DE2306025A1

DE2306025A1 - Schnellstartgeraet fuer spaltgasgeneratoren

Info

Publication number: DE2306025A1
Application number: DE2306025A
Authority: DE
Inventors: Hans Hamper; Christian Dipl Ing Koch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-02-07
Filing date: 1973-02-07
Publication date: 1974-08-08
Also published as: DE2306025B2; US3954423A; FR2216451A1; DE2306025C3; CA1004467A; JPS49111040A; GB1440397A; FR2216451B1

Description

Schnellstartgerät für Spaltgasgeneratoren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schnellstartgerät für Spaltgasgeneratoren.

Unter einem Spaltgasgenerator versteht man eine Anordnung zur Erzeugung von Brenngas, insbesondere zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, in der Brennstoff und Primärluft bzw. Abgas katalytisch in ein Brenngas (Spaltgas) umgewandelt wird, das anschließend mit Sekundärluft, beispielsweise in den Brennräumen der Brennkraftmaschine, verbrannt wird.

In den deutschen Patentanmeldungen P 21 03 008.0 und P 21 35 650.3 wurde das Prinzip des Spaltgasgenerators (Spaltvergasers} vorgeschlagen. Dabei wird ein gasförmiger Brennstoff durch chemische Umwandlung von flüssigem Brennstoff erzeugt. Der flüssige Kohlenwasserstoffe enthaltende Brennstoff, wie Benzin, wird verdampft, vergast oder versprüht und der auf diese Weise erhaltene gas- oder dampfförmige Brennstoff wird zur Umwandlung in ein Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan und/oder Wasserstoff enthaltendes Gasgemisch, das Spaltgas, unter Zusatz von zur rußfreien Umwandlung erforderlichem Gas, das sich aus Teilmengen von rückgeführtem Abgas der Brennkraftmaschine und/oder anderen als Sauerstoffträger dienenden Gasen, wie Luft, zusammensetzt, innerhalb eines Temperaturbereiches, der zwischen der Anspringtemperatur des verwendeten Katalysators, d.h. der niedrigsten möglichen Arbeitstemperatür, beispielsweise etwa 50 0, und dessen temperaturmäßige Grenzbelastung liegt, über einen diesen Katalysator enthaltenden Katalysatorträger geleitet. Dem gebildeten Gasgemisch, d.h. dem Spaltgas, wird vor der Einleitung in die Brennräume der Brennkraftmaschine ein weiterer

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Anteil an als Sauerstoffträger dienendem Gas, wie Luft, beigemischt.

Derartige Spaltgasgeneratoren weisen demnach eine Vermischungszone auf, an welche sich eine Umsetzungszone anschließt. In der Vermischungszone erfolgt die Vermischung der Ausgangskomponenten, d.h. des verdampften, vergasten oder versprühten Ausgangsbrennstoffes, der insbesondere aus einem Kohlenwasserstoffgemisch oder einem einzelnen Kohlenwasserstoff bestehen kann, mit dem als Sauerstoffträger dienenden Gas. Das dabei erhaltene Gasgemisch wird der Umsetzungszone zugeführt, in welcher die Umwandlung zu Spaltgas erfolgt. Die Umsetzungszone ist im allgemeinen eine Katalysatorkammer, die als Katalysatorträger vorteilhaft hochporöse Sinterkörper mit einer Vielzahl von annähernd parallel zueinander angeordneten Durchtrittskanälen für das Gas aufweist. Ein geeigneter Sinterlochstein ist z.B. in der älteren Patentanmeldung P 19 39 535 beschrieben. Die Spaltgasgeneratoren können infolge dieser Bauweise derart miniaturisiert werden, daß sie sich gut für die Verwendung in Kraftfahrzeugen eignen. Darüber hinaus kann mit derartigen Spaltgasgeneratoren ein besonders schadstoffarmer Betrieb von Brennkraftmaschinen erreicht werden, d.h. ein Betrieb mit besonders geringer Schadstoffemission und somit ein Betrieb unter umweitschonenden Bedingungen.

Zum Starten eines Spaltgasgenerators wird nun e ine große Heizleistung zur. Erwärmung der Katalysatorträger gefordert, um die Startzeit auf ein Minimum zu beschränken. Außerdem soll das während des Startvorganges produzierte Gas für die Brennkraftmaschine als Brenngas verwendet werden können, um auch während des Startvorganges zumindtt-t einen Teil der Maschinenleistung abgeben zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Schnellstartgerät anzugeben, das neben der Aufheizung des Spaltgas-

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generators die Gasproduktion für die Brennkraftmaschine solange übernimmt, bis der Spaltgasgenerator die Gssproduktion selbst durchführt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das Schnellstartgerät aus einer ersten Brennstoffeinspritzdüse, einer Flammschale, einer Zündeinrichtung, mindestens einer zweiten Brennstoffeinspritzdüse sowie mindestens einem einen Katalysator enthaltenden Sinterlochstein besteht.

Vorzugsweise ist die erste Brennstoffeinspritzdüse derart angeordnet, daß der von ihr versprühte Brennstoff in der Flammschale gesammelt wird.

Der in der Flammschale gesammelte Brennstoff wird vorteilhafterweise von der Zündeinrichtung entzündet.

Die zweite Brennstoffeinspritzdüse wird vorzugsweise derart angeordnet, daß sie den Brennstoff in Richtung auf den Sinterlochstein versprüht.

Besonders günstig ist es, wenn der Sinterlochstein stumpfkegel- oder stumpfpyramidenförmig ausgebildet ist oder aus einer oder mehreren ebenen Platten besteht.

Vorteiihafterweise weist das Schnellstartgerät noch eine Umsehaltvorrichtung auf, die die Luftzufuhr oder die Brennstoffzufuhr oder beides zum Schnellstartgerät abschaltet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur näher erläutert, die eine Darstellung des erfindungsgemäßen Schnellstartgerätes zeigt.

Das Schnellstartgerät 1, das einem Spaltgasgenerator vorgeschaltet ist,-weist eine erste Brennstoffeinspritzdüse 2 und eine Flammschale 3 auf. Der von der Düse 2 versprühte Brenn-

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stoff wird in der Flammschale 3 gesammelt und von einer Zündeinrichtung 7, beispielsweise zwei Zündelektroden, entzündet. Die zur Verbrennung erforderliche Luft wird über den mit unterbrochenen Linien angedeuteten Rohrstutzen 14 zugeführt .

Mit 4 ist eine weitere Brennstoffeinspritzdüse bezeichnet, die derart im Schnellstartgerät 1 angeordnet ist, daß der von ihr versprühte Brennstoff auf die Innenseite eines kegelstumpf förmigen Sinterlochsteins 6 auftritt, der an seinem unteren Ende durch eine Platte 9 verschlossen ist. Am Rohrstutzen 5 kann eine zusätzliche, der Einspritzdüse 4 entsprechende Brennstoffeinspritzdüse angeordnet sein.

Mit 13 ist ein Sieb oder Lochblech bezeichnet, das die Aufgabe hat, die Verbrennung im Flammraum durch Wärmerückstrahlung zu verbessern und außerdem den Flammraum abzugrenzen.

Die durch die Flamme in der Flammschale 3 entstehenden heißen Gase durchsetzen den mit Öffnungen 11 versehenen Sinterlochstein 6 und erwärmen diesen über Anspringtemperatur des in ihm enthaltenen Katalysators derart, daß der von der nach dem Erreichen der Anspringtemperatür einzuschaltenden Düse versprühte Brennstoff in dem kegelstumpfförmigen Sinterlochstein mit der durch den Rohrstutzen 14 zugeführten Luft zu Brenngas umgesetzt werden kann. Die in Richtung der beiden Doppelpfeile 12 in den eigentlichen Spaltgasgenerator eintretenden heißen Gase erwärmen den Spaltgasgenerator auf über Anspringtemperatur des im Spaltgasgenerator angeordneten Katalysators und liefern gleichzeitig Brenngase für die Brennkraftmaschine, so daß also ein Starten der Brennkraftmaschine von Beginn an mit Brenngas möglich ist. Die durch den Rohrstutzen 14 zugeführte Luftmenge muß dabei kleiner sein als die zur stöchiometrischen Verbrennung des Brennstoffes erforderliche Luftmenge.

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Die in der Flammschale 3 entzündete russende Flamme brennt nur kurze Zeit. Der hierbei entstehende Ruß schlägt sich zwar auf dem Sinterlochstein 6 und im Spaltgasgenerator nieder, wird aber im späteren Betrieb verbraucht. Nach ca. 5 bis 60 Sekunden kann der Brennstoff über die Einspritzdüse 4 zugeführt werden und der heiße Sinterlochstein 6 die Spaltgaserzeugung übernehmen. Die Düse 2 wird dann mittels der Sperrvorrichtung 10 abgestellt und die Flamme in der Schale 3 erlischt. In den Sinterlochsteinen 6 wird dann solange heißes Spaltgas erzeugt, bis der Spaltgasgenerator Betriebstemperatur erreicht hat. Ist der Spaltgasgenerator einmal erwärmt, so wird der dem Spaltgasgenerator zuzuführende Brennstoffdampf mittels eines dem Spaltgasgenerator nachgeschalteten Abgaswärmetauschers erzeugt, dem flüssiger Brennstoff zugeführt wird. Sobald dieser Brennstoffdampf im Spaltgasgenerator zu Brenngas umgesetzt wird, kann das Schnellstartgerät abgeschaltet werden. Das Abschalten des Schnellstartgerätes erfolgt beispielsweise mit einer Umschaltvorrichtung, z.B. 8, die die Brennstoffzufuhr abschaltet oder mit einer nicht gezeichneten Vorrichtung, die die Luftzufuhr oder beides zum Schnellstartgerät abschaltet.

Wenn der Brennkraftmaschine nicht schon von Anfang an, d.h. unmittelbar nach Inbetriebsetzung des Schnellstartgerätes, ein brennbares Gas zur Verfugung gestellt werden muß', kann die Verbrennung des Brennstoffes in der Flammschale 3 bis zur Anspringtemperatur des Katalysators in den Sintersteinen 6 auch überstöchiometrisch rußarm erfolgen. Nach Erreichen der Anspringtemperatur ist dann aber das Verhältnis der nun durch die Düse 4 eingespritzten Brennstoffmenge zu der durch den Rohrstutzen 14 zugeführten Luftmenge wiederum so zu bemessen, daß in den Sinterlochsteinen 6 ein brennbares Spaltgas erzeugt wird.

Der Spaltgasgenerator kann mehrstufig sein und so ausgebildet, wie er in der deutschen Patentanmeldung P 22 32 506.0

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beschrieben ist. Für das Schnellstartgerät sind beispielsweise die gleichen Sinterlochsteine geeignet wie für den Spaltgasgenerator selbst.

8 Patentansprüche 1 Figur

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Claims

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Patentansprüche

ί1. ι Schnellstartgerät für Spaltgasgeneratoren, gekennzeichnet durch eine erste Brennstoffeinspritzdüse (2), eine Flammschale (3)> eine Zündeinrichtung (7), mindestens eine zweite Brennstoffeinspritzdüse (4) sowie mindestens einen Katalysator enthaltenden Sinterlochstein (6).
2. Schnellstartgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Brennstoffeinspritzdüse (2) derart angeordnet ist, daß der von ihr versprühte Brennstoff in der Flammschale (3) gesammelt wird.
3. Schnellstartgerät nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung (7) derart angeordnet ist, daß sie den Brennstoff in der Flammschale (3) entzündet.
,4· Schnellstartgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Brennstoffeinspritzdüse (4) derart angeordnet ist, daß sie den Brennstoff in Richtung auf den Sinterlochstein (6) versprüht.
5· Schnellstartgerät nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterlochstein (6) stumpfkegel- oder stumpfpyramidenförmig ausgebildet ist.
6. Schnellstartgerät nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterlochstein aus einer oder mehreren ebenen Platten besteht.
7. Schnellstartgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Umschaltvorrichtung aufweist, die die Luftzufuhr oder die Brennstoffzufuhr oder beides zum Schnellstartgerät abschaltet.

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8. Sclmellstartgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgrenzung des Flammraumes der Flammschale (3) ein Sieb oder Gitter (13) vorgesehen ist.

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