ES2211411T3 - Procedimiento para la produccion de un combustible auxiliar a partir del carburante de funcionamiento de un motor de combustion interna con compresion de la mezcla, especialmente en vehiculos automoviles. - Google Patents

Procedimiento para la produccion de un combustible auxiliar a partir del carburante de funcionamiento de un motor de combustion interna con compresion de la mezcla, especialmente en vehiculos automoviles.

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Abstract

Procedimiento para la producción de un combustible auxiliar a partir del carburante de funcionamiento de un motor de combustión interna con compresión de la mezcla, especialmente en vehículos automóviles, - en el que a partir del carburante de funcionamiento se forma por medio de un dispositivo separado (24) un condensado almacenado en un depósito (14), caracterizado porque - por medio de un sistema reformador (17) se produce a partir del condensado un gas de síntesis rico en hidrógeno para diferentes consumidores.

Description

Procedimiento para la producción de un combustible auxiliar a partir del carburante de funcionamiento de un motor de combustión interna con compresión de la mezcla, especialmente en vehículos automóviles.
La invención se refiere, según el preámbulo de la reivindicación 1, a un procedimiento para la producción de un combustible auxiliar a partir del carburante de funcionamiento de un motor de combustión interna con compresión de la mezcla, especialmente en vehículos automóviles, formándose a partir del carburante de funcionamiento un condensado almacenado en un depósito por medio de un dispositivo separado.
En la solicitud de patente alemana 198 53 413 se describe la producción de un combustible auxiliar a partir del carburante de funcionamiento de un motor de combustión interna con compresión de la mezcla, siendo el combustible auxiliar que sirve como carburante de ayuda al arranque un condensado de vapores de componentes de fácil ebullición del carburante de funcionamiento.
Además, por el documento US 3 918 412 se conoce el recurso de que, para la reducción de emisiones en el gas de escape de un motor de combustión interna, se transforma en un gas de síntesis rico en hidrógeno al menos una parte de un carburante de funcionamiento arrastrado a través de un sistema reformador, utilizando vapor de agua y gas de escape realimentado, y se alimenta dichos gas de síntesis al motor de combustión interna por el lado de aspiración. En esta disposición es desventajoso, en un motor de combustión interna instalado en un vehículo automóvil, el arrastre de un aditivo separado, en el presente caso agua para la reformación del vapor.
La invención se basa en el problema de mostrar un procedimiento para la producción de un combustible auxiliar sin un aditivo que deba ser arrastrado, cuyo procedimiento sea utilizable tanto para un funcionamiento temporal del motor de combustión interna como para un funcionamiento temporal o un funcionamiento permanente de dispositivos periféricos del motor de combustión interna.
Este problema se resuelve con la reivindicación 1 por el hecho de que se produce un gas de síntesis rico en hidrógeno para diferentes consumidores por medio de un sistema reformador a partir del condensado obtenido de un carburante de funcionamiento.
De forma ventajosa, el gas de síntesis producido según la invención puede servir para el correspondiente funcionamiento reducido en emisiones del motor de combustión interna en la fase de arranque y de calentamiento, así como para un funcionamiento no estacionario, conmutándose el motor de combustión interna, a valores predeterminados alcanzados, al carburante de funcionamiento usual.
Una ventaja adicional de la invención puede verse en que el gas de síntesis producido según la invención sirve, independientemente de la utilización anteriormente descrita, para calentar un catalizador dispuesto en una instalación de gas de escape del motor de combustión interna hasta la temperatura de arranque, con lo que se consigue de forma ventajosa una conversión más rápida.
Finalmente, el gas de síntesis según la invención puede servir, independientemente de los consumidores antes citados, para el funcionamiento de una pila de combustible que sirve como fuente de corriente/tensión y que está asociada al motor de combustión interna como dispositivo auxiliar.
La invención hace posible además de forma ventajosa la combinación de los consumidores antes citados debido a que se produce el gas de síntesis para el funcionamiento temporal reducido en emisiones del motor de combustión interna, el cual está equipado con un catalizador que se puede calentar por medio de gas de síntesis y/o además está equipado con una pila de combustible como fuente de corriente/tensión asociada como dispositivo auxiliar y susceptible de ser hecha funcionar con el gas de síntesis, abasteciéndose primero el motor de combustión interna de energía eléctrica en el arranque desde una batería de arranque.
Con la alimentación según la invención de un condensado almacenado de componentes de carburante de fácil ebullición a un sistema reformador, éste puede ceder ya de manera ventajosa a los consumidores, poco antes del arranque del motor de combustión interna, gas de síntesis rico en hidrógeno formado a partir del carburante de funcionamiento condensado o del combustible auxiliar.
Además, con el procedimiento según la invención se puede producir de forma ventajosa a bordo de un vehículo un carburante de reformación con una proporción elevada de componentes fácilmente volátiles del carburante del motor de combustión interna, suprimiéndose una infraestructura adicional con la utilización para esto de un carburante de funcionamiento incorporado a bordo y teniendo que repostarse de manera ventajosa solamente una clase de carburante por parte del conductor del vehículo. Asimismo, para el reformador alimentado según la invención se pueden citar como ventajas unas condiciones de reformación simplificadas y una formación de carbono reducida.
La utilización de gasolina o gasóleo como carburantes a reformar constituye aquí una ventaja adicional debido a la infraestructura existente, la alta densidad de energía y los altos rendimientos de fabricación de estos portadores de energía.
Un dispositivo para la realización del procedimiento según la invención se describe en otras reivindicaciones subordinadas.
La invención se describe con ayuda de un diagrama esquemático ilustrado en el dibujo.
Para un procedimiento de producción de un combustible auxiliar a partir del carburante de funcionamiento de un motor de combustión interna 5 con compresión de la mezcla, almacenado en un recipiente 1 de almacenamiento de carburante, se ha previsto un dispositivo separado 24 por medio del cual se produce un condensado de vapores de componentes de fácil ebullición del carburante de funcionamiento y se almacena este condensado en un depósito 14.
El procedimiento para la producción de un combustible auxiliar sin un aditivo se mejora según la invención en el sentido de que el combustible auxiliar se pueda utilizar tanto para un funcionamiento temporal del motor de combustión interna 5 como para un funcionamiento temporal o un funcionamiento permanente de dispositivos periféricos del motor de combustión interna 5.
Según la invención, se propone para esto que por medio de un sistema reformador 17 se produzca a partir del condensado un gas de síntesis rico en hidrógeno para diferentes consumidores.
Como primer consumidor puede considerarse el motor de combustión interna 5 con su sistema 5a de formación de mezcla, al que se alimenta el gas de síntesis producido según la invención para el correspondiente funcionamiento reducido en emisiones del motor de combustión interna 5 en la fase de arranque y/o de calentamiento, así como para un funcionamiento no estacionario.
Como consumidor adicional del gas de síntesis producido según la invención puede considerarse un catalizador 25 en la instalación de gas de escape 26 del motor de combustión interna 5, al cual se alimenta el gas de síntesis para calentar el catalizador 25 hasta la temperatura de arranque.
Asimismo, como consumidor del gas de síntesis producido según la invención entra en consideración una pila de combustible 21, sirviendo la pila de combustible 21 - asociada al motor de combustión interna 5 como dispositivo auxiliar - como fuente de corriente/tensión para el motor de combustión interna 5.
Como se desprende del dibujo único, todos los consumidores antes citados en un motor de combustión interna 5 instalado en un vehículo automóvil no mostrado son abastecidos de gas de síntesis rico en hidrógeno por el sistema reformador 17, abasteciéndose primero el motor de combustión interna 5 de energía eléctrica en el arranque desde una batería de arranque no mostrada.
El dispositivo 27 previsto para la ejecución del procedimiento según la invención comprende un recipiente 1 de almacenamiento de carburante previsto para el motor de combustión interna 5, desde el cual se alimenta el carburante de funcionamiento al sistema de formación de mezcla 5a del motor de combustión interna a través de un conducto de suministro 2 y una bomba 3, así como un conducto de presión 4. El carburante sobrante es evacuado del sistema de formación de mezcla 5a bajo control de presión a través de un conducto de retorno 6.
Para la producción de un condensado de carburante en el dispositivo 24 se retira, aguas arriba de una válvula de mantenimiento de presión 7 del conducto de retorno 6, por medio de un conducto de derivación 8, carburante de funcionamiento al que se suministra calor de evaporación a través de un intercambiador de calor 9. A continuación, el carburante de funcionamiento calentado o caldeado afluye a través de una válvula de regulación 10 del conducto 8 a un separador de vapor 11, desde el cual se aspiran los vapores de componentes de carburante de fácil ebullición por medio de un compresor 12 y se suministran a un condensador 13 que está unido con el depósito 14 del dispositivo 24 en una forma conductora del condensado.
Una sobrepresión existente en el depósito 14 de condensado del dispositivo 24 puede reducirse por medio de un conducto de descarga 23 que está equipado con una válvula de presión 22 y que desemboca en el recipiente de almacenamiento de carburante 1.
Por otro lado, el depósito de condensado 14 puede cargarse adicionalmente con vapores de carburante debido a que el recipiente de almacenamiento de carburante 1 está unido por el lado de aspiración con el compresor 12 desde un punto alto a través de un conducto de salida 18 controlado por válvula.
Además, se puede ver en el dibujo único que el carburante procedente de componentes difícilmente volátiles o de alto punto de ebullición, recogido en el separador de vapor 11, es realimentado bajo control de válvula al recipiente de almacenamiento de carburante 1 a través de un intercambiador de calor 20 de refrigeración del carburante.
El dispositivo 27 antes descrito se puede utilizar ventajosamente a bordo de un vehículo automóvil no mostrado, produciéndose el condensado de vapores de componentes de fácil ebullición del carburante de funcionamiento durante las fases de funcionamiento usuales del motor de combustión interna 5 mediante la utilización de calor residual obtenido a bordo y almacenándolo transitoriamente en el depósito 14 para el sistema reformador 17, que está siempre en unión operativa con la instalación de formación de mezcla 5a del motor de combustión interna 5 a través de los conductos 16a y 16c, así como a través del conducto 16a con un dispositivo de precalentamiento del catalizador 25 del gas de escape del motor de combustión interna 5 y, finalmente, a través de la tubería 16b con la pila de combustible 21 conformada como dispositivo auxiliar y actuante como fuente de corriente/tensión para la red de a bordo.
El funcionamiento según la invención de un sistema reformador conocido 17 con un condensado de componentes de fácil ebullición del carburante previsto para el funcionamiento del motor de combustión interna 5, para producir un gas de síntesis rico en hidrógeno, produce las ventajas de condiciones de reformación simplificadas y un peligro reducido de destrucción del sistema reformador 17 por efecto de impurezas (formación de carbono, azufre). Además, con la producción del combustible auxiliar para el sistema reformador 17 a bordo de un vehículo automóvil, no mostrado, se obtiene, por un lado, la ventaja de que en el repostaje solamente hay que llevar a bordo un tipo de carburante de funcionamiento y, por otro lado, se tiene que de forma ventajosa no es necesaria ninguna infraestructura adicional.
Para la reformación del condensado en gas de síntesis rico en hidrógeno puede alimentarse al sistema reformador 17 un compuesto líquido y/o gaseoso con contenido de oxígeno (aire, vapor de agua, etc.) a través del conducto 28.

Claims (10)

1. Procedimiento para la producción de un combustible auxiliar a partir del carburante de funcionamiento de un motor de combustión interna con compresión de la mezcla, especialmente en vehículos automóviles,
-
en el que a partir del carburante de funcionamiento se forma por medio de un dispositivo separado (24) un condensado almacenado en un depósito (14), caracterizado porque
-
por medio de un sistema reformador (17) se produce a partir del condensado un gas de síntesis rico en hidrógeno para diferentes consumidores.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se produce el gas de síntesis para el correspondiente funcionamiento reducido en emisiones del motor de combustión interna (5) en la fase de arranque y/o de calentamiento, así como para un funcionamiento no estacionario.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se produce el gas de síntesis para calentar un catalizador (25) dispuesto en una instalación de gas de escape (26) del motor de combustión interna (5) hasta la temperatura de arranque.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque
-
se produce el gas de síntesis para el funcionamiento de una pila de combustible (21) que sirve como fuente de corriente/tensión y que
-
está asociada dispuesta al motor de combustión interna (5) como dispositivo auxiliar.
5. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
-
se produce el gas de síntesis para el funcionamiento temporal reducido en emisiones del motor de combustión interna (5),
-
que está equipado con un catalizador (25) calentable por gas de síntesis y/o además
-
está equipado con una pila de combustible (21) como fuente de corriente/tensión, asociada como dispositivo auxiliar y susceptible de ser hecha funcionar con el gas de síntesis,
-
abasteciéndose primero el motor de combustión interna (5) de energía eléctrica en el arranque desde una batería de arranque.
6. Dispositivo para la ejecución del procedimiento según la reivindicación 1, en el que
-
está previsto un recipiente de almacenamiento de carburante (1), desde el cual se alimenta a un sistema de formación de mezcla (5a) bajo la impulsión de una bomba el carburante de funcionamiento a través de un conducto de suministro (2, 4) y se evacua el combustible sobrante bajo control de presión a través de un conducto de retorno (6), caracterizado porque
-
en un dispositivo (24) se suministra calor de evaporación, a través de un intercambiador de calor (9), a un carburante de funcionamiento derivado del conducto de retorno (6) aguas arriba de una válvula de mantenimiento de presión (7), y
-
el carburante de funcionamiento calentado o caldeado afluye a un separador de vapor (11) a través de una válvula de regulación (10), desde cuyo separador
-
se aspiran los vapores de componentes del carburante de fácil ebullición por medio de un compresor (12) y se alimentan a un condensador (13) que
-
está unido con un depósito (14) en forma conductora del condensado, desde el cual
-
se suministra condensado al sistema reformador (17).
7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el depósito de condensado (14) está unido con el recipiente de almacenamiento de carburante (1) a través de un conducto de descarga (23) equipado con una válvula de presión (22).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque el recipiente de almacenamiento de carburante (1) está unido por el lado de aspiración con el compresor (12) desde un punto alto a través de un conducto de salida (18) controlado por válvula.
9. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el carburante de componentes difícilmente volátiles o de alto punto de ebullición, recogido en el separador de vapor (11), es realimentado bajo control de válvula al recipiente de almacenamiento de carburante (1) a través de un intercambiador de calor (20) de refrigeración del carburante.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por
-
la utilización a bordo de un vehículo automóvil, en el que
-
el condensado se produce por medio de calor residual existente a bordo y se almacena transitoriamente en el depósito (14) para el sistema reformador (17),
-
el cual, controlado siempre, está en unión operativa con una instalación de formación de mezcla (5a) del motor de combustión interna (5) y
-
con un dispositivo de precalentamiento de un catalizador (25) de gas de escape del motor de combustión interna (5), así como
-
con una pila de combustible (21) conformada como dispositivo auxiliar y actuante como fuente de corriente/tensión para la red de a bordo.
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