DE4230686A1

DE4230686A1 - Katalytische Fahrzeugheizung mit Benzin als Brennstoff

Info

Publication number: DE4230686A1
Application number: DE19924230686
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Griesser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1994-03-17

Description

Kraftfahrzeuge haben meist eine Heizung für den Fahrgastraum, wobei die erforderliche Wärme aus dem Motorkühlsystem bezogen wird. Da nach dem Starten des Motors einige Zeit vergeht, bis das Motorkühlsystem heiß geworden ist, entfaltet diese Heizung ihre Wirkung erst einige Zeit nach dem Starten des Motors. Eine in manchen Kraftfahrzeugen eingebaute sogenannte Standheizung erlaubt die Beheizung des Fahrzeugs vor dem Starten des Motors. Bekannte Standheizungen haben eine Brennkammer, in der Benzin oder ein anderer Treibstoff in einer Flamme verbrannt wird. Diese Standheizungen weisen mehrere Nachteile auf:

- Bedingt durch die hohe Temperatur einer Flamme sind hochtemperaturfeste und damit teure Werkstoffe erforderlich.
- Es muß ein bestimmtes Mengenverhältnis von Benzin zu Luft eingehalten werden, damit das Benzin-Luft-Gemisch zündfähig ist. Deshalb ist eine genaue Benzin- und Luftdosierung erforderlich.
- Bei der Flammenverbrennung entsteht ein Flammengeräusch, welches als störend empfunden werden kann.

Verbrennungsvorgänge können nicht nur in einer Flamme, sondern auch an einem Katalysator ablaufen. Die Verbrennung von Benzin an einem Katalysator liefert ungefähr die gleiche Wärme wie die Verbrennung in einer Flamme. Die katalytische Verbrennung muß jedoch bei tieferen Temperaturen als die Flammenverbrennung durchgeführt werden, da die meisten Katalysatoren bei hohen Temperaturen zerstört werden. Die im Vergleich zur Flammen verbrennung tiefere Temperatur bietet die Möglichkeit, die katalytische Verbrennung in Apparaturen aus billigeren Werkstoffen durchzuführen. Weiterhin ist bei der katalytischen Verbrennung vorteilhaft, daß sie auch mit Benzin-Luft- Gemischen, die bezüglich einer Flammenverbrennung nicht zündfähig sind, abläuft. Deshalb muß bei der katalytischen Verbrennung das Mengenverhältnis von Benzin zu Luft nicht genau eingehalten werden, was eine Erleichterung bei der Genauigkeit der Benzin- und Luftdosierung mit sich bringt. Schließlich ist noch zu erwähnen, daß die katalytische Verbrennung im Gegensatz zur Flammenverbrennung ohne Flammengeräusch erfolgt.

Katalytische Fahrzeugheizungen sind bekannt. Beispielweise wird in DE-OS 36 09 258 eine katalytische Fahrzeugheizung mit Gas als Brennstoff beschrieben. Wenn die Heizung gemäß DE- OS 36 09 258 für die katalytische Verbrennung von Benzin verwendet werden soll, muß das Benzin vorgängig verdampft werden, was den apparativen Aufwand erhöht.

In DE-OS 37 16 187 wird eine Fahrzeugheizung mit einer Brennkammer zur Flammenverbrennung von Benzin beschrieben, bei der der Brennkammer ein Katalysator vorgeschaltet ist. Im Katalysator erfolgt die teilweise Verbrennung von Benzin. Die endgültige Verbrennung des Benzins erfolgt durch Flammen verbrennung nach dem Katalysator in der Brennkammer. Bei dieser Fahrzeugheizung sind die Nachteile der Standheizung mit Flammenverbrennung weiterhin vorhanden.

Unserer Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Kraftfahrzeuge ohne anderweitige Nachteile zu beheizen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 2 und 3 gelöst.

Bei der Fahrzeugheizung gemäß Anspruch 1 wird flüssiges Benzin in Luft versprüht. Das Benzin-Luft-Gemisch wird über einen ersten Katalysator geleitet, wobei ein Teil des Benzins katalytisch verbrannt werden. In Versuchen ermittelten wir einen geeigneten Katalysator für flüssiges Benzin.

Zu Beginn werden Luft und Benzin noch nicht in die Fahrzeugheizung eingespeist, sondern zunächst wird der erste Katalysator mit Hilfe der Fahrzeugbatterie elektrisch vorgewärmt. Da der erste Katalysator ein geringes Volumen aufweist, ist der Stromverbrauch für die elektrische Vorwärmung des ersten Katalysators klein. Nach einiger Zeit wird die Vorwärmung des ersten Katalysators abgestellt und die Einspeisung von Luft und Benzin gestartet.

Stromabwärts des ersten Katalysators ist ein zweiter Katalysator angeordnet. Dieser dient der nahezu vollständigen Verbrennung des Benzins.

Stromabwärts des zweiten Katalysators befindet sich der Wärmetauscher. Der zweite Katalysator kann mit dem Wärmetauscher teilweise überlappend angeordnet werden. Dadurch findet ein Teil der katalytischen Verbrennung im zweiten Katalysator bei gleichzeitiger Wärmeabfuhr durch den Wärmetauscher statt, wodurch der zweite Katalysator vor Überhitzung geschützt wird.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung

Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Bypass um den ersten Katalysator und mit einer Überlappung von zweitem Katalysator und Wärmetauscher.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung. Der Reaktor 1 ist ein Rohr mit rundem oder rechteckigem Querschnitt. Im Innern des Reaktors ist ein Wärmetauscher 2, beispielsweise mit Längsrippen, angeordnet. Die Motorkühlflüssigkeit wird von der Pumpe 8 durch die Wasserkammer 21 des Wärmetauschers und weiter zur bestehenden Fahrzeugheizung zirkuliert.

Zunächst wird der erste Katalysator 30 mit Hilfe der elektrischen Heizung 7 vorgewärmt. Danach wird die Heizung 7 abgestellt und das Luftgebläse 4 gestartet. Durch die Düse 5 wird Benzin im Luftstrom versprüht. Auf dem ersten Katalysator 30 findet dann die teilweise katalytische Verbrennung des Benzins statt. Auf dem stromabwärts liegenden zweiten Katalysator 31 erfolgt die nahezu vollständige katalytische Verbrennung des Benzins. Auf dem Wärmetauscher 2 wird das Rauchgas gekühlt. Es verläßt die katalytische Fahrzeugheizung durch das Abgasrohr 9.

In Fig. 2 ist der zweite Katalysator 31 teilweise überlappend mit dem Wärmetauscher 2 angeordnet, wodurch er vor Überhitzung geschützt wird. Außerdem ist ein Bypass 32 um den ersten Katalysator 30 vorhanden. Der Bypass 32 ist mit einem Ventil 33 versehen. Zum Betrieb der Fahrzeugheizung werden, nach Vorheizen mittels der Heizung 7, das Luftgebläse 4 und das Benzin durch die Düse 5 mit reduzierten Mengen gestartet. Durch das im ersten Katalysator 30 entstehende heiße Gas wird der zweite Katalysator 31 vorgeheizt. Wenn der zweite Katalysator 31 seine Betriebstemperatur erreicht hat, wird Bypass 32 durch Öffnen des Ventils 33 in Betrieb genommen und die Luft- und Benzinmenge auf die Auslegungswerte erhöht.

Claims

1. Anordnung zur katalytischen Verbrennung von Benzin mit einem Luftgebläse (4), einer Düse für flüssiges Benzin (5), einer elektrischen Vorheizung (7) und einem Wärmetauscher (2), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Katalysatoren (30, 31) vorhanden sind, wobei das Volumen und die Oberfläche des ersten Katalysators (30) zwischen 5% und 30% des gesamten Katalysator-Volumens und der gesamten Katalysator-Oberfläche der Fahrzeugheizung ausmachen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge von 20% bis 80% des gesamten Benzin-Luft-Gemisches in einem Bypass (32) um den ersten Katalysator geführt wird, wobei das Ventil (33) erst einige Zeit nach Starten des Benzins und der Luft geöffnet wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (31) mindestens teilweise überlappend mit dem Wärmetauscher (2) angeordnet ist.