SE462810B - Saett att foerbaettra foerbraenningen i foerbraenningsmotorer - Google Patents

Description

462 810 2 förbättrad förbränning och därmed minskat utsläpp av skad- liga avgaser i samband med förbränningsmotorer och på så sätt att sot och kväveoxider minskas både från motorn och eventuell katalysator, och detta även hos en dieselmotor.

Detta har lösts genom att sagda vätskeblandning insprutas så att en del av vätskeblandningen passerar ut genom avgasven- tilen i samband med att motorn går från utblásnings- till insugningsfas, varvid àstadkommes en förbättrad efterför- bränning i avgasröret och eventuell katalytisk utrustning.

Beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer i det följande att närmare beskrivas med hänvisning till ett pà bifogade ritning visat utförings- exempel.

Fig. 1 är ett vertikalt snitt genom ett topplock mitt för en insugningsventil till en dieselmotor.

Fig. 2 är ett snitt enligt linjen II-II i fig. l.

Beskrivning av utföringsexempel I figurerna visas en dieselmotor, varvid 11 betecknar ett topplock, 12 betecknar en inloppskanal till motorcylinderns förbränningsrum 13, medan 14 är en insugningsventil som samverkar med ett ventilsäte 15. Cylinderns avgaskanal betecknas med 16 medan 17 utgör utsugningsventilen. En bränsleinsprutare betecknas med 18. I det visade exemplet sker bränsleinsprutningen i en förkammare 19, där vid kall- start en förvärmning av bränslet sker medelst ett glödstift . Alternativt kan bränsleinsprutningen ske direkt i för- bränningsrummet 13.

Genom inloppskanalen 12 är förd en tillförselledning 21 för en vätskeblandning innehållande peroxid- eller peroxoföre- ning, vatten och eventuellt andra tillsatser som kommer att närmare beskrivas nedan. Tillförselledningen 21 omges med 462 810 3 spel av en andra ledning 22 för ett medium, vilket har ett tryck som avviker från det tryck som råder vid tillförsel- ledningens 21 mynning 23, vilken är belägen i nära anslut- ning till insugningsventilen, men eventuellt i stället kan mynna direkt in i motorns respektive förbränningskammare.

Mediet kan vara gasformigt och utgöras av atmosfärisk luft, i vilket fall ledningen 22 anordnas så att den kommunicerar med atmosfären utanför motorblocket. Mediet kal även utgöras av motorns avgaser, som under tryck pressas genom ledningen 22. Det kan även vara en trycksatt gas, t.ex. en liten mängd luft som avgrenas från ett turboaggregat.

Med en sådan anordning åstadkommes en finfördelning av den tillförda vätskeblandningen. De båda ledningarnas 21 och 22 ändpartier kan utformas på olika sätt, såsom framgår av den svenska patentansökan nr. 8604448-4 (motsvarar PCT/SE87- /00477). Sålunda kan tilloppsledningens 21 mynning 23 vara axiellt förskjuten relativt mediumledningens 22 mynning, antingen belägen framför mediumledningens 22 mynning (fig. 1) eller innanför denna. Vätskan eller vätskedropparna kommer härvid att ryckas med av den förbipasserande media- strömmen.

Alternativt kan ledningen 21 och 22 ha en gemensam utlopps- öppning som har mindre diameter än ledningens 21 öppning 23.

Man kan också efter ledningens 21 öppning ha en förträngd gemensam passage, efter ^vilken är anordnad en utkragad utloppsöppning, för att styra spridningen efter den för- trängda passagen, där en effektiv sammanblandning av vätskan och gasmediet sker.

Om till det ordinarie bränslet skall tillföras ytterligare bränslen, t.ex. etanol, kan detta tillföras via en utanpå tillförselledningen 21, men innanför mediumledningen 22 anordnad ledning. Mängdregleringen av vätskeblandningen sker medelst en doseringsanordning (ej visad). Eftersom vätskan tillförs i. ett i. det närmaste trycklöst tillstånd och i. 462 810 4 vissa fall mycket små mängder, är gasströmmen nödvändig för att rycka med och finfördela vätskan. Naturligtvis kan fler än en tillförselledning 21 med omgivande gasmedialedning 22 vara anordnad för varje cylinder. Ett annat alternativ är att blanda bränslet (t.ex. alkohol) i den tillförda vätske- blandningen.

Vätskeblandningens sammansättning kan variera, men den skall innehålla 0,001-80%. företrädesvis 0,1-35%, peroxid eller peroxoförening, företrädesvis väteperoxid. Den kan även innehålla upp till 5% av en olja med tillsats av en korri- sionshämmare. Resten utgörs av vatten och/eller en alifatisk alkohol med 1-8 kolatomer, företrädesvis etanol. Alkoholen utgör företrädesvis lO-95% av vätskeblandningen.

Viktigt vid tillförsel av peroxider och peroxoföreningar är att långa transportvägar samt höga tryck undviks, då detta lätt åstadkommer ett sönderfall av de instabila föreningar- na.

En annan viktig sak i sammanhanget är att införseln av vätskan i förbränningsrummet 13 skall ske i en brant vinkel, d.v.s. så centralt som möjligt, så att den ej kommer i kontakt med oylinderväggarna 24. Om nämnligen vätskan hamnar på oylinderväggarna 24 är det stor risk, dels att den förlo- rar sina egenskaper, dels att den tränger ned i vevhusoljan och dels att oylinderväggarna tvättas rena med ökat slitage och oljeförbrukning som följd.

Denna placering av insprutningen medför att en del av vätskan sugs med genom överlappet ut i avgasröret 16. Detta är en fördel vid vissa vätskeblandningar, då vissa vätskor förbättrar efterförbränningen i avgasröret, vilket även gäller när det sitter en katalysator i avgasröret. Genom att styra överlappningsperioden mellan inlopps- och utloppsven- tilerna 14 och 17 kan man öka eller minska överföringen av vätskeblandningen ut i avgasröret 16. Vid nykonstruktion 462 810 eller byte av kamaxel kan man bestämma överlappningsperioden för inlopps- och avloppsventilerna 14 och 17, så att man kan t.ex. öka denna.

I inledningen nämndes de problem man har vid användning av katalysatorer på dieselfordon, nämligen sotbildning och bildande av kväveoxider (NOx). Genom att tillföra en peroxid eller peroxoförening på det ovan beskrivna sättet kan dessa problem lösas. Försök har genomförts av Statens Teknologiska Institut i Norge på en dieselmotor Volvo Penta MDl, dels vid drift utan katalysator (försök 1) och dels med katalysator i kombination med tillförsel av en väteperoxidhaltig vätske- blandning (försök 2). Denna innhöll ca 10% av 7%-ig vätepe- roxidlösning och 90% etanol. Andelen diesel var i det senare fallet mycket låg och motorn drevs huvudsakligen med vätske- blandningen.

Följande resultat erhölls: co C02 Hc Nox sot ppm % ppm ppm Bosch Försök 1 2600 8.5 200 1400 4.2 Försök 2 15 10.4 150 400 0.25 Det bör noteras att trots att dieselmotorn arbetar med ett stort luftöverskott och hög förbränningstemperatur har man lyckats reducera NOx-halten. Dieselmotorns verkningsgrad har icke ändrats.

Andelen vätskeblandning i förhållande till det ordinarie bränslet kan variera från några tiondels procent vätske- blandning till att nästan helt ersätta det ordinarie bräns- let med vätskeblandningen. En större del av denna utgörs därvid lämpligen, av alkohol, som då förbränns sonx i en 462 810 6 därvid lämpligen av alkohol, som då förbränns som i. en "otto"-motor, utan sotbildning.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till dieselmoto- rer utan kan även tillämpas vid alla typer av förbrännings- motorer, t.ex. bensinmotorer. fe'-

Claims (4)

1. 462 810 PATENTKRAV 1. Sätt att förbättra förbränningen i förbränningsmotorer för att reducera halten skadliga ämnen i avgaserna, varvid en vätskeblandning innehållande en peroxid eler peoxoförening tillförs förbränningskammaren, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att sagda vätskeblandning insprutas så att en del av vätskeblandningen passerar ut genom avgasventilen (17) i samband med att motorn gàr från utblásnings- till insugningsfas, varvid ástadkommes en förbättrad efterförbränning i avgasröret (16) och eventuell katalytisk utrustning.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att vätskeblandningen tillförs genom en tillförselledning (21) som mynnar i eller nära motorns förbränningskammare (13) och som omges av en ledning (22) för ett medium, vars tryck avviker från de tryck som råder kring tillförselledningens (21) utloppsöppning, varvid en medryckning och finfördelning av den tillförda vätskeblandningen sker.

3. Sätt enligt patentkrav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att vätskeblandningen finfördela och styrs att fördelas både i motorns förbränningskammare och till området för utloppsventilen (17) som tack vare överlappningsperioden är öppen åtminstone en del av insugningsfasen.

4. k ä att 462 810 Sätt enligt något eller några av föregående patentkrav, n n e t e c k n a d d ä r a v, vätskeblandningen innehåller minst 0.001 % peroxid eller peroxoförening. k ä att 6. k ä att Sätt enligt patentkrav 3, n n e t e c k n a d d ä r a v, den innehåller 0.1-35 % peroxid eller peroxoförening. Sätt enligt patentkrav 4 eller 5, n n e t e c k n a d d ä r a v, vätskeblandningen innehåller upp till 99 % av en alifatisk alkohol med l-8 kolatomer. 7. k ä att 8. k ä att 9. k ä att Sätt enligt patentkrav 6, n n e t e c k n a d d ä r a v, den innehåller 10-95 % alkohol. Sätt enligt patentkrav 6-7, n n e t e c k n a d d ä r a v, alkoholen utgörs av etanol. Sätt enligt något eler några av föregående patentkrav, n n e t e c k n a d d ä r a v, det ordinarie bränslet helt eller delvis ersätts med vätskeblandningen. ._--... ,- , , . . _ . f ._ ._ ..- -. --.....,.-J,-v-.-.»_--~----,- -ve-wf-f-f ' I: CD -..a CD 10. Sätt enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att en väsentlig del vätskeblandningen utgörs av en alkohol, företrädesvis etanol.