DE2532259B2

DE2532259B2 - Brennstoffzufuhrsystem für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2532259B2
Application number: DE2532259A
Authority: DE
Inventors: Tsuchio Okazaki Bunda; Masaaki Nagoya Noguchi; Taro Chiryu Tanaka
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1974-07-20
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1979-04-19
Also published as: DE2532259C3; DE2532259A1; GB1508447A; US4131086A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Brennstoffzufuhrsystem für gemischverdichtende Brennkraftmaschinen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits ein Brennstoffzufuhrsystem dieser Art vorgeschlagen worden (DE-OS 25 26 617), bei dem der Spaltgasgenerator durch die Abgase der Brennkraftmaschine erwärmt wird und als Starthilfe im Spaltgasgenerator eine Zündeinrichtung vorgesehen ist, um das dort eingeführte Flüssigbrennstoff-Luftgemisch zu zünden und anfänglich durch die dabei entwickelte Wärme den Katalysator aufzuheizen. Bei warmgelaufener Maschine wird die Zündvorrichtung abgeschaltet. Um überhaupt eine Spaltgaserzeugung im Anlaufvorgang zu ermöglichen, kann nur eine Teilverbrennung des eingespeisten Gemisches im Spaltgasgenerator erfolgen, so daß die Gefahr der Rußbildung und schnellen Zersetzung besteht. Im übrigen ist es schwierig, über das Abgas der Brennkraftmaschine die dem Spaltgasgenerator zugeführte Wärme für optimalen Betrieb zu steuern, da im Reaktor eine exotherme Reaktion stattfindet und im übrigen die Wärmezufuhr zum Reaktor durch Abgas nicht ausreicht, um eine optimale Steuerung der bo zugeführten Wärmemenge zu erreichen. — Es ist ein weiteres Brennstoffzufuhrsystem dieser Art bekannt (DE-OS 2103 008), bei der als Starthilfe, d.h. zur Erwärmung des Katalysators im Reaktor ein Zusatzbrenner ist, in dem ein Gemisch aus verdampftem Brennstoff und beispielsweise Frischluft mit starkem LuftunterschuQ verbrannt wird. Auch diese Vorverbrennung führt zwangsläufig zu starker Rußbildung unter Beeinträchtigung der Wirkung des Katalysators und unter Erzeugung erheblicher Schadstoffe, wobei im übrigen auch hier im Spaltgasgenerator eine exotherme Reaktion stattfindet und die gleichen Schwierigkeiten in der Steuerung der Wärmezufuhr bestehen. — Schließlich ist ein Brennstoffzufuhrsystem gleicher Art bekanni (DE-PS 23 06 025), bei dem dem eigentlichen Spaltgenerator ein Schnellstartgerät vorgeschaltet ist, bei dem mittels einer ersten Brennstoffzuführung Brennstoff in eine Flammschale gesprüht und gezündet und mit den heißen Gasen ein Katalysator aufgeheizt wird, der nach dem Anspringen über eine weitere Brennstoffzuführung mit Brennstoff bespritzt wird, der unter Luftunterschuß Brenngase für die Brennkraftmaschine erzeugt, die dann dem eigentlichen Spaltgasgenerator zugeführt werden. Diese Brenngase dienen während des Anlaufens einerseits der unmittelbaren Speisung der Brennkraftmaschine sowie der Erwärmung des eigentlichen Spaltgasgenerators. Auch im vorliegenden Fall tritt die Schwierigkeit auf, daß eine temperaturmäßige Steuerung des Spaltgasgenerators über die gesamte Betriebsphase nicht möglich ist, da das bekannte Gerät nur als Startgerät dient

Es ist ein weiteres Gerät der eingangs beschriebenen Art bekannt (DE-OS 22 35 004), bei der Flüssigbrennstoff und Luft in einem von außen beheizten Ver'gasungsreaktor partiell verbrannt und gegebenenfalls in einem Reaktor unter Zugabe von Flüssigbrennstoff aufbereitet und anschließend der Maschine zugeführt werden. Eine Temperatursteuerung des Spaltgasgenerators ist durch die Fremdbeheizung, insbesondere, wenn diese über die Maschinenabgase erfolgt, nur schwer in ausreichendem Maß über den gesamten Betriebsbereich der Maschine möglich. Insbesondere ist auch nur eine Teilverbrennung beabsichtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brennstoffzufuhrsystem gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei dem eine sichere Steuerung des Reaktors durch unabhängige Wärmezufuhr zur Erzielung optimaler Betriebsbedingungen des Reaktors möglich ist, um Beeinträchtigungen des Katalysators infolge einer Verschiebung des Betriebstemperaturspektrums, hervorgerufen beispielsweise durch Verunreinigungen, verhindert werden. Diese Aufgabe ist gelöst durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1. Mit der Erfindung ist es möglich, die Vorteile einer endothermen Reaktion im Reaktor voll zu nutzen, da die für die endotherme Reaktion notwendige Temperatursteuerung durch die vorgeschaltete Rauchgaserzeugung in einer getrennten Brennkammer möglich wird. Hierdurch kann mit Hilfe der Steuerung der Verbrennung des primären Brennstoff-Luftgemisches die Wärmezufuhr zum Reaktor optimal abgestimmt werden, da der Verbrennungsvorgang verhältnismäßig leicht steuerbar ist. Das bei der Verbrennung des primären Brennstoff-Luftgemisches entstehende Rauchgas liefert nicht nur die für die endotherme Reaktion erforderliche Wärmemenge, sondern auch die für den Spaltvorgang notwendigen Bestandteile, wobei durch die vollständige Verbrennung des primären Brennstoff-Luftgemisches eine hohe Wärmeausbeute und Ausbeute an Reaktionsprodukten erreicht wird und damit bei dieser Verbrennung möglichst wenig Schadstoffe anfallen.

Mit der Erfindung ist es möglich, die Vorteile einer endothermen Reaktion im Reaktor voll zu nutzen, da die für die endotherme Reaktion notwendige Tempera-

tursteuerung durch die vorgeschaltete Rauchgaserzeugung in einer getrennten Brennkammer möglich wird.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoifzuführungssystems,

Fig.2 eine schematische Darstellung einer ersten Abwandlung der ersten Ausführungsform,

Fig.3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform,

Fig.5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt einen Luftfilter 1 zur Reinigung der Luft, die einer Brennkraftmaschine zugeführt wird, eine Luftansaugleitung 2, eine Brennstoffpumpe 3 für die Förderung von Flüssigbrennstoff aus einem Brennstoffbehälter 3a mit bestimmtem Druck zu einem Spaltgasgenerator, der mit einem ersten und einem zweiten Brennstoffeinspritzventil 8 bzw. 4 versehen ist, von denen das zweite Brennstoffeinspritzventil 4 von einer noch zu beschreibenden Steuerschaltung 16 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Maschine, d. h. dem Ausmaß der öffnung der Drosselklappe, der Drehzahl, der Ansaugluftmenge usw., gesteuert wird, 3» und die Reaktorkammer 5 den Spaltgasgenerator speis,., der mit einem Katalysator gefüllt ist, der die katalytische Spaltung des Brennstoffs zu einem gasförmigen, reformierten Brennstoff, der eine große Menge Wasserstoff enthält und leicht gezündet und verbrannt s^r> werden kann, schnell und wirksam durchführen kann. Bei dem Katalysator kann es sich um Nickel, Chrom, Rhodium, Platin, Kobalt und Gemische dieser Materialien handeln. Das erste Brennstoffeinspritzventil 8 speist eine Brennkammer 6, die der Reaktorkammer 5 so viel Wärme zuführen kann, daß in dieser die katalytische Reaktionstemperatur aufrechterhalten werden kann. Ein Teil des Brennstoffs und ein Teil der Ansaugluft werden in geeignetem Verhältnis gemischt und ohne jegliche Erzeugung von Ruß verbrannt, wobei das « optimale Luft-Brennstoff-Verhäitnis im Bereich von 7 bis 15 liegt, wenn der Brennstoff Benzin ist. Das Gemisch hat somi» ein Luftüberschußverhältnis Ä 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 F i g. 1 eine Zündkerze 6b, die elektrisch mit einer herkömmlichen Zündsteuerung 60 verbunden ist, zu der tin Unterbrecher, eine Spule usw. gehören, eine erste Luftzuführung in Form eines Klappenventils 7, das mit einer Drosselklappe 15 der Ansaugleitung 2 verbunden ist und zur Steuerung der Luftmenge dient, die in die Brennkammer 6 eingespeist wird, ein Absperrventil la zur Unterbrechung oder Verminderung der Lufteinspei- e>o sung in die Brennkammer 6, wenn die Temperatur in der Reaktorkammer 5 übermäßig ansteigt. Das erste Brennstoffeinspritzventil 8 wird ebenfalls von der Steuerschaltung 16 gesteuert. Die Reaktorkammer 5 ist von einem Wärmetauscher 6e umgeben, mittels dem die w Reaktorkammer 5 durch die Wärme der die Brennkammer 6 verlassenden Rauchgase erwärmt wird. Die den Wärmetauscher 6e verlassenden Rauchgase gehen über die Leitung 11, in die das zweite Brennstoffeinspritzventil 4 mündet, durch die Leitung 20 in die Reaktorkammer 5. Die Temperatur der Reaktorkammer wird durch einen Temperaturfühler 10 gemessen, der der Steuerschaltung 16 ein Signal zufühit, wenn die Temperatur des Katalysators übermäßig hoch ansteigt, so daß dadurch dessen Lebensdauer erhöht wird. Das in der Reaktorkammer 5 erzeugte Reformier- oder Spaltgas wird über einen Kanal 12 mit einem der Kühlung dienenden, z. B. mittels Kühlluft oder dem Kühlwasser der Maschine versorgten Wärmetauscher 13 in eine Mischkammer 14 geleitet, die in einer Ansaugleitung 2 liegt und zur Mischung der Ansaugluft mit dem aus dem Kanal 12 austretenden Reformiergas dient. Das erhaltene Gemisch strömt über die Drosselklappe 15 zu einer Brennkraftmaschine 17, bei der es sich um eine Maschine mit Schichtladung oder eine Kreiskolbenbrennkraftmaschine handeln kann, deren Abgase über die Abgasleitung 18 austreten.

Im folgenden wird die Funktionsweise des Brennstoffzufuhrsystems mit dem beschriebenen Aufbau erläutert.

Der über das Brennstoffeinspritzventil 8 in die Brennkammer 6 eingespritzte Flüssigbrennstoff wird mit über das Klappenventil 7 zuströmender Frischluft zu einem Luft-Brennstoff-Gemisch vermischt und nach Zündung durch die Zündkerze 6b verbrannt.

Die Menge der in die Brennkammer 6 eingeführten Luft wird vom Klappenventil 7 gesteuert, das mit der Drosselklappe 15 so verbunden ist, daß die Luft in bestimmtem Verhältnis zur in die Maschine 17 eingesaugten Luftmenge in die Brennkammer 6 eingespeist werden kann. Die Menge des in die Brennkammer 6 eingespeisten Brennstoffs wird von dem Einspritzventil 8 bestimmt, das seinerseits von der Steuerschaltung 16 gesteuert wird. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird so gewählt, daß das Gemisch vollständig, d. h. ohne Ruß, verbrennt. Dem entstehenden heißen Rauchgas wird über das Brennstoffeinspritzventil 4 Brennstoff zugeführt, das in Abhängigkeit vom Steuersignal von der Steuerschaltung 16 gesteuert wird. Das so angereicherte Rauchgas erwärmt den Katalysator der Reaktorkammer 5, wodurch die Temperatur des Katalysators innerhalb eines geeigneten Reaktionstemperaturbereichs gehalten werden kann, und wird dabei reformiert, so daß Reformiergas mit einer großen Menge Wasserstoff erzeugt wird. Da es sich bei der katalytischen Reformierung irr» wesentlichen um eine endotherme Reaktion handelt, kann ein thermisches Durchgehen verhindert werden. Selbst wenn es in der Reaktorkammer 5 zu einem übermäßigen Temperaturanstieg kommen sollte, geht das Ausgangssignal eines temperaturabhängigen Schaltstromkreises in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Temperaturfühlers 10 auf seinen hohen Wert über, so daß das Brennstoffeinspritzventil 8 geschlossen wird, während gleichzeitig das Absperrventil 7a geschlossen wird. Dies bedeutet, daß sowohl die Zufuhr von Brennstoff als auch die Zufuhr von Luft zur Brennkammer 6 unterbrochen wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß der Katalysator bei hohen Temperaturen übermäßig erwärmt wird, so daß eine Zerstörung des Katalysators verhindert werden kann. Der in der Reaktorkammer 5 erzeugte, reformierte Brennstoff hat eine verhältnismäßig hohe Temperatur; er kann jedoch vom Wärmetauscher 13 im Kanal 12 so weit abgekühlt werden, daß es nicht zur Kondensation des Reformiergases kommt. Das abgekühlte Reiformiergas wird in der Mischkammer

14 der Ansaugleitung 2 mit Ansaugluft gemischt, und das brennbare Gemisch wird in den bzw. die Zylinder der Maschine 17 eingespeist. Da im Reformiergas Wasserstoff vorliegt, ist die Verbrennung eines mageren Gemisches möglich.

Bei dieser ersten Ausführungsform verläuft die katalytische Reformierung in der Reaktorkammer in folgender Weise:

C₁₁₁H_n+ m H₂O

IO

(1)

Darin steht »Q« für Wärme.

3IIIVJ Uli

r-ii« ~: - i/ ~ui ~~ *~rr

ailC CIIlCA I\UUICIIWa33CI 3LUI 1"

brennstoffes mit der mittleren Molekularformel C7H11 die folgenden Reaktionen in der Brennkammer 6 und in der Reaktorkammer 5 die günstigsten zur Reformierung von 1 mol Kohlenwasserstoffbrennstoff C7H11:

In der Brennkammer:

0,36 C₇H₁₁ -1- 3,5 (O₂ + 3,76 N₂)

= 2,51 CO₂ + 1,97 H₂O + 13.16 N₂
Im Reaktor 5: ^2j

0.64C₇H₁₁ +2,51 CO₂ + 1,97H₂O+ 13.16N₂
= 7CO+ 5,5 H₂+ 13,16N₂.

Aus diesen Reaktionsgleichungen ergibt sich, daß das jo Verhältnis des in die Brennkammer 6 eingespeisten Brennstoffs zum in die Reaktorkammer 5 eingespeisten Brennstoff ungefähr 1 : 2 beträgt. Bis zu einem größten Verhältnis von ! : 1 kann der Verbrennungsv.'irkungsgrad durch Aufladung des Reformiergases erhöht j-, werden; wenn jedoch das Verhältnis größer als 1 :1 ist, erhöhen sich sowohl der Brennstoffverbrauch als auch die Anteile an H₂O und CO₂ im Reformiergas nachteilig. Sowohl das Brennstoffeinspritzventil 4 als auch das Brennstoffeinspritzventil 8 sind so eingestellt, daß sie obige Bedingungen erfüllen.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform gleicht in ihrem Aufbau im wesentlichen derjenigen nach Fig. 1 mit der Ausnahme, daß von einer Wasserpumpe 9b aus einem Wasserbehälter 9a hochgepumptes Wasser durch 4-, ein Wassereinspritzventil 9 in die Reaktorkammer 5 eingespritzt wird. Das Wassereinspritzventil 9 wird durch ein Steuersignal von einer Steuerschaltung 16' gesteuert. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß die Erzeugung von Kohlenstoff bei der katalytischen Reformierung beträchtlich vermindert werden kann. — Mit Rücksicht auf den hohen Wasserstoffanteil der Reformiergase kann eine Brennkraftmaschine mit sehr magerem Brenngemisch betrieben werden.

Im Falle einer Maschine mit Schichtladung, die einen Nebenbrennraum aufweist, kann lediglich in die Nebenbrennkammer das Reformiergas oder ein verhältnismäßig fettes Gemisch aus Reformiergas und Luft eingespeist werden, während ein verhältnismäßig mageres Gemisch aus Luft und Brennstoff 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 Brennstoffverbrauch kann dabei beträchtlich verbessert werden.

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform darin, daß ein Vergaser 121 zur Aufbereitung und Einleitung eines brennbaren Gemisches mi optimalem Verhältnis in eine Brennkammer 1(M vorgesehen ist. F i g. 3 zeigt ein Luftfilter 101, ein Luftansaugleitung 102, eine Brennstoffpumpe 103, eine: Brennstoffbehälter 103a für einen Kohlenwasserstoff brennstoff, eine Leitung 123 und ein Brennstoffein spritzventil 104, das in Konstruktion und Funktionswei se im wesentlichen dem in F i g. 1 dargestelltei Brennstoffeinspritzventil 4 gleicht, eine Reaktorkam mer 105, die mit dem Katalysator zur Brennstoffrefor mierung gefüllt ist, die Brennkammer 106 mit eine Zündkerze 106Λ, die elektrisch mit einer Zündsteueruni 160 verbunden ist, und mit zwei Flammensicherunget 106a, von denen jeweils eine am Einlaßende und an Auslaßende angeordnet ist, ein Klappenventil 107, da mit einer Drosselklappe 115 verbunden ist und zu Steuerung der Menge des in die Brennkammer 10( eingespeisten, brennbaren Gemisches dient, ein Ab sperrventil 107a, das stromab des Klappenventils 10 angeordnet und durch ein Steuersignal von einer noc zu beschreibenden Steuerschaltung 116 so betätig werden kann, daß nur eine Mindestmenge brennbare Gemisches in die Brennkammer 106 eingespeist wire wenn die Temperatur in der Reaktorkammer 105 einei bestimmten Wert überschreitet, und den Vergaser 12 mit einer Schwimmerkammer 121a. Ferner zeigt Fig.: ein Luftfilter 122, der am Einlaß des Vergasers 12 angeordnet ist, einen Temperaturfühler 110 zu Feststellung der Temperatur der Reaktorkammer IO; und somit im Katalysator, wie dies auch bei der erstet Ausführungsform der Fall ist, eine Rauchgasleitung 11 zur Weiterleitung der in der Brennkammer 10( erzeugten Rauchgase in die Reaktorkammer 105, wöbe das Brennstoffeinspritzventil 104 in diese Gasleitung 111 mündet, einen Kanal 112 für Reformiergas, der ar die Luftansaugleitung 102 angeschlossen ist, dis Drosselklappe 115 einer Brennkraftmaschine 117 unc die Steuerschaltung 116, die in Aufbau und Funktions weise im wesentlichen der in Fig. 1 dargestelltei Steuerschaltung 16 gleicht und zur Steuerung de; Brennstoffeinspritzventils 104 und des Absperrventil: 107a in Abhängigkeit von den Betnebszuständen de Maschine 117 dient.

Im folgenden wird die Funktionsweise diese Ausführungsform erläutert Die Luft wird durch da: Luftfilter 101 in die Luftansaugleitung 102 eingesaugt das im Vergaser 12i erzeugte, brennbare Gemisch mi einem geeigneten Verhältnis wird in die Brennkammei 106 eingespeist, wo es von der Zündkerze 106/ gezündet und dann verbrannt wird. Die in de Brennkammer 106 erzeugten Rauchgase sowie Flüssig brennstoff aus dem Brennstoffbehälter 103a werden ii die Reaktorkammer 105 eingespeist Die Menge de: Flüssigbrer.nstoffcs, die in die Reaktorkammer 1Oi eingespeist wird, wird vom Brennstoffeinspritzventi 104 gesteuert, das seinerseits in Abhängigkeit von einen Signal, das die Menge der Ansaugluft wiedergibt, voi der Steuerschaltung 116 gesteuert wird. Die Rauchgas« aus der Brennkammer 106 bestehen zum größten Tei aus Wasser und Kohlendioxid und enthalten fast keinei Sauerstoff, so daß der Flüssigbrennstoff katalytiscl reformiert werden kann, wie dies durch die Reaktions gleichung (1) angegeben ist Die katalytische Reformie rung läuft günstiger im Temperaturbereich zwischei 500 und 800⁰C ab. Die Menge des brennbarer Gemisches wird von dem KJappenventil 107 gesteuert das mit der Drosselklappe 115 gekoppelt ist, so dal dadurch die Temperatur in der Reaktorkammer au

einen Wert im genannten Bereich gesteuert wird. Wie im Falle der ersten Ausführungsform betätigt die Steuerschaltung 116 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Temperaturfühlers 110 das Absperrventils 107a so, daß das Absperrventil 107a den Durchfluß des in die Brennkammer strömenden, brennbaren Gemisches auf einen Kleinstwert vermindert, wenn die Temperatur in der Reaktorkammer 105 einen bestimmten Wert übersteigt. Der wasserstoffreiche, reformierte Brennstoff wird der Maschine 117 zugeleitet.

Im Falle der Ausführungsform nach F i g. 3 wird der Maschine 117 lediglich Reformiergas zugeführt. Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform werden dagegen sowohl ein verhältnismäßig mageres Gemisch aus Flüssigbrennstoff und Luft und das Reformiergas eingespeist. Zu diesem Zweck ist in die Lufiansaugieitung 102 ein Vergaser 126 eingefügt. Diese Abwandlung hat den Vorteil, daß die Maschinenleistung im Vergleich zur vorhergehenden Ausführungsform beträchtlich erhöht werden kann.

Bei der in Fig.5 dargestellten Ausführungsform ist dagegen statt der bisherigen Brennstoffeinspritzventile 4 und 8 ein Vergaser 204 vorgesehen, um die Konstruktion des Brennstoffzufuhrsystems zu vereinfachen. F i g. 5 zeigt ein Luftfilter 201, eine Luftansaugleitung 202, eine Brennstoffpumpe 203, einen Brennstoffbehälter 203a, den Vergaser 204 zum Mischen von Luft und Flüssigbrennstoff mit einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von weniger als eins, ein Klappenventil 207, das mit einer Drosselklappe 215 verbunden ist, eine Brennkammer 206, die aus einem inneren Rohr bzw. einer eigentlichen Brennkammer 206c und einer äußeren Kammer 206c/ 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 Verbrennungsprodukte, d. h. Wasser und Kohlendioxid, und Wärme, die für die katalytische Reformierung benötigt werden, erzeugt werden, Flammensicherungen 206a, die jeweils am Einlaß und Auslaß der Brennkammer 206 angeordnet sind, und ein Absperrventil 227, das in einer zur inneren Brennkammer 206c führende Luftzufuhrleitung eingesetzt ist. Ferner zeigt F i g. 5 einen Durchlaß bzw. eine Drossel 227a, der bzw. die in die Luftzufuhrleitung 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, eine Reaktorkammer 205, die mit dem Katalysator gefüllt ist, so daß die katalytische Reformierung des fetten Gemisches — mit fast keiner Luft —,das vom Vergaser 204 geliefert wird, mittels der Wärme der Verbrennungsprodukte, die in der Brennkammer 206 erzeugt und in die Reaktorkammer 205 eingespeist werden, durchgeführt werden kann. Zur Feststellung der Temperatur innerhalb der Reaktorkammer 205 ist ein Temperaturfühler 210 vorgesehen, der mit einer Steuerschaltung 216 zur Steuerung des Absperrventils 227 und einer Zündsteuerung 260 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Temperaturfühlers 210 verbunden ist. Die Funktionsweise der Steuerschaltung 216 ist im ·> wesentlichen gleich der der Steuerschaltung der ersten Ausführungsform nach F i g. 1; dies gilt auch für die Zündsteuerung 260. Ein Kanal 212 für das Reformiergas führt zu der Maschine 217 und ist mit der Luftansaugleitung 202 stromab der darin befindlichen Drosselklappe

ίο 215 verbunden.

Im folgenden wird die Funktionsweise dieser Ausführungsform 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 Flüssigbrennstoffs, der im Vergaser 204 zugegeben wird, so gesteuert, daß ein äußerst fettes, brennbares

2» Gemisch mit einem Luft-Brennstoff-Verhältnis von weniger als eins erzeugt und in die Brennkammer 206 eingespeist werden kann. Das in die innere Kammer 206c und die äußere Kammer 206c/ eingespeiste, brennbare Gemisch wird in einem Verhältnis aufgeteilt,

2j das vom Verhältnis zwischen den Flächen der Einlaßöffnungen der inneren Kammer 206c und der äußeren Kammer 206</ abhängt. Das übermäßig fette, brennbare Gemisch, das in das innere Rohr bzw. die innere Brennkammer 206c eingespeist wird, wird ferner

jii mit Luft gemischt, die durch das Luftzufuhrrohr in die innere Brennkammer 206c eingespeist wird, und auf ein verhältnismäßig mageres, brennbares Gemisch mit einem geeigneten Luft-Brennstoff-Verhältnis abgemagert, das dann von der Zündkerze 2066 gezündet und

j-, verbrannt wird. Das äußerst fette Gemisch, das in die äußere Kammer 206c/eingespeist wurde, wird von der durch die Verbrennung im inneren Rohr bzw. der inneren Brennkammer 206cerzeugten Wärme erwärmt, während es durch die äußere Kammer 206dströmt, und

4(1 wird dann in die Reaktorkammer 205 eingeleitet. In der Reaktorkammer 205, in die das erwärmte, übermäßig fette Gemisch und die Verbrennungsprodukte aus der Brennkammer 206 eingeleitet werden, erfolgt die katalytische Reformierung so, daß ein reformierter

4^r) Brennstoff mit hohem Wasserstoffgehalt erzeugt wird.

Wie im Falle der vorhergehenden Ausführungsformen wird der reformierte Brennstoff zur Verbrennung in die Maschine 217 eingespeist.

Wenn die Temperatur der Reaktorkammer 205 einen

M bestimmten Wert übersteigt, schließt die Steuerschaltung 216 auf das AusgangssigYial 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 innerhalb 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 in der Reaktorkammer 205 weitergeht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoffzufuhrsystem für gemisch verdichtende Brennkraftmaschinen, das eine Einrichtung für d die Zuführung von Luft oder eines Flüssigbrennstoff-Luftgemisches und gleichzeitig eine Zufuhreinrichtung für gasförmigen Brennstoff in die Luft bzw. das Gemisch umfaßt, der in einem Spaltgasgenerator aus einem Gemisch aus Flüssigbrennstoff und Luft hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spaltgasgenerator eine erste Brennstoffzuführung (8,12t, 204) und eine erste Luftzuführung (7) aufweist, die ein, in einer vorgeschalteten Brennkammer vollständig exotherm verbrennendes primäres Brennstoff-Luftgemisch einbringen, wobei das entstehende Rauchgas zur Erwärmung der Katalysatoren in die Reaktorkammer eingeleitet wird, der gleichzeitig über eine zweite Brennstoffzuführung (4, 104, 206d) zur endothermen Spaltreaktion flüssiger Brennstoff zugeführt wird.

2. Brennstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Reaktorkammer zusätzlich Wasser eingespeist wird.

3. Brennstoffzufuhrsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktortemperatur durch Regelung der Verbrennungsluftzufuhr über die Luftzuführung (7) mittels eines Regelorgans begrenzt wird, das von der Temperatur in der Reaktorkammer gesteuert ist.

4. Brennstoffzufuhrsystem nach den vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückkühlung der Reformiergase ein Wärmetauscher (13) vorgesehen ist.

35