DE19913795C1 - Vorrichtung mit einer Brennkraftmaschine und mit einem Brennstoffzellensystem - Google Patents
Vorrichtung mit einer Brennkraftmaschine und mit einem BrennstoffzellensystemInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung mit einer Brennkraftmaschine (1) und einen Brennstoffzellensystem (2). Bei den Aggregaten sind eine Reihe von Bauteilen wie Kühler, Abgasanlage und Luftfilter gemeinsam. Das Brennstoffzellensystem wird von Abgasen ausgeheizt, die von einem Brenner und/oder der Brennkraftmaschine erzeugt werden (Fig. 1).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einer aus
einem Tank mit flüssigen Kraftstoff versorgten Brennkraftmaschine
für die Erzeugung mechanischer Energie und mit einem Brennstoff
zellensystem, das im Betrieb der Brennkraftmaschine elektrische
Energie wenigstens für die zum Betrieb der Brennkraftmaschine vor
gesehenen elektrischen Einrichtungen erzeugt und mit einer Puffer
batterie verbunden ist.
Es ist bereits ein von einer Brennkraftmaschine angetriebenes
Fahrzeug der eingangs genannten Art bekannt, das ein Brennstoffzellenaggregat enthält, das
die elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs mit elektrischer Ener
gie versorgt und unabhängig vom Betrieb der Brennkraftmaschine
aktivierbar ist. Das Brennstoffzellenaggregat versorgt auch die
Brennkraftmaschine mit elektrischer Energie. Mit dem Brennstoff
zellenaggregat ist eine Batterie verbunden, die beim Anlassen des
Verbrennungsmotors Strom abgibt und kurzzeitige Spitzenbelastungen
abdeckt (DE 197 03 171 A1). Die Brennstoffzelle wird bei diesem
bekannten Fahrzeug mit Wasserstoff aus einem Tank oder indirekt
durch Reformierung flüssiger oder gasförmiger Kraftstoff über eine
gesteuerte Drossel versorgt. Die Versorgung der Brennstoffzelle
mit Reaktionsluft erfolgt über einen Verdichter mit nachge
schalteter Drossel.
Bekannt ist auch ein von einer Brennkraftmaschine angetriebenes
Kraftfahrzeug, das anstelle einer Lichtmaschine ein Brennstoff
zellensystem aufweist, das die elektrische Energie zum Betreiben
von Verbrauchern unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftma
schine zur Verfügung stellt. Bei diesem Kraftfahrzeug wird die
Brennkraftmaschine mit flüssigem Kraftstoff versorgt. Aus dem
flüssigen Kraftstoff wird Wasserstoff für den Betrieb des Brenn
stoffzellensystems abgetrennt. Es wird nur ein Teil des Was
serstoffs aus dem Kraftstoff abgetrennt. Die verbleibenden Kraft
stoffbestandteile werden in der Brennkraftmaschine weiterverwer
tet, indem gasförmige Bestandteile der Brennkraftmaschine direkt
über einen Gemischbilder zugeführt werden. In der Versorgungslei
tung zur Brennstoffzelle ist ein H2-Zwischenspeicher vorgesehen,
aus dem die Brennstoffzelle beim Fahrzeugsstart versorgt wird.
Eine Batterie ist zum Starten des Brennstoffzellensystems und/oder
einer Spaltanlage zur Abtrennung des Wasserstoffs aus dem flüs
sigen Kraftstoff vorgesehen (DE 195 23 109 A1). Hiervon geht die Erfindung aus.
Bekannt ist weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einem Abgaswärmetau
scher, der im Betrieb einer Verbrennungsmaschine ständig im deren
Abgasstrom liegt. Der Abgaswärmetauscher ist ein zentraler Wärme
tauscher, der ein Fluid aufheizt, das zu sekundären Wärmetauscher
transportiert wird, die verschiedene Einheiten im Kraftfahrzeug
aufheizen (DE 195 37 801 A1).
Schließlich ist eine Abgasanlage mit Wärmetauscher einer Verbren
nungskraftmaschine bekannt, bei der eine Zusatzheizung zusätzlich
Heizgase über den Wärmetauscher einem Katalysator zuführt. Durch
den Wärmetauscher wird dem Heizgasstrom Wärme entzogen, um eine
Überhitzung des Katalysators zu vermeiden (DE 195 37 800 A1).
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung mit
einer Brennkraftmaschine und mit einem elektrische Energie zu
mindest für den Eigenbedarf der Brennkraftmaschine erzeugenden
Brennstoffzellensystem dahingehend weiterzuentwickeln, daß der für
den Betrieb der Brennkraftmaschine und des Brennstoffzellensystems
erforderliche Aufwand wesentlich reduziert und das
Betriebsverhalten verbessert wird.
Das Problem wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Brennstoffzellensystem
mindestens ein Wärmetauscher, über den durch Verbrennung des flüs
sigen Kraftstoffs entstehende Abgase der Brennkraftmaschine oder
Heizgase leitbar sind, und mindestens ein Temperatursensor vorge
sehen sind und daß bei Erreichen der vom Temperatursensor gemes
senen, für das Arbeiten des Brennstoffzellensystems ausreichenden Betriebstemperatur die Leitung
von Abgasen oder Heizgasen über den Wärmetauscher unterbrochen
wird. Das Brennstoffzellensystem erreicht durch die Aufheizung
mittels der Abgaswärme oder des Heizgases seine Betriebstemperatur
schneller und beginnt zu arbeiten, so daß die Pufferbatterie
weniger beansprucht wird, z. B. weil sie die Wärmezufuhr nicht
alleine erbringen muß sondern ggf. nur einen Rest im Hochtempe
raturbereich. Es reicht daher eine Pufferbatterie mit geringer
Kapazität für den Eigenbedarf des Verbrennungsmotors bis zur
Betriebsaufnahme des Brennstoffzellensystems aus. Nach dem Er
reichen der Betriebstemperatur des Brennstoffzellensystems wird
der Heiß- oder der Abgasstrom über das Brennstoffzellensystem
unterbrochen und direkt z. B. der Abgasanlage zugeführt. Die vom
Brennstoffzellensystem im Betrieb erzeugte Wärme sorgt dann für
die Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur.
Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß das Brenn
stoffzellensystem und die Brennkraftmaschine an einen gemeinsamen
Kühler angeschlossen und mit einer gemeinsamen Abgasanlage
verbunden sein können. Durch die gemeinsame Ausnutzung von
Komponenten ergibt sich ein geringer gerätetechnischer Aufwand.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine
mit ihren Auslaß für Abgase an den Wärmetauscher angeschlossen,
der durch einen Bypass zwischen dem Auslaß für die Abgase und der
Abgasanlage überbrückbar ist. Die heißen Abgase der
Brennkraftmaschine werden bei dieser Ausführungsform für die
Aufheizung des Brennstoffzellensystems ausgenutzt. Nach dem
Starten des Verbrennungsmotors erreicht die Brennstoffzelle daher
in relativ kurzer Zeit ihre Betriebstemperatur.
Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform ist ein Brenner
für eine Vorheizung oder eine Standheizung, der mit flüssigem
Kraftstoff versorgt wird, mit einen Abzweig für Heißgas an den
Wärmetauscher angeschlossen, der durch einen Bypass zwischen
dem Abzweig und der Abgasanlage der Vorheizung überbrückbar
ist. Es kann vorteilhaft sein, wenn Standheizung und Wärme
tauscher zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.
Es ist günstig, wenn die Brennkraftmaschine und das Brennstoff
zellensystem gemeinsam an ein Luftfilter angeschlossen sind, um
den gerätetechnischen Aufwand der für den Betrieb der beiden
Aggregate notwendig ist, noch weiter zu vermindern.
Insbesondere sind die Brennkraftmaschine und das Brennstoffzel
lensystem gemeinsam an eine Kraftstoffpumpe angeschlossen. Die
Anzahl der Hilfsaggregate für die Brennkraftmaschine und das
Brennstoffzellensystem wird durch diese Ausführungsform zu
sätzlich reduziert.
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist einer im
Brennstoffzellensystem vorgesehenen Gaserzeugungseinrichtung,
die von flüssigem Kraftstoff Wasserstoff für den Betrieb einer
Brennstoffzelle abspaltet, eine H2-Trennanlage nachgeschaltet,
die über eine Entsorgungsleitung für verbliebene Kraftstoffbe
standteile mit einem Zwischenspeicher verbunden ist, der an die
Brennkraftmaschine bei deren Betriebstemperatur und/oder in
deren höherem Lastbereich anschließbar ist. Die nach der Ab
spaltung vom Wasserstoff verbleibenden Reaktionsprodukte werden
bei dieser Ausführungsform zwischengespeichert und bei be
stimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zugeführt.
Bei diesen Betriebszuständen ist die Zündfähigkeit des aus dem
Kraftstoff und den Reaktionsprodukten erzeugten Gemischs mit
Sicherheit gegeben. Da die Reaktionsprodukte nicht in den Tank
zurückgeführt werden, wird vermieden, daß die Zündfähigkeit des
Kraftstoffs im Tank im Laufe der Zeit einen für einwandfreien
Motorbetrieb notwendigen Wert unterschreitet.
Die Brennkraftmaschine kann insbesondere eine elektromotorische
Ventilsteuerung aufweisen. Eine derartige Ventilsteuerung hat
einen hohen Strombedarf, der vom Brennstoffzellensystem auch
bei niedrigen Motordrehzahlen in ausreichendem Umfang bereit
gestellt wird. Es erübrigt sich daher ein für eine hohe
Leistung ausgelegter Generator, der Motorleistung beansprucht,
ein hohes Gewicht hat und einen großen Raum benötigt. Zudem muß
die Ausgangsspannung des Generators an die von der Ventil
steuerung benötigte Spannung mit einem Umrichter angepaßt
werden, der zusätzlichen Aufwand bedeutet. Durch den Einsatz
eines Brennstoffzellensystems bei einer Brennkraftmaschine mit
elektromotorischer Ventilsteuerung werden die vorstehend be
schriebenen Nachteile vermieden.
Bei einer anderen günstigen Ausführungsform ist mit der Brenn
kraftmaschine eine Lichtmaschine verbunden, deren Leistung für
Verbraucher wie Zündung, Einspritzung, elektrische Steuerung
ohne den erhöhten Leistungsbedarf der elektromotorischen Ven
tilsteuerung im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine
bemessen ist. Die Lichtmaschine kann herkömmlicher Art mit kom
paktem Aufbau sein. Sie stellt bei einer Störung des Brenn
stoffzellensystems den Betrieb der Brennkraftmaschine zusammen
mit der Pufferbatterie auch im niedrigen Drehzahlbereich der
Brennkraftmaschine für einen längeren Zeitraum sicher.
Insbesondere ist eine Steuerung vorgesehen, die den Verbrauch
an elektrischer Leistung oder Strom überwacht und in Abhängig
keit vom Wirkungsgrad der Lichtmaschine und des Brennstoff
zellensystems beim jeweils festgestellten Verbrauch das Strom
erzeugungsaggregat mit dem höheren Wirkungsgrad bei diesem Ver
brauch auf die Verbraucher schaltet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung in
einem Kraftfahrzeug angeordnet, das von der Brennkraftmaschine
in herkömmlicher Weise antreibbar ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben,
aus dem sich weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile er
geben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung mit einer Brennkraftmaschine und
einem Brennstoffzellensystem schematisch in Seiten
ansicht,
Fig. 2 nähere Einzelheiten des in Fig. 1 dargestellten
Brennstoffzellensystems im Schema.
Eine Vorrichtung zur Erzeugung mechanischer Energie enthält
eine Brennkraftmaschine 1, z. B. einen mehrzylindrigen Kolben
motor, und ein Brennstoffzellensystem 2, das elektrische Ener
gie zumindest für den Eigenverbrauch der Brennkraftmaschine 1
erzeugt, die mit elektrischen Hilfsaggregaten beispielsweise
für Zündung, Einspritzung und Kraftstoffdosierung versehen ist.
Es handelt sich dabei um an sich bekannte Hilfsaggregate, die
nicht näher dargestellt sind. Das Brennstoffzellensystem 2 kann
aber auch noch andere elektrische Verbraucher mit Strom
versorgen.
Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Kühler 3 mit einem Venti
lator auf. Der Kühler 3 ist durch Rohrleitungen 4, 5 mit dem
Motorblock des Verbrennungsmotors 1 verbunden. Abzweige 6, 7
der Rohrleitungen 4, 5 verlaufen zum Brennstoffzellensystem 2,
das mit der Brennkraftmaschine 1 den Kühler 3 gemeinsam hat.
Die Leitungen können schaltbar gestaltet sein. So ist eine
teilweise Vorheizung des einen durch das andere System möglich.
Die Brennkraftmaschine 1 wird aus einem Kraftstofftank 8 mit
flüssigem Kraftstoff versorgt. Eine im Zuge der Kraftstofflei
tung 9 angeordnete Kraftstoffpumpe 10 fördert den flüssigen
Kraftstoff zum nicht dargestellten Verteiler bzw. zur nicht
dargestellten Einspritzpumpe der Brennkraftmaschine 1. Die
Kraftstoffleitung 9 verzweigt sich hinter der Kraftstoffpummpe
9 - in Förderrichtung gesehen - in zwei Leitungen 11, 12, von
denen die Leitung 11 zum Verteiler bzw. zur Einspritzpumpe und
die Leitung 12 zum Brennstoffzellensystem 2 verläuft, d. h. die
Brennkraftmaschine 1 und das Brennstoffzellensystem 2 werden
aus der gleichen Quelle mit der gleichen Pumpe mit Kraftstoff
versorgt.
Die Reaktionsluft der Brennkraftmaschine 1 wird über ein Luft
filter 13 angesaugt, das ausgangsseitig durch eine, zwei Zweige
14, 15 aufweisende Rohrleitung mit der Brennkraftmaschine 1 und
dem Brennstoffzellensystem 2 verbunden ist. Das Luftfilter 13
ist somit im Beispiel der Brennkraftmaschine 1 und dem Brenn
stoffzellensystem 2 gemeinsam.
Von der Brennkraftmaschine 1 geht eine Abgasleitung 16 aus, die
sich in eine Leitung 17 und eine Leitung 18 verzweigt. Die Lei
tung 18 verläuft zu einem Absperrelement 19. Die Leitung 17
verläuft zu einem im Brennstoffzellensystem 2 angeordneten
Gas/Gas-Wärmetauscher, der unten noch näher beschrieben wird.
Von diesem Gas/Gas-Wärmetauscher im Brennstoffzellensystem 2
geht eine Rohrleitung 20 aus, die sich mit einer Abgasleitung
22 vereinigt, die zu einer Abgasanlage 23 verläuft, die der
Brennkraftmaschine 1 und dem Brennstoffzellensystem 2 gemeinsam
ist. In die Leitung 16 kann ein Vorkatalysator 43 eingeschaltet
sein, bevor das Abgas des Brennkraftstoffzellensystem 2
erreicht.
Aus dem Brennstoffzellensystem 2 werden die Reaktionsprodukte,
Restluft und Wasserdampf über eine Rohrleitung 24 abgeführt,
die in die Rohrleitung 22 einmündet.
Vom Brennstoffzellensystem 2 geht eine Rohrleitung 25 aus, über
die Kraftstoffbestandteile nach der Abtrennung von Wasserstoff
im Brennstoffzellensystem und gegebenenfalls Speicherung der
Brennkraftmaschine 1 zugeleitet werden.
Eine Batterie 26, ein Akkumulator, ist über nicht näher be
zeichnete Leitungen mit der Brennkraftmaschine 1 und dem Brenn
stoffzellensystem 2 verbunden.
Eine Steuerung 27 ist an die Brennkraftmaschine 1, das Brenn
stoffzellensystem 2, und die Batterie 26 über nicht darge
stellte Leitungen angeschlossen. Die Steuerung 27 steht mit
einem Zündschloß 28 in Verbindung, durch dessen Betätigung die
Brennkraftmaschine 1 gestartet wird, indem ein nicht darge
stellter Anlasser von der Batterie 26 mit Strom versorgt wird.
Die Steuerung 27 ist weiterhin über nicht näher bezeichnete
Leitungen mit dem Absperrelement 19 verbunden. Weitere, nicht
dargestellte Leitungen verbinden die Steuerung 27 mit Tempera
tursensoren in der Brennkraftmaschine 1 und dem Brennstoffzel
lensystem 2 sowie mit elektrischen Bauteilen im Brennstoffzel
lensystem. Diese Bauteile sind unten näher beschrieben.
Das Brennstoffzellensystem 2 enthält eine Spaltanlage 29, der
flüssiger Kraftstoff durch die Leitung 12 zugeführt wird und
die auf an sich bekannte Weise aus dem Kraftstoff Wasserstoff
abspaltet. In einer der Spaltanlage 29 nachgeschalteten H2-
Trennanlage 30 wird der Wasserstoff von den verbleibenden
Kraftstoffteilen abgetrennt. Der abgetrennte Wasserstoff wird
über einen Verdichter 31 und eine Drossel 32 einer Brennstoff
zelle 33 zugeführt. Die von der Rohrleitung 14 kommende Reak
tionsluft wird über einen Verdichter 34 und eine Drossel 35
ebenfalls der Brennstoffzelle 33 zugeführt, bei der es sich z.
B. um eine PEM-Zelle handelt. Die Rohrleitungen 6 und 7 führen
zu Kühleinrichtungen in der Brennstoffzelle 33 und gegebenen
falls der Spaltanlage 29 und der H2-Trennanlage 30. Über die
Rohrleitung 17 werden die heißen Abgase ggf. über einen elek
trischen Zuheizer 21 nachgeheizt und in das Brennstoffzellen
system 2 geleitet und gelangen über Wärmetauscher 36, 37, 38 in
Brennstoffzelle 33 und der H2-Trennanlage 30 sowie der Spalt
anlage 29 zur Rohrleitung 20, über die sie das Brennstoff
zellensystem 2 verlassen. Die Abführung der Restluft und des
Reaktionswasser geschieht über Kanäle, die in die Rohrleitung
24 einmünden. Je nach dem Aufbau und der Art der Gewinnung des
Wasserstoffs aus dem flüssigen Kraftstoff kann auch auf die
Wärmetauscher 37, 38 verzichtet werden. Es ist auch möglich,
das Reaktionswasser separat abzuführen.
Die Brennkraftmaschine 1 hat vorzugsweise eine elektromo
torische Ventilsteuerung, die bei niedrigen Drehzahlen einen
hohen Stromverbrauch hat. Dieser Stromverbrauch und der Strom
verbrauch der Zündung, Einspritzung und gegebenenfalls einer
elektrischen Kraftstoffdosierung wird von der Brennstoffzelle
33 gedeckt, die auch noch andere Verbraucher mit Strom ver
sorgen kann. Die Brennstoffzelle 23 ist durch die Anzahl der
einzelnen Zellen und deren Schaltung an den Bedarf der Ver
braucher angepaßt.
Der nach der Abtrennung des Wasserstoffs verbleibenden Kraft
stoff wird in einem Zwischenspeicher 39 eingespeist. Der Kraft
stoff im Zwischenspeicher 39 wird bei bestimmten Betriebszu
ständen der Brennkraftmaschine 1 zugeführt und sofort ver
braucht. Diese Betriebszustände sind z. B. eine bestimmte Be
triebstemperatur und/oder ein höherer Lastbereich. Auf diese
Weise wird der im Tank 8 gespeicherte Kraftstoff nicht mit
höher siedenden Bestandteilen vermischt, die die Zündfähigkeit
ungünstig beeinflussen.
Die Brennkraftmaschine 1 wird mittels der Batterie 26 und einen
nicht dargestellten Anlasser gestartet. Nach dem Starten wird
das Brennstoffzellensystem 2 durch die Gas/Gas-Wärmetauscher
36, 37, 38 von den heißen Abgasen aufgeheizt. Wenigstens ein
nicht dargestellter Temperatursensor meldet der Steuerung 27,
wenn das Brennstoffzellensystem 2 seine Betriebstemperatur er
reicht hat. Dann wir das Brennstoffzellensystem 2 in Betrieb
gesetzt. Im Betrieb entsteht Wärme. Deshalb wird das Absperre
lement 19 geöffnet, so daß die heißen Abgase direkt, d. h.
nicht über die Wärmetauscher 36, 37, 38 zur Abgasanlage 23 ge
langen. Eine Vorrichtung, wie sie im Zusammenhang mit den Fig.
1 und 2 beschrieben ist, befindet sich vorzugsweise in einem
Kraftfahrzeug. Bei diesem wird durch die Aufheizung der Brenn
stoffzelle 33 schon in Mittelstreckenbetrieb ein ausreichender
Wirkungsgrad erzielt. Außerdem wird gegenüber einer Aufheizung
der Brennstoffzelle durch andere Mittel Energie gespart. Auch
wir der Heizaufwand für die Brennstoffzelle vermindert.
In manchen Kraftfahrzeugen ist eine Standheizung vorhanden. Die
Standheizung kann zusätzlich für die Erwärmung des Brennstoff
zellensystems 2 auf Betriebstemperatur verwendet werden. In
Fig. 1 ist eine Standheizung mit 40 bezeichnet. Die Stand
heizung erhält für ihren Betrieb flüssigen Kraftstoff aus dem
Tank 8 über eine Leitung 41. Die Heizgase der Standheizung 40
werden über eine Rohrleitung 42 in die Rohrleitung 17
eingespeist, von der aus sie in das Brennstoffzellensystem 2
gelangen und dieses auf Betriebstemperatur aufheizen. Über die
Rohrleitung 20 und die Abgasanlage 23 gelangen die Abgase dann
ins Freie. Die Standheizung kann aber auch seperat den Wärme
tauscher im Brennstoffzellensystem speisen, wodurch eine Ab
führung der Heißgase getrennt von Abgassystem stattfindet.
Damit lassen sich eventuelle Beeinflussungen seitens des Motors
vermeiden. Im Brennstoffzellensystem ist dann eine eigene
Leitung für die Heißgase vorgesehen. Diese Leitung ist nicht
dargestellt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen
separaten Brenner vorzusehen, der nur zur Erwärmung des
Brennstoffzellensystems 2 verwendet wird und dessen Abgase bzw.
Heißgas in gleicher Weise wie bei der Standheizung 40 entsorgt
werden.
Das Brennstoffzellensystem 2 ist in der Lage, mit relativ ge
ringem Aufwand einen hohen Strombedarf zu decken. Neben dem Ei
genbedarf der Brennkraftmaschine können daher weitere Ver
braucher, wie sie in einem Kraftfahrzeug vorhanden sind, ver
sorgt werden. Ein solches Kraftfahrzeug kann auch noch eine
Lichtmaschine aufweisen, die dann aber nicht für den hohen
Stromverbrauch ausgelegt ist und daher bei kompakten Abmes
sungen ein geringes Gewicht hat. Es ist möglich, daß diese
Lichtmaschine eigene Verbraucher speist. Günstig ist es aber,
wenn mit der Steuerung der Verbrauch gemessen und in Abhängig
keit vom verbrauchten Strom diejenige Einheit auf die Ver
braucher geschaltet wird, die bei diesem Verbrauch den höheren
Wirkungsgrad hat.
Im Falle einer Störung bzw. eine Ausfalls der Brennstoffzelle
kann die kompakte Lichtmaschine in Verbindung mit der Batterie
für eine gewisse Zeit auch einen hohen Strombedarf decken.
Wenn die Brennkraftmaschine nur kurzzeitig betrieben wurde und
keine ausreichende Zeit für eine Nachladung des Akkumulators
durch die Brennstoffzelle vorhanden war, kann die Brennstoff
zelle ggf. nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors kurz
zeitig im "Nachlauf" betrieben werden.
Claims (13)
1. Vorrichtung mit einer aus einem Tank mit flüssigem Kraftstoff
versorgten Brennkraftmaschine zur Erzeugung mechanischer
Energie und mit einem Brennstoffzellensystem, das im Betrieb
der Brennkraftmaschine elektrische Energie wenigstens für die
zum Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehenen elektrischen
Einrichtungen erzeugt und mit einer Pufferbatterie verbunden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennstoffzellensystem
(2) mindestens ein Wärmetauscher (36, 37, 38), über den durch
Verbrennung des flüssigen Kraftstoffs entstehende Abgase der
Brennkraftmaschine oder Heizgase leitbar sind, und mindestens
ein Temperatursensor vorgesehen sind und daß bei Erreichen
der vom Temperatursensor gemessenen, für das Arbeiten des Brennstoffzellensystems (2) ausreichenden Betriebstemperatur
die Leitung von Abgasen oder
Heizgasen über den Wärmtauscher (36, 37, 38) unterbrochen
wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Brennstoffzellensystem (2) und die Brennkraftmaschine
(1) an einen gemeinsamen Kühler (3) angeschlossen und mit
einer gemeinsamen Abgasanlage (23) verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Brennkraftmaschine (1) mit ihrem Auslaß
für Abgase an den Wärmetauscher (36, 37, 38)
angeschlossen ist, der durch einen Bypass zwischen dem
Auslaß für Abgase und der Abgasanlage (23) überbrückbar
ist.
4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brenner für
eine Vorheizung oder eine Standheizung (40), der mit
flüssigem Kraftstoff versorgt wird, mit einem Abzweig für
Heißgas an den Wärmetauscher angeschlossen ist, der durch
einen Bypass zwischen dem Abzweig und der Abgasanlage
(23) überbrückbar ist.
5. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraft
maschine (1) und das Brennstoffzellensystem (2) gemeinsam
an ein Luftfilter (13) angeschlossen sind.
6. Vorrichtung nach zumindest einen der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraft
maschine (1) und das Brennstoffzellensystem gemeinsam an
eine Kraftstoffpumpe (10) angeschlossen sind, die mit dem
Tank (8) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer im Brennstoff
zellensystem (2) angeordneten Gaserzeugungseinrichtung
(29), die aus flüssigem Kraftstoff Wasserstoff für den
Betrieb einer Brennstoffzelle (33) abspaltet, eine H2-
Trennanlage (30) nachgeschaltet ist, die über eine Ent
sorgungsleitung für verbliebene Kraftstoffbestandteile
mit einem Zwischenspeicher (39) verbunden ist, der an die
Brennkraftmaschine (1) bei deren Betriebstemperatur
und/oder in deren höherem Lastbereich anschließbar ist.
8. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraft
maschine (1) eine elektromotorische Ventilsteuerung auf
weist.
9. Vorrichtung nach zumindest einen der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Brennkraft
maschine (1) eine Lichtmaschine verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Steuerung (27) den Stromverbrauch überwacht und in
Abhängigkeit vom Wirkungsgrad der Lichtmaschine und des
Brennstoffzellensystems beim jeweils festgestellten Ver
brauch das Stromerzeugungsaggregat mit den höheren Wir
kungsgrad auf die Verbraucher schaltet.
11. Vorrichtung nach zumindest einen der vorhergehenden An
sprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung in einem
Kraftfahrzeug.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 1-10 dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennstoffzelle unabhängig vom Verbrennungsmotor
im Vor- oder Nachlauf betrieben wird.
13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Standheizung und
der Wärmetauscher zu einer Baueinheit zusammengesetzt
sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19913795A DE19913795C1 (de) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | Vorrichtung mit einer Brennkraftmaschine und mit einem Brennstoffzellensystem |
Applications Claiming Priority (1)
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