NO742704L - - Google Patents

Description

Katalysatorinnretning for bruk i en forbrenningsmotor.

Oppfinnelsen vedrører en katalysatorinnretning til bruk i

en forbrenningsmotor som arbeider med flytende brennstoff av fordampningstypen, hvilken katalysatorinnretning er anordnet mellom forgasseren og luftinntaket i motoren og bidrar til å gjøre brennstoff-luftblandingen bedre egnet for bruk i motoren.

US patentskrift nr. 2.899-9^9 viser en katalysatorinnretning som er anordnet mellom et forgasserutløp og et motorinntak. Denne kjente innretning innbefatter et par sikter eller duker av ulike katalytiske, metaller, idet det spesielt anvendes kadmium for oppstrøms-duken og nikken for nedstrømduken.. US patentskrift nr. 3.682.608 representerer en forbedring av den førstnevnte katalysatorinnretning og viser bruk av mindre dukåpninger og en kopp- eller begerform av dukene som øker metallarealet som blandingen må passere, gjør strøm-ningsbanen mer labyrintaktig, reduserer eller eliminerer direkte gjennomstrømbare områder, og øker blandingens kontakt med dukene.

Selv om man ved disse kjente innretninger oppnår meget gode resultater med hensyn til økning av oppnådde km/ltr. drivstoff, og med hensyn til banking i motoren, samt med hensyn til forurensningsreduksjon, er det et faktum at deres effektivitet reduseres når motoren er kald eller arbeider med stor belastning eller med høy hastighet.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en katalysatorinnretning som forbedrer de tidligere og er istand til å arbeide tilfredsstillende over et bredere arbeidsområde enn hittil vanlig.

Ifølge oppfinnelsen, er det derfor tilveiebragt en katalysatorinnretning som angitt i krav 1. Ytterligere krav ved katalysatorinnretningen er angitt i underkravene.

Katalysatorinnretningen er oppbygget med et par porøse elementer fremstilt av forskjellige katalytiske metaller, og gjennom disse elementene går strømmen av luft og brennstoff fra forgasseren. Elementene holdes i avstand fra hverandre og fra jord ved hjelp av av-standselementer i form av pakninger som danner en bane med høy motstand mellom elementene og mellom hvert element og jord (motorblokken). Ban-en har en motstand i størrelsesordenen 1-50 x 10 ohm og fortrinnsvis mellom 3 og 8 c 10 ohm. Elementene er impregnert med en elektrolytt, fortrinnsvis en organisk elektrolytt med et høyt kokepunkt, f.eks. minsi 250°C. Gode resultater oppnås med en alkohol med høyt kokepunkt, f.eks en polyol eller gl.ycerol.

Oppfinnelsen 'skal forklares nærmere under henvisning til teg-ningene ,' hvor :

fig. 1 viser et oppriss rent skjematisk av en forgasser og

en motor med mellomliggende katalysatorinnretning,

fig. 2 viser et forstørret grunnriss av en katalysatorinnretning, hovedsakelig etter linjen 2-2 i fig. 1,

fig. 3 viser et snitt gjennom katalysatorinnretningen i størr. målestokk,

fig. 4 viser et utsnitt i enda større målestokk,'hovedsakelig etter linjen 4—4 i fig. 3, og

fig. 5 viser et skjematisk oppriss som i fig. 1, hvor motoren er en t.otaktmdtor i motsetning ,til fig. 1, hvor motoren er en firetaktmotor.

Ved de tidligere katalysatorinnretninger, eksempelvis av den type som er beskrevet i US patentskrift nr. 3.682.608, har man observert at for å få en katalytisk effekt, må de to katalytiske duker eller sikter være effektivt isolert fra hverandre elektrisk, og fra jord, dvs fra motorblokken. Man har videre observert at under visse betingelser mister de tidligere katalysatorinnretninger sin effektivitet. Dette skjer ved koldstart av motoren og ved åpne gasspjeld, f.eks. når motoren arbeider med stor belastning eller med stor hastighet. Omfattende eksperimenter har vist at når motstanden mellom de katalytiske duker var for liten, f.eks. under 1 c 10 ohm, forelå det en tendens til at dukene eller siktene ble belagt med karbon og katalysatorinnretningen. ble da nytteløs. Man observerte også at når motstanden mellom dukene eller fra duk til jord var for stor, f.eks. over 50 x 10 6 ohm, hadde katalysatorinnretningen bare en marginal virkning på motorens drift. Man har også observert at når de tidligere katalysatorinnretninger ga. bedre motordrift, var spenningen mellom kadmiumduken og jord alltid negativ, varierende fra ca. -0,05 til så mye som -0,5 volt ved normal motordrift etter at det i motoren var oppnådd temperaturlikevekt. Nikkelduken var mer stabil, men også her observerte man variasjoner mellom ca: -0,1 til ca. +0,5, alt i forhold til jord. Differensialet under drift av tidligere katalysatorinnretninger, dvs. forskjellen i spenning mellom de to duker, var mellom ca. 0,05 og ca. 0,15 volt. Når motstanden mellom dukene eller mellom dukene og jord overskred 50 x 10 ohm-varierte spenningen meget mer ved de enkelte duker. Noen ganger overskred kadmiumduken et gjennomsnitt på 12 volt, og nikkelduken gikk så høyt opp som et gjennomsnitt på 2 volt. Noen ganger ble kadmiumduken mer positiv enn nikkelduken, og dersom dette vedvarte over eh periode på mer enn noen få minutter, alt avhengig av motortemperaturen, idet perioden var lengre for høyere temperaturer, ble•nikkelduken sort. og katalysatorinnretningens virkning avtok ganske kraftig.

Man oppdaget at når hydroksylioner (0H~) var tilstede i paknings(lagene mellom katalysatordukehe og mellom dukene og jord slik at

6 6 ' i

man fikk-en motstand på mellom 'ca. 1 x 10 og ca. 25 x 10 ohm, ble katalysatorinnretningen ikke utsatt for de forannevnte spenningsfluktua-,sjoner på dukene eller for spenningsreverseringer i dukene, og at katalysatorinnretningen arbeidet på en meget stabil måte med bibehold av et spenningsdifférensial mellom dukene på ca. 0,1 til ca. 0,3 volt, avhengig av forskjellige parametre, såsom motorhastighet og -belastning, og at innretningens virkning ikke ble særlig påvirket i negativ grad

under start av en kold motor eller" ved åpent gasspjeld, og heller ikke ble dukspenningen reversert, slik at altså nikkelduken hele tiden var mer positiv enn kadmiumduken.

Grunnen til at en gjennomtrengning av de mellomliggende pak-■ningslag med en hydroksyl ione-inneholdende elektrolytt gir disse gode resultater, er ikke kjent. Det kan skyldes at forbrenningen blir bedre som følge av én alkoholreaksjon istedenfor ved en aldehyd-degradering, idet den førstnevnte er noe langsommere og derfor mer fullstendig og mindre'utsatt for fortenning. En alkoholreaksjon, slik man f.eks. har den i et nikkel-kadmiumbatteri eller i en nikkel-kadmiumbrenselcelle, er avhengig av bevegelsen til hydroksylioner, og det kan være at hydrok-sylionene i elektrolytten i de mellomliggende pakningslag får en analog bevege.lse som styrer brennstoff-forbrenningen mot en alkoholreaks j on. Selv om man oppnår.gode forbedringer i oppnådde km/ltr. brennstoff, reduksjon av forurensning og bedre anti-bankebetingelser i det antydede område på 1 x 10^ til 50 x 10^ ohm, oppnår man de beste resultater mellom ca. 3 x 10^ og ca. 8 x 10^ ohm, medi et foretrukkét område mellom ca 6 x 10^ og 8 x 10^ ohm når motoren er varmet opp..

Innenfor området 3 x 10^ til 8 x 10^ ohm har man ikke bare'observert en stabil katalytisk virkning, men oppnådde km/ltr. brennstoff økte med ca. 15_40% sammenlignet med de resultater man har fra de kjente katalysatorinnretninger, og reduksjonen i motorens oktankrav gikk fra ca» 5 for de tidligere kjente, katalysatorinnretninger og til ca. 8 for den nye katalysatorinnretning, altså en bedring på 3.

En videre observert effekt var at man med den nye katalysatorinnretning kunne stille frem tenningen. Tidligere' kunne man endre tenningen ca. 1° mer enn den konvensjonelle 8° forstilling som er nød-vendig når man går over fra super bensin til regulær bensin. Med den nye katalysatorinnretning kan man la motoren løpe med en forstilling på så mye som 13° ved bruk av regulær bensin uten banking, og det antas at dette er en vesentlig faktor i forbindelse med senkningen av kravet til' oktantallet til den anvendte bensin. Dette styrker den forannevnte an-tagelse om at katalysatorinnretningen styrer reaksjonsbanen mot en •alkoholreaksjon som motstår ekstremt hurtig-oksydasjon og derved reduserer tendensen til for tidlig tenning. En slik forskjell mellom-de to forskjellige reaksjoner, dvs. mellom alkohol og aldehyd, er kjent, og det skal her vises til "Puel and Combustion"av forfatterne Smith og

.Stinson, side 134.

De forannevnte spenninger ble målt med et vekselstrømvolt/ ohmmeter, av typen FET 310 fremstilt av Triplett, med en konstant motstand på 11 megaohm. Volt/ohmmeteret ble avlest på megaohmskala med en negativ kontakt i meteret i forbindelse med kadmiumdelen og med den positive kontakt i forbindelse med nikkeldelen når det gjaldt måling av motstanden mellom disse deler'.' Motstanden fra kadmiumdelen til jord ble målt ved å forbinde meterets negative kontakt med kadmiumdelen og den positive kontakt med jord, mens motstanden mellom nikkeldelen og jord ble målt ved å bringe den negative kontakt på meteret i forbindelse med jord, mens den positive kontakt ble bragt i forbindelse med nikkeldelen. s

Andre par av katalytiske metaller kan brukes, men kadmium og nikkel antas å være det beste valg. Andre mulige parkombinasjoner er sink /nikkel+, sink /kadmium, sink /kobber og kadmium /kobber. Selvom dukene kan fremstilles helt av de nevnte metaller, er det mer økonomisk å fremstille dukene av et grunnmetall, f.eks. stål, som så belegges med det katalytiske metall ved f.eks. elektroplatering, neddykking eller lignende, uten at dette synes å ha noen vesentlig negativ innvirkning på virkningen. Et tynt belegg, f.eks. så lite som 0,0001 tomme, er tilfredsstillende.

Utmerkede resultater oppnås når dukene har. hovedsakelig samme form og har en innbyrdes avstand på ca.. 3 mm i strømningsretningen til brennstoff-luftblandingen.

Elektrolytten, som inneholder hydroksyl, og som impregnerer de mellomliggende pakningslag er fortrinnsvis en alkohol som kan være monohydrisk eller polyhydrisk, fortrinnsvis det siste,' med hydroksy-andelen eller -andelene på en endeverdi eller endeverdier, og med et kokepunkt på minst 250°C for alkoholen, slik at enhver tendens for elektrolytten til å spalte seg blir minimal, og elektrolytten vil i virkeligheten forbli i pakningene i en tid som svarer til 80.000 km kjøring. Som tidligere nevnt, er en foretrukket elektrolytt glycerin (glycerol).

For å dempe motorvarmens innvirkning på de mellomliggende

■pakningslag, som adskiller de katalytiske duker fra jord og fra hverandre, har katalysatorinnretningen fordelaktig topp-,og bunndekklag med lav varmeledningskoeffisient og med motstandsevne mot varme. Slike beskyttende pa'kningslag har en meget høy motstand, slik at de fortrinnsvis kortsluttes med elektrisk ledende strimler, idet de hosliggende mellomlag, som inneholder hydroksyl, derved gis en lavmotstandsforbind-

else.til jord. De nevnte endelag blir liggende mellom jord og.de glycerinholdige mellomlag i pakningen, slik at jordingen av endelagene ikke fører med seg jording av de tilliggende mellomlag, fordi motstanden i endelagene hele tiden er tilstede mellom mellomlagene og jord. Man har observert at glycerininnholdet i mellomlagene ikke i vesentlig grad påvirker motstanden i mellomlagene. Man har således funnet at dersom man tilsetter glycerin nok til mellomlagene slik at de får en motstand på ca. 7 x 10 ohm, vil en dobling av glycerininnholdet bare senke motstanden ganske lite. Heller ikke variasjonen av motstanden mellom dukene og variasjonen av motstanden fra duk til jord har noen vesentlig innvirkning på katalysatorinnretningens virkning, naturligvis under hensyntagen til at slik motstand ligger innenfor de forannevnte grenser, dvs. fortrinnsvis innenfor det foretrukne område på ca. 3 x IO<6>og ca. 8 x IO<6>ohm.

I fig. 1 betegner 10 en vanlig titaktmotor som er tilknyttet en katalysatorinnretning 12. Innretningen 12 er anordnet mellom en

v fordamper 14 og et brennstoff/luftinnløp 16 til motoren. Nærmere be-stemt 'er katalysatorinnretningen anordnet mellom forgasserens utløp og innløpet til motorens* innløpsmanifold. Forgasseren har den vanlige luftréguleringsventil og anordninger for regulering av brennstofftil-førselen til blandekammeret i forgasseren. Motoren 10 bruker et brennstoff av vanlig type, dvs. bensin, som er en blanding sammensatt av forskjellige flyktige flytende hydrokarboner. De blandinger som går under fellesbetegnelsen bensin inneholder et bredt spekter av hydrokarboner. Eksempelvis kan blandingene innbefatte isooktan som er et hydrokarbon med høy anti-bankeverdi, 100 på oktanskalaen, og normal-heptan, som er et hydrokarbon med lav anti-bankeverdi, 0 på oktanskalaen. Når det gjelder det såkalte oktantall, .betegnes en blanding av 10 deler, heptan og 90 deler isooktan som bensin med et oktantall på 90. Dette er lavere enn oktantallet for såkalt regulær bensin, som

har et oktantall på rundt 94. Såkalt superbensin som vanligvis brukes i høykompresjons-firtaktmotorer, krever et oktantall på 99"100. Det er et stort antall bensinblandinger i handelen med ulike■oktantall, og

disse blandinger har de forskjelligste betegnelser, som varierer fra oljeselskap til oljeselskap. Vanligvis kan man si at jo lavere' oktantallet er, desto billigere er bensinen, og en slik bensin er derfor å foretrekke, under forutsetning av at motoren kan bruke bensinen uten vanskeligheter.

Alle disse bensinblandinger kan sprøytes inn i form av små partikler i en luftstrøm, f.eks. i forgasseren, hvor partiklene i stor grad vil fordampe,, slik at det tilveiebringes en blanding som kan mates inn i innløpsmanifolden i motoren.

Brennstoffet går etter en delvis fordampning og reduksjon,av restene til meget små dråper, og etter blanding med luft, gjennom katalysatorinnretningen 12, og går altså ikke direkte til innløpsmanifolden slik det er vanlig ved motorer.

Katalysatorinnretningen inneholder to porøse kataly.ttelemente] i form av wireduk 18,20. Wireduken 18 ligger på oppstrømsiden av wireduken 20, slik at wireduken 18 først får kontakt med og slipper igjennoi brennstoff/luftblandingen som deretter går ned til og gjennom wireduken 20.

Hver duk består av en basisduk, fortrinnsvis en som har en god termisk ledningsevne og er fremstilt av et billig og egnet metall, f.eks. stål. Kostnadene for denne grunnduk er ikke en kritisk faktor. Tilgjengeligheten er også viktig.' Ønskelige metaller for grunnduken er kobber og aluminium og deres legeringer, på grunn av deres gode varme-ledningsegenskaper. Dukene har fordelaktig en meget tett vevnad. Wireduken 18 kan således typisk ha en såkalt mesh-størrelse på 28 x 28 med en 0,0085 tommer diameter tråd, og altså ca. 800 åpninger pr. kvadrattomme. Duken 20 har da 16 x 16 mesh med en 0,011 tommer diameter for

.tråden og har således rundt 250 åpninger pr. kvadrattomme.

Et hensiktsmessig område når det gjelder mesh-størrelsen for tråddukene er fra ca. 10 x 10 mesh og opp til ca. 100 x 100 mesh, med tråddiametre fra ca. 0,02 tommer og til ca. 0,01 tomme for de grovere typer, og ca. 0,0085 tommer til ca. 0,003 tommer for de finere typer. Ved meget fine mesh-størrelser kan det for å unngå frysing være ønskelig å ha en varmetilførsel utenifra.. Prosentandelen av åpent areal i en retning perpendikulært på mesh-planet kan variere mellom ca. 50% og 755K..

Dukene kan være helt fremstilt av katalytisk materiale, men av økonomiske grunner kan det være fordelaktig å benytte vanlige metaller i grunnduken og belegge disse metaller med katalytiske materialer. Virkemåten ved slike konstruksjoner blir vel så effektiv, og kostnadene reduseres sterkt. Det katalytiske materiale som benyttes innbefatter materialer som er kjent som hydrogenionedannende katalysatorer» Typiske slike.katalysatorer er kadmium og nikkel. Duken 18 kan ha en ytterflate av kadmium, og duken 20 kan ha en ytterflate av nikkel. Man har funnet at belegg så tynne som 0,0001 tommer av disse katalytiske metaller, påført ved elektroplatering eller neddykking på en trådduk, vil virke tilfredsstillende. Alternativt og fordelaktig kan det katalytiske belegg plaseres på en tråd som er overdimensjonert, og tråden kan 'deretter trekkes for redusering av diameteren før vevingen, hvorved man oppnår en samtidig reduksjon både av trådens diameter og av tykkelsen til det katalytiske belegg. Tykkelsen av belegget kan være i størrelsesordenen 1/10.000 tomme og vil allikevel være effektiv i en katalysatorinnretning.

Hver av de to trådduker strekker seg helt over passasjen gjennom innretningen 12, slik at brennstoff/luftblandingen ikke kan gå utenom disse, dukene. Det vil si at blandingen tvinges til å gå' gjennom begge duker i den nevnte rekkefølge. Det er naturligvis mulig å føre noe av blandingen forbi, men dette vil redusere de fordeler som man oppnår og fortrinnsvis tvinges derfor hele blandingen til å gå gjennom de to trådduker.

Begge trådduker er begerformet, da dette har vist seg å være en fordelaktig utførelse. Tråddukene har omtrent samme begerform og er plasert med stort sett lik innbyrdes avstand. En fordelaktig avstand i strømningsretningen til. blandingen er ca. 3 mrn.

Det er nødvendig å holde de to avstandsplaserte tråddukene i de nevnte stillinger, hvor de spenner over passasjen mellom forgasseren og innløpsmanifolden, og det er også meget ønskelig å sammenfatte dukene i en enkelt enhet, slik at man får en lett håndterbar enhet. Det er derfor tilveiebragt en" pakningskonstruksjon som vist i fig. 3 og mer detaljert i fig. 4. Den tysiske oppbygning av pakningen i fig. 3 kan være den samme som er vist i US-patentskrift nr.'3.682.608, med unn-tagelse av de elektriske karakteristika.for paknings lagrene og impreg-neringen av disse. Til tross for likheten skal her allikevel den fysiske konstruksjon beskrives nærmere i detalj..

Pakningen innbefatter et toppdekklag 22 og et bunndekklag 24. Disse-to lag gir en varmebeskyttelse. Begge lag er utformet på en slik måte at de har en høy motstandskoeffisient mot varmeoverføring og er

-inerte mot.de temperaturer som hersker i en arbeidende forbrenningsmotor ved forbrenningsutløpet. Mellom toppdekklaget 22 og bunndekklaget 24 er det anordnet fire mellomlag 26,28,30,32. Det øvre mellomlag 26 .ligger'over trådduken 18. Det andre mellomlag 28 ligger direkte under flenssonen: på duken 18.' Det. neste mellomlag 30 ligger direkte over flenskanten på duken 20, og det siste mellomlag 32 ligger direkte

over bunndekklaget 24 og .under den nevnte flenskant på duken 20. De enkelte mellomlag har flatekontakt med hverandre.

De to dekklagene 22 og 24 har meget stor elektrisk motstandsevne. Dette har for så vidt ingen direkte forbindelse-med oppfinnelsen idet det her bare dreier seg om en iboende egenskap i den materialstruk tur som benyttes for å oppnå en høy motstand mot varmeoverføring. Et materiale med lav elektrisk motstand vil naturligvis virke tilfreds-?stillende, såfremt bare varmemotstandsevnen er tilstrekkelig høy. De to dekklagene har samme sammensetning, og bare ett dekklag skal derfor beskrives her.

Hvert dekklag er delt i tre lag som har flatekontakt méd hverandre, nemlig et topplag og et bunnlag og et mellomliggende • kjerne-lag.

Topplaget og bunnlaget er fremstilt av herdet nitrilgummi-iblandet en .liten prosentandel granulert kork for å gi bedre formings-evne for gummien, og er forsterket med mineralfibre for oppnåélse av varmemotstand og god torsjonsretensjon, samt en liten prosentandel av vegetabilske fibre, såsom hamp og jute, som bidrar til å øke fleksi-biliteten. Disse topplag og bunnlag inneholder ingen nevneverdige mengder av elektrolytt, særlig ingen glycerin, i motsetning til de før nevnte mellomlag.

Kjernelaget er fremstilt av en fiberplate forsterket med en fenol-formaldehydharpiks. Fiberplaten inneholder trefibre og eventuelt hamp og/eller jute. Heller ikke kjernelaget inneholder elektrolytt. Fortrinnsvis er toppdekklagene relativt ugjennomtrengelige for en elektrolytt, dvs. glycerin, slik at glycerin som forefinnes i mellomlagene ikke vil kunne trenge inn i toppdekklagene og således etter hvert for-svinne fra mellomlagene. En slik inntrengning av glycerin i dekklagene vil ikke i vesentlig grad forstyrre katalysatorinnretningens funksjon, men det er ønskelig å hindre slik overføring av glycerin, fordi slik overføring vil bety et tilsvarende tap av glycerin i de hosliggende mellomlag, og dette tap kan bli så stort at motstanden i mellomlagene kan påvirke driften av katalysatorinnretningen på en negativ måte.

Et viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse er oppbygningen av mellomlagene i pakningen, spesielt mellomlagenes motstand og impregnering méd en elektrolytt, fortrinnsvis en som inneholder hydroksylionei Fordelaktig er mellomlagene likt oppbygget, men de kan eventuelt ha

ulike tykkelser. Et typisk mellomlag fremstilles av en lim/glycerin-fiberpakning. En slik- pakning inneholder et grovt papirark av vegeta-

bilske fibre,.f.eks. et ark av ubleket sulfattremasse, og dette ark virker som grunnlegeme eller fyll-legeme. Arket er mettet med f.eks. et 315 g Bloom hudlim som er plastisert med glycerin og som, etter metning, er behandlet med formaldehyd for å garve, dvs. gjøre hudlimet som nå metter fiberplaten, uoppløselig. En. typisk sammensetning av et mellomlag er ca. 59$ papir, ca. 7% animalsk lim, ca. 29% glycerin, og ca. 5% vann. Glycerinet i arket vil, primært som følge av dets hydro-skopiske evne, holde igjen fuktighet, og dermed mykgjøre eller plasti-sifere hudlimet. Fuktigheten som holdes av glycerinet vil også be-virke en plastifisering eller mykgjøring av fibrene i tremassen. Glycerinmengden er ikke særlig kritisk. Variasjoner på - 5% vil ikke påvirke katalysatorinnretningens funksjon.

Den glycerinmengde som benyttes for impregnering av mellomlagene- er fordelaktig så stor at den gir en motstand i hvert av lagene på mellom 3 x 10 6 og 8 x 10 6 ohm. Som allerede nevnt vil mindre variasjoner i glycerininnholdet ikke spille noen rolle.

Flenskantene på de to dukene 18,20 er hensiktsmessig avstivet dvs. forsterket, idet det rundt hver av dem er krympet en tynn metallring, f.eks. av rustfritt stål eller av .mykt stål belagt med et metall som er det samme som i den tilhørende duk. Denne ringen har i tverr-snitt U-form, med U-ens bunn vendende utover. Disse påkrympede ringer er angitt med henvisningstallet 34.

Lagene har samme periferiform og er lagt på hverandre. De har sentrale åpninger 36 som sammen danner en sentral åpning 38. Flens kanten til duken 18 og den tilknyttede metallring er plassert mellom de nærliggende mellomlag 26,28. Flenskanten til duken 20 og den tilhørend metallring er plaser mellom mellomlagene 30,32. Flenskantene ligger

altså i åpningsveggen og litt utenfor•selve åpningen.

Utformingen av lagene og utformingen av den sentrale åpning, samt deres dimensjoner, bestemmes av formen og dimensjonen til for-gasserutløpet og luft innløpet i motoren.

Den stabel av lag som er beskrevet foran og som altså består av topplagene 22,24 og mellomlagene 26,28,30,32, danner en pakning.-■Denne paknings stabelen er forsynt med gjennomgående åpninger 42, hvis plassering bestemmes av åpninger 44 i flensene 46 på henholdsvis forgasseren og motoren.

I åpningene 42 er det anordnet elektrisk isolerende hylser 48 med en sentral boring 50. Hylsen .48 tjener til å regulere sammentrykk-ingen av pakningslagene og tjener også til å minimalisere momenttap og varmeledningsevne i den ferdige innretning. For å holde dekklagene og mellomlagene sammen er et meget tynt lag (ikke vist) av et bind-ende materiale lagt mellom dekklagene og mellomlagene.

Når katalysatorinnretningen fremstilles legges lagene på hverandre med dukene 18 og 20 anordnet på riktig plass, og hylsen 48 plaseres i åpningene 42. Den totale høyden av pakning°sstabelen, altså med dekklag og mellomlag, er litt høyere enn høyden til hylsene 48. Under den etterfølgende fremstilling vil stabelen av lagene presses sammen til en tykkelse som er litt større enn hylselengden. De'derved utøvede kompresjonskrefter presser dekklagene til innbyrdes kontakt og etter■tørking av klebelagene mellom lagene fremkommer en kontaktenhet. Hylsene er litt overdimensjonert i forhold til åpningene, slik at samt-lige elementer holdes godt sammen i enheten. For å holde hylsene på plass på en sikker måte er hver hylse forsynt med en omløpende V-formet ribbe 52 omtrent på mindten. Denne ribben gjør at hylsen kan motstå en ganske stor påkjenning i lengderetningen uten å forskyves. Som materiale for hylsen 48 kan f.eks. brukes en termoherdet fenol-formaldehydharpiks forsterket med mineralfibre.

Anordningen-av åpningene 42, og plaseringen, størrelsen og antall av hylser 48 velges slik at man er i samsvar med den forgasser og den motor som innretningen skal benyttes i forbindelse med. Innretningen 12 holdes på plass ved hjelp av mutterskruer 54 som går gjennom hylsene..

Til tross for at de forskjellige mellomlag har ulik tykkelse, idet eksempelvis noen er omtrent dobbelt så tykke som de andre, er motstanden gjennom disse lag omtrent den samme, og ligger i området 3 x IO6 til 8 x 106 ohm.

Motstanden mellom en duk og motorblokken'bør være av samme størrelsesorden. Denne motstand overskrides vesentlig som følge av anordningen av topp- og bunndekklagene 22,24 som på grunn av sin sammensetning har en meget høyere motstand enn den maksimale i det utnytt-bare område. For å hindre at denne høye motstand forstyrrer■en skikke-lig drift av katalysatorinnretningen 12, benyttes det kortslutnings-■ strimler 47 for begge dekklag. Kortslutningsstrimlene er av et elektrisk ledende materiale, f.eks. stål, og har form av U-formede klemmer som tres over hvert dekklag som vist i fig. 3. Det er ikke nødvendig at diss.e klemmene er av et meget godt elektris'k ledende metall, fordi motstanden i mellomlagene er av en- så stor størrelsesorden at den ekstra motstand som representeres av strimmelen eller klemmen ved bruk av stål istedenfor kobber ikke spiller noen rolle. Det ønskede klemmeareal i pakningen er en grov funksjon av motorens slagvolum, f.eks. 1,3 cm<2>

for et volum på 1640 cnr 3 og 3,2 cm 2 for et volum på 8.000 cm 3. Topp-og bunnflatene på dekklagene er plane, slik at de er tilpasset de vanligvis plane flatene på flensene på forgasseren og innløpsmanifolden.

Katalysatorinnretningen representerer en vesentlig forbedring sammenlignet med den innretning som er vist i US patentskrift nr. 3.682.608. Feilprosenten er sterkt redusert, og innretningens effektivitet er vesentlig bedre. Man regner med en økning på mellom 15 og 40$ i km-utbytte for hver liter bensin og det nødvendige oktantall kan senkes med 3.

Den prinsipielle fordel ved en innretning av den foran beskrevne type er som nevnt en økning av km-utbyttet pr. liter bensin, reduksjon av forurensninger, og reduksjon i oktantailkravet. Disse faktorer ble observert i forbindelse med en firetaktmotor 10. Man har imidlertid funnet at når katalysatorinnretningen plaseres mellom forgasseren og luftinntaket i en totaktmotor 56, oppnås helt uventede resultater. Som kjent er bensinen i en totaktmotor tilsatt smøreolje for .å smøre sylinderveggene. Denne smøreolje forbrennes ikke vesentlig under motorens gange, og når slike motorer benyttes i utenbordsarrange-menter, vil oljen i eksosen forurense vannet hvor båten befinner seg. Dette har vært en vesentlig negativ faktor i forbindelse med salg og bruk av totaktmotorer for marint bruk, og noen steder er til og med totaktmotorer forbudt. Benytter' man en katalysatorinnretning av den foran beskrevne type mellom forgasseren' og motoren, forsvinner faktisk oljen-i alt vesentlig fra eksosen, slik at man ikke lenger får den tidligere forurensning av vannet rundt båten.

Claims (35)

1. Katalysatorinnretning for bruk mellom forgasseren og motorinntaket i en forbrenningsmotor som benytter flytende brennstoff av fordampningstypen, karakterisert ved at den innbefatter er par avstandsplasserte porøse elementer av ulike katalytiske metaller, og med en pakning som holder- elementene i avstand fra hverandre og i avstand fra forgasseren og motorinntaket, hvilken pakning, har en motstand mellom'de nevnte elementer og mellom hvert element og motorblokken (jord) i størrelsesordenen 1 x 10^ til 50 x 10^ ohm.

2. Katalysatorinnretning ifølge krav l; k a r a k t'~ e-r i - sert. ved at pakningen inneholder .en elektrolytt i den elektriske bane mellom■elementene og mellom hvert element og jord.

3. Katalysatorinnretning .ifølge krav 2, karakterisert ved at elektrolytten tilveiebringer anioner.

4. Katalysatorinnretning ifølge krav 3, karakterisert ved at anionene er hydroksyl anioner.

5- Katalysatorinnretning ifølge krav 4, karakterisert ved at elektrolytten er en organisk væske.

6. Katalysatorinnretning ifølge krav 5*karakterisert ved at elektrolytten har et kokepunkt på minst 250°C.

7. Katalysatorinnretning ifølge krav 6, karakterisert ved at elektrolytten er en alkohol.

8. Katalysatorinnretning ifølge krav 7, karakterisert ved at alkoholen er polyhydrisk.

9- Katalysatorinnretning ifølge krav 6, karakterisert ved at elektrolytten er en polyol. ■

10. Katalysatorinnretning ifølge krav 5, karakterisert ved at.elektrolytten er glycerin.

11.. Katalysatorinnretning ifølge krav 2, karakterisert vedat motstanden som tilveiebringes av pakningen ligger mellom 3 x 10 <6> og 8 x- 106 ohm.

12. Katalysatorinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at pakningen innbefatter øvre og nedre dekklag som har en. lav varmeledningskoeffisient.

13. Katalysatorinnretning ifølge krav 12, karakterisert ved at dekklagene er motstandsdyktige mot varme.

14. -Katalysatorinnretning ifølge krav 12, karakterisert ved at dekklagene er i det vesentlige ugjennomtrengelige for elektrolytten.

15. Katalysatorinnretning ifølge krav 14, karakterisert ved at dekklagene har en meget stor motstand og at det, er anordnet organer som bevirker en elektrisk shunting av hvert av de nevnte lag.

16. Katalysatorinnretning beregnet for plasering mellom forgasseren og motorinntaket i en forbrenningsmotor som benytter flytende ■brennstoff av fordampningstypen, karakterisert ved at den innbefatter et par avstandsplaserte porøse elementer av ulike katalytiske metaller, og med en pakning som holder elementene i avstand fra hverandre og i avstand fra forgasseren og fra motorinntaket, idet pakningen inneholder- en elektrolytt i den elektriske bane mellom elementene og mellom hvert•element og jord.

17. Katalysatorinnretning ifølge krav 16, karakterisert ved at elektrolytten_tilveiebringer anioner.

18. Katalysatorinnretning ifølge krav 17, karakterisert ved at anionene er hydroksylanioner.

19. Katalysatorinnretning ifølge krav 18, karakterisert ved . at elektrolytten er en organisk .væske.

20. Katalysatorinnretning ifølge krav 19, karakterisert ved at elektrolytten har et kokepunkt på minst 250°C.

21. Katalysatorinnretning ifølge krav 20, karakterisert ved at elektrolytten er en alkohol.

22. Katalysatorinnretning ifølge krav 21, karakterisert ved at alkoholen er polyhydrisk.

23. Katalysatorinnretning. ifølge krav 20, karakterisert ved at elektrolytten er en polyol.

24. Katalysatorinnretning ifølge krav 19, karakterisert ved at elektrolytten er glycerin.

25. Katalysatorinnretning ifølge krav 16,. karakterisert ved at pakningen innbefatter øvre og nedre dekklag med en lav varmeledningskoeffisient.

26. Katalysatorinnretning ifølge krav 25, karakterisert ved at dekklagene er motstandsdyktige mot varme.

27., Katalysatorinnretning ifølge krav 25, karakterisert ved at dekklagene er hovedsakelig ugjennomtrengelige for elektrolytten.

28. Katalysatorinnretning ifølge krav 27, karakterisert ved at dekklagene-har en meget høy motstand og at det er anordnet organer som' bevirker en elektrisk skjønt ing. av de nevnte lag.

29. Katalysatorinnretning ifølge krav 16, karakterisert ved at pakningen innbefatter et øvre og et nedre dekklag med høy motstand og lav varmeledningskoeffisient, og at det mellom dekklagene er anordnet minst tre mellomlag, hvilke lag er lagt på hverandre •og har minst en gjennomgående åpning som bestemmes av de avstandsplasserte porøse elementer, idet et mellomlag er anordnet mellom ■ et.dekklag Og kantsonen til et porøst element, minst.et mellomlag er anordnet mellom kantsonene på de porøse elementer, og et mellomlag er anordnet mellom kantsonen til det andre porøse element og det andre dekklag, idet 'det forefinnes anordninger for elektrisk skjønting av hvert av dekklagene, og mellomlagene er impregnert med elektrolytt for å tilveiebringe en.motstand mellom elementene og mellom hvert element og jord i størrelsesordenen 1 x 10^ til 50 x 10^ ohm.

30. Katalysatorinnretning ifølge krav 29, karakterisert ved at det forefinnes minst fire mellomlag, idet minst to av disse mellomlag er anordnet mellom kantsonene til de porøse elementer.

31. Katalysatorinnretning ifølge krav 29, karakterisert ved at motstanden som tilveiebringes av mellomlagene er mellom 3 x 10 og 8 x 10 ohm.

32. Firtaktmotor med forgasser, brennstoff/luftinntak og med en innretning ifølge krav 1 mellom forgasserutløpet og brennstoff/luftinntaket .

33» Firtaktforbrenningsmotor med en forgasser, et brennstoff/ luftinntak og en innretning ifølge krav 16 mellom forgasserutløpet og brennstoff/luftinntaket.

34. Totaktforbrenningsmotor med en forgasser, et brennstoff/ luftinntak og en innretning ifølge krav 1 mellom forgasserutløpet og brennstoff/luftinntaket.

35. Totaktforbrenningsmotor med en forgasser, et brennstoff/ luftinntak og en innretning ifølge krav 16 mellom forgasserutløpet og brennstoff/luftinntaket.