DE2249411C3 - Regeleinrichtung für Zusatzbrennstoff an einer Abgasnachverbrennungseinrichtung von Brennkraftmaschinen - Google Patents

Regeleinrichtung für Zusatzbrennstoff an einer Abgasnachverbrennungseinrichtung von Brennkraftmaschinen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine stromauf einer Abgasnachverbrennungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine angeordnete und von der Maschinendrehzahl gesteuerte Zusatzbrennstoff-Zumeßvorrichtung, welche zusätzlich vom Sauerstoffoder Kohlenmonoxidanteil im Abgas stromauf der Nachverbrennungseinrichtung und ferner so gesteuert wird, daß unmittelbar vor der Nachverbrennungseinrichtung ein Luft-Brennstoff-Verhältnis λ = 0,995 bis 1,005 herrscht, wozu die Zusatzbrennstoff-Zumeßvorrichtung ein einem Zusatzbrennstoff-Zufuhrventil vorgeschaltetes, von der Belastung der Brennkraftmaschine steuerbares, den Druck regelndes Brennstoffregelventil aufweist, das in Abhängigkeit vom Druck im Saugrohr und/oder in der Auspuffsammelleitung steuerbar ist.
Eine solche Einrichtung ist in dem Hauptpatent 43 266.2 beschrieben. Mit ihr soll eine optimale Umwandlung der im Abgas enthaltenen Schadstoffe wie Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (Cx Hy) und Stickoxide (NOx) in unschädliche chemische Verbindungen ausschließlich im Bereich des günstigen Luft-Brennstoff-Verhältnisses erfolgen. <"
Das katalytische Nachverbrennen von Abgasen ist bereits in der Literatur ausführlich behandelt worden. Ferner ist aus der DE-OS 2130 436 ein Verfahren bekannt, bei dem zwecks restloser Verbrennung der Schadstoffe dem Abgasstrom in Abhängigkeit von der <\s jeweiligen Reaktortemperatur zusätzlich Brennstoff zur Einhaltung einer bestimmten Brennraumtemperatur zueeführt wird.
Gemäß dem Hauptpatent erfolgt die Steuerung des Brennstoffregelventils in Abhängigkeit vom Druck im Saugrohr und/oder in der Auspuffsammelleitung.
Es wurde erkannt, daß der Druck des dem Zusatzbrennstoff-Zufuhrventil zufließenden Brennstoffs nach einer bestimmten Kennlinie verlaufen muß, die nicht linear zur Belastung der Brennkraftmaschine verläuft
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Regelung des zur Erzielung optimaler Nachverbrennung zugeführten Zusatzbrennstoffs zu schaffen, bei der der Druck des dem Zusatzbrennstoff-Zufuhrventils zugeführten Brennstoffs exakt einer optimalen Kennlinie folgt
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei der eingangs angeführten Regeleinrichtung nach dem Hauptpatent dadurch gelöst, daß der Druck in der Brennstoffkammer des Brennstoffregelventils sich quadratisch zum Druck im Saugrohr und/oder in der Auspuffsammelleitung verhält
Der Druck in der Brennstoffkammer wird dadurch gesteuert, daß das Brennstoffregelventil einen Steuerdruckraum aufweist, der vom Druck im Saugrohr und/oder in der Auspuffsammelleitung beaufschlagt ist, und der Steuerdruckraum mit einer Membran verschlossen ist, an der eine profilierte Düsennadel befestigt ist, die im Zusammenwirken mit einer Brennstoff-Nadeldüse eine veränderliche Brennstoffmenge aus der Brennstoffkammer des Ventils in eine Brennstoff-Rücklaufleitung abzweigt
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die zugeteilte Zusatzbrennstoffmenge bei vorgegebenen Ventilöffnungszeiten des Zusatzbrennstoff-Zufuhrventils linear zum Füllungsgrad der Brennkraftmaschine bzw. dem zugeordneten Saugrohrdruck verläuft Damit ist eine genauere Vorregelung der Zusatzbrennstoffmenge gegeben. Letzte Feinheiten dieser Vorregelung können durch entsprechende Profilierung der Düsennadel und entsprechende Bemessung der die Steuermembran belastenden Feder einjustiert werden.
Die Zeichnung zeigt ein Beispiel der Erfindung.
Die Brennkraftmaschine 11 besitzt auf der Saugseite das Saugrohr 12, an dessen Ende der Vergaser 13 angeflanscht ist Der Vergaser besitzt eine Schwimmerkammer 14, die bis zur gestrichelt gezeichneten Linie mit Brennstoff gefüllt ist. Die Nachfüllung geschieht mittels des Schwimmers 15 und des mit ihm verbundenen Schwimmernadelventils 16 über die Brennstoffzweigleitung 17 und die Brennstoffleitung 18 durch eine nicht gezeichnete Brennstoffpumpe. Die Luftzufuhr zum Vergaser 13 geschieht durch das Luftfilter 19.
Auf der Auspuffseite besitzt die Brennkraftmaschine 11 die Auspuffsammelleitung 20, die über eine Wirbelkammer 21 und das mit der Wirbelkammer 21 zu einer Baueinheit vereinigte katalytisch wirkende Element 60 zur eigentlichen Nachverbrennungseinrichtung, dem Reaktor 22 und von dort ins Freie führt
Die Zugabe des Zusatzbrennstoffs erfolgt über die Brennstoffzweigleitung 23, das Brennstoffregelventil 24, die Zusatzbrennstoffleitung 25, das Zusatzbrennstoff-Zufuhrventil 26 und das kurze Zusatzbrennstoffleitungsstück 27 unmittelbar in die Auspuffsammelleitung 20.
Das Brennstoffregelventil 24 hat die Aufgabe, den Brennstoffdruck in Abhängigkeit von der Motorbelastung bzw. vom Druck im Saugrohr 12 zu verändern, wodurch die zugeteilte Zusatzbrennstoffmenge der von der Brennkraftmaschine gelieferten Auspuffgasmenge
als Vorregelung angepaßt werden solL
Das Brennstoffregelventil 24 besteht aus einem dreiteiligen Gehäuse 62, das durch die Membran 63 und die Trennwand 64 in die drei Räume 65, 66 und 67 unterteilt ist Im unteren Teil des Gehäuses befindet sich am Eingang der Brennsioffzweigleitung 23 eine Brennstoffdüse 68. In der Trennwand 64 befindet sich die Brennstoff-Nadeldüse 69, in der eine verschieblich gelagerte, profilierte und mit der Membran 63 starr verbundene Düsennadel 70 angeordnet ist, die den freien Durchtrittsquerschnitt der Nadeldüse 69 verändert, sobald sie aufwärts oder abwärts bewegt wird.
Der Saugrohrdruck wird über die Leitung 36 in den Steuerdruckraum 65 geleitet Da der Saugrohrdruck unter dem Atmosphärendruck liegt, wird auf die Membran 63 eine Kraft ausgeübt, die der Kraft der Druckfeder 71 entgegenwirkt Bei geringem Saugrohrdruck bringt die Membran 63 gegen die Kraft der Druckfeder 71 die Düsennadel 70 mehr in Öffnungsstellung, wodurch eine beträchtliche Brennstoffmenge aus der Brennstoffkammer 67 über den Rau ^ 66 in die Brennstoff-Rücklaufleitung 72 abgezweigt wird.
Bei hohem Saugrohrdruck wird die Düsennadel 70 mehr in Schließrichtung bewegt und es wird weniger Brennstoff in die Brennstoff-Rücklaufleitung 72 abgezweigt
Vor dem Reaktor 22 befindet sich in der Auspuffleitung ein Fühler 39 zur Messung des Sauerstoffgehaltes des Auspuffgases. Er besteht aus einem Meßwertaufnehmer mit einer platinbeschichteten Wandung aus Zirkonoxid. Der Meßwertaufnehmer ist so angeordnet, daß die Wandung auf der einen Seite mit dem zu messenden Auspuffgas und auf der anderen Seite mit der Atmosphäre in Berührung ist
Der Fühler 39 führt in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt über die elektrische Leitung 40 dem Impulsgeber 41 ein Spannungssignal zu. Der Impulsgeber 41 wird außerdem über die Impulsleitung 42 von Zündimpulsen drehzahlabhängig angesteuert
ίο Die Zündimpulse stammen von der aus Zündverteiler 43, Zündspule 44 und Zündunterbrecher 45 bestehenden Zündanlage der Brennkraftmaschine.
Über die Leitung 46 wird dem Impulsgeber 41 aus einer nicht gezeichneten Akkumulatorenbatterie eine
Versorgungsspannung von 12 bis 14,6 Volt zugeführt
Der Impulsgeber 41 bildet aus den Zündimpulsen ein Triggersignal, dessen jeweilige Impulsdauer durch das vom Fühler 39 zugeführte Spannungssignal bestimmt wird. Über die Leitung 47 wird das Zusatzbrennstoff-
Zufuhrventil 26 angesteuert
Das mit Zusatzbrennstoff angereicherte Auspuffgas wird in der Wirbelkammer 21 gemischt und durchströmt dann das katalytisch wirkende Element 60, an dessen aktiver Oberfläche eine katalytische Nachverbrennung eines Teils des mit Zusatzbrennstoff angereicherten Auspuffgases stattfindet. Das nunmehr bereits einen niedrigeren Sauerstoffgehalt aufweisende, jedoch durch die teilweise Nachverbrennung aufgeheizte Gas wird anschließend an dem Fühler 39 vorbeigeführt und durchströmt dann den Reaktor 22.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Regeleinrichtung für eine stromauf einer Abgasnachverbrennungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine angeordnete und von der Maschinendrehzahl gesteuerte Zusatzbrennstoff-Zumeßvorrichtung, welche zusätzlich vom Sauerstoff- oder Kohlenmonoxidanteil im Abgas stromauf der Nachverbrennungseinrichtung und ferner so ge- ι ο steuert wird, daß unmittelbar vor der Nachverbrennungseinrichtung ein Luft-Brennstoff-Verhältnis λ=0^95 bis 1,005 herrscht, wozu die Zusatzbrennstoff-Zumeßvorrichtung ein einem Zusatzbrennstoff-Zufuhrventil vorgeschaltetes, von der BeIastung der Brennkraftmaschine steuerbares, den Druck regelndes Brennstoffregelventil aufweist, das in Abhängigkeit vom Druck im Saugrohr und/oder in der Auspuffsammelleitung steuerbar ist, nach Patent 2243266.2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Brennstoffkammer (67) des Brennstoffregelventils (24) sich quadratisch zum Druck im Saugrohr (12) und/oder in der Auspuffsammelleitung (20) verhält
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffregelventil (24) einen Steuerdruckraum (65) aufweist, der vom Druck im Saugrohr (12) und/oder in der Auspuffsammelleitung (20) beaufschlagt ist, und der Steuerdruckraum mit einer Membran (63) verschlossen ist, an der eine profilierte Düsennadel (70) befestigt ist, die im Zusammenwirken mit einer Brennstoff-Nadeldüse (69) eine veränderliche Brennstoffmenge aus der Brennstoffkammer (67) des Ventils in eine Brennstoff-Rücklaufleitung (72) abzweigt.
DE2249411A 1972-10-09 1972-10-09 Regeleinrichtung für Zusatzbrennstoff an einer Abgasnachverbrennungseinrichtung von Brennkraftmaschinen Expired DE2249411C3 (de)

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