DE2435205B2

DE2435205B2 - Spaltgasgenerator

Info

Publication number: DE2435205B2
Application number: DE2435205A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Nagoya Noguchi; Masaharu Toyota Sumiyoshi; Taro Chiryu Tanaka; Yukiyasu Okazaki Tanaka
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1973-07-26
Filing date: 1974-07-22
Publication date: 1979-10-04
Also published as: US3955538A; IT1016989B; FR2238842A1; FR2238842B1; DE2435205C3; DE2435205A1; GB1469471A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spaltgasgenerator zur Speisung von Brennkraftmaschinen mit einem Reformiergas aus einem Luft-Brennstoffgemisch, das in einer Gemischaufbereitungseinrichtung aus mehrstufig zuführbarer Luft und überstöchiometrischem flüssigem Brennstoffanieil gebildet ist, wobei das Reformiergas durch Teilverbrennung in der Brennkammer des Spaltgasgenerators erzeugt wird.

Ein solcher Spaltgasgenerator ist aus der DE-PS 20 535 bekannt. Bei diesem bekannten Spaltgasgenerator wird die Teilverbrennung katalytisch durchgeführt. Zu diesem Zweck befindet sich in der Brennkammer Katalysatormaterial als Auskleidung von Rohren, die von dem fetten Luft-Brennstoffgemisch durchströmt werden. Das fette Luft-Brennstoffgemisch ist dabei eine Emulsion aus mit Luft oder verbranntem Gas emulgiertem Brennstoff, wobei zur Bildung der Emulsion Luft bzw. Gas zweistufig zugeführt wird. Zweistufige Luftzuführung ist allerdings bei einem katalytischen Spaltgasgenerator nicht grundsätzlich notwendig. Die Reformierung eines fetten Gemischs mittels eines Katalysators hängt stark vom Zustand des Katalysators ab. Es ist bekannt, daß die Entstehung von Ruß und Phenolen und dergleichen zum Verstopfen und schließlich zur Funktionsunfähigkeil des Katalysators führen kann, was dessen Verwendbarkeit als zuverlässigen Spaltgasgenerator insbesondere in Verbindung mit Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinen stark beeinträchtigt. Außerdem hat ein katalytischer Spaltgasgenerator verhältnismäßig hohes Gewicht und großen Raumbe-" > darf. Zudem entstehen durch den in gewissen Zeitabständen notwendigen Katalysatoraustausch erhebliche Betriebskosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Betrieb zuverlässigen und möglichst billigen Spaltgas-Ki generator zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Brennkammer auf der stromauf und stromab gelegenen Seite je eine Flammeniöscheinrichtung zugeordnet ist, daß die Entzündung des Luft-Brennstoffgemischs in der Brennkammer über eine Zündkerze intermittierend erfolgt und daß eine Zusatzluftzuführung vorgesehen ist, deren Austrittsöffnung auf die Zündkerze hin gerichtet ist.

Beim erfindungsgemäßen Spaltgasgenerator wird y> somit die Teil verbrennung nicht katalytisch sondern durch die Energie einer von der Zündkerze gezündeten Flamme bewirkt, wobei die Flamme unter Sauerstoffmangel abbrennt. Der Ausdruck »Teilverbrennung« oder auch »unvollständige Verbrennung« soll hier r> Kracken (Zerbrechen chemischer Bindungen) und/oder Teiloxidation bedeuten. Auf die bei der Teilverbrennung ablaufenden Reaktionen wird später noch eingegagen.

Durch die Zufuhr von Zusatzluft ist dafür gesorgt, daß

die Teilverbrennung in der Brennkammer weitgehend

in unbeeinflußt von der Höhe des Unterdrucks bleibt, mit dem das Reformiergas aus der Brennkammer von der Brennkraftmaschine angesaugt wird. Die Flammenlöscheinrichtungen sollen verhindern, daß die Flamme bis zur Gemischaufbereitungseinrichiung zurückschlägt

i~> oder in die Brennräume der Brennkraftmaschine hineinschlägt.

Der erfindungsgemäße Spaltgasgenerator eignet sich insbesondere zur Speisung von Brennkraftmaschinen mit Schichtladung. Schichtladung ist insbesondere unter >» dem Gesichtspunkt interessant, den Anteil schädlicher Abgasbestandteile zu verringern. Um in wirkungsvoller Weise in einer Brennkraftmaschine die Verbrennung einer geschichteten Brennstoffüllung zu erreichen, ist es notwendig, in jeden Zylinder in richtiger Weise ein ι > fettes Luft-Brennstoffgemisch einzufüllen und dieses fette Gemisch gleichförmig auf die Zylinder zu verteilen. Das fette Luft-Brennstoffgemisch enthält einen großen Prozentsatz an Brennstoff, und es befindet sich ein erheblicher Anteil des Brennstoffs in flüssiger Phase, so in daß das Problem auftritt, daß der flüssige Brennstoff an den Innenwänden der Brennstoffkanäle hängenbleibt und an den Kanalwänden und der inneren Umfangswand der Zylinder entlangfließt. Dieses Problem wird durch den erfindungsgemäßen Spaltgasgenerator beho^r'^ri ben, denn die bei der Reformierreaktion anfallende Wärme führt zur Verdampfung des größten Teils des noch flüssigen Kraftstoffs, so daß den Spaltgasgenerator ein Gemisch aus Reformierprodukten, verdampftem Brennstoff und nur sehr wenig flüssigem Brennstoff M) verläßt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

i'^r' F i g. 1 im Schnitt ein Beispiel für die Anwendung des Spaltgasgenerators bei einer Brennkraftmaschine mit geschichteter Verbrennung;

F i g. 2 eine erste Ausluhrungsform des Spaltgasgene-

rators;

Fig.3 graphisch die Zusammensetzung eines durch den Spaltgasgenerator reformierten Brennstoffs;

F i g. 4 einen Schaltplan für einen Zündscialtkreis;

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung der Struktur einer Flammenlöscheinrichtung;

Fig.6 einen Schnitt einer Abwandlung der ersten Ausführungsform gemäß F i g. 2;

F i g. 7 einen Schnitt einer zweiten Ausführungsform des Spaltgs".generators;

Fig.8 einen Teilschnitt einer dritten Ausführungsform;

Fig.9 einen Schnitt längs der Linie XXl S-XXI ß in Fig. 8;und

Fig. 10 einen Teilschnitt einer Abwandlung der dritten Ausführungsform gemäß F i g. 8.

Der Spaltgasgenerator nach der Erfindung kann im Ffcttgemischansaugsystem jeder Maschine mit Schichtladung angewendet werden, die mit zwei Arten von Gemischen, d. h. einem fetten und einem mageren Luft-Brennstoffgemisch, beliefert wird, vorausgesetzt, daß die Maschine mit Kohlenwasserstoff-Brennstoff betreibbar ist. Der Spaitgasgenerator kann ferner bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen angewendet werden, sofern die Maschine in der Weise ausgebildet ist, daß ein von einem Vergaser oder einer Brennstoffeinspritzvorrichtung erzeugtes fettes Gemisch a if dem Weg zu den Zylindern mit Frischluft versorgt wird, um auf diese Weise das richtige Luft-Brennstoffgemisch zu erhalten. Ein Beispiel für die Anwendung des Spaltgnsgenerators bei einer Brennkraftmaschine mit Schichtla dung ist in F i g. 1 dargestellt.

In Fig. 1 ist die Brennkraftmaschine 1 mit Schichtladung lediglich schematisch angedeutet. Der Brennkraftmaschine 1 werden zwei verschiedene Gemische zugeführt, nämlich ein mageres Gemisch und ein fettes Gemisch, wie dies durch zwei Pfeile angedeutet ist. Das magere Gemisch wird von einem Magergemischansaugsystem geliefert und das fette Gemisch wird von einem Fettgemischansaugsystem geliefert. Der Brennkraftmaschine I sind ein Luftfilter 2 und eine von diesem mit Luft gespeiste Gemischaufbereitungseinrichtung in Form eines Vergasers 3 zugeordnet. Der Vergaser 3 umfaßt einen Vergaserkörper 3a, von dem ein Kanal 4a einer Ansaugleitung 4 für mageres Gemisch gespeist wird. Das Fettgemischansaugsystem umfaßt einen Vergaserkörper 36, einen Kanal, der als Brennkammer 4b des weiter unten ausführlicher erläuterten Spaltgasgenerators 10 dient, und eine Leitung 5. Der Kanal 4a des Magergemischansaugsystems befindet sich in Wärmeaustauschbeziehung mit einer Abgasleitung 6, die von dem Kanal 4a durch die Wand der Ansaugleitung 4 getrennt ist. Die Leitung 5 des Fettgemischansaugsystems verläuft durch die Abgasleitung 6, so daß die beiden Systeme für mageres Gemisch und für fettes Gemisch durch das Abgas erwärmt werden, das durch die Abgasleitung 6 strömt. Ein Teil der Leitung 5 des Fettgemischansaugsystems ist in der Abgasleitung 6 zu einem Wärmetauscher 7 ausgebildet, um wirkungsvolle Erwärmung des fetten Gemischs durch das Abgas zu erleichtern. Zur Erzeugung des mageren und des fetten Luft-Brennstoffgemisches wird beispielsweise Benzin, d. h. ein Kohlenwasserstoffbrennstoff, verwendet. Das fette Gemisch hat beispielsweise ein Luft-Brennstoffverhältnis im Bereich von I bis 5. Im Spaltgasgenerator 10 wird ein Teil des Brennstoffs unvollständig verbrannt, so daß Reformiergas entsteht. Aus dem Soalteaseenerator 10 tritt somit ein Gemisch aus Reformiergas, verda/npftem unreformiertem Brennstoff und einer geringen Menge noch flüssigen Brennstoffs aus. Dieses Gemisch wird im folgenden teilweise auch insgesamt als Reforaiergas oder auch als fettes Gemisch bezeichnet Über die Leitung 5 und den Kanal 4a werden das magere Gemisch bzw. das Reformiergas der Brennkraftmaschine 1 zugeführt.

Der Spaltgasgenerator 10 ist in Fig.! nicht mit allen wesentlichen Merkmalen dargestellt. Bevor er ausführlieher anhand von Fig.2 erläutert wird, sei klargestellt, daß der Spaltgasgenerator 10 nicht nur in der in F i g. I gezeigten Anordnung verwendbar ist sondern beispielsweise auch bei einer Brennkraftmaschine ohne Schichtladung benutzt werden kann, wobei dann dem vom Spaltgasgenerator gelieferten Reformiergas soviel Luft zugemischt wird, daß sich ein Luft-Brennstoffgemisch mit geeignetem Luftverhältnis ergibt.

Der in F i g. 2 ausführlich dargestellte Spaltgasgenerator 10 umfaßt die Brennkammer Ab, die sich in Strömungsrichtung an den Vergaserkörper 3b des Vergasers 3 anschließt und von der Seitenwand eines erweiterten Kanalabschnitts begrenzt wird. In der Seitenwand sitzt eine Zündkerze 11, deren Mittelelektrode 11a und Masseelektrode Wb in die Brennkammer

2^r> ragen. Der Aufbau der Zündkerze 11 stimmt im wesentlichen mit dem von Zündkerzen für die Zündung einer Luft-Brennstoffüllung im üblichen Brennraum einer Brennkraftmaschine überein. Obwohl in F i g. 2 nur eine Zündkerze dargestellt ist. können auch mehrere

so parallel geschaltete Zündkerzen in die Brennkammer ragen, wodurch der Bereich unvollständiger Verbrennung des fetten Brennstoffgemischs erweitert wird.

Stromauf und stromab der Zündkerze 11 befindet sich eine Flammenlöscheinrichtung 13 jeweils in Form eines

j-> Einsatzes in die Brennkammer 4Ί. Die Flammenlöscheinrichtungen können in Längsrichtung vom Gemisch durchströmt werden und haben die Aufgabe, zu verhindern, daß sich die von der Zündkerze ausgelöste Flamme stromauf zum Vergaser oder stromab zu weit in

■in Richtung zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine ausbreitet. In die Brennkammer 4b mündet ein Zusatzluftzuführrohr 31, dessen Mündung stromauf der Zündkerze 11, jedoch stromab der stromauf gelegenen Flammenlöscheinrichtung liegt. Vorzugsweise mündet

■!■■> das Zusatzluftzuführrohr unmittelbar stromauf des Ketzenspaltes der Zündkerze 11. Das andere Ende des Zusatzluftzuführrohres ist an den Luftfilter 2 angeschlossen. Durch das Rohr 31 wird in die Brennkammer 4b zusätzlich Luft in Abhängigkeit vom Unterdruck in

ίο der Brennkammer eingesaugt, und zwar wird bei stärkerem Unterdruck mehr Zusatzluft zugeführt. Durch diese unterdruckabhängige Zusatzluftzufuhr wird der brennbare Anteil des fetten Luft-Brennstoffgemischs auch bei sich ändernden Betriebszuständen des

ν-, Motors zündwillig gehalten.

Die Zündkerze 11 ist an einen Zündschaltkreis 12 angeschlossen, der die Zündkerze intermittierend mit Zündspannung versorgt, wobei die Zündfrequenz im allgemeinen mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine

ho synchronisiert ist. Der Zündschaltkreis wird weiter unten ausführlicher erläutert.

Durch die teilweise Verbrennung des fetten Gemischs in der Brennkammer 4b wird das Gemisch erwärmt. Die Erwärmung ist erwünscht, damit die Verdampfung der

ti", noch flüssigen Gemischanteile gefördert wird. Eine zu starke Erwärmung führt jedoch zu einer Verringerung des Ansaugwirkungsgrades und der Leistungsabgabe der Maschine. Daher weist der Spaltgasgenerator

gemäß Fig.2 eine Einrichtung auf, die die Versorgung der Zündkerze Il mit Zündspannung unterbricht, wenn eine vorgegebene Grenztemperatur am Spaltgasgenerator überschritten wird.

Diese Einrichtung umfaßt einen Temperaturfühler "> 2Γ, z. B. einen Thermistor oder ein Thermoelement, der in die Gemischströmung am Ausgang der Brennkammer 4b ragt. Der Temperaturfühler liefert ein Signal an eine Zündsteuereinrichtung 22', die je nach Höhe des Signals die Erzeugung der Zündspannung durch den i» Zündschaltkreis entweder unterbricht oder zuläßt. Die Zündsteuereinrichtung kann beispielsweise einen Signalverstärker, einen Vergleicher, der das verstärkte Signal mit einem einer vorgegebenen Grenztemperatur entspi sehenden Wert vergleicht, und einen Schalttran- i'> sistor umfassen, der einen Magnetschalter in der Spannungszufuhr zum Zündschaltkreis speist. Durch Öffnen des Magnetschalters oberhalb der Grenztemperatur wird die Erzeugung der Zündspannung für die Zündkerze 11 unterbrochen, so daß dann unökonomi- -'<> scher Brennstoffverbrauch und eine zu starke Erwärmung des Gemischs hinter der Brennkammer 4b verhindert werden.

Statt der Gernischtemperatur kann auch eine für den Betriebszustand der Brennkraftmaschine typische Tem- -^r> peratur, beispielsweise die Kühlwassertemperatur, gemessen werden und zur Ansteuerung der Zündsteuereinrichtung 22' dienen. Der Temperaturfühler 2Γ ist dann beispielsweise in einen Kühlwasserkanal eingesetzt.

Der Zündschaltkreis 12 für die Zündkerze 11 des Spaltgasgenerators 10 ist vorzugsweise mit der Zündeinrichtung kombiniert, die die Zündspannung für die Zündkerzen in den Brennräumen der zugehörigen Brennkraftmaschine liefert. Ein solcher Zündschaltkreis " 12 ist in Fig.4 dargestellt. Er umfaßt eine Zündspule 12a. die die Zündkerze 11 in der Brennkammer 4b mit Zündspannung versorgt, sowie eine Zündspule 12a, die Zündkerzen 11" in den Brennräumen der zugeordneten Brennkraftmaschine mit Zündspannung versorgt. Eine ■"' Nockenwelle 12cbetätigt Unterbrecher 12£>und 126'für die Zündspulen 12a und 12a'. Ein Zündverteiler 12c/wird zusammen mit der Nockenwelle 12c synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine gedreht, um die Zündspannung den Zündkerzen 11" der Brennkraftma- ¹^ schine zuzuführen. Ferner sind in Fig. 4 eine Spannungsquelle 15, ein Schalter 14 sowie ein weiterer Schalter 12edargestellt.

Wenn die im Spaltgasgenerator 10 durch Funkenentladung der Zündkerze 11 erzeugte Flamme in das Innere ⁵⁽⁾ der Brennräunie der Brennkraftmaschine oder zum Vergaser vordringt, ist die Maschine nicht einsatzfähig oder besteht die Gefahr, daß sie Feuer fängt.

Die zur Verhinderung der Flammenausbreitung vorgesehenen Flammenlöscheinrichtungen sind vorteil- ⁵^ haft wabenförmig ausgebildet. Ein Beispiel einer Flammenlöscheinrichtung ist in F i g. 5 gezeigt. Die Wabenstruktur besteht aus flachen Metallblechen 13'a und gewellten Metallblechen 13'a mit einer Breite /, die alternierend übereinandergelegt sind, so daß die Metallbleche miteinander zusammenarbeiten und zwischen sich dreieckförmige Kanäle 13'c einschließen. Die Wärme wird wirkungsvoll zur Ansaugleitung oder dergleichen abgeleitet, so daß die Flammenlöscheinrichtung nicht überhitzt wird und dadurch möglicherweise als Heißstelle wirkt

Wie oben erläutert wurde, wird die Zündkerze 11 intermittierend mit einer hohen Spannung versorgt, um intermittierend zwischen den Elektroden 11a und Hi Funken zu erzeugen. Bei einem Teil des durch die Brennkammer 4b strömenden fetten Luft-Brennstoffgemisches findet infolge einer Funkenentladung der Zündkerze 11 eine Verbrennung statt. Es ist bekannt, daß ein Luft-Brennstoffgemisch, bei dem ein Kohlenwasserstoffbrennstoff gleichförmig zerstäubt und mit Luft in einem sehr fetten Luft-Brennstoffverhältnis gemischt ist, d. h. einem Verhältnis im Bereich von 1 bis 5, durch eine Funkenentladung an der Zündkerze nicht zündbar ist. Es befindet sich jedoch der Hauptteil der Brennstoffüllung eines fetten Gemisches in der flüssigen Phase, während der Rest des Brennstoffes zerstäubt und mit Luft gemischt ist und ein Luft-Brennstoffgemisch mit einem Luft-Brennstoff verhältnis innerhalb eines verbrennbaren Bereichs bildet. Es erfolgt dadurch eine Verbrennungsreaktion im zerstäubten Rest der Brennstoffladung oder Brennstoffüllung.

Die Zündung des Luft-Brennstoffgemisches mit Hilfe der Funkenentladung der Zündkerze 11 verursacht eine Flamme, die sowohl in Richtung stromauf als auch in Richtung stromab fortschreiten möchte. Die Flammenlöscheinrichtungen 13 verhindern jedoch dieses Fortschreiten der Flamme über den durch sie begrenzten Raum hinaus.

Die Verbrennung des Luft-Brennstoffgemisches, das sehr fett ist, d. h. ein Luft-Brennstoffverhältnis im Bereich von 1 bis 5 hat, und dem für vollständige Oxydierung der Ladung Luft fehlt, läuft in solcher Weise fort, daß der Brennstoff unvollständig oxydiert wird (man nimmt jedoch an, daß nach dem Beginn der Verbrennung der Verbrennungsprozeß fortschreitet, während der flüssige Anteil des Brennstoffs verdampft wird, wobei das verbrannte Gemisch nicht genau ein Luft-Brennstoffverhältnis von 1 zu 5, sondern ein stöchiometrisches Luft-Brennstoffverhältnis hat). Schließlich wird der gesamte Sauerstoff verbraucht, und es ist die Verbrennung (Oxydationsreaktion) beendet mit dem Ergebnis, daß in der Hauptsache Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und Metan erzeugt werden.

Es wird mit anderen Worten der Brennstoff reformiert. F i g. 3 zeigt graphisch ein Beispiel von Versuchsergebnissen an Bestandteilen eines reformierten Brennstoffs und die Prozentsätze der jeweiligen Bestandteile. Die Versuche wurden unter Verwendung einer Maschine mit geschichtete Verbrennung durchgeführt. Das fette Luft-Brennstoffgemisch hatte ein Luft-Brennstoffverhältnis von etwa 3. Es ist klar, daß ein reformierter Brennstoff als solcher sich in einem besser brennbaren Zustand als ein nicht reformierter Brennstoff befindet. Es ist bekannt, daß z. B. Aldehyd sehr wirksam in der Verbesserung der Verbrennungsgeschwindigkeit ist. Auch weiß man, daß Kohlenmonoxyd, Methan, Wasserstoff usw. die Verbrennungsgeschwindigkeit erhöhen und die Verbrennung selbst verbessern. Insbesondere, wenn sie sich in der Nähe einer Zündkerze und einer Flammenbrennfläche befinden, verbessern sie die Zündung, das Abbrennen und die Verbrennung. Wasserstoff fördert die Reduktion und Zersetzung von schädlichen Stickstoffoxyden, die während der Verbrennung erzeugt werden. Darüber hinaus wird das Luft-Brennstoffgemisch durch die Verbrennungswärme erwärmt, die durch die Reformierungsreaktionen erzeugt wird, so daß der Teil des Brennstoffs, der sich im flüssigen Zustand befand, verdampft wird. Die Zeitabstände zwischen Funkenentladungen der Zündkerze 11 können so bestimmt werden, daß der Brennstoff in einem richtigen Ausmaß

reformiert wird und das fette Gemisch die richtige Temperatur erhält.

Die Feltgemischladung, in der ein Teil des Brennstoffs reformiert wurde und der Rest des Brennstoffs verdampft worden ist, wie es erläutert wurde, verläßt die Brennkammer nach unten (in F i g. 2) und wird in die Zylinder der zugeordneten Maschine gesaugt. Da der Brennstoff nur geringfügig in Form von Flüssigkeitstropfen in dem reformierten fetten Gemisch zurückbleibt, kann das Gemisch den jeweiligen Zylindern gleichförmig zugeteilt und in der erwünschten Weise gezündet und verbrannt werden. Die Reformierung und Verdampfung des Brennstoffs kann auch im Starten in der Maschine zuverlässig und wirkungsvoll durchgeführt werden.

Das Zusatzluftzuführrohr kann so angeordnet sein, daß es als geerdete Elektrode der Zündkerze wirkt. Ein Beispiel einer solchen Einrichtung ist in Fig. 6 gezeigt. Bei dieser Anordnung ist das System mit einer Zündkerze II" versehen, die lediglich eine zentrale Elektrode 11 '"a hat. Eine mit der zentralen Elektrode zusammenarbeitende geerdete Elektrode wird durch das Zusatzluftzuführrohr 31 gebildet.

Generell sind die Elektroden von Zündkerzen hohen Temperaturen ausgesetzt und werden rotglühend. Bleiben die Elektroden der Zündkerzen rotglühend, und zwar selbst nach der Funkenentladung, wirken die glühenden Elektroden als Hitzepunkte, die die unvollständige Verbrennung eines fetten Gemisches fortsetzen, wodurch das fette Gemisch auf eine Temperatur jenseits einer vorbesiimmten erwünschten Temperatur erwärmt wird. Dies macht es unmöglich, in richtiger Weise die Temperatur des fetten Gemisches zu steuern, wodurch nachteiligerweise die richtige Verbrennung des fetten Gemisches in dem Zylinder beeinträchtigt wird. Bei der normalen Zündkerze 11, wie sie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 verwendet wird, besteht die Gefahr, daß die geerdete Elektrode 11£> eine größere Wärmemenge aufnimmt, als durch Wärmeableitung abgeleitet werden kann, mit dem Ergebnis, daß die Elektroden zum Glühen gebracht weiden und Glühpunkte oder Hitzepunkte bilden.

Bei der Anordnung nach Fig. 6 erfolgen die Funkenentladungen zwischen der Zündkerze 11'" und dem Rohr 31, um die Reformierung der Verdampfung des im fetten Gemisch enthaltenen Brennstoffs durchzuführen. Da durch das Rohr 31 Luft fließt, wird dieses in ausreichender Weise durch die Luft gekühlt, so daß das Rohr nicht bis zum Glühzustand erwärmt wird, selbst wenn es den Flammen ausgesetzt wird. Auf diese Weise bildet kein Teil einen Hitzepunkt, so daß niemals der Zustand auftritt, daß die Verbrennung eines fetten Gemisches nach der Funkenentladung durch die Zündkerze 11'" fortgesetzt wird.

Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die durch einen Mischereinsatz 32 gekennzeichnet ist, der das Mischen eines fetten Luft-Brennstoffgemisches mit Zusatzluft gewährleistet, die durch das Zusatzluftzuführrohr 31 angesaugt wird. Der Mischeinsatz, der im folgenden kurz Mischer genannt wird, begrenzt auch den Bereich für die unvollständige Verbrennung des fetten Gemisches und sorgt für effektive Nutzung der Zusatzluft. Stromab des Rohres 31 ist der Mischer 32 vorgesehen, der die Gestalt einer Buchse besitzt, deren Durchmesser viel größer als derjenige des Rohrs 31 ist und die mit einer Vielzahl von Löchern 32a versehen ist, die in der Umfangswand der Buchse vorgesehen sind. Das Rohr 31 hat ein irornpetenartig divergierendes Ende (offenes Ende), das sich nahe dem Mischer 32 oder in Berührung mit diesem befindet. Die bei dieser Ausführungsform verwendete Zündkerze 11'" ist von solcher Bauart, die lediglich eine Elektrode 11 '"a besitzt, welche sich im wesentlichen axial in der Mitte des Mischers 32 befindet und deren Vorderende im wesentlichen in derselben Ebene wie die innere Umfangswand des Mischers liegt. Axial in der Mitte des Mischers 32 befindet sich diametral

ίο gegenüber der ersten Elektrode ll'"a eine geerdete Elektrode ii'"b, deren Vorderende im wesentlichen in derselben Ebene wie die innere Umfangswand des Mischers liegt.

Die bei dieser Anordnung durch das Rohr 31 angesaugte Zusatzluft strömt in den Mischer 32 und wird mit Rücksicht auf das trompetenartig divergierende offene Ende des Rohrs 31 und die Arbeitsweise des Mischers 32 im wesentlichen gleichförmig im Mischer verteilt. Durch die Löcher 32a des Mischers strömt ein fettes Luft-Brennstoffgemisch in den Mischer 32 und wird in diesem mit der Zusatzluft gemischt. Es ist auf diese Weise möglich, innerhalb des Mischers mit Hilfe einer Funkenentladung zwischen der Elektrode W" a der Zündkerze W" und der geerdeten Elektrode \\'"b eine stabile Zündung und Verbrennung zu erreichen und die Reformierung und Verdampfung des Brennstoffs zu erleichtern. Innerhalb des Mischers 32 findet eine unvollständige Verbrennung des fetten Gemisches statt, bei der Wärme erzeugt wird, durch die ein Teil des

jo außerhalb des Mischers befindlichen fetten Gemisches erwärmt und der Brennstoff verdampft wird. Da die Zusatzluft gemäß Vorbeschreibung lediglich in den Mischer 32 strömt, wird sie in wirkungsvoller Weise für die unvollständige Verbrennung eingesetzt. Da ferner die vorderen Enden der Elektroden 11"'<7 und 11'"bim wesentlichen in der Ebene der inneren Umfangswand des Mischers 32 liegen, bilden diese Enden keinen Hitzefleck, sondern arbeiten in richtiger gewünschter '•>ise.

_ :e F i g. 8 und 9 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsiorm ist so ausgelegt, daß die Zufuhr von Zusatzluft in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers der zugeordneten Brennkraftmaschine gesteuert wird. In dem Zusatzluftzuführrohr 31 ist ein Steuerventil 33 untergebracht. Im Kühlwasserkanal 9 in der Maschine befindet sich ein Thermoschalter 21". Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Steuerventil 33 ein Elektromagnetventil, das zur Steuerung der Zusatzluftzufuhr zur Brennkammer 4b geöffnet und geschlossen wird. Der Thermoschalter 21" kann aus einem Bimetallschalter oder einem Wachsschaiter bestehen, der auf die Temperatur des Kühlwassers anspricht und ein- und ausgeschaltet wird. Der Thermoschalter 21" befindet sich in einem Schaltkreis in Reihe mit einer Wicklung des Elektromagnetventils 33 und in Reihe mit einer Stromquelle 15, so daß das Erregen und Entregen des Elektromagnetventils 33 durch die Stromquelle 15 und damit die Zufuhr von Zusatzluft zur Brennkammer 4b durch das Einschalten und Ausschalten des Thermoschalter 21" gesteuert wird. Die Anordnung ist derart getroffen, daß bei Erwärmung des Kühlwassers auf eine Temperatur jenseits einer vorgegebenen Grenztemperatur das Rohr 31 gesperrt wird, um die Zusatzluftzufuhr zur Brennkammer 46 zu unterbrechen. Das Rohr 31 endet in einem offenen Ende, das sich stromauf einer stromauf gelegenen Flammenlöscheinrichtung 13 befindet. Ein Mischer 32 ist von einem hohlen zylindrischen Körper

gebildet, der mehrere Vorsprünge 32b' besitzt, die sich neben dem stromauf gelegenen Ende dieses Körpers befinden und von der Körperinnenwand radial einwärts vorstehen.

Die Zusatzluftzufuhr wird bei dieser Ausführungsform aus den gleichen Gründen gesteuert, wie sie an der Ausführungsform gemäß Fig.2 erläutert wurden. Für den Fachmann ergibt sich, daß sowohl die Zusatzluftzufuhr als auch die Funkenentladung der Zündkerze für verbesserte Ergebnisse beide gesteuert werden können. Der Aufwärmzustand in der Maschine kann auch als Temperatur des Abgases der Maschine und nicht nur von der Kühlwassertemperatur gemessen werden. Ferner muß die Zusatzluftzufuhr nicht notwendigerweise durch vollständige Einschaltung oder Ausschaltung gesteuert werden; vielmehr läßt sich auch eine Steuerung derart durchführen, daß die Menge der

ίο

Zusatzluftzufuhr in Abhängigkeit vom Aufwärmzustand der Maschine vergrößert oder verkleinert wird.

Die Fig. 10 zeigt eine Abwandlung der dritten Ausführungsform, bei der die Zusatzluftzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur des Reformiergases gesteuert wird. Ein Temperaturfühler 21' erfühlt die Temperatur des Reformiergases und sendet ein Signal zu einer Zusatzluftsteuereinrichtung 34, die die Stromzufuhr zu einem Durchflußsteuerventil 33 überwacht,

ίο das als Elektromagnetventil ausgebildet ist. Der Aufbau einer solchen Steuereinrichtung ist im Prinzip bekannt. Das Elektromagnetventil 33 wird so gesteuert, daß es das Zusatzluftzuführrohr 31 sperrt, wenn die Temperatur des vom Temperaturfühler 21' abgetasteten Reformiergases bzw. fetten Gemisches oberhalb einer vorgegebenen Grenztemperatur liegt.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spaltgasgenerator zur Speisung von Brennkraftmaschinen mit einem Reformiergas aus einem Luft-Brennstoffgemisch, das in einer Gemischaufbereitungseinrichtung aus mehrstufig zuführbarer Luft und überstöchiometrischem flüssigem Brennstoffanteil gebildet ist, wobei das Reformiergas durch Teilverbrennung in der Brennkammer des Spaltgasgenerators erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer [Ab) auf der stromauf und stromab gelegenen Seite je eine Flammeniöscheinrichtung (13) zugeordnet ist, daß die Entzündung des Luft-Brennstoffgemischs in der Brennkammer (Ab) über eine Zündkerze (11, 1Γ") intermittierend erfolgt und daß eine Zusatzluftzuführung (3t) vorgesehen ist, deren Austrittsöffnung auf die Zündkerze hin gerichtet ist.

2. Spaltgasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der Zusatzluft in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine (1) oder des Reformiergases gesteuert ist.

3. Spaltgasgenerator nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur am Spaltgasgenerator (10) oder der Brennkraftmaschine (1) der Betrieb der Zündkerze (11, 1Γ") unterbrochen wird.

4. Spaltgasgencrator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (Ab) einen Mischeinsatz (32) aufweist, der zur intensiven Vermischung von Primärgemisch und Zusatzluft dient.

5. Spaltgasgenerator nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündkerze lediglich eine zentrale Elektrode (11'"a)aufweist und das Zusatzluftzufuhr!ohr (31) die geerdete Elektrode bildet.