DE3614243A1 - Verfahren und vorrichtung zur schadstoffarmen verbrennung von kohlenwasserstoffen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur schadstoffarmen verbrennung von kohlenwasserstoffenInfo
- Publication number
- DE3614243A1 DE3614243A1 DE19863614243 DE3614243A DE3614243A1 DE 3614243 A1 DE3614243 A1 DE 3614243A1 DE 19863614243 DE19863614243 DE 19863614243 DE 3614243 A DE3614243 A DE 3614243A DE 3614243 A1 DE3614243 A1 DE 3614243A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- combustion
- air
- combustion air
- supply
- fuel
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
-
- 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
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/032—Producing and adding steam
- F02M25/035—Producing and adding steam into the charge intakes
-
- 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
- F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
- F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
- F02M31/04—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
- F02M31/06—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
- F23L7/002—Supplying water
- F23L7/005—Evaporated water; 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Verbrennungs
luft.
Die herkömmlichen Verfahren zur Verbrennung von Kohlenwas
serstoff beruhen auf dem allgemeinen Prinzip, daß Verbren
nungsluft angesaugt oder unter Druck dem Brennstoff zuge
führt und mit diesem verbrannt wird, wobei sich die Kohlen
wasserstoffe mit dem Luftsauerstoff im Idealfall ausschließ
lich zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) umsetzen. Je
nach dem Ablauf der Verbrennung und der erreichten Verbren
nungstemperaturen entstehen jedoch auch beispielsweise
Stickoxide (NOx) und Kohlenmonoxid (CO), welche als Schad
stoffe die Umwelt belasten. Da weiterhin der Brennstoff im
allgemeinen nicht in der Form von reinen Kohlenwasserstof
fen vorliegt und insbesondere auch hochmolekulare Kohlen
wasserstoffe enthält, entstehen bei der Verbrennung weitere
unerwünschte Schadstoffe, wie Teerprodukte, Ruß und der
gleichen.
Die Verbrennung erfolgt im allgemeinen zur Erzeugung von
Heizungs- oder Prozeßwärme oder von mechanischer bzw. elek
trischer Energie. Dementsprechend sind die dafür konstru
ierten Vorrichtungen entweder lediglich zum Heizen oder als
Motoren ausgelegt. Gemeinsam ist diesen Vorrichtungen eine
Brennkammer mit einer Zufuhr für den Brennstoff und einer
Zufuhr für die Verbrennungsluft.
Sowohl Heizungsanlagen als auch Verbrennungsmotoren weisen
unabhängig von ihrem Arbeitsprinzip die dem Verfahren inne
wohnenden Nachteile auf, indem sie die in den Kohlenwasser
stoffen gespeicherte chemische Energie nicht vollständig
und oft nicht einmal annähernd bis zur Grenze des theore
tisch möglichen in die gewünschte Energieform umsetzen und
dabei auch noch in erheblichem Maße die oben erwähnten
Schadstoffe ausstoßen. Der Erfindung liegt daher die Aufga
be zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ver
brennung von Kohlenwasserstoffen zu schaffen, welche die
oben genannten Nachteile nicht aufweisen, insbesondere also
den Brennstoff besser ausnutzen und dabei erheblich weniger
Schadstoffe freisetzen als dies beim Stand der Technik der
Fall ist.
Hinsichtlich des eingangs näher bezeichneten Verfahrens
wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verbrennungsluft
zumindest teilweise mit Feuchtigkeit (Wasserdampf) angerei
chert, gesättigt oder übersättigt wird und erst unmittelbar
vor der Verbrennung mit dem Brennstoff vermischt wird.
Durch das Anfeuchten der Verbrennungsluft wird die Verbren
nungstemperatur im Mittel nur geringfügig herabgesetzt,
gleichzeitig werden jedoch die starken lokalen und/oder
zeitlichen Schwankungen der Verbrennungstemperatur weitge
hend vermieden, so daß das Temperaturprofil in der Verbren
nungszone sowohl im zeitlichen wie auch im räumlichen Ver
lauf wesentlich glatter ist als bei den herkömmlichen Ver
brennungsverfahren, bei welchen die Verbrennungsluft nicht
zusätzlich befeuchtet wird. Das geglättete Temperaturprofil
läßt sich unter anderem dadurch erklären, daß bei den auf
tretenden Temperaturspitzen ein Teil der Energie zur Auf
spaltung des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff ver
braucht wird, die später an anderer Stelle unter entspre
chender Energieabgabe wieder zu Wasser rekombinieren, wäh
rend dieser Effekt nicht auftritt, solange die Temperatur
einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet.
Dies führt zu einer gleichmäßigeren Verbrennung.
Bei der Verwendung flüssiger Brennstoffe ergibt sich ein
zusätzlicher Vorteil dadurch, daß die angefeuchtete Ver
brennungsluft, insbesondere wenn sie mit Feuchtigkeit bzw.
Wasserdampf übersättigt ist, einen fein verteilten Nebel
von Wassertröpfchen enthält, auf welchen sich der flüssige
Brennstoff sehr gleichmäßig verteilen kann, wodurch eben
falls und zusätzlich zu dem eben beschriebenen Effekt eine
sehr gleichmäßige Verbrennung mit fast konstantem Tempera
turprofil erreicht wird.
Erfindungsgemäß erweist es sich als vorteilhaft, wenn die
Verbrennungsluft dem Brennstoff in stöchiometrischer oder
leicht überstöchiometrischer Menge zugeführt wird.
Auch diese Maßnahme trägt zu einer gleichmäßigeren Verbren
nung bei und verhindert Temperaturspitzen, bei welchen Bei
spielsweise Stickoxide entstehen könnten.
Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn bei dem Verfahren gemäß
der Erfindung zumindest ein Teil der Verbrennungsluft vor
der Verbrennung nach dem Wärmetauscherprinzip von Verbren
nungsgasen vorgewärmt wird.
Die Abfuhr der Verbrennungsgase kann beispielsweise in
räumlicher Nähe zu der Zufuhr zumindest eines Teils der
Verbrennungsluft erfolgen, so daß diese entsprechend er
wärmt wird.
Dabei sieht die Erfindung in vorteilhafter Weise zusätzlich
vor, daß das Verhältnis von vorgewärmter zu angefeuchteter
Verbrennungsluft gesteuert wird.
Hierdurch erreicht man eine optimierte Verbrennung auch un
ter wechselnden Betriebsbedingungen.
Hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des Verfah
rens zur Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Verbren
nungsluft mit einer Brennkammer, einer Zufuhr für den Brenn
stoff (Kohlenwasserstoff) und einer Zufuhr für Verbrennungs
luft wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch
gelöst, daß vor der Zufuhr für Verbrennungsluft ein Luftbe
feuchter vorgesehen ist sowie ein Ventilator zur zwangswei
sen Führung von Verbrennungsluft durch den Luftbefeuchter.
Mit Hilfe dieser Maßnahmen können die Vorteile des erfin
dungsgemäßen Verfahrens erreicht werden, wobei zusätzlich
zu den ohnehin bei den entsprechenden Vorrichtungen vorhan
denen Einrichtungen lediglich ein Luftbefeuchter vor der
Zufuhr für die Verbrennungsluft vorgesehen ist, wobei ein
Ventilator die erforderliche Menge von anzufeuchtender Ver
brennungsluft durch den Luftbefeuchter und in die Zufuhr
für die Verbrennungsluft drückt. Luftbefeuchter und Venti
lator sind relativ einfach zu installierende und preiswert
zu beschaffende Bauteile, die teilweise eventuell ohnehin
schon vorhanden sind und sich angesichts der erreichten Vor
teile schnell amortisieren.
Da bei einer derartigen Vorrichtung und dem erfindungsgemä
ßen Verfahren weniger Schadstoffe entstehen, der Brennstoff
also vollständiger verbrannt wird, erreicht man gleichzei
tig eine bessere Ausnutzung der im Brennstoff gespei
cherten chemischen Energie.
Zweckmäßigerweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung da
hingehend erweitert, daß in der Zufuhr für die Verbren
nungsluft eine Warmluftzufuhrleitung mündet.
Hierdurch kann die Vorrichtung wiederum veränderten Be
triebsbedingungen angepaßt werden, wobei sich jeweils ein
optimaler Verbrennungsablauf ergibt.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommen ins
besondere dann zur Geltung, wenn sie benutzt wird als Vor
richtung zur Aufbereitung des Verbrennungsgemisches für
einen Verbrennungsmotor und insbesondere einen Kfz-Motor,
dessen Brennkammer durch die einzelnen Zylinder, dessen Zu
fuhr für den Brennstoff durch einen Vergaser oder eine Ein
spritzpumpe mit Einlaß- bzw. Einspritzventilen gegeben ist
und der Ansaug- bzw. Zufuhrleitungen für Verbrennungsluft,
einen Luftfilter, einen Luftfiltereinlaß, eine Lichtmaschi
ne und Auspuffrohre aufweist.
Mit einer derartigen Vorrichtung sind die Motoren eines
Großteils aller Kraftfahrzeuge ausgerüstet.
Herkömmliche Verbrennungsmotoren weisen eine Reihe
von Nachteilen auf. So erfolgt beispielsweise die Verbren
nung des zugeführten Kraftstoffes (Benzin) oft nur ungenü
gend, nicht schnell genug oder nicht zum richtigen Zeit
punkt. Weiterhin entstehen bei dieser Verbrennung erhebli
che Mengen an giftigen oder umweltschädlichen Abgasen und
Ruß. Die schlechte Verbrennung beeinträchtigt auch den Wir
kungsgrad der Verbrennungskraftmaschinen.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrades und zur Steigerung der
Leistung von Verbrennungsmotoren sind daher vielfältige
Versuche mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Aufbe
reitungen der Verbrennungsgemische unternommen worden.
Eine der bekanntesten Vorrichtungen zur Veränderung des
Verbrennungsgemisches ist der sogenannte Abgas-Turbolader.
Hierbei wird über die heißen Auspuffgase eine Turbine an
getrieben, welche ihrerseits Verbrennungsluft unter hohem
Druck in die Zylinder befördert, so daß die Verbrennung un
ter hohem Luftüberschuß stattfinden kann. Hierdurch er
reicht man zwar eine Erhöhung der Leistung, der Schad
stoffausstoß wird jedoch nicht nennenswert verringert. Au
ßerdem ist die Installation eines Abgasturboladers aufwen
dig und die Anforderungen an das Material, welches den hei
ßen Auspuffgasen ausgesetzt ist, sind sehr hoch. Schließ
lich erfordert der Betrieb eines Abgasturboladers eine ge
wisse Mindestdrehzahl, so daß er bei kleineren Drehzahlen
nicht einsetzbar ist (sogenanntes Turboloch).
Ein weiteres Verfahren zur Verbesserung der Verbrennung ist
die sogenannte Emulsionsverbrennung. Diese wird insbeson
dere eingesetzt beim Starten von Hochleistungsmotoren un
ter Vollast. Dabei wird dem Kraftstoff Wasser zugesetzt,
so daß sich im Verbrennungsraum der eigentliche Treibstoff
entweder auf feinsten Wassertröpfchen gleichmäßiger ver
teilt oder auch durch die Verdampfung von Wasser besser
verteilt wird. Da Wasser und Benzin oder Dieselöl nicht
ohne weiteres mischbar sind, wurde dem Treibstoff ein Emul
gator zugesetzt, durch den die Emulsion aus Wasser und
Treibstoff stabilisiert wurde. Die entsprechenden Emulgato
ren verursachen jedoch Korrosion und hinterlassen ebenfalls
unerwünschte Verbrennungsprodukte, z.B. verschleißerhöhende
Ablagerungen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe betrifft dementsprechend im
speziellen Fall von Verbrennungsmotoren und insbesondere
von Kfz-Motoren die Aufbereitung des Verbrennungsgemisches
zur Erzielung eines höheren Wirkungsgrades bei gleichzei
tiger Verminderung des Schadstoffausstoßes.
Bei der Vorrichtung mit den oben genannten Merkmalen eines
Verbrennungsmotors wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
der Luftfiltereinlaß über eine Naßluftzufuhrleitung mit ei
nem Luftbefeuchter und einem davor geschalteten Ventilator
verbunden ist und daß am Luftfiltereinlaß oder in der Naß
luftzufuhrleitung eine Warmluftzufuhrleitung mündet.
Diese Vorrichtung verknüpft die Vorteile des Abgasturbola
ders mit den Vorteilen der Emulsionsverbrennung, ohne deren
Nachteile aufzuweisen.
Der Ventilator drückt Verbrennungsluft durch den Luftbe
feuchter, in welchem die Luft mit Wasserdampf gesättigt
wird, die darüberhinaus eventuell auch kleinere Wassertröpf
chen mitreißt. Diese feuchtigkeitsgesättigte Luft wird dem
Luftfiltereinlaß und durch den Luftfilter dem Vergaser zu
geführt. Dabei erhält der Vergaser und somit auch das Ver
brennungsgemisch mehr Verbrennungsluft als bei reinem An
saugbetrieb, jedoch weniger als bei dem mit hohem Druck ar
beitendem Abgasturbolader. Da am Luftfiltereinlaß oder in
der unmittelbar davorliegenden Naßluftzufuhrleitung eine
Warmluftzufuhrleitung mündet, wird durch die in den Luft
filter einströmende feuchte Luft nach dem Venturi-Prinzip
Warmluft aus der Warmluftzufuhrleitung mitgerissen, so daß
den Vergaser feuchte und warme Luft zugeführt wird.
Dabei ist darauf zu achten, daß die insgesamt zugeführte
Verbrennungsluft in etwa der benötigten stöchiometrischen
Menge entspricht oder leicht darüber liegt. Dies sorgt für
eine optimale Verbrennung bei hoher Temperatur.
Die Mischung des Treibstoffes mit Wasserdampf und feinst
verteilten Wassertröpfchen sorgt für eine entsprechend fei
ne und gleichmäßige Verteilung des Treibstoffes auf einer
großen Oberfläche. Hierdurch erfolgt die Verbrennung homogen
und erfaßt gleichzeitig den gesamten Verbrennungsraum. Der
Verzicht auf einen übermäßigen Luftüberschuß und die gleich
zeitige Verbrennung bewirken eine vergleichsweise hohe Ver
brennungstemperatur, wodurch die Entstehung von Schadstof
fen vermieden wird bzw. eventuell vorhandene Schadstoffe
gecrackt werden.
Beim heißen Motor wird der Verbrennungsvorgang auch dadurch
begünstigt, daß beim Eintreten des aus feuchter Warmluft,
fein verteilten Tröpfchen und Treibstoff bestehenden Ver
brennungsgemisches in den heißen Verbrennungsraum die Was
sertröpfchen explosionsartig verdampfen und so zu einer
Nachzerstäubung des Brennstoffnebels führen. Wegen der
gleichmäßigen Verteilung und der großen Homogenität des
Brennstoffgemisches ist ein nennenswerter Luftüberschuß
nicht erforderlich . Gleichzeitig werden die im Treibstoff
enthaltenen Kohlenwasserstoffe praktisch vollständig ver
brannt, so daß der Motor einen höheren Wirkungsgrad hat.
Die vollständige Verbrennung verhindert überdies die Ruß
bildung und Ablagerung von Rückständen im Motor, insbeson
dere im Zylinder und an den Ventilen. Dies wirkt sich gün
stig auf die Lebensdauer des Motors aus.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorge
sehen, daß der Ventilator der Ventilator der Lichtmaschine
ist.
Man kann somit in kostengünstiger Weise auf ein bereits
vorhandenes Bauteil üblicher Kfz-Motoren zurückgreifen, so
daß auch die nachträgliche Installation der Vorrichtung zu
geringen Kosten möglich ist. Die Vorrichtung wird damit auch
bei kleinsten Drehzahlen betrieben und paßt sich automatisch
und stufenlos dem Sauerstoffbedarf des Motors an.
In vorteilhafter Weise sieht die Erfindung weiterhin vor,
daß die Warmluftaufnahme der Warmluftzufuhrleitung im Be
reich der Auspuffrohre (Auspuffkrümmer) liegt.
Dies ist eine einfache und kostensparende Maßnahme, um die
gewünschte Warmluft dem Verbrennungsgemisch zuzuführen.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist der Luftbe
feuchter unter thermischem Kontakt mit dem Motor verbunden.
Das im Luftbefeuchter vorhandene Wasser wird dann vorge
wärmt, so daß die vorbeistreichende Verbrennungsluft schnel
ler und sicherer mit Wasserdampf gesättigt wird.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme der Erfindung besteht
darin, daß an der Mündung der Warmluftzufuhrleitung ein
Ventil zur Steuerung des Warmluftanteils vorgesehen ist.
Auf diese Weise kann das jeweils optimale Verhältnis von
Feuchtluft zu Warmluft eingestellt werden. Dieses Verhält
nis hängt unter anderem ab von dem verwendeten Brennstoff,
von der Außentemperatur und von der Motortemperatur. Zweck
mäßigerweise könnte ein solches Ventil von einem Bimetall
streifen gesteuert werden, durch welchen bei höherer Motor
temperatur die Warmluftzufuhr gedrosselt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be
schreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazu
gehörigen Figur. Es zeigt:
Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In Fig. 1 erkennt man den Luftfilter 2 mit seinem Luftfil
tereinlaß 1. Der Luftfiltereinlaß 1 ist mit der Naßluftzu
fuhrleitung 6 verbunden. Der Ventilator 5 der Lichtmaschine
3 saugt Verbrennungsluft an und drückt diese durch den
Luftbefeuchter 7 und die Naßluftzufuhrleitung 6 in den
Luftfiltereinlaß 1 und den Luftfilter 2 hinein. Von dort
gelangt die angefeuchtete Verbrennungsluft entweder in
einen Vergaser oder in ein Einspritzsystem. Am Luftfilter
einlaß 1 mündet eine Warmluftzufuhrleitung 8. Die Zufuhr
leitungen für Naßluft und Warmluft können aus starren oder
biegsamen Rohren vorgefertigt sein, ebenso kann man flexib
le Wellschläuche verwenden. Die durch den Luftfiltereinlaß
1 in den Luftfilter 2 strömende Naßluft saugt nach dem Ven
turiprinzip an der Mündung 10 der Warmluftzufuhrleitung 8
Warmluft an. Die Warmluftaufnahme 9 am anderen Ende der
Warmluftzufuhrleitung 8 befindet sich im Bereich des Aus
puffkrümmers 4, so daß die in die Warmluftaufnahme 9 ein
tretende Luft am Auspuffkrümmer 4 vorbeistreichen muß und
durch diesen erwärmt wird.
Im Bereich der Mündung 10 der Warmluftzufuhrleitung 8 kann
sich ein hier nicht dargestelltes Ventil befinden, durch
welches das Mengenverhältnis zwischen Warmluft und Naßluft
gesteuert werden kann. Im einfachsten Fall könnte dieses
Ventil aus einer Bimetallklappe bestehen, welche bei zuneh
mender Motortemperatur die Warmluftzufuhr drosselt. Selbst
verständlich könnte an dieser Stelle auch ein elektroni
sches Ventil eingesetzt werden, welches das Warmluft/Naß
luft-Verhältnis in Abhängigkeit von verschiedenen Parame
tern regelt.
Der Unterschied zu einem herkömmlichen Verbrennungsmotor
besteht also darin, daß nicht einfach Verbrennungsluft an
gesaugt wird, sondern daß die Verbrennungsluft mit Wasser
dampf gesättigt bzw. angefeuchtet, mit zusätzlicher Warm
luft vermischt und in etwa nach dem Prinzip des Turboladers
durch den Luftfilter 2 in ein Vergasungs- oder Einspritz
system gedrückt wird. Dabei baut der Ventilator 5 der Licht
maschine 3 selbstverständlich nicht in dem Maße Druck auf
wie ein Abgasturbolader, was auch nicht erwünscht wäre, da
der Luftüberschuß beim Turbolader im wesentlichen nicht zur
Schadstoffminderung beiträgt. Im Gegensatz zu dem bekannten
Emulsionsverbrennungsverfahren wird bei dem vorliegenden
Verfahren auch nicht das Wasser bereits im Tank oder in
einem Zwischenspeicher mit dem Treibstoff gemischt sondern
erst im Vergaser oder Einspritzsystem, wobei das Wasser be
reits in Form von Dampf oder fein verteilten Wassertröpf
chen zusammen mit der Verbrennungsluft zugeführt wird.
Hierdurch wird die Emulsionsbildung erleichtert und erfolgt
ohne Hinzufügen eines Emulgators.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, daß sie mit geringem Zeit- und Materialauf
wand und mit entsprechend niedrigen Kosten ohne weiteres
zusätzlich an den vorhandenen Kraftfahrzeugmotoren ange
bracht werden kann. Erste Versuche mit einem handelsübli
chen Pkw ergaben einen um ca. 20% erhöhten Wirkungsgrad bei
gleichzeitiger Reduzierung sowohl er CO- als auch der NOx-
Konzentrationen um ca. 80%. In den Auspuffgasen war kein
Ruß mehr festzustellen.
Diese Ergebnisse ergaben sich aus Untersuchungen des Kfz-
Sachverständigen Dipl.-Ing. Brezing in Wiesbaden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf
die vorstehend beschriebene Ausführungsform bei einen Otto-
Motor beschränkt sondern ist beispielsweise auch auf Diesel
motoren auszudehnen.
Weiterhin kann das Verfahren mit Hilfe von entsprechenden
Vorrichtungen auch Anwendung finden bei der Erzeugung von
Heizungs- und/oder Prozeßwärme. Für eine nach den oben be
schriebenen Prinzipien arbeitende Heizungsanlage hat der
öffentlich bestellte und vereidigte Sachverständige der In
dustrie- und Handelskammer Wiesbaden, Herr E. Egemann aus
Niedernhausen, einen Wirkungsgrad vom 98% festgestellt.
Claims (11)
1. Verfahren zur Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit
Verbrennungsluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver
brennungsluft zumindest teilweise mit Feuchtigkeit (Was
serdampf) angereichert, gesättigt oder übersättigt wird
und erst unmittelbar vor der Verbrennung mit dem Brenn
stoff vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verbrennungsluft dem Brennstoff (Kohlenwasserstoff)
in stöchiometrischer oder leicht überstöchiometrischer
Menge zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß zumindest ein Teil der Verbrennungsluft vor der
Verbrennung nach dem Wärmetauscherprinzip von Verbren
nungsgasen vorgewärmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis von vorgewärmter zu angefeuchteter Ver
brennungsluft gesteuert wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur schad
stoffarmen, optimierten Verbrennung von Kohlenwasser
stoffen mit Verbrennungsluft, mit einer Brennkammer (11),
einer Zufuhr für den Brennstoff (Kohlenwasserstoff) und
einer Zufuhr für die Verbrennungsluft (1, 6, 8), dadurch
gekennzeichnet, daß vor der Zufuhr für Verbrennungsluft
(1) ein Luftbefeuchter (7) vorgesehen ist, sowie ein
Ventilator (5) zur zwangsweisen Führung von Verbrennungs
luft durch den Luftbefeuchter (7).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Zufuhr für Verbrennungsluft (1, 6) eine Warmluft
zufuhrleitung (8) mündet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, insbesondere zur Aufberei
tung des Verbrennungsgemisches für einen Verbrennungsmo
tor und insbesondere einen Kfz-Motor, dessen Brennkammer
(11) durch die einzelnen Zylinder, dessen Zufuhr für den
Brennstoff durch einen Vergaser oder eine Einspritzpumpe
mit Einlaß- bzw. Einspritzventilen gegeben ist, mit An
saug- bzw. Zufuhrleitungen (6, 8) für Verbrennungsluft,
einem Luftfilter (2), Luftfiltereinlaß (1), einer Licht
maschine (3) und mit Auspuffrohren (4), dadurch gekenn
zeichnet, daß der Luftfiltereinlaß (1) über eine Naß
luftzufuhrleitung (6) mit einem Luftbefeuchter (7) und
einem davor geschalteten Ventilator (5) verbunden ist
und daß am Luftfiltereinlaß (1) oder in der Naßluftzu
fuhrleitung (6) eine Warmluftzufuhrleitung (8) mündet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilator (5) der Ventilator der Lichtmaschine (3)
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Warmluftaufnahme (9) der Warmluftzufuhrlei
tung (8) im Bereich der Auspuffrohre (4) (Auspuffkrüm
mer) liegt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftbefeuchter (7) unter thermi
schem Kontakt mit dem Motor verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Mündung (10) der Warmluftzu
fuhrleitung (8) ein Ventil zur Steuerung des Warmluft
anteils vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863614243 DE3614243A1 (de) | 1986-04-26 | 1986-04-26 | Verfahren und vorrichtung zur schadstoffarmen verbrennung von kohlenwasserstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863614243 DE3614243A1 (de) | 1986-04-26 | 1986-04-26 | Verfahren und vorrichtung zur schadstoffarmen verbrennung von kohlenwasserstoffen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3614243A1 true DE3614243A1 (de) | 1987-10-29 |
Family
ID=6299640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863614243 Withdrawn DE3614243A1 (de) | 1986-04-26 | 1986-04-26 | Verfahren und vorrichtung zur schadstoffarmen verbrennung von kohlenwasserstoffen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3614243A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4113484A1 (de) * | 1991-04-25 | 1992-10-29 | Wanka Edwin Dipl Ing Fh | Verfahren zur optimierung des verbrennungsmechanismus in einer verbrennungseinrichtung |
WO1993001449A1 (en) * | 1991-07-10 | 1993-01-21 | Flamepro Ab | A method and apparatus for burning liquid fuel in the presence of water |
EP1329614A1 (de) * | 2002-01-21 | 2003-07-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb eines Brenners sowie Brenner, insbesondere für eine Gasturbine |
DE10331187A1 (de) * | 2003-07-10 | 2005-02-17 | Man B & W Diesel A/S | Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE547218C (de) * | 1930-05-31 | 1932-03-21 | Sulzer Ag | Rostfeuerung fuer Dampfkessel, bei welcher ein Dampfluftgemisch unter oder ueber den Rost geleitet wird |
DE2151373A1 (de) * | 1970-10-16 | 1972-04-20 | Ginter Corp | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsvorgangs zwecks Vermeidung von schaedlichen Verbrennungsprodukten |
US3860384A (en) * | 1972-05-25 | 1975-01-14 | Intelcon Rad Tech | Method to control NOX formation in fossil-fueled boiler furnaces |
DE2461694A1 (de) * | 1974-01-02 | 1975-07-10 | Wentworth Jun | Verfahren und vorrichtung zur beigabe von wasserdampf zur brennstoffmischung bei einer verbrennungsanordnung |
DE7534479U (de) * | 1975-10-30 | 1976-04-29 | Sroczynski, Zbigniew, 3100 Celle | Verbrennungsmotor, insbesondere fuer ein auto |
DE7731138U1 (de) * | 1976-10-08 | 1978-01-26 | Penland, Thomas K., Long Beach, Miss. (V.St.A.) | Vorrichtung zum zufuehren von feuchtigkeit an verbrennungsmotore |
DE2722431A1 (de) * | 1976-08-31 | 1978-03-02 | Wentworth Jun | Verfahren und vorrichtung zum anreichern der luft mit katalysierend wirkendem wasserdampf |
DE2650946A1 (de) * | 1976-11-08 | 1978-05-18 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Brennkraftmaschine fuer fahrzeuge mit einer einrichtung zur vorwaermung der verbrennungsluft |
JPS54120423A (en) * | 1978-03-11 | 1979-09-19 | Kubota Ltd | Nox reducing method for incinerator exhaust gas |
JPS56543A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-07 | Yoichi Higuchi | Air heating and temperature controlling device prior to air cleaner and carburetor of gasoline engine |
JPS57352A (en) * | 1980-05-30 | 1982-01-05 | Yamaha Motor Co Ltd | Take air heater of internal combustion engine |
DE8215420U1 (de) * | 1982-05-27 | 1983-08-25 | Fabritz, Peter, 8391 Hinterschmiding | Aerosol-vergasereinrichtung zur einsparung von benzin |
DE8417476U1 (de) * | 1984-06-08 | 1985-05-30 | Richard Behrend Nachf. Inh. Wilh. Hüttemann KG, 5952 Attendorn | Vorwaermhaube fuer ansaugluft |
-
1986
- 1986-04-26 DE DE19863614243 patent/DE3614243A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE547218C (de) * | 1930-05-31 | 1932-03-21 | Sulzer Ag | Rostfeuerung fuer Dampfkessel, bei welcher ein Dampfluftgemisch unter oder ueber den Rost geleitet wird |
DE2151373A1 (de) * | 1970-10-16 | 1972-04-20 | Ginter Corp | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsvorgangs zwecks Vermeidung von schaedlichen Verbrennungsprodukten |
US3860384A (en) * | 1972-05-25 | 1975-01-14 | Intelcon Rad Tech | Method to control NOX formation in fossil-fueled boiler furnaces |
DE2461694A1 (de) * | 1974-01-02 | 1975-07-10 | Wentworth Jun | Verfahren und vorrichtung zur beigabe von wasserdampf zur brennstoffmischung bei einer verbrennungsanordnung |
DE7534479U (de) * | 1975-10-30 | 1976-04-29 | Sroczynski, Zbigniew, 3100 Celle | Verbrennungsmotor, insbesondere fuer ein auto |
DE2722431A1 (de) * | 1976-08-31 | 1978-03-02 | Wentworth Jun | Verfahren und vorrichtung zum anreichern der luft mit katalysierend wirkendem wasserdampf |
DE7731138U1 (de) * | 1976-10-08 | 1978-01-26 | Penland, Thomas K., Long Beach, Miss. (V.St.A.) | Vorrichtung zum zufuehren von feuchtigkeit an verbrennungsmotore |
DE2650946A1 (de) * | 1976-11-08 | 1978-05-18 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Brennkraftmaschine fuer fahrzeuge mit einer einrichtung zur vorwaermung der verbrennungsluft |
JPS54120423A (en) * | 1978-03-11 | 1979-09-19 | Kubota Ltd | Nox reducing method for incinerator exhaust gas |
JPS56543A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-07 | Yoichi Higuchi | Air heating and temperature controlling device prior to air cleaner and carburetor of gasoline engine |
JPS57352A (en) * | 1980-05-30 | 1982-01-05 | Yamaha Motor Co Ltd | Take air heater of internal combustion engine |
DE8215420U1 (de) * | 1982-05-27 | 1983-08-25 | Fabritz, Peter, 8391 Hinterschmiding | Aerosol-vergasereinrichtung zur einsparung von benzin |
DE8417476U1 (de) * | 1984-06-08 | 1985-05-30 | Richard Behrend Nachf. Inh. Wilh. Hüttemann KG, 5952 Attendorn | Vorwaermhaube fuer ansaugluft |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4113484A1 (de) * | 1991-04-25 | 1992-10-29 | Wanka Edwin Dipl Ing Fh | Verfahren zur optimierung des verbrennungsmechanismus in einer verbrennungseinrichtung |
WO1993001449A1 (en) * | 1991-07-10 | 1993-01-21 | Flamepro Ab | A method and apparatus for burning liquid fuel in the presence of water |
EP1329614A1 (de) * | 2002-01-21 | 2003-07-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betrieb eines Brenners sowie Brenner, insbesondere für eine Gasturbine |
WO2003060301A1 (de) * | 2002-01-21 | 2003-07-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum betrieb eines brenners sowie brenner, insbesondere für eine gasturbine |
US7143582B2 (en) | 2002-01-21 | 2006-12-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operation of a burner and burner in particular for a gas turbine |
DE10331187A1 (de) * | 2003-07-10 | 2005-02-17 | Man B & W Diesel A/S | Hubkolbenbrennkraftmaschine |
DE10331187B4 (de) * | 2003-07-10 | 2007-09-06 | Man B & W Diesel A/S | Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69816579T2 (de) | Brennkraftmaschine mit NOx-Katalysator für Magergemischverbrennung | |
DE2610688A1 (de) | Vorrichtung zum umwandeln von brennstoff fuer eine brennkraftmaschine | |
DE3019607A1 (de) | Abgasrezirkulationsvorrichtung fuer einen brennkraftmotor | |
EP0925436B1 (de) | ANTRIEBSEINRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR REDUKTION DER MENGE NOx IN DEN ABGASEN EINES VERBRENNUNGSMOTORS | |
DE60221249T2 (de) | Verfahren zur kraftstoffeinspritzung in einen verbrennungsmotor und verbrennungsmotor | |
DE3614243A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur schadstoffarmen verbrennung von kohlenwasserstoffen | |
DE2123360A1 (de) | Einrichtung zum Erwärmen eines Kühl- und/oder Schmiermittels eines Verbrennungsmotors | |
DE3614115C2 (de) | ||
DE2536432A1 (de) | Kaltstart- und warmlaufeinrichtung | |
EP0128299A1 (de) | Vorrichtung zum Einleiten von zusätzlichen Gasströmen in den Ansaugkanal einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine | |
DE2613348B2 (de) | Brennstoffaufbereitungs- und Förderanlage einer Brennkraftmaschine | |
DE1817759A1 (de) | Brenner in der Luftansaugleitung von Brennkraftmaschinen | |
DE3247978A1 (de) | Verfahren zur gemischaufbereitung in einem ottomotor und ottomotor zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE2551350C2 (de) | ||
DE3219437A1 (de) | Kraftstoffbehandlungssystem fuer verbrennungskraftmaschinen | |
DE4201836A1 (de) | Verbrennungskraftmaschinen mit kraftstoffaufbereitungseinrichtungen fuer die in ihnen verbrannten kraftstoffe | |
DE356138C (de) | Spritzvergaser | |
EP0982494B1 (de) | Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine | |
DE4429674C2 (de) | Dieselbrennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Zugabe von Abgasen zur Verbrennungsluft | |
DE102005062255B4 (de) | Verbrennungskraftmaschine mit innerer Verbrennung | |
DE10214987A1 (de) | Verbrennungsmotor und Verfahren zum Erzeugen von Bewegungsenergie aus kohlenwasserstoffhaltigen Kraftstoffen | |
DE2504789C3 (de) | Registervergaser | |
DE3149564A1 (de) | Verbrennungsmotor fuer ein kraftstoff-luft-gemisch | |
AT85143B (de) | Von den Auspuffgasen beheizter Röhrenvergaser. | |
DE102021205972A1 (de) | Turbolader |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |