DE2064290C2 - Device for reducing nitrogen oxide emissions from internal combustion engines - Google Patents
Device for reducing nitrogen oxide emissions from internal combustion enginesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verringern der Stic'f-oxid-Emissionen von Brennkraftmaschinen, die in einem mit einem Vergaser erzeugten Benzin-Luft-Gemisch betrieben werden, der ein System zum Anreichern des Gemisches mit Benzin aufweist, das Ober eine Brennstoffleitung mit dem Raum stromab von der Vergaserdrosselklappe verbunden istThe invention relates to a device for reducing the Stic'f-oxide emissions from internal combustion engines, which are generated in a carburetor Gasoline-air mixture are operated, which has a system for enriching the mixture with gasoline, the Connected via a fuel line to the space downstream of the carburetor throttle valve
Es ist bereits bekannt, die Gemischzusammensetzung von einem Vergaser abhängig von der Außentemperatur zu regeln. Da beim Kaltstart einer Brennkraftmaschine eine sehr starke Überfettung des Gemisches erforderlich ist, während bei warmem Motor ein erheblich magereres Gemisch benötigt wird, muß bei Erreichen einer bestimmten Motortemperatur eine Erhöhung des Luftanteils in dem Genisch gewährleistet werden. Bei dem bekannten Vergaser wird eine Bimetallfeder als Temperaturfühler \ :rwendet, die mit einer Steuerklappe für die Luftzuführung zusammenwirkt Dieser Anordnung ist ein Unterdruckkolben zugeordnet, der einen Unterdruckkanal öffnet bzw. schließt, dessen anderes Ende stromab von der Drosselklappe des Vergasers mündet (Pierburg »Vergaser für Kfz-Motoren«, VDI-Verlag 1962, Seite 31. Bild 19).It is already known that the mixture composition of a carburetor depends on the outside temperature to regulate. Because when an internal combustion engine is cold started, the mixture is very excessively rich is required, while a considerably leaner mixture is required when the engine is warm, must with Reaching a certain engine temperature ensures an increase in the proportion of air in the genic will. In the known carburetor, a bimetallic spring is used as a temperature sensor, which is also used a control flap for the air supply interacts This arrangement is a vacuum piston assigned, which opens or closes a vacuum channel, the other end of which is downstream of the Throttle valve of the carburetor opens (Pierburg "Carburetor for Kfz-Motoren", VDI-Verlag 1962, page 31. Fig. 19).
Bei dem bekannten Vergaser wird also bei niedrigen Außentemperaturen eine Gemischanreicherung erzielt, wobei bei Erreichen einer bestimmten Motortemperatur der Luftanteil des gebildeten Gemisches gesteigert wird. Die Steuerung der Gemischzusammensetzung erfolgt somit lediglich beim Start der Brennkraftmaschine abhängig von der Umgebungstemperatur. Infolge des während der Startphase eingestellten unterstöchiometrischen Verbrennungsvorgangs ergibt sich automatisch eine Reduktion der Stickoxyde. Diese Reduktion der Stickoxyde endet jedoch in dem Augenblick, in welchem abhängig von der Temperatur die Startautomatik auf Normalbetrieb umschaltet. Das beder.tet, daß nach ausreichender Erwärmung des Motors auf Grund der dadurch bedingten Umschaltung der Bimetallfeder kein an Kraftstoff angereichertes Gemisch unabhängig von Motorlast und Drehzahl Vorhanden ist, so daß bei bestimmten, dem Stadtverkehr entsprechenden Lasten relativ hohe Stickoxydemissionen vorliegen. With the known carburetor, a mixture enrichment is achieved at low outside temperatures, the proportion of air in the mixture formed being increased when a certain engine temperature is reached will. The mixture composition is therefore only controlled when the internal combustion engine is started depending on the ambient temperature. As a result of the set during the start phase Substoichiometric combustion process results automatically in a reduction in nitrogen oxides. These However, reduction of nitrogen oxides ends at the moment in which, depending on the temperature the automatic start switches to normal operation. This means that after the The engine is not fuel-enriched due to the resulting switchover of the bimetal spring Mixture is present regardless of engine load and speed, so that in certain city traffic corresponding loads are relatively high nitrogen oxide emissions.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine erhebliche Reduzierung def Stickoxydemissionen in dem Stadtverkehr entsprechen* den Last- bzw, Drehzahlbefeichen erreicht wird»The object on which the invention is based is to modify the device of the type mentioned at the beginning train that a significant reduction def Nitrogen oxide emissions in city traffic correspond to * the load or engine speed is achieved »
Diese Aufgabe wird ausgehend von der Vorrichtung der eingangs genannten Art durch ein in der Steuerleitung angeordnetes Ventil mit einem Betätigungsglied zum Aktivieren des Ventils bei Unterschreiten einer festgelegten Last- oder Drehzahl gelöst.This task is based on the device of the type mentioned by an in the Control line arranged valve with an actuator for activating the valve if the value falls below the limit a specified load or speed solved.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß bei dem Stadtverkehr entsprechenden Bedingungen auf Kosten eines geringfügig höheren Benzinverbrauchs eine extreme Reduzierung der Stickoxyd- und Aldehydemissionen erreicht werden kann. Wenn da* der Brennkraftmaschine zugeführte Gemisch bis zum Erreichen einer oberen Geschwindigkeit, beispielsweise 50 km/h angereichert zugeführt wird, ergibt sich neben der Reduzierung der erwähnten Emissionen zwar eine Erhöhung des CO-Gehalts, im Abgas. Die direkte oder kt'alytische Nachverbrennung von CO im Abgas ist jedoch ein technisch bereits gelöstes Problem, das durch die Anbringung entsprechender Reaktoren einfach realisiert werden kann, was hinsichtlich der Entfernung von Stickoxyden und Aldehydemissionen im Abgas überhaupt nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich wäre.The device according to the invention has the advantage that in the city traffic corresponding conditions at the expense of a slightly higher gasoline consumption, an extreme reduction in nitrogen oxide and aldehyde emissions can be reached. If there * the internal combustion engine supplied mixture up to Reaching an upper speed, for example 50 km / h, is supplied enriched, results in addition The reduction in the emissions mentioned does mean an increase in the CO content in the exhaust gas. The direct or Kt'alytische post-combustion of CO in the exhaust gas is however, a problem that has already been technically solved, which is made easy by attaching appropriate reactors can be realized, which in terms of the removal of nitrogen oxides and aldehyde emissions in the exhaust gas would not be possible at all or only with a great deal of effort.
An Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Verringern der Stickoxyd-Emissionen von Brennkraftmaschinen in Zusammenhang mit einem Vergaser gezeigt ist, wird die Erfindung näher erläutertWith reference to the drawing, in which an embodiment of a device for reducing nitrogen oxide emissions of internal combustion engines is shown in connection with a carburetor, the Invention explained in more detail
Die Vorrichtung air Verringerung der Stickoxyd-Emissionen ist einem Vergaser für eine benzinbetriebene Brennkraftmaschine zugeordnet, in deren Auspuffleitungen thermische Reaktoren für die Nachverbrennung von Kohlenmonoxyd angeordnet sind.The device air reduction of nitrogen oxide emissions is assigned to a carburetor for a gasoline-powered internal combustion engine, in the exhaust lines of which thermal reactors for the afterburning of carbon monoxide are arranged.
Von dem Vergaser ist das Schwimmergehäuse 2a gezeigt, in dem sich der flüssigere Kraftstoff 5 in Form von Benzin mit einem Pegel 6 befindet, über welchem Luft mit Atmosphärendruck liegt In dem Schwimmergehäuse 2a ist eine Vakuumkammer 7 vorgesehen, die einen Kolben 8 aufnimmt, der an einer Stirnseite mit der Atmosphäre im Schwimmergehäuse verbunden ist und das eine Ende einer Kolbenstange 9 trSgt, deren anderes Ende an einem Anreicherungsventil 10 angreift, das im geschlossenen Zustand unter dem Druck einer Feder 14 an einem Ventilsitz 11 im Boden des Schwimmergehäuses anliegt.The float housing 2a of the carburetor is shown, in which the more liquid fuel 5 is in the form of gasoline is located at a level 6 above which air at atmospheric pressure is in the float housing 2a, a vacuum chamber 7 is provided which receives a piston 8, which is at one end with the Atmosphere in the float housing is connected and one end of a piston rod 9 carries the other The end engages an enrichment valve 10, which in the closed state under the pressure of a spring 14 rests against a valve seat 11 in the bottom of the float housing.
Eine sich am Schwimmergehäuse 2a und einem bodenseitigen Bund 13 abstützende Schraubenfeder 12, die die Kolbenstange 9 umgibt, spannt den Kolben 8 mit der Kolbenstange 9 in die Eingriffsrichtung mit dem Anreicherungsventil 10 vor. In der in der Zeichnung gezeigten Offenstellung des Anreicherungsventils 10 gelangt Benzin über die Öffnung des Ventilsitzes 11 zu einem zur Hauptkammer des Vergasers führenden Kanal 29. Die dieser Kolbenstange 9 gegenüberliegende Stirnseite des Kolbens 8 begrenzt auf einer Seite eine Vakuumkammer 7, die über eine Steuerleitung 16 mit dem Raum stromab von der Vergaserdrosselklappe verbunden ist. In der Steuerleitung 16 ist ein Ventil 15 angeordnet, das durch ein Betätigungsglied 22 in Form eines Elektromagneten aktiviert wird. In die Steuerleitung 16 mündet zwischen der Vakuumkammer 7 und dem Ventil 15 ein Kanal 23 mit einem kleinen kalibrierten Querschnitt, der über ein Filter 24 mit der Atmosphäre verbunden ist und dazu beiträgt, die Vakuumkammer 7 ohne Verzögerung von Vakuum aufA helical spring 12 supported on the float housing 2a and a collar 13 on the bottom, which surrounds the piston rod 9, biases the piston 8 with the piston rod 9 in the direction of engagement with the Enrichment valve 10 before. In the open position of the enrichment valve 10 shown in the drawing gasoline arrives through the opening of the valve seat 11 a channel 29 leading to the main chamber of the carburetor. The one opposite this piston rod 9 The end face of the piston 8 delimits a vacuum chamber 7 on one side, which via a control line 16 with connected to the space downstream of the carburetor throttle. A valve 15 is located in the control line 16 arranged, which is activated by an actuator 22 in the form of an electromagnet. In the control line 16 opens between the vacuum chamber 7 and the valve 15, a channel 23 with a small one calibrated cross-section, which is connected to the atmosphere via a filter 24 and which contributes to the Vacuum chamber 7 without delay of vacuum
Atmosphärendruck und umgekehrt, umzuschalten,Atmospheric pressure and vice versa, to switch,
Der Elektromagnet 22 des Ventils 15 ist mit seinem einen Pol mit Masse und mit seinem' anderen Pol mit dem einen Ruhekontakt 21 eines Relais 20 verbunden,The electromagnet 22 of the valve 15 is with its one pole with ground and with its' other pole with connected to a break contact 21 of a relay 20,
dessen anderer Ruhekontakt 21 mit dem Spannungsnetz der Kraftfahrzeugbatterie verbunden ist. Das Relais 20 ist fiber Leitungen 19 mit einer Steuerschaltung 18 verbunden, der Steuerimpulse Ober eine Leitung 17 zugeführt werden.whose other normally closed contact 21 is connected to the voltage network of the motor vehicle battery. The relay 20 is connected via lines 19 to a control circuit 18, the control pulses via a line 17 are fed.
Unterhalb einer festgelegten Motordrehzahl, die beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 50 km/h entspricht, werden der Steuerschaltung IS über die Leitung 17 keine Impulse zugeführt Das Relais 20 ist stromlos. Die Ruhekontakte 21 sind in der in der Zeichnung gezeigten Weise miteinander verbunden, so daß der Magnet 22 erregt ist, wodurch das Ventil 15 die Steuerleitung 16 geschlossen hält, so daß in der Vakuumkammer 7 Atmosphärendruck herrscht. Der Kolben 8 befindet sich dabei in seiner unteren Stellung, in welcher die Kolbenstange 9 das Anreicherungsventil 10 von seinem Ventilsitz 11 abhebt, so daß der Kraftstoff 5 aus dem Vergaser über den Kanal 29 in die Hauptkarnmer gelangt, wodurch das der Brennkraftmaschine zugeführte Gemisch aus Benzin und Luft mit Benzin angereichert ist Dies führt dazu, daß im Abgas der Brennkraftmaschine ein durch die thermischen Reaktoren zu reduzierender erhöhter Kohlenmnnoxyrigehalt vorliegt, der Gehalt an Stickoxyden und Aldehyden jedoch überraschend gering ist.Below a specified engine speed, for example a vehicle speed of 50 km / h corresponds to the control circuit IS over no pulses are supplied to line 17. Relay 20 is de-energized. The normally closed contacts 21 are in the Drawing connected manner shown so that the magnet 22 is excited, whereby the valve 15 the Control line 16 keeps closed, so that 7 atmospheric pressure prevails in the vacuum chamber. Of the Piston 8 is in its lower position, in which the piston rod 9 is the enrichment valve 10 lifts off its valve seat 11, so that the fuel 5 passes from the carburetor via the channel 29 into the main chamber, whereby that of the internal combustion engine supplied mixture of gasoline and air is enriched with gasoline This leads to that in the exhaust gas the internal combustion engine an increased carbon monoxide content to be reduced by the thermal reactors is present, but the content of nitrogen oxides and aldehydes is surprisingly low.
Bei Überschreiten einer Motordrehzahl, die 50 km/h entspricht, werden über die Leitung 17 der Steuerschaltung 18 solche Signale zugeführt, daß das Relais 20 steht unter Strom, wodurch die Verbindung zwischen den Ruhekontakten 21 gelöst wird. Dadurch ist der Elektromagnet 22 entregt In diesem Zustand des Elektromagneten 22 öffnet das Ventil 15 die Steuerleitung 16, so daß in der Vakuumkammer 7 Vakuum herrscht Die Kolbenstange 9 wird dadurch mit dem Kolben 8 nach oben bewegt, wodurch das Anreichemngsventil 10 schließend auf seinem Ventilsitz 11 sitzt, so daß die Kraftstoffzufuhr zur Vergaserhauptkammer über den Kanal 29 unterbrochen ist Dadurch entfällt die Anreicherung des Gemisches mit Benzin. DieserWhen an engine speed corresponding to 50 km / h is exceeded, the control circuit is via line 17 18 such signals are supplied that the relay 20 is energized, whereby the connection between the Break contacts 21 is released. As a result, the electromagnet 22 is de-energized in this state of the Electromagnet 22 opens the valve 15, the control line 16, so that in the vacuum chamber 7 vacuum The piston rod 9 is thereby moved upwards with the piston 8, whereby the enrichment valve 10 sits closing on its valve seat 11, so that the fuel supply to the main carburetor chamber is interrupted via the channel 29 This eliminates the need to enrich the mixture with gasoline. This
Zustand ist bei hohen Geschwindigkeiten, also bei hohen Drehzahlen, hinsichtlich des geringeren Benzinverbrauchs interessant, wobei in diesen Fahrzuständen die AbgaseiYiissionen eine untergeordnete BedeutungThe condition is at high speeds, i.e. at high engine speeds, with regard to lower gasoline consumption interesting, whereby the exhaust emissions are of subordinate importance in these driving conditions
"> haben. "> have.
Zusätzlich zu dem Relais 20 kann für die Erregung und Entregung des Elektromagneten 22 auch noch ein Handschalter vorgesehen werden. Weiterhin ist dafür gesorgt, daß gleichzeitig mit dem Schließen derIn addition to the relay 20, a can also be used for energizing and de-energizing the electromagnet 22 Hand switches are provided. Furthermore, it is ensured that at the same time with the closing of the
Steuerleitung 16 die Zufuhr von Sekundärluft zu den thermischen Reaktoren erfolgt. Die über die Leitung 17 zugeführten Signale können beispielsweise von den Zündimpulsen abgeleitet werden, wobei die Steuerschaltung 18 dann abhängig von einer bestimmten Zündimpulszahl pro Zeiteinheit dafür sorgt daß das Relais 20 die Spannungsversorgung für den Elektromagneten 22 unterbricht oder herstellt.Control line 16, the supply of secondary air to the thermal reactors takes place. The line 17 supplied signals can be derived, for example, from the ignition pulses, the control circuit 18 then, depending on a certain number of ignition pulses per unit of time, ensures that the Relay 20 interrupts or establishes the voltage supply for the electromagnet 22.
An einem Personenkraftfahrzeug A mit einem Hubraum von 5730 cm3 und einem von Hand geschalteten Getriebe in einer serienmäßigen Version A 1 und in einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Version A 2 sowie mit einem w: ysren Personenkraftfahrzeug B mit einem Hubraum von "75ö cm3, mit automatischem Getriebe und Servoeinrichtungen in einer serienmäßigen Version B\ und einer mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Version 52 wercVn Abgasemissionsmessungen bei der Zuführung des angereichenen Gemisches sowie Verbrauchsmessungen, abhängig von der Fahrtgeschwindigkeit On a passenger vehicle A with a displacement of 5730 cm 3 and a manual gearbox in a standard version A 1 and in a version A 2 provided with the device according to the invention, as well as with a w: ysren passenger vehicle B with a displacement of "756 cm 3 , with automatic gearbox and servo devices in a standard version B \ and a version 52 provided with the device according to the invention, exhaust gas emission measurements when the enriched mixture is supplied, as well as consumption measurements, depending on the driving speed
JO durchgeführt Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt. Die Werte zeiger, die enorme Reduzierung der Abgasemissionen in dem Drehzahlbereich bis etwa 50 km/h und die vergleichsweise geringe Steigerung des Brennstoffverbrauchs. Äußerst dem sieht man, daß bei Ausschalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei höheren Fahrtgeschwindigkeiten der Verbrauch der unterschiedlichen Versionen im wesentlichen gleich ist.JO carried out The results are in the following Table listed. The values show the enormous reduction in exhaust emissions in the speed range up to about 50 km / h and the comparatively small increase in fuel consumption. Extremely one can see that when the device according to the invention is switched off at higher driving speeds the consumption of the different versions is essentially the same.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Also Published As
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