WO1993018293A1 - Verfahren zur beheizung der brennluft von brennkammern mit externer gemischbildung und flüssigem brennstoff - Google Patents

Verfahren zur beheizung der brennluft von brennkammern mit externer gemischbildung und flüssigem brennstoff Download PDF

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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for heating the combustion air of combustion chambers in combustion systems operated with liquid fuel with external mixture formation, in particular in gasoline engines of motor vehicles, the heat being taken from a heat store at least in the starting phase.
  • the invention is made without limitation
  • Car engines operated with liquid fuel and external mixture formation have a wide range of uses. They have to meet extreme requirements. On the one hand, they must be able to start at low ambient temperatures, on the other hand, for example, high performance is required when driving on the motorway at high speeds, but usually, ie when more than 90% of the time is used, car engines are operated at low speeds and low loads Ren.
  • the combustion gas temperature namely the level and the temporal and local course of the temperatures of the combustion air and fuel molecules reacting with each other in the combustion chamber and their reaction products, in short fuel mass or combustion gases, is essentially determined by the current operating temperature of the engine, in particular determined by the temperature of the walls of the combustion chamber, and by the increase in temperature of the combustion air through engine compression, also by the combustion air temperature and the state of matter of the fuel when it enters the combustion chamber, and by the mass ratio of combustion air to fuel.
  • REPLACEMENT LEAF gane to accomplish, as well as to overcome the greatly increased friction losses of the engine. This excess fuel does not burn or only burns insufficiently and thereby causes increased harmful exhaust gas emissions.
  • exhaust gas catalysts for example three-way catalysts for gasoline engines, are also ineffective.
  • the effectiveness or conversion rate of the catalysts depends on the operating temperature. A temperature of at least about 360 ° C. is required for a sufficient catalyst action. This means that the exhaust gases must reach a correspondingly high temperature before the catalytic converter "starts". The high ones that occur during a cold start
  • Latent heat storage enables short-term heat outputs of 100 kW, which enables heating of 40 to 50 K within 20 to 30 seconds, which enables HC and CO emissions to be reduced by approx. 50% in the first part of the CV test.
  • REPLACEMENT LEAF division of smaller droplets in the air requires higher speeds.
  • a known, experimentally proven measure for the molecular distribution of the fuel and its uniform distribution in the combustion air is the electrical evaporation of the fuel and its subsequent mixing with the combustion air. Although the fine distribution of the fuel gas molecules is promoted by diffusion into the air, the mixing of two gas flows, namely here of combustion air and fuel, is in principle difficult.
  • a disadvantage of this measure is also the provision of the required electrical power and amount of energy during the cold start.
  • the heating of the combustion air by means of heat accumulator according to DE-OS 38 24 099 with the coolant of the engine also only partially eliminates the consumption and emission peaks due to the small available temperature range.
  • heating the combustion air outside of the cold start or warm-up phase can also be advantageous.
  • the heating of the combustion air can serve to keep the course of the combustion gas temperature of the engine in the range of the optimal value depending on the operating state. This allows the
  • REPLACEMENT LEAF Consumption and emission values in the entire operating area can be improved.
  • there is the possibility of reducing the compression ratio to a minimum that is optimal for operation because the heating that is required to achieve a high compression required for emission and consumption reasons at part load of a gasoline engine can be compensated for by heating the combustion air.
  • the object of the invention is to largely eliminate the raw emissions during a cold start in a fuel consumer operated with liquid fuel and external mixture formation.
  • the excess fuel should be switched off during a cold start.
  • wall deposits of fuel and the disadvantageous effects of dripping fuel injection nozzles must be prevented, and the fuel should be broken down as molecularly as possible and be distributed evenly in the combustion air.
  • the combustion system s 11 is also supplied with the highest possible amount of heat at an existing temperature level, such as is predetermined, for example, by the temperature of the engine coolant, before it enters the combustion chamber.
  • the aim is to minimize costs and largely avoid the use of electrical energy or fuel for the operation of the heating devices. This is usually possible through the use of energy loss from the combustion system. With particularly efficient engines and low ambient temperatures, the supply of waste heat may be too low, which is why in these cases
  • REPLACEMENT LEAF the at least partial use of generated heat can be expedient to solve the task.
  • the invention in the method mentioned at the outset is that the fuel is first mixed with the combustion air and then at least partially evaporated.
  • the degree of evaporation depends on the proportion of the fuel components whose boiling temperature does not exceed the specified temperature level of the heat exchanger surfaces.
  • the evaporation promotes the fine distribution of the fuel roughly mixed with the combustion air through its molecular breakdown and through the high amounts of heat caused by the evaporation of the
  • the method according to the invention is particularly suitable for the preparation of alternative fuels.
  • Metha ⁇ nol example evaporates at 65 "C r that is at a temperature which is known, currently, of Motorkühl ⁇ forward fed latent heat storage of 78 ⁇ C phase change temperature to master 'and therefore can be provided inexpensively.
  • the combustion air can not amount of heat required for evaporation of the fuel to the
  • Dispense fuel because the amount of heat available to the combustion air, which results from the heat capacity due to the possible cooling from 70 to 65 ° C., is not sufficient for the complete evaporation of the fuel.
  • a gasoline fraction of at least 50% can thus already be evaporated without taking the pressure drop into account.
  • the energy is transmitted through a heat exchanger, the heat exchanger preferably being heated up directly before the start of the quay.
  • the stored heat is preferably waste heat from the combustion system, but in the above-mentioned case of particularly efficient engines it can at least partly also be generated heat, with the heat supplied being obtained by a suitable embodiment by direct heat exchange with its source as soon as it has reached a sufficient operating temperature.
  • the loss of heat source can be, for example, the engine coolant, the engine oil or the exhaust gas in a combustion engine, and the transmission oil in a motor vehicle engine.
  • the liquid fuel is preferably distributed uniformly over the cross-section of the air flow before it contacts the heat-evaporating surface evaporating from the fuel.
  • REPLACEMENT LEAF A relatively simple procedure consists in that combustion air flows through the heat exchanger continuously.
  • the heat exchanger is arranged in the bypass to the main flow of the combustion air supply and switched on in the operating state with a heat requirement, the fuel supply to the combustion chamber preferably being assigned to the air supply to the combustion chamber, which takes over the fuel admixture to the combustion air when the heat exchanger is switched off.
  • the heat output of the heat exchanger is measured according to a preferred embodiment and supplied as a parameter to the general engine control, for which purpose an expedient embodiment of the mass flow of heat carrier flowing through the heat exchanger and its temperature drop at the heat exchanger is measured.
  • the invention also relates to a combustion system for carrying out the method with an air supply line leading to at least one combustion chamber and a heatable heat store, the invention consisting in the air supply line having an optionally operable heat exchanger and a device for mixing of fuel into the air flowing through the heat exchanger is provided, the air supply line preferably having two branches which can be optionally connected and join before the junction into the combustion chamber,
  • REPLACEMENT LEAF one of which is passed over the heat exchanger (s) and the other of which is also provided with a device for mixing in fuel, these devices for mixing in fuel being able to be supplied with fuel alternately in each case for the branch selected for the air guidance .
  • An expedient embodiment of a combustion system for multi-cylinder internal combustion engines is that the branch guided over the heat exchanger has an air distributor with a short flow path and a small cross-section, as well as a low heat capacity, and that these are assigned to the individual cylinders
  • the ends of the two air distributors are connected to one another immediately in front of the mixture inlet of the respectively assigned cylinders.
  • the air supply line has two branches which can be optionally connected and merge into the engine cylinder before the junction, each of which has an air distributor with connections assigned to the individual cylinders, with connections in each branch in the connections a heat exchanger is arranged.
  • the heat exchanger thereby moves closer to the mixture inlet of the engine cylinder, so that due to the short distance, the heat capacity of the air distributor between the heat exchanger and the cylinder is particularly low.
  • REPLACEMENT LEAF An advantageous embodiment consists in that the heat accumulator can be heated by waste heat from the combustion system, which is preferably taken from the engine coolant, but can also be taken from the engine oil, the gear oil or the engine exhaust gas.
  • a further advantageous embodiment is that a temperature measuring device is arranged in the air supply line downstream of the heat exchanger, the output of which is connected to a device for general engine control and is preferably arranged immediately downstream of the heat exchanger.
  • a further preferred embodiment is that in a gasoline engine for motor vehicles, the compression ratio of the engine is reduced to the extent that the heat exchanger contributes to increasing the final compression temperature at part load.
  • the heat exchanger can also be designed in two stages in such a way that the heat exchanger has a first and a second heat exchanger region in the flow direction of the air, between which a chamber is arranged, and a fuel injection valve upstream of the first or second heat ⁇ exchanger area is arranged such that it is suitable to distribute the fuel as evenly as possible over the entire cross-section of the air flow before it enters the following heat exchanger area. Either the fuel is evaporated in the first heat exchanger area, mixed intensively with the air in the following chamber and the undevaporated fuel contained in this mixture
  • REPLACEMENT LEAF Substance evaporates in the second heat exchanger area, insofar as it can be evaporated at the given temperature level, or the fuel is injected into the preheated air and in the process is partially evaporated before the evaporation continues in the second heat exchanger area.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a simple arrangement for carrying out the method according to the invention in connection with a four-cylinder gasoline engine
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an arrangement for carrying out the method according to the invention in connection with a four-cylinder engine.
  • Otto engine in which the storage heat can only be used to heat the mixture generator
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the combustion air duct according to FIGS. 1 and 2
  • FIG. 4. shows a schematic representation of a motor which is particularly highly motorized Version of the arrangement suitable for vehicles
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a simplified version of the arrangement for low-powered and inexpensive motor vehicles
  • FIG. 6 shows the schematic representation of a first variant of a heat exchanger for the arrangements according to FIGS. 1 to 5
  • FIG. 7 shows a second variant of such a heat exchanger
  • REPLACEMENT LEAF 8 shows a variant of the heat exchanger shown in FIG. 7.
  • a four-cylinder engine 10 is shown schematically in connection with a cooling system 11 and a heating system 13, the coolant circulating in a coolant circuit, designated overall by 15, which supplies the cooling system 11 with a cooler circuit 17 and a heating circuit 28 is divided.
  • the cooler circuit 17 and the heating circuit 28 combine at 19 to form a return line 21 which leads back into the engine 10 and contains a coolant pump 23 and opens into the engine 10 at 42.
  • the cooling system 11 contains an engine thermostat 25, the radiator 27 with a cooling fan 29 and an expansion tank 37.
  • the arrangement shown is generally known and is therefore not explained in detail here.
  • the heating system 13 contains the heater or the
  • Heater heat exchanger 26 a heater fan 39 and a control valve 41.
  • the engine 10 is supplied with combustion air from an air filter 12.
  • an air intake line 14 leads from the air filter 12 to an air distributor 16 with branches 16a-16d leading to the individual Moztor cylinders.
  • This air distributor 16 is preferably designed with a reduced heat capacity. Material with a relatively low specificity can be used
  • the air manifold 16 may be thermally insulated. According to a preferred embodiment, it is designed, for example, as a double-walled sheet metal construction, the intermediate space possibly being filled with insulating material and / or being evacuated.
  • the warm coolant exits the engine 10 into the heating circuit 28 at 30 and is first passed over a water-air heat exchanger 31, from where it flows through the heating heat exchanger 26 and then via a pump 32 into a heat accumulator 22 reached, which is assumed here that it is due to cramped conditions in the engine compartment, for example in the trunk of the vehicle, but in any case can be arranged at a greater distance from the engine.
  • a branch 34 connects to the heat accumulator 22 in the heating circuit 28 into a bypass 36 which bypasses the motor and flows upstream again from the heat exchanger 31 into the heating circuit 28 and is provided with a check valve 38.
  • a shut-off valve 40 which is suitable for preventing the backflow of the coolant at 42 into the engine 10 and thereby passing the coolant over the bypass 36.
  • the air intake line 14 is provided with a three-way valve 44 following the air filter 12, from which a branch line 20 is guided over the heat exchanger 31 and opens out again at 46 into the air intake line 14.
  • REPLACEMENT LEAF put fuel injector arranged. Also in the region of the confluence of the individual branches of the air distributor 16 in the associated engine cylinders, fuel injectors are arranged at 35a-35d, the fuel injector arranged at 33 on the one hand and the fuel injectors arranged at 35 on the other hand optionally with one to improve clarity Fuel line shown in detail can be supplied with fuel.
  • the shut-off valve 40 is closed, so that the pump 32, when switched on, supplies the coolant in a shortened circuit from the heat accumulator 22 via the bypass 36 through the heat exchanger 31 to the heating heat exchanger 26, from where it again is guided over the heat accumulator 22 in order to introduce further heat to the heat exchanger 31 and the vehicle heater 26.
  • an auxiliary accumulator is located directly in front of the heat exchanger 31 22a small capacity and arranged with a correspondingly small volume, which provides the amount of heat immediately required for the cold start.
  • Such is also used for cabin heating, e.g. auxiliary storage located near the vehicle heating makes sense.
  • the pump 32 is started at cold start with a sufficient advance in time before the starter of the engine that the heat exchanger surfaces in the heat exchanger 31 are heated. Besides, will
  • the engine 10 draws combustion air through the air filter 12, into which fuel is injected when it enters the heat exchanger 31 and is evaporated by the preheated heat exchanger surfaces.
  • the fuel-air mixture formed in the area of the heat exchanger 31 thus absorbs a large amount of heat before it flows into the engine cylinder.
  • the evaporation achieves a very uniform fine distribution of the fuel gas molecules in the combustion air and prevents the formation of a fuel deposit on cold start.
  • the shut-off valve 40 is opened, whereupon the pump 32 conveys the coolant through the engine 10 due to the resistance of the check valve 38, from where it returns via the heat exchanger 31 and the vehicle heater 26 is led to the heat accumulator 22, which can be charged in this way by the warm coolant.
  • a temperature is set in the air intake line 14 downstream of the device for heating the combustion air in the intake line 14.
  • REPLACEMENT LEAF Measuring device 47 is arranged, the output of which is connected to a control device (not shown) which serves for general engine control, in order, for example, to control the ignition or injection times.
  • the three-way valve 44 is changed over and the combustion air is fed from the air filter 12 directly to the air distributor 16 via the air intake line 14, at the same time also separating the fuel injection valve arranged at 33 from the fuel line and the fuel injection valves arranged at 35a-35d are connected to the fuel line.
  • FIG. 2 shows a variant of the arrangement in FIG. 1, but the heat store is used exclusively for heating the mixture or for evaporating the fuel.
  • the air intake line 14 branches behind the air filter 12 in a three-way valve 82, the branch line 20 being guided over the heat exchanger 31 and recombining with the air intake line 14 behind the heat exchanger 31 at 84.
  • a bypass 90 leads past the heat exchanger 31 and contains a check valve 92, through which only the direction of flow from the branch 86 to the on - closing point 88 is permitted.
  • a pump 94 is included in the line 78.
  • a fuel injection valve is again provided at 33, which can alternatively be connected to the fuel line alternately with the fuel injection valves provided at 35a-35d in the area of the air intake ducts on the engine 10 can.
  • the heat accumulator 22 Since the heat accumulator 22 only has to heat the combustion air, but does not have to supply the vehicle heating at the same time, it can be designed with a small capacity and correspondingly small volume, so that it can be installed even in tight spaces and close to the engine.
  • the three-way valve 80 is switched in such a way that the engine coolant flows via the heat exchanger 31 and the heat accumulator 22 to the heating system 13, it being possible, in particular when using a latent heat accumulator for loading the heat accumulator, to heat the accumulator between Arrange pump 94 and heat exchanger 31 because the entire heat content of the coolant is available at the heat store without heat having already been removed for the vehicle heating. Since the latent heat accumulator is only heated when the coolant flowing through the latent heat accumulator has reached or exceeded the conversion temperature of the storage medium used, the vehicle heating is not appreciably impaired by this arrangement because the capacity of a latent heat accumulator for sensible heat is very low in comparison to its latent heat capacity. If you use a storage medium with one above the
  • the three-way valve 80 When the memory is loaded, the three-way valve 80 is changed over so that the coolant flows from the engine 10 directly to the heating system 13 and from there back to the engine 10. If the mixture is to be heated or the fuel is to be evaporated, the three-way valve 82 is set such that the combustion air flows through the heat exchanger 31 via the branch line 20, with the coolant located there at the same time through the pump 94 in a separate circuit is conveyed from the heat accumulator 22 via the bypass 90, the pump 94 and the heat exchanger 31, so that the stored heat is given off to the combustion air and the fuel injected at 33.
  • FIG. 3 shows a schematic overview of the combustible air supply to the engine 10, which is essentially the same in the arrangements according to FIGS. 1 and 2, for better understanding of the variants shown in FIGS. 4 and 5, differing from the illustration in FIGS 1 and 2, the two parts of the air intake line 14 branching off at the three-way valve 44 only meet again directly at the air inlet of the engine 10, so that in addition to the air distributor 16 there is yet another air distributor 43 fed by the heat exchanger 31 with connections 43a-43d to the
  • each engine cylinder is assigned a separate heat exchanger 31a-31d, which is each provided with a fuel injection valve 33a-33d.
  • the line section between the heat exchanger and the engine cylinder has a particularly low heat capacity due to the short distance.
  • REPLACEMENT LEAF System of the vehicle to simplify the representation are not shown.
  • the simplification is that the combustion air sucked into the line 14 via the air filter 12 is always conducted via the heat exchanger 31, in which, during the entire operating period of the engine 10, fuel is injected via a fuel injection valve 33 and Evaporation of the fuel on the hot heat exchanger surfaces, the mixture formation takes place centrally for all engine cylinders. In this way, very good emission quality is obtained without great expenditure.
  • FIG. 6 shows a heat exchanger 31 as used in the examples explained to.
  • a heat exchanger area 108 which leads from a line 110 for a heat transfer medium, which leads via the heat accumulator 22 and is included in the coolant circuit 28 in FIG. 1, in the examples described, the engine coolant is traversed, which is connected to ribs 112 in order to enlarge the heat exchanger area.
  • the fuel is distributed as evenly as possible over the flow cross section of the air behind the air inflow nozzle 102 through the fuel injection valve 33.
  • the direction of injection can be selected so that direct contact of the fuel with the areas of the heat exchanger surfaces adjacent to the injection valve 33 is also possible.
  • the housing 100 contains a first heat exchanger region 108a following the air inlet connection 102 and a second heat exchanger region 108b which is arranged at a distance therefrom and is adjacent to the mixture outlet connection 104.
  • a chamber 109 is formed between the two heat exchanger regions 108a and 108b, into which the fuel is injected into the combustion air preheated in the heat exchanger region 108a by means of a fuel injection valve 133 such that it is distributed uniformly over the entire cross section of the combustion air flow before it enters the second heat exchanger area 108b.
  • the combustion air in the heat exchanger region 108a is first heated and then the fuel injected into the heated combustion air is evaporated in the heat exchanger region 108b, the evaporation already taking place in the heated combustion air within the chamber 109 and a particularly good mixture formation thus being achieved.
  • FIG. 8 A variant of this is shown in FIG. 8.
  • the fuel injection valve 133 is arranged in front of the first heat exchanger area 108a, so that the fuel is already heated together with the air in this first heat exchanger area 108a and at least partially evaporated. Intensive mixing of air and fuel can take place in the chamber 109 before the mixture enters the second heat exchanger region 108b, in which fuel components which have not yet evaporated and can be evaporated at the given temperature level are evaporated.

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Abstract

Bei mit flüssigem Brennstoff betriebenen Verbrennungssystemen mit externer Gemischbildung zur Beheizung der Brennluft von Brennkammern, insbesondere bei Ottomotoren von Kraftfahrzeugen, wobei die Wärme zumindest in der Startphase einem Wärmespeicher (22) entnommen wird, wird der Brennstoff zunächst der Brennluft beigemischt und dann zumindest teilweise verdampft.

Description

Verfahren zur Beheizung der Brennluft von Brennkammern mit externer Gemischbildung und flüssigem Brennstoff
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beheizung der Brennluft von Brennkammern bei mit flüssigem Brennstoff betriebenen Verbrennungssystemen mit ex¬ terner Gemischbildung, insbesondere bei Ottomotoren von Kraftfahrzeugen, wobei die Wärme zumindest in der Startphase einem Wärmespeicher entnommen wird.
Die Erfindung wird ohne beschränkende Absicht am
Beispiel von KFZ-Motoren erläutert; eine sinngemäße Anwendung bei anderen Verbrennungssystemen für flüs¬ sigen Brennstoff mit äußerer Gemischbildung, wie z.B. bei Gasturbinen, Kraftstoffbrennern für Haushalt, Industrie oder Kraftfahrzeuge, ist ebenfalls möglich. Mit flüssigem Brennstoff und externer Gemischbildung betriebene PKW-Motoren haben ein breites Einsatzge¬ biet. Sie müssen extremen Anforderungen genügen. Einerseits müssen sie bei niedrigen Umgebungstempera- turen startfähig sein, andererseits wird beispiels¬ weise bei Autobahnfahrt bei hohen Drehzahlen hohe Leistung gefordert, üblicherweise, d.h. bei mehr als 90% der zeitlichen Nutzung, werden PKW-Motoren jedoch bei niedrigen Drehzahlen und niedrigen Lasten gefah- ren. Man kann somit drei wesentliche Betriebszustände hervorheben, die extreme Unterschiede in der Brenn¬ gastemperatur kurz vor und während des Expansionshubs aufweisen, nämlich den Kaltstart, die niedrige Teil¬ last und die Vollast. Die Brenngastemperatur, nämlich die Höhe und der zeitliche und örtliche Verlauf der Temperaturen der im Brennraum miteinander reagieren¬ den Brennluft- und Brennstoffmoleküle und ihrer Reak¬ tionsprodukte, kurz Brennmasse oder Brenngase ge¬ nannt, wird im wesentlichen von der augenblicklichen Betriebstemperatur des Motors, insbesondere von der Temperatur der Wände des Brennraums, und von der Temperaturerhöhung der Brennluft durch die motorische Verdichtung bestimmt, außerdem von der Brennluft¬ temperatur und dem Aggregatzustand des Brennstoffs bei Eintritt in den Brennraum, sowie von dem Massen¬ verhältnis von Brennluft zu Brennstoff.
Beim Kaltstart und Warmlauf von Kraftfahrzeugmotoren entstehen hohe Verbrauchs- und Emissionsspitzen in den ersten Minuten des Betriebs, bis sich eine aus¬ reichende Betriebstemperatur eingestellt hat. Haupt¬ ursache ist die erhöhte Zugabe von Brennstoff durch die sogenannte Kaltstart- bzw. Warmlaufanreicherung, die erforderlich ist, um einen schnellen Start und die Aufheizung des Motors und seiner Verbrennungsor-
ERSATZBLATT gane zu bewerkstelligen, sowie die stark erhöhten Reibungsverluste des Motors zu überwinden. Dieser Brennstoffüberschuß verbrennt nicht oder nur ungenü¬ gend und verursacht dadurch erhöhte schädliche Ab- gasemissionen.
In dieser Aufheizphase sind auch Abgaskatalysatoren, beispielsweise Drei-Wege-Katalysatoren für Ottomoto¬ ren, ohne Wirkung. Die Wirkung oder Konversionsrate der Katalysatoren hängt von der Betriebstemperatur ab. Für eine ausreichende Katalysatorwirkung ist eine Temperatur von mindestens etwa 360 °C erforderlich. Dies bedeutet, daß die Abgase eine entsprechend hohe Temperatur erreichen müssen, bevor der Katalysator "anspringt" . Die beim Kaltstart auftretenden hohen
Emissionsspitzen treffen demnach auf einen Abgaskata¬ lysator, der seine Wirkung noch nicht entfalten kann.
Es besteht somit der Wunsch, einen in kaltem Zustand gestarteten Motor so rasch wie möglich auf die opti¬ male Betriebstemperatur zu bringen, ebenso der Wunsch, den BrennsstoffÜberschuß und die hohen Abgas¬ emissionen abzubauen, sowie die Verbrennung zu ver¬ bessern.
Zu den Möglichkeiten, die bisher untersucht worden sind, um dieses Ziel zu erreichen, gehört der Einsatz von Wärmespeichern zur Vorwärmung oder Schneilauf- heizung von Motor und Katalysator. Zur Aufheizung des Motors über das Kühlmittel sind beim Einsatz eines
Latentwärmespeichers kurzzeitige Wärmeleistungen von 100 kW möglich, wodurch innerhalb von 20 bis 30 Sekunden eine Aufheizung von 40 bis 50 K möglich ist, wodurch Absenkungen der HC- und CO-Emissionen im ersten Teil des CV-Tests von ca. 50 % möglich werden.
ERSATZBLATT Der häufig diskutierte Einsatz von Wärmespeichern, um das Abgas vor Eintritt in den Katalysator aufzuwärmen oder um den Katalysator selbst aufzuwärmen, ist mit großen Schwierigkeiten behaftet. Hierzu gehört in erster Linie das Problem, den Wärmespeicher so aus¬ zulegen und gegen Wärmeverluste zu schützen, daß Aufheiztemperaturen im Bereich der Anspringtempe¬ ratur des Katalysators von etwa 360° C realisiert werden können. Beim Aufheizen des Katalysators durch Wärmespeicher kommt erschwerend hinzu, daß Katalysa¬ tor und Wärmespeicher vor einer überhitzung durch die Abgase im Vollastbetrieb geschützt werden müssen.
Zum allgemeinen Stand der Technik gehört auch, daß zunehmend zur Reduzierung von Brennstoffverbrauch und Abgeasemissionen die Qualität der Gemischaufbereitung durch die Verbesserung von Vergasern und insbesondere Brennstoffeinspritzanlagen intensiviert worden sind. Es verbleiben nach wie vor Wandablagerungen des Brennstoffs im Saugtrakt des Motors zwischen Ein- spritzanlage und Einlaßventil, die durch Brennstoff- Überschuß beim Kaltstart kompensiert werden und den Hauptteil der erhöhten CO- und HC-Emissionen beim Kaltstart bedingen, sowie die Zufuhr von Sekundärluft im Abgas erforderlich machen, um in nachgeschalteten Abgaskatalysatoren eine vollkommene Verbrennung die¬ ser Schadstoffe zu ermöglichen.
Weitere Entwicklungen konventioneller Gemischaufbe- reitungsanlagen befassen sich mit der Veränderung der Tropfenbildung beim Abschalten der getakteten Ein¬ spritzdüsen und mit der Reduzierung der Tropfengröße und deren gleichmäßiger Verteilung in der Brennluft. Die Reduzierung der Brennstofftropfen erfordert höhere Drücke, nicht zuletzt deshalb, weil die Ver-
ERSATZBLATT teilung kleinerer Tröpfchen in der Luft höhere Ge¬ schwindigkeiten voraussetzt. Eine bekannte, experi¬ mentell erprobte Maßnahme zur molekularen Verteilung des Brennstoffs und seiner gleichmäßigen Verteilung in der Brennluft ist die elektrische Verdampfung des Brennstoffs und seine anschließende Vermischung mit der Brennluft. Dabei wird zwar die Feinverteilung der Brennstoff-Gasmoleküle durch Diffusion in die Luft begünstigt, die Vermischung von zwei Gasströmen, nämlich hier von Brennluft und Brennstoff, ist jedoch prinzipiell schwierig. Ein Nachteil dieser Maßnahme ist außerdem die Bereitstellung der erforderlichen elektrischen Leistung und Energiemenge beim Kalt¬ start.
Zusammenfassend kann man feststellen, daß bisher für eine weitgehende Eliminierung der Verbrauchs- und Emissionsspitzen beim Kaltstart weder die erforderli¬ che Qualität der Gemischaufbereitung noch die erfor- derlichen Brennraumtemperaturen bereitgestellt werden können.
Auch die Beheizung der Brennluft mittels Wärmespei¬ cher gemäß DE-OS 38 24 099 mit dem Kühlmittel des Motors bringt wegen der geringen verfügbaren Tempera¬ turspanne nur eine teilweise Eliminierung der Ver¬ brauchs- und Emissionsspitzen.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand eine Beheizung der Brenn¬ luft auch außerhalb der Kaltstart- bzw. Warmlaufphase von Vorteil sein kann. Die Beheizung der Brennluft kann dazu dienen, den Verlauf der Brenngastemperatur des Motors abhängig vom Betriebszustand im Bereich des optimalen Wertes zu halten. Dadurch können die
ERSATZBLATT Verbrauchs- und Emissionswerte im gesamten Betriebs¬ bereich verbessert werden. Zudem besteht die Möglich¬ keit, das Verdichtungsverhältnis auf ein für den Betrieb optimales Minimum herabzusetzen, weil die bisher für das Erreichen eines aus Emissions- und Verbrauchsgründen bei Teillast eines Ottomotors er¬ forderliche hohe Verdichtung durch die Beheizung der Brennluft kompensiert werden kann.
Es erweist sich demnach als ein Schritt in die rich¬ tige Richtung- wenn der Brennluft als einem der Ge¬ mischbildner zur Anhebung der Brenngastemperatur gespeicherte Wärme zugeführt werden kann, wobei die Speicherung von Verlustwärme des Brennstoffverbrau- chers und bei Verbrennungsmotoren insbesondere die Beladung eines Latentwärmespeichers durch das Motor¬ kühlmittel besonders vorteilhaft ist.
Bei Verbrennungsmotoren öffnet der die Kühlmitteltem- peratur regelnde Thermostat bei etwa 85°C, so daß in einem vom Kühlmittel geladenen Wärmespeicher eine Temperatur von etwa 80βC und bei der Beheizung der Brennluft mit der Speicherwärme bei einer Umgebungs¬ temperatur von 0°C eine Brennlufttemperatur von etwa 70βC erreicht werden kann.
Unter dem Gesichtspunkt einer für die Minimierung der Emissionen wichtigen optimalen Gemischaufbereitung ist die Zufuhr der Speicherwärme allein zur Brennluft durch die Temperatur der Wärmequelle, hier des Motor¬ kühlmittels, begrenzt. Höhere Temperaturen lassen sich im wesentlichen nur durch die Nutzung der Abgas¬ energie erschließen. Dazu geeignete Anlagen sind aber wesentlich komplexer und kostenintensiver als bei Nutzung der Kühlmittelenergie.
ERSATZBLATT Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem mit flüssigem Brennstoff und externer Gemischbildung betriebenen Brennstoffverbraucher die Rohemissionen beim Kaltstart weitgehend zu eliminieren. Außerdem soll die Möglichkeit bestehen, auch in anderen Be- triebszuständen mit Temperaturdefizit die Brenngas¬ temperatur möglichst im Bereich des optimalen Wertes zu halten. Insbesondere soll der BrennstoffÜberschuß beim Kaltstart ausgeschaltet werden. Hierzu sind Wandablagerungen von Brennstoff und nachteilige Aus¬ wirkungen von tropfenden Brennstoffeinspritzdüsen zu verhüten, sowie eine möglichst molekulare Zerteilung des Brennstoffs und seine gleichmäßige Verteilung in der Brennluft zu bewirken.
Dem Verbrennungssystem s 11 zudem bei einem bestehen¬ den Temperaturniveau, wie es beispielsweise durch die Temperatur des Motorkühlmittels vorgegeben ist, vor seinem Eintritt in die Brennkammer eine möglichst hohe Wärmemenge zugeführt werden. Diese Maßnahmen sollten so zeitig und mit einer solchen Intensität durchgeführt werden, daß sie möglichst schon 20 Se¬ kunden nach dem Kaltstart, also bei der ersten Be¬ schleunigung im CVS-Test, wirksam sind, weshalb auch die Wärmeleistung maximiert werden und möglichst vor dem Start des Motors verfügbar sein muß .
Außerdem soll eine Minimierung der Kosten angestrebt und der Einsatz von elektrischer Energie oder von Brennstoff für den Betrieb der Heizgeräte weitgehend vermieden werden. Dies ist in der Regel durch den Einsatz von Verlustenergie des Verbrennungssystems möglich. Bei besonders effizienten Motoren und nied¬ rigen Umgebungstemperaturen kann das Angebot an Ver- lustwärme zu gering sein, weshalb in diesen Fällen
ERSATZBLATT der zumindest teilweise Einsatz generierter Wärme zur Lösung der Aufgabe zweckmäßig sein kann.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht die Er- findung bei dem eingangs genannten Verfahren darin, daß der Brennstoff zunächst der Brennluft beigemischt und dann zumindest teilweise verdampft wird.
Der Grad der Verdampfung hängt von dem Anteil der Brennstoffbestandteile ab, deren Siedetemperatur das vorgegebene Temperaturniveau der Wärmetauscherflächen nicht überschreitet.
Durch die Verdampfung wird die Feinverteilung des der Brennluft grob beigemischten Brennstoffs durch dessen molekulare Zerteilung gefördert und durch die hohen Wärmemengen, die durch die Verdampfung des
Brennstoffs in den Brennraum eingebracht werden, wird ein zusätzliches Potential für die Anhebung der Brennraumtemperatur gewonnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für die Aufbereitung alternativer Brennstoffe. Metha¬ nol z.B. verdampft bereits bei 65" Cr d.h. bei einer Temperatur, die mit derzeit bekannten, von Motorkühl¬ mitteln gespeisten Latentwärmespeichern von 78βC Phasenänderungstemperatur zu beherrschen'und deshalb kostengünstig zur Verfügung gestellt werden kann. Die Brennluft kann jedoch nicht die für eine Verdampfung des Brennstoffs erforderliche Wärmemenge an den
Brennstoff abgeben, weil die der Brennluft zur Ver¬ fügung stehende Wärmemenge, die sich aus der Wärmeka¬ pazität aufgrund der möglichen Abkühlung von 70 auf 65 °C ergibt, für die vollständige Verdampfung des Brennstoffs nicht ausreicht.
ERSATZBLATT Bei Verdampfung im Druckbereich der Brennluftzufuhr¬ leitung kann die mit dem Unterdruck bei Teillast des Motors verbundene Absenkung des Siedepunkts vorteil¬ haft genutzt werden. Außerdem erfordert Methanol eine besonders hohe Menge von Verdampfungsenergie, wodurch die Rückführung nennenswerter Mengen von Verlustwärme möglich wird. Die Verdampfungswärme beträgt bei¬ spielsweise bei Methanol 5,6 % des Heizwertes. Dies entspricht einer Wärmezufuhr, mit der man die Brenn- luft um 172 K aufheizen könnte, wozu man allerdings eine Wärmequelle mit einer Temperatur brauchte, die' mindestens 172 K über dem Siedepunkt von 65°C liegt und somit eine Temperatur von mehr als 237°C haben müßte. Demgegenüber kann die Brennluft bei Umgebungs- temperatur von 0βC - wie oben erwähnt - bestenfalls auf 70°C aufgeheizt werden.
Die Kombination der Brennluftheizung mit der Ver¬ dampfung des Brennstoffs an den Wärmetauscherflächen ergibt eine Wärmemenge, die derjenigen Wärmemenge entspricht, die für eine Aufheizung der Brennluft auf 172 + 70 = 242 K entspricht, gegenüber 70 K bei Brennluftheizung allein.
Bei der Verwendung von Benzin als Brennstoff wird bei einem durch das Motorkühlmittel geladenen Wärmespei¬ cher zumindest der niedrigsiedende Anteil von etwa 20 % verdampft; durch Berücksichtigung der Druckabsen¬ kung bei Teillast kann die Verdampfungsrate auf min¬ destens 50 % steigen. Diese nur teilweise Verdampfung stellt ebenfalls einen Vorteil dar. Höhere Ansprüche an die Abgasreinheit lassen sich durch das erfin¬ dungsgemäße Verfahren bereits dann befriedigen, wenn man den Wärmespeicher mittels des Motoröls lädt, wodurch eine Speichertemperatur von etwa 120 βC er- reicht werden kann, ohne daß hinsichtlich der Spei-
ERSATZBLATT cherkonstruktion kostspielige Aufwendungen erforder¬ lich werden. Damit kann ohne Berücksichtigung der Druckabsenkung bereits ein Benzinanteil von minde¬ stens 50 % verdampft werden.
Verwendet man einen durch das Abgas beheizbaren Wär¬ mespeicher, können 215 "C erreicht werden, womit das Benzin auch bei der Verwneudng von kelleinen Wärme¬ tauschern vollständig vrdampft werden kann.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Energ'ie durch einen Wärmetauscher übertragen, wobei vorzugs¬ weise der Wärmetauscher unmittelbar vor dem Kaistart aufgeheizt wird.
Vorzugsweise ist die gespeicherte Wärme Verlustwärme des VerbrennungsSystems, im oben genannten Fall be¬ sonders effizienter Motoren kann es sich aber zumin¬ dest teilweise auch um generierte Wärme handeln, wobei nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung die zuge¬ führte Wärme durch direkten Wärmetausch mit ihrer Quelle gewonnen wird, sobald diese eine ausreichende Betriebstemperatur erreicht hat. Die Verlustwärme¬ quelle kann beispielsweise bei einem Verbennungsmotor das Motorkühlmittel, das Motoröl oder das Abgas sein, bei einem Kraftfahrzeugmotor auch das Getriebeöl.
Um eine möglichst optimale Gemischbildung und eine entsprechend wirkungsvolle Verbrennung zu erreichen, wird der flüssige Brennstoff vorzugsweise gleichmäßig über den Querschnitt des Luftstroms vor dessen Kon¬ takt mit den Brennstoff verdampfenden Wärmetauscher¬ flächen verteilt.
ERSÄTZBLATT Eine relativ einfache Verfahrensweise besteht darin, daß der Wärmetauscher ständig von Brennluft durch¬ flössen wird.
Bei höheren Ansprüchen an die Leistungsausbeute des Verbrennungssystems wird der Wärmetauscher im Bypass zum Hauptstrom der Brennluftzufuhr angeordnet und im Betriebszuständen mit Wärmebedarf zugeschaltet, wobei vorzugsweise der Luftzuführung zur Brennkammer eine Brennstoffeinspritzung zugeordnet ist, die bei ausge¬ schaltetem Wärmetauscher die Brennstoffbeimischung zur Brennluft übernimmt.
Da für die Brenngaste peratur bei Anwendung des er- findungsgemäßen Verfahrens auch die zur Brennstoff¬ verdampfung aufgewandte Verdampfungsenergie von Be¬ deutung ist, wird nach einer bevorzugten Ausfüh¬ rungsform die Wärmeabgabe des Wärmetauschers gemessen und als Parameter der allgemeinen Motorregelung zuge- führt, wozu nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der den Wärmetauscher durchfließende Mengenstrom des Wärmeträgers und dessen Temperaturabfall am Wärmetau¬ scher gemessen wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verbrennungs¬ system zur Durchführung des Verfahrens mit einer zu mindestens einer Brennkammer führenden Luftzufuhr¬ leitung und einem beheizbaren Wärmespeicher, wobei die Erfindung darin besteht, daß die Luftzufuhrlei- tung mit einem wahlweise betreibbaren Wärmetauscher und mit einer Einrichtung zur Einmischung von Brenn¬ stoff in die den Wärmetauscher durchströmende Luft versehen ist, wobei vorzugsweise die Luftzufuhrlei¬ tung zwei sich vor der Einmündung in die Brennkammer vereinigende, wahlweise zuschaltbare Zweige aufweist,
ERSATZBLATT deren einer über den bzw. die Wärmetauscher geführt ist und von denen auch der andere mit einer Ein¬ richtung zur Einmischung von Brennstoff versehen ist, wobei diese Einrichtungen zur Einmischung von Brenn- stoff abwechselnd jeweils bei dem für die Luftführung ausgewählten Zweig mit Brennstoff versorgbar sind.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung ist es dabei bei einem Verbrennungssystem für Mehrzylinder-Verbrennungsmoto- ren, daß der über den Wärmetauscher geführte Zweig einen Luftverteiler mit kurzem Strömungweg und gerin¬ gem Querschnitt, sowie niedriger Wärmekapazität auf¬ weist, und daß die den einzelnen Zylindern zugeordne¬ ten Enden der beiden Luftverteiler unmittelbar vor dem Gemischeinlaß der jeweiligs zugeordneten Zylinder miteinander in Verbindung stehen. Dadurch kann bei zusätzlichem Wärmebedarf und dadurch bedingtem Ein¬ satz des Wärmetauschers, d.h. beim Kaltstart und niedriger Teillast der Luftverteiler mit niedriger Wärmekapaziztät eingesetzt werden, während bei hoher Leistung der andere Luftverteiler zum Einsatz kommt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist es dabei, daß die Luftzufuhrleitung zwei sich vor der Einmün- düng in die Motorzylinder vereinigende, wahlweise zuschaltbare Zweige aufweist, deren jeder einen Luftverteiler mit den einzelnen Zylindern zugeordne¬ ten Anschlüssen aufweist, wobei in den Anschlüssen des einen Zweigs jeweils ein Wärmetauscher angeordnet ist. Der Wärmetauscher rückt dadurch näher an den Gemischeinlaß der Motorzylinder heran, so daß aufgrund der geringen Entfernung die Wärmekapazität des Luftverteilers zwischen Wärmetauscher und Zylin¬ der besonders gering ist.
ERSATZBLATT Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, daß der Wärmespeicher durch Abfallwärme des Verbren¬ nungssystems beheizbar ist, die vorzugsweise dem Motorkühlmittel entnommen wird, aber auch dem Motoröl, dem Getriebeöl oder dem Motorabgas entnommen werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist es, daß in der Luftzufuhrleitung stromab vom Wärmetauscher eine Temperaturmeßvorrichtung angeordnet ist, deren Ausgang mit einer Einrichtung zur allgemeinen Motor¬ regelung verbunden ist und die vorzugsweise unmittel¬ bar stromab vom Wärmetauscher angeordnet ist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung ist es, daß bei einem Ottomotor für Kraftfahrzeuge das Verdichtungs¬ verhältnis des Motors in dem Maße reduziert ist, in dem der Wärmetauscher zur Erhöhung der Verdichtung¬ endtemperatur bei Teillast beiträgt.
Zur Verbesserung der Gemischbildung kann der Wärme¬ tauscher auch derartig zweistufig ausgebildet werden, daß der Wärmetauscher in Strömungsrichtung der Luft aufeinanderfolgende einen ersten und einen zweiten Wärmejtauscherbereich aufweist, zwischen denen eine Kammer angeordnet ist, und daß ein Brennstoffein- spritzventil stromauf vom ersten oder zweiten Wärme¬ tauscherbereich derart angeordnet ist, daß es geeig¬ net ist, den Brennstoff möglichst gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Luftstromns vor dessen Eintritt in den folgenden Wärmetauscherbereich zu verteilen. Dabei wird entweder der Brennstoff bereits im ersten Wärmetauscherbereich verdampft, in der folgenden Kammer intensiv mit der Luft vermischt und unverdampfter, in diesem Gemisch enthaltener Brenn-
ERSATZBLATT stoff im zweiten Wärmetauscherbereich verdampft, soweit er auf dem gegebenen Temperaturniveau ver¬ dampfbar ist, oder es wird der Brennstoff in die vorgeheizte Luft eingespritzt und dabei bereits teil- weise verdampft, bevor die Verdampfung im zweiten Wärmetauscherbereich fortgesetzt wird.
Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Er- findung wird diese näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung .einer einfa¬ chen Anordnung zur Durchführung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einem Vierzylinder-Ottomotor, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anord¬ nung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einem Vierzy- linder-Ottomotor, bei der die Speicherwärme ausschließlich zur Beheizung der Gemisch¬ bildner eingesetzt werden kann, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Brenn- luftführung nach den Fig. 1 und 2, Fig. 4. eine schematische Darstellung einer insbe¬ sondere für Motoren hoch motorisierter Fahr¬ zeuge geeigneten Version der Anordnung, Fig. 5 eine schematische Darstellung einer verein¬ fachten Version der Anordnung für schwach motorisierte und preiswerte Kraftfahrzeuge,
Fig. 6 die schematische Darstellung einer ersten Variante eines Wärmetauschers für die Anordnungen nach den Fig. 1 bis 5, Fig. 7 eine zweite Variante eines solchen Wärmetauschers und
ERSATZBLATT Fig. 8 eine Variante des in Fig. 7 gezeigten Wärme¬ tauschers.
In der nachfolgenden Beschreibung werden in den ver- schiedenen Figuren gezeigte, gleiche oder einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen ge¬ kennzeichnet.
In allen Figuren ist schematisch ein Vierzylindermo- tor 10 in Verbindung mit einem Kühlsystem 11 und einem Heizungssystem 13 dargestellt, wobei das Kühl¬ mittel in einem insgesamt mit 15 bezeichneten Kühl- • mittelkreislauf zirkuliert, der zur Versorgung des Kühlsystems 11 in einen Kühlerkreislauf 17 und einen Heizungskreislauf 28 unterteilt ist. Der Kühlerkreis¬ lauf 17 und der Heizungskreislauf 28 vereinigen sich bei 19 zu einer in den Motor 10 zurückführenden Rück¬ laufleitung 21, die eine Kühlmittelpumpe 23 enthält und bei 42 in den Motor 10 einmündet.
Das Kühlsystem 11 enthält einen Motorthermostat 25, den Kühler 27 mit einem Kühlgebläse 29 und ein Aus¬ gleichsgefäß 37. Die gezeigte Anordnung ist allgemein bekannt und wird deshalb hier nicht näher erläutert. Das Heizungssystem 13 enthält die Heizung bzw. den
Heizungswärmetauscher 26, ein Heizungsgebläse 39 und ein Regelventil 41.
Der Motor 10 wird von einem Luftfilter 12 aus mit Brennluft versorgt. Vom Luftfilter 12 führt zu diesem Zweck eine Luftansaugleitung 14 zu einem Luftvertei¬ ler 16 mit zu den einzelnen Moztorzylindern führenden Zweigen 16a-16d. Dieser Luftverteiler 16 ist vorzugs¬ weise mit reduzierter Wärmekapazität ausgeführt. Dabei kann Material mit relativ geringer spezifischer
ERSATZBLATT Wärmekapazität verwendet werden. Überdies kann der Luftverteiler 16 thermisch isoliert sein. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist er z.B. als doppelwan- dige Blechkonstruktion ausgeführt, wobei der Zwi- schenraum gegebenenfalls mit Isoliermaterial gefüllt und/oder evakuiert ist.
In Fig. 1 tritt das warme Kühlmittel bei 30 aus dem Motor 10 in den Heizungskreislauf 28 aus und wird zunächst über einen Wasser-Luft-Wärmetauscher 31 geführt, von wo aus es den Heizungswärmetauscher 26 durchströmt und dann über eine Pumpe 32 in einen Wärmespeicher 22 gelangt, von dem hier angenommen wird, daß er aufgrund beengter Verhältnisse im Motor- räum z.B. im Kofferraum des Fahrzeugs, jedenfalls aber in größerer Entfernung vom Motor angeordnet sein kann. An den Wärmespeicher 22 schließt sich im Hei¬ zungskreislauf 28 eine Abzweigung 34 in einen den Motor umgehenden und stromauf vom Wärmetauscher 31 wieder in den Heizungskreislauf 28 einmündenden By- pass 36 an, der mit einem Rückschlagventil 38 verse¬ hen ist. Im Kühlmittelkreislauf 28 folgt stromab von der Abzweigung 34 ein Absperrventil 40, das geeignet ist, den Rückfluß des Kühlmittels bei 42 in den Motor 10 zu unterbinden und dadurch das Kühlmittel über den Bypass 36 zu leiten.
Die Luftansaugleitung 14 ist mit einem auf den Luftfilter 12 folgenden Dreiwegeventil 44 versehen, von dem aus eine Zweigleitung 20 über den Wärmetau¬ scher 31 geführt ist und bei 46 wieder in die Luftan¬ saugleitung 14 einmündet.
Im Bereich der Einmündung der Zweigleitung 20 in den Wärmetauscher 31 ist bei 33 ein nicht näher darge-
ERSATZBLATT stellte Brennstoffeinspritzventil angeordnet. Auch im Bereich der Einmündung der einzelnen Zweige des Luftverteilers 16 in die zugeordneten Motorzylinder sind jeweils bei 35a - 35d Brennstoffeinspritzventile angeordnet, wobei das bei 33 angeordnete Brennstoff¬ einspritzventil einerseits und die bei 35 angeordne¬ ten Brennstoffeinspritzventile andererseits wahlweise mit einer zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellten Brennstoffleitung mit Brennstoff versorgbar sind.
Vor dem Kaltstart des Motors ist das Absperrventil 40 geschlossen, so daß die Pumpe 32 beim Einschalten das Kühlmittel in einem verkürzten Kreislauf vom Wärme- Speicher 22 aus über den Bypass 36 durch den Wärme¬ tauscher 31 dem Heizungswärmetauscher 26 zuführt, von wo aus es erneut über den Wärmespeicher 22 geführt wird, um weitere Wärme an den Wärmetauscher 31 und die Fahrzeugheizung 26 heranzuführen. Da wegen der großen Entfernung zwischen dem Wärmespeicher 22 und dem möglichst nahe am Lufteinlaß des Motors angeord¬ neten Wärmetauscher die Brennluft erst mit spürbarer Verzögerung durch die Wärme aus dem Speicher 22 er¬ wärmt werden könnte, ist unmittelbar vor dem Wärme- tauscher 31 ein Hilfsspeicher 22a geringer Kapazität und mit entsprechend kleinem Volumen angeordnet, der die für den Kaltstart sofort benötigte Wärmemenge zur Verfügung stellt. Auch für die Kabinenheizung ist ein derartiger, z.B. in der Nähe der Fahrzeugheizung angeordneter, Hilfsspeicher sinnvoll.
Die Pumpe 32 wird beim Kaltstart mit einem so ausrei¬ chenden zeitlichen Vorlauf vor dem Anlasser des Mo¬ tors in Betrieb gesetzt, daß die Wärmetauscherflächen im Wärmetauscher 31 aufgeheizt werden. Außerdem wird
ERSATZBLATT die Brennstoffleitung mit dem bei 33 angeordneten Einspritzventil verbunden und das Dreiwegeventil 44 so geschaltet, daß der Luftfilter über den Wärmetau¬ scher 31 mit dem Luftverteiler 16 verbunden ist.
Sobald der Anlasser betätigt wird, saugt der Motor 10 über den Luftfilter 12 Brennluft an, in die beim Eintritt in den Wärmetauscher 31 Brennstoff einge¬ spritzt wird, der von den vorgeheizten Wärmetauscher- flächen verdampft wird. Das im Bereich des Wärmetau¬ schers 31 gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch nimmt somit eine hohe Wärmemenge auf, bevor es in den Motorzylinder einströmmt. Außerdem wird durch die Verdampfung eine sehr gleichmäßige Feinverteilung der Brennstoff-Gasmoleküle in der Brennluft erreicht und die Bildung eines Brennstoffniederschlags beim Kaltstart verhindert.
Die sehr effektive Gemischaufbereitung und die vom Gemisch mitgeführte hohe Wärmemenge hat einen sehr raschen Anstieg der Motortemperatur zur Folge.
Sobald der Motor eine ausreichende Betriebstemperatur erreicht hat, wird das Absperrventil 40 geöffnet, wo- rauf die Pumpe 32 das Kühlmittel aufgrund des Wider¬ standes des Rückschlagventils 38 durch den Motor 10 fördert, von wo aus es über den Wärmetauscher 31 und die Fahrzeugheizung 26 wieder zum Wärmespeicher 22 geführt wird, der auf diese Weise durch das warme Kühlmittel geladen werden kann.
Um die Temperatur der dem Motor zuströmenden Brenn¬ luft zu ermitteln, ist in der Luftansaugleitung 14 stromab von der der Beheizung der Brennluft dienenden Einrichtung in der Ansaugleitung 14 eine Temperatur-
ERSATZBLATT meßvorrichtung 47 angeordnet, deren Ausgang mit einer nicht gezeigten, der allgemeinen Motorregelung die¬ nenden Regelungseinrichtung verbunden ist, um z.B. die Zünd- oder Einspritzzeiten zu regeln.
Ist die Übertragung von Speicherwärme auf das Gemisch nicht mehr erforderlich, wird das Dreiwegeventil 44 umgestellt und die Brennluft wird vom Luftfilter 12 direkt über die Luftansaugleitung 14 dem Luftvertei- 1er 16 zugeführt, wobei zugleich auch das bei 33 angeordnete Brennstoffeinspritzventil von der Brenn¬ stoffleitung abgetrennt und die bei 35a - 35d ange¬ ordneten Brennstoffeinspritzventile mit der Brenn¬ stoffleitung verbunden werden.
Die Fig. 2 zeigt eine Variante zu der Anordnung in Fig. 1, wobei der Wärmespeicher jedoch ausschließlich zur Beheizung des Gemischs bzw. zur Verdampfung des Brennstoffs eingesetzt wird. Vom Heizungskreislauf 28 zweigt vor dem Heizungssystem 13 eine Leitung 78 ab, die über einen Wasser-Luft-Wärmetauscher 31 und einen Wärmespeicher 22 zu einem Dreiwegeventil 80 geführt' ist und bei diesem wieder in den Heizungskreislauf einmündet. Die Luftansaugleitung 14 verzweigt sich hinter dem Luffilter 12 bei einem Dreiwegeventil 82, wobei die Zweigleitung 20 über den Wärmetauscher 31 geführt ist und sich hinter dem Wärmetauscher 31 bei 84 wieder mit der Luftansaugleitung 14 vereinigt. Zwischen einer zwischen dem Wärmespeicher 22 und dem Dreiwegeventil 80 gelegenen Abzweigung 86 und einer stromauf vom Wärmetauscher 31 gelegenen Anschlußstel¬ le 88 führt am Wärmetauscher 31 ein Bypass 90 vorbei, der ein Rückschlagventil 92 enthält, durch das nur die Strömungsrichtung von der Abzweigung 86 zur An- schlußstelle 88 zugelassen wird. Zwischen der An-
ERSATZBLATT Schlußstelle 88 und dem Wärmetauscher 31 ist in die Leitung 78 eine Pumpe 94 einbezogen. Bei der Ein¬ mündung der Leitung 20 in den Wärmetauscher 31 ist bei 33 wieder ein Brennstof einspritzventil vorgese- hen, das wahlweise abwechselnd mit den im Bereich der Luftansaugkanäle am Motor 10 bei 35a - 35d vorgesehe¬ nen Brennstoffeinspritzventilen mit der Brennstoff¬ leitung verbunden werden kann.
Da der Wärmespeicher 22 nur die Brennluft erwärmen, nicht aber zugleich die Fahrzeugheizung versorgen mu , kann er mit geringer Kapazität und entsprechend geringem Volumen ausgeführt werden, so daß er auch unter beengten Verhältnissen und in Motornähe einge- baut werden kann.
Zum Laden des Wärmespeichers 22 wird das Dreiwegeven¬ til 80 derart geschaltet, daß das Motorkühlmittel über den Wärmetauscher 31 und den Wärmespeicher 22 zum Heizungssystem 13 strömt, wobei es insbesondere bei der Verwendung eines Latentwärmespeichers für die Beladung des Wärmespeichers günstiger sein kann, den Wärmespeicher zwischen Pumpe 94 und Wärmetauscher 31 anzuordnen, weil am Wärmespeicher der gesamte Wärme- Inhalt des Kühlmittels zur Verfügung steht, ohne daß bereits Wärme für die Fahrzeugheizung entnommen wur¬ de. Da der Latentwärmespeicher nur aufgeheizt wird, wenn das den Latentwärmespeicher durchströmende Kühl¬ mittel die Umwandlungstemperatur des verwendeten Speichermediums erreicht oder überschritten hat, wird durch diese Anordnung die Fahrzeugheizung nicht nen¬ nenswert beeinträchtigt, weil die Kapazität eines Latentwärmespeichers für fühlbare Wärme sehr gering ist im Vergleich zu seiner Kapazität für Latentwärme. Verwendet man ein Speichermedium mit einer über der
ERSATZBLATT üblichen Kühlwassertemperatur liegenden Umwandlungs¬ temperatur, wird dem Kühlmittel im Latentwärmespei¬ cher kaum Wärme entzogen, solange die Kühlmitteltem¬ peratur unter der Umwandlungstemperatur liegt. Er¬ reicht oder übersteigt die Kühlmitteltemperatur die Umwandlungstemperatur, wird der Latentwärmespeicher aufgeladen, wobei jedoch die Kühlmittel emperatur hinter dem Wärmespeicher noch immer ausreichend warm für die Fahrzeugheizung ist .
Wenn der Speicher geladen ist, wird das Dreiwegeven¬ til 80 umgestellt, so daß das Kühlmittel vom Motor 10 aus direkt zum Heizungssystem 13 und von diesem zurück zum Motor 10 strömt. Sofern das Gemisch be- heizt bzw. der Brennstoff verdampf werden soll, wird das Dreiwegeventil 82 so eingestellt, daß die Brennluft über die Zweigleitung 20 durch den Wärme¬ tauscher 31 strömt, wobei zugleich durch die Pumpe 94 das dort befindliche Kühlmittel in einem separaten Kreislauf vom Wärmespeicher 22 über den Bypass 90, die Pumpe 94 und den Wärmetauscher 31 gefördert wird, so daß die gespeicherte Wärme an die Brennluft und den bei 33 eingespritzten Brennstoff abgegeben wird.
Die Fig. 3 zeigt in schematischer Übersicht die bei den Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen übereinstimmende Brennluftzufuhr zum Motor 10 zum besseren Verständnis der in den Fig. 4 und 5 gezeig¬ ten Varianten, wobei abweichend von der Darstellung in den Fig. 1 und 2 die beiden sich am Dreiwegeventil 44 verzweigenden Teile der Luftansaugleitung 14 erst unmittelbar am Lufteinlaß des Motors 10 wieder auf¬ einandertreffen, so daß zusätzlich zum Luftverteiler 16 noch ein weiterer, vom Wärmetauscher 31 gespeister Luftverteiler 43 mit Anschlüssen 43a - 43d an die
ERSATZBLATT Moztorzylinder vorhanden ist. Dabei ist der beim Kaltstart und bei niedriger Teillast durchströmte Luftverteilers 43 mit niedriger, der bei hoher Leistung durchströmte Luftverteiler 16 dagegen mit hoher Wärmekapazität ausgelegt.
Bei hoch motorisierten Fahrzeugen, bei denen die Lei¬ stungsfähigkeit voll ausgeschöpft werden soll, sollte auf die zusätzliche Möglichkeit nicht verzichtet werden, bei ausreichender Betriebstemperatur den
Brennstoff im Bereich der Ansaugkanäle der einzelnen Zylinder einzuspritzen.
Eine hierfür besonders geeignete Variante zeigt die Fig. 4, wobei auch hier zur Vereinfachung auf die Darstellung des Kühl- und Heizsystems verzichtet wurde.
Die Anordnung unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, daß statt des zentralen Wärmetauschers 31 jedem Motorzylinder ein separater Wärmetauscher 31a - 31d zugeordnet ist, der jeweils mit einem Brennstoffeinspritzventil 33a - 33d versehen ist. Der Leitungsabschnitt zwischen Wärme- tauscher und Motorzylinder erhält aufgrund des kurzen Abstands eine besonders geringe Wärmekapazität. Durch Umstellung des Dreiwegeventils 44 kann auch bei die¬ ser Variante die Brennluft unter Umgehung der Wärme¬ tauscher 31a - 31d direkt den Motorzylindern zuge- führt werden, wobei jedem Ansaugkanal ein Brennstoff- einspritzventil 35a - 35d zugeordnet ist.
Die Variante nach Fig. 5 ist besonders für schwach motorisierte und preiswerte Kraftfahrzeuge geeignet, wobei das Kühlsystem des Motors 10 und das Heizungs-
ERSATZBLATT System des Fahrzeugs zur Vereinfachung der Darstel¬ lung nicht gezeigt sind. Die Vereinfachung besteht darin, daß die über den Luftfilter 12 in die Leitung 14 angesaugte Brennluft stets über den Wärmetauscher 31 geführt wird, in dem während der gesamten Be¬ triebsdauer des Motors 10 durch Einspritzung von Brennstoff über ein ständig mit der Brennstoffleitung verbundenes Brennstoffeinspritzventil 33 und Ver¬ dampfung des Brennstoffs an den heißen Wärmetauscher- flächen die Gemischbildung zentral für alle Motorzy¬ linder erfolgt. Es wird auf diese Weise ohne große Aufwendungen eine sehr gute Emissionsqualität erhal¬ ten.
Die Fig. 6 zeigt zum besseren Verständnis der Fig. 7 einen Wärmetauscher 31, wie er in den bis erläuterten Beispielen eingesetzt wird. In einem Gehäuse 100 mit einem Lufteinströmstutzen 102 und einem Gemischsaus¬ strömstutzen 104 befindet sich in einer Querschnitts- erweiterung 106 ein Wärmetauscherbereich 108, der von einer über den Wärmespeicher 22 führenden, in Fig. 1 in den Kühlmittelkreislauf 28 einbezogenen Leitung 110 für einen Wärmeträger, bei den beschriebenen Beispielen das Motorkühlmittel, durchquert wird, die zur Vergrößerung der Wärmetauscherfläche mit Rippen 112 verbunden ist. Der Brennstoff wird hinter dem Lufteinströmstutzen 102 durch das Brennstoffein¬ spritzventil 33 über den Strömungsquerschnitt der Luft möglichst gleichmäßig verteilt. Dabei kann die Einspritzrichtung so gewählt werden, daß auch ein direktes Auftreffen des Brennstoffs auf die dem Ein¬ spritzventil 33 benachbarten Bereiche der Wärmetau¬ scherflächen möglich ist.
ERSATZBLATT Die Fig. 7 zeigt eine Variante dieses Wärmetauschers, die mit 131 bezeichnet ist. Dabei enthält das Gehäuse 100 einen ersten, auf den Lufteinströmstutzen 102 folgenden Wärmetauscherbereich 108a und einen mit Abstand davon angeordneten, dem Gemischausströmstut¬ zen 104 benachbarten zweiten Wärmetauscherbereich 108b. Zwischen den beiden Wärmetauscherbereichen 108a und 108b ist eine Kammer 109 ausgebildet, in die in die im Wärmetauscherbereich 108a vorgeheizte Brenn- luft der Brennstoff mittels eines Brennstoffein- spritzventils 133 derart eingespritzt wird, daß er sich gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Brennluftstroms verteilt, bevor dieser in den zweiten Wärmetauscherbereich 108b eintritt.
Es wird bei dieser Variante zunächst die Brennluft im Wärmetauscherbereich 108a erwärmt und anschließend der in die erwärmte Brennluft eingespritzte Brenn¬ stoff im Wärmetauscherbereich 108b verdampft, wobei die Verdampfung bereits in der erwärmten Brennluft innerhalb der Kammer 109 einsetzt und somit eine besonders gute Gemischbildung erreicht wird.
Eine Variante hierzu ist in Fig. 8 dargestellt. Dabei ist das Brennstoffeinspritzventil 133 vor dem ersten Wärmetauscherbereich 108a angeordnet, so daß der Brennstoff bereits in diesem ersten Wärmetauscherbe¬ reich 108a zusammen mit der Luft erwärmt und zumin¬ dest teilweise verdampft wird. In der Kammer 109 kann eine intensive Vermischung von Luft und Brennstoff stattfinden, bevor das Gemisch in den zweiten Wärme¬ tauscherbereich 108b eintritt, in dem noch nicht verdampfte, auf dem gegebenen Temperaturniveau ver¬ dampfbare Brennstoffanteile verdampft werden.
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Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Beheizung der Brennluft von Brennkammern bei mit flüssigem Brennstoff betriebenen Verbrennungssystemen mit externer Gemischbildung, insbesondere bei Ottomotoren von Kraftfahrzeugen, wobei die Wärme zumindest in der Startphase einem Wärmespeicher entnommen wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennstoff zunächst der Brennluft beige- mischt und dann zumindest teilweise verdampft wird.
2.' Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die gespeicherte Wärme Verlustwärme des Verbrerinungssystems ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die gespeicherte Wärme generierte Wärme ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Energie durch einen Wärmetauscher übertragen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet , daß daß der Wärmetauscher unmittelbar vor dem Kaltstart aufgeheizt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die der Brennluft bzw. dem Brennstoff zugeführte Wärme durch direkten Wärme¬ tausch mit ihrer Quelle gewonnen wird, sobald diese eine ausreichende Betriebstemperatur erreicht hat.
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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die Wärmequelle Verlustwärme des Ver¬ brennungssystems abgibt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Wärmequelle generierte Wärme ab¬ gibt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der flüssige Brennstoff gleichmäßig über den Querschnitt des Luftstroms vor dessen Kontakt mit den Brennstoff verdampfenden Wär¬ metauscherflächen verteilt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ständig von Brennluft durchflössen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9. dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher im Bypass zum Hauptstrom der Brennluftzufuhr angeordnet und in Betriebszuständen mit Wärmebedarf zugeschaltet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn- zeichnet , • daß der Luftzuführung zur Brennkammer eine
Brennstoffeinspritzung zugeordnet ist, die bei ausge¬ schaltetem Wärmetauscher die Brennstoffbeimischung zur Brennluft übernimmt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabgabe des Wär¬ metauschers gemessen und als Parameter der allgemei¬ nen Motorregelung zugeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn-
ERSATZBLATT zeichnet , daß der den Wärmetauscher durchfließende Mengenstrom des Wärmeträgers und dessen Temperaturab¬ fall am Wärmetauscher gemessen wird.
15. Verbrennungssystem mit einer zu mindestens einer Brennkammer führenden Luftzufuhrleitung (14) und einem beheizbaren Wärmespeicher (22) zur Durch¬ führung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Luftzufuhrleitung (14) mit mindestens einem wahlweise betreibbaren, mit Speicherwärme versorgbaren Wärmetauscher (31) und mit einer Einrichtung (33) zur Einmischung von Brennstoff in die den Wärmetauscher (31) durchströmende Luft versehen ist.
16. Verbrennungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß eine den Wärmetauscher (31) mit Wärme versorgende Wärmeträgerleitung abschaltbar ist.
17. Verbrennungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhrleitung (14) zwei sich vor der Einmündung (16) in die Brennkammer ver¬ einigende, wahlweise zuschaltbare Zweige (14, 20) aufweist, deren einer (20) über den bzw. die
Wärmetauscher (31; 31a - 31d) geführt ist, und von denen auch der andere (14) mit einer Einrichtung (35; 35a - 35d) zur Einmischung von Brennstoff versehen ist, wobei diese Einrichtungen (33; 33a - 33d; 35; 35a - 35d) zur Einmischung von Brennstoff abwechselnd jeweils bei dem für die Luftführung ausgewählten Zweig mit Brennstoff versorgbar sind.
18. Verbrennungssystem für Mehrzylinder-Verbren- nungsmotoren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich-
ERSATZBLATT net, daß der über den Wärmetauscher (31) geführte Zweig (20) einen Luftverteiler (43) mit kurzen Strö¬ mungswegen und geringem Qerschnitt und mit niedriger Wärmekapazität aufweist, und daß die den einzelnen Zylindern zugeordneten Enden der beiden Luftverteiler (16, 43) unmittelbar vor dem Gemischeinlaß der jeweils zugeordneten Zylinder miteinander in Verbin¬ dung stehen.
19. Verbrennungssystem für Mehrzylinder-Verbren¬ nungsmotoren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Luftzufuhrleitung (14) zwei sich vor der Einmündung (16) in die Motorzylinder vereinigende, wahlweise zuschaltbare Zweige (14, 20) aufweist, deren jeder einen Luftverteiler (16, 43) mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Anschlüssen (16a - 16d; 43a - 43d) aufweist, wobei in den Anschlüssen (43a - 43d) des einen Zweigs (20) jeweils ein Wärme¬ tauscher (31a - 31d) angeordnet ist.
20. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) durch Abfallwärme des Verbren¬ nungssystems (10) beheizbar ist.
21. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 19 in Form eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) durch das Motorkühlmittel beheizbar ist.
22. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 19 in Form eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (22) durch das Motoröl beheizbar ist.
ERSÄTZBLATT
23. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 19 in Form eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmespeicher (22) durch das Motorabgas beheizbar ist.
24. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 19 in Form eines Verbrennungsmotors für Kraft¬ fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmespei¬ cher (22) durch das Getriebeöl beheizbar ist.
25. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet , daß in der Luftzu-1 fuhrleitung (14) stromab vom Wärmetauscher (31) eine TemperaturmeßVorrichtung (47) angeordnet ist, deren Ausgang mit einer Einricht ng zur allgemeinen Motor¬ regelung verbunden ist.
26. Verbrennungssystem nach den Ansprüchen 20 und 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperaturmeßvor- richtung (47) unmittelbar stromab von der Vereini¬ gungsstelle (46) der beiden Zweige (14, 20) der Luft¬ zufuhrleitung (14) angeordnet ist.
27. Verbrennungssystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die TemperaturmeßVorrichtung (47) unmittelbar stromab vom Wärmetauscher (31) angeordnet ist.
28. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 27 in Form eines Ottomotors für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet , daß das Verdichtungsverhält¬ nis des Motors in dem Maße reduziert ist, in dem der Wärmetauscher (31, 64) zur Erhöhung der Verdichtungs¬ endtemperatur bei Teillast beiträgt.
ERSATZBLATT
29. VerbrennungsSystem nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher in Strömungsrichtung der Luft aufeinanderfolgende einen ersten (108a) und einen zweiten (108b) Wärme- tauscherbereich aufweist, zwischen denen eine Kammer (109) angeordnet ist, und daß ein Brennstoffein¬ spritzventil (133) stromauf vom ersten Wärmetauscher¬ bereich (108a) derart angeordnet ist, daß es geeignet ist, den Brennstoff möglichst gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Luftstromns vor dessen Ein¬ tritt in den ersten Wärmetauscherbereich zu vertei¬ len.
30. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher in Strömungsrichtung der Luft aufeinanderfolgende einen ersten (108a) und einen zweiten (108b) Wärmetauscherbereich aufweist, zwischen denen eine Kammer (109) angeordnet ist, und daß ein Brennstoffeinspritzventil (133) stromauf vom zweiten Wärmetauscherbereich (108a) derart angeordnet ist, daß es geeignet ist, den Brennstoff möglichst gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Luftstromns vor dessen Eintritt in den ersten Wärmetauscherbereich zu verteilen.
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