SE447008B - Forbrenningsmotor - Google Patents

Description

'20 447 008 2 med separata don. Bränsleöverskottet eller det överflö- diga bränslet återförs till bränsletanken, vilken skapar ventilering, men detta är inte möjligt när man använder en emulsion.

Den andra aspekten på uppfinningen avser valfri typ av förbränningsmotor, bensin- eller dieseldriven, eftersom den aspekten avser organ för att mata vattnet till ränsletillförselsystemet. I ,Det är givetvis välkänt att emulgera dieselbränsle och vatten för att skapa en emulsion som matas till -motorn, varvid huvudändamålet med att använda vatten är att spara bränsle, begränsa miljöföroreningen och få jämnare gång hos motorn. f _ Genom att vatten, en ej förbrännbar vätska, införs i motorn måste man vara försiktig med att garantera att tillförseln av emulsionen hålls under kontroll. I själva verket har man arbetat på detta område med ut- gångspunkt från anvisningarna i GB patentet l 596 796, som går ut på att förhållandet mellan vatten och brän- sle i emulsionen skall kontrolleras eller styras så_ 7 att med ökande bränslebehov, exempelvis vid hastighets- eller varvtalsökning, skall andelen vatten i emulsionen minska. Det ovannämnda GB patentet ger i själva anvis- ning om att vattenflödet skall bibehållas väsentligen konstant. 7 över en period av flera år med arbete på detta 'system och med att försöka få det så effektivt som möjligt har de båda ovannämnda uppfinningsaspekterna utvecklats och bildar föremålet för föreliggande upp- finning.

Som nämnts avser den första aspekten en motor med bränsleöverskotx; eller -återföring, vilket i själva verket är en motor av den typen vid vilken bränslet matas till en motor i en mängd som är större än vad motorn behöver för förbränningen. överskottsbränslet från motorn återförs till bränsletillförselsystemet via en returledning. - :'31 -- -yrf .

. I \ .u - .:;__,-:';.,-~~ PQQR QUALITY ZÜ N 1,1 MJ 447 008 3 När motorn går på en bränsle/vattenemulsion måste returledningen återföras till ett ställe vid eller före blandningen av det inkommande färska bränslet och vatt- net, och denna returledning har visat sig utgöra en problemkälla genom att luftfickor uppstår i ledningen, vilka luftfickor så småningom kan leda till motorstopp.

Det må påpekas att returledningen normalt har ett fall Lrän motorn tillbaka till bränsletillförselsystemet.

Enligt uppfinningen kännetecknas en förbränninge- motor av den typ, vilken är avsedd att drivas med en emulsion av bränsle och vatten och har organ för att tillföra vatten, organ för att tillföra bränsle och en emulgator för att bilda en emulsion av det tillförda bränslet och vattnet, varvid motorn har en returledning för att återföra överskottemulsion till regulatorn, av att det i returledningen finns en ventilator till atmosfären och företrädesvis en ventil, sä att returflöde till bränsletillförselsystemet avbryts i den händelse bränslenivån i returledningen sjunker till ett förutbestämt värde och öppnas när nämnda nivå ökar till ett andra förutbestämt, övre Wirde. ' När detta arrangemang används vid en_motor med stort bränsleöverskott kan den från motorn återförda emulsionen strömma direkt till systemets emulgator eller nagot annat ställe i tillförselsystemet före emulgatnrn. Med detta system kan en vattenmatarpump användas.

I det ovannämnda GB patentet användes en vattenpump för att tillföra en konstant volym vatten till emulgatorn, och man upptäckte att det kanske skulle vara möjligt att klara snq utan pumpen, och i enlighet med ett annat uppfinn1ngssärdrag är därför vattenpumpen eliminerad och strömmar vattnet till tillförselsystemet, exempel- vis emulgatorn, under inverkan av tyngdkraften, varvid vattenledningen lämpligen har ett doseringshål för att bibehålla vattenflödet väsentligen konstant eller ~,fM-vf. ' 15:: Lp . 447- 008 4 inom vissa gränser så länge motorn går. Det kan finnas ett styrsystem i anslutning till vattentillförseln, vilket system kan vara en manuellt eller automatiskt manövrerad omkopplare, för att styra vattentillförseln när motorn går, exempelvis för att stänga av vatten- _tillförseln när motorn_når ett bestämt tröskelvärde, exempelvis 75 % av full last. Vattenledningen kan ock- så ha en elmagnetventil, vilken verkar som en till- frånanordning för att medge eller förhindra vattenflöde genom ledningen i beroende av motorns eller motorsyste- mets tillstånd, dvs huruvida den arbetar eller inte.

Denna aspekt på uppfinningen kan användas vid förbrän- ningsmotor med eller utan bränsleöverskott.

Bränsletillförselledningen kan sträcka sig från en bränsletank, genom ett filter och till emulgatorn, varvid emulgatorn har en emulgeringsrotor som drivs automatiskt eller stoppas i beroende av motorns eller _drivsystemets tillstånd. Vatten- och bränsleledningarna kan utmynna i emulgatorn via olika portar eller via en gemensam port, i vilket fall vatten- och bränsle- ledningarna kan mötas innan vattnet och bränslet in- kommer i emulgatorn. Den emulsion som återförs från motorn, om denna arbetar med bränsleöverskott enligt ovan, kan inmatas direkt i emulgatorn eller blandas med det färska inkommande bränslet och vattnet via en separat port eller kan först blandas med det färska inkommande vattnet eller bränslet.

I I ett sammansatt system med en dieselmotor med stort bränsleöverskott, exempelvis en Cummins-motor eller annan marinmotor, har man uppnått mycket goda resultat med det ovannämnda, med tyngdkraften arbetande vattensystemet och det ovan också beskrivna arrange- manget med avluftningstank. Dessa särdrag skapar i kombination ett ytterst effektivt system vid användning på en motor som arbetar med bränsleöverskott.

L!! 447 008 När uppfinningen tillämpas på en fordonsmotor är det fördelaktigt att anordna en tank eller reservoar för returledningen till vilken överskottsemulsionen återförs, och det är också önskvärt att ha tanken eller reservoaren placerad där kan exponeras för ett luft- flöde som nppstâr genom fordonets rörelse så att emulsionen kyls innan den återförs till emulgatorn.

För detta ändamål kan tanken eller reservoaren ha iutvändiqa kylflänsar.

Utföríngsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till de bifogade, schematiska ritningarna. Fig 1 visar ett kopplingsschema över bränsle- och vattentillförselsystemet för en fordons- motor'som drivs med en emulsion av vatten och bränsle.

Fig 2 visar från sidan en förarhytt på ett motorfordon med en motor med ett tillförselsystem enligt fig l.

Pig 3 visar förarhytten enligt fig 2 ovanifrån. Fig 4 och 5 visar i perspektiv två utföranden av en ventila- tions- eller avluftningstank som kan användas i syste- met enligt fig 1. Fig 6 visar ett kopplingsschema över bränslctillförselsystemet i en marinmotorinstalla- tion. _ Det i fia 1 visade systemet är avsett för en fordonsdieselmotor med stort bränsleöverskott, och med hänvisning till fig l-5 finns det en dieselbränsletank 10, från vilken en bränsleledning 12 sträcker sig till en emulgator 14, varvid bränsleledningen 12 har ett fil- ter l6.

En vattenledning 20 tank 18 till emulgatorn 14 och har en elmagnetventil 22 och ett doseringshål 24, vilket tjänar till att styra vattenflödet från tanken 18 till emulgatorn 14 för att liâlla flödet så konstant som möjligt i drift, kommer att förklaras nedan. Det må påpekas att vatten- tanken är placerad ovanför emulgatorn med en höjdskill- nad H för att skapa tillräcklig tryckhöjd för att mata vattnet till emulgatorn 14 under inverkan av tyngdkraf- sträcker sig från en vatten- såsom Poor-a QUALITY* 111 LS 447 008 6 ten. Emulgatorn kan vara av valfri lämplig konstruktion, exempelvis av den typ som avslöjas i US patentet 4 172 668. _ Vattnet och bränslet emulgeras i emulgatorn l4, och emulsionen sugs från emulgatorn medelst en pump-26 som matar emulsionen under tryck till insprutare 28, vilka med sina egna insprutningspumpar insprutar emul- sionen Ii motorns cylindrar på konventionellt sätt.7 Överskottet på den emulsion som matas till insprutarna 28 kan vara så högt som 70 %, och denna överskotts- emulsion återförs till emulgatorn via en returledning 30, Denna returledning 30 har en ventilationsreservoar i form av en avluftningstank 32 med en luftventilator 34 och en flottörstyrd ventil 36. Tanken 32 är så placerad att en viss del av värmet i överskottsemulsionen av- lägsnas, men är så utförd och placerad att man förhind- rar så kraftig kylning av emulsionen att vattnet av- skiljer sig från emulsionen.

Ledningen 30 inkommer i avluftningstanken 32 vid dennas överdel, så att den inkommande returemulsionen faller fritt genom tankens 32 övre område till dess botten, varvid ventilen 36 hindrar returflöde av emul- sion till emulgatorn när nivån itanken 32 når ett för- utbestämt nedre värde. Ventilen 36 öppnar utloppet från tanken när nämnda nivå når ett förutbestämt övre värde.

Ventilatorn 34 utgår från tankens 32 överdel och gör det möjligt för eventuell luft att strömma ut och där- igenom hindra bildande av luftfickor i ledningen 30.

En elektrisk styr- eller manöveranordning 38 finns för styrning av de olika beskrivna komponenterna. An- ordningen 38 är ansluten till fordonets tändström- ställare, och när denna strömställare slås till matas en elektrisk signal i en ledare 40 för att öppna ut- loppsventilen 41 i vattentanken l8, vilken utlonps- ventil normalt hindrar strömning av vatten genom led- ningen 20, och en signal i en ledare 42 för att starta emulgatorns 14 drivorgan, vilken exempelvis kan vara 447 008 7 en elmotordriven rotor. En ledare 44 finns för aktive- ring av clmagnetventilen 42 för att öppna denna, men i ledaren 44 går ingen signal omedelbart efter påslag- ningen av fordonets tändsystem. I själva verket leds en signal genom ledaren 44 för aktivering av elmagnet- ventilen 22 först när motorn har tänt och har gått en viss tid. Vid en specifik utföringsform av uppfinningen har denna tid inställts på ca l min och 20 s. När for- donets tändsystem aktiveras dras motorn runt och tän- der, varvid motorn rotation används som ett medel för att aktivera en tüner. Vid slutet av timerns inställ- »da tid påtrycks ledaren 44 den riktiga signalen. Ända- målet härmed är att säkerställa att inget vatten matas till motorn från vattentanken 18 vid inledande start av motorn.

Fig 2 och 3 visar en hytt 46 på ett fordon på vil- ket systemet enligt fig l monterats. Förutom hytten 46 visas fordonets bakre del eller släp vid 48. Motorn syns i fig 3 och är betecknad med 50, och likaså visas bränsletanken l0, vilken är monterad på fordonschassit52.

Avluftningstanken 32 är också monterad på chassit, dock mellan hytten 54 och den bakre delen 48 för att befinna sig på ett ställe där den omspolas av luft, såsom visas med pilarna 56, när fordonet är i rörelse. Detta medför att värme tas från emulsionen vilken matas till tanken 32 innan den återförs för återemulgering.

Fig 4 och 5 visar att tanken 32 kan vara en cylind- risk behållare med axiella (fig 4) eller radiella (fig 5) kylflänsar.

Tanken 32 kan kylas med separata kylorgan för att avlägsna värme från överskottsemulsionen.

Vid användning av ett system av det i fig l visade utförandet var doseringshålet 24 i själva verket variabelt, och systemet inställdes genom justering av storleken på detta hål vid tomgångskörning och med flera olika vattenflöden.

Poor OU kf! _15 447¿ons 8 Slutligen befanns ett vattenflöde på 20 cm?/min vara optimalt vid tomgång, och hålet fixerades med den- na inställning för de efterföljande körproven på, väg.

Stötar i vattenflödet och därmed variation i detta vattenflöde observerades vid körning, vilka stötar troligen berodde på fluktuationer i effektbehovet så- som det återspeglas av inloppstrycket till insprut- ningspumpen 26 vilken suger emulsionen från emulgatorn 14 och också skapar_flöde av såväl vatten och hränsle in i emulgatorn och matar emulsionen till insprutarna 28, men den maximala observerade stöten eller toppen indi- kerade ett vattenflöde på i storleksordningen 34 cm /min.

Vattenflödet hålls tämligen konstant med användning av hålet 24, och givetvis är det så att vid ökande bränsle- behov vid ökat varvtal eller ökad hastighet minskar andelen vatten i emulsionen. Som en grov vägledning har man uppskattat att vid tomgång är så mycket som 40 % av emulsionen vatten, medan andelen vatten i emul- sionen vid eller intill maximalt varvtal kan sjunka till O. '0 n så lite som 10-15 7 Det med hänvisning till fig 1 beskrivna systemet arbetade ytterst tillfredsställande och gav mycket uppmuntrande resultat som indikerade en bränslebesparing på i storleksordningen 10-30 % när fordonet används på ett sätt som simulerade normal användning av ett distributionsfordon med många stopp och starter under en arbetsdag. , Med hänvisning till fig 6 är en marindieselmotor betecknad med 100. Motorn är avsedd att drivas med- tjockolja som insprutas via överskottsinsprutare 102 genom insprutningsmunstycken 104. Tjockoljesystemet omfattar en lagringstank 106 för tjockoljan, en för- centrifugeringstank 108, en drifttank 110, en avgas- ningstank 112, en matarenhet 114 som bildar del av en samlingsmodul 116, och en returledning 118 som sLräuker till avgasningstanken 112. Tjockoljan matas_ ofvan-y* 'LK ma. an...

PGQPK u; 447 008 9 genom matarenhetens ledning 114 medelst tvillingpum- par 120, 122, en ledningsvärmare 124, en viskosimeter 126 med shuntning 128, varvid ledningen 114 och retur- ledningen 118 har växelventiler 130 och 132. När tjock-_ oljan matas till motorn strömmar den längs en gren- ledning 134 av matarledningen 114, genom växelventilen 130, en grenledning 136 och till insprutningspumparna 102, varvid överskottsbränslet återgår genom en gren- ledning 138, en avluftningskran 140, växelventilen 132 och därefter returledningen 118.

Tankarna 106 och 110 är såsom visas försedda med värmare för utgående tjockolja.

-Systemet är avsett att matas med vatten från en vattentank 142 genom en matarledning 144 till en emulga- tor 146 i ledningen 114, i detta fallet före pumparna 120 och 122. Genom detta arrangemang kan vattnet matas från tanken 142 under inverkan av tyngdkraften genom ett lämpligt strypdon för att styra vattenflödet.

Vattentanken 142 är placerad på en lämplig höjd över emulgatorn för detta ändamål. Emulgeringen och tillför- seln av emulsionen till motorn sker på samma sätt som redan beskrivits och med samma fördelaktiga resultat.

Avgasningstanken 112 bildar ventilationsbromsen i retur- ledningen vilket resulterar i de önskade, redan be- skrivna uppfinningssärdragen. u I stället för att placera emulgatorn och vatten- tillförselledningen på det visade stället skulle de kunna placeras efter pumparna 120 och 122 eller vid ett annat ställe i ledningen 114. Om vattnet införs vid ett ställe där det råder ett tryck över atmosfär- trycket måste det emellertid finnas pumpar för att pumpa in vattnet i ledningen 114.

Den visade marinmotorn har ett tillförselsystem för destillerat bränsle, i vilket system ingår en drifttank 150, en matarpump 152 med shunt 154 och ett filter 156. Återföringen av destillerat bränsle från insprutningspumparna 102 sker via avluftningskranen 140 Pocsz: QUALITY m 447 008 LO och växclvnntilen 132 samt en returledning 158. Dess~ utom har motorn ett kylsystem för insprutarna, vilket kylsystem markeras med ledningar 160, 162, genom vilka kylvätska, vilken kan vara vatten eller det destille- rade bränslet, cirkuleras medelst en pump 162. Dess- utom finns det en värmare 164 för att bibehålla visko- siteten i insprutarkylvätskan.

Genom manövrering av växelventilerna 130 och l32 och avluftningskranen 140 kan motorn startas på ett lättare destillerat bränsle och då motorn går växlas växelventilerna för tillförsel av tjockoljan eller i detta fallet emulsionen av tjockolja och vatten. När 'motorn skall stannas töms-systemet på tjockolja med hjälp av destillerat bränsle genom lämplig inställning av kranen l40. Returledningen för avlett bränsle mar- keras med 166.

Ventilatorn för avgasningstanken 112 är markerad med 168, och det framgår att ventilatorn 168 är gemen- sam för avgasningstanken ll2 och drifttanken 110 för tjockolja. o s3°9°¥ _47, ' q 祥¥gTY Fä'

Claims (8)

10 áü ap 447 008 ll PATENTKRAV

1. Förbränningsmotor, vilken är avsedd att drivas med en emulsion av bränsle och vatten och har organ (18, 20, 22, 24) för att tillföra vatten, organ (10, 12, 16) för att tillföra bränsle och en emulgator (14) för att bilda en emulsion av det tillförda bränslet och vattnet, varvid motorn (50) har en returledning (30) för att återföra överskottemulsion till emulgatorn (14), k ä n n e ~ t é c k n a a därav, att det i returieaningen (30) finns en ventilator (34) till atmosfären och företrädesvis en ventil (36), så att returflöde till bränsletillförselsys- temet (10, 72, 16) avbryts i den händelse bränslenivån i returledningen (30) sjunker till ett förutbestämt värde och öppnas när nämnda nivå ökar till ett andra förutbe- stämt, övre värde.

2. Motor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att returledningen (30) har en reservoar (32) eller kammare, genom vilken överskottsbränsle passerar och varifrån ventilatorn (34) utgår.

3. Motor enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att emulsionen från returledningen (30) strömmar direkt till emulgatorn (14).

4. Motor enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att det finns en ventil (36) i kammaren eller reservoaren (32) för att styra flödet av överskottsemul- sionen.

5. Motor enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av en vattentank (18) vilken är så placerad att vattnet leds till bränsletillförselsystemet (10, 12, 16) genom tyngdkraften.

6. G. Motor enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att organen för att tillföra vatten omfattar ett doseringshâl (24) för att bibehålla vattenflödet väsent- ligen konstant eller inom gränser.

7. Motor enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k - _,_,.V - .hv " oUÅLiTY Ua '447 008 12 -n a d därav, att organen för att Lillföra vatten också har en elmagnntvcntil (22), vilken fungerar som en Lill- -frånnnqrdning för att medge eller hindra strömming av vatten beroende på huruvida motørn (50) arbetar èller är klar för arbete eller inte. '

8. mutor vnlígt krav 5, 6 eller 7, k ä n n e - t u c k n a d därav, att cmulgatorn (14) har en emul- geringsrotor som drivs automatiskt när motorn (50) arbe- tar eller är klar för arbete. FQCÉ QUJíIlITY