DE2306025C3

DE2306025C3 - Schnellstartgerät insbesondere für an Brennkraftmaschinen eingesetzte Spaltgasgeneratoren

Info

Publication number: DE2306025C3
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: 1978-11-02
Also published as: FR2216451A1; GB1440397A; FR2216451B1; CA1004467A; US3954423A; JPS49111040A; DE2306025A1; DE2306025B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Schnellstartgerät für Spaltgasgeneratoren zur Zerlegung von flüssigen Brennstoffen in gasförmige Brennstoffe, insbesondere zur Speisung von Brennkraftmaschinen, mit einem Zündbrenner, der eine Luftzuführung und eine erste Brennstoffeinspritzdüse umfaßt sowie einen mit Katalysatoren bestückten Sinterlochstein als Startkataiysator ^4S aufweist.

Aus der US-PS 16 30 048 ist der Vorschlag bekannt, dem Einlaß einer Brennkraftmaschine einen Reaktionsraum vorzuschalten, in dem Schweröl als zum Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehener flüssiger Brenn- ^w stoff zusammen mit Verbrennungsluft und Wasserdampf katalytisch in ein Spaltgas/Luftgemisch umgesetzt werden soll. Als Katalysator dienen dabei durch den Reaktionsraum sich erstreckende, von heißem Abgas durchströmte Metallrohre und um eine Heizspirale angeordnetes Katalysatormaterial. Da die Umsetzung von Schweröl erst bei höheren Katalysatortemperaturen einen für den Betrieb der Brennkraftmaschine geeigneten Brennstoff liefert, ist vorgesehen, die Brennkraftmaschine mit Benzin und einem herkömmli- ^W) ehen Benzinvergasef zu starten.

Aus der US-PS 17 95 037 ist ein anderer Gasgenerator /um Betrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, um flüssigen Brennstoff mit Vcrgasungsliift (Primärluft) in einem abgasbeheizten Reaktionsraiim umzusetzen, das '^ entstehende Gasgemisch mit Verbrennungsluft (Sekundärluft), /u vermischen und in die Brennkraftmaschine cin/iispeiscn. Auch m diesem Falle ist vorgesehen, zum Starten der Brennkraftmaschine den Brennstoff nicht durch den Generator zu leiten. Vielmehr wird der Brennstoff an einer elektrischen Heizspirale verdampft und unter Umgehung des Spaltgasgenerators zum Einlaß der Brennkraftmaschine geleitet, bis die erzeugten heißen Abgase den Gasgenerator auf die Betriebstemperatur aufgeheizt haben.

Die Starthilfen dieser bekannten Gasgeneratoren sind verhältnismäßig aufwendig, erfordern .sine beträchtliche elektrische Heizleitung und gestatten es nicht, den Gasgenerator bereits kurz nach Anlassen der Brennkraftmaschine in Betrieb zu nehmen. Auch erzeugt die Brennkraftmaschine beim Warmlaufen ein schadstoffreiches Abgas.

In der DE-OS 2103 008 ist ein Spaltvergaser zur unterstöchiometrischen Umsetzung von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit Primärluft und/oder Abgas zu einem Spaltgas bekannt Die derart mit Spaltgas gespeiste Brennkraftmaschine emittiert kaum Schadstoffe mit dem Abgas. Der Reaktionsraum des Spaltgasgenerators, der als Katalysator vorteilhaft mit metallischen Komponenten getränkte, im Abstand hintereinander angeordnete, poröse, mit Bohrungen versehene Sinterplatten enthält, kann als Starthilfe an seinem Eingang einen Zündbrenner aufweisen, der hinter der stromabwärts der Luftzuführung und der Brennstoffeinspritzdüse des Generators angeordnet ist und einen mit Katalysatoren bestückten Sinterlochstein aufweist, an dem während des Startens ein unterstöchiometrisches Brennstoff/Luft-Gemisch bei erhöhter Temperatur umgesetzt wird. Die entstehenden heißen Gase werden von der Brennkraftmaschine angesaugt und erwärmen beim Durchströmen die hinter dem Zündbrenner liegenden Teile des Reaktionsraumes. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß temperaturempfindliche Katalysatoren durch die heißen Rauchgase während des Startvorgangs beschädigt werden. Da die Luftzuführung und die Brennstoffeinspritzvorrichtung für maximalen Durchsatz während des Normalbetriebes dimensioniert sein müssen und da ferner der Startkatalysator im Reaktionsraum des Spaltgasgenerators angeordnet ist, ist es schwierig, das Brennstoff/Luft-Gemisch so auf den Startkatalysator zu konzentrieren, daß nicht ein Teil des Brennstoffes in andere Teile des Reaktionsraumes gelangt, dort kondensiert oder nicht katalytrisch unter Bildung störender Nebenprodukte reagiert. Ferner wäre eine weitere Verkürzung der Startzeit zwischen dem Anlassen der Brennkraftmaschine und der Betriebnahme des Spaltgasgenerators wünschenswert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schnellstartgerät der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß bereits kurz nach Beginn des Startvorgangs und bei möglichst geringem Verbrauch elektrischer Heizenergie ein Spaltgas erzeugt wird, das für den Betrieb der Brennkraftmaschine ausreicht. Der Schadstoffgehalt der Abgase soll dabei auch während des Startvorganges gering sein.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Luftzuführung und die Spritzrichtung der ersten Einspritzdüse in eine in einem Flammraum angeordnete Flammschale gerichtet ist, deren Inhalt von einer elektrischen Zündeinrichtung gezündet wird. Ferner ist der Startkatalysator stromab des Flammraumes in einer an diesen anschließenden Kammer im Strömungskanal der Rauchgase angeordnet, wobei eine zweite Brennstoffeinspritzdüse Brennstoff in die vom Zündbrenner gelieferten Rauchgase einspritzt.

Der in der Flummsehale cnt/ündctc Brennstoff

brennt auf der dem Startkatalysator abgewandten Seite, so daß eine Schädigung des Startkatalysators durch unmittelbare Berührung mit den heißen Flammen nicht zu befürchten ist. Der Startkatalysator kann so klein dimensioniert werden, daß er gerade das zum Betrieb der Brennkraftmaschine im Leerlauf oder bei geringer Last benötigte Brenngas liefert, sobald die auf ihn gerichtete zweite Brennstoffeinspritzdüse eingeschaltet ist Dieser kleine Startkatalysator ist entsprechend rasch auf seine An&pringtemperatur aufgeheizt, so daß die elektrische Zündeinrichtung frühzeitig abgeschaltet werden und die Brennkraftmaschine sich durch die Verbrennung des am Startkatalysator erzeugten Brenngases selbst am Laufen halten kann. Die Brennkraftmaschine saugt dabei die Rauchgase aus dem Flammraum '5 beziehungsweise die Spaltgase vom Startkatalysator durch den Reaktionsraum des Spaltgasgenerators hindurch aus dem Startgerät ab, wobei sich die Katalysatoren des Gasgenerators rasch erwärmen, ohne daß eine thermische Schädigung dieser Katalysatoren oder eine Verschmutzung durch Verunreinigungen zu befürchten wäre.

Vorzugsweise ist die Spritzrichtung der zweiten Brennstoffeinspritzdüse auf den Startkatalysator gerichtet Der Startkatalysator ist vorteilhaft von einem stromabwärts in Form eines Kegelstumpfes oder Pyramidenstumpfes konvergierenden Sinterlochsteins gebildet, der einen Hohlraum einschließt, der zum Flammraum hin offen ist und in dessen Hohlraum hinein die Spritzrichtung der zweiten Brennstoffeinspritzdüse so gerichtet isL

Bevorzugt ist der Flammraum von der Kammer durch ein Sieb oder Gitter getrennt. Vorteilhafterweise weist das Schnellstartgerät ferner eine Umschaltvorrichtung auf, die die Luftzufuhr oder die Brennstoffzufuhr oder J5 beides zum Schnellstartgeräl abschaltet.

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

Das Schnellstartgerät 1, das einem Spaltgasgerät w vorgeschaltet ist, weist eine erste Brennstoffeinspritzdüse 2 und eine Flammschale 3 auf. Der von der Düse 2 versprühte Brennstoff wird in der Flainmschale 3 gesammelt und von einer Zündeinrichtung 7, beispielsweise zwei Zündelektroden, entzündet. Die zur Ver- v, brennung erforderliche Luft wird über den mit unterbrochenen Linien angedeuteten Rohrstutzen 14 zugeführt.

Mit 4 ist eine zweite Brennstoffeinspritzdüse bezeich net, die derart im Schnellstartgerät 1 angeordnet ist, daß ^r> <> der von ihr versprühte Brennstoff auf die Innenseite eines kegelstumpfförmigen Sinterlochsteins, der den Startkatalysator 6 trägt, auftrifft, 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 d'irch 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 Anspringtemperatur einzuschaltenden Düse 4 versprühte Brennstoff in dem kegelstumpfförmigen Sinierlochstein 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 df Brennstoffes erforderliche Luftmenge.

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 Spalte «generator nieder, wird aber im späteren Betrieb verbraucht. Nach etwa 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 nachgeschaltetcn Abgaswärmetauschers erzeugt, dem flüssiger Brennstoff zugeführt wird. Sobald dieser Brennstoffdampf im Spaltgasgenerator zu Brenngas umgesetzt wird, kann das Schnellstartgerät abgeschaltet werden. Das Abschalten d^s Schnellstartgerätes erfolgt beispielsweise mit einer Umschaltvorrichtung 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 pißarm erfolgen. Nach Erreichen der Anspringtemperatur ist dann aber das Verhältnis der nun durch die Düse 4 eingespritzten Brennstoffmenge zu der durcH den Rohrstutzen K xugeführten Luftmenge wiederum so zu bemessen, daß in den Sinterlochsteinon 6 ein brennbares Spaltgas erzeugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schnellstartgerät für Spaltgasgeneratoren zur Zerlegung von flüssigen Brennstoffen in gasförmige Brennstoffe, insbesondere zur Speisung von Brennkraftmaschinen, mit einem Zündbrenner, der eine Luftzuführung und eine erste Brennstoffeinspritzdüse umfaßt sowie einen mit Katalysatoren bestückten Sinterlochstein als Startkataiysator aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführung (14) und die Spritzrichtung der ersten Brennstoffeinspritzdüse (2) in eine in einem Flammraum angeordnete Flammschale (3) gerichtet ist, deren Inhalt von einer elektrischen Zündeinrichtung ι > (7) gezündet wird, und daß der Startkataiysator (6) stromab des Flammraums in einer an diesen anschließenden Kammer im Strömungskanal der Rauchgase angeordnet ist, wobei eine zweite Brennstoffeinspritzdüse (4) Brennstoff in die vom Zündbrewisr gelieferten Rauchgase einspritzt

2. Schnellstartgerät nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzrichtung der zweiten Brennstoffeinspritzdüse (4) auf den Startkataiysator (6) gerichtet ist ²S

3. Schnellstartgerät nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Startkataiysator (6) von einem stromab konvergierenden kegelstumpfförmigen, einen Hohlraum einschließenden Sinterlochstein gebildet ist, der zum Flammraum hin offen und in dessen Hohlraum hinein die Spritzrichtung der zweiten 3rennstoffeinspritzdüse (4) gerichtet ist.

4. Schnellstartgerä; nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flammraum von der Kammer durch ein Sieb oder G Her (13) getrennt ist.