DE19602881A1 - Method of supplying vehicle engine with cryo-fuel and air mixture - Google Patents
Method of supplying vehicle engine with cryo-fuel and air mixtureInfo
- Publication number
- DE19602881A1 DE19602881A1 DE19602881A DE19602881A DE19602881A1 DE 19602881 A1 DE19602881 A1 DE 19602881A1 DE 19602881 A DE19602881 A DE 19602881A DE 19602881 A DE19602881 A DE 19602881A DE 19602881 A1 DE19602881 A1 DE 19602881A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- air
- cryofuel
- fuel
- cryo
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/06—Apparatus for de-liquefying, e.g. by heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
- F02B29/04—Cooling of air intake supply
- F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
- F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
- F02B29/0443—Layout of the coolant or refrigerant circuit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
- F02M21/0206—Non-hydrocarbon fuels, e.g. hydrogen, ammonia or carbon monoxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
- F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
- F02M21/0287—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers characterised by the transition from liquid to gaseous phase ; Injection in liquid phase; Cooling and low temperature storage
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/04—Gas-air mixing apparatus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Versorgen eines Fahrzeugs mit einem Kryokraftstoff-/Luftgemisch nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a method for supplying a vehicle with a cryofuel / air mixture according to the preamble of the An saying 1.
Kryokraftstoffe werden zunehmend als Energieträger zum Antreiben von Fahrzeugen wie Lastkraftwagen, Bussen oder Personenkraftwagen ein gesetzt. Als Kryokraftstoffe dienen dabei zum Beispiel Flüssigerdgas (LNG = Liquefied Natural Gas) oder Flüssigwasserstoff. Die flüssige Speicherung der Kryokraftstoffe, zum Beispiel bei -161°C (Erdgas) oder -250°C (Wasserstoff), erfolgt aus Gründen der Speicherkapazität. Mit der Speicherung in flüssiger Form werden die Reichweiten von konven tionellen Kraftstoffen erzielt. Die im Kryokraftstoffbehälter gespeicherten flüssigen Kryokraftstoffe werden dem Verbrennungsraum des Fahrzeug motors als Gas zugeführt. Die Verdampfung des flüssigen Kryokrafttoffs erfolgt dabei in Wärmetauschern, denen das Motorkühlwasser als Wär meträger zugeführt wird (DE-A1 43 20 556, DE 195 06 487).Cryofuels are increasingly being used as energy sources to drive Vehicles such as trucks, buses or cars set. Liquid natural gas, for example, serves as cryofuels (LNG = Liquefied Natural Gas) or liquid hydrogen. The liquid Storage of cryofuels, for example at -161 ° C (natural gas) or -250 ° C (hydrogen), takes place for reasons of storage capacity. With the storage in liquid form, the ranges of konven tional fuels achieved. The stored in the cryofuel container liquid cryofuels become the combustion chamber of the vehicle motors supplied as gas. The evaporation of the liquid cryogenic fuel takes place in heat exchangers, which the engine cooling water as heat Meträger is supplied (DE-A1 43 20 556, DE 195 06 487).
Die verdampften gasförmigen Kryokraftstoffe wie Wasserstoff oder Erd gas haben eine geringere Dichte als flüssige Kraftstoffe wie Benzin oder Diesel. Daher verringert sich bei gleichem Volumen des Verbrennungs raumes für gasförmige Kryokraftstoffe gegenüber flüssigen Kraftstoffen die gesamte reaktionsfähige Masse des Kryokraftstoff-/Luftgemisches und damit auch die Leistung des Fahrzeugmotors. Für den Kryokraftstoff Wasserstoff besteht zusätzlich die Gefahr "klopfender" Verbrennung, da Wasserstoff sehr reaktionsfreudig ist. Um die Verbrennungsgeschwin digkeit des Wasserstoff-/Luftgemisches zu begrenzen, wird der Anteil des Wasserstoffs am Wasserstoff-/Luftgemisch verringert. Es wird ein mageres Gemisch (λ< 1) eingestellt. Damit verringert sich die Leistung des Fahrzeugmotors zusätzlich.The vaporized gaseous cryofuels such as hydrogen or earth gas have a lower density than liquid fuels such as gasoline or Diesel. Therefore, the same volume of combustion decreases space for gaseous cryofuels versus liquid fuels the total reactive mass of the cryofuel / air mixture and with it the performance of the vehicle engine. For the cryofuel Hydrogen is also at risk of "knocking" combustion because Hydrogen is very reactive. To the combustion speed To limit the hydrogen / air mixture, the proportion of hydrogen in the hydrogen / air mixture is reduced. It will be a lean mixture (λ <1) set. This reduces performance of the vehicle engine additionally.
Bekannt ist, bei konventionellen Kraftstoffen die Leistung des Verbren nungsmotors durch Aufladung der Verbrennungsluft zu erhöhen. Mit der Aufladung der Verbrennungsluft erhöht sich auch ihre Temperatur, wo durch sich der Wirkungsgrad der Aufladung in erheblichem Umfang ver ringert.With conventional fuels, the performance of combustion is known increase engine by charging the combustion air. With the Charging the combustion air also increases its temperature where through the efficiency of charging to a considerable extent wrestles.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem mit gasförmigem Kraftstoff betriebenen Verbrennungsmotor die Leistung zu erhöhen.The invention has for its object in a gaseous Fuel powered internal combustion engine to increase performance.
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.Starting from the state mentioned in the preamble of claim 1 The technology, this object is achieved according to the invention with the in Drawing part of claim 1 specified features.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are in the subclaims specified.
Durch die Erfindung wird in einfachster Weise eine Erhöhung der Lei stung des Verbrennungsmotors erzielt, weil durch Wärmeaustausch und/oder Mischung des Kryokraftstoffs mit der auf Umgebungstempera tur befindlichen Luft, diese abgekühlt wird. Dabei erhöht sich die Luft dichte um bis zu 40% und damit das gesamte in einen Verbrennungs raum einströmende reaktionsfähige Kryokraftstoff-/Luftgemisch. Durch die Abkühlung der Verbrennungsluft wird der Verbrennungsablauf ver bessert, da die Verbrennungsgeschwindigkeit bei tieferen Temperaturen abnimmt. Damit verringert sich die Klopfneigung für gasförmige Kraft stoffe. Bei gasförmigen Kryokraftstoffen mit hoher Verbrennungsge schwindigkeit, wie zum Beispiel Wasserstoff, kann durch die Abkühlung der Verbrennungsluft ein fetteres Kryokraftstoff-/Luftgemisch, das näher am stöchiometrischen Mischungsverhältnis liegt eingesetzt werden.By the invention is an increase in Lei in the simplest way Achievement of the internal combustion engine achieved because of heat exchange and / or mixing the cryofuel with the ambient temperature air, which is cooled. The air increases density by up to 40% and thus the whole in one combustion reactive cryofuel / air mixture flowing into the room. By the cooling of the combustion air will ver the combustion process improves because the rate of combustion at lower temperatures decreases. This reduces the tendency to knock for gaseous force fabrics. For gaseous cryofuels with a high combustion rate Speed, such as hydrogen, can be caused by cooling the combustion air a richer cryofuel / air mixture that closer is due to the stoichiometric mixing ratio.
Die Erfindung führt bei gleicher Leistung des Verbrennungsmotors zu geringeren Abmessungen. Durch Absenken der Verbrennungstempera tur werden geringere Emissionswerte, insbesondere für Stickoxyde, er reicht.The invention leads to the same power of the internal combustion engine smaller dimensions. By lowering the combustion temperature lower emission values, especially for nitrogen oxides enough.
Unter Kryokraftstoff werden alle Kraftstoffe verstanden, deren Siede punkt unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, zum Beispiel Wasser stoff, Erdgas, Methan, Ethen, Ethan und dergleichen.Cryofuel is understood to mean all fuels, their boiling points point is below the ambient temperature, for example water substance, natural gas, methane, ethene, ethane and the like.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Luftkühlung durch Wärmeaustausch mit dem Kryokraftstoff Fig. 1 is a schematic representation of air cooling by heat exchange with the cryofuel
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Luftkühlung durch Mischung mit dem Kryokraftstoff Fig. 2 is a schematic representation of air cooling by mixing with the cryofuel
Kryokraftstoffe für den Antrieb von Verbrennungsmotoren von Fahrzeu gen werden in doppelwandig isolierten Kryotanks in flüssiger Form ge speichert, zum Beispiel Wasserstoff bei -250°C, Erdgas (CH₄) bei -161°C. Die in flüssiger Form gespeicherten Kryokraftstoffe werden dem Verbrennungsraum gasförmig unter Beimischung von Luft zuge führt. Bei der Verdampfung und Erwärmung auf Umgebungsbedingun gen, beispielsweise 15°C, wird dem Kryokraftstoff die in ihm enthaltene hohe Energie entzogen, zum Beispiel bei Wasserstoff ca. 4.288 kJ/kg, bei Erdgas (CH₄) ca. 888 kJ/kg.Cryofuels for driving internal combustion engines of vehicles genes are stored in double-walled, insulated cryogenic tanks in liquid form stores, for example hydrogen at -250 ° C, natural gas (CH₄) -161 ° C. The cryofuels stored in liquid form are the combustion chamber gaseous with the addition of air leads. When evaporation and warming to ambient conditions conditions, for example 15 ° C, the cryofuel is contained in it high energy withdrawn, e.g. with hydrogen approx.4,288 kJ / kg, with natural gas (CH₄) approx. 888 kJ / kg.
Mit diesem Kältepotential des flüssigen Kryokraftstoffes wird direkt oder indirekt die zur Verbrennung benötigte Luft abgekühlt. Das Kältepoten tial kann je nach gewünschter Lufttemperatur teilweise oder vollständig zur Abkühlung der Verbrennungsluft genutzt werden. Durch die Abküh lung der Luft wird deren Dichte und damit die genannte reaktionsfähige Kryokraftstoff-/Luftgemischmasse, die in den diskreten Verbrennungs raum einströmt, erhöht. Die Verbrennung des kälteren Kryokraftstoff- /Luftgemisches senkt die Klopfneigung. Das Mischungsverhältnis des Kryokraftstoff-/Luftgemisches, zum Beispiel für den Kryokraftstoff Was serstoff, kann näher am stöchiometrischen Mischungsverhältnis einge stellt dem Verbrennungsraum zugeführt werden. Dies steigert neben der Kryoaufladung (Dichteerhöhung der Verbrennungsluft aufgrund einer Temperatursenkung) die Motorleistung eines Fahrzeuges zusätzlich.With this cold potential of the liquid cryofuel directly or indirectly cooled the air required for combustion. The cold spot tial can partially or completely, depending on the desired air temperature be used to cool the combustion air. By cooling air density becomes the density and thus the reactive Cryofuel / air mixture mass in the discrete combustion inflows space, increases. The combustion of the colder cryofuel / Air mixture reduces the tendency to knock. The mixing ratio of the Cryofuel / air mixture, for example for the cryofuel What serstoff, can be closer to the stoichiometric mixing ratio represents the combustion chamber. This increases in addition to the Cryo charging (increase in density of the combustion air due to a Temperature reduction) the engine power of a vehicle additionally.
In Fig. 1 ist die indirekte Abkühlung der Luft schematisch dargestellt. Mit 10 ist die Zuführleitung der Luft, mit 11 die Zuführleitung des flüs sigen Kryokraftstoffes, zum Beispiel Wasserstoff (H₂), und mit 13 der Wärmetauscher bezeichnet. Dem Wärmetauscher wird über Leitung 10 auf Umgebungstemperatur befindliche oder durch Aufladung erwärmte Luft als Wärmemittel zugeführt, welche über Leitung 14 aus dem Wär metauscher 13 austritt. Im Gleich-, Gegen- oder Kreuzstrom zu der Luft wird über die Leitung 11 dem Wärmetauscher 13 der flüssige Kryokraft stoff, zum Beispiel Wasserstoff, zugeführt. Der verflüssigte kryogene Kraftstoff durchströmt den Wärmetauscher 13 und wird unter Wärme aufnahme aus der Luft verdampft. Die Verbrennungsluft kühlt dabei in Abhängigkeit von ihrer Anfangstemperatur um bis zu 150K ab, bei spielsweise bei einer Anfangstemperatur von 25°C um bis zu 90K. In Fig. 1 the indirect cooling of the air is shown schematically. With 10 the supply line of the air, with 11 the supply line of the liquid cryofuel, for example hydrogen (H₂), and with 13 the heat exchanger. The heat exchanger is supplied via line 10 to ambient temperature or heated by supercharging air as a heating medium, which exits via line 14 from the heat exchanger 13 . In cocurrent, countercurrent or cross-flow to the air, the liquid cryofuel, for example hydrogen, is supplied to the heat exchanger 13 via the line 11 . The liquefied cryogenic fuel flows through the heat exchanger 13 and is evaporated while absorbing heat from the air. The combustion air cools depending on its initial temperature by up to 150K, for example at an initial temperature of 25 ° C by up to 90K.
Die Luftdichte erhöht sich dabei um ca. 40%. Selbstverständlich ist es auch möglich, dem flüssigen Kryokraftstoff einen Teil seines Kältepo tentials mittels eines separaten Wärmetauschers vor oder nach dem Wärmetauscher 13 zu entziehen, um so die Luftabkühlung zu steuern. Die maximal mögliche Abkühlung der Luft ist geringer, wenn das Kryo kraftstoff-/Luftgemisch, zum Beispiel im Teillastbereich, magerer einge stellt wird. Bei einer Anfangstemperatur der Verbrennungsluft von 25°C und einem Wert von zum Beispiel λ=2,0 beträgt die maximale mögliche Luftabkühlung ca. 40K, was einer Dichteerhöhung von ca. 16% ent spricht.The air density increases by about 40%. Of course, it is also possible to withdraw part of its cold potential from the liquid cryofuel by means of a separate heat exchanger before or after the heat exchanger 13 , so as to control the air cooling. The maximum possible cooling of the air is less if the cryo fuel / air mixture is set to leaner, for example in the partial load range. With a starting temperature of the combustion air of 25 ° C and a value of λ = 2.0, for example, the maximum possible air cooling is approx. 40K, which corresponds to an increase in density of approx. 16%.
Dieses Verfahren ist deshalb für aufgeladene Motoren mit Qualitätsrege lung besonders geeignet, da sich bei diesen die Ladeluft im Vollastbe reich stärker erwärmt als im Teillastbereich. Der verdampfte Kryokraft stoff tritt als Gas aus dem Wärmetauscher 13 aus. Über Leitung 15 wird der gasförmige Kryokraftstoff einer Kryokrnftstofl-Durchflußregeleinheit 16 zugeführt, welche den Anteil des Kryokraftstoffes an dem Kryokraft stoff-/Luftgemisch regelt. Über Leitung 17 wird der gasförmige Kryo kraftstoff einem Mischer 18 zugeführt. In dem mit der Leitung 14 ver bundenen Mischer 18 wird das homogene brennfähige Gemisch aus Kryokraftstoff und abgekühlter Luft hergestellt, bevor es in den Verbren nungsraum 19 eines Motors strömt.This process is therefore particularly suitable for turbocharged engines with quality control, since the charge air heats up more in the full load range than in the partial load range. The vaporized cryofuel emerges as a gas from the heat exchanger 13 . The gaseous cryofuel is fed via line 15 to a cryofuel flow control unit 16 which regulates the proportion of the cryofuel in the cryofuel / air mixture. Via line 17 , the gaseous cryo fuel is fed to a mixer 18 . In the connected to line 14 mixer 18 , the homogeneous combustible mixture of cryofuel and cooled air is produced before it flows into the combustion chamber 19 of an engine.
In Fig. 2 ist die direkte Abkühlung der Luft schematisch dargestellt, wobei die Bezugsziffern der Fig. 1 für gleiche Bauteile der Fig. 2 bei behalten wurden. Mit der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung wird die Temperatur der Luft, durch Wärmetausch und Vermischung der Luft mit dem kalten, flüssigen Kryokraftstoff abgesenkt. Der flüssige Kryokraft stoff, zum Beispiel Wasserstoff, strömt über Leitung 11 und die tieftem peraturbeständige Kryokraftstoff- Durchflußregeleinheit 16 zu dem Mi scher 18. Mit einer Vestäubungseinrichtung 20 wird der flüssige Kryo kraftstoff in den Mischer 18 eingedüst. Über Leitung 10 wird dem Mi scher 18 Luft zugeführt. Im direkten Wärmetausch zwischen der Luft und dem flüssigen Kryokraftstoff verdampfen die Flüssigkeitströpfchen des Kryokraftstoffes in der Luft. Das gegenüber der ursprünglichen Lufttemperatur bis zu 150K abgekühlte Kryokraftstoff-/Luftgemisch wird dem Verbrennungsraum 19 des Motors zugeführt. Selbstverständlich ist es auch möglich, dem Kryokraftstoff einen Teil seines Kältepotentials mittels eines separaten Wärmetauschers zu entziehen, um so die Luftabkühlung zu steuern. Zur Vereinfachung der Durchflußregelung kann zum Beispiel bei Wasserstoff ein Vorverdampfer eingesetzt wer den, um in der Durchflußregeleinheit 16 eine 2-Phasen-Strömung zu vermeiden.In Fig. 2, the direct cooling of the air is shown schematically, the reference numerals of Fig. 1 for the same components of Fig. 2 have been retained. With the device shown in Fig. 2, the temperature of the air is reduced by heat exchange and mixing of the air with the cold, liquid cryofuel. The liquid cryofuel, for example hydrogen, flows via line 11 and the low temperature resistant cryofuel flow control unit 16 to the mixer 18 . The liquid cryo fuel is injected into the mixer 18 with an anesthetic device 20 . Air is supplied to the mixer 18 via line 10 . In the direct heat exchange between the air and the liquid cryofuel, the liquid droplets of the cryofuel evaporate in the air. The cryofuel / air mixture, which has cooled down to 150 K from the original air temperature, is fed to the combustion chamber 19 of the engine. Of course, it is also possible to extract part of its cooling potential from the cryofuel by means of a separate heat exchanger in order to control the air cooling. To simplify the flow control, for example in the case of hydrogen, a pre-evaporator can be used to avoid a 2-phase flow in the flow control unit 16 .
Für die stöchiometrische Verbrennung von Wasserstoff gilt:
1 kmol H₂ + 1/2 kmol O₂ = 1 kmol H₂O
oder
1 kg H₂ + 8 kgO₂ = 9 kg H₂OThe following applies to the stoichiometric combustion of hydrogen:
1 kmol H₂ + 1/2 kmol O₂ = 1 kmol H₂O
or
1 kg H₂ + 8 kgO₂ = 9 kg H₂O
Da der Sauerstoffgehalt der Luft etwa 21 Volumen-% beträgt, gilt auch:
(Massenanteile O2 = 23,122% N₂ = 75,537%)
1 kg H₂ + 8 kg O2 + 0,755/0,231* 8 kg N₂ = 9 kg H₂O + 0,755/0,231* 8 kg N₂
1 kg H₂ + 34,1 kg Luft = 9 kg H₂O + 26,1 kg N₂Since the oxygen content of the air is about 21% by volume, the following also applies:
(Mass fraction O 2 = 23.122% N₂ = 75.537%)
1 kg H₂ + 8 kg O 2 + 0.755 / 0.231 * 8 kg N₂ = 9 kg H₂O + 0.755 / 0.231 * 8 kg N₂
1 kg H₂ + 34.1 kg air = 9 kg H₂O + 26.1 kg N₂
Das stöchiometrische H₂/Luft-Verhältnis beträgt demnach ungefähr 1/34,1 = 0,02933 kg H₂ pro kg Luft. The stoichiometric H₂ / air ratio is therefore approximately 1 / 34.1 = 0.02933 kg H₂ per kg air.
Durch Wärmetausch oder Mischung des kryogenen Wasserstoffs mit der ca 25°C warmen Luft kann die max. mögliche Luftabkühlung verein facht folgendermaßen bestimmt werden:By heat exchange or mixing the cryogenic hydrogen with the approx. 25 ° C warm air can reach the max. possible air cooling united can be determined as follows:
Die Luftdichte erhöht sich dabei um ca. 40%.The air density increases by about 40%.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19602881A DE19602881A1 (en) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Method of supplying vehicle engine with cryo-fuel and air mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19602881A DE19602881A1 (en) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Method of supplying vehicle engine with cryo-fuel and air mixture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19602881A1 true DE19602881A1 (en) | 1997-07-31 |
Family
ID=7783816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19602881A Ceased DE19602881A1 (en) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Method of supplying vehicle engine with cryo-fuel and air mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19602881A1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1213463A2 (en) | 2000-12-07 | 2002-06-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and apparatus for supplying a combustible gas of a cryogenic fuel for an internal combustion engine |
| EP1213465A2 (en) | 2000-12-07 | 2002-06-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and apparatus for suppling an ignitable gas from a cryogenic fuel |
| EP1213464A3 (en) * | 2000-12-07 | 2003-08-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and apparatus for supplying an ignitable gas from a cryogenic fuel |
| EP1213461A3 (en) * | 2000-12-07 | 2003-10-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and device to supply an ignitable working gas from cryogenic fuel |
| DE10232522A1 (en) * | 2002-07-18 | 2004-04-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Device for preparation of cryogenic fuel for internal combustion engine has pressure vessel with heat exchanger in form of evaporation bulb which has casing tube inside of which is installed pressure vessel |
| DE10232521A1 (en) * | 2002-07-18 | 2004-04-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Procedure for preparation of cryogenic fuel for internal combustion engine entails directing volume of cryogenic fuel from tank into sluice and then transferring volume of cryogenic fuel from sluice into pressure vessel |
| WO2005075807A1 (en) * | 2004-02-10 | 2005-08-18 | Velke, William, H. | Method and combination of devices to improve the combustion efficiency of combustors operating with fluid hydro carbon fuel |
| WO2008022684A1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Device and method for providing a fuel/air mixture for an internal combustion engine |
| WO2016046297A1 (en) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Continental Automotive Gmbh | Fuel supply device for a vehicle operated with liquefied or compressed gas, method for operating a fuel supply device and computer program product |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4320556A1 (en) * | 1993-06-21 | 1994-12-22 | Linde Ag | Storage container for cryogenic media |
-
1996
- 1996-01-29 DE DE19602881A patent/DE19602881A1/en not_active Ceased
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4320556A1 (en) * | 1993-06-21 | 1994-12-22 | Linde Ag | Storage container for cryogenic media |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1213463A2 (en) | 2000-12-07 | 2002-06-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and apparatus for supplying a combustible gas of a cryogenic fuel for an internal combustion engine |
| EP1213465A2 (en) | 2000-12-07 | 2002-06-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and apparatus for suppling an ignitable gas from a cryogenic fuel |
| DE10060792A1 (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-13 | Bayerische Motoren Werke Ag | Method and device for providing a working gas from a cryofuel for an internal combustion engine |
| EP1213465A3 (en) * | 2000-12-07 | 2003-01-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and apparatus for suppling an ignitable gas from a cryogenic fuel |
| EP1213463A3 (en) * | 2000-12-07 | 2003-01-29 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and apparatus for supplying a combustible gas of a cryogenic fuel for an internal combustion engine |
| EP1213464A3 (en) * | 2000-12-07 | 2003-08-20 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and apparatus for supplying an ignitable gas from a cryogenic fuel |
| EP1213461A3 (en) * | 2000-12-07 | 2003-10-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method and device to supply an ignitable working gas from cryogenic fuel |
| DE10232522A1 (en) * | 2002-07-18 | 2004-04-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Device for preparation of cryogenic fuel for internal combustion engine has pressure vessel with heat exchanger in form of evaporation bulb which has casing tube inside of which is installed pressure vessel |
| DE10232521A1 (en) * | 2002-07-18 | 2004-04-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Procedure for preparation of cryogenic fuel for internal combustion engine entails directing volume of cryogenic fuel from tank into sluice and then transferring volume of cryogenic fuel from sluice into pressure vessel |
| WO2005075807A1 (en) * | 2004-02-10 | 2005-08-18 | Velke, William, H. | Method and combination of devices to improve the combustion efficiency of combustors operating with fluid hydro carbon fuel |
| WO2008022684A1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Device and method for providing a fuel/air mixture for an internal combustion engine |
| WO2016046297A1 (en) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Continental Automotive Gmbh | Fuel supply device for a vehicle operated with liquefied or compressed gas, method for operating a fuel supply device and computer program product |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0208136B1 (en) | Method for operating an internal-combustion engine | |
| US5081977A (en) | Low pollution natural gas vehicle | |
| DE2715990A1 (en) | PARKING HEATING USED BY HYDRIDS IN HYDROGEN VEHICLES | |
| DE19602881A1 (en) | Method of supplying vehicle engine with cryo-fuel and air mixture | |
| DE102012204649A1 (en) | Engine assembly of vehicle, has valve, compressor, control device and oxygen sensor which are configured to control or regulate air ratio in reformer which is connected to gas supply line, reformate line and fresh air supply line | |
| DE4242644C2 (en) | Method for operating a hydrogen engine, motor vehicle drive | |
| DE2420820A1 (en) | DRIVE FOR A MOTOR VEHICLE | |
| DE2749806A1 (en) | DIESEL ENGINE AND PROCEDURE FOR ITS OPERATION | |
| DE102016202612A1 (en) | Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine | |
| DE10304136A1 (en) | vehicle | |
| DE2242049A1 (en) | COMBUSTION ENGINE, IN PARTICULAR GASOLINE ENGINE | |
| EP0177484A1 (en) | System for supplying a fuel and water dispersion to an internal-combustion engine | |
| Hoffmann et al. | A new approach to ethanol utilization: High efficiency and low NOX in an engine operating on simulated reformed ethanol | |
| DE4315034C2 (en) | Multi-stage process for operating a two-stroke internal combustion engine and two-stroke internal combustion engine system for carrying out the process | |
| DE19602441A1 (en) | IC engine fuel-air mixt. feed system | |
| DE60124203T2 (en) | Method for controlling a single or dual fuel machine with direct fuel injection | |
| DE19506486C2 (en) | Device for evaporating cryogenic media | |
| DE3321894A1 (en) | Ether cold-starter in a treatment and distribution device and method for an alcohol fuel | |
| EP1213464B1 (en) | Method and apparatus for supplying an ignitable gas from a cryogenic fuel | |
| DE19605405C1 (en) | Methane storage installation for road vehicle | |
| DE19521591C2 (en) | Method and device for evaporating cryogenic liquids | |
| DE668602C (en) | Method for operating internal combustion engines used to drive aircraft | |
| DE102015116578A1 (en) | High-heat efficiency six-stroke engine with heat recovery | |
| EP1213461B1 (en) | Method and device to supply an ignitable working gas from cryogenic fuel | |
| DE112017006444T5 (en) | Operation of an internal combustion engine with improved fuel efficiency |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |