DE69330106T2

DE69330106T2 - Ferrocene injektionssystem

Info

Publication number: DE69330106T2
Application number: DE69330106T
Authority: DE
Inventors: John Kracklauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2013-11-23
Also published as: DE69330106D1; KR950704602A; US5235936A; AU5617094A; EP0774058B1; JPH08504246A; EP0774058A1; WO1994013943A1; CN1091509A; MX9307488A; ES2158889T3; KR100307433B1; JP3417481B2; EP0774058A4

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Verbrennungskraftmaschinen. Genauer bezieht sich die Erfindung auf Brennstoffe, Schmiermittel und Zusatzstoffe. Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Verbrennung und genauer auf Verbrennungsprozesse oder den Betrieb von Brennern, im speziellen auf die Zuführung eines flammenmodifizierenden Zusatzstoffs. Im speziellen wird ein Ferrocenirijektionssystem zur Verbesserung der Verbrennung in Anlagen, die mit festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen arbeiten, oder zur Verbesserung eines beliebigen Verbrennungsprozesses unter Verwendung von Luft oder Sauerstoff offenbart.

AUSGANGSSITUATION DER ERFINDUNG

Eisendicyclopentadienyl, auch unter der Bezeichnung Ferrocen bekannt, entfaltet seine Wirksamkeit, wenn es als Zusatzstoff zu einem Brennstoff verwendet wird, um die Verbrennungsqualität zu erhöhen, die Schadstoffemissionen zu reduzieren und den Wirkungsgrad von Verbrennungssystemen, einschließlich Kraftmaschinen, Kessel und Turbinen, zu erhöhen. Das US-Patent Nr. 2.867.516 an Pedersen offenbart zum Beispiel, daß Ferrocen als Verbrennungshilfsmittel in der Dampfphase als Zusatzstoff für gasförmige Brennstoffe auf Kohlenwasserstoffbasis oder als Zusatzstoff für die Luft oder den Sauerstoff, die bzw. der zur Unterstützung der Verbrennung dient, verwendbar ist. Nach dem Pedersen-Patent ist es möglich, erhitzten Brennstoff, Luft oder Sauerstoff durch ein Bett von Ferrocenkristallen zu leiten, um das Ferrocen zu verdampfen und es in das Brennstoffgemisch einzubringen. Dieser Sublimierertyp soll das Ferrocen und den Brennstoff in einem vorbestimmten Verhältnis, zum Beispiel 1 : 20 bis 1 : 2000 Gewichtsteile des Brennstoffs, liefern. Das Patent offenbart, daß bei Zufuhr von Ferrocen in angemessener Konzentration die Qualität des Verbrennungsprozesses erhöht wird, wodurch sauberere Verbrennungsprodukte entstehen.
Eine weitere bekannte Verwendung von Ferrocen ist die als Zusatzstoff zu einem Brennstoff mit der Funktion eines Kraftmaschinenkonditionierers. Das US-Patent Nr. 4.389.220 an Kracklauer offenbart ein zweistufiges Verfahren zum Konditionieren einer Dieselmaschine, das zu einer Reduzierung der Schadstoffemissionen und einem höheren Wirkungsgrad der Verbrennung der Brennstoffe führt. Eine anfängliche hohe Ferrocendosierung von zum Beispiel 20-30 ppm im Dieselöl entfernt Kohlenstoffablagerungen aus den Verbrennungskammern und versieht die Verbrennungsoberflächen mit einer Schicht aus katalytischem Eisenoxid.
Anschließend hält eine geringere Ferrocendosierung von zum Beispiel 10- 15 ppm die katalytische Eisenoxidbeschichtung aufrecht. Es ist nicht wünschenswert, die anfängliche hohe Ferrocenkonzentralion im Dieselöl beizubehalten, da dies zu schädlichen Verbrennungsmodifizierungen führt, die die nützlichen Wirkungen der katalytischen Eisenoxidbeschichtung der Wand minimieren bzw. aufheben. Daher ist die bloße Zugabe von Ferrocen zum Brennstoff nicht völlig zufriedenstellend.
Die Zugabe von Ferrocen zum Brennstoff führt auch zur Erhöhung der Oktanzahl von Benzin. Außerdem reduziert Ferrocen bekanntlich bestimmte Abgasemissionen und verringert den Kraftstoffverbrauch bei Fahrzeugen mit Benzinmotor. Siehe dazu Schug, K. P., Guttann, H. J., Preuss, A. W. und Schadlich, K., Effects of Ferrocene as a Gasoline Additive on Exhaust Emissions and Fuel Consumption of Catalyst Eauipped Vehicles, SAE Technical Paper Series, 1990, Nr. 900154.
Während Ferrocen typischerweise in flüssigem Brennstoff löslich ist, sind Systeme konstruiert worden, um andere katalytische Verbrennungshilfsmittel durch den Luftstrom in die Verbrennungskammer einer Kraftmaschine zu leiten. Das US-Patent Nr. 5.113.804 an Kraus offenbart zum Beispiel ein System zur Handhabung eines Feststoffphasenkatalysators, der aus einer Platinverbindung besteht. Eine dosierte Menge der Verbindung wird mechanisch auf eine erhitzte Platte gegeben, wo sie sublimiert wird und in den Verbrennungsluftstrom gelangt. Die Meß- und Dosiervorrichtung reagiert leicht auf verschiedene Parameter, zum Beispiel auf den Brennstoffverbrauch oder die Emissionsrate bestimmter Verbindungen aus dem Verbrennungsprozeß. Die Zugabe des Katahysators in einer angemessenen Konzentration verringerte bei diesem System die Abgasemissionen von Kohlenwasserstoffen und erzeugte eine hellere Farbe der Auspuffgase der Kraftmaschine.
Wie gezeigt, sind große Anstrengungen gemacht worden, um Ferrocen oder andere Katalysatoren in einer angemessenen Proportion dem Brennstoffgemisch zuzugeben, um die Emissionen zu reduzieren und die Kraftmaschine zu konditionieren. Angesichts der gestiegenen Anforderungen an die Schadstoffüberwachung hinsichtlich Verbrennungsanlagen wäre es wünschenswert, ein einfaches und verläßliches Verfahren und eine solche Vorrichtung zur Zufuhr von Ferrocen in wirksamer Menge zur Verfügung zu haben. Zum Beispiel wäre die Injektion einer flüssigen Ferrocenlösung in das Verbrennungssystem einer Kraftmaschine wünschenswert. Die Löslichkeit von Ferrocen in einem Lösungsmittel ist jedoch auf ca. 10 Gewichtsprozent begrenzt. Angesichts dieser begrenzten Löslichkeit wäre es schwierig, einen Speicherbehälter für eine Ferrocenlösung an einem Kraftfahrzeug mit sich zu führen, der groß genug für eine langfristige Injektion wäre.
Gleichermaßen ist die direkte Auflösung von Ferrocen in Benzin oder Dieselöl nicht völlig zufriedenstellend, da es keine Konzentration gibt, die in allen Fällen die richtige ist. Auch ist die Behandlung jedes Brennstoffbehälters beim Füllvorgang schwierig und umständlich.
Daher wäre es wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zufuhr von Ferrocen in eine Kraftmaschine zur Verfügung zu haben, bei dem bzw. der Ferrocen kein Zusatzstoff des Brennstoffs oder Schmieröls ist.
Gleichermaßen wäre es wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zufuhr von Ferrocen in angemessener Menge zur Verfügung zu haben, ohne daß kostenaufwendige und komplexe Sensoren und Verbrennungsüberwachungsorgane zur Dosierung und Regulierung des Prozesses erforderlich sind.
Weiterhin wäre es wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zufuhr von Ferrocen in ein Verbrennungssystem auf eine Art und Weise zur Verfügung zu haben, die zu einem erhöhten Wirksamkeitsgrad führt. Zur Erfüllung der oben genannten und anderer Aufgaben und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie hierin dargestellt und in großen Zügen beschrieben, können das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung folgendes aufweisen:

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird eine passive Ferroceninjektionsvorrichtung für eine Verbrennungsvorrichtung mit variablen Raten geschalfen, die von einem Einlaßstrom gespeist wird, dessen Geschwindigkeit je nach Verbrennungsrate variiert, wobei die passive Injektionsvorrichtung während des Betriebs Ferrocendampf in den Einlaßstrom der Verbrennungsvorrichtung dosiert und den Ferrocendampf mit einer Rate im Verlhältnis zur Verbrennungsrate zuführt und aufweist:
einen Behälter, der einen Speicherbehälter zur Aufnahme von Feststoffphasenferrocen umreißt und im wesentlichen hinsichtlich des Einlaßstroms geschlossen ist, wobei der im wesentlichen geschlossene Speicherbehälter eine Meßblende umreißt, die mit dem Behälter und dem Einlaßstrom der Verbrennungsvorrichtung mit variablen Raten in Verbindung steht und diese verbindet und während des Betriebs Ferrocendampf zumindest durch Diffusion in den Einlaßstrom leitet;
ein Erwärmungsmittel zur Erwärmung des Speicherbehälters auf eine hinsichtlich der Umgebungstemperatur hohe Temperatur, die ausreicht, um das Ferrocendampfvolumen auf einem wiederholbaren Ferrocendampfdruck zu halten;
wobei die Meßblende hinsichtlich des Einlaßstroms so positioniert ist, daß der Diffusionstransport des Ferrocendampfs in den Einlaßstrom mit wachsender Strömungsgeschwindigkeit des Einlaßstroms zunimmt, wodurch Ferrocendampf aus dem Speicherbehälter mit einer Rate im Verhältnis zur Verbrennungsrate der Verbrennungsvorrichtung in den Einlaßstrom injiziert wird.
Eine solche Vorrichtung ermöglicht die Zufuhr von Ferrocendampf in den Einlaßluftstrom einer Verbrennungsvorrichtung, zum Beispiel einer Kraftmaschine, eines Kessels oder einer Turbine. Vorzugsweise befindet sich die Meßblende für die Durchflußmenge zwischen dem Speicherbehälter und dem Einlaßluftstrom der Verbrennungsvorrichtung, ist so bemessen, daß sie eine durchschnittliche Ferrocendosis relativ zur durchschnittlichen Brennstoffdurchflußleistung der Verbrennungsvorrichtung liefert, und dosiert den Ferrocendampf in den Luftstrom. Eine solche Vorrichtung ist passiv, kann aber Ferrocendampf in einer durchschnittlichen Dosis relativ zur durchschnittlichen Brennstoffdurchflußleistung der Verbrennungsvorrichtung liefern.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine solche Vorrichtung Ferrocen in erster Linie durch Konvektions- und Diffusionsdosierungsverfahren durch eine Ausflußöffnung liefern kann. Eine solche Öffnung kann die Liefermenge entsprechend den Veränderungen im Konvektionstransportmechanismus variieren, erfordert aber keine anspruchsvollen Sensoren und Steuereinrichtungen.
Vorzugsweise unterteilt eine Barriere den Behälter in einen ersten und einen zweiten Speicherbehälter, wobei das Verbindungsmittel separate Öffnungen umreißt, die während des Betriebs jeden Speicherbehälter mit dem Luftzuführungssystem einer Verbrennungsvorrichtung verbinden. Diese Anordnung schafft einen Ferroceninjektor, der zuerst eine Kraftmaschine durch die Zufuhr einer relativ höheren Ferrocendampfdosis konditionieren kann und später die Konditionierung der Kraftmaschine durch die Zufuhr einer relativ geringeren Dosis aufrechterhält.
Eine Ausführungsform der Erfindung schafft ein passives Verfahren zur Zufuhr von Ferrocen in die Verbrennungszone einer Verbrennungsvorrichtung mit einem Einlaßluftstrom. Zuerst wird ein Speicherbehälter geschaffen, der eine bestimmte Menge Feststoffphasenferrocen enthält. Dieser Speicherbehälter wird auf einer Temperatur gehalten, die einen spezifischen und wiederholbaren Ferrocendampfdruck produziert. Der Dampf wird durch eine Ausflußöffnung zwischen dem Speicherbehälter und dem Einlaßluftstrom einer Verbrennungsvorrichtung dosiert. Die Öffnung ist so bemessen, daß sie eine durchschnittliche Ferrocendosis relativ zur durchschnittlichen Brennstoffdurchflußleistung der Verbrennungsvorrichtung liefert.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die folgendes darstellen:

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer ersten Ausführungsform des Injektionssystems.
Fig. 2 ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer zweiten Ausführungsform des Injektionssystems.
Fig. 3 ist eine Draufsicht des Injektors in Fig. 2.
Fig. 4 ist eine Draufsicht der Deckplatte mit Ausflußöffnungen.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer dritten Ausführungsform des Injektionssystems.

BESTE ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung ist ein Ferroceninjektionssystem und eine Betriebsart, die zur Verwendung in Kombination mit Verbrennungssystemen, zum Beispiel Kraftmaschinen, Kessel und Turbinen, geeignet sind. Ferrocen, auch unter der Bezeichnung Eisendicyclopentadienyl bekannt, erhöht den Wirkungsgrad von Verbrennungssystemen, insbesondere als Zusatzstoff von Brennstoffen. Die neue Vorrichtung und das neue Verfahren verbessern die bekannten Eigenschaften von Ferrocen durch die Zufuhr dieser Verbindung auf vereinfachte Art und Weise und mit einer unerwarteten Verbesserung der Leistung.
Diese Erfindung beruht zum Teil auf der Entdeckung, daß Ferrocen auf verbesserte Art und Weise als Verbrennungsmodifizierer funktioniert, wenn es als Dampf mit dem Einlaßluftstrom vorgemischt und nicht mit dem Brennstoff gemischt wird. Weiterhin funktioniert Ferrocen auf verbesserte, langfristige Art und Weise, wenn es eine Beschichtung aus katalytischem Eisenoxid auf den Oberflächen einer Verbrennungszone bildet. Somit basiert diese Erfindung auf der Theorie, daß es nicht notwendig ist, die zugeführte Ferrocendosis als Reaktion auf momentane Veränderungen des Brennstoflflusses oder der Verbrennungsrate zu variieren. Statt dessen ist Ferrocen langfristig mit einer durchschnittlichen Dosis auf der Grundlage der durchschnittlichen Brennstoffdurchflußleistung einer Kraftmaschine zuführbar. Somit bietet die Erfindung eine verbesserte Leistung mit der ersten völlig passiven Vorrichtung und dem Verfahren dieser Art zur Zufuhr von Ferrocen in eine Kraftmaschine, da keine anspruchsvollen Steuergeräte erforderlich sind.
Man hat entdeckt, daß das Verfahren, nach dem Ferrocen einer Flamme zugeführt wird, dessen Wirksamkeitsgrad als Verbrennungskatalysator stark beeinflussen kann. Zum Beispiel führt die direkte Zufuhr von Ferrocen in einen 100-prozentig aromatischen Brennstoff, zum Beispiel Benzol, zu einer kaum wahrnehmbaren Reduzierung des Feststoffausstoßes, wenn das so behandelte Benzol mit einer dochtartigen Flamme verbrennt. In einem anderen Beispiel kann man Ferrocenpulver in eine waagerechte Röhre geben, die von einem Rührwerk zu einer Düse führt. Die durch das Rührwerk strömende Luft wird mit Benzol gesättigt und dann durch die Röhre zur Düse geleitet, wo das gesättigte Luft-Benzol-Gemisch entzündet wird. Diese Flamme brennt mit massivem schwarzen Rauch, solange die Ferrocenkristalle im mit Benzol gesättigten Luftstrom auf Zimmertemperatur gehalten werden, was zu einer wenig effektiven Ferrocenkonzentration im Luft-Brennstoff-Gemisch führt. Wenn jedoch ein Bunsenbrenner unter den Ferrocenkristallen in der Röhre angeordnet wird, um die Verdampfungsrate des Ferrocens in das Luft-Brennstoff-Gemisch zu erhöhen, wird die Flamme katalytisch modifiziert, so daß sie völlig rauchfrei ist. Diese Beispiele zeigen, daß Ferrocen ein effektiverer Verbrennungskatalysator ist, wenn es mit der Luft in einer Umgebung der Verbrennung von Brennstoffen vorgemischt wird, als wenn es mit denn Brennstoff vorgemischt wird. Diese Entdeckung ist eines der Grundprinzipien des neuen Ferroceninjektors und Verfahrens.
Das zweite Prinzip besteht darin, daß Ferrocen bis 500ºC wärme- und oxidationsbeständig ist. Außerdem weist es einen Dampfdruck der reinen Komponente auf, der durch die zwei folgenden Gleichungen beschrieben wird:
Für Feststoff: Log P (mm Hg) = 10,27-3680/T (0K)
Für Flüssigkeit: Log P (mm Hg) = 7,615-2470/T (0K)
Folglich ist Ferrocen einzigartig unter den organometallischen Materialien dahingehend, daß es einem Luftstrom einfach dadurch zugeführt werden kann, daß man einen Speicherbehälter mit dem festen Ferrocen durch Sublimation auf einer relativ konstanten hohen Temperatur hält. Das erzeugt eine feste Konzentration des Ferrocendampfs im Speicherbehälter, wodurch es möglich ist, eine Kombination aus Thermodiffusion und Luftstromkonvektion zu verwenden, um das Dampfphasenferrocen in den Luftstrom zu dosieren. Das ist das zweite Grundprinzip des neuen Ferroceninjektors und Verfahrens.
Es folgen physikalische Eigenschaften von Ferrocen:

TABELLE 1: PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON FERROCEN

Formel (C&sub5;H&sub5;)&sub2;Fe
Molekulargewicht 186,04
Schmelzpunkt 173ºC (343ºF)
Siedepunkt 249ºC (480ºF) bei 760 mm Hg
Dampfdruck
bei 40ºC 0,03 mm Hg
bei 100ºC 2,6 mm Hg
Magnetische Suszeptibilität diamagnetisch
Bildungswärme ΔHf bei 25 00 = 33,8 Kcal/g-mol
Schmelzwärme 5,5 Kcal/g-mol
Verdampfungswärme 11,3 Kcal/g-mol
Sublimationswärme 16,8 Kcal/g-mol
Löslichkeit

Lösungsmittel g/100 g Lösungsmittel bei 25ºC

Benzol 19
Xylol 11
Amylbenzol 11
Katalytisch gekracktes Benzin 10
Destillationsbenzin 9
Bezinmischung:
. 70% katal. gekrackt/30% Dest.-Benzin 7
. Turbinentreibstoff (JP-4) 7
. n-Heptan 6
. Dieselöl 5
. Kerosin 5
Fig. 1 der Zeichnungen zeigt eine Injektorvorrichtung 10, die entwickelt worden ist, um Ferrocen gemäß dem Verfahren der Erfindung einem Ansaugluftstrom einer Kraftmaschine zuzuführen. Der Körper des Injektors 10 ist ein Napf oder ein ähnlicher Behälter 12, der eine bestimmte Menge Feststoffphasenferrocen 14 in einem im Behälter umrissenen Speicherbehälter beinhaltet. Die bevorzugte Form des Ferrocens ist kristallines, festes oder an der Verwendungsstelle aus einer Schmelze erstarrtes Pulver. Ferrocen ist in hoher oder geringer Reinheit erhältlich. Um einen günstigen Wirkungsgrad des Volumens zu erzielen, sollte das Ferrocen vorzugsweise eine minimale Reinheit von mindestens 95º/~ haben. Man kann jedoch ohne Leistungsabfall auch Ferrocen mit wesentlich geringerer Reinheit verwenden, da Ferrocen mit geringerer Reinheit beim Verdampfen innerhalb des Ferrocenspeicherbehälters den gleichen Partialdruck erzeugt.
Der Behälter 12 hat ein Erwärmungsmittel zur Aufrechterhaltung einer hohen Temperatur des Speicherbehälters, die ausreicht, um einen spezifischen und wiederholbaren Dampfdruck des Ferrocens im Speicherbehälter zu erzeugen. Ein spezifischer und wiederholbarer Dampfdruck wird als eine Funktion der Temperatur erreicht. Daher muß Ferrocen auf einer Temperatur oberhalb der Umgebungstemperatur gehalten werden, um einen spezifischen und wiederholbaren Dampfdruck zu erzeugen. Beispielsweise kann der Behälter mit einem Mantel 16 versehen sein, der die Seiten und den Boden des Speicherbehälters umgibt und eine heiße Flüssigkeit, zum Beispiel Kühlmittel oder Schmieröl für die Kraftmaschine, aufnehmen und speichern kann. Die heiße Flüssigkeit behält im Ferrocenspeicherbehälter 18 innerhalb des Behälters 12 eine angemessen konstante Temperatur bei. Speziell wird das Kühlmittel für die Kraftmaschine oft auf ca. 77ºC bis 93ºC (170ºF bis 200ºF) erhitzt, was ein wünschenswerter Temperaturbereich zur Erwärmung des Speicherbehälters ist. Motorenöl kann etwas heißer sein. Jedoch erfolgt der Betrieb mit Kraftmaschinenflüssigkeiten typischerweise bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes von Ferrocen von 173ºC (343ºF). Ein Flüssigkeitseinlaß 20 und ein Flüssigkeitsauslaß 22 ermöglichen eine konstante Zirkulation der Flüssigkeit zwischen dem Mantel und der Kraftmaschine, solange diese in Betrieb ist. Wenn hier auf hohe Temperaturen und heiße Flüssigkeiten Bezug genommen wird, sollen damit Temperaturen oberhalb der Umgebungstemperatur gemeint sein, zum Beispiel oberhalb von 38ºC (100ºF) und vorzugsweise im Bereich von ca. 77ºC bis 93ºC (170ºF bis 200ºF) und darüber, aber unterhalb des Zersetzungspunktes von 500ºC und vorzugsweise unterhalb des Siedepunktes von Ferrocen von 249ºC (480ºF).
Der Speicherbehälter 18 ist durch eine kritische Ausflußöffnung 24 von angemessener Größe direkt mit dem Lufteinlaßsystem der Kraftmaschine verbunden. Der Dosierungsprozeß für die Zufuhr oder Injektion des Dampfphasenferrocens in die Kraftmaschine beruht auf einer Kombination aus Diffusions- und Konvektionsmechanismen. Der Diffusionsmechanismus erhält die Ferrocendampfkonzentration auf der Speicherbehälterseite der Öffnung aufrecht. Ein gekoppelter Diffusions- /Konvektionsmechanismus wirkt durch die Meßblende in der Platte 24, die direkt dem Einlaßluftstrom ausgesetzt ist, und funktioniert durch den Transport vom ferrocengesättigten Dampf im Speicherbehälter zur ferrocenfreien Hintergrundluft des Einlaßluftstroms. Der Konvektionstransportmechanismus wirkt durch die Wechselwirkung mit den Konvektionsströmungen im Einlaßluftstrom, die außerhalb des Injektors liegen. Somit ist die Öffnung 24 sa bemessen, daß sie eine Kombination aus Konvektions- und Diffusionstransportmechanismen antizipiert. Da die primäre Wirksamkeit von Ferrocen in der Modifizierung des Verbrennungsprozesses von Brennstoffen besteht, ist die durchschnittliche Ferrocendosis relativ zur durchschnittlichen Brennstoffdurchflußleistung der Kraftmaschine berechenbar und als Grundlage für die Dimensionierung der Diffusions- /Konvektionsöffnung 24 des Injektors verwendbar. Eiei diesem passiven System sind keine weiteren Steuergeräte erforderlich.
Die Konvektions-/Diffusionsöffnung kann sich in einer separaten Platte 26 befinden, die den oberen Teil des Behälters 12 schließt. Eine geeignete Klemme 28 kann die Platte in Position halten. Außerdem befindet sich eine O-Ring-Dichtung 30 zwischen der Platte und dem Behälterkörper.
Der Injektor 10 ist durch ein zu diesem Zweck geeignetes Mittel mit dem Lufteinlaßsystem der Kraftmaschine verbunden. Die Verbindung erfolgt dadurch, daß die Platte 26 im Einlaßluftstrom positioniert wird, so daß der Speicherbehälter den Ferrocendampf zumindest durch Diffusion durch die Platte in den Luftstrom leiten kann. Somit ist die Verbindung einfach dadurch möglich, daß die Platte 26 des Injektors in eine Wand des Einlaßluftkanals 32 eingebaut wird. Im allgemeinen befindet sich diese Verbindung vorzugsweise hinter dem Luftfilter, aber vor dem Turbo, falls vorhanden. Somit umreißt das Verbindungsmittel die Ausflußöffnung, die den Ferrocendampf zumindest durch Diffusion dosiert. Der Grad der Dosierung durch Konvektion kann von der physikalischen Struktur des Lufteinlaßsystems und der räumlichen Lage der Öffnung innerhalb dieses Systems abhängen. Die Konvektion ist somit zwar wichtig für das Massentransportsystem, jedoch ist ihre Wirkung nicht vollständig bekannt, solange man die Merkmale eines spezifischen Lufteinlaßsystems nicht herausgefunden hat.
Der bevorzugte Behälter 12 umreißt den Speicherbehälter, der das Feststoffphasenferrocen mit Ausnahme einer Seite allseitig umschließt. Somit schließt das Verbindungsmittel oder die Deckplatte 26 den Speicherbehälter 18 ab und läßt dabei eine Ausflußöffnung 24 auf einer einzigen Seite des Speicherbehälters frei. Dieses Dosierungsverfahren bietet beträchtliche Vorteile gegenüber der Verwendung eines Sublimierers nach dem Stand der Technik, der einen Gasdurchfluß aus dem Einlaßstrom erfordert. Außerdem ist bei einem Sublimierer die Steuerung der Größe der Ferrocenoberfläche typischerweise kritisch, wodurch besondere Schwierigkeiten entstehen und sich die nützliche körperliche Form des Ferrocens auf Pellets beschränken kann. Jedoch besteht ein primärer Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß das Ferrocenbett oder der Ferrocenspeicherbehälter während aller Betriebsphasen auf einer konstanten Temperatur gehalten werden kann. Zum Beispiel muß der erfindungsgemäße Injektor variable und unsteuerbare Oberflächengrößen der Ferrocenquelle, die aus Kristallen, Pellets, Stäben oder einer im Speicherbehälter aus einer Schmelze erstarrten Masse oder einem erstarrten Block bestehen kann, nicht kompensieren. Die Verwendung einer festen Masse ist vom Aspekt der wirksamen Nutzung des Speicherbehältervolumens sehr wünschenswert. Weiterhin ist es nicht notwendig, die Temperatur der Luft, des Brennstoffs oder des treibenden Gases, die durch ein Ferrocenbett befördert werden, zu steuern, wie das bei der Verwendung eines Sublimierers der Fall wäre. Die Erfindung gestattet einen Anstieg der durch die Löcher 24 in der Deckplatte 26 des Ferrocenspeicherbehälters 18 transportierten Ferrocenmenge, da der Einlaßluftstrom durch die Konvektionskomponente des Diffusions- /Konvektionsmassentransportmechanismus zunimmt. Somit ist der Injektor eine wirkliche Ferrocendosierungsvorrichtung, bei der keine komplexe Rechnersteuerung und Flußsensoren notwendig sind.
Obwohl die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform des Injektors 10 äußerst einfach ist, haben Versuche gezeigt, daß sie wirksam ist. Es sind viele Variationen dieses Injektors möglich, und die in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen enthalten viele Beispiele für zusätzliche Merkmale. Einige oder alle dieser Merkmale könnten wahlweise in Kombination mit der Ausführungsform in Fig. 1 verwendet werden.
Gemäß den Ausführungsformen der Fig. 2 bis 4 umreißt der Behälter oder Napf 12 des Injektors zwei Speicherbehälter, so daß der Injektor 10 sowohl eine konditionierende als auch eine wartende Funktion ausführen kann, wie das nach dem Stand der Technik durch die Offenbarung des US-Patents Nr. 4.389.220 vom 21. Juni 1983 bereits bekannt ist. Ein Teil des Behälters besteht aus einer ersten zylindrischen Wand 34, die die Außenwand des Behälters umreißt, und einem ersten ringförmigen Speicherbehälter 36. Eine zweite zylindrische Wand 38 mit kleinerem Durchmesser als die erste Wand 34 ist konzentrisch innerhalb der ersten Wand angeordnet. Diese zweite Wand umreißt die Außenwand eines zweiten, zentralen Speicherbehälters 40. Die beiden zylindrischen Wände können durch radiale Rippen 42 miteinander verbunden und auf Abstand zueinander gehalten werden, wobei die Rippen nur einen geringen Teil des Raums zwischen den beiden Wänden einnehmen, so daß das Ferrocen im ersten Speicherbehälter zum oberen Teil des ersten Speicherbehälters hin im wesentlichen offenliegt. Somit befindet sich der zweite Speicherbehälter innerhalb des ersten Speicherbehälters.
Der Behälter 12 wird an seiner Unterseite durch einen ersten Boden 44 verschlossen. Dieser Boden kann eine zentrale Öffnung haben, wodurch er nur die Unterseite des ersten Speicherbehälters verschließt. Ein nach oben gerichteter ringförmiger Flansch oder eine Röhre 46 ist an der Peripherie der Öffnung mit diesem Boden verbunden und erstreckt sich in Richtung des zweiten Speicherbehälters 40 nach oben. Ein zweiter Boden 48 verschließt die Unterseite des zweiten Speicherbehälters und ist mit Zwischenraum zum ersten Boden angeordnet, außer daß die Röhre 46 die Unterseite des Behälters gegen den zweiten Boden abschließt. Die Verschachtelung des zweiten Speicherbehälters innerhalb des ersten Speicherbehälters gestattet beiden Speicherbehältern, während des Betriebs mit einem einzigen Thermostat zur Regulierung ihrer Temperatur in Verbindung zu stehen.
In dieser Ausführungsform kann das Erwärmungsmittel zur Aufrechterhaltung einer hohen Temperatur des Speicherbehälters einen Mantel bzw. eine äußere Ummantelung 50 einschließen. Der Mantel schließt eine zylindrische Seitenwand 52 ein, die einen größeren Durchmesser als die Wand 34 hat und mit dieser konzentrisch ist, so daß zwischen dem Mantel und der Seitenwand 52 ein Raum entsteht. Der Mantel schließt auch einen Boden 54 ein, der mit Zwischenraum zum Boden 44 angeordnet ist und die Unterseite des Mantels abschließt. Der Boden 54 kann jedoch mit Zugangsöffnungen 56 und 58 für Flüssigkeiten oder Drähte versehen sein. Somit können die Speicherbehälter durch Kraftmaschinenflüssigkeiten oder ein elektrisches Heizgerät 60, das sich im Raum zwischen dem Mantel 50 und der Seitenwand des Behälters 12 befindet, beheizt werden. Das Heizgerät 50 kann zum Beispiel gewickelte Heizdrahtspulen um die Wand 34 herum haben. Ein anderer Abschnitt des Heizgeräts kann ein Thermostat 62 in der Röhre 46 sein, wo sich der Thermostat in abfühlendem Kontakt mit beiden Speicherbehältern befindet. Durch die Messung einer oder beider Temperaturen der Speicherbehälter kann der Thermostat den Betrieb des elektrischen Heizgeräts steuern und eine konstante oder variierte Temperatur aufrechterhalten. Der Betrieb des Heizgeräts mit konstanter Temperatur erfordert lediglich den Anschluß des Drahts an eine elektrische Stromquelle, die während des Betriebs der Kraftmaschine aktiv ist. Wahlweise kann auch eine variable Temperatursteuerung verwendet werden, die für Situationen geeignet sein kann, in denen eine bessere auf Belastung reagierende Funktion des Injektors wichtig ist. Eine Erhöhung oder Verringerung der Temperatur würde den Massentransportmechanismus durch eine entsprechende Erhöhung oder Verringerung des Ferrocendampfdrucks im Speicherbehälter bewirken. Somit könnte zum Beispiel die Kraftmaschinenkonditionierung durch den Betrieb mit einer höheren Speicherbehältertemperatur für eine begrenzte Zeit statt durch die Verwendung eines zweiten Speicherbehälters erfolgen.
In der Ausführungsform in Fig. 1 ist die obere oder offene Fläche des Behälters während des Betriebs mit dem Lufteinlaßsystem einer Kraftmaschine verbunden. Diese Verbindung erfolgt durch eine Deckplatte 64, die die obere Fläche des Speicherbehälters außer an den Flüssigkeitsöffnungen abschließt. Die Deckplatte wird durch einen Niederhaltering 66 in Position gehalten, der mit der Oberkante des Mantels zum Beispiel durch ein Gewinde verbunden ist. Der Niederhaltering bedeckt zumindest teilweise die obere Fläche des Behälters und einen Abschnitt an der Peripherie der Deckplatte.
Der Injektor in den Fig. 2 bis 4. kann ziemlich klein sein, zum Beispiel ca. 3,18 cm (1,25 Inch) hoch und 6,03 cm (2,375 Inch) im Durchmesser. Der erste, ringförmige Speicherbehälter kann ein Volumen von ca. 20,4 cm³ und eine Mantelfläche von ca. 6,26 cm² (0,97 Inch²) haben. Der zweite, zentrale Speicherbehälter kann ein Volumen von ca. 10,5 cm³ und eine Mantelfläche von ca. 8,06 cm² (1,25 Inch²) haben. Durch diese geringe Größe des Injektors kann die Verbindung dieses Injektors mit dem Einlaßluftstrom einer Kraftmaschine oder anderen Verbrennungsvorrichtung durch den Einbau des gesamten Injektors in den Einlaßluftkanal 32 erfolgen.
Weil die Speicherbehälter in der Ausführungsform der Fig. 2 bis 4 durch eine Barriere, zum Beispiel die Wand 38, voneinander abgetrennt sind, schafft die Deckplatte mindestens eine separate Flüssigkeitsöffnung 68 für jeden Speicherbehälter. Die Anzahl und Größe der Öffnungen 68 kann je nach den Anforderungen einer bestimmten Anwendung und den operativen Diffusions- und Konvektionsmerkmalen variieren.
Mit zwei Speicherbehältern und zwei Dosierungssystemen kann der Injektor in den Fig. 2 bis 4 zuerst eine Kraftmaschine durch die Zufuhr einer hohen Ferrocendosis zum Beispiel aus den beiden kombinierten Speicherbehältern während einer anfänglichen Periode konditionieren, um eine katalytische Beschichtung auf den Verbrennungsoberflächen zu schaffen. Nach der Entleerung des zentralen Speicherbehälters wird langfristig eine relativ geringere Dosis aus dem größeren, ringförmigen Seitenspeicherbehälter zugeführt, um die geschaffene Beschichtung aufrechtzuerhalten. Typischerweise liegt die konditionierende Dosis bei ca. 50 bis 200 ppm mit einer bevorzugten Dosis von 100 ppm. Die erhaltende Beschichtung wird mit einer weit geringeren Konzentration zugeführt, wobei ca. 20 ppm bevorzugt werden.
Da die dosierte Zufuhr von Ferrocendampf sowohl durch Diffusion als auch durch Konvektion bewirkt wird, läßt sich durch empirische Studien am besten bestimmen, ob die Ausflußöffnungen die richtigen Maße für die Zufuhr der gewünschten Dosis haben. Aus der Berechnung des Diffusionstransports ergibt sich die folgende Beziehung zwischen dem Gesamtdurchmesser der Diffusionsöffnungen, die 25 ppm dosieren sollen, und den anderen Betriebsparametern:
Dabei gilt: DFa,N2 = Ausbreitungsvermögen von Ferrocen in Luft (Stickstoff); PN2 = Partialdruck von Luft (Stickstoff); PT = Gesamtdruck des Systems; T = Temperatur des Ferrocenspeicherbehälters; V = Geschwindigkeit des Wagens in Meilen pro Stunde; Y = Meilen pro Gallone; ΔZ = Dicke der Deckplatte.
Während des eigentlichen Betriebs erfolgt der dominante Beitrag jedoch durch den Konvektionstransport zusätzlich zum Diffusionstransport. Im allgemeinen sind die Einzelheiten der Konvektionsumgebung nicht bekannt, solange der Injektor nicht installiert ist. Unter diesen Umständen ist es im allgemeinen wünschenswert, auf der Grundlage der Berechnungen nur für die Diffusion allein die Abmessungen der Ausflußöffnung zu reduzieren.
In Fig. 5 ist der Speicherbehälter 70 eines passiven Injektors in die ursprüngliche Konstruktion einer Kraftmaschine oder anderen Verbrennungsvorrichtung eingebaut worden und ermöglicht eine wirksame und leistungsfähige Anwendung der Erfindung. Der Kraftmaschinenblock 72 umreißt einen Hohlraum innerhalb des Blockkörpers. Der Hohlraum kann zum Beispiel während des ursprünglichen Gießens des Blocks oder später durch Bohren gebildet werden. Somit ist der Block selbst der Behälter, und der Hohlraum wird mit einer Ferrocenschmelze gefüllt, die an der Verwendungsstelle erstarrt. Eine Deckplatte 74 wird über dem oberen Teil des Hohlraums installiert, in dem sie zum Beispiel in die Öffnung des Hohlraums gedrückt wird. Die Deckplatte umreißt eine oder mehrere Öffnungen 76 von geeigneter Größe, die dem Luftstrom innerhalb des Einlaßkanals 78, der ein Ansaugkrümmer sein kann, ausgesetzt sind und mit ihm in Verbindung stehen.
Das Injektionssystem in Fig. 5 ist besonders wünschenswert, da der Kraftmaschinenblock auch die normale Betriebswärme der Kraftmaschine leitet, um die Temperatur des Speicherbehälters zu erhöhen, und keine speziellen Anschlüsse für elektrischen Strom oder Flüssigkeiten benötigt. Der Thermostat für das Kühlsystem der Kraftmaschine erhält die gewünschte konstante Temperatur des Speicherbehälters aufrecht. Außerdem sind die Konvektionsflußmerkmale des Injektors dieses Lufteinlaßsystems für die gesamte Baureihe der Kraftmaschinen und Einlaßsysteme genau vorherbestimmbar, da sich der Injektor bei allen Kraftmaschinen der gleichen Konstruktion an einer vorbestimmten Position befindet. Daraus ergibt sich, daß die Öffnungsgröße bei all diesen Kraftmaschinen für die kombinierten Diffusions-/Konvektionsmechanismen richtig bestimmt werden kann.
Die Ausführungsform in Fig. 5 ist zwar in ihrer Anwendung auf Kraftmaschinen beschrieben worden, kann jedoch mit dem gleichen Konzept auch auf Kessel und andere Verbrennungsanlagen ausgedehnt werden. Zum Beispiel könnte sich der Speicherbehälter in einem Brennergehäuse an einem Punkt befinden, von dem bekannt ist, daß dort während des normalen Betriebs eine gewünschte Temperatur erreicht wird.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Leistung des Injektors:

BEISPIEL 1

In diesem Beispiel wurde die Leistung des Injektors unter den Bedingungen gleichbleibender Geschwindigkeit und Belastung der Kraftmaschine bewertet. Im wesentlichen floß die gesamte Fahrt auf Schnellstraßen in einen Versuch mit fester Geschwindigkeit und Belastung ein.
Ein 1992er Cadillac Sedan DeVille mit einem 4,9-Liter-Einspritzmotor mit 37 km (23 Meilen) auf dem Kilometerzähler zu Beginn der Versuchsfahrt wurde zur Demonstration der Leistung des Injektors verwendet. Der Versuch wurde mit Schnellstraßengeschwindigkeiten im Gebiet von Denver, Colorado (USA) durchgeführt. Vor der Installation des Injektors in den Ansaugstutzen des Fahrzeugs wurde der Basiskraftstoffhaushalt des Fahrzeugs wie folgt gemessen: Phase A - Versuchsergebnisse
Ein Prototypinjektor war ähnlich dem in den Fig. 2 bis 4, mit 10 Löchern von jeweils 0,24 cm (3/32 Inch) und dazu einem halben Loch von 1,1 cm (7/16 Inch) in der Platte über der inneren (zentralen) Kammer und mit 10 Löchern von jeweils 0,28 cm (7/64 Inch) in der Platte über der äußeren Kammer. Die Leistung des Fahrzeugs wurde gemessen, während der Injektor oben auf dem Filter im Luftreiniger des Motors auf der zum Motor hinführenden Seite der sauberen Luft installiert war, wobei die elektrischen Zuleitungen an eine 12-Volt-Zündschaltleitung angeschlossen waren, die nur dann 12 Volt an das Heizgerät anlegte, wenn der Zündschalter in der Stellung "An" war. Das Heizgerät wurde in einem Temperaturbereich von ca. 77ºC bis 82ºC (170ºF bis 180ºF) betrieben. Der Verbrauch in 11100 km und Meilen pro Gallone war wie folgt: Phase B - Versuchsergebnisse
Eine Deckplatte ohne Löcher, die den Ferrocenfluß absperrte, wurde installiert, obwohl das elektrische Heizgerät weiter in Betrieb war, und der Versuch lief weiter: Phase C - Versuchsergebnisse
Bei den letzten beiden Ergebnisgruppen gibt es keinen wesentlichen Unterschied, wodurch bestätigt wird, daß die katalytische Beschichtung des Motors für den verbesserten, auf Ferrocen zurückzuführenden Kraftstoffhaushalt verantwortlich ist.
Um zu bestätigen, daß der verbesserte Kraftstoffhaushalt tatsächlich auf die katalytische Ferrocenbeschichtung während der früheren Injektionsperiode zurückzuführen ist, wurde eine chemische Entfernung der katalytischen Beschichtung in der Verbrennungskammer durch die Zufuhr einer kleinen Menge 1,1,1-Trichlorethylen in den Ansaugstutzen des Motors erreicht, während der Motor 30 Sekunden lang ohne Belastung und mit einer Drehzahl von 2000 Umdrehungen pro Minute lief. Das erzeugt HCl in der Verbrennungskammer und passiviert die katalytische Eisenbeschichtung. Das Fahrzeug, dessen installierter Injektor mit der festen Platte immer noch an das elektrische System angeschlossen war, durchlief dann zwei weitere Versuchsschleifen mit den folgenden Ergebnissen: Phase D - Versuchsergebnisse
Da der Kraftstoffhaushalt zum ursprünglichen Basiswert zurückkehrte, war der verbesserte Kraftstoffhaushalt ein direktes Ergebnis der Verwendung des Injektors. Die Konfiguration der Diffusions-/Konvektionsmeßblende für diesen Versuch führte zur Zufuhr von 1,475 g aus der inneren (zentralen) Kammer und 2,60 g aus der äußeren Kammer, was einer Ferrocendosis von 42 ppm während Versuchsphase B entsprach. Eine Gewichtsveränderung von nur 0,1 g wurde während Phase C mit installierter nichtperforierter Platte beobachtet.

BEISPIEL 2

Dieser Versuch bewertete die Leistung des Injektors unter den Bedingungen variabler Geschwindigkeit und Belastung der Kraftmaschine. Die Reise führte meistens abseits der Schnellstraßen über zweispurige Straßen durch viele Städte. Somit arbeitete der Motor mit variabler Geschwindigkeit und Belastung, wobei er oft beschleunigen oder abbremsen mußte. Ein Zweck des Versuchs bestand darin, die Genauigkeit der Theorie, daß der Injektor keine sofort reagierende Vorrichtung sein muß, zu bewerten. Statt dessen sollte der Injektor sehr gut arbeiten, indem er dem Motor langfristig eine durchschnittliche Ferrocendosis zuführt.
Ein zweiter, im wesentlichen mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Fahrzeug identischer Cadillac mit nur 9,66 km (6 Meilen) auf dem Kilometerzähler wurde zur zweiten Demonstration der Leistung des Injektors verwendet. Die Fläche der Meßblenden wurde bei diesem Versuch verändert, um sich der erwünschten, kontinuierlichen Dosis von 25 ppm aus der äußeren Kammer anzunähern. Die Gesamtfläche aus der äußeren Kammer wurde auf 54,8 · 10&supmin;² cm² (8,5 · 10&supmin;² Inch²) erhöht, indem 9 Löcher von jeweils 0,28 cm (7164 Inch) Durchmesser verwendet wurden. Die zentrale Kammer wurde für die konditionierende Dosis verwendet, indem 0,96 g Ferrocen in den zentralen Speicherbehälter gegeben und 14 Löcher von jeweils 0,28 cm (7/64 Inch) sowie 3 Löcher von jeweils 0,24 cm (3/32 Inch) verwendet wurden. Das Versuchsprotokoll war überschneidend gestaltet und diente für eine Versuchsfahrtschleife über 2870 km (1785 Meilen) auf der US-Landstraße (Highway) 36 zwischen Denver, Colorado (USA) und Springfield, Illinois (USA). Während des gesamten Versuchs war der Injektor oben auf dem Luftfilter im Ansaugstutzen installiert. Die elektrischen Zuleitungen waren nur während der Hälfte der Zeit angeschlossen, und die chemische Dekonditionierung des Motors erfolgte nach der ersten Injektoraktivierungsperiode, um den Wert "Meilen pro Gallone" im Hinblick auf den Rückreise- und überschneidenden Abschnitt des Fahrversuchs auf den Basiswert zurückzuführen. Das Fahrzeug fuhr mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von ca. 88,5 km/h (55 Meilen pro Stunde). Wo es der Verkehr zuließ, wurde ein Fahrtregler verwendet. Es kam zu folgenden Ergebnissen:
Die Ergebnisse wurden nach einem Modell der linearen Regression analysiert:
I/100 km = (-17,7 + 2,6 Injektor + 0,49 Tageszeit - 0,15 Temperatur) x (- 1,9)&supmin;¹
(Meilen pro Gallone = 24,9 + 2,6 Injektor + 0,49 Tageszeit - 0,15 Temperatur)
I/100 km (Meilen pro Gallone) ohne Injektor = 12,3 (19,1)
I/100 km (Meilen pro Gallone) mit Injektor = 10,8 (21,7) Korrelationskoeffizient = 0,557
Signifikanz > 95%
Innerhalb eines Sicherheitsgrads von 95% zeigte dieses Beispiel während der Verwendung des Injektors eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs (in I/100 km oder Meilen pro Gallone) von 13,6%, und die tatsächliche Ferrocendosis aus der äußeren Kammer lag bei 24 ppm.
Ein Vergleich der Ergebnisse in den Beispielen 1 und 2 zeigt, daß der Injektor auf die erwartete Art und Weise arbeitet. Die Beispiele 1 und 2 unterscheiden sich primär hinsichtlich der Fahrmuster der beiden unterschiedlichen Straßentypen. In Beispiel 1 ging es um einen stetigen Betrieb mit hoher Geschwindigkeit auf Schnellstraßen, während in Beispiel 2 auf zweispurigen Landstraßen mit einer niedrigeren Durchschnittsgeschwindigkeit gefahren und viel häufiger beschleunigt und abgebremst wurde. Trotz dieses wesentlichen Unterschieds hinsichtlich Geschwindigkeit und Belastung ist das Ferroceninjektionssystem bei beiden Demonstrationen gleichermaßen wirksam, wodurch bestätigt wird, daß die durchschnittliche Ferrocenzufuhrrate relativ zur durchschnittlichen Kraftstoffverbrauchsrate absolut wirksam ist.
Die obenstehende Beschreibung soll nur die Erfindungsprinzipien illustrieren. Weiterhin ist es nicht wünschenswert, die Erfindung auf genau die gezeigte und beschriebene Konstruktion und Wirkungsweise zu beschränken, da sich dem Fachmann viele Modifizierungen und Veränderungen leicht erschließen werden.

Claims

1. Passive Ferroceninjektionsvorrichtung für eine Verbrennungsvorrichtung mit variablen Raten, die von einem Einlaßstrom gespeist wird, dessen Geschwindigkeit je nach Verbrennungsrate variiert, wobei die passive Injektionsvorrichtung während des Betriebs Ferrocendampf in den Einlaßstrom der Verbrennungsvorrichtung dosiert und den Ferrocendampf mit einer Rate im Verhältnis zur Verbrennungsrate zuführt und aufweist:

einen Behälter, der einen Speicherbehälter zur Aufnahme von Feststoffphasenferrocen umreißt und im wesentlichen hinsichtlich des Einlaßstroms geschlossen ist, wobei der im wesentlichen geschlossene Speicherbehälter eine Meßblende umreißt, die mit dem Behälter und dem Einlaßstrom der Verbrennungsvorrichtung mit variablen Raten in Verbindung steht und diese verbindet und während des Betriebs Ferrocendampf zumindest durch Diffusion in den Einlaßstrom leitet;

ein Erwärmungsmittel zur Erwärmung des Speicherbehälters auf eine hinsichtlich der Umgebungstemperatur hohe Temperatur, die ausreicht, um das Ferrocendampfvolumen auf einem wiederholbaren Ferrocendampfdruck zu halten;

wobei die Meßblende hinsichtlich des Einlaßstroms so positioniert ist, daß der Diffusionstransport des Ferrocendampfs in den Einlaßstrom mit wachsender Strömungsgeschwindigkeit des Einlaßstroms zunimmt, wodurch Ferrocendampf aus dem Speicherbehälter mit einer Rate im Verhältnis zur Verbrennungsrate der Verbrennungsvorrichtung in den Einlaßstrom injiziert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Meßblende zwischen dem Speicherbehälter und dem Einlaßluftstrom der Verbrennungsvorrichtung befindet, so bemessen ist, daß sie eine durchschnittliche Ferrocendosis relativ zur durchschnittlichen Brennstoffdurchflußleistung der Verbrennungsvorrichtung liefert, und den Ferrocendampf in den Luftstrom dosiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßblende so bemessen ist, daß sie den Ferrocendampf sowohl durch Diffusion als auch durch Konvektion dosiert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter das Feststoffphasenferrocen mit Ausnahme einer offenen Fläche allseitig umschließt, wobei diese Fläche durch eine Deckplatte abgeschlossen wird,

das Erwärmungsmittel eine äußere Ummantelung einschließt, die den Speicherbehälter außer an der offenen Fläche umgibt, und daß

ein Niederhaltering mit der Oberkante der äußeren Ummantelung verbunden ist und zumindest teilweise die Fläche des Speicherbehälters und einen Abschnitt an der Peripherie der Deckplatte bedeckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmungsmittel am Behälter in der Nähe des Speicherbehälters einen Mantel aufweist, der einen Einlaß und einen Auslaß hat, um während des Betriebs eine zirkulierende zugeführte Menge einer heißen Flüssigkeit aufzunehmen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmungsmittel ein elektrisches Heizgerät aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Barriere den Behälter in einen ersten und einen zweiten Speicherbehälter unterteilt, jeder Speicherbehälter während des Betriebs in den jeweils separaten Abschnitten Feststoffferrocen und Dampf enthält,

und daß

separate Meßblenden während des Betriebs jeden Speicherbehälter mit dem Einlaßluftstrom der Verbrennungsvorrichtung verbinden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speicherbehälter innerhalb des ersten Speicherbehälters verschachtelt ist,

und daß

das Erwärmungsmittel einen Thermostat einschließt, der sich in abfühlendem Kontakt mit beiden Speicherbehältern befindet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter durch einen Kraftmaschinenblock geschaffen wird und das Erwärmungsmittel einen Thermostat innerhalb eines Kühlsystems des Kraftmaschinenblocks aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftstromeinlaßkanal der Verbrennungsvorrichtung Verbrennungsluft zuführt und sich die Meßblende innerhalb des Einlaßkanals befindet, um durch Konvektion, die durch den Luftstrom induziert wird, Ferrocendampf in den Einlaßkanal zu leiten.