DE19518213A1

DE19518213A1 - Einrichtung zur Erhöhung der Konvertierung in einem katalytischen Konverter

Info

Publication number: DE19518213A1
Application number: DE19518213A
Authority: DE
Inventors: Hermann Prof Dr Ing Krueger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1995-05-18
Publication date: 1996-11-21

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen katalytischen Konverter, der in der Abgasleitung eines Verbrennungsmotors angeordnet ist. Bei solchen katalytischen Konvertern steigen die Konvertierungsraten u. a. mit der Konverter- und Abgastemperatur. Um niedrige Konvertierungsraten aufgrund niedriger Abgastemperaturen zu vermeiden, ist es bekannt, den katalytischen Konverter und/oder das Abgas zu beheizen. Dazu können elektrische Heizeinrichtungen oder Brenner dienen.

Diese Heizeinrichtungen, die insbesondere bei Kraftfahrzeugen vor, bei und nach dem Start des Verbrennungsmotors den Katalysator und das Abgas erwärmen und die Abgasschadstoffkonvertierung verbessern sollen, erfor dern einen erheblichen Aufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine erhöhte Konvertierung der Abgasschadstoffe in einem katalytischen Konverter mit einfachen Mitteln zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird eine erhöhte Konvertierung der Abgasschadstoffe in einem katalytischen Konverter dadurch erreicht, daß in der Abgaslei tung hinter dem Konverter eine in ihrer Wirksamkeit verstellbare Abgas drossel angeordnet ist. Die Abgasstromdrosselung hinter dem Konverter bewirkt eine höhere Abgastemperatur, einen höheren Abgasdruck und eine geringere Abgasströmungsgeschwindigkeit bzw. längere Abgasverweilzeit im Katalysator, wodurch sich die Abgasschadstoffkonvertierungsrate erhöht.

Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1, eine Abgasleitung 2 vom Ver brennungsmotor zum katalytischen Konverter 3, eine Abgasdrossel 4 hinter dem Konverter 3 und eine Abgasleitung 5 von der Abgasdrossel 4 zum Abgasschalldämpfer. Ferner die Betätigungseinrichtung 6 und Informationsleitung 7. Da die Erhöhung des Abgasdruckes durch die Abgasdrosselung Auswirkungen auf den Betrieb des Verbrennungsmotors hat, wird vorgeschlagen, die Steuerung der Abgasdrossel 4 mit der Steuerung des Motors 1 in folgender Weise zu verknüpfen:
Die Steuerung der Abgasdrossel beeinflußt die Steuerung einer Motorsaug luftdrossel, die eingebrachte Kraftstoffmenge, den Zündzeitpunkt, die Drehzahlregelung, die Lambda-Regelung, eine zusätzliche Katalysator heizung, einen verstellbaren Ventiltrieb und eine Laufruheregelung. Die Steuerung der Abgasdrossel wird beeinflußt von Motorbetriebspara metern, insbesondere von der Abgastemperatur, der Konvertertemperatur, dem Abgasdruck vor und hinter der Drossel, der Motordrehzahl, der Motorlast, von Motorklopfsensorsignalen, von Signalen der Abgassonden (z. B. Sauerstoffsonden), von der Konverterzusatzheizung. Um starkes Rückströmen von Abgas in die Sauganlage beim Öffnen des Einlaßventils eines Viertaktmotors zu vermeiden, wird vorgeschlagen, das Einlaßventil in Abhängigkeit z. B. vom Gasdruck vor der Abgasdrossel oder in Abhän gigkeit von der Drosselsteuerung zu öffnen. Um das Ausschieben einer maximalen Abgasmenge aus den Zylindern zu erreichen, wird vorgeschlagen, auch die Steuerzeiten des Auslaßventiles entsprechend der Abgasdrosselung zu regeln.

Um die erfindungsgemäße Einrichtung zu vereinfachen, wird vorgeschlagen:

1. die Abgasdrossel in Schließstellung mit einem konstanten Bypass querschnitt zu versehen und die Drossel nur in den Stellungen "auf" oder "zu" zu betreiben.
2. die Abgasdrossel nur in den Stellungen "auf" oder "zu" zu betreiben und in der Stellung "zu" den Abgasdruck durch ein Druckregelventil parallel zur Abgasdrossel zu begrenzen oder die gesteuerte Abgasdrossel zusätzlich als Druckregelventil auszubilden.
3. die Abgasdrossel mit einem Konverterthermostaten oder einem Abgas thermostaten zu steuern.
4. die gesteuerte Abgasdrossel innerhalb des Konvertergehäuses anzuordnen.

Die Steuerung der Abgasdrossel kann elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch oder durch Thermostatenergie erfolgen und kann in eine elek tronische Motorregelung oder Abgasqualitätsregelung integriert sein. Durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Abgasdrossel wird eine einfache Einrichtung geschaffen, die insbesondere nach dem Kaltstart von Otto- oder Diesel-Viertaktmotoren eine frühzeitig einsetzende Abgasschadstoff konvertierung ermöglicht.

Claims

1. Brennkraftmaschine mit einem nicht beheizbaren oder beheizbaren katalytischen Konverter in der Abgasleitung, dadurch gekennzeichnet, daß in Abgasströmungsrichtung hinter dem Katalysator ein den Abgasströ mungsquerschnitt verstellendes oder regelndes Steuerorgan angeordnet ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan innerhalb des Gehäuses des katalytischen Konverters angeord net ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan zusätzlich als Abgasüberdruckventil ausgebildet ist oder daß parallel zum Steuerorgan eine Abgasleitung mit einem Abgasüberdruck ventil angeordnet ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan zwischen einer Stellung minimalen und einer Stellung maxi malen Strömungsquerschnittes stufenlos, in Stufen oder ohne Zwischen stufen verstellt werden kann.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan von einem Thermostaten verstellt wird, der von der Katalysa tortemperatur und/oder von der Abgastemperatur und/oder von der Motor temperatur beaufschlagt wird.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat im oder am katalytischen Konverter angeordnet ist.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan oder die Betätigungseinrichtung des Steuerorganes mit einer oder mehreren Informationsleitungen verbunden ist, durch die Informa tionssignale wie Katalysatortemperatur und/oder Abgastemperatur, Motor temperatur, Kühlmittel- bzw. Schmiermitteltemperatur, Motorbetriebspara meter (z. B. Motorlast, Motordrehzahl), Abgasqualitätssondensignale, Abgasdruck vor und/oder hinter der Drossel, Motorklopfsensorsignale, Zündsignale, Einspritzsignale, Luftmengensignale, Signale der variablen Ventilsteuerung, der Konverterzusatzheizung, der Stellung der Abgas stromdrossel und/oder Signale der Motorlagerung fließen.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung oder die Stellung des Steuerorganes und/oder der Abgasdruck vor dem Steuerorgan auf die Steuerung eines verstellbaren Ventiltriebes einwirkt.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zeitlich vor der Verstellung des Steuerorganes Motorbetriebsparameter, insbesondere Motorlast und/oder Motordrehzahl und oder eingebrachte Kraftstoff- oder Luftmenge, verstellt werden.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Steuerorganes angezeigt wird.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Steuerorganes durch ein Diagnosesystem überprüft wird.

12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan durch die Wirkung einer Kraft, z. B. einer Federkraft, in einer oder in beiden Endstellungen gehalten wird oder durch eine Bremse in der jeweils eingestellten Stellung gehalten wird.

13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan eine Klappe ist, deren Drehachse in Abgasströmungsrich tung hinter dem Drosselquerschnitt des Drosselorganes angeordnet ist.

14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan von einem temperaturbeeinflußten Memory-Werkstoff verstellt wird.