DE4106587A1 - Verfahren zur aufbereitung eines brennbaren gemisches aus einem fluessigen brennstoff und einem gasfoermigen oxydanten, insbesondere luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines brennbaren Gemisches aus einem flüssigen Brenn­ stoff und einem gasförmigen Oxydanten, insbesondere Luft, für Brennstoffverbraucher mit externer Gemisch­ bildung, wobei zumindest in der Startphase einem der Gemischbildner Wärme aus einem Wärmespeicher zuge­ führt wird.

Die Erfindung wird ohne beschränkende Absicht am Beispiel von KFZ-Motoren erläutert; eine sinngemäße Anwendung bei anderen Verbrauchern von flüssigem Brennstoff mit äußerer Gemischbildung, wie z. B. bei Gasturbinen, Kraftstoffbrennern für Haushalt, In­ dustrie oder Kraftfahrzeuge, ist ebenfalls möglich.

Mit flüssigem Brennstoff und externer Gemischbildung betriebene PKW-Motoren haben ein breites Einsatzge­ biet. Sie müssen extremen Anforderungen genügen. Einerseits müssen sie bei niedrigen Umgebungstempera­ turen startfähig sein, andererseits wird beispiels­ weise bei Autobahnfahrt bei hohen Drehzahlen hohe Leistung gefordert. Üblicherweise, d. h. bei mehr als 90% der zeitlichen Nutzung, werden PKW-Motoren jedoch bei niedrigen Drehzahlen und niedrigen Lasten gefah­ ren. Man kann somit drei wesentliche Betriebszustände hervorheben, die extreme Unterschiede in der Brenn­ gastemperatur kurz vor und während des Expansionshubs aufweisen, nämlich den Kaltstart, die niedrige Teil­ last und die Vollast. Die Brenngastemperatur, nämlich die Höhe und der zeitliche und örtliche Verlauf der Temperaturen der im Brennraum miteinander reagieren­ den Brennluft- und Brennstoffmoleküle und ihrer Reak­ tionsprodukte, kurz Brennmasse oder Brenngase ge­ nannt, wird im wesentlichen von der augenblicklichen Betriebstemperatur des Motors, insbesondere von der Temperatur der Wände des Brennraums, und von der Temperaturerhöhung der Brennluft durch die motorische Verdichtung bestimmt, außerdem von der Brennluft­ temperatur und dem Aggregatzustand des Brennstoffs bei Eintritt in den Brennraum, sowie von dem Massen­ verhältnis von Brennluft zu Brennstoff.

Beim Kaltstart und Warmlauf von Kraftfahrzeugmotoren entstehen hohe Verbrauchs- und Emissionsspitzen in den ersten Minuten des Betriebs, bis sich eine aus­ reichende Betriebstemperatur eingestellt hat. Haupt­ ursache ist die erhöhte Zugabe von Brennstoff durch die sogenannte Kaltstart- bzw. Warmlaufanreicherung, die erforderlich ist, um einen schnellen Start und die Aufheizung des Motors und seiner Verbrennungsor­ gane zu bewerkstelligen, sowie die stark erhöhten Reibungsverluste des Motors zu überwinden. Dieser Brennstoffüberschuß verbrennt nicht oder nur ungenü­ gend und verursacht dadurch erhöhte schädliche Ab­ gasemissionen.

In dieser Aufheizphase sind auch Abgaskatalysatoren, beispielsweise Drei-Wege-Katalysatoren für Ottomoto­ ren, ohne Wirkung. Die Wirkung oder Konversionsrate der Katalysatoren hängt von der Betriebstemperatur ab. Für eine ausreichende Katalysatorwirkung ist eine Temperatur von mindestens etwa 360°C erforderlich. Dies bedeutet, daß die Abgase eine entsprechend hohe Temperatur erreichen müssen, bevor der Katalysator "anspringt", was heute etwa nach 80 bis 100 sec der Fall ist. Die beim Kaltstart auftretenden hohen Emis­ sionsspitzen treffen demnach auf einen Abgaskatalysa­ tor, der seine Wirkung noch nicht entfalten kann. Es besteht somit der Wunsch, einen in kaltem Zustand gestarteten Motor so rasch wie möglich auf die opti­ male Betriebstemperatur zu bringen, ebenso der Wunsch, den Brennsstoffüberschuß und die hohen Abgas­ emissionen abzubauen, sowie die Verbrennung zu ver­ bessern.

Zu den Möglichkeiten, die bisher untersucht worden sind, um dieses Ziel zu erreichen, gehört der Einsatz von Wärmespeichern zur Vorwärmung oder Schnellauf­ heizung von Motor und Katalysator. Zur Aufheizung des Motors über das Kühlmittel sind beim Einsatz eines Latentwärmespeichers kurzzeitige Wärmeleistun­ gen von 100 kW möglich, wodurch innerhalb von 20 bis 30 Sekunden eine Aufheizung von 40 bis 50 K möglich ist, wodurch Absenkungen der HC- und CO-Emissionen im ersten Teil des CV-Tests von ca. 50% möglich werden.

Der häufig diskutierte Einsatz von Wärmespeichern, um das Abgas vor Eintritt in den Katalysator aufzuwärmen oder um den Katalysator selbst aufzuwärmen, ist mit großen Schwierigkeiten behaftet. Hierzu gehört in erster Linie das Problem, den Wärmespeicher so aus­ zulegen und gegen Wärmeverluste zu schützen, daß Aufheiztemperaturen im Bereich der Anspringtempe­ ratur des Katalysators von etwa 360°C realisiert werden können. Beim Aufheizen des Katalysators durch Wärmespeicher kommt erschwerend hinzu, daß Katalysa­ tor und Wärmespeicher vor einer Überhitzung durch die Abgase im Vollastbetrieb geschützt werden müssen.

Zum allgemeinen Stand der Technik gehört auch, daß zunehmend zur Reduzierung von Brennstoffverbrauch und Abgeasemissionen die Qualität der Gemischaufbereitung durch die Verbesserung von Vergasern und insbesondere Brennstoffeinspritzanlagen intensiviert worden sind. Es verbleiben nach wie vor Wandablagerungen des Brennstoffs im Saugtrakt des Motors zwischen Ein­ spritzanlage und Einlaßventil, die durch Brennstoff­ überschuß beim Kaltstart kompensiert werden und den Hauptteil der erhöhten CO- und HC-Emissionen beim Kaltstart bedingen, sowie die Zufuhr von Sekundärluft im Abgas erforderlich machen, um in nachgeschalteten Abgaskatalysatoren eine vollkommene Verbrennung die­ ser Schadstoffe zu ermöglichen.

Weitere Entwicklungen konventioneller Gemischaufbe­ reitungsanlagen befassen sich mit der Veränderung der Tropfenbildung beim Abschalten der getakteten Ein­ spritzdüsen und mit der Reduzierung der Tropfengröße und deren gleichmäßiger Verteilung in der Brennluft. Die Reduzierung der Brennstofftropfen erfordert höhere Drücke, nicht zuletzt deshalb, weil die Ver­ teilung kleinerer Tröpfchen in der Luft höhere Ge­ schwindigkeiten voraussetzt. Eine bekannte, experi­ mentell erprobte Maßnahme zur molekularen Verteilung des Brennstoffs und seiner gleichmäßigen Verteilung in der Brennluft ist die elektrische Verdampfung des Brennstoffs und seine anschließende Vermischung mit der Brennluft. Dabei wird die Feinverteilung der Brennstoff-Gasmoleküle durch Diffusion in die Luft begünstigt. Nachteil dieser Maßnahme ist die Bereit­ stellung der erforderlichen elektrischen Leistung und Energiemenge beim Kaltstart.

Zusammenfassend kann man feststellen, daß bisher für eine weitgehende Eliminierung der Verbrauchs- und Emissionsspitzen beim Kaltstart weder die erforderli­ che Qualität der Gemischaufbereitung noch die erfor­ derlichen Brennraumtemperaturen so rechtzeitig be­ reitgestellt werden können, daß die im CVS-Test be­ reits 20 sec nach dem Start auftretende Emissions­ spitze unterdrückt werden kann.

Auch die Beheizung der Brennluft mittels Wärmespei­ cher gemäß DE-OS 38 24 099 mit dem Kühlmittel des Motors bringt wegen der geringen verfügbaren Tempera­ turspanne nur eine teilweise Eliminierung der Ver­ brauchs- und Emissionsspitzen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand eine Beheizung der Brennluft auch außerhalb der Kaltstart- bzw. Warm­ laufphase von Vorteil sein kann. Die Beheizung der Brennluft kann dazu dienen, den Verlauf der Brenngas­ temperatur des Motors abhängig vom Betriebszustand im Bereich des optimalen Wertes zu halten. Dadurch kön­ nen die Verbrauchs- und Emissionswerte im gesamten Betriebsbereich verbessert werden. Zudem besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis auf ein für den Betrieb optimales Minimum herabzusetzen, weil die bisher für das Erreichen eines aus Emissions- und Verbrauchsgründen bei Teillast eines Ottomotors er­ forderliche hohe Verdichtung durch die Beheizung der Brennluft kompensiert werden kann.

Es erweist sich demnach als ein Schritt in die rich­ tige Richtung, wenn der Brennluft als einem der Ge­ mischbildner zur Anhebung der Brenngastemperatur gespeicherte Wärme zugeführt werden kann, wobei die Speicherung von Verlustwärme des Brennstoffverbrau­ chers und bei Verbrennungsmotoren insbesondere die Ladung eines Latentwärmespeichers durch das Motor­ kühlmittel oder andere Verlustenergieträger besonders vorteilhaft ist.

Bei Verbrennungsmotoren öffnet der die Kühlmitteltem­ peratur regelnde Thermostat bei etwa 85°C, so daß in einem vom Kühlmittel geladenen Wärmespeicher eine Temperatur von etwa 80°C und bei der Beheizung der Brennluft mit der Speicherwärme bei einer Umgebungs­ temperatur von 0°C eine Brennlufttemperatur von etwa 70°C erreicht werden kann.

Zusammenfassend liegt demnach der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, bei einem mit flüssigem Brennstoff und externer Gemischbildung betriebenen Brennstoffver­ braucher die Rohemissionen beim Kaltstart weitgehend zu eliminieren. Außerdem soll die Möglichkeit beste­ hen, auch in anderen Betriebszuständen mit Tempera­ turdefizit die Brenngastemperatur möglichst im Be­ reich des optimalen Wertes zu halten. Insbesondere soll der Brennstoffüberschuß beim Kaltstart ausge­ schaltet werden. Hierzu sind Wandablagerungen von Brennstoff und nachteilige Auswirkungen von tropfen­ den Brennstoffeinspritzdüsen zu verhüten, sowie eine möglichst molekulare Zerteilung des Brennstoffs und seine gleichmäßige Verteilung in der Brennluft zu bewirken.

Dem Brenngemisch soll vor seinem Eintritt in die Brennkammer eine möglichst hohe Wärmemenge zugeführt werden. Diese Maßnahmen sollten so zeitig und mit einer solchen Intensität durchgeführt werden, daß sie möglichst schon 20 Sekunden nach dem Kaltstart, also bei der ersten Beschleunigung im CVS-Test, wirksam sind.

Außerdem soll eine Minimierung der Kosten angestrebt und der Einsatz von elektrischer Energie oder von Brennstoff für die Gemischheizung weitgehend vermie­ den werden. Dies ist in der Regel durch den Einsatz von Verlustenergie des Verbrennungssystems möglich. Bei besonders effizienten Motoren und niedrigen Umge­ bungstemperaturen kann das Angebot an Verlustwärme zu gering sein, weshalb in diesen Fällen der zumindest teilweise Einsatz generierter Wärme zur Lösung der Aufgabe zweckmäßig sein kann.

Schließlich soll sich das Verfahren auch zur Er­ zeugung einer Ladungsschichtung in den Zylindern von Ottomotoren eignen, um das sog. Magerkonzept reali­ sieren zu können, bei welchem durch ein Brennstoffde­ fizit der Verbrauch und die Emissionen gesenkt wer­ den.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht die Er­ findung bei dem eingangs genannten Verfahren darin, daß der Brennstoff in einen Wärmetauscher einge­ bracht, in diesem zumindest teilweise verdampft und dann dem Oxydanten zugeführt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die gespeicherte Wärme Verlustwärme des Systems ist, wobei aber im oben erwähnten Fall segr effizienter Motoren zumindest teilweise auch generierte Wärme eingesetzt werden kann.

Die Verdampfung des Brennstoffs führt zu dessen mole­ kularer Zerteilung, was die Vermischung mit dem Oxy­ danten verbessert. Die Verdampfung des Brennstoffs erfolgt in dem vom Wärmespeicher zur Verfügung ge­ stellten Temperaturbereich. Durch die hohen Wärme­ mengen, die zur Verdampfung des Brennstoffs erforder­ lich sind, wird ein zusätzliches Potential für die Anhebung der Brennraumtemperatur gewonnen. Die Bedeutung der Verdampfung zeigt sich besonders am Beispiel von Methanol als alternativem Brennstoff. Methanol verdampft bereits bei 65°C, d. h. bei einer Temperatur, die mit derzeit bekannten, von Motorkühl­ mitteln gespeisten Latentwärmespeichern von 78°C Phasenänderungstemperatur zu beherrschen und deshalb kostengünstig zur Verfügung gestellt werden kann. Außerdem erfordert Methanol eine besonders hohe Menge von Verdampfungsenergie, wodurch die Rückfüh­ rung nennenswerter Mengen von Verlustwärme möglich wird. Die Verdampfungswärme beträgt bei Methanol 5,6% des Heizwertes. Wollte man diese Wärme über eine Erhitzung der Brennluft zuführen, so müßte man diese Brennluft um 172 K aufheizen, wozu man dann allerdings eine Wärmequelle mit einer Temperatur bräuchte, die mindestens 172 K über dem Siedepunkt von 65°C liegt und somit eine Temperatur von mehr als 237°C haben müßte. Demgegenüber kann die Brennluft von einem durch das Motorkühlmittel gelade­ nen Wärmespeicher bei einer Umgebungstemperatur von 0°C bestenfalls auf 60°C aufgeheizt werden. Durch die Verdampfung des Methanols kann somit eine wesent­ lich größere Wärmemenge dem Brenngemisch zugeführt werden als durch Aufheizung der Brennluft, nämlich im Verhältnis von 172 K zu 60 K, d. h. etwa die dreifache Wärmemenge. Die Erfindung ermöglicht deshalb, wie erwähnt, auch eine wesentliche Rückführung von Ver­ lustenergie.

Bei Verdampfung im Druckbereich eines Motorsaugrohrs kann die mit dem Unterdruck bei Teillast des Motors verbundene Absenkung des Siedepunkts zur intensive­ ren Verdampfung genutzt werden. Beispielsweise ist bei einem Unterdruck von 0,5 bar, der etwa der Leer­ laufsituation des Motors entspricht, der Siedepunkt des Methanols auf 48,4°C abgesenkt.

Die vollständige Verdampfung von Methanol in den ersten 100 Betriebssekunden im CVS-Test, also in der Zeitspanne, in der der Katalysator noch unwirksam ist, erfordert Spitzenleistungen bis zu 8 KW bei einem 2,3-Liter-Motor. Diese Leistung kann weder auf elektrischem Wege, noch zu diesem Zeitpunkt durch direkte Rückführung von Verlustenergie des Motors, z. B. aus dem Abgas, aufgebracht werden, sondern nur durch den Einsatz von Speicherwärme, wodurch Leistungen bis zu 100 KW kurzfristig zur Verfügung gestellt werden können.

Bei der Verwendung von Benzin als Brennstoff wird bei einem durch das Motorkühlmittel geladenen Wärmespei­ cher ohne Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Absenkung der Siedetemperatur bei Teillast zumindest der niedrigsiedende Anteil von etwa 20% verdampft; unter Berücksichtigung der Druckabsenkung bei Teil­ last kann die Verdampfungsrate auf mindestens 50% steigen. Diese nur teilweise Verdampfung stellt eben­ falls einen Vorteil dar. Höhere Ansprüche an die Abgasreinheit lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren bereits dann befriedigen, wenn man den Wärmespeicher mittels des Motoröls lädt, wodurch eine Speichertemperatur von etwa 120°C erreicht werden kann, ohne daß hinsichtlich der Speicherkonstruktion kostspielige Aufwendungen erforderlich werden. Damit kann ohne Berücksichtigung der Druckabsenkung bereits ein Benzinanteil von mindestens 50% verdampft werden.

Verwendet man einen durch das Abgas beheizbaren Wär­ mespeicher, können Temperaturen von mehr als 215°C erreicht werden, womit das Benzin auch bei Verwendung von kleinen Wärmetauschern vollständig verdampft werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht da­ rin, daß der Wärmetauscher vor dem Start des Verbren­ nungssystems durch Speicherwärme aufgeheizt wird, was einen besonderen Vorteil gegenüber der elektrischen Beheizung darstellt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die dem Brenstoff zugeführte Wärme durch direk­ ten Wärmetausch mit ihrer Quelle, sei es Verlustwärme des Verbrennungssystems oder generierte Wärme, gewon­ nen werden, sobald diese eine ausreichende Betriebs­ temperatur erreicht hat.

Nach einer ersten Variante des Verfahrens wird der Brennstoff, der zumindets teilweise verdampft ist, aus dem Wärmetauscher über eine offene Verbindung in den Oxydanten abgegeben, während nach einer zweiten Variante der flüssige Brennstoff in einem geschlosse­ nen Dampfraum des Wärmetauschers zumindest teilweise verdampft wird und über ein Ventil gesteuert in den Oxydanten abgegeben wird, wodurch sich bei zwar er­ höhtem Aufwand eine bessere Vermischung mit dem Oxy­ danten ergibt.

Bei einem Verbrennungsmotor, dessen Zylinder über eine Luftzufuhrleitung mit Brennstoff versorgt werden, wird die zweite Variante vorzugsweise derart angewandt, daß ein den geschlossenen Dampfraum mit der Brennluftzufuhrleitung verbindendes Ventil den Mengenfluß des Brennstoffs vom Wärmetauscher zu den Motorzylindern in Abhängigkeit vom augenblicklichen Bedarf regelt.

Dabei ist es eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung, daß die Öffnungsdauer des Ventils entsprechend dem augenblicklichen Bedarf der Motorzylinder in Abhän­ gigkeit vom Druck-/Temperaturzustand im Dampfraum festgelegt ist, und daß im Dampfraum zum Ausgleich der durch den sich ändernden Motorbedarf auftretenden Mengenunterschiede aufeinanderfolgender Zu- und Ab­ flüsse in den bzw. aus dem Dampfraum ständig eine Brennstoffmenge als Puffer vorhanden ist und im Dampfraum ein möglichst gleichmäßiges Druckniveau aufrechterhält.

Noch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß jeder Motorzylinder über jeweils ein in den diesem Zylinder zugeordneten Zweig der Luftzu­ fuhrleitung ausmündendes Ventil mit Brennstoff ver­ sorgt wird, dessen Öffnungsperiode dem Saughub des Zylinders zugeordnet ist, wobei vorzugsweise jeder Motorzylinder aus einem separaten, ihm zugeordneten Wärmetauscher versorgt wird, wodurch sich eine exakte Zumessung des Brennstoffs in die einzelnen Zylinder und eine phasengerechte Zuordnung des Brenn­ stoffstroms ergibt.

Noch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform be­ steht darin, daß die Phasenlage der Öffnungsperiode eines jeden Ventils dem Saughub des Zylinders so zugeordnet ist, daß sich im Zylinder eine Ladungs­ schichtung mit Konzentration eines hochangereicherten Gemischs im Zündbereich ergibt.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verbrennungssy­ stem mit externer Gemischbildung aus einem flüssigen Brennstoff und einem gasförmigen Oxydanten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer zu mindestens einer Brennkammer führenden Zufuhrleitung für den Oxydanten und einem beheizbaren Wärmespeicher, das derart ausgebildet ist, daß der Zufuhrleitung mindestens ein mit einer Brennstoffein­ spritzung versehener und mit Speicherwärme versorgba­ rer Wärmetauscher derart zugeordnet ist, daß der Brennstoff durch Wärmeaufnahme in einem Dampfraum im Wärmetauscher zumindest teilweise verdampfbar und durch den Dampfdruck in die Zufuhrleitung austreibbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, daß der Wärmespeicher durch Abfallwärme des Systems aufladbar ist.

Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform ist es, daß der Dampfraum nach der Zufuhrleitung für den Oxydan­ ten geöffnet ist.

Eine vorteilhafte weitere Ausführungsform besteht darin, daß der Dampfraum über ein steuerbares Ventil mit der Zufuhrleitung für den Oxydanten verbunden ist, das zusätzlich zur Brennstoffeinspritzung am Eingang des Wärmetauschers der präziseren Mengenre­ gelung dient, wobei noch eine andere zweckmäßige Ausgestaltung darin besteht, daß eine direkt in die Zufuhrleitung mündende Brennstoffeinspritzung wahl­ weise alternativ zu oder gemeinsam mit der Brenn­ stoffeinspritzung am Wärmetauscher betreibbar ist, so daß in der Übergangsphase zwischen dem Kaltstart bzw. dem Betrieb mit niedriger Teillast und dem Vollastbe­ trieb ein fließender Übergang stattfinden kann.

Bei Mehrzylindermotoren ist es eine weitere vorteil­ hafte Ausgestaltung, daß der Dampfraum mit einem Brennstoffverteiler verbunden ist, der mit den ein­ zelnen Zylindern zugeordneten Zweigen nahe den Zylin­ dern in die den einzelnen Zylindern zugeordnete Zweige der Luftzufuhrleitung einmündet, so daß der Brennstoff zur Vermeidung von Wärmeverlusten über kürzere Leitungen mit geringem Querschnitt und gege­ benenfalls wärmeisolierenden Wänden zu den Zylindern gelangen kann.

Noch eine andere vorteilhafte Ausführungsform ist es, daß der Dampfraum des Wärmetauschers über mindestens ein den Mengenstrom regelndes Ventil mit der Luftzu­ fuhrleitung verbunden ist.

Eine sehr zweckmäßige Ausgestaltung für hohe Lei­ stungsausbeute besteht darin, daß jedem Motorzylinder ein Wärmetauscher zugeordnet ist, der nahe dem Zylin­ der in den dem Zylindern zugeordneten Zweig der Luftzufuhrleitung einmündet.

Eine andere geeignete Ausführungsform besteht darin, daß ein zentraler Wärmetauscher nach dem Brennstoff­ verteiler offen ist und in jedem Zweig des Brenn­ stoffverteilers ein Ventil angeordnet ist.

Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der Wärmetauscher derart angeordnet ist, daß sein Dampfraum nach unten ausmündet, wobei die Ausmündung vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Dampfraums angeordnet ist, so daß sich im Dampfraum keine Ansammlungen von unverdampftem Brennstoff bilden können.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht da­ rin, daß die Brennstoffeinspritzung am Wärmetauscher auf der von der Ausmündung des Dampfraums abgewandten Seite angeordnet und gegen diese Ausmündung gerichtet ist und daß im Dampfraum in dieser Richtung ausge­ richtete Wärmetauscherflächen mit der Wärmeträger­ leitung verbunden sind.

Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Er­ findung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einfa­ chen Anordnung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einem Vierzylinder-Ottomotor,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens in Verbindung mit einem Vierzylin­ der-Ottomotor, bei der die Speicherwärme ausschließlich zur Verdampfung des Brenn­ stoffs eingesetzt werden kann,

Fig. 3 eine schematische Detaildarstellung der Wär­ metausscheranordnung in den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine erste Variante hierzu mit einem zentra­ len Wärmetauscher und einem Brennstoffver­ teiler,

Fig. 5 eine zweite Variante mit jedem Zylinder zugeordneten Wärmetauschern,

Fig. 6 eine der Fig. 3 entsprechende Variante mit einem steuerbaren Ventil,

Fig. 7 eine der Fig. 4 entsprechende Variante mit einem steuerbaren Ventil,

Fig. 8 eine der Fig. 4 ähnliche Variante mit jedem Zylinder zugeordneten Taktventilen,

Fig. 9 eine der Fig. 5 entsprechende Variante mit Taktventilen und

Fig. 10 ein Detail zur Anordnung und Gestaltung des Wärmetauschers.

In der nachfolgenden Beschreibung werden in den ver­ schiedenen Figuren gezeigte, gleiche oder einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen ge­ kennzeichnet.

In allen Figuren ist schematisch ein Vierzylindermo­ tor 10 in Verbindung mit einem Kühlsystem 11 und einem Heizungssystem 13 dargestellt, wobei das Kühl­ mittel in einem insgesamt mit 15 bezeichneten Kühl­ mittelkreislauf zirkuliert, der zur Versorgung des Kühlsystems 11 in einen Kühlerkreislauf 17 und einen Heizungskreislauf 28 unterteilt ist. Der Kühlerkreis­ lauf 17 und der Heizungskreislauf 28 vereinigen sich bei 19 zu einer in den Motor 10 zurückführenden Rück­ laufleitung 21, die eine Kühlmittelpumpe 23 enthält und bei 42 in den Motor 10 einmündet.

Das Kühlsystem 11 enthält einen Motorthermostat 25, den Kühler 27 mit einem Kühlgebläse 29 und ein Aus­ gleichsgefäß 37. Die gezeigte Anordnung ist allgemein bekannt und wird deshalb hier nicht näher erläutert. Das Heizungssystem 13 enthält die Heizung bzw. den Heizungswärmetauscher 26, ein Heizungsgebläse 39 und ein Regelventil 41.

Der Motor 10 wird von einem Luftfilter 12 aus mit Brennluft versorgt. Vom Luftfilter 12 führt zu diesem Zweck eine Luftzufuhrleitung 14 zu einem Luftvertei­ ler 16 mit zu den einzelnen Moztorzylindern führenden Zweigen 16a-16d. Dieser Luftverteiler 16 ist vorzugs­ weise mit reduzierter Wärmekapazität ausgeführt. Dabei kann Material mit relativ geringer spezifi­ scher Wärmekapazität verwendet werden. Überdies kann der Luftverteiler 16 thermisch isoliert sein. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist er z. B. als dop­ pelwandige Blechkonstruktion ausgeführt, wobei der Zwischenraum gegebenenfalls mit Isoliermaterial ge­ füllt und/oder evakuiert ist.

In Fig. 1 tritt das warme Kühlmittel bei 30 aus dem Motor 10 in den Heizungskreislauf 28 aus und wird zunächst über einen Wärmetauscher 31 geführt, von wo aus es den Heizungswärmetauscher 26 durchströmt und dann über eine Pumpe 32 in einen Wärmespeicher 22 gelangt. An den Wärmespeicher 22 schließt sich im Heizungskreislauf 28 eine Abzweigung 34 in einen den Motor umgehenden und stromauf vom Wärmetauscher 31 wieder in den Heizungskreislauf 28 einmündenden By­ pass 36 an, der mit einem Rückschlagventil 38 verse­ hen ist. Im Kühlmittelkreislauf 28 folgt stromab von der Abzweigung 34 ein Absperrventil 40, das geeignet ist, den Rückfluß des Kühlmittels bei 42 in den Motor 10 zu unterbinden und dadurch das Kühlmittel über den Bypass 36 zu leiten.

Im Wärmetauscher 31 ist der vom Wasser durchflossene Bereich durch Wärmetauscherflächen von einem in Richtung auf die Luftzufuhrleitung ausmündenden Dampfraum 18 getrennt, der mit einem Brennstoff­ einspritzventil 33 versehen ist. Auch im Bereich der Einmündung der einzelnen Zweige des Luftverteilers 16 in die zugeordneten Motorzylin­ der sind jeweils Brennstoffeinspritzventile 35a-35d angeordnet, wobei das am Wärmetauscher 31 angeordnete Brennstoffeinspritzventil 33 einerseits und die Brennstoffeinspritzventile 35a-35d andererseits wahlweise mit einer zur Verbesserung der Übersicht­ lichkeit nicht näher dargestellten Brennstoffleitung mit Brennstoff versorgbar sind.

Vor dem Kaltstart des Motors ist das Absperrventil 40 geschlossen, so daß die Pumpe 32 beim Einschalten das Kühlmittel in einem verkürzten Kreislauf vom Wärme­ speicher 22 aus über den Bypass 36 durch den Wärme­ tauscher 31 dem Heizungswärmetauscher 26 zuführt, von wo aus es erneut über den Wärmespeicher 22 geführt wird, um weitere Wärme an den Wärmetauscher 31 und die Fahrzeugheizung 26 heranzuführen.

Die Pumpe 32 wird beim Kaltstart mit einem so ausrei­ chenden zeitlichen Vorlauf vor dem Anlasser des Mo­ tors in Betrieb gesetzt, z. B. beim Öffnen der Fahr­ zeugtür, daß die Wärmetauscherflächen im Wärmetau­ scher 31 beim Start aufgeheizt sind. Außerdem wird die Brennstoffleitung mit dem Einspritzventil 33 verbunden.

Sobald der Anlasser betätigt wird, saugt der Motor 10 über den Luftfilter 12 Brennluft an, zugleich wird über das Brennstoffeinspritzventil 33 abgestimmt auf die Einlaßphase der Motorzylinder Brennstoff auf die Wärmetauscherflächen aufgespritzt, der von den vorge­ heizten Wärmetauscherflächen zumindest teiweise ver­ dampft wird. Durch den Dampfdruck wird der Brennstoff in die Luftzufuhrleitung 14 ausgetrieben und in der vom Luftfilter 12 kommenden Luft fein verteilt. Das so gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch nimmt in Form der Verdampfungswärme eine hohe Wärmemenge auf, bevor es in den Motorzylinder einströmt. Außerdem wird durch die Verdampfung eine sehr gleichmäßige Feinver­ teilung der Brennstoff-Gasmoleküle in der Brennluft erreicht und die Bildung eines Brennstoffnieder­ schlags beim Kaltstart verhindert.

Die sehr effektive Gemischaufbereitung und die vom Gemisch mitgeführte hohe Wärmemenge hat einen sehr raschen Anstieg der Motortemperatur zur Folge.

Sobald der Motor eine ausreichende Betriebstemperatur erreicht hat, wird das Absperrventil 40 geöffnet, wo­ rauf die Pumpe 32 das Kühlmittel aufgrund des Wider­ standes des Rückschlagventils 38 durch den Motor 10 fördert, von wo aus es über den Wärmetauscher 31 und die Fahrzeugheizung 26 wieder zum Wärmespeicher 22 geführt wird, der auf diese Weise durch das warme Kühlmittel geladen werden kann.

Um die durch die Brennstoffverdampfung aufgenommene Wärmemenge zu ermitteln, wird die Wärmeabgabe am Wärmetauscher 31 vorzugsweise durch Messung des den Wärmetauscher durchfließenden Mengenstroms des Was­ sers und dessen Temperaturabfalls festgestellt und der allgemeinen Motorregelung als Parameter zuge­ führt, um z. B. die Zünd- oder Einspritzzeiten zu re­ geln.

Ist die Übertragung von Speicherwärme auf das Gemisch nicht mehr erforderlich, wird die Brennstoffein­ spritzung vom Brennstoffeinspritzventil 33 auf die Brennstoffeinspritzventile 35a-35d umgestellt. Die Fig. 2 zeigt eine Variante zu der Anordnung in Fig. 1, wobei der Wärmespeicher jedoch ausschließlich zur Verdampfung des Brennstoffs eingesetzt wird. Vom Heizungskreislauf 28 zweigt vor dem Heizungssystem 13 eine Leitung 78 ab, die über einen Wärmetauscher 31 und einen Wärmespeicher 22 zu einem Dreiwegeventil 80 geführt ist und bei diesem wieder in den Heizungs­ kreislauf einmündet. Der Wärmetauscher 31 ist in der bereits beschriebenen Weise an die Luftzufuhrleitung 14 angeschlossen. Zwischen einer zwischen dem Wärme­ speicher 22 und dem Dreiwegeventil 80 gelegenen Ab­ zweigung 86 und einer stromauf vom Wärmetauscher 31 gelegenen Anschlußstelle 88 führt am Wärmetauscher 31 ein Bypass 90 vorbei, der ein Rückschlagventil 92 enthält, durch das nur die Strömungsrichtung von der Abzweigung 86 zur Anschlußstelle 88 zugelassen wird. Zwischen der Anschlußstelle 88 und dem Wärmetauscher 31 ist in die Leitung 78 eine Pumpe 94 einbezogen. Der Wärmetauscher 31 ist mit dem bereits beschriebe­ nen Brennstoffeinspritzventil 33 versehen, das wahl­ weise abwechselnd mit den im Bereich der Luftansaug­ kanäle am Motor 10 vorgesehenen Brennstoffeinspritz­ ventilen 35a-35d mit der Brennstoffleitung ver­ bunden werden kann.

Da der Wärmespeicher 22 nur den Brennstoff verdamp­ fen, nicht aber zugleich die Fahrzeugheizung versor­ gen muß, kann er mit geringer Kapazität und entspre­ chend geringem Volumen ausgeführt werden, so daß er auch unter beengten Verhältnissen und in Motornähe eingebaut werden kann.

Zum Laden des Wärmespeichers 22 wird das Dreiwegeven­ til 80 derart geschaltet, daß das Motorkühlmittel über den Wärmetauscher 31 und den Wärmespeicher 22 zum Heizungssystem 13 strömt, wobei es insbesondere bei der Verwendung eines Latentwärmespeichers für die Beladung des Wärmespeichers günstiger sein kann, den Wärmespeicher zwischen Pumpe 94 und Wärmetauscher 31 anzuordnen, weil am Wärmespeicher der gesamte Wärme­ inhalt des Kühlmittels zur Verfügung steht, ohne daß bereits Wärme für die Fahrzeugheizung entnommen wur­ de. Da der Latentwärmespeicher nur aufgeheizt wird, wenn das den Latentwärmespeicher durchströmende Kühl­ mittel die Umwandlungstemperatur des verwendeten Speichermediums erreicht oder überschritten hat, wird durch diese Anordnung die Fahrzeugheizung nicht nen­ nenswert beeinträchtigt, weil die Kapazität eines Latentwärmespeichers für fühlbare Wärme sehr gering ist im Vergleich zu seiner Kapazität für Latentwärme. Verwendet man ein Speichermedium mit einer über der üblichen Kühlwassertemperatur liegenden Umwandlungs­ temperatur, wird dem Kühlmittel im Latentwärmespei­ cher kaum Wärme entzogen, solange die Kühlmitteltem­ peratur unter der Umwandlungstemperatur liegt. Er­ reicht oder übersteigt die Kühlmitteltemperatur die Umwandlungstemperatur, wird der Latentwärmespeicher aufgeladen, wobei jedoch die Kühlmitteltemperatur hinter dem Wärmespeicher noch immer ausreichend warm für die Fahrzeugheizung ist.

Wenn der Speicher geladen ist, wird das Dreiwegeven­ til 80 umgestellt, so daß das Kühlmittel vom Motor 10 aus direkt zum Heizungssystem 13 und von diesem zurück zum Motor 10 strömt. Sofern der Brennstoff verdampft werden soll, wird das Brennstoffeinspritz­ ventil 33 an die Brennstoffleitung angeschlossen, wobei zugleich - insbesondere beim Kaltstart mit zeitlichem Vorlauf - durch die Pumpe 94 das Kühlmit­ tel in einem separaten Kreislauf vom Wärmespeicher 22 über den Bypass 90, die Pumpe 94 und den Wärmetau­ scher 31 gefördert wird, so daß die gespeicherte Wärme an den in den Wärmetauscher 31 eingespritzten Brennstoff abgegeben wird.

Die Fig. 3 zeigt in schematischer Übersicht eine gegenüber der gemischbildenden Anordnung nach den Fig. 1 und 2 etwas vereinfachte Anordnung, bei der die Brennstoffeinspritzventile 35a-35d durch ein zentrales Brennstoffeinspritzventil 35 vor dem Luftverteiler 16 ersetzt sind.

Die Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit einem zentralen Wärmetauscher 31, dessen Dampfraum 18 in einen Brenn­ stoffverteiler 207 ausmündet, der erst unmittelbar am Gemischeinlaß der Motorzylinder mit dem Luftverteiler 16 in Verbindung steht.

Die Anordnung nach Fig. 5 unterscheidet sich von den Anordnungen nach den Fig. 1 bis 4 dadurch, daß der zentrale Wärmetauscher 31 durch den einzelnen Motor­ zylindern zugeordnete Wärmetauscher 31a-31d ersetzt ist, deren jeder mit einem Brennstoffeinspritzventil 33 versehen ist. Dementsprechend ist auch jedem Zy­ linder bzw. den in die einzelnen Zylinder einmünden­ den Zweigen 16a-16d des Luftverteilers 16 ein sepa­ rates Brennstoffeinspritzventil 35a-35d zugeordnet.

Die Anordnung nach Fig. 6 entspricht im wesentlichen der Anordnung nach Fig. 3, jedoch mit dem Unter­ schied, daß der Ausgang des Dampfraums 18 des Wärme­ speichers 31 mit einem steuerbaren Ventil 205 verse­ hen ist, das zur Mengenregelung dient, während bei den vorstehend beschriebenen Beispielen die Mengenre­ gelung über das Einspritzventil 33 erfolgt. Entsprechend der Anordnung nach Fig. 4 kann auch das zentrale Ventil 205 im Ausgang des Dampfraums 18 zu einem Brennstoffverteiler 207 angeordnet sein, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Statt eines zentralen Ventils 205 kann aber auch - ähnlich der Anordnung in Fig. 5 - jedem Zylinder eine individuelles, steuerbares Ventil 205a-205d zugeordnet sein, und zwar entweder - wie in Fig. 8 gezeigt - in Verbindung mit einem zentralen Wärmetauscher 31, oder - wie in Fig. 9 gezeigt - in Verbindung mit individuellen Wärmetauschern 31a - 31d. Dabei können die Ventile 205a-205d den zumin­ dest teilweise verdampften Brennstoff im Takt der Kolbenbewegung des Motors abgeben, wobei die Phasen­ lage der Ventilöffnung relativ zur Kolbenbewegung abhängig vom Betriebszustand des Motors gesteuert werden kann.

Diese Ausführungsform eignet sich besonders dazu, die Phasenlage der Taktventile 205a-205d relativ zum Ansaughub der Kolben in den jeweils zugeordneten Zylindern so zu wählen, daß sich im Zylinder eine Ladungsschichtung ergibt, wie sie beim sog. Magerkon­ zept beim Ottomotor dazu dient, statt eines Brenn­ stoffüberschusses ein Brennstoffdefizit zu erhalten, um den Brennstoffverbrauch und die Emissionen zu senken, indem in der Nähe der Zündkerze ein hochange­ reichertes Gemisch über einer den restlichen Zylinder anfüllenden, überwiegend aus Luft bestehenden Schicht konzentriert wird.

Die Fig. 10 zeigt einen Wärmetauscher 31 mit seinen wesentlichen Elementen. Der Wärmetauscher 31 um­ schließt mit einem Gehäuse 52 einen Dampfraum 18, an dessen oberem Ende ein der Mengenregelung dienendes Einspritzventil 33 für den zu verdampfenden Brenn­ stoff angeordnet ist. Eine Ausströmöffnung 54 befin­ det sich an der tiefsten Stelle des Dampfraums 18, so daß eine Ansammlung von flüssigem Brennstoff im Dampfraum 18 ausgeschlossen ist.

Eine beispielsweise in Fig. 1 in den Kühlmittelkreis­ lauf 28 einbezogene und über den Wärmespeicher 22 führende Leitung 56 für einen Wärmeträger, z. B. das Motorkühlmittel, durchquert mit einer Zuleitung 56a und einer Rückflußleitung 56b den Dampfraum 18, wobei diese Leitung 56 im Inneren des Dampfraums 18 mit Rippen 58 versehen ist, um eine möglichst große, beheizte Oberfläche in Form von Wärmetauscherflächen 60 zu schaffen, die etwa in der Durchströmrichtung des Brennstoffs in vertikaler Richtung verlaufen. Das Einspritzventil 33 ist so angeordnet, daß es den Brennstoff von oben etwa tangential auf die Wärmetau­ scherflächen 60 spritzt.

Der Brennstoff läuft unter dem Einfluß der Schwer­ kraft an den Wärmetauscherflächen 60 nach unten und wird durch Wärmeaufnahme verdampft. Der Brennstoff strömt unter der Wirkung des sich bildenden Dampf­ drucks nach unten aus der Ausströmöffnung 54 ab, wobei ein etwa unverdampft gebliebender Rest des Brennstoffs mitgerissen wird.

Claims (26)

1. Verfahren zur Aufbereitung eines brennbaren Gemisches aus einem flüssigen Brennstoff und einem gasförmigen Oxydanten, insbesondere Luft, für minde­ stens eine Brennkammer eines Verbrennungssystems mit externer Gemischbildung, wobei zumindest in der Startphase einem der Gemischbildner Wärme aus einem Wärmespeicher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in einen Wärmetauscher einge­ bracht, in diesem zumindest teilweise verdampft und dann dem Oxydanten zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gespeicherte Wärme Verlustwärme des Verbrennungssystems ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gespeicherte Wärme generierte Wärme ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher vor dem Start des Verbrennungssystems durch Speicherwärme aufgeheizt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Brenn­ stoff zugeführte Wärme durch direkten Wärmetausch mit ihrer Quelle gewonnen wird, sobald diese eine ausrei­ chende Betriebstemperatur erreicht hat.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmequelle Verlustwärme des Ver­ brennungssystems abgibt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wärmequelle generierte Wärme abgibt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff, der zumindest teilweise verdampft ist, aus dem Wärmetau­ scher über eine offene Verbindung in den Oxydanten abgegeben wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Brennstoff in einem geschlossenen Dampfraum des Wärmetauschers zumindest teilweise verdampft wird und über ein Ven­ til gesteuert in den Oxydanten abgegeben wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei einem Verbren­ nungsmotor, dessen Zylinder über eine Luftzufuhrlei­ tung mit Brennluft versorgt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein den geschlossenen Dampfraum mit der Brennluftzufuhrleitung verbindendes Ventil den Mengenfluß des Brennstoffs vom Wärmetauscher zu den Motorzylindern in Anhängigkeit vom augenblicklichen Bedarf regelt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnungsdauer des Ventils entspre­ chend dem augenblicklichen Bedarf der Motorzylinder in Abhängigkeit vom Druck-/Temperaturzustand im Dampfraum festgelegt ist, und daß im Dampfraum zum Ausgleich der durch den sich ändernden Motorbedarf auftretenden Mengenunterschiede aufeinanderfolgender Zu- und Ab­ flüsse in den bzw. aus dem Dampfraum ständig eine Brennstoffmenge als Puffer vorhanden ist und im Dampfraum ein möglichst gleichmäßiges Druckniveau aufrechterhält.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Motorzylinder über jeweils ein in den diesem Zylinder zugeordneten Zweig der Luftzufuhrleitung ausmündendes Ventil mit Brenn­ stoff versorgt wird, dessen Öffnungsperiode dem Saughub des Zylinders zugeordnet ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder Motorzylinder aus einem separaten, ihm zugeordneten Wärmetauscher versorgt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage der Öff­ nungsperiode eines jeden Ventils dem Saughub des Zylinders so zugeordnet ist, daß sich im Zylinder eine Ladungsschichtung mit Konzentration eines hoch­ angereicherten Gemischs im Zündbereich ergibt.

15. Verbrennungssystem mit externer Gemischbildung aus einem flüssigen Brennstoff und einem gasförmigen Oxydanten, insbesondere Luft, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer zu mindestens einer Brennkammer führenden Zufuhrleitung (14) für den Oxydanten und einem beheizbaren Wärmespeicher (22), dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrleitung (14) mindestens ein mit einer Brennstoffeinspritzung (33) versehener und mit Speicherwärme versorgbarer Wärmetauscher (31) derart zugeordnet ist, daß der Brennstoff durch Wärmeaufnahme in einem Dampfraum (18) im Wärmetauscher zumindest teilweise verdampfbar und durch den Dampfdruck in die Zufuhrleitung (14) austreibbar ist.

16. Verbrennungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (31) durch Abfallwärme des Systems aufladbar ist.

17. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum (18) nach der Zufuhrleitung (14) für den Oxydanten geöffnet ist.

18. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum (18) über ein steuerbares Ventil (205; 205a-205d) mit der Zufuhrleitung (14) für den Oxydanten verbun­ den ist.

19. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkt in die Zufuhrleitung (14) mündende Brennstoffeinsprit­ zung (35; 35a-35d) wahlweise alternativ zu oder gemeinsam nit der Brennstoffeinspritzung (33) am Wärmetauscher (31; 31a-31d) betreibbar ist.

20. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19 in Form eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum (18) mit einem Brennstoffverteiler (207) verbunden ist, der mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Zweigen (207a-207d) nahe den Zylindern in die den einzelnen Zylindern zugeordneten Zweige (16a-16d) der Luftzu­ fuhrleitung (14) einmündet.

21. Verbrennungssystem nach den Ansprüchen 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum (18) des Wärmetauschers (31) über mindestens ein den Men­ genstrom regelndes Ventil (205) mit der Luftzufuhr­ leitung (14) verbunden ist.

22. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19 in Form eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Motorzylinder ein Wärmetauscher (31a-31d) zugeordnet ist, der nahe dem Zylinder in den dem Zylindern zugeordneten Zweig (16a-16d) der Luftzufuhrleitung (14) einmündet.

23. Verbrennungssystem nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Wärmetauscher (31) nach dem Brennstoffverteiler offen ist und in jedem Zweig (207a-207d) des Brennstoff­ verteilers (207) ein Ventil (35a-35d) angeordnet ist.

24. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetau­ scher (31; 31a-31d) derart angeordnet ist, daß sein Dampfraum (18) nach unten ausmündet.

25. Verbrennungssystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausmündung vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Dampfraums angeordnet ist.

26. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff­ einspritzung (33) am Wärmetauscher (31; 31a-31d) auf der von der Ausmündung des Dampfraums (18) abge­ wandten Seite angeordnet und gegen diese Ausmündung gerichtet ist und daß im Dampfraum (18) in dieser Richtung ausgerichtete Wärmetauscherflächen (60) mit der Wärmeträgerleitung (56) verbunden sind.