DE2255874A1 - Abgasnachbehandlungseinrichtung fuer brennkraftmaschinen - Google Patents

Abgasnachbehandlungseinrichtung fuer brennkraftmaschinen

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Description

R. 1213
8.11.1972 Ka/Kb
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
ROBERT 'BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1
Abgasnachbehandlungseinrichtung für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft eine Abgasnachbehandlungseinrichtung für Brennkraftmaschinen, die in ihrem Auspuff sys tem v;enigstens zv/ei an verschiedenen Zylindergruppen der Brennkraftmaschine angeschlossenen Abgassammelleitungen aufweisen, welche in eine gemeinsame Hauptabgasleitung münden.
Es sind Abgasnachbehandlunseinrichtungen für Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen in einer Hauptabgasleitung ein thermischer und/oder katalytischer Reaktor angeordnet 'ist. Anlagen dieser Art finden hauptsächlich bei Reihenmotoren Verwendung, bei denen die Hauptabgasleitung nahe den Auslaßöffnungen der Brennkraftmaschine beginnt.
-2-
40 9 820/064 9
BAD ORIGINAL
"2" 12 1 ?
Bei Brennkraftmaschinen, die mehrere verschiedenen Zylindergruppen der Brennkraftmaschine zugeordnete AbgasSammelleitungen aufweisen, beispielsweise bei V-Motoren sind oft große Rohrwege erforderlich, um die einzelnen Ab gas sanir-el leitungen in einer Hauptabgasleitung zusammenzuführen. Wenn.in dieser Hauptabgas leitung ein thermischer und/oder katalytischer Reaktor angeordnet ist, wird die Wirkungsweise dadurch beeinträchtigt, daß das Abgas unter Umständen in äoii langen Rohrwegen schon zu stark abgekühlt ist, so daß die Nachbehandlung in dün Reaktoren einen verminderten Wirkungsgrad besitzt.
Ausgehend von diesem Problem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abgasnachbehandlung für Bronnkraftmaschinen zu schaffen, die den obengenannten Nachteil, die Abkühlung des Abgases auf dem Weg zu im Auspuffsysterr; der Brennkraftmaschine angeordneten Reaktoren, nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, da?, jeder an eine gemeinsame Abgassamme1Ieitung angeschlossene Zylindergruppe eine an sich bekannte, die Zusammensetzung des Abgases beeinflußende Regeleinrichtung zugeordnet ist, daß zur Ansteuerung der Regeleinrichtung in jeder AbgasSammelleitung ein Abgas-Meßfühler angeordnet ist und daß in jeder Abgassammelleitung ein katalytischer und/oder thermischer Reaktor angeordnet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und aus den zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen V-Motor mit Abgasnachbehandlungseinrichtung und der Steuereinrichtung für eine Benzineinspritzanlage und
Pig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Anordnung nach Fig. 1.
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BAD ORIGINAL
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In Pig. 1 ist in schematischer Darstellung ein V-Motor 10 mit acht Zylindern dargestellt, wobei die Zylinder durch die Zahlen 1 bis 8 an den Zylinderkopfen gekennzeichnet sind. Den Zylindern des V-Motors 10 wird über ein Ansaugrohr 11 in dem eine Drosselklappe 12 und ein Luftmengenmesser 13 angeordnet ist. Luft zugeführt. In weiter nicht dargestellten Ansaugrohrstutzen ist für jeden Zylinder des V-Motors ein Einspritzventil angeordnet, daszur Einspritzung von Kraftstoff dient, wobei die Kraftstoffmenge durch die unterschiedliche Öffnungszeit des jeweiligen Ventiles bestimmt wird. Ein derartiges Einspritzventil ist bei I^ angedeutet. Der Einfachheit halber sind die übrigen Einspritzventile nicht gezeichnet. An die Auslaßöffnungen des V-Motors 10 sind zwei Abgassammelleitungen 15 und 16 angeschlossen.Die Abgassammelleitung 15 führt dabei zu einem thermischen Reaktor 17, der über eine Leitung 18 mit einem katalytischen Reaktor 19 verbunden ist. Die Abgassammelleitung 16 mündet in einem thermischen Reaktor 20, der über eine Rohrleitung 21 mit einem katalytischen Reaktor 22 verbunden ist. Die Ausgänge der beiden katalytischen Reaktoren 19 und 22 sind über Rohrleitungen 23 und 2U zusammengeführt und münden in eine Hauptabgas leitung 25.
Die Aufbereitung des dem V-Motor zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches wird, wie schon angedeutet, durch Beeinflußung der Öffnungszeiten der Einspritzventil 14 bestimmt. Die Arbeitswicklungen der Magnetventile sind einerseits bei 14 für die rechte Motor^älfte und andererseits bei 26 für die linke Motorhälfte dargestellt. Diese zu Gruppen zusammengefaßten Ventile sind an den Ausgang je eines Schaltverstärkers 27 und 28 angeschlossen.
Zum taktrichtigen Steuern dieser Schaltverstärker 27 und 28 sind zwei Signalgeber 29 und 30 vorgesehen, die von der Nockenwelle des V-Motors 10 angetrieben werden. Sie erzeugen an ihrem Ausgang Spannungen u. und u„, deren Spannungsform in Fig. 2 in den beiden oberen Reihen dargestellt ist Es schließt dabei jeweils der eine Kontakt kurz nachdem der andere Kontakt geöffnet hat.
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BAD ORIGINAL
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Die Spannungen U1 und u2 werden einem Differenzierglied 31 zugeführt, in dem die Spannungen u. und Up getrennt differenziert werden. Dabei erzeugt, jeweils die Vorderflanke diese Spannungen (die Vorderflanke von u. liegt z.B. in Fig. 2 zum Zeitpunkt t1 an, und die Vorderflanke von u? zum Zeitpunkt t_.) einen Impuls, der eine monostabile Kippstufe 32 jeweils in seine instabile Schaltlage bringt, aus der er nach einer bestimmten Zeit wieder in seine Ruhelage zurückkippt. Diese Zeit wird bestimmt durch die mit Hilfe des Luftmengenmessers 13 ermittelten Luftrnengen im Ansaugrohr 11 der Brennkraftmaschine. Mit Hilfe des Luftmengenmessers 13 wird ein Zeitglied der monostabilen Kippstufe in an sich bekannter Weise verstellt, so daß sich die Dauer des instabilen Zustandes der monostabilen Kippstufe ändert.
Am Ausgang der monostabilen Kippstufe 32 erhält man Impulse u,, die mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine synchronisiert sind. Diese Impulse werden an zwei Multiplizierstufen 33 und 3^ gegeben, die die Impulsdauer in Abhängigkeit von der in den Leitungen 18 und 21 herrschenden Zusammensetzung der Abgase des V-Motors 10 beeinflussen. Die Zusammensetzung des Abgases in den Leitungen 18 bzw. 21 wird durch Abgas-Meßsonden 35 bzw. 36, insbesondere durch Sauerstoff-Meßfühler ermittelt .
Das korrigierte Ausgangssignal der Multiplizierstufe 33 ist an einen ersten Eingang eines UND-Gliedes 37 und das korrigierte Ausgangssignal der Multiplizierstufe 31J an den ersten Eingang eines UND-Gliedes 38 angelegt. Mit dem zweiten Eingang eines UND-Gliedes 37 ist der Taktgeber 29 und mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 38 der Taktgeber 30 verbunden.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Da an das UND-Glied 37 die Spannung U 1 angeschlossen ist, kann es einen Impuls u, von der monostabilen Kippstufe 32 nur durchlassen, wenn die Spannung U1 eine bestimmte Größe hat, z.B.
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1 2 t 3 ■
in Pig. 2 vom Zeitpunkt t. bis zum Zeitpunkt t.,. Ebenso kann das UND-Glied J>k, das an die Spannung u~ angeschlossen ist, nur dann einen Impuls u.. von der monostabilen Kippstufe 32 durchlassen, wenn die Spannung Up eine bestimmte Größe hat, z.B. in Fig. 2 vom Zeitpunkt t-, bis zum Zeitpunkt t<-,
ß ι
Am Ausgang des UND-Gliedes 37 erhält man deshalb Impulse u und am Ausgang des UND-Gliedes 38 Impulse u^ ^Q . ., ,.
gleiche Zeitdauer, aber die halbe Frequenz wie die Impulse U-. haben. Die Impulse Uj, steuern die Ventile Ik und die Impulse u,- die Ventile 26. Diese beiden Ventilgruppen werden also immer abwechselnd geöffnet. Die Zeit der Einspritzimpulse, d.h. die Zusammensetzung des dem V-Motor 10 zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches wird in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases in den Abgassammelleitungen 15 bzw. l6 korrigiert. Durch die Aufteilung der. Ventile in Ventilgruppen Ik und 26 und durch die Anordnung von je einem Abgas-Meßfühler 35 bzw. in den AbgasSammelleitungen 18 bzw. 21 ist gewährleistet, daß die Regelung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ( /V -Regelung) sehr genau erfolgt. Gegenüber einer Regelung mit einem Abgas-Meßfühler in der Hauptabgas leitung 25 besteht zudem der Vorteil, daß nicht der Mittelwert der Abgas-Zusammensetzung ermittelt wird, sondern daß die Abgaswerte der'Zylindergruppen 1 bis 4 und der Zylindergruppen k bis 8 getrennt ermittelt wird.
409820/0649
- 6 - l 2 t 3
Eine Vereinfachung des Aufbaues der beschriebenen Anordnung tritt dann ein, wenn anstelle einer Zusammenfassung der Einspritzventile zu zwei Gruppen, dem sogenannten "Zweikanal-Betrieb" eine sogenannte Einkanal-Einspritzung vorgesehen ist. Darunter wird verstanden, daß alle Ventile, im vorliegenden Fall die Ventilgruppen I1I und 26 gleichzeitig Kraftstoff in die Ansaugstutzen der Brennkraftmaschine einspritzen. Dabei ist nur einer der nockenbetätigten Schalter 29 bzw. 30 erforderlich, der die monostabile Kippstufe 32 auslöst, üie Dauer des instabilen ZustEindes der monostabilen Kippstufe 32 wird durch den Luftmengenmesser 13 beeinflußt. Die monostabile Kippstufe 32 steuert die beiden Multiplizierstufen 33 und 3^· an, die in der beschriebenen V/eise in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Abgas-Meßsonden 35 bzw. 36 beeinflußt werden. Das Ausgangssignal der Multiplizierstufe 33 wird über den Verstärker 27 an die Ventilgruppe I^ und das Ausgangssignal der Multiplizierstufe J>1\ über den Verstärker 28 an die Ventilgruppe 26 angelegt. Damit ist erreicht, daß trotz gleichzeitigem Einspritzvorgang die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches getrennt geregelt werden kann.
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Claims (3)

-7- 12 1 3 Ansprüche
1.) Abgasnachbehandlungseinrichtung für Brennkraftmaschinen, die in ihrem Auspuffsystem wenigstens zwei an verschiedene Zylindergruppen der Brennkraftmaschine angeschlossene Abgassammelloitungen aufweisen, Vielehe in eine gemeinsame Hauptabgasleitung münden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder an eine gemeinsame AbgasSammelleitung (15 bzw. 16) angeschlossenen Zylindergruppe (1-4 bzw. 5-8) eine an sich bekannte die Zusammensetzung des Abgases beeinflußende Regeleinrichtung (35> 34 bzw. 36,33) zugeordnet ist, -daß zur Ansteuerung der Regeleinrichtung (33 bzw. 34) in jeder Abgassammelleitung (15, 16) ein Abgas-Meßfühler (35, 36) angeordnet ist und daß in jeder Abgassammelleitung (15} 16) ein katalytischer und/oder thermischer Reaktor (17, 20, 19, 22) angeordnet ist.
2. Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylindergruppe (1-4 bzw. 5-8) eine elektronisch gesteuerte Einspritzeinrichtung (14 bzw. 26) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers (35 bzw. 36) in der der Zylindergruppe (1-4 bzw. 5-8) zugeordneten Abgassammelleitung (I5 bzw. l6) beeinflußbar ist.
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3. Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylindergruppe ein Vergaser zugeordnet ist, der in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers (35 bzw. 36) in der der Zylindergruppe zugeordneten Abgassammelleitung (15 bzw. 16) das der Zylindergruppe der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff-Luft-Gemisch beeinflußt.
*k Abgasnachbehandlungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der Abgassammelleituncen (15 bzw. 16) eine Einrichtung zur Zugabe von Sekundärluft und/ oder Kraftstoff vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des in der Abgassammelleitung angeordneten Abgas-Meßfühlers (35 bzw. 36) ansteuerbar ist.
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