DE102005039296B4 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors im Sauerstoffüberschussbetrieb, wobei ein Brennstoff und Wasser in mindestens einen Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors eingespritzt und zur Verbrennung gebracht wird, wobei unter Verwendung eines Katalysatorstoffes im Verbrennungsraum während der Verbrennung Wasserstoff aus dem Brennstoff und/oder dem Wasser und/oder Verbrennungsprodukten der Verbrennung erzeugt wird, wobei der Wasserstoff mit zumindest Teilen des Restsauerstoffes des Sauerstoffüberschussbetriebs zur Verbrennung gebracht wird, und wobei der Katalysatorstoff und/oder Ausgangsstoffe zur Erzeugung des Katalysatorstoffes während der Verbrennung im Brennstoff und/oder im Wasser beigemengt ist und zusammen mit dem Wasser und dem Brennstoff eingespritzt wird, wobei das Wasser dem Brennstoff beigemengt ist und das Wasser zusammen mit dem Brennstoff als Emulsionsbrennstoff eingespritzt wird.A method for operating an internal combustion engine in excess oxygen operation, wherein a fuel and water are injected into at least one combustion chamber of the internal combustion engine and brought to combustion, using a catalyst in the combustion chamber during the combustion of hydrogen from the fuel and / or the water and / or combustion products Combustion is generated, wherein the hydrogen is brought to combustion with at least parts of the residual oxygen of the oxygen excess operation, and wherein the catalyst material and / or starting materials for generating the catalyst material is added during the combustion in the fuel and / or in the water and together with the water and the Fuel is injected, the water being added to the fuel and the water being injected together with the fuel as an emulsion fuel.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors im Sauerstoffüberschussbetrieb, wobei ein Brennstoff und Wasser in mindestens einen Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors eingespritzt und zur Verbrennung gebracht wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine in the excess oxygen operation, wherein a fuel and water is injected into at least one combustion chamber of the internal combustion engine and brought to combustion and an apparatus for performing the method.
Es ist bekannt, Verbrennungsmotoren mit z. B. Diesel als Brennstoff unter Beimengung von vollstandig entsalztem Wasser zu betreiben. Dabei kann Wasser in einer Menge von bis zu 40%, z. B. 30% des Brennstoffvolumens zugesetzt werden. Der Zusatz von Wasser ermöglicht dabei eine Reduzierung des Schadstoffausstoßes des Verbrennungsmotors in dessen Abgasen, wobei insbesondere weniger Stickstoffoxide bei der Verbrennung des Brennstoffes im Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors entstehen. Das Wasser wird dabei üblicherweise direkt dem Brennstoff beigemengt, so dass eine Emulsion eingespritzt wird und zur Zündung gebracht wird. Ein derartiger Brennstoff wird als Emulsionsbrennstoff bezeichnet. Auch die im Sauerstoffüerschussbetrieb, also unter Vorhandensein von Restsauerstoff bei der Verbrennung, bereits geringe Rußentwicklung bei der Dieselverbrennung wird durch die Verwendung eines Emulsionsbrennstoffs noch reduziert werden.It is known, internal combustion engines with z. B. diesel fuel with the addition of completely desalinated water to operate. In this case, water in an amount of up to 40%, z. B. 30% of the fuel volume can be added. The addition of water makes it possible to reduce the emission of pollutants of the internal combustion engine in the exhaust gases, in particular less nitrogen oxides formed during combustion of the fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine. The water is usually added directly to the fuel, so that an emulsion is injected and is brought to the ignition. Such a fuel is referred to as emulsion fuel. Even in the oxygen shot mode, ie in the presence of residual oxygen in the combustion, already low soot development in the diesel combustion will be reduced by the use of an emulsion fuel.
Nachteilig bei der bekannten Verwendung von Emulsionsbrennstoffen ist es, dass der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors, wie bei einer Verwendung von ausschließlich einem Brennstoff relativ gering ist. Der Wirkungsgrad beträgt bei Kolbenhubmotoren ca. 40%, d. h. nur ca. 40% der bei der Verbrennung frei werdenden Energie werden in mechanische Arbeit umgesetzt, der Rest wird in Wärme umgesetzt.A disadvantage of the known use of emulsion fuels is that the efficiency of the internal combustion engine, as is the case when only one fuel is used, is relatively low. The efficiency is about 40% for piston stroke motors, d. H. only about 40% of the energy released during combustion is converted into mechanical work, the rest is converted into heat.
Aus der
Aus der
Mit beiden Verfahren mag sich zwar eine gewisse Wirkungsgradsteigerung erzielen lassen, jedoch besteht nach wie vor ein Bedarf an einem Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit deutlich gesteigertem Wirkungsgrad.Although both methods may achieve a certain increase in efficiency, there is still a need for a method for operating an internal combustion engine with significantly increased efficiency.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors anzugeben, womit sich ein verbesserter Wirkungsgrad erzielen lässt.The invention is thus based on the object of specifying a method for operating an internal combustion engine, with which an improved efficiency can be achieved.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the features of claim 1.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.Further developments of the invention are provided in the dependent claims under protection.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, d. h. einer Brennkraftmaschine, bevorzugt einem Kolbenhubmotor, aber auch einer Gasturbine, im Sauerstoffüberschussbetrieb wird ein Brennstoff und Wasser in mindestens einen Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors eingespritzt und zur Verbrennung gebracht. Erfindungsgemäß wird unter Verwendung eines Katalysatorstoffes im Verbrennungsraum während der Verbrennung Wasserstoff aus dem Brennstoff und/oder dem Wasser und/oder Verbrennungsprodukten der Verbrennung erzeugt, wobei der Wasserstoff mit zumindest Teilen des Restsauerstoffes des Sauerstoffüberschussbetriebs zur Verbrennung gebracht wird. Als Katalysatorstoff eignet sich dabei prinzipiell jeder Stoff, der unter Ausnutzung der durch die Motorwärme beim Betrieb des Verbrennungsmotors vorhandenen Temperatur aus Wasser und Reaktionsprodukten molekularen Wasserstoff über eine Katalyse erzeugen kann, bzw. ein Ausgangsstoff, der bei der Verbrennung zu einem derartigen Katalysatorstoff durch chemische Reaktionen umgewandelt wird. Als Brennstoff eignet sich jeder organische flüssige Brennstoff, z. B. Benzin, Alkohol und/oder insbesondere Diesel, Biodiesel oder Pflanzenöl oder Mischungen daraus.In the method according to the invention for operating an internal combustion engine, d. H. an internal combustion engine, preferably a piston stroke, but also a gas turbine, in the oxygen excess operation, a fuel and water is injected into at least one combustion chamber of the internal combustion engine and brought to combustion. According to the invention, hydrogen is produced from the fuel and / or the water and / or combustion products of combustion using a catalyst substance in the combustion space during combustion, wherein the hydrogen is brought to combustion with at least parts of the residual oxygen of the oxygen surplus operation. In principle, any substance which can generate molecular hydrogen by catalysis by utilizing the temperature of water and reaction products produced by the engine heat during operation of the internal combustion engine, or a starting material which undergoes combustion to form such a catalyst by chemical reactions, is suitable as the catalyst substance is converted. As a fuel is any organic liquid fuel, eg. As gasoline, alcohol and / or in particular diesel, biodiesel or vegetable oil or mixtures thereof.
Der Katalysatorstoff bzw. Ausgangsstoffe zur Erzeugung des Katalysatorstoffes während der Verbrennung werden dem Brennstoff und/oder dem Wasser gemengt und das Wasser zusammen mit dem Brennstoff als Emulsionsbrennstoff eingespritzt. Dadurch kann eine vorhandene Einspritzanlage praktisch unmodifiziert zum Einspritzen des Katalysatorstoffes verwendet werden. Der Katalysatorstoff bzw. dessen Ausgangsprodukte können auch bereits als natürliche Bestandteile z. B. in einem unraffinierten Pflanzenöl vorhanden sein. Z. B. ist Eisen ein Pflanzenöl und üblicherweise bereits in Mengen von einigen Milligramm pro Liter Pflanzenöl vorhanden. The catalyst material or starting materials for the production of the catalyst material during combustion are mixed with the fuel and / or the water and the water is injected together with the fuel as emulsion fuel. As a result, an existing injection system can be used virtually unmodified for injecting the catalyst material. The catalyst material or its starting materials can already be used as natural components z. B. be present in an unrefined vegetable oil. For example, iron is a vegetable oil and usually already present in amounts of a few milligrams per liter of vegetable oil.
Da das Wasser dem Brennstoff beigemengt und zusammen mit dem Brennstoff als Emulsionsbrennstoff eingespritzt wird, kann mit nur einer Einspritzdüse pro Verbrennungsraum sowohl der Brennstoff als auch das Wasser gleichzeitig eingespritzt werden.Since the water is added to the fuel and injected together with the fuel as an emulsion fuel, with only one injector per combustion chamber, both the fuel and the water can be injected simultaneously.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst eine Erzeugung von Wasserstoff unter zu Hilfenahme des im Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors stattfindenden Verbrennungsvorganges. Die Wasserstofferzeugung läuft also simultan, d. h. im Wesentlichen gleichzeitig, mit dem Verbrennungsvorgang des Brennstoffes im Verbrennungsraum ab. Der anfallende Wasserstoff wird noch während eines Verbrennungszyklus, d. h. bei einem Zylinder als Verbrennungsraum während eines Kolbenhubzyklus, mit dem Restsauerstoff wieder zu Wasser verbrannt. Es findet also eine der Brennstoffverbrennung überlagerte Wasserstoffverbrennung statt. Dadurch, dass zwei Verbrennungsprozesse stattfinden, wird der Druckverlauf im Verbrennungsraum gegenüber einer Verbrennung lediglich des Brennstoffes verändert, was zu einer erhöhten Umsetzung der Energie des Brennstoffes in mechanische Arbeit führt. Dabei kann bei einem zeitlichen Versatz der Verbrennungen der durch die Verbrennung im Verbrennungsraum entstehende Überdruck, der z. B. eine Kolbenbewegung antreibt, zeitlich verlängert sein, insbesondere durch die rasche Wasserstoffverbrennung früher einsetzen, und/oder der Überdruck kann vergrößert sein.The method according to the invention comprises a generation of hydrogen with the aid of the combustion process taking place in the combustion chamber of the internal combustion engine. The hydrogen production thus runs simultaneously, d. H. substantially simultaneously, with the combustion process of the fuel in the combustion chamber. The resulting hydrogen is still during a combustion cycle, i. H. in a cylinder as a combustion chamber during a piston stroke cycle, with the residual oxygen burned back to water. So there is a fuel combustion superimposed hydrogen combustion instead. The fact that two combustion processes take place, the pressure curve in the combustion chamber is changed from combustion of only the fuel, which leads to an increased conversion of the energy of the fuel into mechanical work. In this case, with a temporal offset of the burns resulting from the combustion in the combustion chamber pressure, z. B. drives a piston movement, be extended in time, in particular by the rapid hydrogen combustion use earlier, and / or the pressure can be increased.
Die zur Erzeugung des Wasserstoffes mittels des Katalysatorstoffes notwendige Energie kann zumindest teilweise von der Wärmeenergie, die bei der Verbrennung frei wird oder im Verbrennungsmotor gespeichert ist, entnommen werden. Die notwendige Energie kann auch dadurch aufgebracht werden, dass die Verbrennungsprodukte, d. h. die Abgase des Verbrennungsmotors, weniger chemische und/oder thermische Energie beinhalten als bei einer Verbrennung ohne Verwendung eines Katalysatorstoffes. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad bei der Verbrennung des Brennstoffes im Verbrennungsmotor, bzw. eine Brennstoffersparnis kann erreicht werdenThe energy required to produce the hydrogen by means of the catalyst material can be at least partially taken from the heat energy released during combustion or stored in the internal combustion engine. The necessary energy can also be applied by burning the combustion products, i. H. the exhaust gases of the internal combustion engine, contain less chemical and / or thermal energy than in a combustion without using a catalyst material. This increases the efficiency of combustion of the fuel in the internal combustion engine, or a fuel economy can be achieved
In Versuchen wurde eine Leistungssteigerung von über 5% gegenüber einer Verbrennung ohne einen Katalysatorstoff beobachtet, wobei die eingespritzte Brennstoffmenge konstant gehalten wurde.In experiments, a performance increase of over 5% was observed over combustion without a catalyst, keeping the injected fuel quantity constant.
Die durch die erfindungsgemäße Wasserstofferzeugung zusätzlich zur herkömmlichen Brennstoffverbrennung in mechanische Energie umgewandelte Energie des Brennstoffes kann zum Einsparen eines Teils des Brennstoffes führen. Bevorzugt wird zum Starten des Verbrennungsmotors der Brennstoff ohne den Katalysatorstoff verwendet. Bevorzugt wird der Katalysatorstoff beigemischt wenn im Motor, d. h. im Brennraum, eine gewünschte, für die Wasserstofferzeugung mittels des Katalysatorstoffes geeignete, Temperatur erreicht ist. Mit darauf folgender Zumischung von Wasser entweder in den Brennstoff oder direkter Einspritzung wird der Wasserstofferzeugungsprozess angestoßen. Über eine Dosierung der Zugabe des Wassers kann der Wasserstofferzeugungsprozess geregelt werden. Dabei kann es vorteilhaft sein den Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors abhängig von der zugegebenen Wassermenge zu variieren.The energy of the fuel converted by the hydrogen production according to the invention in addition to the conventional combustion of fuel can lead to the saving of a part of the fuel. Preferably, the fuel is used without the catalyst material for starting the internal combustion engine. Preferably, the catalyst material is admixed when in the engine, d. H. in the combustion chamber, a desired, suitable for the hydrogen production by means of the catalyst material, temperature is reached. Subsequent addition of water to either the fuel or direct injection triggers the hydrogen production process. By metering the addition of the water, the hydrogen production process can be controlled. It may be advantageous to vary the ignition timing of the internal combustion engine depending on the added amount of water.
Da die Wasserstoffverbrennung relativ rasch zur Verbrennung des Brennstoffes abläuft findet diese bereits sehr nahe am Einspritzbereich statt. Dadurch werden unerwünschte Kohlenstoffablagerungen im Einspritzbereich, d. h. an der Einspritzdüsenspitze, vermieden bzw. beseitigt.Since the hydrogen combustion takes place relatively quickly for the combustion of the fuel, this already takes place very close to the injection region. This causes unwanted carbon deposits in the injection area, i. H. at the injection nozzle tip, avoided or eliminated.
Ein bekannter Reaktionsweg zur Herstellung von Wasserstoff mit z. B. fossilen Energieträgern ist die Konvertierung von Kohlenmonoxid. Diese läuft bei Reaktionstemperaturen über 200° Celsius ab, wobei eine Hochtemperaturkonvertierung über 350° Celsius und eine Tieftemperaturkonvertierung zwischen 200° und 250° Celsius unterschieden wird. Als Katalysatorstoff wird dabei üblicherweise Fe2O3 und/oder Cr2O3 verwendet. Diese Stoffe eignen sich z. B. als Katalysatorstoffe im erfindungsgemäßen Verfahren. Unter Katalysatorstoffen wird dabei auch ein Ausgangsstoff zur Bildung eines Katalysatorstoffes verstanden. Aufgrund dessen, dass der Katalysatorstoff nicht oder nur wenig selbst bei der Wasserstoffherstellung verbraucht wird, können bereits sehr geringe Mengen des Katalysatorstoffes ausreichen, um eine zu einer Wirkungsgradsteigerung signifikante Menge Wasserstoff zu erzeugen.A known reaction route for the production of hydrogen with z. B. fossil fuels is the conversion of carbon monoxide. This runs off at reaction temperatures above 200 ° Celsius, with a high-temperature conversion above 350 ° Celsius and a low-temperature conversion between 200 ° and 250 ° Celsius is distinguished. The catalyst used is usually Fe 2 O 3 and / or Cr 2 O 3 . These substances are suitable for. B. as catalyst materials in the process according to the invention. Catalysts are also understood to mean a starting material for forming a catalyst substance. Due to the fact that the catalyst material is not or only slightly consumed even in the production of hydrogen, even very small amounts of the catalyst material can be sufficient to produce a significant amount of hydrogen to increase the efficiency.
Die bei der Konvertierung von Kohlenmonoxid ablaufenden Grundreaktionen sind:
- – Dampfreformierung: CH4 + H2O → CO + 3H2 und
- – Konvertierung: CO + H2O → CO2 + H2
- Steam reforming: CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 and
- - Conversion: CO + H 2 O → CO 2 + H 2
Alle zur Herstellung von Wasserstoff notwendigen Komponenten werden also beim erfindungsgemäßen Verfahren im Verbrennungsraum zur Verfügung gestellt. Der zur Verbrennung des erzeugten Wasserstoffes notwendige Sauerstoff wird durch den im Sauerstoffüberschussbetrieb vorhandenen Restsauerstoff zur Verfügung gestellt. Wasser wird entweder direkt in den Verbrennungsraum eingespritzt oder dem Brennstoff beigemischt. Ausreichende Reaktionstemperaturen und ein für die beim erfindungsgemäßen Verfahren ablaufenden Reaktionen vorteilhafter Druck sind im Verbrennungsraum während des Betriebs des Verbrennungsmotors vorhanden. Der Katalysatorstoff kann z. B. dadurch bereitgestellt werden, dass z. B. Eisen oder eine Eisenverbindung im Brennstoff beigemengt bzw. gelöst ist. Der Katalysatorstoff kann dann z. B. mit dem Brennstoff oder dem Wasser als Gemisch in den Verbrennungsraum gelangen.All necessary for the production of hydrogen components are thus provided in the inventive method in the combustion chamber. The oxygen necessary for the combustion of the hydrogen produced is provided by the residual oxygen present in the oxygen excess operation. Water is either injected directly into the combustion chamber or added to the fuel. Sufficient reaction temperatures and a pressure which is advantageous for the reactions taking place in the process according to the invention are present in the combustion chamber during operation of the internal combustion engine. The catalyst material may, for. B. be provided by z. As iron or an iron compound is added or dissolved in the fuel. The catalyst material can then z. B. enter with the fuel or water as a mixture in the combustion chamber.
Bevorzugt wird die Verbrennung durch einen Selbstzündungsprozess in einem Selbstzündungsmotor gezündet. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich also besonders güstig zur Anwendung bei Motoren, die durch eine hohe Verdichtung im Verbrennungsraum den Brennstoff zur Zündung bringen ohne dass dabei z. B. ein Zündfunke durch eine Zündkerze erzeugt werden muss. Dabei handelt es sich z. B. um (Bio-)Dieselmotoren oder Motoren, die nachwachsende Rohstoffe in flüssiger Form, d. h. z. B. raffinierte Pflanzenöle, verbrennen.Preferably, the combustion is ignited by a self-ignition process in a compression-ignition engine. The inventive method is therefore particularly suitable for use in engines that bring the fuel to a high compression in the combustion chamber to ignite without z. B. a spark must be generated by a spark plug. These are z. For example, to (bio) diesel engines or engines, the renewable raw materials in liquid form, d. H. z. As refined vegetable oils, burn.
Wenn als Katalysatorstoff Eisen oder eine Eisenverbindung verwendet wird, können die bekannten Raktionen bei der Konvertierung von Kohlenmonoxid ablaufen, was zu einer hohen Wasserstofferzeugungsrate führt. Durch die Verwendung von vollentsalztem Wasser werden schädliche mineralische Beläge im Verbrennungsmotor oder dessen Zuleitungen vermieden.When iron or an iron compound is used as the catalyst, the known reactions may proceed in the conversion of carbon monoxide, resulting in a high hydrogen generation rate. By using demineralized water, harmful mineral deposits in the combustion engine or its supply lines are avoided.
Wenn als Brennstoff ein pflanzenölhaltiger, bevorzugt fettsäurehaltiger, Brennstoff verwendet wird, werden nachwachsende Energieträger eingesetzt. Fettsäurehaltige Brennstoffe fallen als Nebenprodukte verschiedener Herstellungsprozesse, z. B. der Seifenherstellung, an. Der Brennstoff kann vor dessen Einsatz raffiniert werden. Alternativ kann es vorteilhaft sein verschiedene Mineralien aus dem Brennstoff auszuwaschen um Ablagerungen im Verbrennungsmotor zu vermeiden. Katalysatorstoffe, insbesondere Eisen, können bereits in ausreichender Menge im Brennstoff vorhanden sein und müssen dann nicht zugesetzt werden. Ein geeigneter Beispielbrennstoff beinhaltet z. B. folgende Bestandteile:
- – 18% freie Fettsäuren
- – 16 Milligramm pro Kilogramm (mg/kg) Magnesium
- – 78 mg/kg Phosphor
- – 131 mg/kg Schwefel
- – 402 mg/kg Kalium
- – 34 mg/kg Calcium
- – 37 mg/Kg Eisen
- - 18% free fatty acids
- - 16 milligrams per kilogram (mg / kg) of magnesium
- - 78 mg / kg phosphorus
- - 131 mg / kg sulfur
- - 402 mg / kg potassium
- - 34 mg / kg calcium
- - 37 mg / kg of iron
Dabei wirkt zumindest Eisen als Katalysatorstoff.At least iron acts as a catalyst.
Der Restsauerstoffanteil im Verbrennungsraum, d. h. der Restsauerstoff der nicht während der Verbrennung des Brennstoffes verbraucht wird, beträgt bevorzugt mindestens 8% des anfänglich vor der Verbrennung vorhandenen Sauerstoffes, wodurch eine vollständige Knallgasverbrennung des Wasserstoffes ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu den größten Wirkungsgradverbesserungen, wenn die Wassermenge 7 bis 30% des Brennstoffvolumens beträgt.The residual oxygen content in the combustion chamber, d. H. the residual oxygen which is not consumed during the combustion of the fuel is preferably at least 8% of the oxygen initially present prior to combustion, thereby allowing complete oxyhydrogen combustion of the hydrogen. The inventive method leads to the greatest efficiency improvements when the amount of water is 7 to 30% of the fuel volume.
Wenn während der Verbrennung Drücke von mindestens 20 bar und Verbrennungstemperaturen von mindestens 600° Celsius erzeugt werden, wird keine separate Zündung des Wasserstoff-Sauerstoffgemisches z. B. durch einen Zündfunken einer Zündkerze benötigt. Die Verbrennungstemperatur des Brennstoffes reicht dann zur Zündung aus.If during combustion pressures of at least 20 bar and combustion temperatures of at least 600 ° Celsius are generated, no separate ignition of the hydrogen-oxygen mixture z. B. required by a spark of a spark plug. The combustion temperature of the fuel is then sufficient for ignition.
Bevorzugt wird die Einspritzung bei einem Verbrennungsmotor, dessen Brennraum von einem Zylinderraum gebildet wird, in dem ein Kolben vorgesehen ist, zwischen 7 Grad vor OT (Oberem Totpunkt der Kolbenbewegung im Zylinder) und 10 Grad nach OT vorgenommen. Es wird also eine, relativ zum Betrieb eines üblichen Dieselmotors, späte Einspritzung vorgenommen. Dies hat den Vorteil, dass die zu der Verbrennung des Brennstoffes relativ rasch ablaufende Wasserstoffverbrennung nicht teilweise dem Zylinderhub im Verbrennungsraum entgegen wirkt. Dabei wird, wenn der Verbrennungsmotor zunächst mit reinem Brennstoff gestartet wird, bevorzugt ein variabler Zündzeitpunkt gewählt. Der Zündzeitpunkt wird dann, nachdem Wasser mit eingespritzt wird, später gewählt.In an internal combustion engine whose combustion chamber is formed by a cylinder space in which a piston is provided, the injection is preferably carried out between 7 degrees before TDC (top dead center of the piston movement in the cylinder) and 10 degrees after TDC. So it is made a, relative to the operation of a conventional diesel engine, late injection. This has the advantage that the combustion of the fuel relatively quickly proceeding hydrogen combustion does not partially counteract the cylinder stroke in the combustion chamber. In this case, when the internal combustion engine is first started with pure fuel, preferably a variable ignition timing is selected. The ignition timing is then selected later, after water is injected.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen im Sauerstoffüberschussbetrieb betreibbaren Verbrennungsmotor und Mittel zum Einspritzen von Wasser und Brennstoff in einen Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors auf. Dabei sind am Verbrennungsmotor Mittel zur Bereitstellung eines Katalysatorstoffes im Verbrennungsraum vorgesehen, wobei der Katalysatorstoff geeignet ist, während der Verbrennung Wasserstoff aus dem Brennstoff und/oder dem Wasser und/oder Verbrennungsprodukten der Verbrennung im Verbrennungsraum zu erzeugen. Die Mittel zur Bereitstellung eines Katalysatorstoffes können z. B. einen Tank umfassen, der mit einem den Katalysatorstoff beinhaltenden Brennstoff gefüllt ist und/oder es kann eine Mischvorrichtung vorhanden sein, eingerichtet den Katalysatorstoff dosiert dem Brennstoff und/oder dem Wasser vor der Einspritzung beizumengen.An apparatus for carrying out the method according to the invention has an internal combustion engine which can be operated in the oxygen excess operation and means for injecting water and fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine. In this case, the combustion engine is provided with means for providing a catalyst substance in the combustion space, wherein the catalyst substance is suitable for producing hydrogen from the fuel and / or the water and / or combustion products of the combustion in the combustion space during combustion. The means for providing a catalyst material may, for. Example, comprise a tank which is filled with a fuel containing the catalyst material and / or it may be present a mixing device, set up the catalyst substance metered to the fuel and / or water before injection.
Wenn die Mittel zum Einspritzen aus Edelstahl gefertigt sind, kann ein korrosiver Brennstoff, z. B. ein freie Fettsäuren enthaltendes, Pflanzenöl, als Brennstoff verwendet werden.When the injection means are made of stainless steel, a corrosive fuel, e.g. As a free fatty acids containing vegetable oil, are used as fuel.
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Publication number | Publication date |
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DE102005039296A1 (en) | 2007-02-22 |
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