DE938517C

DE938517C - Device for adding water vapor to the fuel-air mixture to be sucked into an internal combustion engine

Info

Publication number: DE938517C
Application number: DEH14353A
Authority: DE
Original assignee: HELGE LAURENT CHRISTENSEN
Current assignee: HELGE LAURENT CHRISTENSEN
Priority date: 1951-11-16
Filing date: 1952-11-05
Publication date: 1956-03-01

Description

Vorrichtung zwecks Zusatz von Wasserdampf zu dem in eine Brennkraftmaschine anzusaugenden Brennstoff-Luftgemisch Bekanntlich hat man bereits früher vorgeschlagen, beim Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, dem Brennstoff-Luftgemisch der Maschine Wasserdampf durch Saugwirkung zuzuführen. Die hierzu erforderliche Wassermenge wird einem Vorratsbehälter entnommen und aus diesem in einen durch die Verbrennungsgase der Maschine oder elektrisch erhitzten Verdampfungsbehälter hinübergesaugt. Der sich im Verdampfungsbehälterbildende Wasserdampf wird dann dem für die Maschine bestimmten Brennstoffgemisch zugeführt. Die Wasserdämpfe wirken dem Niederschlagen von Kohle und Ruß an den Zylinderwandungen, auf den Kolben und auf den Zündkerzen entgegen und verringern dadurch sehr wesentlich den Verschleiß der Kolben und Kolbenringe und die Zündungsschwierigkeiten. Vorrichtungen dieser Art müssen zwei wesentliche Voraussetzungen erfüllen, und zwar darf erstens der Maschine unter keinen Umständen unverdampftes Wasser zugeführt werden, vor allem dann nicht, wenn die Maschine kalt ist, und zweitens muß die Wasserdampfzufuhr zum Brennstoffgemisch der Maschine so erfolgen, daß sie automatisch unterbrochen wird, wenn die Maschine fortdauernd mit konstanter und annähernd konstanter Geschwindigkeit läuft. Die zur Vermeidung von Rußniederschlägen in der Maschine erforderliche Wasserdampfmenge ist nämlich verhältnismäßig gering, und eine wesentlich größere Wasserdampfmenge würde Betriebsstörungen verursachen.Device for adding water vapor to that in an internal combustion engine fuel-air mixture to be sucked in As is well known, it has already been proposed earlier in the operation of internal combustion engines, in particular motor vehicles, the Feed the fuel-air mixture to the machine with water vapor by suction. the the amount of water required for this is taken from a storage tank and out of this in an evaporation container heated by the combustion gases of the machine or electrically sucked over. The water vapor that forms in the evaporation tank then becomes the specific fuel mixture supplied for the machine. The water vapors work the deposition of coal and soot on the cylinder walls, on the pistons and on the spark plugs and thereby significantly reduce wear the pistons and piston rings and the ignition difficulties. Devices of this Art must meet two essential requirements, first of all the Under no circumstances should the machine be supplied with unevaporated water, especially then not when the machine is cold, and secondly, the steam must be supplied to the The machine's fuel mixture is carried out in such a way that it is automatically interrupted, if the machine continues at a constant and approximately constant speed runs. The amount of water vapor required to avoid soot deposits in the machine is in fact relatively small, and a much larger amount of water vapor would cause malfunctions.

Bei den bisher bekannten Vorrichtungen werden diese beiden Forderungen nicht erfüllt. Es sind zwar Vorrichtungen bekannt, bei denen der Wasserdampf der Verbrennungskraftmaschine mittels einer Saugwirkung zugeführt wird, jedoch das Wasser durch ein Wärmeelement angesaugt wird, das so angeordnet ist, daß das Wasser durch dieses unmittelbar zum Saugrohr der Maschine läuft. Infolgedessen verdampft beim Starten einer mit einer solchen Vorrichtung versehenen, sich in kaltem Zustand befindenden Maschine das Wasser nicht, sondern wird in flüssigem Zustand angesaugt, wodurch u. a. die Gefahr der Rußbildung in der Maschine gegeben ist.In the previously known devices, these two requirements not fulfilled. There are although devices are known in which the Water vapor is supplied to the internal combustion engine by means of a suction effect, however the water is sucked in by a heating element which is arranged in such a way that the water runs through this directly to the suction pipe of the machine. Consequently evaporates when starting a device provided with such a device, in cold In the state of the machine, the water does not, but is in a liquid state sucked in, whereby inter alia there is a risk of soot forming in the machine.

Andere Vorrichtungen der erwähnten Art sind mit einem Verdampfungsbehälter von solchem Volumen versehen, daß der Behälter die beim Antrieb der Maschine aus dem Vorratsbehälter gesaugte Wassermenge aufnehmen kann. Hierdurch wird vermieden, daß dieses Wasser in die Maschine gelangt, bevor durch den Wärmeeinfluß der Verbrennungsgase eine Verdampfung eingetreten ist.Other devices of the type mentioned are with an evaporation tank provided of such a volume that the container when the machine is driven from can absorb the amount of water sucked into the reservoir. This avoids that this water gets into the machine before the heat of the combustion gases evaporation has occurred.

Diese Vorrichtungen haben jedoch alle den Nachteil, daß der Maschine während des Betriebes kontinuierlich Wasserdampf zugeführt wird.However, these devices all have the disadvantage that the machine Steam is continuously supplied during operation.

Diese Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen lassen sich erfindungsgemäß dadurch vermeiden, daß das Wasser durch einen in der Auflagefläche zwischen dem Vorratsbehälter und dem Abschlußdeckel angeordneten Ringkanal und einem von diesem Ringkanal ausgehenden und in das Wasser des Vorratsbehälters eintauchenden Rohr nur bei plötzlicher oder wesentlicher Veränderung der Saugwirkung in der Ansaugleitung durch diese hierdurch bedingten Druckschwankungen unmittelbar aus dem Vorratsbehälter zum Verdampfungsbehälter abgesaugt wird, der durch eine enge öffnung mit dem Raum über dem Wasserspiegel im Vorratsbehälter in Verbindung steht.These disadvantages of the previously known devices can be addressed according to the invention thereby avoid that the water through a in the contact surface between the Reservoir and the cover plate arranged annular channel and one of this Annular channel outgoing and immersed in the water of the storage tank pipe only in the event of a sudden or significant change in the suction effect in the suction line directly from the storage container through these pressure fluctuations caused by this to the evaporation tank is sucked off through a narrow opening with the room is in communication above the water level in the storage tank.

Hierdurch wird erreicht, daß das Absaugen von Wasser vom Vorratsbehälter zum Verdampfungsbehälter nur durch eine plötzliche und wesentliche Veränderung der Saugwirkung in der Ansaugleitung erfolgt.This ensures that the suction of water from the reservoir to the evaporation tank only through a sudden and substantial change in Suction takes place in the suction line.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden, und zwar zeigt Fig. i schematisch einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. i durch den Verdampfungsbehälter der Vorrichtung.The invention is described in more detail below with reference to the drawing Fig. i shows schematically a vertical section through a device according to the invention and FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG the evaporation tank of the device.

i- ist ein Verdampfungsbehälter, der mit einem Dampfhut 2 versehen ist, aus welchem der entwickelte Dämpf durch einen Rohrstutzen 3 abgesaugt werden kann, welch letzterer durch eine vorzugsweise biegsame Rohrleitung 2o mit einem Rohrstutzen 7 im Einsaugrohr 6 einer Verbrennungskraftmaschine verbunden ist.i- is an evaporation tank fitted with a steam hat 2 is, from which the developed steam can be sucked through a pipe socket 3 can, which the latter by a preferably flexible pipe 2o with a Pipe socket 7 is connected in the intake pipe 6 of an internal combustion engine.

Ein Teil 5 der Seitenwand des Verdampfungsbehälters hat wie bei bekannten, ähnlich ausgebildeten Verdampfungsbehältern eine Querschnittsform, die der Querschnittsform des Auspuffrohrs des Motors angepaßt ist, so daß dieser Wandteil in Anlage an das nicht gezeigte Auspuffrohr gebracht werden und dadurch als eine wirksame Wärmeübertragungsfläche dienen kann, durch welche Wärme aus den durch das Auspuffrohr abströmenden Abgasen auf das Wasser in den Verdampfungsbehälter übertragen wird.A part 5 of the side wall of the evaporation container has, as in known, similarly designed evaporation containers have a cross-sectional shape that corresponds to the cross-sectional shape of the exhaust pipe of the engine is adapted so that this wall part in contact with the not shown exhaust pipe are brought and thereby as an effective heat transfer surface can serve by which heat from the exhaust gases flowing out through the exhaust pipe is transferred to the water in the evaporation tank.

Der Verdampfungsbehälter i hat etwas oberhalb seines Bodens einen Zufuhrstutzen 4 für Wasser aus einem Vorratsbehälter 8, der mit einem abnehmbaren Deckel r2 versehen ist, welcher in den Behälter 8 eingeschraubt ist und mittels einer Packung 15 einen luftdichten Abschluß bildet: In den Zusammenstoßflächen zwischen dem Deckel z2 und dem Behälter 8 ist ein Kanal 13 vorgesehen, der in Verbindung mit einem Rohr io steht, das sich gegen den Boden des Behälters 8 erstreckt. Der Kanal 13 steht ferner durch eine enge Bohrung i i, deren Querschnitt wesentlich kleiner als der Durchströmungsquerschnitt des Rohrs io ist, in Verbindung finit dem Luftraum 9 oberhalb des Wasserspiegels in dem Behälter 8 und ist ferner durch einen Stutzen 4 und eine Rohrleitung 16 mit dem Zufuhrstutzen q. des Verdampfungsbehälters 2 verbunden.The evaporation container i has a supply nozzle 4 for water from a storage container 8 slightly above its bottom, which is provided with a removable lid r2, which is screwed into the container 8 and forms an airtight seal by means of a packing 15: In the collision surfaces between the lid z2 and the container 8, a channel 13 is provided which is in connection with a tube io which extends towards the bottom of the container 8. The channel 13 is also through a narrow bore ii, the cross-section of which is significantly smaller than the flow cross-section of the pipe io, in connection with the air space 9 above the water level in the container 8 and is also through a nozzle 4 and a pipe 16 with the supply nozzle q. of the evaporation tank 2 connected.

Beim Gebrauch der Vorrichtung wird der. Behälter 8 ganz oder teilweise mit Wasser gefüllt und danach mittels des Deckels 12 luftdicht abgeschlossen. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist danach folgende: Kurz nach dem Anlassen des Motors entsteht gewöhnlich beim Abfall der Drehzahl des Motors im Einsaugrohr 6 eine kräftige Saugwirkung, wodurch Wasser aus dem Behälteri durch das Rohr io und den Kanal 13 in den Verdampfungsbehälter i hinübergesaugt wird. Auch im Betrieb des Motors erfolgt unter ähnlichen Verhältnissen ein übersaugen von Wasser. Wegen der Bohrung i i erfolgt das Übersaugen von Wasser in den Verdampfungsbehälter nur im Fall einer verhältnismäßig schnellen Verminderung der Drehzahl des Motors, z. B. beim Schalten der Gänge oder beim Bremsen.When using the device is the. Container 8 in whole or in part filled with water and then sealed airtight by means of the cover 12. the The device works as follows: Shortly after starting the engine Usually when the speed of the engine drops in the intake pipe 6, a strong one occurs Suction effect, whereby water from the container io through the pipe and the channel 13 is sucked over into the evaporation tank i. Also takes place when the engine is running under similar conditions an oversuction of water. Because of the bore i i takes place the oversuction of water into the evaporation tank only in the case of a proportionate rapid reduction in engine speed, e.g. B. when shifting gears or when braking.

Normalerweisewird das Überströmenvon Wasser in den Verdampfungsbehälter i nur so lange fortgesetzt, bis der Wasserspiegel im Verdampfungsbehälter so hoch steigt, daß das Wasser den Stutzen 4 abschließt. Falls bei einer besonders kräftigen Saugwirkung im Behälter i das Wasser noch höher steigen sollte, wird ein wesentlicher Teil dieses Wassers wieder in den Vorratsbehälter zurückgesaugt, wenn die Saugwirkung wieder abfällt, und auf diese Weise gelangt der Wasserspiegel -im Verdampfungsbehälter i wieder ungefähr in die Höhenlage des Stutzens 4.Normally there will be an overflow of water into the evaporation tank i only continued until the water level in the evaporation tank is so high increases so that the water closes the nozzle 4. If with a particularly strong one Suction in the container i should the water rise even higher, becomes an essential Part of this water is sucked back into the reservoir when the suction is applied falls again, and in this way the water level gets into the evaporation tank i again approximately at the height of the nozzle 4.

Wenn das Auspuffrohr erhitzt worden ist, fängt die Verdampfung und damit der Zusatz von Wasserdampf an, und dieser Zusatz von Wasserdampf wird fortgesetzt, bis der Verdampfungsbehälter leer ist oder nach dem Stoppen des Motors abgekühlt wird.When the exhaust pipe has been heated, evaporation begins and hence the addition of water vapor, and this addition of water vapor is continued, until the evaporation tank is empty or cooled down after the engine has stopped will.

Bei einer zweckmäßigen Bemessung der Wärmefläche des Verdampfungsbehälters sowie dessen Rauminhaltes unterhalb des Stutzens 4 und durch Bemessung der Länge und des Querschnittes der Leitungen -T6 und 2o kann man die der Einsaugluft des Motors zuzusetzende Wasserdampfmenge nach Wunsch regeln.With an appropriate dimensioning of the heating surface of the evaporation container as well as its volume below the nozzle 4 and by measuring the length and the cross-section of the lines -T6 and 2o one can see that of the intake air of Regulate the amount of steam to be added to the motor as required.

Im Fall von Undichtigkeiten im Deckelabschluß bewirkt das Vorhandensein der Bohrung i i, daß das Wasser nicht durch Heberwirkung in den Verdampfungsbehälter i überströmen kann, selbst wenn der Behälter 8 in einer höheren Lage als der Behälter i angeordnet ist.In the event of leaks in the lid closure, the presence causes the bore i i that the water is not siphoned into the evaporation tank i can overflow, even if the container 8 is in a higher position than the container i is arranged.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the purpose of adding water vapor to the fuel-air mixture to be sucked into an internal combustion engine by over-sucking water by means of the suction effect of the machine from an airtight storage container into an evaporation container heated by the exhaust gases of the machine or electrically heated and subsequently sucking in the water vapor developed therein into the Fuel-air mixture, characterized in that the water flows through an annular channel (i3) arranged in the support surface between the storage container (8) and the cover (i2) and a pipe (i3) which extends from this annular channel and is immersed in the water of the storage container (8). io) only in the event of a sudden or significant change in the suction effect in the suction line (6). these pressure fluctuations caused by this are sucked off directly from the storage container to the evaporation container (2), which is connected to the space above the water level in the storage container through a narrow opening.

2. Apparatus according to claim i, characterized characterized in that the suction duct in the evaporation container is slightly above the container bottom joins. Reference documents: French patent specifications No. 469 4o6, 622 823, 629 048, 649 337.