DE3110511A1 - "METHOD AND DEVICE FOR THE THERMO-CHEMICAL HYDROGEN-OXYGEN COMBUSTION INTRODUCTION" - Google Patents

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-VerbrennungseinleitungMethod and device for thermochemical Hydrogen-oxygen combustion initiation

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung bei einem mit einer Primärbrennstoff-Verbrennungskammer versehenen Verbrennungsgrundsystem.The invention relates to a method and a device for implementation of the process for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation in a basic combustion system provided with a primary fuel combustion chamber.

Bei den brennstoff verbrauchenden Anwendungen machen die begrenzte Verfügbarkeit von nicht erneuerbaren Primärenergiequellen und die Faktoren der energiebezogenen Umweltbelastungen Überlegungen nach einer besseren Brennstoffausnützung, nach reduzierten Emissionswerten und nach einem übergang auf nicht aus Erdöl bestehenden oder abgeleiteten Brennstoffen erforderliche. Diese drei Zielsetzungen stehen in enger Wechselwirkung und oft einander entgegen. So kann z.B. der Übergang von Öl oder Naturgas auf Kohle in elektrischen Stromerzeugungsanlagen schwierige Emissionssteuereinrichtungen und größere Boil eränderungen erfordern.The fuel-consuming applications make limited use Availability of non-renewable primary energy sources and the factors of energy-related environmental pollution considerations a better fuel utilization, after reduced emission values and after a transition to non-petroleum or derived products Fuels required. These three objectives are in place in close interaction and often in opposition to one another. For example, the transition from oil or natural gas to coal in electrical power generation plants require difficult emission control facilities and major boiler changes.

Mit Verbrennung arbeitende Vorrichtungen und Systeme können bei mobilen und stationären Energieumwandlungssystemen aller Industrienationen eingesetzt werden. Bevorzugte Asuführungsbeispiele sind die Kraftfahrzeugmotoren mit Innenverbrennung und die elektrischen Gebrauchsboiler. Devices and systems working with combustion can be used in mobile and stationary energy conversion systems of all industrial nations can be used. Preferred embodiments are motor vehicle engines with internal combustion and electrical utility boilers.

Aufgrund dieser Energieengpässe und unter dem Druck von Regierungsverordnungen haben die Konstrukteure und die Anwender von Verbren-Because of these energy bottlenecks and under pressure from government regulations have the designers and users of combustion

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nungssystemen versucht, den Wirkungsgrad der Energieumwandlung oder die Brennstoffausnützung zu verbessern. Dabei wird der Reduzierung der Umweltverschmutzung durch Ausstoß des Verbrennungsgrundsystems von mobilen und stationären Einrichtungen besondere Bedeutung beigemessen. systems tries to improve the efficiency of the energy conversion or improve fuel efficiency. In doing so, the reduction particular importance is attached to environmental pollution caused by emissions of the basic combustion system from mobile and stationary facilities.

Der gegenwärtige Stand der Entwicklung kann durch die Überprüfung der drei grundsätzlichen Kategorien zusammengefaßt werden. Diese drei Kategorien umfassen: den verbesserten Wirkungsgrad der Energieumwandlung oder die bessere Ausnützung des Brennstoffes; die reduzierte umweltspezifische Verunreinigung der LUft, des Wassers und der Erde oder verbesserte Emissionskontrolleinrichtungen und der Einsatz von alternativen Brennstoffen und neuen Einsatzmöglichkeiten dieser Brennstoffe, um den Verbrauch von öl und Naturgas zu reduzieren.The current state of development can be determined by reviewing the three basic categories can be summarized. These three categories include: The improved energy conversion efficiency or better use of fuel; the reduced environmental pollution of the air, water and earth or improved emission control facilities and the use of alternative fuels and new uses for them Fuels to reduce the consumption of oil and natural gas.

Verbesserungen in dem Wirkungsgrad der Energieumwandlung sind in fast allen wesentlichen industriellen Verbrennungssystemen in Bezug auf gute Betriebswirtschaftlichkeit gesucht worden. Es ist jedoch ein verhältnismäßig reifer Zustand mit nur noch begrenzten Möglichkeiten von weiteren Verbesserungen erreicht, wenn man herkömmliche Versuche ansetzt. Der Verbrennungswirkungsgrad einer modernen Innenverbrennungsmaschine oder eines dampfbetriebenen Kessels kann z.B. etwa 98 % betragen. Zusätzliche Verbesserungen sind daher wirklich nur noch sehr beschränkt möglich.Improvements in energy conversion efficiency have been sought in almost all major industrial combustion systems for good business economics. However, it has reached a relatively mature state with only limited possibilities for further improvement if conventional attempts are made. The combustion efficiency of a modern internal combustion engine or a steam-powered boiler can be around 98 % , for example. Additional improvements are therefore really only possible to a very limited extent.

Jedoch in manchen Fällen besteht die Möglichkeit für messbare Verbesserungen, so z.B. bei der Weiterentwicklung von Hochgeschwindigkeits-Dieselmaschinen, wie sie bei schweren Lastkraftwagen und Omnibussen eingesetzt werden. Die Dieselmaschine ist jedoch mit Umweltverschmutzungen verbunden, die in Zukunft den Einsatz derartigerHowever, in some cases there is an opportunity for measurable improvements, e.g. in the further development of high-speed diesel engines, as used in heavy trucks and buses. The diesel engine, however, is polluted with the environment connected to the use of such in the future

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Maschinen begrenzen können und/oder eine potentielle Verbesserung der Brennstoffausnützung verhindern können. Die Hochgeschwindigkeits-Dieselkraftfahrzeugmotoren in den heutigen Kraftfahrzeugen und kleinen Lastkraftwagen bedingen eine geteilte Verbrennungskammer und nicht die einzige Verbrennungskammer großer Maschinen. Es wird neben der Hauptverbrennungskammer, in der der Brennstoff mit hochkomprimierter Luftladung verbrannt wird, eine damit verbundene Hilfskammer, als Vorkammer oder Wirbelkammer bezeichnet, benötigt. Der Dieselbrennstoff wird zunächst in diese letztere Kammer eingespritzt, in der vielfach eine elektrische Glühkerze als Starthilfe angeordnet ist. Die geteilte Verbrennungskammer, die mit einem thermodynamischen Verlust von 10 bis 15 % der Brennstoffausnützung verbunden ist, scheint aber dennoch erforderlich zu sein, um die geforderten Emissionsbdingungen für Kraftfahrzeuge einhalten und eine wirksame Zündung und einen hohen VErbrennungswirkungsgrad sicherstellen zu können. Wenn diese Bedingungen mit einer direkt eingespritzten offenen Einkammermaschine eingehalten werden könnten, ließe sich im gesamten eine wesentliche Verbesserung der Brennstoffausnützung erreichen.Limit machines and / or prevent a potential improvement in fuel efficiency. The high speed diesel automobile engines in today's automobiles and small trucks require a split combustion chamber rather than the single combustion chamber of large machines. In addition to the main combustion chamber, in which the fuel is burned with a highly compressed air charge, an associated auxiliary chamber, known as an antechamber or vortex chamber, is required. The diesel fuel is first injected into this latter chamber, in which an electric glow plug is often arranged as a starting aid. The split combustion chamber, which is associated with a thermodynamic loss of 10 to 15 % of the fuel utilization, nevertheless seems to be necessary in order to be able to comply with the required emission conditions for motor vehicles and to ensure effective ignition and a high degree of combustion efficiency. If these conditions could be met with a direct-injected, open, single-chamber engine, a substantial improvement in fuel efficiency could be achieved overall.

Die Arbeit an Emissionskontroll- und -Steuereinrichtungen wurde bei spezifischen Emissionen sehr stark intensiviert, um festgelegte Pegel einhalten zu können. Unter diesen spezifischen Emissionen befinden sich Kohlenmonoxyd, rückwirkende Kohlenwasserstoffe, Stickstoffoxyde, Schwefeloxyde und Schmutzteilchen. Im allgemeinen wurden die festgelegten Pegel für diese Emissionen fortlaufend reduziert. Diese Pegel können auch auf festgelegten Basiswerten von regionalen Luftverschmutzungsanforderungen basieren, wie z.B. im Staat von Kalifornien. Versuche der Emissionssteuerung enthalten: abgeänderte Brennstoffvorbehandlung und -zuführung, wie z.B. verbesserte Dieselbrennstoff Injektoren; Abänderung des Verbrennungsprozesses, wie z.B. oxydie-Work on emission control and control facilities was carried out at specific emissions intensified very strongly in order to be able to adhere to specified levels. Among these specific emissions are located carbon monoxide, retroactive hydrocarbons, nitrogen oxides, Sulfur oxides and dirt particles. In general, those were laid down The level for these emissions is continuously reduced. These levels can also be based on established base values of regional air pollution requirements such as in the state of California. Emission control attempts include: modified fuel pretreatment and delivery, such as improved diesel fuel injectors; Modification of the combustion process, such as oxidizing

m * mnm * mn

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rende katalytische Nachbehandlung in Kraftfahrzeugen und Kalkstein-Schwefel entfernung in kohlegefeuerten elektrischen Stromerzeugungsanlagen. rende catalytic aftertreatment in motor vehicles and limestone-sulfur removal in coal-fired electrical power generation plants.

Die meisten Emissionsregelungen resultieren in schädlichen techni sehen Wirkungen, ungünstigen Zwängen im Betriebsverfahren und/oder in zusätzlichen Ausgangs- und Betriebskosten und sind oft gegenläufig zu der Wirkungsgradverbesserung und Brennstoffausnützung. Sie können sogar zu neuen Sekundäremissionen führen. Bei dem gegenwärtigen katalytischen Kraftfahrzeugkonverter tritt z.B. im Abgaskrümmer ein unerwünschter Rückstauf auf, der den Wirkungsgrad reduziert, und es wird unverbleites Benzin benötigt. Es kann auch ein reduziertes Maschinen-Kompressionsverhältnis erforderlich sein, das ebenfalls den Wirkungsgrad herabsetzt und giftige gasförmige und flüssige Sulfatprodukte, die normalerweise nicht vorhanden sind, werden emittiert.Most emissions regulations result in harmful tech Effects, unfavorable constraints in the operating process and / or in additional initial and operating costs and are often contrary to the efficiency improvement and fuel utilization. You can even lead to new secondary emissions. In the current automotive catalytic converter, for example, it occurs in the exhaust manifold unwanted backflow on, which reduces the efficiency, and it unleaded gasoline is required. A reduced engine compression ratio may also be required, which also has the Efficiency degrades and toxic gaseous and liquid sulphate products, which are not normally present, are emitted.

Die in bestimmten Kraftfahrzeug-Innenverbrennungsmaschinen verfolgte "Magerbrenntechnik" reduziert im wesentlichen die Stickstoffoxyd- und Kohlenmonoxyd-Emission, aber aufgrund der Änderung der Luft-Brennstoff-Mischung von Zylinder zu Zylinder und letztlich den Grenzen der Fehlzündung nehmen die Emissionen an rückwirkenden Kohlenwasserstoffe zu und der Verbrennungswirkungsgrad fällt unter annehmbare Grenzwerte. Tracked in certain automotive internal combustion engines "Lean burn technique" essentially reduces the nitric oxide and Carbon monoxide emission, but due to the change in the air-fuel mixture from cylinder to cylinder and ultimately the limits of the Misfire increases retroactive hydrocarbon emissions and combustion efficiency falls below acceptable limits.

Ein Hauptproblem bei den alternativen Brennstoffen liegt darin, daß diese Brennstoffe mit den gegenwärtigen Einrichtungen nicht vereinbar sind. Ein Versuch besteht darin, alternative Brennstoffe mit denselben technischen Spezifikationen wie* die gegenwärtigen Erdöl-Brennstoffe zu erzeugen: Benzin, Diesel, Turbinenbrennstoffe, Heizöl und Restöle. Die teilweise oder vollständige Anpassung an die Spezifika-A major problem with the alternative fuels is that these fuels are incompatible with the current facilities. One attempt is to use alternative fuels with the same technical specifications such as * the current petroleum fuels to produce: gasoline, diesel, turbine fuels, heating oil and residual oils. The partial or complete adaptation to the specific

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tionen für gegenwärtige Brennstoffe, beginnend mit den nicht aus Erdöl abgeleiteten Brennstoffen, wie Kohle, ölschiefer, Biomasse usw., ist schwierig, teuer und in vielen Fällen undurchführbar. Der Einsatz von alternativen Brennstoffen in einer Kompressions-Zündungs-Dieselmaschine erfordert, daß ein bestimmter Mindestcetangehalt erreicht wird, während bei einer benzingespeisten Zündkerzen-Maschine ein Mindestoktangehalt erreicht werden muß. Einige alternative Brennstoffe besitzen diese Grundeigenschaften, wie sie für eine konventionelle Verbrennungseinrichtung erforderlich sind, nicht. Neue Versuche zur Brennstoffvorbehandlung und -zuführung zur Verbrennungskammer sind erwünscht in Bezug auf solche Fakten wie physikalischer Zustand inkompatiblen Brennstoffen, falsch abgestimmter Viskositätsbereich und ungeeignete Verflüchtigungseigenschaften. options for current fuels, starting with the non-petroleum derived fuels such as coal, oil shale, biomass etc., is difficult, expensive and in many cases impractical. The use of alternative fuels in a compression-ignition diesel engine requires that a certain minimum cetane content be reached while in a gasoline-powered spark plug machine a minimum octane content must be achieved. Some alternative fuels have these basic properties as they do for a conventional one Incinerator are required, not. New attempts at fuel pretreatment and delivery to the combustion chamber are desirable regarding such facts as physical condition of incompatible fuels, improperly matched viscosity range, and unsuitable volatilization properties.

Obgleich Wasserstoff als Brennstoff für ein Verbrennungsgrundsystem noch nicht in größerem Umfange verwendet worden ist, wird er in bestimmten luftbeladenen Verbrennungsprozessen, die atmosphärischen Sauerstoff verwenden, von mobilen und stationären Einrichtungen als Brennstoff eingesetzt. Auch die Wasserstoff-Sauerstoff-Kombination ist schon lange in Sauerstoff-Wasser-Stoff-Flammen angewendet, wie sei beim Metallschneiden, beim Schweißen, bei der Glaswaren-Herstellung und anderen derartigen Arbeitsgängen benötigt werden.Although hydrogen is used as fuel for a basic combustion system has not yet been used on a large scale, it is used in certain air-laden combustion processes, the atmospheric Use oxygen, used as fuel by mobile and stationary facilities. Also the hydrogen-oxygen combination has long been used in oxygen-water-substance flames, such as may be needed in metal cutting, welding, glassware manufacture and other such operations.

Der vorherrschende Einsatz von Wasserstoff als Brennstoff ist heute bei der Luft- und Raumfahrt-Entwicklung. Die frühe Entwicklung der wasserstoff-gespeisten Rakete, die hauptsächlich Sauerstoff, aber auch Fluorine und bestimmte andere Oxydationsmittel verwendet, ist von J.L. Sloop in "Liquid Hydrogen as a Propulsion Fuel" in NASA, History Series, NASA SP-4404, Washington, D.C, 1978 beschrieben worden.The predominant use of hydrogen as a fuel is today in aerospace development. The early development of the hydrogen-powered missile, which was mainly oxygen, however Fluorine and certain other oxidizing agents also used is described by J.L. Sloop in "Liquid Hydrogen as a Propulsion Fuel" in NASA, History Series, NASA SP-4404, Washington, D.C, 1978.

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In den Jahren nach 1960 wurden mit Wasserstoff und Sauerstoff betriebene Raketenantriebe für das US-Raumfahrtprogramm entwickelt. Einige dieser Antriebe enthielten sowohl eine mit einem Wasserstoff-Sauerstoff -Gemisch gespeiste Hauptbrennkammer, als auch mehrere Hilfsverbrennungseinrichtungen, wie einem brennstoffergiebigen Wasserstoff-Sauerstoff-Gasgenerator und einen kleinen erweiterten Wasserstoff-Sauerstoff -Zündkerzenzünder, um die Verbrennung in der Hauptverbrennungskammer einzuleiten. In den Jahren nach 1970 wurde von der Firma Rocketdyne für das wiederverwendbare Space-Shuffle-Fahrzeug ein Startsystem entwickelt, das ein 500.000 Pfund Wasserstoff-Sauerstoff-Raketenantriebssystem mit im Druck abgestufter Verbrennung in einer hohen Verbrennungskammer vorsieht und mit mehreren Einrichtungen zur Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung ausgerüstet ist.In the years after 1960 hydrogen and oxygen were used Rocket engines developed for the US space program. Some of these drives included both one with a hydrogen-oxygen -Mixed main combustion chamber, as well as several auxiliary combustion devices, like a fuel-rich hydrogen-oxygen gas generator and a small extended hydrogen-oxygen spark plug to keep combustion in the main combustion chamber initiate. In the years after 1970, the Rocketdyne company introduced a reusable space shuffle vehicle Launch system developed that will feature a 500,000 pound hydrogen-oxygen rocket propulsion system provides with graduated combustion in a tall combustion chamber and with multiple facilities for Hydrogen-oxygen combustion is equipped.

In derselben Periode wurden mehrere kleine Wasserstoff-Sauerstoff-Reaktionssteuersysteme und andere Raketenhilfsantriebe konstruiert und getestet. Keines dieser Systeme und keiner dieser Antriebe wurde aber bis zur Inbetriebnahme entwickelt.In the same period, several small hydrogen-oxygen reaction control systems became and other missile propulsion systems and tested. However, none of these systems and none of these drives was developed before commissioning.

Der Wasserstoff-Sauerstoff-Raketenantrieb und die davon betroffenen Verbrennungsflächen setzen eine grundlegende Technologie der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung voraus, um Einrichtungen für die Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung zu schaffen, damit diese über einen weiten Bereich von Arbeitsflüssen, Drücken und Mischungsverhältnissen (brennstoffergiebig, brennstoffarm und stöchiometrisch) arbeiten. Dies schließt Einrichtungen zur Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung ein, die zur Einleitung der Verbrennung in den größeren Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungssystemen dienen, wie sie z.B. durch die Hauptraketendruckkammern gegeben sind. Der Einsatz solcherThe hydrogen-oxygen rocket engine and those affected by it Combustion surfaces employ a basic technology of hydrogen-oxygen combustion advance to create facilities for hydrogen-oxygen combustion so that they have a work in a wide range of work flows, pressures and mixing ratios (rich in fuel, low in fuel and stoichiometric). This includes devices for hydrogen-oxygen combustion initiation, which initiate combustion in the larger Hydrogen-oxygen combustion systems are used, such as those given by the main rocket pressure chambers. The use of such

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Einrichtungen zur Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung zur Erzeugung der Zündung in einem Verbrennungsgrundsystem, wie einem Kohlenwasserstoffsystem einer Innenverbrennungs-Kolbenmaschine, einer Gasturbine, einer Außenverbrennungs-Wärmemaschine, einem Ofen oder einem Heizkessel, die andere als Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffe verwenden, ist bis heute nicht bekannt.Devices for hydrogen-oxygen combustion initiation for Generation of ignition in a basic combustion system, such as a hydrocarbon system of an internal combustion piston engine, a Gas turbine, an external combustion heat engine, a furnace or a boiler that fuels other than hydrogen-oxygen use is not known to this day.

Ein anderer Anwendungsfall für Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinrichtungen ist der stöchiometrische Wasserstoff-Sauerstoff-Brenner, dem Wasser verdünnt zugegeben wird, um eine sehr kompakte, in weitem Maß steuerbare Ausgangsgröße in Bezug auf Druck, Temperatur, Fluß und dynamischem Ansprechen, zu erhalten, insbesondere in einem Spezialdampfgenerator, wie er in der US-PS 14 83 917 beschrieben ist. Derartige Systeme sind für einen Fahrzeug-Hauptantrieb mit großem Wirkungsgrad und für die Stromerzeugung mit Hochtemperatur-Dampfexpandern vorgeschlagen worden:Another use case for hydrogen-oxygen incinerators is the stoichiometric hydrogen-oxygen burner to which diluted water is added to create a very compact, in largely controllable output variable with regard to pressure, temperature, Flow and dynamic response to be obtained, especially in a special steam generator as described in US-PS 14 83 917. Such systems are for a vehicle main drive with high efficiency and for power generation with high-temperature steam expanders have been proposed:

Rockwell International, Rocketdyne Division in "A Non-Pol luting Noiseless. Engine for Powerplant Applications - With Specific Orientation to a High Speed Ground Transportation System"; W.J.D. Escher, D.S. Goalwin und R.E. Schnurstein, Rocketdyne Division, Rockwell International, Report RIP-13, Juli 1970 und General Electric Co. in "Role of Hydrogen in Eco Energy"; W. Hausz, General Electric Co. TEMPO Center for Advanced Studies Paper in Hydrogen for Energy Distri bution, Institute of Gas Technology Symposium paper, Januar 1979, Chicago, Illinois. Escher Technology Associates hat ein derartiges System für den Antrieb eines Kraftfahrzeuges vorgeschlagen, wie in der Abhandlung "On the Higher Energy Form of Water (H₂O*) in Automotive Vehicle Advanced Power Systems" von W.J.D. Escher, in Escher Technology Associates paper, 7-th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, proceedings, September 1972, San Diego, California, beschrieben ist.Rockwell International, Rocketdyne Division in "A Non-Pol luting Noiseless. Engine for Powerplant Applications - With Specific Orientation to a High Speed Ground Transportation System"; WJD Escher, DS Goalwin and RE Schnurstein, Rocketdyne Division, Rockwell International, Report RIP-13, July 1970 and General Electric Co. in "Role of Hydrogen in Eco Energy"; W. Hausz, General Electric Co. TEMPO Center for Advanced Studies Paper in Hydrogen for Energy Distribution , Institute of Gas Technology Symposium paper, January 1979, Chicago, Illinois. Escher Technology Associates has proposed such a system for driving a motor vehicle, as described in the paper "On the Higher Energy Form of Water (H ₂ O *) in Automotive Vehicle Advanced Power Systems" by WJD Escher, in Escher Technology Associates paper, 7 -th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, proceedings, September 1972, San Diego, California.

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Erst kürzlich hat Rocketdyne diesen Lösungsweg zur Erzeugung von Strom in Dampfkraftwerken, die verschiedene thermodynamische Kreise aufweisen, untersucht. Die thermodynamischen Kreise enthalten herkömmliche Kondensationsdampfturbinen mit Rankine'schem Kreis, wie sie in "Hydrogen/Oxygen Steam Generation: An Example of Aerospace Technology Transfer" von D.E. Wright, Rocketdyne Division, Rockwell International, in Hydrogen for Energy Distribution, Institute of Gas Technology symposium paper, Januar 1979, Chicago, Illinois, beschrieben sind. Für diese Anwendungen des Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsprinzips ist festgestellt worden, daß die Dampferzeugung das einzige ausgeführte Objekt ist.Just recently, Rocketdyne introduced this approach to generating Electricity in steam power plants, the different thermodynamic circles have examined. The thermodynamic loops contain conventional Rankine cycle condensing steam turbines like them in "Hydrogen / Oxygen Steam Generation: An Example of Aerospace Technology Transfer "from D.E. Wright, Rocketdyne Division, Rockwell International, to Hydrogen for Energy Distribution, Institute of Gas Technology symposium paper, January 1979, Chicago, Illinois. For these applications of the hydrogen-oxygen combustion principle it has been found that steam generation is the only object carried out.

Eine große Anzahl von potentiellen Anwendungen von Wasserstoff-Luft-Verbrennungsgrundsystemen ist vorgeschlagen worden und einige davon haben die experimentelle Forschung erreicht.A large number of potential applications for basic hydrogen-air combustion systems has been proposed and some of them have reached experimental research.

Dies reicht von den Kraftfahrzeug-Innenverbrennungsmaschinen, über die Schiffsgasturbinen bis zu den Unterschall-, überschall- und Hyperschall-Flugzeugantrieben, die Gasturbinensysteme, gemischte Raketen/Luf tan saugsysteiiie und Unterschall- bzw. überschall-Verbrennungsstaudüsen aufweisen, wie in "Survey and Assessment of Contemporary U.S. Hydrogen-Fuelel International Combustion Engine Projects" von W.J.D. Escher, Escher Technology Associates report for the U.S. Energy Research and Development Administration, ERDA Report TEC-75/005, September 1975, zusammengestellt sind.This ranges from automotive internal combustion engines to over the marine gas turbines to the subsonic, supersonic and hypersonic aircraft propulsion, the gas turbine systems, mixed Rocket / air intake systems and subsonic or supersonic combustion jets, as in "Survey and Assessment of Contemporary U.S. Hydrogen-Fuelel International Combustion Engine Projects " by W.J.D. Escher, Escher Technology Associates report for the U.S. Energy Research and Development Administration, ERDA Report TEC-75/005, September 1975.

Es sind Studien der Wasserstoff-Zusetzung bei konventionellen Brennstoff-Verbrennungssystemen wie Innenverbrennungsmaschinen durchgeführt worden, wie in "Emission Control with Lean Operation Using Hydrogen-Supplemented Fuel" von R.F. Stebar und F.B. Parks, General Motors Corporation Research Publication GMRL-1537, Februar 1974;They are studies of the addition of hydrogen in conventional fuel combustion systems how internal combustion engines have been carried out, as in "Emission Control with Lean Operation Using Hydrogen-Supplemented Fuel "by R.F. Stebar and F.B. Parks, General Motors Corporation Research Publication GMRL-1537, February 1974;

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"Hydrogen-Enrichment-Concept, Preliminary Evaluation", Anon., Jet Propulsion Laboratory Report prepared under Interagency Agreement ERA-IAG-Dr-0548, U.S. Energy Research and Development Administration, Report TEC-74/007, Dezember 1975, beschrieben ist. Bei mit Wasserstoff ergänzten Verbrennungssystemen ist im Gegensatz zu den herkömmlichen Brennstoff-Verbrennungssystemen das Hauptziel die "Magerverbrennung sgrenzen" des Kohlenwasserstoff-Brennstoffes auszudehnen und dadurch eine meßbare Verbesserung in der Brennstoffausnützung und der Emission zu erreichen. Es sind viele Vorschläge der Wasserstoffzugabe gemacht worden, um die gewünschte Charakteristik bei Innenverbrennungsmaschinen zu erreichen. Die Hauptschwierigkeiten derartiger Vorschläge liegen in der Wasserstoffquelle, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Bordeinrichtungen zur Erzeugung des Wasserstoffes, wie in "Lean Combustion in Automotive Engines: An Assessment of the Addition of Hydrogen to Gasoline as Compared to Other Techniques", Anon., The Aerospace Corporation report prepared under EPA Contract No. E (04-3)-1101, PA-3, U.S. Department of Energy Report CONS/1101-1, Februar 1976, beschrieben ist. Unter den Vorschlägen sind: Die Speicherung als unter Druck stehendes Gas; die Erzeugung von wasserstoffreichem Gas aus Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten, einschließlich der hauptsächlich gebräuchlichsten Brennstoffe, wie Benzin oder andere chemische Verbindungen, wie in "Hydrogen-Enrichment-Concept, Preliminary Evaluation", Anon., Jet Propulsion Laboratory Report prepared under Interagency Agreement ERA-IAG-D4-0548, U.S., Energy Research and Development Administration, Report TEC-74/007, Dezember 1975, beschrieben ist; Metallhydrid-Speicher, wie sie in "Hydrogen Storage in Metal Hydrides" von J.J. Reilly und G.D. Sandro.ck in Scientific American, Februar 1980, beschrieben sind; kryogene Flüssigkeiten und die Elektrolyse von Wasser, wie in "Automotive Fuel-Saving System with On-Board Hydrogen Generation and Injection into"Hydrogen-Enrichment-Concept, Preliminary Evaluation", Anon., Jet Propulsion Laboratory Report prepared under Interagency Agreement ERA-IAG-Dr-0548, US Energy Research and Development Administration, Report TEC-74/007, December 1975. In combustion systems supplemented with hydrogen, in contrast to conventional fuel combustion systems, the main goal is to expand the "lean burn limits" of the hydrocarbon fuel and thereby achieve a measurable improvement in fuel utilization and emissions. Many proposals have been made for adding hydrogen to achieve the desired characteristics in internal combustion engines. The main difficulties with such proposals lie in the hydrogen source, particularly in automotive on-board equipment for generating the hydrogen, as in "Lean Combustion in Automotive Engines: An Assessment of the Addition of Hydrogen to Gasoline as Compared to Other Techniques", Anon., The Aerospace Corporation report prepared under EPA Contract No. E (04-3) -1101, PA-3, US Department of Energy Report CONS / 1101-1, February 1976. Among the proposals are: Storage as pressurized gas; the generation of hydrogen-rich gas from hydrocarbon liquids, including major fuels such as gasoline or other chemical compounds, as described in "Hydrogen-Enrichment-Concept, Preliminary Evaluation", Anon., Jet Propulsion Laboratory Report prepared under the Interagency Agreement ERA-IAG -D4-0548, US, Energy Research and Development Administration, Report TEC-74/007, December 1975; Metal hydride storage as described in "Hydrogen Storage in Metal Hydrides" by JJ Reilly and GD Sandro.ck in Scientific American , February 1980; cryogenic liquids and the electrolysis of water, as in "Automotive Fuel-Saving System with On-Board Hydrogen Generation and Injection into

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LC. Engines" von D.A. KeIley, Technidyne, Inc. paper presented at the 1st World Hydrogen Energy Conference Proceedings, März 1978, Miami Beach, Florida und in "Method and Apparatus for Operating Combustion Engines" von P.F. Talenti, US-Patent Nr. 4 111 160 (1978) beschrieben sind.LC. Engines "by D.A. KeIley, Technidyne, Inc. paper presented at the 1st World Hydrogen Energy Conference Proceedings, March 1978, Miami Beach, Florida and in "Method and Apparatus for Operating Combustion Engines "by P.F. Talenti, U.S. Patent No. 4,111,160 (1978) are described.

Ein Nachteil der Wasserstoffbeimengung ist, daß ziemlich beachtliche Anteile an Wasserstoff im Verhältnis zum konventionellen Brennstoff auf einer äquivalenten Energiebasis benötigt werden, um die gewünschte verbesserte Brennstoffausnutzung und Reduzierung der Emission zu erhalten. Der Bedarf eines teuren Wasserstoffspeichers und/oder eines Bord-Wasserstofferzeugers mit den begleitenden Kosten und/oder den Betriebswirkungsgradverschlechterungen haben dazu geführt, daß die weitere Entwicklung von Wasserstoffbeimengungseinrichtungen begrenzt oder sogar blockiert ist. Soweit den Erfindern bekannt ist, wird beim Stand der Technik keine Einrichtung zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung als "chemische Zündkerze" oder in einer Brennstoff-Vorbehandlungskammer zur Verbrennungseinleitung und -verbesserung für einen andersartigen Primärbrennstoff ohne Wasserstoff verwendet, dessen Verbrennung mit Luft in erster Linie in einer Verbrennungskammer für herkömmliche Brennstoffe stattfindet.A disadvantage of adding hydrogen is that it is quite considerable Proportion of hydrogen in relation to conventional fuel on an equivalent energy basis needed to get the desired improved fuel efficiency and reduction of emissions obtain. The need for an expensive hydrogen storage and / or an on-board hydrogen generator with the attendant costs and / or the Operating efficiency degradations have limited the further development of hydrogen addition devices or even blocked. As far as the inventors know, no device for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation is used in the prior art as a "chemical spark plug" or in a fuel pretreatment chamber for combustion initiation and -Improvement for a different type of primary fuel without hydrogen used, its combustion with air primarily in one Combustion chamber for conventional fuels takes place.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung bei einem mit einer Primärbrennstoff-Verbrennungskammer versehenen Verbrennungsgrundsystem zu schaffen, bei denen der thermische Wirkungsgrad des Verbrennungsgrundsystems und damit die Brennstoffausnutzung verbessert, die Emissionen des Verbrennungsgrundsystems reduziert und beim Verbrennungsgrundsystem auch alternative Brennstoffe eingesetzt werden können.It is the object of the invention to provide a method and a device for Implementation of the process for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation in the case of a basic combustion system provided with a primary fuel combustion chamber, in which the thermal efficiency of the basic combustion system and thus the fuel efficiency improves, the emissions of the The basic combustion system is reduced and alternative fuels can also be used in the basic combustion system.

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Diese Aufgabe wird nach dem Verfahren der Erfindung dadurch gelöst, daß in eine Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer, die mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer in Verbindung steht, Wasserstoff und Sauerstoff eingeführt werden, daß der in der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer eingeführte Wasserstoff gezündet und verbrannt wird, daß die heißen Wasserstoff-Verbrennungsprodukte von der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer zu der Primärbrenn stoff Verbrennungskammer weitergeleitet werden und daß mit den heißen Wasserstoff-Verbrennungsprodukten der der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer zugeführte Primärbrennstoff gezündet wird. Dieses Verfahren zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung bei einem herkömmlichen Verbrennungsgrundsystem kann in großer Mannigfaltigkeit bei Innen- und Außenverbrennungsmaschinen, bei stationären und mobilen Anlagen, wie mit Benzin oder Diesel betriebene Fahrzeugmotoren, Gasturbinen, Rankine- und Stirling-Maschinen, öfen und Heizkessel, einschließlich der kohle- oder ölbeheizten, eingesetzt werden.According to the method of the invention, this object is achieved by that in a hydrogen-oxygen combustion chamber which is in communication with the primary fuel combustion chamber, hydrogen and oxygen are introduced that that in the hydrogen-oxygen combustion chamber imported hydrogen is ignited and burned that the hot hydrogen combustion products from the Hydrogen-oxygen combustion chamber to the primary fuel combustion chamber and that with the hot hydrogen combustion products that of the primary fuel combustion chamber supplied primary fuel is ignited. This process for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation With a conventional basic combustion system, there is a great variety of internal and external combustion engines, for stationary and mobile systems, such as vehicle engines powered by gasoline or diesel, gas turbines, Rankine and Stirling machines, stoves and boilers, including coal-fired or oil-fired, can be used.

Die thermochemische Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsei η leitung nach der Erfindung ergibt eine energiereichere Verbrennungseinleitung als bei konventionellen elektrischen oder Kompressionszündungen für konventionelle und alternative, nicht auf Erdöl basierende Brennstoffe, welche in einem breiten Bereich von Verbrennungsgrundsystemen, wie Innenverbrennungs-Kolbenmaschinen, Turbinen, Außenverbrennungsmaschinen, Öfen und Heizkessel viel schwieriger zu verbrennen sind.The thermochemical hydrogen-oxygen combustion line according to the invention results in a more energetic combustion initiation than with conventional electrical or compression ignition for conventional and alternative non-petroleum based fuels, which can be used in a wide range of basic combustion systems, such as internal combustion piston engines, turbines, external combustion engines, ovens and boilers are much more difficult to burn are.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß Kammerwände eine längliche Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer mit einem ersten geschlossenen Ende und einem gegenüberliegenden zweiten Ende bilden, welches mitAn apparatus for carrying out the method according to the invention is characterized in that chamber walls form an elongated hydrogen-oxygen combustion chamber with a first closed end and an opposite second end which coincides with

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der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer eines Verbrennungsgrund systems in Verbindung steht, daß eine Wasserstoff-Zuführeinrichtung mit einem Wasserstoff-Steuerventil, einer Wasserstoffquelle und einem Wasserstoff-Injektor der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer unter Druck stehenden Wasserstoff zuführt, daß eine Sauerstoff-Zuführeinrichtung mit einem Sauerstoff-Steuerventil, einer Sauerstoffquelle und einem Sauerstoff-Injektor der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung skammer Sauerstoff zuführt, daß eine Zündeinrichtung mit einer Zündsteuereinrichtung, einer Zündenergiequelle und einem Zünder Zündimpulse in das geschlossene Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer einbringt, um das darin befindliche Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch zu zünden und die Verbrennungsprodukte durch das zweite Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung skammer in die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer zu leiten, daß eine Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung mit einem Primärbrennstoff-Steuerventil, einer Primärbrennstoffquelle und einem Primärbrennstoff-Injektor den Primärbrennstoff der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer zuführt und die Wasserstoff-Verbrennungsprodukte aus der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer den Primärbrennstoff zünden, und daß die Steuereinrichtung in Verbindung mit dem Verbrennungsgrundsystem die Zündsteuereinrichtung, das Wasser-Steuerventil, das Sauerstoff-Steuerventil und das Primärbrennstoff-Steuerventil so steuern, daß die Dosierung und der Zeitablauf der Zündung, der Zuführung von Wasserstoff und Sauerstoff in die Vorrichtung zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung und die Zuführung des Primärbrennstoffes in die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer des Verbrennungsgrundsystems koordiniert sind. Der Wasserstoff-Sauerstoff-Speicher und/oder -Generator kann verhältnismäßig klein sein und wenig begleitende Kosten verursachen.the primary fuel combustion chamber of a basic combustion system is in connection that a hydrogen supply device with a hydrogen control valve, a hydrogen source and a Hydrogen injector supplies pressurized hydrogen to the hydrogen-oxygen combustion chamber that an oxygen supply device supplies with an oxygen control valve, an oxygen source and an oxygen injector of the hydrogen-oxygen combustion skammer supplies oxygen that an ignition device with an ignition controller, an ignition energy source and an igniter Ignition pulses into the closed end of the hydrogen-oxygen combustion chamber brings in to ignite the hydrogen-oxygen mixture contained therein and the combustion products through the second end of the hydrogen-oxygen combustion skammer into the Primary fuel combustion chamber to direct that a primary fuel supply device with a primary fuel control valve, a primary fuel source and a primary fuel injector the Supplies primary fuel to the primary fuel combustion chamber and the hydrogen combustion products from the hydrogen-oxygen combustion chamber ignite the primary fuel, and that the control device in conjunction with the basic combustion system, the ignition control device, the water control valve, the oxygen control valve and controlling the primary fuel control valve to control the metering and timing of the ignition, the supply of hydrogen and oxygen in the device for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation and the supply of the primary fuel to the primary fuel combustion chamber of the basic combustion system are coordinated. The hydrogen-oxygen storage system and / or generator can be relatively small and incur little accompanying costs.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den Unteransprüchen zu entnehmen. DabeiAdvantageous further developments are the following description of Embodiments can be found in the subclaims. Included

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sollen die Nachteile bekannter Verbrennungsgrundsysteme durch ein Verfahren und eine Einrichtung zur Vorbehandlung des Brennstoffes und der Verbrennungseinleitung vermieden werden. Außerdem soll die Zündung zur Verbrennung herkömmlicher und alternativer Brennstoffe wirkungsvoller gemacht werden, wie bei den gegenwärtig verwendeten .elektrischen oder thermischen Einrichtungen (Zündkerze, Glühkerze, Luftkompressionserhitzung).to address the disadvantages of known basic combustion systems by means of a method and a device for pretreating the fuel and the initiation of combustion can be avoided. In addition, the ignition should be used to burn conventional and alternative fuels can be made more effective than those currently in use electrical or thermal equipment (spark plug, glow plug, Air compression heating).

Darüber hinaus soll der Betriebswirkungsgrad verbessert und die Zündverzögerung bewirkten schädlichen Wirkungen, wie zu schnellen Druckanstieg bei der Verbrennung und mechanische Überlastungen in Otto- oder Dieselmotoren reduziert werden.In addition, the operating efficiency should be improved and the Ignition delay caused harmful effects, such as too rapid a pressure increase in combustion and mechanical overloads in Otto or diesel engines are reduced.

Um den Betriebswirkungsgrad zu erhöhen und die Emissionen zu reduzieren bzw. anderweitig günstig zu beeinflussen, ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, den Brennstoff durch thermochemische und mechanische Zerstäubung, Verdampfung, durch chemische Veränderung und Mischung vor der Verbrennung vorzubehandeln.To increase operating efficiency and reduce emissions or otherwise favorable to influence, it is a further object of the invention, the fuel by thermochemical and mechanical atomization, evaporation, chemical modification and mixing prior to incineration.

Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, die elektrische Energie die zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff für den thermochemischen Verbrennungseinleitungsprozess benötigt wird, aus Verlustenergie, wie sie in den Abgasen oder den Kühlmitteln enthalten ist oder wie sie aus einem Nutzbremssystem abgeleitet werden kann, zu gewinnen.Another object of the invention is electrical energy those used to generate hydrogen and oxygen for the thermochemical Combustion initiation process is required from lost energy, as it is contained in the exhaust gases or the coolants or how it can be derived from a regenerative braking system.

Die Verbrennungseinleitung nach der Erfindung ermöglicht, daß herkömmliche Verbrennungssysteme, die Benzin in homogenen Brennstoff-Luft-Gemisch verwenden, mit magereren Bedingungen, wie anderweitig möglich, arbeiten, um eine verbesserte Brennstoffausnutzung und reduzierte Emissionswerte zu erhalten.The combustion initiation according to the invention enables that conventional Combustion systems that use gasoline in a homogeneous fuel-air mixture, with leaner conditions, as elsewhere possible to work to obtain improved fuel economy and reduced emissions.

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Mit dem Verbrennungseinleitungsverfahren nach der Erfindung soll auch der Betrieb eines Systems verbessert werden, das mit einem heterogenen Brennstoff-Luft-Gemisch arbeitet.With the combustion initiation method according to the invention should also the operation of a system that operates with a heterogeneous fuel-air mixture can be improved.

Die erfindungsgemäße VErbrennungseinleitung soll bei Hochgeschwindigkeits-Dieselmaschinen die Direkteinspritzung in offene Verbrennungskammern, wie bei Mittel- und Niedriggeschwindigkeits-Dieselmaschinen ermöglichen und so die üblichen Vorkammern und Wirbelkammern überflüssig machen und dabei noch die thermodynamisehen VErIuste reduzieren und die Brennstoffausnutzung verbessern.The combustion initiation according to the invention is intended for high-speed diesel engines direct injection into open combustion chambers, such as in medium and low speed diesel engines and thus make the usual antechambers and vortex chambers superfluous and at the same time reduce the thermodynamic losses and improve fuel economy.

Mit der Vorrichtung zur Verbrennungseinleitung nach der Erfindung soll bei einer Dieselmaschine auch die Maschinen-Emission, insbesondere die Teilchen-Emission und die Stickstoffoxyd-Emission reduziert werden.With the device for initiating combustion according to the invention, the machine emissions, in particular particle emissions and nitrogen oxide emissions are reduced will.

Die Vorrichtung zur Verbrennungseinleitung nach der Erfindung reduziert den Wert für den Cetangehalt, der für die verwendeten Brennstoffe beim Einsatz in einer Dieselmaschine noch eingehalten werden muß, so daß auch ein weiterer Bereich von alternativen Brennstoffen eingesetzt werden kann.The device for the initiation of combustion according to the invention is reduced the value for the cetane content that is still adhered to for the fuels used when used in a diesel engine must, so that a wider range of alternative fuels can also be used.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung zur Verbrennungseinleitung nach der Erfindung soll ein bestehendes Verbrennungsgrundsystem so modifiziert werden können, daß in ihm auch andere Brennstoffe verbrannt werden können als die Brennstoffe, für das das Verbrennungsgrund system ausgelegt wurde.With the method and the device for initiating combustion according to According to the invention, it should be possible to modify an existing basic combustion system in such a way that other fuels are also burned in it can be considered as the fuels for which the basic combustion system was designed.

Die Verbrennungseinleitung nach der Erfindung soll auch dazu dienen, die Stickstoffoxyd-Emission in einem Hochtemperatur-Verbrennungssy-The combustion initiation according to the invention should also serve to the nitrogen oxide emission in a high temperature combustion system

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stem mit konventioneller Flüssigbrennstoff-Speisung entscheidend zu reduzieren. Dies ist bei Gasturbinen durch örtliche und nahezu augenblickliche Vorverdampfung des Brennstoffes der Fall, wobei die nahezu stöchiometrischen Hochtemperatur-Verbrennungsbereiche um die brennenden Brennstofftropfen vermieden sind.system with conventional liquid fuel supply to reduce. This is the case with gas turbines through local and almost instantaneous pre-evaporation of the fuel, with the almost instantaneous pre-evaporation of the fuel stoichiometric high temperature combustion areas around the burning Fuel drops are avoided.

Die Vorrichtung zur Verbrennungseinleitung soll auch in bestehende Verbrennungssysteme mit einem Minimum an Änderungen eingebaut werden können, wobei diese Änderungen auch schon bei neu entwickelten Systemen integriert sein können.The device for initiating combustion should also be used in existing ones Combustion systems can be built in with a minimum of changes, these changes also being applied to newly developed systems can be integrated.

Die Erfindung wird anhand von verschiedenen, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:The invention is illustrated by means of various in the drawings illustrated embodiments explained in more detail. It shows:

FigL 1 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung und eines Verfahrens zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung nach der Erfindung,FigL 1 schematically shows a block diagram of a device and a method of thermochemistry Hydrogen-oxygen combustion initiation according to the invention,

Fig. 2 schematisch ein Blockschaltbild und einen Teilschnitt eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung und ein Verfahren nach der Erfindung für einen konventionellen, brennstoffbetriebenen Innenverbrennungsmotor« 2 schematically shows a block diagram and a partial section of an exemplary embodiment for a device and a method according to the invention for a conventional, fuel-operated internal combustion engine "

Fig. 3 schematisch ein Blockschaltbild und einen Teilschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels dieser Erfindung für eine Vorrichtung, bei der ein Teil oder der gesamte handelsübliche Brennstoff dem Motor über eine Vorrichtung zur Verbrennungseinleitung mit einer einzigen Verbrennungs- und Reaktionskammer zugeführt wird,3 schematically shows a block diagram and a partial section of another exemplary embodiment of this Invention for a device in which some or all of the commercial fuel the Engine via a combustion initiation device with a single combustion and reaction chamber is supplied,

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Fig. 4 schematisch ein Blockschaltbild und einen
Teilschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels dieser Erfindung für eine Vorrichtung, bei der ein
Teil oder der gesamte handelsübliche Brennstoff
dem Motor über eine abgeteilte zweite Kammer innerhalb der Vorrichtung zur Verbrennungseinleitung
zugeführt wird, die strömungsmäßig hinter der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung liegt undFig. 4 schematically shows a block diagram and a
Partial section of another embodiment of this invention for an apparatus in which a
Part or all of the commercially available fuel
the engine via a partitioned second chamber within the combustion initiation device
is supplied, which is downstream of the hydrogen-oxygen combustion in terms of flow and

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugmotorsystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Bord-Wasserelektrolyseur zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff verwendet wird.Fig. 5 is a block diagram of a vehicle engine system according to an embodiment of the invention, in which an on-board water electrolyser is used to generate hydrogen and oxygen.

Die Fig. 1 zeigt das System 10 zur thermochemi sehen Wasser st of f-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung in Form eines Funktionsblockschaltbildes. Das System 10 zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung umfaßt ein Steuerungssystem 12, ein Wasserstoff-Sauerstoff-Versorgungssystem 13 und eine Vorrichtung 11 zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung. In einem System 10 zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsein leitung können das Wasser-Sauerstoff-Verbrennungssystem 13 und die Vorrichtung 11 zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung auch mehrfach vorgesehen sein. Das Verbrennungsgrundsystem 14 kann ein quasi-eingeschwungenes, zyklisches oder pulsierendes Verbrennungssystem mit Innen- oder Außenverbrennung, wie z.B. ein mit Benzin, Diesel oder anderen Kohlenwasserstoff-Verbindungen gespeister Fahrzeug-Verbrennungsmotor; eine Gasturbine; ein Verbrennungsmotor mit Rank ine'schem oder Stirling'schem Kreis; ein Ofen oder ein Heizkessel mit Innen- oder Außenverbrennung sein. Es können sowohl handelsübliche, als auch alternative Primärbrennstoffe verwendet werden.Fig. 1 shows the system 10 to see thermochemi water st of f-oxygen combustion initiation in the form of a function block diagram. The system 10 for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation comprises a control system 12, a hydrogen-oxygen supply system 13 and a device 11 for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation. In a system 10 for thermochemical hydrogen-oxygen combustion line can use the water-oxygen combustion system 13 and the device 11 for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation also be provided multiple times. The basic combustion system 14 can be quasi-steady, cyclical or pulsating combustion system with internal or external combustion, such as one with gasoline, diesel or other hydrocarbon compounds powered vehicle internal combustion engine; a gas turbine; a Rankine or Stirling circle internal combustion engine; a Be a furnace or a boiler with internal or external combustion. Both commercial and alternative primary fuels can be used be used.

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Die Fig. 1 zeigt das Steuerungssystem 12, das eine Steuereinrichtung 101, eine Zündzuführeinrichtung 102, eine Zuführeinrichtung 103 für unter Druck stehenden Sauerstoff, eine Zuführeinrichtung 104 für unter Druck stehenden Wasserstoff und eine Zuführeinrichtung 105 für den Primärbrennstoff enthält.Fig. 1 shows the control system 12, which is a control device 101, an ignition feed device 102, a feed device 103 for pressurized oxygen, a supply device 104 for pressurized hydrogen and a supply device 105 for contains the primary fuel.

Die Steuereinrichtung 101 koordiniert und steuert alle Einrichtungen des Steuerungssystems 12, wie durch die Koordinierungseinrichtung 106 in Verbindung mit den Einrichtungen angedeutet ist.The control device 101 coordinates and controls all devices of the control system 12, as by the coordination device 106 is indicated in connection with the facilities.

Die Steuereinrichtung 101 und die Koordinierungseinrichtung 106 können elektronische, elektromechanische und/oder mechanische Mittel enthalten, um die gewünschten Ergebnisse, wie sie in der Beschreibung beschrieben und für einen Fachmann auf diesem Gebiet geläufig sind, zu erreichen. Die Steuereinrichtung 101 ist mit dem Verbrennung sgrundsystem 14 über eine Verbrennungssystem-Koordinierungseinrichtung 107 verbunden, um den Primärbrennstoff dem Verbrennungsgrundsystem 14 zuzuführen, um der Vorrichtung 11 zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff- Verbrennungsein leitung bei Bedarf die Zündung, den Sauerstoff, den Wasserstoff und den Primärbrennstoff zuzuführen und um eine Mengenstuerung und eine Zeitfolge für die gewünschte Betriebsweise des Verbrennungsgrundsystems 14 zu erhalten. Der elektronische Schaltkreis oder die mechanischen Mittel können auf ein Signal ansprechen, das bei öfen von der chemischen Analyse der Verbrennung in dem Verbrennungsgrundsystem 14 oder bei Innenverbrennungsmotoren von dem Umlauf des Schwungrades abgeleitet wird.The control device 101 and the coordination device 106 can be electronic, electromechanical and / or mechanical means in order to achieve the desired results as described in the description and as are familiar to one skilled in the art, to reach. The control device 101 communicates with the basic combustion system 14 via a combustion system coordination device 107 connected to supply the primary fuel to the basic combustion system 14 to the device 11 for thermochemical hydrogen-oxygen- Combustion initiation, if necessary, to supply the ignition, the oxygen, the hydrogen and the primary fuel and around to obtain a quantity control and a time sequence for the desired mode of operation of the basic combustion system 14. The electronic Circuitry or mechanical means may respond to a signal received from the chemical analysis of the combustion in ovens the basic combustion system 14 or, in the case of internal combustion engines, is derived from the rotation of the flywheel.

Dabei ist die Koordinierungseinrichtung 107 vorgesehen, die die Koordinierung zwischen dem Verbrennungsgrundsystem 14 und der Steuereinrichtung 101 im System 10 zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff -Verbrennungsein leitung übernimmt.The coordination device 107 is provided, which coordinates the basic combustion system 14 and the control device 101 in system 10 for thermochemical hydrogen-oxygen -Combustion initiation takes over.

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Die Zündeinrichtung enthält eine Zündsteuereinrichtung 102, eine Zündenergiequelle 108 und einen Zünder 122 und führt die Zündimpulse über die Zündleitung 121 der Vorrichtung 11 zur thermochemi sehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung zu. Die Zündenergiequelle 108 kann eine beliebige geeignete elektrische Stromversorgung, wie z.B. Netzwechselstrom, elektrochemische Zellen, Batterien, Synchrongeneratoren, Generatoren u.a. sein, die die gewünschte elektrische Energie abgeben kann. Der Zünder 122 kann eine Zündkerze, eine Glühkerze oder ein anderer elektrischer Zünder sein.The ignition device contains an ignition control device 102, an ignition energy source 108 and an igniter 122 and guides the ignition pulses see via the ignition line 121 of the device 11 for thermochemi Hydrogen-oxygen combustion initiation too. The ignition energy source 108 can be any suitable electrical power supply, such as mains alternating current, electrochemical cells, batteries, synchronous generators, Generators, among other things, that can deliver the desired electrical energy. The igniter 122 may be a spark plug, a Be a glow plug or other electric igniter.

Die Einrichtung zum Zuführen von unter Druck stehendem Sauerstoff enthält ein Sauerstoff-Steuerv entil 103, eine SauerstoffquelIe 111 und einen Sauerstoff-Injektor 119. Das Sauerstoff-Steuerventil 103 kann elektronisch oder mechanisch gesteuert werden und gibt die Zeit und die Durchflußmenge des Sauerstoffes durch den Sauerstoff-Injektor 119 zu der Vorrichtung 11 der thermochemisehen Verbrennungseinleitung. Die SauerstoffquelIe 111 kann jede geeignete SauerstoffquelIe, wie eine kommerzielle Sauerstoff-Versorgungsleitung, ein Speicherbehälter oder ein Sauerstoff-Erzeuger sein, die Sauerstoff enthaltendes Gas dem Sauerstoffventil 103 zuführt. Mit der Bezeichnung "Sauerstoff" wird in der folgende Beschreibung und in den Ansprüchen jedes beliebige Gas verstanden, das mehr als 75 Volumenprozente Sauerstoff, aber keine Chemikalien enthält, die für die Verbrennung schädlich sind oder unerwünschte Verbrennungsprodukte erzeugen. Bevorzugt wird jedoch ein Gas verwendet, das mehr als 95 Volumenprozente Sauerstoff enthält.The means for supplying pressurized oxygen includes an oxygen control valve 103, an oxygen source 111 and an oxygen injector 119. The oxygen control valve 103 can be controlled electronically or mechanically and gives the time and the flow rate of the oxygen through the oxygen injector 119 to the device 11 of the thermochemical combustion initiation. The oxygen source 111 can be any suitable oxygen source, like a commercial oxygen supply line, a storage tank or be an oxygen generator containing oxygen Supplies gas to the oxygen valve 103. Labeled "oxygen" In the following description and in the claims, any gas is understood that contains more than 75 percent by volume of oxygen, but does not contain chemicals that are detrimental to combustion or produce undesirable combustion products. Is preferred however, a gas is used that has more than 95 volume percent oxygen contains.

Die Einrichtung zum Zuführen von unter Druck stehendem Wasserstoff enthält ein Wasserstoff-Steuerventil 104, eine Wasserstoffquelle 112 und eine Wasserstoff-Injektor 120. Das Wasserstoff-Steuerventil 104The device for supplying pressurized hydrogen includes a hydrogen control valve 104, a hydrogen source 112 and a hydrogen injector 120. The hydrogen control valve 104

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kann elektronisch oder mechanisch gesteuert werden und gibt die Zeit und die Durchflußmenge des Wasserstoffes durch den Wasserstoff-Injektor 120 vor, der eine Leitung zu der Vorrichtung 11 für die thermochemische Verbrennungseinleitung ist. Die Wasserstoffquelle 112 kann jede beliebige Wasserstoffquelle, wie eine kommerzielle Wasserstoff-Versorungsleitung, ein Speicherbehälter oder ein Wasserstoff-Erzeuger sein, die Wasserstoff enthaltendes Gas dem Wasserstoff-Steuerventil 104 zuführt. Mit der Bezeichnung "Wasserstoff" wird in der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen jedes beliebige Gas verstanden, da mehr als 75 Volumenprozente Wasserstoff, aber keine Chemikalien enthält, die für die Verbrennung schädlich sind oder unerwünschte Verbrennungsprodukte erzeugen. Bevorzugt wird jedoch ein Gas, das mehr als 95 Volumenprozente Wasserstoff enthält.can be controlled electronically or mechanically and gives the time and the flow rate of hydrogen through the hydrogen injector 120 before, of a line to the device 11 for the thermochemical Combustion initiation is. The hydrogen source 112 can be any hydrogen source, such as a commercial hydrogen supply line, be a storage tank or a hydrogen generator, the hydrogen containing gas to the hydrogen control valve 104 feeds. The term "hydrogen" is understood in the following description and claims to mean any gas, since contains more than 75 percent hydrogen by volume, but does not contain any chemicals that are harmful or undesirable for combustion Generate combustion products. However, a gas that contains more than 95 percent by volume of hydrogen is preferred.

Die Einrichtungen zum Zuführen von Sauerstoff und Wasserstoff müssen diese Gase unter ausreichendem Druck anbieten, damit der Eintritt der Gase in die Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer sichergestellt ist und damit bei den in einer Primärbrennstoff-Verbrennungskammer vorliegenden Druckverhältnissen und Arbeitsbedingungen die gewünschte Vermischung erreicht wird. Wenn z.B. die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer der Zylinder eines zyklisch arbeitenden Innenverbrennungsmotors ist, dann muß der Druck größer sein als bei einer Verbrennungskammer eines Ofens, die mit atmosphärischem Druck arbeitet. Die Zuführeinrichtungen für unter Druck stehenden Sauerstoff und Wasserstoff stellen Gase mit einem Druck bereit, der dem 1,1- bis 2-fachen Wert es Druckes entspricht, den die Luft oder die anderen Gase, in der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer beim Eintritt der Gase aufweisen. Dieser Druck kann bei einem Dieselmotor, der mit Spitzendrucken bis zu 1500 psi arbeitet, einige wenige psi (5-10 pounds per square inch) Wirkdruck bis zur Größenordnung von 2000 psi betragen. Die Drücke können mit an sich bekannten Druckerzeugern, wieThe facilities for supplying oxygen and hydrogen must Offer these gases under sufficient pressure so that the entry of the gases into the hydrogen-oxygen combustion chamber is ensured and therefore in a primary fuel combustion chamber the desired mixing is achieved at the prevailing pressure and working conditions. For example, if the primary fuel combustion chamber is the cylinder of a cyclical internal combustion engine, then the pressure must be greater than that of a combustion chamber a furnace that works at atmospheric pressure. The supply devices for pressurized oxygen and Hydrogen provide gases with a pressure that corresponds to 1.1 to 2 times the pressure that the air or the others Gases in the hydrogen-oxygen combustion chamber on entry of gases. This pressure can be a few psi (5-10 pounds per square inch) differential pressure up to the order of 2000 psi. The pressures can with known pressure generators, such as

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Kompressoren, Pumpen oder einem Druck-Elektrolyseur, erzeugt werden.
Bei einem Fahrzeug ist es erwünscht, ein Bord-Wasserstoff-Sauerstoff-Versorgungssystem 13 zu haben, wie in Fig. 1 gezeigt ist.Compressors, pumps or a pressure electrolyser.
In a vehicle, it is desirable to have an on-board hydrogen-oxygen supply system 13 as shown in FIG. 1.

Die Speicherung an Bord kann mittels unter Druck stehenden oder mittels kryogenen Flüssigkeitsspeichern erreicht werden. Auch chemische Speicher, wie die bekannten Metallhydrid-Wasserstoffspeieher, sind geeignet. Die Wasserstoff-Sauerstoff-Versorgungseinrichtung 133 ist vorzugsweise ein Wasser-Elektrolyseur. Geeignete Elektrolyseure enthalten einpolige oder zweipolige Alkalielektrolyte, wie die von den Firmen Electrolyzer Corporation Ltd., Toronto, Canada und TeIedyne Energy Systems, Timonium, Maryland, USA, hergestellten. Das Speisewasser wird der Wasserstoff-Sauerstoff-Versorgungseinrichtung 133 von der Wasserversorgungseinrichtung 110 zugeführt und die für die Elektrolyse erforderliche Energie erhält die Wasserstoff-Sauerstoff-Versorgungseinrichtung 133 von der Stromversorgungseinrichtung 109, die eine Batterie oder ein anderer Stromerzeuger sein kann. Ein geeigneter Stromerzeuger kann einen motorgetriebenen Generator, einen Nutzbremsungsgenerator, einen Abgasverbrennungsgenerator, wie einen Turbinenexpander, oder andere Energiewandler oder Rückgewinnungseinrichtungen allein oder in Kombination enthalten. Es sind verschiedene Wasser-Elektrolyse-Systeme bekannt und für Bord-Elektrolyse-Systeme, wie sie vorstehend vorgesehen und gezeigt wurden, sind solche Systeme geeignet, die verhältnismäßig wenig Sauerstoff und Wasserstoff benötigen. Der Anteil des Wasserstoffes, der in der Vorrichtung und dem Verfahren nach der Erfindung benötigt wird, basiert auf der chemischen Energie, die von dem Wasserstoff und dem Primärbrennstoff bereitgestellt wird, und beträgt etwa 0,5 bis etwa 15 % der chemischen Energie, die von dem Wasserstoff und dem Ausgleich des Primärbrennstoffes abgeleitet wird. Wasserstoff-Energiebeträge von ungefährOn-board storage can be achieved by means of pressurized or cryogenic fluid reservoirs. Chemical storage media, such as the known metal hydride hydrogen storage systems, are also suitable. The hydrogen-oxygen supply device 133 is preferably a water electrolyzer. Suitable electrolyzers contain monopolar or bipolar alkali electrolytes, such as those manufactured by Electrolyzer Corporation Ltd., Toronto, Canada and TeIedyne Energy Systems, Timonium, Maryland, USA. The feed water is supplied to the hydrogen-oxygen supply device 133 from the water supply device 110 and the energy required for the electrolysis is supplied to the hydrogen-oxygen supply device 133 from the power supply device 109, which can be a battery or another power generator. A suitable power generator may include a motor-driven generator, regenerative braking generator, exhaust gas combustion generator such as a turbine expander, or other energy converters or recovery devices, alone or in combination. Various water electrolysis systems are known and those systems which require relatively little oxygen and hydrogen are suitable for on-board electrolysis systems as provided and shown above. The proportion of hydrogen that is required in the apparatus and method according to the invention is based on the chemical energy provided by the hydrogen and the primary fuel, and is about 0.5 to about 15 % of the chemical energy that is provided by derived from the hydrogen and the balance of the primary fuel. Hydrogen energy amounts of approximately

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1 bis ungefähr 8 % von der gesamten Energie werden bevorzugt. Der Anteil an Sauerstoff kann der stöchiometrische Wert für die Oxydation des Wasserstoffes sein. In diesem Fall werden nur heiße Verbrennungsprodukte für die Zündung der Primärbrennstoffe in der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer vorgesehen. Der Anteil des Sauerstoffes liegt unterhalb des stöchiometrischen Wertes, wenn die heißen Verbrennungsprodukte mit einem Überschuß an Wasserstoff der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer zugeführt werden, um die Verbrennung des Primärbrennstoffes zu unterstützen. Der Anteil des Sauerstoffes liegt über dem stöchiometrischen Wert, wenn die heißen Verbrennungsprodukte mit einem Überschuß an Sauerstoff der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer zugeführt werden, um die Oxydation des Primärbrennstoffes zu verbessern.1 to about 8 % of the total energy is preferred. The proportion of oxygen can be the stoichiometric value for the oxidation of hydrogen. In this case, only hot products of combustion are provided for the ignition of the primary fuels in the primary fuel combustion chamber. The proportion of oxygen is below the stoichiometric value when the hot combustion products are fed to the primary fuel combustion chamber with an excess of hydrogen in order to support the combustion of the primary fuel. The proportion of oxygen is above the stoichiometric value when the hot combustion products are fed to the primary fuel combustion chamber with an excess of oxygen in order to improve the oxidation of the primary fuel.

Die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung enthält ein Primärbrennstoff-Steuerventil 105, eine Primärbrennstoffquelle 113 und einen Primärbrennstoff-Injektor. Das Primärbrennstoff-Steuerventil 105 ist ein elektronisch oder mechanisch gesteuertes Ventil, das die Menge und die Folge des Primärbrennstoffes durch die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung 115 steuert und den Primärbrennstoff mit Luft vermischt. Die Luft wird über die Luftversorungseinrichtung 116 zugeführt, um das gewünschte Primärbrennstoff/Luft-Gemisch zu erhalten, das über die Primärbrennstoff-Luft-Versorungseinrichtung 117 dem Verbrennungsgrundsystem 14 zugeführt wird. Wie bereits erläutert, kann das Verbrennungsgrundsystem 14 jedes beliebige Innen- oder Außenverbrennungssystem sein, das für die Verbrennung von Primärbrennstoffen, wie gasförmige, flüssige oder feste Kohlenwasserstoff-Verbindungen oder von wasserstoffreinen Brennstoffen, wie Naturgas, Ersatznaturgas, verflüssigtes Erdgas, Benzin, Kerosin, Dieselöl, andere mittlere Destilate, Altöl, Alkohole wie Menthol und Äthanol, Ammoniak, Pflan-The primary fuel supply device includes a primary fuel control valve 105, a primary fuel source 113 and a primary fuel injector. The primary fuel control valve 105 is a electronically or mechanically controlled valve that controls the amount and sequence of the primary fuel through the primary fuel supply device 115 controls and mixes the primary fuel with air. The air is supplied via the air supply device 116 to to get the desired primary fuel / air mixture over the primary fuel-air supply device 117 to the basic combustion system 14 is supplied. As previously explained, the base combustion system 14 can be any internal or external combustion system be that for the combustion of primary fuels, such as gaseous, liquid or solid hydrocarbon compounds or of hydrogen-free fuels, such as natural gas, substitute natural gas, liquefied natural gas, gasoline, kerosene, diesel oil, other medium-sized distillates, waste oil, alcohols such as menthol and ethanol, ammonia, vegetable

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zenölderivate, Kohle, Torf usw. geeignet ist. Die Primärbrennstoffquelle 113 liefert die oben genannten Brennstoffe oder Gemische davon und führt eine erforderliche Vorbehandlung durch, bevor die Brennstoffe dem Primärbrennstoff-Steuerventil 105 zugeführt werden. Die Bezeichnung "Primärbrennstoff", wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf einen Brennstoff, der nicht Wasserstoff ist und der die chemische Grundenergie liefert, die zur Energieumwandlung dem Verbrennung ssystem 14 zugeführt wird. Die Hauptverbrennung des Primärbrennstoffes findet in dem luftgespeisten Verbrennungsgrundsystem 14 statt. Ein Teil oder der gesamte Primärbrennstoff kann über das Primärbrennstoff-Steuerventil 105 der Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung 114 zur direkten Einführung in die Vorrichtung 11 zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung zugeführt werden.Zen oil derivatives, coal, peat, etc. is suitable. The primary fuel source 113 supplies the above-mentioned fuels or mixtures thereof and carries out any necessary pretreatment before the fuels the primary fuel control valve 105 are supplied. the As used herein, the term "primary fuel" refers to a fuel that is not hydrogen and that does provides basic chemical energy that is fed to the combustion system 14 for energy conversion. The main combustion of the primary fuel takes place in the basic air-fed combustion system 14. Some or all of the primary fuel can be supplied via the Primary fuel control valve 105 of the primary fuel supply device 114 for direct introduction into the device 11 for thermochemical Hydrogen-oxygen combustion initiation are supplied.

Anhand der Fig. 1 und 2 kann gesehen werden, daß eine Einrichtung 11 zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung nach der Erfindung Kammerwände umfaßt, die eine längliche Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer bilden. Diese Wasserstoff-Sauerstoff -Verbrennungskammer hatr ein erstes geschlossenes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende, das mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer des Verbrennungsgrundsystems in Verbindung steht.1 and 2 it can be seen that a device 11 for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation according to the invention comprises chamber walls defining an elongated hydrogen-oxygen combustion chamber form. This hydrogen-oxygen combustion chamber has a first closed end and a opposite second end that connects to the primary fuel combustion chamber of the basic combustion system.

Außerdem weist die Vorrichtung 11 zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff -Verbrennungseinleitung eine Zuführeinrichtung für unter Druck stehendem Wasserstoff auf, die ein Wasserstoff-Steuerventil, eine Wasserstoffquelle und einen Wasserstoff-Injektor enthält, welcher wasserstoffhaltiges Gas der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer zuführt. Die Vorrichtung 11 weist weiterhin eine Zuführeinrichtung für unter Druck stehendem Sauerstoff auf, die ein Sauerstoff-Steuerventil, eine Sauerstoffquelle und einen Sauerstoff-Injek-In addition, the device 11 for thermochemical hydrogen-oxygen -Combustion initiation a supply device for pressurized hydrogen, which is a hydrogen control valve, contains a hydrogen source and a hydrogen injector which hydrogen-containing gas from the hydrogen-oxygen combustion chamber feeds. The device 11 also has a feed device for pressurized oxygen, which is an oxygen control valve, an oxygen source and an oxygen injector

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tor enthält, welcher sauerstoffhaltiges Gas der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer zuführt. In der Vorrichtung 11 ist auch eine Zündeinrichtung enthalten, die eine Zündsteuereinrichtung, eine Zündenergiequelle und einen Zünder umfaßt, welcher die Zündimpulse in das erste geschlossene Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer einführt, um das darin befindliche Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff zu zünden. Die Verbrennungsprodukte davon gelangen über das zweite Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer in die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer. Die Vorrichtung 11 enthält weiterhin eine Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung mit einem Primärbrennstoff-Steuerventil, einer Primärbrenn stoff quelle und einem Primärbrennstoff-Injektor, der den Primärbrennstoff der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer zuführt. Der Primärbrennstoff wird dabei durch die Verbrennungsprodukte aus der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer gezündet. Schließlich umfaßt die Vorrichtung 11 auch noch Koordinierungseinrichtungen in Verbindung mit dem Verbrennungsgrundsystem, der Zündeinrichtung, dem Wasserstoff-Steuerventil, dem Sauerstoff-Steuerventil und dem Primärbrennstoff-Steuerventi1, um die Dosierung und den Zeitablauf der Zündung, der Wasserstoff- und Sauerstoffzufuhr zu der Einrichtung für die thermochemische Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsein leitung und die Primärbrennstoffzufuhr zu dem Primärbrennstoff-Verbrennungsgrundsystem zu regeln.tor contains which oxygen-containing gas of the hydrogen-oxygen combustion chamber feeds. The device 11 also contains an ignition device, which is an ignition control device, a An ignition energy source and an igniter which delivers the ignition pulses into the first closed end of the hydrogen-oxygen combustion chamber introduces to ignite the mixture of hydrogen and oxygen contained therein. The combustion products of it get over the second end of the hydrogen-oxygen combustion chamber into the primary fuel combustion chamber. The device 11 includes furthermore a primary fuel supply device with a primary fuel control valve, a primary fuel source and a primary fuel injector that supplies the primary fuel to the primary fuel combustion chamber feeds. The primary fuel is generated by the combustion products from the hydrogen-oxygen combustion chamber ignited. Finally, the device 11 also includes coordination devices in connection with the basic combustion system, the ignition device, the hydrogen control valve, the oxygen control valve and the primary fuel control valve to the Dosage and timing of ignition, hydrogen and oxygen supply to the device for thermochemical hydrogen-oxygen combustion to regulate the line and the primary fuel supply to the primary fuel combustion base system.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung 11 zur thermochemi sehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verb rennu ngseinleitung in Verbindung mit einer Innenverbrennungskolbenmaschine mit Vergaser oder Ansaugventil-Brennstoffeinspritzung, wie sie z.B. in einem Fahrzeugantrieb eingesetzt ist. Ein einzelner Zylinder der Maschine ist durch die Wände 126 und den Kolben 131 gezeigt. Der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 wird gesteuert durch das Ansaugventil 128 über die Brennstoff-Luft-Versorgungsleitung 117 der Primärbrenn-Fig. 2 shows an embodiment of a device 11 for thermochemi see hydrogen-oxygen combustion initiation in Connection to an internal combustion piston engine with carburetor or intake valve fuel injection, such as those in one Vehicle drive is used. A single cylinder of the engine is shown by walls 126 and piston 131. The primary fuel combustion chamber 127 is controlled by the suction valve 128 via the fuel-air supply line 117 of the primary combustion

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stoff zugeführt. Ein handelsüblicher Vergaser oder ein Brennstoff-Einspritzsystem 118 kann eingesetzt werden, um eine geeignete Mischung aus Primärbrennstoff und Luft der Brennstoff-Luft-Versorgungsleitung zuführen zu können. Nach der Verbrennung in der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 können die Abgase beim öffnen des Absaugventils 129 in die Abgasleitung 130 gelangen. Die Koordinierungseinrichtung 107 des Verbrennungssystems ist hier als Koordinierungs- ^" einrichtung 101 gezeigt, die mit der Stellung der Kurbelwelle der Maschine koordiniert ist.substance supplied. A commercially available carburetor or fuel injection system 118 can be used to provide a suitable mixture of primary fuel and air to the fuel-air supply line. After the combustion in the primary fuel combustion chamber 127, the exhaust gases can enter the exhaust line 130 when the suction valve 129 is opened. The scheduler 107 of the combustion system is defined herein as coordination ^ "device 101 shown, which is coordinated with the position of the crankshaft of the engine.

Die Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 11 zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung, die eine Wasserstoff-Sauerstoff -Verbrennungskammer 124 enthält, welche durch die Kammerwände 123 gebildet und an einem Ende mit dem Zünder 122 und am anderen Ende mit den öffnungen 125 versehen ist. Die öffnungen 125 stellen eine Verbindung von der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskarrmer 124 zu der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 her. Wie Fig. 2 zeigt, wird der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 über die Wasserstoff-Zuführungsleitung 120 nur Wasserstoff als Brennstoff zugeführt. Der Sauerstoff wird der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 über die Sauerstoff-Zuführungsleitung 119 zugeführt. Der Zünder 122 ist eine Zündkerze, der über die Zündleitung 121 die Zündimpulse zugeführt werden. Der Wasserstoff wird in der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 verbrannt und die Oxydationsprodukte mit sehr hoher Temperatur gelangen über die öffnungen 125 in die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 und führen die Zündenergie für den Primärbrennstoff mit. Bei der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung in der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer können Temperaturen bis zu ungefähr 6000 ⁰F erreicht werden und die Verbren-2 shows a device 11 for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation, which contains a hydrogen-oxygen combustion chamber 124 which is formed by the chamber walls 123 and is provided at one end with the igniter 122 and at the other end with the openings 125 . The openings 125 connect from the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 to the primary fuel combustion chamber 127. As shown in FIG. 2, only hydrogen as fuel is supplied to the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 via the hydrogen supply line 120. The oxygen is supplied to the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 via the oxygen supply line 119. The igniter 122 is a spark plug to which the ignition pulses are fed via the ignition line 121. The hydrogen is burned in the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 and the oxidation products at a very high temperature pass through the openings 125 into the primary fuel combustion chamber 127 and carry the ignition energy for the primary fuel with them. During the hydrogen-oxygen combustion in the hydrogen-oxygen combustion chamber, temperatures of up to approximately 6000 ⁰ F can be reached and the combustion

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nungsproduktgase aus der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer können auf sehr hohe Geschwindigkeiten bis zu ungefähr 10 000 Fuß pro Sekunde beschleunigt werden, um zur Primärbrennstoffvorbehandlung oder Einspritzung in die Verbrennungskammer ausgenützt zu werden, was sofort zur Zündung und Verbrennung des Primärbrennstoffes in der gesamten Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 führt. Die öffnungen 125 sind so angeordnet, daß die heißen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsprodukte über die gesamte Primärbrennstoff-Verbrennung skammer 127 verteilt werden. Der Austritt der heißen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsproduktgase durch die öffnungen 125 wird in Bezug auf Geschwindigkeit, Richtung und allgemeiner Verteilung gesteuert, um die Brennstoff-Luft-Vermischung, die Zündung und die Verbrennung wirksam auszuführen.generation product gases from the hydrogen-oxygen combustion chamber can be accelerated to very high speeds up to about 10,000 feet per second in order to provide primary fuel pretreatment or injection into the combustion chamber to be exploited, resulting immediately in the ignition and combustion of the primary fuel in the entire primary fuel combustion chamber 127 leads. The openings 125 are arranged so that the hot hydrogen-oxygen combustion products over the entire primary fuel combustion chamber 127 are distributed. The exit of the hot hydrogen-oxygen combustion product gases The orifices 125 are used to control the speed, direction and general distribution of the fuel-air mixing, the ignition and the Effectively carry out combustion.

Das Verfahren der thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung nach dieser Erfindung sieht vor, daß Wasserstoff und Sauerstoff einer Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer zugeführt werden, die mit einer Primärbrennstoff-Verbrennungskammer eines Verbrennungsgrundsystems in Verbindung steht, daß der Wasserstoff in der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer gezündet und im wesentliehen verbrannt wird, daß die heißen Wasserstoff-Verbrennungsprodukte von der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer in die Primärbrennstoff- Verbrennungskammer geleitet werden und daß durch die heißen Wasserstoff-Verbrennung sprodukte der der Primärbrenn stoff-Verbrennungskammer zugeführte Primärbrennstoff gezündet wird.The method of thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation of this invention provides that hydrogen and Oxygen supplied to a hydrogen-oxygen combustion chamber which is in communication with a primary fuel combustion chamber of a basic combustion system that the hydrogen in the hydrogen-oxygen combustion chamber ignited and essentially is burned so that the hot hydrogen combustion products from the hydrogen-oxygen combustion chamber into the primary fuel Combustion chamber are passed and that the products of the primary fuel combustion chamber by the hot hydrogen combustion supplied primary fuel is ignited.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 11 zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung, bei der mindestens ein Teil des Primärbrennstoffes direkt der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 zugeleitet wird, und zwar über die Primärbrennstoff-Zuführungsleitung 114. Zusätzlicher Primär-Fig. 3 shows another embodiment of a device 11 for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation the at least a portion of the primary fuel directly to the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 is fed via the primary fuel supply line 114. Additional primary

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brennstoff wird der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 über einen handelsüblichen Vergaser oder eine Einspritzeinrichtung 118 und die Primärbrennstoff-Zuführungsleitung 115 zugeführt. Wie der Fig. 3 weiterhin zu entnehmen ist, hat die Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 ein offenes Ende 132, das mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 in Verbindung steht. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders dann nützlich, wenn ein großer Teil oder der gesamte Primärbrennstoff der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 zur Erwärmung, chemischen Behandlung, Mischung und Zündung durch die Produkte der Wasserstoff-Verbrennung der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 zugeführt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 findet jedoch die Hauptverbrennung des Primärbrennstoffes mit Luft in der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 statt.Fuel is transferred to the primary fuel combustion chamber 127 a commercially available carburetor or an injection device 118 and the primary fuel supply line 115 are supplied. Like Fig. 3 It can also be seen that the hydrogen-oxygen combustion chamber has 124 has an open end 132 that connects to the primary fuel combustion chamber 127 is in communication. This embodiment is particularly useful when a large part or the total primary fuel of the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 for heating, chemical treatment, mixing and ignition by the products of the hydrogen combustion of the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 is supplied. In the embodiment according to FIG. 3, however, the main combustion of the primary fuel takes place with air in the primary fuel combustion chamber 127.

Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 11 zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung nach der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht die Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 über die öffnungen 125 mit einer Vorbehandlungskammer 134 in Verbindung, die ein Teil der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 ist. Die Vorbehandlungskammer 134 steht mit ihrem offenen Ende 135 mit dem Hauptraum der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 in Verindung. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird der Wasserstoff mit Sauerstoff in der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124, wie anhand der Fig. 2 beschrieben wurde, verbrannt. Der gesamte Primärbrennstoff oder ein Teil davon wird über die Primärbrennstoff-Zuführungsleitung 114 der ringförmigen Primärbrennstoff-Einspritzkammer 136 zugeführt und gelant durch die Primärbrennstoff-öffnungen 137 mit dem Wasserstoff-Verbrennungsprodukt in innigen Kontakt und Mischung, welches über die öffnungen 125 Fig. 4 shows another embodiment of a device 11 for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation the invention. In this embodiment, the hydrogen-oxygen combustion chamber is standing 124 via the openings 125 with a pretreatment chamber 134 in connection, which is part of the primary fuel combustion chamber 127 is. The pretreatment chamber 134 is at its open end 135 with the main space of the primary fuel combustion chamber 127 in connection. In the embodiment of Fig. 4, the hydrogen is mixed with oxygen in the hydrogen-oxygen combustion chamber 124, as was described with reference to FIG. 2, burned. All or part of the primary fuel becomes the ring-shaped via the primary fuel supply line 114 Primary fuel injection chamber 136 is supplied and passed through the Primary fuel openings 137 with the hydrogen combustion product in intimate contact and mixing, which via the openings 125

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aus der Wasserstoff- Sauerstoff -Verbrennungskammer 124 zugeführt wird. Der erwärmte, gemischte und chemisch behandelte Primärbrennstoff und die Verbrennungsprodukte aus der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 gelangen über das offene Ende 135 der Vorbehandlung skammer 134 in die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127, woe die Verbrennung des Primärbrennstoffes mit Luft stattfindet. Zusätzlicher Primärbrennstoff kann über die Primärbrennstoff-Zuführungsleitung 115 und einen handelsüblichen Vergaser oder eine Einspritzeinrichtung 118 der Primärbrennstoff-Verbrennung skammer 127 zugeführt werden. Dieses Ausführungsbeispiel wird besonders dann bevorzugt, wenn eine Vorbehandlung des Primärbrennstoffes einschließlich Zerstäubung, Verdampfung, Teiloxydation und Entwässerung erwünscht ist. Diese Vorbehandlung findet in Anwesenheit der heißen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsprodukte statt, die zusätzlich noch Wasserstoff und Sauerstoff enthalten können.supplied from the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 will. The heated, mixed and chemically treated primary fuel and the combustion products from the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 pass through the open end 135 of the pretreatment chamber 134 into the primary fuel combustion chamber 127, where the primary fuel is burned with air. Additional primary fuel can be supplied via the primary fuel supply line 115 and a commercially available carburetor or an injection device 118 of the primary fuel combustion chamber 127 are fed. This exemplary embodiment is particularly preferred when a pretreatment of the primary fuel is included Atomization, evaporation, partial oxidation and dehydration are desirable is. This pretreatment takes place in the presence of the hot hydrogen-oxygen combustion products, which in addition may still contain hydrogen and oxygen.

Bei den anhand der Fig. 2,3 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen nach der Erfindung weist das Verbrennungssystem eine Innenverbrennungsmaschine auf. Es ist jedoch leicht einzusehen, daß nach, der Entfernung der Ventile 128 und 129 und des Kolbens 131 und der entsprechenden Ausrüstung der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer 127 mit Brennstoffheizeinrichtungen die Verbrennungskammer als stationärer Kohle- oder ölofen oder -heizkessel verwendet werden kann. In diesem Fall wird die Abzugsleitung 130 vorteilhafterweise am gegenüberliegenden Ende der Verbrennungskammer 127 angeordnet.In the exemplary embodiments described with reference to FIGS. 2, 3 and 4 According to the invention, the combustion system comprises an internal combustion engine on. It is easy to see, however, that after the removal of the valves 128 and 129 and the piston 131 and the corresponding equipment of the primary fuel combustion chamber 127 with fuel heaters, the combustion chamber can be used as a stationary coal or oil furnace or boiler. In In this case, the drain line 130 is advantageously on the opposite Arranged at the end of the combustion chamber 127.

Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein Verfahren und eine Vorrichtung nach der Erfindung, wie sie bei einem Fahrzeug zur Anwendung kommen. Die Vorrichtung 11 zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsei η leitungFig. 5 shows a schematic representation of a preferred embodiment for a method and a device according to the invention, as they are used in a vehicle. The device 11 for the thermochemical hydrogen-oxygen combustion line

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ist mt der Innenverbrennungsmaschine 14 in der vorher beschriebenen Weise gekoppelt. Der Primärbrennstoff wird in einem Primärbrennstoff-Speicherbehälter 18 gespeichert und über die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung 114 der Vorrichtung 11 zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung und/oder der Maschine 14 zugeführt. Der Wasserstoff und der Sauerstoff werden über einen Wasserstoff-Injektor 120 und einen Sauerstoff-Injektor 119 zugeführt. Der Wasserstoff und der Sauerstoff werden von einem Elektrolyseur 16 geliefert und unter Druck in dem Wasserstoff-Sammler 19 und Sauerstoff-Sammler 30 gespeichert. Der Bord-Wasserspeicher 17 führt dem Elektrolyseur 16 Wasser zu und der Generator 15, der ein Gleichstromgenerator oder ein Wechselstromgenerator mit Gleichrichter sein kann, speist den Elektrolyseur 16 mit Strom. Der Generator 15 kann angetrieben werden durch direkte Kopplung mit der Maschine 14 oder durch Kopplung mit der Abgasverbrennungsan lage, dem Nutzbremssystem, oder anderen Energiewandlern oder Wiedergewinnungssystemen. Die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, da der Wasserstoff- und Sauerstoff verbrauch geringer ist als bei den bekannten Bord-Verbrennungssystemen, bei denen dem Primärbrennstoff in der Maschine Wasserstoff zugesetzt wird.is mt of the internal combustion engine 14 in that previously described Way coupled. The primary fuel is in a primary fuel storage container 18 and stored via the primary fuel supply device 114 of the device 11 for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation and / or fed to the machine 14. The hydrogen and the oxygen are fed through a hydrogen injector 120 and an oxygen injector 119 is supplied. The hydrogen and the oxygen are supplied from an electrolyzer 16 and under pressure in the hydrogen accumulator 19 and oxygen accumulator 30 saved. The on-board water storage device 17 leads the electrolyser 16 Water to and the generator 15, which can be a direct current generator or an alternating current generator with rectifier, feeds the electrolyzer 16 with electricity. The generator 15 can be driven by direct coupling with the machine 14 or by coupling with it the exhaust gas incineration system, the regenerative braking system, or other energy converters or recovery systems. The application of the method and the device according to the invention is a preferred one Embodiment, since the hydrogen and oxygen consumption is lower than in the known on-board combustion systems to which hydrogen is added to the primary fuel in the machine.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung erhöhen den thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsgrundsystems durch bessere Steuerung der Zündung, bessere und besser gesteuerte Verbrennung, sparsamerer Gesamtbetrieb, insbesondere bei Otto-Motoren, und bringen eine größere Hitzeauslösung während der Verbrennungsphase und eine Vereinfachung bei der Auslegung der einzigen Verbrennungskammer bei Dieselmaschinen und Entladungsmaschinen gegenüber den unterteilten Verbrennungskammern.The method and the device according to the invention increase the thermal efficiency of the basic combustion system through better ones Control of the ignition, better and better controlled combustion, more economical overall operation, especially with Otto engines, and bring a greater heat release during the combustion phase and a simplification in the design of the single combustion chamber Diesel machines and discharge machines opposite the divided combustion chambers.

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Die Abgase des Verbrennungsgrundsystems, .das das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung verwendet, werden aufgrund der besseren Verbrennung reduziert. Die Bildung von Stickstoffoxyden wird durch die Reduzierung der örtlichen Spitzentemperaturzonen und durch Verringerung der Teilchengröße bei der Primärbrennstoff-Vorbehandlung in der Primärbrennstoff-Vorbehandlungskammer unterdrückt. -The exhaust gases of the basic combustion system, the process and the Device used according to the invention are reduced due to the better combustion. The formation of oxides of nitrogen will by reducing the local peak temperature zones and by Reduction of the particle size in the primary fuel pretreatment suppressed in the primary fuel pretreatment chamber. -

^v--' Die Erfindung ermöglicht aufgrund der positiven und energiereichen Zündung den Einsatz alternativer Brennstoffe, so können z.B. Brennstoffe mit niedrigem Cetangehalt für den Einsatz in einer Dieselmaschine verwendet werden. Durch die Verwndung der energiereichen, auf der Verbrennung basierenden Zündung oder durch die Einspritzung von Brennstoffen in die Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer oder die Vorbehandlungskammer sowie durch Vorbehandlung des Primärbrennstoffes durch die Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsprodukte werden die Brennstoffe wirkungsvoller und gründlicher verbrannt. Diese Merkmale und Vorteile der Erfindung können von dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Ausführungen erkannt und realisiert werden. ^v - 'The invention enables, due to the positive and high-energy ignition the use of alternative fuels, such as fuels can be used with low Cetangehalt for use in a diesel engine. By using high-energy combustion-based ignition or by injecting fuels into the hydrogen-oxygen combustion chamber or pretreatment chamber, as well as pretreating the primary fuel with the hydrogen-oxygen combustion products, the fuels are burned more effectively and thoroughly. These features and advantages of the invention can be recognized and realized by those skilled in the art upon reading the foregoing.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung ist der Einsatz bei einem Kraftfahrzeug-Dieselmotor. Eine dauernde Schwierigkeit bei einem dieselbetriebenen Kraftfahrzeugmotor ist die Tatsache, daß sie 30- bis 80-mal mehr Teilchen ausstrahlen als entsprechende äquivalente benzinbetriebene Motoren. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung kann die Emission eines Diesel-Kraftfahrzeugmotor's auf einen Pegel reduziert werden, der dem eines äquivalenten Benzin-Kraftfahrzeugmotors entspricht oder sogar kleiner sein kann, da eine gleiche oder bessere Ausnützung des Brennstoffes erreicht wird. MitA particularly advantageous embodiment of the thermochemical Hydrogen-oxygen combustion initiation is used in a motor vehicle diesel engine. A constant difficulty with a diesel powered automobile engine is the fact that they emit 30 to 80 times more particles than their equivalent gasoline powered engines. With the method and the device according to the invention, the emission of a diesel motor vehicle engine can be reduced to a level that of an equivalent gasoline automobile engine corresponds to or can even be smaller, since an equal or better utilization of the fuel is achieved. With

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dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung werden zusätzlich der Kaltstart verbessert und die Arbeitsgeräusche des Motors, die mit einem Diesel-Kraftfahrzeugmotor verbunden sind, reduziert. Außerdem kann Brennstoff mit einer geringeren Cetanzahl wie der z.Z. bei Diesel-Kraftfahrzeugmotoren verwendete Brennstoff eingesetzt werden.the method and the device according to the invention are additional the cold start improves and the engine noise associated with a diesel automobile engine is reduced. In addition, fuel with a lower cetane number than the currently fuel used in automotive diesel engines will.

Ein Ausführungsbeispiel für den Einsatz der Vorrichtung zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung bei einem Diesel-Kraftfahrzeugmotor ist in Fig. 4 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Stellung der Kurbelwelle mechanisch über Steuerzahnräder, -wellen oder -ketten mit der Steuereinrichtung 101 verbunden, um die Einspritzung von Wasserstoff, Sauerstoff und Diesel-Brennstoff und die Zündung zu steuern und um die Bedingungen für den Diesel-Motor über den gesamten Geschwindigkeits- und Lastbereich entsprechend der Stellung des Gaspedals einzuhalten. Die Synchronisation des Wasserstoff-Sauerstoff-Flusses mit der Zuführung der Zündimpulse zur Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer wird mechanisch durch die Verkettung der Drehbewegung der Kurbelwelle und der Stellung des Gaspedals erreicht. Diese Synchronisation kann weiterhin auch durch geschwindigkeitsempfindliehe Einrichtungen, wie z.B. Fliehkraftregler, erreicht werden. Die Wasserstoff- und Sauerstoff-Steuerventile werden mechanisch über eine Dreh- oder Schiebewelle betätigt, die gleichzeitig auch zur periodischen Betätigung des Zündkontaktes einer Zündkerze oder zur dauernden Betätigung des Zündkontaktes einer Glühkerze ausgenützt ist, um die Zündung und die Zuführung von Wasserstoff und Sauerstoff in die Wasserstoff-Sauerstoff- Verbrennungskammer zu erreichen. Der Wasserstoff und der Sauerstoff werden in einem stöchiometrischen Verhältnis von 1 GewichtsteilAn embodiment for the use of the device for thermochemical Hydrogen-oxygen combustion initiation at one Automotive diesel engine is shown in FIG. In this embodiment the position of the crankshaft is controlled mechanically via timing gears, shafts or chains with the control device 101 connected to the injection of hydrogen, oxygen and diesel fuel and to control the ignition and to control the conditions for the diesel engine over the entire speed and load range to be observed according to the position of the accelerator pedal. The synchronization of the hydrogen-oxygen flow with the supply of the Ignition pulses to the hydrogen-oxygen combustion chamber is mechanical achieved by linking the rotary motion of the crankshaft and the position of the accelerator pedal. This synchronization can continue also by speed-sensitive devices, e.g. Centrifugal governor, can be achieved. The hydrogen and oxygen control valves are operated mechanically via a rotary or sliding shaft, which is also used to periodically operate the Ignition contact of a spark plug or for the permanent actuation of the ignition contact of a glow plug is used to the ignition and the Supply of hydrogen and oxygen into the hydrogen-oxygen To reach the combustion chamber. The hydrogen and the oxygen are in a stoichiometric ratio of 1 part by weight

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Wasserstoff zu 8 Gewichtsteilen Sauerstoff der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer 124 zugeführt. Die Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung wird über die Zündkerze oder Glühkerze in der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer eingeleitet, wenn der Kolben das Ende seines Hubes erreicht und das Volumen der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer auf ein Minimum reduziert hat. Die Verbrennung des Wasserstoffes und des Sauerstoffes in der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer führt zu teilweise dissoziertem Wasserdampf von ungefähr 5500° F. Diese energiereichen Wasserstoffverbrennungsprodukte werden durch die Öffnungen in den Vorbehandlungsteil der Verbrennungskammer entladen, während gleichzeitig Diesel-Brennstoff in die Vorbehandlugskammer eingespritzt wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, um heftig mit dem Diesel-Primärbrennstoff, der in den den Kolben aufnehmenden Hauptteil der Primärbrennstoffkammer expandiert und eindringt, in Wirkverbindung tritt, diesen vollständig verdampft, chemisch umwandelt und thermisch zündet. Dem Hauptteil der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer wird neben dem Diesel-Brennstoff Luft zugeführt, wo die Verbrennung fließend und vollständig stattfindet. Durch dieses Verbrennungsverfahren wird die Teilchen-Emissionsbildung vollständig vermiede^ die normalerweise bei den Tröpfchen-Verbrennungseinrichtungen der herkömmlichen Dieselverbrennung auftritt. Der Arbeitshub des Kolbens des Dieselmotors wird auf diese Weise eingeleitet und die Schritte des Arbeitszyklus wie Ausdehnung, Absaugung, Einspritzung und Verdichtung werden in herkömmlicher Weise ausgeführt. Die Einspritzdrücke des Diesel-Brennstoffes liegen ungefähr bei 2500 bis 3500 Ib/in² , da in der Einspritzstufe eine extreme Zerstäubung nicht erforderlich ist. Bei den herkömmlichen Diesel-Kraftfahrzeugmotoren beträgt der Brennstoff-Einspritzdruck in der Größenordnung von 12000 bis 17000 Ib/in² , um die für das Verbrennungsverfahren der gegenwärtig verwendeten Motoren den erforder-Hydrogen is supplied to the hydrogen-oxygen combustion chamber 124 at 8 parts by weight of oxygen. The hydrogen-oxygen combustion is initiated via the spark plug or glow plug in the hydrogen-oxygen combustion chamber when the piston has reached the end of its stroke and has reduced the volume of the primary fuel combustion chamber to a minimum. The combustion of the hydrogen and oxygen in the hydrogen-oxygen combustion chamber results in partially dissociated water vapor of approximately 5500 ° F. These high-energy hydrogen combustion products are discharged through the openings into the pretreatment part of the combustion chamber while diesel fuel is simultaneously injected into the pretreatment chamber, as shown in Fig. 4, to vigorously engage, completely vaporize, chemically convert, and thermally ignite the diesel primary fuel that expands and penetrates the piston-receiving main portion of the primary fuel chamber. In addition to the diesel fuel, air is supplied to the main part of the primary fuel combustion chamber, where the combustion takes place smoothly and completely. This combustion process completely avoids the formation of particulate emissions which normally occurs with the droplet incinerators of conventional diesel combustion. The working stroke of the piston of the diesel engine is initiated in this way and the steps of the working cycle such as expansion, suction, injection and compression are carried out in a conventional manner. The injection pressures of the diesel fuel are approximately 2500 to 3500 Ib / in ² , since extreme atomization is not required in the injection stage. In conventional automotive diesel engines, the fuel injection pressure is on the order of 12,000 to 17,000 lb / in ² to provide the required fuel for the combustion process of the engines currently in use.

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lieh hohen Grad an Zerstäubung zu erhalten. Diese bevorzugte praktische Anwendung der Erfindung bei einem Diesel-Kraftfahrzeugmotor zeigt das in Fig. 5 dargestellte Untersystem. Ein Gleichstrom-Generator wird direkt vom Dieselmotor angetrieben und kann wahlweise auch durch andere elektrische Stromquellen, wie z.B. einem von der Abgasverbrennungsanlage oder einem Nutzbremssystem angetriebenen Hilfsgenerator, unterstützt werden. Der Wasser-Elektrolyseur ist ein Druck-Elektrolyseur mit festem Polymer-Elektrolyt (SPE), wie er von der Generalt Electric Company hergestellt wird. Ein geeigneter Wasservorratsbehälter für ausreichendes, unter Druck stehendes Wasser zur Versorgung des Elektrolyseurs ist vorgesehen. Ein Wasserstoff Druckgasspeicher und ein Sauerstoff-Druckgasspeieher mit geeignetem Meß- und Wandlergeräten, elektrischen Schaltkreisen und Informationsverarbeitungsgeräten sind vorgesehen, um die Arbeitsweise des Systems zu koordinieren. Die für den STart und die Anheizphase des Motors benötigten Mengen an Wasserstoff und Sauerstoff werden den zugeordneten Druckgasspeichern entnommen. Wenn diese Gase benötigt werden, fällt der Druck in den Druckgasbehältern und ein entsprechend eingestellter Druckschalter signalisiert einen erhöhten Strombedarf an dem motorgetriebenen Generator, was sich in erhöhter Last am Motor auswirkt. Dieser STrom wird dem Wasser-Elektrolyseur zugeführt und führt zur Erzeugung von Hochdruck-Wasserstoffgas und -Sauerstoffgas. Der Wasserfluß von dem Wasservorratsspeicher zu de Elektrolyseur wird von einer Hochdruck-Verdrängerpumpe gesteuert. Die Gasdruckspeicher werden daher auch bei der Zuführung von Wasserstoff und Sauerstoff zu dem Motor auf den gewünschten Druckwerten gehalten.borrowed to maintain high levels of atomization. This preferred practical The subsystem shown in FIG. 5 shows the application of the invention to a diesel motor vehicle engine. A DC generator is driven directly by the diesel engine and can optionally also be powered by other electrical power sources, such as one from the exhaust gas incineration system or a regenerative braking system driven auxiliary generator. The water electrolyser is a Pressure electrolyser with solid polymer electrolyte (SPE), as produced by manufactured by the Generalt Electric Company. A suitable water storage tank sufficient pressurized water to supply the electrolyzer is provided. A compressed hydrogen gas storage tank and an oxygen pressurized gas storage device with a suitable Measuring and converting apparatus, electrical circuits and information processing apparatus are provided to coordinate the functioning of the system. The one for the start and the warm-up phase of the engine Required amounts of hydrogen and oxygen are taken from the assigned compressed gas storage facility. If these gases are needed, the pressure falls in the pressurized gas containers and a correspondingly set pressure switch signals an increased power requirement on the engine-driven generator, which results in increased load on the engine. This current is fed to the water electrolyser and leads for the generation of high pressure hydrogen gas and oxygen gas. Of the Water flow from the water storage tank to the electrolyzer is controlled by a high pressure positive displacement pump. The gas pressure accumulator are therefore maintained at the desired pressures even when supplying hydrogen and oxygen to the engine.

Die Vorrichtung zur thermochemisehen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung, wie sie am Beispiel eines Diesel-Kraftfahrzeugmotors beschrieben wurde, reduziert die Teilchen-Emission auf demselben Pegel wie bei einem vergleichbaren Benzin-Motor und zwar einzig und allein aufgrund der verbesserten Verbrennung des Diesel-BrennstoffesThe device for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation, as shown using the example of a diesel motor vehicle engine has been described, reduces the particle emission to the same level as a comparable gasoline engine and that only and solely due to the improved combustion of diesel fuel

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und der Verhinderung der Teilchenbildung bei der Tröpfchen-Zündverbrennung herkömmlicher Diesel-Motoren. Die Vorrichtung nach der Erfindung erlaubt das Weglassen der herkömmlichen geteilten Verbrennungskammer und die Verwendung einer offenen Verbrennungskammer mit direkter Einspritzung, was eine Verbesserung des BrennstoffWirkungsgrades von ungefähr 15 bis 20% bringt. Dies gleicht den Bedarf an Brennstoff für die Stromerzeugung des Elektrolyseur mehr als aus. Die sehr energiereiche Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung, die unmittelbar beim Start des Motors zur Verfugung steht, reduziert die Kaltstartprobleme des Motors. Das Motorgeräusch und unzulässige innere Belastungen durch Zündverzögerungen, die zu sehr großen Drücken in der Verbrennungskammer führen und bei herkömmlichen Diesel-Motoren auftreten, werden durch die positive gleichförmige und hochenergiereiche Zündwirkung des Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungsproduktes erheblich reduziert. Da der Diesel-Motor nach der Erfindung nicht von der Kompressionszündung abhängt und die wesentlich energiereichere Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungshitze verwendet, können auch Brennstoffe mit niedrigerem Cetangehalt verwendet werden.and the prevention of particle formation in the droplet ignition combustion conventional diesel engines. The device according to the Invention permits the omission of the conventional split combustion chamber and the use of an open combustion chamber with direct injection, which improves fuel efficiency brings about 15 to 20%. This more than offsets the need for fuel to generate electricity in the electrolyzer. the very energetic hydrogen-oxygen combustion, which is immediate is available when the engine is started, reduces cold start problems of the motor. The engine noise and impermissible internal loads due to ignition delays that lead to very high pressures in The combustion chamber lead and occur in conventional diesel engines, are due to the positive uniform and high energy Significantly reduced ignition effect of the hydrogen-oxygen combustion product. Since the diesel engine according to the invention is not of depends on the compression ignition and uses the much more energetic hydrogen-oxygen combustion heat, too Fuels with a lower cetane content can be used.

In der vorstehenden Beschreibung sind bestimmte bevorzugte Ausführungsbispiele der Erfindung erläutert. Es ist für den Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet naheliegend diese Erfindung auch auf andere Ausführungsbeispiele zu übernehmen und dabei bestimmte Einzelheiten beträchtlich zu variieren, ohne vom Grundprinzip der vorliegenden Erfindung abzuweichen.In the foregoing description are certain preferred embodiments the invention explained. It is obvious to those skilled in the art that this invention applies to others as well To adopt embodiments and thereby vary certain details considerably, without departing from the basic principle of the present Invention deviate.

Claims (51)

A 4257 17. März 1981A 4257 March 17, 1981 vo/poevo / poe Escher / Foster
Technology Associates, Inc.
1405, North U.S. 27thEscher / Foster
Technology Associates, Inc.
1405, North US 27th St. Johns, Michigan 48879
U.S.A.St. Johns, Michigan 48879
United States AnsprücheExpectations Verfahren zur thermochemischen Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung bei einem mit einer Primärbrennstoff-Verbrennungskamer versehenen Verbrennungsgrundsystem,
dadurch gekennzeichnet,Process for thermochemical hydrogen-oxygen combustion initiation in a basic combustion system provided with a primary fuel combustion chamber,
characterized, daß in eine Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124), die mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) in Verbindung steht, Wasserstoff und Sauerstoff eingeführt werden,
daß der in der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) eingeführte Wasserstoff gezündet und verbrannt wird,
daß die heißen Wasserstoff-Verbrennungsprodukte von der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) zu der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) weitergeleitet werden und
daß mit den heißen Wasserstoff-Verbrennungsprodukten der der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zugeführte Primärbrennstoff gezündet wird.that hydrogen and oxygen are introduced into a hydrogen-oxygen combustion chamber (124) which is in communication with the primary fuel combustion chamber (127),
that the hydrogen introduced into the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) is ignited and burned,
that the hot hydrogen combustion products are passed from the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) to the primary fuel combustion chamber (127) and
that the primary fuel supplied to the primary fuel combustion chamber (127) is ignited with the hot hydrogen combustion products. A 4257 - 2 -A 4257 - 2 - 2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,2. The method according to claim 1,
characterized, daß der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) der Wasserstoff und der Sauerstoff zur Verbrennung des Wasserstoffes in stöchiometrischen Beträgen zugeführt werden.that the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) the hydrogen and the oxygen to burn the hydrogen are supplied in stoichiometric amounts. 3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,3. The method according to claim 1,
characterized, daß der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) der Wasserstoff mit einem größeren als dem stöchiometrischen Betrag, wie er für die Verbrennung mit Sauerstoff erforderlich ist, zugeführt wird.that the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) the hydrogen with a greater than the stoichiometric amount, as required for combustion with oxygen, is supplied. 4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,4. The method according to claim 1,
characterized, daß der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) der Wasserstoff mit einem kleineren als dem stöchiometrischen Betrag, wie er zur Verbrennung mit Sauerstoff erforderlich ist, zugeführt wird.that the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) the hydrogen with a smaller than the stoichiometric Amount required for combustion with oxygen is supplied. 5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,5. The method according to claim 1,
characterized, daß zumindest ein Teil des Primärbrennstoffes der Wasserstoff-Sauerstoff -Verbrennungskammer (124) zugeführt wird.that at least part of the primary fuel is hydrogen-oxygen -Combustion chamber (124) is supplied. 6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,6. The method according to claim 1,
characterized, daß der Primärbrennstoff nur einer Vorbehandlungskammer (134) der Primärbrenstoff-Verbrennungskammer (127) zugeführt wird, wobei ein Ende der Vorbehandlungskammer (134) mit der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) und das andere Ende mit der Primärbrennstoff-VErbrennungskammer (127) in Verbindung stehen.that the primary fuel is only used in one pretreatment chamber (134) is supplied to the primary fuel combustion chamber (127), one end of the pretreatment chamber (134) having the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) and the other end in communication with the primary fuel combustion chamber (127) stand. A 4257 - 3 -A 4257 - 3 - 7. . Verfahren nach Anspruch 1,7.. Method according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß wenigstens ein Teil des Primärbrennstoffes einer Vorbehandlungskammer (134) der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zugeführt wird, wobei ein Ende der Vorbehandlungskammer (134) mit der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) und das andere Ende mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) in Verbindung stehen.that at least part of the primary fuel of a pretreatment chamber (134) is fed to the primary fuel combustion chamber (127) with one end of the pretreatment chamber (134) with the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) and the other end with the primary fuel combustion chamber (127) stay in contact. 8. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,8. The method according to claim 5,
characterized, daß der der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zugeführte Primärbrennstoff nur einem Vorbehandlungsteil (134) der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zugeführt wird, wobei ein Ende des Vorbehandlungsteiles (134) mit der Wasserstoff-Sauerstoff- Verbrennungskammer (124) und das andere Ende mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) in Verbindung stehen.that is supplied to the primary fuel combustion chamber (127) Primary fuel only a pretreatment part (134) of the Primary fuel combustion chamber (127) is supplied, wherein one end of the pretreatment part (134) with the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) and the other end with the Primary fuel combustion chamber (127) are in communication. 9. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,9. The method according to claim 5,
characterized, daß zumindest ein Teil des Primärbrennstoffes zusätzlich einem Vorbehandlungsteil (134) der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zugeführt wird, wobei ein Ende des Vorbehandlungsteiles (134) mit der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) und das andere Ende mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) in Verbindung stehen.that at least a part of the primary fuel is additionally a pretreatment part (134) of the primary fuel combustion chamber (127), one end of the pretreatment part (134) having the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) and the other end communicating with the primary fuel combustion chamber (127). 10. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,10. The method according to claim 1,
characterized, daß in der Primärbrennstoff-Verbrennungskanmer (127) eine im wesentlichen stetige Verbrennung von Primärbrennstoff durchgeführt wird.that in the primary fuel combustion chamber (127) an im substantial steady combustion of primary fuel is carried out. A 4257 - 4 -A 4257 - 4 - 11. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,11. The method according to claim 1,
characterized, daß in der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) eine zyklische Verbrennung von Primärbrennstoff durchgeführt wird.that a cyclical combustion of primary fuel is carried out in the primary fuel combustion chamber (127). 12. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,12. The method according to claim 1,
characterized, daß Primärbrennstoff aus der Gruppe von Naturgas, Naturersatzgas, verflüssigtes Erdgas, Benzin, Kerosin, Dieselöl, mittlere öldestillate, Altöl, Alkohol, Pflanzenöl-Derivate, Kohle und Torf verwendet wird.that primary fuel from the group of natural gas, natural substitute gas, liquefied natural gas, gasoline, kerosene, diesel oil, medium oil distillates, waste oil, alcohol, vegetable oil derivatives, coal and Peat is used. 13. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,13. The method according to claim 1,
characterized, daß die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) im wesentlichen auf atmospärisehen Druck gebracht wird.that the primary fuel combustion chamber (127) is essentially is brought to atmospheric pressure. 14. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,14. The method according to claim 1,
characterized, daß die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) auf einen erhöhten Druck von etwa 1 bis ungefähr 300 Atmosphären gebracht wird.that the primary fuel combustion chamber (127) on one elevated pressure of from about 1 to about 300 atmospheres. 15. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,15. The method according to claim 1,
characterized, daß der Wasserstoff und der Sauerstoff in einem Wasser-Elektrolyseur (16) erzeugt werden.that the hydrogen and the oxygen in a water electrolyser (16) can be generated. 16. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,16. The method according to claim 15,
characterized, A 4257 - 5 -A 4257 - 5 - daß die Stromversorgung für den Wasser-Elektrolyseur von einem elektrischen Generator (15) abgeleitet wird, der von dem Verbrennungsgrundsystem (14) angetrieben wird.that the power supply for the water electrolyser is derived from an electrical generator (15) from the basic combustion system (14) is driven. 17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,17. The method according to claim 16,
characterized, daß die Stromversorgung von einem Nutzbremssystem eines Fahrzeuges abgeleitet wird.that the power supply from a regenerative braking system of a vehicle is derived. 18. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,18. The method according to claim 16,
characterized, daß die Stromversorgung von einer Abgasverbrennungsanlage abgeleitet wird.that the power supply from an exhaust gas incineration plant is derived. 19. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,19. The method according to claim 1,
characterized, daß der Wasserstoff in einem Anteil zugeführt wird, der etwa 0,5 bis 15 % der chemischen Energie beträgt, die zusammen aus dem Wasserstoff und dem Primärbrennstoff gewonnen wird.that the hydrogen is supplied in a proportion which is about 0.5 to 15 % of the chemical energy that is obtained together from the hydrogen and the primary fuel. 20. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,20. The method according to claim 19,
characterized, daß der Wasserstoff vorzugsweise in einem Anteil zugeführt wird, der ungefähr 1 bis 8 % der chemischen Energie beträgt, die zusammen aus dem Wasserstoff und dem Primärbrennstoff gewonnen wird.that the hydrogen is preferably supplied in a proportion which is approximately 1 to 8 % of the chemical energy which is obtained together from the hydrogen and the primary fuel. 21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20,21. Device for performing the method according to one of claims 1 to 20, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß Kammerwände eine längliche Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) mit einem ersten geschlossenen Ende und einemthat chamber walls form an elongated hydrogen-oxygen combustion chamber (124) having a first closed end and a A 4257 - 6 -A 4257 - 6 - gegenüberliegenden zweiten Ende bilden, welches mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (i27) eines Verbrennungsgrundsystems (14) in Verbindung steht,opposite second end, which is connected to the primary fuel combustion chamber (i27) a basic combustion system (14) is connected, daß eine Wasserstoff-Zuführeinrichtung mit einem Wasserstoff-Steuerventil (104), einer Wasserstoffquelle (112) und einem Wasserstoff-Injektor (120) der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) unter Druck stehenden Wasserstoff zuführt,
daß eine Sauerstoff-Zuführeinrichtung mit einem Sauerstoff-Steuerventil (103), einer Sauerstoffquelle (111) und einem Sauerstoff-Injektor (119) der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) Sauerstoff zuführt,that a hydrogen supply device with a hydrogen control valve (104), a hydrogen source (112) and a hydrogen injector (120) supplies the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) with pressurized hydrogen,
that an oxygen supply device with an oxygen control valve (103), an oxygen source (111) and an oxygen injector (119) supplies oxygen to the hydrogen-oxygen combustion chamber (124), daß eine Zündeinrichtung mit einer Zündsteuereinrichtung (102), einer Zündenergiequelle (108) und einem Zünder (122) Zündimpulse in das geschlossene Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennung skammer (124) einbringt, um das darin befindliche Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisch zu zünden und die Verbrennungsprodukte durch das zweite Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) in die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zu leiten,that an ignition device with an ignition control device (102), an ignition energy source (108) and an igniter (122) ignition pulses in the closed end of the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) introduces to the inside Ignite the hydrogen-oxygen mixture and pass the combustion products through the second end of the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) into the primary fuel combustion chamber (127), daß eine Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung mit einem Primärbrennstoff-Steuerventi 1 (105), einer Primärbrennstoffquelle (113) und einem Primärbrennstoff-Injektor den Primärbrennstoff der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zuführt und die Wasserstoff-Verbrennungsprodukte aus der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) den Primärbrennstoff zünden, und daß die Steuereinrichtung in Verbindung mit dem Verbrennungsgrundsystem (14) die Zündsteuereinrichtung (102), das Wasser-Steuerventil (104), das Sauerstoff-Steuerventil (103) und das Primärbrennstoff-Steuerventil (105) so steuern, daß die Dosierung und der Zeitablauf der Zündung, der Zuführung von Wasser-that a primary fuel feed device with a primary fuel control valve 1 (105), a primary fuel source (113) and a primary fuel injector the primary fuel the primary fuel combustion chamber (127) and the hydrogen combustion products from the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) ignite the primary fuel, and that the control device in connection with the basic combustion system (14) the ignition control device (102), the water control valve (104), the oxygen control valve (103) and the Control the primary fuel control valve (105) so that the metering and timing of the ignition, the supply of water A 4257 - 7 -A 4257 - 7 - stoff und Sauerstoff in die Vorrichtung (11) zur thermochemischen Wasser-Sauerstoff-Verbrennungseinleitung und die Zuführung' des Primärbrennstofes in die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) des Verbrennungsgrundsystems (14) koordiniert sind.substance and oxygen in the device (11) for thermochemical Water-oxygen combustion initiation and the Feeding the primary fuel into the primary fuel combustion chamber (127) of the basic combustion system (14) are coordinated. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,22. The device according to claim 21,
characterized, daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung zusätzlich einen zweiten Primärbrennstoff-Injektor (114) aufweist, der einen Teil des Primärbrennstoffes der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) zuführt.that the primary fuel supply device also has one a second primary fuel injector (114) which supplies a portion of the primary fuel of the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) supplies. 23. Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,23. Apparatus according to claim 21,
characterized, daß die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zusätzlich Kammerwände für eine Vorbehandlungskammer (134) aufweist, die einerseits mit dem zweiten Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) und andererseits mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) in Verbindung steht, und
daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung der Vorbehandlungskammer (134) nur einen Teil des Primärbrennstoffes zuführt. that the primary fuel combustion chamber (127) additionally has chamber walls for a pretreatment chamber (134) which is connected on the one hand to the second end of the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) and on the other hand to the primary fuel combustion chamber (127), and
that the primary fuel supply device supplies only part of the primary fuel to the pretreatment chamber (134). 24. Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,24. The device according to claim 21,
characterized, daß die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zusätzlich Kammerwände für eine Vorbehandlungskammer (134) aufweist, die einerseits mit dem zweiten Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) und andererseits mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) in Verbindung steht und
daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung einen dritten Pri-that the primary fuel combustion chamber (127) additionally has chamber walls for a pretreatment chamber (134) which communicates on the one hand with the second end of the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) and on the other hand with the primary fuel combustion chamber (127) and
that the primary fuel supply device has a third priority A 4257 - 8 -A 4257 - 8 - märbrennstoff-Injektor (114) aufweist, der zumiondest einen Teil des Primärbrennstoffes der Vorbehandlungskammer (134) zuführt.has mar fuel injector (114), the zumiondest one Part of the primary fuel supplies the pretreatment chamber (134). 25. Vorrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,25. The device according to claim 22,
characterized, daß die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zusätzlich Kammerwände für eine Vorbehandlungskammer (134) aufweist, die einerseits mit dem zweiten Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) und andererseits mit der Primärbrennstoff- Verbrennungskammer (127) in Verbindung steht, und
daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung den Primärbrennstoff nur der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zuführen.that the primary fuel combustion chamber (127) additionally has chamber walls for a pretreatment chamber (134) which is connected on the one hand to the second end of the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) and on the other hand to the primary fuel combustion chamber (127), and
that the primary fuel supply means supply the primary fuel only to the primary fuel combustion chamber (127). 26. Vorrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,26. The device according to claim 22,
characterized, daß die Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) zusätzlich Kammerwände für eine Vorbehandlungskammer (134) aufweist, die einerseits mit dem zweiten Ende der Wasserstoff-Sauerstoff-Verbrennungskammer (124) und andererseits mit der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) in Verbindung steht, und
daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung einen dritten Primärbrennstoff-Injektor (114) aufweist, der mindestens einen Teil des Primärbrennstoffes der Vorbehandlungskammer (134) zuführt.that the primary fuel combustion chamber (127) additionally has chamber walls for a pretreatment chamber (134) which is connected on the one hand to the second end of the hydrogen-oxygen combustion chamber (124) and on the other hand to the primary fuel combustion chamber (127), and
that the primary fuel supply device has a third primary fuel injector (114) which supplies at least part of the primary fuel to the pretreatment chamber (134). 27. Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,27. The device according to claim 21,
characterized, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind.that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyzer (16). A 4257 - 9 -A 4257 - 9 - 28. Vorrichtung nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet,28. The device according to claim 27,
characterized, daß ein elektrischer, von dem Verbrennungsgrundsystem (14) angetriebener Generator (15) die elektrische Energie für den Wasser-Elektrolyseur (16) liefert.that an electrical generator (15) driven by the basic combustion system (14) provides the electrical energy for the Water electrolyser (16) supplies. 29. Vorrichtung nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet,29. The device according to claim 27,
characterized, daß ein Nutzbremssystem eines Fahrzeuges die elektrische Energie für den Wasser-Elektrolyseur (16) liefert. that a regenerative braking system of a vehicle supplies the electrical energy for the water electrolyzer (16). 30. Vorrichtung nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet,30. The device according to claim 27,
characterized, daß eine Abgasverbrennungsanlage oder dgl. der Primärbrennstoff-Verbrennungskammer (127) die elektrische Energie für den Wasser-Elektrolyseur (16) liefert.that an exhaust gas incinerator or the like. The primary fuel combustion chamber (127) supplies the electrical energy for the water electrolyser (16). 31. Vorrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,31. Apparatus according to claim 22,
characterized, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind.that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyzer (16). 32. Vorrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,32. Apparatus according to claim 23,
characterized, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind.that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyzer (16). 33. Vorrichtung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,33. Apparatus according to claim 24,
characterized, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind.that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyzer (16). A 4257 - 10 -A 4257 - 10 - 34. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind.34. Apparatus according to claim 25, characterized in that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyzer (16). 35. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind.35. Apparatus according to claim 26, characterized in that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyzer (16). 36. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziindenergiequelle (108) einen elektrischen Generator aufweist.36. Apparatus according to claim 21, characterized in that the ignition energy source (108) is an electrical generator having. 37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (122) eine Zündkerze, oder eine Glühkerze ist.37. Apparatus according to claim 36, characterized in that the igniter (122) is a spark plug or a glow plug. 38. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung einen Vergaser (118) aufweist.38. Apparatus according to claim 21, characterized in that the primary fuel supply device has a carburetor (118) having. 39. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung Einspritzdüsen (118) aufweist.39. Apparatus according to claim 21, characterized in that that the primary fuel supply device has injection nozzles (118). 40. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,40. Apparatus according to claim 21, characterized in that A 4257 -11-A 4257 -11- daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112)that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind,are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist undthat the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung einen Vergaser (118)that the primary fuel supply device has a carburetor (118) aufweist.having. 41. Vorrichtung nach Anspruch 22,
Λ41. Apparatus according to claim 22,
Λ dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112)that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind,are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist undthat the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung einen Vergaser (118)that the primary fuel supply device has a carburetor (118) aufweist.having. 42. Vorrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,42. Apparatus according to claim 23,
characterized, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112)that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16 gebildet sind,are formed by a water electrolyser (16, daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist undthat the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung einen Vergaser (118)that the primary fuel supply device has a carburetor (118) aufweist.having. 43. Vorrichtung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,43. Apparatus according to claim 24,
characterized, daß die SauerstoffquelIe (111) und die Wasserstoffquelle (112)that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind,are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist undthat the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung einen Vergaser (118)that the primary fuel supply device has a carburetor (118) aufweist.having. 44. Vorrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,44. Apparatus according to claim 25,
characterized, daß die SauerstoffquelIe (111) und die WasserstoffquelIe (112)that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) A 4257 - 12 -A 4257 - 12 - durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind,are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist und daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung einen Vergaser (118) aufweist.that the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and that the primary fuel supply device is a carburetor (118) having. 45. Vorrichtung nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet,45. Device according to claim 26,
characterized, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind,that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist und daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung einen Vergaser (118) aufweist.that the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and that the primary fuel supply device is a carburetor (118) having. 46. Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,46. Apparatus according to claim 21,
characterized, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet siond,that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyzer (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist und daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung Einspritzdüsen (118) aufweist.that the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and that the primary fuel supply device has injection nozzles (118) having. 47. Vorrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,47. Apparatus according to claim 22,
characterized, daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind,that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist und daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung Einspritzdüsen (118) aufweist.that the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and that the primary fuel supply device has injection nozzles (118) having. 48. Vorrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,48. Apparatus according to claim 23,
characterized, A 4257 - 13 -A 4257 - 13 - daß die Sauerstoffquelle (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind,that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist und daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung Einspritzdüsen (118) aufweist.that the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and that the primary fuel supply device has injection nozzles (118) having. 49. Vorrichtung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,49. Apparatus according to claim 24,
characterized, daß die SauerstoffquelIe (111) und die Wasserstoffquelle (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind,that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist und daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung Einspritzdüsen (118) aufweist.that the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and that the primary fuel supply device has injection nozzles (118) having. 50. Vorrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,50. Apparatus according to claim 25,
characterized, daß die SauerstoffquelIe (111) und die WasserstoffquelIe (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gebildet sind,that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist und daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung Einspritzdüsen (118) aufweist.that the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and that the primary fuel supply device has injection nozzles (118) having. 51. Vorrichtung nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet,51. Apparatus according to claim 26,
characterized, daß die SauerstoffquelIe (111) und die WasserstoffquelIe (112) durch einen Wasser-Elektrolyseur (16) gbildet sind,that the oxygen source (111) and the hydrogen source (112) are formed by a water electrolyser (16), daß der Zünder (122) eine Zündkerze oder eine Glühkerze ist und daß die Primärbrennstoff-Zuführeinrichtung Einspritzdüsen (118) aufweist.that the igniter (122) is a spark plug or a glow plug and that the primary fuel supply device has injection nozzles (118) having.