DE4335871A1 - Method and device for reducing the consumption of flowable fossil fuels - Google Patents
Method and device for reducing the consumption of flowable fossil fuelsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrauchsminderung von durch eine magnetisch durchlässige Brennstoffzuleitung strömenden fossilen Brennstoffen durch ein Magnetfeld, das durch ein externes Magnetisierungsmittel auf den Brennstoff aufgebracht wird, und auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.The invention relates to a method for reducing consumption by a magnetic permeable fuel supply line flowing fossil fuels through a magnetic field, which is applied to the fuel by an external magnetizing agent, and on an apparatus for performing this method.
Es ist bekannt, den Kraftstoffverbrauch durch Einwirkung eines Dauermagnetfeldes auf ei nen strömenden, flüssigen Kraftstoff zu vermindern. Zu diesem Zweck umgibt man eine durchströmte Kraftstoffleitung mit einem diese magnetisch durchdringenden Dauermagne ten. Nachteilig ist hierbei, daß unter Berücksichtigung sich ständig ändernder Betriebsver hältnisse, insbesondere Strömungsgeschwindigkeiten, keineswegs optimale Verhältnisse und nur eine vergleichsweise kleine Kraftstoffersparnis erzielbar ist.It is known to reduce fuel consumption by the action of a permanent magnetic field on egg reduce flowing, liquid fuel. For this purpose, surround one flowed through fuel line with a magnetically penetrating permanent magnet The disadvantage here is that taking into account constantly changing Betriebsver Conditions, especially flow velocities, are by no means optimal conditions and only a comparatively small fuel saving can be achieved.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genann ten Art und eine zum Durchführen desselben dienende Vorrichtung so auszubilden, daß mit einfachen Maßnahmen durch optimale Magnetfeldanpassung an unterschiedliche Betriebs verhältnisse stets eine maximale Brennstoffersparnis erzielbar ist. The present invention is therefore based on the object, a method of the ten type and a device for performing the same so that with simple measures through optimal magnetic field adaptation to different operating conditions maximum fuel savings can always be achieved.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren der im Oberbegriff von An spruch 1 genannten Art zur Verbrauchsminderung von Brennstoffen erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen dieses Anspruchs aufgeführten Merkmale aus, nämlich dadurch, daß auf den Brennstoff ein elektromagnetisches Wechselfeld mit periodisch veränderbarer Feldstärke aufgebracht wird, dessen Frequenz unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffs gewählt wird.To solve the problem, a method is used in the preamble of An Proverb 1 mentioned to reduce fuel consumption according to the invention the features listed in the characterizing part of this claim, namely in that the fuel is an alternating electromagnetic field with a periodically variable field strength is applied, its frequency taking into account the flow velocity of the fuel is chosen.
Es hat sich gezeigt, daß ein magnetisches Wechselfeld wesentlich wirksamer als ein mag netisches Gleichfeld ist und daß für jede Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffs eine bezüglich der Verbrauchsminderung optimale Frequenz des Wechselfeldes existiert. Des halb sollte eine entsprechende Frequenzanpassung erfolgen, damit unterschiedliche Be triebsverhältnisse berücksichtigt werden können.It has been shown that an alternating magnetic field is much more effective than a mag is a net constant field and that for each flow rate of the fuel optimal frequency of the alternating field exists with regard to the reduction in consumption. Des half an appropriate frequency adjustment should take place so that different loading drive conditions can be taken into account.
Die nach diesem Verfahren erzielte größere Verbrauchsminderung führt gleichzeitig zu ei ner deutlichen Reduzierung der Abgasmengen. Mit dem Begriff Wechselfeld sind hinsicht lich ihrer Feldstärke periodisch veränderbare Magnetfelder mit oder ohne Feldrichtungsum kehrung gemeint. Das Verfahren läßt sich sehr vielseitig insbesondere überall dort einset zen, wo strömende flüssige oder gasförmige Brennstoff zum Betrieb von Antriebs- oder Heizmitteln zum Einsatz kommen.The greater reduction in consumption achieved by this method also leads to egg a significant reduction in the amount of exhaust gas. With the term alternating field are considered periodically changeable magnetic fields with or without field direction turn meant. The method can be used in a very versatile way, particularly everywhere there zen where flowing liquid or gaseous fuel to drive or drive Heating agents are used.
Es wird davon ausgegangen, daß durch das magnetische Wechselfeld geeigneter Fre quenz die Oberflächenspannung des strömenden Brennstoffs vermindert und die Moleküle getrennt werden. Somit entstehen beim Einsprühen bzw. Zerstäuben des Brennstoffs we sentlich kleinere Tröpfchen, so daß eine deutlich bessere Brennstoffausnutzung erzielbar ist. It is assumed that suitable Fre quenz reduces the surface tension of the flowing fuel and the molecules be separated. Thus, we create when spraying or atomizing the fuel considerably smaller droplets, so that a significantly better fuel efficiency can be achieved is.
Besonders bevorzugt ist die Weiterbildung von Anspruch 2, weil durch das ständige Über streichen eines Frequenzbereiches automatisch eine Berücksichtigung der für die jeweilige Strömungsgeschwindigkeit optimalen Frequenz erfolgt. Somit ist es hierbei nicht erforderlich, die momentane Strömungsgeschwindigkeit direkt oder indirekt zu messen.The further development of claim 2 is particularly preferred because of the constant over delete a frequency range automatically taking into account that for the respective Flow rate optimal frequency takes place. It is therefore not necessary to measure the current flow velocity directly or indirectly.
Die Weiterbildungen der Ansprüche 3 und 4 haben sich im praktischen Betrieb gut bewährt und erlauben eine besonders einfache Anwendung, weil hierbei das Magnetfeld leicht her zustellen ist.The developments of claims 3 and 4 have proven themselves in practical operation and allow a particularly simple application, because the magnetic field is easy is to be delivered.
Auch die Ausgestaltungen der Ansprüche 5 und 6 sind äußerst praxisgerecht und leicht er zielbar.The embodiments of claims 5 and 6 are extremely practical and easy targetable.
In praktischen Versuchen haben sich der Frequenzbereich von Anspruch 7 für Dieselkraft stoff und die Zykluszeit von Anspruch 8 als sehr positiv und verbrauchsmindernd heraus gestellt.In practical tests, the frequency range of claim 7 for diesel power Substance and the cycle time of claim 8 as very positive and consumption-reducing posed.
Die wirksame Länge des Wechselfeldes, die Durchflußgeschwindigkeit des Brennstoffs und die Zykluszeit stehen in einem gewissen Zusammenhang. Gemäß den Ansprüchen 9 bis 11 können somit die Zykluszeit oder die Länge des Wechselfeldes in Abhängigkeit von den je weils anderen Parametern geeignet gewählt werden, um eine optimale Verbrauchsminde rung zu erzielen.The effective length of the alternating field, the flow rate of the fuel and the cycle time has a certain connection. According to claims 9 to 11 can therefore the cycle time or the length of the alternating field depending on the because other parameters are chosen appropriately to optimize consumption to achieve.
Gemäß Anspruch 12 kann die jeweilige Zykluszeit auch der momentanen Durchflußge schwindigkeit angepaßt werden. Dieses dürfte insbesondere dann sinnvoll sein, wenn sehr große Geschwindigkeitsänderungen zu erwarten sind. According to claim 12, the respective cycle time can also the current Durchflußge speed can be adjusted. This should be particularly useful if very large speed changes are expected.
Gemäß den Ansprüchen 13 bis 15 kann ein einseitig gerichtetes Wechselfeld, also ein sol ches ohne Feldrichtungsumkehrung, benutzt werden. Dabei kann der Brennstoff gemäß den Ansprüchen 16 und 17 in den Nordpol oder in den Südpol einströmen und aus dem jeweils entgegengesetzten Pol ausströmen.According to claims 13 to 15, a unidirectional alternating field, so a sol ches without field reversal. The fuel can be according to claims 16 and 17 flow into and out of the North Pole or the South Pole each flow out the opposite pole.
Statt dessen kann gemäß den Ansprüchen 18 bis 20 auch ein zweiseitig gerichtetes Wech selfeld, also ein solches mit periodischer Feldrichtungsumkehrung, eingesetzt werden. Dieses Wechselfeld kann bezüglich der positiven sowie negativen Feldamplituden und der Zeitdauer der positiven sowie negativen Feldanteile symmetrisch oder auch unsymmetrisch sein.Instead, a bidirectional change can be made according to claims 18 to 20 selfeld, i.e. one with a periodic reversal of the field direction. This alternating field can with respect to the positive and negative field amplitudes and Duration of the positive and negative field parts symmetrical or asymmetrical his.
Während gemäß den Ansprüchen 21 und 22 ein Feldverlauf vorzugsweise mit möglichst steilen Flanken, wie ein Rechteckverlauf, erwünscht ist, können die Flanken des Feldver laufs gemäß Anspruch 23 oder 24 auch schräg oder sinusförmig sein oder eine andere Kur venform haben.While according to claims 21 and 22, a field course preferably with as possible steep edges, such as a rectangular shape, are desired, the edges of the field ver 24 according to claim 23 or 24 also be oblique or sinusoidal or another cure have a venous shape.
Die Ausgestaltungen der Ansprüche 25 und 26 ermöglichen es, auf ein ständiges Durchlau fen eines bestimmten Frequenzbereiches zu verzichten und statt dessen die momentanen Strömungsgeschwindigkeiten zu messen und die hiervon abhängigen optimalen Frequen zen des Wechselfeldes zu wählen. Die Abhängigkeit der jeweils optimalen Frequenz von der Strömungsgeschwindigkeit kann zuvor ermittelt sowie abgespeichert und im Betrieb abgerufen werden.The refinements of claims 25 and 26 make it possible to have a constant flow ren a certain frequency range and instead the current To measure flow velocities and the optimal frequencies that depend on them select the alternating field. The dependence of the optimal frequency on the flow rate can be determined beforehand and stored and in operation be retrieved.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ferner eine Vorrichtung zum Durchführen des obigen Verfahrens erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 27 aus. Eine solche Vorrichtung ist ausgesprochen einfach sowie unkritisch zu handhaben, weil die Mag netspule die Brennstoffleitung lediglich umschließt und diese somit unverändert bleiben kann. Die elektrische Versorgung der Magnetspule mit einem geeigneten Strom periodisch veränderlicher Amplitude sowie Frequenz ist ebenfalls einfach durchführbar.To solve the problem, a device for performing is also distinguished the above method according to the invention by the features of claim 27. A such a device is extremely simple and uncritical to use because the mag netspule only encloses the fuel line and they remain unchanged can. The electrical supply of the magnetic coil with a suitable current periodically variable amplitude and frequency is also easy to carry out.
Die Weiterbildungen der Ansprüche 28 bis 30 haben sich in praktischen Versuchen als be sonders günstig und preiswert sowie zuverlässig erwiesen.The further developments of claims 28 to 30 have proven themselves in practical tests proven to be particularly cheap, inexpensive and reliable.
Die Merkmale der Ansprüche 31 und 32 beinhalten bevorzugte Einbaumaßnahmen.The features of claims 31 and 32 include preferred installation measures.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem in einer Figur zeichnerisch dargestellten Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert.The invention is described below on an embodiment shown in the drawing Example explained in more detail.
Eine Brennstoffleitung 10 für flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, wie eine zu einem Ver gaser oder einer Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors führende Kraftstoffleitung eines Kraftfahrzeugs, ist von einer als Magnetspule 12 dienenden Zylinderspule geeigneter Min destlänge L umgeben. Diese wird von einer noch zu beschreibenden Versorgungsquelle mit einem periodischen Wechselstrom gespeist, der im vorliegenden Fall gemäß Pfeildarstellung einseitig gerichtet ist, also keine Vorzeichenumkehrung aufweist.A fuel line 10 for liquid or gaseous fuel, such as a fuel line of a motor vehicle leading to a gasifier or an injection system of an internal combustion engine, is surrounded by a solenoid coil 12 serving as a suitable minimum length L. This is supplied with a periodic alternating current from a supply source to be described, which in the present case is one-sided according to the arrow representation, that is to say has no sign reversal.
Die Versorgungsquelle ist im vorliegenden Fall wie folgt aufgebaut.The supply source in the present case is structured as follows.
Ein als spannungsgesteuerter Oszillator ausgebildeter Rechteckgenerator 16 wird von einem seine Impulsfolgefrequenz beeinflussenden Rampengenerator 18 angesteuert. Dieser er zeugt im vorliegenden Fall ein symmetrisches Rampensignal, also ein solches mit gleich schnell ansteigenden sowie abfallenden Flanken. Der Rechteckgenerator 16 erzeugt da durch ein mit 14 bezeichnetes Steuer- bzw. Impulssignal, das einem als Stromquelle für die Magnetspule 12 dienenden Verstärker 20 zugeführt wird. Der Rechteckgenerator 16, der Rampengenerator 18 und der Verstärker 20 werden gemäß Darstellung von einer Gleich spannungsquelle 22, wie einem Netzgerät, gespeist.A rectangular generator 16 designed as a voltage-controlled oscillator is driven by a ramp generator 18 which influences its pulse repetition frequency. In the present case, this produces a symmetrical ramp signal, that is to say one with rising and falling edges at the same rate. Rectangular generator 16 generates a control or pulse signal, designated 14 , which is fed to an amplifier 20 serving as a current source for magnetic coil 12 . The square wave generator 16 , the ramp generator 18 and the amplifier 20 are, as shown, powered by a DC voltage source 22 , such as a power supply.
Das Steuer- bzw. Impulssignal 14 ist im vorliegenden Fall ein Rechtecksignal mit konstanter Amplitude und periodisch gleich schnell ansteigender sowie abfallender Impulsfolgefrequenz. Dadurch erzeugt die Magnetspule 12 bei diesem Ausführungsbeispiel ein einseitig gerichte tes Wechselfeld, also ein solches ohne Vorzeichenumkehrung.In the present case, the control or pulse signal 14 is a square-wave signal with a constant amplitude and a pulse repetition frequency that increases and decreases periodically at the same rate. As a result, the magnetic coil 12 in this exemplary embodiment generates a one-sided alternating field, that is to say one without sign reversal.
Der zu überstreichende Frequenzbereich sollte alle diejenigen Frequenzen enthalten, die sich für die zu erwartenden Strömungsgeschwindigkeiten des jeweiligen Brennstoffs als optimal verbrauchsmindernd auswirken. Wegen der ständigen Frequenzänderung wird für alle Brennstoffteile beim Strömen auch die optimal verbrauchsmindernd wirkende Frequenz tatsächlich erreicht, ohne daß die Strömungsgeschwindigkeit selbst gemessen werden muß. Es läßt sich hierdurch eine Brennstoffersparnis von ca. 20% erzielen, was zu einer entsprechenden Verminderung der Abgase, der NOX-Werte, führt.The frequency range to be covered should include all those frequencies that are as optimal for the expected flow rates of the respective fuel reduce consumption. Because of the constant frequency change is for everyone Fuel parts when flowing also the optimally reducing frequency actually achieved without the flow velocity itself having to be measured. As a result, fuel savings of approximately 20% can be achieved, resulting in a corresponding reduction in exhaust gases, the NOX values.
Die Stärke des Magnetfeldes sollte so groß gewählt werden, daß sich eine maximale Ver brauchsminderung erzielen läßt. Eine weitere Vergrößerung des Magnetfeldes führt zu kei nem besseren Ergebnis. Eine zu kleine Feldstärke ergibt jedoch eine kleinere Verbrauchs minderung.The strength of the magnetic field should be chosen so large that a maximum Ver can achieve reduction in consumption. A further increase in the magnetic field does not lead to kei a better result. A field strength that is too small, however, results in lower consumption reduction.
In einem praktischen Versuch hat sich für Dieselkraftstoff ein Frequenzbereich von etwa 10 Hz bis etwa 200 Hz als vorteilhaft erwiesen. In a practical experiment, a frequency range of approximately 10 has been found for diesel fuel Hz to about 200 Hz proved to be advantageous.
Ferner hat ein praktischer Versuch eine zweckmäßige Zykluszeit von etwa 6 sec für das Durchlaufen des Frequenzbereiches ergeben. Auch dieser Wert hängt allerdings von den einzelnen Betriebs- und Einbaubedingungen ab.Furthermore, a practical test has a useful cycle time of about 6 seconds for that Pass through the frequency range. However, this value also depends on the individual operating and installation conditions.
Grundsätzlich ist es auch möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffs direkt oder indirekt zu messen und hiervon abhängig jeweils die optimale Frequenz des magnetischen Wechselfeldes einzustellen. Hierdurch wird die Brennstoffersparnis weiter optimiert, weil ständig die optimale Frequenz ansteht. Dann kann auf ein ständiges Überstreichen eines vorgegebenen Frequenzbereiches verzichtet werden.In principle, it is also possible to directly or directly flow the fuel to measure indirectly and depending on it the optimal frequency of the magnetic Alternating field. This further optimizes fuel economy because the optimal frequency is constantly pending. Then a constant sweep of one predetermined frequency range can be dispensed with.
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