WO1993018294A1 - Verfahren zur aufbereitung eines brennbaren gemisches aus einem flüssigen brennstoff und einem gasförmigen oxydanten, insbesondere luft - Google Patents

Verfahren zur aufbereitung eines brennbaren gemisches aus einem flüssigen brennstoff und einem gasförmigen oxydanten, insbesondere luft Download PDF

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WO1993018294A1
WO1993018294A1 PCT/DE1992/000177 DE9200177W WO9318294A1 WO 1993018294 A1 WO1993018294 A1 WO 1993018294A1 DE 9200177 W DE9200177 W DE 9200177W WO 9318294 A1 WO9318294 A1 WO 9318294A1
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heat
fuel
heat exchanger
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combustion system
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PCT/DE1992/000177
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Oskar Schatz
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Oskar Schatz
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16—Other apparatus for heating fuel
    • F02M31/18—Other apparatus for heating fuel to vaporise fuel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for processing a combustible mixture of a liquid fuel and a gaseous oxidant, in particular
  • Air for fuel consumers with external mixture formation, heat being supplied to one of the mixture formers from a heat store at least in the starting phase.
  • the invention is illustrated without limitation by the example of motor vehicle engines; a corresponding application with other consumers of liquid fuel with external mixture formation, such as at
  • 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 have to be startable at low ambient temperatures, on the other hand, for example, when driving on the motorway at high speeds, high power is required, usually, i.e. With more than 90% of the time used, however, car engines are operated at low engine speeds and low loads.
  • 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 one another in the combustion chamber and their reaction products, in short fuel mass or combustion gases, is essentially referred to 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.
  • exhaust gas catalysts for example three-way catalysts for gasoline engines
  • 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.
  • the high emission peaks which occur during the cold start accordingly meet an exhaust gas catalytic converter which cannot yet have its effect.
  • the possibilities that have been investigated to achieve this goal include the use of heat stores for preheating or snowing the engine and catalytic converter.
  • To heat the engine via the coolant short-term heat outputs of 100 kW are possible when using a latent heat accumulator, which means that within 20 to 30 Heating of 40 to 50 K is possible in seconds, which enables HC and CO emissions to be reduced by approximately 50% in the first part of the CV test.
  • the frequently discussed use of heat storage devices to heat the exhaust gas before it enters the catalytic converter or to heat the catalytic converter itself is very difficult. This includes primarily the problem of designing the heat store and protecting it against heat losses in such a way that heating temperatures in the region of the light-off temperature of the catalyst of approximately 360 ° C. can be achieved.
  • When the catalytic converter is heated by heat accumulators it is made more difficult that the catalytic converter and heat accumulator must be protected against overheating by the exhaust gases in full load operation.
  • 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
  • REPLACEMENT LEAF Keep the temperature of the motor in the range of the optimal value depending on the operating state. As a result, the consumption and emission values can be improved in the entire operating range. In addition, 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 thermostat regulating the coolant temperature opens at approximately 85 ° C., so that a temperature of approximately 80 ° C. in a heat accumulator charged by the coolant and one when the combustion air is heated with the storage heat at an ambient temperature of 0 ° C. Combustion air temperature of around 70 ° C can be reached.
  • the invention is based on the task of largely eliminating the raw emissions during a cold start in the case of a fuel consumer operating with liquid fuel and external mixture formation.
  • the invention is based on the task of largely eliminating the raw emissions during a cold start in the case of a fuel consumer operating with liquid fuel and external mixture formation.
  • REPLACEMENT LEAF deficit to keep the combustion gas temperature as close as possible to the optimum value.
  • the excess fuel should be switched off during a cold start.
  • wall deposits of fuel and adverse 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 highest possible amount of heat should be added to the combustion mixture before it enters the combustion chamber. These measures should be carried out so early and with such intensity that they are effective as early as 20 seconds after the cold start, that is to say when the CVS test accelerates for the first time.
  • the aim is to minimize costs and the use of electrical energy or
  • Fuel for the mixture heating are largely avoided. 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 heat loss may be too low, which is why in these cases the at least partial use of generated heat can be expedient to solve the task.
  • the method should also be suitable for generating charge stratification in the cylinders of gasoline engines in order to be able to implement the so-called lean concept, in which consumption and emissions are reduced by a fuel deficit.
  • the invention in the method mentioned at the outset is that the fuel is introduced into a heat exchanger, at least partially evaporated in it and then fed to the oxidant.
  • An advantageous embodiment of the invention is that the stored heat is heat loss from the system, but in the case of highly efficient motors mentioned above, generated heat can also be used, at least in part.
  • the evaporation of the fuel leads to its molecular breakdown, which results in the mixing with the oxy-. danten improved.
  • the fuel is evaporated in the temperature range provided by the heat store. The high amounts of heat required to evaporate the fuel provide additional potential for raising the combustion chamber temperature.
  • Methanol evaporates at 65 ° C, i.e. at a temperature that is currently known with latent heat stores of 78 "C. fed by engine coolants
  • methanol requires a particularly high amount of evaporation energy, which makes it possible to recycle significant amounts of lost heat.
  • the evaporation arm is 5.6% of the calorific value for methanol. If one wanted to supply this heat by heating the combustion air, one would have to heat this combustion air by 172 K, which would require a heat source with a temperature
  • E R SET BLADE needed which is at least 172 K above the boiling point of 65 ° C and thus should have a temperature of more than 237 C C.
  • the combustion air can be heated to 60 C by a C gelade- NEN by the engine coolant thermal storage at an ambient temperature of 0 C C at best.
  • the evaporation of the methanol allows a much larger amount of heat to be supplied to the combustion mixture than by heating the combustion air, namely in a ratio of 172 K to 60 K, ie approximately three times the amount of heat.
  • the invention therefore also enables a substantial return of loss energy.
  • the lowering of the boiling point associated with the vacuum at part load of the engine can be used for more intensive evaporation.
  • a vacuum of 0.5 bar which is about the blank corresponds to running situation of the engine, lowering the boiling point of methanol to 48.4 ⁇ C.
  • a further advantageous embodiment consists in that the heat exchanger is heated by storage heat before the combustion system is started, which represents a particular advantage over electrical heating.
  • the heat supplied to the fuel can be obtained by direct heat exchange with its source, be it waste heat from the combustion system or generated heat.
  • the fuel which is at least partially evaporated, is released from the heat exchanger via an open connection into the oxidants, while according to a second variant, the liquid fuel is at least partially evaporated in a closed steam chamber of the heat exchanger and via a valve is dispensed in a controlled manner in the oxidants, which results in better mixing with the oxidants, although with increased expenditure.
  • the second variant is preferably used in such a way that a valve connecting the closed steam space to the combustion air supply line regulates the flow of fuel from the heat exchanger to the engine cylinders depending on the current requirement.
  • the opening duration of the valve is determined in accordance with the instantaneous demand of the engine cylinder as a function of the pressure / temperature condition in the steam room, and that in the steam room to compensate for the volume differences arising from the changing engine demand, successive additions - and outflows in or out of the steam room a fuel quantity is constantly present as a buffer and maintains a pressure level that is as uniform as possible in the steam room.
  • each engine cylinder is supplied with fuel via a valve opening into the branch of the air supply line assigned to this cylinder, the opening period of which is assigned to the suction stroke of the cylinder, each engine cylinder preferably being made up of a separate, heat exchanger assigned to it is supplied, which results in an exact metering of the fuel into the individual cylinders and a phase-appropriate allocation of the fuel flow.
  • Yet another advantageous embodiment consists in that the phase position of the opening period of each valve is assigned to the suction stroke of the cylinder in such a way that a charge stratification results in the cylinder with the concentration of a highly enriched mixture in the ignition area.
  • the invention also relates to a combustion system with external mixture formation from a liquid fuel and a gaseous oxidant for carrying out the method according to the invention, with a feed line for the oxidant leading to at least one combustion chamber and a heatable heat store which is designed such that the feed line at least one heat exchanger which is provided with a fuel injection and can be supplied with storage heat is assigned such that the fuel can be vaporized at least partially by heat absorption in a steam room in the heat exchanger and can be expelled into the supply line by the steam pressure.
  • REPLACEMENT LEAF An advantageous embodiment is that the heat accumulator can be charged by waste heat from the system.
  • Another expedient embodiment is that the steam space after the supply line is open for the oxidant.
  • An advantageous further embodiment consists in that the steam room is connected via a controllable valve to the supply line for the oxidant, which in addition to fuel injection at the inlet of the heat exchanger is used for more precise volume control, yet another expedient embodiment is that a direct Fuel injection opening into the supply line can be operated alternatively to or together with the fuel injection on the heat exchanger, so that a smooth transition can take place in the transition phase between the cold start or the operation with a low partial load and the full load operation.
  • the steam chamber is connected to a fuel distributor which, with the branches assigned to the individual cylinders, opens near the branches of the air supply line, which are assigned to the individual cylinders, so that the fuel leads to the Avoidance of heat loss through shorter lines with a small cross-section and possibly heat-insulating walls can reach the cylinders.
  • REPLACEMENT LEAF a valve regulating the mass flow is connected to the air supply line.
  • a very expedient embodiment for high power yield is that a heat exchanger is assigned to each engine cylinder, which opens near the cylinder into the branch of the air supply line assigned to the cylinders.
  • Another suitable embodiment consists in that a central heat exchanger after the fuel distributor is open and a valve is arranged in each branch of the fuel distributor.
  • a very advantageous embodiment consists in that the heat exchanger is arranged in such a way that its steam chamber opens out downwards, the outlet being preferably arranged at the lowest point of the steam chamber, so that no accumulations of undevaporated fuel can form in the steam chamber.
  • a further preferred embodiment consists in that the fuel injection on the heat exchanger is arranged on the side facing away from the mouth of the steam chamber and is directed against this mouth, and that heat exchanger surfaces oriented in this direction in the steam chamber are connected to the heat transfer line.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a simple arrangement for carrying out the method according to the invention in connection with a 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 gasoline engine, in which the storage heat can be used exclusively for the evaporation of the fuel,
  • FIGS. 1 and 2 show a schematic detailed illustration of the heat exchanger arrangement in FIGS. 1 and 2,
  • Fig. 4- a first variant of this with a central heat exchanger
  • Fig. 5 shows a second variant with each
  • FIG. 6 shows a variant corresponding to FIG. 3 with a controllable valve
  • FIG. 7 shows a variant corresponding to FIG. 4 with a controllable valve
  • FIG. 8 shows a variant similar to FIG. 4 with clock valves assigned to each cylinder
  • FIG. 9 shows a variant corresponding to FIG. 5 with clock valves
  • Fig. 10 shows a detail for the arrangement and design of the heat exchanger.
  • 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 into a cooler circuit 17 and one Heating circuit 28 is divided.
  • the cooler circuit 17 and the heating circuit 28 merge at 19 to form a return line 21 which leads back to 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 more detail here.
  • the heating system 13 contains the heater or the 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 supply 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 specific heat capacity can be used, moreover, the air distributor 16 can be thermally insulated. According to a preferred embodiment, it is e.g. designed as a double-walled sheet metal structure, the intermediate space possibly being filled with insulating material and / or being evacuated.
  • the warm medium exits at 30 from the motor 10 in the heating circuit 28 and is first passed through a heat exchanger 31, from where it flows through the heating heat exchanger 26 and then reaches a heat accumulator 22 via a pump 32.
  • 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 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 area through which the water flows is separated by heat exchanger surfaces from a steam room 18 which opens out in the direction of the air supply line and is provided with a fuel injection valve 33.
  • Fuel injection valves 35a-35d are also arranged in the region of the confluence of the individual branches of the air distributor 16 in the associated engine cylinders, the fuel injection valve 33 arranged on the heat exchanger 31 on the one hand and the fuel injection valves 35a-35d on the other hand optionally with one to improve clarity Fuel line, not shown, can be supplied with fuel.
  • the shut-off valve 40 is closed, so that the pump 32, when switched on, coolant in a shortened circuit from the heat accumulator 22 via the bypass 36 through the heat
  • REPLACEMENT LEAF Exchanger 31 supplies the heating heat exchanger 26, from where it is again passed through the heat accumulator 22 in order to introduce further heat to the heat exchanger 31 and the vehicle heater 26.
  • the pump 32 is started at cold start with a sufficient lead time before the starter of the engine, e.g. when the vehicle door is opened, that the heat exchanger surfaces in the heat exchanger 31 are heated at the start.
  • the fuel line is connected to the injection valve 33.
  • the engine 10 draws in combustion air via the air filter 12; at the same time, fuel is sprayed onto the heat exchanger surfaces via the fuel injection valve 33, which fuel is at least partially evaporated by the preheated heat exchanger surfaces.
  • the fuel is expelled into the air supply line 14 by the vapor pressure and finely distributed in the air coming from the air filter 12.
  • the fuel-air mixture thus formed absorbs a large amount of heat in the form of the heat of vaporization 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.
  • the heat output at the heat exchanger 31 is preferably determined by measuring the mass flow of water flowing through the heat exchanger and its temperature drop, and is supplied to the general engine control as a parameter, e.g. to regulate the ignition or injection times.
  • FIG. 2 shows a variant of the arrangement in FIG. 1, but the heat store is used exclusively for the evaporation of the fuel.
  • Heating circuit 28 branches off a line 78 in front of the heating system 13, which is led via a heat exchanger 31 and a heat accumulator 22 to a three-way valve 80 and flows into the heating circuit again.
  • the heat exchanger 31 is connected to the air supply line 14 in the manner already described.
  • the heat exchanger 31 leads between a branch 86 located between the heat accumulator 22 and the three-way valve 80 and a connection point 88 located upstream from the heat exchanger 31
  • a pump 94 is included in the line 78 between the connection point 88 and the heat exchanger 31.
  • the heat exchanger 31 is provided with the fuel injection valve 33 already described, which can alternatively be connected to the fuel line alternately with the fuel injection valves 35a-35d provided on the engine 10 in the area of the air intake ducts.
  • the heat accumulator 22 Since the heat accumulator 22 only has to evaporate the fuel, 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 cramped conditions 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 To arrange the pump 94 and the 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 significantly impaired by this arrangement because the capacity of one
  • REPLACEMENT LEAF Latent heat storage for sensible heat is very low compared to its capacity for latent heat. If a storage medium with a conversion temperature above the usual cooling water temperature is used, hardly any heat is withdrawn from the coolant in the latent heat store as long as the coolant temperature is below the conversion temperature. If the coolant temperature reaches or exceeds the conversion temperature, the latent heat store is charged, but the coolant temperature behind the heat store is still sufficiently warm for the vehicle heating.
  • 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.
  • the fuel injection valve 33 is connected to the fuel line, with the coolant in a separate circuit from the heat accumulator 22 via the bypass 90, the pump, at the same time - in particular during a cold start with a lead time 94 and the heat exchanger 31 is conveyed so that the stored heat is given off to the fuel injected into the heat exchanger 31.
  • FIG. 3 shows a schematic overview of a somewhat simplified arrangement compared to the mixture-forming arrangement according to FIGS. 1 and 2, in which the fuel injection valves 35a-35d are replaced by a central fuel injection valve 35 upstream of the air distributor 16.
  • FIG. 4 shows an arrangement with a central heat exchanger 31, the steam chamber 18 of which opens into a fuel distributor 207, which is only connected to the air distributor 16 directly at the mixture inlet of the engine cylinders.
  • the arrangement according to FIG. 5 differs from the arrangements according to FIGS. 1 to 4 in that the central heat exchanger 31 is replaced by heat exchangers 31a-31d assigned to the individual engine cylinders, each of which is provided with a fuel injection valve 33. Accordingly, a separate fuel injection valve 35a-35d is also assigned to each cylinder or the branches 16a-16d of the air distributor 16 which open into the individual cylinders.
  • the arrangement according to FIG. 6 essentially corresponds to the arrangement according to FIG. 3, but with the difference that the outlet of the steam chamber 18 of the heat accumulator 31 is provided with a controllable valve 205, which serves for quantity regulation, while in the examples described above, the quantity control takes place via the injection valve 33.
  • the central valve 205 can also be arranged in the outlet of the steam space 18 to a fuel distributor 207, as shown in FIG. 7.
  • a central valve 205 can, however, also - similar to the arrangement in FIG. 5
  • Each cylinder can be assigned an individual, controllable valve 205a - 205d, either
  • valves 205a-205d can vaporize the at least partially
  • This embodiment is particularly suitable for selecting the phase position of the clock valves 205a-205d relative to the intake stroke of the pistons in the respectively assigned cylinders in such a way that a charge stratification results in the cylinder, as is used in the so-called lean concept in the gasoline engine of a fuel surplus • to maintain a fuel deficit in order to reduce fuel consumption and emissions by concentrating a highly enriched mixture near the spark plug over a layer consisting mainly of air and filling the remaining cylinders.
  • the 10 shows a heat exchanger 31 with its essential elements.
  • the heat exchanger 31 encloses a steam chamber 18 with a housing 52, at the upper end of which an injection valve 33 for the quantity control is arranged for the fuel to be evaporated.
  • An outflow opening 54 is located at the lowest point of the steam space 18, so that an accumulation of liquid fuel in the steam space 18 is excluded.
  • a line 56 for example in FIG. 1, which is included in the coolant circuit 28 and leads via the heat accumulator 22 for a heat transfer medium, e.g. the engine coolant passes through the steam chamber 18 with a feed line 56a and a return flow line 56b, this line 56 being provided with ribs 58 in the interior of the steam chamber 18 in order to
  • REPLACEMENT LEAF To create heated surface in the form of heat exchanger surfaces 60 which run approximately in the direction of flow of the fuel in the vertical direction.
  • the injection valve 33 is arranged such that it injects the fuel approximately tangentially from above onto the heat exchanger surfaces 60.
  • the fuel runs downward under the influence of gravity on the heat exchanger surfaces 60 and is evaporated by the absorption of heat.
  • the fuel flows downward out of the outflow opening 54 under the effect of the vapor pressure which is formed, an approximately unevaporated remainder of the fuel being entrained.

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Abstract

Verfahren zur Aufbereitung eines brennbaren Gemisches aus einem flüssigen Brennstoff und einem gasförmigen Oxydanten für mindestens eine Brennkammer eines Verbrennungssystems mit externer Gemischbildung, wird zumindest in der Startphase der Brennstoff in einen Wärmetauscherbereich (31) eingebracht, durch direkten Wärmetausch mittels gespeicherter Wärme zumindest teilweise verdampft und entsprechend dem Ladungsbedarf der Brennkammer bzw. Brennkammern zeitgerecht aus dem Wärmetauscherbereich (31) in die der Zufuhr des Oxydanten zur Brennkammer bzw. zu den Brennkammern dienende Leitung (14) abgegeben.

Description

Verfahren zur Aufbereitung eines brennbaren Gemisches aus einem flüssigen Brennstoff und einem gasförmigen Oxydanten, insbesondere Luft
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines brennbaren Gemisches aus einem flüssigen Brenn- stoff und einem gasförmigen Oxydanten, insbesondere
Luft, für Brennstoffverbraucher mit externer Gemisch¬ bildung, wobei zumindest in der Startphase einem der Gemischbildner Wärme aus einem Wärmespeicher zuge¬ führt wird.
Die Erfindung wird ohne beschränkende Absicht am Beispiel von KFZ-Motoren erläutert; eine sinngemäße Anwendung bei anderen Verbrauchern von flüssigem Brennstoff mit äußerer Gemischbildung, wie z.B. bei
ERSATZBLATT Gasturbinen, Kraftstoffbrennern für Haushalt, In¬ dustrie oder Kraftfahrzeuge, ist ebenfalls möglich.
Mit flüssigem Brennstoff und externer Gemischbildung betriebene PKW-Motoren haben ein breites Einsatzge¬ biet. Sie müssen extremen Anforderungen genügen. Einerseits müssen sie bei niedrigen Umgebungstempera¬ turen startfähig sein, andererseits wird beispiels¬ weise bei Autobahnfahrt bei hohen Drehzahlen hohe Leistung gefordert, üblicherweise, d.h. bei mehr als 90% der zeitlichen Nutzung, werden PKW-Motoren jedoch bei niedrigen Drehzahlen und niedrigen Lasten gefah¬ ren. Man kann somit drei wesentliche Betriebszustände hervorheben, die extreme unterschiede in der Brenn- gastemperatur kurz vor und während des Expansionshubs aufweisen, nämlich den Kaltstart, die niedrige Teil¬ last und die Vollast. Die Brenngastemperatur, nämlich die Höhe und der zeitliche und örtliche Verlauf der Temperaturen der im Brennraum miteinander reagieren- den Brennluft- und Brennstoffmoleküle und ihrer Reak¬ tionsprodukte, kurz Brennmasse oder Brenngase ge¬ nannt, wird im wesentlichen von der augenblicklichen Betriebstemperatur des Motors, insbesondere von der Temperatur der Wände des Brennraums, und von der Temperaturerhöhung der Brennluft durch die motorische Verdichtung bestimmt, außerdem von der Brennluft¬ temperatur und dem Aggregatzustand des Brennstoffs bei Eintritt in den Brennraum, sowie von dem Massen¬ verhältnis von Brennluft zu Brennstoff.
Beim Kaltstart und Warmlauf von Kraftfahrzeugmotoren entstehen hohe Verbrauchs- und Emissionsspitzen in den ersten Minuten des Betriebs, bis sich eine aus¬ reichende Betriebstemperatur eingestellt hat. Haupt- Ursache ist die erhöhte Zugabe von Brennstoff durch die sogenannte Kaltstart- bzw. Warmlaufanreicherung, die erforderlich ist, um einen schnellen Start und die Aufheizung des Motors und seiner Verbrennungsor- gane zu bewerkstelligen, sowie die stark erhöhten Reibungsverluste des Motors zu überwinden. Dieser Brennstoffüberschuß verbrennt nicht oder nur ungenü¬ gend und verursacht dadurch erhöhte schädliche Ab- gasemissionen.
In dieser Aufheizphase sind auch Abgaskatalysatoren, beispielsweise Drei-Wege-Katalysatoren für Ottomoto¬ ren, ohne Wirkung. Die Wirkung oder Konversionsrate der Katalysatoren hängt von der Betriebstemperatur ab. Für eine ausreichende Katalysatorwirkung ist eine Temperatur von mindestens etwa 360 CC erforderlich. Dies bedeutet, daß die Abgase eine entsprechend hohe Temperatur erreichen müssen, bevor der Katalysator "anspringt", was heute etwa nach 80 bis 100 sec der Fall ist. Die beim Kaltstart auftretenden hohen Emis- sionsspitzen treffen demnach auf einen Abgaskatalysa¬ tor, der seine Wirkung noch nicht entfalten kann. Es besteht somit der Wunsch, einen in kaltem Zustand gestarteten Motor so rasch wie möglich auf die opti¬ male Betriebstemperatur zu bringen, ebenso der Wunsch, den BrennsstoffÜberschuß und die hohen Abgas¬ emissionen abzubauen, sowie die Verbrennung zu ver¬ bessern.
Zu den Möglichkeiten, die bisher untersucht worden sind, um dieses Ziel zu erreichen, gehört der Einsatz von Wärmespeichern zur Vorwärruung 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 Auf eizung von 40 bis 50 K möglich ist, wodurch Absenkungen der HC- und CO-Emissionen im ersten Teil des CV-Tests von ca. 50 % möglich werden. Der häufig diskutierte Einsatz von Wärmespeichern, um das Abgas vor Eintritt in den Katalysator aufzuwärmen oder um den Katalysator selbst aufzuwärmen, ist mit großen Schwierigkeiten behaftet. Hierzu gehört in erster Linie das Problem, den Wärmespeicher so aus¬ zulegen und gegen Wärmeverluste zu schützen, daß Aufheiztemperaturen im Bereich der Anspringtempe¬ ratur des Katalysators von etwa 360° C realisiert werden können. Beim Aufheizen des Katalysators durch- Wärmespeicher kommt erschwerend hinzu, daß Katalysa¬ tor und Wärmespeicher vor einer überhitzung durch die Abgase im Vollastbetrieb geschützt werden müssen.
Zum allgemeinen Stand der Technik gehört auch, daß zunehmend zur Reduzierung von Brennstoffverbrauch und Abgeasemissionen die Qualität der Gemischaufbereitung durch die Verbesserung von Vergasern und insbesondere Brennstoffeinspritzanlagen intensiviert worden sind. Es verbleiben nach wie vor Wandablagerungen des Brennstoffs im Saugtrakt des Motors zwischen Ein- spritzanlage und Einlaßventil, die durch Brennstoff- Überschuß beim Kaltstart kompensiert werden und den Hauptteil der erhöhten CO- und HC-Emissionen beim Kaltstart bedingen, sowie die Zufuhr von Sekundärluft im Abgas erforderlich machen um in nachgeschalteten Abgaskatalysatoren eine vollkommene Verbrennung die- ser Schadstoffe zu ermöglichen.
Weitere Entwicklungen konventioneller Gemischaufbe¬ reitungsanlagen befassen sich mit der Veränderung der Tropfenbildung beim Abschalten der getakteten Ein- spritzdüsen und mit der Reduzierung der Tropfengröße
ERSATZBLATT und deren gleichmäßiger Verteilung in der Brennluft . Die Reduzierung der Brennstofftropfen erfordert höhere Drücke, nicht zuletzt deshalb, weil die Ver¬ teilung kleinerer Tröpfchen in der Luft höhere Ge- schwindigkeiten voraussetzt. Eine bekannte, experi¬ mentell erprobte Maßnahme zur molekularen Verteilung des Brennstoffs und seiner gleichmäßigen Verteilung in der Brennluft ist die elektrische Verdampfung des Brennstoffs und seine anschließende Vermischung mit. der Brennluft. Dabei wird die Feinverteilung der
Brennstoff-Gasmoleküle durch Diffusion in die Luft begünstigt. Nachteil dieser Maßnahme ist die Bereit¬ stellung der erforderlichen elektrischen Leistung und Energiemenge beim Kaltstart
Zusammenfassend kann man feststellen, daß bisher für eine weitgehende Eliminierung der Verbrauchs- und Emissionsspitzen beim Kaltstart weder die erforderli¬ che Qualität der Gemischaufbereitung noch die erfor- derlichen Brennraumtemperaturen so rechtzeitig be¬ reitgestellt werden können, daß die im CVS-Test be¬ reits 20 sec nach dem Start auftretende Emissions¬ spitze unterdrückt werden kann.
Auch die Bßheizung der Brennluft mittels Wärmespei¬ cher gemäß DE-OS 38 24 099 mit dem Kühlmittel des Motors bringt wegen der geringen verfügbaren Tempera¬ turspanne nur eine teilweise Eliminierung der Ver¬ brauchs- und Emissionsspitzen.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand eine Beheizung der Brennluft auch außerhalb der Kaltstart- bzw. Warm¬ laufphase von Vorteil sein kann. Die Beheizung der Brennluft kann dazu dienen, den Verlauf der Brenngas-
ERSATZBLATT temperatur des Motors abhängig vom Betriebszustand im Bereich des optimalen Wertes zu halten. Dadurch kön¬ nen die Verbrauchs- und Emissionswerte im gesamten Betriebsbereich verbessert werden. Zudem besteht die Möglichkeit, das Verdichtungsverhältnis auf ein für den Betrieb optimales Minimum herabzusetzen, weil die bisher für das Erreichen eines aus Emissions- und Verbrauchsgründen bei Teillast eines Ottomotors er¬ forderliche hohe Verdichtung durch die Beheizung der Brennluft kompensiert werden kann.
Es erweist sich demnach als ein Schritt in die rich¬ tige Richtung, wenn der Brennluft als einem der Ge¬ mischbildner zur Anhebung der Brenngastemperatur gespeicherte Wärme zugeführt werden kann, wobei die Speicherung von Verlustwärme des Brennstoffverbrau¬ chers und bei Verbrennungsmotoren insbesondere die Ladung eines Latentwärmespeichers durch das Motor¬ kühlmittel oder andere Verlustenergieträger besonders vorteilhaft ist.
Bei Verbrennungsmotoren öffnet der die Kühlmitteltem¬ peratur regelnde Thermostat bei etwa 85 °C, so daß in einem vom Kühlmittel geladenen Wärmespeicher eine Temperatur von etwa 80"C und bei der Beheizung der Brennluft mit der Speicherwärme bei einer Umgebungs¬ temperatur von 0 °C eine Brennlufttemperatur von etwa 70 °C erreicht werden kann.
Zusammenfassend liegt demnach der Erfindung die Auf¬ gabe zugrunde, bei einem mit flüssigem Brennstoff und externer Gemischbildung betriebenen Brennstoffver¬ braucher die Rohemissionen beim Kaltstart weitgehend zu eliminieren. Außerdem soll die Möglichkeit beste- hen, auch in anderen Betriebszuständen mit Tempera-
ERSATZBLATT turdefizit die Brenngastemperatur möglichst im Be¬ reich des optimalen Wertes zu halten. Insbesondere soll der Brennstoffüberschuß beim Kaltstart ausge¬ schaltet werden. Hierzu sind Wandablagerungen von Brennstoff und nachteilige Auswirkungen von tropfen¬ den Brennstoffeinspritzdüsen zu verhüten, sowie eine möglichst molekulare Zerteilung des Brennstoffs und seine gleichmäßige Verteilung in der Brennluft zu bewirken.
Dem Brenngemisch soll vor seinem Eintritt in die Brennkammer eine möglichst hohe Wärmemenge zugeführt werden. Diese Maßnahmen sollten so zeitig und mit einer solchen Intensität durchgeführt werden, daß sie möglichst schon 20 Sekunden nach dem Kaltstart, also bei der ersten Beschleunigung im CVS-Test, wirksam sind.
Außerdem soll eine Minimierung der Kosten angestrebt und der Einsatz von elektrischer Energie oder von
Brennstoff für die Gemischheizung weitgehend vermie¬ den werden. Dies ist in der Regel durch den Einsatz von Verlustenergie des Verbrennungssystems möglich. Bei besonders effizienten Motoren und niedrigen Umge- bungstemperaturen kann das Angebot an Verlustwärme zu gering sein, weshalb in diesen Fällen der zumindest teilweise Einsatz generierter Wärme zur Lösung der Aufgabe zweckmäßig sein kann.
Schließlich soll sich das Verfahren auch zur Er¬ zeugung einer Ladungsschichtung in den Zylindern von Ottomotoren eignen, um das sog. Magerkonzept reali¬ sieren zu können, bei welchem durch ein Brennstoffde- fizit der Verbrauch und die Emissionen gesenkt wer- den.
ERSATZBLATT Zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht die Er¬ findung bei dem eingangs genannten Verfahren darin, daß der Brennstoff in einen Wärmetauscher einge¬ bracht, in diesem zumindest teilweise verdampft und dann dem Oxydanten zugeführt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die gespeicherte Wärme Verlustwärme des Systems ist, wobei aber im oben erwähnten Fall segr effizienter Motoren zumindest teilweise auch generierte Wärme eingesetzt werden kann.
Die Verdampfung des Brennstoffs führt zu dessen mole¬ kularer Zerteilung, was die Vermischung mit dem Oxy- . danten verbessert. Die Verdampfung des Brennstoffs erfolgt in dem vom Wärmespeicher zur Verfügung ge¬ stellten Temperaturbereich. Durch die hohen Wärme¬ mengen, die zur Verdampfung des Brennstoffs erforder¬ lich sind, wird ein zusätzliches Potential für die Anhebung der Brennraumtemperatur gewonnen.
Die Bedeutung der Verdampfung zeigt sich besonders am Beispiel von Methanol als alternativem Brennstoff. • Methanol verdampft bereits bei 65° C, d.h. bei einer Temperatur, die mit derzeit bekannten, von Motorkühl- mittein gespeisten Latentwärmespeichern von 78"C
Phasenänderungstemperatur zu beherrschen und deshalb kostengünstig zur Verfügung gestellt werden kann. Außerdem erfordert Methanol eine besonders hohe Menge von Verdampfungsenergie, wodurch die Rückfüh- rung nennenswerter Mengen von Verlustwärme möglich wird. Die Verdampfungs ärme beträgt bei Methanol 5,6 % des Heizwertes. Wollte man diese Wärme über eine Erhitzung der Brennluft zuführen, so müßte man diese Brennluft um 172 K aufheizen, wozu man dann allerdings eine Wärmequelle mit einer Temperatur
ERSATZBLATT brauchte, die mindestens 172 K über dem Siedepunkt von 65 °C liegt und somit eine Temperatur von mehr als 237 CC haben müßte. Demgegenüber kann die Brennluft von einem durch das Motorkühlmittel gelade- nen Wärmespeicher bei einer Umgebungstemperatur von 0 CC bestenfalls auf 60 CC aufgeheizt werden. Durch die Verdampfung des Methanols kann somit eine wesent¬ lich größere Wärmemenge dem Brenngemisch zugeführt werden als durch Aufheizung der Brennluft, nämlich im Verhältnis von 172 K zu 60 K, d.h. etwa die dreifache Wärmemenge. Die Erfindung ermöglicht deshalb, wie erwähnt, auch eine wesentliche Rückführung von Ver¬ lustenergie.
Bei Verdampfung im Druckbereich eines Motorsaugrohrs kann die mit dem Unterdruck bei Teillast des Motors verbundene Absenkung des Siedepunkts zur intensiveren Verdampfung genutzt werden. Beispielsweise ist bei einem Unterdruck von 0,5 bar, der etwa der Leer laufSituation des Motors entspricht, der Siedepunkt des Methanols auf 48,4 βC abgesenkt.
Die vollständige Verdampfung von Methanol in den ersten 100 Betriebssekunden im CVS-Test, also in der Zeitspanne, in der der Katalysator noch unwirksam ist, erfordert Spitzenleistungen bis zu 8 KW bei einem 2,3-Liter-Motor. Diese Leistung kann weder auf elektrischem Wege, noch zu diesem Zeitpunkt durch direkte Rückführung von Verlustenergie des Motors, z.B. aus dem Abgas, aufgebracht werden, sondern nur durch den Einsatz von Speicherwärme, wodurch Lei¬ stungen bis zu 100 KW kurzfristig zur Verfügung ge¬ stellt werden können.
ERSATZBLATT Bei der Verwendung von Benzin als Brennstoff wird bei einem durch das Motorkühlmittel geladenen Wärmespei¬ cher ohne Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Absenkung der Siedetemperatur bei Teillast zumindest der niedrigsiedende Anteil von etwa 20 % verdampft; unter Berücksichtigung der Druckabsenkung bei Teil¬ last kann die Verdampfungsrate auf mindestens 50 % steigen. Diese nur teilweise Verdampfung stellt eben¬ falls einen Vorteil dar. Höhere Ansprüche an die Abgasreinheit lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren bereits dann befriedigen, wenn man den Wärmespeicher mittels des Motoröls lädt, wodurch eine Speichertemperatur von etwa 120 °C erreicht werden kann, ohne daß hinsichtlich der Speicherkonstruktion kostspielige Aufwendungen erforderlich werden. Damit kann ohne Berücksichtigung der Druckabsenkung bereits ein Benzinanteil von mindestens 50 % verdampft werden.
Verwendet man einen durch das Abgas beheizbaren Wär¬ mespeicher, können Temperaturen von mehr als 215 °C erreicht werden, womit das Benzin auch bei Verwendung von kleinen Wärmetauschern vollständig verdampft werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht da¬ rin, daß der Wärmetauscher vor dem Start des Verbren¬ nungssystems durch Speicherwärme aufgeheizt wird, was einen besonderen Vorteil gegenüber der elektrischen Beheizung darstellt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die dem Brenstoff zugeführte Wärme durch direk¬ ten Wärmetausch mit ihrer Quelle, sei es Verlustwärme des Verbrennungssystems oder generierte Wärme, gewon-
ERSATZBLATT nen werden, sobald diese eine ausreichende Betriebs¬ temperatur erreicht hat.
Nach einer ersten Variante des Verfahrens wird der Brennstoff, der zumindets teilweise verdampft ist, aus dem Wärmetauscher über eine offene Verbindung in den Oxydanten abgegeben, während nach einer zweiten Variante der flüssige Brennstoff in einem geschlosse¬ nen Dampfraum des Wärmetauschers zumindest teilweise verdampft wird und über ein Ventil gesteuert in den Oxydanten abgegeben wird, wodurch sich bei zwar er¬ höhtem Aufwand eine bessere Vermischung mit dem Oxy¬ danten ergibt.
Bei einem Verbrennungsmotor, dessen Zylinder über eine Luftzufuhrleitung mit Brennstoff versorgt wer¬ den, wird die zweite Variante vorzugsweise derart angewandt, daß ein den geschlossenen Dampfräum mit der Brennluftzufuhrleitung verbindendes Ventil den Mengenfluß des Brennstoffs vom Wärmetauscher zu den Motorzylindern in Abhängigkeit vom augenblicklichen Bedarf regelt.
Dabei ist es eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung, daß die Öffnungsdauer des Ventils entsprechend dem augenblicklichen Bedarf der Motorz linder in Abhän¬ gigkeit vom Druck-/Temperaturzustand im Dampfraum festgelegt ist, und daß im Dampfräum zum Ausgleich der durch den sich ändernden Motorbedarf auftretenden Mengenunterschiede aufeinanderfolgender Zu- und Ab¬ flüsse in den bzw. aus dem Dampfräum ständig eine Brennstoffmenge als Puffer vorhanden ist und im Dampfraum ein möglichst gleichmäßiges Druckniveau aufrechterhält.
ERSATZBLATT Noch eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß jeder Motorzylinder über jeweils ein in den diesem Zylinder zugeordneten Zweig der Luftzu¬ fuhrleitung ausmündendes Ventil mit Brennstoff ver- sorgt wird, dessen Öffnungsperiode dem Saughub des Zylinders zugeordnet ist, wobei vorzugsweise jeder Motorzylinder aus einem separaten, ihm zugeordneten Wärmetauscher versorgt wird, wodurch sich eine exakte Zumessung des Brennstoffs in die einzelnen Zylinder und eine phasengerechte Zuordnung des Brennstoff- Stroms ergibt.
Noch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform be¬ steht darin, daß die Phasenlage der Öffnungsperiode eines jeden Ventils dem Saughub des Zylinders so zugeordnet ist, daß sich im Zylinder eine Ladungs¬ schichtung mit Konzentration eines hochangereicherten Gemischs im Zündbereich ergibt.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verbrennungssy¬ stem mit externer Gemischbildung aus einem flüssigen Brennstoff und einem gasförmigen Oxydanten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer zu mindestens einer Brennkammer führenden Zufuhrleitung für den Oxydanten und einem beheizbaren Wärmespeicher, das derart ausgebildet ist, daß der Zufuhrleitung mindestens ein mit einer Brennstoffein- spritzung versehener und mit Speicherwärme versorgba¬ rer Wärmetauscher derart zugeordnet ist, daß der Brennstoff durch Wärmeaufnahme in einem Dampfräum im Wärmetauscher zumindest teilweise verdampfbar und durch den Dampfdruck in die Zufuhrleitung austreibbar ist.
ERSATZBLATT Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, daß der Wärmespeicher durch Abfallwärme des Systems aufladbar ist.
Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform ist es, daß der Dampfraum nach der Zufuhrleitung für den Oxydan¬ ten geöffnet ist.
Eine vorteilhafte weitere Ausführungsform besteht darin, daß der Dampfräum über ein steuerbares Ventil mit der Zufuhrleitung für den Oxydanten verbunden ist, das zusätzlich zur Brennstoffeinspritzung am Eingang des Wärmetauschers der präziseren Mengenre¬ gelung dient, wobei noch eine andere zweckmäßige Ausgestaltung darin besteht, daß eine direkt in die Zufuhrleitung mündende Brennstoffeinspritzung wahl¬ weise alternativ zu oder gemeinsam mit der Brenn¬ stoffeinspritzung am Wärmetauscher betreibbar ist, so daß in der Übergangsphase zwischen dem Kaltstart bzw. dem Betrieb mit niedriger Teillast und dem Vollastbe¬ trieb ein fließender Übergang stattfinden kann. Bei Mehrzylindermotoren ist es eine weitere vorteil¬ hafte Ausgestaltung, daß der Dampfräum mit einem BrennstoffVerteiler verbunden ist, der mit den ein- zelnen Zylindern zugeordneten Zweigen nahe den Zylin¬ dern in die den einzelnen Zylindern zugeordnete Zweige der Luftzufuhrleitung einmündet, so daß der Brennstoff zur Vermeidung von Wärmeverlusten über kürzere Leitungen mit geringem Querschnitt und gege- benenfalls wärmeisolierenden Wänden zu den Zylindern gelangen kann.
Noch eine andere vorteilhafte Ausführungs orm ist es, daß der Dampfraum des Wärmetauschers über mindestens
ERSATZBLATT ein den Mengenstrom regelndes Ventil mit der Luftzu¬ fuhrleitung verbunden ist.
Eine sehr zweckmäßige Ausgestaltung für hohe Lei- stungsausbeute besteht darin, daß jedem Motorzylinder ein Wärmetauscher zugeordnet ist, der nahe dem Zylin¬ der in den dem Zylindern zugeordneten Zweig der Luftzufuhrleitung einmündet.
Eine andere geeignete Ausführungsform besteht darin, daß ein zentraler Wärmetauscher nach dem Brennstoff¬ verteiler offen ist und in jedem Zweig des Brenn¬ stoffVerteilers ein Ventil angeordnet ist.
Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der Wärmetauscher derart angeordnet ist, daß sein Dampfräum nach unten ausmündet, wobei die Ausmündung vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Dampfraums angeordnet ist, so daß sich im Dampfräum keine Ansammlungen von unverdampftem Brennstoff bilden könne .
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht da¬ rin, daß die Brennstoffeinspritzung am Wärmetauscher auf der von der Ausmündung des Dampfraums abgewandten Seite angeordnet und gegen diese Ausmündung gerichtet ist und daß im Dampfraum in dieser Richtung ausge¬ richtete Wärmetauscherflächen mit der Wärmeträger¬ leitung verbunden sind.
Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Er¬ findung wird diese näher erläutert.
ERSATZBLATT Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einfa¬ chen Anordnung zur Durchführung des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einem zylinder-Ottomotor,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anord¬ nung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einem Vier¬ zylinder-Ottomotor, bei der die Speicherwär- me ausschließlich zur Verdampfung des Brenn¬ stoffs eingesetzt werden kann,
Fig. 3 eine schematische Detaildarstellung der Wär- metausscheranordnung in den Fig. 1 und 2,
Fig. 4- eine erste Variante hierzu mit einem zentralen Wärmetauscher und einem
BrennstoffVerteiler,
Fig. 5 eine zweite Variante mit jedem
Zylinder zugeordneten Wärmetauschern,
Fig. 6 eine der Fig. 3 entsprechende Variante mit einem steuerbaren Ventil,
Fig. 7 eine der Fig. 4 entsprechende Variante mit einem steuerbaren Ventil
Fig. 8 eine der Fig. 4 ähnliche Variante mit jedem Zylinder zugeordneten Taktventilen, Fig. 9 eine der Fig. 5 entsprechende Variante mit Taktventilen und
Fig. 10 ein Detail zur Anordnung und Gestaltung des Wärmetauschers.
In der nachfolgenden Beschr- ibung werden in den ver¬ schiedenen Figuren gezeigte, gleiche oder einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen ge¬ kennzeichnet.
ERSATZBLATT In allen Figuren ist schematisch ein Vierzylindermo¬ tor 10 in Verbindung mit einem KühlSystem 11 und einem Heizungssystem 13 dargestellt, wobei das Kühl¬ mittel in einem insgesamt mit 15 bezeichneten Kühl- mittelkreislauf zirkuliert, der zur Versorgung des Kühlsystems 11 in einen Kühlerkreislauf 17 und einen Heizungskreislauf 28 unterteilt ist. Der Kühlerkreis¬ lauf 17 und der Heizungskreislauf 28 vereinigen sich bei 19 zu einer in den Motor 10 zurückführenden Rück- laufleitung 21, die eine Kühlmittelpumpe 23 enthält und bei 42 in den Motor 10 einmündet.
Das Kühlsystem 11 enthält einen Motorthermostat 25, den Kühler 27 mit einem Kühlgebläse 29 und ein Aus- gleichsgefäß 37. Die gezeigte Anordnung ist allgemein bekannt und wird deshalb hier nicht näher erläutert. Das Heizungssystem 13 enthält die Heizung bzw. den Heizungswärmetauscher 26, ein Heizungsgebläse 39 und ein Regelventil 41.
Der Motor 10 wird von einem Luftfilter 12 aus mit Brennluft versorgt. Vom Luftfilter 12 führt zu diesem Zweck eine Luftzufuhrleitung 14 zu einem Luftvertei¬ ler 16 mit zu den einzelnen Moztorzylindern führenden Zweigen 16a-16d. Dieser Luftverteiler 16 ist vorzugs¬ weise mit reduzierter Wärmekapazität ausgeführt. Dabei kann Material mit relativ geringer spezifischer 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.
ERSATZBLATT In Fig. 1 tritt das warme mittel bei 30 aus dem Motor 10 in den Heizungskreislauf 28 aus und wird zunächst über einen Wärmetauscher 31 geführt, von wo aus es den Heizungswärmetauscher 26 durchströmt und dann über eine Pumpe 32 in einen Wärmespeicher 22 gelangt. An den Wärmespeicher 22 schließt sich im Heizungskreislauf 28 eine Abzweigung 34 in einen den Motor umgehenden und stromauf vom Wärmetauscher 31 wieder in den Heizungskreislauf 28 einmündenden By- pass 36 an, der mit einem Rückschlagventil 38 verse¬ hen ist. Im Kühlmittelkreislauf 28 folgt stromab von der Abzweigung 34 ein Absperrventil 40, das geeignet ist, den Rückfluß des Kühlmittels bei 42 in den Motor 10 zu unterbinden und dadurch das Kühlmittel über den Bypass 36 zu leiten.
Im Wärmetauscher 31 ist der vom Wasser durchflossene Bereich durch Wärmetauscherflächen von einem in Richtung auf die Luftzufuhrleitung ausmündenden Dampfräum 18 getrennt, der mit einem Brennstoff¬ einspritzventil 33 versehen ist.
Auch im Bereich der Einmündung der einzelnen Zweige des Luftverteilers 16 in die zugeordneten Motorzylin¬ der sind jeweils Brennstoffeinspritzventile 35a - 35d angeordnet, wobei das am Wärmetauscher 31 angeordnete Brennstoffeinspritzventil 33 einerseits und die Brennstoffeinspritzventile 35a - 35d andererseits wahlweise mit einer zur Verbesserung der Übersicht¬ lichkeit nicht näher dargestellten Brennstoffleitung mit Brennstoff versorgbar sind.
Vor dem Kaltstart des Motors ist das Absperrventil 40 geschlossen, so daß die Pumpe 32 beim Einschalten das Kühlmittel in einem verkürzten Kreislauf vom Wärme- Speicher 22 aus über den Bypass 36 durch den Wärme-
ERSATZBLATT tauscher 31 dem Heizungswärmetauscher 26 zuführt, von wo aus es erneut über den Wärmespeicher 22 geführt wird, um weitere Wärme an den Wärmetauscher 31 und die Fahrzeugheizung 26 heranzuführen.
Die Pumpe 32 wird beim Kaltstart mit einem so ausrei¬ chenden zeitlichen Vorlauf vor dem Anlasser des Mo¬ tors in Betrieb gesetzt, z.B. beim öffnen der Fahr¬ zeugtür, daß die Wärmetauscherflächen im Wärmetau- scher 31 beim Start aufgeheizt sind. Außerdem wird die Brennstoffleitung mit dem Einspritzventil 33 verbunden.
Sobald der Anlasser betätigt wird, saugt der Motor 10 über den Luftfilter 12 Brennluft an, zugleich wird über das Brennstoffeinspritzventil 33 abgestimmt auf die Einlaßphäse der Motorzylinder Brennstoff auf die Wärmetauscherflächen aufgespritzt, der von den vorge¬ heizten Wärmetauscherflächen zumindest teiweise ver- dampft wird. Durch den Dampfdruck wird der Brennstoff in die Luftzufuhrleitung 14 ausgetrieben und in der vom Luftfilter 12 kommenden Luft fein verteilt. Das so gebildete Brennstoff-Luft-Gemisch nimmt in Form der Verdampfungswärme eine hohe Wärmemenge auf, bevor es in den Motorzylinder einströmt. Außerdem wird durch die Verdampfung eine sehr gleichmäßige Feinver¬ teilung der Brennstoff-Gasmoleküle in der Brennluft erreicht und die Bildung eines Brennstoffnieder- schlags beim Kaltstart verhindert.
Die sehr effektive Gemischaufbereitung und die vom Gemisch mitgeführte hohe Wärmemenge hat einen sehr raschen Anstieg der Motortemperatur zur Folge.
ERSATZBLATT Sobald der Motor eine ausreichende Betriebstemperatur erreicht hat, wird das Absperrventil 40 geöffnet, wo¬ rauf die Pumpe 32 das Kühlmittel aufgrund des Wider¬ standes des Rückschlagventils 38 durch den Motor 10 fördert, von wo aus es über den Wärmetauscher 31 und die Fahrzeugheizung 26 wieder zum Wärmespeicher 22 geführt wird, der auf diese Weise durch das warme Kühlmittel geladen werden kann.
Um die durch die Brennstoffverdampfung aufgenommene Wärmemenge zu ermitteln, wird die Wärmeabgabe am Wärmetauscher 31 vorzugsweise durch Messung des den Wärmetauscher durchfließenden Mengenstroms des Was¬ sers und dessen Temperaturabfalls festgestellt und der allgemeinen Motorregelung als Parameter zuge¬ führt, um z.B. die Zünd- oder Einspritzzeiten zu re¬ geln.
Ist die Übertragung von Speicherwärme auf das Gemisch nicht mehr erforderlich, wird die Brennstoffein¬ spritzung vom Brennstoffeinspritzventil 33 auf die Brennstoffeinspritzventile 35a - 35d umgestellt. Die Fig. 2 zeigt eine Variante zu der Anordnung in Fig. 1, wobei der Wärmespeicher jedoch ausschließlich zur Verdampfung des Brennstoffs eingesetzt wird. Vom
Heizungskreislauf 28 zweigt vor dem Heizungssystem 13 eine Leitung 78 ab, die über einen Wärmetauscher 31 und einen Wärmespeicher 22 zu einem Dreiwegeventil 80 geführt ist und bei diesem wieder in den Heizungs- kreislauf einmündet. Der Wärmetauscher 31 ist in der bereits beschriebenen Weise an die Luftzufuhrleitung 14 angeschlossen. Zwischen einer zwischen dem Wärme¬ speicher 22 und dem Dreiwegeventil 80 gelegenen Ab¬ zweigung 86 und einer stromauf vom Wärmetauscher 31 gelegenen Anschlußstelle 88 führt am Wärmetauscher 31
ERSATZBLATT ein Bypass 90 vorbei, der ein Rückschlagventil 92 enthält, durch das nur die Strömungsrichtung von der Abzweigung 86 zur Anschlußstelle 88 zugelassen wird. Zwischen der Anschlußstelle 88 und dem Wärmetauscher 31 ist in die Leitung 78 eine Pumpe 94 einbezogen. Der Wärmetauscher 31 ist mit dem bereits beschriebe¬ nen Brennstoffeinspritzventil 33 versehen, das wahl¬ weise abwechselnd mit den im Bereich der Luftansaug¬ kanäle am Motor 10 vorgesehenen Brennstoffeinspritz- ventilen 35a - 35d mit der Brennstoffleitung ver¬ bunden werden kann.
Da der Wärmespeicher 22 nur den Brennstoff verdamp¬ fen, nicht aber zugleich die Fahrzeugheizung versor- gen muß, kann er mit geringer Kapazität und entspre¬ chend geringem Volumen ausgeführt werden, so daß er auch unter beengten Verhältnissen und in Motornähe eingebaut werden kann.
Zum Laden des Wärmespeichers 22 wird das Dreiwegeven¬ til 80 derart geschaltet, daß das Motorkühlmittel über den Wärmetauscher 31 und den Wärmespeicher 22 zum Heizungssystem 13 strömt, wobei es insbesondere bei der Verwendung eines Latentwärmespeichers für die Beladung des Wärmespeichers günstiger sein kann, den Wärmespeicher zwischen Pumpe 94 und Wärmetauscher 31 anzuordnen, weil am Wärmespeicher der gesamte Wärme¬ inhalt des Kühlmittels zur Verfügung steht, ohne daß bereits Wärme für die Fahrzeugheizung entnommen wur- de. Da der Latentwärmespeicher nur aufgeheizt wird, wenn das den Latentwärmespeicher durchströmende Kühl¬ mittel die Umwandlungstemperatur des verwendeten Speichermediums erreicht oder überschritten hat, wird durch diese Anordnung die Fahrzeugheizung nicht nen- nenswert beeinträchtigt, weil die Kapazität eines
ERSATZBLATT Latentwärmespeichers für fühlbare Wärme sehr gering ist im Vergleich zu seiner Kapazität für Latentwärme. Verwendet man ein Speichermedium mit einer über der üblichen Kühlwassertemperatur liegenden Umwandlungs- temperatur, wird dem Kühlmittel im Latentwärmespei¬ cher kaum Wärme entzogen, solange die Kühlmitteltem¬ peratur unter der Umwandlungstemperatur liegt. Er¬ reicht oder übersteigt die Kühlmitteltemperatur die Umwandlungstemperatur, wird der Latentwärmespeicher aufgeladen, wobei jedoch die Kühlmitteltemperatur hinter dem Wärmespeicher noch immer ausreichend warm für die Fahrzeugheizung ist.
Wenn der Speicher geladen ist, wird das Dreiwegeven- til 80 umgestellt, so daß das Kühlmittel vom Motor 10 aus direkt zum Heizungssystem 13 und von diesem zurück zum Motor 10 strömt. Sofern der Brennstoff verdampft werden soll, wird das Brennstoffeinspritz- ventil 33 an die Brennstoffleitung angeschlossen, wobei zugleich - insbesondere beim Kaltstart mit zeitlichem Vorlauf - durch die Pumpe 94 das Kühlmit¬ tel in einem separaten Kreislauf vom Wärmespeicher 22 über den Bypass 90, die Pumpe 94 und den Wärmetau¬ scher 31 gefördert wird, so daß die gespeicherte Wärme an den in den Wärmetauscher 31 eingespritzten Brennstoff abgegeben wird.
Die Fig. 3 zeigt in schematischer Übersicht eine gegenüber der gemischbildenden Anordnung nach den Fig. 1 und 2 etwas vereinfachte Anordnung, bei der die Brennstoffeinspritzventile 35a - 35d durch ein zentrales Brennstoffeinspritzventil 35 vor dem Luftverteiler 16 ersetzt sind.
ERSATZBLATT o
Die Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit einem zentralen Wärmetauscher 31, dessen Dampfräum 18 in einen Brenn- stoffverteiler 207 ausmündet, der erst unmittelbar am Gemischeinlaß der Motorzylinder mit dem Luftverteiler 16 in Verbindung steht.
Die Anordnung nach Fig. 5 unterscheidet sich von den Anordnungen nach den Fig. 1 bis 4 dadurch, daß der zentrale Wärmetauscher 31 durch den einzelnen Motor- Zylindern zugeordnete Wärmetauscher 31a - 31d ersetzt ist, deren jeder mit einem Brennstoffeinspritzventil 33 versehen ist. Dementsprechend ist auch jedem Zy¬ linder bzw. den in die einzelnen Zylinder einmünden¬ den Zweigen 16a - 16d des Luftverteilers 16 ein sepa- rates Brennstoffeinspritzventil 35a - 35d zugeordnet.
Die Anordnung nach Fig. 6 entspricht im wesentlichen der Anordnung nach Fig. 3, jedoch mit dem Unter¬ schied, daß der Ausgang des Dampfraums 18 des Wärme- Speichers 31 mit einem steuerbaren Ventil 205 verse¬ hen ist, das zur Mengenregelung dient, während bei den vorstehend beschriebenen Beispielen die Mengenre¬ gelung über das Einspritzventil 33 erfolgt. Entsprechend der Anordnung nach Fig. 4 kann auch das zentrale Ventil 205 im Ausgang des Dampfraums 18 zu einem Brennstoffverteiler 207 angeordnet sein, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Stat eines zentralen Ventils 205 kann aber auch - ähnlich der Anordnung in Fig. 5
- jedem Zylinder eine individuelles, steuerbares Ventil 205a - 205d zugeordnet sein, und zwar entweder
- wie in Fig. 8 gezeigt - in Verbindung mit einem zentralen Wärmetauscher 31, oder - wie in Fig. 9 gezeigt - in Verbindung mit individuellen Wärmetauschern 31a - 31d. Dabei können die Ventile 205a - 205d den zumindest teilweise verdampften
ERSATZBLATT Brennstoff im Takt der Kolbenbewegung des Motors abgeben, wobei die Phasenlage der Ventilöffnung rela¬ tiv zur Kolbenbewegung abhängig vom Betriebszustand des Motors gesteuert werden kann.
Diese Ausführungsform eignet sich besonders dazu, die Phasenlage der Taktventile 205a - 205d relativ zum Ansaughub der Kolben in den jeweils zugeordneten Zylindern so zu wählen, daß sich im Zylinder eine Ladungsschichtung ergibt, wie sie beim sog. Magerkon¬ zept beim Ottomotor dazu dient, statt eines Brenn- • Stoffüberschusses ein Brennstoffdefizit zu erhalten, um den Brennstoffverbrauch und die Emissionen zu senken, indem in der Nähe der Zündkerze ein hochange- reichertes Gemisch über einer den restlichen Zylinder anfüllenden, überwiegend aus Luft bestehenden Schicht konzentriert wird.
Die Fig. 10 zeigt einen Wärmetauscher 31 mit seinen wesentlichen Elementen. Der Wärmetauscher 31 um¬ schließt mit einem Gehäuse 52 einen Dampfräum 18, an dessen oberem Ende ein der Mengenregelung dienendes Einspritzventil 33 für den zu verdampfenden Brenn¬ stoff angeordnet ist. Eine Ausströmöffnung 54 befin- det sich an der tiefsten Stelle des Dampfraums 18, so daß eine Ansammlung von flüssigem Brennstoff im Dampfräum 18 ausgeschlossen ist.
Eine beispielsweise in Fig. 1 in den Kühlmittelkreis- lauf 28 einbezogene und über den Wärmespeicher 22 führende Leitung 56 für einen Wärmeträger, z.B. das Motorkühlmittel, durchquert mit einer Zuleitung 56a und einer Rückflußleitung 56b den Dampfräum 18, wobei diese Leitung 56 im Inneren des Dampfraums 18 mit Rippen 58 versehen ist, um eine möglichst große,
ERSATZBLATT beheizte Oberfläche in Form von Wärmetauscherflächen 60 zu schaffen, die etwa in der Durchströmrichtung des Brennstoffs in vertikaler Richtung verlaufen. Das Einspritzventil 33 ist so angeordnet, daß es den Brennstoff von oben etwa tangential auf die Wärmetau- scherlächen 60 spritzt.
Der Brennstoff läuft unter dem Einfluß der Schwer¬ kraft an den Wärmetauscherflächen 60 nach unten und wird durch Wärmeaufnahme verdampft. Der Brennstoff strömt unter der Wirkung des sich bildenden Dampf¬ drucks nach unten aus der Ausströmöffnung 54 ab, wobei ein etwa unverdampft gebliebender Rest des Brennstoffs mitgerissen wird.
ERSATZBLATT

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Aufbereitung eines brennbaren Gemisches aus einem flüssigen Brennstoff und einem gasförmigen Oxydanten, insbesondere Luft, für minde¬ stens eine Brennkammer eines Verbrennungssystems mit externer Gemischbildung, wobei zumindest in der Startphase einem der Gemischbildner Wärme aus einem Wärmespeicher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Brennstoff in einen Wärmetauscher einge¬ bracht, in diesem zumindest teilweise verdampft und dann dem Oxydanten zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß die gespeicherte Wärme Verlustwärrae des Verbrennungssystems ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die gespeicherte Wärme generierte Wärme ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher vor dem Start des Verbrennungssystems durch Speicherwärme aufgeheizt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die dem Brenn¬ stoff zugeführte Wärme durch direkten Wärmetausch mit ihrer Quelle gewonnen wird, sobald diese eine ausrei¬ chende Betriebstemperatur erreicht hat.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn¬ zeichnet , daß die Wärmequelle Verlustwärme des Ver- brennungssystems abgibt.
ERSATZBLATT
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle generierte Wärme abgibt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet , daß Brennstoff, der zumindest teilweise verdampft ist, aus dem Wärmetau¬ scher über eine offene Verbindung in den Oxydanten abgegeben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Brennstoff in einem geschlossenen Dampfraum des Wärmetauschers zumindest teilweise verdampft wird und über ein Ven-*- til gesteuert in den Oxydanten abgegeben wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei einem Verbren¬ nungsmotor, dessen Zylinder über eine Luftzufuhrlei¬ tung mit Brennluft versorgt werden dadurch gekenn- zeichnet , daß ein den geschlossenen Dampfräum mit der Brennluftzufuhrleitung verbindendes Ventil den Mengenfluß des Brennstoffs vom Wärmetauscher zu den Motorz lindern in Anhängigkeit vom augenblicklichen Bedarf regelt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Öffnungsdauer des Ventils entspre¬ chend dem augenblicklichen Bedarf der Motorzylinder in Abhängigkeit vom Druck-/Temperaturzustand im Dampfraum festgelegt ist, und daß im Dampfraum zum Ausgleich der durch den sich ändernden Motorbedarf auftretenden Mengenunterschiede aufeinanderfolgender Zu- und Abflüsse in den bzw. aus dem Dampfräum ständig eine Brennstoffmenge als Puffer vorhanden ist
ERSATZBLATT und im Dampfraum ein möglichst gleichmäßiges Druckniveau aufrechterhält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Motorzylinder über jeweils ein in den diesem Zylinder zugeordneten Zweig der Luftzufuhrleitung ausmündendes Ventil mit Brenn¬ stoff versorgt wird, dessen Öffnungsperiode dem Saughub des Zylinders zugeordnet ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Motorzylinder aus einem . separaten, ihm zugeordneten Wärmetauscher versorgt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenlage der Öff¬ nungsperiode eines jeden Ventils dem Saughub des Zylinders so zugeordnet ist, daß sich im Zylinder eine Ladungsschichtung mit Konzentration eines hoch¬ angereicherten Gemischs im Zündbereich ergibt.
15. Verhrennungssystem mit externer Gemischbildung aus einem flüssigen Brennstoff und einem gasförmigen Oxydanten, insbesondere Luft, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer zu mindestens einer Brennkammer führenden Zufuhrleitung (14) für den Oxydanten und einem beheizbaren Wärmespeicher (22), dadurch gekennzeichnet , daß der Zufuhrleitung (14) mindestens ein mit einer Brennstoffeinspritzung (33) versehener und mit Speicherwärme versorgbarer Wärmetauscher (31) derart zugeordnet ist, daß der Brennstoff durch Wärmeaufnahme in einem Dampfraum (18) im Wärmetauscher zumindest teilweise verdampfbar
ERSATZBLATT und durch den Dampfdruck in die Zufuhrleitung (14) austreibbar ist.
16. Verbrennungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher (31) durch
Abfallwärme des Systems aufladbar ist.
17. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet , daß der Dampfräum (18) nach der Zufuhrleitung (14) für den Oxydanten geöffnet ist.
18. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfräum (18) über ein steuerbares Ventil (205; 205a - 205d) mit der Zufuhrleitung (14) für den Oxydanten verbun¬ den ist.
19. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche
15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine direkt in die Zufuhrleitung (14) mündende Brennstoffeinsprit¬ zung (35; 35a - 35d) wahlweise alternativ zu oder gemeinsam mit der Brennstoffeinspritzung. (33) am Wärmetauscher (31; 31a - 31d) betreibbar ist.
20. VerbrennungsSystem nach einem der Ansprüche
17 bis 19 in Form eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfräum (18) mit einem Brennstoff erteiler (207) verbunden ist, der mit den einzelnen Zylindern zugeordneten Zweigen (207a - 207d) nahe den Zylindern in die den einzelnen Zylindern zugeordneten Zweige (16a -16d) der Luftzu¬ fuhrleitung (14) einmündet.
ERSATZBLATT
21. Verbrennungssystem nach den Ansprüchen 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet , daß der Dampfräum (18) des Wärmetauschers (31) über mindestens ein den Men¬ genstrom regelndes Ventil (205) mit der Luftzufuhr- leitung (14) verbunden ist.
22. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19 in Form eines Mehrzylinder-Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet , daß jedem Motorzylinder ein Wärmetauscher (31a - 31d) zugeordnet ist, der nahe dem Zylinder in den dem Zylindern zugeordneten Zweig (16a -16d) der Luftzufuhrleitung (14) einmündet.
23. Verbrennungssystem nach den Ansprüchen 20 und 21, dadurch gekennzeic net, daß ein zentraler
Wärmetauscher (31) nach dβi Brennstoffverteiler offen ist und in jedem Zweig (207a - 207d) des Brennstoff¬ verteilers (207) ein Ventil (35a- 35d) angeordnet ist
24. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmetauscher (31; 31a - 31d) derart angeordnet ist, daß sein Dampfräum (18) nach unten ausmündet.
25. Verbrennungssystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausmündung vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Dampfraums angeordnet ist.
26. Verbrennungssystem nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Brennstoff- einspritzung (33) am Wärmetauscher (31; 31a - 31d) auf der von der Ausmündung de;. Dampfraums (18) abge¬ wandten Seite angeordnet und gegen diese Ausmündung gerichtet ist und daß im Dampfräum (18) in dieser
ERSATZBLATT Richtung ausgerichtete Wärmetauscherflächen (60) mit der Wärmeträgerleitung (56) verbunden sind.
ERSATZBLATT
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