DE2435205A1 - Brennstoffreformierungssystem fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

üie Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoff'reformie rung s sy st era zur Verv/enäung im Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine, die η it einem Kohlenv/asserstoff -Brennstof f, z.B. Benzin, betreibbar ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System für das Umformen eines Teils des Brennstoffgemisch.es in leicht verbrennbare Verbindungen, indem man mit Hilfe der Entladungen der Zündkerze ,eine unvollständige Verbrennung eines fetten Luft-Brennstoff gemisches bewirkt, sowie auf ein System zur Erleichterung der Verdampfung des Brennstoffrests, um auf diese

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Weise die Gemischverteilung in die Ansaugleitungen der faschine und das übergangsverhalten der Maschine zu verbessern und in den Maschinenzylindern die verbesserte gesteuerte Verbrennung zu erleichtern.

Um richtiges Arbeiten einer Brennkraftmaschine zu erreichen, ist es erforderlich, in jeden Maschinenzylinder ein Luft-Brennstoffgemisch in richtiger Weise einzuführen.

Es sind kürzlich Verbrennungssysterne mit Brennstoffschichtung vorgeschlagen worden, und zwar insbesondere in dem Versuch,die schädlichen Bestandteile der Abgase von Brennkraftmaschinen zu vermindern. Um in wirkungsvoller Weise in einer Maschine die Verbrennung einer geschichteten Brennstoffüllung zu erreichen, ist es notx^endig, in jeden Zylinder in richtiger Weise ein fettes Luft-Brennstoffgemisch einzufüllen und dieses fette Gemisch gleichförmig auf die Zylinder zu verteilen. Das fette Luft-Brennstoffgemisch enthält einen großen Prozentsatz an Brennstoff, und es befindet sich ein erheblicher Anteil des Brennstoffs in flüssiger Phase, so dass das Problem auftritt, daß der flüssige Brennstoff an den Innenwänden der Brennstoffkanäle hängen bleibt und an den Kanalwänden und der inneren Umfangswand der Zylinder ent-'langfließt.

Bisher wurde das richtige Einführen eines fetten

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Brennstoffgenisches in die Haschinenzylinder und die gleichförmige Verteilung des Gemisches zu den einzelnen Zylindern in der Weise bewerkstelligt, daß man das fette Gemisch mit Hilfe des Abgases oder aufgewärmten Kühlwassers erwärmte, urn den im Gemisch enthaltenen flüssigen Brennstoff zu verdampfen. Hierdurch erreicht man jedoch nicht vollständige Verdampfung des Brennstoffs. Insbesondere beim Starten oder Anlassen einer Maschine ist diese bekannte Verfahrensweise praktisch nicht in der Lage, den Brennstoff zu verdampfen, da das Abgas und das Kühlwasser zu diesem Zeitpunkt niedrige Temperatur haben.

In Hinsicht hierauf ist das erfindungsgemäße Brennstoffrefbriruerurgssystem dadurch gekennzeichnet, daß

es wenigstens eine Zündkerze für eine Zündfunkenentladung : aufweist, die zu einer unvollständigen Verbrennung eines fetten Gemisches aus Luft und einem Brennstoff führt, um einen Teil des Brennstoffs zu reformieren und den Rest des Brennstoffs mit Hilfe der Reaktionswärme zu diesem Zeitpunkt zu verdampfen. Die iforte "unvollständige Verbrennung" sollen im folgenden Kracken (Zerbrechen chemischer Verbindungen) und/oder Teiloxydation bedeuten, auf die noch später eingegangen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen System wird vorzugsweise eine Flammenhalteeinrichtung vorgesehen, die verhindert, daß eine durch einen Zündfunken erzeugte Flamme über einen vorbestimmten Bereich hinaus fortschreitet.

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Um zuverlässige Reformierung oder Umwandlung und Verdampfung des Brennstoffs mit Hilfe unvollständiger Verbrennung des fetten Genisches über alle Betriebsbereiche einer zugehörigen Brennkraftmaschine zu gewährleisten, kann das System ein Sekundärluftansaugrohr besitzen, dessen offenes Ende stromauf zur Zündkerze in einem Kanal für das fette Gemisch liegt. Die Wenge an Sekundärluft, die dem Kanal für das fette Ciemiach zugeführt werden muß, wird vorzugsweise in Abhängigkeit vom Unterdruck innerhalb des Kanals für das fette Gemisch gesteuert. Alternativ kann die Zündkerze oder die Sekundärluftzufuhr entweder in Abhängigkeit vom Aufwärmzustand der Maschine oder von der Temperatur eines umgewandelten oder reformierten fetten Gemisches gesteuert werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist im Kanal für das fette Gemisch oder im Fettgemischkanal stromab der Zündkerze ein oxydiertes Katalysatorbett vorgesehen, so daß die Reformierung des fetten Gemisches durch den Katalysator erleichtert wird. Vorzugsweise wird dem Katalysatorbett Wasser zugeführt, um das Katalysatorbett innerhalb eines optimalen Temperaturbereichs zu halten.

Aufgabe der Erfindung ist das richtige Einführen eines Gemisches aus Luft und Brennstoff in die Zylinder einer Brennkraftmaschine, um dadurch richtige Verbrennung des Gemisches in der Maschine (d.h. gleichförmige Vertei-

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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung soll die Entladung einer Zündkerze oder die Zufuhr an Sekundärluft gestoppt werden, wenn der Zustand erreicht ist, daß die Entladung der Zündkerze für die weitere Verdampfung des Brennstoffs unnötig wird, so daß auf diese Weise verhindert wird, daß das Gemisch eine unpassend hohe Temperatur erreicht. Dabei soll man sich nicht nur auf die Entladung einer Zündkerze oder auf die Entladung von Zündkerzen verlassen können/ sondern auch auf eine katalytische Reaktion zur Reformierung und Verdampfung des Brennstoffs, wodurch eine verläßliche optimale Verbrennung des Gemisches gewährleistet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt ein Beispiel für die An-

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lung des Gemisches zu den jeweiligen Haschinenzylindern, ^A-f

richtige Zündung und Verbrennung des Gemisches, Vermin- ^M* derung von schädlichen Abgasbestandteilen und Verbesserung '

des Übergangsverhaltens der ?2aschine) zu erreichen. - Dabei ^

soll die Reformierung und Verdampfung des Brennstoffs über " "' alle Betriebsbedingungen der I-iaschine in einem im wesentliehen konstanten Ausmaß gehalten v/erden, um in wirkungsvoller Weise eine weitere verläßliche richtige Verbren- ' *'^:'

nung des Gemisches zu erhalten. *

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v/endung des erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungssystems bei einer Brennkraftmaschine mit geschichteter Verbrennung;

Fig. In ist eine Teilschnittansicht einer Brennkraftmaschine für geschichtete Verbrennung;

Fig. 2a und 2J3 sind Teilschnittansichten von Beispielen für die Anwendung des erfindungsgemäßen Reformierungssystems bei bekannten Brennkraftmaschinen;

Fig. 3 ist eine Ansicht einer ersten Ausführungsform des erf indungsgeniäßen Brennstof freform ierungs sy st eras;

Fig. 4 verdeutlicht graphisch die Zusammensetzung eines durch das Brennstoffreformierungssysten nach der Erfindung reformierten Brennstoffs;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung von Testergebnissen hinsichtlich der Starteigenschaften von Maschinen mit und ohne dem erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungssystem;

Fig. 6A bis 6C verdeutlichen graphisch die Ergebnisse von Versuchen bezüglich des Drehmo-509808/0315

ments auf die Welle gegenüber der Zündsteuerung, der NO -Emission gegenüber de£ Zündsteuerung und der HC-Elmission gegenüber der Zündsteuerun g von Maschinen mit und ohne Brennstoffreformierungssystern nach der Erfindung;

Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungssystems;

Fig. 8 ist ein Schaltplan für einen Zündschaltkreis und verdeutlicht eine weitere Abwandlung der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstof fref ormierungs sy stems; -v

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Fig. ^K ist eine Teilschnittansicht einer weiteren Abwandlung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoff ref ormierungs- T?:"

systems

Fig. 9B ist eine schaubildliche Ansicht eines Flammenhalters, wie er bei der Abwandlung nach Fig. 9A verwendet wird;

Fig. lO7v zeigt scheraatisch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstof fref ormierungs systems;

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Fig. ΙΟΙ] ist eine Schnittansicht längs der Linie ÄB-XB in Fig. 1OA;

Fig. lift, ist eine Schnittansicht einer Abwandlung

der zweiten Ausführungsform des erfindungsgenäßen Brennstoffreformierungssystems;

Fig. Ill; und lic sind Schnittansichten längs der . Linien XIB-XIB und XIC-XIC in Fig. llA;

Tig. 12 zeigt eine weitere Abwandlung der zweiten Ausführungsform des Brennstoffreformierungssystems nach der Erfindung;

Fig. 13 zeigt eine dritte Ausführungsform des erf indungsgeriäßen Brennstoffreformierungssy stems;

Fiq. 14 ist eine Schnittansicht einer Abwandlung

der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungssystems;

Fig. 15 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für den Aufbau der Zündsteuereinrichtung gemäß den Fig. 13 und 14 verdeutlicht;

Fig. 16 zeigt eine vierte Ausführungsforiu des er-

f indungsgemäßen Brennstoffreformierungs systems;

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Fig. 17 ist eine Schnittansicht einer Abwandlung

der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoff systems;

Fig. 18 ist eine Schnittansicht einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoff reformierung ssy st ems;

Fig. 19A bis 19D sind Teilschnittansichten von Abwandlungen der fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffrefοrmierungssystems;

Fig. 2OA bis 2OE zeigen Abwandlungen eines Mischers/ wie er bei der fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungssysteras verwendet wird, wobei (a) und (b) der Figuren Draufsichten und Axialschnittansichten der itiodifizierten Hischer darstellen?

Fig. 21Λ ist eine Teil Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoff reformierung ssy st ems;

Fig. 2lB ist eine Schnittansicht längs der Linie XXIB-XXIB' in Fig. 21A;

Fig. 22 ist eine Teil Schnittansicht einer weiterer!

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Abwandlung der sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungs-

sy stems;

Fig. 23 ist eine Teilschnittansicht, die eine siebente Ausführungsforrn des erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungssystems in Anwendung bei einer Brennkraftmaschine mit geschichteter Verbrennung verdeutlicht;

Fig. 24 ist eine TeilSchnittansicht einer siebenten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungssystems, v/obei Einzelheiten dieser Ausführungsform verdeutlicht sind;

Fig. 25 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung in der siebenten Ausführungsform der Erfindung für das Kondensieren und Sammeln von Wasser, das in den Abgasen der Brennkraftmaschine enthalten ist.

Das Brennstoffreformierungssystein nach der Erfindung kann im Fettgemischansaugsystem jeder Maschinenart mit geschichteter Verbrennung angewendet v/erden, die mit zwei Arten von gemischten, d.h. einem fetten und einem mageren Luft-Brennstoffgemisch beliefert wird, vorausgesetzt, daß die Maschine mit Kohlenwasserstoffbrennstoff betreibbar ist. Das Brennstoffreformierungssystem kann ferner bei herkömmlichen

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Brennkraftmaschinen angewendet werden, sofern die Maschine in der Heise abgewandelt wird, daß ein von einem Vergaser
oder einer Brennstoffeinspritzvorrichtung erzeugtes fettes Gemisch auf dem Weg zu den Zylindern mit Frischluft versorgt wird, um auf diese Weise das richtige Luft-Brennstoffgemisch zu erhalten. Beispiele für die Anwendung des Brennstoffreformierung s sy st ems nach der Erfindung'bei Brennkraftmaschinen sind in den Figuren 1 bis 2B gegeben.

Gemäß Fig. 1 ist das allgemein mit 10 bezeichnete
Brennstoffreformierungssystem bei einer naschine 1 mit ge~ schichteter Verbrennung angewendet, die den Aufbau beispielsweise nach Fig. IA hat. Die Maschine 1 hat eine Verbrennungskammer mit einer Ilauptverbrennungskammer la und eine Fangkammer oder Vorkammer Ib , die eine Zündkerze 1" besitzt. Die Vorkammer Ib ist mit Ansaugöffnungen und Auslaßöffnungen Ic bzw. Id versehen, die beide zur Hauptverbrennung skammer la geöffnet sind und zwischen denen sich eine
Trennwand Ie befindet, die zwischen den beiden Öffnungen
Ic und Id liegt. Ein Ansaugsystem für das Einführen eines
mageren Luft-Brennstoffgemisches besitzt eine Einlaßöffnung If, die mit der Hauptverbrennungskammer la verbunden ist.
Zwisehen der Einlaßöffnung If und der 'Hauptverbrennungskammer la befindet sich das Einlaßventil Ig. Ein weiteres Ansaugsystem für das Einführen eines fetten Luft-Brennstoff-•gemisches besitzt einen Kanal lh, der in einem unmittelbar stromauf des Einlaßventils Ig zur Einlaßöffnung If offenen Ende endet. Bei einem Ansaughub der Haschine erhalten die

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llaup tv er br cnnungskammer la und die Vorkarrner Ib eine Füllung oder Ladun-j aus nag or an Luf t-Brennstoff gemisch aus der Einlaßöffnung Ii" sowie eine I'üllung oder Ladung aus fettein Luft-ßrannctof fgernisch aus dem Kanal lh, um eine geschichtete Verbrennung zu erreichen.

Genuß Fig. 1 besitzt das ilagergenischansaugsystem einen Luftfilter 2, Vergaserkörper 3a des Vergasers 3, einen Kanal 4a einer Ansaugleitung 4, die vorgenannte Einlaßöffnung usw.. Das Fcttgenischansaugsy stern besitzt den Luftfilter 2, einen Vergaserkörper 3b des Vergasers 3, einen Kanal 4b in der Ansaugleitung 4 und eine Leitung 5. Der Kanal 4a des ILagergerni se hansaug sy st ems befindet sich in Uärmeaustauschsbez iehung mit einer Abgasleitung 6, die von dem Kanal 4a durch die ν/and der Ansaugleitung 4 getrennt ist; die Leitung 5 des Fettgcaischansaugsystems befindet sich innerhalb der Abgasleitung 6, so daß die beiden Sy st en e für I'agergemisch und Fettgenisch durch das Abgas erwärmt werden, das durch die Abgasleitung 6 strömt. Der Teil der Leitung 5 des Fettgeiaischan^augsystens, der sich durch die Abgasleitung 6 erstreckt, ist ^u einen Wärme steiger er 7 gestaltet, um wirkungsvolle Erwärmung Jos ietten Gemisches durch das Abgas zu erleichtern. Lenzin, das ein Kohlenwasserstoffbrennstoff ist, wird zur Erzeugung des mageren und des fetten Luft-Brennstoff gemisches verwendet. Das fette Gemisch hat ein Luft-Brennstof fverhältnis im Bereich von 1 bis 5.

Das Brennstoffreforniierungssystom 10 hat einen inner-509808/0315

halb des Kanals 4b der Ansaugleitung 4 untergebrachten Teil; der Kanal 4b fuhrt das fette Genisch in die Zylinder einer zugehörigen liaschine. In Fig. 2Λ bezeichnet das Bezugszeichen I¹ eine herkömmliche Brennkraftmaschine mit einem Ansaugsystem mit einem Luftfilter 2¹, einem Vergaser 3¹ und einer Ansaugleitung 4¹. Es ist eine Luftpumpe 8 vorgesehen, um Frischluft dem Ansaugsystem stromab der Ansaugleitung 4'

zuzuführen. Der Vergaser 3' ist so eingestellt, daß er ein fettes Gemisch aus Luft und Brennstoff, z.B. Benzin mit einem Luft-Brennstoff verhältnis im Bereich von 1 bis 5 erzeugt. Das fette Luft-Brennstoffgemisch erhält durch die Luftpumpe ο Frischluft, so daß ein Gemisch mit einem rieh- "'"

tigen Luft-ßrennstoffverhältnis in die Maschine I¹ gesaugt v;ird. Das erfindungsgenäße Brennstoffreformierungssystem 10 befindet nich in der Ansaugleitung 4¹ stromauf der Stelle, an der die Frischluft der Ansaugleitung mit Hilfe der Pumpe zugeführt wird.

In Fig. 2B bezeichnet das Bezugszeichen 1' eine be- ' "

kannte Brennkraftmaschine, die dieselbe wie diejenige nach Fig. 2A ist. Die I Ia sch ine I¹ nach Fig. 2B ist mit einem An-

J" Hj,

saugsystern verschen, das demjenigen nach der Fig. 2A gleich ist mit der Ausnahme, daß die Luftpumpe 8 durch einen Drosselkörper 8¹ ersetzt ist, der mit einer Drosselklappe 8'a versehen ist, die drehbar im Drosselkörper sitzt und betrieb- *"

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.lieh an ein Drosselventil 3'a des Vergasers 3¹ angeschlossen ist, um den Durchfluß von Luft durch den Drosselkörper 8¹ zu steuern. Die aus dem Drosselkörper zuströmende Luft wird

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dem fetten Luft-Brennstoffgemisch des Vergasers 3¹ zugegeben, so daß das fette Gemisch auf ein richtiges Luft-Brennstoffverhältnis abgemagert wird und dann in die Maschine 1' eingesaugt wird. Das erfindungsgemäße Brennstof fref ormierungssystem 10 befindet sich in der Ansaugleitung 4" stromauf
der Libelle, an der die aus dem Drosselkörper 3' kommende
Luft in die Ansaugleitung 4' eingeführt wird.

In beiden Fällen bilden die Teile der Ansaugleitungen 4¹, in denen die Brennstoffreformierungssysterne 10 untergebracht sind, Kanäle vergrößerter Querschnittsfläche im Vergleich zu anderen Teilen der Leitungen.

Einzelheiten an Ausführungsformen des erfindungsgemäj'ien Brennstoffrefornierungssystems 10 v/erden nunmehr erläutert. Fig. 3 zeigt eine erste Ausf ührungsforrn des Brennstof fref ornierungssy sterns 10; dieses besitzt eine Zündkerze 11, einen Zündschaltkreis 12 und Flamrnenhalter 13. Die
Zündkerze 11 hat eine Ilittelelektrode 11a und eine an Masse liegende JJlektrode 11b und empfängt zur Erzeugung von Funkenentladungen eine hohe Spannung. Die Zündkerze 11 hat
einen Aufbau, der im wesentlichen derselbe ist wie bei
üblichen Zündkerzen, wie sie zum Zünden einer Luft-Brennstof füllung einer Brennkraftmaschine benutzt werden. Die
Elektroden 11a und 11b befinden sich innerhalb des Kanals
4b der Ansaugleitung 4 gemäß Figur 1 oder innerhalb der
Ansaugleitungen 4¹ der Figuren 2A und 2B ( der Kanal 4b und die Ansaugleitungen 4' werden im folgenden als "Kanal 4b"

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für fettes Luft-Brennstoffgemisch bezeichnet). Vorzugsweise ist die Zündkerze 11 so angeordnet, daß der Kerzenspalt zwischen den Elektroden 11a und 11b im oberen Teil des Kanals 4b liegt, und zwar aus einem Grund, der später noch für den Fall erläutert wird, bei dem der Kanal 4b horizontal verläuft.

Der Zündschaltkreis liefert intermittierend der Zündkerze 11 eine hohe Spannung und besitzt eine Zündspule 12a und einen Unterbrecher 12b. Die Primärwicklung der Zündspule 12a ist über einen Schlüsselschalter 14 an eine elektrische Stromquelle 15 angeschlossen, während die Sekundärwicklung mit der Zündkerze 11 verbunden ist. Der Unterbrecher 12b ist so angeschlossen, daß er die Stromzufuhr von der Stromquelle 15 zur Primärwicklung der Zündspule 12a einschaltet oder ausschaltet. Der "Ein"- und "Aus"-IJetricb des Unterbrechers 12b ist im allgemeinen mit der Drehzahl der ilaschine synchronisiert.

Die Flammenhalter 13 verhindern das Fortschreiten von Flammen (z.B. Rückschlag zum Vergaser) und sind bei der dargestellten Ausführungsform jeweils von einigen geschichteten Drahtsieben mit der I'laschenzahl 50 gebildet. Die Flammenhalter 13 befinden sich in Kanal 4b stromauf und stromab in vorbestimmtem Abstand von der Stelle, an der sich die Zündkerze 11 befindet.

Bei dieser Ausgestaltung wird die Zündkerze 11

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intermittierend mit einer hohen Spannung versorgt/ um intermittierend zwischen den Elektroden 11a und 11b Funken zu erzeugen. Bei einen Teil des durch den Kanal 4b in Richtung des Pfeils Λ in Figur 3 strömenden fetten Luft-Brennstoff gemisches findet infolge einer Funkenentladung der Zündkerze 11 eine Verbrennung statt. Es ist bekannt, daß ein Li:ft-3rennstoffgemisch, bei dem ein Kohlenwasserstoff brennstoff gleichförmig zerstäubt und mit Luft in einem sehr fet teil Luft-Brennstoff verhältnis gemischt ist, d.h . einem Verhältnis im Bereich von 1 bis 5, durch eine Funkenentladung an der Zündkerze nicht zündbar ist. Es befindet sich jedoch der Ilauptteil der Brennstoffüllung eines fetten Gemisches in der flüssigen Phase, während der Rest des Bronnstoffes zerstäubt und mit Luft gemischt ist und ein Luft-Brennstoffgemisch mit einem Luft-Brennstoff verhältnis innerhalb eines verbrennbaren Bereichs bildet. Es erfolgt dadurch eine Verbrennungsreaktion im zerstäubten Rest der Brennstoffladung oder Brennstoffüllung. Die zerstäubte Ladung aus Brennstoff und Luft ist von dem in flüssiger Phase befindlichen Brennstoffanteil getrennt und liegt über diesem, und zwar einfach wegen Unterschiede in der Schwere. Aus diesem Grunde befinden sich vorteilhaft die Elektroden 11a und lib der Zündkerze 11 im oberen Abschnitt des Kanals 4b für den Fall, daß der Kanal 4b im wesentlichen horizontal verläuft.

Die Zündung des Luft-Brennstoffgemisches mit Hilfe der Funkenentladung der Zündkerze 11 verursacht eine Flamme,

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die sowohl in Dichtung stromauf als auch in Richtung stromab fortschreiten mochte. Die F.lammenhalter 13 verhindern jedoch dieses Fortschreiten der Flamme über den durch die Halter begrenzten Raum hinaus.

Die Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches/ das sehr fett ist, d.h, ein Luft-Brennstoffverhältnis im Bereich von 1 bis 5 hat und dem für vollständige Oxydierung der Ladung Luft fehlt, läuft in solcher Weise fort, daß der Brennstoff unvollständig oxydiert wird (man nimmt jedoch an, daß nach dem Beginn der Verbrennung der Verbrennungsprozeß fortschreitet, während der flüssige Anteil des Brennstoffs verdampft wird, wobei das verbrannte Gemisch nicht genau ein Luft-Brennstoffverhältnis von 1 zu 5, sondern ein stoiehiometrisches Luft-Brennstoffverhältnis hat). Schließlich v/ird der gesamte Sauerstoff verbraucht ,und es ist die Verbrennung (Oxydat ions reaktion) beendet mit dem Ergebnis, daß in der Hauptsache Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und Metan erzeugt v/erden. Der Vorgang wird wie folgt erläutert :

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- Brennstoff (Benzin, d.h. Ko hlenwa s s er stοf f)

Reaktion (a)

Kracken Niederer aiiphatischer Kohlenv/asser stoff (ilethan usw.) ,

Wasserstoff

cn ο co OO O OO

Brennstoff (Kohlenwasserstoff)

Brennstoff (Kohlenwasserstoff)

.Reaktion (b)

Teiloxydation

Reaktion (c)

Vollständige Oxydation Reaktion (d)
\Teiloxydat ion

dauerst of fhait ig er Ko hlenwasserstoff nit Carbonylresten
(Aldehyd usw.), Wasserstoff,
Ko h 1 eniuo no: cvd

Reaktion (e)

Vollständige
Oxydation

Kohlendioxyd, Wasser

j Reaktion (f)

j Vollstundige
, Oxydation

Cn K) O

-¹⁹- 2A35205 t

Wenn bei dem vorbeschriebenen Vorgang für die Verbrennung des Brennstoffs genügend Sauerstoff (Luft) vorliegt, läuft der Vorgang mit allen Reaktionen (a)-(fV bis der Brennstoff vollständig unter Erzeugung von Kohlenstoffdioxyd und Wasser oxydiert ist, -- ·

Ist jedoch nicht genügend Sauerstoff vorhanden, wie bei de:i Sy st en nach der Erfindung, laufen die Reaktionen (a) , (b) und (d) ab, d.h. unvollständige Verbrennungen, während die Reaktionen (c) , (e) und (f) meistens nicht erfolgen, wodurch sich die Erzeugung großer Mengen an Wasserstoff, Kohlenraonoxyd und !!ethan ergibt (selbstverständlich bleibt ein Teil des Brennstoffs in seiner ursprünglichen Form). Es wird mit anderen Worten der Brennstoff reformiert. Figur 4 zeigt graphisch ein Beispiel von Versuchsergebnissen an Bestandteilen eines reformierten Brennstoffs und die Prozentsatze der jeweiligen Bestandteile. Die Versuche wurden unter Verwendung einer Haschine mit geschichteter Verbren- -"^:

nung der Bauart nach Figur lA durchgeführt. Das fette Luft-Brennstoffgemisch hatte ein Luft-Brennstoffverhältnis von etv/a 3. Eg ist klar, daß ein reformierter Brennstoff als solcher sich in einem besser brennbaren Zustand -als ein nicht reformierter-Brennstoff befindet. Es ist bekannt, daß z.B. Aldehyd sehr wirksam in der Verbesserung der Verbrennung sgeschwindigkeit ist. Auch weiß man, daß Kohlenmonoxyd, .Methan, Wasserstoff usw. die Verbrennungsgeschwindigkeit erhöhen, die Verbrennung selbst verbessern, insbesondere, wenn sie sich in der Nähe einer Zündkerze und einer Flam- ^:

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menbrennflache befinden, verbessern sie die Zündung, das Abbrennen und die Verbrennung. Wasserstoff fördert die Reduktion und Zersetzung von schädlichen Gtickstoffoxyden, die wahren'! der Verbrennung erzeugt v/erden. Darüber hinaus wird das Luft-Ercnnstoffgemisch durch die Verbrennungswärme erwärmt, die durch die Reformierungsreaktionen erzeugt wird, so daß der Teil des Brennstoffs, der sich im flüssigen Zustand befand, verdampft wird. Die Zeitabstände zwischen Funkenentladungen der Zündkerze 11 können so bestimmt werden, daß der Brennstoff in einem richtigen Ausmaß reformiert v/ird und das fette Gemisch die richtige Temperatur erhält.

Die Fettgemisehladung, in der ein Teil des Brennstoffs reformiert wurde und der Rest des' Brennstoffs verdampft worden ist, wie es erläutert wurde, verläßt das System gemäß Pfeil B in Figur 3 und wird in die Zylinder der zugeordneten I'aschine gesaugt. Da der Brennstoff nur geringfügig in Form von Flüssigkeitstropfen in dem reformierten fetten Gemisch zurückbleibt, kann das Gemisch den jeweiligen Zylindern gleichförmig zugeteilt und in der erwünschten Weise gezündet und verbrannt werden. Die Reformierung und Verdampfung des Brennstoffs kann auch im Starten in der ί la sch ine zuverlässig und wirkungsvoll durchgeführt werden.

Figuren 5 bis 6C verdeutlichen graphisch die Ergebnisse von Versuchen, welche durchgeführt wurden, um die Vorteile des erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungs-

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systems zu beweisen. Für die Versuche wurden Maschinen mit geschichteter Verbrennung genüiß Bauart nach Figur Ir verwendet.

Figur b zeigt die Ergebnisse von Versuchen an Maschinen mit und ohne Reformier ung ssyst em, wobei die erforderliche Zeit für das Drosseln (Choke) der Luft in Minuten beim Starten von Haschinen gegenüber der Umgebungstemperatur (⁰C) aufgetragen wurde. Aus der Figur 5 ersieht man, daß die mit dem erf indungsgemäßen Reformierungs sy stern ausgerüstete liaschine eine Drosselungszeit benötigt, die außerordentlich viel geringer als diejenige ist, wie sie bei der anderen Maschine notwendig war. Dies bedeutet, daß der Brennstoff in erwünschter Ueise durch das Brennstoffreformierungssy stern reformiert und verdampft wurde. Das Zeichen "x" in Figur 5 verdeutlicht die Temperatur (-2O⁰C), unterhalb der die Haschine ohne Brennstoffreformierungssystem nicht gestartet werden konnte. Die mit dem Brennstoffreformierungssystem ausgerüstete /laschine konnte hingegen selbst bei einer Temperatur unterhalb -3o°C gestartet werden. Aus diesen Tatsachen wird deutlicht, daß das erfindungsgemäße Brennstoffreformierungssystem in wirkungsvoller Weise den Brennstoff reformierte und verdampfte.

Figuren 6Λ bis 6c zeigen Ergebnisse von Versuchen, .die durchgeführt wurden, um den Effekt des erfindungsgemäßen Brennstof f reformierung ssyst ems nach dem Start von !•laschinen zu untersuchen. Die Figur 6A verdeutlicht die Er-

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gebnisse von Versuchen, die die Beziehung zwischen dem Drehmoment der Abtriebswelle und der Zündsteuerung bei Maschinen betroffen, die mit und ohne Brennstoffreformierungssystem nach der Erfindung ausgerüstet sind, während die Figuren 6B und 6C die Ergebnisse von Versuchen zeigen, um die Menge an Stickstoffoxyden (NO_v) und unverbranntem Kohlenwasserstoff (HC) der Maschinen bei den Versuchen nach Figur GA anzugeben. Aus den Versuchsergebnissen entnimmt man, daß Urennkraftmaschinen mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffreformierungssystein ein größeres Abtriebsdrehmoment und geringere Mengen an schädlichen Abgasbestandteilon im Vergleich zu einer gleichen Maschine ohne das erfindungsgenäße System erzeugen, vorausgesetzt, daß die mit dem System nach der Erfindung ausgerüstete Maschine in adäquater '.«'eise ausgelegt und eingestellt ist, daß sie den Reforraierungsbedingungen des Systems gerecht wird. Dies bedeutet, daß das Brennstoffreformierungssystem den Brennstoff reformiert und verdampft, so daß die Maschine in optimalem Sustand arbeitet.

Wann bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen mehrere Sündkerzen verwendet werden, wird der Bereich unvollständiger Verbrennung des fetten Brennstoffgemisches erweitert, so daß in noch verläßlicherer Weise die Reformierung und Verdampfung des Brennstoffs erreicht wird» Ein .für diesen Sweck ausgelegtes Ausführungsbeispiel ist in Figur 7 gezeigt, bei der ein Paar Zündkerzen 11 und II¹ in einem Kanal 4b untergebracht und in einem vorbestimmten

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Abstand voneinander angeordnet sind.

Der Sündschaltkreis 12 der vorbeschriebenen Ausführung sfοrmen und die Zündeinrichtung für Funkenentladung der Zündkerzen in den Verbrennungskammern einer zugehörigen Maschine können zur Vereinfachung der Konstruktion Einheitsaufbau haben. Der Einheitsaufbau wird zur Bildung eines Zündschaltkreises 12 gemäß Figur angewedet, in der eine Zündspule 12a zur Lieferung einer hohen Spannung zu einer Sündkerze 11 mit einer Zündspule 12a¹ für die Lieferung einer hohen Spannung zu Zündkerzen 11" der Verbrennungskammern der zugeordneten Maschine vereinigt ist. Eine Nockenwelle 12c betätigt ^i e unterbrecher 12b und 12b¹ für die jeweiligen Zündspulen 12a und 12a¹. Ein Verteiler 12d wird zusammen mit der Nockenwelle 12c synchron mit der Drehung der Maschine gedreht, um die hohe Spannung den jeweiligen Zündkerzen 11" der Verbrennungskammern der Maschine zuzuführen. Das Bezugszeichen 12e bezeichnet einen Schalter.

Die Flammenhalter 13 der beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können anstelle einer Ausbildung aus Drahtgittern eine· Ausbildung mit Wabenaufbau haben. Wabenflammenhalter verhindern noch zuverlässiger das Fortschreiten der Flammen im Vergleich zu Drahtgitterflammenhaltern. Figur 9ä zeigt eine Ausführungsform des Brennstoffreformierung ssystems 10," bei dem ein stromab gelegener Flammenhalter Habenstruktur hat. Der Wabenaufbau kann aus ver-

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schiedenston Materialartcn bestehen und unterschiedlichste Gestaltungen erfahren. So kann z.B. keramisches Material Wabenstruktur erhalten. In der Ausführungsform nach Figur 9B besteht d:u: Wabenaufbau aus flachen Metallblechen 13'a und gewellten Iletallblechen 13'b, die alternierend übereinandergelegt sind, so daß die Iletallbleche miteinander zusammenarbeiten und zwischen sich dreieckförmige Kanäle 13¹C einschließen. Die Abmessungen des Viabenaufbaus, z.B. die Dicke der Iletallbleche 13'a und 13'b, die Axialabmessungen des Aufbaues (Jlarraenhalter 13') und die Abmessungen der Kanäle 13¹C werden für die erwünschten Kennzeichen gewählt. Damit der I¹I aminen halt er 13 ' dem Durchstrom eines fetten Gemisches einen nicht zu großen Widerstand entgegensetzt und dennoch sicher unter Verhinderung des Flammenfortschreitens arbeitet, wird es bevorzugt, daß die'Metallbleche 13'a und 13'b eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm haben, während die Axialabmessung des Flammenhalters 13' größer als 10 mm ist und jeder dreieckige Kanal 13'c entlang einer seiner Dreiecksseiten etwa 1 mm lang ist. Die Gestalt jedes Kanals'13'c kann variieren und hängt von Herstellungsverfahren der Hersteller ab. In jedem Fall wird es bevorzugt, daß jeder Kanal eine Abmessung hat, die im wesentlichen gleich derjenigen eines dreieckförmigen Kanals mit einer üoitenlänge von 1,0 mm ist.

Wenn bei der Anwendung des Brennstoffreformierungssystems Io eine durch Funkenentladung der Zündkerze 11 erzeugte Flamme in das Innere der Maschinenzylinder oder zum

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Vergaser vordringt, ist die Maschine nicht einsatzfähig oder fängt sie Feuer. Im allgemeinen wird ein Flammenfort schreiten in Richtung stromaufwärts kaum auftreten, da die Geschwindigkeit der Flan-nenf ort schreitung geringer als diejenige des Stroms des Luft-Brennstoffgemisches ist. Für den Fall, daß ein der Maschine zugeordnetes Fettgemischansaugrjystcn eine solche Ausgestaltung hat, daß eine Flamme nicht ;:u den ."iaschinenzylindern vordringt, sondern auf ihrem Weg durch die wirkung einer Turbulenz oder dgl. ausgelöscht wird, ist für das System nach der Erfindung kein Flammenhalter not v/endig. Ist jedoch das Fettgemischansaugsystern nicht so ausgelegt, daß es ein Flammenvorrücken stromauf und stromab verhindern kann, ist die Anordnung von Flammenhaltern für wirksames Verhindern jeglicher vollständiger Flammenlöschung von äußerster Wichtigkeit. Es gibt zahlreiche Gründe, die in einem Flammenhalter eine unvollständige Flammenlüschung /jewirken. Die Gründe sind in der Hauptsache die, daß jeder der Kanäle im Halter so groß ist, daß eine I'laninc hindurchtreten kann und daß die Diffusion dor i/ärme vom Halter nicht ausreicht, um zu verhindern, daß der F lamm en ha It er rotglühend wird, so daß der Halter Reibest als Wärmequelle wirkt und die Stromabfort schreitung der Flamme über den Halter hinaus fördert.

Hat jedoch der Flammenhalter 13" Wabenaufbau, ,kann die Abmessung jedes Kanals 13'c so gewählt werden, daß optimaler Vi id er stand gegen den Durchstrom des Luft-Brennstoff gemisches erreicht wird. Außerdem kann der Wa-

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benaufbau jeden Kanal 13'c eine Länge (Axialabmessung) geben, die ausreicht, um sicher das Fortschreiten der Flammen durch den Kanal 13"c zu verhindern. Ein Wabenaufbau aus retall hat eine geeignete Wärmekapazität und verteilt die Tvünne wirkungsvoll zu Ansaugleitung und dgl. , so daß er nicht als Zündkorper wirkt. Auf diese Weise wird erreicht, daß stromab gerichtetes Fortschreiten von Flammen über den FlammenhaIter 13" hinaus wirkungsvoll und verläßlich vermieden wird, so daß die Maschine betriebsfähig bleibt.

Figuren 1ΟΛ und IOD zeigen eine zweite Äusführungsform der Erfindung. Unter der Voraussetzung, daß ein Kanal 4b für das fette Gemisch horizontal verläuft, verwendet diese Ausführungsform eine horizontale Trennwand 16, die im Kanal 4b liegt und diesen in einen oberen und einen unteren Kanal 4b-1 und 4b-2 unterteilt. Im oberen Kanal 4b-1 sind eine Zündkerze 11 und Flammenhalter 13 untergebracht. Bei dieser Anordnung wird ein in das System in Richtung des Pfeils i\ eintretendes fettes Luft-Brennstoff gemisch in zv/ei Ströme unterteilt, die durch den oberen bzw. unteren Kanal 4Jj-I und 4b-2 fließen, wie es durch die Pfeile C und D dargestellt ist, wobei diese beiden Ströme sich zu einen Gtrom vereinigen, der das System in Richtung des Pfeils .73 verläßt. Die Fettgeinxschladung wird in einen .Teil in flüssiger Phase und in einen Teil in Dampfphase unterteilt, der aus verdampftem Brennstoff und Luft bestellt. Γ lit Rücksicht auf den Unterschied in der Schwere befindet

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sich d ie flüssige Teilphase ^{und der} gemischte Teil

in der oberen bzw. unteren Zone des Kanals 4b, wie es in Verbindung mit der ersten Ausführungsfora erläutert wurde. Der in der Dampfphase befindliche Teil fließt somit in den oberen Kanal 4b-l, in den die Flammenhalter 13 und eine Zündkerze 11 untergebracht sind. Es kann somit die Zündkerze 11 verläßlich den in Dampfphase befindlichen Teil zünden und die Brennstoffreformierungsf ähigkeit des Systems vergrößern und in richtiger Weise die Temperatur eines durch den Pfeil B angedeuteten reformierten Gemisches steuern.

Figuren llA, llB und lic zeigen eine Abwandlung der zweiten Ausführungsfonn. Innerhalb des Kanals 4b"befinden sich stromauf und stromab zur Zündkerze 11 Platten 16' und 16'', die an ihren unteren und oberen Abschnitten Ausschnitte IG'a und lG"a besitzen. Im Kanal 4b befinden sich ferner horizontale Trennwände IG und 18 und vertikale Trennwäride 17 und 17', die den Kanal 4b in einen oberen Kanal 4b-l, einen unteren Kanal 4.b-2, einen rund um den unteren Kanal 4b-2 verlaufenden Ringraum 4b-3 und in eine SackÖffnung 4b-4 aufteilen, die über den Ringraum 4b-3 mit dem oberen Kanal 4b-l verbunden ist. Die Platte 16' schließt ein Auslaßende des oberen Kanals 4b-l und den Ringraum 4b-3, während die Platte 16" ein Einlaßende des Ringraums 4b-3 .schließt und eine stromauf gelegene Endwand des Sacklochs 4b-4 bildet. Die Trennwände 17, 17' und 18 können wenigstens einen Abschnitt haben, der Wärmeaustauschfähigk^it besitzt.

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Bei dieser Ausgestaltung wird eine Fettgeraischladung, die im oberen Kanal 4b-l durch die Zündkerze 11 gezündet worden ist, durch die Trennwände 17, 17* und 18 so geführt, daß sie gemäß den Pfeil Ώ um den unteren Kanal 4b-2 und zur,i Sackloch 4b-4 strömt, das sich durch den Ringraum 4b-3 erstreckt; anschließend vereinigt sich der Strom mit einer anderen Fettgemischladung (der v/esentliche Teil dieser Ladung ist Brennstoff), die durch den unteren Kanal 4b-2 geströmt ist, wobei die vereinigten Gemischladungen day Sy ξ ten gemäß Pfeil B verlassen. Wenn der gezündete und leicht vor brennbare Gemischt eil erhöhter Temperatur gemäß Pfeil E strömt, wird die Wärme des Gemisches zu dem anderen Gernischteil übertragen, der in der Hauptsache aus Brennstoff besteht und der durch den unteren Kanal 4b-2 strömt, wodurch ein Teil des Brennstoffs des anderen Gemischteils durch die übertragene Wärme verdampft wird. Die Wärme übertragenden Trennwände 17, 17' und 18 können vorteilhaft go ausgelegt v/erden, daß sie geeignete Wärmekapazität haben, um Temperaturschwankungen des reformierten fetten Genisches auf ein Minimum zu reduzieren.

Figur 12 zeigt eine weitere Abwandlung der zweiten Ausführungsform. Diese Abwandlung besitzt zusätzlich zu der zweiten Ausführungsform eine Flammenstabilisierungseinrichtung 19 und ein Durchflußsteuerventil 20. Die Trennwand 16 ist mit einem bogenförmig konvex nach oben abgekrümmten Abschnitt 16a versehen, der sich an einem Einlaßabschnitt des oberen Kanals 4b-l befindet und den Einlaß-

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abschnitt verengt. Das DurchfIuBsteuerventil 20 wird zweckmäßig hinsichtlich seiner Offenstellung in Abhängigkeit von der Tenperatur des reformierten fetten Luft-Brerinstoffgemisches gesteuert, und zwar so, daß dann, wenn die Temperatur des reformierten Gemisches höher als eine vorbestiimite Temperatur wird, die Öffnung des durch das Ventil 20 bestimmten verengten Einlaßabschnitts weiter verengt wird, so daß ein stärker beschränktes fettes Gemisch in den oberen Kanal 4b-1 fließt. Die Flammenstabilisierungseinrichtung 19 dieser Ausführungsform besitzt ein Metallteil mit Dreiecksquerschnitt, das sich unmittelbar stromab des DurchfIußsteuerventils 20 befindet. Der obere Kanal 4b-l und die Flammenstabilisierüngseinrichtung 19 sind so angeordnet, daß derjenige Abschnitt des Kanals, in dem sich die Stabilisierungseinrichtung befindet, eine allmählich anwachsende Querschnittsfläche bei Betrachtung stromabwärtsvo.i Uinlaßabschnitt des oberen Kanals 4b-l erhält, so daß die Geschwindigkeit des in und durch den oberen Kanal 4b-l strömenden fetten Gemisches allmählich abnimmt, um dadurch die in dom Kanal erzeugten Flammen zu stabilisieren.

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Bei der beschriebenen Ausführungsform ist es nicht nur möglich, die durch Zündung mit Hilfe der Zündkerze 11 erzeugte Flamme zu stabilisieren und es dem System dadurch zu ermöglichen, verläßlich eine Brennstoffreformierungsoperation durchzuführen, sondern auch unnötig, daß die Zündkerze 11 vielfach intermittierend Funkenentladungen

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erzeugt. Infolge des Einsatzes des Durchflußsteuerventils 20 ist es nöglich, Änderungen in der Temperatur eines reformierten Gemisches auf ein Minimum zu reduzieren.

Die Brennstoffref orraierungssystene 10 der vorbeschriebenen Ausführungsformen sind so ausgelegt, daß deren Zündkerzen 11 in geeigneten Intervallen während der gesamten Betriebswert, der Maschinen Funkenentladungen verursachen. r;s ist jedoch in manchen Fällen erwünscht/ die Funkenentladung zu stoppen, z.B. dann, wenn die zugehörige Maschine aufgewärmt ist oder wenn die Temperatur eines fetten Gemisches an einer Stelle stromab des Brennstoffreform ierungssystems eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat. Die in Figur 1 gezeigte Maschine mit geschichteter Verbrennung ist so gestaltet, daß die Leitung 5 des Fettgenischansaugsystems durch die Abgase erwärmt wird. Auch bei der herkömmlichen Brennkraftmaschine I¹ gemäß Figuren ' 2Λ und 2D werden gewöhnlich Anordnungen verwendet, bei denen die Ansaugleitungen 4 ^I: durch Abgase erwärmt werden, obwohl diese Anordnungen nicht gezeigt sind. Wenn bei solchen Anordnungen die ;laschinen 1 und 1' aufgewärmt worden sind, erreichen die Abgase eine ausreichend hohe Temperatur, so daß sie die Verdampfung der Brennstoffbestandteile des fetten Gemisches veranlassen können. Wenn zu einem solchen Zeitpunkt die Sündkerzen 11 des Brennstoffreform ierungssy st ems energiert werden und Funkenentladung verursachen, verbrennt ein Teil des fetten Gemisches unter Verbrauch von Brennstoff, wobei zusätzlich das reformierte

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fette Gaaisch auf eine unnötig hohe Temperatur erwärmt wird. Wenn die Brennstoffref ormierungsbedingungen auf ein Optimum eingestellt sind, kann die Brennstoffreformierungsbehandlung vorteilhaft zu einem Ergebnis führen, wie es in den Figuren 6Λ und 6C verdeutlicht ist. Es ist bekannt, daß das Erwärmen des fetten Gemisches auf eine schädlich hohe Temperatur zu einer Abnahme des Ansaugwirkungsgrads der Maschine mit einer Leistungsabnahme führt. Damit sicher vermieden wird, daß das fette Gemisch auf eine schädlich hohe Temperatur erwärmt wird, sollte die Entladung der Zündkerze 11 in Abhängigkeit von der Temperatur des fetten Gemisches an einer Gteile stromab der Sündkerze 11 gesteuert v/erden (d.h. die Temperatur des fetten Gemisches, mit der es in die naschine eingesaugt wird).

Figur 13 zeigt eine dritte Ausführungsforra der Erfindung und Figur 1Ί eine Abwandlung hiervon. Die Ausgestaltung der Ausführungsform nach Figur 13 ist so, daß die Entladung der Zündkerze 11 in Abhängigkeit vom Aufwärmzustand der zugehörigen Maschine gesteuert wird, während bei der Anordnung nach Figur 14 die Entladung in Abhängigkeit von der Temperatur eines fetten Gemisches gesteuert wird.

Gemäß Figur 13 wird die Tanperatur des Ilaschinenkühlwassers als Medium für die Ermittlung des Aufwärmzustands der liaschine verwendet. Für diesen Zweck ist ein Temperaturfühler 21,· z.B. ein Thermistor oder ein Thermo-

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element im rühlwasserkanal 9 der Maschine untergebracht. Der Temperaturfühler 21 gibt ein Signal an eine Zündsteuereinrichtung 22, die das Signal mit einem vorgegebenen Wert vergleicht, um den Einsatz des Zündschaltkreises 12 zu steuern.

In Figur 14 befindet sich ein Temperaturfühler 21', z.B. ein Thermistor oder ein Thermoelement in einem Fettgemischkancü. 4b stranab eines stromab gelegenen Flammenhalters 13. Der Tempei-aturfühler ist an eine Zündsteuereinrichtung 22' angeschlossen, die gleich der Zündsteuereinrichtung 22 in Figur 13 ist und die an einen Zündschaltkreis 12 angeschlossen ist, um dessen Einsatz zu steuern. Ein Beispiel für die Schaltungsanordnungen der Zündsteuereinrichtungen 22 und 22' ist in Figur 15 gezeigt. Diese Schaltung verwendet als Temperaturfühler 21 (21') einen Thermistor mit einer negativen Widerstands-Temperaturcharakteristik. Die Zündsteuereinrichtung 22 (22') besitzt einen Verstärker 23 für das Verstärken dnes Signals vom Thermistor 21 (21¹), einen Vergleicher 26 für das Vergleichen oines Signals vom Verstärker 23 mit einem vorgegebenen Wart, der durch das Verhältnis zwischen den Widerständen der Widerstände 24 und 25 bestimmt wird, einen ersten Transistor 27, der in Abhängigkeit von einem Signal vom Vergleicher 26 ein- oder ausgeschaltet wixd, einen zweiten Transistor 28, der abgeschaltet oder in den Sperrzustand geschaltet wird, wenn der Transistor 27 durchgeschaltet ist, und der durchgeschaltet wird, wenn der Transistor

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2 7 sich in Sperr zustand befindet, ferner einen Elektromegneten 29, der erregt und entregt wird, wenn der Transistor 28 durchgeschaltet bzw. gesperrt ist.

In dem Zündschaltkreis 12 befindet sich ein Schalter 30 in Reihe mit dem Schlüsselschalter 14 zwischen der Primärwicklung der 2Undspule 12a und der Stromquelle 15. Der Schalter 30 v/ird durch den Einsatz des Elektromagnets 29 der Zündsteuereinrichtung 22 (22') betätigt, so daß der Schalter 30 geschlossen wird, wenn der Elektromagnet 29 erregt v/ird.

Wenn bei der Anordnung nach Figur 13 die Maschine aufgewärmt worden ist und das Kühlwasser erhöhte Temperatur besitzt, wird der «ündschaltkrois 12 gestoppt, um die Funkenentladung der Zündkerze· 11 zu unterbrechen und damit unökonomischen Brennstoffverbrauch zu verhindern und zu verhindern, daß das fette Gemisch auf eine schädlich hohe Temperatur erwärmt v/ird. Bei der Anordnung nach Figur 14 kann das fette Gemisch in einem richtigen Temperaturbereich gehalten werden.

Die Figur 16 zeigt eine vierte ' Iisführungsform der Erfindung. Ein Brennstoffreformierungssystem 10 ist so ausgelegt, daß Sekundärluft in einer !!enge, die in Abhängigkeit vom Unterdruck innerhalb des Fettgemischkanals 4b bestimmt ist, an einer Stelle stromauf der Zündkerze 11 in den Kanal eingespeist wird, damit das Reformieren und Verdampfen

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des Brennstoffs mit Hilfe der Funkenentladung der Zündkerze in einer im wesentlichen konstanten Rate während aller Betriebsbedingungen der Iiaschine erreicht .wird. Aus diesera Grunde ν or v/endet diese Ausführungsform ein Sekundärluftansaugrohr 31 mit einem offenen Ende, das sich im Kanal 4b stromauf der Zündkerze 11, jedoch stromab eines stronaufgelegenen Flammenhalters 13 befindet. Das andere Ende des F.ohrs 31 ist zur Innenseite eines Luftfilters 2 geöffnet. Es wird insbesondere bevorzugt, daß das eine Ληαο des Rohrs 31 unmittelbar stromauf des Kerzenspalts der Zündkerze 11 öffnet.

Im allgemeinen wird die Verdampfung von Flüssigkeit mit abnehmendem. Druck erhöht (Unterdruck wird vergrößert) , und zv/ar untea: der Annahme, daß die Temperatur konstant ist. i'enn dementsprechend der Unterdruck innerhalb des "anals 4b klein ist, ist die Verdampfung des Brennstoffs schwach, so daß ein Gemischteil aus einem verdampften Brennstoffanteil des fetten Gemisches und aus Luft dos fetten Luft-Brennstoffgemisches auf einem Luft-ßrennnto ff verhältnis innerhalb eines Bereichs gehalten wird, der durch die Zündkerze 11 zündbar ist, so daß die nc;fori?.ierung und Verdampfung des Brennstoffs mit Hilfe unvollständiger Verbrennung erreicht wird. Erreicht jedoch der Unterdruck innerhalb des Kanals 4b Werte von mehr als -300 itunllg, wird der Brennstoff weitestgehend verdampft mit dem Ergebnis, daß ein Gemischteil aus dem so verdampften Teil des Brennstoffs des fetten Gemisches

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und Luft aus dem fetten Gemisch fetter wird als das zündbare Luft-3ronnstoffverhältnis und daher kaum durch die Zündkerze 11 gezündet werden kann.

Bei der Anordnung nach Figur 16 wird stromauf der Sündkerze 11 in Abhängigkeit von der Größe des Unterdrucks in dem Kanal Sekundärluft in den Kanal 4b eingesaugt. Ist der Unterdruck so gering und die Verdampfung des Brennstoffs so schwach, daß ein Gemischteil aus der Luft des fetten Gemisches und dem verdampften Teil des Brennstoffs des fetten Gemisches in einem zündbaren Bereich eines Luft-Bronnstoff Verhältnisses liegt, wird eine geringe Menge an Sekundärluft in den Kanal 4d gesaugt. Die in den Kanal einzusaugende Gekundärluftmenge vergrößert sich mit ansteigendem Unterdruck, so daß die Verdampfung des Brennstoffs erleichtert wird und dor Geraischteil angereichert wird, der aus eier Luft des fetten Geraisches und dem verdampften Anteil des Brennstoffs besteht. Somit wird ein Luft-Brennstoff gemisch, das aus dem verdampften Brennstoff, der Luft des fetten Gemisches und der somit eingesaugten Sekundärluft besteht, in einem zündbaren Bereich des Luft-Brenn-

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stoffVerhältnisses gehalten, und zwar unabhängig von der Größe des Unterdrucks innerhalb des Kanals 4b, wodurch gewährleistet wird, daß die Reformierung eines Teils des Brennstoffs des fetten Genisches und die Verdampfung des .verbleibenden Brennstoffs mit Hilfe unvollständiger Verbrennung des fetten Gemisches zuverlässig erreicht wird.

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Auf diese Weise wird somit das Haftenbleiben von flüssigem Brennstoff an den Wänden der Gemischkanäle und das Fließen von flüssigem Brennstoff entlang den Wänden der Gemischkanäle und entlang der Eylinderwände verläßlich verhindert, wobei den I'laschinenzyl indem ein fettes Gemisch in optimalem Zustand zugeführt und dadurch der Pia sch inenbet rieb unter optimalen Bedingungen gewährleistet wird.

Vorteilhaft wird die Sekundärluftzufuhr in Abhängigkeit vom Unterdruck innerhalb des Fettgemischkanals 4b und ferner zusätzlich in /Abhängigkeit von der Menge des zugeführten fetten Gemisches gesteuert. Aus diesem Grunde kann das Sekundärluftansaugrohr mit einer variablen Durchstrcmdüse (nicht gezeigt) versehen werden. Der Öffnungsquerschnitt der Düse kann in Abhängigkeit von der Öffnung des Drosselventils im Fettgemischkanal 4b gesteuert v/erden, so daß die Zufuhr an Sekundärluft proportional zur Menge an fettem Gemisch erfolgt.

Für den Fall, daß ein Sekundärluftansaugrohr gemäß Vorbeschreibung verwendet wird, kann das Rohr so angeordnet werden, daß es als geerdete Elektrode einer Zündkerze wirkt. Ein Bcjispiel einer solchen Einrichtung ist in Figur 17 gezeigt. Bei dieser Anordnung ist das System mit einer Zündkerze 11'" versehen, die lediglich eine zentrale Elektrode ll^llfa hat. Eine mit der zentralen Elektrode zusammenarbeitende geerdete Elektrode wird durch das Sekundärluftansaugrohr 31 gebildet.

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Generell sind die Elektroden von Sündkerzen hohen Temperaturen ausgesetzt und v/erden rotglühend. Bleiben die Elektroden der Zündkerzen rotglühend, und zwar selbst nach der Funkenentladung, wirken die glühenden Elektroden als Hitzepunkte, die die unvollständige Verbrennung eines fetten Gemisches fortsetzen, wodurch das fette Gerlisch auf eine Temperatur jenseits einer vorbestimmten erwünschten Temperatur erwärmt wird. Dies macht es unmöglich, in richtiger Weise die Temperatur des fetten Gemisches zu steuern, wodurch nachteiligerweise die richtige Verbrennung des fetten Gemisches in dem Zylinder beeinträchtigt wird. Bei den normalen Zündkerzen 11, wie sie bei den vorhergehenden /msführungsforraen verwendet wurden, empfängt die geerdete Elektrode 11b eine größere Vi arm em en ge als durch Wärmeableitung abgeleitet werden kann, mit dem Ergebnis, daß die Elektroden zum Glühen gebracht werden und Glühpunkte oder Hitzepunkte bilden.

Bai der Anordnung nach Figur 17 erfolgen die Funken ent ladung on zwischen der Zündkerze II"¹ und dem Sekundärluftansaugrohr 31, um die Reformierung und Verdampfung des im fetten Gemisch enthaltenen Brennstoffs durchzuführen. Da durch das Sekundärluftansaugrohr 31 Luft fließt, wird dieses in ausreichender Weise durch die Luft gekühlt, so daß das Rohr nicht bis zum Glühzustand erwärmt wird, selbst wenn es den Flammen ausgesetzt wird. Auf diese Weise bildet kein Teil einen Hitzepunkt, so daß niemals der Zustand auftritt, daß die Verbrennung eines fetten Gemisches

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nach der Funkenentladung durch die Zündkerze II"¹ fortgesetzt wird.

Figur 18 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, die durch einen Mischer gekennzeichnet ist/ der das ilischen eines fetten Luft-Brennstoff gemisches mit Sekundärluft gewährleistet, die durch ein Sekundärluftansaugrohr 31 angesaugt wird. Der rüscher begrenzt auch den Bereich für die unvollständige.Verbrennung des fetten Gemisches und sorgt für effektive Nutzung der Sekundärluft. Stromab des Sekundärluftansaugrohres 31 ist der Mischer vorgesehen, der die Gestalt einer Buchse besitzt, deren Durchmesser viel größer als derjenige des Rohrs 31 ist und die mit einer Vielzahl von Löchern 32a versehen ist/ die in der Umfangswand der Buchse vorgesehen sind. Das Sekundärluftansaugrohr 31 hat ein trompetenartig dievergierendes Ende (offenes Ende) , das sich nahe dem !lischer 32 oder in Berührung mit diesem befindet. Die bei dieser Ausführungsform verwendete Zündkerze H¹" ist von solcher Bauart/ die lediglich eine Elektrode ll"a besitzt, welche sich im wesentlichen axial in der J-litte des Mischers 32 befindet und deren Vorderende in wesentlichen in derselben Ebene wie die innere Umfangswand des Mischers liegt. Axial in der Mitte des Mischers 32 befindet sich diametral gegenüber der ersten Elektrode il"'a eine geerdete Elektrode ll'"b, .deren Vorderende im wesentlichen in derselben Ebene wie die innere Umfangswand des Mischers liegt.

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Die bei dieser Anordnung durch das Sekundärluftansaugrohr 31 angesaugte Sekundärluft strömt in den Mischer 32 und wird lait Rücksicht auf das trompetenartig divergierende offene Ende des Rohrs 31 und die Arbeitsweise des Mischers 32 im wesentlichen gleichförmig im Mischer verteilt. Durch die Löcher 32a des Mischers strömt ein fettes Luft-Brennstoffgemisch in den Mischer 32 und wird in diesem mit der Sekundärluft gemischt·. Es ist auf diese Weise möglich, innerhalb des Mischers mit Hilfe einer Funkenentladung zwischen der Elektrode II"¹ a der Zündkerze II"¹ und der geerdeten Elektrode ll"'b eine stabile Zündung und Verbrennung zu erreichen und die Reformierung und Verdampfung des Brennstoffs zu erleichtern. Innerhalb des ilischers 32 findet eine unvollständige Verbrennung des fetten Geraisches statt, bei der Wärme erzeugt wird_r durch ' die ein Teil des außerhalb des Mischers befindlichen fetten Gemisches erwännt und der Brennstoff verdampft wird. Da die Sekundärluft gemäß VorbeSchreibung lediglich in den Mischer 32 strömt,, wird sie in wirkungsvoller Weise für die unvollständige Verbrennung eingesetzt. Da ferner die vorderen Enden der Elektroden ll^nlaund ll^'b im wesentlichen in der Ebene der inneren Umfangswand des Mischers 32 liegen, bilden diese Enden keinen Hitzefleck, sondern arbeiten in richtiger -gewünschter Weise.

Abwandlungen der Ausführungsform des Sekundärluftansaugrohres 31 und des Mischers 32 der fünften Ausführungsform sind in den Figuren 19A bis 19D gezeigt. Bei der

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Abwandlung gemäß Figur 19Λ ist ein einfacher hülsenartiger Mischer 32 (ohne Löcher) stromab und in einem Abstand vom trompetenartigen offenen Ende des Sekundärluftansaugrohrs 31 angeordnet. Stronab des Mischers 32 befinden sich an diametral einander gegenüberliegenden Stellen die Elektroden ll"'bund ll"'a. Durch einen Spalt zwischen dem offenen Ende des Sekundärluftansaugrohrs 31 und dem Mischer strömt fettes Gemisch in den Mischer 32 und wird mit der darin befindlichen Sekundärluft vermischt.

Die Anordnung gemäß Figur 19B ist im wesentlichen gleich der Ausführungsform gemäß Figur 18 mit der Ausnahme, daß die Zündkerze 11"' unmittelbar stromab des Mischers 32 liegt. Die Sündkerze II"¹ hat eine Elektrode ll"'a, die sich im wesentlichen in derselben Ebene wie die "innere Umfangsv/and des Mischers 32 befindet.

Bei der Anordnung nach Figur 19C ist das offene Ende des Sekundär luft an saugrohrs 31 nicht dievergierend ausgestaltet. Stattdessen hat der bei dieser Abwandlung verwendete hülsenartige Mischer 32 am stromauf gelegenen Ende ein allmählich in Richtung auf das offene Ende des Rohrs 31 konvergierendes Ende, das das offene Ende des Rohrs umgibt, wobei die Hülse in der Umfangswand eine Vielzahl von Löchern besitzt. In einer axial mittleren Position des Mischers 32 befindet sich eine Zündkerze II"¹, wobei eine v/eitere geerdete Elektrode ll'"b^: stromab der Zündkerze II"¹ angeordnet ist.

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Bei der Ausführungsforn gemäß Figur 19D besitzt das Sekundärluftansaugrohr 31 ein trompetenartiges offenes Ende, das sich nahe eines stromauf gelegenen Flammenhalters 13 oder in Berührung mit diesem befindet, wobei sich strcmab ,des Flaimienhalters ein Mischer 32 befindet, so daß das stromauf gelegene Ende des Mischers sich nahe dem Flammenhalter befindet oder mit diesem in Berührung steht. Der Mischer ist ηit einer Vielzahl von öffnungen 32a versehen, die in einem, axial in der Mitte gelegenen Abschnitt der Umfangswand liegen und in Umfang sr ic htu ng des Mischers verteilt angeordnet sind. Eine Zündkerze II¹" und eine geerdete Elektrode 11"b liegen einander diametral gegenüber, wobei deren vordere Enden in den Löchern 32a des Mischers 32 angeordnet sind.

Einige Zvbwandlungen des Mischers 32 sind in den Figuren 2OA bis 2OE gezeigt. Der modifizierte Mischer 32 gemäß Figur 20A (α) und (b) ist verjüngt und kann in seiner Umfangswand mit Löchern versehen sein. Vorzugsweise wird der Mischer in der Weise eingebaut, daß das mit dem kleineren Durchmesser versehene Ende des Mischers sich gegenüber dem offenen Ende des Sekundärluftansaugrohrs befindet.

Der modifizierte Mischer 32 gemäß Figur 20B (a)

und (b) hat einen zylindrischen Abschnitt und einen sich .verjüngenden Abschnitt, der über einen Schulterabschnitt an den zylindrischen Abschnitt angeschlossen ist. In dem Schulterabschnitt sind mehrere Löcher vorgesehen, die in

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Umfangsrichtung des Mischers verteilt angeordnet sind. Der Mischer wird vorzugsweise so angeordnet, daß das äußere Ende des zylindrischen Abschnitts dem offenen Ende des Sekundärluftansaugrohrs gegenüberliegt.

Der modifizierte Mischer 32· gemäß Figuren 2OC (a) und (b) hat Quadratquerschnitt und ist unter Bildung von trapezartigen Seiten verjüngt. In den Seitenwänden des Mischers sind mehrere Löcher 32a vorgesehen. Auch in diesem Fall wird der Mischer vorzugsweise so installiert, daß das kleinere offene Ende des Mischers dem offenen Ende des Sekundärluftansaugrohrs gegenüberliegt.

Der modifizierte Mischer 32 gemäß Figuren 2OD (a) und (b) besteht aus einem offenendigen hohlen Körper mit Quadratquerschnitt und mehreren Öffnungen 32a in den Seitenwänden. Der Mischer 32 ist ηit Führungsplatten 32b versehen, die jeweils an eine der axialen Seiten einer der öffnungen 32a angeordnet sind und im Mischer allgemein in Richtung zu einem der Enden des Mischers geneigt vorstehen. Der Mischer kann so eingebaut werden, daß das eine Ende dem offenen Ende des Sekundärluftansaugrohrs gegenüberliegt, so daß das fette Luft-Brennstoffgemisch durch die Führungsplatten 32b in den Mischer 32 geleitet wird. "Der Mischer kann alternativ anstelle des Quadratquerschnitts I'reisqu er schnitt haben.

Der modifizierte Mischer 32 gemäß Figuren 20E (a)

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und (b) hat eine im wesentlichen zylindrische Hülse, die mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten öffnungen 32a versehen ist, welche sich in der umfangswand nahe einem Ende der Hülse befinden. Dieser Mischer kann in der Weise eingebaut v/erden_r daß das eine Ende dem offenen Ende des

Sekundärluftansaugrohrs gegenüberliegt. Der Mischer hat einen Kreuzkörper 32c, der im zylindrischen Inneren des Mischers stromab der öffnungen 32a untergebracht ist und das gleichförmige Ilischen eines fetten Luft-Brennstoffgemisches nit Sekundärluft unter Ausnutzung der durch diesen Kreuzkörper verursachten Turbulenz erleichtern soll.

Figuren 21Λ und 21B zeigen eine sechste Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist so ausgelegt, daß die Zufuhr von Sekundärluft in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers der zugeordneten Brennkraftmaschine gesteuert wird. In dem Sekundärluftansaugrohr 31 ist ein Steuerventil 33 "untergebracht. Im Kühlwasserkanal 9 in der Haschine befindet sich ein Thermoschalter 21". Bei der dargestellten Ausführungsform besitzt das Steuerventil 33 ein Elektromagnetventil, das zur Steuerung der Sekundärluftzufuhr zu einem Fettgemischkanal 4b geöffnet und geschlossen wird. Der Thermoschalter 21" kann aus einen Bimetallschalter oder einem Wachsschalter bestehen, der auf die Temperatur des Kühlwassers anspricht und ein- und ausgeschaltet wird. Der Thermoschalter 21" befindet sich in einaa Schaltkreis in Reihe mit einer Wicklung des Elektromagnetventils 33 und in Reihe mit einer

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Stromquelle 15, so daß das Erregen und Entregen des Elektromagnetventils 33 durch die Stromquelle 15 und damit die Zufuhr von Sekundärluft zun Fcttgemischkanal 4b durch das Einschalten und Ausschalten des Thermo se halters 21" gesteuert wird. Die Anordnung ist derart getroffen/ daß bei Erwärmung des Kühlwassers auf eine Temperatur jenseits einer vorbestimmten Temperatur das Sekundärluftansaugrohr 31 gesperrt wird/ um die Sekundärluftzufuhr zum Kanal 4b zu unterbrechen. Das Rohr 31 endet in einen offenen Ende, das sich stromauf eines stromauf gelegenen Flammenhalters 13 befindet. Ein Ilischer 32 ist von einem hohlen zylindrischen Körper gebildet, der mehrere Vorsprünge 32b¹ besitzt/ die sich neben dem stromauf gelegenen Ende dieses Körpers befinden und von der Körperinnenwand radial einwärts vorstehen.

Die ookundärluftzufuhr wird bei dieser Ausführungsform aus den. gleichen Gründen gesteuert/ wie sie an der Ausführungsform gemäß Figur 13 erläutert wurden. Für den -Fachmann ergibt sich, daß sowohl die Sekundärluftzufuhr als auch die Funkenentladung der "Zündkerze für verbesserte Ergebnisse beide gesteuert v/erden können. Der Aufwärmzustand in der Maschine kann von der Temperatur des Abgases der Maschine und nicht nur von der Kühlwassertemperatur erfühlt werden, auch ist das Erfühlen mit Hilfe beider Medien denkbar. Ferner muß die Sekundärluftzufuhr nicht notwendigerweise durch vollständige Einschaltung oder Ausschaltung gesteuert werden; vielmehr läßt sich auch eine

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Steuerung derart durchführen, daß die Menge der Sekundärluftzufuhr in Abhängigkeit vom Aufwärmzustand der Maschine vergrößert odor verkleinert wird.

Die Figur 22 zeigt eine Abwandlung der sechsten
Ausfuhrungsform, bei der die Sekundärluftzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur des fetten Gemisches gesteuert wird. Ein Tenperaturfühler 21* erfühlt die Temperatur des fetten Gemisches und sendet ein Signal zu einer Sekundärluftsteuer einrichtung 34, die die Stromzufuhr zu einem
DurchflußGteuorventil 33 überwacht, das von einem Elektromagnetventil gebildet wird. Die Sekundärluftzufuhrsteuereinrichtung 3 4 kann in Anordnung und Aufbau vollkommen
gleich der Steuereinrichtung 22 oder 22' gemäß Figur 15
sein. Das IJl ektronag net ventil 33 wird so gesteuert, daß
es das Sekundärluftansaugrohr 31 sperrt, wenn die Temperatur des vom Temperaturfühler 21' abgetasteten fetten
Gemisches oberhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt.

Figuren 23, 24 und 25 zeigen eine siebente Ausführungsform der Erfindung, die ebenfalls das Reformieren und Verdampfen von Brennstoff mit Hilfe der Funkenentladung einer Zündkerze und der Wirkung eines oxydierten Katalysators vornimmt. Damit die Brennstoffreformierung und Brennstoffverdampfung wirkungsvoll durchgeführt v/erden kann, wird in das fette Luft-Brennstoff geraisch V.'asser eingesprüht, um den Katalysator auf einer Temperatur innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten. Ein Katalysatorbett 35 ist im

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Fettganischkanal 4b stromab der Zündkerze 11"' und stromab eines Flar.vaenhalters 13 angeordnet. Das Katalysatorbett 35 bestellt vorzugw/eisc aus einen Katalysatorträger aus einem ]:era',iiüclion ITaterial in Form von Kügelchen oder einem Wabenaufbau und einem oxydierten Katalysator, der durch den Träger getragen wird, und aus einem Oxyd eines Edelmetalles wie Platin oder eines Grundmetalles wie Kupfer oder Chrom besteht. Alternativ kann das Katalysatorbett von einem einzigen Körper aus einen der oben genannten Metalle gebildet sein.

Ein Temperaturfühler 36 in Form eines Thermistors oder eines Thenaoelements erstreckt sich in das Katalysatorbett 35. Bei einem G emi se hansaug sy stein einer zugehörigen Maschine öffnet eine Wassersprühdüse 37 in einen Venturiabschnitt des Körpers 3b eines Vergasers 3 und steht mit Hilfe einer 1 lass er leitung 3υ mit einem Wassertank 39 in Verbindung, dor eine ΐ /as serin enge enthält. In der Wasserleitung 3o ist ein steuerventil 4o in Form eines Elektromagnetventils untergebracht, dessen Offenzustand und Schließzustand durch eine Wasserzufuhrsteuereinrichtung gesteuert wird, die ein Signal vom Temperaturfühler 36 mit einen vorbestimmten Wert vergleicht. Die Anordnung ist so getroffen, daß bei einem Ansteigen der durch.den Temperaturfühler 36 ermittelten Temperatur des Katalysatorbetts 35 über einen vorbestimmten Wert hinaus die Steuereinrichtung 41 das Elektromagnet ventil 40 öffnet. Die Steuereinrichtung kann einen Schaltungsaufbau haben, der gleich dem-

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jenigen der Steuereinrichtung 22 (22') gemäß Figur 15 ist. Zwischen dem öffnen und dein Schließen des Steuerventils kann eine mysteriöse Schleife liegen.

Bei der vorbeschiebenen Ausführungsform wird der Brennstoff reformiert und verdampft, und zwar durch den Einsatz des Katalysatorbettc 35 allein oder in Verbindung mit der Bronnstof frcfornierungswir-kung über eine Funkenentladung der Zündkerze 1Ϊ".^: Eine unvollständige Verbrennung eines fetten Luft-Erennstoffgemisches erfolgt, v/eil Teile der Luft und des Brennstoffs miteinander unter der katalytischcn Uirkung des oxydierten Katalysators reagieren.

Die katalytisch^ Reformierung des Brennstoffs erfordert, dass das Katalysatorbett 35 auf einer Temperatur innerhalb des optimalen Bereichs gehalten wird, der von der Art des Katalysators abhängt, jedoch normalerweise eine obere Grenze von etwa 500'C und eine untere Grenze von etwa 25O°C besitzt. Da die Funkenentladung der Zündkerze II¹" eine unvollständige Verbrennung des fetten Gemisches bewirkt, wird es schnell erwärmt, so daß auch das Katalysatorbett 35 leicht auf eine Temperatur über 25o°C erwärmt wird. Wird die Temperatur des Katalysatorbetts höher als sein vorbestimmter Teiaperaturwert, z.B. höher als 500°G, wird das Steuerventil 4o geöffnet, so daß Wasser eingespritzt und durch das fette Gemisch absorbiert wird. Das so absorbierte Kasser ereicht das Katalysatorbett 35 und kühlt es. Wenn die Temperatur des Katalysatorbetts 35 auf

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den unteren Grenzwert des optimalen Temperaturbereichs abgesenkt wird, v/ird das Ctoucrvent.il 40 geschlossen, ura die Wasserzufuhr zum Gemisch zu sperren. Der Vorgang wird v/iederholt, urt das Katalysatorbebt 35 innerhalb des optimalen Temperaturbereichs für opt:üuale katalytische Wirkung zu erhalten.

Der Wassertank 39 ];ann mit Wasser nachgefüllt werden, wenn der Vorrat an Uasser im Tank verbraucht worden ist. Das erneute Füllen ist jedoch mühselig und unmöglich, wenn die Jlaochinc bei einem Kraftfahrzeug verwendet v/ird. In einem solchen Fall würde im Abgas enthaltenes Wasser kondensiert und sum Tan]; 3 9 zurückgeführt werden. Ein Beispiel einen 3olc!icn Systems ist in Figur 25 gezeigt. Das System besitzt eine Kühlkammer 42, die einen Teil des i\byasroar:j O dor .Ia sch ine bildet. Die Kühlkammer 42 ist mit Wanner.".strahl!"ippen 43 versehen, um das Kühlen des Abgases zu erleichtern. Das in die Kühlkammer 4 2 eintretende Abgas wird in dieser gekühlt, so daß das im Abgas enthaltene Wasser kondensiert wird und in ein Ablaufrohr 44 gelangt , das an den Boden der Kühlkammer 42 angeschlossen ist und zu einem Tank 45 öffnet. Das Wasser fließt somit in den Tan]; 4 5 und wird mit Hilfe einer Pumpe 46 gemäß Figur 23 in den Wassertank 39 rückgeführt. Das System füllt somit automatisch den Tank 39 wieder mit Wasser auf und beseitigt die Notwendigkeit der Viasserzufuhr vom Tank von Außenseite des Fahrzeugs.

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Die Erfindung leifert somit ein Brennstoffreformierungssystan im Ansaugsystem einer Drcnnkraftmaschine, die mit Kohlciwasserstof f brennst of f betroibbar ist und eine Zündkerze oder nclircre Zündkerzen für int emittierendes Erzeugen von Funkenentladungen besitzt, um eine unvollständige Verbrennung eines fetten Luft-Brennstoffgemisches ".u bewirken, so daß ein Teil des Brennstoffs in /jwischenvcrbrcnnungsprodxikto reformiert wird und der Rest des Brennstoffs durch die durch die unvollständige Verbrennung erzeugte l.o.me verdampft wird, wobei das reformierte ''.icuiscii auf eine für die Verbrennung optimale Zusammensetzung gebracht wird, damit die Haschine optimal arbeiten kann.

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Claims (17)

Patentansprüche:

1. JiJronnsotf f reformierung ssy st em für eine Brennkraftmaschine, die nit einem Kohlenwasser stoff brennstoff betreibbar ist und einen J\anal für ein fettes Gemisch aus Luft und .Jrennstolf besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß i'n dein liana 1 (Ib) oine Zündkerze (11) angeordnet ist, die mit einer hohen Spannung zur Erzeugung einer Funkenentladung speisbar ist und an eine Sündeinrichtung (12) für die Lieferung der hohen spannung angeschlossen ist, v/o bei die Entladung der Zündkerze eine unvollständige Verbrennung eines Teils des fetten Gemisches unter Reformieren und Verdampfen des in dem fetten Gemisch enthaltenen Brennstoffs herbeiführt.

2. JJystern nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Flamir.onhaltcireinrichtung (13), die sich in den Xanal (4b) stromab der Zündkerze (11) zur Verhinderung des Flara-

nenfortschreitens befindet.

3. "Gystern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flarnmenhaltereinrichtung (13) von einem Wabenaufbau (13') gebildet ist.

4. System nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (4b) mehrere Zündkerzen (11, H¹,) untergebracht sind.

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5. Systeui nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dutch ein Sekundärluftansaugrohr (31) mit einem offenen Ende, das sich in dem Kanal stromauf der Zündkerze befindet und in diesen Kanal Sekundärluft einspeist.

6. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine in dem Kanal (4b) untergebrachte !einrichtung (32) für das Vermischen des fetten Gemisches mit der Sekundärluft.

7. System nach Anspruch G, dadurch gekennzeichnet, daß die i'iteileinrichtung einen Aufbau hat, der den Verbrennung sbereich des fetten Gemisches auf das Innere der Mischeinrichtung beschränkt.

8. System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (32) einen Aufbau hat, der Verhindert, daß Sekundärluft aus dan Sekundärluftansaugrohr (31) aus der Mischeinrichtung (32) hinausfließt.

9. System nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21, 22) für die Ermittlung des Aufwärmzustands der Maschine zum Stop der Funkenentladung der Zündkerze, wenn die Maschine aufgewärmt worden ist.

10. System nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21') für die Ermittlung der Temperatur des fetten Gemisches an einer Stelle stromab der

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Zündkerze (11), um die Entladung der Zündkerze zu stoppen, wenn die Tor.jjeratur über einen vorbestimmten Wert angestiegen χ at,

11. Sy ε tor. ι nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21") für die Erfühlung des Aufwärmzustands der -'asohine zur Verminderung der !!enge an Sekundärluft, din durch das Sekundärluftansaugrohr (31) zugeführt wird, wenn die faschine aufgewärmt worden ist.

12. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung für die Ermittlung der Temperatur des fetten Geni.'ichau an cine;r Stelle stromab der Zündkerze, um die ülongc an Sekundärluft zu vermindern, die durch das Sekundärluftansaugrohr zugeführt wird, wenn die Temperatur über η in«; η vorbestimmten Wert angestiegen ist.

13. System nach Anspruch 1 bis 12, gekennzeichnet durch r.ntalysatorbett (35) , das sich in dem Kanal (4b) stromab dor Zündkerze befindet, urn die Oirydation des Brannstoffs zu erleichtern.

14. System nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (36) für die Erfühlung der Temperatur des Katalysatorbetts und für die Lieferung von Wasser in das in dem Kanal (4b) befindliche fette Gemisch, wenn die Temperatur des Katalysatorbetts über einen vorbestimmten Temperaturwert angestiegen ist.

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15. Gyst an nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (41·.) durch eine Trennwand (Ιό) in einen oberen und einen unteren Kanal (4b-l_f 4b-2) unterteilt int und sich die Zündkerze (11) in dem oberen Kanal (4b-l) befindet.

Iu. Mystem nach Anspruch l-'J, gekennzeichnet durch eine Vent 11 einrichtung (20) zur Steuerung des Zustrovns an fet tan. '.? crunch in den oberen Kanal (4b-l) .

17. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ daß die Zündkerze (H'") eine einzige Elektrode 'U"'a) besitzt, an die die hohe Spannung angelegt wird, wobei das Sekundärluftansaugrohr (31) so angeordnet ist, daß es als geerdete Elektrode wirkt," die mit der Hochspinnungselektrode (11'"α) der Zündkerze zusammenarbeitet.

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