DE2456037A1

DE2456037A1 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines zum starten eines verbrennungsmotors geeigneten treibstoffs

Info

Publication number: DE2456037A1
Application number: DE19742456037
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Ishiguro; Masakatsu Kani; Kunihiko Masunaga; Hiroshi Shinohara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1974-07-10
Filing date: 1974-11-27
Publication date: 1976-01-29
Also published as: JPS518421A; GB1474540A

Description

Die Erfindung betrifft ein Vafahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines zum Starten eines Verbrennungsmotors geeigneten Treibstoffs nah dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspnchs 2.

Bei einem Verbrennungsmotor, der einen Treibstoff auf Kohlenwasserstoffbasis verwendet, ist es bekannt, die Startfähigkeit des Mob ors dadurch zu verbessern, daß ein Teil des Treibstoffes mit Sauerstoff behandelt wird, wodurch man ein Gemisch aus zerfallenen oder gespaltenen Oxydationsprodukten verschiedener Zusammensetzungen erhält, und daß die Zylinder des Motors mit diesem Gemisch gespeist werden. Als Mittel zum Reformieren eines

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Teils des Treibstoffs wird im allgemeinen eine Treibstoff -Reformierungs -Vorrichtung (die im weiteren einfach als Reformer bezeichnet wird) verwendet, die einen Katalysator verwendet. Wenn solch ein Reformer an einem Fahrzeug befestigt ist, muß zur besseren Startfähigkeit des Motors die Temperatur der Katalysatorschicht im Reformer kurzzeitig derart erhöht werden, daß die Oxydationsreaktion des Treibstoffs beschleunigt werden kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Startfähigkeit eines Verbrennungsmotors verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung verbessert also die Startfähigkeit eines Verbrennungsmotors, dadurch, daß ein Teil des Treibstoffs den Zylindern des Motors zugeführt wird, nachdem er in ein Gemisch aus Oxydations-Zerfallsprodukten reformiert worden ist. Die Bewegung beim Anlassen* die den Motor startet, wird dazu verwendet, eine Luftpumpe anzutreiben, wobei der Treibstoff mit der von der Luftpumpe zugeführten Luft gemischt wird, wodurch der Treibstoff in einen fein zrerstäubten Nebel umgewandelt und sodann beschleunigt in ein Gemisch aus Oxydations-Zerfallsprodukten reformiert wird. Der Reformer, den das Luft-Treibstoff-Gemisch durchläuft, besitzt eine Eatalysatorschicht, die innerhalb kurzer Zeit eine hohe Temperatur erreicht.

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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, in dem gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet sind, näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Reformer, in vergrößerter Darstellung, der vorliegenden Erfindung und

Fig. j5 einen Schnitt durch den Treibstoff-Zerstäuber, in vergrößertem Maßstab, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie aus der Zeichnung, und insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, besitzt der \&?brennungsmotor 1 einen Starter oder Anlasser 2. Eine Luftpumpe 3, die nahe dem Motor 1 angeordnet ist, ist mit einem Gebläseriemen 4 des Motors 1 derart verbunden, daß die Pumpe J5 angetrieben wird, wenn der Motor 1 läuft. Eine Reformierungs-Vorrichtung bzw. ein Reformer 5 weist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, eine in ihm sich erstreckende Heizvorrichtung 6 auf und ist an seinem einen Ende mit einem Gemischeinlaß 7 und an seinem anderen Ende mit einem Auslaß 8 für den reformierten (durch Reformieren behandelten) Treibstoff versehen. Der Reformer 5 ist zumindest zum Teil mit einem Katalysator C aufgefüllt,

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der vorzugsweise aus Ni, Pe, Co, Cr, Pt, Pd oder einem oder mehrerer ihrer Oxide besteht, welche beispielsweise auf Aluminium, Silicium, Magnesium oder Ziegel aufgebracht sind, wobei ein Aluminium-Platin-Katalysator besonders bevorzugt ist.

Eine Reformer-Baueinheit 5A ist in einem Gehäuse 5B untergebracht. Zwischen der Einheit 5A und dem Gehäuse 5B verläuft ein Strb'mungsweg für das Abgas des Verbrennungsmotors 1. Ein Wärmeaustauscher 9, der das Abgas verwendet, umgibt die Einheit 5A. Eine Abgas-Zuführleitung 10 und eine Abgas-RücKlßitung 11 stehen mit dem Wärmeaustauscher 9 in Verbindung und sind miteinander über eine Nebenschluß- bzw. Beipaß-Leitung 12 miteinander verbunden. Die Leitungen 10j 11 und 12 sind jeweils mit einem Ventil V·^, V^ bzw. V^ versehen. Der Gemisch-Einlaß 7 des Reformers 5 ist über eine Leitung 13 mit äev Luftpumpe 3 verbunden. Kurz vor dem Gemisch-Einlaß 7 des Reformers 5 führt in die Leitung 13 eine Leitung I5, die mit einem Benzintank 14 verbunden ist. Etwa in der Mitte der Leitung I5 ist eine Treibstoffpumpe 16 angeordnet. .Eine Nebenschluß- bzw. Beipaß-Leitung I7 ist mit der Leitung I5 parallel zur Treibstoffpumpe 16 verbunden und es ist ein Sicherheitsventil 18 in der Mitte der Beipaß-Leitung I7 vorgesehen. Der Innendruck des Beformers 5 wird so mittels des Sicherheitsventils 18 wahrgenommen bzw. gemessen, welches ein Abfallen und Pulsieren der Strömungsgeschwindigkeit des zigeführten Treibstoffs verhindert.

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In Fig. J ist die Verbindung zwischen der Leitung IJ und der Leitung 15 dargestellt. Eine Düse I9 ist an dem Ende der Leitung 15 vorgesehen, die sich zur Leitung 13 hin öffnet, und es bewirkt der negative Druck der Luftströmung in der Leitung IJ, daß der durch die Leitung I5 strömende Treibstoff in einen feinen Nebel überführt wird, der in die Leitung IJ ausgespäht wird. Desweiteren ist eine Leitung 20, die mit dem Auslaß 8 für den reformierten Treibstoff des Reformers 5 verbunden ist, mit einem Vergaser 21 des Motors 1 verbunden. Der Anlasser 2, die Heizvorrichtung 6 und die Pumpe 16 werden alle über einen mit einem Schlüssel betätigbaren Zündschalter 22 mit einer Energiequelle E verbunden.

Wenn der Zündschalter 22 geschlossen wird, fängt der Anlasser 2. an sich zu bewegen, wodurch der Motor 1 gestartet wird. Das Drehen der Motorwelle IA bewirkt, daß die Luftpumpe J zur selben Zeit anfängt, sich mittels des Gebläseriemens 4 zu drehen. Wenn sich die Luftpumpe J dreht, kommt über einen Filter 25 atmosphärische Luft a^ in die Leitung IJ und wird über ein Steuerventil 2J zum Gemisch-Einlaß 7 des Reformers 5 gefördert. Überschüssige Luft strömt durch ein in der Leitung IJ vorgesehenes Sicherheitsventil 26 in die Atmosphäre aus. Währenddessen saugt die mittels des Zündschlüssels gestartete Pumpe 16 Treibstoff aus dem Tank 14 an und fördert ihn in die Leitung I5. Der ein Steuerventil 24 durchströmende Treibstoff wird von der Düse I9 in dia Leitung IJ ausgesprüht, wobei mit dem die Leitung IJ durchströmenden Luftstrom ein fei-

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ner Nebel gebildet wird. Dieser Nebel bzw. dieses zerstäubte Gemisch strömt dann über den Gemisch-Einlaß 7 in den Reformer 5. Überschüssiger Treibstoff kehrt über das Sicherheitsventil 18 in den Tank 14 zurück. Das dem Reformer 5 zugeführte Gemisch erfährt an der Heizvorrichtung 6 eine Eingangs- bzw. Voroxydation. Wenn das Gemisch die Katalysatorschicht C in der Reformer-Baueinheit 5A erreicht hat, wird es der vollständigen Oxydations-Reaktion unterzogen, wodurch ein Teil des zugeführten Treibstoffs in eine Mischung aus Oxydations-Zerfallsprodukten reformiert wird. Der reformia?- te Treibstoff verläßt den Reformer 5 durch den Auslaß 8 und erreicht über die Leitung 20 den Vergaser 21, in welchem es mit Sekundärluft a₂ vermischt wird, die von außerhalb angesaugt wird. Dieses Gemisch oder Mischung wird fann den Zylindern des Motors 1 zugeführt.

Erfindungsgemäß wird also die Anlaßbewegung, die den Verbrennungsmotor startet, zum Antreiben der Luftpumpe 5 zum Zuführen der Luft verwendet, welche Luft dazu verwendet wird, den Treibstoff in einen feinen Nebel überzuführen, worauf der so zerstäubte Treibstoff dem Reformer 5 zugeführt wird,- wodurch der Reformer 5 innerhalb kurzer Zeit aktiviert und wodurch die Startfähigkeit des Motors verbessert wird.

Das vom Reformer 5 gelieferte Treibstoffgemisch kann auch zum ständigen Betrieb eines Fahrzeugs verwendet werden. Die Luftzufuhr zum Reformer 5 kann mittels der Luftpumpe J5 vorgesehen sein, die während des normalen Laufs des Motors angetrieben wird.

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Wenn eine Flügel- oder'Drehkolbenpumpe als Luftpumpe verwendet wird, deren Fördervolumen beispielsweise 300 cnr/Arbeitstakt bzw. Umdrehung sein kann, und dabei die Pumpe zu ihrem Antrieb mit der Motorwelle mittels eines Keilriemens verbunden ist, so wird das Anlassen mittels des Starters allein eine Luftaifuhr von etwa 60 bis-90 l/min ergeben, da das Anlassen des Motors, gewöhnlich bei 200 bis J50.0 Upm erfolgt.

Es kann deshalb der Reformer leicht in einen aktiven Zustand gebracht werden.

Wenn auch eine spezielle Ausführungsform der Erfindung im einzelnen beschrieben wurde, versteht es sich, daß zahlreiche Abwandlungen gegenüber dem dargestellten Ausführungsbeispiel möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche:

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Claims

PATENTANWALT Dr. jur. UWE DREISS "STUTTGART!

Diplom-Ingenieur, M. Sc. CchickstraOe 2

Telefon (0711)245734 Telegrammadresse UDEPAT

Anmelder: Toyota JidOSha Kogyo Mein Zeichens Tt - 584

Kabushiki Kaisha

- 1, Toyota-oho, Toyota-shi

Aichi-ken / JAPAN AmH. am. z..

Priorität: 10. Juli 1974
Sho 49-79^87
Japan

Patent ansprüehe

Verfahren zum Erzeugen eines zum Starten eines Verbrennungsmotors geeigneten Treibstoffs, bei dem den Zylindern des Motors zumindest ein Teil eines Treibstoffs zugeführt wird, der durch Oxydation in ein Gemisch aus Oxydations-Zerfallsprodukten reformiert wird,

dadurch gekennzeichne t, daß durch die den Motor (1) startende Anlasserbewegung eine Luftpumpe (j5) angetrieben wird, daß der Treibstoff dadurch fein zerstäubt wird, indem er in den Strömungspfad der extern durch das Antreiben der Luftpumpe zugeführten Luft gespritzt wird, daß der so zerstäubte Treibstoff einem Treibstoff-Reformer (5) zugeführt wird, in welchem der Treibstoff durch teilweise Oxydation in ein Gemisch aus Qxydations-Zerfallsprodukten reformiert wird, und daß dieses Gemisch aus den Oxydations-Zerfallsprodukten des Treibstoffs zusammen mit Luft in einen Vergaser (21) eingeführt wird, was dann den Zylindern des Motors (I) zugeführt wird.

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2. Vorrichtung zur Durchführung des Vefahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Treibstoff-Reformer (5) vorgesehen ist, der eine Heizvorrichtung (6)'und einen Katalysator (C) aufweist und der in eine zum Vergaser (21) des Motors (1) führende Treibstoffeinspeisung eingefügt ist," daß stromaufwärts der Treibstoffeinspeisung des Treibstoff-Reformers (5) eine Luftpumpe (3) angeordnet ist, die von einer Motorwelle (IA) angetrieben ist, welche mit der Luftpumpe (3) fest verbunden ist, daß die Treibstoffeinspeisung (15) einerseits mit einem Treibstofftank (14) verbunden ist und andererseits in die Luftzuführung (13) der Luftpumpe mündet und

daß eine den Treibstoff ausspritzende Düse (19) in der Treibstoffeinspeisung (15) vorgesehen ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoff-Reformer (5) eine Reformer-Baueinheit (5A) aufweist, die in einem Gehäuse (5B) angeordnet 'ist, und daß zwischen der Baueinheit (5A) und dem Gehäuse (5B) ein Strömungspfad für das'Abgas des Motors (1) vorgesehen ist, wodurch ein das Abgas verwertender und die Baueinheit umgebender Wärmeaustauscher (9) gebildet ist.

K. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß zum Wahrnehmen des Druckes im Treibstoff-Reformer (5) ein Sicherheitsventil (18) vorgesehen ist, das einen Abfall und/oder ein Pulsieren des dem Reformer (5) zugeführten Treibstoffs verhindert.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Luftpumpe mit dem Treibstoff-Reformer (5) veiündende Leitung (1;5) mit einer vom Treibstoff-Tank (14) führenden Treibst off-Leitung verbunden ist, dass die in der Treibstoff-Leitung (15) angeordnete Düse (19) den Treibstoff zerstäubt und daß der zerstäubte, in die Luftzuführung gespritzte Treibstoff in den Treibstoff-Reformer eingeführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlasser (2) des Motors (1), die Heizvorrichtung (6) im Treibstoff-Reformer (5) und die Treibstoff-Pumpe (16) mit demselben Mittel einschaltbar sind.

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