DE69616589T2

DE69616589T2 - System zum optimieren des kraftstoffverbrauchs sowie zur reduzierung des kohlendioxydsausstosses mittels der kompensierung des luftunterdrucks durch flüssigkeit

Info

Publication number: DE69616589T2
Application number: DE69616589T
Authority: DE
Inventors: Tito De Lima C
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: PL181479B1; TW534222U; CN1208449A; ATE208007T1; WO1997022793A1; ES2141690T3; CZ295197B6; AR004399A1; CA2240179C; HUP9901971A2; AU706102B2; IL124873A; EP0868604B1; CZ190898A3; KR100481383B1; EP0868604A1; EA000254B1; DE868604T1; AU1291897A; EP0868604A4

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren, und insbesondere betrifft diese Erfindung speziell die optimale Verminderung von Kraftstoffverbrauch, was sich aus der Erhöhung des volumetrischen Wirkungsgrades und des Verbrennungswirkungsgrades ergibt, was durch zusätzliche Luft bewirkt wird, die durch das Ansaugrohr zugeführt wird, während die Arbeits- und Vakuumbeanspruchung der Kolben vermindert wird. All dies ermöglicht eine gleichzeitige Verminderung von Kraftstoff und eine merkbare Leistungserhöhung. Das System ist dazu ausgestaltet, um bei den meisten Verbrennungsmotoren Anwendung zu finden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. DEFINITION VON BEGRIFFEN.

A) Verbrennungsmotoren: bezieht sich allgemein auf Motoren, die normalerweise über eine Drosselklappe ansaugen, die die Luftströmung durch das Ansaugrohr steuert und begrenzt, und wobei Kraftstoff nicht an einer Schmierungsfunktion teilnimmt.
B) Jedes Kraftstoff-Zuführsystem, zum Beispiel Vergaser, kontinuierliches Einspritzsystem mit Drosselkörpereinspritzung, Multipunkteinspritzung, gepulste elektronische Kraftstoffeinspritzung, Mischdosierer für Luft aus Erdgas oder flüssigem Petroleumgas, Dieseldirekteinspritzung.
c) Kraftstoffe: bezieht sich hauptsächlich auf Kraftstoffe, die durch einen Zündfunken entflammbar sind, wie zum Beispiel: Gasolin, Methanol, Ethanol oder Gasohol-Gemische, Erdgas, flüssiges Petroleumgas. In dem Fall einer Bezugnahme auf Diesel- oder Kraftstofföl, werden wir speziell darauf Bezug nehmen.

2. HINTERGRUND-DISKUSSION

Es gehört zum allgemeinen Wissen, daß für einen üblichen Verbrennungsmotor die ideale Verbrennung durch das Verhältnis definiert werden kann zwischen: dem maximalen Betrag an Energie, erzeugt durch die minimale Menge an Kraftstoff, gemischt mit der exakten Menge an Sauerstoff, enthalten in einem Luft-Kraftstoff- Gemisch, gleichmäßig verteilt in jedem Zylinder, um eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffs zu bewirken, woraus eine minimale Erzeugung von festen Rückständen und verschmutzenden Emissionen resultiert. Diese Definition würde das Erreichen von etwa 100% Wirkungsgrad in einem Verbrennungsprozeß darstellen. Zum Zwecke des Erreichens des maximalen Wirkungsgrades und einer signifikanten Verminderung von Kraftstoff, der durch Verbrennungsmotoren verbraucht wird, ist es praktisch, die Hauptfaktoren zu unterscheiden, die an dem Verbrennungsprozeß beteiligt sind, sowie die Probleme und Beschränkungen der funktionalen Ausgestaltung von Motoren, und wie sie deren interne Verbrennung und Leistungsfähigkeit beeinflussen.

3. SAUERSTOFF, EIN WESENTLICHER FAKTOR

Um Kraftstoff zu verbrennen und damit eine Verbrennung stattfindet, ist es erforderlich, daß ein vergasender Stoff vorhanden ist. Insbesonder ist dieser vergasende Stoff Sauerstoff, der ein unentbehrliches Element ist, um zu ermöglichen, daß eine Verbrennung stattfindet. Eine Verbrennung ist ein Oxidationsprozeß, bei dem die Elemente Kohlenstoff und Wasserstoff, die an einer Oxidationsreaktion beteiligt sind, eine hohe Energieproduktion und unschädliche Nebenprodukte erzeugen (Kohlendioxid und Wasser).
FETTER ZUSTAND - Wenn wir mit zuviel Kraftstoff arbeiten und nicht genug Sauerstoff vorhanden ist, um den gesamten Kraftstoff zu verbrennen, führt dies in einigen Bereichen zu unverbranntem Kraftstoff, wodurch Kohlenstoffablagerungen in der Verbrennungskammer und sehr toxische Emissionen gebildet werden, wie zum Beispiel Rest-Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, die durch das Auspuffsystem in die Umgebung ausgestossen werden. Außerdem verbrauchen Motoren eine größere Menge an unwirksamem Kraftstoff, der beim Erzeugen von schädlichen Nebenprodukten verbraucht wird, und nicht zur Erzeugung von Energie.
MAGERER ZUSTAND - Infolge der Tatsache, daß der gesamte Sauerstoff, der bei Verbrennungsmotoren verwendet wird, durch die atmosphärische Luft zugeführt wird, mit dem Nachteil, daß Luft lediglich etwa 20% Sauerstoff zusammen mit unerwünschten 80% Stickstoff liefern kann, wäre es vernünftig, mehr Luft zuzuführen, um den gesamten Kraftstoff zu verbrennen, der in die Verbrennungskammer eintritt. Das Problem ist aber, daß zuviel Luft hohe Verbrennungstemperaturen erzeugt, und beide Elemente Stickstoff und Sauerstoff verbunden werden, wodurch Stickstoffoxide (NOx-Emissionen) gebildet werden, die schädliche Nebenprodukte sind, Schlüsselelement von Smog. Beide Arbeitszustände (fett und mager) erzeugen schädliche Emissionen, die an der Entstehung von Smog teilhaben, im Gegensatz zu der gewünschten sauberen Luft.

STÖCHIOMETRISCHES VERHÄLTNIS

Bei heutigen Motoren, mit der gestiegenen Bedeutung von Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit und verminderten Emissionen, muß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis sehr viel genauer gesteuert werden. Das ideale Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dasjenige, das zu der vollständigsten Verbrennung und dem besten Kompromiß zwischen fetten und mageren Mischungen führt, beträgt 14,7. 1, die Mischung ist weder fett noch mager, und dieses Verhältnis ist bezüglich der Masse ausgedrückt. Moderne Technologien und Fahrzeug-Hersteller behaupten, daß das stöchiometrische Verhältnis auch anhand der Luft-Anforderungen von Motoren beschrieben werden kann, und bezeichnen dies den "LUFTÜBERSCHUSSFAKTOR" oder LAMBDA. Beim stöchiometrischen Verhältnis, wenn die Menge an Luft gleich der Menge ist, die für eine vollständige Verbrennung von Kraftstoff erforderlich ist, und keine ÜBERSCHÜSSIGE LUFT vorhanden ist, ist Lambda gleich 1. Wenn zu viel Luft vorhanden ist (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist schlanker als das stöchiometrische Verhältnis), dann ist Lambda größer als 1. Wenn zu wenig Luft vorhanden ist (das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist satter als das stöchiometrische Verhältnis), dann ist Lambda kleiner als 1. Dieses Konzept von Lambda (der Luftüberschußfaktor) wurde erzeugt, um das Denken in Begriffen von den Luftanforderungen von Motoren zu unterstützen, die mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung arbeiten, wo die eintretende Luftmassenströmung gemessen wird und ein Computer die entsprechende Menge an einzuspritzendem Kraftstoff bestimmt. Ältere Vergasersysteme neigen dazu, satter zu laufen als das ideale Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wobei die Luftströmung durch Vergaser proportionale Mengen von Kraftstoff aus Lufttrichtern extrahieren. Mit anderen Worten, jedesmal dann, wenn der Begriff "Luft" in dieser Anmeldung erscheint, dann soll verstanden werden, auf welche Weise und wie viel Sauerstoff dem Motor zugeführt wird und möglicherweise schädliche Nebenprodukte die Emissionen beeinflussen.

BESCHRÄNKUNGEN DER FUNKTIONALEN AUSGESTALTUNG

Dies betrifft mit der Motor-Konstruktion in Beziehung stehende Beschränkungen und Nachteile, die die geeignete Zufuhr von "Luft" für den Verbrennungsprozeß nachteilig beeinflussen, wodurch eine unvollständige Verbrennung unterstützt und geregelte Emissionen beeinflußt werden. Hauptbeschränkung - Es ist bekannt, daß bei Vergaser-Motoren und Einspritz-Motoren mit Drosselkörper (zentrale Einspritzung) der Kraftstoff und die Luft zusammen durch das Kraftstoffzuführsystem zugeführt werden, wobei der geringe Unterdruck verantwortlich ist für das Ansaugen und das Ausbilden einer Luftströmung, die aus der Umgebung (bei atmosphärischem Druck) angesaugt wird. Diese angesaugte Luftströmung empfängt den atomisierten Einlaß-Kraftstoff von (Lufttrichtern oder Kraftstoffeinspritzeinrichtungen), um diesen, gemischt in der Luft, die fortwährend durch das Ansaugrohr strömt, für seine spätere Zündung in der Verbrennungskammer zu transportieren. Bei Mehrpunktkraftstoffeinspritzung (Einspritzung durch Öffnungen) wird Kraftstoff durch Injektoren an Anschlüssen eingesprüht, die in dem Ansaugrohr sehr nahe zu den Einlaßventilen angeordnet sind. In beiden Fällen, ältere und neuesten Kraftstoffzuführsysteme, ist die Hauptbeschränkung die Drosselventilsteuerung, die die einzige Luftzufuhr beschränkt. Diese gemeinsame Zufuhr von Kraftstoff und beschränkter Luft erzeugt eine unpraktische Verknüpfung zwischen diesen, was schließlich zu Einschränkungen führt, die nicht nur in die Konstruktion Eingang finden, sondern auch in die Art und Weise, wie die Maschine arbeitet, und auf die Art und Weise, wie das Kraftstoff-Zuführsystem bei verschiedenen Drosselpositionen und Unterdruckvariablen arbeitet, wodurch Probleme erzeugt werden, wie diese: fehlerhafte Verdampfung und Anhaften von flüssigem Kraftstoff an Kniestücken, Wänden und Anschlüssen des Ansaugrohrs; unregelmäßige Verteilung von Luft-Kraftstoff-Gemisch auf jeden der Zylinder; satte oder magere Gemische unter verschiedenen Betriebszuständen. Alle diese Probleme führen zu einer teilweisen Verbrennung von Kraftstoff, was zu bestimmten Bereichen von unverbranntem Kraftstoff führt, der zum Erzeugen von schädlichen Nebenprodukten verschwendet wird. Bei Vergasermotoren ist es außerdem unmöglich, die Luftströmung zu erhöhen, die durch das Kraftstoffzuführsystem aufgenommen wird, ohne gleichzeitige Extraktion und Ansaugung von einer zusätzlichen Menge an Kraftstoff. Folglich erklärt dies die unpraktische Beziehung, die aus einer kombinierten Zufuhr von Luft und Kraftstoff führt, ebenso wie die fehlende Möglichkeit der Zufuhr von zusätzlicher Luft durch den beschränkten normalen Einlaß. Andererseits, um den Kraftstoffverbrauch zu senken, sollte offensichtlich die Menge an geliefertem Kraftstoff vermindert werden. Um dies durchzuführen, müssen wir den Durchmesser der Durchgänge reduzieren, die in internen Teilen (Gillets, Lufttrichter oder Injektoren) angeordnet sind, durch die der Kraftstoff in dem Kraftstoffzuführsystem fließt, oder die Impuls-Zeit verkürzen (elektronische Einspritzung). Eine solche Verminderung könnte so merklich sein, daß es sehr einfach wäre, die genaue Menge an beschränkter Luft zu finden, um die Verbrennung der gesamten verminderten Menge an Kraftstoff anzupassen und durchzuführen, mit einer minimalen Produktion von Reststoffen und Emissionen, aber es wird ebenfalls Energie, durch die Explosion erzeugt wird, vermindert, was zu einer geringen Leistung führt. Aus den obigen Betrachtungen können wir ableiten, daß eine Verminderung von Kraftstoff "an sich" einen Verlust an Leistung des Motors impliziert. Diese Probleme und Beschränkungen, die gerade genannt wurden, sind Gegenstand von Korrekturen und Verbesserungen, wobei dies eines der Aufgaben dieser Erfindung ist.

4. KURZBESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Während der letzten Jahre wurden zahlreiche Anstrengungen unternommen, die sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Verfahren zur Verminderung des Benzin-Verbrauchs konzentrierten, wobei der Wirkungsgrad der Verbrennung und gleichzeitig die Abgas-Emissionen und Schwaden vermindert wurden, die in die Umgebung ausgestoßen werden. Eine große Anzahl von neuen Technologien und eine Vielzahl von Erfindungen wurden implementiert und entwickelt, um bestimmte Nachteile von Vergasermotoren und Motoren mit zentraler Einspritzung zu überwinden, wie zum Beispiel: unvollständige Verdampfung von Gasolin, Luft-Kraftstoff- Gemische für verschiedene Fahr-Zustände, ungleichmäßige Verteilung von Kraftstoff in den Zylindern, Fehlen von Luft während der Beschleunigung oder Sauerstoff-Mangel. Um diese Nachteile zu überwinden, wurden zahlreiche Vorrichtungen entwickelt, um Mikro-Turbulenzen mit Luft bei Schallgeschwindigkeiten, vaporisierte heiße Luft und Luft-Einspritzung zu erzeugen, gesteuert durch: Membrane, Ventile, Kolben oder Durchlässe mit schmalen Öffnungen oder kleinen Löchern. Andere Verfahren und Vorrichtungen spritzen reinen Sauerstoff alleine oder gemischt mit Luft ein. Nach der genauen Analyse von jedem dieser Systeme und Vorrichtungen ist es möglich, zu erkennen, daß keine von Ihnen konstruiert wurde, um die Menge an Kraftstoff "an sich" zu vermindern, der in die Verbrennungskammer eintritt. Nichtsdestotrotz können wir beobachten, daß sie das Eintreten von zuvor gefilterter Luft in einigen Fällen in Intervallen und in anderen Fällen in einem kontinuierlichen Muster ermöglichen, wobei in noch anderen Fällen die Umgebungsluft unter Verwendung von Druck eingeleitet wird. Die meisten von Ihnen sind unter dem Kraftstoffzuführsystem angeschlossen, und zwar entweder durch das P.C.V.-Ventil oder direkt an dem Ansaugrohr. Aber alle von diesen beinhalten Beschränkungen und Begrenzungen beim Blockieren der Strömung von dem erforderlichen Volumen von zusätzlicher Luft.
Um die begrenzte Zuführung von Luft durch die Vorrichtungen zu verstehen, wäre es praktisch, die Bedeutung von Unterdruck in Begriffen des absoluten Drucks zu erläutern. Der Ansaugrohrunterdruck ist derzeit durch Zoll oder Quecksilber (In. Hg) definiert. 101.3 kPa (29.92 in. Hg) ist die Differenz zwischen dem atmosphärischen Standarddruck bei Meeresspiegel und dem absoluten Vakuum. Bei Verwendung des atmosphärischen Drucks als eine Basislinie Null wird jeder geringere Ansaugrohrdruck als ein Unterdruck mit negativem Betrag ausgedrückt, wodurch ein starker plötzlicher Luftzug erzeugt wird. Andererseits, bei Verwendung des absoluten Drucks als ein Referenzpunkt, erzeugt der Kolben bei seinem Einlaßhub einen sehr geringen Druck in dem Zylinder, der sich dem absoluten Null-Druck oder dem maximalen absoluten Vakuum annähert. Außerhalb des Motors hat der atmosphärische Druck immer einen positiven Wert, und er wird kontinuierlich über das Drosselventil aufgebracht, das beide entgegengesetzten Drücke trennt und die Einlaßluftströmung reguliert. Eingehende Luft wird an den Kraftstoff angepaßt, um die Leistung und eine Erhöhung der Drehzahl pro Minute zu erzeugen, wodurch der verlorene Unterdruck ersetzt wird, wobei dadurch die Motorleistung auf kompensierte Weise gebildet wird. Die nicht unterschiedene Zufuhr von zusätzlicher Luft über einen anderen Weg (Vorrichtungen) würde eine starke Verminderung des negativen Drucks des Unterdrucks erzeugen (geringer absoluter Druck), wobei dessen abrupte Absenkung auf Null mit dem positiven atmosphärischen Druck (hoher absoluter Druck) einen plötzlichen Ausgleich erzeugt (den schnellen Ausgleich) von beiden Drücken, ohne daß die Drehzahl pro Minute steigt, wodurch Ausfälle und Fehlfunktionen des Motors hervorgerufen werden, bis er ausgeht.
Fortgeschrittene Technologien. Regierungsstandards für Emissionen und Kraftstoffverbrauch werden zunehmend wichtig, um Kraftstoff einzusparen und die Luft zu reinigen und um die globale Umgebung zu erhalten. Während der letzten drei Dekaden haben Automobil-Hersteller kontinuierlich daran gearbeitet, um die gesetzlichen Kraftstoff-Wirtschaftsstandards und engeren Emissionsgrenzen für die 90er Jahre zu erfüllen. Rechnergestützte Motorsteuerung und Kraftstoffeinspritzung sind der einzige Weg, diese Anforderungen zu erfüllen. Im Gegensatz zu Vergasern reguliert (begrenzt) das Drosselventil lediglich Luftströme in den Motor, und die Kraftstoffeinspritzsysteme liefern Kraftstoff, indem dieser in den eingehenden Luftstrom eingebracht wird. Eingehende Luft wird durch Luftströmungs- oder Luftmassen-Sensoren gemessen, Signale, die von dem Computer empfangen werden, bestimmen den zuzuführenden Kraftstoff in genauen Werten, basierend direkt auf dieser Messung. Mehrpunkt- Systeme liefern Kraftstoff an den Motor-Einlaßanschlüssen nahe den Einlaßventilen. Das bedeutet, daß das Ansaugrohr lediglich Luft liefert, im Gegensatz zu Vergasern oder (zentralen) Einzelpunkt-Kraftstoffeinspritzsystemen, bei denen das Ansaugrohr das Luft-Kraftstoff-Gemisch fördert. Als ein Ergebnis bieten diese Systeme die folgenden Vorteile: (1) verminderte Veränderbarkeit des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses; (2) Kraftstoff-Zufuhr wird auf spezielle Betriebsanforderungen angepaßt; (3) verbesserte Fahreigenschaften durch Verminderung der Drossel-Veränderungs- Verzögerung, die stattfindet, während Kraftstoff von dem Vergaser oder dem Drosselkörper in die Einlaßanschlüsse strömt; (4) verbesserte Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit durch Verhinderung der Kondensation von flüssigem Kraftstoff an Innenwänden des Ansaugrohres (Ansaugrohr-Anfeuchtung); (5) das Weiterlaufen des Motors wird verhindert, wenn der Schlüssel abgeschaltet wird. Außerdem bildet der Abgas-Sauerstoff-Sensor (Lambda-Sensor) und das Steuermodul (Computer) das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-System mit geschlossener Regelschleife, das kontinuierlich das Gemisch einstellt, indem die Kraftstoff-Einspritz-Impuls-Zeit verändert wird. Bei normalem heißen Betrieb erzeugt der Sauerstoff-Sensor eine höhere Spannung, da die Mischung fett ist, so daß das Steuermodul die Impuls-Zeit vermindert, um die Mischung mager zu machen. Die Sauerstoff-Sensor-Spannung fällt ab, so daß das Steuermodul die Impuls-Zeit erhöht, um das Gemisch fetter zu machen. Die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung mit geschlossener Regelschleife arbeitet schnell und kontinuierlich, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis so nahe wie möglich an dem stöchiometrischen Verhältnis zu halten, da diese Steuerung das Luft- Kraftstoff-Gemisch nicht in dem erforderlichen Bereich halten kann. Eine gute Funktion von einem Drei-Wege-Katalysator-Wandler erfordert es, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei Lambda = 1 gehalten wird. An diesem Punkt werden die Emissionen von allen drei Schadstoffen (NOx, CO und Rest-HC) auf den niedrigsten Wert reduziert. Wegen der strenger werdenden Abgas-Emissions-Gesetze und der Forderung nach einem Drei-Wege-Katalysator ist ein Lambda-Sensor (Abgas-Sauerstoff-Sensor) ist nahezu jedem Auto, das seit 1981 hergestellt wurde, im Inland hergestellt oder importiert, eine Kraftstoff-Einspritzung oder ein Vergaser vorgesehen. Katalysator-Wandler steuern Emissionen und vermindern die Notwendigkeit des Motor-Tunning. Außerdem hat die Regierungs-Gesetzgebung einen durchschnittlichen Meilen pro Gallon Standard (mpg) festgelegt, der auf die gesamte Flotte von Fahrzeugen jedes Herstellers angewendet wird, die jedes Jahr ausgeliefert werden. Außerdem stieg der Ziel-mpg-Standard jedes Jahr, beginnend bei 7,6 km/L (18 mpg) 1978, und stieg an auf 11,7 km/L (27,5 mpg) in den 90er. Die offensichtlich Frage: Was ist der Grund Schädliche Emissionen unter teilweiser Motor-Steuerung wurden vorstehend diskutiert. NOx gesteuerte harmlose Emissionen und Kohlendioxide (CO&sub2;-Treibhaus-Effekt)-Emissionen werden nachfolgend diskutiert. Bis vor kurzem wurde Kohlendioxid (CO&sub2;) als harmlose Emissionen betrachtet. Aber nun muß der Treibhaus- Effekt betrachtet werden. Neuerliche Studien zeigen, daß sich CO&sub2; in der oberen Atmosphäre ansammelt, wodurch globale Erhitzung aufgefangen wird, wie Glas die Hitze in einem Treibhaus gefangen hält. Die meisten Experten erachten, daß eine globale Erwärmung von lediglich ein paar Grad fatale weltweite Folgen haben würde.
Die möglichen Folgen sind ein Anstieg der globalen Temperatur, aufeinanderfolgende Hitzewellen und das Schmelzen von Eisbergen, die zu einem Anstieg des Meeresspiegels führen, um weltweit Küstengebiete zu überschwemmen. Jedes Verbrennen von fosilen Kraftstoffen, auch wenn sie sauber verbrannt werden, erzeugt Kohlendioxide. Etwa 21,2 m (750 cu. ft.) von unsichtbarem CO&sub2; (das Doppelte des Volumens von einem typischen Fahrzeug) werden durch Abgassysteme für jede Gallone von verbranntem Kraftstoff erzeugt. Im Gegensatz zu anderen Verbrennungs-Nebenprodukten (HC, CO, NOx), kann CO&sub2; nicht behandelt werden, um seine gefährlichen Effekte zu verhindern. Die Verminderung von CO&sub2; macht es erforderlich, die Menge an verbranntem Kraftstoff zu reduzieren. Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, den Wirkungsgrad bis zu seinem "optimalen Pegel" zu verbessern. Das Vorsehen von einer nicht-beschränkenden Vorrichtung, die das Eintreten von zusätzlicher Luft über das Ansaugrohr ermöglicht, verhindert die interne Dekompensation eines Motors, aber dies erlaubt gleichzeitig eine Kraftstoff-CO&sub2;-Verminderung "an sich" ohne Verlust an Leistung, was eine weitere wesentliche Aufgabe dieser Erfindung ist.
Die FR 573.243 beschreibt eine Kraftstoff einsparende Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei der Luft in einen Wasserspeicher geleitet wird, bevor die Luft in das Ansaugrohr eintritt. Eine Anzahl von Unterteilungen ist in dem Speicher vorgesehen.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Während des letzten halben Jahrhunderts, bis jetzt, wurden Verbrennungsmotoren, die wie Luft-Vakuum-Pumpen arbeiten, verwendet. Ein Kolben, der sich bei seinem Einlaßhub nach unten bewegt, erzeugt einen Unterdruck (ein Druck unter dem atmosphärischen Druck) in dem Zylinder. Theoretisch ist die Menge an Luft, die durch einen Motor eingesaugt wird, durch die Verlagerung und die Drehzahl pro Minute bestimmt. Der Begriff, der verwendet wird, um zu beschreiben, wie gut der Motor Luft ansaugt, und der tatsächliche Wert, verglichen mit den theoretischen 100%, ist der "volumetrische Wirkungsgrad". In der Praxis reduzieren mehrere Faktoren den theoretischen Maximalwert: (1) Die zeitliche Ventilsteuerung beschränkt die Menge an Luft, die bei dem nach unten gerichteten Verlagerungshub eingesaugt oder beim Ausstoßhub ausgepumpt wird. (2) Der volumetrische Wirkungsgrad wird an der Einlaßseite vermindert durch: den Luftfilter, das Choke-Drosselventil (Vergaser), den Luftstromsensor (Flügel- Typ, und die Sensorplatten, die bei der Kraftstoffeinspritzung verwendet werden), das Drosselvetil und das Ansaugrohr sowie Anschlüsse. Sie behindern die freie Strömung von Luft in die Verbrennungskammer. (3) Der volumetrische Wirkungsgrad wird außerdem durch Begrenzungen des Abgassystems vermindert: Abgas- Rohrleitungen, Katalysator-Wandler, Schalldämpfer. Außerdem arbeiten die heutigen ausgeklügelsten Motoren mit weit geöffneter Drossel (WOT) im 70-80%-Bereich; wohingegen alte Vergaser- Systeme mit einem WOT im Bereich von 50-60% arbeiten. Wenn das Drosselventil vollständig geöffnet ist, bewirkt es annähernd keine Beschränkungen, und der volle atmosphärische Druck kann in das Ansaugrohr eintreten. Dies schafft die größtmögliche Differenz zwischen dem Ansaugrohr-Druck und dem Zylinder-Druck sowie die größte Ansaug-Luftströmung. Die geringste Einlaß-Luftströmung findet statt, wenn das Drosselventil nahezu geschlossen ist. Die Beschränkung des Drosselventils begrenzt die Wirkung des atmosphärischen Drucks. Es gibt einen geringen Unterschied zwischen dem Ansaugrohr-Druck und dem geringen Druck (Unterdruck) in den Zylindern, wobei die Luftströmung offensichtlich sehr gering ist. An dieser Stelle können wir fragen, was ist der Bereich des volumetrischen Wirkungsgrades für diesen Zustand? Sicherlich nicht alle Motoren arbeiten unter WOT-Bedingungen. Normalerweise arbeiten Motoren mit WOT (maximaler volumetrischer Wirkungsgrad) lediglich für eine kurze Zeitdauer; die meiste Zeit arbeiten sie bei: Leerlauf, fahrendem Leerlauf oder teilweise Drosselbeschleunigung (Drossel ist nahezu geschlossen, was einem geringen volumetrischen Wirkungsgrad entspricht). Diese beschränkenden Funktion bewirkt einen extremen Unterdruck- Zustand (geringer Druck), was impliziert, daß die Kolben auf einem praktisch geschlossenen Innenraum ansaugen müssen, der gleichzeitig leer ist und keine Luft enthält. Dies findet während ihrer nach unten gerichteten Verlagerung (Einlaßhub) statt, was zu einer negativen Arbeit und Kraft führt, d. h. unwirksame Arbeit, die eine Verschwendung von Energie impliziert, die durch die Explosion erzeugt wird, wobei zusätzliche Mengen von Kraftstoff verbraucht werden, um diese verschwendete Energie zu erzeugen. Der Unterdruck hat die Kapazität, konstant variable Volumen von Luft anzusaugen, und zwar abhängig von der internen Verlagerung und der Anzahl von Umdrehungen pro Minute (U/min) des Motors. Für einen Viertaktmotor sollte das innere Gesamtvolumen des Zylinders in zwei Umdrehungen eingefüllt werden. Da die Erzeugung des Unterdrucks konstant ist, impliziert dies eine konstante Unwirtschaftlichkeit und eine Verschwendung von unnötiger Kraftstoff-Arbeits-Energie bei jeder Umdrehung des Motors.
Daraus können wir ableiten, daß sogar dann, wenn idealerweise ein 100%-Wirkungsgrad während der Verbrennung erreicht werden könnte, die resultierende Leistung niemals der Leistung entsprechen könnte, die durch 100% Energie erzeugt werden kann, die aus der Explosion resultiert.
Insgesamt ist es möglich, die Verbrennung, die bei jedem herkömmlichen Motor stattfindet, als einen unvollständigen und fehlerbehafteten Prozeß zu beschreiben, und zwar hauptsächlich wegen der nicht ausreichenden und begrenzten Zufuhr von Umgebungsluft, die den vergasenden Sauerstoff enthält, die unbedingt in einer variablen Volumenmasse erforderlich ist, und zwar immer genug, um das vollständige Verbrennen der variablen Volumenmasse von irgendeinem Typ von Kraftstoff durchzuführen, der durch irgendeine Art von Kraftstoff-Zuführsystem geliefert wird, und zwar gemäß den Betriebszuständen des Motors. Bezüglich dieser unvollständigen Verbrennung entstehen mehrere Probleme und Einschränkungen, die überwunden werden müssen:
1. Nicht-ausreichende und begrenzte Luftzufuhr.
2. Verbrauch von nicht-verbranntem Kraftstoff ohne Erzeugung von Energie.
3. Verschwendeter Kraftstoff, der harmlose und gefährliche Emissionen erzeugt.
4. In sich geschlossene Zustände und interner extremer Unterdruck.
5. Negative Arbeit und Kraft infolge der Erzeugung von Unterdruck.
6. Verbrauch von verbranntem Kraftstoff, um verschwendete Energie zu überzeugen.
7. Verschwendete Energie um die negative Arbeit der Kolben zu unterstützen.
8. Schlechter volumetrischer Wirkungsgrad des Motors.
9. Verlust von Leistung infolge von Kraftstoff-Reduktion.
10. Ausfall des Motors infolge von Dekompensation (Vakuum- Lecks).
Entsprechend der Lösung der Probleme und Beschränkungen, die vorstehend erläutert wurden, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vielseitiges System zur Verfügung zu stellen, das für die meisten Verbrennungsmotoren angepaßt werden kann. Ein solches wurde konstruiert, um variable Volumenmassen aus sauberer Luft über einen anderen, nicht-beschränkenden Weg zuzuführen, wo die Luftströmung durch die funktionale Drehung (U/min) des Motors während verschiedener Arbeitszustände reguliert wird, wobei ein Ausfall oder eine Fehlfunktion infolge der Dekompensation nicht hervorgerufen wird. Ein solches Kompensationssystem sollte verbessert werden und die geeigneten Korrekturen bezüglich der oben genannten Probleme durchführen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese und andere Aufgaben werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen deutlich, die dem "Kraftstoff- Verbrauchsoptimierer und Kohlendioxid-Emissionsreduktions"- System zugeschrieben werden, das von jetzt ab als "Luft-Power- Booster" bezeichnet werden. Dieses System basiert auf der "Luft-Unterdruck-Flüssigkeitskompensationsvorrichtung" der vorliegenden Erfindung.
Der Kraftstoff-Verbrauchsoptimierer und der Kohlendioxid- Emissionsreduzierer bzw. "Luft-Power-Booster" ist eine Vorrichtung zum Optimieren des Kraftstoffverbrauchs und zum Reduzieren von Kohlendioxid-Abgasemissionen in einem Verbrennungsmotor, bei dem ein Unterdruck erzeugt wird, wenn der Motor gestartet wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Optimieren des Kraftstoffverbrauchs und zum Vermindern der Kohlendioxid-Abgasemissionen eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugrohr vorgesehen, an welches die Vorrichtung angeschlossen ist, wobei im Ansaugrohr ein Unterdruck erzeugt wird, wenn der Motor gestartet wird, und wobei die Vorrichtung aufweist: einen Boosterbehälter, mit: einem Behälterkörper; einer Einlaßdüse zum Eintritt von Luft in den Boosterbehälter und einer Auslaßdüse zum Austritt von Luft aus dem Boosterbehälter; einem Flüssigkeitskörper innerhalb des Behälterkörpers, wobei der Flüssigkeitskörper von der Einlaßdüse und der Auslaßdüse entfernt angeordnet ist; mehreren Ablenkern, die innerhalb des Behälterkörpers angeordnet und an diesem befestigt sind, wobei diese Durchgänge bilden, durch welche sich die Luft bewegt, und wobei wenigstens einer der mehreren Ablenker teilweise in den Flüssigkeitskörper eingetaucht ist; wobei Luft mit Atmosphärendruck in den Boosterbehälter eintritt und um wenigstens einen der Ablenker in dem Flüssigkeitskörper eintritt und durch Unterdruck aus dem Ansaugrohr beeinflußt wird, wobei die Luft den Flüssigkeitskörper mit Unterdruck verläßt und durch die Durchgänge tritt, welche zwischen den mehreren Ablenkern gebildet sind, und den Boosterbehälter durch die Auslaßdüse verläßt, welche mit dem Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei sich die Luft mit Unterdruck zum Ansaugrohr bewegt, wobei die Ablenker so angeordnet sind, daß die Luft mit Atmosphärendruck in den Boosterbehälter eintritt und um wenigstens einen der Ablenker herum in den Flüssigkeitskörper eintritt.
Die Luft verläßt den Flüssigkeitskörper mit geringem Unterdruck und strömt durch die Durchgänge, die zwischen der Vielzahl von Ablenkern ausgebildet sind, und verläßt den Boosterbehälter durch die Auslaßdüse, die mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Die meisten Verbrennungsmotoren haben ein Ansaugrohr und eine Drossel-Reduktions-Vorrichtung. Die Luft bei Atmosphärendruck tritt in den Boosterbehälter ein und strömt durch eine Atmosphärendruckkammer und durch einen Durchgang um zumindest einen der Ablenker in dem Flüssigkeitskörper und wird in dem Flüssigkeitskörper durch den geringe Unterdruck von dem Ansaugrohr beeinflußt, was bewirkt, daß die Luft Blasen bildet. Die Luft verläßt den Flüssigkeitskörper mit dem geringen Unterdruck und strömt durch die Durchgänge, die zwischen der Vielzahl von Ablenkern gebildet sind, und verläßt den Boosterbehälter durch die Auslaßdüse, die mit dem Ansaugrohr von einem Verbrennungsmotor verbunden ist, wodurch die Luft mit geringem Unterdruck zu dem Ansaugrohr strömt. Die Flüssigkeit ist infolge der Konfiguration der Ablenker nicht in der Lage, die Auslaßdüse zu erreichen. Der Boosterbehälter kann aus einem spritzgeblasenen Kunststoffpolymer oder einem anderen Material oder durch ein anderes Verfahren hergestellt sein, wie in der Technik bekannt. Die Vielzahl der Ablenker sind voneinander beabstandet angeordnet, wodurch Durchgänge für Luft gebildet sind, die die Flüssigkeit verläßt, um zwischen diesen hindurchzutreten, um den Behälter durch die Auslaßdüse zu verlassen.
Ein Verfahren zum Optimieren von Kraftstoffverbrauch und zum Vermindern der Kohlendioxid-Abgasemissionen bei einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugrohr, wird durchgeführt, indem Luft durch einen Boosterbehälter geleitet wird, bevor die Luft in das Ansaugrohr eintritt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Optimieren des Kraftstoffverbrauchs und zum Vermindern der Kohlendioxid-Abgasemission bei einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugrohr vorgesehen, bei dem Luft durch ein Boosterbehälter hindurchtritt, bevor die Luft in das Ansaugrohr eintritt, wobei das Verfahren umfaßt: Zuführen von Luft zu einem Boosterbehälter, der in seinem Inneren mehrere Ablenker enthält, die an dem Behälter befestigt sind; Leiten der Luft in einen Flüssigkeitskörper im Boosterbehälter; Beeinflussen der Luft in der Flüssigkeit durch einen Unterdruck, der im Ansaugrohr erzeugt wird; Bilden von Luftblasen in der Flüssigkeit, um die vom Unterdruck beeinflußte Luft zu stabilisieren; Leiten der die Flüssigkeit mit Unterdruck verlassenden Luft durch Durchgänge zwischen mehreren Ablenkern im Boosterbehälter, um den Luftstrom zu stabilisieren; Leiten der Luft mit Unterdruck aus dem Boosterbehälter in ein Ansaugrohr des Motors, wobei das Verfahren das Leiten der Luft um wenigstens einen Ablenker umfaßt, bevor die Luft in die Flüssigkeit eintritt.
Der Luft-Power-Booster ist gebildet durch: 1) eine Luft- Unterdruck-Flüssigkeitskompensationsvorrichtung oder Booster- Komponente des Systems; 2) flexible Rohrleitungen, optionale Steuerventile und weitere Einrichtungen, die den Luftstrom regulieren und die Anpassung des Systems an verschiedene Größen und Modelle von Motoren ermöglicht, wie auch an verschiedene Typen von Kraftstoff-Zuführsystemen und verwendeten Kraftstoffen, 3) optionale elektronische Indikatoren für entfernte Überwachung (Armaturenbrett), die die Strömung und Geschwindigkeit der Luft messen, die durch den Booster zugeführt wird, wodurch ermöglicht wird, daß der Benutzer des Motors oder der Fahrer des Kraftfahrzeugs den Luftstrom visuell beobachten kann - Geschwindigkeit, die in den Motor kommt, während gleichzeitig Pegel des "optimalen Kraftstoffverbrauchs" angezeigt werden.
Die Hauptfunktion der "Luft-Unterdruck-Flüssigkeitskompensationsvorrichtung", bekannt als "der Booster", besteht darin, zu ermöglichen, daß der innere geringe Unterdruck (der während des Einlaßhubs erzeugt wird) kontinuierlich variable Massenvolumen aus Atmosphärenluft mit Umgebungsdruck ansaugt, die durch den Booster eintritt. Diese eingehende Luft überwindet leicht die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die in dem Booster enthalten ist, unterstützt durch den geringen Unterdruck, der an der gegenüberliegenden Seite der Flüssigkeit vorhanden ist. Der einzige Widerstand, der durch die durchströmende Luft überwunden werden sollte, ist derjenige, der durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit aufgebracht wird, und diese kann als Null erachtet werden. An einer Seite der Flüssigkeit finden wir etwa Umgebungs-Atmosphärendruck (1 bar - 100 kpa - 14,5 psi), und an der gegenüberliegenden Seite: geringer Druck, der einen Unterdruck bewirkt (0,1 - 0,35 bar = 10 - 35 kpa = 1,45 - 5,80 psi). Außerdem wirkt der Flüssigkeitskörper, der die Flüssigkeitskompensation oder -stabilisierung bewirkt, als ein nicht beschränkendes dynamisches Steuerventil, während es gleichzeitig als ein Filter wirkt, der alle äußeren Partikel herausfiltert, die in der Luft gefunden werden. Dies ist eine zusätzliche und sekundäre Funktion der Flüssigkeit. Als eine Folge von diesem Prozeß strömt kontinuierlich ein zusätzlicher Strom aus sauberer und kompensierter Luft und liefert variable Massenvolumen, abhängig von der funktionalen Drehung (U/min) und dem Volumen der gesamten inneren Verlagerung des Motors. Infolge der Tatsache, daß die Luft, die durch den Flüssigkeitskörper hindurchtritt, in Blasen umgewandelt wird, strömt diese sehr schnell in einem unterbrochenen Muster nach oben, strömt aber nie in einem kontinuierlichen Muster. Bei dieser Funktionsweise wirkt der Flüssigkeitskörper wie ein nicht beschränkendes dynamisches Ventil. Der kompensierte oder stabilisierte Luftstrom mit geringem Druck tritt direkt in das Ansaugrohr ein, füllt teilweise das innere Volumen des Motors, ermöglicht es ihm, in einem wenig beschränkten Zustand zu arbeiten, mehr geöffnet zur Atmosphäre, wodurch die Zustände von einem extrem geschlossenen hohen Unterdruck (übermäßiger Unterdruck) vermieden wird, und zwar ohne einen Ausfall oder eine Fehlfunktion infolge der Dekompensation oder fehlender Stabilisierung. All dies ist möglich, ohne die Funktion der Ventile, Vorrichtungen oder Einrichtungen zu beeinflussen, abhängig von dem Unterdruck, der weiterhin auf herkömmliche Weise arbeitet (Abgas-Rezirkulationsventil (EGR), zeitliche Zündfunkensteuerung, Shift-Box-Ventil, Luft-konditionierte Einrichtungen).
Diese Aufgaben, die durch diese neuen funktionalen Arbeitszustände erfüllt werden, die durch das konstante Vorhandensein von zusätzlicher Luft erzeugt werden, die das innere Volumen (Raum) des Motors füllt, implizieren vorteilhafte Veränderungen bei der Leistungsfähigkeit des Motors. Die "Luft-Power-Booster"- Eigenschaften, die ihn auf deutliche Weise von allen anderen unterscheiden, die zum Stand der Technik gehören, während sie gleichzeitig die Einzigartigkeit dieser Erfindung bedeuten, werden nachfolgend erläutert.
Eine signifikante Verminderung von Kraftstoffverbrauch "an sich", während gleichzeitig erhöhtes Drehmoment und Leistung erreicht wird. Wie wir wissen, wird Luft in den Motor mit jedem Einlaßhub von jedem Kolben eingesaugt. Der Kolben, der sich bei seinem Einlaßhub nach unten bewegt, vergrößert das Zylindervolumen und vermindert den Druck in dem Zylinder (Erzeugung eines Unterdrucks). Mit dem offenen Einlaßventil strömt atmosphärische Luft (mit höherem positiven Druck) von dem Ansaugrohr ein, um den Zylinder zu füllen. In einfachsten Begriffen erfolgt ein Lufteinlaß, da der normale Atmosphärendruck größer ist (Druck von der Außenseite in Richtung auf die Innenseite) als der geringste Druck (Unterdruck, der ein plötzliches starkes Ansaugen bewirkt) in den Zylinder. Die Luft strömt während des Einlaßhubs ein und versucht beide Drücke auszugleichen. Bei den meisten Motoren beschränkt das Drosselventil den Einlaß-Luftstrom. Wenn wir die Drossel öffnen, vergrößert die Öffnung zu dem Atmosphärendruck den Ansaugrohrdruck. In der Praxis hängt somit die Luftmenge, die beim Einlaßhub in den Zylinder strömt, von der Differenz zwischen dem Druck in dem Ansaugrohr und dem Unterdruck in dem Zylinder ab. Obwohl der Druck in dem Einlaßrohr von der Drosselöffnung abhängt, findet die größte Beschränkung statt, wenn die Drossel geschlossen oder nahezu geschlossen ist (Leerlauf, Fahren im Leerlauf, Teil-Drossel-Beschleunigung), wodurch extrem hohe Unterdruckzustände erzeugt werden, und der Motor arbeitet mit seinem geringsten volumetrischen Wirkungsgrad, wobei der Kolben aus einem geschlossenen inneren Raum ansaugt, der praktisch leer ist und keine Luft enthält, was große Anstrengungen erfordert und während seiner Unterdruckerzeugung Energie verschwendet. Hier liegt die Bedeutung der "Luft-Unterdruck-Flüssigkeitskompensationsvorrichtung", die es ermöglicht, daß die internen beschränkten Zustände, die aus dem beschränkten Betrieb eines Drosselventils resultieren, verändert werden. Der "Booster" bewirkt keinerlei Beschränkungen und erleichtert daher das Einlassen von zusätzlicher Luft, die direkt in das Ansaugrohr geführt wird, und zwar auf eine stabile und kompensierte Weise. Dies impliziert, daß der größte Teil der angesaugten Luft hauptsächlich durch den "Booster" eintritt. Dieses neuartige und vorteilhafte Ereignis ermöglicht es, daß der begrenzte Luftstrom, der von dem Drosselventil kommt (mit Kraftstoff oder alleine), unabhängig und handhabbar (unter Steuerung) durch die nicht-beschränkende Strömung von kompensierter Luft wird, die vom Booster stammt. Mit einer größeren Strömung, die von dem Booster kommt, gibt es eine geringe Strömung, die durch die Drossel beschränkt wird, und umgekehrt, mit einer geringeren Strömung von kompensierter Luft erhält man eine größere Strömung, die durch die Drossel beschränkt wird. In einfachsten Begriffen können wir sagen, daß die Menge an Luft, die direkt in das Ansaugrohr eintritt, aus der beschränkten Menge von Luft abgeleitet wird, die durch das Drosselventil gesteuert wird.
Das Folgende ist ein Beispiel: ein Vergasersystem, V6, 3,0 Liter-Motor, der bei 1000 U/min (Leerlauf) arbeitet, saugt durch sein beschränkendes Drosselventil 1500 Liter eines Luft- Kraftstoff-Gemisches pro Minute ein (er arbeitet bei seinem volumetrischen Wirkungsgrad von 100%), wenn wir durch den "Booster" 33, 33% Luft zuführen, bezogen auf das gesamte eingesaugte Volumen, wird impliziert, daß lediglich 1000 Liter von dem Luft-Kraftstoff-Gemisch durch das beschränkende Drosselventil eintreten. Wenn das Volumen des Kraftstoffs, das durch die Luft extrahiert wird, die durch ein Lufttrichter-System strömt, proportional zu der Einlaß-Luftströmung ist, ist das Volumen von Kraftstoff 33, 33% geringer als das ursprünglich eingesaugte Volumen. Dieses Beispiel erläutert die Kraftstoffverminderung für einen Vergasermotor. Für hochtechnologische elektronische Kraftstoff-Einspritzsysteme ist das System das gleiche, mit der Ausnahme, daß das Drosselventil lediglich die Einlaßluft beschränkt, wobei Ansaugrohr-Sensoren die eingehende Luft messen und elektrische Signale zum elektronischen Steuermodul (Computer) senden, der die genaue Menge an Kraftstoff berechnet, die an den Einlässen eingespritzt werden soll. Der Lambda-Sensor mißt die Menge an Sauerstoff in dem Einsaugrohr und bestimmt die Ableitung des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das in Relation zu dem stöchiometrischen Verhältnis (Lambda = 1) verbrannt wird, weder ein fettes noch ein mageres Luft-Kraftstoff- Verhältnis hat, ohne zusätzliche Luft, wobei die resultierende Spannung (0,1 - 0,9 V) des Lambda-Sensors von dem elektronischen Steuermodul registriert wird, wodurch die Impulszeit für die Elektro-Einspritzeinrichtungen (elektronische Einspritzeinrichtungen) bestimmt wird. Auf diese Weise arbeiten das Steuermodul und der Lambda-Sensor zusammen in einem Betrieb mit geschlossener Regelschleife, um die Luft-Kraftstoff-Gemische so nahe wie möglich an dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu halten. Das Prinzip der Funktion ist das gleiche, aber der Unterschied besteht darin, daß das Eintreten von Luft durch den Booster nicht durch die Ansaugrohr-Luftstromsensoren gemessen wird, wodurch das Luft-Kraftstoff-Gemisch das erste Mal mager wird, aber der Lambda-Sensor sendet ein kleines Spannungssignal (weniger als 0,45 V), wodurch dem Steuermodul ein mageres Luft- Kraftstoff-Verhältnis gemeldet wird, das die nächste Mischung fetter macht, aber bezogen auf einen geringeren Einlaß-Luftstrom, der durch den Ansaugrohr-Luftstromsensor gemessen wird. Es ist offensichtlich, daß der eingespritzte Kraftstoff wenig ist. Dies ist ebenfalls eine Kraftstoff-Verminderung "an sich". Es ist sehr wichtig hervorzuheben, daß die Verminderung des Kraftstoffverbrauchs "an sich" in einer implizierten Weise einen Verlust an Motorleistung beinhaltet, wenn die Vorrichtung nicht verwendet wird.
Der Verlust an Motorleistung wurde vermieden und überwunden durch die neuen funktionalen Zustände des Motors, abgeleitet aus dem konstanten Vorhandensein von stabilisierter oder kompensierter Luft, die aus dem Booster stammt. Dieser kompensierte Luftstrom, der direkt durch das Ansaugrohr eintritt, füllt teilweise den inneren Raum (Volumen) des Motors, läßt den Ansaugrohr-Druck ansteigen, impliziert eine signifikante Verminderung des maximalen Unterdruck-Zustands, erhöht den Luftstrom von dem Ansaugrohr zu dem inneren Raum des Zylinders, wodurch der volumetrische Wirkungsgrad des Motors erhöht wird, während gleichzeitig eine dramatische Verminderung der Arbeitsanstrengung der Kolben ermöglicht wird, die nun aus einem teilweise offenen Raum und nicht aus einem geschlossenen Raum ohne Luft unter extremen Unterdruck-Zuständen (übergroßer Unterdruck) ansaugen können. All dies führt zu einem Anstieg von Drehmoment und Leistung, die durch die maximale Quantität von Energie erzeugt wird, die mit einem minimalen Volumen von Kraftstoff produziert wird. Auf diese Weise ermöglicht der Luft-Power-Booster eine signifikante Verminderung des Kraftstoffverbrauchs mit einem merklichen Leistungsanstieg. Außerdem bietet die optionale elektronische entfernte Überwachungsvorrichtung, die die Geschwindigkeit des Luftstroms angibt, der in den "Booster" eintritt, wie oben erwähnt, einen besonderen Vorteil zur Überwachung dea Grades eines optimalen Verbrauchs von Kraftstoff in Echtzeit. Dies ermöglicht es, daß der Benutzer den besten funktionalen Wirkungsgrad des Motors erhält. Es ist wichtig anzumerken, daß die Menge an Luft, die durch den Booster zu dem Ansaugrohr geführt wird, einfach einstellbar ist und mit Hilfe eines Unterdruck- Meßgeräts und eines Beschränkungsventils gesteuert werden kann, wodurch die Zufuhr der genauen Menge an Luft ermöglicht wird, die die Verwendung von Energie und Pferdestärken ermöglicht, die vorher verschwendet wurden. Dies erfolgt entsprechend dem inneren Verlagerungsvolumen von verschiedenen Motoren.
Die Konzepte, die vorstehend erläutert wurden, wurden bei Motoren angewendet und zufriedenstellend getestet, die mit verschiedenen Kraftstoff-Zuführsystemen ausgestattet waren, wie beispielsweise Vergaser, Einzel-Einspritzung (zentrales TBI), kontinuierliche Einspritzung (CIS), Multiport-Kraftstoff-Einspritzung (MFI), sequentielle Mehrpunkt-Kraftstoff-Einspritzung (SMFI) und Luft-Erdgas-Mischdosierer, die mit einem beschränkenden Drosselventil-System arbeiten.
Auf ähnliche Weise wurde der Luft-Power-Booster bei einem Mercedes Diesel 4L Zylinder getestet, der mit einem Diesel- Direkteinspritzmotor ausgestattet ist, unter Verwendung einer Drosselventil-Luftstromsteuerung. Eine signifikante Reduzierung des Dieselverbrauchs, wie auch eine signifikante Verminderung von schwarzem Dampf, der durch das Auspuffrohr ausgestoßen wird, wurde berichtet. Auf gleiche Weise kann der Luft-Power-Booster auch installiert werden, um bei Turbo-Diesel-Einspritzmotoren verwendet zu werden. Aber ein Solenoid oder Prüfventil sollten verwendet werden, um die Luft-Unterdruckleitung zu schließen, durch die der Booster mit dem Ansaugrohr verbunden ist. Der Booster arbeitet während der inaktiven Periode von dem Turbo, d. h. während des Bereiches mit geringer Drehzahl.
Schließlich ist ein weiteres, nicht wenig wichtiges Merkmal der Einzigartigkeit des Luft-Power-Boosters die Tatsache, daß das System hauptsächlich durch Korrigieren der vorhergehenden funktionalen Beschränkungen und Erhöhen des Motor-Wirkungsgrades und außerdem durch Verbessern des Wirkungsgrades der Verbrennung arbeitet, was zu einer Reduzierung der erzeugten Nebenprodukte führt. Das System kann jeden Kraftstoff verwenden, der durch irgendein Kraftstoff-Abgabesystem mit einer beschränkten Luftstrom-Steuerung geliefert wird. Andererseits ist es das einzige System, das auf dem Prinzip der Flüssigkeitskompensation von Drücken basiert, das den einstellbaren Einlaß von stabilisiertem oder kompensiertem Luft-Sauerstoff ermöglicht, ohne daß Ausfälle durch Destabilisierung oder Dekompensation verursacht werden, während es signifikant die Arbeitsanstrengungen des Kolbens während dessen Unterdruckerzeugung reduziert, was schließlich zu einem optimalen Kraftstoffverbrauch mit der geringsten Menge an Kohlendioxid führt, die in die Umgebung emittiert wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die schematisch einen Luftstrom durch ein Luft-Power-Booster-System der Erfindung zeigt, wenn er sich in Richtung auf das Ansaugrohr von einem Verbrennungsmotor bewegt (nicht gezeigt).

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt schematisch einen Luft-Power-Booster-System der Erfindung, mit einer Luft-Unterdruck-Flüssigkeitskompensationsvorrichtung 1, Einrichtungen zum Steuern und Regulieren der Luft-Unterdruck-Leitung 12B, 12C, 12SV und 11VM, die eine adequate Kalibrierung, Installation und Verwendung des Systems in verschiedenen Typen von Verbrennungsmotoren ermöglicht, und mit einer optionalen, entfernt gelegenen elektronischen Luftströmungs-Geschwindigkeits-Indikator-Vorrichtung 3.
1) Die Luft-Unterdruck-Flüssigkeitskompensationsvorrichtung 1, kurz der Booster 1 genannt, hat in dem nicht-beschränkenden Beispiel, das im Querschnitt durch eine Mitte davon dargestellt ist, eine planare vordere Fläche und eine hintere Fläche sowie eine asymmetrische zehneckige Form wegen seiner inneren Labyrinth-Konfiguration und ist aus einem geformten Polymer- Behälter hergestellt, mit den Außenabmessungen von: Höhe 138 mm, Breite 90 mm und Tiefe 65 mm. Die Außenwände haben eine Dicke von 3 mm, während die inneren Ablenkwände eine Dicke von 2 mm haben. Der Booster 1 enthält eine Einlaßdüse und eine Auslaßdüse, jeweils mit einem Innendurchmesser (I.D.) von 9,5 mm (3/8 Zoll), wobei der Einlaß 10A nach unten gerichtet geneigt ist und der Auslaß 12 V im wesentlichen horizontal angeordnet ist. Im Inneren ist der Booster 1 durch eine unregelmäßige mittlere Wand 11 unterteilt, die sich von der oberen Wand 1T in Richtung auf die untere Wand 1B des Boosters 1 erstreckt. Die Wand 11 erreicht nicht die untere Wand 1B. Der horizontale Bereich der Wand 11 hat eine mittlere Öffnung oder ein Loch 13 mit einem Durchmesser von 9,5 mm (3/8 Zoll). Es befindet sich ein 3-8 mm großer Spalt zwischen der unteren Wand 1B und dem horizontalen Bereich der Wand 11. Der horizontale Bereich der Wand 11 ist mit der hinteren Wand 1R verbunden, die sich von der Auslaßdüse 12 V nach unten in Richtung auf die untere Wand 1B des Boosters 1 erstreckt.
Durch diese Konfiguration wird die Flüssigkeitsausgleichskammer 12 gebildet, die in dem Booster 1 enthalten ist, während sie gleichzeitig eine Atmosphärendruck-Kammer 10 bildet, wobei die Kammern 10 und 12 durch die mittlere Wand 11 unterteilt sind, die an ihrem unteren Ende ein Paar kleinere Ablenker 11D und die mittlere Öffnung 13 mit einem inneren Durchmesser von 9,5 mm (3/8 Zoll) aufweist, die fluidartig die Atmosphärendruck- Kammer 10 mit der Flüssigkeitsausgleichskammer 12 verbindet. Wenn der Motor nicht läuft (abgeschaltet ist), wird Ausgleichsflüssigkeit 14 gefunden, die teilweise die unteren Bereiche der beiden Kammern 10 und 12 belegt, aber wenn der Motor eingeschaltet ist (läuft), wandert die Ausgleichsflüssigkeit 14 von der Kammer 10 durch die mittlere Öffnung 13, wobei der interne Pegel in der Flüssigkeitsausgleichskammer 12 ansteigt. Weiterhin enthält die Flüssigkeitsausgleichskammer im Inneren zwei kleine Ablenker 15A und 15B, einen mittleren Ablenker 15C, der teilweise in die Ausgleichsflüssigkeit 14 eingetaucht ist, alle von diesen sind geneigt, und drei unregelmäßige Ablenker 15D, 15E und 15F, deren innere Enden sich in dem Flüssigkeitsausgleicher 14 befinden. Die äußeren Enden von jedem unregelmäßigen Ablenker 15C, 15E und 15F befinden sich darüber und überdecken sich gegenseitig, wobei der Ablenker 15D unter dem Ablenker 15E liegt und der Ablenker 15E unter dem Ablenker 15F angeordnet ist, während die mittlere Wand 11 einen oberen Ablenker 11C aufweist, der über dem Ablenker 15F angeordnet ist und diesen überdeckt, sowie gleichzeitig alle oberen Enden der Ablenker 15D, 15E und 15F überdeckt. Keiner der Ablenker ist miteinander verbunden, aber jeder Ablenker ist an den inneren Flächen des Boosters 1 befestigt.
An der vorderen Wand 1F von der Hochdruck-Kammer 10, nahe dem Einlaß 10A, ist ein Ablenker 10B angeordnet, während an der hinteren Wand 1R oder der Flüssigkeitsausgleichskammer 12 ein kleiner weiterer Ablenker 12D angeordnet ist. Die allgemeine Funktion von jedem Ablenker besteht darin, den Hochgeschwindigkeitsstrom von Luft mit Unterdruck handhabbar zu machen, der die Ausgleichsflüssigkeit 14 verläßt, während die Ausgleichsflüssigkeit 14 abgelenkt wird, die in die Flüssigkeitsausgleichskammer läuft. Eine solche Handhabung der Ströme von sowohl Luft als auch Flüssigkeit sollte sehr effizient sein, um eine Verlagerung der Ausgleichsflüssigkeit 14 in Richtung auf die Auslaßdüse 12B zu vermeiden, und dies stellt das Austreten von eines sauberen Luftstroms ohne Flüssigkeit durch die Auslaßdüse 12 V sicher.
Wie vorstehend erläutert, wirkt der Kopmpensations-Flüssigkeitskörper 14, der in dem Booster 1 enthalten ist, durch Funktion als ein nicht-eschränkendes dynamisches Ventil, da es gleichzeitig offen und geschlossen ist, wobei an einer Seite der Ausgleichsflüssigkeit 14 Atmosphärendruck vorhanden ist, während an der gegenüberliegenden Seite der Ausgleichsflüssigkeit 14 geringer Druck vorhanden ist, der zu einem Unterdruck führt. Die Hauptfunktion des Boosters besteht darin, Luft aus der Umgebung (mit barometrischem Druck) anzusaugen und die Luft zum Ansaugrohr als einen stabilen Luftstrom mit größtenteils vermindertem Druck zuzuführen.
Die Auslaßdüse 12 V hat einen Innendurchmesser von 9,5 mm (3/8 Zoll) und ist durch einen durchscheinenden flexiblen Schlauch 12T mit den Steuer-Regel-Ventilen des Luftstroms verbunden. Dies sind ein sphärisches Durchlaßventil 12B, ein optionales Sperrventil 12C, ein wahlweises Solenoid 12SV, eine optionale entfernte Überwachungsvorrichtung 3, die an einem Paar von T-Verbindungen 37T installiert ist, und ein optionales Unterdruck-Meßgerät 11VM, das an der T-Verbindung 12T installiert ist, jeweils mit einem Innendurchmesser von 9,5 mm (3/8 Zoll), das zu der Unterdruck-Quelle-Luftauslaßleitung 12VA paßt, das an dem Anschluß 12IM des Ansaugrohrs (nicht gezeigt) endet. In einigen Fällen ist in dem Ansaugrohr für die Leitung 12VA keine Verbindung verfügbar. Als eine Alternative kann die Verbindung durch Anordnen einer T-Verbindung zusammen mit dem positiven Motorgehäuse-Ventilations-System (pcv Ventil/Standard für alle Fahrzeuge) erfolgen. Die Auslaßleitung 12VA der Unterdruckquelle für kompensierte Luft stellt einen negativen Unterdruck (plötzliches starkes Ziehen) an der Auslaßdüse 12 V zur Verfügung, die an der oberen Rückseite von dem Booster 1 angeordnet ist, die frei das innere Volumen ansaugt, das aus der Flüssigkeitsausgleichskammer 12 verfügbar ist, entsprechend 70% des gesamten Volumen der Ausgleichskammer 12, da die verbleibenden 30% durch das Volumen der Ausgleichsflüssigkeit 14 belegt sind, wobei die mittleren Öffnung 13 mit einem Innendurchmesser von 9,5 mm (3/8 Zoll) etwa mit einer Tiefe von 25,4 mm (1 Zoll) unter der Oberfläche der Ausgleichsflüssigkeit 14 eingetaucht ist. Beim Starten des Motors wird ein geringer Unterdruck erzeugt, der einer Ansaugung von etwa 67,7 bis 91, 4 kPa (20 bis 27 in. Hg; 0,35 - 0,1 bar) über der Flüssigkeits-Fläche entspricht, und 25,4 mm (1 Zoll) unter der Oberfläche gibt es einen Atmosphärendruck von 1 bar (1 bar - 10-mal höherer Druck als 0,1), der an der mittleren Öffnung 13 anliegt, die sich in Fluidverbindung mit der Umgebungsdruck-Kammer 10 befindet, die den eingehenden Luftstrom 1011 durch die Einlaßdüse 10A empfängt. Dies impliziert, daß die Ausgleichsflüssigkeit 14 von ihrer oberen Fläche durch den geringen Unterdruck angezogen und nach oben gedrückt wird, und zwar durch den höheren Druck der eingehenden Luft bei Atmosphärendruck. Beide Drücke sind lediglich durch die Oberflächenspannung und den Druck getrennt, der durch die 25,4 mm (1 Zoll) aus Ausgleichsflüssigkeit 14 zur Verfügung gestellt wird. Daher kann der entgegengesetzte Widerstand der Flüssigkeit als bei vollständig Null liegend erachtet werden. Die Ausgleichsflüssigkeit bildet ein nicht-beschränkendes Ventil. Das Ergebnis ist die sofortige Erzeugung von einem Hochgeschwindigkeits-Luftstrom, der aus der atmosphärischen Umgebung angesaugt wird, die Ausgleichsflüssigkeit 14 durchströmt und schließlich durch die Auslaßdüse 12 V austritt und danach in die Leitung 12VA mit kompensierter Luft für die Unterdruckquelle eintritt, die das Ansaugrohr erreicht. Der Luftstrom zerbricht in Blasen, wenn er durch die Ausgleichsflüssigkeit 14 strömt, und das Luft-Flüssigkeits-Gemisch bewegt sich dynamisch in die oberen Bereiche der Kammer 12, immer durch die Ablenker nach unten zurückgeführt, wodurch die Flüssigkeit von der Auslaßdüse 12 V ferngehalten wird.
Der kompensierte Luftstrom, der in die Leitung 12VA mit kompensierter Luft für die Unterdruckquelle eintritt, sollte als entsprechend der besonderen Eigenschaften jedes Motors gleichmäßig geregelt werden: internes Verlagerungsvolumen, Kraftstoff- Zuführsystem und verwendetem Kraftstoff. Der Auslaß 12 V ist mit einem durchscheinenden flexiblen Schlauch 12T verbunden, der in dem Ansaugrohr-Anschluß 12IM endet, die zu der Leitung 12VA mit kompensierter Luft für die Unterdruckquelle gehört. An dieser Leitung 12VA sollten bei der Installation die Steuer-Regel- Ventile für den kompensierten Luftstrom installiert sein: ein sphärisches Durchlaßventil 12B, ein Sperrventil 12C, ein Solenoid 12SV und ein Unterdruck-Meßgerät 11VM, das an der T-Verbindung installiert ist. Jedes hat einen Außendurchmesser (OD) von 9,5 mm (3/8 Zoll), wobei diese optionale Einrichtungen sind und in der Leitung vorhanden sein können, aber nicht unbedingt erforderlich sind, um das System durchzuführen. Turbo- Motoren erfordern ein Sperrventil 12C und ein Solenoidventil 12VF als Standard-Ausstattung.
Es ist wichtig anzumerken, daß der Booster in einem großen Bereich von verschiedenen Drücken arbeitet, abhängig von den Fahrbedingungen. Während der Zustände mit maximaler Beschleunigung (W.O.T.) mit einer weit geöffneten Drossel liegt die innere Ablesung von geringem Unterdruck nahe Null (0 in. Hg), wobei sich der Motor als irgendein normaler Motor ohne den Luft-Power- Booster verhält. Hier liegt die Wichtigkeit der optionalen entfernten Strömungsgeschwindigkeit-Indikator-Vorrichtung 3, die optional über der Leitung 12VA mit kompensierter Luft für die Unterdruckquelle eingesetzt ist. Dies enthält ein Paar von T-Verbindungen 37T, ein sphärisches Durchlaßventil 33, einen flexiblen Schlauch 36AV und die elektronische Vorrichtung 3 selbst. Die Vorrichtung 3 enthält einen transparenten Schlauch mit einem Außendurchmesser von 12,7 mm (1/2 Zoll) (O.D.) und einem Innendurchmesser von 9,5 mm (3/8 Zoll) und einer Höhe von 50,8 mm (2 Zoll). Jedes Ende trägt eine kleine Düse mit einem Außendurchmesser von 9,5 mm (3/8 Zoll), eine untere Düse 31, eine obere Düse 32, wobei beide Düsen 31 und 32 dazu ausgestaltet sind, um mit einer Metall-Kugel 30 Kontakt zu haben, ohne jedoch den Strom aus Hochgeschwindigkeitsluft zu blockieren. Die untere Düse 31 steht mit dem Durchlaßventil 33 in Fluid- Verbindung, das den Luftstrom an der unteren Seite reguliert, und die obere Düse 32 steht mit dem flexiblen Schlauch 36AV in Fluid-Verbindung, der einen Innendurchmesser von 6,3 mm (1/4 Zoll) hat, während er gleichzeitig mit einer T-Verbindung 37T verbunden ist. Die untere Düse 32 steht mit dem Durchlaßventil 33 in Fluidverbindung, das mit einer weiteren T-Verbindung 37T verbunden ist. Beide T-Verbindungen sind optional in die Leitung 12VA mit kompensierter Luft für die Unterdruckquelle eingesetzt. Das Durchlaßventil 33 reguliert die Hochgeschwindigkeits-Luftströmung durch den transparenten Schlauch, wodurch bewirkt wird, daß die Metallkugel 30 gegen ihre Schwerkraft schwebend gehalten wird. Beide Positionen der Metallkugel 30 innerhalb des transparenten Rohrs (oben und unten) werden durch die elektronische Indikatorvorrichtung 3 registriert, die extern mit zwei Infrarot-Dioden 34IR und zwei Photo-Transistoren 35FR versehen ist, die an gegenüberliegenden Seiten von dem transparenten Rohr angeordnet sind. Die Metallkugel 30 unterbricht das Infrarotlicht, und diese Unterbrechung erzeugt ein elektrisches Signal, das zu einer Balkenanzeige gesendet wird (in der Zeichnung nicht gezeigt), die entfernt beobachtet werden kann, (zum Beispiel Armaturenbrett). Die obere Position der Metallkugel stellt den optimalen Pegel des Kraftstoffverbrauchs dar, während die untere Position den unteren Pegel darstellt. Auf diese Weise wird der Benutzer des Motors oder der Fahrer unterstützt, wirtschaftlich zu fahren.
Bei Untersuchungen unter Verwendung einer Booster-Vorrichtung und eines Verfahrens, das hier beschrieben ist, wurden sowohl die Kohlendioxid-Emissionen als auch der Kraftstoffverbrauch reduziert. In den nachfolgend gezeigten Tabellen sind Ergebnisse gezeigt, bei denen ein 1996 Ford Taurus und ein 1996 Ford Thunderbird ohne (Basis-Leitung) und mit einer angebrachten Booster-Vorrichtung getestet wurden. Sowohl der Ford Taurus als auch der Ford Thunderbird, die getestet wurden, waren 1996 V-6 Modelle mit elektronischen Kraftstoff-Einspritzsystemen. Die Tests wurden durch ein E.P.A. unabhängiges Testlabor durchgeführt. Der FTP-75 Test ist ein Test, der von E.P.A. verwendet wird, um Kraftstoff-Emissionen zu bestimmen, HFET ist ein Test, der von E.P.A. verwendet wird, um die Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit zu bestimmen, und HOT 505 ist der letzte Teil von dem FTP-75 Test, der eine Stadtfahrt in Los Angeles simuliert.

AUSGLEICHSFLÜSSIGKEIT 14

Diese Flüssigkeit führt eine wichtige Funktion als das Trennmedium der beiden entgegengesetzten Drücke aus: geringer Druck (Unterdruck) und hoher Druck (Umgebung), jeweils in die gleichen Richtung wirkend. Diese Tatsache bietet dem Booster 1 einen großen Bereich von Arbeit, was ihn in die Lage versetzt, zusätzliche Luft/Sauerstoff bei geringen Drücken zuzuführen, wodurch ein Unterdruck in der Höhe von 101,6 kpa (30 in.Hg) und so niedrig wie 10,2 kPa (2 in.Hg) bereitgestellt wird, was die minimale Grenze für einen Motor ist, um ähnlich wie andere Motoren ohne den Booster zu arbeiten.
Der einzige Widerstand des Luftstroms, wenn er durch die Ausgleichsflüssigkeit des Boosters 1 strömt, wird durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit erzeugt. Wegen seiner Dichte und Viskosität kann sie durch Arbeitstemperaturen beeinflußt werden. Die ausgewählte Flüssigkeit muß den Kompensations- oder Stabilisierungs-Prozeß bei allen klimatischen Arbeitsbedingungen durchführen. Beispiel: Mineralöl ist sehr geeignet, um bei Temperaturen unter Null zu arbeiten, da es nicht friert und ein geeignete Viskosität beibehalten kann. Jedes Motoröl SAE 30 bietet geeignete Ergebnisse bei mildem Klima. Wenn Temperaturen über 37,8ºC (100ºF) steigen, ist es empfohlen, Motoröl SAE 50-60 zu verwenden. Öl-Gemische sind ebenfalls zur Verwendung in dem Boosterbehälter geeignet. Andere Flüssigkeiten, die in der Lage sind, auf diese Weise zu funktionieren, können ebenfalls verwendet werden. Die Ausgleichsflüssigkeit wird allgemein nicht verbraucht, aber es ist üblich, sie periodisch zu ersetzen, um zu vermeiden, daß Staubpartikel gehalten werden und sich an Boden des Booster ansammeln. Die durchscheinenden flexiblen Schläuche ermöglichen eine visuelle Beobachtung des internen Pegels und des Flüssigkeits-Zustands (Motor aus). Um die Ausgleichsflüssigkeit zu ersetzen, ist alles, was getan werden muß, die Booster-Einheit abzutrennen, sie umgekehrt nach unten zu drehen und ihren Inhalt zu entleeren. Später kann der Booster wieder aufgefüllt werden, und zwar bis zu dem markierten Pegel.

WEITERE ANWENDUNGEN FÜR DEN BOOSTER

Die Eigenschaften von jeder bestimmten Flüssigkeit ermöglicht es, daß der Booster 1 in einer Weise verwendet werden kann, um hohe Konzentrationen von zusätzlichem Sauerstoff zuzuführen. Methanol (CH&sub3;OH), das flüchtig und nicht-entflammbar ist, enthält 50 Gewichtsprozent molekularen Sauerstoff und kann in dem Booster als Ausgleichsflüssigkeit verwendet werden. Die Verwendung von Methanol erlaubt einen Luftstrom, der eine Menge von 50% zusätzlichen Sauerstoffs zuführt, der in die Verbrennungs-Kammer eintritt. Daher verhält sich der Booster als ein chemischer Superlader, der zumeist bei modifizierten Sportwagen angewendet wird. Für diese spezielle Verwendung muß der Booster eine optionale Einrichtung haben, um konstant das Volumen von Methanol zu ersetzen, das durch Verdampfung verbraucht wird. Auf diese Weise kann der Booster verwendet werden, um eine chemische Flüssigkeit zuzuführen, die Eigenschaften hat, die wegen ihrer spezifischen physikalisch-chemischen Eigenschaften vorteilhaft sein kann.
Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung hier beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß Veränderungen bezüglich der Struktur durchgeführt werden können, ohne von den Basis-Prinzipien der Erfindung abzuweichen. Diese Veränderungen sind im Geist und im Schutzbereich der Erfindung enthalten, die durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.

Claims

1, Vorrichtung zum Optimieren des Kraftstoffverbrauchs und zum Vermindern der Kohlendioxid-Abgasemission eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugrohr, an welches die Vorrichtung angeschlossen ist, wobei im Ansaugrohr ein Unterdruck erzeugt wird, wenn der Motor gestartet wird, und wobei die Vorrichtung umfaßt:

- einen Boosterbehälter (1) mit:

- einem Behälterkörper;

- einer Einlaßdüse (10A) zum Eintritt von Luft in den Boosterbehälter und einer Auslaßdüse (12 V) zum Austritt von Luft aus dem Boosterbehälter (1);

- einem Flüssigkeitskörper (14) innerhalb des Behälterkörpers, wobei der Flüssigkeitskörper (14) von der Einlaßdüse (10A) und der Auslaßdüse (12 V) entfernt angeordnet ist;

- mehreren Ablenkern (11A-11D, 15A-15E), die innerhalb des Behälterkörpers angeordnet und an diesem befestigt sind, wobei diese Durchgänge bilden, durch welche sich die Luft bewegt, und wobei wenigstens einer der mehreren Ablenker (11A-11D, 15A-15E) teilweise in den Flüssigkeitskörper (14) eingetaucht ist;

- wobei Luft mit Atmospärendruck in den Boosterbehälter (1) eintritt und um wenigstens einen der Ablenker (11A-11D, 15A-15E) in den Flüssigkeitskörper (14) eintritt und durch den Unterdruck aus dem Ansaugrohr beeinflußt wird, wobei die Luft den Flüssigkeitskörper (14) mit Unterdruck verläßt und durch die Durchgänge tritt, welche zwischen den mehreren Ablenkern (11A-11D, 15A-15E) gebildet sind, und den Boosterbehälter durch die Auslaßdüse verläßt, welche mit dem Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei sich die Luft mit Unterdruck zum Ansaugrohr bewegt,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Ablenker (11A-11D, 15A-15E) so angeordnet sind, daß die Luft mit Atmosphärendruck in den Boosterbehälter (1) eintritt und um wenigstens einen der Ablenker (11A-11D, 15A-15E) herum in den Flüssigkeitskörper (14) eintritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der einer der Durchgänge so ausgebildet ist, daß ein Kanal zum Leiten der Luft von der Eingangsdüse (10A) zur Flüssigkeit (14) vorliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Flüssigkeit (14) aus der aus Mineralöl, Motoröl, Ölmischungen und Methanol bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Boosterbehälter (1) aus einem geformten Kunststoffpolymer hergestellt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der wenigstens zwei der Ablenker (11A-11D, 15A-15E) teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der mehrere der Ablenker (11A-11D, 15A-15E) voneinander beabstandet angeordnet sind, wodurch Durchgänge gebildet sind, so daß Luft, welche die Flüssigkeit verläßt, dazwischen hindurchtritt, bevor sie den Behälter verläßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Durchgang im Behälterkörper, durch welchen die Luft hindurchtritt, bevor die Luft den Flüssigkeitskörper (14) erreicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Flüssigkeitsausgleichskammer (12) im Behälterkörper (1), wobei der Flüssigkeitskörper (14) in einem unteren Abschnitt der Flüssigkeitsausgleichskammer (12) enthalten ist.

9. Verfahren zum Optimieren des Kraftstoffverbrauchs und zum Vermindern der Kohlendioxid-Abgasemission bei einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugrohr, bei dem Luft durch einen Boosterbehälter (1) hindurchtritt, bevor die Luft in das Ansaugrohr eintritt, wobei das Verfahren umfaßt:

- Zuführen von Luft zu einem Boosterbehälter (1), welcher in seinem Inneren mehrere Ablenker (11A-11D, 15A-15E) enthält, welche an dem Behälter (1) befestigt sind;

- Leiten der Luft in einen Flüssigkeitskörper (14) im Boosterbehälter (1);

- Beeinflussen der Luft in der Flüssigkeit (14) durch einen Unterdruck, welcher im Ansaugrohr erzeugt wird;

- Bilden von Luftblasen in der Flüssigkeit (14), um die vom Unterdruck beeinflußte Luft zu stabilisieren;

- Leiten der die Flüssigkeit (14) mit Unterdruck verlassenden Luft durch Durchgänge zwischen den mehreren Ablenkern (11A-11D, 15A-15E) im Boosterbehälter, um den Luftstrom zu stabilisieren;

- Leiten der Luft mit Unterdruck aus dem Boosterbehälter in ein Ansaugrohr des Motors,

dadurch gekennzeichnet,

daß bei dem Verfahren die Luft um wenigstens einen Ablenker (11A-11D, 15A-15E) geleitet wird, bevor die Luft in die Flüssigkeit eintritt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Luft, die den Flüssigkeitskörper (14) verläßt, in eine Flüssigkeitsausgleichskammer (12) geleitet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Luft, welche den Flüssigkeitskörper (14) verläßt, durch Durchgänge geleitet wird, welche von den voneinander beabstandet angeordneten, mehreren Ablenkern (11A-11D, 15A-15E) gebildet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Luft in einen Flüssigkeitskörper (14) geleitet wird, welcher aus der aus Mineralöl, Motoröl und Methanol bestehenden Gruppe ausgewählt wird.