DE2532259A1 - Kraftstoffreformiervorrichtung fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents
Kraftstoffreformiervorrichtung fuer einen verbrennungsmotorInfo
- Publication number
- DE2532259A1 DE2532259A1 DE19752532259 DE2532259A DE2532259A1 DE 2532259 A1 DE2532259 A1 DE 2532259A1 DE 19752532259 DE19752532259 DE 19752532259 DE 2532259 A DE2532259 A DE 2532259A DE 2532259 A1 DE2532259 A1 DE 2532259A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fuel
- reactor
- hydrocarbon fuel
- combustion chamber
- reformed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
- F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
- C01B3/388—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts the heat being generated by superheated steam
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S123/00—Internal-combustion engines
- Y10S123/12—Hydrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffreformiervorrichtung,
die besonders für einen Verbrennungsmotor geeignet ist. Diese Vorrichtung umfaßt eine Brennkammer
und einen Reaktor zur Umwandlung des Kohlenwasserstoffkraftstoffes
in reformierten Kraftstoff bzw. reformiertes Gas, der bzw. das im Motor leicht verbrannt
werden kann, so daß sowohl die Zündbarkeit und Brennbarkeit des Kraftstoffs als auch der Kraftstoffverbrauch be-
Β ü M ü B 7 / ü 7 5 3
V -2-
trächtlich verbessert werden können und die Emission von giftigen Abgasbestandteilen kleinstmöglich gemacht werden
Herabsetzung der Emission giftiger Abgasbestandteile ist es sowohl bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren
als auch bei Verbrennungsmotoren mit Schichtladung notwendig, den Kraftstoff zu zerstäuben und gleichmäßig
auf die und in den Zylindern des Motors zu verteilen. Zu diesem Zweck sind verschiedene Kraftstoffzufuhrsysteme
entwickelt und untersucht worden, bei denen der Kraftstoff durch warmes Kühlwasser oder warme Abgase erwärmt und verdampft
wird; diese Systeme haben jedoch gemeinsam den Nachteil, daß keine wirksame und befriedigende Verdampfung
des Kraftstoffs unter allen Betrxebsbedxngungen des Motors erreicht werden kann.
Hochoktanige Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren enthalten aromatische Kohlenwasserstoffe und Bleiverbindungen,
so daß giftige Abgase erzeugt und abgegeben werden, die zu ernsten Luftverschmutzungsproblemen führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten und andere Schwierigkeiten zu überwinden.
509887/0753
Eine erfindungsgernäße Kraftstoffreformiervorrichtung
ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einem ersten Merkmal umfaßt eine erfindungsgemäße Kraftstoffreformiervorrichtung eine Brennkammer,
in der ein Teil des dem Motor zuzuführenden Kohlenwasserstoffkraftstoffes mit einem geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis
verbrannt wird, und einen Reaktor, der mit einem geeigneten Katalysator gefüllt ist, der mit Hilfe
der Wärme der Verbrennungsgase aus der Brennkammer die katalytische Reformierung des Kohlenwasserstoffkraftstoffes
durchführen kann, während fast kein Sauerstoff im Reaktor vorhanden ist, so daß dadurch reformierter Kraftstoff
bzw. reformiertes Gas mit hohem Wasserstoffgehalt erzeugt werden kann, der bzw. das ferner mit unverarbeitetem
Kohlenwasserstoffkraftstoff gemischt werden kann und in
den Motor eingespeist wird. Dies dient der Erreichung eines ersten Zieles der Erfindung, das darin besteht, dafür zu
sorgen, daß der Motor mit einem verhältnismäßig mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch arbeitet und daß die Emission
giftiger Abgasbestandteile möglichst gering ist.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß sowohl die aus der Brennkammer austretenden
Verbrennungsgase als auch der Kohlenwasserstoffkraftstoff im Reaktor reformiert werden. Dies dient der
S09887/07Ö3
Erreichung eines zusätzlichen Zieles der Erfindung, das darin besteht, die Erzeugung von Kohlenstoff beim katalytischen
Reformierungsvorgang im Reaktor so weit wie möglich zu unterdrücken.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß zusammen mit dem Kohlenwasserstoffkraftstoff
über ein unabhängiges Wasserzufuhrsystem zugeführtes Wasser in den Reaktor eingeleitet wird, wo
deren Umwandlung zu reformiertem Kraftstoff bzw. Gas erfigt. Dies dient außer der Erreichung des ersten Zieles
der Erreichung eines dritten Zieles der Erfindung, das darin besteht, zwangsläufig die Erzeugung von Kohlenstoff
beim katalytischen Reformierungsvorgang im Reaktor zu unterdrücken.
Bei bestehenden chemischen Anlagen werden Verfahren der teilweisen Oxidation, der Dampfreformierung und
der thermischen Spaltung in Verbindung mit Katalysatoren angewendet, um die Kohlenwasserstoffe zu reformiertem
Kraftstoff bzw. Gas umzuwandeln. Die Kraftstoffreformiervorrichtungen
dieser Anlagen sind stationär und werden unter gleichbleibenden Bedingungen betrieben, so daß die
Steuerung der Menge des zugeführten Kohlenwasserstoffkraftstoffes und die Steuerung der Reaktionstemperatur auf einfache
Weise erfolgen können. Ferner kann leicht für die
609887/0753
Wärmequelle gesorgt werden, und die Reaktionsbedingungen können auf einfache Weise eingestellt werden. Schließlich
ist der benötigte Bauraum der Vorrichtung nicht von entscheidender Bedeutung. Bei einer Kraftstoffreformiervorrichtung
für Verbrennungsmotoren ändern sich jedoch die Betriebsbedingungen von Zeit zu Zeit, und auch die Reaktionsbedingungen ändern sich. Ferner ist es äußerst schwierig,
ausreichende Wärme zur Verfügung zu stellen, wenn der Motor angelassen wird. Erfindungsgemäß wird nun ein Teil
des Kohlenwasserstoffkraftstoffes verbrannt, so daß dann,
wenn der Motor angelassen wird, die Kraftstoffreformiervorrichtung
sofort auf eine Temperatur gebracht werden kann, die hoch genug ist, um die katalytisch^ Reformierung kontinuierlich
durchzuführen. Ferner ist die erfindungsgemäße
Kraftstoffreformiervorrichtung klein in ihren Abmessungen
und leicht, und auch die Reaktionstemperatur kann auf
einfache Weise gesteuert werden.
Erfindungsgemäß wird ein Teil des Kohlenwasserstoff kraftstoff es mit Luft gemischt, wodurch ein brennbares
Gemisch mit einem für eine Verbrennung geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzeugt wird, so daß das brennbare
Gemisch gezündet und in einer Brennkammer verbrannt werden kann, ohne daß irgendwelcher Ruß oder Kohlenstoff erzeugt
wird. Ruß oder Kohlenstoff würden den Katalysator in einem Reaktor vergiften, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
509887/0753
des brennbaren Gemische in Abhängigkeit von der Konstruktion der Brennkammer, der Verdampfung des Kohlenwasserstoffkraftstoffes
usw. gewählt werden muß. Die Wärme der Verbrennungsgase wird zur Heizung des Reaktors benutzt, so
daß der darin befindliche Katalysator auf einer geeigneten Temperatur gehalten werden kann. Ferner kann vorgesehen
sein, daß die Abgase in den Reaktor eingeleitet werden, so daß der Kohlenwasserstoffkraftstoff im Reaktor zu
reformiertem Kraftstoff bzw. Gas umgewandelt werden kann,
ohne daß zu viel Sauerstoff oder Luft vorhanden ist. Alternativ können die Abgase aus der Brennkammer in das Luftansaugsystem
oder die Abgassammelleitung des Motors geleitet werden. Die Menge des brennbaren Gemischs, das in die Brennkammer
eingespeist wird, wird so gewählt, daß Wärme in einer Menge freigesetzt wird, die ausreicht, um den Reaktor
auf eine gewünschte Reaktionstempertür zu erwärmen.
Der in den Reaktor eingeleitete Kohlenwasserstoffkraftstoff
wird in Kontakt mit dem Katalysator gebracht, der sich im Reaktor befindet, damit er mit Hilfe der Wärme
der Verbrennungsgase zu wasserstoffreichem, reformiertem Kraftstoff bzw. Gas umgewandelt wird. Alternativ kann ein
Gemisch aus dem Kohlenwasserstoffkraftstoff und den Verbrennungsgasen
aus der Brennkammer in den Reaktor geleitet und dort zu reformiertem Kraftstoff bzw. Gas umgewandelt
werden. Im letzteren Fall sollte dafür gesorgt werden, daß
509887/0753
der Kohlenwasserstoffkraftstoff den Verbrennungsflammen
nicht direkt ausgesetzt wird. Dies heißt mit anderen Worten, daß der zu reformierende Kohlenwasserstoffkraftstoff nicht
zusammen mit dem brennbaren Gemisch in die Brennkammer eingespeist werden darf- Andernfalls würde Ruß erzeugt
werden, der sich auf dem Katalysator im Reaktor ablagern würde, wodurch die Lebensdauer des Katalysators nachteilig
beeinflußt würde. Kurze' Lebensdauer des Katalysators führt jedoch zu sehr schwierigen Problemen, und zwar insbesondere
bei einer Kraftstoffreformiervorrichtung, die in ein Fahrzeug eingebaut ist und dazu dient, die Emission
giftiger Abgasbestandteile aus dem Motor zu vermindern. Wenn ein fettes Gemisch aus Kohlenwasserstoffkraftstoff
und Luft in eine Brennkammer eingespeist wird, damit lediglich ein Bruchteil des Gemischs verbrannt wird, werden
in der Brennkammer Schichten aus Verbrennungsgasen und fettem Gemisch erzeugt. Dies hat zur Folge, daß in einer
Schicht zu wenig Sauerstoff vorhanden ist, während in einer anderen Schicht zu viel Sauerstoff vorliegt, so daß
viel Ruß und Kohlenstoff erzeugt wird. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der Kohlenwasserstoffkraftstoff
mit den Abgasen aus der Brennkammer hinter der Brennkammer gemischt, so daß verhindert werden kann,
daß der Kohlenwasserstoffkraftstoff direkt den Verbrennungsflammen ausgesetzt ist, wobei dafür gesorgt werden kann,
509887/0753
daß der Kohlenwasserstoffkraftstoff gleichmäßig mit den Verbrennungsgasen gemischt wird, bevor dieses Gemisch
in den Reaktor eingeleitet wird.
In der erfindungsgemäßen Kraftstoffreformiervorrichtung
bewirkt der im Reaktor durchgeführte Kraftstoffreformiervorgang
eine im wesentlichen endotherme Reaktion, wobei wenig Luft bzw. wenig Sauerstoff in den
Reaktor eingeleitet wird, so daß ein thermisches Durchgehen verhindert werden kann. Daher ist es wesentlich, daß
das brennbare Gemisch mit einem geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis
in der Brennkammer gezündet und verbrannt wird und daß der Kohlenwasserstoffkraftstoff in den Reaktor
so gespeist wird, daß wenig Sauerstoff oder wenig Luft in den Reaktor eingeleitet wird. Vorzugsweise wird die
Temperatur der endothermen Reaktion in einem Bereich zwischen 500 und 800 QC gehalten. Um die Reaktion im Reaktor zu
stabilisieren, die Reaktionsbedngungen zu lockern und den
Umwandlungswirkungsgrad zu verbessern, wird vorzugsweise ein Katalysator wie beispielsweise Nickel, Kobalt, Chrom,
Platin, Rhodium oder ein Gemisch aus diesen Materialien benutzt. Unabhängig von der Art des Katalysators ist es
wesentlich, daß der Katalysator den Kohlenwasserstoffkraftstoff zu wasserstoffreichem, reformiertem Kraftstoff
bzw. Gas umwandeln kann. Wie bereits beschrieben wurde,
5O9887/0.7S3
kann mit der Erfindung reformierter Kraftstoff bzw. reformiertes Gas erzeugt werden, das reich an Wasserstoff
ist. Die Verbrennung von Wasserstoff erfolgt ungefähr achtmal so schnell wie die herkömmlichen Benzins, so
daß der Verbrennungwirkungsgrad im Verbrennungsmotor stark verbessert werden kann. Ferner kann ein mageres,
brennbares Gemisch, das bisher in einem Verbrennungsmotor mit einem Vergaser nicht gezündet und verbrannt werden
konnte, zuverlässig gezündet und verbrannt werden, so daß die Emission giftiger Abgasbestandteile extrem
vermindert und der Kraftstoffverbrauch beträchtlich verbessert werden kann. Im Vergleich zu Kraftstoff, der
mittels eines herkömmlichen Vergasers zerstäubt und verdampft wird, kann der reformierte Kraftstoff bzw. das
reformierte Gas gleichmäßiger auf die Zylinder des Motors verteilt werden, da der reformierte Kraftstoff vollständig
gasförmig vorliegt. Dadurch kann die Emission giftiger Abgasbestandteile weiter verringert werden.
Obwohl herkömmlicher, hochoktaniger Kraftstoff aromatische Kohlenwasserstoffe und Bleiverbindungen enthält, die
gesundheitsschädlich sind, erfordert der reformierte Kraftstoff bzw. das reformierte Gas keinerlei aromatische
Kohlenwasserstoffe und Bleiverbindungen, da der reformierte Kraftstoff selber ein hochoktaniger Kraftstoff
ist. Daher können beliebige Kohlenwasserstoffe, beispiels-Kerosin, in vorteilhafter Weise benutzt werden. Dies be-
509887/0753
deutet, daß der Kraftstoff aus einem weiten Bereich verschiedener
Kohlenwasserstoffe ausgewählt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kraftstoffreformiervorrichtung
;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Steuerschaltung für die Ausführungsform gemäß Fig.l;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Abwandlung der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Abwandlung der zweiten Ausführungsformτ
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer ersten Abwandlung der dritten Ausführungsform; und
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer zweiten Abwandlung der dritten Ausführungsform.
509887/0753
In sämtlichen Figuren werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung entsprechender Teile verwendet.
Im folgenden wird zunächst auf Fig. 1 eingegangen, in der schematisch die erste Ausführungsform der Erfindung
dargestellt ist. Fig. 1 zeigt ein Luftfilter 1 zur Reinigung der Luft, die einem Verbrennungsmotor eingespeist wird,
eine Luftsäugleitung 2, eine Kraftstoffpumpe 3, die zum
Pumpen und Fördern von Kohlenwasserstoffkraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 3a mit bestimmtem Druck dient,
ein Kraftstoffexnspritzventil 4, das so ausgebildet ist, daß es die Kraftstoffeinspritzung steuern kann, wobei es
seinerseits von einer noch ausführlich zu beschreibenden Steuerschaltung 16 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen
des Motors, d.h. dem Ausmaß der Öffnung der Drosselklappe, der Drehzahl des Motors, der Ansaugluftmenge usw,,
gesteuert wird, und einen Reaktor 5, der mit einem Katalysator gefüllt ist, der die katalytische Reformierung des
Kraftstoffs zu reformiertem Kraftstoff bzw. Gas, der bzw. das eine große Menge Wasserstoff enthält und leicht gezündet
und verbrannt werden kann, schnell und wirksam durchführen kann. Bei dem Katalysator kann es sich um
Nickel, Chrom, Rhodium, Platin, Kobalt und Gemische dieser Materialien handeln. Ferner zeigt Fig. 1 eine Brennkammer 6,
509887/0753
die dem Reaktor 5 so viel Wärme zuführen kann, daß darin die katalytische Reaktionstemperatur aufrechtgehalten werden
kann. Ein Teil des Kohlenwasserstoffkraftstoffs und ein
Teil der Ansaugluft werden in geeignetem Verhältnis gemischt und ohne jegliche Erzeugung von Ruß verbrannt,
wobei das optimale Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Bereich
von 7 bis 15 liegt, wenn es sich beim Kohlenwasserstoffkraftstoff um Benzin handelt. Das Gemisch hat somit ein
Luftüberschußverhältnis h von 0,5 bis 1,0, wobei der
oben genannte Bereich auch bei anderen Kohlenwasserstoffkraftstoffen angewendet wird. Alternativ kann die Luft
selbstverständlich von einer Luftpumpe geliefert werden. Ferner zeigt Fig. 1 eine Zündkerze 6b, die elektrisch mit
einer herkömmlichen Zündsteuerung 60 verbunden ist, zu der ein Unterbrecher, eine Spule usw. gehören, ein Klappenventil
7, das mit einer Drosselklappe 5 verbunden ist und zur Steuerung der Luftmenge dient, die in die Brennkammer
6 eingespeist wird, ein Absperrventil 7a zur Unterbrechung oder Verminderung der Lufteinspeisung in die
Brennkammer 6, wenn die Temperatur des Reaktors 5 übermäßig ansteigt, ein Kraftstoffeinspritzventil 8, das den
Kohlenwasserstoffkraftstoff von der Steuerschaltung 16 gesteuert in die Brennkammer 6 einspritzen kann, eine
Wärmetauscherkammer 6e, mittels der der Reaktor 5 durch die Wärme der Verbrennungsgase erwärmt wird, die aus der
509887/0753
Brennkammer 6 austreten, und einen Temperaturfühler 10
zur Feststellung der Temperatur des Katalysators im Reaktor 5, damit der Steuerschaltung 16 ein Signal zugeführt
werden kann, wenn die Temperatur des Katalysators übermäßig hoch ansteigt, um eine übermäßige Temperaturerhöhung
des Katalysators zu verhindern, so daß dadurch dessen Lebensdauer erhöht wird. Ferner zeigt Fig. 1 einen
Gaskanal 11, der mit der Luftsaugleitung 2 verbunden ist und dazu dient, die Verbrennungsgase aus der Brenkammer
abzuführen, einen Kanal 12 für reformierten Kraftstoff
bzw. reformiertes Gas, der zur Einleitung des im Reaktor
5 erzeugten reformierten Kraftstoffes in die Luftsaugleitung 2 dient, einen Wärmetauscher 13, der am Kanal 12
für reformierten Kraftstoff angeordnet ist und zur Kühlung des reformierten Kraftstoffs mit verhältnismäßig hoher
Temperatur dient, wobei die Kühlluft oder das Kühlwasser des Motors als Wärmeaustauschmittel benutzt wird, eine
Mischkammer 14, die in der Luftsaugleitung 2 liegt und zur Mischung der Ansaugluft mit d ,i aus dem Kanal 12 für
reformierten Kraftstoff austretenden reformierten Kraftstoff dient, einen Verbrennungsmotor 17, bei dem es sich
um einen Motor mit Schichtladung oder einen Rotationskolbenmotor handeln kann, und eine Auspuffleitung 18.
In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Steuerschaltung 16 dargestellt. Fig. 2 zeigt einen Bezugssignal-
509887/Ü753
generator 601 zur Erzeugung eines zur Drehung des Motors 17 synchronen Bezugssignals, eine η Wellenformer 602 zur
Formung des Bezugssignals vom Bezugssignalgenerator 601, einen Frequenzteiler 603 zur Teilung der Frequenz des
Ausgangssignals vom Wellenformer 602, einen Saugluftdetektor 604 zur Feststellung der zum Motor 17 angesaugten
Luftmenge, einen ersten Modulator 605 zur Berechnung der Einspritzzeiten und der Einspritzdauer für den Kohlenwasserstoff
kraftstoff in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Frequenzteilers 603 und des Saugluftdetektors
604, einen Leistungstransistor 606, der zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils 4 in Abhängigkeit vom Steuersignal
vom ersten Modulator 605 benutzt wird, und einen zweiten Modulator 607 zur Berechnung der Kraftstoff einspr it zzeiten
und Einspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils 8 der Brennkammer 6 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen
des Frequenzteilers 603 und des Saugluftdetektors 604. Ferner zeigt Fig. 2 einen temperaturabhängigen Schaltstromkreis
608, der in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Temperaturfühlers 10 ein hohes Signal bzw. H-Signal
erzeugt, wenn die festgestellte Temperatur über einem
bestimmten Wert liegt, oder ein niedriges bzw. L-Signal erzeugt, wenn die festgestellte Temperatur niedriger als
ein bestimmter Wert ist, einen Transistor 609 zur Unterbrechung der Übertragung des Ausgangssteuersignals vom
zweiten Modulator 607, wenn der temperaturabhängige Schalt-
509887/0753
Stromkreis 608 das hohe bzw. Η-Signal liefert, einen Leistungstransistor 610, der zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils
8 in Abhängigkeit von dem Ausgangssteuersignal des zweiten Modulators 607 benutzt wird, und einen
Transistor 61I1 der bei Vorliegen des hohen Signals vom
temperaturabhängigen Schaltstromkreis 608 leitet und dadurch das Absperrventil 7a schließt.
Im folgenden wird die Funktionsweise der Kraftstoffreformiervorrichtung
mit dem beschriebenen Aufbau erläutert. Der Kohlenwasserstoffkraftstoff, der mit bestimmtem
Druck von der Kraftstoffpumpe 3 aus dem Kraftstoffbehälter 3a zum Kraftstoffeinspritzventil 4 gefördert wird,
wird vom Kraftstoffeinspritzventil 4, das in Abhängigkeit
vom Steuersignal von der Steuerschaltung 16 gesteuert wird, in gesteuerter Menge in den Reaktor 5 eingespritzt.
Die Menge der in die Brennkammer 6 eingeführten Luft wird vom Klappenventil 7 gesteuert, das mit dem Drosselventil
so verbunden ist, daß die Luft in bestimmtem Verhältnis zur in den Motor 17 eingesaugten Luftmenge in die Brennkammer
6 eingespeist werden kann. Die Menge des in die Brennkammer 6 eingespeisten Kohlenwasserstoffkraftstoffs
wird von dem Kraftstoffeinspritzventil 8 gesteuert, das
seinerseits von der Steuerschaltung 16 gesteuert wird. Auf diese Weise wird ein Luft-Kraftstoffgemisch mit
geeignetem Verhältnis von der Zündkerze 6b gezündet und
$09887/0753
in der Brennkammer verbrannt, ohne daß Ruß erzeugt wird.
Der Katalysator im Reaktor 5 wird von der Wärme der aus der Brennkammer 6 austretenden Verbrennungsgase erwärmt,
wodurch die Temperatur des Katalysators innerhalb eines geeigneten Reaktionstemperaturbereichs gehalten werden
kann. Auf diese Weise erfolgt die katalytische Reformierung des Kohlenwasserstoffkraftstoffs im Reaktor so, daß reformierter
Kraftstoff mit einer großen Menge Wasserstoffs erzeugt wird. Da es sich bei der katalytischen Reformierung
im wesentlichen um eine endotherme Reaktion handelt, kann ein thermisches Durchgehen verhindert werden. Selbst wenn
es im Reaktor 5 zu einem übermäßigen Temperaturanstieg kommen sollte, geht dann das Ausgangssignal des temperaturabhängigen
Schaltstromkreises 608 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Temperaturfühlers 10 auf seinen hohen
Wert über, so daß das Kraftstoffeinspritzventil 8 geschlossen
wird, während gleichzeitig das Absperrventil 7a geschlossen wird. Dies bedeutet, daß sowohl die Zufuhr
von Kraftstoff als auch die Zufuhr von Luft zur Brennkammer 6 unterbrochen wird. Auf diese Weise kann verhindert werden,
daß der Katalysator im Reaktor 5 bei hohen Temperaturen übermäßig erwärmt wird, so daß eine Zerstörung des Katalysators
verhindert werden kann. Der im Reaktor 5 erzeugte, reformierte Kraftstoff hat eine verhältnismäßig hohe
Temperatur; er kann jedoch vom Wärmetauscher 13 im Kanal
12 für reformierten Kraftstoff so weit abgekühlt werden,
509887/0753
daß es nicht zur Kondensation des reformierten Kraftstoffs
bzw. Gases kommt. Der abgekühlte, reformierte Kraftstoff wird in der Mischkammer 14 in der Luftsaugleitung 12
mit Ansaugluft gemischt, und das brennbare Gemisch wird in den bzw. die Zylinder des Motors 17 eingespeist.
Da im reformierten Kraftstoff Wasserstoff vorliegt, ist die Verbrennung eines mageren Gemischs möglich.
In der Wärmetauscherkammer 6e erwärmen die Verbrennungsgase aus der Brennkammer 6 den Reaktor 5 ausreichend.
Danach werden die Verbrennungsgase stromab der Drosselklappe 15 in die Luftsaugleitung 12 eingespeist.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine erste Abwandlung der ersten Ausführungsform erläutert.
Bai der bisher unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 erläuterten ersten Ausführungsform werden die Verbrennungsgase
aus der Brennkammer 6 in die Luftsaugleitung 2 abgegeben bzw. eingeleitet? dagegen werden bei der in
Fig. 3 dargestellten ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform die Verbrennungsgase aus der Brennkammer 6, die aus
der Wärmetauscherkammer 6e austreten, in den Reaktor 5 eingeleitet, um die katalytische Reformierung des Kohlenwasserstoffkraftstoffs
im Reaktor 5 zu verbessern. Zu diesem Zweck münden der Gaskanal 11 in den Reaktor 5 und das
509887/U753
Kraftstoffeinspritzventil 4 in den Gaskanal 11 für Verbrennungsgas.
Bei dieser ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform verläuft die katalytische Reformierung
im Reaktor in folgender Weise:
(D
CH+ mH9O±2 "±^i η + mC0
mn 2 2 2
CH+ mCOo-i-S- § H- + 2mC0
mn 2 2 2
mn 2 2 2
Darin steht "Q" für Wärme.
Beispielsweise sind im Falle eines Kohlenwasserstof fkraftstoffes mit der mittleren Molekularformel
C7H11 ^e f°lgen^en Reaktionen in der Brennkammer 6 und
im Reaktor 5 die günstigsten zur Reformierung eines mol Kohlenwasserstoffkraftstoffs C_H,,:
In der Brennkammer:
0,36 C7H11 + 3,5(O2 + 3,76N2) = 2,51CO2 + 1,
+ 13,16N2
Im Reaktor 5:
Im Reaktor 5:
7H11 + 2,51CO2 + 1,97H2O + 13,16N2 =
7CO + 5,5H2 + 13,16N2
Aus diesen Reaktionsgleichungen ergibt sich, daß das Verhältnis des in die Brennkammer 6 eingespeisten Kraftstoffs
zum in den Reaktor 5 eingespeisten Kraftstoff un-
509887/0753
gefähr 1 : 2 beträgt. Bis zu einem größten Verhältnis
von 1:1 kann der Verbrennungswirkungsgrad durch Aufladung des reformierten Kraftstoffs erhöht werden: wenn
jedoch das Verhältnis 1 : 1 übersteigt, erhöhen sich sowohl der Kraftstoffverbrauch als auch die Gehalte an H2O und
2 im reformierten Kraftstoff nachteilig. Sowohl das
Kraftstoffeinspritzventil 4 als auch das Kraftstoffeinspritzventil
8 sind so eingestellt, daß sie obige Bedingungen erfüllen. Der Vorteil der ersten Abwandlung der ersten
Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform liegt darin, daß die Erzeugung von Kohlenstoff beim katalytischen
Reformieren beträchtlich unterdrückt werden kann, so daß die Lebensdauer des Katalysators im Reaktor 5 deutlich
erhöht werden kann.
Die Steuerschaltung 16 der ersten Abwandlung gleichtin ihrem Aufbau im wesentlichen der in Fig. 2 dargestellten
Steuerschaltung der ersten Ausführungsform,
wobei es sich versteht, daß die Steuerschaltung 16 das Absperrventil 7a in Abhängigkeit vom Ausgangssignal
des Temperaturfühlers 10 betätigt, wenn die Temperatur im
Reaktor 5 einen bestimmten Wert überschreitet, so daß das Abschaltventil den Durchfluß der in die Brennkammer strömenden
Luft vermindert, so daß dadurch eine übermäßig hohe Temperatur des Katalysators vermieden wird.
Im folgenden wird eine zweite Abwandlung der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.
Die in Fig. 4 dargestellte zweite
Abwandlung gleicht in ihrem Aufbau im wesentlichen der in Fig. 3 dargestellten ersten Abwandlung mit der Ausnahme,
daß von einer Wasserpumpe 9b aus einem Wasserbehälter 9a hochgepumptes Wasser durch ein Wassereinspritzventil 9
in den Reaktor 5 eingespritzt wird. Das Wassereinspritzventil 9 wird durch ein Steuersignal von einer Steuerschaltung
16' gesteuert. Ein ausgeprägter Vorteil der zweiten Abwandlung gegenüber der in Fig. 1 dargestellten
ersten Ausführungsform besteht darin, daß die Erzeugung von Kohlenstoff bei der katalytischen Reformierung beträchtlich
vermindert werden kann.
In Verbindung mit der ersten Ausführungsform und
ihrer ersten sowie ihrer zweiten Abwandlung wurde angegeben, daß der reformierte Kraftstoff in die Zylinder des Motors
eingespeist wird. Im Falle eines Motors mit Schichtladung, der einen Nebenbrennraum oder eine Vorkammer aufweist, kann
jedoch lediglich in die Vorkammer der reformierte Kraftstoff oder ein verhältnismäßig fettes Gemisch aus reformiertem
Kraftstoff und Luft eingespeist werden, während ein verhältnismäßig mageres Gemisch aus Kohlenwasserstoff-
S09887/Ü753
kraftstoff und Luft in den Hauptbrennraum eingespeist wird,
so daß eine Verminderung des Anteils giftiger Verbindungen im Abgas erreicht werden kann. Dabei ist ausreichend hohe
Leistung möglich. Der spezifische Kraftstoffverbrauch kann
dabei beträchtlich verbessert werden.
Die in Fig. 5 dargestellte zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten ersten
Ausführungsform darin, daß ein Vergaser 121 zur Aufbereitung und Einleitung des brennbaren Gemischs mit optimalem Verhältnis
in eine Brennkammer 106 vorgesehen ist. Fig. 5 zeigt ein Luftfilter 101, eine Luftsaugleitung 102, eine
Kraftstoffpumpe 103, einen Kraftstoffbehälter 103a für
Kohlenwasserstoffkraftstoff, ein Kraftstoffeinspritzventil
104, das in Konstruktion und Funktionsweise im wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten Kraftstoffeinspritzventil gleicht,
einen Reaktor 105, der mit dem Katalysator zur Kraftstoffreformierung gefüllt ist, die Brennkammer 106 mit einer
Zündkerze 106b, die elektrisch mit einer Zündsteuerung 160 verbunden ist, und mit zwei Flammen sicherung en 106a, von
denen jeweils eine am Einlaßende und am Auslaßende angeordnet ist, ein Klappenventil 107, das mit einer Drosselklappe
115 verbunden ist und zur Steuerung der Menge des in die Brennkammer 106 eingespeisten, brennbaren Gemischs
SÜÖ687/Ü753
dient, ein Absperrventil 107a, das stromab des Klappenventils 107 angeordnet ist und durch ein Steuersignal von
einer noch zu beschreibenden Steuerschaltung 116 so betätigt werden kann, daß nur eine Mindestmenge brennbaren
Gemischs in die Brennkammer 106 eingespeist wird, wenn die Temperatur im Reaktor 105 einen bestimmten Wert überschreitet,
und den Vergaser 121 mit einer Schwimmerkammer 121a. Ferner zeigt Fig. 5 ein Luftfilter 122, das am Einlaß
des Vergasers 121 angeordnet ist, einen Temperaturfühler
110 zur Feststellung der Temperatur im Reaktor 105 und somit im Katalysator, wie dies auch bei der ersten Ausführungsform der Fall ist, einen Gaskanal bzw. eine Gasleitung
für Verbrennungsgas zur Weiterleitung der in der Brennkammer 106 erzeugten Verbrennungsgase in den Reaktor 105, wobei
das Kraftstoffeinspritzventil 104 in diesen Gaskanal 111
mündet, einen Kanal 112 für reformierten Kraftstoff, der an die Luftsaugleitung 102 angeschlossen ist, die Drosselklappe
115 eines Motors 117 und die Steuerschaltung 116, die in Aufbau und Funktionsweise im wesentlichen der in
Fig. 2 dargestellten Steuerschaltung 16 gleicht und zur Steuerung des Kraftstoffeinspritzventil 104 und des
Absperrventils 107a in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors 117 dient.
Im folgenden wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform mit dem beschriebenen Aufbau erläutert. Die
60988 7/0753
Luft wird durch das Luftfilter 101 in die Luftsaugleitung
102 eingesaugt, und das im Vergaser 121 erzeugte, brennbare Gemisch mit einem geeigneten Verhältnis wird in die
Brennkammer 106 eingespeist, wo das brennbare Gemisch von der Zündkerze 106b gezündet und dann verbrannt wird. Die
in der Brennkammer 106 erzeugten Verbrennungsprodukte sowie Kohlenwasserstoffkraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter
103a werden in den Reaktor 105 eingespeist. Die Menge des Kohlenwasserstoffkraftstoffes, die in den Reaktor 105 eingespeist
wird, wird vom Kraftstoffeinspritzventil 104 gesteuert, das seinerseits in Abhängigkeit von einem Signal,
das die Menge der Ansaugluft wiedergibt, von der Steuerschaltung 116 gesteuert wird. Die Verbrennungsprodukte aus
der Brennkammer 106 bestehen zum größten Teil aus Wasser und Kohlendioxid und enthalten fast keinen Sauerstoff, so
daß der Kohlenwasserstoffkraftstoff durch katalytische Reformierung reformiert werden kann, wie dies durch die
Reaktionsgleichung (1) angegeben ist (siehe erste Abwandlung der ersten Ausführungsform). Die katalytische Reformierung
läuft günstiger im Temperaturbereich zwischen 500 und 800 °C ab. Die Menge des brennbaren Gemischs wird von dem Klappenventil
107 gesteuert, das mit der Drosselklappe 115 gekoppelt ist, so daß dadurch die Temperatur in der Reaktionskammer bzw. dem Reaktor auf einen Wert im genannten Bereich
gesteuert wird. Wie im Falle der ersten Ausführungsform
betätigt die Steuerschaltung 116 in Abhängigkeit vom Aus-
U ί* Β 8 7 / U 7 5 3
gangssignal des Temperaturfühlers 110 das Absperrventil 107a so, daß das Absperrventil 107a den Durchfluß des
in die Brennkammer strömenden, brennbaren Gemischs auf einen Kleinstwert vermindert, wenn die Temperatur im
Reaktor 105 einen bestimmten Wert übersteigt. Der wasserstoff reiche, reformierte Kraftstoff wird dem Motor 117
eingespeist, wodurch der Verbrennungswirkungsgrad wie im Falle der ersten Ausführungsform beträchtlich verbessert
werden kann.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform erläutert.
Bei der bisher unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschriebenen, zweiten Ausführungsform wird der Motor 117
lediglich mit reformiertem Kraftstoff bzw. Gas geladen. Bei der in Fig. 6 dargestellten Abwandlung der zweiten
Ausführungsform werden dagegen sowohl ein verhältnismäßig mageres Gemisch aus Kohlenwasserstoffkraftstoff mit Luft
und der reformierte Kraftstoff bzw. das reformierte Gas in den Motor 117 eingespeist. Zu diesem Zweck ist in die
Luftsaugleitung 102 ein Vergaser 126 eingefügt. Diese Abwandlung weist gegenüber der zweiten Ausfuhrungsform
den Vorteil auf, daß die Motorleistung dun Vergleich zur zweiten Ausführungsform, bei der der Motor lediglich
mit reformiertem Kraftstoff gespeist wird, beträchtlich
50988 7/0753
erhöht werden kann.
Dritte Ausführunqsform (Fig. 7)
Bei der in Fig. 1 dargestellten, ersten Ausführungsform
sind sowohl der Reaktor 5 als auch die Brennkammer 6 jeweils mit einem Kraftstoffeinspritzventil 4
bzw. 8 versehen. Bei der in Fig. 7 dargestellten, dritten Ausführungsform ist dagegen statt der Kraftstoffeinspritzventile
4 und 8 ein Vergaser 204 vorgesehen, um die Konstruktion des Kraftstoff- bzw. Kohlenwasserstoffkraftstoffzufuhrsystems
zu vereinfachen. Fig. 7 zeigt ein Luftfilter 201, eine Luftsaugleitung 202, eine Kraftstoffpumpe 203,
einen Kraftstoffbehälter 203a, den Vergaser 204 zum Mischen von Luft mit dem Kohlenwasserstoffkraftstoff mit einem
Luft-Kraftstoff-Verhältnis von weniger als eins, ein Klappenventil
207, das mit einer Drosselklappe 205 verbunden ist, eine Brennkammer 206, die aus einem inneren Rohr bzw.
einer eigentlichen Brennkammer 206c und einer äußeren Kammer 206d besteht, die konzentrisch außerhalb der inneren Kammer
206c ausgebildet ist, wobei das verhältnismäßig fette Gemisch mit Luft gemischt wird, von einer Zündkerze 206b
gezündet und innerhalb des inneren Rohres bzw. der Brennkammer 206c verbrannt wird, wodurch die Verbrennungsprodukte, d.h. Wasser und Kohlendioxid, und Wärme, die
für die katalytische Reformierung benötigt werden, erzeugt
509887/0753
werden, Plammensicherungen 206a,die jeweils am Einlaß und
Auslaß der Brennkammer 206 angeordnet sind, und ein Absperrventil 227, das in einer zur inneren Brennkammer 206c
führende Luftspeiseleitung eingesetzt ist. Ferner zeigt Fig. 7 einen Durchlaß bzw. eine Drossel 227a, der bzw. die
in die Luftspeiseleitung eingefügt ist, so daß die Menge
der in das innere Rohr bzw. die innere Brennkammer 206c eingespeisten Luft in Abhängigkeit vom Unterdruck in der
inneren Brennkammer 206c gesteuert werden kann, einen Reaktor 205, der mit dem Katalysator gefüllt ist, so daß
die katalytische Reformierung des fetten Gemischs mit fast keiner Luft, das vom Vergaser 204 geliefert wird,
mittels der Wärme der Verbrennungsprodukte, die in der Brennkammer 206 erzeugt und in den Reaktor 205 eingespeist
werden, durchgeführt werden kann, einen Temperaturfühler 210 zur Feststellung der Temperatur innerhalb des Reaktors
205, eine Steuerschaltung 216 zur Steuerung des Absperrventils 227 und einerZundsteuerung 260 in Abhängigkeit vom
Ausgangssignal des Temperaturfühlers 210, wobei die Funktionsweise der Steuerschaltung 216 im wesentlichen gleich
der der Steuerschaltung der ersten Ausführungsfrm ist und
die Zündsteuerung 260 ebenfalls in Konstruktion und Funktionsweise
der der ersten Ausfünrungsform ähnlich ist, und einen Kanal 212 für reformierten Kraftstoff bzw. reformiertes
Gas, der zu einem Motor 217 führt und mit der Luftsaugleitung 202 stromab der darin befindlichen Drossel-
5 0 9 8 8 7 / ü 7 5 3
klappe 215 verbunden ist.
Im folgenden wird die Funktionsweise der dritten Ausführungsform mit dem beschriebenen Aufbau erläutert.
In Abhängigkeit vom Ausmaß der Öffnung des Klappenventils 207, das mit der Drosselklappe 215 verbunden ist,
wird die Menge der in den Vergaser 204 eingeführten Ansaugluft gesteuert. Ferner wird in Abhängigkeit von der
Menge der in den Vergaser 204 eingespeisten Luft die Menge des Kohlenwasserstoffkraftstoffes, der im Vergaser 204
zugegeben wird, so gesteuert, daß ein äußerst fettes, brennbares Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von weniger als eins erzeugt und in die Brennkammer 206 eingespeist werden kann. Das in die innere Kammer 206c
und die äußere Kammer 206d eingespeiste, brennbare Gemisch wird in einem Verhältnis aufgeteilt, das vom Verhältnis
zwischen den Flächen der Einlaßöffnungen der inneren Kammer 206c und der äußeren Kammer 206d abhängt. Das übermäßig
fette, brennbare Gemisch, das in das innere Rohr bzw. die innere Brennkammer 206c eingespeist wird, wird ferner
mit Luft gemischt, die durch das Luftzufuhrrohr in die
innere Brennkammer 206c eingespeist wird, und auf ein verhältnismäßig mageres, brennbares Gemisch mit einem geeingeten
Luft-Kraftstoff-Verhältnis abgemagert, das dann von der Zündkerze 206b gezündet und verbrannt wird. Das
äußerst fette Gemisch, das in die äußere Kammer 206d
Sü9bö'//ü753
eingespeist wurde, wird von der durch die Verbrennung im inneren Rohr bzw. der inneren Brennkammer 206c erzeugten
Wärme erwärmt, während es durch die äußere Kammer 206d strömt, und dann in den Reaktor 205 eingeleitet.
Im Reaktor 205, in den das erwärmte, übermäßig fette Gemisch und die Verbrennungsprodukte aus der Brennkammer
206 eingeleitet werden, erfolgt die katalytische Reformierung so, daß der reformierte Kraftstoff bzw. das reformierte
Gas mit hohem Wasserstoffgehalt erzeugt wird. Wie im Falle der ersten und der zweiten Ausführungsform
wird der reformierte Kraftstoff zur Verbrennung in den Motor 217 eingespeist.
Wenn die Temperatur im Reaktor 205 einen bestimmten Wert übersteigt, schließt die Steuerschaltung
auf das Ausgangssignal vom Temperaturfühler 210 hin das Absperrventil 227, wodurch die Zufuhr von Luft in das
innere Rohr bzw. die innere Brennkammer 206c unterbrochen wird. Auf diese Weise wird die Verbrennung innerba Ib des
inneren Rohres bzw. der inneren Brennkammer 206c unterbrochen. Dabei ist zu beachten, daß selbst dann, wenn die
Verbrennung unterbrochen wird, die endotherme, katalytische Reformierung im Reaktor 205 weitergeht.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 eine erste Abwandlung der dritten Ausführungsform beschrieben,
609887/1)753
Bei der zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschriebenen, dritten Ausführungsform wird das im Vergaser
204 erzeugte,übermäßig fette Gemisch so aufgeteilt, daß
es in die innere Kammer 206c und die äußere Kammer 206d in einem Verhältnis strömt, das vom Verhältnis zwischen
den Flächen der Einlaßöffnungen der inneren Kammer 206c und der äußeren Kammer 206d abhängt. Bei der in Fig. 8 dargestellten,
ersten Abwandlung strömt dagegen ein Teil des übermäßig fetten Gemischs durch eine eine Brennkammer 206'
umgehende Umgehungsleitung 229 und wird dann mit den aus der Brennkammer 206' austretenden Verbrennungsgases gemischt,
bevor diese Mischung in den Reaktor 205 eintritt. Zur Steuerung des Verhältnisses zwischen der Menge des übermäßig
fetten Gemisches, das der Brennkammer 206' zugeführt wird, und der Menge des übermäßig fetten Gemisches,
das durch die Umgehungsleitung 229 strömt, ist ein Schaltventil 228 vorgesehen, das von einem Ausgangssteuersignal
der Steuerschaltung 216 gesteuert wird.
Wenn die Temperatur im Reaktor 205 über einen bestimmten Wert ansteigt, wird das Schaltventil 228 so
betätigt, daß fast das gesamte übermäßig fette Gemisch, das im Vergaser 204 erzeugt wird, durch die Umgehungsleitung
229 geleitet wird, so daß es direkt in den Reaktor 205 eingeführt wird. Gleichzeitig wird das Absperrventil 227
so betätigt, daß es den Durchfluß der in die Brennkammer
strömenden Luft vermindert.
Im folgenden wird eine zweite Abwandlung der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert.
Die in Fig. 9 dargestellte, zweite Abwandlung der dritten Ausführungsform gleicht in ihrem Aufbau im wesentlichen
der in Fig. 8 dargestellten, ersten Abwandlung mit der Ausnahme, daß Wasser aus einem Wasserbehälter 209a von
einer Wasserpumpe 209b über ein Wassereinspritzventil 209 in die Verbrennungsgase eingespritzt wird, die aus der
Brennkammer 206' austreten. Das Wassereinspritzventil 209 wird wie bei der in Fig. 4 dargestellten, zweiten Abwandlung
der ersten Ausführungsform von einem Ausgangssteuersignal der Steuerschaltung 216' gesteuert. Selbst
wenn die Menge der Verbrennungsgase geringer ist, kann die Erzeugung von Kohlenstoff im Reaktor 205 im Vergleich
zur in Fig. 8 dargestellten, ersten Abwandlung beträchtlich vermindert werden, da Wasser eingespritzt wird. Ferner kann
der Verlust chemischer Energie kleinstmöglich gemacht werden, und der Gehalt an Wasserstoff im reformierten Kraftstoff
bzw. Gas kann beträchtlich erhöht werden.
Die Erfindung sieht somit eine Kraftstoffreformiervorrichtung
für einen Verbrennungsmotor vor, die eine
Zufuhreinrichtung für Kohlenwasserstoffkraftstoff zur
Erzeugung eines Gemischs aus Kohlenwasserstoffkraftstoff und Luft mit einem geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
eine Brennkammer, in der das Gemisch gezündet und verbrannt wird, und einen Reaktor umfaßt, der mit einem
Katalysator gefüllt ist, der mittels der Wärme der aus der Brennkammer abgegebenen Verbrennungsgase die katalytische
Reformierung des Kohlenwasserstoffkraftstoffs mit
wenig Luft durchführen kann, damit reformierter Kaftstoff bzw. reformiertes Gas mit hohem Wasserstoffgehalt erzeugt
wird.
Claims (6)
1. Kraftstoffreformiervorrichtung für einen Verbrennungsmotor,
gekennzeichnet durch eine erste Zufuhreinrichtung (8, 121, 204) für Kohlenwasserstoffkraftstoff zur Lieferung
von Kohlenwasserstoffkraftstoff zusammen mit Luft in einem
geeigneten Luft-Kraftstoff-Verhältnis,eine Brennkammer (6,
106, 206), in der der von der ersten Zufuhreinrichtung für Kohlenwasserstoffkraftstoff gelieferte Kohlenwasserstof
fkraftstoff gezündet und praktisch vollständig verbrannt wird, eine zweite Zufuhreinrichtung (4, 104, 206d)
für Kohlenwasserstoffkraftstoff zur Lieferung von Kohlenwasserstof
fkraftstoff praktisch ohne Luft und einen Reaktor (5, 105, 205), der mit einem Katalysator gefüllt ist,
der die katalytische Reformierung des von der zweiten Zufuhreinrichtung für Kohlenwasserstoffkraftstoff gelieferten
Kohlenwasserstoffkraftstoffes mit Hilfe der Wärme der in der Brennkammer erzeugten Verbrennungsgase durchführen
kann.
2. Kraftstoffreformiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoffkraftstoff aus
der zweiten Zufuhreinrichtung (4, 104, 206d) für Kohlenwasserstof fkraftstoff gleichmäßig mit den aus der Brennkammer
(6, 106, 206) austretenden Verbrennungsgasen gemischt wird, ohne daß der Kohlenwasserstoffkraftstoff den Ver-
509887/U753
brennungsflammen der Verbrennungsgase ausgesetzt wird,
und daß vom Katalysator der gleichmäßig mit den Verbrennungsgasen gemischte, von der zweiten Zufuhreinrichtung
gelieferte Kohlenwasserstoffkraftstoff reformiert wird,
wenn das Gemisch aus dem Kohlenwasserstoffkraftstoff und
den Verbrennungsgasen durch den Reaktor (5, 105, 205) strömt, so daß dadurch ein wasserstoffreicher, reformierter
Kraftstoff bzw. reformiertes Gas erzeugt wird.
3. Kraftstoffreformiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in die Brennkammer (6, 106, 206) eingespeisten Kohlenwasserstoffkraftstoffes
so gesteuert wird, daß sie kleiner als die Menge des in den Reaktor (5, 105, 205) eingespeisten
Kohlenwasserstoffkraftstoffes ist.
4. Kraftstoffreformiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis des in die Brennkammer (6, 106, 206) eingespeisten Kohlenwasserstoffkraftstoffes
zum in den Reaktor (5, 105, 205) eingespeisten Kohlenwasserstoffkraftstoff
ungefähr 1 : 2 beträgt.
5. Kraftstoffreformiervorrichtung nach einem der Ansprüche
bis 4, gekennzeichnet durch eine Wasserzufuhreinrichtung (9, 9a, 9b, 209, 209a, 209b) zur Einspeisung von Wasser in
509887/0 753
den Reaktor (5, 205), wobei dieses Wasser und der Kohlenwasserstoffkraftstoff
mit Hilfe der Wärme der Verbrennungsgase zu reformiertem Kraftstoff bzw. Gas mit hohem Wasserstoff
gehalt reformiert werden können.
6. Kraftstoffreformiervorrichtung nach einem der Ansprüche
bis 5, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (13), der so ausgebildet und angeordnet ist, daß er den aus dem
Reaktor (5) austretenden, reformierten Kraftstoff kühlt.
509887/Ü753
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8369374A JPS5112020A (ja) | 1974-07-20 | 1974-07-20 | Nenryokaishitsusochitsukinainenkikan |
JP49084345A JPS5821099B2 (ja) | 1974-07-22 | 1974-07-22 | ネンリヨウカイシツソウチツキナイネンキカン |
JP205375A JPS5175820A (ja) | 1974-12-26 | 1974-12-26 | Nenryokaishitsusochitsukinainenkikan |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2532259A1 true DE2532259A1 (de) | 1976-02-12 |
DE2532259B2 DE2532259B2 (de) | 1979-04-19 |
DE2532259C3 DE2532259C3 (de) | 1979-12-13 |
Family
ID=27275182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2532259A Expired DE2532259C3 (de) | 1974-07-20 | 1975-07-18 | Brennstoffzufuhrsystem für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4131086A (de) |
DE (1) | DE2532259C3 (de) |
GB (1) | GB1508447A (de) |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0000899A1 (de) * | 1977-08-17 | 1979-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Regelverfahren zum Betrieb eines Spaltgasgenerators und einer nachgeschalteten Brennkraftmaschine |
JPS57153952A (en) * | 1981-03-19 | 1982-09-22 | Nissan Motor Co Ltd | Starting device of alcohol engine |
GB2159876A (en) * | 1984-06-01 | 1985-12-11 | Timothy Michael William Fryer | Catalytic treatment of i.c. engine fuel supply |
DE3503413A1 (de) * | 1985-02-01 | 1986-08-07 | Christian Dr.-Ing. 8570 Pegnitz Koch | Verfahren und vorrichtung zur vierstufigen verbrennung von gasfoermigen und fluessigen brennstoffen mit stickoxidfreien abgasen |
US4715347A (en) * | 1986-08-25 | 1987-12-29 | Eaton Corporation | Method and apparatus for pretreatment of fuel by partial combustion with a composite catalyst |
MX9206040A (es) * | 1992-03-05 | 1994-03-31 | Southwest Res Inst | Combustible y aditivo para reducir las emisiones de particulas procedentes de motores de encendido por compresion. |
US5357908A (en) * | 1993-04-16 | 1994-10-25 | Engelhard Corporation | Fuel modification method and apparatus for reduction of pollutants emitted from internal combustion engines |
US5419121A (en) * | 1993-04-16 | 1995-05-30 | Engelhard Corporation | Method and apparatus for reduction of pollutants emitted from automotive engines by flame incineration |
WO1995030825A1 (en) * | 1994-05-04 | 1995-11-16 | University Of Central Florida | Hydrogen-natural gas motor fuel |
US5666923A (en) * | 1994-05-04 | 1997-09-16 | University Of Central Florida | Hydrogen enriched natural gas as a motor fuel with variable air fuel ratio and fuel mixture ratio control |
US5823170A (en) * | 1997-08-22 | 1998-10-20 | Navistar International Transportation Corp. | Method and apparatus for reducing engine NOx emissions |
EP0916823B1 (de) * | 1997-11-18 | 2003-04-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Regelungsanlage eines Verbrennungsgeräts für eine Brennkraftmaschine |
JP3577961B2 (ja) * | 1998-02-27 | 2004-10-20 | トヨタ自動車株式会社 | 燃焼式ヒータを有する内燃機関 |
US6336430B2 (en) * | 1998-06-29 | 2002-01-08 | Fatpower Inc. | Hydrogen generating apparatus |
US6053144A (en) * | 1998-11-05 | 2000-04-25 | Caterpillar Inc. | Diesel engine with a combustor which provides combustion products to reduce NOx production in a combustion chamber |
US6345610B1 (en) * | 2000-05-26 | 2002-02-12 | Ford Global Technologies, Inc. | Partial oxidation device for an HCCI engine intake system |
CA2688798A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-19 | Hy-Drive Technologies Ltd. | Hydrogen generating apparatus and components therefor |
US20040035395A1 (en) * | 2001-11-14 | 2004-02-26 | Heywood John B. | Hydrogen and carbon monoxide enhanced knock resistance in spark ignition gasoline engines |
US6739125B1 (en) | 2002-11-13 | 2004-05-25 | Collier Technologies, Inc. | Internal combustion engine with SCR and integrated ammonia production |
JP4251321B2 (ja) * | 2003-01-28 | 2009-04-08 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関および内燃機関の運転方法 |
JP4032031B2 (ja) * | 2004-02-23 | 2008-01-16 | 本田技研工業株式会社 | 燃料ガス製造装置 |
DE102007039406B4 (de) * | 2007-08-21 | 2016-10-20 | Continental Automotive Gmbh | Vorrichtung, Verfahren, Computerprogramm und Steuerung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
SG152955A1 (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-29 | Inc Pte Ltd Agni | Integration of fuel cells, hydrogen reformer, fuel processor, absorption chiller, heat recovery steam generator and internal combustion engines |
US9513003B2 (en) * | 2010-08-16 | 2016-12-06 | Purpose Company Limited | Combustion apparatus, method for combustion control, board, combustion control system and water heater |
AT513491B1 (de) * | 2012-10-24 | 2014-05-15 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Og | Verbrennungsmotor-Reformer-Anlage |
CN105051350B (zh) * | 2013-01-17 | 2018-09-25 | 尼马尔·穆利 | 内部冷却内燃机及其方法 |
US10060344B1 (en) | 2014-08-18 | 2018-08-28 | Precision Combustion, Inc. | Spark-ignited internal combustion engine modified for multi-fuel operation |
CA2956765C (en) * | 2014-08-29 | 2018-12-11 | Dcl International Inc. | Wellhead gas conditioner methods and uses thereof |
US10815912B2 (en) | 2016-08-01 | 2020-10-27 | Caterpillar Inc. | Natural gas fuel reformer control for lean burn gas engines |
JP2020504263A (ja) | 2016-12-21 | 2020-02-06 | プレシジョン コンバスチョン インコーポレイテッド | 改善燃料効率を生ずる内燃機関作動法 |
DE102017108609A1 (de) * | 2017-04-21 | 2018-10-25 | Beko Technologies Gmbh | Kompaktes Messgerät und Verfahren zum Erfassen von Kohlenwasserstoffen |
WO2020241604A1 (ja) * | 2019-05-29 | 2020-12-03 | 株式会社豊田自動織機 | エンジンシステム |
CN114348963B (zh) * | 2022-01-25 | 2023-03-14 | 山东理工大学 | 自热自点火重整制氢集成装置及制氢方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1687918A (en) * | 1919-10-18 | 1928-10-16 | Packard Motor Car Co | Hydrocarbon motor |
US1722288A (en) * | 1919-11-07 | 1929-07-30 | Good Inventions Co | Method and apparatus for operating internal-combustion engines |
US1609296A (en) * | 1919-11-24 | 1926-12-07 | Good Inventions Co | Internal-combustion engine and method of operating the same |
US2057808A (en) * | 1934-07-16 | 1936-10-20 | Widegren Sefast | Carburetor |
US2767233A (en) * | 1952-01-07 | 1956-10-16 | Chemical Construction Corp | Thermal transformation of hydrocarbons |
BE635755A (de) * | 1962-08-03 | |||
DE1964810C3 (de) * | 1969-12-24 | 1979-04-05 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Vorrichtung zur Gewinnung von Wasserstoff |
US3713794A (en) * | 1970-05-08 | 1973-01-30 | Chicago Bridge & Iron Co | Direct contact liquid gasifier and method |
US3717129A (en) * | 1970-09-28 | 1973-02-20 | Phillips Petroleum Co | Method and apparatus for reducing engine exhaust pollutants |
US3915125A (en) * | 1971-07-16 | 1975-10-28 | Siemens Ag | Method for the operation of internal-combustion engines and gas reformer for implementing the method |
DE2306025C3 (de) * | 1973-02-07 | 1978-11-02 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Schnellstartgerät insbesondere für an Brennkraftmaschinen eingesetzte Spaltgasgeneratoren |
US3849087A (en) * | 1973-02-15 | 1974-11-19 | Mitsubishi Chem Ind | Process for producing gases by the conversion of hydrocarbons |
-
1975
- 1975-07-17 US US05/596,743 patent/US4131086A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-07-18 GB GB30280/75A patent/GB1508447A/en not_active Expired
- 1975-07-18 DE DE2532259A patent/DE2532259C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2532259C3 (de) | 1979-12-13 |
US4131086A (en) | 1978-12-26 |
DE2532259B2 (de) | 1979-04-19 |
GB1508447A (en) | 1978-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2532259A1 (de) | Kraftstoffreformiervorrichtung fuer einen verbrennungsmotor | |
DE69702200T2 (de) | Brennkraftmaschine | |
DE2557137A1 (de) | Verbrennungsmotor | |
DE2530653A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur erzeugung wasserstoffreichen gases | |
DE2521257B2 (de) | Verfahren zum Betreiben einer mit Selbstzündung arbeitenden Einspritzbrennkraftmaschine | |
DE2811728A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines zusatz-gasgemisches zum kraftstoff-luftgemisch einer brennkraftmaschine | |
EP0208136A2 (de) | Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine | |
DE4230408A1 (de) | Verfahren zur reduzierung der stickoxide in einer eine kontinuierliche verbrennung durchfuehrenden brennkraftmaschine und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE2264039A1 (de) | Verfahren zum reinigen der abgase des motors eines kraftfahrzeugs | |
DE3048540A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur verringerung der emission schaedlicher bestandteile im abgas eines verbrennungsmotors | |
DE3618700A1 (de) | Verfahren und anordnung zum verbrennen eines fluessigen oder gasfoermigen brennstoffes in einem verbrennungsraum einer brennkraftmaschine | |
WO2017085301A9 (de) | Verfahren und vorrichtung zur einstellung der zündeigenschaft eines brennstoffs, insbesondere zur senkung des schadstoffausstosses von verbrennungseinrichtungen | |
DE2232506C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines durch katalytische Umsetzung von Brennstoff und einem als Sauerstoffträger dienenden Gas zu bildenden Gasgemisches | |
DE2610688A1 (de) | Vorrichtung zum umwandeln von brennstoff fuer eine brennkraftmaschine | |
DE2306026A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer brennkraftmaschine, insbesondere eines otto-motors, mit einem spaltgasgenerator | |
DE3206985A1 (de) | "einrichtung zur katalytischen umwandlung von kraftstoff fuer einen verbrennungsmotor" | |
DE3228026A1 (de) | Kraftstoff-behandlungs- und verteilungs-vorrichtung und deren verwendung | |
DE2216196A1 (de) | Vorrichtung zur vergasung von fluessigem brennstoff | |
DE2555757A1 (de) | Vorrichtung zur zufuehrung eines luft/brennstoff-gemisches zu den zylindern einer verbrennungskraftmaschine | |
DE2418423A1 (de) | Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE102020107903A1 (de) | CO2-neutraler Flüssigkraftstoff | |
WO1987005363A1 (en) | Device for thermally splitting liquid fuels for internal combustion engines and its operating method | |
DE2610690A1 (de) | Brennkraftmaschine mit einer vorrichtung zum zufuehren von brennstoff | |
DE2439873A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen wasserstoffreichen gases | |
DE2135650A1 (de) | Verfahren zum betrieb von verbrennungskraftmaschinen und spaltvergaser zur durchfuehrung des verfahrens |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |