NL2001069C2 - Inspuitinrichting voor verbrandingsmotor. - Google Patents

Description

Inspuitinrichting voor verbrandingsmotor Achtergrond van de uitvinding 5 De uitvinding heeft betrekking op een inspuitinrichting voor het inspuiten van brandstof in een verbrandingskamer.

De uitvinding heeft verder betrekking op een verbrandingsmotor voorzien van een inspuitinrichting.

De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het inspuiten van de 10 brandstof en/of het fluïdum in een verbrandingskamer van een verbrandingsmotor.

Uit DE19816339 is een inspuitinrichting bekend met een roteerbaar inspuitstuk dat aandrijfbaar is door een aandrijfkracht. Een probleem bij deze inrichting is dat een verbrandingskamer uitgerust met deze inspuitinrichting onder omstandigheden te veel ongewenste uitstoot genereert.

15

Samenvatting van de uitvinding

Een doel van de uitvinding is om bij te dragen aan een vermindering van ongewenste uitstoot.

20 De uitvinding verschaft daartoe een inspuitinrichting voor het inspuiten van brandstof in een verbrandingskamer, waarbij de inspuitinrichting omvat; een behuizing die vast met de verbrandingskamer verbonden is, een inspuitdeel dat roteerbaar met de behuizing verbonden is en dat aandrijfbaar is middels een actuator om ten opzichte van de behuizing te 25 roteren om een centrale as, een toevoerleiding die in fluïdumverbinding met de verbrandingskamer staat om een brandstof onder druk in de verbrandingskamer te brengen en die een fluïdumdichte koppeling omvat tussen de behuizing en het inspuitdeel; 30 - een inspuitmond die vast met het inspuitdeel verbonden is en die een verstuiver omvat met een verstuiveropening die in fluïdumverbinding staat met de toevoerleiding om de brandstof in de verbrandingskamer te brengen, terwijl de inspuitmond roteert, 2 0 0 1 0 6 9 2 waarbij de inspuitinrichting verder ten minste één verdere toevoerleiding omvat om een fluïdum onder druk in de verbrandingskamer te brengen.

De uitvinding heeft als een voordeel dat het mogelijk is verschillende combinaties van brandstoffen en/of moderatoren sequentieel of gelijktijdig in de 5 verbrandingskamer in te brengen onder gunstige mengomstandigheden.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat het fluïdum een verdere brandstof. Deze verdere brandstof verschilt bijvoorbeeld van de brandstof en wordt hier in de verbrandingskamer gebracht kort na ontbranding van de eerste brandstof wat de vrijheid van keuze voor de verdere brandstof verbreedt waarbij ook brandstoffen in 10 aanmerking komen die op zich zelf niet tot een zinvolle verbranding zouden komen.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat het fluïdum een moderator om het verbrandingsproces te matigen waardoor met name emissie van thermisch NOx wordt bestreden. Als moderator dient bijvoorbeeld onder meer water, hete stoom of een geschikte chemische stof. Gunstig effect is verder dat thermische expansie van de 15 moderator meewerkt om het rendement te verbeteren wanneer een verbrandingsmotor is voorzien van de inspuitinrichting.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat de actuator een omzetter die de fluïdum en/of de brandstof onder druk omzet in een aandrijfkracht om het inspuitdeel te roteren ten opzichte van de behuizing.

20 In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie, waarbij de fluïdumdichte koppeling een omlopende kanaal omvat die is voorzien op het roteerbare inspuitdeel om een fluïdumverbinding te verschaffen tussen de behuizing en het inspuitdeel, ongeacht hun onderlinge rotatiepositie.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat de inspuitmond; 25 - schoepen om fluïdum in de verbrandingskamer te wervelen, een centrale holte waaromheen de schoepen zijn gerangschikt, en uitsparingen in de schoepen, om fluïdum in de verbrandingskamer te circuleren langs de inspuitmond. Hierdoor wordt binnen de verbrandingskamer een interne recirculatie van uitlaatgassen 30 gerealiseerd wat bijdraagt aan een meer volledige verbranding en verbeterde emissie waarden.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting zijn de schoepen, hier bij hun van de centrale as afgekeerde eind, voorzien van een verstuiver en liggen de verstuivers in 3 een vlak in hoofdzaak loodrecht op de centrale as en zijn verstuiveropeningen uitgericht om de brandstof of het fluïdum onder een hoek met het vlak de verbrandingskamer in te spuiten. Hierdoor wordt een verbeterde werveling van brandstof en moderator in de verbrandingskamer bereikt.

5 In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting monden toevoerleidingen uit elk in een afzonderlijke verstuiver zodat de brandstof en het fluïdum pas in de verbrandingskamer mengen.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat het inspuitdeel een elektrode om de brandstof en/of het fluïdum elektrostatisch te beïnvloeden door 10 aanbrengen van een lading of beïnvloeden van de ladingsverdeling om een betere menging in de verbrandingskamer te verschaffen en om het uittreden van vrije radicalen te bevorderen.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting is de elektrode voorzien bij de toevoerleiding naar de verstuiver om de brandstof en/of het fluïdum elektrostatisch te 15 beïnvloeden.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting is de elektrode voorzien bij de centrale holte in het injectordeel om in de verbrandingskamer aanwezige brandstof en/of het fluïdum elektrostatisch te beïnvloeden.

In een uitvoeringsvorm van de omvat de inspuitmond een elektrisch geleidende 20 laag om de brandstof en/of het fluïdum te verwarmen.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting is verder voorzien in een ontstekingsmiddel om energie toe te voeren en het verbrandingsproces te beïnvloeden. Bij voorkeur is het ontstekingsmiddel een laserpulsdiode, bij voorbeeld de HL6750MG Visible High Power Laser Diode, buiten en weg van de verbrandingskamer, en wordt 25 de laserpuls via een collimator (of ook wel lichtvizier) en door een kwartskristallen venster de verbrandingskamer ingeleid.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat het inspuitdeel een katalytische laag van bijvoorbeeld bariumoxide om het verbrandingsproces te versnellen.

30 In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting is het inspuitdeel voorzien van ten minste een sensor en is het inspuitdeel en de behuizing voorzien van elektromagnetische signaaloverdrachtmiddelen om contactloos informatie over te dragen tussen de behuizing en het inspuitdeel.

4

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat de sensor een temperatuursensor om de temperatuur in de verbrandingskamer te meten.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat de sensor een druksensor om de druk in de verbrandingskamer te meten.

5 In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat de druksensor een piëzo- element. Mogelijk is de druksensor opgenomen in een gekoelde houder om het element en bij behorende elektronica te koelen.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat de inspuitrichting een generator omvat waarbij aansluitklemmen van de generator zijn voorzien op het 10 inspuitdeel om op het inspuitdeel elektrische energie te verschaffen.

In een uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting omvat de inspuitmond ten minste een uittreedoppervlak waaruit fluïdum treedt met een uittreedsnelheid loodrecht op het uittreedoppervlak en waarbij de inspuitmond een snelheidscomponent heeft in het uittreedoppervlak groter dan de uittreedsnelheid. Hierdoor wordt homogeniseren van 15 het mengsel in de verbrandingskamer verder bevorderd en agglomeratie van ingespoten deeltjes verder vermeden.

De uitvinding betreft verder een verbrandingsmotor voorzien van een inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie.

In een uitvoeringsvorm van de verbrandingsmotor is de motor geselecteerd uit de 20 groep; dieselmotor, benzinemotor, gasmotor, turbine.

In een uitvoeringsvorm van de verbrandingsmotor is de rotatie van het inspuitdeel in de richting van de swirl in de verbrandingskamer.

De uitvinding betreft verder een werkwijze voor het inspuiten van de brandstof en/of het fluïdum in een verbrandingskamer van een verbrandingsmotor, omvattend één 25 of meer van de volgende stappen; roteren van het inspuitdeel, sequentieel inspuiten van verschillende brandstoffen in de verbrandingsruimte gedurende één verbrandingscyclus, meten van de temperatuur in de verbrandingsruimte, 30 - meten van de druk in de verbrandingsruimte, meten van het NOx gehalte, inspuiten van een moderator om het verbrandingsproces te matigen en/of de temperatuur te beïnvloeden, 5 toevoeren van ontstekingsenergie in de verbrandingsruimte elektrostatisch beïnvloeden van het fluïdum in de verbrandingsruimte.

Voordeel van deze werkwijze is een betere verbranding en een verbeterde emissie.

5 In een uitvoeringsvorm van de werkwijze roteert het inspuitdeel alvorens inspuiten van de brandstof om een optimale temperatuurverdeling te verkrijgen voor inspuiten van de brandstof.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze worden binnen een verbrandingskamer van de verbrandingsmotor gereageerde gassen gemengd met niet gereageerde gassen 10 om deel te nemen aan het eerstvolgende verbrandingsproces binnen de verbrandingskamer.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de brandstof onder zodanig hoek met de centrale as geïnjecteerd dat de brandstof geen verbrandingskamerdelen raakt teneinde thermische belasting en erosie van de verbrandingskamerdelen te 15 verminderen.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt de brandstof met dusdanige druk ingespoten en roteert het inspuitdeel met dusdanig snelheid dat agglomeratie van brandstofdeeltjes wordt voorkomen.

In een uitvoeringsvorm 29 van de werkwijze roteert het inspuitdeel tijdens de 20 inlaatslag om de ontstekingvertraging te verkleinen. Door een betere menging komt het mengsel in de verbrandingskamer sneller en vollediger tot ontbranding.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze roteert het inspuitdeel tijdens de arbeidslag om vorming van soot tegen te gaan.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze roteert het inspuitdeel tijdens de 25 uitlaatslag om naverbranding te bevorderen en daardoor emissies te verlagen.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt het inspuitdeel gedurend een deel van de verbrandingscyclus niet aangedreven om energie te sparen.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt na initialisatie van de verbranding de temperatuur in de verbrandingskamer gemeten, en door inspuiten van 30 een moderator geregeld tot onder een temperatuumiveau waarop thermische NOx ontstaat.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt per verbrandingscyclus en per verbrandingskamer het lekdebiet geregeld om onderlinge vermogensverschillen tussen 6 verbrandingskamers op te heffen. Het lekdebiet is de brandstofstroom die ontsta at wanneer een verstuiveropening niet voldoende wordt afgesloten door bijvoorbeeld een naald ten gevolge van bijvoorbeeld slijtage of vervuiling.

In een uitvoeringsvorm van de werkwijze sluit een naald door centripetale 5 normaalkracht tijdens rotatie van het inspuitdeel de verstuiveropening. Dit levert een voorspelbare sluitkracht afhankelijk van de rotatiesnelheid van het inspuitdeel.

In een uitvoeringsvorm is de inspuitinrichting voorzien van een of meer van de in de bijgevoegde beschrijving omschreven en/of in de bijgevoegde tekeningen getoonde kenmerkende maatregelen.

10 In een uitvoeringsvorm van de werkwijze omvat de werkwijze een of meer van de in de bijbehorende beschrijving omschreven en/of in de bijbehorende tekeningen getoonde kenmerkende stappen.

Het moge duidelijk zijn dat de verschillende aspecten genoemd in deze octrooiaanvrage gecombineerd kunnen worden en elk afzonderlijk in aanmerking 15 kunnen komen voor een afgesplitste octrooiaanvrage.

Korte beschrijving van de figuren

In de bijgevoegde figuren zijn diverse uitvoeringsvormen van een 20 inspuitinrichting volgens de uitvinding weergegeven waarin getoond wordt in:

Fig. 1 toont een zijaanzicht van een doorsneden inspuitinrichting in een eerste uitvoeringsvorm; fig. 2a toont een zijaanzicht van een doorsneden inspuitinrichting in een tweede uitvoeringsvorm; 25 fig. 2b toont een onderaanzicht van de inspuitinrichting uit fig. 2; fig. 3 toont een inspuitdeel in perspectief; fig. 4 toont een bovenaanzicht van het inspuitdeel uit fig. 3; fig. 5 toont een zijaanzicht in doorsnede van het inspuitdeel uit fig. 5; fig 6 toont een zijaanzicht als in fig. 5 in een andere stand; 30 fig 7 toont een perspectief aanzicht van een derde uitvoeringsvorm van een inspuitinrichting; fig 8 toont een proces schema van een verbrandingsinstallatie; fig 9 toont een proces schema voor CO2 winning uit rookgas; 7 fig 10 is een schema van een bekend proces voor de productie van methanol; fig 11 is een afbeelding van een piëzo-drukopnemer; fig 12 is een grafiek met meetresultaten van de drukopnemer uit fig. 11; fig 13 is een diffusor in perspectief 5 fig 14 toont in zijaanzicht de diffusor in een inspuitinrichting fig 15 toont een detail van figuur 14.

Beschrijving van uitvoeringsvormen 10

Fig. 1 toont een zijaanzicht van een doorsneden inspuitinrichting in een eerste uitvoeringsvorm. De behuizing 1 is vast verbonden met de verbrandingskamer (niet getoond). Het inspuitdeel 2 is rond een centrale as 3 roteerbaar verbonden met de behuizing middels bijvoorbeeld op zich bekende keramische lagers. Het inspuitdeel 2 15 wordt door een actuator (niet getoond) aangedreven. In het inspuitdeel bevindt zich hier een standaard inspuiter met een veer en een naaldafsluiter. De vast met het inspuitdeel 2 verbonden inspuitmond 5 reikt in de verbrandingskamer. Het fluïdum wordt via een toevoerleiding 4 naar de inspuitmond 5 geleid waarna het via de verstuivers 6 onder druk in de verbrandingskamer wordt gebracht. Denkbaar is dat de actuator een omzetter 20 omvat, die de brandstof- of fluïdumstroom onder druk, omzet in een aandrijfkracht om het inspuitdeel te roteren.

Fig 2a toont een zijaanzicht van een doorsneden inspuitinrichting in een tweede uitvoeringsvorm. Hier is de inspuitmond 5 voorzien van schoepen 8 die de gassen in de verbrandingskamer wervelen wanneer het inspuitdeel 2 met de inspuitmond 5 roteert.

25 De inspuitmond 5 is hier voorzien van een centrale holte 7. Wanneer gemonteerd in een verbrandingskamer is de rotatierichting van de inspuitmond 5 bij voorkeur gelijkgesteld aan de ontwerprichting van de swirl zodat deze elkaar versterken.

Fig. 3 tot 6 tonen in verschillende aanzichten en/of standen de inspuitmond 5 van de tweede uitvoeringsvorm van de inspuitinrichting. De inspuitmond 5 is hier 30 uitgevoerd in keramiek. De schoepen of vanen 8 zijn hier voorzien van uitsparingen 9 die in fluïdumverbinding staan met de centrale holte 7. Hierdoor worden gassen, waaronder uitlaatgassen, in de verbrandingskamer gecirculeerd om nogmaals aan een verbrandingsproces deel te nemen wat een gunstig effect heeft op de uitstoot. De δ toevoerkanalen 4 monden uit in de verstuivers 10. Denkbaar is dat een verstuiver 10 wordt afgesloten door een naald (niet getoond) die door centripetale normaalkracht tijdens rotatie van de inspuitmond 5 in een sluitstand wordt gehouden om de verstuiveropening van de verstuiver 10 te sluiten. De toevoerkanalen 4 maken hier 5 verschillende hoeken met de centrale as 3 om brandstof en of fluïdum onder verschillende hoeken de verbrandingskamer in te spuiten waardoor een betere verdeling wordt bereikt. Bij de verstuiver 10 is hier een elektrode (niet getoond) voorzien om de brandstof- en of de fluïdumstroom elektrostatisch te beïnvloeden door aanbrengen van een potentiaal op de elektrode. In de holte 7 is eveneens een elektrode 11 opgenomen 10 om de gassen in de verbrandingskamer elektrostatisch te beïnvloeden.

Fig. 7 toont een perspectief aanzicht van een derde uitvoeringsvorm van een inspuitinrichting. Hier zijn meer toevoerleidingen 4 voorzien die hier elk uitmonden in een eigen verstuiver 10 uit fig. 3-6 zodat de brandstof en het fluïdum pas in de verbrandingskamer mengen. De toevoerleidingen 4 worden ieder afzonderlijk 15 aangestuurd met onder meer kleppen. Denkbaar is dat kleppen zijn voorzien op de inspuitmond 5 uit fig. 3-6. De toevoerleiding 4 omvat een op zich bekende fluïdumdichtc- verbinding 12 of koppeling 12 tussen het inspuitdeel 2 en de behuizing 1 om een dichte verbinding 12 te vormen voor een fluïdum onder druk, tussen de vaste behuizing 1 en het roteerbare inspuitdeel 2. De aansturing van de inspuitinrichting is 20 voorzien deels vast op de behuizing (module 13), deels op het inspuitdeel 2 en deels in de op de inspuitmond 5 bevestigde module 24. De aansturing omvat onder meer een mico-controller hier voorzien op het inspuitdeel 2. Module 24 omvat sensors om onder meer temperatuur, druk en NOx gehalte te meten, en actuators bijvoorbeeld een piëzo-klep die in een sluitstand een toevoerkanaal 4 sluit in een openstand een toevoerkanaal 25 opent. De overdracht van signalen tussen het inspuitdeel 2 en de behuizing 1 vindt elektromagnetisch plaats bijvoorbeeld door opto-couplers. Om het inspuitdeel 2 van elektrische energie te voorzien is hier een generator (niet getoond) voorzien waarbij de aansluitklemmen zich op het inspuitdeel 2 bevinden.

Fig 8 toont een proces schema van een verbrandingsinstallatie waarbij is voorzien 30 in recuperatie en conversie van energie. In figuur 8 verwijzen de cijfers achtereenvolgens naar de verbrandingskamer 14, de last 15, een CO2 winning en/of opslag 16, een H?0 winning en/of opslag 17, overige processen en/of opslag 18, een afscheiding, conversie en opslag 19, een energie recuperatie, conversie en transitie 20, brandstof opslag 21, opslag 22 van moderatoren en proces controle 23.

9

Industriële toepasbaarheid 5

Fijnstof en Ultra fijnstof emissies t.g.v. verbranding van (fossiele) brandstoffen in prime movers (voorstuwingsaggregaten): Aan de bron aanpak ter voorkoming van de vorming van fijnstof en ultra fijnstof zoals die ontstaan bij de traditionele wijze van verbranding van brandstoffen in prime movers.

10 Toepasbaar voor vloeibare, poedervormige en gasvormige brandstoffen of een combinatie daarvan!

Ontstaan van roet: o Roet, als een samenvatting uitgedrukt, is een verzamelnaam van kraak 15 producten (3e orde chemische reacties, pyrolyse, (Nafta)kraken), die ontstaan wanneer b.v. vloeibare brandstoffen (dieselolie, smeerolie, benzine enz.) onder invloed van hoge temperaturen degraderen voordat ze tot verdamping en successievelijke verbranding (= oxidatie) kunnen komen. De lange ketenstructuur van de meeste brandstoffen draagt hier eveneens toe bij. 20 Bijproducten als aldehyden, olefinen / alkenen, naftenen, aromaten, ketonen, alifaten enz. zijn daarvan het gevolg. Rond een kern (nuclei) van b.v. C2H2 (acetylenen) agglomereren, deels ook ten gevolge van polycondensatie, kraakproducten tot “roetdeeltjes”, verder te noemen PM (PM = Particulate Matter) in de afmetingen van een enkele nanometer tot grotere stofdeeltjes. In 25 de regel worden twee gradaties aangegeven, PMjo (aërodynamische deeltjesgrootte 10 μηϊ) en PM2,5 (aërodynamische deeltjesgrootte 2,5 μιη). o (Poly) Condensatie van polycyclische aromaten en alifaten (vanuit de gasfase), heeft een groei van deeltjesgrootte ten gevolg. Ten gevolge van dóórontwikkelingen aan b.v. dieselmotoren, zijn de uitgestoten deeltjes in 30 afmetingen in de loop van de tijd kleiner geworden, terwijl dientengevolge de productie van ultra fijnstof exponentieel is gestegen. In aantal, echter niet in massa, zijn de deeltjes <100 nm het rijkst vertegenwoordigd in de uitlaatgassen van b.v. dieselmotoren.

10 o Het “statische” inspuitproces veroorzaakt dus in feite roet in de vorm van (ultra) fijnstof, ongeacht de soort brandstof. De huidige generatie benzinemotoren kennen ditzelfde probleem.

o De hierboven vermelde PM deeltjes vallen onder de noemer “fijnstof’, inclusief 5 alle gradaties. De auteur maakt daarbij een onderscheid voor deeltjes < 200 nm, behorende tot de categorie ultra fijnstof.

o Andere bestanddelen die vaak ook onder de verzamelnaam fijnstof worden vermeld zijn b.v. zilte lucht, bandenslijtsel, remmateriaalslijtsel, stikstof oxiden, bouwstof enz.. Per soort fijnstof varieert de schadelijkheid voor mens en milieu 10 sterk verschillend. Zo heeft b.v. fijnstof van zilte lucht nauwelijks waarneembare schadelijke invloeden.

o Gelet op het feit, dat naast de PM afkomstig vanuit de verbrandingsprocessen ook de stikstof oxiden gegenereerd vanuit diezelfde verbrandingsprocessen vergelijkbare schadelijke gezondheidsinvloeden voor levende wezens hebben, 15 wordt hieraan in de beschrijving voor dit novum eveneens aandacht gegeven.

o Roetfilters zijn over het algemeen niet in staat de ultra fijne PM deeltjes (< 200 nm) af te vangen, ondanks het feit dat deze voor de gezondheid van zoogdieren het meest risicovol zijn. In dit verband wordt nog gewezen op de rapportages van de WHO die daarover geen twijfels laten. De effectiviteit van roetfilters 20 wordt tot nog toe veelal in gravimetrische efficiëntie uitgedrukt. Hiermee is aan de cosmetische aspecten van roetfilters voldaan: geen tot nauwelijks visueel waarneembare roetpluim! Immers het micron- en submicron niveau van de aërodynamische deeltjes is met het blote oog niet waarneembaar.

o Dieselmotoren zijn naar schatting voor ca. 75% verantwoordelijk voor de 25 productie van alle fijnstof en ultra fijnstof. Een ander belangrijk deel is van antropogene herkomst.

o Vanwege de vergelijkbare negatieve invloed op de gezondheid, wordt NOx eveneens onder de noemer fijnstof opgenomen.

o Het feit dat er “roet” ontstaat, betekent over het algemeen, dat de verbranding 30 onvolledig is geweest. Naast de bovengenoemde fijnstof uitstoot, levert dit eveneens PAK’s enz. inclusief ozon vormende gassen op. In dit verband wordt in de literatuur vaak de term NMHC (Non Methane Hydro Carbons) gebruikt. Middels b.v. gaschromatografie, zijn er soms enkele honderden chemische π verbindingen als uitlaatgasemissies bij dieselmotoren (brandstof EN590) aantoonbaar. Zo leveren FAME (Fatty Acid Methyl Esters) brandstoffen weer “andere” problemen en uitlaatgas emissies op. o De discussies m.b.t. CO2 zijn alleen zinvol te noemen, zolang er van een 5 volledige verbranding van brandstoffen wordt gesproken. Hiervan is geen sprake, als er aantoonbare hoeveelheden schadelijk (bij)verbrandingsproducten worden aangetroffen. CO is hier bijvoorbeeld één van. Aantoonbare CO na het verbrandingsproces betekent onmiskenbaar een onvolledige (dus “slechte”) verbranding.

10 o Het verbrandingsproces bij “prime movers” is vele malen complexer dan hiervoor is aangegeven en de uitstoot van emissies is niet eenduidig te omschrijven; de uitstoot van ultra fijnstof in het milieu is echter een maatschappelijk probleem geworden die een aanpak aan de bron behoeft. Fijnstof bestrijding is slechts één van de schadelijke stoffen die daarvoor zo 15 spoedig mogelijk in aanmerking komen.

Schadelijkheid van PM voor (o.a.) de luchtwegen:

Bij zoogdieren, zijn de luchtwegen (maar ook de huid) in staat een zekere hoeveelheid ongerechtigheden van “grovere afmetingen” via het natuurlijke proces af te scheiden. 20 Denk b.v. aan de trilhaartjes in de bronchiën. Hiervoor geldt echter hoe kleiner de deeltjes, des te venijniger de gevolgen. De kleinste deeltjes (naar verluid vanuit medische hoek < 5 μιη) verdwijnen gemakkelijk in de poriën van de weefsels, waar ze in principe als carcinogene stof dienen te worden aangemerkt en veelvuldig de veroorzaker zijn van celschade, luchtweg aandoeningen en infecties. Deze situatie is 25 enigszins vergelijkbaar met NOx, waarvoor de (menselijke) huid eveneens permeabel is, waardoor NOx zich rechtstreeks aan de bloedplaatjes kunnen hechten en op die wijze carcinogeen zijn. Bij de reproductie van zoogdieren, blijkt ultra fijnstof door de ouders te kunnen worden overgedragen op de foetus, waarmee een potentieel gezondheidsrisico wordt overgedragen. De WHO heeft géén ondergrens v.w.b. 30 deeltjesgrootte en exposure voor (ultra) fijnstof kunnen vaststellen. De economische gevolgen van fijnstof worden voor Nederland (als voorbeeld) geschat tussen de 20 en de 40 miljard € per jaar, terwijl het aantal mensen wat jaarlijks aan de gevolgen van fijnstof vroegtijdig komt te overlijden wordt ingeschat op ca. 20.000, ruwweg 1 op 7 12 sterfgevallen dus, oftewel gemiddeld één sterfgeval per 30 minuten. Uiteraard betreft het hier niet uitsluitend een Nederlands probleem. Het probleem is niet grootschalig bij de bevolking onder de aandacht gebracht, maar verdient een betere internationale aanpak, ondanks de gedegen rapporten die er omtrent deze materie (b.v. binnen de EU) 5 zijn opgesteld.

De conclusie is dan ook gerechtvaardigd, dat ultra fijnstof als bijproduct van de welvaart, voor de mensheid grote gezondheidsrisico’s met zich meebrengt en het milieu in de breedste zin schade toe brengt. Over het algemeen verwacht “het publiek” adequate overheidsmaatregelen, maar daar zijn de middelen veelal te beperkt en niet 10 toegerust op een adequate aanpak!

Maatregelen tegen roet (PM): o Om de roet (soot) uitstoot tegen te gaan, wordt “als stand der techniek” veelal gegrepen naar methodes om achteraf de problemen op te lossen, m.a.w. in plaats 15 van de problemen bij de bron aan te pakken, zijn en worden er nieuwe technieken ontwikkeld en geïmplementeerd, om de schadelijke gevolgen te minimaliseren eerst nadat ze zijn ontstaan. De toepassing van “roetfilters”, analoog aan de introductie van katalysatoren nadat t.g.v. technische dóórontwikkelingen NOx als nevenproduct ontstond, is daarvan een voorbeeld. 20 Het is bekend, dat deze roetfilters juist in het toepassingsgebied waarop ze zouden moeten worden ingezet, nl. de bestrijding van ultra fijnstof, een uiterst beperkte effectiviteit bezitten. Het zijn met name slechts de grovere delen, (doorgaans aërodynamische diameter > 5 μιη en slechts in enkele gevallen > 200 nm) die met een roetfilter goed kunnen worden afgevangen (per definitie de 25 minder schadelijke), terwijl juist het ultra fijne stof (= per definitie het meest schadelijke) in overgrote meerderheid wordt doorgelaten. Dit, terwijl de brandstof consumptie met wel 6 % kan stijgen, dus eveneens de C02 productie, nog even afgezien van de kostprijs, het onderhoud en onderhoudskosten, gezondheidsrisico’s enz. van de filters.

30 o Vanuit wetenschappelijke hoek, bestaan er nog ernstige twijfels over de effecten op de samenstelling van uitlaatgasemissies en diens schadelijkheid voor de volksgezondheid bij toepassing van roetfilters en / of in combinatie met chemicaliën. Aangezien de brandstoffen voor transportmiddelen in de praktijk 13 veelal een “dumpplaats” zijn voor “overtollige” chemicaliën, lijkt dit een terechte twijfel. Denk hierbij b.v. aan het mogelijke risico voor het ontstaan van dioxines indien zich gechloreerde koolwaterstoffen in de brandstof bevinden. Denk b.v. ook aan de stoffen (zoals b.v. zwavel) die aan de brandstoffen voor 5 wegverkeer worden onttrokken, in de brandstoffen voor de scheepvaart worden gedumpt.

o Van géén van de ons bekende roetfilters is een afvang capaciteit voor deeltjes < 200 nm bekend, terwijl de brandstofconsumptie (en dus ook de CO2 productie) met tot wel 6% kan toenemen.

10 o Bij géén van deze filters is er een garantie, dat van reeds afgevangen agglomeraat aan roetdeeltjes, er geen kleinere deeltjes (b.v. koolstofdeeltjes) alsnog in de afgewerkte uitlaatgasstroom worden meegevoerd, t.g.v. het feit dat de adhesiekrachten van het agglomeraat gering zijn.

o Bij een aantal metingen is vast komen te staan, dat roetfilters een substantieel 15 deel van het geagglomereerde PM vergruizen tot ultra fijnstof en dat derhalve de hoeveelheid ultra fijne deeltjes na een roetfilter een veelvoud kan bedragen t.o.v. de ingang van het filter en t.o.v. motoren die niet met een roetfilter zijn uitgerust. Deze ultra fijne deeltjes nemen daarna niet deel aan de meting ter staving om aan de PM norm te voldoen, omdat ze daartoe te klein zijn 20 geworden. Zij zijn in absolute zin echter wel degelijk aanwezig en uitermate schadelijk! “Wat niet ziet wat niet deert, wat men niet meet wat men niet weet!” Helaas wordt dit “niet meer zien” maar al te vaak als “schoon” aangemerkt. Deze “onzichtbaarheid” geldt eveneens voor de gemiddelde opaciteitsmetingen, die het ultra fijnstof niet tot bijna niet kunnen meten, omdat ze daarvoor te 25 ongevoelig zijn.

o De effectiviteit van een roetfilter in gravimetrisch opzicht of diens reductie in opaciteit, is geen directe maatstaf voor een “gezondere” lucht of anderszins bepalend voor een “goede luchtkwaliteit”.

o Niet alle motoren / prime movers lenen zich voor het achteraf plaatsen van een 30 roetfilter, het motormanagement wordt hierdoor dikwijls verstoord, niet in de laatste plaats door het type filter en een toename van de tegendruk in het afgassensysteem en lambdawaardes die buiten het discriminatievenster komen te liggen. “Vergiftiging” van filtersubstraat is eveneens een aanwezig risico.

14 o De combinatie brandstofsoort en roetfiltertype kan niet zonder meer worden gewijzigd, omdat dat uiteindelijk aanzienlijke schade aan de prime mover en / of filtersubstraat oplevert.

o Een roetfilter is beperkt werkzaam buiten de werktemperatuur, d.w.z. bij “lage 5 of te lage” temperaturen niet inzetbaar. Langdurige ondertemperatuur betekent in de regel het spontaan “uitbranden” van de dichtgeslibde substraat hetgeen gevaren voor de directe omgeving opleveren. De in het ontwerpconcept van de prime mover opgenomen luchtovermaat (bij vaste kleptiming) koelt onder die omstandigheid de gemiddelde afgassentemperatuur beneden de noodzakelijke 10 werktemperatuur.

o Voor een deel der filters zijn chemicaliën noodzakelijk, zoals b.v. ureum.

o Voor een ander deel is er een aanpassing aan het brandstofïnjectie systeem noodzakelijk om b.v. het filter te regenereren met de acetylenen uit de brandstof, welke ontstaan t.g.v. het op een “verkeerd moment” injecteren in de 15 cilinder.

o Tot zover de aanpak “achteraf’.

Wij staan een probleemaanpak aan de bron voor, waarbij wij producten ontwikkelen die naast brandstofbesparing t.g.v. het efficiënter en flexibeler gebruik van de 20 brandstoffen, eveneens een reductie van emissies, waaronder ultra fijnstof, beogen.

Achtergrond en overwegingen.

A) Stand der techniek I: Statisch gemonteerde injectoren

Bij standaard injectors welke statisch in de verbrandingsruimte zijn geplaatst, bouwt de 25 ingespoten brandstof zich op tot een “massieve” vloeistofkolom vanaf de injector uittrede opening. De doorsnede van deze (divergerende) kolom is een aantal malen de diameter van de uittrede opening van de nozzle en de lengte ervan kan in sommige situaties reiken tot aan de cilinderwand.

Doorgaans beslaat de totale oppervlakte van de pluimen ingespoten brandstof en 30 mengsel, zo’n 20% tot 50% van het momentane volumetrisch oppervlak, terwijl de ontwerpcondities voor swirl en squish blijkbaar bijzonder weinig grip hebben op de pluim. Een in de verbrandingsruimte sterk plaats afhankelijke λ (=brandstof / lucht verhouding) is daarvan het gevolg, waarvan de oorzaak een niet optimale distributie is.

15

Dit valt eveneens af te leiden uit het feit dat de dichtheid p in de verbrandingsruimte sterke lokale verschillen vertoont in een quasi stationaire toestand.

In de huidige motorenontwikkeling wordt voor zover er sprake is van directe inspuit technieken in de verbrandingskamers, hoofdzakelijk continue gewerkt aan verhoging 5 van inspuitdrukken, meerlaagsverbranding, multiple injecties, common rail v.s. jerk-type pompen en optimalisering van de verbrandingskamer geometrie m.b.t. swirl en squish. Geen van deze methodes heeft een tenietdoen van de geagglomereerde vloeistofstralen kunnen uitbannen met als gevolg dat er tijdens de verbranding nog steeds heel veel fijnstof ontstaat t.g.v. 3e orde chemische reacties, welke als bijkomend 10 nadeel vaak eveneens excessieve erosie van verbrandingskamer materiaal met zich meebrengt. Deze route van ontwikkeling leidt inherent tot uitzonderlijke verzwaringen van mechanische componenten van de aandrijving voor de brandstofpompen.

B) Stand der techniek II: Meten van (ultra) fijnstof 15 Alhoewel de Wereld Gezondheids Organisatie (WHO) in meerdere rapporten heeft gewezen op de gezondheids risico’s m.b.t. fijnstof, is het meten van fijnstof en met name ultra fijnstof niet eenvoudig en zijn daarvoor nog geen standaards ingevoerd. De WHO heeft geen veilige ondergrens v.w.b. blootstelling aan en absolute deeltjesgrootte kunnen vaststellen.

20 De huidige standaard (PM 10) voor deeltjesgrootte 10 μηι zal naar verwachting worden vervangen door PM 2,5. In gravimetrisch opzicht is dit een hanteerbare standaard, maar helaas is deze standaard weinig bruikbaar als maatstaf voor gezondheidsrisico’s. Daarmee is ook voor de nabije toekomst nog geen (meet) standaard voor deeltjes in het meest schadelijke gebied m.b.t. gezondheidsrisico’s voorzien, zodat van een zekere 25 leemte gesproken kan worden. Het ontbreken van standaards, betekent niet dat er daarmee geen potentiële risico’s zouden zijn.

C) Stand der techniek III: Nabehandeling van afgassen

In de nabehandeling van afgassen wordt veel onderzoek en ontwikkeling gestoken. De 30 resultaten hiervan hebben tot op heden voor het nanometer bereik van deeltjes echter nog geen succes opgeleverd. Er is een zware verdenking voor b.v. de inzet van roetfilters, die met name het ultra fijne stof uit het filterpakket weer los kunnen laten en 16 daarnaast andere schadelijke emissies opleveren. Hierbij vallen nog de volgende bijzonderheden te vermelden: 1) Bij sommige types, al dan niet gecombineerd voor nabehandeling van soot en NOx, is het gebruik van chemicaliën (b.v. ureum dragers) vereist. Dit levert een 5 gevaren risico tijdens handeling op, alsmede een potentieel risico voor additionele emissies waaronder b.v. dioxines enz..

2) Sommige types vergen dagelijks onderhoud, waardoor er opnieuw (geconcentreerd) PM in het milieu terecht komt en het bedienend personeel in gevaar brengt indien daarvoor geen aanvullende voorzorgsmaatregelen zijn 10 genomen. Wet en regelgeving is hiervoor nog onbekend, zodat daarvoor een extra verantwoordelijkheid bij de producenten en de eigenaren ligt (CE normering bijvoorbeeld).

3) Voor alle typen roetfilters geldt, dat er een verhoogde toename in tegendruk in het afgassensysteem optreedt, welke met een toename in specifiek 15 brandstofverbruik en emissies waaronder CO2 gepaard gaat. In sommige gevallen wordt t.g.v. het katalytische proces een verhoogd CO gehalte na katalysator gemeld.

4) Voor alle typen roetfilter geldt, dat ze substantieel beslag leggen op ruimte en laadcapaciteit van het vehicle waarop / waarin het filter wordt geplaatst.

20 5) Voor alle typen roetfilterz geldt, dat deze een additionele investering vergen m.b.t. plaatsing, (dagelijks) onderhoud, consumables, vervanging en ontzorging van residue en roetfiltermateriaal bij vervanging.

6) Voor alle typen roetfilter geldt, dat ze niet tot minder geschikt zijn om te worden geplaatst op bestaande installaties.

25

De vorming van roet is hieronder schematisch weergegeven (vlgs. Gilles Bruneaux et al.), waarvoor een maximum optreedt in de z.g.n. “Degenerate Branching” fase alvorens de actieve radicaal R Ό2 uit het RH oxidatieproces de destructie van het proces inleidt.

30 De kegel van (vloeibare) brandstof, welke door hoge temperaturen in de buitenschil wordt "gekraakt" met als gevolg ROET. In de buitenste schil van de pluim, is de brandstof het fijnst verneveld en komt in gasvormige toestand. Daardoor verbrandt 17 deze het snelste (Uittrede vrije radicalen). In deze schil ontstaat o.a. NOx, meestal t.g.v. "onvolkomenheden" in menging van lucht en brandstof.

PM ca. 2 nm - 25 μιη worden als carcinogeen beschouwd. WHO heeft geen ondergrens kunnen vaststellen. NOx is toxisch, hecht zich aan bloedplaatjes, en is veroorzaker o.a.

5 van zure regen, en restproducten: aldehyden, olefmen / alkenen, nattenen, aromaten, ketonen, alifaten enz.

Vernieuwing 10 Uit principe en in de overtuiging dat problemen het beste direct aan de bron kunnen worden aangepakt, is bij de vinding voornamelijk gelet op de oorzaken van vernoemde emissies en hoe deze oorzaken kunnen worden weggenomen. Gelijktijdig is gefocusseerd op een groter gebied voor inzetbaarheid van de vinding in zowel het opzicht van brandstofsoorten als ook de universele inzet in een groter 15 toepassingsbereik, dan alleen maar één soort / type prime mover.

Bij de Roto-Atomizer, is de ontwerp filosofie het volume per ingespoten brandstof deeltje te reduceren, door o.a. het niet tot een “massieve vloeistofkegel” te laten komen door de verstuiver (standaard of aangepast) te laten roteren. Bij het ontwerp wordt rekening gehouden met een rotatiesnelheid in afhankelijkheid van ten minste de in de 20 verbrandingsruimte te verwachten parameters, maar eveneens met de eigenschappen van de aan te wenden brandstoffen en momentaan heersende condities in het inspuitsysteem. Verschillenden brandstofsoorten kunnen derhalve verschillenden minimale rotatiesnelheden vragen. De Sauter droplet diameter en de zgn. “Monte Carlo” discrete deeltjes beschrijving zijn hierbij niet van toepassing zolang de uittrede 25 opening, al dan niet aangevuld met de wervelwerking van de turbine (RV), in combinatie met de rotatiesnelheid een dusdanige verdeling van deeltjes tot stand brengt, dat er van interactie tussen individuele vloeistofdeeltjes geen sprake meer is. Een standaard verstuiver kan daartoe worden geplaatst in een turbinebehuizing (Roto Vanes) met openingen voor de verstuiveruittrede.

30 Situatie bij overgang verstuiver naar verbrandingskamer op een elementair brandstofdeeltje.

18

De inspuitduur is intermitterend en bedraagt doorgaans maximaal ca. 30 krukhoekgraden, hetgeen “slechts” ca. 4% van een volledige cyclus bedraagt (bij het 4-takt principe).

5 De aandrijving van de Roto-Vanes is mogelijk over een veel langere periode per cyclus en heeft de volgende effecten welke eveneens tot het novum behoren: 1. Tijdens het laatste gedeelte van de compressieslag, wellicht t.g.v. de vorming van peroxiden tijdens deze fase van adiabatische / isentropische compressie, ontstaan er hotspots (er treden grote dichtheids gradiënten op) waarin o.a. 10 prompt NO ontstaat. Dit duidt op een niet homogene (temperatuur)verdeling in de compressieruimte, waardoor in deze fase reeds parasitaire energie wordt geconsumeerd. Een turbulente gasstroming veronderstelt een optimalere temperatuurverdeling reeds voor injectie, een verbetering dus van de swirl en squish.

15 2. Tijdens de injectiefase, wordt centraal continue “vers” gasmengsel vanuit de verbrandingskamer aan de onder rotatie ingebrachte en aldus fijner verdeelde brandstof “toegevoerd”, waardoor er inniger contact tussen beiden is. Dit leidt tot snellere overgang naar de gas en diffusiefase van de brandstof die over een vele malen groter werkgebied van de verbrandingsruimte is verdeeld, met als 20 gevolg, dat ook de heatrelease over een groter oppervlakte wordt verdeeld en de nuclei niet slechts aan de pluim gebonden zijn. Gelijktijdig worden niet alleen de brandstof, maar ook de gassen direct en innig met de brandstof vermengd en worden brandstofdeeltjes tijdens de (t.o.v. een standaard injector ultra korte) vloeistoffase in de verbrandingsruimte door de gassen omsloten waardoor 25 verdamping en menging snel en homogeen geschieden.

3. De vloeistof wordt niet meer tegen verbrandingskamer componenten gespoten en dientengevolge worden deze componenten minder zwaar thermisch belast en vermindert de erosie t.g.v. de abrassieve werking van vrije radicalen.

4. Tijdens de heatrelease zal t.g.v. de (geoptimaliseerde) spreiding de eventueel 30 nog als vloeistof aanwezige brandstof een lagere dichtheid innemen t.o.v. een standaard injector, zodat dit als eindresultaat een beduidende reductie van gekraakte brandstof, dus ook soot, oplevert. Bertrand Naud et al. hebben ondermeer pdf (partiele density function) en mdf (mass density function) 19 studies verricht als partiele stochastische benadering bij turbulente sprays en flames met als conclusie: “It is not possible to come out with a complete model were both phases have independant discrete representations”.

5. Tijdens de arbeidsslag ontstaat soot via de acetyleenhypothese, de 5 waterstofroute of de koolstofroute. Alle drie “methoden” van roetvorming en de lange ketenstructuur van sommige brandstoffen zijn o.a. mede afhankelijk van “het gebrek aan direct en innig contact” met 02, zodat ook tijdens de arbeidsslag van de Roto-Vanes een sterke, dan wel volledige reductie van soot het resultaat is.

10 6. T.g.v. het in sterke turbulentie brengen (dit is een gewenste toestandssituatie) van het gasmengsel, waarbij eveneens de centraal geplaatste boring als “zuigbuis” fungeert, worden gassen die nog in de reactiefase verkeren of deze fase reeds hebben afgerond, aan het (diffusie)proces toegevoerd en treden zodoende op als moderator. (Dit is vergelijkbaar met het bekende principe van 15 EGR, waarbij de afgewerkte gassen deels (ca. 60%) aan volgende cycli wordt toegevoerd om op die wijze als ballaststoffen te fungeren om het ontstaan van b.v. NOx tegen te gaan.) Sterke lokale fluctuaties in dichtheid t.o.v. het gewogen momentane gemiddelde, worden daarmee gereduceerd danwel genihileerd.

20 7. De uitlaatslag van de cyclus suggereert dat de “verbranding reeds lang is afgelopen”. Chemische reacties van de gassen houden zich niet aan deze strikte scheiding van zuigerbewegingen, zij gaan gewoon door, ook nadat zij de uitlaatpijp al lang hebben verlaten. Ditzelfde geldt eveneens voor soot, van welke herkomst dan ook. De additionele turbulentie maakt het ook in deze fase 25 van de cyclus mogelijk nog eventueel onverbrande verbindingen te laten (na)oxideren.

8. Een kortere ontstekingsvertraging (tot enkele msec.) t.o.v. standaard injectoren is het gevolg, waardoor er een langere tijd en meer krukhoekgraden voor het (vollediger) uitreageren van de brandstof bestaat en dus eveneens minder PM

30 oplevert.

9. De impulsenergie komt daarmee in een korter tijdsbestek (vlak na TDC) vrij, hetgeen een efficiëntieverbetering oplevert en bijdraagt aan een schonere verbranding.

20 10. Eén van de (neven)effecten, is een verlaging van thermische en prompt NOx. Op brandstofgebonden NOx is geen substantiële reductie te verwachten, slechts naar rato van reductie aan specifiek brandstofverbruik en naar rato van reductie t.g.v. aanwezige ballast stromingen.

5 11. Een ander (neven)effect is een betere verbranding en rustiger motorloop bij koude start, vanwege een uiterst homogene mengselvorming. De traditionele “cold start smoke” en “cold start hunt” worden daarmee eveneens voorkomen.

12. In totaliteit, zou de RotoVane slechts ca. 25% van de cyclus stil mogen staan. Het zal wellicht mogelijk zijn, de benodigde energie uit de intermitterende 10 brandstofstroom te onttrekken.

13. Gedurende elke fase van de cyclus, zal een gehomogeniseerde vulling het resultaat zijn.

14. Met het ontwerp welke aan deze patentaanvraag ten grondslag ligt, is het mogelijk meerdere soorten brandstof (vloeibaar, poedervormig, gasvormig of in 15 combinaties) per verbrandingscyclus of per tijdseenheid in de verbrandingsruimte in te spuiten. Dit is vooral van belang indien bij toepassing van uni-brandstof afzettingen of andere ongewenste producten te verwachten zijn. Hiervan is bij sommige bio-brandstoffen sprake t.g.v. bij voorbeeld een verhoogd zuurgehalte (sommige FAME brandstoffen e.d.). Ook een tweede 20 nadeel van sommige bio-brandstoffen wordt met deze techniek opgeheven, nl.

de gevolgen van de afwezigheid van een merkbare ontstekingsvertraging t.o.v. bij voorbeeld EN590. Het inspuiten van brandstoffen met dit soort eigenschappen, eerst nadat b.v. de heatrelease van de als eerste ingespoten brandstof is gedetecteerd, levert dan het voordeel op van het “ogenblikkelijk” 25 aan het verbrandingsproces deelnemen van deze brandstof. De meeste van dit soort brandstoffen (zoals b.v. pyrolyse oliën) lenen zich niet (goed) om te worden vermengd met b.v. EN590, maar kunnen met dit novum gelijktijdig als energiedrager worden aangewend. Per inspuitkanaal kan getimed en gedoseerd met een aan dit inspuitkanaal verbonden brandstof in de verbrandingskamer 30 worden ingespoten.

15. Bij gebruik van de hierboven genoemde brandstoffen treedt bij traditionele injectoren het risico op van condensatie op machinedelen zoals b.v.

21 koppakkingen en zuigerwanden. Bij gebruik van de Roto-Atomizer, danwel de HICI injector, worden deze risico’s vermeden.

16. Wordt een moderator, b.v. (heet) water, stoom of een chemische stof toegevoegd via deze techniek, nadat b.v. de initialisatie reactie is gedetecteerd, 5 dan kan daarmee de maximale piektemperatuur worden “geregeld” of beperkt tot onder het niveau waarop thermische NOx ontstaat. Dit is eveneens een aan de bron bestrijding van ongewenste emissies, die bovendien het voordeel oplevert van thermische expansie en daardoor niet volledig als parasitair optreedt en het rendement van de installatie daarmee positief kan beïnvloeden.

10 17. Brandstoffen zowel als moderatoren kunnen deels door de installatie waarvoor de prime mover wordt ingezet, worden opgewekt en vrijwel direct worden verwerkt: hieronder vallen b.v. gassen welke d.m.v. electrolyse kunnen ontstaan zoals H2 en O2 en heet water en stoom vanuit b.v. warmte terugwinningsinstallaties en collectoren.

15 18. Elke bekend zijnde injector zoals die b.v. in dieselmotoren wordt toegepast, is voorzien van een lekolie afvoer. Deze lekolie wordt deels aangewend als smeermiddel en deels als koelmiddel. Een nadeel van die techniek is, dat t.g.v. slijtage onderlinge verschillen in lekdebiet ontstaan, die in een open loop geregelde prime mover tot onderlinge vermogensverschillen tussen de 20 individuele verbrandingskamers leiden, tenzij de regeling is voorzien van door

EPCO geleverde SDIC (Smart Diesel Injection Controls). Bij de laatste wordt in een foreward feedbackloop per cyclus en per cilinder / verbrandingskamer het debiet geregeld hetgeen een gewogen en uitgemiddelde lastenbalans tussen meerdere verbrandingskamers oplevert. Bij de HICI

25 injector worden individuele injectoren (eventueel per brandstofsoort individueel regelbaar) in het rotatielichaam geplaatst, waarbij de (minimale) lekverliezen direct aan de turbulente stroming worden toegevoerd, zodat reeds verdamping optreedt voordat het tot agglomererende druppels c.q. stralen kan leiden.

19. De centripetale normaal kracht is bij een constante hoeksnelheid ω van de 30 injector assembly een vaste waarde in afhankelijkheid van de massa van de (naald)body en ω, in tegenstelling tot een volledig veerbelaste naald (of kogellichaam) van een standaard injector, waarvan gedurende de tijd de (veer)constante afneemt ten koste van de openingsdruk van de injector, terwijl 22 t.g.v. slijtageprocessen het lekolie debiet in de tijd sterk oploopt en daardoor bijdraagt aan verlies van efficiëntie van verstuiverfimctie.

20. Tijdens de opwarmfase v.d. prime mover, kan een op de constructie aangebrachte geleidende laag worden aangesloten op een spanningsbron, die er 5 voor zorgt, dat de gassen en de brandstoffen worden (voor-)verwarmd, waarmee de snelheid van opwarmen wordt vergroot, hetgeen de uitstoot van deeltjes en emissies mede vermindert.

21. Door montage in de constructie van een drukopnemer, b.v. een piëzo element met ladingversterking welke naar de elektronica welke gemonteerd zit in de 10 minder hete delen van de constructie, kan het procesverloop per arbeidscyclus nauwgezet worden gevolgd en middels de (extern geplaatste) elektronische regeling worden aangewend voor gelijke vermogensverdeling tussen verbrandingskamers, exacte timing van de individuele brandstofstromen naar de desbetreffende verstuiveruittredes enz. enz.

15 22. De voorgestelde en als voorbeeld geschetste constructie, leent zich bij uitstek voor elektrostatische influentie. De in turbulentie gebrachte gassen worden ondermeer via de centrale boring aangevoerd om door de schoepen te worden gedistribueerd. Er ontstaat als het ware een gassentransport t.g.v. de centrifugaal werking van de schoepen. De gassen kunnen daarmee in deze 20 centrale opening elektrostatisch geladen worden welke een positieve invloed (kortere ontstekingsvertraging, volledige en snellere chemische reacties) heeft op het ontstekings- en (na-)verbrandingsproces; elektrostatische influentie van de gassenstroom dus (vers mengsel, gecomprimeerd, verbrandingscyclus en afgassen cyclus).

25 23. Dit proces kan nog verder worden versterkt en geoptimaliseerd door aan / via de uittredeopeningen van de injectoren de brandstof een tegengestelde lading mee te geven, elektrostatische influentie van de brandstof dus.

24. Teneinde in staat te zijn een nog nauwkeuriger timing van het ontstekingsproces te kunnen bewerkstelligen, kan onder bepaalde bedrijfsomstandigheden een 30 additionele (hulp) energie (elektrische ontlading, laserpulse etc.) worden toegevoerd teneinde het ontstekingsproces te initialiseren of het verbrandingsproces te laten nareageren.

23 25. HICI, oftewel Homogeneous Injection Compression Ignition (als merk / type te registreren!) als tegenhanger van HCCI oftewel Homogenous Charge Compression Ignition, is toepasbaar voor alle bekend zijnde brandstofsoorten van fossiele, synthetische of bio- afkomst in vloeibare, (semi-) gasvormige, 5 poedervormige of gemengde / gecombineerde toestand.

26. Voor Spark Ignition motoren, staat de afkorting voor Homogeneous Injection Charge Ignition 27. HICI leent zich voor het “bijmengen” van moderatoren en / of chemicaliën ter beïnvloeding van het verbrandingsproces en / of ter beïnvloeding van emissies.

10 28. HICI leent zich voor de verwerking van mediums die in afzonderlijke toestand niet tot zinvolle combustion kunnen komen, maar wel in combinatie met andere brandstoffen.

29. HICI leent zich voor alle prime movers waarbij brandstoffen (b.v. in verbrandingskamers) tot exotherme reacties worden gebracht, en in het 15 bijzonder voor dieselmotoren, benzinemotoren, gasmotoren en (gas)turbines.

30. Met HICI zijn pilot-, post-, multiple en continue injecties “simpel” uit te voeren. Per brandstoftype kan brandstof worden gedoseerd (en getimed) per de desbetreffende nozzle welke in de assembly is geïntegreerd.

31. Met HICI zijn t.o.v. conventionele technieken eveneens een sterke afname van 20 PAK’s (NMHC’s) te realiseren alsmede van ozon vormende emissies.

32. Met HICI is een reductie aan CO2 te verwachten, t.o.v. de toepassing van een roetfilter echter een niet onaanzienlijke reductie.

33. Met HICI is een reductie van CO te verwachten, zeker t.o.v. het gebruik van een roetfilter.

25 34. Met HICI is een reductie aan NOx te realiseren, zeker ook t.o.v. het gebruik van roetfilters (open / half open systemen met name).

35. Met HICI is, vooral indien geen lekolie wordt teruggevoerd, de kans op 8-takten sterk gereduceerd.

36. HICI heeft een mechanische back-up voor het geval de aandrijving buiten 30 functie raakt of wordt gesteld.

37. Met HICI kunnen brandstoffen worden aangewend die voor conventionele systemen niet mogelijk zijn, zoals b.v. gepyroliseerde kunststoffen, die bij 24 normale injectiesystemen vernietigend werken omdat onder vrijwel alle omstandigheden condensatie van zuurresten plaats vindt.

38. Bij HICI is het mogelijk deze brandstoffen aan te wenden in de diffusiefase van een (basis)brandstof, in geval waarbij de zuren niet tot condensatie kunnen 5 leiden en derhalve geen motorschade veroorzaken. Dure de-hydrogenisatie processen aan de brandstof kunnen derhalve achterwege blijven.

39. HICI is toepasbaar voor ombouw op bestaande installaties met een upgrading in klasse, en is tevens toepasbaar op nieuwbouw installaties. Per installatie type kan de geometrie op maat worden gemaakt.

10 40. Door toepassing van katalytische lagen op b.v. de vaantjes van de schoepen, kan een versnelling van (chemische) reacties worden bewerkstelligd.

41. Door toepassing van katalytische lagen, kan depositie van verbrandingsresten worden voorkomen.

42. Door toepassing van katalytische lagen, kan uittrede cavitatie aan de nozzles 15 worden voorkomen.

43. De draairichting van de Roto Atomizer / HICI bij voorkeur in de ontwerprichting van de swirl.

44. Door toepassing van HICI c.q. Roto-Atomizer kan de mechanische constructie voor pompaandrijvingen lichter worden geconstrueerd, dan voor conventionele 20 verstuivers het geval is. Dit levert overall energiebesparing op in de gehele productie en lifetime cyclus van de prime movers.

45. Met de HICI constructie kunnen brandstoffen met uiteenlopende viscositeit worden verwerkt.

46. Bij HICI worden sensoren en actuatoren middels het roterende deel “in de 25 verbrandingskamer” aangebracht. De benodigde energie voor diens werking wordt geleverd door secondair energie op te wekken middels het “dynamo” principe of middels elektromagnetisme contactloze energieoverdracht te verzorgen. De informatie overdracht van sensoren en de aansturing naar actuatoren geschiedt eveneens contactloos middels (axiaal of radiaal geplaatst) 30 b.v. optocouplers en / of (hoog)frequente signalen en / of elektromagnetische overdracht. Dedicated mikro elektronica modules, het statische en het dynamische (roterende) gedeelte wederzijds contactloos en galvanisch van elkaar gescheiden geplaatst, verzorgen vervolgens de verwerking en overdracht 25 van de signalen. Zie b.v. figuur 8. Het statisch gedeelte van de overdrachtsinterface is vervolgens met de buitenwereld verbonden aan b.v. een Smart Diesel Injection Controls Module. De elektronica wordt in een nauwkeurig gepositioneerde EMC veilige cilindrische metalen kooi, welke met 5 glasvezel is versterkt, geplaatst, terwijl de bovenkant van de componenten (ASIC’s) radiaal naar het center gericht zijn zodanig dat daarmee de centripetaal kracht geen contactbreuk kan veroorzaken. Het geheel wordt uitgebalanceerd en centrifugaal gepot met een kunsthars welke voldoende flexibel is om temperatuureffecten op te vangen en massief genoeg is om de zaak op de plaats 10 te fixeren. Daartoe is eerst de verbinding van de bedrading m.b.t. sensoren en actuatoren, welke in de keramische behuizing zijn geplaatst, (mechanisch) spanningsloos aangebracht. Wellicht ten overvloede, de elektronica welke roterend is gemonteerd, kent geen contactovergangen naar de statische buitenwereld.

15 47. Overzicht van mogelijke (fysische) grootheden welke door sensoren op voorgaande kunnen worden gemeten: A. Druk Piëzo element, flash gemonteerd zoals in gebruik bij E.P.Controls sedert 1997. (Zie figuur 11 van opnemer, signaalkabel en elektronica) Piëzo element en ladingsversterker (geïntegreerd in elektronica) gescheiden van elkaar gemonteerd 20 i.v.m. temperaturen.

Piëzo sensoren zijn bij uitstek geschikt transiënten te registreren. De door ons ontworpen sensoren hebben een ontwerp levensduur van 109 cycli. Bij de eerste toepassingen hebben we gebruik gemaakt van een watergekoelde houder, waarbij de sensor membraan flush in de verbrandingskamer werd gemonteerd. De koeling 25 was noodzakelijk, vanwege het feit, dat de ladingsversterker vlak boven het opnemer kristal was gemonteerd. Bij de nieuwe versie, is het kristal van de verbrandingskamer gescheiden d.m.v. een membraan en wordt de ladingsversterking verder verwijderd van het kristal naar een mildere temperatuur omgeving met een acceptabele temperatuurdrift. Als bijlage heb ik een drukgrafiek 30 (figuur 12) bijgevoegd. N.B. Een fout in krukhoek positie van 1° introduceert een als vuistregel geldenden fout van cilinderdruk meting van 10% pmi, De regeling wordt commercieel in de markt gezet voor ondermeer de zeescheepvaart, waar de 26 drukopneming bijzonder verdienstelijk wordt toegepast als onderdeel van onze Smart Diesel Injection Controls.

B. Temperatuur Standaard thermokoppel

C. Samenstelling (discreties naar soort) b.v. NOx. Zie standaard bij VDO

5 verkrijgbare sensor reeks, waarbij het opname element in de hete gassenstroom wordt geplaatst en de elektronica daarvan verwijderd. Als afgeleide functie van de meting kunnen met dezelfde basis elementen de concentraties O2 en peroxiden worden gemeten.

De sensor is opgebouwd rondom de keramische drager voor de diffusor. Deze is 10 geplaatst in de gassenstroom tussen verbrandingskamer en keramische lagering. Deze lagering behoeft smering, in dit geval een gecontroleerde gassenstroom die (vanuit de tribologie leer) een zakvolume (zeg maar een soort blinde darm buffer) gebruikt.

Achtereenvolgens passeert de gasdruk a) de passage tussen cilinderkop materiaal 15 dikte, b) verstuiverbehuizing materiaal dikte, c) diffusor en NOx (of andere samenstellings) meting, keramische lagerring en d) zakvolume. De steeds wisselende gassendruk zorgt voor een vice versa gassenstroom groot genoeg voor smering van de lagering en ladingswisseling voor de sensor en gelijktijdig klein genoeg om geen last te veroorzaken t.a.v. de compressieverhouding. N.B.: deze 20 sensor staat dus niet direct in contact met het vlamffont! Zie figuren 13-15: De sensor diffusor 25 , detail G en inbouw samenstellingssensor (NOx).

D. Dichtheid Als afgeleide functie met piëzo element te verkrijgen. Met chemilimuniscentie techniek snel te meten, (duur). In laboratorium omstandigheden is dit in Nijmegen en Eindhoven al wel gelukt.

25 E Ionisatie Peroxide meting, of ElektronenSpin Resonantie Spectroscopie (ESR) (duur), of “simpelweg” de ionenstroom te meten zoals b.v. bij CV ketels wordt gedaan (goedkoop en betrouwbaar) F. Positie Geïntegreerd in elektronica G. (Rotatie) snelheid Geïntegreerd in elektronica 30 H. Geleidbaarheid μ8 meting I. Veldsterkte Veldsterkte meting tussen 2 metalen objecten J. Gradiënten K. Enzovoort 27 48. Overzicht van mogelijke actuatoren welke op de onder 46 omschreven manier kunnen worden aangestuurd t.b.v.: A. Verwarming 5 B. Klepbediening t.b.v. de injectiekanalen C. Elektrostatische influence v.d. brandstoffenstromen D. Elektrostatische influentie v.d. gassenstromen E. Ontstekingsmechanismen, b.v. laser pulse diode Diode centraal onder inspuitmonden geplaatst en de aansturing in de elektronica verwerkt via b.v. een 10 zgn. collimator door de centrale as. Deze laser pulse diodes zijn in diverse uitvoeringen verkrijgbaar; echter voor de energie dichtheid zoals hier benodigd, is een vergunning benodigd. De temperatuurgevoeligheid voor Laser diodes verschilt niet noemenswaardig van “normale elektronica”, d.w.z. dat hierbij eveneens geldt, dat de elektronica componenten toepassingsbepalend zijn. Wij hebben gekozen 15 voor de toepassing van een collimator, waarbij de feitelijke diode in de geïntegreerde elektronica is geplaatst en de bundel via de collimator naar de verbrandingsruimte wordt geleid waar deze wordt gescheiden door een “dik” kwarts kristallen venster welke hiervoor geschikt is. Zie b.v. de meet opstelling aan de KUN waarbij met Laser Geïnduceerde Fluorescentie Techniek wordt gewerkt en 20 een vergelijkbare werkwijze wordt gevolgd. De afdichting van het venster geschiedt “koud” op een gepolijst metalen c.q. keramisch oppervlak, waarbij het venster met een voorspanning is gemonteerd. Vervuiling is een probleem bij slecht werkende injectoren. Wij verwachten dat de door ons voorgestelde werkwijze een dermate groot effect zal ressorteren, dat de optredende vervuiling t.g.v. de elektrostatisch 25 beïnvloedde gassenstroom voldoende wordt gereinigd dat de functionaliteit daar niet storend onder zal leiden. Bekend is b.v. dat de in de verbrandingskamer vrijkomende vrije radicalen een “poetsende” werking hebben op het venster. Tot op heden beschikken we nog over onvoldoende duurtest ervaring in deze toepassing. Dat eventueel optredende problemen van deze soort opgelost gaan worden is echter 30 evident.

F. Bediening voor katalysatoren G. Positiesturing H. Enzovoort 28

Achtergrond bij figuren 8-10 A Recuperatie; 5 Voor standaard “prime movers” gaat er ruwweg 60% van de latent in de brandstof aanwezige energie verloren (wordt “verspild”) t.g.v. inefficiëntie en warmteverliezen in afgassen, koeling enz.. Bij continue bedrijf, is hiervan ruwweg 35% tot 60% terug te winnen na aftrek van noodzakelijke conversie energie. Deze recuperatie energie kan middels warmtepompen worden 10 omgezet naar productiestoom, welke op zijn beurt: a) direct kan worden toegevoerd aan HICI als moderator (energie transitie) b) aan een stoomgenerator worden toegevoerd voor elektriciteitsproductie (energie transitie) welke eveneens voor het splitsingsproces noodzakelijk is.

15 c) aan de processen voor recuperatie en ontleding worden aangeboden (energie conversie) d) met de uit de splitsing van H2O en CO2 verkregen Chals “opgeloste oxydator” in 20 het (bij voorkeur droge) stoomtransport worden toegevoerd en / of direct in de verbrandingskamer worden ingebracht of anderszins worden aangewend. Deze stroom van (droge) stoom is daarmee gelijktijdig en als moderator en als brandstof aan te merken (energie conversie en transitie) 25 B Splitsing: a) Voor de splitsing van eenvoudig gezegd 2H2O in 2H2+ O2, zijn meerdere technieken mogelijk, waarvan elektrolyse de bekendste is.

b) De splitsing van CCfein C en O2IS daarentegen een stuk minder eenvoudig 30 en daarvoor is op dit moment nog geen direct gangbare techniek voorhanden. (Kunstmatige) fotosynthese en catalytische technieken zijn op diverse plekken in onderzoek. Het is niet de verwachting, dat deze technieken op korte termijn 29 op economische schaal beschikbaar zullen komen. Zodra dit het geval wordt, is deze splitsing inzetbaar voor de toevoeging aan het proces zoals b.v. onder A.d) vermeld.

c) De uit het (de) splitsingsproces(sen) verkregen 2H2en C, kunnen op relatief 5 eenvoudige wijze tot nieuwe brandstoffen (b.v. transitie van COsen hhnaar methanol) worden geconverteerd maar kunnen eveneens “direct" of via tussenopslag aan het verbrandingsproces worden toegevoerd, waarmee in feite een bescheiden kringloop is ontstaan.

d) De energie, die benodigd is voor splitsing en conversie kan eveneens vanuit 10 andere bronnen worden betrokken. Denk b.v. aan zonenergie. De conversie producten dienen in (bescheiden) tussenopslag te worden opgeslagen.

e) De uit de splitsing en conversie verkregen transitie stoffen kunnen direct vanaf de bron van de “eigen prime mover” afkomstig zijn, of van een willekeurig ander bron. Vanuit externe bronnen afkomstige CChen H2O dienen daarmee 15 als brandstof en CO2 (mondiaal gezien) reducerende moderator te worden aangemerkt.

C Regeling:

a) De controle over het proces, kan worden overgenomen door de HICI

20 regeling, omdat daarin reeds voor de afnamekant (sensoren en actuatoren i.s.m. de voor de belasting benodigde vermogensbehoefte) is voorzien. Een extra regelmodule voor recuperatie (A) en splitsing (B) is dan het logische gevolg.

b) De wijze waarop de toebereiding, splitsing, recuperatie, conversies, 25 transities conditionering en opslag worden geregeld behoort niet tot het domein van deze patentaanvraag, wel het samenstel als geheel of in afzonderlijke delen daarvan in combinatie met de beschreven injectietechniek van onder rotatie inbrenging van brandstoffen, moderatoren, inhibitors en additieven, d) Daarmee is het proces als een deels in kringloop zijnd stochastisch proces 30 aan te merken, waarmee aanzienlijke energiebesparing, CO2 reductie en emissie reducties aan de bron worden gerealiseerd.

30

Tijdens acceleratie v.d. prime mover is (vrijwel) altijd sprake van een overmaat aan brandstof. Zonder uitzondering vertaalt zich dat bij gebruik van standaard injectoren eveneens in een overmaat van emissies en met name PM / soot.

Bij gebruik van het HICI systeem is er t.o.v. het gebruik van standaard 5 injectoren in de 1e plaats minder brandstof benodigd voor die acceleratie en in de 2e plaats resulteert dit in een aanzienlijke reductie van PM.

De winning van CO2 uit de gassenstroom wordt in schakeling CO2 winning aangegeven, zie figuur 8 en 9.

10 Tevens is bij gevoegd een proces schema (zie figuur 10) zoals bij de Gasunie wordt toegepast voor de productie van Methanol. Hierbij worden aardgas (methaan) en CO2 verwerkt tot Methanol. Voor de installaties waarbij wij gebruik gaan maken van pyrolyse technieken voor hetzij RDF of biomassa processing, wordt CO vanuit dit proces ontleend en komt in bovenvemoemd schema in de plaats van de CO uit het 15 aardgas.

Voor stationaire opstellingen zijn wij voornemens de CO2 als bemesting voor algen in een basin te gaan aanwenden, welke daarna geoogst en hetzij als aquatisch groen te worden vergist (ethanol) of hetzij te worden gepyrolyseerd tot olie.

Het moge duidelijk zijn dat de bovenstaande beschrijving is opgenomen om de 20 werking van voorkeursuitvoeringen van de uitvinding te illustreren, en niet om de reikwijdte van de uitvinding te beperken. Uitgaande van de bovenstaande uiteenzetting zullen voor een vakman vele variaties evident zijn die vallen onder de geest en de reikwijdte van de onderhavige uitvinding 31

Lijst met verwiizingsciifers 1 Behuizing 2 Inspuitdeel 5 3 Centrale as 4 Toevoerleiding 5 Inspuitmond 6 Verstuiver 7 Centrale holte 10 8 Schoep 9 Uitsparing 10 Verstuiver 11 Elektrode 12 Fluïdumdichte verbinding 15 13 Aanstuurmodule 14 Verbrandingskamer 15 Last 16 C02 winning en/of opslag 17 een H20 winning en/of opslag 20 18 overige processen en/of opslag 18 19 afscheiding, conversie en opslag 20 conversie en transitie 21 brandstof opslag 22 opslag van moderatoren 25 23 proces controle 24 Sensormodule 25 Diffusor 26 Rookgas 27 C02 30 28 Rookgas met C02 29 absorptiekolom 30 regeneratiekolom 31 verdamper 32 32 02, N2, CH4 33 Fornuis 34 C02-scheiding 35 C02, H20, N2 5 36 C02 37 CO, H2

38 CH30H

39 Destillatie 40 H20 10 41 Synthese 42 Warmte 43 Reformer 44 CH4, H20 45 Compressie 15 46 Verbranding en expansie 47 Start injectie 48 Bovenste dode punt 2001069

Claims (37)

1. Inspuitinrichting voor het inspuiten van brandstof in een 5 verbrandingskamer, waarbij de inspuitinrichting omvat; - een behuizing (1) die vast met de verbrandingskamer verbonden is, - een inspuitdeel (2) dat roteerbaar met de behuizing (1) verbonden is en dat aandrijfbaar is middels een actuator om ten opzichte van 10 de behuizing (1) te roteren om een centrale as (3), - een toevoerleiding (4) die in fluïdumverbinding met de verbrandingskamer staat om een brandstof onder druk in de verbrandingskamer te brengen en die een fluïdumdichte koppeling (12) omvat tussen de behuizing (1) en het inspuitdeel (2); 15. een inspuitmond (5) die vast met het inspuitdeel (2) verbonden is en die een verstuiver (6) omvat met een verstuiveropening die in fluïdumverbinding staat met de toevoerleiding (4) om de brandstof in de verbrandingskamer te brengen, terwijl de inspuitmond (5) roteert, 20 waarbij de inspuitinrichting verder ten minste één verdere toevoerleiding (4) omvat om een fluïdum onder druk in de verbrandingskamer te brengen.

2. Inspuitinrichting volgens conclusie l waarbij het fluïdum een verdere 25 brandstof omvat.

3. Inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie waarbij het fluïdum een moderator omvat om het verbrandingsproces te matigen.

4. Inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie waarbij de actuator een omzetter omvat die de fluïdum of de brandstof onder druk omzet in een aandrijfkracht om het inspuitdeel (2) te roteren ten opzichte van de behuizing (1). 2001069

5. Inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie, waarbij de fluïdumdichte koppeling (12)een omlopende kanaal omvat die is voorzien op het roteerbare inspuitdeel (2) om een fluïdumverbinding te 5 verschaffen tussen de behuizing (1) en het inspuitdeel (2), ongeacht hun onderlinge rotatiepositie.

6. Inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie, waarbij de inspuitmond (5) omvat: 10. schoepen (8) om fluïdum in de verbrandingskamer te wervelen, - een centrale holte (7) waaromheen de schoepen (8) zijn gerangschikt, - en uitsparingen (9) in de schoepen (8), om fluïdum in de verbrandingskamer te circuleren langs de inspuitmond (5). 15

7. Inspuitinrichting volgens een conclusie 6, waarbij schoepen (8) zijn voorzien van een verstuiver (6) en de verstuivers (6) in een vlak liggen in hoofdzaak loodrecht op de centrale as (3) en waarbij verstuiveropeningen zijn uitgericht om de brandstof of het fluïdum onder een hoek met het 20 vlak de verbrandingskamer in te spuiten.

8. Inspuitinrichtig volgens een voorgaande conclusie, waarbij toevoerleidingen (4) elk uitmonden in een afzonderlijke verstuiver (6) zodat de brandstof en het fluïdum pas in de verbrandingskamer mengen. 25

9. Inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie waarbij het inspuitdeel (2) een elektrode omvat om de brandstof en/of het fluïdum elektrostatisch te beïnvloeden om een betere verdeling in de verbrandingskamer te verschaffen. 30

10. Inspuitinrichting volgens conclusie 9, waarbij de elektrode is voorzien bij de toevoerleiding (4) naar de verstuiver (6) om de brandstof en/of het fluïdum elektrostatisch te beïnvloeden.

11. Inspuitinrichting volgens conclusie 9, waarbij de elektrode (11) is voorzien bij de centrale holte (7) in de inspuitmond (5) om in de verbrandingskamer aanwezige brandstof en/of het fluïdum elektrostatisch 5 te beïnvloeden.

12. Inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie waarbij de inspuitmond (5) een elektrisch geleidende laag omvat om de brandstof en/of het fluïdum te verwannen. 10

13. Inspuitinrichtig volgens een voorgaande conclusie waarbij verder is voorzien in een ontstekingsmiddel om energie toe te voeren en het verbrandingsproces te beïnvloeden.

14. Inspuitinrichtig volgens een voorgaande conclusie waarbij het inspuitdeel (2) katalytische lagen omvat om het verbrandingsproces te versnellen.

15. Inspuitinrichtig volgens een voorgaande conclusie waarbij het 20 inspuitdeel (2) is voorzien van ten minste een sensor en waarbij het inspuitdeel (2) en de behuizing (1) zijn voorzien van elektromagnetische signaaloverdrachtmiddelen om contactloos informatie over te dragen tussen de behuizing (1) en het inspuitdeel (2).

16. Inspuitinrichting volgens conclusie 15, waarbij de sensor een temperatuursensor omvat om de temperatuur in de verbrandingskamer te meten.

17. Inspuitinrichting volgens een conclusie 15-16, waarbij de sensor een 30 druksensor omvat om de druk in de verbrandingskamer te meten.

18. Inspuitinrichting volgens conclusie 17, waarbij de druksensor een piëzo-element omvat.

19. Inspuitinrichtig volgens een conclusie 15-18 waarbij de inspuitrichting een generator omvat waarbij aansluitklemmen van de generator zijn voorzien op het inspuitdeel (2) om op het inspuitdeel (2) elektrische 5 energie te verschaffen.

20. Inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie, waarbij de inspuitmond (5) ten minste een uittreedoppervlak omvat waaruit fluïdum treedt met een uittreedsnelheid loodrecht op het uittreedoppervlak en 10 waarbij de inspuitmond (5) een snelheidscomponent heeft in het uittreedoppervlak groter dan de uittreedsnelheid.

21. Verbrandingsmotor voorzien van een inspuitinrichting volgens een voorgaande conclusie. 15

22. Verbrandingsmotor volgens conclusie 21, waarbij de verbrandingsmotor een motor is geselecteerd uit de groep; dieselmotor, benzinemotor, gasmotor, turbine.

23. Verbrandingsmotor volgens een conclusie 21-22, waarbij de rotatie van het inspuitdeel (2) in de richting is van de swirl in de verbrandingskamer.

24. Werkwijze voor het inspuiten van de brandstof en/of het fluïdum in een verbrandingskamer van een verbrandingsmotor volgens conclusie 21, 25 omvattend één of meer van de volgende stappen; - roteren van het inspuitdeel (2), - sequentieel inspuiten van verschillende brandstoffen in de verbrandingsruimte gedurende één verbrandingscyclus, - meten van de temperatuur in de verbrandingsruimte, 30. meten van de druk in de verbrandingsruimte, - meten van het NOx gehalte, - inspuiten van een moderator om het verbrandingsproces te matigen en/of de temperatuur te beïnvloeden, - toevoeren van ontstekingsenergie in de verbrandingsruimte - elektrostatisch beïnvloeden van het fluïdum in de verbrandingsruimte.

25. Werkwijze volgens conclusie 24, waarbij het inspuitdeel (2) roteert 5 alvorens inspuiten van de brandstof om een optimale temperatuurverdeling te verkrijgen voor inspuiten van de brandstof.

26. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie, waarbij binnen een verbrandingskamer van de verbrandingsmotor gereageerde gassen 10 worden gemengd met niet gereageerde gassen om deel te nemen aan het eerstvolgende verbrandingsproces binnen de verbrandingskamer.

27. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie, waarbij de brandstof onder zodanig hoek met de centrale as (3) wordt geïnjecteerd dat de 15 brandstof geen verbrandingskamerdelen raakt teneinde thermische belasting en erosie van de verbrandingskamerdelen te verminderen.

28. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie, waarbij de brandstof met dusdanige druk wordt ingespoten en het inspuitdeel (2) met dusdanig 20 snelheid roteert dat agglomeratie van brandstofdeeltjes wordt voorkomen.

29. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie, waarbij het inspuitdeel (2) roteert tijdens de inlaatslag om de ontstekingvertraging te verkleinen 25

30. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie, waarbij het inspuitdeel (2) roteert tijdens de arbeidslag om vorming van soot tegen te gaan.

31. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie, waarbij het inspuitdeel (2) 30 roteert tijdens de uitlaatslag om naverbranding te bevorderen.

32. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie, waarbij het inspuitdeel (2) gedurende een deel van de verbrandingscyclus niet wordt aangedreven.

33. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie, waarbij na initialisatie van de verbranding de temperatuur in de verbrandingskamer wordt gemeten en door inspuiten van een moderator wordt geregeld tot onder een 5 temperatuumiveau waarop thermische NOx ontstaat.

34. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie waarbij per verbrandingscyclus en per verbrandingskamer het lekdebiet wordt geregeld om onderlinge vermogensverschillen tussen 10 verbrandingskamers op te heffen.

35. Werkwijze volgens een voorgaande conclusie, waarbij een naald door centripetale normaalkracht tijdens rotatie van het inspuitdeel (2) de verstuiveropening sluit. 15

36. Inrichting voorzien van een of meer van de in de bijgevoegde beschrijving omschreven en/of in de bijgevoegde tekeningen getoonde kenmerkende maatregelen.

37. Werkwijze omvattend een of meer van de in de bijbehorende beschrijving omschreven en/of in de bijbehorende tekeningen getoonde kenmerkende stappen. -0Ό-0-0-0-0- 2001069