WO2014135146A1 - Additiv, verfahren zur herstellung desselben und verfahren zum betreiben eines verbrennungsmotors, einer turbine oder eines strahltriebwerks - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an additive for the combustion air or the fuel of an internal combustion engine, a turbine or a jet engine, a method for producing the same and a method for operating an internal combustion engine, a turbine or a jet engine.
  • additives can increase the efficiency of internal combustion engines. For example, it is possible in this way to reduce the fuel consumption of the internal combustion engine or to increase the power of the engine. Furthermore, the exhaust emissions can be reduced in this way.
  • cerium oxide as a fuel additive and to mix it with diesel fuel.
  • the currently available additives are mainly based on an oil phase.
  • the present invention starts from a different approach.
  • the invention has for its object to provide an additive for the combustion air or the fuel / fuel of an internal combustion engine, a turbine or a jet engine available, with respect to an increase in performance and / or a reduction in the fuel / fuel consumption, the engine temperature and / or the exhaust emissions can achieve particularly good results.
  • an additive that is characterized in that it consists of water or contains water which has been subjected to a plurality of treatment cycles, each comprising a DC charging phase of the water and a voltage-free resting phase of the water.
  • an additive is provided which is added to the combustion air and / or the fuel / fuel of the corresponding aggregate.
  • a starting material for the additive according to the invention is water use (fresh water and / or salt water), in a special way is treated.
  • the water is subjected to a plurality of treatment cycles, each comprising a charging phase of the water with a DC voltage and a resting phase of the water (without applying a voltage).
  • the corresponding phases take place alternately.
  • the additive of the invention is preferably characterized in that it contains a proportion of dissolved oxygen at 24 ° C between 20% and 30%. This proportion corresponds to about 9 to 14 mg / l. In contrast, in normal water, the proportion of dissolved oxygen at 24 ° C is less than 10% (about 4 mg / 1).
  • the additive according to the invention is preferably characterized by the fact that it has a pH value of up to 11, which is higher than normal water.
  • the activated water according to the invention is therefore basic.
  • normal water is slightly basic and has a pH of 7.2 to 7.5.
  • the present invention further relates to a process for the preparation of the additive described above.
  • water is subjected to a multiplicity of treatment cycles, each comprising a DC charging phase of the water and a voltage-free resting phase of the water.
  • the respective phases take place alternately.
  • more than 100 treatment cycles are performed before the water is suitable as an additive.
  • Particularly good results were achieved with a number of treatment cycles around 1400.
  • a DC voltage is applied for charging, with a low DC voltage below 100 V being used. Good results were achieved with a DC voltage of 2-30V.
  • the treatment according to the invention is carried out over a defined period of time.
  • a total treatment period is preferred which extends over several days, in particular 5 to 15 days, preferably about 10 days.
  • the preferred length of a treatment cycle assuming 1440 cycles is 10 minutes.
  • the charging phase and the resting phase may each account for half the period.
  • the charging phase can also be shorter.
  • water is placed in the DC charging phase in a vessel provided with a cathode and an anode, and a DC power source is connected to the anode and cathode.
  • the DC charging phase is performed with a metallic anode and / or cathode.
  • the water is preferably placed in an electrically insulated vessel during the rest phase. This means that charging phase and resting phase can be carried out in the same vessel, wherein in the resting phase, no voltage is applied, or can be performed in different vessels.
  • the treated water is preferably filtered. This can be done at regular intervals.
  • the water is preferably supplied with a current ⁇ 10 A.
  • the present invention relates to a method for operating an internal combustion engine, a turbine or a jet engine, where power / fuel and combustion air are supplied to form an ignitable mixture.
  • the combustion air is admixed with an additive which has been described above and its preparation.
  • the additive which is specially treated water, is preferably sprayed or injected into the combustion air.
  • the admixing of the additive can take place via various metering devices.
  • the dosage is controlled or regulated in dependence on various parameters of the internal combustion engine, the turbine or the jet engine by a control system, as is the case with fuel or fuel injection systems.
  • the finished additive can be introduced into a storage tank and admixed with it by the combustion air. Similar to the fuel or fuel supply in this case a refueling with the additive take place.
  • the additive is mixed directly from the vessel in which it is produced, the combustion air. For example, on ships, the additive can be used on the Ship itself manufactured and the combustion air, if necessary, be mixed.
  • the additive When operating the internal combustion engine, the turbine or the jet engine, the additive is introduced in one embodiment of the invention in an air duct leading to the aggregate. In another embodiment, the additive is introduced directly into the combustion chamber of the internal combustion engine, the turbine or the jet engine and mixed there with the combustion air.
  • the additive can also be added directly to the fuel / fuel, wherein here a direct addition to ethanol as a fuel is particularly preferred.
  • the invention also relates to a process in which the additive is admixed to the fuel by means of a dispersant.
  • a dispersant This applies in particular to gasoline or diesel fuels.
  • Such a dispersant can be introduced into the fuel tank, for example.
  • Such dispersants usually consist of one or more surfactants which act as emulsifiers, a solvent and stabilizers.
  • Commercially available dispersants are known to the person skilled in the art and can be used for the present invention.
  • the effect of the additive is enhanced by an additive as an activator.
  • an additive as an activator.
  • an activator are sodium percarbonate or sodium dithionite.
  • the effect of the additive is enhanced by mineral additives which are added before or during the preparation of the additive.
  • mineral additives are colloidal silver and various minerals in minute amounts.
  • Dispergators was added directly to the gasoline and diesel.
  • additive according to the invention is suitable both for stationary combustion engines, turbines and jet engines as well as for mobile combustion engines, turbines and jet engines.

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Abstract

Es werden ein Additiv für die Verbrennungsluft oder den Kraft-/Treibstoff eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines Strahltriebwerks und ein Verfahren zur Herstellung desselben beschrieben. Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines Strahltriebwerks erläutert, wobei der Verbrennungsluft und/oder dem Kraft-/Treibstoff des Aggregates ein Additiv zugesetzt wird. Mit dem Additiv, bei dem es sich um auf spezielle Weise behandeltes Wasser handelt, werden insbesondere eine Leistungssteigerung, eine Kraftstoffersparnis, eine Absenkung der Motortemperatur und/oder eine Verringerung der Abgasemissionen erzielt.

Description

Additiv, Verfahren zur Herstellung desselben und Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines Strahltriebwerks
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Additiv für die Verbrennungsluft oder den Kraft-/Treibstoff eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines Strahltriebwerks, ein Verfahren zur Herstellung desselben und ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines Strahltriebwerks.
Es ist bekannt, dass durch die Zugabe von Additiven die Effizienz von Verbrennungsmotoren gesteigert werden kann. Beispielsweise lässt sich auf diese Weise der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors reduzieren oder die Leis- tung des Motors steigern. Ferner können auf diese Weise die Abgasemissionen verringert werden.
Bereits heute sind am Markt Treibstoffadditive erhältlich, mit denen beträchtliche Treibstoffeinsparungen oder auch Leistungssteigerungen erzielt werden können. Andere Treibstoffadditive zeigen weniger Wirkung, oder die Wirkung ist umstritten. Mit solchen Additiven lässt sich eine verbesserte Verbrennung erzielen, so dass auch die Abgase reduziert werden.
Beispielsweise ist es bekannt, Ceriumoxid als Treibstoffadditiv zu verwenden und mit Dieselkraftstoff zu vermischen.
Die derzeitig verfügbaren Additive basieren hauptsächlich auf einer Öl-Phase. Die vorliegende Erfindung geht hingegen von einem anderen Ansatz aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Additiv für die Verbrennungsluft oder den Kraft-/Treibstoff eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines Strahltriebwerks zur Verfügung zu stellen, mit dem sich in Bezug auf eine Leistungssteigerung und/oder eine Senkung des Kraft- /Treibstoffverbrauches, der Motortemperatur und/oder der Abgasemissionen besonders gute Ergebnisse erzielen lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Additiv gelöst, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass es aus Wasser besteht oder Wasser enthält, das einer Vielzahl von Behandlungszyklen unterzogen wurde, die jeweils eine Gleichspannungsaufladephase des Wassers und eine spannungsfreie Ruhephase des Wassers umfassen.
Mit der Erfindung wird ein Additiv zur Verfügung gestellt, das der Verbrennungsluft und/oder dem Kraft-/Treibstoff des entsprechenden Aggregates zugesetzt wird. Als Ausgangsstoff für das erfindungsgemäße Additiv findet Wasser Verwendung (Süßwasser und/oder Salzwasser), das auf spezielle Weise behandelt wird. Das Wasser wird einer Vielzahl von Behandlungszyklen unterzogen, die jeweils eine Aufladephase des Wassers mit einer Gleichspannung und eine Ruhephase des Wassers (ohne Anlegen einer Spannung) umfassen. Die ent- sprechenden Phasen finden abwechselnd statt.
Das erfindungsgemäße Additiv zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, dass es einen Anteil von gelöstem Sauerstoff bei 24 °C zwischen 20 % und 30 % enthält. Dieser Anteil ent- spricht etwa 9 bis 14 mg/1. Demgegenüber liegt bei normalem Wasser der Anteil von gelöstem Sauerstoff bei 24 °C unter 10 % (ca. 4 mg/1) .
Ferner zeichnet sich das erfindungsgemäße Additiv vorzugs- weise dadurch aus, dass es einen gegenüber normalem Wasser erhöhten pH-Wert bis zu 11 besitzt. Das erfindungsgemäße aktivierte Wasser ist daher basisch. Zum Vergleich ist normales Wasser leicht basisch und hat einen pH-Wert von 7,2 bis 7,5.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen Additivs. Hierbei wird Wasser einer Vielzahl von Behandlungszyklen unterzogen, die jeweils eine Gleichspannungsaufladephase des Was- sers und eine spannungsfreie Ruhephase des Wassers umfassen .
Wie vorstehend bereits erwähnt, finden die entsprechenden Phasen abwechselnd statt. Vorzugsweise werden dabei mehr als 100 Behandlungszyklen durchgeführt, bevor das Wasser als Additiv geeignet ist. Besonders gute Ergebnisse wurden mit einer Anzahl von Behandlungszyklen um 1400 erreicht.
Erfindungsgemäß wird zum Aufladen eine Gleichspannung ange- legt, wobei eine niedrige Gleichspannung unter 100 V Anwendung findet. Gute Ergebnisse wurden mit einer Gleichspannung von 2-30 V erzielt.
Die erfindungsgemäße Behandlung wird über einen festgeleg- ten Zeitraum durchgeführt. So wird ein Gesamtbehandlungs- zeitraum bevorzugt, der sich über mehrere Tage erstreckt, insbesondere 5 bis 15 Tage, bevorzugt etwa 10 Tage. Geht man von einer bevorzugten Länge der Behandlung von etwa 10 Tagen (240 h) aus, beträgt die bevorzugte Länge eines Be- handlungszyklus bei einer Annahme von 1440 Zyklen 10 Minuten. Was den einzelnen Behandlungszyklus betrifft, so können bevorzugt die Aufladephase und die Ruhephase jeweils den halben Zeitraum ausmachen. Die Aufladephase kann aber auch kürzer sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden daher abwechselnd Aufladephasen und Ruhephasen durchgeführt. Nach einer Vielzahl von derartigen Behandlungszyklen erhält man ein Additiv, das bei Zusatz zur Verbrennungsluft eines Ver- brennungsmotors und/oder zum Kraftstoff zu Kraftstoffein- sparungen im Bereich von ca. 10 % führt, wobei dies sowohl für Ethanol, Benzin als auch Dieselkraftstoff zutrifft. Durch Messungen an Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen wurden diese Ergebnisse bestätigt. Die volle Wirkungsweise des Additivs kann in manchen Fällen eine bestimmte Zeit benötigen, um sich zu entfalten. Des Weiteren wird durch Zusatz des erfindungsgemäß hergestellten Additivs zur Verbrennungsluft von Verbrennungsmotoren und/oder zum Kraftstoff eine Reduktion der Abgasemis- sionen des Motors erzielt, insbesondere von CO und von NOx. Auch dies wurde durch Messungen an Kraftfahrzeugmotoren bestätigt .
Auch werden eine Leistungssteigerung sowie eine Absenkung der Verbrennungstemperatur erreicht, was auch durch Messungen bestätigt werden konnte.
Speziell wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Wasser in der Gleichspannungsaufladephase in einem mit einer Kathode und einer Anode versehenen Gefäß angeordnet, und es wird eine Gleichspannungsquelle an die Anode und Kathode angeschlossen. Vorzugsweise wird die Gleichspannungsaufladephase mit einer metallischen Anode und/oder Kathode durchgeführt.
Um sicherzustellen, dass während der Ruhephase des Wassers kein elektrischer Strom fließt, wird das Wasser während der Ruhephase vorzugsweise in einem elektrisch isolierten Gefäß angeordnet. Das bedeutet, dass Aufladephase und Ruhephase im gleichen Gefäß durchgeführt werden können, wobei in der Ruhephase keine Spannung angelegt wird, oder in verschiedenen Gefäßen ausgeführt werden können.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird das behandelte Wasser vorzugsweise gefiltert. Dies kann in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt werden. Mit der verwendeten Gleichspannungsquelle wird das Wasser vorzugsweise mit einem Strom < 10 A beaufschlagt. Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines Strahltriebwerks, denen Kraft-/Treibstoff und Verbrennungsluft zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches zugeführt werden. Erfindungsgemäß wird hierbei der Verbren- nungsluft ein Additiv zugemischt, das und dessen Herstellung vorstehend beschrieben wurde.
Das Additiv, bei dem es sich um speziell behandeltes Wasser handelt, wird vorzugsweise in die Verbrennungsluft einge- düst oder eingespritzt. Die Zumischung des Additivs kann dabei über verschiedenartige Dosiereinrichtungen erfolgen. Vorzugsweise wird die Dosierung dabei in Abhängigkeit von diversen Parametern des Verbrennungsmotors, der Turbine oder des Strahltriebwerks von einer Steueranlage gesteuert bzw. geregelt, wie dies bei Kraftstoff- oder Treibstoffein- sprit zsystemen der Fall ist.
Das fertige Additiv kann dabei in einen Vorratstank eingeführt und von diesem der Verbrennungsluft zugemischt wer- den. Ähnlich wie bei der Kraftstoff- oder Treibstoffzufuhr kann hierbei eine Betankung mit dem Additiv stattfinden. Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Additiv direkt von dem Gefäß, in dem es hergestellt wird, der Verbrennungsluft zugemischt. Bei- spielsweise bei Schiffen kann daher das Additiv auf dem Schiff selbst hergestellt und der Verbrennungsluft, bei Bedarf, zugemischt werden.
Beim Betreiben des Verbrennungsmotors, der Turbine oder des Strahltriebwerks wird das Additiv bei einer Ausführungsform der Erfindung in einen zum Aggregat führenden Luftkanal eingeführt. Bei einer anderen Ausführungsform wird das Additiv direkt in die Brennkammer des Verbrennungsmotors, der Turbine oder des Strahltriebwerks eingeführt und dort mit der Verbrennungsluft vermischt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Additiv auch direkt dem Kraft-/Treibstoff zugemischt werden, wobei hier eine direkte Zugabe zu Ethanol als Kraftstoff besonders be- vorzugt wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, bei dem das Additiv mithilfe eines Dispergators dem Kraft-/Treibstoff zugemischt wird. Dies betrifft insbesondere Benzin- oder Die- sel-Kraftstoffe . Ein solcher Dispergator kann beispielsweise in den Kraftstofftank eingeführt werden.
Derartige Dispergatoren bestehen in der Regel aus einem oder mehreren Tensiden, die als Emulgatoren wirken, einem Lösemittel und Stabilisatoren. Handelsübliche Dispergatoren sind dem Fachmann bekannt und können für die vorliegende Erfindung eingesetzt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wirkung des Additivs durch einen Zusatzstoff als Aktivator verstärkt. Dabei wirkt der Aktiva tor als Sauerstoffträger, welcher einen Beitrag bei der Umverteilung des Sauerstoffs im Motorraum während der Verbrennung leistet und dadurch für eine effizientere Verbrennung sorgt. Beispiele für einen derartigen Aktivator sind Natriumpercarbonat oder Natriumdithionit .
Bei noch einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wirkung des Additivs durch mineralische Zusatzstoffe, welche vor oder während der Herstel- lung des Additivs zugemischt werden, verstärkt. Beispiele für solche Zusatzstoffe sind colloidales Silber und verschiedene Mineralien in kleinsten Mengen.
Mit dem erfindungsgemäß hergestellten Additiv wurden diver- se Versuche durchgeführt, um die Kraftstoffersparnis sowie Abgasemissionsreduktion zu bestätigen. Die Versuche wurden an Fahrzeugen mit Benzinmotor (Peugeot 208, Golf 4, Seat Ibiza, Ford Explorer Automatic) und an einem Fahrzeug mit Dieselmotor (Mercedes B-Klasse) in einem Geschwindigkeits- bereich von 80 km/h bis 180 km/h durchgeführt. Dabei ergaben sich Kraftstoffverbrauchsreduzierungen im Mittel von 10 % und in der Spitze bis zu 20 %.
Bei weiteren Versuchen mit Fahrzeugen mit Diesel- und Ben- zinmotoren (VW Caddy, Mercedes Sprinter) wurden die Abgasemissionen gemessen. Dabei wurde eine Verringerung des CO- und NOx-Anteiles im Abgas festgestellt.
Auch wurden in Versuchen mit ethanolbetriebenen Kraftfahr- zeugen (Ford Ka, Chevrolet, Renault) Kraftstoffverbrauchsreduzierungen von etwa 10 % gemessen. Genauso waren Versu- che erfolgreich, bei denen das Additiv mithilfe eines
Dispergators direkt dem Benzin und Diesel zugemischt wurde.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Additiv sowohl für stationär angeordnete Verbrennungsmotoren, Turbinen und Strahltriebwerke als auch für mobile Verbrennungsmotoren, Turbinen und Strahltriebwerke geeignet ist.

Claims

Patentansprüche
Additiv für die Verbrennungsluft oder den Kraft-/ Treibstoff eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines Strahltriebwerks, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Wasser besteht oder Wasser enthält, das einer Vielzahl von Behandlungszyklen unterzogen wurde, die jeweils eine Gleichspannungsaufladephase des Wassers und eine spannungsfreie Ruhephase des Wassers umfassen.
Additiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Anteil von gelöstem Sauerstoff bei 24 °C zwischen 20 % und 30 % enthält.
Additiv nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es einen gegenüber normalem Wasser erhöhten pH-Wert bis zu 11 besitzt.
Verfahren zur Herstellung des Additivs nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser einer Vielzahl von Behandlungszyk- len unterzogen wird, die jeweils eine Gleichspannungsaufladephase des Wassers und eine spannungsfreie Ruhephase des Wassers umfassen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser in der Gleichspannungsaufladephase in einem mit einer Kathode und einer Anode versehenen Gefäß angeordnet und eine Gleichspannungsquelle an Anode und Kathode angeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsaufladephase mit einer metallischen Anode und/oder Kathode durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser während der Ruhephase in einem elektrisch isolierten Gefäß angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das behandelte Wasser gefiltert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung des Additivs durch mineralische Zusatzstoffe, welche vor oder während der Herstellung des Additivs zugemischt werden, verstärkt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines Strahltriebwerks, denen Kraft-/Treibstoff und Verbrennungsluft zur Ausbildung eines zündfähigen Gemisches zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsluft und/oder dem Kraft-/Treibstoff ein Additiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in die Verbrennungsluft eingedüst oder eingespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das fertige Additiv in einen Vorratstank eingeführt und von diesem der Verbrennungsluft zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv direkt von dem Gefäß, in dem es hergestellt wird, der Verbrennungsluft zugemischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in einen zum Verbrennungsmotor, zu einer Turbine oder zu einem Strahltriebwerk führenden Luftkanal eingeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv direkt in die Brennkammer des Verbrennungsmotors, der Turbine oder des Strahltriebwerks eingeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv direkt dem Kraft-/Treibstoff zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv mithilfe eines Dispergators dem Kraft-/Treibstoff zugemischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung des Additivs durch einen Zusatzstoff als Aktivator verstärkt wird.
PCT/DE2014/000099 2013-03-05 2014-02-28 Additiv, verfahren zur herstellung desselben und verfahren zum betreiben eines verbrennungsmotors, einer turbine oder eines strahltriebwerks WO2014135146A1 (de)

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DE102013003726.3 2013-03-05

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