DE2435205B2 - Spaltgasgenerator - Google Patents
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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 behor'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
2r> 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.
Claims (5)
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.
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