DE2215533A1 - Verfahren und vorrichtung zur abgasentgiftung von brennkraftmaschinen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur abgasentgiftung von brennkraftmaschinen

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Description

R. 8 3 6
22.3.1972 Ka/Dr
Anlage zur
Patentanmeldung
und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH3 7 Stuttgart 1
Verfahren und Vorrichtung zur Abgasentgiftung von
Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung von ■ ' schädlichen Anteilen der Abgasemission von Brennkraftmaschinen, deren Auspuffsystem wenigstens einen thermischen und/oder katalytischen Reaktor zur Nachbehandlung des. Abgases der .Brennkraftmaschine aufweist.
Es sind Verfahren dieser Art bekannt, bei denen das Mas^enverhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches genau geregelt wird. Das Gemisch wird dabei auf eine Luftzahl Λ ungefähr gleich 1 eingeregelt. Die Luftzahl
X ist dann gleich 1, wenn ein stöchiometrisches Kraftstoff-Luft-Gemisch vorliegt. Die Regelung der Luftzahl λ erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases der Brennkraftmaschine, wobei die Abgaszusammensetzung mit einer Abgasmeßsonde ermittelt wird. Mit derartigen Verfahren sind
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Robert Bosch GmbH 'M - ® 3 6Ka/Dr
Stuttgart £ £J O 5 3 3
bisher gute Ergebnisse erzielt worden, jedoch muß zu einer genauen Regelung der Luftzahl λ ein verhältnismäßig großer Aufwand getrieben werden,· um die Luft zahl genügend genau zu regeln und damit die Abgaseraission auf ein Minimum zu reduzieren.
Der Erfindung liegt ausgehend von dem bekannten Verfahren die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das es erlaubt, den Aufwand für die X-Regelung beträchtlich zu reduzieren und dennoch ein den Vorschriften entsprechendes Abgas mit stark verminderten schädlichen Anteilen zu erhalten. .
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Brennkraftmaschine ein fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch (λ^Ι) zugeführt wird, daß die daraus resultierende Zusammensetzung des Abgases mit Hilfe einer Abgasmeßsonde ermittelt wird und daß in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Meßsonde dem Abgas Luft bis zur Erreichung eines bestimmten Sollwertes von λ zugesetzt wird.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, die zuverlässig und kostensparend eine Durchführung des genannten Verfahrens erlaubt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine eine an sich bekannte Abgasmeßsonde vorgesehen ist, die, insbesondere über einen Ve.rstärker, mit einem Ventil verbunden ist, das in einer Luftzuführungsleitung zum Auspuffsystem der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiter-
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Robert Bosch GmbH ολ1γρ«λ R,- Ka/Dr
_. .. ■ Il I 5533
Stuttgart
bildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus führungsb ei spie le's und aus der zugehörigen Zeichnung, die eine Einrichtung zur Zuführung v©n Luft zum Abgassystem einer Brennkraftmaschine zeigt'. '
Für den schadstoffarmen Betrieb von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugmotoren ist die Anwendung katalytischer oder kombinierter thermo-chemischer und . katalytischer Abgasreaktoren im Auspuffsystem zur Aufbereitung und Entgiftung des Abgases von der Brennkraftmaschine zweckmäßig. Ein besonders gutes Ergebnis bei der Abgasentgiftung wird erreicht, wenn den Reaktoren ein Abgas mit sehr genau definierter Zusammensetzung - besonders hinsichtlich der Sauerstoffbilanz - zugeführt wird. Dies wird dann . erreicht, wenn die Luftzahl λ des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches eine geringfügig unterstöchiometrische Zusammensetzung aufweist. Die Luftzahl/l soll beispielsweise % = 0,995 betragen. Bei diesem. Wert ist einerseits ein genügender Abbau der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids möglich andererseits sind aber noch Reste des Kohlenmonoxids z. B, 0,1 % zur Reduktion von Stickoxiden verfügbar. Da die Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vor der Brennkraftmaschine großen Aufwand erfordert, um ständig eine Genauigkeit von £ 1 % einzuhalten, wird so verfahren, daß das der Brennkraftmaschine zugeführte .Kraftstoff-Luftgemisch mittels Vergasern, Einspritzpumpen oder anderen bekannten Einrichtungen in herkömmlicher Weise nur grob auf einen Wert von etwa Xj ~ 0,95 bis 0,99 entsprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraft- · maschine eingeregelt wird. Diese Einregelung erfolgt in Abhängigkeit von Drehzahl, Luftdruck, Temperatur und anderen Größen. Um eine genau definierte für die Abgasnachbehandlung optimale Zusammensetzung des Abgases zu erreichen,
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Robert Bosch GmbH R." Ka/Dr
Stuttgart ^2533
wird weiterhin in Abhängigkeit vom Ausgangssignal einer" im Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordneten Abgasmeßsonde 13, die insbesondere eine Sauerstoff-Sonde ist, Sekundärluft hinter den Verbrennungsräumen der Brennkraftmaschine dem Abgasstrom zugeführt. Für die Dosierung dieser Sekundärluft, die etwa 0,5 bis 5 % der motoreingangsseitig zugeführten -Luft ausmacht, sind die Genauigkeitsanforderungen wesentlich geringer, da ein relativer Fehler von etwa +_ 10 % die Luftzahl λ um maximal +^ 0,005 beeinflussen kann. Es ist deshalb ausreichend, nur eine dem Betrieb des Motors angepaßte Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches auf der Ansaugseite
der Brennkraftmaschine vorzusehen und mit einer weiteren Regelung für die dem Auspuffsystem der Brennkraftmaschine zugeführte Sekundärluft für eine genau definierte Zusammensetzung des Abgases zu sorgen. Einstellungstoleranzen und Änderungen dieser Regelung während des Laufzeitbetriebs der Brennkraftmaschine und der zugehörigen Aggregate werden durch die geregelte Sekundärluftzugabe automatisch ausgeglichen.
Eine besonders zweckmäßige Einrichtung zur Regelung der Sekundärluftzugabe zum Auspuffsystem der Brennkraftmaschine ist in der Zeichnung dargestellt. Einer Brennkraftmaschine 10 wird ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt, wobei die Luft frei angesaugt wird und mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 11 mittels einer bekannten Dosiervorrichtung gemischt wird. Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 wird über einen katalytischen Reaktor 12 abgeleitet. Nach dem katalytischen Reaktor ist im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine 10 eine Abgasmeßsonde 13 angeordnet, die die Zusammensetzung des Abgases ermittelt. Entsprechend der Zusammensetzung des Abgases im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine gibt die Abgasmeßsonde 13 über einen Verstärker 14 ein Signal an ein Regelventil 15» das eine Luftzuführungsleitung 16 zum Auspuff sys tem der Brennkraftmaschine mehr· oder
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freigibt.. Mit diesem Ventil 15 kann die Luftzufuhr zum Auspuffsystem der Brennkraftmaschine reguliert werden, und so die Luftzahl Λ sehr exakt auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Die Luft, die über die Zuführungsleitung l6 zum Auspuffsystem der Brennkraftmaschine geführt werden soll wird von einer Pumpe 17 gefördert. Diese Pumpe 1? kann in . zweckmäßier Weise von der Brennkraftmaschine 10 angetrieben werden, da bei gegebenem \* die erforderliche Sekundärluftmenge in erster Näherung der Drehzahl proportional ist.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sauerstoff-Sonde 13 nach der Nachreinigungseinrichtung, dem Katalysator 12 angeordnet. Die Abgasmeßsonde kann aber auch vor der Nachreinigungseinrichtung angeordnet sein, wenn eine Sonde mit katalytisch wirksamer Oberfläche verwendet wird. Die Sonde kann aber auch dann vor der Nachreinigungseinrichtung angeordnet sein, wenn vor der Sonde ein nur für die Sonde verwendeter Katalysator angeordnet ist.
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Claims (7)

Robert Bosch GmbH 2215533 R. 8 3 6 Ka/Dr Stuttgart Ansprüche
1. Verfahren zur Verminderung von schädlichen Anteilen der
Abgasemission von Brennkraftmaschinen, deren Auspuffsystem wenigstens einen thermischen und/oder katalytischen Reaktor zur Nachbehandlung des Abgases der Brennkraftmaschine aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkraftmaschine ein fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch (X<1) zugeführt wird, daß die daraus resultierende Zusammensetzung des Abgases mit Hilfe einer Abgasmeßsonde (13) ι insbesondere einer Sauerstoff-Sonde, ermittelt wird und daß in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Abgassonde (13) dem Abgas Sekundärluft bis zur Erreichung eines optimalen λ.-Wertes zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl
die Zusammensetzung des der' Brennkraftmasdiine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches als auch die Zuführung von Luft zum Abgas der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Abgaomeßsonde (13) der Brennkraftmaschine geregelt wird.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Auspuffsystern der Brennkraftmaschine eine an sich bekannte Abgasmeßsonde (13) vorgesehen ist, die, insbesondere über einen Verstärker
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Stuttgart ;
mit einem Ventil (15) verbunden ist, das in einer Luftzuführungsleitung (16) zum Auspuffsystern der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Luftzuführung zum Abgassystem der Brennkraftmaschine (10) eine von der Brennkraftmaschine (10) angetriebene Pumpe (17)_yorgesehen ist.
5· Einrichtung nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasmeßsonde (13) dem katalytischen Reaktor (12) nachgeordnet ist. .
6. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasmeßsonde (13) vor dem katalytischen Reaktor (12) angeordnet ist, wobei die Abgasmeßsonde (13) eine katalytisch wirksame Oberfläche aufweist.
7. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasmeßsonde (13) vor dem katalytischer! Reaktor (12)· angeordnet ist, wobei der Abgassonde (13) ein lediglich der Sonde zugeordneter Katalysator vorgeschaltet ist.
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