相連發(fā)電機15.1的廢氣渦輪機15。此電力可以用于，例如，與重整器5相連的其他加熱裝置或者過熱器17或蒸發(fā)器18。
[0038]圖3中的示意圖顯示具有燃氣轉(zhuǎn)化器的火花點火式燃氣發(fā)動機I的供應鏈。
[0039]從氣體混合器11開始，在其中環(huán)境空氣經(jīng)由空氣口 11.1加入并與經(jīng)由燃氣導管13提供的燃燒氣體混合，燃料導管12經(jīng)由壓縮機8和燃料冷卻器12.2引導至火花點火式燃氣發(fā)動機I或者火花點火式燃氣發(fā)動機I的燃燒室1.1o在這個燃料導管12中緊挨著火花點火式燃氣發(fā)動機I的上游處提供根據(jù)火花點火式燃氣發(fā)動機I的輸出而受控制的節(jié)流閥14。
[0040]壓縮機8由電動機10驅(qū)動。因此，不需要連接廢氣渦輪機。排氣在進入下述重整器3時具有比在廢氣渦輪機的情況中高出100°C至150°C的溫度。此較高的溫度促成重整器3的增強運轉(zhuǎn)。
[0041]火花點火式燃氣發(fā)動機I包括排氣導管6，其中在火花點火式燃氣發(fā)動機I的下游提供用于燃氣的重整器3。廢氣的熱經(jīng)由未示出的熱交換器部分地散逸至重整器3。
[0042]在重整器3的下游，廢氣渦輪機15設(shè)置有與它聯(lián)接的發(fā)電機15.1。廢氣的進一步膨脹產(chǎn)生也可用于電動機10的電。
[0043]廢氣渦輪機15之后是用于下述水回路19的熱交換器或過熱器19和蒸發(fā)器18。在廢氣被運送至此處未示出的排氣系統(tǒng)之前的下游提供廢氣換熱器20。
[0044]為了向重整器3供應用于生產(chǎn)重整燃氣的水蒸汽，提供具有水口 19.1的水回路或水導管19。首先，運載于其中的水通過與燃料導管12耦連的水換熱器12.1進行預熱，其中該熱獲取自壓縮的廢氣-空氣混合物。然后水在上述蒸發(fā)器18中被加熱，并且蒸汽在被排入重整器3中之前相應地在下游的過熱器19中被過度加熱。
[0045]將用于向水蒸汽添加燃燒氣體的燃氣-蒸汽混合物點13.2設(shè)置在蒸發(fā)器18和過熱器19之間。該混合點13.2經(jīng)由用于氣體的氣閥13.1與燃氣導管13相連?？梢詫⒃谥卣陂g產(chǎn)生的重整燃氣供至混合器11，并由此經(jīng)由重整燃氣導管22和冷凝器22.1供至空氣-燃氣混合物用于在火花點火式燃氣發(fā)動機I中燃燒。
[0046]可選地或另外地，可以將重整燃氣經(jīng)由噴射器4供至下述火花塞2的預燃室2.1o在重整燃氣導管22內(nèi)有混合段9，具有空氣口 9.1和氣口 9.2，允許在它被注入預燃室2.1之前使燃氣和/或空氣混合到重整燃氣。
[0047]根據(jù)圖4，燃氣發(fā)動機I包括配有具有預燃室2.1的火花塞2的氣缸蓋1.2。預燃室火花塞2或預燃室2.1分別經(jīng)由噴射器4供有氫氣或者氫氣和燃氣和/或空氣的混合物。通過用此燃料沖刷預燃室2.1，在其中產(chǎn)生高爆炸性氣體混合物，從而在燃燒室1.1中即使是具有至少1.6或在1.6和2.6之間的值λ的極貧氣體-空氣混合物也是可燃的，導致具有較低NOx (氮氧化物)部分的燃燒和增高的燃燒率。增高的燃燒率允許較晚的燃燒點，其導致較高程度的效率。
[0048]標號表
[0049]I燃氣發(fā)動機
[0050]1.1燃燒室
[0051]1.2氣缸蓋
[0052]2火花塞，預燃室火花塞
[0053]2.1預燃室
[0054]3氫源，轉(zhuǎn)化器
[0055]4噴射器
[0056]5氫源，熱重整器
[0057]5.1反應器
[0058]5.2反應器
[0059]5.3重整器的廢氣門
[0060]6廢氣導管，廢氣流
[0061]7.1加熱裝置
[0062]7.2加熱裝置
[0063]8壓縮機
[0064]9用于燃氣和/或空氣的混合段
[0065]9.1 空氣口
[0066]9.2 燃氣口
[0067]10電動機，馬達
[0068]11氣體混合器
[0069]11.1 空氣口
[0070]12燃料導管
[0071]12.1熱交換器
[0072]12.2燃料冷卻器
[0073]12.3 燃料閥
[0074]13燃料導管
[0075]13.1 燃料閥
[0076]13.2 混合點
[0077]14節(jié)流閥
[0078]15廢氣渦輪機
[0079]15.1另一個發(fā)電機
[0080]16廢氣閥
[0081]17過熱器
[0082]18蒸發(fā)器
[0083]19水回路，水導管
[0084]19.1 水口
[0085]20廢氣熱交換器
[0086]21 水閥
[0087]22氫氣導管
[0088]22.1 冷凝器
[0089]24冷卻系統(tǒng)/回路
[0090]24.1冷卻水熱交換器
[0091]25油冷交換器
[0092]26發(fā)電機
[0093]λ比率空氣實際/空氣化學計量
【主權(quán)項】
1.一種用于運行火花點火式燃氣發(fā)動機(I)的步驟，所述火花點火式燃氣發(fā)動機(I)具有:利用至少一個預燃室火花塞(2)產(chǎn)生廢氣流(6)的燃燒室(1.1);氫源(3、5)，所述氫源(3、5)對所述火花塞(2)的預燃室(2.1)供應氫氣；以及噴射器(4)，所述噴射器(4)連接到所述預燃室(2.1)，以便用氫氣沖刷所述預燃室(2.1)，由此所述燃燒室(1.1)裝有具有在1.6至2.6之間的值λ的燃氣空氣混合物，其特征在于， a)所述氫源(5)是按照下面反應中的至少一個將水轉(zhuǎn)化為氫氣的熱重整器，所述反應如下:Rl:M0red+H20?-?M0ox+H2, R2:M0M〈〈->>M0,ed+02，并且其特征在于，給所述重整器(5)供應水并且供應來自所述廢氣流出)的至少一部分的熱，并且其特征在于，存在附加加熱裝置(7.1、7.2)，所述加熱裝置(7.1,7.2)由為所述發(fā)動機(I)提供動力的燃氣的一部分提供動力，以便實現(xiàn)下面的放熱氧化反應:R3:014+02〈〈->>2!120+0)2，或 R3’:CnHm+(n/2)02?-?(m/2)H2+nC0,由此所述加熱裝置(7.1,7.2)熱力學聯(lián)接到所述重整器(5)，并且另外地加熱所述重整器(5)，和/或 b)所述氫源(3)是按照下面反應中的至少一個將較高的碳氫化合物轉(zhuǎn)化成氫氣的轉(zhuǎn)換器，所述碳氫化合物包括η個碳原子和m個氫原子，所述反應如下:-CnHm+nH20〈〈->>(m/2+n)H2+nC0，-CnHm+(n/2)02〈〈-》(m/2)H2+nC0，-CnHm+nC02〈〈-》(m/2)H2+2nC0，由此給所述重整器(3)供應了水、燃氣以及來自所述廢氣流(6)的至少一部分的熱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步驟，其中，給所述預燃室(2.1)供應燃氣和氫氣的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步驟，其中，給所述預燃室(2.1)供應氫氣和空氣的混合物或供應氫氣、燃氣和空氣的混合物，所述混合物的空氣a和氫氣h的比λ如下:1〈= λ =a/h或O,1< = λ = a/h< = I ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步驟，其中，用于使所述燃燒室(1.1)裝有空氣-燃氣-混合物的至少一個壓縮機(8)由馬達(10)驅(qū)動。5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的步驟，其中，電力地驅(qū)動所述壓縮機(8)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步驟，其中，所述發(fā)動機(I)具有廢氣渦輪機(15)和用于發(fā)電的至少一個發(fā)電機(15.1)，所述發(fā)電機(15.1)通過所述廢氣渦輪機(15)機械地驅(qū)動，所述廢氣渦輪機(15)位于所述重整器(3、5)的下游。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步驟，其中，在所述轉(zhuǎn)換器(3)中僅轉(zhuǎn)換具有至少兩個或三個碳原子的較高碳氫化合物。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種火花點火式燃氣發(fā)動機1，其具有廢氣導管6和氣缸蓋1.2，所述氣缸蓋1.2具有至少一個火花塞2，所述火花塞上有預燃室2.1和噴射器2.2，所述噴射器4連接到所述預燃室2.1，用于使用氫氣沖刷所述預燃室2.1，并且所述噴射器4具有用于產(chǎn)生氫氣的熱重整器5，而所述熱重整器5供應有水并且按照下列反應式把水轉(zhuǎn)化成氫氣：R1：MOred+H2O《-》MOox+H2或R2：MOox《-》MOred+O2，并且所述熱重整器5連接到廢氣導管6的至少一部分，從而對熱重整器5供熱，并且存在附加加熱裝置7.1、7.2，所述加熱裝置7.1、7.2由為所述發(fā)動機提供動力的燃氣提供動力，以完成如下放熱氧化反應：R3：CH4+O2《-》2H2O+CO2，或R3'：CnHm+(n/2)O2《-》(m/2)H2+nCO，由此加熱裝置7.1、7.2熱力學聯(lián)接到所述熱重整器5，用于額外加熱所述熱重整器5。
【IPC分類】F02B19/12, F02M27/02, F01N5/02
【公開號】CN104919154
【申請?zhí)枴緾N201380070036
【發(fā)明人】米歇爾·希里羅
【申請人】卡特彼勒能源方案有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2013年1月16日
【公告號】EP2946085A1, WO2014111138A1