DE10242767A1

DE10242767A1 - Verfahren zur Sekundärluft-Zuführung in die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10242767A1
Application number: DE10242767A
Authority: DE
Inventors: Jens Berkan
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-09-14
Filing date: 2002-09-14
Publication date: 2004-03-18

Abstract

Für ein Verfahren zur Sekundärluft-Zuführung in die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine wird vorgeschlagen, dass ein abschaltbarer Zylinder der Brennkraftmaschine mit frei steuerbaren Gaswechselventilen eines nockenwellenlosen Ventiltriebes als Luftpumpe zur Förderung von Sekundärluft in die Abgasanlage dient.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sekundärluft-Zuführung in die Abgasanlage einer Brennkraftmaschine.
Die Sekundärlufteinblasung dient bekanntlich bei Kaltstart und anschließendem Warmlauf der Brennkraftmaschine zum schnelleren Aufheizen eines insbesondere motorfernen Katalysators. Hierbei wird Frischluft zur nachträglichen Verbrennung von Abgasbestandteilen möglichst nahe einem Auslassventil eines Zylinders der Brennkraftmaschine dem Abgasstrom über ein Leitungssystem zugeführt. Das Leitungssystem umfasst eine mit einer Druckquelle verbundene Zuleitung zu einer Verteilerleitung mit zumindest entsprechend der Anzahl der Zylinder vorgesehenen Einblassstellen. Als Druckquelle dient vorwiegend eine gesonderte Pumpe. Zur Aktivierung bzw. zur Deaktivierung der Sekundärlufteinblasung umfasst das Leitungssystem in der Zuleitung ein von vorbestimmten Parametern der Brennkraftmaschine oder der Abgasanlage abhängig schaltbares Ventil, das zusätzlich mit einem Rückschlagventil kombiniert ist.

Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in schematischer Darstellung aus der DE-41 41 946 A bekannt, wobei der Öffnungsquerschnitt des Ventils zur Men gensteuerung der Frisch- bzw. Sekundärluft elektrisch/elektronisch auf Zeitbasis gesteuert ist, zusätzlich ist die Sekundärluft-Pumpe drehzahlvariabel ausgebildet.

Aus der DE-43 26 340 C2 ist zur Steuerung der Sekundärluft ein pneumatisch gesteuertes Ventil bekannt, dessen Ventilkörper gegen den Widerstand einer Schließfeder über eine vom Differenzdruck aus Atmosphärendruck und Ansaugunterdruck der Luftansauganlage gesteuerte Membrane in einer Steuerkammer betätigt wird , wobei die vorgenannten Drücke über ein Elektromagnetventil zugesteuert werden. Eine Feindosierung der Sekundärluftmenge insbesondere bei geringen Ladungswechseln im Kaltstart ist mit dieser Bauart von Ventilen durch die gegenseitige Abstimmung von Schließfeder und Membrangröße überaus schwierig, vor allem bei fehlendem Bauraum für eine Steuerkammer zur Aufnahme einer großflächigen Membrane. Weiter ergibt sich in Verbindung mit einem baulich integrierten Rückschlagventil einerseits und dem zusätzlichen Elektromagnetventil andererseits eine aufwändige Ausgestaltung.

Eine verbesserte Steuerung der Sekundärluft mittels eines membranbetätigten Sekundärluft-Ventils erscheint mit der Zuführ-Vorrichtung gemäß der DE-199 18 470 A gegeben dadurch, dass die Membrane in Öffnungsrichtung des Ventil-Körpers vom Überdruck einer Sekundärluft-Pumpe einerseits und von einem Unterdruck andererseits beaufschlagt ist, wobei der Unterdruck mittels einer Saugstrahlpumpe in der Leitung der Sekundärluft-Pumpe zum Ventil erzeugt wird. Zur Abstimmung der auch bei diesem Ventil vorhandenen Schließfeder wird eine Federvorspannung vorgeschlagen, die verhindert, dass das Ventil durch einen in der Abgasanlage wirksamen Unterdruck geöffnet wird.

Ferner ist es im Stand der Technik bekannt, Sekundärluft über in der Abgasleitung herrschenden Unterdruck mittels einer Leitungsanordnung über ein Rückschlagventil anzusaugen, das bei Überdruck schließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren mit geringerem Bauaufwand durch eine Nutzung vorhandener Einrichtungen durchzuführen.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit nockenwellenlosem Ventiltrieb mit mittels einer elektronischen Steuerung variabel steuerbaren Gaswechselventilen sowie mit einer funktionell gekoppelten Zylinderabschalteinrichtung aus einem unbefeuerten Zylinder mit mindestens je einem vorbestimmt gesteuert betätigten Ein- und Auslass-Ventil eine jeweilig angesaugte und komprimierte Luftmenge im wesentlichen der Abgasanlage als Sekundärluft zugeführt wird.

Mit der Erfindung kann auf ein herkömmliches Einblassystem für Sekundärluft aus Gründen des Energieverbrauches und des Mehrgewichtes verzichtet werden. Sie bietet aber auch den Vorteil der zusätzlichen Verwendung eines derartigen Einblassystems mit geringst möglichem Bauaufwand für den Fall, dass bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine die Zylinderabschalteinrichtung aus funktionellen oder anderen Gründen nicht aktivierbar ist, so dass Sekundärluft über dieses Ersatzsystem zugeführt wird.

An nockenwellenlosen Ventiltrieben sind bekannt ein pneumatischer Ventiltrieb, z. B. gemäß der DE 196 01 308 , sowie ein hydraulischer Ventiltrieb, bspw. gemäß der DE 30 24 298 A . Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als nockenwellenloser Ventiltrieb vorgeschlagen, dass die Gaswechselventile bzw. die Ein- und Auslass-Ventile von befeuerten und unbefeuerten Zylindern jeweils kennfeldgesteuert mittels elektromagnetischer Aktoren betätigt werden. Hierzu ist z.B. auf die DE 199 51 315 A verwiesen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Luftmenge im unbefeuerten Zylinder durch relativ frühes Öffnen des Auslassventils höher komprimiert und damit als höher temperierte Sekundärluft der Abgasanlage zugeführt wird.

Mit dieser Verfahrensmaßnahme kann die vom herkömmlichen Reaktionsort nahe dem jeweiligen Auslassventil entfernt in der Abgasleitung stattfindende Reaktion von Sekundärluft und Abgas kompensiert werden, wobei die erhöhte Temperatur der Sekundärluft einerseits über die angesaugte Luftmenge und andererseits über das durch den Öffnungszeitpunkt des Auslassventils beeinflussbare Maß der Kompression bestimmbar ist. Durch die höher temperierte Sekundärluft ist insbesondere eine für motorfern angeordnete Katalysatoren erforderliche, temperatursteigernde Abgas-Nachverbrennung sicher erzielt.

Eine gesteigerte Abgas-Nachverbrennung in der Abgasanlage wird weiter dadurch erreicht, dass der vom unbefeuerten Zylinder angesaugten Luftmenge eine vorbestimmte Kraftstoffmenge zugesetzt wird. Dies ermöglicht u.U. eine Anfettung der befeuerten Zylinder beim Kaltstart zu reduzieren.

Die Erfindung ist im folgenden beschrieben.

Wenn eine Brennkraftmaschine nicht durch ihre thermodynamischen Eigenschaften die erforderliche Abgasqualität in der Kaltstart- und Warmlaufphase trotz erhöhter Kraftstoffzufuhr erreicht, ist es üblich, zur Einhaltung von Emissionsvorschriften dem Abgas Sekundärluft beizumischen. Anstelle der hierfür mit erheblichen Aufwand durchgeführten, bekannten Verfahren wird erfindungsgemäß ein durch Nutzung vorhandener Einrichtungen durchzuführendes Verfahren angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit nockenwellenlosem Ventiltrieb mit mittels einer elektronischen Steuerung variabel steuerbaren Gaswechsel-Ventilen sowie einer funktionell gekoppelten Zylinderabschalteinrichtung aus einem unbefeuerten Zylinder mit mindestens je einem vorbestimmt gesteuert betätigten Ein- und Auslass-Ventil eine jeweilig angesaugte und komprimierte Luftmenge im wesentlichen der Abgasanlage als Sekundärluft zugeführt wird.
Vorzugsweise werden die Gaswechselventile bzw. die Ein- und Auslass- Ventile von befeuerten und unbefeuerten Zylindern jeweils kennfeldgesteuert mittels elektromagnetischer Aktoren betätigt.
Zur Erzielung einer intensiveren exothermen Reaktion von Abgas und Sekundärluft wird die Luftmenge im unbefeuerten Zylinder durch relativ frühes Öffnen des Aus lassventils höher komprimiert und damit als höher temperierte Sekundärluft der Abgasanlage zugeführt.
Die Abgas-Nachverbrennung lässt sich weiter dadurch steigern, dass der vom unbefeuerten Zylinder angesaugten Luftmenge eine vorbestimmte Kraftstoffmenge zugesetzt wird, so dass dieses Luft-Kraftstoff-Gemisch mit dem heißen Abgas eine gesteigerte Nachverbrennung ergibt für eine kürzere Aufheizzeit eines Katalysators, wodurch die Konversion früher einsetzen kann.
Für den Fall, dass bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine aus funktionellen oder äußeren Umständen die Zyliderabschalteinrichtung nicht aktivierbar ist, kann eine vorgesehene herkömmliche Sekundärluft-Pumpe mit baulich einfachstem Einblassystem aktiviert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient demnach ein abschaltbarer Zylinder einer Brennkraftmaschine mit frei steuerbaren Gaswechselventilen eines nockenwellenlosen Ventiltriebes als Luftpumpe zur Förderung von Sekundärluft in die Abgasanlage.

Claims

Verfahren zur Sekundärluft-Zuführung in die Abgasanlage einer Brennkraft-Maschine, dadurch gekennzeichnet, – dass bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine mit nockenwellenlosem Ventiltrieb mit mittels einer elektronischen Steuerung variabel steuerbaren Gaswechselventilen sowie mit einer funktionell gekoppelten Zylinderab-Schalteinrichtung aus einem unbefeuerten Zylinder mit mindestens je einem vorbestimmt gesteuert betätigten Ein- und Auslass-Ventil eine jeweilig angesaugte und komprimierte Luftmenge im wesentlichen als der Abgasanlage als Sekundärluft zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Gaswechselventile bzw. die Ein- und Auslass-Ventile von befeuerten und unbefeuerten Zylindern jeweils kennfeldgesteuert mittels elektromagnetischer Aktoren betätigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2 ,dadurch gekennzeichnet, – dass die Luftmenge im unbefeuerten Zylinder durch relativ frühes Öffnen des Auslassventils höher komprimiert und damit als höher temperierte Sekundärluft der Abgasanlage zugeführt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1–3, dadurch gekennzeichnet, – dass der vom unbefeuerten Zylinder angesaugten Luftmenge eine vorbestimmte Kraftstoffmenge zugesetzt wird zur gesteigerten Abgas-Nachverbrennung in der Abgasanlage.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4 , dadurch gekennzeichnet, – dass bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine mit nicht aktivierbarer Zylinderabschalteinrichtung eine gesonderte Sekundärluft-Pumpe mit baulich einfachstem Einblassystem aktiviert wird.