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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.
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Brennkraftmaschinen werden beispielsweise als stationäre Generatoren zur Erzeugung elektrischen Stroms genutzt, z. B. zur dezentralen elektrischen Energieversorgung, oder als Notstromaggregate, oder sie werden mobil in Flugzeugen und in Fahrzeugen wie Booten oder Automobilen genutzt. Aus der Praxis ist es bekannt, Brennkraftmaschinen mit flüssigem Kraftstoff wie Dieselkraftstoff oder Benzin zu betreiben. Es handelt sich dabei um Kraftstoffe, die organisches Material enthalten, nämlich um fossile Energieträger.
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Um die Verbrennung zu begünstigen und den Kraftstoff möglichst effizient zu nutzen, ist es bekannt, den Kraftstoff aus einer Form größerer Tropfen in einen Zustand möglichst kleiner Tropfen zu zerlegen, also zu vernebeln oder zu zerstäuben. Die dazu verwendeten Vorrichtungen sind beispielsweise auch als „Vergaser” bekannt, wobei tatsächlich kein reines Gas gewonnen wird, sondern in erster Linie die Teilchengröße des Kraftstoffes deutlich reduziert wird, also aus größeren Tropfen feinste Nebeltröpfchen erzeugt werden. Aufgrund ihrer größeren spezifischen Oberfläche können diese Nebeltröpfchen schneller verdampfen als größere Tröpfchen, so dass durch die mechanische Zerstäubung neben der rein mechanischen Zerlegung des Kraftstoffes auch in gewissem Umfang eine Verdampfung bzw. Vergasung des Kraftstoffes bewirkt wird. Alternativ zu den genannten Vergasern sind Einspritzanlagen bekannt, die den Kraftstoff ebenfalls rein mechanisch behandeln und unter sehr hohen Drücken zerstäuben, wobei durch die angewendeten hohen Drücke eine besonders feine Verteilung des Kraftstoffes und eine besonders kleine Tröpfchengröße bei der Vernebelung erzielt wird, so dass hier der Umfang, zu welchem eine Verdampfung bzw. Vergasung des Kraftstoffes stattfindet, größer sein kann als bei Verwendung eines Vergasers.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei welchem der organisches Material enthaltende Kraftstoff möglichst optimal verdampft wird und die Brennkraftmaschine möglichst wirtschaftlich betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, den Kraftstoff nicht mechanisch zu behandeln, um möglichst kleine Tröpfchen zu erzeugen und lediglich einen undefinierten Anteil des Kraftstoffes zu verdampfen, sondern vielmehr vorher den Kraftstoff tatsächlich und vollständig zu vergasen, bevor er der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Es wird also vorschlagsgemäß der Brennkraftmaschine nur das Gas zugeführt, und nicht ein Gemisch aus Gas und Tröpfchen oder anderweitig vorliegenden Flüssigkeiten oder Feststoffen wie bei den praxisbekannten Vergaser- oder Einspritzanlagen von Verbrennungsmotoren. Die dort als „Behandlungskammer” im Sinne des vorliegenden Vorschlags zu bezeichnenden Einrichtungen wie die So genannten Vergaser oder die Einspritzanlagen erzeugen aus dem Kraftstoff kein reines Gas, sondern den oben erwähnten, undefinierten Anteil des Kraftstoffes als Gas und insbesondere eine Vielzahl von Tröpfchen, also nach wie vor flüssig gebliebene Anteile des flüssigen Kraftstoffs.
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Zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens können die unterschiedlichsten organischen Stoffe als Kraftstoff verwendet werden: beispielsweise Kunststoffe in fester Form, insbesondere preisgünstige Kunststoffabfälle, aber auch Öle Fette, darunter auch nicht oder lediglich geringfügig raffinierte Roh- oder Schweröle oder preisgünstige Abfälle, sowie handelsübliche Motorkraftstoffe wie Benzin oder Dieselkraftstoff, und natürlich biologisches Material wie Schlachtabfälle, Pflanzenreste und dergleichen. Die Eignung des jeweiligen Materials für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens richtet sich insbesondere einerseits nach dem Energiebedarf der Brennkraftmaschine, also wie viel Gas mit welchem Brennwert innerhalb welcher Zeit erzeugt werden kann, und andererseits der Größe der Behand-lungskammer sowie der verfügbaren Heizleistung zur Beheizung der Behandlungskammer.
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Diese Verdampfung bzw. Vergasung des Kraftstoffes erfolgt bei Temperaturen von mehr als 80°, in vielen Fällen bei mehreren hundert Grad Celsius, je nach Art, welches Material als Kraftstoff verwendet wird. Feste Kunststoffe beispielsweise müssen erst verflüssigt und dann vergast werden, während insbesondere die höher raffinierten flüssigen Produkte wie z. B. handelsüblicher Motorkraftstoff bereits bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen vergast werden können. Üblicherweise ist im Unterschied zu dem vorliegenden Vorschlag die Erhitzung des Kraftstoffes erst in der Brennkraftmaschine selbst vorgesehen, nämlich in der Brennkammer der Brennkraftmaschine, um dort eine Verbrennung des Kraftstoffes selbst zu bewirken.
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Von dieser Betrachtungsweise wendet sich der vorliegende Vorschlag überraschend ab und schlägt vor, nicht den verwendeten Kraftstoff zu verbrennen, sondern das daraus gewonnene Gas zu verbrennen. Dies unterscheidet den vorliegenden Vorschlag erstens von vielen bekannten Vorschlägen, bei denen – z. B. im Rahmen der Biogaserzeugung – das eingesetzte organische Material nicht thermisch, sondern durch Mikroorganismen zersetzt wird.
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Das organische Material zu vergasen und erst das Gas zu verbrennen, unterscheidet den vorliegenden Vorschlag zudem von Vorschlägen zur Verwertung von organischen Abfällen, bei denen das zu verwertende Material selbst verbrannt wird. Vorschlagsgemäß wird daher in der Behandlungskammer keine Wärme freigesetzt, sondern in genau entgegengesetzter Weise wird die Behandlungskammer vorschlagsgemäß ihrerseits beheizt.
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Die Verdampfung bzw. Vergasung des Kraftstoffes kann insbesondere in überraschender Weise bei hohen Temperaturen von mehr als 300° erfolgen. Üblicherweise wird stets gl eichgesetzt, dass hohe Temperaturen auch zu einem Verbrennen des Kraftstoffes führen, so dass eine dementsprechende Erhitzung des Kraftstoffes erst in der Brennkraftmaschine selbst, nämlich in der Brennkammer, vorgesehen ist. Von dieser Betrachtungsweise weicht sich der vorliegende Vorschlag überraschend ab und erkennt als vorteilhaft die Möglichkeit, den Kraftstoff mit Hilfe von Temperaturen von mehr als 300° thermisch zu behande In.
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Da diese Behandlung vorschlagsgemäß unter Luftabschluss erfolgt, kann der Kraftstoff nicht vorzeitig verbrennen. Die Behandlungskammer wird zu diesem Zweck gegen Lufteintritt von außen abgedichtet und beheizt. Es findet also eine thermische Defusion des Kraftstoffs statt, er wird also regelrecht thermisch zerlegt, so dass sich einerseits dampfförmige bzw. gasförmige Behandlungsprodukte ergeben und andererseits ein äußerst geringer Anteil an Feststoffen, die allerdings in der Behandlungskammer zurückbleiben. Sie können als „Kohle” bezeichnet werden und als Energieträger oder – ähnlich wie dies von Filterkohle bekannt ist – als Absorber verwendet werden, so dass eine technische und wirtschaftliche Verwertung des eingesetzten Kraftstoffs möglichst vollumfänglich erfolgen kann.
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Neben diesen Feststoffen und dem aus dem Kraftstoff erzeugten Gas in Form von Alkanen, die der Brennkraftmaschine direkt zugeführt werden, fallen bei der thermischen Diffusion des Kraftstoffs auch Kondensat – beispielsweise Tannin – sowie Mineralien an, wobei das Kondensat in der Chemoindustrie verarbeitet werden kann und die Mineralien als Dünger für die Erzeugung hochwertiger Agrarprodukte verwendbar sind.
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Abgesehen von der somit vorschlagsgemäß ermöglichten, möglichst vollständigen technischen und wirtschaftlichen Verwertung des eingesetzten Kraftstoffs. Ist das vorgeschlagene Verfahren auch ökologisch besonders vorteilhaft, da abgesehen von dem reduzierten Kraftstoffbedarf die Abgase der Brennkraftmaschine an das organische Material, also den verwendeten Kraftstoff, so herangeführt werden können, dass einerseits die Auflösung der molekularen Verbindung des Kraftstoffs bewirkt oder zumindest unterstützt wird, und dabei andererseits die im Abgas enthaltenen Schadstoffe wie z. B. Monoxide reduziert werden. So kann vorgesehen sein, das Abgas durch den Kraftstoff zu leiten, bevor dieser in die Behandlungskammer gelangt. Beispielsweise kann das Abgas zunächst zur Beheizung der Behandlungskammer genutzt werden, indem es die Behandlungskammer von außen beheizt, und anschließend wird das abgekühlte Abgas außerhalb der Behandlungskammer in das organische Material geleitet, bevor dieses als Kraftstoff in die Behandlungskammer gefördert wird.
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Beispielsweise durch ein Druckhalte- bzw. Druckregelventil kann bewirkt werden, dass die thermische Behandlung des Kraftstoffes in der Behandlungskammer unter einem vorgegebenen Druck erfolgt und bei entsprechender Gasentwicklung ein Überdruck aufgebaut wird, der dann zum Öffnen des Druckhalte- bzw. Druckregelventils führt, so dass dann Gas aus der Behandlungskammer abgegeben wird und in die Brennkammer der Brennkraftmaschine geleitet werden kann. Aus diesem Grund wird das in der Behandlungskammer erzeugte Gas als Brenngas bezeichnet, welches zum Betrieb der Brennkraftmaschine genutzt werden kann. Der äußerst geringe Anteil an in der Brennkammer zurückbleibendem Feststoff kann ab und zu entfernt werden, beispielsweise im Rahmen regelmäßiger Wartungsarbeiten, die an der Brennkraftmaschine ohnehin durchzuführen sind.
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Die Behandlungskammer kann elektrisch beheizt werden, so dass beispielsweise vor dem Start der Brennkraftmaschine durch Vorheizen der Behandlungskammer die entsprechende Gasentwicklung in Gang gesetzt wird, so dass anschließend die Brennkraftmaschine unmittelbar mit dem Brenngas betrieben wird. Da höhere energetische Niveau, das der Kraftstoff im gasförmigen Zustand im Vergleich zu seinem flüssigen Zustand aufweist, ermöglicht den besonders effizienten und Kraftstoff sparenden Betrieb der Brennkraftmaschine.
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Besonders vorteilhaft kann daher, im Sinne einer möglichst effizienten Ausnutzung der im Kraftstoff enthaltenen Energie, eine Beheizung der Behandlungskammer vorteilhaft mit Hilfe der Abwärme erfolgen, die die Brennkraftmaschine ohnehin abgibt und die ansonsten ungenutzt bleiben würde, z. B. insbesondere mit Hilfe der Wärme im Abgas der Brennkraftmaschine. Die jeweiligen Betriebsbedingungen zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens werden durch die Art der verwendeten Brennkraftmaschine beeinflusst, sowie durch die Art, wie Brennkraftmaschine betrieben wird, z. B. hinsichtlich Last und Drehzahl, sowie durch den Aufstellungs- bzw. Betriebsort der Brennkraftmaschine und die damit einhergehenden Einflüsse wie Umgebungstemperatur, Kühlluftströmung und dergleichen. Je nach den jeweiligen Gegebenheiten können die Abgastemperaturen mehrere hundert Grad Celsius erreichen, beispielsweise um die 600°C bis 700°C, gegebenenfalls auch 900°C oder sog ar mehr.
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Um im Interesse einer möglichst effizienten Gaserzeugung das Abgas mit möglichst hoher Temperatur in die Behandlungskammer einleiten zu können, kann vorgesehen sein, die entsprechende Abgasleitung auf einer Teillänge oder auf ihrer ganzen Länge zwischen dem Auslass der Brennkammer der Brennkraftmaschine und der Behandlungskammer thermisch zu isolieren. Somit kann das Abgas auch noch an der Stelle, wo es zur Behandlungskammer gelangt und zu deren Beheizung verwendet wird, hohe Temperaturen aufweisen.
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Wenn, nachdem die Brennkraftmaschine gestartet worden ist, ein besonders wirtschaftlicher Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht werden soll, so kann die Beheizung der Behandlungskammer vorteilhaft überwiegend – also zu mehr als 50% der benötigten Heizleistung – oder sogar ausschließlich durch das Abgas der Brennkraftmaschine erfolgen. Insbesondere für einen bestimmten, statischen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine können die Verfahrensparameter optimiert werden, beispielsweise bei Motoren, die in Kraftwerken wie z. B. Blockheizkraftwerken oder in Schiffen mit im wesentlichen konstanter Drehzahl und Last betrieben werden. Bei Brennkraftmaschinen, die mit unterschiedlicher Drehzahl und/oder Last betrieben werden, ergibt sich vorteilhaft eine Art selbstregelnder Effekt insofern, als bei höherer Drehzahl und/oder Last die Abgastemperatur ansteigt und dementsprechend die Gaserzeugung pro Zeiteinheit verbessert bzw. intensiviert wird und sich somit automatisch dem höheren Energiebedarf der Brennkraftmaschine in diesen Betriebzuständen anpasst, so dass die eventuell noch erforderlichen Eingriffe in das Regelverhalten der vorgeschlagenen Verfahrensweise vergleichsweise geringfügig sein können und auch in solchen Fällen der vorteilhaft wirtschaftliche Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht oder zumindest unterstützt wird, bei dem die Behandlungskammer ohne oder mit nur geringer Zuheizung und überwiegend oder sogar ausschließlich durch das Abgas beheizt werden kann.
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Es kann beispielsweise auf eine elektrische Beheizung der Brennkammer verzichtet werden, wenn die Brennkraftmaschine zunächst mit einem anderen Kraftstoff als mit dem vorschlagsgemäß erzeugten Brenngas betrieben wird. Dieser andere Kraftstoff wird im Rahmen des vorliegenden Vorschlags als Zweitkraftstoff bezeichnet.
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Es kann beispielsweise vorgesehen sein, ohne dass eine Umrüstung der Brennkraftmaschine selbst erforderlich wäre, diese nach wie vor mit handelsüblichen Flüssigkraftstoffen, wie Dieselkraftstoff oder Benzin zu betreiben, und zwar insbesondere während der Startphase der Brennkraftmaschine. Wenn nach einer gewissen Zeit die Abgastemperatur der Brennkraftmaschine dazu ausreicht, die Behandlungskammer zur Durchführung des vorschlagsgemäßen Verfahrens ausreichend zu beheizen, kann das Brenngas erzeugt werden, mit dem dann die Brennkraftmaschine weiter betrieben wird, so dass beispielsweise die Zufuhr des Zweitkraftstoffes oder eine eventuell vorgesehene elektrische Zuheizung der Behandlungskammer reduziert werden kann. Diese Reduzierung der Zufuhr des Zweitkraftstoffes oder auch der elektrischen Zuheizung kann vorteilhaft möglichst früh einsetzen, um dementsprechende Einsparungen beim betrieb der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, und mit zunehmender Gaserzeugung immer stärker reduziert werden. Wenn bei entsprechend ausreichender Gaserzeugung die Brennkraftmaschine schließlich ausschließlich mit dem erzeugten Gas betrieben werden kann, kann diese Reduzierung schließlich vorteilhaft vollständig erfolgen, im Sinne einer Reduzierung auf Null, so dass die Behandlungskammer nun in besonders wirtschaftlicher Weise ausschließlich mittels des Abgases der Brennkraftmaschine beheizt wird.
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Die Zuführung des Brenngases in die Brennkammer der Brennkraftmaschine kann auf indirektem Wege erfolgen, indem nämlich das Brenngas gemeinsam mit Umgebungsluft in den Brennraum geleitet wird. Ausgehend von der üblichen Luftansaugung einer praxisüblichen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, das erzeugte Brenngas in den Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine einzuleiten, so dass dann ein Luft/Gas-Gemisch in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingeleitet wird und dort gezündet werden kann.
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Alternativ kann vorgesehen sein, das vorschlagsgemäß erzeugte Brenngas direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuleiten, also auf einem anderen Strömungsweg als durch den Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine, so dass erst im Brennraum das Brenngas in Kontakt mit einem Sauerstoffträger gelangt, wie beispielsweise der angesaugten Umgebungsluft, um ein zündfähiges Gas/Luft-Gemisch zu bilden.
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Es kann vorgesehen sein, der Brennkraftmaschine sowohl flüssigen Kraftstoff zuzuführen, beispielsweise in der eingangs beschriebenen praxisüblichen, vernebelten Form mit Hilfe eines Vergasers oder einer Einspritzanlage, und gleichzeitig auch das Brenngas der Brennkraftmaschine zuzuführen. Insbesondere wenn das Brenngas in den Luftansaugtrakt einer herkömmlichen Brennkraftmaschine eingeleitet wird, kann dieser gleichzeitige Betrieb der Brennkraftmaschine mit flüssigem und mit gasförmigen Kraftstoff problemlos erfolgen.
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Während bei vergleichsweise kontinuierlich durchlaufenden Brennkraftmaschinen eine stetige Versorgung mit Brenngas vergleichsweise einfach eingestellt werden kann, zum Beispiel bei Stationärmotoren oder bei Schiffsmotoren, sind die Verhältnisse bei Straßenfahrzeugen häufig erheblich anspruchsvoller, da dort die Drehzahl und die Belastung der Brennkraftmaschine sowie die abgerufene Leistung stark unterschiedlich zwischen Beschleunigungsvorgängen, Leerlaufphasen und Phasen mit annähernd gleichbleibender Geschwindigkeit schwankt. Die Alimentation der Brennkraftmaschine mit beiden Kraftstofftypen, also dem flüssigen Kraftstoff als auch dem Brenngas, stellt auch bei einem derart wechselhaften Betrieb der Brennkraftmaschine eine problemlose Versorgung der jeweils erforderlichen Kraftstoffmenge unter sämtlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine sicher, wobei der Verbrauch an flüssigem Kraftstoff erheblich reduziert wird, da der deutlich besser verbrennbare und energetisch höherwertige gasförmige Kraftstoff in Form des Brenngases beispielsweise dazu führt, dass die Kraftstoffzufuhr – in einem Straßenfahrzeug beispielsweise über das Gaspedal oder den Gasgriff gesteuert – erheblich gedrosselt werden kann.
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Das Brenngas kann aus kunststoffhaltigen Feststoffen erzeugt werden. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, die Brennkammer diskontinuierlich zu befüllen, indem sie beispielsweise mittels eines Deckels geöffnet und vom Betreiber der Brennkraftmaschine dann befüllt und wieder verschlossen werden kann. Alternativ kann eine Förderung von Feststoffen beispielsweise mit Hilfe einer Schnecke erfolgen, wobei beispielsweise mit Hilfe einer Zellenradschleuse od. dgl. eine Abdichtung der Behandlungskammer gegenüber der Fördereinrichtung vorgenommen werden kann, so dass die Behandlungskammer mit dem vorschlagsgemäß vorteilhaften Druckniveau betrieben werden kann.
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Alternativ kann das Brenngas aus einem flüssigen Kohlenstoffträger erzeugt werden, beispielsweise aus Abfallstoffen. Dies können für andere Zwecke gebrauchte Öle oder Fette sein, oder es können mit geringem technischen und wirtschaftlichen Aufwand bereitgestellte Materialien verwendet werden, wie beispielsweise Rohöl oder Schweröl.
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Je nach verwendetem Kraftstofftyp kann der Anteil der in der Behandlungskammer zurückbleibenden Feststoffe schwanken, wobei insbesondere die handelsüblichen Flüssigkeitsstoffe wie Benzin oder Dieselkraftstoff eine vergleichsweise hohe Reinheit aufweisen und daher nur geringe Rückstände erzeugen. Zudem hat die Verwendung eines flüssigen handelsüblichen Fahrzeugkraftstoffes den Vorteil, dass zum Betrieb der Brennkraftmaschine nur ein einziger Kraftstoffvorratsbehälter vorgesehen sein muss. Der flüssige Kraftstoff kann in an sich bekannter Weise zum Betrieb der Brennkraftmaschine genutzt werden, beispielsweise in der Startphase, bis die Brennkraftmaschine genügend Abwärme entwickelt, um die vorschlagsgemäß vorgesehene Behandlungskammer zu erwärmen, so dass die vorschlagsgemäße Erzeugung des Brenngases erfolgen kann. Anschließend kann die gleichzeitige Verwendung von flüssigem Kraftstoff und vom Brenngas erfolgen, oder es kann auf die ausschließliche Verwendung von Brenngas umgeschaltet und die Versorgung der Brennkraftmaschine mit flüssigem Kraftstoff abgeschaltet werden. Dadurch, dass das gewonnene Gas energetisch erheblich höherwertiger ist als der zunächst vorliegende feste oder flüssige Kraftstoff, kann das vorgeschlagene Verfahren selbst dann vorteilhaft angewendet werden, wenn handelsüblicher Fahrzeugkraftstoff verwendet wird, weil der Betrieb der Brennkraftmaschine mit einer deutlich geringeren Kraftstoffmenge und dementsprechend wirtschaftlicher möglich ist.
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Vorteilhaft kann der hochthermisch behandelte Kraftstoff in der Behandlungskammer auf Temperaturen von deutlich mehr als den erwähnten 300°C gebracht werden, beispielsweis e auf Temperaturen um die 600°C oder sogar bis zu 900°C.
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Der in der Behandlungskammer einzustellende Druck kann beispielsweise im Bereich von 5–7 bar liegen, und ggf. bis zu 10 bar betragen.
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Es kann vorgesehen sein, das Brenngas zu kühlen, nachdem es aus der Behandlungskammer austritt, bevor es mit Sauerstoff in Kontakt gerät, um durch diese Kühlung eine vorzeitige Selbstentzündung des Brenngases zu vermeiden. Für diese Kühlung kann es ggf. ausreichen, das Brenngas von der Behandlungskammer bis zur Brennkammer der Brennkraftmaschine durch eine Leitung zu führen, so dass in dieser Leitung ein gewünschter Temperaturabfall des Brenngases erfolgt, aufgrund einer Kühlwirkung der Leitung, die durch die Umgebungstemperatur hervorgerufen wird. Durch die Länge der Leitung lässt sich die Kühlwirkung beeinflussen, so dass z. B. durch eine gewendelte Leitung auf kleiner Baulänge eine vergleichsweise große Leitungslänge untergebracht werden kann.
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Besonders vorteilhaft kann ein kontinuierlicher Betrieb der Behandlungskammer vorgesehen sein, so dass ein dementsprechend kontinuierlicher Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem Brenngas erfolgen kann. Insbesondere wenn flüssiger Kraftstoff verwendet wird, kann die kontinuierliche thermische Behandlung dadurch erfolgen, dass der flüssige Kraftstoff mittels einer Pumpe in die Behandlungskammer eingebracht wird, wobei der Förderdruck dieser Pumpe auf den gewünschten Druck innerhalb der Behandlungskammer abgestellt ist. Wird beispielsweise das aus dem Kraftstoff erzeugte Brenngas aus der Behandlungskammer abgezogen, sinkt dadurch der Druck in der Behandlungskammer. Wenn der zunächst in die Behandlungskammer eingebrachte Kraftstoff so weit verbraucht ist, dass ein gewünschter Mindestdruck innerhalb der Behandlungskammer unterschritten ist, kann die den Kraftstoff fördernde Pumpe nun Kraftstoff in die Behandlungskammer pumpen. Steigt dort durch die dann erfolgende Erzeugung von Brenngas aus der neu eingebrachten Kraftstoffmenge der Druck innerhalb der Behandlungskammer wieder an, so wird der Förderdruck der Kraftstoffpumpe überschritten, so dass die Kraftstoffpumpe nun keinen weiteren Kraftstoff mehr in die Brennkammer einbringen kann. Auf diese Weise ergibt sich die Befüllung der Behandlungskammer mit Kraftstoff als ein selbstregelnder Prozess. Ein Rückschlagventil kann zwischen Behandlungskammer und Kraftstoffpumpe vorgesehen sein, so dass bei höherem Druck in der Behandlungskammer kein Kraftstoff in die Kraftstoffpumpe und ggf. weiter durch die Kraftstoffpumpe hindurch gedrückt werden kann.
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Vorteilhaft kann die Anordnung zweier Behandlungskammern vorgesehen sein, so dass die Brennkraftmaschine wahlweise mit festem und/oder flüssigen Kraftstoff betrieben werden kann, indem wahlweise von dem festen oder dem flüssigen Kraftstoff oder gleichzeitig aus beiden Kraftstoffen entstehendes Brenngas zum Betrieb der Brennkraftmaschine genutzt werden kann.
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Um die gewünschten Temperaturen innerhalb der Behandlungskammer zu erreichen, kann vorteilhaft ein mehrwandiger Aufbau der Behandlungskammer vorgesehen sein. Eine unerwünschte Auskühlung der Behandlungskammer könnte die Gaserzeugung innerhalb der Behandlungskammer nachteilig beeinflussen und kann durch den mehrwandigen Aufbau vermieden werden. So kann beispielsweise die Behandlungskammer mittels einer Isolierschicht gegen die erwähnte Auskühlung geschützt werden.
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Diese Isolierschicht wird durch eine die Behandlungskammer umgebende Gehäusewand ermöglicht, welche im Abstand zu der Behandlungskammerwand verläuft. Dabei kann Luft als thermische Isolierung zwischen diesen beiden erwähnten Wänden vorgesehen sein, oder ein Isolierungswerkstoff. Dieser kann aus einem mechanisch empfindlichen Material bestehen, beispielsweise einem eine Vielzahl von Hohlräumen oder Poren aufweisenden Material, da die Isolierschicht zwischen beiden Wänden geschützt ist.
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Insbesondere kann vorteilhaft eine insgesamt zweischalige, also dreiwandige Ausgestaltung der Behandlungskammer vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein erster, innerer, der Behandlungskammer naher Zwischenraum als „Heiz-Zwischenraum” vorgesehen sein, durch den beispielsweise die Abgase der Brennkraftmaschine geleitet werden können und/oder in welchem eine elektrische Heizeinrichtung angeordnet sein kann, um jedenfalls im Ergebnis die Behandlungskammer aufheizen zu können. Dieser „Heiz-Zwischenraum” kann zudem vorteilhaft von der erwähnten Isolierschicht umgeben sein, um unerwünschte Wärmeverluste zu vermeiden.
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Vorteilhaft kann der Brenngasstrom, der die Behandlungskammer verlässt, mittels einer Drossel eingestellt werden, wobei die Drossel durch einen einstellbaren Strömungswiderstand die Anpassung an unterschiedliche Brennkraftmaschinen ermöglicht, oder bei ein und derselben Brennkraftmaschine die Anpassung an unterschiedliche Betriebszustände dieser Brennkraftmaschine, wenn beispielsweise die Brennkraftmaschine mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden soll.
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Das vorschlagsgemäße Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Anordnung werden beispielhaft anhand der rein schematischen Darstellung nachfolgend näher erläutert.
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Dabei ist mit 1 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die beispielsweise als Motor eines Fahrzeugs, insbesondere eines Automobils ausgestaltet ist. Über einen Luftansaugtrakt 2 wird der Brennkraftmaschine 1 Sauerstoff in Form der Umgebungsluft zugeführt. Weiterhin wird der Brennkraftmaschine 1 flüssiger Kraftstoff in fein vernebelter Form über eine sogenannte Benzinleitung 3 zugeführt, so dass die Brennkraftmaschine 1 in an sich bekannter Form mit Dieselkraftstoff oder mit Benzin betrieben werden kann.
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Weiterhin ist eine schematisch angedeutete. Behandlungskammer 4 vorgesehen, die einen zu öffnenden Deckel 5 aufweist, so dass diese Behandlungskammer 4 chargenweise mit festem Brennstoff beschickt werden kann, beispielsweise mit Kunststoffabfällen. Das daraus mittels der thermischen Behandlung erzeugte Brenngas gelangt über eine Brenngasleitung 6 in den Luftansaugtrakt 2, so dass es gemeinsam mit der angesaugten Umgebungsluft in die Brennkammer der Brennkraftmaschine 1 gelangt und dort gezündet werden und zum Betrieb der Brennkraftmaschine 1 genutzt werden kann. Die Menge des über die Benzinleitung 3 in die Brennkraftmaschine 1 geförderten flüssigen Kraftstoffes kann somit erheblich reduziert werden oder die Benzinleitung 3 kann sogar komplett gesperrt werden.
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Außer der mit dem Deckel 5 versehenen Brennkammer 4 ist eine zweite Behandlungskammer 4 vorgesehen, bei der kein Deckel dargestellt ist. Diese zweite Behandlungskammer 4 kann zwar einen Deckel aufweisen, z. B. für den Zugang zur Brennkammer für Wartungsarbeiten, aber dieser eventuell vorhandene Deckel ist nicht dargestellt, weil er für den regulären Betrieb der Behandlungskammer 4, nämlich zur Erzeugung von Brenngas und zur thermischen Behandlung von Kraftstoff, nicht erforderlich ist. Die zweite Behandlungskammer 4 wird nämlich mittels einer automatischen Fördereinrichtung beschickt, so dass nicht der Benutzer die Beschickung vornehmen muss. Aus der Wahrnehmung des Benutzers erfolgt also eine automatische, kontinuierliche Förderung des Kraftstoffs zur Behandlungskammer, selbst wenn die Förderung tatsächlich intervallartig erfolgt, da die Behandlungskammer immer wieder abgeschlossen wird, um den darin gewünschten Druck aufzubauen bzw. zu halten.
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Nicht nur hinsichtlich der Beschickung der zweiten Behandlungskammer 4 mit Kraftstoff unterscheidet sich diese zweite Behandlungskammer 4 von der ersten Behandlungskammer 4, sondern auch hinsichtlich des verwendeten Kraftstoffs: es ist vorgesehen, in der zweiten Behandlungskammer 4 flüssigen Kraftstoff thermisch zu behandeln.
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Zudem besteht auch noch ein dritter Unterschied zu der ersten Behandlungskammer 4: Als Alternative zu der indirekten Einleitung des Brenngases in die Brennkraftmaschine 1 ist bei der zweiten Behandlungskammer 4 vorgesehen, dass das bei der thermischen Behandlung des flüssigen Kraftstoffs entstehende Brenngas über eine Brenngasleitung 6 direkt in die Brennkraftmaschine 1 eingebracht wird, nämlich in die Brennkammer der Brennkraftmaschine 1 eingeleitet wird. Für die quasi „kontinuierliche” Versorgung mit Kraftstoff ist in Strömungsvorrichtung vor der Behandlungskammer 4 eine Pumpe 7 in einer Benzinleitung 3 vorgesehen, wobei diese Benzinleitung 3 an denselben Kraftstoff-Vorratstank anschließen kann wie die anfänglich erwähnte Benzinleitung 3, die zum Betrieb der Brennkraftmaschine 1 mit dem flüssigen Kraftstoff dient.
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Der flüssige Kraftstoff wird durch die Pumpe 7 und durch ein Rückschlagventil 8 in die Behandlungskammer 4 gefördert, wenn der Kraftstoffvorrat in der Behandlungskammer 4 so weit reduziert ist, dass der durch die Vergasung des Kraftstoffes in der Behandlungskammer 4 entstehende Druck unter einen Mindestwert abfällt, so dass dann die Pumpe 7 gegen das Rückschlagventil 8 und den Innendruck in der Behandlungskammer 4 arbeitend den Kraftstoff in die Behandlungskammer 4 fördern kann. Sobald dann in der Behandlungskammer 4 aufgrund der Vergasung des flüssigen Kraftstoffes der Innendruck steigt und ggf. den maximalen Förderdruck der Pumpe 7 übersteigt, schließt das Rückschlagventil 8 die Behandlungskammer 4 gegen die Pumpe 7 ab.
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Innerhalb der zweiten Behandlungskammer 4 stellt sich ein Druck von beispielsweise etwa 7 bar ein. In Strömungsrichtung hinter der Behandlungskammer 4 ist ein zweites Rückschlagventil 8 vorgesehen, so dass das aus der Behandlungskammer 4 austretende Brenngas durch eine Brenngasleitung 6 und durch das Rückschlagventil 8 zu einer Drossel 9 geleitet wird. Die Drossel 9 ist einstellbar ausgestaltet, so dass der Gasstrom eingestellt und an die jeweilige Brennkraftmaschine 1 bzw. an bestimmte Betriebsweisen dieser Brennkraftmaschine 1 angepasst werden kann. Die Brenngasleitung 6 verläuft von der Drossel aus weiter bis zur Brennkraftmaschine 1, wobei hier im Unterschied zur Brenngasleitung 6 für das aus festen Kraftstoffen erzeugte Brenngas bei dieser Brenngasleitung 6 vorgesehen ist, das Brenngas nicht indirekt der Brennkraftmaschine 1 zuzuführen, also in den Luftansaugtrakt 2 einzuleiten, sondern vielmehr direkt in die Brennkraftmaschine 1, nämlich in deren Brennraum, das Brenngas einzuleiten.
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In Strömungsrichtung der Drossel 9 nachgeschaltet ist in der Brenngasleitung 6 ein Druckhalteventil vorgesehen, welches bei Erreichen eines bestimmten Mindestdruckes öffnet und das Brenngas 6 von der Behandlungskammer 4 zur Brennkraftmaschine 1 strömen lässt. Wird ein vorgegebener Mindestdruck unterschritten, so schließt das Druckhalteventil 10 automatisch bzw. ein am Druckhalteventil 10 vorgesehener Sensor 11 ist mit einer elektronischen Steuerung versehen, die auf das Sensorsignal hin ein Sperrventil 12 in seine Schließstellung steuert, so dass jedenfalls der in der Behandlungskammer 4 herrschende Druck nicht unkontrolliert entweichen und ein gewünschtes Druckniveau unterschritten werden kann.
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Zudem kann in Abhängigkeit von dem Sensorsignal des Sensors 11 vorgesehen sein, dass die Steuerung die konventionelle Zufuhr flüssigen Kraftstoffs zur Brennkraftmaschine 1 unterbricht, so dass bei Aufbau eines Mindestdruckes, um die Brennkraftmaschine 1 mit Brenngas zu versorgen, die Versorgung der Brennkraftmaschine mit flüssigem Kraftstoff unterbunden wird und von da an flüssiger Kraftstoff ausschließlich durch die Pumpe 7 und in die Behandlungskammer 4 gelangt und infolgedessen die Brennkraftmaschine 1 von da an ausschließlich mit Brenngas betrieben wird.
