DE102011051228A1

DE102011051228A1 - Komponente für Verbrennungsmotoren zum Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen

Info

Publication number: DE102011051228A1
Application number: DE201110051228
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Wehrstedt; Kirti Bhushan Mishra
Original assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Current assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Komponente eines zum Betrieb mit flüssigem Peroxy-Kraftstoff angepassten Antriebssystems (200, 201, 202, 203, 204, 205, 206), umfassend einen Verbrennungsmotor (100), wobei der Peroxy-Kraftstoff ein oder mehrere organische Peroxide aufweist und wobei eine mit Peroxy-Kraftstoff in Berührung kommende Oberfläche der Komponente ein Polyethylenterephthalat und/oder ein Polyimid umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung organischer Peroxide als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren und die spezifische Anpassung von Verbrennungsmotoren an die Verwendung von organischen Peroxiden als Kraftstoff durch die spezifische Gestaltung der dabei eingesetzten Komponenten eines Antriebssystems.
Gegenwärtig wird eine Reihe von Kraftstoffen für Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen verwendet (Benzin, Methanol, Nitromethan und andere). Dabei werden organische Peroxide vorrangig als Beimengung bzw. als Additiv verwendet. Ihr Anteil im Kraftstoff als Antiklopfmittel oder zur Erhöhung der Wassertoleranz liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 5%.
Die Massenabbrandrate eines Kraftstoffs wird als bedeutsames Kriterium zur Beurteilung der jeweils erreichbaren Motorleistung angesehen, wobei die Massenabbrandraten herkömmlicher Kraftstoffe im Vergleich mit den Massenabbrandraten organischer Peroxide eher gering sind. Deshalb erfordert die Verwendung herkömmlicher Kraftstoffe groß dimensionierte Motoren (Hubraum) einschließlich groß dimensionierter Tanks bei insgesamt hohem Kraftstoffverbrauch.
Kraftstoffe, die überwiegend aus organischen Peroxiden bestehen, werden nachfolgend als Peroxy-Kraftstoffe bezeichnet. Sie ermöglichen eine Neudimensionierung bekannter Verbrennungsmotoren und neue Motorkonfigurationen, erfordern auf der anderen Seite aber auch neue Materialien für Komponenten, die mit den Peroxy-Kraftstoffen in Kontakt kommen.
Vor diesem Hintergrund wird gemäß Anspruch 1 eine Komponente für Antriebssysteme, die zum Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen angepasst sind, und gemäß Anspruch 8 ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Verbrennungsmotors vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen sowie den beigefügten Figuren.
Mittels neu dimensionierter Antriebssysteme, die an die Verwendung neuer Kraftstoffe mit höheren Massenabbrandraten angepasst sind, einer Kraftstoffeinspritzanlage, die an die Verwendung organischer Peroxide als Kraftstoff oder als wesentlicher Bestandteil des Kraftstoffs angepasst ist, sowie mit weiteren Komponenten, die an die Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen angepasst sind, soll eine bessere Effizienz von Verbrennungsmotoren leichter und schwerer Fahrzeuge bei geringerer Masse und geringerem Raumbedarf für das Antriebssystem erreicht werden. Dabei soll gleichzeitig die anfallende Schadstoffmenge und der Geräuschpegel reduziert werden.
Es wird vorgeschlagen, für die Verwendung organischer Peroxide als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren und/oder für die Verwendung von Kraftstoffen, deren wesentlichen Bestandteil organische Peroxide darstellen, speziell angepasste Komponenten zu verwenden. Beispiele entsprechend angepasster Komponenten sind ein Kraftstoff-Tank, eine Kraftstoffleitung, eine Kraftstoff-Einspritzanlage, ein multiples Injektor-System, eine Steuerung einer Kraftstoff-Einspritzanlage und eine speziell angepasste Motor-Brennkammer.
Kraftstoffe, die aus organischen Peroxiden bestehen oder deren wesentlicher Bestandteil ein organisches Peroxid oder ein Gemisch von organischen Peroxiden ist, werden als Peroxy-Kraftstoffe bezeichnet. Unter Kraftstoffen, deren wesentlicher Bestandteil ein organisches Peroxid oder ein Gemisch von Peroxiden ist, werden nachfolgend Kraftstoffe verstanden, die beispielsweise 75 Gewichts-%, typischerweise zumindest 85 Gewichts-%, insbesondere zumindest 95 Gewichts-% eines oder mehrerer organischer Peroxide enthalten.
Die Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen in Verbrennungsmotoren ermöglicht einerseits neue Motorkonfigurationen. Andererseits erfordert die Verwendung von Kraftstoffen nach Art der Peroxy-Kraftstoffe die Anpassung vor allem des Kraftstoff-Einspritzsystems als auch der Verbrennungskammer. Die daraus resultierenden neuen Motorkonfigurationen betreffen selbstansaugende Otto- und Selbstzündungsmotoren, turbogeladene Otto- und Selbstzündungsmotoren, sowie turbogeladene Otto- und Selbstzündungsmotoren mit Zwangseinspeisung. Unter Selbstzündungsmotoren werden hierbei kompressionszündende Motoren nach Art eines Dieselmotors verstanden.
Die neuen Motorkonfigurationen bieten Vorteile eines insgesamt geringeren Stoff- und Materialeinsatzes bei vergleichbarer oder verbesserter Effektivität, als sie mit herkömmlichen Kraftstoffen in herkömmlichen Verbrennungsmotoren erreichbar ist.
Die Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen erfordert insgesamt bei gleicher Leistung, Geschwindigkeit und Effizienz 3 bis 114-mal weniger Kraftstoff. Die Menge benötigter Luft wird entsprechend reduziert. Weiterhin können die Abmaße (Dimensionen) eines angepassten Motors verringert werden. Die mit bekannten Nachteilen behaftete Turboaufladung kann überflüssig und der Geräuschpegel gesenkt werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft an Hand von Figuren erläutert. Dabei zeigt:
1 das Arbeitsprinzip eines Verbrennungsmotors;
2 die Konfiguration eines selbstansaugenden Ottomotors für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen;
3 die Konfiguration eines selbstansaugenden Selbstzündungsmotors für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen;
4 die Konfiguration eines turbogeladenen Ottomotors für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen;
5 die Konfiguration eines turbogeladenen Selbstzündungsmotors für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen;
6 die Konfiguration eines turbogeladenen Ottomotors mit Zwangseinspeisung für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen;
7 die Konfiguration eines turbogegeladenen Selbstzündungsmotors mit Zwangseinspeisung für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen;
8 die Konfiguration eines Motors für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen;
9 die Frontalansicht einer Einspritzanlage für Peroxy-Kraftstoffe;
10 die Seitenansicht einer Einspritzanlage für Peroxy-Kraftstoffe;
11 die Struktur einer Verbrennungskammer für Peroxy-Kraftstoffe.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors 100. Dabei stellen V_c – das Volumen des Verbrennungsraums bzw. -kammer (Brennraum) 110; D – den Durchmesser des Zylinders 7 bzw. die Zylinderbohrung; dar; L – den Hub; und V_S – das Hubvolumen dar. Der Kolben 8 und die Treibstange 9 bewegen sich in der Zylinderbohrung zwischen oberem Totpunkt des Kolbens (gestrichelte Linie links) und unterem Totpunkt des Kolbens (rechts).
In 2 ist das Zusammenwirken von Komponenten des Antriebssystems 200 eines selbstansaugenden Ottomotors schematisch dargestellt. Aus dem Tank 1 gelangt Kraftstoff durch die Kraftstoffzuleitung 2, gesteuert durch das Kraftstoffventil 3, zum Kraftstoffzerstäuber 4. Der Kraftstoffzerstäuber 4 stellt im Falle einer Funkenzündung (englisch – spark ignition bzw. SI) einen Vergaser dar. Im Falle einer Kompressionszündung (englisch – compressed ignition bzw. CI), erfüllt eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung die Funktion des Kraftstoffzerstäubers. Im Fall der Funkenzündung liefert ein Luftgebläse 12 die für das Kraftstoff-Luft-Gemisch erforderliche Luft. Im Fall der Kompressionszündung liefert das Luftgebläse 12 das Trägergas für den vom Einspritzventil zerstäubten Kraftstoff über das Einlaß-Ventil 5. Im Falle der Funkenzündung wird der Zündfunke von der Zündkerze 6 mit Hilfe der Zündspule erzeugt. Im Zylinder 7 bewegt sich der Kolben 8, wobei eine Kraftübertragung vom Kolben über die Treibstange / Pleuel 9 zur Kurbelwelle 10 erfolgt.
Konventionelle Verbrennungsmotoren werden üblicherweise mit Benzin, Diesel, Methanol und Nitro-Methan als Primärenergieträger betrieben. Diese Kraftstoffe verbrennen langsam und müssen deshalb zwangsweise schneller verbrannt werden, um unter Last die gewünschte Geschwindigkeit und Leistung beibehalten zu können: Zum Erreichen einer höheren Leistung ist eine Aufladung oder Turbo-Aufladung (englisch – supercharging, turbo charging) mit Luft und Brennstoff erforderlich. Aus der Verbrennung der vorstehend genannten Brennstoffe mit Turbolader ergeben sich die folgenden Konsequenzen:

1. gesteigerter Luft- und Kraftstoff-Bedarf (abhängig von der erforderlichen Leistung);
2. Energiebedarf der Kraftstoffpumpe, Druckabfall in Zuleitungen;
3. Erfordernis mehrerer Zylinder, das Zylindervolumen (Durchmesser und Länge) und die Größe des Kolbens müssen erhöht werden, um den Leistungsbedarf zu decken;
4. gesteigerter Ausstoß von Schadstoffen, unverbrannten Kohlenwasserstoffen, CO, NOx etc.;
5. Höherer Geräuschpegel durch rotierende Teile, z.B. Kompressor, Turbine etc.;
6. Abmaße und Masse des Motors nehmen zu in Folge der Verwendung mehrerer Zylinder, zusätzlicher Platzbedarf für größeren Kraftstofftank etc.

Die Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen erlaubt es, die genannten Nachteile der Verwendung von konventionellen Primärenergieträgern zu überwinden. Das wird nachfolgend belegt. Die bei Verbrennung in der Brennkammer erzeugte Gesamtwärmemenge
kann geschrieben werden als:
wobei
die Wärmefreisetzungsrate in kW;
die Massenabbrandrate in kg/m²·s; A_c: die Oberfläche der Brennkammer in m²; –∆h_C: die Verbrennungswärme in kJ/kg sind.

Bei einem Bassindurchmesser von 6 cm betragen die Massenabbrandraten für Benzin 0,055 kg/m²·s und für Diesel von 0,035 kg/m²·s. Im Vergleich dazu, weisen organische Peroxide die in der nachfolgenden Tabelle zusammengefassten Massenabbrandraten auf:

Peroxy- Kraftstoff	Massenabbrandrate [kg/m²·s]	Faktor der Verbrennung von Peroxy-Kraftstoffen im Vergleich mit Benzin	Faktor der Verbrennung von Peroxy-Kraftstoffen im Vergleich mit Diesel
DTBP	0,18	3,27	5,14
TBPB	0,83	15,1	23,7
TBPEH	0,53	9,64	15,14
INP	4	72,8	114,3
TBHP80	0,18	3,27	5,14

Dabei stehen die verwendeten Kürzel DTBP für Di-tert-butyl peroxid; TBPB für tert-Butyl peroxybenzoat; TBPEH für tert-Butyl peroxy-2-ethylhexanoat; INP für Diisononanoyl peroxid und TBHP für tert-Butyl hydroperoxid.
Aus vorstehender Tabelle ergibt sich, dass
Die tiefer gestellten Indices 1 und 2 stehen für Peroxy-Kraftstoffe (1) und konventionelle Kraftstoffe (2). Die im Zylinder oder an der Welle eines Motors entwickelte Leistung P kann angegeben werden als:
Dabei bedeuten: P – Leistung des Motors in Watt (W); p – mittlerer effektiver Druck in Pascal (Pa); ν_S – π / 4 D²L Hubvolumen im Zylinder, wobei D – der Durchmesser des Zylinders in Metern (m) und L – der Hub in Metern (m) sind. N steht für die Umdrehungszahl pro Minute (rpm); n – für die Anzahl der Zylinder. Für gegebene P, N und n ist p ν_S = konstant
Nachfolgend werden zwei mögliche Fälle betrachtet.
Erstens, die Verbrennung des Kraftstoffes bei konstantem Druck (Diesel Zyklus). Diese Situation ist in den 3, 5 und 7 dargestellt. Das Hubvolumen hängt hierbei von der Ladung eingebrachten Kraftstoff + Luft-Gemisches ab:
Es erweist sich, dass
Vergleicht man Diesel-Kraftstoff mit Peroxy-Kraftstoffen, so folgt:
Daraus ergibt sich, dass Peroxy-Kraftstoffe 5 mal bis 114 mal geringere Verdrängungsvolumina bei der gegebenen Leistung, mittlerem effektiven Druck und Geschwindigkeit erfordern.
Zweitens, die Verbrennung des Kraftstoffes bei konstantem Volumen (Otto-Zyklus). Diese Situation ist in den 2, 4 und 6 dargestellt.
Wenn in Gleichung (4) das Zylindervolumen, die Zahl der Zylinder und die Umdrehungszahl konstant gehalten werden, ergibt sich für den gegebenen Druck P: P ∝ p (8)
Wobei
den Massenfluß eines in die Kammer
injizierten Einspritzvolumens darstellt.
Beim Vergleich von Benzin mit Peroxy-Kraftstoffen belegt Gleichung (10), dass sich für gegebene Zylindervolumen, Druck und Massenstrom des Kraftstoffs im Falle des Einsatzes von Peroxy-Kraftstoffen eine 9 mal bis 5329 mal höhere Leistung P ergibt. Mit anderen Worten, bei gegebener Leistung und Zylindervolumen, erfordern Peroxy-Kraftstoffe einen 9 mal bis 5329 mal geringeren Druck in der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und machen somit 3 mal bis 73 mal weniger Volumeneinheiten Kraftstoff als im Falle von Benzin erforderlich.
Die betreffenden Wirkungsgrade der Kraftmaschine sind:

1. Thermischer Wirkungsgrad (η_th)

Das bedeutet, dass für eine gegebene Leistung P der thermische Wirkungsgrad mit Peroxy-Brennstoffen um einen Faktor von 3 bis 114 gesteigert wird (vgl. Gleichung (3)).
2. Volumetrischer Wirkungsgrad (η_ν)
Das bedeutet, dass für eine gegebene Leistung P der volumetrische Wirkungsgrad mit Peroxy-Brennstoffen um einen Faktor von 5 bis 114 gesteigert wird (vgl. Gleichung (7))

In den 2 bis 7 sind Modifikationen bekannter Motorkonfigurationen dargestellt. Die Nummerierung der einzelnen Elemente entspricht den Benennungen in der weiter unten angeführten Bezugszeichenliste.
Im Zusammenhang mit den eingangs diskutierten Vorteilen der Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen ergibt sich die Möglichkeit einer um den Faktor 35 bis 559 höheren Flußrate des Kraftstoffs bei gleichem Druck. Bei Zugrundelegung ein und desselben Kraftstoff-Einspritzventils ergeben sich die nachfolgend aufgeführten Bereiche für Massenfluß (g/min) bei 3 bar und Betriebsdruck (bar) des Vergleichskraftstoffs n-Heptan mit Peroxy-Kraftstoffen:

Parameter n-Heptan Peroxy-Kraftstoffe

Massenfluß (g/min) bei 3 bar 246,3 12,7·10³ bis 203,6·10³

Betriebsdruck (bar) 1 bis 8 und > 8 0,008 bis 2,08·10^–5
Diese Parameter ergeben sich aus dem Zusammenhang von Druck und Massenstrom, gemäß obiger Formel (9)
für n-Heptan der Wert
angegeben ist mit 0,018 kg/m²·s (d = 10 cm) [Quan Sheng Kang, Shou Xiang Lu, Bing Chen (2010): Experimental study on burning rate of small scale heptane pool fires. Chinese Science Bulletin 55(10): 973–979] und für einen Pooldurchmesser von d = 1m 0,1 kg/m²·s beträgt [Vytenis Babrauskas (1983): Estimating large pool fire burning rates. Fire Technology 19(4):251–261]. Für die organischen Peroxide werden auf Grund eigener Meßergebnisse Massenabbrandraten
von 0,2 kg/m²·s (DTBP) bis 3,94 kg/m²·s (INP) bei d = 10 cm angesetzt. Daraus ergibt sich, dass die organischen Peroxide unter Atmosphärendruck von p = 1 bar 11 mal bis 219 mal schneller verbrennen als n-Heptan.
Ein Vergleich von Kennwerten für Peroxy-Kraftstoffe mit Benzin und Diesel für einen typischen Flugzeugmotor liefert die nachfolgend tabellarisch zusammengestellten Ergebnisse [NASA Contractor Report 3260(1980): Brouwers A. P. „150 and 300 kW Leightweight Diesel Aircraft Engine Study“ prepared for Lewis Research Center under Contract NAS3-20830; verfügbar unter http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19800011788_1980011788.pdf]:

Für einen funkengezündeten Motor ergeben sich im Falle eines aufgeladenen Betriebs (engl. – supercharged) (S) und im Falle eines nicht aufgeladenen (engl – unsupercharged) Betriebs (U) die nachfolgenden Vergleichswerte bei Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen [C. F. Taylor (1985) The internal combustion engines in theory and practice, MIT Press]:

Motortyp		Anzahl Zylinder n	Leistung P (kW)	Drehzahl (rpm) N	Verdrängungsvolumen (ν_s) (l)
AUDI 5000T (1983)	S	5	96,98	5400	2,15
AUDI 5000T (1983)	U	5	74,6	5100	2,15
Peroxy-Kraftstoff		5	96,98	5400	0,029 to 0,71

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über die Kennwerte eines aufgeladenen Diesel-Automobil-Motors (Englisch – supercharged automotive engine) [Co F. Taylor (1985) The internal combustion engines in theory and practice, MIT Press] und die vorliegend beschriebene Motor-Anpassung an Peroxy-Kraftstoffe.

Motortyp	Anzahl Zylinder n	Leistung P (kW)	Drehzahl (rpm) N	Verdrängungsvolumen (ν_s) (l)	Spezifischer Brennstoff verbrauch (km/l)
Mercedes 300TD	5	91,8	4350	3	11,475
Peroxy-Kraftstoff	5	91,8	4350	0,026 bis 0,6	57,4 bis 1308

Die nachfolgende Tabelle veranschaulicht den Vergleich der Kennwerte eines aufgeladenen Schwerlast-Lokomotiv-Motors (Heavy Duty Locomotive supercharged engine) [Co F. Taylor (1985) The internal combustion engines in theory and practice, MIT Press] und der vorliegenden Motoranpassung.

Motortyp	Anzahl Zylinder n	Leistung P (kW)	Drehzahl (rpm) N	Verdrängungsvolumen (ν_s) (l)	Spezifischer Brennstoff verbrauch (km/l)
GM Electromotive 16-F3A	V-16	3800	950	169,14	0,14
Peroxy-Kraftstoff	V-16	3800	950	1,484 bis 33,83	0,7 bis 16

Die nachfolgende Tabelle veranschaulicht den Vergleich der Kennwerte eines aufgeladenen Schwerlast-Schiffsmotors (Heavy Duty Marine Supercharged engine) [Co F. Taylor (1985) The internal combustion engines in theory and practice, MIT Press] und der vorliegenden Motoranpassung.

Motortyp	Anzahl Zylinder n	Leistung P (kW)	Drehzahl (rpm) N	Verdrängungs-volumen (ν_s) (l)	Spezifischer Brennstoff verbrauch (km/l)
Sulzer RTA84	I-12	48360	87	14482	0,119
Peroxy-Kraftstoff	I-12	48360	87	127 bis 2896	0,6 bis 13,6

Die wie nachfolgend beschrieben zum Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen angepassten Motoren bieten die folgenden Vorteile gegenüber den mit konventionellen Kraftstoffen betriebenen konventionellen Motoren:

1) 3 bis 114 mal geringerer Kraftstoffbedarf (Masse) zur Erzeugung gleicher Leistung;
2) 3 bis 114 mal weniger Luftverbrauch (Masse) bei gleicher Motorleistung;
3) Die Kraftstoffpumpe benötigt 25 mal bis 13000 mal weniger Druck;
4) Verfügbarkeit eines sofort einsatzfähigen Oxydationsmittels (oxygenated fuel quality);
5) Thermische und volumetrische Wirkungsgrade sind um einen Faktor von 3 bis 114 erhöht;
6) Möglichkeit kompakter Bauweise durch geringere Größe des Tanks, der Zylinder und der Anzahl der Zylinder für eine gegebene Leistung;
7) Auf Turboaufladung kann verzichtet werden. Daraus resultiert eine wesentlich geringere Lärmbelastung;
8) Geringerer NOx-Ausstoß auf Grund geringeren Luftansaugvolumens (da der aus der Luft bezogene Sauerstoff mit Stickstoff-Fracht verbunden ist) und eine natürliche schnelle Verbrennung (geringere Verweilzeit des Brennstoffs).

In Anbetracht der vorstehenden Darlegungen, insbesondere auf Grund der deutlich höheren Massenabbrandraten von Peroxy-Kraftstoffen ergeben sich besondere Anforderungen für die Anpassung bekannter Motorkonfigurationen gemäß der 2 bis 7 an die Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen.

Eine Besonderheit der Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen besteht in dem im Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen engeren Temperaturbereich für deren gefahrlosen Transport und Lagerung. In der nachfolgenden Tabelle sind die für typische organische Peroxide empfohlenen Temperaturen aufgeführt.

Peroxid	Empfohlene Lagertemperatur (°C)	Empfohlene Transporttemperatur (°C)
DTBP	< 30	≤ 25
TBPEH	< 15	≤ 20
TBPB	10 ≤ T ≤ 30	≤ 25
INP	–10 ≤ T ≤ 0	≤ 0
TBHP80	5 ≤ T ≤ 30	≤ 25

Dabei stehen die verwendeten Kürzel DTBP für Di-tert-butyl peroxid; TBPEH für tert-Butyl peroxy-2-ethylhexanoat; TBPB für tert-Butyl peroxybenzoat und INP für Diisononanoyl peroxid und TBHP für tert-Butyl hydroperoxid.
Aus den empfohlenen, vergleichsweise niedrigen, Temperaturen ergibt sich einerseits das Erfordernis, den Peroxy-Kraftstoff thermisch zu isolieren. Andererseits ergibt sich auch das Erfordernis, eventuelle Funkenbildung und statische Aufladung von Komponenten der Verbrennungsmaschine zu verhindern. Statische Aufladungen können beispielsweise unter dem Einfluss strömenden Kraftstoffs entstehen.
Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass der zur Kompression eines Peroxy-Kraftstoffs aufwendbare Maximaldruck durch die mit der Kompression einhergehende Erwärmung des Kraftstoffs begrenzt ist.
Nach einer oder mehreren Ausführungsformen erweist es sich als vorteilhaft, den Tank 1, die Kraftstoffzuleitung 2 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 4, 21, 22 mithin das gesamte mit flüssigem Peroxykraftstoff in Kontakt tretende Kraftstoffverteilungssystem 15 mit einem chemisch inerten Material auszukleiden. Als Auskleidung dafür wird eine oberflächlich aufgebrachte Isolations-Schicht 16 vorgeschlagen. Diese Schicht kann vollständig durch ein chemisch inertes Polymer ausgebildet sein oder eine andersartige, die Funktion einer Passivierungsschicht erfüllende und zuverlässig haftende Schicht sein.
In 3 ist das Zusammenwirken von Komponenten des Antriebssystems 201 eines selbstansaugenden Selbstzündungsmotors, angepasst für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen schematisch dargestellt.
In 4 ist das Zusammenwirken von Komponenten des Antriebssystems 202 eines turbogeladenen Ottomotors, angepasst für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen schematisch dargestellt.
In 5 ist das Zusammenwirken von Komponenten des Antriebssystems 203 eines turbogeladenen Selbstzündungsmotors, angepasst für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen schematisch dargestellt.
In 6 ist das Zusammenwirken von Komponenten des Antriebssystems 204 eines turbogeladenen Ottomotors mit Zwangseinspeisung, angepasst für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen schematisch dargestellt.
In 7 ist das Zusammenwirken von Komponenten des Antriebssystems 205 eines turbogeladenen Selbstzündungsmotors mit Zwangseinspeisung, angepasst für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen schematisch dargestellt.
Gemäß typischer Ausführungsformen wird ein Antriebssystem 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206 umfassend einen Verbrennungsmotor 100 für den Betrieb mit flüssigen Peroxy-Kraftstoffen bereitgestellt, dessen Tank 1 und die mit jenem verbundenen Kraftstoffleitungen 2, 2a, Kraftstoffverteiler 15 bzw. dessen Bestandteile Vorratsbehälter 14 und Kraftstoffinjektor 21 oder multiples Injektor-System 22 zumindest teilweise mit einer Isolations-Schicht 16 ausgestattet sind.
So zeigt 8 Komponenten eines Antriebssystems, das an die Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen angepasst ist. Der für die Verwendung mit Peroxy-Kraftstoffen angepasste Kraftstoffverteiler 15 umfasst einen Vorratsbehälter 14 und zumindest einen Kraftstoffinjektor 21. Ein Kraftstoffinjektor 21 des an Peroxy-Kraftstoffe angepassten Antriebssystems weist zumindest ein Nadelventil 20 auf, das zur Zerstäubung von Peroxy-Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingerichtet ist und das individuell angesteuert werden kann. Typischerweise weist ein Kraftstoffverteiler 15 für Peroxy-Kraftstoffe mehrere Kraftstoffeinspritzvorrichtungen auf, die gemeinsam einen Verbrennungsraum mit Peroxykraftstoffen versorgen.
Zumindest der Vorratsbehälter 14 des angepassten Kraftstoffverteilers 15 weist einen mehrschichtigen Aufbau auf, umfassend zumindest eine äußere Schicht und zumindest eine innere Schicht 16. Typischerweise weist die mit flüssigem Peroxy-Kraftstoff in Kontakt kommende Oberfläche des Kraftstoffverteilers 15, insbesondere die innere Schicht 16 des Vorratsbehälters des Kraftstoffverteilers 15 eine Beschichtung auf. Um chemische Reaktionen zu unterbinden, die erleichtert an Oberflächen ablaufen können, werden die mit dem besonders reaktionsfähigen Peroxy-Kraftstoff in Kontakt kommenden Oberflächen gesondert passiviert. Das kann beispielsweise durch die Beschichtung mit einem geeigneten Polymer oder durch Auskleidung der mit Peroxy-Kraftstoff in Berührung kommenden Hohlräume mit einem dafür geeigneten Material erfolgen. Für die Beschichtung eignen sich vom Peroxy-Kraftstoff nicht angegriffene, überwiegend porenfreie und geschlossene Oberflächen. Die mittlere Rauhtiefe entsprechender Oberflächen übersteigt in der Regel nicht 0,2 µm und liegt typischerweise zwischen 0,005 µm bis 2 µm, typischerweise 0,005 µm bis 1 µm.
Insbesondere besteht eine Möglichkeit der Anpassung des Antriebssystems 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206 darin, diejenigen Komponenten, die an einer Oberfläche mit Peroxy-Kraftstoff in Kontakt kommen, vollständig aus Polyethylenterephtalat (PET) oder aus Polyimid (PI) oder aus einem PET und/oder PI enthaltendem Kompositmaterial herzustellen.
Die besonderen Anforderungen an Material, das zur Auskleidung der mit Peroxy-Kraftstoff in Kontakt kommenden Hohlräume geeignet ist, umfassen: chemische Inertheit, d.h. keine Wechselwirkung mit flüssigem oder gasförmigem Peroxy-Kraftstoff, eine vorzugsweise geschlossene und porenfreie Oberfläche, die Möglichkeit einer festen Verankerung auf dem Substrat (d. h. auf Metall oder auf Polymermaterialien oder auf Komposit-Material), eine geringe Wärmeleitfähigkeit, sowie antistatische Eigenschaften, bzw. elektrische Leitfähigkeit.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist eine zur Auskleidung verwendete Polymer-Schicht nicht nur chemisch inert und geschlossen, sondern verhindert die Akkumulation statischer Ladungen. Das kann erreicht werden, indem die PET- oder die PI aufweisende Schicht intrinsisch und/oder durch Dotierung und/oder durch oberflächliche Beschichtung elektrisch leitfähig gemacht ist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung lokal gezielt eingestellt werden kann, da so die Ableitung elektrischer Ladungen bevorzugt in bestimmten Regionen des von Peroxy-Kraftsoff durchströmten Fluidsystems erfolgen kann.
Beispiele organischer Polymere, die von sich aus elektrisch leitfähig sind, stellen Polyanilin- und Polypyrrol-Oligomere dar. Polyanilin lässt sich beispielsweise elektrochemisch (galvanisch) mittels Elektropolymerisation auf elektrisch leitfähigen Substraten abscheiden und bildet dabei feste und geschlossene Überzüge. Generell bieten chemische Modifikationen sowohl der niedermolekularen Ausgangskomponenten als auch von daraus gebildeten Oligomeren und Polymerisaten weitere Möglichkeiten zur Optimierung einer mittels Elektropolymerisation ausgebildeten Schicht.
Aus den vorstehend genannten Gründen eignen sich für die Ausbildung der Schicht 16 auf den mit flüssigem Peroxy-Kraftstoff in Kontakt kommenden Oberflächen von Komponenten eines Kraftstoffverteilers 15, eines multiplen Injektor-Systems 22 oder eines Kraftstoffzerstäubers 4, bzw. eines Vergasers (SI) oder einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung (CI) elektrochemische Beschichtungsverfahren besonders. Andere geeignete Beschichtungstechniken umfassen die physikalisch oder chemisch gestützte Abscheidung aus der Gasphase (CVD bzw. PE-CVD), das Aufdampfen im Vakuum, die Plasmapolymerisation oder verschiedene Sputter-Techniken oder Kombinationen oder Abfolgen solcher.
Auch einem intrinsisch nicht elektrisch leitfähigen Material kann eine gewisse elektrische Leitfähigkeit verliehen werden die das Material für Antistatik-Anwendungen geeignet macht. Derartige elektrisch leitfähige Polymerschichten sind beispielsweise über eine Dotierung oder durch den Zusatz von elektrisch leitfähigen Nanopartikeln und Fasern zu einer Polymermatrix und die Ausbildung der Schicht 16 aus dieser Polymermatrix, oder durch das Auftragen von elektrisch leitfähigen Nanopartikeln und Fasern auf die Oberfläche einer ersten Polymerschicht erhältlich. Diese erste Schicht, die auf diese Art elektrisch leitfähig gemacht ist, kann dann mit einer zweiten geschlossenen Schicht des Polymers abgedeckt werden, dem keine Nanopartikel oder Fasern mehr zugesetzt sind. Auf diese Weise kann eine mit Peroxy-Kraftstoff in Kontakt kommende Oberfläche einer Komponente zumindest abschnittsweise mit einer Schicht 16 ausgerüstet werden, die eine geschlossene porenfreie Oberfläche hat, die chemisch inert ist und die statische Aufladungen verhindert.
Der elektrische Widerstrand elektrisch leitfähiger Polymere liegt typischerweise im Bereich von 10³ bis 10⁸ Ohm·cm. Die Messung dieses Wertes erfolgt nach dem Fachmann bekannten Methoden, beispielsweise indem die Kanten einer Prüffläche von 1 × 1 cm kontaktiert werden, und der Messwert durch Anpressen der Tastspitzen eines Widerstands-Meßgerätes ermittelt wird.
Gemäß typischen Ausführungsformen ist die innere Isolationsschicht der mit flüssigen Peroxy-Kraftstoff in Kontakt kommenden Komponenten ausgewählt unter Polyethylenterephthalaten oder Polyimiden. Diese Materialien sind neben einer chemischen Modifikation auch einer Zumischung von modifizierenden Partikeln, beispielsweise von Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanoröhrchen oder Ruß zugänglich.
Polyethylenterephtalate sind chemisch beständig und thermisch stabil. Ein bekannter Handelsname für Polyethylenterephtalat ist Mylar^®.
Geeignete Auskleidungen für die hier beschriebene Anwendung in Kraftstoffverteilungssystemen für Peroxy-Kraftstoffe und Ausgangsmaterialien für diese stellen beispielsweise auch Polyimide dar. Polyimid-basierte Materialien sind durch ihre breite Verwendung in Technologien der Mikroelektronik gut charakterisiert und kommerziell verfügbar. Ein bekannter Handelsname für Polyimid ist Kapton^®.
Gemäß weiterer Ausführungsformen wird das zum Auskleiden des Kraftstoffverteilungssystems genutzte Polyimid ausgewählt unter: Polyimidazol, Polybismaleinimid, Polybenzimidazol, Polyimidsulfon, oder Polymethacrylimid.
Ein wichtiges Auswahlkriterium stellt die Temperaturbeständigkeit der als Auskleidung (engl. – liner) eingesetzten Materialien dar. Insbesondere ist im Injektor eine thermische Isolation gegenüber den zu erwartenden Temperaturanstiegen aufgrund der dort erfolgenden Kompression des Peroxy-Kraftstoffs und der damit einhergehenden Erwärmung erwünscht.
Aus diesem Grund wird der überwiegende Anteil der mit Peroxy-Kraftstoff in Kontakt kommenden Oberfläche der Einspritzanlage 15 mit einer Schicht 16 bedeckt, die wie zuvor beschrieben ausgebildet werden kann (vgl. 8, 9).
Ebenso soll eine Erwärmung des Peroxy-Kraftstoffs von außen unterbunden werden. Das kann beispielsweise durch eine aktive Kühlung der mit Peroxy-Kraftstoff in Kontakt kommenden Oberflächen erreicht werden. Vorrangig kann der Kraftstoff-Tank 1, die Kraftstoffleitungen 2 und 2a, der Kraftstoffverteiler 15 – insbesondere dessen Vorratsbehälter 14 mit einem Kühlmittelkreislauf gekoppelt, d.h. thermisch leitend verbunden sein.
Nach einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Kraftstoffleitung 2, 2a vollständig aus einem vorstehend benannten Polymer-Material aufgebaut. Vorteile aus der Verwendung von Polyethylenterephtalaten oder aus Polyimiden als Material der Kraftstoffleitung 2, 2a ergeben sich daraus, dass gerade die Kraftstoffleitung 2, 2a der Gefahr statischer Aufladungen und der Einwirkung hoher Außentemperaturen ausgesetzt sein kann.
Die Verwendung der bezeichneten Materialien als innere Schicht eines mehrschichtig aufgebauten Tanks 1, eines Vorratsbehälters 14 oder andersartigen Reservoirs eines Kraftstoff-Verteilers 15, 4 bietet den Vorteil, den Peroxy-Kraftstoff vor einer Erwärmung von Außen zu schützen und – bei entsprechender Dotierung oder der Auswahl eines elektrisch leitfähigen Polymers – vor statischer Aufladung von Innen zu schützen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bereits im Kraftstoffverteiler 15 ein erhöhter Druck aufgebaut, um den störungsfreien Betrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 21, 22 zu gewährleisten. Dabei und zusätzlich durch Temperatureinflüsse von außen kann in bestimmten Abschnitten des Kraftstoffverteilungssystems überflüssiger Peroxy-Kraftstoff anfallen, der in den Tank 1 zurückgeführt werden muss. Das für die Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen angepasste Antriebssystem 206 sieht dafür gemäß 8 eine gesonderte Kraftstoffleitung 2a zur Rückführung nicht verbrauchten überflüssigen Peroxy-Kraftstoffs vor. Diese Rückführung wird über ein Rückgabeventil 17 reguliert.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Verbrennungsraum 110 des Antriebssystems 206 an die Besonderheiten der Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen angepasst. Der Verbrennungsraum 110 weist beispielsweise einen mehrschichtigen Aufbau auf, umfassend eine Innenschicht 26, eine mittlere Schicht 25 und eine Außenschicht 24.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die Innenschicht 26 ein Feuerfestmaterial dar. Die Schicht ist anti-korrosiv und hoch hitzebeständig. Gemäß einer typischen Ausführungsform werden keramische Sintermaterialien als Feuerfestmaterial der Innenschicht 26 verwendet. Als Außenschicht 24 der Brennkammer werden Hochleistungsstähle, als mittlere oder Zwischenschicht 25 Silber und Aluminium und deren Legierungen, beispielsweise mit Magnesium verwendet.
Gemäß eines geeigneten Verfahrens umfasst die Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen eines angepassten Antriebssystems 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206 die nachfolgenden Schritte:

– Bereitstellen von flüssigem Peroxy-Kraftstoff in einem Tank 1;
– Zuleiten des flüssigen Peroxy-Kraftstoffs über eine zuführende Kraftstoffleitung 2;
– Steuern eines Kontrollventils, das die Zuleitung des Peroxy-Kraftstoffs über die zuführende Kraftstoffleitung 2 den flüssigen Peroxy-Kraftstoff zu einer Kraftstoffpumpe 3a begrenzt;
– Einspeisen des flüssigen Peroxy-Kraftstoffs in einen Kraftstoffverteiler 15;
– Rückführen eines Überschusses von flüssigem und/oder gas-förmigem Peroxy-Kraftstoff über ein Rückgabeventil 17 und eine rückführende Kraftstoffleitung 2a in den Kraftstofftank 1;
– individuelles Ansteuern von Nadelventilen 20 des Kraftstoff-verteilers 15 gesondert für jeden Kraftstoffinjektor 21 und/oder
– individuelles Ansteuern eines Nadelventils (20) eines Kraftstoffinjektors 21 und/oder individuelles Ansteuern der Nadelventile eines multiplen Injektor-Systems (22) des Kraftstoffverteilers (15);
– Zuführen komprimierter Luft in die Verbrennungskammer 110;
– Regeln der Peroxy-Kraftstoffzufuhr durch Steuersignale 19 einer Kraftstoffzerstäuberkontrolleinheit 18.

Dabei kann der Betrieb geeignet angepasster Antriebssysteme auch nur einzelne der vorstehend genannten Verfahrensschritte umfassen.
Eine weitere Anpassung eines Antriebssystems 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206 oder eines Motors 100, an die Verwendung von Peroxy-Kraftstoffen besteht im aktiven Kühlen der mit Peroxy-Kraftstoffen in Kontakt kommenden Oberflächen. Dazu werden zumindest die Komponenten Tank 1, Kraftstoffleitungen 2, 2a, Kraftstoffverteiler 15 – insbesondere dessen Vorratsbehälter 14 und optional rückwärtige Teile der Kraftstoffzerstäuber 4, 21, 22 – mit einem Kühlmittelkreislauf gekoppelt, d.h. thermisch leitend verbunden.
Gemäß einer typischen Ausführungsform kann dieser Kühlmittelkreislauf gesondert bzw. getrennt vom Kühlmittelkreislauf des Motorblocks ausgeführt sein.
In 8 ist schematisch der Aufbau eines wie beschrieben angepassten Antriebssystems 206 dargestellt. Der im Tank 1 bereitgestellte Peroxy-Kraftstoff wird über eine wie beschrieben angepasste Kraftstoffleitung 2 nach Passage eines Kontrollventils 3 von einer Kraftstoffpumpe 3a in den wie beschrieben angepassten Kraftstoffverteiler 15 befördert. Der Kraftstoffverteiler 15 weist einen Vorratsbehälter 14 mit einer inneren Isolationsschicht 16 oder Auskleidung 16 und ein multiples Injektor-System 22 auf.
Der Kraftstoffverteiler 15 appliziert über eine Vielzahl von Nadelventilen 20, die jeweils mit einem Kraftstoffinjektor 21 fluidisch kommunizieren, den Peroxy-Kraftstoff in den Verbrennungsraum. Getrennt von dem über eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren 21 bzw. das multiple Injektor-System 22 eingespritzten Peroxy-Kraftstoff kann in den Verbrennungsraum komprimierte Luft 23 eingeleitet werden. Die Brennkammer weist einen mehrschichtigen Aufbau auf. Eine innere Schicht 26 umfasst ein Feuerfest-Material. Eine mittlere Schicht 25 ist aus Silber oder aus Aluminium oder aus einer Silber und/oder Aluminium aufweisenden Legierung gebildet. Eine äußere Schicht 24 weist einen hochfesten Stahl auf.
Überflüssiger, von der Kraftstoffpumpe 3a komprimierte Peroxy-Kraftstoff im Kraftstoffverteiler 15, der nicht in den Verbrennungsraum eingespritzt wurde, wird über eine rückführende Kraftstoffleitung 2a und ein Rückgabeventil 17 in den Tank 1 zurückgeführt. Die Kontrolle der Ventile 3, 17, 20 und der Pumpe 3a erfolgt unter Kontrolle einer Kraftstoffzerstäuberkontrolleinheit 19, indem deren Steuersignale 18 auf die Meßwerte geeigneter Sensoren (beispielsweise für Druck, Temperatur, Motordrehzahl – hier nicht gezeigt) abgestimmt werden.
In 9 ist der Kraftstoffverteiler 15 zusammen mit den Kraftstoffinjektoren 21 bzw. dem multiplen Injektor-System 22, von der Seite der Verbrennungskammer 110 aus gesehen, schematisch dargestellt. Eingebettet in die Isolationsschicht 16 befinden sich mehrere Einspritzdüsen 28 die zusammen ein multiples Injektor-System 22 bilden. Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen verjüngen sich die Einspritzdüsen 28 in Richtung der Verbrennungskammer 110 und weisen eine insgesamt konische Form auf. Die Anzahl der für eine Verbrennungskammer eingesetzten Injektoren 21 bzw. Injektions-Systeme 22 ist dabei abhängig vom Bedarf bzw. von der gewünschten Leistung und der gewünschten Kompaktheit des betreffenden Motors.
Die konische Form der Einspritzdüsen 28 bietet den besonderen technischen Vorteil, einen zum Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen eingerichteten Verbrennungsmotor 100 besonders kompakt ausführen zu können, da der Durchmesser D des Kolbens 8 auch im Falle der Montage einer Vielzahl von Einspritzdüsen 28 bzw. eines multiplen Injektor-Systems 22 gering gehalten werden kann, da der Kolbendurchmesser bei konzentrischer Anordnung einer Vielzahl von Einspritzdüsen 28 konischer Form auf einer konvexen Fläche wesentlich geringer sein kann, als jener der gleichen Anzahl von Einspritzdüsen gerader Form auf einer planaren Fläche.
Da die Komprimierfähigkeit der Peroxy-Kraftstoffe aufgrund ihrer thermischen Eigenschaften limitiert ist (vgl. vorstehende Tabelle), wird ein multiples Injektor-System 22 vorgeschlagen. Die räumlich dichte Anordnung einer Vielzahl von Einspritzdüsen 28 erlaubt es, die benötigte Kraftstoffmenge bei geringerer Kompression und damit bei geringer Erwärmung des Peroxy-Kraftstoffs in die Verbrennungskammer zu liefern, um die benötigte Leistung zu erbringen.
Die Anzahl und die Anordnung der verschiedenen Kraftstoffinjektoren (8, 9 und 10) sind dabei abhängig von den vorhandenen Möglichkeiten und der gewünschten Kompaktheit des jeweiligen Motors.
In 10 ist der Kraftstoffverteiler 15 zusammen mit den Kraftstoffinjektoren 21, die zusammen ein multiples Injektor-System 22 bilden als Ausschnitt von 8 gezeigt. Der gezeigte Kraftstoffinjektor 15 umfasst einen Vorratsbehälter dessen Innenraum 14 mit einer inneren Isolationsschicht 16 ausgestattet ist.
In 11 ist der schichtweise Aufbau der Verbrennungskammer 110 mit einer Außenschicht 24, einer Zwischenschicht 25 und einer Innenschicht 26 dargestellt.
Die beschriebene Anpassung einzelner Komponenten eines Antriebssystems für den Betrieb mit Peroxy-Kraftstoffen ist für verschiedene Konfigurationen eines Ottomotors oder eines Selbstzündungsmotors möglich. Insbesondere für selbstansaugende, turbogeladene ohne Zwangseinspeisung und turbogeladene mit Zwangseinspeisung möglich.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollten keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren.
Bezugszeichenliste

1: Kraftstoff-Tank
2: Kraftstoffzuleitung
3: Kontrollventil
3a: Kraftstoffpumpe
4: Kraftstoff-Zerstäuber: Vergaser (SI) bzw. Kraftstoffeinspritzvorrichtung (CI)
5: Einlassventil für Kraftstoff-Luft-Gemisch (SI) bzw. Einlassventil für Luft (CI)
6: Zündkerze, Zündspule
7: Zylinder
8: Kolben, Kraftmaschine
9: Treibstange, Pleuel
10: (zur) Kurbelwelle
11: Auslass zur Turbine
12: Luftgebläse bzw. Kompressor, durch Turbine 13 angetrieben
13: Turbine
14: Vorratsbehälter
15: Kraftstoffverteiler umfassend Vorratsbehälter und Kraftstoffinjektor(en)
16: Isolations-Schicht
17: Rückgabeventil
18: Steuersignale der Kraftstoffzerstäuberkontrolleinheit
19: Kraftstoffzerstäuberkontrolleinheit
20: Nadelventil
21: Kraftstoffinjektor
22: multiples Injektor-System
23: Komprimierte Luft
24: Außenschicht der Verbrennungskammer bzw. des Brennraums
25: Zwischenschicht der Verbrennungkammer bzw. des Brennraums
26: Innenschicht der Verbrennungskammer bzw. des Brennraums
28: Einspritzdüse
100: Verbrennungsmotor
110: Verbrennungskammer, Brennraum
200–206: Antriebssystem
CI: Kompressions-Zündung (compressed ignition)
SI: Funken-Zündung (spark ignition)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19800011788_1980011788.pdf [0046]

Claims

Komponente eines zum Betrieb mit flüssigem Peroxy-Kraftstoff angepassten Antriebssystems (200, 201, 202, 203, 204, 205, 206), umfassend einen Verbrennungsmotor (100), wobei der Peroxy-Kraftstoff ein oder mehrere organische Peroxide aufweist und wobei eine mit Peroxy-Kraftstoff in Berührung kommende Oberfläche der Komponente ein Polyethylenterephthalat und/oder ein Polyimid umfasst.
Komponente gemäß Anspruch 1, ausgewählt unter: einem Tank (1), einer Kraftstoffleitung (2, 2a), einem Kraftstoffverteiler (15) umfassend einen Vorratsbehälter (14) und ein multiples Injektor-System (22), einem Kraftstoffzerstäuber (4, 21) und/oder einem multiplen Injektor-System (22).
Komponente gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberfläche der Komponente mit einer Schicht umfassend Polyethylenterephtalat und/oder Polyimid versehen ist und wobei die Dicke der Schicht von 0,005 µm bis 2 µm, typischerweise 0,005 bis 1 µm, beträgt.
Komponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine mit flüssigem Peroxy-Kraftstoff in Berührung kommende Oberfläche thermisch mit einem Kühlmittelkreislauf gekoppelt ist.
Komponente gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Schicht intrinsisch und/oder durch Dotierung und/oder durch Beschichtung elektrisch leitfähig ist.
Komponente gemäß Anspruch 1 bis 5, wobei die Schicht einen elektrischen Widerstand von 10³ bis 10⁸ Ohm·cm hat.
Komponente nach Anspruch 1 bis 6, wobei das Polyimid ausgewählt ist unter: Polyimidazol, Polybismaleinimid, Polybenzimidazol, Polyimidsulfon, Polymethacrylimid.
Verfahren zum Einsatz einer Komponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend die Schritte: – Bereitstellen von flüssigem Peroxy-Kraftstoff in einem Kraftstofftank (1); – Zuleiten des flüssigen Peroxy-Kraftstoffs über eine zuführende Kraftstoffleitung (2); – Steuern eines Kontrollventils, das die Zuleitung flüssigen Peroxy-Kraftstoffs über die zuführende Kraftstoffleitung (2) zu einer Kraftstoffpumpe (3a) begrenzt; – Einspeisen von flüssigem Peroxy-Kraftstoff in einen Kraftstoffverteiler (15); – Zuführen komprimierter Luft (23) in eine Verbrennungskammer (110) des Verbrennungsmotors (100); – Regeln der Peroxy-Kraftstoffzufuhr durch Steuersignale (19) einer Kraftstoffzerstäuberkontrolleinheit (18).
Verfahren nach Anspruch 8, weiterhin umfassend den Schritt – Rückführen eines Überschusses von flüssigem und/oder gas-förmigem Peroxy-Kraftstoff über ein Rückgabeventil (17) und eine rückführende Kraftstoffleitung (2a) in den Kraftstofftank (1).
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, weiterhin umfassend den Schritt – individuelles Ansteuern eines Nadelventils (20) eines Kraftstoffinjektors (21) und/oder individuelles Ansteuern der Nadelventile eines multiplen Injektor-Systems (22) des Kraftstoffverteilers (15).