SE442761B

SE442761B - SET AND DEVICE FOR A COMBUSTION ENGINE TO PROVIDE A COMBUSTION ENGINE FOR A COMBUSTION PROCESSING LIQUID MEDIUM

Info

Publication number: SE442761B
Application number: SE8103727A
Authority: SE
Inventors: Ove Wellfelt
Original assignee: Ove Wellfelt
Priority date: 1981-06-15
Filing date: 1981-06-15
Publication date: 1986-01-27
Also published as: WO1982004463A1; EP0081546A1; AU8581182A; AU570618B2; SE8103727L

Description

25 30 ss 40 8103727-7 fåtal, förhållandevis stora bubblor per volymenhet vätska, dels därigenom att efterföljande strypställen, dels vid baffeln, dels i strypmunstycket i förbränningsmotorns insugningsledning, ver- kar hämmande på vidaretransporten av de i luften suspenderade vätskedropparna och kan medföra sammanslagning till stora drop- par. Även om en i viss mån ökad förbränningseffekt med renare avgaser som följd erhållits med de kända anordningarna, har ingen av dem visat sig motsvara ställda krav och förväntningar. 25 30 ss 40 8103727-7 few, relatively large bubbles per unit volume of liquid, partly in that subsequent throttling points, partly at the baffle, partly in the throttling nozzle in the internal combustion engine's intake line, have an inhibitory effect on the further transport of the liquid suspensions and airborne suspensions large drops. Although a somewhat increased combustion effect with cleaner exhaust gases has been obtained as a result with the known devices, none of them has been found to correspond to set requirements and expectations.

Föreliggande uppfinning har till ändamål att anvisa ett sätt och en anordning, varigenom nackdelarna med tidigare till- lämpad metodik och tidigare använda anordningar undvikes eller minskas, och som genom enkla åtgärder och medel möjliggör sus- pension av mycket stora mängder mikrodroppar i den för tillför- sel i förbränningsmotorns insugningsledning avsedda luften, samt en av hinder väsentligen ohämmad vidaretransport av luft/vätske- kompositionen in i förbränningsmotorns insugningsledning för uppnående av optimal förbränningsbefrämjande verkan.The object of the present invention is to provide a method and a device, whereby the disadvantages of previously applied methodology and previously used devices are avoided or reduced, and which by simple measures and means enable the suspension of very large amounts of microdroplets in the device for delivery. the air intended for the combustion engine's intake line, as well as a substantially unimpeded transport of the air / liquid composition into the internal combustion engine's intake line for achieving optimal combustion-promoting effect.

Ovan angivna ändamål uppnås genom ett sätt och en anord- ning i enlighet med efterföljande patentkrav.The above objects are achieved by a method and a device in accordance with the appended claims.

Uppfinningen beskrives i det följande i anslutning till ett på bifogade ritning illustrerat utföringsexempel.The invention is described in the following in connection with an exemplary embodiment illustrated in the accompanying drawing.

Ritningsfiguren visar schematiskt ett snitt genom en an- ordning för utövning av sättet enligt uppfinningen.The drawing figure schematically shows a section through a device for practicing the method according to the invention.

Vid sättet enligt uppfinningen utnyttjas på i och för sig känt sätt undertrycket på insugningssidan av en förbrännings- motor för att i insugningsledningen tillföra ett förbränningen befrämjande vätskeformigt medium. Under inverkan av undertrycket suges sålunda luft från omgivningen in i en behållare, som in- nehåller ifrågavarande vätskeformiga medium och fördelas i vätskan medelst en spridare, varvid de bildade luftbubblorna upptar vätskedroppar, som suspenderade i luft insuges i för- bränningsmotorns insugningsledning och blandas med bränsleluften eller bränsle/luftblandningen och tillföres förbränningsrummet för att gynnsamt påverka förbränningen. Som ovan nämnts är det önskvärt att den förbränningen befrämjande vätskan tillföres in- -sugningsledningen och förbränningsrummet i så finfördelat till- stånd som möjligt för att i mesta möjliga grad medverka till en effektiv förbränning. Det är därvid också önskvärt att den fin- fördelade vätskan tillföres i en hög koncentration, så att det tillförda, förbränningen befrämjande mediet, får en så stor l0 15 20 25 30 35 40 8103727-7 verksam total reaktionsyta som möjligt.In the method according to the invention, the negative pressure on the intake side of an internal combustion engine is used in a manner known per se for supplying a combustion-promoting liquid medium in the intake line. Under the influence of the negative pressure, air from the environment is thus sucked into a container which contains the liquid medium in question and distributed in the liquid by means of a diffuser, the air bubbles formed absorbing liquid droplets which are sucked into air into the internal combustion engine and the suction line of the combustion engine or the fuel / air mixture and is added to the combustion chamber to have a favorable effect on the combustion. As mentioned above, it is desirable that the combustion-promoting liquid be supplied to the suction line and the combustion chamber in as finely divided condition as possible in order to contribute as much as possible to an efficient combustion. It is then also desirable that the finely divided liquid is supplied in a high concentration, so that the supplied, the combustion-promoting medium, has as large an effective total reaction surface as possible.

Vid sättet enligt uppfinningen uppdelas den i vätskan tillförda luften före avgivning i vätskan i ett mycket stort antal fina luftstrålar, som vid utträdet i vätskan bildar en mängd mikrobubblor. Luften strypes före inträdet i spridaren i en strypkanal och bibringas därigenom en hög hastighet. Det- ta har visat sig medföra en ökning av den hastighet varmed mikrobubblor bildas och avgives i och igenom det vätskeformiga mediet. Vid mikrobubblornas utträde ur vätskan medryckes vät- skedroppar i mikroformat, som suspenderas i luften och med denna suges vidare in i förbränningsmotorns insugningsledning.In the method according to the invention, the air supplied to the liquid before discharge into the liquid is divided into a very large number of fine air jets, which upon exit into the liquid form a number of microbubbles. The air is throttled before entering the diffuser in a throttle channel and thereby is imparted at a high speed. This has been shown to increase the rate at which microbubbles form and are released into and through the liquid medium. When the microbubbles exit the liquid, liquid droplets in microformate are entrained, which are suspended in the air and with this are further sucked into the intake line of the internal combustion engine.

Graden av strypning av luften före dess inträde i spridaren anpassas från fall till fall i beroende av omständigheterna i det enskilda fallet, t ex typ av motor, motorns storlek, typ av förgasare eller bränsleinsprutningssystem, typ av bränsle m fl parametrar, Detta kan åstadkommas genom att välja storlek pâ strypmunstycket från fall till fall, eller också kan stryp- ningen vara stegvis eller steglöst reglerbar. Koncentrationen ”av mikrodroppar i luft/vätskemedie-suspensionen beror vidare av storleken av den vätskevolym, i vilken spridaren verkar.The degree of throttling of the air before it enters the injector is adjusted from case to case depending on the circumstances of the individual case, eg type of engine, engine size, type of carburetor or fuel injection system, type of fuel, etc. parameters. This can be achieved by to choose the size of the throttling nozzle from case to case, or the throttling can be stepwise or steplessly adjustable. The "concentration" of microdroplets in the air / liquid medium suspension further depends on the size of the volume of liquid in which the diffuser operates.

Enligt uppfinningen avgränsas en viss del av vätskebehållaren medelst en vägg i behållaren, så att alstringen av bubblor liksom utsugningen av luft/vätskedroppssuspensionen åstadkom- mes i den avgränsade behällarevolymen. Även denna avgränsning kan göras stevis eller steglöst reglerbar. Sättet enligt upp- finningen möjliggör sålunda en noggrann styrning från fall till fall av såväl mängden som koncentrationen av i mikro- droppform finfördelat, förbränningen begrämjande vätskefor- migt medium i insugningsröret till förbränningsmotorn.According to the invention, a certain part of the liquid container is delimited by means of a wall in the container, so that the generation of bubbles as well as the extraction of the air / liquid drop suspension is effected in the delimited container volume. This delimitation can also be made stepwise or steplessly adjustable. The method according to the invention thus enables an accurate control from case to case of both the amount and the concentration of finely divided, in combustion form, the combustion liquid medium in the intake pipe to the internal combustion engine.

Genom sättet enligt uppfinningen uppnås ett förbättrat utnyttjande av primärbränslet oavsett om detta utgöres av bensin, dieselolja eller tjockare eldningsoljor. Till följd av den effektivisering av förbränningen som erhålles uppnås förutom en bränslebesparing också en avgasrening samt en för- höjning av motoreffekten.The method according to the invention achieves an improved utilization of the primary fuel, regardless of whether it consists of petrol, diesel oil or thicker fuel oils. As a result of the more efficient combustion obtained, in addition to fuel savings, exhaust gas purification and an increase in engine power are also achieved.

Figuren illustrerar schematiskt en anordning för utöv- ning av sättet enligt uppfinningen. Anordningen består av en sluten vätskebehållare l för den förbränningen befrämjande vätskan 2. 8103727-7 in 15 20 25 30 35 40 Vätskan pâfylles i behållaren genom en i behâllarens övre be- gränsningsvägg anordnad påfyllningsstuts 3 för påfyllning av vätskan i behållaren upp till en förutbestämd vätskenivå. Påfyll- ningsstutsen 3 tillslutes medelst ett lock 4. I behâllarens ned- re del nära,dess botten är anordnad en spridare 5, som medelst en röranslutning 6 sträcker sig inne i behållaren UDP ﬂenﬂm behållarens övre vägg och där står i förbindelse med den behål- laren omgivande luften. Spridaren 5 består av en spridarkropp av ett poröst material, vars porer bildar över spridarkroppen tätt fördelade, fina luftkanaler i stor mängd,så att luft som insuges via ledningen 6 fördelas i spridaren och avgives i väts- kan i behållaren i form av fina luftstrâlar som vid utträdet i vätskan bildar en stor mängd mikrobubblor. I behâllarens övre vägg mynnar också en röranslutning 7, vars andra ände mynnar i insugningsledningen 8 till en i figuren icke visad förbrännings- motor. Rörledningen 7, som kan utgöras av en fast rörledning el- ler av en slang, har längs hela sin sträckning en jämn tvär- snittsform utan strypningar eller andra hinder för den fria strömningen av luft/vätskesuspension genom ledningen. Det ovan- för den övre väggen i behållaren 1 mynnande insugningsröret 6 till spridaren 5 är vid sin fria ände försedd med en strypning i form av en strypbricka 9 med ett i strypbrickan uppborrat hål 10. På rörets 6 fria ände är dessutom anordnat ett luftfilter li med ett lågt strömningsmotstánd. Behållaren liksom röran- slutningar och andra utrustningsdetaljer är utförda i ett mate- rial, som är motståndskraftågt mot den vätska som förvaras i behållaren. Behållaren jämte anslutningsdetaljer är därför ut- förda i t ex rostfritt stål. Behållaren 1 är vidare försedd med ett i figuren icke visat nivårör samt med erforderliga infäst- ningsanordningar för infästning av behållaren på lämplig plats i närheten av förbränningsmotorns Under inverkan av undertrycket i insugningsledningen 8 till förbränningsmotorn suges luft in genom luftfiltret ii, stryp- brickan 10 och röret 6 till spridaren 5. Från spridaren 5 avges den insugna luften i form av fina luftstrâlar till den sprida- ren 5 omgivande vätskan, vilket resulterar i avgivning i väts- kan av ett stort antal mikrobubblor som strömmar upp mot vätske- ytan i behållaren och vid utträde därur rycker med sig vätske- droppar i mikroformat, som suspenderas i luften och genom led- ningen 7 transporteras vidare och avgives i insugningsledningen 10 15 20 25 30 35 40 5 8103727-7 8, där den blandas med bränsleluften eller bränsle/luftbland- ningen. Genom strypningen i strypbrickan 10 bibringas den insug- na luften en hög hastighet.Åven om en viss minskning av hastig- heten erhålles vid vidaretransporten i röret 6 fram till sprida- ren 5 har luften fortfarande en hög hastighet vid inträde i denna.The figure schematically illustrates a device for practicing the method according to the invention. The device consists of a closed liquid container 1 for the combustion-promoting liquid 2. The liquid is filled into the container by means of a filling nozzle 3 arranged in the upper limiting wall of the container for filling the liquid in the container up to a pre-liquid. . The filling nozzle 3 is closed by means of a lid 4. In the lower part of the container close, its bottom is arranged a spreader 5, which by means of a pipe connection 6 extends inside the container UDP ﬂ to the upper wall of the container and there communicates with the container. the surrounding air. The diffuser 5 consists of a diffuser body of a porous material, the pores of which form over the diffuser body densely distributed, fine air channels in large quantity, so that air sucked in via the line 6 is distributed in the diffuser and discharged into the liquid in the container in the form of fine air jets. upon exit in the liquid forms a large amount of microbubbles. A pipe connection 7 also opens into the upper wall of the container, the other end of which opens into the intake line 8 to an internal combustion engine (not shown in the figure). The pipeline 7, which may consist of a fixed pipeline or of a hose, has an even cross-sectional shape along its entire length without throttling or other obstacles to the free flow of air / liquid suspension through the pipeline. The suction pipe 6 to the diffuser 5 opening above the upper wall of the container 1 is provided at its free end with a choke in the form of a choke tray 9 with a hole 10 drilled in the choke tray. An air filter li is also arranged on the free end of the tube 6. with a low flow resistance. The container as well as pipe connections and other equipment parts are made of a material that is resistant to the liquid stored in the container. The container and connection details are therefore made of, for example, stainless steel. The container 1 is further provided with a level pipe (not shown in the figure) and with the necessary fastening devices for fastening the container in a suitable place near the internal combustion engine. Under the influence of the negative pressure in the intake line 8 to the internal combustion engine, air is sucked in through the air filter tube 6 to the diffuser 5. From the diffuser 5, the sucked-in air in the form of fine air jets is delivered to the liquid surrounding the diffuser 5, which results in the release in the liquid of a large number of microbubbles which flow up towards the liquid surface in the container and on exiting it, liquid droplets in microformate are entrained, which are suspended in the air and transported through the line 7 and discharged into the intake line 10 15 20 25 30 35 40 5 8103727-7 8, where it is mixed with the fuel air or fuel / air mixture - ningen. Through the throttling in the throttling washer 10, the intake air is imparted at a high speed. Although a certain reduction of the speed is obtained during the onward transport in the tube 6 up to the spreader 5, the air still has a high speed when entering it.

Som tidigare omnämnts har detta visat sig medföra en ökning av den mängd mikrobubblor, som per tidsenhet avgives i vätskan i behållaren, vilket i sin turïmedför en ökning av koncentrationen av mikrodroppar i den bildade luft/vätskesuspensiönen. Stryp- brickan l0 är utbytbar för att möjliggöra isättning av stryp- brickor med olika grad av strypning beroende på behoven i det enskilda fallet. Alternativt kan strypbrickan 9 ersättas av ett stegvis eller steglöst variabelt inställbart strypmunstycke, vil- ket på ett enkelt sätt möjliggör en injustering av strypningen till ett lämpligt värde.As previously mentioned, this has been found to lead to an increase in the amount of microbubbles emitted per unit time in the liquid in the container, which in turn leads to an increase in the concentration of microdroplets in the air / liquid suspension formed. The throttle tray 10 is replaceable to enable the insertion of throttle washers with different degrees of throttling depending on the needs of the individual case. Alternatively, the throttle washer 9 can be replaced by a stepwise or steplessly variable adjustable throttle nozzle, which in a simple manner enables an adjustment of the throttle to a suitable value.

Vid den i figuren visade anordningen enligt uppfinningen har den volym i behållaren i vilken alstringen av mikrobubblorna äger rum begränsats medelst en i behållaren insatt vertikal be- gränsningsvägg.l2, som upptill och nedtill fmsettsnæd öpmﬁnqar13. 14 så att behâllarens lmedelst väggen avskilda delar kommunicerar med varandra för fri strömning av vätska mellan delarna. Som framgår av figuren mynnar ledningen 7 i behállarens 1 övre vägg i den del av behållaren i vilken alstringen av mikrobubblor sker under det att pâfyllningsstutsen 3 anordnats i behållarens 1 öv- re vägg över den del av behållaren, som medelst väggen 12 av- gränsats från den del av behållaren i vilken alstringen av mikro- bubblor äger rum. Vid alstring av en oförändrad mängd mikrobubb- lor i den avgränsade vätskevolymen erhålles en ökad koncentra- tion av mikrodroppar i den via ledningen 7 från behållaren utsug- na luft/vätskesuspensionen. Genom att göra väggen förskjutbar inne i behållaren kan man variera den för alstring av mikrobubb- lor tillgängliga volymen vätska och sålunda på detta sätt möjlig- göra en styrning av koncentrationen mikrodroppëf l den från be' hållaren utsugna luft/vätskesuspensionen.In the device according to the invention shown in the figure, the volume in the container in which the generation of the microbubbles takes place has been limited by means of a vertical limiting wall 12 inserted in the container, which is open at the top and bottom to open up. 14 so that the parts of the container separated by the wall communicate with each other for free flow of liquid between the parts. As can be seen from the figure, the conduit 7 in the upper wall of the container 1 opens into the part of the container in which the production of microbubbles takes place while the filling nozzle 3 is arranged in the upper wall of the container 1 over the part of the container which is delimited by the wall 12. the part of the container in which the generation of microbubbles takes place. When generating an unchanged amount of microbubbles in the delimited liquid volume, an increased concentration of microdroplets is obtained in the air / liquid suspension sucked out of the container via the line 7. By making the wall slidable inside the container, the volume of liquid available for generating microbubbles can be varied and thus in this way enable a control of the concentration of microdroplet in the air / liquid suspension extracted from the container.

Den i anordningarna enligt uppfinningen använda spridaren 5 är, som nämnts, av ett utförande, som åstadkommer en finför- delning av luften i en mängd tätt fördelade fina luftstrålar.The diffuser 5 used in the devices according to the invention is, as mentioned, of a design which provides a fine atomization of the air in a number of densely distributed fine air jets.

För att åstadkomma detta utföres spridaren lämpligen av ett po- röst material, t ex hopsintrade metallpartiklar eller keramiskt 10 15 20 25 30 35 40 a1os727~7 " g 6 sintergods. Som material i spridaren 5 kan sålunda användas metalliska eller keramiska mikrofilter av det slag som kommer till användning vid reningsfilter eller vid t ex avgasrenare.To achieve this, the spreader is suitably made of a porous material, for example sintered metal particles or ceramic sintered goods. As material in the spreader 5, metallic or ceramic microfilters of this kind can thus be used. which is used in purification filters or in eg exhaust purifiers.

Uppfinningen, som ovan beskrivits i anslutning till det i figuren illustrerade utföringsexemplet, är icke begränsad därtill utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.The invention, as described above in connection with the exemplary embodiment illustrated in the figure, is not limited thereto but can be varied within the scope of the appended claims.

Eftersom det är fördelaktigt-att anordna strypningen så nära spridaren 5 som möjligt för att hastigheten på den i spridaren inträdande luften skall vara_maximal, kan strypbrickan naturligt- vis anordnas i röret 6 närmare spridaren 5. Detta medför emel- lertid vissa praktiska olägenheter vid byte av spridarmunstycke.Since it is advantageous to arrange the throttling as close to the diffuser 5 as possible so that the speed of the air entering the diffuser is maximum, the throttling washer can of course be arranged in the pipe 6 closer to the diffuser 5. However, this entails certain practical inconveniences when changing spreader nozzle.

I de illustrerade utföringsexemplen visas en behållare försedd med endast en spridarenhet för alstring av mikrobubblor. Själv- fallet kan behållaren vara försedd med flera spriuarenheter, varvid antalet blir beroende av mängden vätska i behållaren som skall finfördelas och avgå från behållaren i en luftsuspension.In the illustrated embodiments, a container is provided provided with only a spreader unit for generating microbubbles. Of course, the container can be provided with several spray units, the number depending on the amount of liquid in the container to be atomized and depart from the container in an air suspension.

Claims

10 15 20 25 30 35 40 7 8103727-7 PATENT CLAIMS

1. 1. In the intake line (8) of an internal combustion engine, supply a liquid, combustion-promoting medium (2) using the negative pressure generated by the engine on the intake side of the engine to cause air from the environment to pass through a container (1) with said liquid medium via at least one diffuser (5) immersed in the container (1), the air in the diffuser (5) being divided into a large number of fine air jets, which are emitted from the diffuser (5) in the form of microbubbles in large quantity, thereby receiving the combustion-promoting medium (2) in the atomized state to form an air suspension of the medium, which under the influence of said negative pressure is sucked into the intake line (8) of the internal combustion engine, characterized in that said diffuser (5) is brought emitting said air bubbles in a volume of liquid otherwise separated from the container liquid, the air suspension formed by the medium being sucked into the internal combustion engine from the space above said then separated liquid volume in the container (l).

Device for supplying in the intake line (8) to an internal combustion engine under the influence of the negative pressure generated by the engine a liquid, combustion-promoting medium (2), comprising a closed container (1) for the liquid medium (2) , at least one diffuser (5) arranged in the lower part of the container (1), which by means of a connection (6) communicates with the air surrounding the container (1), and one in the upper part of the container, above the intended liquid level in the container opening line (7), the other end of which opens into the intake pipe (8) of an internal combustion engine, characterized by a delimiting wall (l2) inserted in the container (1), which from the container volume otherwise delimits a volume in which the diffuser (5) is located for generating microbubbles in the delimited liquid volume, wherein the connecting line (7) to the intake line (8) of the internal combustion engine opens into the part of the container delimited for generating bubbles, and that in delimiting wall a (12) are arranged holes (13, 14) through which the volumes of liquid on either side of the boundary wall (12) communicate with each other.

Device according to claim 2, characterized in that the delimiting wall (l2) is displaceably arranged so as to dispose of the liquid volume delimited by the means for regulating the medically delimited wall (12).