DE2649407A1

DE2649407A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer zur vorbehandlung des einer brennkraftmaschine zugefuehrten treibstoffs vorgesehenen einrichtung

Info

Publication number: DE2649407A1
Application number: DE19762649407
Authority: DE
Inventors: Hirohito Hoshi; Kazuhiko Ishiguro; Masakatsu Kani; Kunihiko Masunaga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1975-11-25
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-06-02
Also published as: US4125090A; DE2649407C3; JPS5264529A; DE2649407B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer zur Vorbehandlung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Treibstoffs vorgesehenen Einrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer zur Vorbehandlung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Treibstoffs vorgesehenen Einrichtung (Reformer). Sie betrifft damit im weiteren Sinne Brennkraftmaschinen, die zum Antrieb von Kraftfahrzeugen verwendet werden; die entsprechenden Vorrichtungen sind .also auf Kraftfahrzeugen anordenbar.

Ausgangspunkt ist zunächst, daß zur Reinigung der Abgase von Brennkraftmaschinen von schädlichen Bestandteilen Reformer verwendet werden. In ihnen wird flüssiger Treibstoff durch partielle Oxidation vorbehandelt. Derart vorbehandelter Treibstoff ermöglicht die Verbrennung besonders magerer Gemische mit demzufolge besonders geringen Schadstoffanteilen»Diese Vorbehandlungsreaktion (Reformierung) läuft jedoch exotherm ab, verursacht dadurch also

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-greinen starken Energieverlust, bezogen auf die Energieausbeute des flüssigen Treibstoffes, und damit erhöhten Treibstoffverbrauch. Andererseits weist das durch die Reformierung erzeugte Gas bzw. Gasgemisch ("reformiertes Gas") im Gegensatz zu normalem flüssigen Treibstoff, wie z.B. Benzin, einen sehr weiten Verbrennungsbereich und einen hohen Oktanwert auf. Darauf beruht, daß man dennoch bei entsprechender Gestaltung der Brennkraftmaschine und des Reformers einen verbesserten Gesamtwirkungsgrad der Energieausnutzung und Treibstoffersparnis erzielen kann. Die Hauptkomponente der Kohlenwasserstoffe im reformierten Gas ist Methan (CH₄). Da seine photochemische Reaktionsbereitschaft gering, seine Verbrennungseigenschaften jedoch bei jeweils gleichem Luftüberschuß in Benzin stabil sind, senkt es den Gehalt von Kohlenwasserstoff im Abgas. Ferner kann bei reformiertem Gas ein mageres Gemisch verbrannt werden. Man kann also das Entstehen schädlicher Bestandteile, z.B. Stickoxide und Kohlenmonoxid,im Abgas dadurch wesentlich verringern.

Der Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem vorgeschalteten Reformer «Sur Vorbehandlung des Treibstoffs ist unter diesen Gesichtspunkten sehr viel vorteilhafter als die direkte Zuführung flüssigen Treibstoffs, wie z.B. Benzin oder gasförmiger niederwertiger Kohlenwasserstoff. Dazu ist jedoch eine geeignete Steuerung notwendig.

Im Reformer findet eine partielle Oxidation statt. Die partielle Oxidation von n-Heptan als Beispiel flüssigen Treibstoffs kann ' man wie folgt ausdrücken:

C₇H₁₆ + 3,5 O₂ > 7 CO+8H₂

(Wärmewert: 146 Kcal/mol)

Das Luft/Treibstoff-Verhältnis bei dieser Reaktion ist ungefähr 4,8. Will man möglichst viel Wasserstoff erhalten, so muß das

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Luft/Treibstoffverhältnis etwas höher als oben angegeben sein; begrenzt ist dieser Wert jedoch durch die Qualität des Materials des Reformers, die Untergrenze der optimalen Reaktionstemperatur, die Abscheidung von Kohlenstoff und den thermischen Wirkungsgrad, Im Hinblick auf die Eignung des reformierten Gases zum Betrieb der Brennkraftmaschine ist der Wärmewert pro Volumeneinheit und der Oktanwert des reformierten Gases zu berücksichtigen und führt zu Einschränkungen. Lediglich wenn allen diesen Bedingungen entwprochen wird, kann mageres Gemisch unter optimalen Bedingungen in der Brennkraftmaschine verbrannt werden. Um diese Vorteile der Verwendung reformierten Gases voll ausnutzen zu können, muß man in der Lage sein, die Betriebsbedingungen des Reformers schnell und richtig zu verändern, und zwar je nach Betriebsbedingungen der Brennkaraftmaschine, insbesondere ihrer Drehzahl.

Im allgemeinen haben die Reaktionstemperatur, das Luft/Treibstoff-Verhältnis und das Reaktionsvolumen (Durchsatzmenge) des Reformers Einfluß auf Qualität und Menge des reformierten Gases. Will der Fahrer z.B. die Leistung einer Brennkraftmaschine erhöhen, so muß die Luftmenge, die in den Reformer zuströmt, erhöhen und gleichzeitig in Abhängigkeit von dieser Luftmenge auch die Menge des dem Reformer ebenfalls zugeführten flüssigen Brennstoffes erhöhen. Gleichzeitig ist es im Interesse einer Zunahme der abgegebenen Leistung der Brennkraftmaschine nicht nur wünschenswert, die Menge des der Brennkraftmaschine zugeführten reformierten Gases zu erhöhen, sondern ebenso den Wärmewert des reformierten Gases pro Volumeneinheit ebenfalls zu erhöhen. Daher muß die Menge der dem Reformer zugeleiteten Luft erhöht und das Luft/Treibstoff-Verhältnis verringert werden. Auf diese Art kann man nicht nur den Wärmewert pro Volumeneinheit des im Reformer erzeugten reformierten Gases erhöhen, sondern auch einen übermäßigen Temperaturanstieg im Reformer vermeiden.

Der umgekehrte Vorgang ergibt sich, wenn der Fahrer will, daß die

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abgegebene Leistung abnimmt. Die Menge der dem Reformer zugeführten Luft und gleichzeitig die Menge der dem Reformer zugeführten flüssigen Treibstoff muß vermindert werden. Da eine Verminderung des Reaktionsvolumens nun dazu führt, daß die Temperatur des Katalysatorbettes ebenfalls sinkt, muß das Luft/Treibstoff-Verhältnis zunehmen, um einen Temperaturabfall bzw. zu starken Temperaturabfall zu vermeiden.

Praktisch bedeutet das also, daß der Reformer innerhalb eines extrem weiten Bereiches von Reaktionsbedingungen arbeiten muß und daß das Luft/Treibstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von Reaktionsvolumen entsprechend geändert werden muß.

Als nächstes sei die Steuerung des von der Brennkraftmaschine angesaugten Gases betrachtet: Das Luft/Treibstoff-Verhältnis des von der Brennkraftmaschine angesaugten Gasgemisches soll je nach den Betriebsöedingungen geändert werden können. Die Brennkraftmaschine verbrennt das im Reformer erzeugte reformierte Gas oder nicht durch den Reformer hindurchgeleiteten flüssigen Brennstoff oder ein Gemisch von beiden. Verwendet man in einem Reformer reformierten gasförmigen Treibstoff oder ein Gemisch reformierten gasförmigen und herkömmlicherweise aufbereiteten, also nicht reformierten flüssigen Treibstoffs, so erhält man einen großen Verbrennungsbereich, der die Verbrennung magerer Gemische ermöglicht. Das führt wir erwähnt dazu, daß der Gehalt schädlicher Bestandteile des Abgases, insbesondere Stickoxide, erheblich verringert wird, während man gleichzeitig den Treibstoffverbrauch pro Einheit abgegebener Leistung erheblich senkt. Jedoch ist die Ansaugwirksamkeit eines gasförmigen Treibstoffes, wie des reformierten Gases, sehr schlecht; daraus folgt unvermeidlich im praktischen Bereich des Luft/Treibstoff-Verhältnisses ein Abfall der maximal abgegebenen Leistung. Wünscht der Fahrer also eine hohe Ausgangsleistung» so verringert er das Luft/Treibstoff-Verhältnis das von der Brennkraftmaschine angesaugten Gasgemisches; im prak-

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tischen Arbeitsbereich muß er das Luft/Treibstoff-Gemisch erhöhen; Im Bereich niedriger Geschwindigkeit oder im Leerlauf erhöht er das Luft/Treibstoff-Verhältnis noch stärker oder er verringert das Luft/Treibstoff-Verhältnis bei geschlossener Drosselklappe. Die Steuerung des Verhältnisses von Luft und Treibstoff, die von der rennkraftmaschlne schließlich angesaugt werden, Ist also noch sehr viel komplizierter als beim Reformer»

Aus diesem Grunde ist es notwendig, ein Verfahren bzw, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe der Fahrer sehr schnell und richtig die beschriebene komplizierte Steuerung durch einfache Manipulation erreichen kann.

Demgemäß besteht die Aufgabe vorliegender Erfindung darin, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen. Die Wünsche des Fahrers beim Betrieb einer derartigen Brennkraftmaschine sollen möglichst schnell und einfach umgesetzt werden, d.h. sie sollen möglichst schnell und einfach zur entsprechenden Änderung der dem Reformer zugeführten Luftmenge führen; die Handhabung einer entsprechenden Steuerungseinrichtung, z.B. des Gaspedals, soll möglichst direkt und ohne zeitliche Verzögerung zu einer entsprechenden Reaktion im Reformer führen.

Als Unteraufgabe ergibt sich dabei, den Betrieb des gesamten Reformersystems mit Verwendung eines Rechners derart zu automatisieren, daß sich eine konstruktive Umsetzung der Wünsche des Fahrers bezüglich der Betriebsbedingungen in eine entsprechende Veränderung der dem Reformer zugeführten Luftmenge ergibt. Die durch den Fahrer eingeleitete Steuerung soll sich derart auf die Zusammensetzung des Im Reformer erzeugten Gases bzw. Gasgemisches auswirken, daß unerwünschte Phänomene im Reformer wie Überhitzung, Unterkühlung oder Abscheidung von Kohlenstoff nicht auftreten. Gleichzeitig mit der Steuerung der dem Reformer zugeführten Luftmenge soll der Wärmewert des im Reformer erzeugten reformierten

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Gases pro Volumeneinheit erhöht werden. Schließlich soll eine sehr feine bzw. feinfühlige Steuerung des gesamten Systems geschaffen werden, wobei automatisch'und genau das Verhältnis von Luft und Treibstoff, die dem Reformer zugeführt werden, eingehalten werden bzw. steuerbar sein soll, und ferner auch das Verhältnis im Reformer erzeugten gasförmigen Treibstoffes zu der von der Brennkraftmaschine angesaugten gleichzeitig entsprechend steuerbar sein soll. Dabei soll stets gewährleistet sein, daß das im Reformer erzeugte Gas im Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine als mageres Gemisch verbrennt, so daß der Anteil schädlicher Bestandteile im Abgas, wie Stickoxide und Kohlenmonoxid, minimalisiert wird.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung betrifft ferner verschiedene vorteilhafte Weiterbildungen.

Damit wird ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen,die es ermöglichen, das für den Reformer als solchen gültige Luft/Treibstoff -Verhältnis sowie das für die Brennkraftmaschine in ihrer Geamtheit geltende Luft/Treibstoff-Verhältnis sehr schnell und mit einfachen Mitteln an die jeweils geltenden Betriebsbedingungen optimal derart anzupassen, daß die Absichten des Fahrers eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeuges bezüglich der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Leistung, wie sie sich als Veränderung der dem Reformer zugeführten Luftmenge darstellen, möglichst schnell umgesetzt werden* In anderen Worten: Die Erfindung erreicht, daß die Absicht des Fahrers sich sehr empfindsam als ein Anstieg oder Abfall des Luftzuflusses zum Reformer darstellt und dabei die bei der Erörterung der Aufgabenstellung erläuterten Zusammenhänge berücksichtigt werden. Die Information, die das vom Fahrer angestrebte Anheben oder Absenken des dem Reformer zugeführten Volumen Luft darstellen, wird in einem Rechner verarbeitet; das gewährleistet einen OptimierungsVorgang dadurch,

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daß der Rechner einerseits auf der Grundlage der vom Fahrer dem Reformer zugeführten Luftmenge das Volumen des dem Reformer zugeführten flüssigen Treibstoffes sowie andererseits die Zusammensetzung und das Volumen des Gasgemisches, welches von der Brennkraftmaschine angesaugt wird, optimal berechnet und über Stellorgane einstellen kann.

Ein Ausführungsbexspxel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles;

Fig. 2 den grundlegenden Aufbau eines Teiles des Rechners, der in Fig. 1 Verwendung findet;

Fig. 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Propeller-Umdrehungsgeschwindigkeit eines Durchflußmengenmeßgerätes von Propeller-Typ und der durchgesetzten Luftmenge;

Fig. H die Beziehung der Einspritzdauer und der Propeller-Umdrehungsgeschwindigkeit .

Fig. 1 zeigt in prinzipielller Darstellung ein Ausführungsbexspxel einer in einem Fahrzeug vorgesehenen Steuerung für einen Reformer. zur Vorbehandlung (Reformierung) zumindest eines Teiles des Brennstoffes vor Zuführung in den (nicht gezeigten) Verbrennungsraum. Die Vorbehandlung erzeugt, wie bereits erwähnt, durch partielle Oxidation, Zerfalls- und Oxidationsprodukte, z.B. u.a. CHj₊, die die Verbrennbarkeit eines mageren Gemisches mit entsprechend geringen Schadstoffanteilen (HC,CO,NOx) begünstigen. Vorgesehen ist eine Luftpumpe 10, ein mechanisch oder elektrisch mit dem Gaspedal 11

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gekoppeltes Ventil 12, «in Reformer 13, ein Luftrohr 15 mit einer Mischeinrichtung 14, sowie ein Sechner 16» An die Luftpumpe 10 ist das Luftansaugrohr 17 und das Luftdruckrohr 18 angeschlossen.Eine Drehmoment-Übertragung an die Luftpumpe 10 erfolgt durch den Riemen 27 von der {nicht gezeigten) Brennkraftmaschine. Im Luftdruckrohr 18 ist ein Durchflussmengenmeßgerät 19 vorgesehen; das Luftdruckrohr steht mit dem Ventil 12 in Verbindung. Mit Hilfe des Druckeinstellventils 20 kann der Druck im Luftdruckrohr auf einen gewünschten Wert, z.B. 0,5 kg/cm , eingestellt werden. Das Ventil 12 ist mit dem Lufteinlass des Reformers 13 über das Rohrstück 18 * verbunden. Der für den Einlass von flüssigem Treibstoff bestimmte Treibstoffeinlass des Reformers 13 ist über das Rohrstück 21 mit dem Steuerventil 22, das z-1- ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil ist, verbunden. Es dient zur Steuerung der dem Reformer zugeführten flüssigen Treibstoffs, ©er im Reformer 13 reformierte Brennstoff strömt dann vom Reformer 13 in das Rohrstück 2 3 an dessen Ausgang und von dort über die Mischeinrichtung 1% bzw. die Öffnung 1^a derselben in das Luftrohr 15. Stromaufwärts dieser Stelle ist ein Luft-Durchflußmengenmeßgerät 24, stromabwärts die Drosselklappe 2S vorgesehen. Sie ist mit einem Servomotor 26 gekoppelt, der sie öffnet, bzw. sehließt. Stromaufwärts des in der Zeichnung dargestellten Bereiches des Luftrohres 15 ist ein (nicht gezeigtes) Luftreinigungsfilter angeordnet3 Stromabwärts der Drosselklappe endet das Luftrohr IS in das <ni<cht gezeigte) Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine. Durchfluißmengenmeßgerät 19, das Steuerventil 22, das Durchflu;fimengeBmeßgerät m Und der Servomotor 26 sind an den Rechner 16 angeschlossen.

Als Reformer 13 kann ein herkömmlicher verwendet werden, wie er z.B. in Fig. 1 dargestellt ist. Ein als Granulat vorliegender Katalysator 13c 1st zwischen zwei einander gegenüberliegend (angeordneten Metallrosten 13a bzw. 13b eingebracht. Das Durchflaißmengenmeßgerät 19 im Luftdruckrohr 18 mißt die relativ geringe Menge der durchstromenden Luft. Es kann demgemäß z.B. als Propeller-Meß-

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gerät aufgebaut sein; jedoch sind auch andere Meßgeräte einsetzbar. Bei einem Propeller-Meßgerät ergibt sich der in Fig. 3 dargestellte Zusammenhang des durch das Luftrohr 18 durchströmenden Luftvolumens und der Umdrehungsgeschwindigkeit (U/min.) des Propellers. Ein die Frequenz der Umdrehungen des Propellers dargestellendes Signal, gelangt an den Rechner 16, der daraus die Menge Treibstoff errechnet, die dann für den Reformer zur Verfügung gestellt werden muß. Die Umdrehungszahl wird hierzu_;wie aus Fig. 2 ersichtlich, in einem Wandler 16a in ein Signal mit einer der Umdrehungsgeschwindigkeit proportionalen Frequenz umgewandelt; der Wandler 16a kann durch einen Phototransistor in Verbindung

mit einer Strahlungsdiode gebildet werden. Dieses Signal wird im Wandler 16b in ein Signal mit einer der Frequenz proportionalen Spannung umgewandelt, das an die Recheneinheit 16e, die die arithmetischen Operationen durchführt, gelangt. .. Zu diesem Zweck gelangt ferner ein Signal, das die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine darstellt, von einer Klemme 2 8 am Verteiler der Brennkraftmaschine an den Rechner 16; die Wellenform dieses Signals wird in einem Gleichrichter 16c gleichgerichtet und in einem Wandler 16d in ein proportionales Spannungssignal umgewandelt, das an die Recheneinheit 16e gelangt. In der Recheneinheit 16e wird das Signal, das vom Durchflußmengenmeßgerät 19 abgegeben wird, durch das Signal, das von der Anschlußklemme 28 des Verteilers abgegeben wird, dividiert. Das Ergebnis ist ein Signal, das die Luftdurchflußmenge pro Umdrehung der Brennkraftmaschine darstellt. An Hand des etwas in Form eines entsprechenden Diagramms vorliegenden Zusammenhangs von Einspritzdauer und Luftvolumen angibt, wie z.B. in Fig. H dargestellt, wird dann in der Recheneinheit 16e die Einspritsdauer, also die Dauer der Treibstoffeinspritzung in den Reformer 13 durch zeitlich entsprechend bestiinmte öffnung des Steuerventils 22 ermittelt.Ein entsprechendes, die ermittelte Dauer der Einspritzung darstellendes Signal-gelangt dann an die Korrekturschaltung 16f, in der» zu ihm verschiedene andere noch zu berücksichtigende Faktoren addiert werden; daraus ergibt sich das entprechend verbesserte endgültige Signal für di® Sinspritzdauer_s das

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im Wandler 16g in ein Signal mit entsprechender Frequenz umgewandelt wird. Dieses Signal wird in einer Treiberstufe durch den Verstärker 16h verstärkt, indem es in ein Ausgangssignal umgewandelt wird, das hinreichend leistungsstark ist, um das Steuerungsventil 22 zu betätigen. Dieses Ausgangssignal bestimmt die öffnung des Ventils 22. Ist das Steuerventil 22 ein elektromagnetisches Ventil, dann bestimmt dieses Ausgangssignal die zeitliche Einstellung der öffnung bzw. Schließung des Ventils.

Im Betrieb wird das Drehmoment der (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine direkt oder indirekt durch Obertragungseinrichtungen, z.B. den Riemen 27, an die Luftpumpe 10 übermittelt. Wie bereits erwähnt, wird die von der Luftpumpe 10 geförderte primäre Luft durch das Druckeinstellventil 20 auf einen bestimmten Druck eingestellt. Die Luft wird dann, nachdem sie das Durchflußmengenmeßgerät 19 und das Ventil 12 durchströmt hat, dem Reformer 13 zugeführt. Betätigt der Fahrer irgend eine mit dem Ventil 12 gekoppelte Steuereinrichtung, z.B. das Gaspedal 11, und will damit auf die von der Brennkraftmaschine abzugebende Leistung Einfluß nehmen, so steuert er damit die primäre Luftmenge; soll die abzugebende Leistung erhöht werden, wird zunächst die primäre Luftmenge erhöht. Das entsprechende aus dem Durchflußmengenmeßgerät abgeleitete elektrische Signal wird im Rechner 16 in ein Signal umgesetzt, das an das Steuerungsventil 22 abgegeben wird, so daß derart eine Steuerung der dem Reformer 13 zugeführten Menge flüssigen Treibstoffes erfolgt.

Gleichzeitig läuft folgender Vorgang ab: Das Durchflußmengenmeßgerät im Luftrohr 15 mißt die Menge der angesaugten sekundären Luft; es gibt ein entsprechendes elektrische Signal an den Rechner 16 a. Der Servomotor 16 reagiert auf dieses Signal durch eine entsprechende Einstellung der Drosselklappe 25; dadurch wird die Menge der angesaugten sekundären Luft so eingestellt, daß das Luft/Treibstoff-Verhältnis in dem der Brennkraftmaschine

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zugeführten Luft/Treibstoff-Gemisches, gebildet durch die vom Luftrohr 15 angesaugte sekundäre Luft und das vom Reformer her zugeführte Gasgemisch, auf einen bestimmten Wert abnimmt, bzw. bei einem bestimmten Volumen gasförmigen Treibstoffes , das über die Mischeinrichtung 14 z.B. ein Venturi-Rohr, zuströmt, unter Zugrundelegung eines bestimmten Luft/Treibstoff-Verhältnisses entspricht. Auf diese Weise kann der Fahrer besonders leicht, einfach und schnell den Betriebszustand des Reformers und der gesamten Brennkraftmaschine durch blosse Betätigung eines Ateuerorgans, z.B. des Gaspedals, einstellen. Die praktische Bedeutung vorliegender Erfindung ist daher erheblich.

Gemäß vorliegender Erfindung unterliegt die gesamte Steuerung einem Rechner; dadurch wird eine Feinsteuerung praktisch realisierbar und dabei gewährleistet, daß - durch Einsatz eines Reformers - das Abgas auber gehalten und der Treibstoffverbrauch gering gehalten ist. Durch eine vorzugsweise eingesetzte Steuerung der Zusammensetzung des gasförmigen Treibstoffes, der vom Reformer abgegeben wird, kann man den Reformer auf einer geeigneten Temperatur halten, bei der die Abscheidung von Kohlenstoff vermieden wird.

Eine Brennkraftmaschine, die gasförmigen Treibstoff verbrennt, der als brennbare Bestandteile hauptsächlich sehr viel Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Methan enthält, wird sehr viel stärker vom Wärmewert des Treibstoffes als vom Luft/Treibstoff-Verhältnis beeinflußt. Nun kann man bei der Erfindung sehr einfach die Zusammensetzung des gasförmigen Treibstoffes steuern; damit ergibt sich dann auch, daß die Brennkraftmaschine ohne Fehlzündungen oder Ausfälle unter sehr unterschiedlichen Bedingungen betrieben werden kann. Gleichzeitig kann, wie erwähnt, das Luft/Treibstoff-Verhältnis sehr fein eingestellt und damit auf einem bestimmten Wert gehalten werden.

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Im folgenden werden einige Versuche geschildert, aus dem sich die Wirkung der Erfindung ergibt:

Versuchsbedingungen:

Straße:	Ebener	Verlauf, gute Oberfläche;	, 4 Zylinder; .	NOx	Katalysator-	Gewicht 1100 kg;
Fahrzeug:	Personenkraftfahrzeug,	der partiellen	(Teile pro	Temp. (°C)
Brennkraftmaschine:	1600 cm		Mio)		Oxidation;
Reformer:	Prinzip	Bleifreies Benzin.
Katalysator:	Nickel;		90	850
Flüssiger Treibstoff:	110	870
Versuchsergebnis:	205	950	Luft/Treibstoff
Geschw. Leistung		Verhältnis in
(Km/h) (PS)	Reformer
	(Gew.-Verh.)
	5.2
30 2.2	H.5
60 7.2	3.8
90 13.8

Dabei war das gesamte System so ausgelegt, daß mit zunehmendem Volumen der dem Reformer zugeführten Luft das gesamte Luft/Treibstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/ Treibstoff-Gemisches graduell abnahm. Die Tabelle zeigt, daß der ΝΟκ-Gehalt des Abgases selbst bei zunehmender Motodrehzahl und -leistung auf niedrigem Niveau, bleibt. Die Katalysatortemperatur bleibt im Bereich von 800⁰C bis 1100⁰C. Xn diesem Bereich ist der Katalysator hochgradig aktiv*

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Je nach Aufbau und Qualität des Materials des praktisch eingesetzten Reformers ist eine gewisse Korrektur des Luft/Treibstoff-Verhältnisses vorzunehmen. Bei maximaler Leistung ist das Luft/ Treibstoff-Verhältnis durch die höchstzulässige Temperatur des Katalysators bzw. des für seinen strukturellen Aufbau verwendeten Materials, sowie ferner auch das Reaktionsvolumen, durch die Wärmekapazität des Reformers usw. gegeben. Bei minimaler Leistung ist das Luft/Treibstoff-Verhältnis durch die niedrigste zulässige Reaktionstemperatur, für die die Durchführung einer Reformierung erforderlich ist, vorgegeben. Ferner ist für das Luft/Treibstoff-Verhältnis bei mittlerer Leistung zu berücksichtigen, wie die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung von der Zusammensetzung des vom Reformer abgegebenen gasförmigen Treibstoffs abhängt, und welche Änderungen in der Zusammensetzung des Abgases sich dabei ergeben. Diese Werte für das Luft/Treibstoff-Verhältnis bei maximaler bzw. bei minimaler Last können nun erneut korrigiert werden.

Ansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Steuerung einer zur Vorbehandlung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Treibstoffes vorgesehenen
Einrichtung (Reformer), dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der dem Reformer (13), der durch partielle Oxidation ein Wasserstoff enthaltendes reformiertes Gas erzeugt, zugeführten primären Luft eingestellt und ein diesem Volumen entsprechendes elektrisches Signal erzeugt wird, daß ferner die Zufuhr von flüssigen Treibstoff zum
Reformer (13) von einem Rechner (16), an den das genannte elektrische Signal gelangt, berechnet und entsprechend die Zusammensetzung und das Volumen des vom Reformer(13) abgegebenen vorbehandelten Treibstoffes eingestellt wird, daß ferner ein weiteres Signal erzeugt wird, das dem Volumen der von der Brennkraftmaschine sekundär angesaugten Luft entspricht, daß dieses weitere Signal ebenfalls dem Rechner (16) zugeführt wird, der die genannte Menge sekundär angesaugter Luft derart steuert, daß die vom Reformer (13) abgegebene

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Menge gasförmigen Treibstoffs und die Menge sekundär angesaugter Luft jeweils in einem bestimmten Verhältnis, das an verschiedene Betriebsbedingungen anpassbar ist, gemischt werden.

2. Vorrichtung zur Steuerung einer zur Vorbehandlung des einer Brennkraftmaschine zugeführten Treibstoffes vorgesehenen Einrichtung (Reformer), dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine ein Luftrohr (15) verbunden ist, das eine Mischeinrichtung (14,14a) aufweist , vor der stromaufwärts ein Luftdurchflußmengenmeßgerät (24) und hinter der stromabwärts eine Drosselklappe (25) vorgesehen ist, bei der die Mischeinrichtung mit dem Reformer (13) verbunden und ferner zwischen dem Reformer und der dem Reformer vorgeschalteten Quelle (10) ihm zugeführter primärer» Luft ein weiteres Luftdurchflußmengenmeßgerät (19) vorgesehen ist, daß ferner das weitere Luftdurchflußmengenmeßgerät (19) ein der durchströmenden Luftmenge entsprechendes elektrisches Signal abgibt, daß der Reformer (13) ferner mit einer Quelle flüssigen Treibstoffs verbunden ist, und ferner eine Einrichtung (11) zur Steuerung der Abgabeleistung vorgesehen und mit dem Ventil (12) gekoppelt ist, und daß ferner ein Rechner (16), an den das vom weiteren Luftdurchflußmengenmeßgerät (19) abgegebene Signal gelangt, die dem Reformer zugeführte Menge flüssigen Treibstoffs in Abhängigkeit davon steuert, und daß ferner gleichzeitig das erstgenannte Durchflußmengenmeßgerät (24) ein der durchströmenden Menge sekundär angesaugter Luft entsprechendes Signal erzeugt und dieses an den Rechner (16) abgibt, der die Öffnung der Drosselklappe (25) in Abhängigkeit von diesem Signal steuert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Luftpumpe (10) zur Durchführung der primär dem Reformer (13)

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- 3 -zugeführten Luft vorgesehen ist.

H. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Druckrohr (18), über das dem Reformer (13) primär Luft zugeführt wird, ein Druckeinstellventil (20) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Mischeinrichtung (14) ein Venturi-Rohr ist.

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