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Dokumentenidentifikation DE19643394A1 30.04.1998
Titel Antidetonationsverdampfungsbeschleuniger
Anmelder Unrau, Alexander, 33397 Rietberg, DE
Erfinder Unrau, Alexander, 33397 Rietberg, DE
DE-Anmeldedatum 21.10.1996
DE-Aktenzeichen 19643394
Offenlegungstag 30.04.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.04.1998
IPC-Hauptklasse F02M 19/00
Zusammenfassung Vergrößerung der Verdampfbarkeit von Benzin während der Vorbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches durch den Vergaser mittels Wärmeenergieübertragung an das Benzin ohne Vergrößerung des Benzinverbrauchs. Vergaser, in denen die Zerstäubung des Benzins durch die Luft erfolgt, bilden ein Luft-Benzintropfen-Gemisch. Bei hohen Umdrehungen des Motors ist die Zeit für die Verdampfung der Benzintropfen nicht ausreichend.
In der Kammer (3) läuft ein zusätzlicher Vorgang des Wärmeaustauschs zwischen dem Benzin und der erwärmten Luft ab. In der Zerstäubungskammer (4), im Kanal (9), der Kammer für vorläufige Gemischbildung (3) und in der Heiznische (11) findet eine Entladung statt. Der Kammer (3) wird erwärmte Luft über die kalibrierte Öffnung (6) aus (11) zugeführt und Benzin über die kalibrierte Öffnung (5) aus dem Schwimmergehäuse (2). In der Kammer (3) bildet sich Schaum mittels eines schaumbildenden Rohres (7). Der Schaum wird dem Zerstäuber (8) zugefügt und in feine Tropfen im Luftmedium umgewandelt. Die Heiznische (11) hat es ermöglicht, die Qualität des Kraftstoff-Luft-Gemisches insgesamt zu verändern. Die Leistung des Motors erhöht sich. Der Benzinverbrauch wird verringert. Es ergibt sich die Möglichkeit, bei verschiedenen Benzinmarken gleichbleibende Leistung des Motors zu erzielen. Der Prozeß der Ölverschmutzung wird verlangsamt. Erhöhung der Motorleistung erfolgt durch geringere Wärmeverluste. Der Motor hat bei einem 2-Ventil-System (Ansaugen des ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung kann in Vergasern der Benzinmotoren angewandt werden, in denen die Herstellung des Kraftstoff- Luft-Gemisches mittels Benzinzerstäubung im Luftstrom erfolgt. Vergaser, in denen die Zerstäubung des Benzins durch den Luftstrom erfolgt, bilden ein Luft-Benzintropfen-Gemisch. Die weitere Verdampfung von Benzintropfen erfolgt beim Bewegen des Luft-Benzintropfen-Gemisches vom Vergaser zu den Motorzylindern. Bei hoher Geschwindigkeit des Gemisches ist die Zeit für die Verdampfung von Benzintropfen nicht ausreichend. Das Ziel der Ausarbeitung besteht darin, die Zeit zu verkürzen, die für die Verdampfung von Benzintropfen notwendig ist.

Der Antidetonationsverdampfungsbeschleuniger wurde im Vergaser des Typs WAS-2105-1107010 installiert.

Der Vergaser besteht aus zwei Kammern, mit aufeinanderfolgendem Öffnen der Drosselklappe und der automatischen Startvorrichtung. Der Vergaser verfügt über einige Vorrichtungen, deren Zusammenwirken die Herstellung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gewährleistet. Der Antidetonationsverdampfungsbeschleuniger kann auf folgende Vergaservorrichtungen einwirken:

  • 1. Hauptdosiervorrichtung.
  • 2. Leerlaufvorrichtung.
  • 3. Hilfsvorrichtung.
  • 4. Spardüse.
  • 5. Startvorrichtung.

Beim Arbeiten der Vorrichtungen (1-5) wird Benzin-Luft- Schaum gebildet, der durch den Luftstrom zerstäubt wird. Die Vorrichtungen (1-5) arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie am Beispiel der Vorrichtung (1) dargestellt wurde.

Funktionsweise der Hauptdosiervorrichtung

Beim Drehen der Kurbelwelle des Motors findet in der Zerstäubungskammer (4) und in der Kammer für die vorläufige Gemischbildung (3) eine Entladung statt. Der Kammer für die vorläufige Gemischbildung wird Kraftstoff aus der Schwimmerkammer über die kalibrierte Kraftstofföffnung (5) und Luft über die kalibrierte Luftöffnung (6) zugeführt. Mittels eines schaumbildenden Rohres wird Benzinschaum gebildet. Der Schaum gelangt über Kanal (9) in die Zerstäubungskammer. Durch die vom Motor bewirkte Entladung gelangt in die Zerstäubungskammer Luft, von welcher der Schaum zerstäubt und das Benzin-Luft-Gemisch gebildet wird.

Bei hohen Umdrehungen des Motors ist die Zeit für die Verdampfung der Benzintropfen nicht ausreichend. Beim Verdichten des Luft-Benzintropfen-Gemisches findet ein dem Verdampfungsablauf entgegengesetzter Prozeß statt. Der prozentuale Anteil der Benzindämpfe im Gemisch wird verringert. Bei der Verringerung der prozentualen Konzentration der Benzindämpfe im Motorzylinder unten 6% erfolgt bei Explosion die Zündung. Bei fehlenden Benzintropfen im Motorzylinder kann sich der prozentuale Anteil der Benzindämpfe im Gemisch nicht verringern, da die Kondensationskerne fehlen. Die Verbrennung des Gemisches läuft wesentlich schneller ab. /Die Detonation ausbleibt./

In die technologische Öffnung, welche sich im oberen Vergaserteil befindet und zwei kalibrierte Luftöffnungen besitzt, der zwei Kammern für vorläufige Gemischbildung des Hauptdosierungssystems, wurde ein elektrisches Heizelement (10) angebracht und befestigt. Diese Öffnung wurde als "Heiznische" bezeichnet. Die Dauerverlustwärmeleistung des Heizelementes beträgt 20 Watt für einen Motor mit 1300 cm3 Volumen (die positive Wirkung wird bei anderen Wärmeenergiewerten beobachtet). /Erste Zeichnung./

Eine Wärmeeinwirkung des Antidetonationsverdampfungsbeschleunigers erfolgte nur auf die Kammer der vorläufigen Gemischbildung des Hauptdosiersystems. Man kann vermuten, daß die Wärmeeinwirkung auch bei anderen Systemen ein besseres Ergebnis erzielen lassen wird.

Während der Versuche mit nachfolgender Datenauswertung wurden fünf Punkte erhalten, die auf der neuen Drehmomentkennlinie des Motors lagen (direkte Drehzahl) bei 1500, 2300, 3200, 3800 und 5700 Umdrehungen. Berechnungen bei 1500, 2300, 3200, 3800 Umdrehungen werden nicht aufgeführt. Bei Betrachtung der Drehmomentkennlinie,die vom Herstellerwerk zur Verfügung gestellt wurde, und die Drehmomentkennlinie, die durch Berechnungen erhalten wurde, so ist es offensichtlich, daß diese Kennlinien einen gemeinsamen Punkt bei W=0 aufweisen. Das Anfangsmoment bei Drehgeschwindigkeit W=0 des vorliegenden Motors beträgt 35,2 Nm. Wenn man diesen Punkt mit den anderen 5 Punkten der neuen Drehmomentkennlinie verbindet, die durch Berechnungen erzielt wurden und das Längenverhältnis der dadurch erhalten Abschnitte erhält, so wird man feststellen,daß das Längenverhältnis sämtlicher Abschnitte 1,57 beträgt. Diese Größe wurde als "Änderungskoeffizient der Motorkennlinie bei gegebenen Veränderungen des Vergasers" bezeichnet. Vorausgesetzt, daß dieser Koeffizient eine konstante Größe ist, wurde eine vermutete Motorkennlinie erhalten.

Punkte der Drehmomentkennlinie jedes Motors befinden sich auf einer Kurve aus der Kurvenschar. Eine Kurve wird festgelegt durch die Vergaserkonstruktion, von welcher die Qualität des erzeugten Kraftstoff-Luft-Gemisches abhängt.

Dank der fehlenden Benzintropfen im Kraftstoff-Luft-Gemisch ist es möglich, den Grad des Verdichtens zu vergrößern bis zu einem Wert, bei dem keine Selbstzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erfolgt.

Eine neue Drehmomentkennlinie kann beim Durchführen der Prüfungen auf einem Prüfstand erhalten werden.

Die Arbeit des Motors mit der Benzinmarke A-76 und mit dem eingeschalteten Antidetonationsverdampfungsbeschleuniger bei der Vergasung zeigte, daß die Detonation ausbleibt. Die Leistung bleibt gleich. Ohne Anwendung des Antidetonationsverdampfungsbeschleunigers der Vergasung ist es nicht möglich, den Motor in Gang zu bringen.

Die Teststrecke betrug 10000 km, Benzinmarke A-76 (anstatt AI-93). Es wurde festgestellt, das beim Wechsel des Motoröls die Farbe des verbrauchten Öls hellbraun war, 1 mm dick ohne Rußflocken. Das Öl war durchsichtig.

Am Manometer /Ekonometer/, das an der Ansaugsammelleitung angeschlossen wurde, wurden die Ergebnisse abgelesen bei denselben Geschwindigkeiten. Der Zeiger zeigte unterschiedliche Werte an beim eingeschalteten und ausgeschalteten Heizelement (Benzin AI-93 ). Bei dazugeschaltetem Heizelement zeigte das Gerät einen geringeren Kraftstoffverbrauch.

Nach einem Testlauf von 30000 km wurde festgestellt, daß der Auspuff rußfrei war /Benzin A-76/.

Als Ergebnis der Arbeit des Antidetonationsverdampfungsbeschleunigers verschob sich das Moment der Maximalwerte an der Kurbelwelle in den Bereich der Maximalumdrehungswerte und stieg erheblich. Bei mittleren Umdrehungen stieg der Momentwert ebenfalls an.

/Der mögliche Austausch der erwärmten Luft, die in die Kammer der vorläufigen Kraftstoff-Luft-Gemischbildung des Hauptdosiersystems zugeführt wird,durch heiße Abgase wurde nicht überprüft./

Bei der Anwendung des Antidetonationsverdampfungsbeschleunigers der Vergasung, welcher auf das Hauptdosierungssystem einen Einfluß hat, ergeben sich folgende Vorteile:

  • 1. Der Prozentanteil der Benzindünste im Brennstoffgemisch erhöht sich, ohne das der Verbrauch an Benzinmenge beeinflußt wird;
  • 2. Die Leistung des Motors erhöht sich;
  • 3. Der Benzinverbrauch wird verringert;
  • 4. Der Prozeß der Ölverschmutzung wird verlangsamt;
  • 5. Es ergibt sich die Möglichkeit, bei verschiedenen Benzinmarken gleichbleibende Leistung des Motors zu erzielen.

Bestimmung des Drehmoments auf der Motorkurbelwelle bei einer Drehgeschwindigkeit von 5700 Umdrehungen/min. Ausgangsdaten für die Berechnungen. Gewicht des Kraftfahrzeuges: P = 13426 N Radradius: R0 = 0,28 m Geschwindigkeit: 115 km/h Hubraum: 1,3 L Gang: dritter Reduktionsfaktor der Hinterachse: K2 = 4,1 Reduktionsfaktor des Getriebes im 3. Gang: K3 = 1,29 Kraftfahrzeugbewegung in der Steigung. Steigung 12%. 12 Meter Ansteig je 100m Wegstrecke.

1. Abrollkraft, die auf das Kraftfahrzeug auf der 12% Steigung einwirkt.

A = P:100%×12%. A = 13426 N:100%×12% = 1611,12 N.

2. Drehmoment von der Abrollkraft auf der Radachse.

B = A×R0. B = 1611,12 N×0,28 m = 451,11 Nm.

3. Drehmoment von der Abrollkraft auf der Kardanwelle.

C = B:K2. C = 451,11 Nm : 4,1 = 110,03 Nm.

4. Drehmoment von der Abrollkraft auf der Kurbelmotorwelle im 3. Gang des Schaltgetriebes.

D = C:K3. D = 110,03 Nm : 1,29 = 85,3 Nm.

5. Bei der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit von 115 km/h wirkt eine Bremskraft von 55 Nm /Siebte Zeichnung/.

E = 55 Nm.

6. Drehmoment, welches auf die Kurbelwelle von der Bremskraft wirkt, unter Berücksichtung des Schaltgetriebes bei Bewegung im 3. Gang.

L = E:K3: L = 55 Nm : 1,29 = 42,64 Nm.

7. Das Kraftfahrzeug bewegt sich gleichmäßig mit einer Geschwindigkeit von 115 km/h.

Die Summe der Abroll- und Bremsmomente entspricht dem Drehmoment auf der Motorwelle.

F = D+L. F = 85,3 Nm + 42,64 Nm = 127,94 Nm.

8. Drehmoment gemäß Motorkennlinie auf der Kurbelmotorwelle bei 5700 Umdrehungen/min, welches vom Herstellerwerk angegeben wurde /Vierte Zeichnung (1)/.

Q = 81 Nm.

9. Vergrößerung des Drehmomentes während des Motorbetriebes mit eingeschalteten Antidetonationsverdampfungsbeschleuniger in Prozent bei 5700 Motorumdrehungen/min.

G = F:Q×100%. G = 127,94 Nm : 81 Nm×100% = 157,95%.

10. Motorleistung in Watt bei Drehzahl von 5700 Umdrehungen/min (f= 95 Umdrehungen/sek) ist gleich dem Produkt des Drehmoments mit 27π und der Drehzahl in einer Sekunde. 1 Nm/sek = 1 Watt.

N = F×2π×f. N = 127,94 Nm×2×3,14×95 1/sek = 76329 Nm/sek.

11. Die Motorleistung in PS entspricht der Division der Motorleistung durch 735,5 Nm/sek. 1 PS = 735,5 Nm/sek.

N(PS) = N:735,5 Nm/sek.

N(PS) = 76329 Nm/sek : 735,5 Nm/sek = 103,8 PS.

12. Die Motorleistung auf einen Liter Hubraum gleicht.

N(PS/L) = N(PS):1,3 L. N(PS/L) = 103,8 PS:1,3 L =79,54 P5/L.

Die Motorleistung bei Drehzahlen (1500,. . .) wurde analog der Vorgehensweise bei der Drehzahl von 5700 Umdrehungen/min bestimmt.

Die Motorleistung bei Drehzahl von 5700 Umdrehungen/ min stieg von 65 PS auf 104 PS.

Bei Motorbetrieb mit Benzin A-76, welches keine Harzmoleküle enthält, und einem Kraftfahrzeugmotorstand von 10000 km wurde folgende Analyse des verbrauchten Motoröls festgestellt, und es sind keine mechanischen Zusätze enthalten.

Eine Wärmeeinwirkung auf das Benzin ist ebenfalls im Kanal möglich, der die Kammer der vorläufigen Kraftstoff-Luft-Gemischbildung des Hauptdosiersystems mit der Zerstäubungskammer verbindet.

Erhöhung der Motorleistung erfolgt durch geringere Wärmeverluste.

Die Tests wurden mit dem Kraftfahrzeug des Typs WAS-21063 Lada durchgeführt.

Erste Zeichnung - Vereinfachtes Schema Hauptdosiervorrichtung.

Zweite Zeichnung - Strukturschema der Hauptdosiervorrichtungen.

Dritte Zeichnung - Strukturschema mit Antidetonationsverdampfungsbeschleuniger.

Vierte Zeichnung

  • 1. Drehmomentkennlinie des Herstellerwerkes.
  • 2. Neue berechnete Drehmomentkennlinie.
  • 3. Bremsmoment des Herstellerwerkes.

Fünfte Zeichnung - Erhöhte Motorleistung.

Sechste Zeichnung - Motorleistung des Herstellerwerkes.

Siebte Zeichnung - Bremsmoment des Herstellerwerkes.

Achte Zeichnung - Tabelle Nr. 1 Drehmomentgrößen auf der Motorkurbelwelle beim eingeschalteten und ausgeschalteten Antidetonationsverdampfungsbeschleuniger.

Tabelle Nr. 2 Die Motorleistung beim eingeschalteten und ausgeschalteten Antidetonationsverdampfungsbeschleuniger.

Tabelle Nr. 3 Analyse des verbrauchten Motoröls.

Neunte Zeichnung Tabelle Technische Daten des Kraftfahrzeuges.


Anspruch[de]
  1. 1. Vergaser bilden ein Luft-Benzintropfen-Gemisch. Das Benzin besteht aus Fraktionen, die eine unterschiedliche Verdampfungstemperatur aufweisen. Die Vorbereitung zum Verbrennen von Benzin, welches aus Bestandteilen besteht, die sich bei gleicher Temperatur in unterschiedlichen physikalischen Zuständen (Dampf-Flüssigkeit) befinden, führte zur einfachen Lösung: Benzinzerstäubung im Luftstrom mit nachfolgender Verdampfung (natürlicher Wärmeaustausch und Verdampfung). Bei hohen Bewegungsgeschwindigkeiten ist die Zeit für Wärmeaustausch und Verdampfung nicht ausreichend. Die Temperaturunterschiede der Gemischbestandteile sind nicht groß (Benzin-Luft). Die Verdampfung wird erschwert. Die für die Verdampfung notwendige Wärmeenergie fehlt.
  2. 2. Vergaser nach Anspruch 1, Einführung in die technologische Kette der Vorbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches des Gliedes,welches die Wärmeenergie überträgt, die für eine qualitative Verdampfung des Benzins während der Gemischbildung notwendig ist.






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