DE19942711A1

DE19942711A1 - Control system activating glow plug in exhaust pipe ahead of catalyst

Info

Publication number: DE19942711A1
Application number: DE19942711A
Authority: DE
Inventors: In-Tak Kim; Yong-Seok Cho; Cha-Iee Myung; Yoon-Seok Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2000-03-23
Also published as: JP2000087735A; KR20000018894A

Abstract

A glow-plug (13) upstream of a catalyst (11) in an exhaust pipe is turned on by a controller (15) before starting the engine (1). The catalyst is preheated by combustion of unburned fuel/air mixture from the combustion chamber. An Independent claim is included for a control process, in which an ignition signal from the ignition module (7) is interrupted, simultaneously operating the glow plug (13) to cause catalyst preheating by the mechanism indicated.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem und -verfahren für einen Katalysator, und insbesondere ein Steuersystem und -ver fahren für einen Katalysator, mit denen sich der Abgasausstoß eines Verbrennungsmotors reduzieren läßt.The invention relates to a control system and method for a catalyst, and in particular a control system and ver drive for a catalytic converter with which the exhaust emissions of an internal combustion engine can be reduced.

Ein Katalysator wird in einem Verbrennungsmotor als eine einfache, wirksame Vorrichtung zum Verringern des Schadstoff ausstosses wie der THC-, CO- und NO_x-Emissionen von einem unzu lässigen auf einen zulässigen Wert verwendet. Dies geschieht durch Oxydieren oder Reduzieren der Abgase.A catalyst is used in an internal combustion engine as a simple, effective device for reducing pollutant emissions such as THC, CO and NO _x emissions from an impermissible to an admissible value. This is done by oxidizing or reducing the exhaust gases.

Zu diesem Zweck muß ein Element des Katalysators auf oder über einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden. Unmittel bar nach dem Anlassen des Motors und während des Leerlaufs wer den Abgase freigesetzt, während der Katalysator noch auf die vorbestimmte Temperatur erwärmt wird. Das heißt, die Abgase werden vor ihrer Freisetzung keiner chemischen Umwandlung un terzogen, da das Element des Katalysators während dieser Zeit abschnitte noch nicht auf seine Reaktionstemperatur erwärmt ist.For this purpose, an element of the catalyst must be on or are kept above a predetermined temperature. Immediately bar after starting the engine and during idling who released the exhaust gases while the catalyst is still on the predetermined temperature is heated. That is, the exhaust gases will not undergo chemical transformation before being released trained as the element of the catalyst during this time sections not yet heated to its reaction temperature is.

In den Fig. 2 und 3 zeigen die Graphen a und b jeweils die Konzentration bzw. den Anteil der THC- bzw. CO-Emissionen, die entstehen, wenn das Element noch nicht auf seine Reaktions temperatur erwärmt ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, kommt es unmittelbar nach dem Anlassen des Motors zu einem plötzlichen Anstieg des THC- bzw. CO-Anteils. Wenn der Motor leerläuft, nähern sich die Werte dann allmählich einem vorbe stimmten Niveau. Dieses vorbestimmte Niveau bleibt dann jeweils erhalten und verringert sich nicht weiter. Derartig hohe THC- und CO-Werte sind jedoch insbesondere im Leerlauf des Motors problematisch.In FIGS. 2 and 3 show the graphs a and b, respectively, the concentration or proportion of THC or CO emissions caused when the element is not heated temperature to its reaction. As can be seen from the drawing, the THC or CO content suddenly increases immediately after the engine is started. When the engine idles, the values gradually approach a predetermined level. This predetermined level is then maintained in each case and does not decrease further. Such high THC and CO values are particularly problematic when the engine is idling.

Durch die Erfindung werden ein Steuersystem und -verfahren für einen Katalysator geschaffen, mit denen sich die Emissionen eines Verbrennungsmotors wirksam verringern lassen.The invention provides a control system and method created for a catalyst with which the emissions of an internal combustion engine can be reduced effectively.

Nach einem Aspekt der Erfindung weist ein Katalysator-Steu ersystem für einen Verbrennungsmotor eine Glühkerze auf, die sich in einem stromabwärts von einem Katalysator gelegenen Abschnitt eines Auspuffrohrs befestigen läßt, und einen Steuer logik-Modul, mit dem sich die Glühkerze vor dem Starten des Motors betreiben läßt, so daß der Katalysator durch das Ver brennen eines aus einem Verbrennungsraum zugeführten unver brannten Kraftstoff-Luft-Gemischs vorgewärmt wird.According to one aspect of the invention, a catalyst control system for an internal combustion engine, a glow plug, which are in a downstream of a catalyst Can attach section of an exhaust pipe, and a tax logic module with which the glow plug turns on before starting the Motors can operate, so that the catalyst through the Ver burn an un supplied from a combustion chamber burned fuel-air mixture is preheated.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Ver fahren zum Steuern eines Katalysators eines Verbrennungsmotors die Schritte auf Unterbrechen eines Zündbefehls von einem Zünd modul an eine Zündkerze und Leiten eines Zündbefehls an eine Glühkerze, die stromabwärts von einem Katalysator in einem Aus puffrohr befestigt ist, und Betreiben der Glühkerze, so daß das Verbrennen eines in einem Verbrennungsraum nicht verbrannten Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Auspuffrohr ermöglicht und der Katalysator dadurch auf eine Reaktionstemperatur vorgewärmt wird.According to a further aspect of the invention, a ver drive to control a catalyst of an internal combustion engine the steps to interrupt an ignition command from an ignition module to a spark plug and passing an ignition command to a Glow plug downstream of a catalyst in an off puff tube is attached, and operating the glow plug, so that Burn one not burned in a combustion chamber Allows fuel-air mixture in the exhaust pipe and the Thereby preheated catalyst to a reaction temperature becomes.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die Zeichnung be schrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention is based on a preferred Embodiment and with reference to the drawing be wrote. The drawing shows:

Fig. 1 einen Verbrennungsmotor, bei dem ein erfindungs gemäßes Katalysator-Steuersystem verwendet wird, schematisch,Wherein a fiction, according catalyst control system is used Fig. 1 an internal combustion engine, schematically,

Fig. 2 den THC-Anteil in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Starten des Motors, im Diagramm, und Fig. 2 shows the THC share depending on the time after starting the engine, in the diagram, and

Fig. 3 den CO-Anteil in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Starten des Motors, im Diagramm. Fig. 3 shows the CO content depending on the time after starting the engine, in the diagram.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist ein Verbrennungsmo tor 1 einen Ansaugkrümmer 3 zum Zuführen eines Kraftstoff-Luft-Ge mischs in einen Verbrennungsraum und einen Abgaskrümmer 5 zum Ableiten des Verbrennungsgases auf. Ein Zündmodul 7 liefert einen Zündbefehl, wenn ein Zündschlüssel betätigt wird.As can be seen from FIG. 1, a combustion engine 1 has an intake manifold 3 for supplying a fuel-air mixture into a combustion chamber and an exhaust manifold 5 for discharging the combustion gas. An ignition module 7 delivers an ignition command when an ignition key is actuated.

Ein Auspuffrohr 9 ist an den Abgaskrümmer 5 angeschlossen, so daß die Motorabgase des Fahrzeugs durch dieses freigesetzt werden. In dem Auspuffrohr 9 ist ein Katalysator 11 angeordnet, in dem die Auspuffgase oxydiert oder reduziert werden, so daß der Schadstoffausstoß von einer unzulässigen auf eine zulässige Menge verringert wird.An exhaust pipe 9 is connected to the exhaust manifold 5 so that the engine exhaust gases of the vehicle are released therethrough. A catalytic converter 11 is arranged in the exhaust pipe 9 , in which the exhaust gases are oxidized or reduced, so that the pollutant emissions are reduced from an inadmissible to an allowable amount.

In der Nähe eines stromabwärts liegenden Endes des Kataly sators 11 ist eine Glühkerze 13 in dem Auspuffrohr 5 angeord net, mit deren Hilfe sich ein Element des Katalysators 11 vor dem Anlassen des Motors vorwärmen läßt. Mit einem an den Zünd modul 7 angeschlossenen Steuerlogik-Modul 15 läßt sich ein Zündbefehl selektiv an die Glühkerze 13 und an eine Zündkerze 12 leiten. Der Steuerlogik-Modul 15 ist so ausgelegt, daß der Zündbefehl zuerst an die Glühkerze 13 und dann an die Zündkerze 12 geliefert wird, wenn ein Zündschlüssel gedreht wird.In the vicinity of a downstream end of the catalytic converter 11 , a glow plug 13 is arranged in the exhaust pipe 5 , by means of which an element of the catalytic converter 11 can be preheated before the engine is started. With a control logic module 15 connected to the ignition module 7 , an ignition command can be conducted selectively to the glow plug 13 and to a spark plug 12 . The control logic module 15 is designed such that the ignition command is first delivered to the glow plug 13 and then to the spark plug 12 when an ignition key is turned.

Die Glühkerze 13 und der Steuerlogik-Modul 15 dienen dazu, den THC- und CO-Anteil in den Abgasen beim Starten des Motors zu senken, indem das Element des Katalysators 11 vor dem Anlas sen des Motors vorgewärmt wird.The glow plug 13 and the control logic module 15 serve to reduce the THC and CO content in the exhaust gases when starting the engine by preheating the element of the catalyst 11 before starting the engine.

Nachfolgend wird der Betrieb des oben beschriebenen Kata lysator-Steuersystems erläutert.Below is the operation of the kata described above Analyzer control system explained.

Wenn der Motor abgeschaltet worden ist, wird die Verbin dung zwischen der Zündkerze 12 und dem Zündmodul 7 von dem Steuerlogik-Modul 15 unterbrochen, so daß kein Zündbefehl zu der Zündkerze 12 geleitet werden kann. Gleichzeitig wird der Zündbefehl von dem Steuerlogik-Modul 15 an die Glühkerze 13 geleitet.When the engine has been switched off, the connection between the spark plug 12 and the ignition module 7 is interrupted by the control logic module 15 , so that no ignition command can be passed to the spark plug 12 . At the same time, the ignition command is sent from the control logic module 15 to the glow plug 13 .

Wenn jetzt der Zündschlüssel für eine vorbestimmte Zeit dauer betätigt wird, wird ein aus der Zeichnung nicht ersicht licher Anlasser für eine vorbestimmte Zeit betrieben, wobei ein durch den Ansaugkrümmer 3 in den Verbrennungsraum eingespritz tes Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht verbrannt wird. Das unver brannte Gas wird in den Abgaskrümmer 5 geleitet und gelangt an schließend in das Auspuffrohr 9.If the ignition key is now operated for a predetermined time, a starter not shown in the drawing is operated for a predetermined time, whereby an injected through the intake manifold 3 into the combustion chamber t fuel-air mixture is not burned. The unburned gas is passed into the exhaust manifold 5 and finally comes into the exhaust pipe 9 .

Das in das Auspuffrohr 9 gelangte unverbrannte Gas wird mittels der Glühkerze 13 verbrannt, die beim Drehen des Zünd schlüssels auf den von dem Steuerlogik-Modul 15 gelieferten Zündbefehl hin arbeitet.The unburned gas that got into the exhaust pipe 9 is burned by means of the glow plug 13 , which works when the ignition key is turned on the ignition command supplied by the control logic module 15 .

Durch das Verbrennen des Gases in dem Auspuffrohr 9 wird Wärme erzeugt, mit der das Element des Katalysators 11 auf eine Reaktionstemperatur vorgewärmt wird.The combustion of the gas in the exhaust pipe 9 generates heat with which the element of the catalytic converter 11 is preheated to a reaction temperature.

Wenn das Element des Katalysators 11 die Reaktionstempera tur erreicht hat, d. h. eine vorbestimmte Zeit vorüber ist, un terbricht der Steuerlogik-Modul 15 den Zündbefehl zur Glühkerze 13 und stellt die Verbindung zwischen Zündmodul 7 und Zündkerze 12 wieder her. Entsprechend wird das durch den Ansaugkrümmer 3 eingespritzte Kraftstoff-Luft-Gemisch im Verbrennungsraum ver brannt, so daß der Motor gestartet wird. When the element of the catalytic converter 11 has reached the reaction temperature, that is to say a predetermined time has passed, the control logic module 15 interrupts the ignition command to the glow plug 13 and restores the connection between the ignition module 7 and the spark plug 12 . Accordingly, the injected through the intake manifold 3 fuel-air mixture in the combustion chamber ver, so that the engine is started.

Die Konzentrationen bzw. Anteile an THC und CO, die dabei in den über den Katalysator 11 durch das Auspuffrohr 9 freige setzten Abgasen entstehen, sind in den Fig. 2 und 3 anhand der Graphen c bzw. d gezeigt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, beschränkt sich die Entstehung von THC und CO auf einen kurzen Zeitraum von 0 bis 40 Sekunden nach dem Anlassen des Mo tors, und ist während des Leerlaufs, d. h. ab 40 Sekunden nach dem Anlassen des Motors, auf einen vernachlässigbaren Wert re duziert. Auch während des Anfangszeitraums von 0 bis 40 Sekun den ist der THC- und CO-Anteil geringer als bei dem herkömmli chen Motor.The concentrations or proportions of THC and CO which arise in the exhaust gases released via the catalytic converter 11 through the exhaust pipe 9 are shown in FIGS . 2 and 3 using the graphs c and d. As can be seen from the drawing, the formation of THC and CO is limited to a short period of 0 to 40 seconds after the engine is started, and is negligible during idling, ie from 40 seconds after the engine is started Value reduced. Even during the initial period of 0 to 40 seconds, the THC and CO content is lower than with the conventional engine.

Durch Anordnen der Glühkerze in dem Auspuffrohr wird das Verbrennen von Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Auspuffrohr er möglicht, bevor der Motor startet, so daß sich das Element des Katalysators mit der dadurch erzeugten Wärme auf eine Reak tionstemperatur vorwärmen läßt. Damit wird erreicht, daß der THC- und CO-Anteil der Abgase mittels des Katalysators ver ringert wird, wenn der Motor an- und leerläuft.By placing the glow plug in the exhaust pipe that will Burn fuel-air mixture in the exhaust pipe possible before the engine starts, so that the element of the Catalyst with the heat generated thereby on a reak can preheat tion temperature. This ensures that the THC and CO content of the exhaust gases using the catalyst ver is reduced when the engine starts and runs idle.

Claims

1. Catalyst control system for an internal combustion engine, with
a glow plug which can be fastened in a section of an exhaust pipe downstream of a catalytic converter, and
a control logic module, with which the glow plug can be operated before starting the engine, so that the catalyst is preheated by the combustion of an unburned fuel-air mixture that is supplied from a combustion chamber.

2. A method of controlling a catalyst of an internal combustion engine, comprising the steps
Interrupting an ignition command from an ignition module to a spark plug and passing an ignition command to a glow plug which is attached downstream of a catalytic converter in an exhaust pipe, and
Operating the glow plug so that a fuel-air mixture that is not combusted in a combustion chamber can be burned in the exhaust pipe and the catalyst is thereby preheated to a reaction temperature.