DE867026C - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Leistung von Verbrennungsmotoren - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Leistung von Verbrennungsmotoren

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DE867026C
DE867026C DED1496A DED0001496A DE867026C DE 867026 C DE867026 C DE 867026C DE D1496 A DED1496 A DE D1496A DE D0001496 A DED0001496 A DE D0001496A DE 867026 C DE867026 C DE 867026C
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • F02M25/12Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone the apparatus having means for generating such gases
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Leistung von Verbrennungsmotoren Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Leistung von Verbrennungsmotoren und erreicht dies dadurch, dar Wasser in feine Tröpfchen zerstäubt wird, die in dem angesaugten Gasstrom schwimmend gehalten werden, und daß der diese Wassertröpfchen enthaltende Gasstrom der Einwirkung elektrischer Funken ausgesetzt wird, «-elche in einer der Strömungsgeschwindigkeit genau proportionalen Anzahl i:sberspringen, so daß in dem Gemisch unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit gleichbleibende Partialdrücke von Wasserstoff und Sauerstoff erzielt werden.
  • Man hat bereits früher versucht, Wasser in das Brenngemisch der Explosionsmotoren einzuspritzen oder in zerstäubtem Zustand einzuführen, um die @-erbrennung dieses Gemisches zu verbessern. Obwohl dieses Verfahren Vorteile aufweist, mußte man es doch aufgeben, und zwar wegen der Korrosions- und der Oxydationseinwirkungen, die sich bei den Teilen des Motors zeigten, die mit dem Brenngemisch in "Berührung kamen, insbesondere bei den Ventilen und den Zylinderköpfen.
  • Man hat ebenfalls versucht, Brenngemische oder die Elemente dieser Gemische (Luft und Kraftstoff) zu ionisieren, sei es durch hochfrequente elektrische Entladungen, sei es mit Hilfe von Vakuumröhren oder von Vorrichtungen zum Erzeugen von ultravioletten Strahlen. _ Schließlich hat man auch vorgeschlagen, den Sauerstoff der einen Bestandteil des Brenngemisches bildenden Luft ozonhaltig zu machen, um die Verbrennung dieses Gemisches im Motor zu verbessern und die Verluste durch Nichtverbrennen zu verringern, wobei folglich die Leistung gesteigert wurde.
  • Die verschiedenen bekannten Vorrichtungen, welche die Verfahren der Ionisierung oder der Ozonhaltigmachung anwenden, sind kostspielig, empfindlich und praktisch unwirksam, und zwar deswegen, weil sie im allgemeinen auf einen bestimmten Leistungsgang des Motors eingestellt sind und daher durch Gewährleistung einer wechselseitig bedingten Regulierung entweder der Ionisierung oder der Ozonhaltigmachung diesen Betriebsschwankungen, wie sie in der Praxis vorkommen:, nicht folgen können. Bei diesen Vorrichtungen ist in der Tat die Funkengebung oder die Entladestromstärke immer konstant, während das Volumen des die Vorrichtung durchlaufenden Gemisches oder Gases je nach dem Gang des Motors verschieden ist.
  • Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Bei dem Verfahren! nach der Erfindung wird Wasser in Gestalt feiner Tröpfchen in einem Gasstrom schwimmend gehalten, und die Zerlegung geschieht mittels elektrischer Funken, die je nach der Menge des die Vorrichtung durchlaufenden Gases erzeugt werden, so daß die Zusammensetzung des Gemisches bei seinem Austritt merklich gleichbleibend ist. Hierbei ist keinerlei Korrosion oder Oxydation der Teile des Motors festzustellen, die mit dem Brenngemisch in Berührung kommen, welches das mittels der Vorrichtung eingespritzte Wasser enthält, da das in das Gemisch eingeführte Wasser vollständig zersetzt wird.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung umfaßt eine Zerstäubungsdüse für Wasser, die so angebracht ist, daß die Flüssigkeitströpfchen, die in dem Gasstrom schwimmend gehalten werden, zu einer Funkenstrecke mitgerissen werden, die eine oder mehrere feste Elektroden und mindestens eine rotierende Elektrode umfaßt, die sich gegenüber der einen öder mehreren festen Elektroden dreht. Diese Drehung erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die genau proportional der des Gasstroms ist. Die (Entfernung zwischen den festen Elektroden und der einen oder den mehreren rotierenden Elektroden ist so, daß ein Funke zwischen ihnen überspringen kann, wenn die rotierende Elektrode sich an einer festen Elektrode vorbeibewegt.
  • Vorteilhafterweise wird die rotierende Elektrode von einer Luftschraube gebildet, die konzentrisch in einem Zylinder drehbar angeordnet ist, der von dem Gas durchströmt wird, welches die Flüssigkeit schwimmend erhält und der die erwähnte Luftschraube zur Drehung mitreißt, wobei die Neigung der Schraubenflügel sowohl ihre Umlaufrichtung wie auch ihre Geschwindigkeit für eine bestimmte Geschwindigkeit des Gasstroms bestimmt, die einem bestimmten Einsaugen am Zylinderende entspricht.
  • Die Menge der erzeugten Funken, die zwischen der rotierenden Elektrode und den verschiedenen festen Elektroden überspringen und welche die Zersetzung der Flüssigkeitströpfchen bewirken, hängt davon ab, wie schnell die rotierende Elektrode sich an den festen Elektroden vorbeibewegt, d. h. von der Umlaufsgeschwindigkeit dieser Elektrode, welche genau proportional der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms gehalten wird, also zu dem die Vorrichtung durchströmendenGasvolumen. Die elektrische Isolierung der Vorrichtung wird derart durchgeführt, daß keinerlei zum überschlag führende Spannungsdifferenz zu irgendeiner Zeit an anderer Stelle als zwischen den Elektroden der Funkenstrecke bestehen kann. Die Oberflächenisolationswege der Nichtleiter sind ausreichend, um zu bewirken, daß die Funken nur an den vorgesehenen Punkten überspringen.
  • Die durch die Zersetzung von Wasser erzeugten Gase Wasserstoff und Sauerstoff werden unmittelbar nach ihrer Erzeugung in den Gasstrom verteilt und in das Brenngemisch mitgerissen, welches sie anreichern. Außerdem kann sich gleichzeitig eine kleine Menge Ozon bilden, die auf die stillen elektrischen Entladungen zurückzuführen ist, welche .dann erfolgen, wenn die Entfernung zwischen der rotierenden Elektrode und den festen Elektroden die Funkenschlagweite übertrifft. Dieses Ozon wird gleichfalls in einer Menge erzeugt, die der Menge des die Vorrichtung passierenden Gases proportional ist, so daß sein Verhältnis genau gleichbleibend ist, wodurch bei jedem Betriebsgang des'Motors eine gute Zusammensetzung des Brenngemisches gewährleistet wird.
  • Die Vorrichtung kann an irgendeinem Punkt des Zuleitungsrohres angebracht werden, sei es oberhalb, sei es unterhalb des Vergasers oder des Mischers, oder sei es vor oder hinter dem Kompressor, wenn der betreffende Motor eines dieser Organe enthält. Dabei verbindet ein Stutzen die Zerstäubungsdüse der Flüssigkeit mit dem die Flküs'sigkeit enthaltenden Behälter.
  • Vorzugsweise wird eine Flammschutzvorrichtung durch parallele Metallplatten gebildet, die einander nahe genug liegen, um gegebenenfalls die Flammenausdehnung zu verhindern. Diese Leitungsplatten können zu je zwei isoliert werden, um die Beläge eines Kondensators zu bilden, dem eine merklich niedrigere Spannung gegeben wird als diejenige, welche das Überspringen der Funken bewirkt. Diese Vorrichtung stellt nicht nur einen ausgezeichneten Flammschutz dar, sondern auch einen elektrostatischen Entstäuber, der in der Lage ist, die Tröpfchen einer nicht dissoziierten oder nicht vergasten Flüssigkeit festzuhalten.
  • Die Funkenstrecke kann von irgendeiner Hochspannungsstromquelle gespeist werden, z. B. bei einem Kraftfahrzeug durch eine Induktionsspule, die unter Zwischenschaltung eines Unterbrechers oder eines Zerhackers von der Batterie aus gespeist wird.
  • Bei einer vervollkommneten Ausführungsform der Erfindung wird der die Funkengebung sichernde elektrische Stromkreis vorn zwei Stromquellen von verschiedener Spannung gespeist; eine (,welle mit hoher Spannung und schwacher Stromstärke, die bei allen Betriebsphasen einen Funken zwischen den Elektroden der Funkenstrecke erzeugt, die andere mit weniger hoher Spannung, die jedoch fähig ist, von einer bestimmten Geschwindigkeit des Motors an einen Funken von bedeutenderer Stärke in den von dem ersten Funken ionisierten Gasen zu erzeugen, und die daher fähig ist, eine vollständigere Zersetzung der Flüssigkeit zu ge- -währleisten. Vorteilhafterweise werden diese beiden Stromquellen von zwei verschiedenen Wicklungen ein und desselben Transformators gebildet. Um die Batterie nicht zu schnell zu entladern, wird der zur Versorgung des genannten Transformators notwendige Strom unmittelbar dem Stromerzeuger entnommen. Wenn bei schwachem Betrieb die durch den Erzeuger gelieferte Spannung nicht ausreicht, um den Anker des Ausschalters anzuziehen und die Batterie zu laden, wird die nötige Energie von dem Generator allein geliefert. Dazu kommt, daß die zur Gewährleistung der Zersetzung der Flüssigkeit notwendige Energie selbst Funktion der Spannung des Generators wird, also der Durchgangsgeschwindigkeit des durch den Motor angesaugten Gasstroms. Um sicherzustellen, daß die Flüssigkeit richtig zu der Spritzdüse gelangt,.kann die Verwendung eines Stutzens vorgesehen werden, welcher den die Flüssigkeit enthaltenden Behälter unter Druck setzt, z. B. unter Benutzung der Abgase, von denen ein Teil auf diese Weise dem Kreislauf wieder unterworfen wird. Vorteilhafterweisewird diese Leitung so angeordnet, daß sie dann zum Einsaugen angesetzt wird, wenn der Betrieb des Motors rasch abnimmt, so daß die Flüssigkeit unmittelbar in den Behälter zurückgeführt wird. Zu diesem Zweck kann der Zerstäuber eine passende Düse haben, die senkrecht zur Zerstäuberröhre befestigt ist. Diese Düse wird mit Abgasen gespeist, und zwar durch eine Leitung, die von derjenigen abgezweigt ist, welche den Auslaßdruck auf den Flü#,ssiglceitsbehälter überträgt.
  • Um schließlich zu vermeiden, daß im Fall eines unzeitigenAblaufes der Flütssigkeit dieVorrichtung ertränkt wird, wird für die Dissoziationsvorrichtung ein solches Gefälle vorgesehen, daß die Flüssigkeit, die austreten könnte, in der Richtung von Abführungsvorrichtungen nach außen abfließt.
  • Wenn auf einem vorhandenen Motor eine Vorrichtung gemäß der Erfindung angebracht wird, stellt man fest, daß die Leistung desselben sehr verbessert wird. Natürlich kann man die Anfangsleistung des betreffenden Motors unverändert lassen, indem man den Querschnitt der Zuführungsdüse des Brennstoffs (Einspritzdüse) verringert, wobei man gleichzeitig der-Lufteintrittsöffnung den besten Ouerschni°tt (Windform) vorbehält. So erhält man für eine gleiche Leistung dank der Vorrichtung unter zusätzlichem Verbrauch von Wasser eine bedeutende Verringerung des Brennstoffverbrauchs, die 5o °/o- erreichen kann.
  • Die nachstehende Beschreibung der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel wiedergibt, auf das die Erfindung nicht beschränkt ist, läßt erkennen, wie. die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann. Die Einzelheiten sowohl des Textes wie auch der Zeichnung bilden selbstverständlich einen Teil der genannten Erfindung.
  • Abb. i ist ein Längsschnitt einer Ausführungsform der Vorrichtung; Abb.2 ist ein senkrechter Schnitt durch den Teil II-II der Abb. 4; Abb. 3 ist ein Schnitt durch III-III der Abb. i; Abb. -. ist eine Einzelheit der Abb. i und zeigt die Anordnung der Funkenstrecke und der Streudü)se in größerem Maßstab; u4bb.5 ist ein Schema der elektrischen Stromkreise einer Vorrichtung, die zwei Spannungen verwendet; Abb.6zeigt imGrundrißeine mögliche Anordnung der Elektroden der Funkenstrecke mit zwei Spannungen, wobei die Schraube durch den Ouerschnitt eines ihrer Flügel dargestellt wird; Abb. 7 ist ein Schema, daß die Anordnung der Leitungen zeigt, welche den Flüssigkeitsbehälter mit der Dissoziationsvorrichtung und dem Auspuff des Motors verbinden; Abb. 8 zeigt in einem in senkrechter Ebene vorgenommenen Schnitt und in einem Längsschnitt die innere Anordnung der abgeänderten Dissoziationsvorrichtung ; Abb.9 ist ein senkrechter Schnitt des Verbindungsstückes, welches es ermöglicht, die Leitungen der Vorrichtung mit dem Auspuff des Motors zu verbinden.
  • In der in der Zeichnung dargestellten Ausflührungsform umfaßt die Vorrichtung eine Einrichtung i zur Dissoziation der Flüssigkeit, die in einer Horizontalkammer ib angebracht ist. Diese ist mit einem Flansch 2 versehen, welcher es ermöglicht, die Vorrichtung unmittelbar an der Entnahmestelle der Luft des Vergasers anzubringen an Stelle des gewöhnlichen Luftfilters eines Verbrennungsmotors oder an der Ansaugstelle des Luftkompressors, falls es sich um einen Motor mit direkter Einspritzung handelt oder um ein Strahltriebwerk.
  • Die Kammer ib ist durch einen schrägen Kanal 3, der sich nach und nach ausweitet, mit einem Luftfilter verbunden. In der Zeichnung ist ein Filter mit automatischer Staubentleerung dargestellt, welches durch aufeinanderfolgende Lamellenreihen gebildet wird, welche die Form von Rinnen 4. haben, die in der Richtung des Luftdurchgangs geneigt sind (durch den Pfeil F dargestellt). Die Art ihrer Anordnung zeigt Abb. 3. Die Enden der Rinnen 4 ragen etwas über die Unterwand des Lufteintrittsstutzens 5 hinaus, der einen genügend großen Querschnitt hat, daß die Ladeverluste, die durch die Rinnen verursacht werden, bei vollem Betrieb einen vorherbestimmten Wert nicht übersteigen.
  • Die Unterwand der Horizontalkammer ib wird durch eine isolierende Platte ia gebildet, die einen Hohlzylinder aus Isolierstoff trägt, der am Vorder-und Hinterende mit Leitflächen 6a und 6b versehen ist, um einen Teil des von dem Motor eingesaugten Luftstroms in diesen Zylinder zu leiten und das Gemisch aus Luft und zersetzter Flüssigkeit gegen den hinteren Teil der Kammer ib zu zerstreuen.
  • Im Innern des Zylinders 6 ist die FlÜissigkeitsspritzdü:se befestigt, die durch einen senkrechten Stutzen 7 gebildet wird, der an der Platte ia befestigt ist und dessen oberes Ende in eine Düse 8 mit kleinem Durchmesser ausläuft, die genau in der Achse des Zylinders 6 liegt. Der Stutzen 7 ist durch eine Leitung (nicht dargestellt) mit dem in passender Höhe angebrachten Behälter der zu zersetzenden Flüssigkeit verbunden. Die Zerstäubung der Flüssigkeit erfolgt in der bekannten Weise durch den Unterdruck, der in der Düse von dem Durchfluß der Saugluftströme erzeugt wird, welche den Zylinder 6 passieren, und die FDülssigkeitströpfchen bilden einen Verdampfungskegel, der in der Abb. 4 strichpunktiert dargestellt ist und die Düse 8 zur Spitze hat.
  • Die Welle der Luftschraube 9, welche die rotierende Elektrode der Funkenstrecke darstellt, ist in der Achse des Zylinders 6 angebracht. Diese Luftschraube ist auf eine solche Weise befestigt, daß ihr Umfangskreis etwa mit der Grundfläche des Verdampfungskegels (Abb.4) zusammenfällt. Die Luftschraube 9 ist fliegend auf ihrer Welle zo gelagert, die mit irgendeinem geeigneten Mittel auf einem Isolierbock z z befestigt ist. Die Welle ist elektrisch mit einer Stromabnahmeklemme 12- verbunden, die auf der Isolierplatte ja befestigt ist. Metallstifte 13, 14, 15, 16 (Abb. 2), z. B. aus Nickel, werden auf der Innenwand des Zylinders 6 befestigt oder, was vorzuziehen ist, in dieser Wand versenkt befestigt, so da:8 sie die Innenfläche leicht berühren, und zwar derart, daß ihre Achsen in der mittleren Ebene der Luftschraube 9 liegen. Sie sind sämtlich mit einer ebenfalls auf der Platte ja befestigten Stromabnehmerklemme 17 verbunden.
  • Stromabwärts hinter dem Hohlzylinder 6 befindet sich die Flammschutzvorrichtung, die von parallelen: Metallplatten z8 und z9 gebildet wird, die einander so nahe liegen, daß eine auf der einen Seite der Vorrichtung entzündete Flamme sich nicht nach der anderen Seite ausdehnen kann, die aber den freien Durchgang der Luft und der aus dem Zerfall des Wassers herrührenden Gase gestatten. Vorzugsweise werden die Plattenpaare 18, wie in Abb. r dargestellt ist, isoliert und elektrisch mit einer Klemmego verbunden, die unpaarigen Platten r9 werden geerdet. Wenn zwischen Erde und der Klemme 2o eine passende Spannung angelegt wird, spielt die Flammschutzvorrichtung die Rolle eines elektrostatischen Entstäubers, der die Tätigkeit des Rinnenentstäubers 4 vervollständigt, so daß die in den Vergaser eintretende Luft und die Gase vollkommen gereinigt werden.
  • Die Vorrichtung funktioniert wie folgt:- Man legt an die isolierten Klemmen 12 und 17 eie ausreichende Spannung, z. B. dadurch, daß man diese Klemmen durch isolierte Drähte 2r und 22 mit den beiden. Polen einer Hochspannungsinduktionsspule verbindet, die von der Zündspule verschieden ist. Man stellt den Gasstrom her, indem man z. B den Motor anwirft, so daß die Luftschraube 9 mit einer Drehzahl umläuft, die eine Funktion der Geschwindigkeit des Gasstroms ist. Wenn die Flügel der Luftschraube sich gegenüber den Stiften 13 und 16 befinden, springt ein Funke zwischen jedem dieser Stifte und dem Rand des entsprechenden Flügels über. Wenn dieser Flügel jedoch an diesem Stift vorüber ist und sich noch nicht gegenüber dem nächsten befindet, ist die Entfernung, welche die E,lektroden verschiedenen Vorzeichens trennt, zu groß, und es springt kein Funke über. Die Anzahl der Funken, die zwischen den verschiedenen Elektroden überspringen können, ist also eine Funktion der (Drehzahl der Luftschraube 9, welche selbst wieder eine Funktion der Geschwindigkeit des Gasstroms, also des Motorbetriebes ist.
  • Der von dem Motor im Zylinder 6 bewirkte Unterdruck, welcher durch die Düse 8 die Zerstäubung des zu zersetzenden Wassers bewirkt, ist gleichfalls eine Funktion des Motorbetriebes, so daß die Durchflußmenge. an zerstäubtem Wasser und die Zahl der Funken, die zum Zersetzen dieses Wassers erzeugt werden, sich automatisch dem Bedarf anpassen, wobei sie in einem wenig variierenden Verhältnis bleiben.
  • Die Wassertröpfchen, welche der durch die schnelle Rotation der Luftschraube erzeugten Schwungkraft unterworfen werden, - werden gegen die Innenfläche des Zylinders 6 geschleudert und finden sich beinahe alle im Funkenspalt wieder, wodurch eine gute Zersetzung der Flüssigkeit gewährleistet wird. Die erzeugten Gase Wasserstoff und Sauerstoff werden schnell von dem Luftstrom mitgerissen, der den Hohlzylinder 6 passiert. Sie verteilen sich in der Luftmasse, ohne daß sie die Möglichkeit haben, sich unter der Einwirkung der Funken wieder zu verbinden. Diese Gase finden sich also in der von dem Vergaser eingesaugten Luft wieder, und ihr Gemisch, das ein hohes Explosionsvermögen besitzt, verbessert den latenten Wärmeinhalt des Gasgemisches beträchtlich. Es ist so möglich, den Anteil des vergasten Gemisches durch eine Verringerung des Querschnittes der Einspritzd(üise herabzusetzen, wobei jedoch die Leistung des Motors dieselbe bleibt. Daraus ergibt sich eine Benzinersparnis, die bis zu 5o0lo gehen kann. Die zur Funkenerzeugung nötige Energie wird durch die Normalbatterie geliefert, d. h. letzten Endes durch den Motor selbst.
  • Abb. 5 zeigt schematisch die elektrischen Stromkreise einer Vorrichtung, die zwei verschiedene Hochspannungsquellen aufweist, welche von dem Generator 25 gespeist werden, der vermittels des Selbstschalters die Batterie 26 zu laden hat. Die Primäirwicklung 28 des Transformators ist bei 2511 vor dem Selbstschalter 27 mit dem Generator verbunden, so daß die Batterie 26 mit dem Funktionieren der Vorrichtung in keiner Verbindung steht und ein passender Unterbrecher 29 die notwendigen schnellen Unterbrechungen sichert. Die eine der Sekundärwicklungen 3o des Transformators liefert bei schwachem Betrieb eine hohe Spannung bei einer schwachen Stromstärke, z. B. 15 ooo Volt und z bis 2 Milliampere, während die andere Sekundärwicklung 31 des Transformators mit stärkeren Drähten in der Lage ist, bei vollem Betrieb einen Strom von mehreren Milliämpere bei einer weniger hohen Spannung, beispielsweise 5ooo Volt, zu liefern. Diese Angaben sind keine Absolutwerte und werden nur gegeben, damit die verwendete Anordnung gut verstanden wird. Die charakteristischen Merkmale der Vorrichtung sind dabei offensichtlich von dem zwischen den Elektroden der Funkenstrecke eiiigelialt@2iieii Zwischenraum zwischen der von dein Gasstrom mitgerissenen Luftschraube 9 und den festen Stiften 32, 33 abhängig, wie auch von der Leistung des zu speisenden Motors. Die festen Stifte sind kürzer als in der Vorrichtung, die an Hand der Abb. d. beschrieben wird. Sie sind aber zweimal so zahlreich und paarweise in kurzer Entfernung voneinander angeordnet. Wenn man annimmt, daß der Gasstrom in der Richtung des Pfeils F verläuft, dann sind die Stifte 32 eines jeden Paares mit dem Sekundärkreis 30 mit hoher Spannung verbunden, während die Stifte 33 elektrisch mit dem Sekundärkreis 3 1 von großer Stromstärke verbunden sind.
  • Vorteilliafterweise werden die Stifte 32 und 33 in die Isolierungsmasse des Zylinders 6 versenkt eingelassen, und zwar so, daß sie an seiner Innenwand leicht vorstehen; sie sind geringfügig gegeneinander versetzt, entsprechend der Neigung der Flügel der Schraube 9, wie es in Abb. 6 gut zu sehen ist. Axial liegen sie so nahe wie möglich beieinander; sind jedoch genügend weit voneinander entfernt, daß kein Funke zwischen ihnen überspringt. Sie werden tatsächlich einer Potentialdifferenz unterworfen, die der Differenz zwischen den Spannungen der \,#'icklungen 30 und 31 gleichkommt, welche beide mit ihrem anderen Ende mit der Schraube 9 verbunden sind.
  • Bei schwachem Betrieb ist die Menge an zerstäubtem Wasser klein, und die Funken sind von schwacher Intensität, die zwischen der Schraube und den Stiften 32 Überspringen, sie reichen aber aus, um die Zerlegung zu sichern. Wenn die Drehzahl des Motors zunimmt, wächst die Spannung des Generators, und die im Sekundärkreis entwickelte Spannung wächst gleichfalls. Die durch die Hochspannungswicklung 30 zwischen den Stiften 32 und der Schraube 9 erzeugten Funken werden von dem Gasstrom durchblasen, der auf diese Weise zwischen den Stiften 33 und der Schraube ionisiert wird. Von einer bestimmten Drehzahl ab ist die von dem Sekundärkreis 31 gelieferte Spannung ausreichend, damit ein Funke von großer Stärke zwischen 9 und 33 in den ionisierten Gasen überspringt. Die Zerlegung der Flüssigkeit, die in einer bedeutenderen Menge zerstäubt wird, ist auf diese Weise vollständiger.
  • DieVorrichtung gestattet außerdem ohne Schwierigkeit die Rückgewinnung der Öldämpfe, die aus dem Motor ausströmen. Jedesmal, wenn man versuchte, eine solche Rückgewinnung zu verwirklichen, stieß man auf die Schwierigkeit der Verunreinigung der Kerzen und der Zylinderköpfe, die das Anhalten des Motors zum Zweck seiner Reinigung nötig machte. Die Vorrichtung gestattet diese Rii!ckgewinnung ohne jeden Nachteil. Es genügt, daß man die Öffnungen, aus denen die Öldämpfe entweichen, verbindet, sei es oberhalb der die Zerlegung der Flüssigkeit zu bewerkstelligenden Vorrichtung, sei es selbst unmittelbar an der Einsaugöffnung des Vergasers. Man stellt dann fest, was im letztgenannten Fall nicht vorausgesehen werden könnte, nämlich, daß keinerlei Verunreinigung erfolgt, selbst nicht nach einer langen 1>etriebsdauer, die eine starke Erhitzung des Öls verursacht hat.
  • Wenn die Vorrichtung nach derErfindung, welche die Zerlegung aller fein zerstäubten Flüssigkeiten durch elektrischen Funken bewirkt, insbesondere des Wassers, an der Ansaugleitung der Verbrennungsmotoren angebracht wird, sichert sie eine vollständigereVerbrennung der Kohlenwasserstoffe. Dies fuhrt zu einer sehr bedeutenden Verbesserung der Motorleistung und zu einer Unterbindung der Verunreinigung durch(Explosionsrückstände, welche die Folge einer unvollständigen Verbrennung sind.
  • Falls die Vorrichtung an einem Kraftfahrzeug angebracht und dadurch den durch die Unebenheiten der Straße verursachten Erschütterungen ausgesetzt wird, die eine Veränderung in dem Spiegel der im Behälter enthaltenen Flüssigkeit hervorrufen, wobei diese Veränderungen eine Unterbrechung des Zerstäubers bewirken könnten, kann man diesen Behälter unter einen leichten Druck setzen, der z. B. durch eine Leitung erreicht wird, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in den Behälter führt und an irgendeinem Punkt des Auspuffs mit dem anderen Ende verbunden wird. Dank dieser Vorrichtung herrscht der Druck in dem Behälter nur dann, wenn der Motor in Betrieb ist. Bei dem Anhalten des otors wäre also kein Wegfließen der Flüssigkeit 2 zu befürchten. Vorzugsweise wird die Gasentnahmestelle abgekühlt und von einem Lamellenstück gebildet, das eine kleine Öffnung aufweist, von der die zum Flüssigkeitsbehälter führende Leitung ausgeht.
  • Wenn der Flüssigkeitsbehälter durch die Abgase unter Druck gesetzt wird, und wenn die Leistung des Motors plötzlich abnimmt, z. B. dann, wenn man den Gashebel losläßt, nimmt der Druck am Auspuff ab, aber der Druck im Flüssigkeitsbehälter nimmt viel langsamer ab. Daraus ergibt sich, daß die Flüssigkeit, die weiterhin dem Zerstäuber zuströmt und die nicht mehr angesaugt wird, Gefahr läuft, in die Vorrichtung wegzufließen und sie zu ertränken, falls man keine Gegenmaßnahmen trifft.
  • Diesem übelstand kann man durch die in der Abb. 7 dargestellte Vorrichtung abhelfen. In dieser Vorrichtung wird die Zerstäubung durch eine Düse 34. gesichert, die in der Achse des Hohlzylinders 6 in geringer Entfernung der Düse 8 Angebracht ist. Diese Düse ist mit dem Abgassammler 35 durch eine Leitung 36 verbunden. Die Leitung 37, welche den FlÜssigkeitsbehälter 38 unter Druck setzt, ist als Abzweigung von der Leitung 36 angelegt, während die Düse 8 durch die Leitung 39 mit FlüSsigkeit gespeist wird. Mit dieser Vorrichtung werden die unv erbrannten Bestandteile in den zum Zerstäuben der Flüssigkeit benutzten Abgasen bei Einsaugen des Motors wieder dem Kreislauf unterworfen. Dies hat eine weitere Herabsetzung des Brennstoffverbrauchs zur Folge.
  • Vorteilhafterweise kann man zum Befestigen der Rohrleitungen 36 und 37 das am Abgassammler 3> befestigte Verbindungsstückdo der Abb.9 benutzen, welches Kühllamellen .4z und rechtwinklige Stutzen .I2 und 43 aufweist. Dieses Verbindungsstück wird in die Wand des Auspuffsammlers 35 eingeschraubt und macht es möglich, den Anschluß durchzuführen, wobei nur eine einzige Öffnung in den Sammler 35 gebohrt zu werden braucht.
  • Diese Vorrichtung funktioniert wie folgt: Angenommen, der Motor läuft mit hoher Leistung. Der Druck in dem Abgassammler 35 wird auf die Flizssigkeit des Behälters 38 durch die Leitung 37 übertragen: Ein Gasstrom von großer Geschwindigkeit entsteht beim Austritt aus der Röhre 34, und die durch die Leitung 39 bis zur Düse 8 zurückgestaute Flülssigkeit wird in der Zerlegungsvorrichtung zerstäubt. Wenn die Leistung des Motors plötzlich abnimmt, nimmt auch der Druck in der Leitung 36 sofort ab; infolge der Druckverminderung im Kollektor 35 'und des leichten Einsaugens, das durch die in einem Gasstrom von geringer Geschwindigkeit eingetauchte Düse 34 bewirkt wird, wird dieges Einsaugen durch die Leitung 37 bis zu dem Behälter 38 übertragen, so daß die in der Leitung 39 enthaltene Flüssigkeit in den Behälter eingesaugt wird.
  • Wenn man es wünscht und um ein Ertränken der Zerlegungsvorrichtung zu verhindern, wie es im Fall eines inneren Flüssigkeitslecks vorkommen könnte, können Mittel vorgesehen werden, um diese Flüssigkeit abzuleiten. Im Innern kann z. B. eine entsprechende, mit einem Ausgangsrohr versehene FPü¢sigkeitsauffangvorrichtung angebracht werden, um diese Flüssigkeit abzuleiten. Es kann auch ein Teil ia der unteren Wand nach unten geneigt werden, wie es in der Abb. 8 dargestellt wird; am unteren Teil kann eine Öffnung in der Wand der Kammer i vorgesehen werden. In dieser Öffnung kann mit irgendeinem geeigneten Mittel eine Entleerungsröhre 44 angebracht werden, die man zum Zweck der Entleerung nach hinten umbiegen kann.
  • Es versteht sich von selbst, daß an der Vorrichtung Abänderungen vorgenommen werden können, besonders durch die Verwendung gleichwertiger Mittel technischer Art, ohne daß man deswegen Über den Rahmen der Erfindung hinausgeht. Man könnte insbesondere mehrere in Serie geschaltete rotierende Elektroden vorsehen, wobei jede von ihnen festen Elektroden zugeordnet wäre, und die Flügel der verschiedenen Elektroden könnten in entgegengesetzten Richtungen geneigt sein, um jeder Schraube einen verschiedenen Umdrehungssinn zu geben und um das Vermischen der Gase zu verbessern. Es versteht sich ebenfalls von selbst, daß die Luftschraube der Funkenstrecke durch jedwede andere Elektrode ersetzt werden könnte, die sich mit einer Geschwindigkeit bewegen würde, die der des Gasstroms angepaßt wäre.

Claims (22)

  1. -PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verbesserung der Leistung von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in feine Tröpfchen zerstäubt wird, die in dem' angesaugten Gasstrom schwimmend gehalten werden, und daß' der diese Wassertröpfchen enthaltende Gasstrom der Einwirkung- elektrischer Funken -ausgesetzt wird, welche in einer der Strömungsgeschwindigkeit genau proportionalen Anzahl überspringen, so daß in dem Gemisch unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit gleichbleibende Partialdrücke von Wasserstoff und Sauerstoff erzielt werden. "
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung des Wassers durch das Ansaugen des Motors bewirkt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegungsprodukte des Wassers mit der angesaugten Luft vermischt werden und die Kraftstoffzufuhr des Motors entsprechend gedrosselt wird. .
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerlegungsprodukte eines Öl-Wasser-Gemisches, welches durch die Zufuhr von Öldämpfen zu der das Wasser zerstäubenden Luft gebildet wird, mit der von dem Verbrennungsmotor angesaugtenLuft vermischt wird.
  5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse (8) zum Zerstäuben des Wassers so angebracht ist, daß die in dem Gasstrom schwimmend gehaltenen Tröpfchen zu einer Funkenstrecke (9, 13, 14, 15, 16) gerissen werden, die eine oder mehrere feste Elektroden (i3 bis 16) und wenigstens eine rotierende Elektrode (9) umfaßt, die sich an der festen Elgktrode oder den festen Elektroden mit einer der Geschwindigkeit des Gasstromes genau proportionalen Geschwindigkeit vorbeibewegt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Elektrode von einer Metalluftschraube (9) gebildet wird, die mit einem der Pole einer Hochspannungsstromquelle verbunden und so angebracht ist, daß sie sich unter der Einwirkung des Gasstromes ungehindert dreht.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch i, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (9) in der Achse eines isolierenden 'Zylinders (6) angebracht ist, der von dem Gasstrom durchflossen wird, und daß die festen Elektroden (i3 bis 16) an der inneren Mantelfläche dieses Zylinders (6) in einer senkrecht zur Achse befindlichen Ebene angeordnet sind, welche die Mittelebene der Luftschraube (9) darstellt. B.
  8. Vorrichtung nach Anspruch z und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke von einer Metalluftschraube (9), die durch den Gasstrom in eine rotierende Bewegung gebracht wird und durch Stifte (32, 33) aus Metall gebildet wird, die paarweise angeordnet und gegeneinander entsprechend der Neigung der Schraubenflügel versetzt sind.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch i, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (32, 33) eines jeden Paares von zwei verschiedenen Quellen elektrischer Spannung gespeist werden, wovon die eine mit hoher Spannung eine geringe Stromstärke, die andere mit einer weniger hohen Spannung eine verhältnismäßig hohe Strommenge abgeben kann. io.
  10. Vorrichtung nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannungsquellen von den beiden Wicklungen (30, 31) eines Transformators oder einer Induktionsspule gebildet werden, deren einer Ausgangsdraht mit der umlaufenden Elektrode (9) der Funkenstrecke verbunden ist, während der andere Ausgangsdraht jeder Wicklung mit einer der festen Elektroden (32, 33) jedes Elektrodenpaares verbunden ist. i i.
  11. Vorrichtung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle der höchsten Spannung mit den äußeren Stiften (32) eines jeden Stiftpaares und die Spannungsquelle von größter Stromstärke mit den inneren Stiften (33) verbunden ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquellen von zwei Wicklungen (30, 31) einer Induktionsspule gebildet werden, die von einer mit einem Ladegenerator (25) gekoppelten Batterie (26) gespeist werden, und daß der primäre Stromkreis des Transformators direkt mit dem Generator (25) vor dem Ladeschalter (27) der Batterie verbunden ist, und ein geeigneter Zerhacker (29) die nötigen Stromunterbrechungen bewirkt.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse (34) mit kleinem Querschnitt in der Verlängerung der Zylinderachse vor der Schraube (9) so angebracht ist, daß die Grundfläche des Verdampfungskegels der dieser Düse zugeführten Flüssigkeit. genau auf der Mittelebene der Schraube (9) liegt.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (38) der zu zerlegenden Flüssigkeit unter einem leichten Druck gehalten wird, der einem Stutzen (35) entnommen wird, welcher mit einem Punkt des Auspuffs eines Kohlenwasserstoff verbrennenden Motors verbunden ist.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszerstäuber außer der an der Wandung des Isolierungszylinders (6) angebrachten Düse eine in der Achse dieses Zylinders angeordnete Düse (34) besitzt, die mittels einer Leitung (36) durch die Abgase des Motors gespeist wird.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (37), welche den Flüssigkeitsbehälter (38) unter Druck setzt, als Abzweigung auf der Leitung (36) angebracht ist, welche die DÜse (34) mit Abgasen versieht.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch i bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lamellenverbindungsstück (41) in die Wand des Auspuffkollektors (35) eingeschraubt ist und zwei Stutzen (42, 43) trägt, die im rechten Winkel angebracht sind und mit der Düsenspeiseleitung (36) und der Druckleitung (37) verbunden werden.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch i bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts hinter der Funkenstrecke (9, 13) eine den ganzen Querschnitt des Apparates ausfüllende Flammschutzvorrichtung (18, i9) angeordnet ist, i9.
  19. Vorrichtung nach Anspruch i bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammschutzvorrichtung von parallelen Metallplatten (18, i9) gebildet wird, die in der Richtung des Gasstromes liegen und einander so nahe sind, daß das Überspringen einer Flamme unmöglich ist. 2o.
  20. Vorrichtung nach Anspruch i bis i9, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (18, 19) der Flammschutzvorrichtung paarweise elektrisch miteinander verbunden sind, um die Beläge eines Kondensators zu bilden, an die eine elektrische Polarisationsspannung angelegt wird.
  21. 21. Vorrichtung nach Anspruch' i bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entstäuber vor der zur Flüssigkeitszerlegung bestimmten Vorrichtung angebracht wird.
  22. 22. Vorrichtung nach Anspruch i bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß, eine Unterwand (ic) nach unten geneigt ist und eine Öffnung an der tiefsten Stelle in diese Wand gebohrt ist, um ein geschweißtes Rohr aufzunehmen, welches zum Abführen der FlÜssigkeit dient, die sonst in das Innere der Vorrichtung verlaufen würde.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0020049A1 (de) * 1979-05-22 1980-12-10 Secretary of State for Industry in Her Britannic Majesty's Gov. of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland Vorrichtung und Verfahren zur elektrostatischen Zerstäubung von Flüssigkeiten

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0020049A1 (de) * 1979-05-22 1980-12-10 Secretary of State for Industry in Her Britannic Majesty's Gov. of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland Vorrichtung und Verfahren zur elektrostatischen Zerstäubung von Flüssigkeiten

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