DE102005016565B4

DE102005016565B4 - Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005016565B4
Application number: DE102005016565A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Toyota Shinagawa; Takeshi Toyota Okumura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2025-04-12
Also published as: US20050224042A1; DE102005016565A1; JP4033163B2; USRE42305E1; JP2005299501A; CN1683775A; CN100356050C; US7089907B2

Abstract

Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine mit:
einer Dehydrationseinrichtung (22) zum Durchführen einer Reaktion zum Dehydrieren, um einen organisches Hydrid enthaltenden Brennstoff in Wasserstoff und einen dehydrierten Brennstoff zu trennen;
einer Steuereinrichtung (80) zum Schalten des Betriebs der Brennkraftmaschine zwischen einer ersten Betriebsart, in der sowohl Wasserstoff als auch dehydrierter Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt werden, und einer zweiten Betriebsart, in der nur der dehydrierte Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird,
wobei die erste Betriebsart eine Betriebsart einer stöchiometrischen Verbrennung ist und die zweite Betriebsart eine Betriebsart einer mageren Verbrennung ist;
gekennzeichnet durch
eine Zufuhreinrichtung (18, 20) zum einzelnen Zuführen des getrennten Wasserstoffs und dehydrierten Brennstoffs zu der Brennkraftmaschine.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine.

Wie zum Beispiel in der japanischen offengelegten Patentschrift JP 2003 343 360 A offenbart ist, sind in dem Stand der Technik Brennkraftmaschinensysteme bekannt, die mit einer Fähigkeit bereitgestellt sind, Wasserstoff zu erzeugen. Insbesondere umfasst solch ein System einen Mechanismus, ein wasserstoffreiches Gas und ein dehydriertes Erzeugnis, wie z.B. Naphtalen aus einem organische Hydride enthaltenden hydrierten Brennstoff, wie z.B. Decalin zu erzeugen, als auch eine Wasserstoffmaschine, die mit dem erzeugten wasserstoffreichen Gas als Brennstoff läuft.

In dem in der obigen Veröffentlichung offenbarten System wird hydrierter Brennstoff in ein wasserstoffreiches Gas und ein dehydriertes Erzeugnis getrennt, indem die Wärme des Vorgangs verwendet wird, während eine Wasserstoffmaschine betrieben wird. Genauer wird Wasserstoff dadurch erhalten, dass hydrierter Brennstoff in einen Katalysator eingespritzt wird, um in dem Katalysator eine Reaktion zum Dehydrieren zu verursachen.

[Patentschrift 1] Japanische offengelegte Patentschrift JP 2003 343 360 A
[Patentschrift 2] Japanische offengelegte Patentschrift JP 2002 255 503 A
[Patentschrift 3] Japanische offengelegte Patentschrift JP 0007 063 128 A

Gemäß den in den voranstehend zitierten Veröffentlichungen offenbarten Systemen wird das Dehydrationserzeugnis gesammelt, nachdem es für einen Zeitraum gespeichert wurde. Alternativ kann es jedoch ebenfalls möglich sein, ein System zu konstruieren, in dem das Dehydrationserzeugnis als Brennstoff (dehydrierter Brennstoff) zu der Maschine zugeführt wird. In diesem Fall werden Wasserstoff und dehydrierter Brennstoff in solch einem Verhältnis zur Brennkraftmaschine geliefert, um sowohl einen Maschinenwirkungsgrad als auch einen Emissionswirkungsgrad sicherzustellen.

Andererseits werden der Wasserstoff und der dehydrierte Brennstoff in einem festgelegten Verhältnis von dem hydrierten Brennstoff getrennt. Falls eine Menge des von der Brennkraftmaschine angeforderten Wasserstoffs von dem hydrierten Brennstoff getrennt wird, übersteigt die Menge des dehydrierten Brennstoffs zusammen mit dem Wasserstoff die Menge des dehydrierten Brennstoffs, der von der Brennkraftmaschine angefordert wird. Somit tritt ein überschüssiger dehydrierter Brennstoff auf, wenn Wasserstoff getrennt wird, wie verlangt ist.

Aus der US 2003 0 168 024 A1 ist ein Fahrzeug bekannt, das eine Brennkraftmaschine mit Reformer aufweist. Der Reformer erzeugt aus flüssigem Brennstoff einen reformierten Brennstoff mit einem hohen Anteil an aromatischen Kohlenwasserstoffen und hohem Oktanwert sowie einen reformierten gasförmigen Brennstoff mit hohem Wasserstoffanteil. Die beiden Brennstoffe werden mittels einem Gas-Flüssigkeits-Seperator getrennt. Ein Zufuhrgerät dient zum Zuführen von zumindest einem Teil des Brennstoffs zu der Maschine.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das voranstehend erwähnte Problem zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu verhindern, dass überschüssig dehydrierter Brennstoff in einer Wasserstoff nutzenden Brennkraftmaschine erzeugt wird, in der hydrierter Brennstoff in Wasserstoff und ein dehydriertes Erzeugnis getrennt wird, und diese zu dieser zugeführt werden.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine eine nutzenden Brennkraftmaschine erzeugt wird, in der hydrierter Brennstoff in Wasserstoff und ein dehydriertes Erzeugnis getrennt wird, und diese zu dieser zugeführt werden.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine eine Dehydriereinrichtung, eine Zufuhreinrichtung und eine Steuereinrichtung auf. Die Dehydriereinrichtung führt eine Reaktion zum Dehydrieren durch, um einen organisches Hydrid enthaltenden Brennstoff in Wasserstoff und einen dehydrierten Brennstoff zu trennen. Die Zufuhreinrichtung führt den getrennten Wasserstoff und den dehydrierten Brennstoff einzeln der Brennkraftmaschine zu. Die Steuereinrichtung schaltet die Betätigung der Brennkraftmaschine zwischen einer ersten Betriebsart, in der sowohl Wasserstoff als auch dehydrierter Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt werden, und einer zweiten Betriebsart, in der nur der dehydrierte Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die erste Betriebsart ist eine Betriebsart stöchiometrischer Verbrennung, und die zweite Betriebsart ist eine Betriebsart einer mageren Verbrennung.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine eine Dehydriereinrichtung, eine Zufuhreinrichtung, eine Steuereinrichtung, eine erste Speichereinrichtung und eine zweite Speichereinrichtung. Die Dehydriereinrichtung führt eine Reaktion zum Dehydrieren durch, um einen organisches Hydrid enthaltenden Brennstoff in Wasserstoff und einen dehydrierten Brennstoff zu trennen. Die Zufuhreinrichtung liefert den getrennten Wasserstoff und den dehydrierten Brennstoff einzeln zu der Brennkraftmaschine zu. Die Steuereinrichtung schaltet den Betrieb der Brennkraftmaschine zwischen einer ersten Betriebsart, in der lediglich Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird, einer zweiten Betriebsart, in der sowohl Wasserstoff als auch dehydrierter Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird, und einer dritten Betriebsart, in der lediglich der dehydrierte Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Die erste Speichereinrichtung speichert den getrennten dehydrierten Brennstoff. Die zweite Speichereinrichtung speichert den getrennten Wasserstoff. Die Steuereinrichtung schaltet die Betätigungsbetriebsart der Brennkraftmaschine zwischen den ersten bis dritten Betriebsarten ausgehend von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine und einer Menge des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten dehydrierten Brennstoffs oder einer Menge des in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Wasserstoffs.

Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlicher hervortreten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist bereitgestellt, um die Anordnung eines Brennkraftmaschinensystems zu erläutern, das den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemeinsam ist.
2 zeigt die Betätigungsbetriebsarten des Systems der ersten Ausführungsform.
3 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung, die von der Wasserstoff nutzenden Brennkraftmaschine in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
4 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung, die von der Wasserstoff nutzenden Brennkraftmaschine in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
5 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung, die von der Wasserstoff nutzenden Brennkraftmaschine in der dritten Ausführungsform durchgeführt wird.
6 zeigt die Betätigungsbetriebsarten des Systems der vierten Ausführungsform schematisch.
7 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung, die durch die Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine in der vierten Ausführungsform durchgeführt wird.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass identischen Elementen, die den Figuren gleich sind, gleiche Bezugszeichen gegeben wurden und redundante Beschreibungen von diesen vermieden werden. Es ist ebenfalls anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt ist.
Erste Ausführungsform
1 ist bereitgestellt, um die Anordnung einer Brennkraftmaschine zu erklären, die den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemeinsam ist. Dieses System weist eine Brennkraftmaschine 10 auf, an der ein Einlassrohr 12 und ein Auspuffrohr angeschlossen sind.
In dem Einlassrohr 12 ist ein Drosselventil 16 installiert, um die anzusaugende Luftmenge zu steuern. Ein Wasserstoffeinspritzer 18 ist stromabwärts des Drosselventils 16 vorgesehen. Zusätzlich ist ein Benzineinspritzer 20 bei der Einlassöffnung der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen.
Wie später beschrieben werden wird, wird wasserstoffreiches Gas mit einem bestimmten Druck zu dem Wasserstoffeinspritzer 18 zugeführt. Bei dem Empfangen eines Antriebssignals von außen öffnet der Wasserstoffeinspritzer 18 das Ventil, um wasserstoffreiches Gas in das Einlassrohr 12 einzuspritzen. Die Menge des einzuspritzenden wasserstoffreichen Gases entspricht der Ventilöffnungsdauer. Obwohl der Wasserstoffeinspritzer 18 in dem System der 1 bei dem Einlassrohr 12 vorgesehen ist, ist dieser Aufbau nicht auf diese Anordnung beschränkt. Insbesondere kann der Wasserstoffeinspritzer 18 so in dem Hauptkörper der Brennkraftmaschine 10 montiert sein, dass Wasserstoff in den Zylinder eingespritzt werden kann.
Benzin wird mit einem bestimmten Druck zu dem Benzineinspritzer 20 zugeführt, wie später beschrieben wird. Bei dem Empfangen eines Antriebssignals von außen öffnet der Benzineinspritzer 20 sein Ventil, um Benzin in die Einlassöffnung einzuspritzen. Die Menge des einzuspritzenden Benzin ist in Übereinstimmung mit der Ventilöffnungsdauer.
Ein Reaktor 22 zum Dehydrieren (Dehydrationsreaktor 22) ist an dem Auspuffrohr 14 angebracht. Zusätzlich ist ein Einspritzer 24 für hydriertes Benzin in dem oberen Bereich des Reaktors 22 zum Dehydrieren montiert.
Wie später beschrieben wird, wird hydriertes Benzin mit einem bestimmten Druck zu dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin zugeführt. Bei dem Empfangen eines Antriebssignals von außen öffnet der Einspritzer 24 sein Ventil, um hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren einzuspritzen. Die Menge des einzuspritzenden hydrierten Benzins ist gemäß der Ventilöffnungsdauer festgelegt. Die Menge des von der Brennkraftmaschine 10 angeforderten Wasserstoffs ändert sich abhängig von dem Laufzustand der Brennkraftmaschine 10. In einer ECU 80 ist ein Kennfeld gespeichert, welches das Verhältnis zwischen dem von der Brennkraftmaschine 10 angeforderten Wasserstoff und den Betriebszuständen (Maschinendrehzahl und -last (Drosselöffnung)) definiert. Die ECU 80 berechnet aus diesem Kennfeld die erforderliche Wasserstoffmenge und steuert das Öffnen/Schließen des Einspritzers 24 für hydriertes Benzin.
Zusätzlich kann der Reaktor 22 zum Dehydrieren durch Verwenden der von dem Abgasrohr 14 abgegeben Wärme das somit zugeführte hydrierte Benzin in wasserstoffreiches Gas und dehydriertes Benzin (dehydrierten Brennstoff) trennen und diese nach außen senden.
Im dem Auspuffrohr 14 ist ein Auspufftemperatursensor 25 stromaufwärts von dem Reaktor 22 zum Dehydrieren montiert. Zusätzlich sind ein O₂-Sensor 26 und ein NOx-Sensor 28 in dem Abgasrohr 14 stromabwärts von dem Reaktor 22 zum Dehydrieren montiert. Ausgehend von der Sauerstoffmenge in dem Auspuffgas stellt der O₂-Sensor 26 eine Ausgabe bereit, die das Luft-Brennstoffverhältnis im Auspuff darstellt. Zusätzlich stellt der NOx-Sensor 28 eine Ausgabe bereit, welche die NOx-Konzentration in dem Auspuffgas darstellt. Stromabwärts von diesen Sensoren 26 und 28 ist ein Katalysator 30 vorgesehen, um das Abgas zu reinigen.
Dieses System der Ausführungsform ist mit einem Tank 32 für hydriertes Benzin bereitgestellt. Das in dem Tank 32 für hydriertes Benzin gespeicherte hydrierte Benzin enthält im Vergleich zu bekanntem Benzin große Mengen von organischen Hydriden. Hier bedeuten "organische Hydride" Kohlenwasserstoffe (CH)-Komponenten, die bei Temperaturen um 300 °C eine Dehydration zeigen. Insbesondere sind diese Decalin, Cyclohexan und ähnliches.
Normales Benzin (LFT-1C) enthält ungefähr 40 % Toluen. Durch das Hydrieren von Toluen ist es möglich, Methylcyclohexan (C₇H₁₄), ein organisches Hydrid, herzustellen. Bei der Verwendung von normalem Benzin als Rohstoff ist es nämlich durch das Hydrieren von in dem normalen Benzin enthaltenem Toluen möglich, ein hydriertes Benzin zu erzeugen, das ungefähr 40 % Methylcyclohexan enthält. Der Einfachheit halber wird angenommen, dass der Tank 32 für hydriertes Benzin in dieser Ausführungsform mit einem hydrierten Benzin von solch einer Zusammensetzung versorgt wird.
Ein Zufuhrrohr 34 für hydriertes Benzin ist mit dem Tank 32 für hydriertes Benzin verbunden. Das Zufuhrrohr 34 für hydriertes Benzin ist auf halber Strecke mit einer Pumpe 36 bereitgestellt, und an seinem Ende mit dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin verbunden. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird hydriertes Benzin von dem Tank 32 für hydriertes Benzin herauf gepumpt und mit einem bestimmten Druck zu dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin zugeführt.
Wie voranstehend erwähnt wurde, ist der Einspritzer 24 für hydriertes Benzin in dem oberen Bereich des Reaktors 22 zum Dehydrieren montiert. Der Reaktor 22 zum Dehydrieren ist eine Vorrichtung, um durch das Verwenden der Auspuffwärme hydriertes Benzin zu erzeugen. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine übersteigt die Innentemperatur des Reaktors 22 zum Dehydrieren 300 °C.
Um zu verhindern, dass er der Innentemperatur direkt ausgesetzt ist, ist der Einspritzer 24 für hydriertes Benzin so montiert, dass sein Hauptabschnitt von dem oberen Bereich des Reaktors 22 zum Dehydrieren nach oben ragt. Daher steigt die Temperatur des Einspritzers 24 für hydriertes Benzin in diesem System der Ausführungsform nicht unzulässig.
Es ist anzumerken, dass das Kühlverfahren nicht auf eine Luftkühlung beschränkt ist, obwohl der Einspritzer 24 für hydriertes Benzin in dem System der 1 durch Luft gekühlt ist. Zum Beispiel kann Kühlwasser in der Brennkraftmaschine 10 verwendet werden, um den Einspritzer 24 für hydriertes Benzin zu kühlen. In diesem Fall ist der Kühldurchgang konstruiert, einen Abschnitt aufzuweisen, der um den Einspritzer 24 für hydriertes Benzin herumgeht.
Der Reaktor 22 zum Dehydrieren weist in sich ausgebildet eine Reaktionskammer auf. Von dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin eingespritzter Brennstoff wird in der Reaktionskammer in wasserstoffreiches Gas und dehydriertes Gas getrennt und in ein Rohr 38 geführt, das mit dem Reaktor 22 zum Dehydrieren verbunden ist. Der Reaktor 22 zum Dehydrieren ist über einen Separator 40 mit dem Rohr 38 verbunden.
Wie bereits erwähnt wurde, wird das in dieser Ausführungsform verwendete hydrierte Benzin von einem normalen Benzin erhalten, indem in dem Benzin enthaltenes Toluen in ein organisches Hydrid umgewandelt wird. Somit erzeugt das Dehydrieren des hydrierten Benzins ein wasserstoffreiches Gas und normales Benzin (dehydriertes Benzin). Insbesondere wird Methylcyclohexan C₇H₁₄, ein organisches Hydrid, durch die folgende Reaktion zum Dehydrieren in Wasserstoff H₂ und Toluen C₇H₈ getrennt: C₇H₁₄ → C₇H₈ + 3H₂ (1)
Die durch Formel (1) gegebene Reaktion zum Dehydrieren ist eine Energie aufnehmende Reaktion.
Somit wird ein Gemisch aus wasserstoffreichem Gas und normalem Benzin von dem Reaktor 22 zum Dehydrieren zu dem Separator 40 zugeführt.
Der Separator 40 weist die Fähigkeit auf, durch das Abkühlen des Gemischs das von dem Reaktor 22 zum Dehydrieren zugeführte heiße Gemisch in wasserstoffreiches Gas und dehydriertes Benzin (normales Benzin) zu trennen. Ähnlich wie die Brennkraftmaschine 10 wird der Separator 40 durch zirkulierendes Wasser gekühlt. Dies ermöglicht dem Separator 40, das Gemisch effizient in wasserstoffreiches Gas und dehydriertes Benzin zu trennen.
Bei dem Boden des Separators 40 befindet sich ein Flüssigkeitsspeicherraum, um dort abgekühltes und deswegen verflüssigtes dehydriertes Benzin zu konzentrieren. Oberhalb von diesem Speicherraum befindet sich ein Dampfspeicherraum, um noch immer in der Dampfphase befindliches wasserstoffreiches Gas zu konzentrieren. Ein mit dem Separator 40 verbundenes Benzinrohr 42 stellt eine Verbindung mit dem Flüssigkeitsspeicherraum her. Ähnlich stellt ein Wasserstoffrohr 44 eine Verbindung mit dem Dampfspeicherraum her.
Das Benzinrohr 42 ist mit dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbunden. Obwohl der Tank 32 für hydriertes Benzin in 1 von dem Benzinzwischenspeichertank 48 entfernt ist, ist der Aufbau nicht auf diese Anordnung beschränkt. Zum Beispiel können diese in einem einzelnen Kasten aufgenommen sein.
Ein Flüssigkeitshöhensensor 58 ist in dem Benzinzwischenspeichertank 48 montiert. Der Benzinhöhensensor 58 stellt eine Ausgabe bereit, die das Volumen des darin konzentrierten dehydrierten Benzin ausgibt. Zusätzlich ist ein Benzinrohr 60 mit dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbunden. Das Benzinrohr 60 ist mit einer Pumpe 62 auf halbem Weg bereitgestellt und mit dem Benzineinspritzer 20 an dessen Ende verbunden. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird dehydriertes Benzin von dem Benzinzwischenspeichertank 48 herauf gepumpt und mit einem bestimmten Druck zu dem Benzineinspritzer 20 zugeführt.
Das Wasserstoffrohr 44 ist mit einem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 verbunden. Eine Pumpe 66 und ein Entlastungsventil 64 sind in dem Wasserstoffrohr 44 installiert. Von dem Separator 40 wird wasserstoffreiches Gas unter Druck in den Wasserstoffzwischenspeichertank 64 durch die Pumpe 66 zugeführt. Das Entlastungsventil 68 verhindert, dass der Lieferdruck der Pumpe 66 überschüssig steigt. Mit der Pumpe 66 und dem Entlastungsventil 68 kann wasserstoffreiches Gas in den Wasserstoffzwischenspeichertank 64 geliefert werden, ohne zu bewirken, dass der Innendruck überschüssig steigt.
Ein Drucksensor 70 ist in den Wasserstoffzwischenspeichertank 64 montiert. Der Drucksensor 70 stellt eine Ausgabe bereit, die den Innendruck des Wasserstoffzwischenspeichertanks 64 darstellt. Gemäß der Ausgabe des Drucksensors 70 ist es möglich, die Menge des in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 konzentrierten wasserstoffreichen Gases zu bestimmen.
Ein Wasserstoffzufuhrrohr 72 ist in den Wasserstoffzwischenspeichertank 64 verbunden. Das Wasserstoffzufuhrrohr 72 ist mit einem Regler 74 auf halbem Weg bereitgestellt, und an seinem Ende mit dem Wasserstoffeinspritzer 18 verbunden. Mit diese Anordnung wird wasserstoffreiches Gas mit einem durch den Regler 74 geregelten Druck zu dem Wasserstoffeinspritzer 18 zugeführt, wenn wasserstoffreiches Gas nicht in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 konzentriert ist.
Dieses System der Ausführungsform ist mit einer ECU (elektronische Steuereinheit) 80 bereitgestellt. Die ECU 80 funktioniert, um dieses System der Ausführungsform zu steuern. Zur ECU 80 werden die Ausgaben von verschiedenen Sensoren inklusive dem voranstehend erwähnten O₂-Sensor 26, dem NOx-Sensor 28, dem Flüssigkeitshöhensensor 58 und dem Drucksensor 70 bereitgestellt. Zusätzlich sind Aktuatoren inklusive der voranstehend erwähnten Pumpen 36, 62 und 66 und Einspritzer 18, 20 und Einspritzer 24 für hydriertes Benzin mit der ECU 80 verbunden. Durch das Durchführen einer auf den Sensorausgaben beruhenden Routinenverarbeitung kann die ECU 80 die verschiedenen Aktuatoren geeignet antreiben.
Im Folgenden werden die Betätigungsbetriebsarten des Systems der auf 2 basierenden Ausführungsform beschrieben. Das System der Ausführungsform weist zwei Arten von Betriebsarten auf: Betriebsart stöchiometrischer Verbrennung und Betriebsart mit zusätzlichem Wasserstoff (Betriebsart magerer Verbrennung). In der Betriebsart stöchiometrischer Verbrennung wird nur das Benzin (dehydrierter Brennstoff), das durch das Dehydrieren von hydriertem Benzin erhalten wird, verwendet, um die Brennkraftmaschine 10 zu betreiben. In der Betriebsart zusätzlicher Wasserstoffverbrennung wird eine magere Verbrennung verursacht, indem sowohl Benzin als auch Wasserstoff verwendet werden, um die Brennkraftmaschine 10 zu betreiben.
Wie aus 2 ersichtlich ist, wird die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr in dem Leerlauf- bis zu normalen Drehzahlbereichen durchgeführt. Der obere Grenzwert des Betriebszustandsbereichs, der durch die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr abgedeckt wird, ist gemäß der maximalen Wasserstoffmenge definiert, die der Reaktor 22 zum Dehydrieren erzeugen kann. In höherer Last und höheren Drehzahlbereichen über dem oberen Grenzwert wird die Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung ausgeführt. Wegen der mageren Verbrennung kann der Betrieb in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr die Brennstoffausgaben und die Maschinenwirkungsgrad verbessern. Zusätzlich kann er die Emissionen verbessern, da abgegebenes NOx reduziert wird.
In der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr muss das Verhältnis des zu dem Benzin zugefügten Wasserstoffs geeignet sein. Falls jedoch der Wasserstoff und das durch das Dehydrationsverfahren erhaltene Benzin einfach der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wird, ist es möglich, dass die Menge des zugeführten Wasserstoffs relativ zur Menge des zugeführten Benzins nicht ausreichend wird.
Das Verhältnis der zu der Brennkraftmaschine 10 zuzuführenden Wasserstoffmenge zu der entsprechenden Benzinmenge sollte entsprechend der durch den Wasserstoff bzw. Benzin erzeugten Wärme bestimmt werden. Bevorzugt ist die Menge der durch den Wasserstoff zugeführten Wärme auf ungefähr 20 % der Menge der durch das Benzin zugeführten Wärme eingestellt. Im Folgenden wird beschrieben, welches molare Verhältnis von Wasserstoff zu Benzin diese Beziehung realisiert.
Die Wärmemenge, die pro Gramm des durch das Dehydrieren von hydriertem Benzin erhaltenen Benzins (LFT-1C) erzeugt wird, beträgt 42,42 kJ/g. Vorausgesetzt, dass das Benzin aus C₇H₁₂ besteht, ist die pro Mol erzeugte Wärmemenge 4072,32 kJ/mol, das die Masse von C₇H₁₂ 96 g/mol beträgt.
Andererseits beträgt die durch Wasserstoff erzeugte Wärmemenge pro Gramm 121 kJ/g. Da die Menge von Wasserstoff 2 g/mol beträgt, beträgt die pro Mol Wasserstoff erzeugte Wärmemenge 242 kJ/mol. Zwanzig Prozent der durch das Benzin pro Mol zugeführten Wärmemenge (= 4072,32 kJ/mol) beträgt 4072,32 × 0,2 = 814 kJ. Die zum Zuführen dieser Wärmemenge erforderliche Wasserstoffmenge beträgt 814/242 = 3,36 Mol, da die Menge der pro Mol Wasserstoff erzeugten Wärme 242 kJ/mol beträgt.
Gemäß Formel (1) werden aus einem Mol Methylcyclohexan 1 Mol Toluen und 3 Mol Wasserstoff erzeugt. Wie voranstehend erwähnt wurde, enthält ein Mol hydriertes Benzin, das durch das Hydrieren von normalem Benzin erhalten wurde, 0,4 Mol Methylcyclohexan, da normales Benzin ungefähr 40 % Toluen enthält. Deswegen werden 0,4 Mol Toluen und 1,2 Mol Wasserstoff als Ergebnis der Anwendung des Dehydrationsvorgangs auf ein Mol hydriertes Benzin erzeugt.
Vorausgesetzt, dass die durch den Wasserstoff zugeführte Wärmemenge 20 % der durch das Benzin zugeführten Wärmemenge beträgt, sind jedoch 3,36 Mol Wasserstoff für ein Mol Benzin erforderlich, wie voranstehend beschrieben wurde. Deswegen besteht eine Wasserstoffknappheit von 3,36 – 1,2 = 2,16 Mol.
Um einen geeigneten Prozentsatz Wasserstoff zu dem Benzin hinzuzufügen, ist es notwendig, den Dehydrationsvorgang bei einer größeren Menge hydrierten Benzins anzuwenden, um zu verhindern, dass eine Wasserstoffknappheit auftritt. Da jedoch nicht nur Wasserstoff sondern ebenfalls Benzin durch den Dehydrationsvorgang erzeugt werden, erzeugt dies eine überschüssige Benzinmenge, falls die erforderliche Wasserstoffmenge durch den Dehydrationsvorgang erzeugt wird.
In dieser Ausführungsform wird deswegen überschüssiges in der Betriebsart der Verbrennung unter Zuführung von Wasserstoff erzeugtes Benzin zur Verwendung in der stöchiometrischen Betriebsart gespeichert. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass überschüssiges, in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr erzeugtes Benzin sich innerhalb des Systems ansammelt.
3 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung, die durch die Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine dieser Ausführungsform durchgeführt wird. Zuerst werden in dem Schritt S1 die Maschinendrehzahl und die Drosselöffnung erhalten. Dann wird ausgehend von der Maschinendrehzahl und der Drosselöffnung, die in Schritt S1 erhalten wurden, in Schritt S2 beurteilt, welche Betriebsart, nämlich die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr oder die Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung für den derzeitigen Betriebszustand geeignet ist.
Falls in Schritt S2 beurteilt wird, dass die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr geeignet ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S3 weiter. In diesem Fall muss aus dem hydrierten Benzin Wasserstoff erzeugt werden, um Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine 10 zuzuführen. Deswegen wird hydriertes Benzin aus dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren eingespritzt. In dem Reaktor 22 zum Dehydrieren werden Wasserstoff und Benzin als Ergebnis der Reaktion zum Dehydrieren erzeugt.
In dem nächsten Schritt S4 werden bestimmte Mengen von Wasserstoff und Benzin, die von den Betriebszuständen abhängen, aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 und dem Benzineinspritzer 20 zu der Brennkraftmaschine 10 zugeführt. Die zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin werden gemäß der in Schritt S1 erhaltenen Maschinendrehzahl und Drosselöffnung berechnet. Alternativ können die zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin ebenfalls aus einem Kennfeld bestimmt werden, das die Verhältnisse zwischen den zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin und der Maschinendrehzahl und der Drosselöffnung definiert. Die Brennkraftmaschine 10 wird somit in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr betrieben.
In dem nächsten Schritt S5 wird überschüssiges Benzin, das durch die Reaktion zum Dehydrieren in Schritt S3 erzeugt wird, aber nicht der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wird, in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichert. Nach Schritt S5 wird die Verarbeitung beendet.
Falls in Schritt S2 die Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung als geeignet beurteilt wird, geht die Verarbeitung zu Schritt S6 voran. In Schritt S6 wird das Einspritzen von hydriertem Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren angehalten.
In dem nächsten Schritt S7 wird in dem Zwischenspeichertank 48 gespeichertes Benzin zu dem Benzineinspritzer 20 gesendet, um in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt zu werden. Die Brennkraftmaschine 10 wird somit in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung betrieben. Nach Schritt S7 wird die Verarbeitung beendet.
In der soweit beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Brennkraftmaschine 10 in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr oder in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung abhängig von den Betriebszuständen betrieben und in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr überschüssiges Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichert, um in der Betriebsart stöchiometrischer Verbrennung verwendet zu werden. Es ist deshalb möglich, zu verhindern, dass sich überschüssiges Benzin innerhalb des Systems ansammelt. Zusätzlich kann der Wirkungsgrad des Systems erhöht werden, da eine Reaktion zum Dehydrieren in der Betriebsart stöchiometrischer Verbrennung nicht notwendig ist.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden ist eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungsform ist zur ersten Ausführungsform darin identisch, dass in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr überschüssiges Benzin in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung verwendet wird. In der zweiten Ausführungsform wird jedoch hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren eingespritzt, um während des Betriebs in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung Benzin zu erzeugen, falls die Höhe des Benzins in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gleich oder niedriger als eine bestimmte Höhe wird.
4 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung, die durch die Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. Zuerst werden in Schritt S11 die Maschinendrehzahl und die Drosselöffnung erhalten. Dann wird in Schritt S12 ausgehend von der in Schritt S11 erhaltenen Maschinendrehzahl und Drosselöffnung beurteilt, welche Betriebsart, nämlich die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr oder die Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung für den derzeitigen Betriebszustand geeignet ist.
Falls in Schritt S12 beurteilt wird, dass die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr geeignet ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S13 voran. In diesem Fall muss aus dem hydrierten Benzin Wasserstoff erzeugt werden, um Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine 10 zuzuführen. Deswegen wird hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren aus dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin eingespritzt. In dem Reaktor 22 zum Dehydrieren werden Wasserstoff und Benzin als Ergebnis der Reaktion zum Dehydrieren erzeugt.
In dem nächsten Schritt S14 werden bestimmte Mengen von Wasserstoff und Benzin, die von den Betriebszuständen abhängen, der Brennkraftmaschine 10 aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 und dem Benzineinspritzer 20 zugeführt. Die zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin werden gemäß der in Schritt S11 erhaltenen Maschinendrehzahl und Drosselöffnung berechnet. Alternativ können die zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin ebenfalls aus einem Kennfeld bestimmt werden, das die Verhältnisse zwischen den zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin und der Maschinendrehzahl und der Drosselöffnung definiert. Die Brennkraftmaschine 10 wird somit in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr betrieben.
In dem nächsten Schritt S15 wird überschüssiges Benzin, das durch die Reaktion zum Dehydrieren in Schritt S13 erzeugt wurde, aber nicht der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wurde, in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichert. Nach Schritt S15 wird die Verarbeitung beendet.
Falls in Schritt S12 beurteilt wird, dass die Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung geeignet ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S16 voran. In Schritt S16 wird das Einspritzen von hydriertem Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren angehalten.
In dem nächsten Schritt S17 wird in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichertes Benzin zu dem Benzineinspritzer 20 gesendet, um in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt zu werden. Die Brennkraftmaschine 10 wird somit in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung betrieben.
In dem nächsten Schritt S18 wird beurteilt, ob die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbliebenen Benzins höher ist als eine Schwellhöhe. Falls in Schritt S18 beurteilt wird, dass die Höhe des Benzins gleich oder niedriger als die Schwellhöhe ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S19 voran. Falls die Höhe des Benzins höher ist als die vordefinierte Höhe, wird die Verarbeitung beendet. Die zur Beurteilung in Schritt S18 verwendete Schwellhöhe ist so eingestellt, um zu verhindern, dass in dem Benzinzwischenspeichertank 48 eine Verknappung des Benzins auftritt. Die Schwellhöhe wird gemäß der Maschinendrehzahl und der maximalen Last bei dieser Maschinendrehzahl variiert.
Da Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 wegen des Verbrauchs in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung knapp werden kann, wird in Schritt S19 hydriertes Benzin aus dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren eingespritzt, um durch den Dehydrationsvorgang Benzin und Wasserstoff zu erzeugen. Erzeugtes Benzin wird zu dem Benzinzwischenspeichertank 48 gesendet, um in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung verwendet zu werden.
In dem nächsten Schritt S20 wird durch die Reaktion zum Dehydrieren in Schritt S19 erzeugter Wasserstoff in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeichert. In der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung wird der gesamte durch den Dehydrationsvorgang erzeugte Wasserstoff in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeichert, da als Regel der Wasserstoff nicht für den Betrieb verwendet wird. In dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeicherter Wasserstoff wird für den Betrieb in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr verwendet werden.
In dem nächsten Schritt S21 wird beurteilt, ob die Menge des in dem Wasserstoffzwischenspeichertank gespeicherten Wasserstoff kleiner ist als eine Schwellmenge. Falls die Menge des Wasserstoffs gleich oder größer ist als die Schwellmenge, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S22 voran, bei dem Wasserstoff aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt wird, um zu verhindern, dass der Wasserstoffzwischenspeichertank 64 mit Wasserstoff gesättigt wird. Falls in Schritt S21 beurteilt wird, dass die Menge von Wasserstoff kleiner ist als die Schwelle, wird die Verarbeitung beendet.
Falls in der zweiten Ausführungsform soweit beschrieben, die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbliebenen Benzins auf oder unter eine bestimmte Höhe fällt, während die Brennkraftmaschine 10 in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung betrieben wird, wird hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren eingespritzt, um Benzin zu erzeugen. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 knapp wird.
Zusätzlich wird Wasserstoff aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 eingespritzt, falls die Menge des Wasserstoffs in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 eine bestimmte Menge erreicht oder überschreitet, wenn die Reaktion zum Dehydrieren während des Betriebs in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung durchgeführt wird. Deswegen ist es möglich, zu verhindern, dass der Wasserstoffzwischenspeichertank 64 mit Wasserstoff gesättigt wird.
Dritte Ausführungsform
Im Folgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die dritte Ausführungsform ist darin identisch zur ersten Ausführungsform, dass überschüssiges Benzin in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung verwendet wird. In der dritten Ausführungsform wird jedoch der Betrieb vorübergehend in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung durchgeführt, ohne durch die Reaktion zum Dehydrieren Wasserstoff zu erzeugen, falls die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbliebenen Benzin während des Betriebs in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr eine bestimmte Höhe erreicht oder überschreitet.
5 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung, die durch die Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine in der dritten Ausführungsform durchgeführt wird. Zuerst werden in Schritt S21 die Maschinendrehzahl und die Drosselöffnung erhalten. Dann wird ausgehend von der in Schritt S21 erhaltenen Maschinendrehzahl und Drosselöffnung, in Schritt S22 beurteilt, welche der Betriebsarten, nämlich die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr oder die Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung für die derzeitigen Betriebszustände geeignet ist.
Falls in Schritt S22 beurteilt wird, dass die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr geeignet ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S23 weiter. In diesem Fall muss aus dem hydrierten Benzin Wasserstoff erzeugt werden, um Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine 10 zuzuführen. Deswegen wird hydriertes Benzin aus dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren eingespritzt. In dem Reaktor 22 zum Dehydrieren werden Wasserstoff und Benzin als Ergebnis der Reaktion zum Dehydrieren erzeugt.
In dem nächsten Schritt S24 werden bestimmte Mengen von Wasserstoff und Benzin, die von den Betriebszuständen abhängen, aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 und dem Benzineinspritzer 20 zu der Brennkraftmaschine 10 zugeführt. Die zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin werden gemäß der in Schritt S21 erhaltenen Maschinendrehzahl und Drosselöffnung berechnet. Alternativ können die zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin ebenfalls aus einem Kennfeld bestimmt werden, das die Verhältnisse zwischen den zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin und der Maschinendrehzahl und der Drosselöffnung definiert. Die Brennkraftmaschine 10 wird somit in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr betrieben.
In dem nächsten Schritt S25 wird überschüssiges Benzin, das durch die Reaktion zum Dehydrieren in Schritt S23 erzeugt wurde, aber nicht der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wurde, in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichert.
In dem nächsten Schritt S26 wird beurteilt, ob die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeicherten Benzins nicht niedriger als eine Schwellhöhe ist. Falls in Schritt S26 beurteilt wird, dass die Höhe des Benzins nicht niedriger ist als die Schwellhöhe, geht die Verarbeitung zu Schritt S27 voran. Da eine große Menge Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichert ist, wird in diesem Fall der Benzinzwischenspeichertank 48 mit Benzin gesättigt, falls die Reaktion zum Dehydrieren fortgesetzt wird. Entsprechend wird in Schritt S27 die Wasserstofferzeugung eingestellt, indem das Einspritzen von Brennstoff durch den Einspritzer 24 für hydrierten Brennstoff beendet wird.
In dem nächsten Schritt S28 wird die Brennkraftmaschine 10 in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung betrieben. In dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichertes Benzin wird aus dem Benzineinspritzer 20 eingespritzt. Da Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbraucht wird, ist es möglich, zu verhindern, dass der Benzinzwischenspeichertank 48 gesättigt wird. Es ist anzumerken, dass der Betrieb in Schritt S28 vorübergehend in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung durchgeführt wird, um Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 zu nutzen, obwohl die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr als geeignet für die zuständigen Betriebszustände beurteilt wurde.
Nach Schritt S28 geht die Verarbeitung zu Schritt S26, um die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbliebenen Benzins zu überwachen.
Falls in Schritt S22 beurteilt wird, dass die Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung geeignet ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S29 voran. In Schritt S29 wird das Einspritzen von hydriertem Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren angehalten.
In dem nächsten Schritt S30 wird in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichertes Benzin zu dem Benzineinspritzer 20 gesendet, um in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt zu werden. Die Brennkraftmaschine 10 wird somit in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung betrieben.
In dem nächsten Schritt S31 wird beurteilt, ob die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeicherten Benzins höher ist als eine Schwellhöhe. Falls in Schritt S31 beurteilt wird, dass die Höhe des Benzins gleich oder niedriger als die Schwellhöhe ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S32 voran. Falls die Höhe des Benzins höher ist als die vordefinierte Höhe, wird die Verarbeitung beendet.
Da wegen des Verbrauchs in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 knapp werden kann, wird in Schritt S32 hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren aus dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin eingespritzt, um Benzin und Wasserstoff durch den Dehydrationsvorgang zu erzeugen. Erzeugtes Benzin wird in den Benzinzwischenspeichertank 48 gesendet, um in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung betrieben zu werden.
In dem nächsten Schritt S33 wird durch die Reaktion zum Dehydrieren in Schritt S32 erzeugter Wasserstoff in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeichert. In der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung wird der gesamte durch den Dehydrationsvorgang erzeugte Wasserstoff in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeichert, da als Regel für diesen Betrieb Wasserstoff nicht verwendet wird.
In dem nächsten Schritt S34 wird beurteilt, ob die Menge des in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeicherten Wasserstoffs kleiner ist als eine Schwellmenge. Falls die Menge des Wasserstoffs gleich oder größer als die Schwellmenge ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S35 voran, bei dem Wasserstoff aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt wird, um zu verhindern, dass der Wasserstoffzwischenspeichertank 64 mit Wasserstoff gesättigt wird. Falls in Schritt S34 beurteilt wird, dass die Menge des Wasserstoffs kleiner ist als die Schwelle, wird die Verarbeitung beendet.
In der dritten Ausführungsform, soweit bisher beschrieben, wird das Einspritzen von hydriertem Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren angehalten, falls die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbliebenen Benzins eine bestimmte Höhe erreicht oder überschreitet, während die Brennkraftmaschine 10 in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr betrieben wird. Da eine weitere Erzeugung von Benzin durch die Reaktion zum Dehydrieren unterdrückt wird, ist es möglich, zu verhindern, dass der Benzinzwischenspeichertank 48 mit Benzin gesättigt wird.
Falls zusätzlich die Reaktion zum Dehydrieren in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr angehalten wird, wird die Brennkraftmaschine 10 vorübergehend in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung betrieben. In diesem Fall kann die Brennkraftmaschine 10 unter Verwendung von in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeicherten Benzin betrieben werden.
Vierte Ausführungsform
Im Folgenden ist eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das System dieser Ausführungsform ist mit einer Wasserstoffmaschinenbetriebsart bereitgestellt, in der die Brennkraftmaschine 10 nur mit Wasserstoff läuft.
Während des Leerlaufs oder eines Betriebs mit niedriger Drehzahl mit einer niedrigen Last ist es bevorzugt, die Menge des einzuspritzenden Benzins zu unterdrücken, da die Menge des von dem Benzineinspritzer 20 eingespritzten Benzins einen relativ größeren Einfluss auf den Brennstoffwirkungsgrad aufweist.
In der vierten Ausführungsform hängt die Brennkraftmaschine 10 während des Leerlaufs oder eines Betriebs niedriger Drehzahl mit einer niedrigen Last insgesamt von dem aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 eingespritzten Wasserstoffs ab, da die Benzineinspritzung von dem Benzineinspritzer 20 angehalten ist (Wasserstoffmaschinenbetriebsart). Dies ermöglicht es, nicht nur eine Verschlechterung des Brennstoffwirkungsgrads zu unterdrücken, sondern ebenfalls die abgegebenen Emissionen zu verbessern.
6 zeigt schematisch die Betriebsarten des Systems der Ausführungsform. Wie aus 6 ersichtlich ist, ist die vierte Ausführungsform nicht nur mit der gleichen Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung und der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr ausgestattet, wie in der ersten Ausführungsform, sondern ebenfalls mit einer Wasserstoffmaschinenbetriebsart, in der die Brennkraftmaschine 10 während des Leerlaufs oder eines Betriebs niedriger Drehzahl mit einer niedrigen Last nur auf Wasserstoff läuft.
7 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung, die durch die Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine der vierten Ausführungsform durchgeführt wird. Zuerst werden in Schritt S41 die Maschinendrehzahl und die Drosselöffnung erhalten. Dann wird ausgehend von der in Schritt S41 erhaltenen Maschinendrehzahl und Drosselöffnung in Schritt S42 beurteilt, welche Betriebsart, nämlich die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr, die Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung oder die Wasserstoffmaschinenbetriebsart für den derzeitigen Betriebszustand geeignet ist.
Falls in Schritt S42 beurteilt wird, dass die Wasserstoffmaschinenbetriebsart geeignet ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S43 voran. In Schritt S43 wird beurteilt, ob die Menge des in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeicherten Wasserstoffs nicht kleiner ist als eine Schwellmenge. Falls in Schritt S43 beurteilt wird, dass die Menge des Wasserstoffs nicht kleiner ist als die Schwellmenge, geht die Verarbeitung zu Schritt S44 voran. Falls andererseits die Menge des Wasserstoffs kleiner ist als die Schwellmenge, geht die Verarbeitung zu Schritt S45 voran und darüber hinaus, um den Betrieb in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr durchzuführen.
In Schritt S44 wird die Brennstoffeinspritzung von dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin angehalten, um die Wasserstofferzeugung zu unterdrücken. Dies deswegen, da die Reaktion zum Dehydrieren schwierig voranzutreiben ist, da in der Wasserstoffmaschinenbetriebsart die Abgastemperatur nicht so hoch ist.
Ebenfalls wird in Schritt S44 die Benzineinspritzung von dem Benzineinspritzer 20 angehalten. In der Wasserstoffmaschinenbetriebsart läuft die Brennkraftmaschine 10 auf Wasserstoff, der von dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 zugeführt wird, und durch den Wasserstoffeinspritzer 18 eingespritzt wird.
Falls die Menge des in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 in Schritt S43 als kleiner als der untere Grenzwert beurteilt wird, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S46 voran, der ebenfalls durchgeführt wird, nachdem in Schritt S42 die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr als geeignet beurteilt wurde.
Falls die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr in Schritt S42 als geeignet beurteilt wurde, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S45 voran. In diesem Fall muss Wasserstoff aus dem hydrierten Benzin erzeugt werden, um Wasserstoff zur Brennkraftmaschine 10 zuzuführen. Deswegen wird hydriertes Benzin aus dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren eingespritzt. In dem Reaktor 22 zum Dehydrieren werden Wasserstoff und Benzin als Ergebnis der Reaktion zum Dehydrieren erzeugt.
In dem nächsten Schritt S46 werden bestimmte Mengen von Wasserstoff und Benzin, die von den Betriebszuständen abhängen, der Brennkraftmaschine 10 aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 und dem Benzineinspritzer 20 zugeführt. Die zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin werden entsprechend der in Schritt S41 erhaltenen Maschinendrehzahl und Drosselöffnung berechnet. Alternativ können die zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin ebenfalls aus einem Kennfeld bestimmt werden, das die Verhältnisse zwischen den zuzuführenden Mengen von Wasserstoff und Benzin, und die Maschinendrehzahl und die Drosselöffnung definiert. Die Brennkraftmaschine 10 wird somit in der Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr betrieben.
In dem nächsten Schritt S47 wird überschüssiges Benzin, das in Schritt S45 durch die Reaktion zum Dehydrieren erzeugt wurde, aber nicht zu der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wurde, in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichert.
In dem nächsten Schritt S48 wird beurteilt, ob die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeicherten Benzins nicht niedriger ist als eine Schwellhöhe. Falls in Schritt S48 beurteilt wird, dass die Höhe des Benzins nicht niedriger ist als die Schwellhöhe, geht die Verarbeitung zu Schritt S49 voran. Da eine große Menge von Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichert ist, wird in diesem Fall der Benzinzwischenspeichertank 48 mit Benzin gesättigt, falls die Reaktion zum Dehydrieren fortgesetzt wird. Entsprechend wird die Wasserstofferzeugung in Schritt S49 unterdrückt, indem der Einspritzer 24 für hydriertes Benzin angehalten wird Benzin einzuspritzen.
In dem nächsten Schritt S50 wird die Brennkraftmaschine 10 in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung betrieben. In dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichertes Benzin wird aus dem Benzineinspritzer 20 eingespritzt. Da Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbraucht wird, ist es möglich, zu verhindern, dass der Benzinzwischenspeichertank 48 gesättigt wird. Es ist in Schritt S50 anzumerken, dass der Betrieb vorübergehend in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung durchgeführt wird, um Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 zu nutzen, obwohl beurteilt wurde, dass die Betriebsart der Verbrennung unter Wasserstoffzufuhr für die derzeitigen Betriebszustände geeignet ist.
Nach Schritt S50 geht die Verarbeitung zurück zu Schritt S48, um die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 verbliebenen Benzins zu überwachen.
Falls in Schritt S42 beurteilt wird, dass die Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung geeignet ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S51 voran. In Schritt S51 wird das Einspritzen von hydriertem Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren angehalten.
In dem nächsten Schritt S52 wird in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeichertes Benzin zu dem Benzineinspritzer 20 gesendet, um in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt zu werden. Die Brennkraftmaschine 10 wird somit in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung betrieben.
In dem nächsten Schritt S53 wird beurteilt, ob die Höhe des in dem Benzinzwischenspeichertank 48 gespeicherten Benzins höher ist als eine Schwellhöhe. Falls in Schritt S53 beurteilt wird, dass die Höhe des Benzins gleich oder niedriger als die Schwellhöhe ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S54 voran. Falls die Höhe des Benzins höher ist als die vorbestimmte Höhe, wird die Verarbeitung beendet.
Da Benzin in dem Benzinzwischenspeichertank 48 wegen des Verbrauchs in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung knapp werden kann, wird in Schritt S54 hydriertes Benzin aus dem Einspritzer 24 für hydriertes Benzin in den Reaktor 22 zum Dehydrieren eingespritzt, um durch eine Reaktion zum Dehydrieren Benzin und Wasserstoff zu erzeugen. Das erzeugte Benzin wird zu dem Benzinzwischenspeichertank 48 gesendet, um in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung verwendet zu werden.
In dem nächsten Schritt S55 wird durch die Reaktion zum Dehydrieren in Schritt S54 erzeugter Wasserstoff in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeichert. In der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung wird der gesamte durch den Dehydrationsvorgang erzeugte Wasserstoff in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeichert, da als Regel Wasserstoff nicht für den Betrieb verwendet wird.
In dem nächsten Schritt S56 wird beurteilt, ob die Menge des in dem Wasserstoffzwischenspeichertank 64 gespeicherten Wasserstoffs kleiner ist als eine Schwellmenge. Falls die Menge des Wasserstoffs gleich oder größer als die Schwellmenge ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S57 voran, bei dem Wasserstoff aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt wird, um zu verhindern, dass der Wasserstoffzwischenspeichertank 64 mit Wasserstoff gesättigt wird. Falls in Schritt S56 beurteilt wird, dass die Menge des Wasserstoffs kleiner ist, wird die Verarbeitung beendet.
Soweit beschrieben wurde, beendet der Benzineinspritzer 20 in der vierten Ausführungsform während des Leerlaufs oder eines Betriebs niedriger Drehzahl mit einer niedrigen Last das Einspritzen von Benzin, so dass die Brennkraftmaschine 10 mit dem aus dem Wasserstoffeinspritzer 18 eingespritzten Wasserstoff läuft. Dies ermöglicht es, den Brennstoffwirkungsgrad und abgegebene Emissionen zu verbessern.
In jeder der bisher beschriebenen Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf ein Einzelbrennstoffsystem angewendet, bei dem nur hydriertes Benzin als Brennstoff zugeführt wird, und in Wasserstoff und Benzin getrennt wird, um in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt zu werden. Es ist nicht erforderlich zu erwähnen, dass die vorliegende Erfindung ebenfalls auf solch ein duales Brennstoffsystem angewendet werden kann, bei dem Methylcyclohexan und normales Benzin als zwei Arten von Brennstoffen zugeführt werden, und von dem Methylcyclohexan getrennter Wasserstoff und normales Benzin in die Brennkraftmaschine 10 eingespritzt werden.
Die hauptsächlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschrieben wurde, werden zusammengefasst wie folgt:
Falls ein organische Hydride enthaltender Brennstoff in Wasserstoff und dehydrierten Brennstoff getrennt wird, um zu der Brennkraftmaschine zugeführt zu werden, tritt überschüssiger dehydrierter Brennstoff auf, da mehr dehydrierter Brennstoff erzeugt wird als verbraucht wird.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird der Betrieb der Brennkraftmaschine zwischen einer ersten Betriebsart, in der sowohl Wasserstoff als auch dehydrierter Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt werden, und einer zweiten Betriebsart, in der lediglich dehydrierter Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird, umgeschaltet. Deswegen kann der überschüssige dehydrierte Brennstoff in der zweiten Betriebsart verbraucht werden, was es möglich macht, zu verhindern, dass sich überschüssiger, dehydrierter Brennstoff in dem System konzentriert. Falls zusätzlich Wasserstoff bevorzugt in der ersten Betriebsart verwendet wird, ist eine magere Verbrennung möglich. Somit ist es möglich, die Brennstoffausgaben, den Maschinenwirkungsgrad und die Emissionen zu verbessern.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird getrennter, dehydrierter Brennstoff in der ersten Betriebsart in einer ersten Speichereinrichtung gespeichert, und in der ersten Speichereinrichtung gespeicherter dehydrierter Brennstoff in der zweiten Betriebsart der Brennkraftmaschine zugeführt. Somit kann überschüssiger dehydrierter Brennstoff in der zweiten Betriebsart verbraucht werden.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird dehydrierter Brennstoff durch das Durchführen der Reaktion zum Dehydrieren in der dritten Betriebsart erzeugt, falls die Menge des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten dehydrierten Brennstoffs auf oder unter eine vorbestimmte Höhe fällt. Dies verhindert, dass die Menge des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten dehydrierten Brennstoffs zu niedrig wird. Da zusätzlich durch die Reaktion zum Dehydrieren getrennter Wasserstoff in der zweiten Betriebsart in der zweiten Speichereinrichtung gespeichert wird, kann der gespeicherte Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt werden, wenn der Betrieb auf die erste Betriebsart geschaltet wird.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherter Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt, falls die Menge des in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Wasserstoffs in der zweiten Betriebsart eine vorbestimmte Höhe erreicht oder überschreitet.
Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Reaktion zum Dehydrieren angehalten und in der ersten Speichereinrichtung gespeicherter dehydrierter Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt, falls die Menge des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten dehydrierten Brennstoffs eine vorbestimmte Höhe in der ersten Betriebsart erreicht oder übersteigt.
Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die erste Betriebsart eine Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung und die zweite Betriebsart ist eine Betriebsart einer mageren Verbrennung. Ein Betrieb einer hohen Last und einer hohen Drehzahl ist in der Betriebsart der stöchiometrischen Verbrennung möglich. Die Betriebsart der mageren Verbrennung kann nicht nur die Brennstoffausgaben und den Maschinenwirkungsgrad verbessern, sondern ebenfalls die NOx-Emissionen unterdrücken.
Gemäß einem siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird der Betrieb der Brennkraftmaschine zwischen ersten bis dritten Betriebsarten ausgehend von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine und der Menge des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten dehydrierten Brennstoffs oder der Menge des in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Wasserstoffs geschaltet. Es ist deswegen möglich, einen optimalen Betrieb gemäß dem Betriebszustand durchzuführen, während die geeigneten Mengen von dehydriertem Brennstoff und Wasserstoff in der ersten bzw. zweiten Speichereinrichtung gespeichert bleiben.
Gemäß einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird getrennter dehydrierter Brennstoff in der zweiten Betriebsart in der ersten Speichereinrichtung gespeichert, und dehydrierter in der ersten Speichereinrichtung gespeicherter Brennstoff wird in der dritten Betriebsart zu der Brennkraftmaschine zugeführt. Deswegen kann überschüssiger dehydrierter Brennstoff in der dritten Betriebsart verbraucht werden.
Gemäß einem neunten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird dehydrierter Brennstoff durch das Durchführen der Reaktion zum Dehydrieren in der dritten Betriebsart erzeugt, falls die Menge des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten dehydrierten Brennstoffs auf oder unter eine vorbestimmte Höhe fällt. Dies verhindert, dass die Menge des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten dehydrierten Brennstoffs zu niedrig wird. Da durch die Reaktion zum Dehydrieren in der dritten Betriebsart getrennter Wasserstoff zusätzlich in der zweiten Speichereinrichtung gespeichert ist, kann gespeicherter Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt werden, wenn der Betrieb auf die zweite Betriebsart geschaltet wird.
Gemäß einem zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherter Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt, falls die Menge des in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Wasserstoffs eine vorbestimmte Höhe in der dritten Betriebsart erreicht oder überschreitet. Dies verhindert, dass die zweite Speichereinrichtung mit Wasserstoff gesättigt wird.
Gemäß einem elften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Reaktion zum Dehydrieren angehalten und in der ersten Speichereinrichtung gespeicherter dehydrierter Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt, falls die Menge des in der ersten Speichereinrichtung gespeicherten dehydrierten Brennstoffs in der zweiten Betriebsart eine vorbestimmte Höhe erreicht oder überschreitet. Dies verhindert, dass die erste Speichereinrichtung mit dehydriertem Brennstoff gesättigt wird.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern Variationen und Modifikationen können durchgeführt werden, ohne von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-116608, hinterlegt am 12. April 2004, mit Beschreibung, Ansprüchen, Zeichnungen und Zusammenfassung, auf der die Übereinkunftspriorität der vorliegenden Anmeldung beruht, wird hiermit durch Bezug in ihrer Gesamtheit eingefügt.
Ein Brennkraftmaschinensystem umfasst: einen Reaktor zum Dehydrieren, der eine Reaktion zum Dehydrieren durchführt, um organisches Hydrid enthaltenden Brennstoff in Wasserstoff und dehydrierten Brennstoff zu trennen; eine Zufuhreinrichtung, die getrennten Wasserstoff und dehydrierten Brennstoff einzeln zu der Brennkraftmaschine zuführt; und eine Steuereinrichtung, die den Betrieb der Brennkraftmaschine zwischen einer ersten Betriebsart, in der sowohl Wasserstoff als auch dehydrierter Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt werden, und einer zweiten Betriebsart, in der nur Wasserstoff zur Brennkraftmaschine zugeführt wird, umschaltet.

Claims

Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine mit: einer Dehydrationseinrichtung (22) zum Durchführen einer Reaktion zum Dehydrieren, um einen organisches Hydrid enthaltenden Brennstoff in Wasserstoff und einen dehydrierten Brennstoff zu trennen; einer Steuereinrichtung (80) zum Schalten des Betriebs der Brennkraftmaschine zwischen einer ersten Betriebsart, in der sowohl Wasserstoff als auch dehydrierter Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt werden, und einer zweiten Betriebsart, in der nur der dehydrierte Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wobei die erste Betriebsart eine Betriebsart einer stöchiometrischen Verbrennung ist und die zweite Betriebsart eine Betriebsart einer mageren Verbrennung ist; gekennzeichnet durch eine Zufuhreinrichtung (18, 20) zum einzelnen Zuführen des getrennten Wasserstoffs und dehydrierten Brennstoffs zu der Brennkraftmaschine.
Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei: die Dehydrationseinrichtung (22) die Reaktion zum Dehydrieren in einer ersten Betriebsart durchführt; eine erste Speichereinrichtung (48) bereitgestellt ist, die den in der ersten Betriebsart getrennten dehydrierten Brennstoff speichert; und in der zweiten Betriebsart der in der ersten Speichereinrichtung (48) gespeicherte dehydrierte Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, wobei: die Dehydrationseinrichtung (22) die Reaktion zum Dehydrieren in einer zweiten Betriebsart durchführt, falls eine Menge des in der ersten Speichereinrichtung (48) gespeicherten, dehydrierten Brennstoffs auf oder unter eine vorbestimmte Höhe fällt; und eine zweite Speichereinrichtung (64) bereitgestellt ist, die durch die Reaktion zum Dehydrieren in der zweiten Betriebsart getrennten Wasserstoff speichert.
Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, wobei in der zweiten Speichereinrichtung (64) gespeicherter Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird, falls eine Menge von in der zweiten Speichereinrichtung (64) gespeicherten Wasserstoffs in der zweiten Betriebsart eine vorbestimmte Höhe erreicht oder überschreitet.
Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Reaktion zum Dehydrieren angehalten wird, falls die Menge des in der ersten Speichereinrichtung (48) gespeicherten, dehydrierten Brennstoffs in der ersten Betriebsart eine vorbestimmte Höhe erreicht oder übersteigt, und der in der ersten Speichereinrichtung (48) gespeicherte dehydrierte Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, außerdem mit: einer ersten Speichereinrichtung (48) zum Speichern des getrennten dehydrierten Brennstoffs; und einer zweiten Speichereinrichtung (64) zum Speichern des getrennten Wasserstoffs; wobei die Steuereinrichtung (80) vorgesehen ist, außerdem zu einer dritten Betriebsart zu schalten, in der nur Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wobei die Steuereinrichtung die Betätigungsbetriebsart der Brennkraftmaschine zwischen den ersten bis dritten Betriebsarten ausgehend von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine und einer Menge des in der ersten Speichereinrichtung (48) gespeicherten dehydrierten Brennstoffs oder einer Menge des in der zweiten Speichereinrichtung (64) gespeicherten Wasserstoffs schaltet.
Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, wobei: die Dehydrationseinrichtung (22) die Reaktion zum Dehydrieren in der ersten Betriebsart durchführt; die erste Speichereinrichtung (48) den durch die Reaktion zum Dehydrieren in der ersten Betriebsart getrennten dehydrierten Brennstoff speichert; in der zweiten Betriebsart der in der ersten Speichereinrichtung (48) gespeicherte dehydrierte Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, wobei: die Dehydrationseinrichtung (22) die Reaktion zum Dehydrieren in der zweiten Betriebsart durchführt, falls die Menge des in der ersten Speichereinrichtung (48) gespeicherten, dehydrierten Brennstoffs auf oder unter eine vorbestimmte Höhe fällt; und die zweite Speichereinrichtung (64) den durch die Reaktion zum Dehydrieren der zweiten Betriebsart getrennten Wasserstoff speichert.
Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, wobei in der zweiten Speichereinrichtung (64) gespeicherter Wasserstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird, falls eine Menge von in der zweiten Speichereinrichtung (64) gespeicherten Wasserstoffs eine vorbestimmte Höhe erreicht oder überschreitet.
Wasserstoff nutzende Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Reaktion zum Dehydrieren angehalten wird und der in der zweiten Speichereinrichtung (64) gespeicherte dehydrierte Brennstoff zu der Brennkraftmaschine zugeführt wird, falls die Menge des in der zweiten Speichereinrichtung (64) gespeicherten dehydrierten Brennstoffs eine vorbestimmte Höhe erreicht oder überschreitet.