DE2811728A1 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines zusatz-gasgemisches zum kraftstoff-luftgemisch einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. II. STßOHSCHÄNK 8000 MÜNCHEN 60 · MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEFON (08<Jl) 881608

17.3.1978-SLa(5) 298,1-15O3P

Professor Olle Lindström, Lorensviksvägen 14,

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Zusatz-Gasgemisches zum Kraftstoff-Luftgemisch einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Gasgemisches mit Wasserstoff und Kohlenmonoxyd als Zusatz zu einem üblichen Kraftstoff-Luftgemisch einer Brennkraftmaschine zum Zwecke der Herabsetzung der Schadstoffanteile in deren Abgas.

Methanol, das eine hohe Oktanzahl aufweist und Benzin als Ersatz für Blei zu bis zu 20 % Gemischanteil beigemischt werden kann, hat in den letzten Jahren großes Interesse gefunden. Durch seine Beimischung können der dem Benzin bisher beigemischte schädliche Bleianteil der Abgase vermieden und der Abgasanteil an Stickoxyden, Kohlenmonoxyden und unverbrannten Kohlenwasserstoffen verringert werden.

Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung der Abgaszusammensetzung besteht im Zusatz von Wasserstoff zum üblichen Kraftstoff-Luftgemisch der Brennkraftmaschine. Der Wasserstoffzusatz ermöglicht einen Betrieb mit einem höheren Luftüberschuß, was den Anteil unverbrannter Kohlenwasserstoffe und von Kohlenmonoxyden im Abgas verringert. Ein vorteilhaftes Verfahren zum Zusetzen von Wasserstoff ist in der US-PS 3 918 412 beschrieben, Gemäß dieser Patentschrift wird Wasserstoff in einem katalytischen Reaktor aus von einem Teil des Kraftstoffes gebildetem

109838/0983

Dampf durch Reaktion mit Dampf und Kohlendioxyd im Abgas gewonnen, wonach ein Teil des Wasserstoffs erneut dem Reaktor zugeführt und dort einem Teil des flüssigen Kraftstoffs zugemischt wird, der dadurch in Wasserstoff und Kohlenmonoxyd zerlegt wird. Das Verfahren ergibt eine bessere Kraftstoffausbeute und eine vorteilhafte Möglichkeit der Lenkung und Verringerung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxyde und Stickoxyde. Durch die Patentschrift ist auch offenbart, daß einfache Alkohole als Kraftstoff verwendet werden können, wobei ein Teil des Alkohol-Kraftstoffs der Brennkraftmaschine unmittelbar und der Rest dem katalytischen Reaktor zur Dampfumwandlung in Wasserstoff und Kohlenmonoxyd zugeführt wird.

Ein großer Nachteil des Alkohol-Kraftstoffs ist dessen geringe Energiedichte. Ein Liter Benzin gleicht etwa zwei Litern Methanol, was bedeutet, daß ein mit Methanol betriebenes Kraftfahrzeug einen doppelt so großen Kraftstofftank wie ein durch Benzin betriebenes Kraftfahrzeug aufweisen muß. Infolgedessen wird die vorgenannte Beimischung einer kleineren Menge Methanol zum Benzin vielfach als ein guter Kompromiß bezeichnet, der einerseits der hohen Energiedichte des Benzins und anderseits den Anforderungen an eine Umweltfreundlichkeit des Kraftstoffs Rechnung trägt. In verschiedenen Ländern gilt deshalb bereits eine beträchtliche Entwicklungsarbeit der Untersuchung der Vor- und Nachteile einer Methanolbeimischung zum Benzin als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge, über den derzeitigen Stand der Untersuchungen wurde in den Vorträgen eines Seminars "Methanol als ein Kraftstoff" in Stockholm am 21., 22. und 24. März 1976 berichtet. In diesem Seminar wurden einerseits die Umweltfreundlichkeit und anderseits aber auch die verschiedenen praktischen Probleme aufgezeigt, die im Falle einer Beimischung von Methanol zum Benzin als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge gelöst werden müssen.

Ein bekanntes dieser vielfältigen Probleme liegt in der Gefahr einer Entmischung oder Phasentrennung, die teilweise

809838/0989

von der Zusammensetzung des Benzins und teilweise von dessen Wassergehalt abhängt. Es ist schwierig zu verhindern, daß Viasserdampf in den Benzintank oder andere Teile der BenzinVersorgung gelangt. Der Methanolζusatz bringt auch Materialprobleme mit sich, indem er auf Leichtmetall korrodierend wirkt und auch Polymere und Gummiteile im Kraftstoffsystern angreift. Man kann diese Materialprobleme indessen durch die Auswahl geeigneter Materialien lösen, die den neuen chemischen Beanspruchungen standhalten.

Die mit einem Methanolzusatz erreichbaren Vorteile hängen naturgemäß auch von der chemischen Zusammensetzung und Reaktionsfähigkeit des Methanols ab. Im übrigen können durch die Eigenschaften des Methanols beträchtliche motorische Schwierigkeiten entstehen. So kann der hohe Dampfdruck des Methanols dazu führen, daß sich an den verschiedenen Zylindern der Brennkraftmaschine verschiedene Methanolanteile im Methanol-Benzingemisch befinden. Die große Verdampfungswärme des Methanols hat eine starke Abkühlung derjenigen Teile zur Folge, wo das Methanol verdampft wird. Alle diese Probleme erfordern eine beträchtliehe Umkonstruktion heutiger Brennkraftmaschinen, was einer schnellen Einführung dieses neuen Motorkraftstoffs im Wege steht. Es wurde weiterhin auch ein erhöhter Motorverschleiß festgestellt, weshalb empfohlen wurde, dem Benzin zur Verringerung dieses Verschleißes etwas Blei zuzufügen.

Trotz der Verringerung der Emission unverbrannter Kohlenwasserstoffe, von Kohlenmonoxyden und von Stickoxyden durch Zusatz von Methanol ist ein solcher Zusatz doch nicht vollkommen frei von ungünstigen Umwelteinflüssen. So werden bei der Verbrennung kleine Aldehydmengen erzeugt und man besitzt noch keine Klarheit darüber, welchen Einfluß diese Aldehyde auf die Umwelt haben.

Reiner Wasserstoff stellt nach vielen Gesichtspunkten einen idealen Motorkraftstoff dar, weshalb dieser Möglichkeit auf

809838/0989

der ganzen Welt ein beträchtliches Interesse entgegengebracht wird. Indessen bietet schon die Lagerung von Wasserstoff eine große Schwierigkeit, weil hierzu mindestens ein genauso großes Volumen wie zur Lagerung von Methanol mit etwa gleicher Energiedichte benötigt wird. Wollte man zur Vermeidung dieses Mangels energiereicheren Kraftstoff wie Benzin zu 100 % Wasserstoff umwandeln, so würde man für dieses Verfahren eine beträchtlich große Anlage benötigen. Ideal würde es natürlich sein, wenn dem üblichen Motorkraftstoff statt Methanol in der vorgenannten Weise Wasserstoff zugesetzt werden könnte. Dies würde einen alle vorstehend in Verbindung mit dem Motorkraftstoff erwähnten Schwierigkeiten vermeidenden Kompromiß darstellen. Unglücklicherweise ist es aber aus naheliegenden Gründen nicht möglich. Wasserstoff in Benzin zu binden.

Das in der vorgenannten amerikanischen Patentschrift offenbarte Verfahren kommt indessen dem anzustrebenden Idealverfahren schon recht nahe. Lin durch Benzin begründeter Nachteil liegt bei diesem Verfahren jedoch darin, daß für die Dampfumwandlung eine verhältnismäßig hohe Temperatur benötigt wird, so daß die vom Abgasdampf erzielbare Energieausbeute nicht gerade groß ist. Wird die in der US-PS 3 918 412 offenbarte Erfindung mit Alkohol-Kraftstoffen angewendet, so erfordert dies wiederum einen verhältnismäßig großen Raumbedarf für Kraftstofftanks usw.

Der Erfindung liegt, ausgehend von denselben primären Kraftstoffen, wie sie mit einem Methanolzusatz zu Benzin gegeben sind, die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte bekannte Verfahren weitmöglichst nach folgenden Gesichtspunkten zu verbessern:

Es soll die Gefahr einer Entmischung oder Phasentrennung des Methanol-Benzingemischs nach Möglichkeit ausgeschlossen werden.

809838/0989

Im Kraftstoffsystem der Brennkraftmaschine sollen die Gefahren einer Korrosion und einer Materialveränderung verringert werden.

Es soll eine ungleiche Verteilung der Kraftstoffkomponenten zwischen den verschiedenen Arbeitszylindern der Brennkraftmaschine vermieden werden.

Es sollen einerseits die Gefahr einer Dampfblasenbildung und die dadurch hervorgerufene Unterbrechung der Kraftstoffversorgung und anderseits ein Vereisen des Vergasers ausgeschlossen werden, wie es an sich durch die beträchtliche Verdampfungswärme des Methanols leicht eintreten kann.

Weiterhin soll der Kraftstoff durch eine bessere Ausnutzung der Abgaswärme wirtschaftlicher ausgenutzt werden.

Außerdem soll das durch den Zusatz von Methanol zu Benzin erreichte gute Abgasbild durch eine zumindest beträchtliche Herabsetzung der bisher noch festgestellten Aldehydemission weiter verbessert werden.

überdies soll die Möglichkeit einer freien Auswahl der Zusammensetzung der verwendeten Kraftstoffe geschaffen werden.

Weiterhin ist angestrebt, die bereits vorhandenen Brennkraftmaschinen nach Anwendung möglichst geringer Umbaumaßnahmen mit dem neuen Verfahren betreiben zu können. In diesem Zusammenhang ist schließlich vor allem angestrebt, das neue System der KraftstoffVersorgung der Brennkraftmaschine durch eine nur geringfügige Abwandlung des bereits vorhandenen üblichen Systems verwenden zu können.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wasserstoff und die Kohlenmonoxyde durch Zerlegen verdampften einfachen (niedrigwertigen) Alkohols, insbesondere

8 09838/0989

von Methanol, in einem einen Katalysator enthaltenden Reaktor erzeugt werden, daß wenigstens ein Teil von zur Dampfumwandlung erforderlichem Wasserdampf und der zu dieser Umwandlung benötigten Energie durch Einführen von Abgasen der Brennkraftmaschine in den Reaktor gewonnen wird, wo die Abgase sich mit dem Alkohol vermischen, und daß der Alkohol dem Reaktor von einem eigenen Tank aus durch eine gesonderte Zuführungsleitung mittels zugeordneter Fördermittel zugeführt wird.

Das vorgeschlagene Verfahren stellt einen weiteren Schritt dar, den angestrebten idealen Zusatz von Wasserstoff zum Benzin zu verwirklichen. Dabei werden alle nach vorstehendem angestrebten Vorteile und Eigenschaften durch die einfache Kombination verschiedener Maßnahmen in überraschender und vor allem überraschend einfacher Weise verwirklicht.

Wesentlich ist beispielsweise, daß der Alkohol bzw. das Methanol nie mit dem Benzin in flüssigem Zustand vermischt, sondern von einem am Kraftfahrzeug vorgesehenen gesonderten Tank aus über gesonderte Leitungen einem speziellen katalytischen Reaktor zugeführt wird, in dem der größte Anteil des Alkohols zu Wasserstoff und Kohlenmonoxyd zerlegt wird. Anschließend wird das Gasgemisch der Brennkraftmaschine beispielsweise durch Beimischung zum Benzin-Luftgemisch im Vergaser zugeführt. Wesentlich ist außerdem, daß der Alkohol bzw. das Methanol durch Reaktion mit dem Wasserdampf eines Teiles der Abgase zu Wasserstoff und Kohlenmonoxyd verwandelt wird (sofern etwa keine genügend großen Abgasmengen zugeführt werden können, kann dem Alkohol auch Wasser aus einem gesonderten Wassertank zugeführt werden). Die Dampfumwandlung des Alkohols bzw. Methanols kann bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen

von etwa 300°C erfolgen, was es ermöglicht, einen beträchtlichen Teil des Wärmeinhaltes der Abgase durch deren mittelbaren oder unmittelbaren Kontakt mit dem Reaktionsgemisch auszunutzen.

Nach vorstehendem besteht die Erfindung also in einem neuen

809838/0989

Verfahren zum Erzeugen eines Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltenden Gasgemisches, welches dem Kraftstoff-Luftgemisch einer Brennkraftmaschine zum Zwecke der Herabsetzung der giftigen Schadstoffbestandteile der von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgase beigemischt wird.

Die Erfindung umfaßt weiterhin auch eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen an eine AbgasZweigleitung einer Brennkraftmaschine angeschlossenen Reaktor mit einem Katalysator aufweist, in den außerdem eine von einem weiteren, einen geeigneten Alkohol enthaltenden Tank ausgehende Leitung führt und dessen Ausgang über eine Leitung an die Einlaß- bzw. Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

Andere Ausgestaltungen der Erfindung betreffen weitere konstruktive Einzelheiten der vorgenannten Vorrichtung.

In der Zeichnung ist eine zum Durchführen des Verfahrens geeignete Vorrichtung beispielsweise veranschaulicht.

Gemäß der Darstellung führt in eine Brennkraftmaschine 1 eine Ansaugleitung 2 mit einer Drosselklappe 3. Ein Benzintank 4 ist über eine Leitung 5 mit einer Förderpumpe 6 in üblicher Weise an einen Vergaser 7 angeschlossen, von dem die Ansaugleitung 2 ausgeht. Die beim Betrieb der Brennkraftmaschine erzeugten Abgase werden über ein Abgas-Sammelrohr 8 mit einem Auspufftopf 9 ins Freie abgeleitet. Vor dem Auspufftopf 9 ist vom Abgas-Sammelrohr eine Leitung 10 abgezweigt, durch die ein Teil der Abgase, der in seiner Menge durch eine in dieser Leitung befindliche Drosselklappe 11 gesteuert werden kann, einem katalytischen Reaktor 12 mit einem Katalysator 13 zugeführt wird. An der Einlaßseite für die Abgase wird dem Reaktor 12 außerdem von einem Methanoltank 14 her über eine Leitung 15 und ein darin befindliches Fördermittel 16 Methanol zugeführt, welches durch einen in der Leitung 15 nach dem Fördermittel 16 weiterhin befindlichen Verdampfer 18 verdampft wird.

809838/0989

Der Verdampfer 18 weist die Form eines Wärmetauschers auf, der sich zugleich im Abgas-Sammelrohr 8 vor dessen Verzweigung befindet und damit durch die Abgase der Brennkraftmaschine 1 beheizt wird. Auf seiner der Einlaßseite in bezug auf den Katalysator 13 gegenüberliegenden Auslaßseite steht der Reaktor über eine Leitung 17 mit einer Stelle der Ansaugleitung 2 in Verbindung, die sich zwischen dem Vergaser 7 und der Drosselklappe befindet. Damit werden dem Benzin-Luftgemisch vor der Drosselklappe 3 sowohl die abgezweigten Abgase als auch Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und restliches, nicht zerlegtes Methanol zugeführt. Es wurde bereits ausgeführt, daß es zuweilen vorteilhaft sein kann, dem katalytischen Reaktor 12 über den aus den Abgasen zur Verfügung stehenden Wasserdampf hinaus noch zusätzlich Wasser zuzuführen. Aus diesem Grunde ist in der Zeichnung noch ein Wassertank 19 dargestellt, von dem eine Leitung 20 über ein Fördermittel 21 ebenfalls zur Einlaßseite des Reaktors 12 führt.

Zum Starten der so ausgebildeten Brennkraftmaschine gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, mit Methanol zu starten und dann, wenn der Katalysator 13 eine Temperatur von etwa 300⁰C erreicht hat, auf den Zweistoffbetrieb umzuschalten. Um einen solchen Start zu ermöglichen, geht gemäß der Zeichnung vom Methanol-Tank 14 noch eine zweite, unmittelbar zum Vergaser 7 führende Leitung 22 aus, in der sich ein von einem die Temperatur des Katalysators 13 messenden Temperatur-Meßgerät 24 aus steuerbares Ventil 23 befindet. Ein entsprechendes, in der Leitung 5 befindliches (nicht dargestelltes) Ventil sperrt den Durchfluß durch diese Leitung, solange der Katalysator 13 noch nicht seine vorgenannte Betriebstemperatur erreicht hat. Ist diese Temperatur erreicht, dann wird das letztgenannte Ventil geöffnet, während das Ventil 23 abgesperrt wird.

Brennkraftmaschinen mit einer Beimischung von Abgas zum Ansauggemisch sind beispielsweise durch die US-PS 3 294 073 bekannt und auch auf dem Markt erhältlich.

809838/0989

Die vorstehend beschriebene, einen katalytischen Reaktor aufweisende Vorrichtung zur Methanolbeimischung kann somit als eine Ergänzung der bekannten Brennkraftmaschinen mit Abgasbeimischung betrachtet werden. Da ein Teil der Verbrennungsenergie vom Methanol geliefert wird, muß die Benzinzufuhr durch einen Wechsel des Vergasers entsprechend verringert werden. Es hat sich als zweckmäßig ergeben, mit einem Volumenanteil Methanol von etwa 5 bis 30 % des voltametriechen Benzinverbrauchs zu arbeiten. Als besonders vorteilhaft hat sich 10 bis 20 % des Benzinverbrauchs ergeben, was einen Anteil von Methanol an der erzeugten Verbrennungsenergie von etwa 5 bis 10 % bedeutet.

Methanol eignet sich besonders vorteilhaft für das vorgeschlagene Verfahren, weil es aus einer großen Zahl fester Brennstoffe, und zwar beispielsweise von Kohle bis zu städtischem Müllabfall, billig gewonnen werden kann» Dabei wird unter Methanol hier ein technischer Kraftstoff verstanden, der zu mehr als 90 % aus Methylalkohol besteht, zusätzlich aber auch noch Wasser, in manchen Fällen bis zu 50 % enthalten kann, welches dann zur Dampfumwandlungsreaktion zur Verfügung steht und damit zugleich den Bedarf an zugeführtem Abgas entsprechend verringert.

Da das Methanol nie in flüssigem Zustand mit dem Hauptkraftstoff der Brennkraftmaschine in Verbindung kommt, ist die Wahl des Hauptkraftstoffs keinerlei Beschränkung unterworfen. Man kann für diesen also nicht nur Benzin, sondern auch Dieselöl und beliebige andere, insbesondere energiereiche flüssige Kraftstoffe verwenden.

Überdies bestehen auch keine Einschränkungen hinsichtlich der Konstruktion und der grundsätzlichen Funktion der Brennkraftmaschine. Das beschriebene Verfahren kann also genauso . gut bei Ottomotoren, Dieselmotoren, Wankelmotoren, Gasturbinen oder anderen Verbrennungsmotoren mit Innenverbrennung angewendet

809838/0939

werden. Entscheidend für das beschriebene Verfahren ist dabei allerdings das Vorhandensein des katalytischen Reaktors 12. Der diesbezüglich nächstkommende Stand der Technik ist in der US-PS 3 918 412 offenbart, wovon sich das hier beschriebene Verfahren jedoch dadurch unterscheidet, daß das Methanol dem katalytischen Reaktor 12 von dem eigenen Tank 19 her durch eine gesonderte Leitung zugeführt wird, während der Hauptkraftstoff der Brennkraftmaschine vom anderen Tank 4 aus über ein gesondertes Fördersystem zugeführt wird.

Die beschriebene Anwendung des Methanols bietet den besonderen Vorteil, daß die AnlaßSchwierigkeiten und insbesondere Neigungen zum Verrußen der Zündkerzen weit geringer sind, als es der Fall ist, wenn für die DampfUmwandlungsreaktion Benzin verwendet wird.

Zu erwähnen ist noch, daß bei dem beschriebenen Verfahren ein gewisser Bleizusatz zum Benzin wünschenswert sein kann, und zwar auch im vorliegenden Falle vor allem zur Vermeidung von Verschleißerscheinungen, die bei Verwendung von völlig bleifreiem Benzin zuweilen auftreten. Wird solch bleihaltiges Benzin bei dem Verfahren nach der US-PS 3 918 412 verwendet, dann kann der Katalysator nach einer längeren Betriebszeit vergiftet werden, selbst wenn solche speziell für Abgase entwickelten Katalysatoren verwendet werden, die neben einer gewissen Dampfumwandlungsfähigkeit gegenüber verbleitem Benzin auch reinigend wirken, wenn sie bei dem hier beschriebenen Verfahren als Katalysatoren verwendet werden. Entsprechende Katalysatoren sind beispielsweise in der US-PS 3 918 412 offenbart. Ein weiterer, in der US-PS 3 828 736 offenbarter Katalysator hat sich auch bei einer Verwendung im Zusammenhang mit dem hier beschriebenen Verfahren bewährt. Besonders geeignet sind jedoch Edelmetall-Katalysatoren, wie sie zur Zeit häufig zur Abgasreinigung in Kraftfahrzeugen mit einem Ottomotor-Betrieb verwendet werden. Von diesen im Handel erhältlichen Produkten gibt es zwei Gruppen, und zwar auf einem Steinblock und

809838/0989

auf Kügelchen angeordnete Edelmetall-Katalysatoren.

Ein besonderer Vorteil der Katalysatoren auf Edelmetallbasis besteht darin, daß sie gegenüber restlichen Oxyden, die sich in dem dem Reaktor 12 zugeführten Gasgemisch befinden können, einen besseren Oxydationswiderstand als beispielsweise Katalysatoren auf einer Nickelbasis bieten. Die Arbeitstemperatur des Katalysators hängt sowohl von dessen Art als auch von der Art des Alkohol-Kraftstoffs ab und liegt normalerweise in einem Bereich von 200 bis 600 C, bevorzugt in einem Bereich von 250 bis 400⁰C und bei Verwendung von Methanol und einem Edelmetall-Katalysator insbesondere in einem Bereich von 275 bis 35O°C.

Das beschriebene Verfahren wurde praktisch auf einem Motorprüfstand des königlichen technologischen Instituts in Stockholm durchgeführt, und zwar mit einem Volvo-Vierzylindermotor des Types B 20 A. Die Motorleistung wurde von einem Bremsgenerator abgenommen, der die elektrische Energie an einen Belastungswiderstand abgab. Die Abgase des Motors wurden mittels eines Chromatographiestreifens und eines IR-Analysiergerätes (URAS-2) für Stickoxyde analysiert. Der genannte Motor ist bereits normal mit einer Abgasrückführung versehen und in der Abgas-Rückführungsleitung wurde ein Engelhard PTX-Abgasreaktor montiert und isoliert. Der Abgasstrom durch diese Leitung wurde mittels eines Ventils gesteuert. Die für einen reinen Benzinbetrieb vorgesehenen üblichen Vergaserdüsen wurden gegen solche Vergaserdüsen ausgewechselt, die nur für einen 95 % des normalen Benzinzustromes betragenden Zustrom bestimmt waren. Das Methanol wurde vom Methanoltank 14 zum Verdampfer 18 geleitet und darin verdampft und daraufhin grundsätzlich in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise dem katalytischen Reaktor 12 zugeführt. Der Motor wurde mit einem Luftüberschuß von 1,2 betrieben, wobei der Methanolzufluß auf 10 % des zugeführten Benzinvolumens eingestellt wurde. Bei einer Abtriebsleistung von 5,8 kW enthielt das Abgas 0,2 % CO, etwa

809838/0989

/ti*

0,02 % Stickoxyd, und lediglich Spuren unverbrannter Wasserstoffe. Bemerkenswert ist noch, daß es nicht möglich war, den Motor mit einem so hohen Luftüberschuß bei normalem Benzinbetrieb zu fahren, ohne daß es zu Fehlzündungen gekommen wäre.

Ein ähnlicher Versuch wurde mit einer Leistung von 7,2 kW Abtriebsleistung und einem Luftüberschuß von sogar 1,55 gefahren. Bei diesem Versuch wurde der Edelmetall-Katalysator durch einen handelsüblichen Nickelkatalysator Girdler G56 ersetzt, der eine Arbeitstemperatur von 69O°C erreichte. Außerdem wurde hierbei Methanol mit 35 % des verbrauchten BenzinVolumens verwendet. Das Abgas enthielt 0,16 % CO, 25 ppm unverbrannter Kohlenwasserstoffe und nicht feststellbare, jedenfalls unter 10 ppm liegende NO . Der Kraftstoffverbrauch lag etwa 15 % unter dem für einen entsprechenden reinen Benzinbetrieb anzusetzenden Benzinverbrauch mit Abgasreinigung. Der Anteil des zurückgeführten Abgases betrug 5,4 % des gesamten Abgasstromes. Andere Versuchsläufe mit dem Nickelkatalysator wurden mit Methanol bis zu 60 % des verbrauchten Benζinvolumens bei etwa gleichen Versuchsergebnissen durchgeführt. Schließlich wurden dieselben beachtlichen Ergebnisse auch dann erzielt, wenn das Methanol durch Äthanol ersetzt wurde.

Ein wertvoller Vorteil des beschriebenen Verfahrens gegenüber dem in der US-PS 3 918 412 beschriebenen Verfahrens liegt im vereinfachten Startvorgang und der Verringerung der Schadstoffemission auch während des Startvorganges. Der Katalysator erreichte seine Arbeitstemperatur innerhalb von 10 bis 20 see.

Bei den beschriebenen Versuchen wurden für das Starten keine besonderen Vorkehrungen getroffen. Man kann indessen vor dem Start mit der Methanolzufuhr zum katalytischen Reaktor warten, bis der letztere seine Arbeitstemperatur erreicht hat, was mittels eines Temperaturmeßgerätes erfolgen kann, welches zugleich ein in der Leitung 15 für die Methanolzufuhr befindli-

Ö09838/09B9

ches Absperrventil steuert. Eine andere Möglichkeit für den Start der Brennkraftmaschine liegt darin, den Start allein mit Methanol durchzuführen und dann auf das Zweistoffsystem überzugehen, wenn der katalytische Reaktor seine Arbeitstemperatur erreicht hat. In der Zeichnung sind für diesen Start gemäß dem in der US-PS 3 918 412 offenbarten Verfahren die Leitung 22, das Ventil 23 und das Temperaturmeßgerät vorgesehen .

Der die vorliegende Erfindung kennende und die vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren mit katalytischen Reaktoren und katalytischer Umformung benutzende Fachmann hat keine Schwierigkeit, entsprechend geeignete Verfahren und Vorrichtungen für jeden speziellen Motortyp und jeden speziellen Hauptkraftstoff zu entwickeln. Aus der vorstehenden Beschreibung geht ja gerade hervor, daß einer der Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung in den ausgezeichneten Möglichkeiten begründet ist, vorhandene Systeme und bereits zur Verfügung stehende Mittel im Sinne der Erfindung abzuwandeln und einzusetzen. Dies ist gegenüber den vorbekannten, mehr oder weniger theoretischen Lösungsvorschlägen für die betroffenen wichtigen und strittigen Probleme ein sehr wichtiger praktischer Vorteil.

Sollte sich aufgrund anderer Betriebsverhältnisse die erforderliche Verdampfung des Alkohols bzw. Methanols auf dem Wege zum Reaktor 12 schon von selbst oder auf andere einfachere Weise ergeben, dann kann auf die Einschaltung des Verdampfers 18 verzichtet werden. Wie schon angedeutet, können statt Methanol auch andere einfache Alkohole, wie Äthylalkohol, Isopropanol usw. sowie Mischungen derselben verwendet werden.

Auch Methyl-Kraftstoff kann verwendet werden, der im wesentlichen aus Methylalkohol besteht und darüber hinaus aber auch noch kleine Anteile höherwertiger Alkohole enthalten kann.

-^fr-Lee r s e i \ e

Claims (7)

1. fly Verfahren zum Erzeugen eines Gasgemisches mit Wasserstoff und Kohlenmonoxyd als Zusatz zu einem üblichen Kraftstoff-Luftgemisch einer Brennkraftmaschine zum Zwecke der Herabsetzung der Schadstoffanteile in deren Abgas, dadurch 5gekennzeichnet , daß der Wasserstoff und die Kohlenmonoxyde durch Zerlegen verdampften einfachen (niedrigwertigen) Alkohols, insbesondere von Methanol, in einem einen Katalysator (13) enthaltenden Reaktor (12) erzeugt werden, daß wenigstens ein Teil von zur Dampfumwandlung erforderlichem Wasserdampf und der zu dieser Umwandlung benötigten Energie durch Einführen von Abgasen der Brennkraftmaschine in den Reaktor (12) gewonnen wird, wo die Abgase sich mit dem Alkohol vermischen, und daß der Alkohol dem Reaktor (12) von einem eigenen Tank (14) aus durch eine gesonderte Zuführungsleitung (15) mittels zugeordneter Fördermittel (16) zugeführt wird.
2. 2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen an eine Abgaszweigleitung (10) einer Brennkraftmaschine (1) angeschlossenen Reaktor (12) mit einem Katalysator (13) aufweist, in den außerdem eine von einem weiteren, einen geeigneten Alkohol enthaltenden Tank (14) ausgehende Leitung (15) führt und dessen Ausgang über eine Leitung (17) an die Einlaß- bzw. Ansaugleitung (2) der Brennkraftmaschine (1) angeschlossen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Reaktor (12) ausgehende Leitung (17) in die Ansaugleitung (2) zwischen einem Vergaser (7) und einer Drosselklappe (3) der Brennkraftmaschine (1) einmündet.

   INSPBCTBD 809838/0989
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Reaktor (12) außerdem eine von einem Wassertank (19) ausgehende Wasserleitung (20) einmündet.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der vom Alkohol enthaltenden Tank (14) ausgehenden Leitung (15) ein zugleich in das Abgas-Sammelrohr (8) eingeschalteter Verdampfer (18) vorgesehen ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (13) aus Edelmetall besteht.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (13) aus Nickel besteht.

   8098 3 8/0989