DE102021001830A1 - Verfahrenskonzept für Verbrennungskraftmaschinen (z.B. Otto- / Dieselmotoren), Turbinen und Brennräumen zur Steigerung und Regulierung elektromagnetischer Zündung (z.b. mittels Mikrowellen) Mit dem Ziel einer möglichst gerichteten und effektiven Verbrennung. - Konzept für "katalytische Raumzündung" - Google Patents
Verfahrenskonzept für Verbrennungskraftmaschinen (z.B. Otto- / Dieselmotoren), Turbinen und Brennräumen zur Steigerung und Regulierung elektromagnetischer Zündung (z.b. mittels Mikrowellen) Mit dem Ziel einer möglichst gerichteten und effektiven Verbrennung. - Konzept für "katalytische Raumzündung" Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021001830A1 DE102021001830A1 DE102021001830.3A DE102021001830A DE102021001830A1 DE 102021001830 A1 DE102021001830 A1 DE 102021001830A1 DE 102021001830 A DE102021001830 A DE 102021001830A DE 102021001830 A1 DE102021001830 A1 DE 102021001830A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- combustion
- ignition
- combustion chamber
- concept
- electromagnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 28
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 claims description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 2
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 claims 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 16
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000003863 metallic catalyst Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 244000024675 Eruca sativa Species 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000002816 fuel additive Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002483 hydrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P23/00—Other ignition
- F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
- F02P23/045—Other physical ignition means, e.g. using laser rays using electromagnetic microwaves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/42—Platinum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Verbrennungskraftmaschinen wandeln chemische Energie überwiegend in thermische und weiter in kinetische Energie um. Diese Umwandlungen sind verlustbehaftet und begrenzen die nutzbare Antriebsleistung. Mit höherer Temperatur wird die Reaktionsgeschwindigkeit und der Ausbrand maximiert. Die Temperatur ist jedoch nicht beliebig steigerbar und kann energetische Verluste erhöhen. Auch entstehen zusätzliche Schadstoffe bei hohen Temperaturen (Stickoxide). Unverbrannte Rückstände können Verschleiß und Verluste erhöhen. Dieses Konzept soll den Wirkungsgrad steigern und Schadstoffe mindern.Die Zündung wird erweitert und somit verbessert. Durch Veränderungen von katalytischen Frachten welche auch absorbieren und elektromagnetischer Dosis wird die Verbrennung gesteigert und gezielt regulierbar. Druck / Temperatur werden beeinflusst um z.B. an wechselnden Bedarf / Drehzahlen anzupassen und die Temperatur zu senken. Die erzielbare Leistung steigt durch vollständigeren Ausbrand und ggf. bessere Reaktion. Weitere Vorteile bestehen. Die Geometrie von Brennräumen kann optimiert werden (z.B. kleiner). Eine gerichtete Verbrennung wird angestrebt.Verbrennungskraftmaschinen
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bzw. Konzept entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches I
(Anwendungsgebiet: Verbrennungskraftmaschinen) - Übersicht relevanter Unterlagen:
Nr. Titel Datum DE 103 56 916 B3 Verfahren zum Zünden der Verbrennung eines Kraftstoffes in einem Verbrennungsraum eines Motors, zugehörige Vorrichtung eines Motors 01.12.2003 (Anmeldung) DE 600 16 706 T2 Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades einer Brennkammer 07.09.2000 (Anmeldung) 15.12.2004 (Veröffentlichungs tag EPA) EP 3 101 268 B1 MIKROWELLENPULSZÜNDGENERATOR FÜR EINE VERBRENNUNGSKRAFT-MASCHINE 01.06.2015 (Anmeldung) CA 0000 0301 3834 A1 FUEL COMPOSITIONS WITH ADDITIVES 09.02.2017 (eingereicht) 17.08.2017 (veröffentlicht) US 0000 0660 2067 B1 METHOD FOR IMPROVING FUEL EFFICIENCY IN COMBUSTION CHAMBERS 28.08.2002 (beantragt) 05.08,2003 (patentiert) US 7635 461 B2 COMPOSITE COMBUSTION CATALYST AND ASSOCIATED METHODS 07.06.2004 (beantragt) 22.12.2009 (patentiert) US 2005 0044 778 A1 FUEL COMPOSITIONS EMPLOYING CATALYST COMBUSTION STRUCTURE 24.11.2003 (eingereicht) 03.05.2005 (veröffentlicht) US 2009 0056 207A1 FUEL CONDITIONER AND METHOD FOR IMPROVING FUEL COMBUSTION 29.08.2007 (eingereicht) 05.03.2009 (veröffentlicht) US 2009 0123 360A1 INORGANIC HYDROGEN COMPOUNDS 18.06.2008 (eingereicht) 14.05.2009 (veröffentlicht) US 2011 0154 726 A1 COMBUSTION MODIFER AND METHOD FOR IMPROFVING FUEL COMBUSTION 07.03.2011 (eingereicht) 30.06.2011 (veröffentlicht) US 2011 0179 697 A1 METHOD FOR PRODUCTION OF METALLOCENES PREVENTING NITROGEN OXIDES EMISSION IN COMBUSTION OF FUELS IN MOTORS 27.01.2010 (eingereicht) 28.07.2011 (veröffentlicht) WO 0020 1009 8746 A1 SYSTEM AND METHODS FOR PROVIDING A CATALYST 24.02.2009 (eingereicht) 02.09.2010 (veröffentlicht) WO 001995 0041 19A1 FUEL ADDITIVES 02.08.1994 (eingereicht) 09.02.1995 (veröffentlicht) Gleichnamiger Anmelder dieser Einreichung: DE 10 2021 000 701.8 Reaktionskonzept für Triebwerke zur katalytischen Beschleunigung der Reaktion und Austrittsgeschwindigkeit bei Reduzierung der Reaktionstemperatur (Treiber-Konzept) 11.02.2021 (Anmeldung) DE 10 2021 001 272.0 Zündkonzept für Triebwerke und Raketenantriebe: möglichst gerichtete Anregung und Zündung mittels angepasster elektromagnetischer Anregung (z.B. Radiowellen, Mikrowellen, Magnetwellen) und Metallzusätzen (z.B. ferromagnetischer Stoffe und Katalysatoren) zur Erhöhung des energetischen Wirkungsgrades und Schubes 10.03.2021 (Anmeldung) Noch offen Verfahrenskonzept für Triebwerke (z.B. Raketen), luftatmende Antriebe (Turbojet / Turbofan, Ramjet, Scramjet, Dualmode, Pulsejet), Turbopumpen bzw. Düsen (Glockendüsen, Aerospikes) zur Steigerung der Leistung, Lebensdauer und zur Minderung energetischer Verluste (Leistungskorizept).. 29.03.2021 (Stand der Einreichung) - A - Einleitung
- Stand der Technik
- Allgemein gilt für Verbrennungskraftmaschinen: Die Umwandlung der chemisch gebundenen Energie aus dem Kraftstoff (z.B. Kohlenwasserstoffen) liefert vor allem thermische Energie. Insbesondere durch die Expansion / thermodynamische Zustandsänderungen im Verbrennungsraum wird Bewegungsenergie bereitgestellt (kinetische Energie). Um eine hohe Kraftstoffeffizienz zu erreichen wird die alternative Zündung mittels Elektromagnetischer Wellen erforscht - z.B. per Mikrowellen. In der Patentschrift
DE 103 56 916 B3 wird darauf verwiesen, dass nach Zündung die laminare Verbrennung beginnt. Diese Phase der Verbrennung ist wenig effizient. Erst in der anschließenden turbulenten Phase erfolgt eine effektivere Verbrennung. Um den Anteil der turbulenten Phase zu erhöhen ist eine Raumzündung mittels Mikrowelle vorteilhaft: - Nachteile des Standes der Technik
- Für elektromagnetische Zündungen ist die Koppelbarkeit im Brennraum entscheidend und herausfordernd.
- Bei einer Einkoppelung elektromagnetischer Wellen allein in den Kraftstoff sind, relativ hohe Zündzeiten, bzw. Zündleistungen erforderlich. Die Anforderungen an den Sender elektromagnetischer Wellen (z.B. Mikrowellen) sind entsprechend hoch. Insbesondere bei hohen Drehzahlen mit kurzen Zündzeiten ist daher eine entsprechende Überdimensionierung des Zündsystems erforderlich.
- Auch ist charakteristisch für elektromagnetische Zündungen (z.B. Whispering Gallery Modes) dass in Teilen des Brennraumes lediglich kleine Zündenergien bereitgestellt werden können. Hieraus könnte ein „Klopfen“ resultieren. Jedoch ist das Zündbild gleichmäßiger, bzw. bereits entscheidend verbessert gegenüber elektrischen Zündkerzen.
- Auch die Gestaltung der Zündung, bzw. Moden mit räumlich definierten und konzentrierten Feldüberhöhungen im Brennraum ist komplex und erfordert ein optimiertes Zusammenspiel von Einspritzung / Kraftstoffverteilung und Zündung.
- Die Verbrennungstemperatur im Brennraum wird allein durch elektromagnetische Wellen nur teilweise verringert.
- Auch können im ungünstigsten Fall bei ungleichmäßiger und verfrühter Zündung im Brennraum hohe Druckstöße entstehen. Das sogenannte „Klopfen“ kann Schäden verursachen.
- Aufgabe der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist die Entlastung des elektromagnetischen Strahlers (z.B. des Mikrowellenzünders) und die weitere Senkung der erforderlichen Verbrennungstemperatur.
- Lösung der Aufgabe
- Die Aufgabe soll durch Einsatz von homogenen Katalysatoren zur gezielten Absorption der elektromagnetischen Wellen erreicht werden. Hierbei werden räumlich weiter verteilte Zündkeime gebildet.
- Die Katalysatoren beschleunigen die Reaktion und senken die Verbrennungstemperatur. Elektromagnetische Wellen wie Mikrowellen, Radiowellen, Röntgenwellen, bzw. Magnetwellen können zudem nicht nur zur Zündung, sondern gerichteten Beschleunigung insbesondere der Absorber beitragen. Im Idealfall wird bereits in der bereits reduzierten laminaren Verbrennung bereits eine turbulente Verbrennung bewirkt.
- Die Fracht von Katalysatoren (z.B. 1-100 µg KatalysatorlkgKraftstoff) kann erheblichen Einfluss auf die Verbrennungskinetik haben. Hierzu können neben Edelmetallen auch unedlere katalytische Materialien eingesetzt werden (z.B. Kupfer, Eisen, Molybdän, Vanadium). Unter Berücksichtigung von ca. 2.000 €/Feinunze (bzw. ca. 31,1g) resultieren weniger als 0,01€Kataiysator / IKraftstoff. Auch können die Katalysatoren mit besonders hoher aktiver Oberfläche eingesetzt werden (z.B. Feinstpartikel, Faserbündel, aufgeraute Oberflächen). Gemäß Patentschrift
DE 600 16 706 T2 sind Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz von ca. 12 - 48 % bei den ausgewählten Kraftfahrzeugen und Dosierungen an Katalysatoren möglich. Dies entspricht bei 1,5 €/IKraftstoff einer Reduzierung der spezifischen Kraftstoffkosten von 0,17 bis 0,71 €/IKraftstoft. Hierbei sind jedoch noch nicht mögliche weiteren Auswirkungen durch die veränderte Art bei elektromagnetischer Zündung im Sinne dieser Patentanmeldung erfasst. - Über die Frachtrate der Katalysatoren soll zudem der Verbrennungsprozess bei variablen Drehzahlen / Hüben / Einspritzmengen / Zündzeiten bzw. anderen Einflussfaktoren auf den Verbrennungsprozess variiert und weiter optimiert werden um das Zündsystem zu entlasten.
- Bei niedrigen Drehzahlen kann die Frachtrate homogener Katalysatoren minimiert und bei hohen Drehzahlen erhöht werden. Hierdurch soll der Einsatz der elektromagnetischen Zündung vergleichmäßigt und der mittlere Verbrauch an Spuren von edlen Metallen gemindert werden.
- Vorteile der Erfindung
- Durch Einsatz einer gezielt turbulenten Verbrennung (höhere mittlere oder partielle Flammgeschwindigkeit) mit angepasster Zustandsänderung wird ein höherer Anteil der chemisch gebundenen Energie direkt in kinetische Energie gewandelt werden. Um die Verbrennungskraftmaschine (z.B. Otto-/Dieselmotor) nicht zu schädigen werden die Druckstöße begrenzt, bzw. gepulst.
- Durch die reduzierte Zündenergie wird zudem weniger Lastmoment am Antriebsstrang bei Wandlung an der Lichtmaschine verursacht. Der Verbrauch sinkt.
- Die Kühlung des Motors wird vereinfacht und die Lebensdauer / Sicherheit erhöht. Einfachere und günstigere Werkstoffe mit verringerter Warmfestigkeit sind einsetzbar.
- Letztlich wird durch Verringerung von Verbrennungstemperatur und Kraftstoffverbrauch die Entstehung von Schadstoffen reduziert.
- In der Kombination und variablen Ergänzung von katalytischer Verbrennung mittels elektromagnetischer Raumzündung eröffnen sich weitere Entwicklungsmöglichkeiten für eine möglichst gerichtete Verbrennung im Motor, bzw. weitere Anpassung des Motors. Zum Beispiel könnten die Katalysatoren gezielt in eine Richtung angeregt werden.
- Figurenliste
-
-
1 : Schema - laminare Verbrennung -
2 : Schema - turbulente Verbrennung -
3 : Schema des Konzeptes -
4 : Verfahrenssteuerung - Die genannten Ausführungen sind Beispiele. Weiterführende Varianten sind in der Patentschrift, bzw. den Ansprüchen / Claims erfasst.
- Figur 1: Schema - laminare Verbrennung
- Im Brennraum (3) erfolgt eine laminare Verbrennung unter gleichmäßigen Bedingungen. Der Treibstoff (31) wird in den Brennraum (3) eingespritzt. Zwischen dem unverbrannten Treibstoff (32) und dem verbrannten Treibstoff (34) ergibt sich eine gleichmäßige Zone der Verbrennung (33) über dem Querschnitt des Brennraumes (3). Es ergibt sich in Ausbreitungsrichtung (35) eine gleichmäßige Situation.
- Jedoch können nachlaufende Flammenfront (bzw. Druckstöße) und vorauseilende Druckstöße sich gegenseitig auslöschen, bzw. mindern. Hierdurch können im ungünstigsten Fall Energieverluste resultieren.
- Figur 2: Schema - turbulente Verbrennung
- Gegenüber
1 ergibt sich eine ungleichmäßige, das heißt turbulente Verbrennung. - Zwischen dem unverbrannten Treibstoff (32) und dem verbrannten Treibstoff (34) ergibt sich eine ungleichmäßige Zone der Flammenfront (33) über den Brennraum. Es können hohe Druckstöße auftreten, die den Motor, bzw. den Brennraum schädigen können. Jedoch kann ggf. durch eine angepasste turbulente Verbrennung mit gezielten Druckstößen auch eine effizientere Umwandlung von chemischer in kinetischer Energie erfolgen, da die Temperatur gesenkt wird, bzw. die Zustandsänderung angepasst wird. Die Steuerung kann mittels variierter Frachtrate an homogenen Katalysatoren erfolgen.
- Figur 3: Schema des Konzeptes
- Die Bewegungen von Kurbelwelle und Kolbenstange (2) sorgen für eine Veränderung des Arbeitsraumes, bzw. Brennraumes (3).
- Durch den Kolben (10) wird das Gemisch aus Luft-/ Kraftstoff (7) mittels zyklischer Bewegungen / Arbeitstakte verdichtet. Zusätzlich sind homogene Katalysatoren (8) wie z.B. Platin im Brennraum um die erforderliche Aktivierungs-/Zündenergie zu senken und die Aktivität zu erhöhen. Durch elektromagnetische Wellen (11) wie z.B. Mikrowellen wird Zündenergie in den Brennraum eingekoppett. Hierzu kann durch Sender im Brennraum, oder kontaktlos (z.B. über Keramiken) eingekoppelt werden. Die Zündenergie wird insbesondere von den metallischen Katalysatoren (8) absorbiert. Die metallischen Katalysatoren (8) bzw. Absorber zünden verteilt über. den Brennraum in dynamischen Zündkeimen (9). Die verteilten Zündkeime verbessern weiter die Raumzündung und bewirken eine frühestens mögliche turbulente Verbrennung mit größtmöglicher Effizienz des Verbrennungsmotors. Durch die Katalysatoren sinkt der Temperaturgradient im Verbrennungsraum, dass heißt die Geschwindigkeit und Gleichmäßigkeit der Verbrennung wird erhöht.
- Abhängig der Drehzahl und Einspritzung kann die Frachtrate an metallischen Katalysatoren variiert werden. Die Frachtrate liegt im Bereich von typischerweise ca. 1-100µgKataiysator/kgKraftstoff. Es werden üblicherweise Edelmetalle wie Platin eingesetzt. Somit wird lediglich im Bereich 1-100 Teile Masse Katalysator auf milliardenfache Masse des Kraftstoffes eingespritzt. Alternativ ist eine weitere Erhöhung der Fracht an Katalysatoren möglich um z.B. unedlere Metalle einzusetzen (z.B. Kupfer, Eisen, Nickel).
- Im Weiteren kann auch mit weiteren metallischen Zusätzen (z.B. Aluminium, Titan, Eisen) kombiniert werden um die Absorption zu erhöhen, bzw. die Verbrennungsgeschwindigkeit zu steigern.
- Figur 4: Verfahrenssteuerung
- Grundsätzlich kann durch Zugabe von Katalysatoren nicht nur die Vollständigkeit der Reaktion angestrebt werden, sondern auch darüber hinaus bei weiterer Erhöhung der Frachten die Reaktionsgeschwindigkeit gesteigert werden. Dies wirkt neben einer Senkung der Aktivierungsenergie ähnlich positiv auf die Temperatur des Brennraumes.
- 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 Patentliteratur
-
- DE 10356916 B3 [0002, 0003]
- DE 60016706 T2 [0002, 0013]
- EP 3101268 B1 [0002]
- CA 000003013834 A1 [0002]
- US 000006602067 B1 [0002]
- US 7635461 B2 [0002]
- US 20050044778 A1 [0002]
- US 20090056207 A1 [0002]
- US 20090123360 A1 [0002]
- US 20110154726 A1 [0002]
- US 20110179697 A1 [0002]
- WO 002010098746 A1 [0002]
- WO 001995004119 A1 [0002]
- DE 102021000701 [0002]
- DE 102021001272 [0002]
Claims (10)
- Verfahren zur Zündung oder Reaktion in Verbrennungskraftmaschinen (z.B. Otto-Dieselmotoren), Turbinen und Brennräumen Dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetische Zündung (z.B. Mikrowelle, Magnetwelle, Radarwelle, Röntgenwelle) mit katalytischen Absorbern komb wird.
- Vorrichtung nach
Anspruch 1 . Dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein homogener Katalysator (z.B. aus einem oder mehreren Platingruppenmetallen, Elemente/n der IV, V, VI, VII, VIII, I und II Nebengruppe) im Verbrennungsraum eingebracht wird. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 und2 . Dadurch gekennzeichnet, dass metallische Zusätze, oder elektromagnetische Absorber (z.B. Ferrite) oder ferromagnetische Stoffe (z.B. Eisen, Nickel, Kobalt) in den Brennraum eingebracht werden. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 . Dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein heterogener Katalysator (z.B. aus einem oder mehreren Platingruppenmetallen, Elemente/n der IV, V, VI, VII, VIII , I und II Nebengruppe) im Verbrennungsraum angebracht ist. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 . Dadurch gekennzeichnet, dass gezielt oder zeitweise oder partiell eine turbulente Verbrennung durchgeführt wird. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 ,3 ,5 . Dadurch gekennzeichnet, dass im Brennraum die Druckstöße oder Pulse gezielt durch eine der folgenden Maßnahmen reguliert werden: Höhe der Fracht von homogenen Katalysatoren, Frachten metallischer Zusätze, Frachten elektromagnetischer Absorber, Höhe der Intensität elektromagnetischer Wellen, Pulsung der elektromagnetischen Wellen, selektive Anregung von Kraftstoffbestandteilen. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 . Dadurch gekennzeichnet, dass in den Brennraum mindestens eine weitere elektromagnetische Wellenart (z.B. Mikrowelle, Magnetwelle, Radarwelle, Röntgenwelle) eingebracht wird. - Vorrichtung nach
Anspruch 1 . Dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein homogener Katalysator (z.B. aus einem oder mehreren Platingruppenmetallen, Elemente/n der IV, V, VI, VII, VIII, I und II Nebengruppe) im Verbrennungsraum einseitig angeregt wird (z.B. mittels elektromagnetischer Wellen). - Vorrichtung nach
Anspruch 1 oder2 -8 . Dadurch gekennzeichnet, dass eine möglichst räumlich gerichtete Anregung im Brennraum erfolgt um die mittlere Bewegung der Teilchen zu senken (Reduzierung der Temperatur). - Vorrichtung nach
Anspruch 1 Dadurch gekennzeichnet, dass der Ausstoß von Schadstoffen (z.B. NOx) über mindestens einen der Prozessparameter gesteuert, bzw. vermindert wird: Höhe der Frachten homogener Katalysatoren, Zusammensetzung der Frachten homogener Katalysatoren, Intensität der eingekoppelten elektromagnetischen Wellen, Zeitpunkt der eingekoppelten elektromagnetischen Wellen, Dauer der eingekoppelten elektromagnetischen Wellen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021001830.3A DE102021001830A1 (de) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Verfahrenskonzept für Verbrennungskraftmaschinen (z.B. Otto- / Dieselmotoren), Turbinen und Brennräumen zur Steigerung und Regulierung elektromagnetischer Zündung (z.b. mittels Mikrowellen) Mit dem Ziel einer möglichst gerichteten und effektiven Verbrennung. - Konzept für "katalytische Raumzündung" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021001830.3A DE102021001830A1 (de) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Verfahrenskonzept für Verbrennungskraftmaschinen (z.B. Otto- / Dieselmotoren), Turbinen und Brennräumen zur Steigerung und Regulierung elektromagnetischer Zündung (z.b. mittels Mikrowellen) Mit dem Ziel einer möglichst gerichteten und effektiven Verbrennung. - Konzept für "katalytische Raumzündung" |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102021001830A1 true DE102021001830A1 (de) | 2022-10-13 |
Family
ID=83361720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102021001830.3A Withdrawn DE102021001830A1 (de) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Verfahrenskonzept für Verbrennungskraftmaschinen (z.B. Otto- / Dieselmotoren), Turbinen und Brennräumen zur Steigerung und Regulierung elektromagnetischer Zündung (z.b. mittels Mikrowellen) Mit dem Ziel einer möglichst gerichteten und effektiven Verbrennung. - Konzept für "katalytische Raumzündung" |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102021001830A1 (de) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995004119A1 (en) | 1993-08-02 | 1995-02-09 | The Associated Octel Company Limited | Fuel additives |
| US6602067B1 (en) | 2002-08-28 | 2003-08-05 | Barnett Joel Robinson | Method for improving fuel efficiency in combustion chambers |
| US20050044778A1 (en) | 1997-12-08 | 2005-03-03 | Orr William C. | Fuel compositions employing catalyst combustion structure |
| DE10356916B3 (de) | 2003-12-01 | 2005-06-23 | Volker Gallatz | Verfahren zum Zünden der Verbrennung eines Kraftstoffes in einem Verbrennungsraum eines Motors, zugehörige Vorrichtung und Motor |
| DE60016706T2 (de) | 2000-01-14 | 2006-01-19 | Barnett J. Newton Robinson | Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades einer Brennkammer |
| US20090056207A1 (en) | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Perry Stephen C | Fuel conditioner and method for improving fuel combustion |
| US20090123360A1 (en) | 1997-07-22 | 2009-05-14 | Blacklight Power, Inc. | Inorganic hydrogen compounds |
| US7635461B2 (en) | 2003-06-06 | 2009-12-22 | University Of Utah Research Foundation | Composite combustion catalyst and associated methods |
| WO2010098746A1 (en) | 2009-02-24 | 2010-09-02 | Gary Miller | Systems and methods for providing a catalyst |
| US20110179697A1 (en) | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Asiacom Group Investments, Inc. | Method for Production of Metallocenes Preventing Nitrogen Oxides Emission in Combustion of Fuels in Motors |
| CA3013834A1 (en) | 2016-02-11 | 2017-08-17 | Bp Oil International Limited | Fuel compositions with additives |
| EP3101268B1 (de) | 2015-06-01 | 2018-01-31 | MWI Micro Wave Ignition AG | Mikrowellenpulszündgenerator für eine verbrennungskraftmaschine |
-
2021
- 2021-04-09 DE DE102021001830.3A patent/DE102021001830A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995004119A1 (en) | 1993-08-02 | 1995-02-09 | The Associated Octel Company Limited | Fuel additives |
| US20090123360A1 (en) | 1997-07-22 | 2009-05-14 | Blacklight Power, Inc. | Inorganic hydrogen compounds |
| US20050044778A1 (en) | 1997-12-08 | 2005-03-03 | Orr William C. | Fuel compositions employing catalyst combustion structure |
| DE60016706T2 (de) | 2000-01-14 | 2006-01-19 | Barnett J. Newton Robinson | Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades einer Brennkammer |
| US6602067B1 (en) | 2002-08-28 | 2003-08-05 | Barnett Joel Robinson | Method for improving fuel efficiency in combustion chambers |
| US7635461B2 (en) | 2003-06-06 | 2009-12-22 | University Of Utah Research Foundation | Composite combustion catalyst and associated methods |
| DE10356916B3 (de) | 2003-12-01 | 2005-06-23 | Volker Gallatz | Verfahren zum Zünden der Verbrennung eines Kraftstoffes in einem Verbrennungsraum eines Motors, zugehörige Vorrichtung und Motor |
| US20090056207A1 (en) | 2007-08-29 | 2009-03-05 | Perry Stephen C | Fuel conditioner and method for improving fuel combustion |
| US20110154726A1 (en) | 2007-08-29 | 2011-06-30 | Conseal International Incorporated | Combustion Modifier and Method for Improving Fuel Combustion |
| WO2010098746A1 (en) | 2009-02-24 | 2010-09-02 | Gary Miller | Systems and methods for providing a catalyst |
| US20110179697A1 (en) | 2010-01-27 | 2011-07-28 | Asiacom Group Investments, Inc. | Method for Production of Metallocenes Preventing Nitrogen Oxides Emission in Combustion of Fuels in Motors |
| EP3101268B1 (de) | 2015-06-01 | 2018-01-31 | MWI Micro Wave Ignition AG | Mikrowellenpulszündgenerator für eine verbrennungskraftmaschine |
| CA3013834A1 (en) | 2016-02-11 | 2017-08-17 | Bp Oil International Limited | Fuel compositions with additives |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dale et al. | Enhanced ignition for IC engines with premixed gases | |
| Mohan et al. | Fuel injection strategies for performance improvement and emissions reduction in compression ignition engines—A review | |
| DE102008032253A1 (de) | Selbstzündende Verbrennungskraftmaschine mit Ether-Fumigation der Verbrennungsluft für Fahrzeuge und Verfahren zur Ether-Fumigation der Verbrennungsluft in einer selbstzündenden Verbrennungsmaschine für Fahrzeuge | |
| EP2180177A1 (de) | Selbstzündungsverbrennungsmotor, glühstift und einspritzventil | |
| DE3110511A1 (de) | "verfahren und vorrichtung zur thermochemischen wasserstoff-sauerstoff-verbrennungseinleitung" | |
| CN102483007A (zh) | 用于运行内燃机的方法 | |
| DE102021004141A1 (de) | Angepasstes Verfahrenskonzept und Leistungskonzept für Triebwerke (z.B. Raketen, Überschallraketenbrennkammern / Düsentriebwerke), luftatmende Antriebe (z.B. Unterschall-Staustrahltriebwerke, Ramjets, Scramjets, Dualmode, Pulsejets, Detonationstriebwerke, Raketen-Staustrahl- Antriebe), Turbopumpen bzw. Düsen (z.B. Glockendüsen, Aerospikes) | |
| US5806483A (en) | Combustion method for internal combustion engine | |
| EP1719903B1 (de) | Vorrichtung für ein Kraftstoffeinspritzventil mit schaltbaren Betriebsarten | |
| US20220341594A1 (en) | Ignition concept and combustion concept for engines and rockets; most effective or directed excitation, ignition and combustion by means of adapted electromagnetic radiation or electromagnetic waves (e.g. radio waves, microwaves, magnetic waves) and catalytic absorbers to increase the energetic efficiency and thrust | |
| DE102021001830A1 (de) | Verfahrenskonzept für Verbrennungskraftmaschinen (z.B. Otto- / Dieselmotoren), Turbinen und Brennräumen zur Steigerung und Regulierung elektromagnetischer Zündung (z.b. mittels Mikrowellen) Mit dem Ziel einer möglichst gerichteten und effektiven Verbrennung. - Konzept für "katalytische Raumzündung" | |
| DE2918320A1 (de) | Externe verbrennungseinheit, insbesondere fuer stirlingmaschinen | |
| DE102019004189A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Wasserstoff, Wasserstoff-Brennkraftmaschine und Kraftfahrzeug | |
| EP0538564A1 (de) | Selbstzündende Hubkolbenbrennkraftmaschine | |
| US7464550B2 (en) | Vehicle with combustion engine and auxiliary power unit | |
| DE102022000497A1 (de) | Reaktions- und Auslegungskonzept für Triebwerke zur katalytischen Steuerung / energetischen Auslösung (z.B. mit Metallzusätzen) der inneren Geschwindigkeit (Beschleunigung) und Austrittsgeschwindigkeit mit Beeinflussung von Temperatur sowie Druck für einen verbesserten Wirkungsgrad und Brennraumanpassung (Treiber-Konzept) | |
| DE102005039296B4 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors | |
| EP3953574B1 (de) | Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine | |
| US4216745A (en) | Unthrottled lean mixture gasoline engine | |
| DE102009016668B4 (de) | Brennverfahren für einen fremdgezündeten Verbrennungsmotor | |
| DE102019214703A1 (de) | Hybridfahrzeug mit Verbrennungsmotor mit Vorkammerzündvorrichtung | |
| DE2253249A1 (de) | Verfahren zur beeinflussung der verbrennung bei kraftmaschinen und feuerungsanlagen mittels elektrischer felder | |
| Dale | Enhanced Ignition for IC Engines With Premixed Charge | |
| US11187140B2 (en) | Method for operating an internal combustion engine, dual fuel injector device, and internal combustion engine designed for carrying out such a method | |
| DE102008038177A1 (de) | Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine sowie Brennstoffversorgungsvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |