NO880401L - Anordning ved forbrenningsmotor. - Google Patents

Abstract

Anordning ved forbrennlngsmotor omfattende en kanal (5) som er ført Inn 1 syllnderrommet (3) og forsynt med en tllbakeslagsventll ( 9), beregnet for tilførsel av en liten luftkvantltet. under forbrennlngsslaget. Kanalen (5)tår 1 fri forbindelse med atmosfaren og den ender. 1 syllnderrommet (3) nxr tennlngsstedet (7), slik at kanalens (5) munning under hele forbrennlngsperloden blir beliggende bak forbrenningens flammefront (10).

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved forbrennlngsmotor, omfattende en kanal som er ført inn i syllnderrommet og er forsynt med en tllbakeslagsventll, beregnet for tilførsel av en liten luftkvantltet under forbrenningsslaget.

Det er alminnelig anerkjent at forbrenningsmotorer, f.eks. av den type som benyttes til motorkjøretøyer, har meget dårlig varmevirkningsgrad, og det som er enda mer problematisk i et moderne samfunn er at slike motorer er meget forurensende, særlig når de arbeider på lave turtall, f.eks. på tomgang og med lav hastighet, slik som i bytrafikk. Ved vanlig tom-gangshastighet vil avgassen til en vanlig bilmotor inneholde opptil 5% CO, 300 ppm hydrokarboner og 50 - 450 ppm N0X. Fra svensk patent nr. 428.714 er det kjent å tilføre syllnderrommet på en forbrennlngsmotor en ekstra luftkvantltet i form av trykkluft under forbrenningsslaget.

Teorien bak dette er at det i en forbrennlngsmotor etter at luft/brenselgassen er antent dannes en flammefront som med stor hastighet beveger seg fra antennelsespunktet, dvs. at flammefronten i første omgang sprer seg over hele sylindertverrsnittet og deretter beveger seg med meget stor hastighet mot stempeltoppen. Foran flammefronten bygges opp et meget høyt trykk som vil presse stempelet bort fra sylindertoppen. Bak flammefronten vil det vesentlige av bestanddelene i luft/brenselblandingen brenne opp, og det dannes derved et meget kraftig undertrykk bak flammefronten. Luft med lavt trykk vil derved kunne føres inn i dette undertrykksområdet bak flammefronten.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å utnytte ovennevnte fenomen slik at det ved hjelp av meget enkle og billige midler oppnås en betydelig forbedring av en forbrennlngsmotor, både når det gjelder økonomi og forurensning. Dette oppnås ved en anordning som erkarakterisert vedat kanalen står i fri forbindelse med atmosfæren, og at den ender i syllnderrommet nær tenningsstedet, slik at kanalens munning under hele forbrenningsperloden blir beliggende bak forbrenningens flammefront.

Ifølge en praktisk utførelsesform for oppfinnelsen er kanalen anordnet i topplokket og ender nær tennpluggens elektroder.

Ifølge en annen utførelsesform, særlig til bruk ved eksisterende motorer er kanalen på i og for seg kjent måte anordnet i tennpluggen på en Otto-motor eller i brenseldysen på en dieselmotor.

Ifølge en videreutvikling for oppfinnelsen er tilbakeslagsventilen gitt en slik forsinkelse eller treghet at kanalen i det vesentlige er stengt under innsugningsperloden.

Fordelen ved oppfinnelsen I forhold til den ovenfor beskrevne, kjente teknikk er at oppfinnelsen på en meget enkel måte kan utøves på eksisterende motorer. Den enkleste måten er å sette inn spesielle tennplugger i f.eks. en vanlig bilmotor, der det i tennpluggen er anordnet en egen luftkanal. På nye motorer kan det være anordnet en kanal i selve topplokket. Til kanalen kan det være knyttet en luftslange som er ført til et luftf ilter. Dette vil være en meget billig og enkel ombygging.

Det som oppnås ved oppfinnelsen er at innholdet av forurensende stoffer i avgassen nedsettes drastisk. CO-innholdet nedsettes med ca. 70% i forhold til en motor uten anordningen ifølge oppfinnelsen. Innholdet HC, dvs. frie hydrokarboner, nedsettes med ca. 4% og N0X, dvs. nitrøse gasser nedsettes med ca. 79é.

Årsaken til dette er følgende. Når luft/brenselblandingen i en vanlig bensindrevet motor er komprimert, dvs. når stempelet er ved toppen av sylinderen, antennes gassen ved hjelp av gnisten i tennpluggen og en flammefront spres over hele sylindertverrsnittet. Etter hvert som flammefronten

raser nedover i sylinderen dannes det omtalte undertrykksområdet bak flammefronten. Det kraftige vakuum vil suge inn en luftkvantltet gjennom kanalen ifølge oppfinnelsen og vakuumet fylles med frisk luft. Etter hvert som flammefronten beveger seg nedover i sylinderen vil det oppstå et visst underskudd på oksygen. Veiven til vedkommende sylinder vil da stå i den gunstigste stilling for overføring av kraft, dvs. den står omtrent på det punkt der det er maksimal momentarm. Ved at det tilføres oksygen på baksiden av flammefronten vil denne få ny næring, og trykket i sylinderen vil opprettholdes, slik at hastigheten på flammefronten opprettholdes. Dette bevirker altså en øking av motorens effekt. Ved at det tilføres ekstra oksygen vil andelen CO forbrenne til CO2. Årsaken til at innholdet av frie hydrokarboner i avgassen reduseres, er at det i en vanlig bensinmotor, uten anordningen ifølge oppfinnelsen, vil trenge små mengder uforbrente hydrokarbonpartikler gjennom flammefronten og inn i undertrykksområdet. Den store trykkforskjell på begge sider av flammefronten vil således greie å transportere partikler gjennom flammefronten. Årsaken til at man får en reduksjon av N0Xer sannsynligvis at temperaturen i motoren senkes noen grader. Årsaken til dannelse av N0Xer nemlig de høye temperaturene i en forbrennlngsmotor. Ved at det tilføres ekstra luft under forbrenningsslaget vil således motoren arbeide med noe lavere temperatur.

Oppfinnelsen skal I det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, som skjematisk viser to utførelser for anordningen ifølge oppfinnelsen.

Figur 1 viser skjematisk et snitt gjennom en bensinmotor med en anordning ifølge oppfinnelsen,

figur 2 viser likeledes skjematisk et snitt gjennom den øvre delen av sylinderen i en forbrennlngsmotor med en andre ut-førelsesform for en anordning ifølge oppfinnelsen.

Figur 3 viser en noe endret utførelsesform i forhold til figur 1.

I figur 1 er det vist et snitt gjennom toppen på en motor-sylinder 1 som er forsynt med en tennplugg 2, en sylinder 3 med et frem- og tilbakegående stempel 4. Gjennom motortoppen 1 er det anordnet en kanal i form av et rør 5, hvis munning 6 ender inne i sylinderen 3 i nærheten av tennpluggens 2 elektroder 7. Til røret 5 er det tilsluttet en luftslange 8 som f.eks. kan være knyttet til motorens vanlige luftfilter. I røret 5 er det anordnet en tllbakeslagsventll 9. Når stempelet har utført kompresjonsslaget og er ved toppen av sin bane, vil en gnist mellom elektrodene 7 på tennpluggen 2 antenne luft/brenselblandingen i syllnderrommet. Det vil derved danne seg en flammefront 10 som straks sprer seg over hele sylindertverrsnittet og raser med stor hastighet nedover i sylinderen og presser stempelet 4 foran seg. På forsiden av flammefronten 10 vil det danne seg et overtrykksområde 11 og på baksiden et undertrykksområde 12. Den sjokkartede opp-byggingen av undertrykksområdet 12 vil øyeblikkelig åpne tilbakeslagsventilen 9 og luft vil strømme inn gjennom røret 5 og inn i undertrykksområdet. På den annen side vil det være en viss treghet i tilbakeslagsventilen 9, slik at man unngår at luft under innsugningen av luft/brenselblandingen suger inn falsk luft som vil kunne fortynne blandingen omkring tennstedet.

I figur 2 er det anordnet en spesiell tennplugg 13 der det sentralt i pluggen er anordnet et rør 14 for en luftkanal 15 som munner ut i åpninger 16. Denne anordningen vil virke på samme måte som anordningen beskrevet i forbindelse med figur 1 på tegningen. Anordningen av røret 14 med kanalen 15 i en tennplugg bevirker at det vil være svært enkelt å bygge om en eksisterende motor.

I figur 3 er det vist en utførelsesform med to kanaler, der kuleventilen ikke har returfjær, men samvirker ved en skive med passasjer for luften. I stedet for kuleventil kan det benyttes f.eks. en membranventil.

Claims (4)

1. Anordning ved forbrennlngsmotor omfattende en kanal (5) som er ført inn i syllnderrommet (3), beregnet for tilførsel av en liten luftkvantltet under forbrenningsslaget, karakterisert ved at kanalen (5) står i fri forbindelse med atmosfæren, og at den ender i syllnderrommet (3) nær tenningsstedet (7), slik at kanalens (5) munning under hele forbrenningsperioden blir beliggende bak forbrenningens flammefront (10).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at tilbakeslagsventilen (9) har en slik forsinkelse eller treghet at kanalen er i det vesentlige stengt under innsugningsperloden.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at kanalen er anordnet i motortoppen (1).

4 . Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kanalen på i og for seg kjent måte er anordnet i tennpluggen på en Otto-motor eller i brenseldysen på en dieselmotor .