der Scheibe oder Scheidewand 8 Durchlochungen an. Unter
diesen Bedingungen entweichen alle inerten Gase nicht mehr in die Außenluft, sondern
ein Teil von ihnen strömt durch die Durchlochungen hindurch und wird durch den Unterdruck
mitgerissen, der in der Saugleitung des Vergasers herrscht, wodurch, wie oben auseinandergesetzt,
das Verdichtungsverhältnis ohne Gefahr einer Selbstzündung vergrößert werden kann.
Diese Saugwirkung, welche sich durch den Kanal 17 bis zu dem Zylinder t fortsetzt,
nimmt von dem Kurbelgehäuse die Benzindämpfe fort, wodurch man außer der Unterdrückung
von Brennstoffverlusten eine Zersetzung des Schmieröles vermeidet.
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Die verschiedenen Anschlußstellen, welche die Rohre mit dem Zylinder
i verbinden, besitzen vorzugsweise nicht dargestellte Ausströmdüsen, welche entsprechend
den Charakteristiken des zu speisenden Motors mit Einteilungen versehen sind. Im
allgemeinen ist das Mengenverhältnis der in dem Rohr 12 vorhandenen Auspuffgase
vorzugsweise gleich etwa 1/_. der Gesamtmenge dieser Gase. Dieses Mengenverhältnis
kann sich entsprechend den verschiedenen Motortypen zwischen und ändern. Die Regelung
dieses Verhältnisses kann durch Klappen oder Düsen erfolgen, welche in der Zeichnung
nicht dargestellt sind. Die Stellung diesen Klappen oder Düsen, die von der Art
des verwendeten Motors abhängt, wird ein für allemal im voraus geregelt, so daß
die Menge des in den Abgasen enthaltenen Wassers zwischen 1/" und 1/z-, liegt. Dieses
Wasser kondensiert sich in dem Rohr 12, das Rohr hat absichtlich eine bestimmte
Länge, damit die Kondensation vor sich gehen kann, und das Wasser wird im flüssigen
Zustand von dem unteren Teil zum oberen Teil durch den Behälter i hindurch entweder
vermittels eines Dochtes oder eines Kapillarrohrs angesaugt. Das Wasser tritt dann
lxi 20 seitlich in den Vergaser ein.
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Bei den in Fig.2 dargestellten starren Rohrleitungen ist es notwendig,
biegsame Anschlüsse 22, 23, 24 vorzusehen, welche Verschiebungen des Motors und
seiner Zubehörteile mit Bezug auf die neue Vorrichtung gestatten.
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Obgleich die Vorrichtung gemäß der Erfindung für ihre Verwendung an
einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge beschrieben wurde, ist ersichtlich,
daß sie auch für Verbrennungskraftmaschinen von anderen Bauarten, gleichgültig,
ob sie beweglich oder feststehend sind, verwendet werden kann.
In
den beschriebenen Einzelheiten können verschiedene Abänderungen, VervolIkommnungen
und Hinzufügungen vorgenommen werden, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Der zum Aufsteigen des Wassers bestimmte Docht oder das Kapillarrohr
kann auch vollständig fortgelassen werden, in welchem Fall die Wassermitnahme durch
einen Tauchrohrvergaser erfolgt.