DE2262516C2

DE2262516C2 - Vorrichtung zur Verminderung der giftigen Bestandteile in Verbrennungsmotorabgasen

Info

Publication number: DE2262516C2
Application number: DE2262516A
Authority: DE
Inventors: Kenji Yokohama Masaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1981-10-15
Also published as: US3807172A; CA967069A; AU4607872A; JPS5529245B2; JPS4869917A; GB1363332A; DE2262516A1; FR2166906A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verminderung der giftigen Bestandteile in Verbrennungsmotorabgasen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist aus der DE-PS 10 43 717 eine Vorrichtung oben erwähnter Gattung bekannt, mit der über einen Temperaturdetektor in der Abgas-Behandlungseinrichtung eine für den Betrieb dieser Einrichtung optimale Steuerung der Abgas-Zusammensetzung ermöglicht wird. Dabei wird über eine Übertragungseinrichtung eine Luftklappe im Ansaugsystem angesteuert, durch die Zusatzluft in die Ansaugleitung einleitbar ist.

Diese bekannte Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Variation und die Beeinflussung des Luft-Brennstoff-Gemischs durch die Luftklappe nicht allen Betriebsbereichen des Motors gleich zuverlässig arbeitet. Mit der Drehzahl des Motors ändert sich auch die Menge des angesaugten Luft-Brennstoff-Gemischs, und die Luftklappe müßte, um im gesamten Betriebsspektrum des Motors einen nahezu konstante Regelungscharakteristik aufweisen zu können, dieser Veränderung des Massendurchsatzes Rechnung tragen. Da die Stellung der Luftklappe jedoch nur von der Temperatur des Detektors beeinflußt wird, ist die Menge der zusätzlich zugeführten Luftmenge bei hoher Belastung des Motors (d. h. bei hoher Temperatur des Abgases) bei hohen Drehzahlen ebenso groß wie bei niedrigen Drehzahlen. Es ist daher die Gefahr gegeben, daß die Regelungsgeschwindigkeit entweder bei hohen Drehzahlen des Motors unzureichend ist oder aber (bei Überdimensionierung der Luftklappe) bei niedrigen

ίο Drehzahlen zu hoch liegt, so daß das Regelungssystem instabil arbeitet. Darüber hinaus müßte, für den Fall, daß die Luftklappe sehr groß dimensioniert würde, bei hohen Drehzahlen eine beträchtliche Menge an Frischluft in der Ansaugleitung mit dem vom Vergaser kommenden Luft-Brennstoff-Gemisch vermengt werden, wodurch Inhomogenitäten des in den Brennraum strömenden Luft-Brennstoff-Gemischs oder aber lange Einlaßkanäle zur Verwirbelung der Ansaugströmung in Kauf genommen werden müßten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß in allen Betriebsbereichen des Motors eine exakte und zuverlässige, den optimalen Betrieb der Abgas-Behandlungseinrichtung gewährleistende Regelung des Luft-Brennstoff-Gemischs sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der e-findungsgemäße Aufbau der Vorrichtung ermöglicht es, das Luft-Brennstoff-Gemisch bei niedrigen Drehzahlen und bei kleiner Last — d. h. bei nahezu geschlossener Drosselklappe — über die Zufuhr von Zusatzluft in die Übergangs-Brennstoffleitung zu regeln und bei hohen Drehzahlen und hoher Last — d. h., wenn die Menge des angesaugten Luft-Brennstoff-Gemischs erhöht ist — über die Zufuhr von Zusatz-Brennstoff durch das Dosierventil und die Zweigleitung zu beeinflussen. Dadurch kann die Regelungsgeschwindigkeit der Vorrichtung allen Betriebspunkten des Motors entsprechend angepaßt, d. h. im wesentlichen konstant gehalten werden. Weil der Umschaltvorgang von einer Steuerungsweise auf die andere durch ein einfaches Schaltventil erfolgt, und die zur Regelung notwendigen Steuerdrücke im System vorhanden sind, ergibt sich ein äußerst einfacher Aufbau der Vorrichtung.

Vorteilhafte Weiterbildungen, die zusätzlich zur Vereinfachung des Vorrichtungsaufbaus beitragen, ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist aus der DE-OS 21 20 950 eine Vorrichtung bekannt, mittels der ein Abgas-Reaktor in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur zu- bzw. abgeschaltet werden kann.

Es ist aus der DE-OS 20 10 793 ferner eine Vorrichtung bekannt, bei der in die Abgasleitung ein Abnehmer integriert ist, welcher in Abhängigkeit von der Konzentration eines bestimmten Abgas-Bestandteils eine mit dieser Konzentration in Relation stehendes Signal erzeugt, mit dem ein Organ zur Regelung des Luft-Brennstoff-Gemischs angesteuert wird. Ein Temperaturabnehmer ist ebenfalls im Abgaskanal angeordnet, der jedoch die Aufgabe hat, bei den Meßwerten des Abnehmers eine Temperatur-Kompensation vorzunehmen.

Nachstehend wird zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 eine Vorrichtung beschrieben, die dem Gegenstand der DE-OS 21 20 950

ähnlich ist

Die Vorrichtung ist in einen herkömmlichen, mittels Benzin angetriebenen Verbrennungsmotor eingebaut. Der Verbrennungsmotor ist mit 10 bezeichnet und weist wie gewöhnlich einen Vergaser 12 auf, der an einen mit einem Luftkanal 16 versehenen Luftfilter 14 angeschlossen ist Der Verbrennungsmotor 10 weist ferner eine Ansaugleitung 18, die von dem Luftfilter 14 ausgeht, und eine Auspuffleitung 20 auf. Wie dargestellt ist, ist der Vergaser 12 wie gewöhnlich mit einer Starterklappe 22 versehen, die fest auf einer verdrehbaren Achse 24 angebracht ibt und die zum Verändern der mit dem Kraftstoff zu vermischenden Luftmenge gesteuert wird, um ein Luft-Brennstoffgemisch in der nachfolgend beschriebenen Weise herzustellen. Der Verbrennungsmotor 10 ist mit einer Einrichtung zum schnellen Anwärmen dargestellt, um ein schnelleres Anwärmen des Motors während des Anlassens und der Anwärmzeit desselben zu bewirken. Die mit 26 bezeichnete Einrichtung zum schnellen Anwärmen des Motors umfaßt ein Zuführungsrohr 28 für erhitzte Luft, das einen Einlaß 30 für erhitzte Luft aufweist. Der Einlaß 30 ist nahe der äußeren Oberfläche der Auspuffleitung 20 befestigt. Die Einrichtung 26 weist außerdem einen Auslaß 32 für die erhitzte Luft auf, der mit dem zum Luftfilter 14 führenden Luftkanal 16 in Verbindung steht. Ein Ventilglied 34 ist zum Öffnen und Schließen des Auslasses 32 des Zuführungsrohres 28 für die erhitzte Luft in dem Luftkanal 16 angeordnet. Das Ventilglied 34 wird durch eine federnde Trennscheibe 36 in Abhängigkeit von dem in der Ansaugleitung herrschenden Vakuum betätigt, das über eine zur Ansaugleitung 18 des Verbrennungsmotors 10 führende Leitung 38 zugeführt wird. Das Niveau des in der Ansaugleitung herrschenden Vakuums, das der federnden Trennscheibe 36 zugeführt wird, wird von einer temperaturabhängigen Steuereinrichtung 40 reguliert, die in die Leitung 38 eingebaut ist. Die temperaturabhängige Steuereinrichtung 40 bewirkt ein Ansteigen des Niveaus des in der Ansaugleitung herrschenden Vakuums, das der federnden Trennscheibe 36 zugeführt wird, wenn die Temperatur der in dem Luftfilter 14 vorhandenen Luft unter einem vorbestimmten Wert liegt, so daß die federnde Trennscheibe 36 das Ventilglied 34 betätigt, um den Auslaß 32 für die erhitzte Luft der Zuführleitung 28 für dieselbe zu öffnen. Dadurch wird die erhitzte Luft über die Leitung 28 dem Luftkanal 16 zugeführt, wodurch die dem Verbrennungsmotor zugeleitete Luft angewärmt wird, um ein zufriedenstellendes Anlassen des Motors zu bewirken.

Das Luft-Brennstoff gemisch, welches dem Motor zugeführt wird, wird in Abhängigkeit von Veränderungen der Temperatur einer Abgasbehandlungseinrichtung, die dem Verbrennungsmotor 10 nachgeschaltet ist, oder der Temperatur der Abgase in der Abgasbehandlungseinrichtung gesteuert, um dadurch die Mengen der unverbrannten Kohlenwasserstoff und Kohlenmonoxide in den Abgasen zu verändern, so daß die Abgasbehandlungseinrichtung mit größtmöglichem Wirkungsgrad arbeitet Die mit 42 bezeichnpte Abgasbehandlungseinrichtung ist in einem Auspuffrohr 44 angeordnet das mit der Auspuffleitung 20 des Verbrennungsmotors 10 verbunden ist, und wirkt in der Weise, daß die Konzentration an schädlichen Bestandteilen in den Abgasen vermindert wird, bevor die Abgase an die Atmosphäre abgegeben werden. Die Abgasbehandlungseinrichtung 42 kann eine thermische Umwandlungsanlage oder einen katalytischen Konverter bekannter Bauart enthalten.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird das Luft/Brennstoffverhältnis des dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft-Brennstoffgemischs duich den Einsatz der zuvor beschriebenen Starterklappe 22 gesteuert Die zum Erreichen dieses Zieles vorgesehene und mit 46 bezeichnete Vorrichtung umfaßt eine die Starterklappe betätigende Einrichtung 48. Die Starterklappen-Betätigungseinrichtung 48 kann jeden hierfür geeigneten Aufbau haben. In der dargestellten Ausführungsfomi umfaßt die Einrichtung 48 ein Membrangehäuse 50, das eine Vakuumkammer 50a und eine Luftkammer 50ö aufweist eine flexible Membran 52, die in dem Membrangehäuse 50 angeordnet ist und dasselbe in die Vakuumkammer 50a und die Luftkammer 50b teilt, eine Druckfeder 54, die in der Vakuumkammer 50a zum Beaufschlagen der Membran 52 in einer Richtung zum Schließen der Starterklappe 22 angeordnet ist, und einen Stößel 56, dessen eines Ende fest mit der flexiblen Membran 52 und dessen anderes Ende mit einem Betätigungshebel 58 verbunden ist Der Betätigungshebel 58 ist an der Achse 24 zum Öffnen und Schließen der Starterklappe 22 befestigt Die Starterklappen-Betätigungseinrichtung 48 wird durch das in der Ansaugleitung herrschende Vakuum, das in der Ansaugleitung 18 des Verbrennungsmotors 10 herrscht, gesteuert. Das Niveau dieses Vakuums wird durch eine thermisch gesteuerte Vakuumr.iveau-Reguliereinrichtung 60 geregelt.

Die thermisch gesteuerte Vakuumniveau-Reguliereinrichtung 60 umfaßt wie dargestellt ein Gehäuse 62, in dem eine Vakuumniveau-Regulierkammer 64 ausgebildet ist. Die Vakuumniveau-Regulierkammer 64 besitzt einen Einlaß 66, der mit der Ansaugleitung 18 in Verbindung steht, und einen Auslaß 68, der über eine Leitung 70 mit der Vakuumkammer 50a der Starterklappen-Betätigungseinrichtung 48 in Verbindung steht. In dem Gehäuse 62 ist eine Trennwand 72 angeordnet durch die die Vakuumniveau-Regulierkammer 64 bestimmt ist. Die Trennwand 72 weist eine Steueröffnung 72a auf, die mit der Vakuumniveau-Regulierkammer 64 in Verbindung steht. Das Gehäuse besitzt außerdem eine Belüftungsöffnung 74, die in die Atmosphäre mündet, um den Luftdruck durch die Steueröffnung 72a der Trennwand 72 in die Vakuumniveau-Regulierkammer 64 einzuführen. Hierdurch ist ermöglicht, das Niveau des in der Ansaugleitung herrschenden Vakuums, das an die Leitung 70 abgegeben und der Starterklappen-Betätigungseinrichtung 48 zugeführt wird, abzusenken. Die thermostatisch gesteuerte Vakuumniveau-Reguliereinrichtung 60 umfaßt außerdem ein thermostatisches Steuerventil 76, das in einem in dem Motorkörper ausgebildeten Kühlwassermantel 78 angebracht ist und auf Temperaturen der Motorkühlflüssigkeit, die in dem Kühlwassermantel 78 enthalten ist, anspricht. Das thermostatische Steuerventil 76 besitzt ein der Steueröffnung 72 gegenüber angeordnetes Endteil 76a, um den wirksamen Querschnittsbereich der Steueröffnung in Abhängigkeit von Veränderungen der Temperatur der Motorkühlflüssigkeit zu steuern.

Wenn die in dem Kühlwassermantel 78 enthaltene Kühlflüssigkeit während des Anlassens des Motors einen niedrigen Wert aufweist, nimmmt bei dieser Anordnung das thermostatische Steuerventil 76 die in Fig. 1 dargestellte Stellung ein, so daß das Endteil 76a die Steueröffnung 72a vollständig öffnet. Unter dieser Bedingung steht die Vakuumniveau-Regulierkammer 64

mit der Belüftungsöffnung 74 in Verbindung, so daß Luftdruck in die Vakuumniveau-Regulierkammer 64 eingeführt wird. Demzufolge wird das Niveau des in der Ansaugleitung herrschenden Vakuums abgemindert. Dieses herabgesetzte Vakuum in der Ansaugleitung wird durch den Auslaß 68 der Leitung 70 übermittelt, durch die das Vakuum der Ansaugleitung der Vakuumkammer 50a der Starterklappen-Betätigungseinrichtung 48 zugeführt wird. Wenn unter dieser Bedingung das Niveau des Vakuums der Ansaugleitung niedrig ist und demgemäß die Membran 52 der Wirkung der Druckfeder 54 zufolge im Hinblick auf F i g. 1 nach links bewegt wird, wodurch der Stößel 56 in derselben Richtung bewegt wird, wird der Betätigungshebel 58 veranlaßt, die Starterklappe 22 zu schließen. Unter diesen Umständen ist die Luftmenge, die mit Kraftstoff vermischt wird, gering, wodurch ein fettes Luft-Brennstoffgemisch zum zufriedenstellenden Anlassen des Motors erhalten wird.

Wenn jedoch die Motorkühlflüssigkeit während des Laufes auf eine bestimmte erhöhte Temperatur angewärmt worden ist, wird das thermostatische Steuerventil 76 veranlaßt, sich in der Zeichnung nach rechts auszudehnen, um den Grad der Verbindung zwischen der Vakuumniveau-Regulierkammer 64 und der Belüftungsöffnung 74 zu vermindern. Als Folge hiervon steigt das Niveau des Vakuums in der Ansaugleitung an, mit dem die Vakuumkammer 50a der Starterklappen-Betätigungseinrichtung 48 beaufschlagt wird. Dieses erhöhte Vakuum der Ansaugleitung wirkt auf die Membran 52, die demzufolge entgegen der Kraft der Druckfeder 54 in der Zeichnung nach rechts bewegt wird, wodurch der Stößel 56 in derselben Richtung bewegt wird. Auf diese Weise veranlaßt der Betätigungshebel 58 das Öffnen der Starterklappe 22. Unter dieser Voraussetzung strömt Luft in großer Menge durch die Starterklappe 22, so daß ein mageres Luft-Brennstoffgemisch erzeugt wird. Es ist daher zu bemerken, daß die Starterklappe 22 vollkommen geöffnet ist, wenn die Mc tortemperatur den vorbestimmten Wert errreicht, was dann der Fall ist, wenn der Motor vollständig angewärmt ist.

F.in wesentliches Merkmal der Vorrichtung ist darin zu sehen, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis des dem Motor zugeführten Luft/Brennstoffgemischs in Abhängigkeit von Veränderungen in der Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung oder der Temperatur der Abgase in der Abgasbehandlungseinrichtung gesteuert wird, um dadurch den Oxydationsvorgang der Abgasbehandlungseinrichtung zu fördern. Die Vorrichtung 46 umfaßt deshalb weiterhin eine Luftdruckzuführleitung 80, deren eines Ende mit der Vakuumniveau-Regulierkammer 64 in Verbindung steht und deren anderes Ende in die Atmosphäre mündet, und eine Luftdruck-Zuführsteuereinrichtung 81, die an dem anderen Ende der Zuführleitung 80 vorgesehen ist

Bevorzugterweise weist die Luftdruck-Zuführsteuereinrichtung 81 eine Durchflußbegrenzungseinrichtung 82 auf, die die Menge der durchströmenden atmosphärischen Luft begrenzt Es ist zu beachten, daß der wirksame Querschnittsbereich der Durchflußbegrenzungseinrichtung 82 so festgestellt ist, daß das Vakuum der Ansaugleitung auf einem Wert gehalten wird, der eine zweckmäßige Öffnungsstellung der Starterklappe 22 ermöglicht. Wie dargestellt ist, umfaßt die Steuereinrichtung 81 ferner ein Solenoid-Steuerventil 84, das einen bewegbaren Kern oder ein Reglergestänge 84a aufweist. Das Reglergestänge öffnet und schließt die Luftdruck-Zuführleitung 80 zum wahlweisen Übermitteln von Luftdruck zur Vakuumniveau-Regulierkammer 64. Das Solenoid-Steuerventil 84 weist außerdem eine dem Reglergestänge 84a zugeordnete Solenoidspule 84b auf. Die Solenoidspule 846 kann von jeglicher bekannten Bauart sein, weshalb hier eine ins einzelne gehende Beschreibung des Aufbaues derselben zur Vereinfachung ausgelassen wird. Die Solenoidspule 846 des Solenoid-Steuerventils 84 ist über einen temperaturabhängigen Schalter 86 und einen Zündschalter 88 elektrisch mit einer Gleichstromquelle 90 verbunden. Der temperaturabhängige Schalter 86 kann von jeglicher geeigneten Bauart sein, insofern als er das Erregen der Solenoidspule 846 des Solenoid-Steuerven-

!5 tüs 84 bewirkt, um dadurch die I.eilung 80 zu öffnen, wenn die Temperatur der Abgase verhältnismäßig gering ist, und als er die Solenoidspule 846 außer Strom setzt, um die Leitung 80 zu schließen, wenn die Temperatur der Abgase ein übermäßig hohes Niveau erreicht. Es ist verständlich, daß der temperaturabhängige Schalter 86, der in F i g. 1 in dem Auspuffrohr 44 hinter der Abgasbehandlungseinrichtung angeordnet dargestellt ist, unmittelbar auf dem Gehäuse der Abgasbehandlungseinrichtung 42 angebracht sein kann.

um auf die Temperaturen derselben anzusprechen.

Bevor in die ausführliche Erörterung der Wirkungsweise der Vorrichtung 46 eingetreten wird, soll vorausgesetzt werden, daß der Verbrennungsmotor 10 vollkommmen angewärmt ist und folglich die in der Trennwand 72 ausgebildete Steueröffnung 72a durch das Ende des thermostatischen Steuerventils 76 völlig geschlossen ist. wodurch das Vakuum in der Ansaugleitung, das der Starterklappen-Betätigungseinrichtung 48 zugeführt wird, auf einem verhältnismäßig hohen Niveau gehalten wird. Hierdurch wird die Membran 52 und folglich der Stößel 56 in einer Richtung zum vollständigen Öffnen der Starterklappe 22 bewegt. Wenn unter dieser Voraussetzung der Wirkungsgrad, d. h. der Oxydationsvorgang der Abgasbehandlungseinrichtung 42, als Folge des dem Verbrennungsmotor 10 zugeführten mageren Kraftstoff-Luft-Gemisches nachläßt, dann fällt die Temperatur der Abgase in dem Auspuffrohr 44 hinter der Abgasbehandlungseinrichtung 42 schnell ab. Unter diesem Umstand wird der temperaturabhängige Schalter 86 geschlossen und setzt die Solenoidspule 846 des Solenoid-Steuerventils 84 unter Strom, so daß das Reglergestänge 84a zurückgezogen wird und dadurch das Ende der Luftdruck-Zuführleitung 80 zur Atmosphäre geöffnet wird. Folglich wird der Luftdruck über die Leitung 80 der Vakuumniveau-Regulierkammer 64 zugeführt, wodurch das Niveau des darin enthaltenen Vakuums der Ansaugleitung absinkt Dieses herabgesetzte Vakuum der Ansaugleitung wird über die Leitung 70 an die Vakuumkammer 50a der Starterklappen-Betätigungseinrichtung 48 abgegeben mit dem Ergebnis, daß die Membran 52 und demzufolge der Stößel 56 der Wirkung der Druckfeder 54 zufolge im Hinblick auf Fi g. 1 nach links bewegt werden. Hierdurch wird der Betätigungs-

wi hebel 58 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch die Starterklappe 22 geschlossen wird. Das dem Motor zugeführte Luft-Brennstoffgemisch wird daher angereichert was zur Folge hat daß die unverbrannten Bestandteile in den Auspuffgasen des Motors ansteigen, so daß der Oxydationsvorgang der Abgasbehandlungseinrichtung 42 gefördert wird, um dadurch die schädlichen Bestandteile in den Auspuffgasen des Motors zufriedenstellend zu vermindern, bevor diesel-

ben an die Atmosphäre abgegeben werden.

Wenn jedoch die Temperatur der Abgase oder die Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung 42 wegen des zunehmenden Wirkungsgrades derselben einen übermäßig hohen Wert erreicht, wird der temperaturabhängige Schalter 86 geöffnet, wodurch die Solenoidspule 840 des Solenoid-Steuerventils 84 außer Strom gesetzt wird. In diesem Fall wird das Reguliergestänge 84a vorgeschoben, um das Ende der Luftdruck-Zuführlcitung i(0 zu schließen, so daß der Vakuumniveau-Regulierkammer 64 der Vakuumniveau-Reguliereinrichtung 60 kein Luftdruck zugeführt wird. Auf diese Weise wird das Vakuum der Ansaugleitung in der Vakuumniveau-Reguherkammer 64 auf einem hohen Niveau gehalten. Dieses Vakuum der Ansaugleitung wird über die Leitung 80 der Vakuumkammer 50a der Starterklappen-Belätigungseinrichlung 48 zugeführt und wirkt auf die Membran 52, wodurch diese entgegen der Kraft der Druckfeder 54 in der Zeichnung nach rechts bewegt wird. Dies veranlaßt den Stößel 56, den Betätigungshebel 58 im Gegensinn zum Uhrzeiger zu verschwenken, wodurch die Starterklappe 22 geöffnet wird. Demzufolge wird das dem Verbrennungsmotor 10 zugeführte Luft-Brennstoffgemisch mager, so daß die Temperatur der ausgestoßenen Abgase auf einen geeigneten Wert herabgesetzt wird.

Obgleich die Luftdruck-Zuführsteuereinrichtung 81 einen Teil der zuvor beschriebenen Vorrichtung bildet und aus der Durchflußbegrenzungseinrichtung 82, dem Solenoid-Steuerventil und dem temperaturabhängigen Schalter besteht, der elektrisch mit dem Solenoid-Steuerventil verbunden ist, ist zu beachten, daß die mit 8Γ bezeichnete Luftdruck-Zuführsteuereinrichtung ein temperaturabiiängiges Regelorgan 92, das eine in die Atmosphäre mündende Belüflungsöffnung 92a umfaßt, eine Luftdruck-Zuführöffnung 92ö. die mit einer mit der Luftdruck-Zuführleitung 80 verbundenen Leitung 94 in Verbindung steht, und ein thermostatisches Ventil 92c aufweist, das in dem Gehäuse der Abgasbehandlungseinrichtung 42 angebracht ist. Das thermostatische Ventil 92c dient zum Schließen der Belüfiungböfmung 92a, wenn die Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung 42 verhältnismäßig hoch ist, wodurch verhindert ist, daß der Luftdruck der Leitung 80 zugeführt wird, und dient zum Öffnen der Belüftungsöffnung 92a, wenn die Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung 42 verhältnismäßig niedrig ist. um dadurch dem Luftdruck zu ermöglichen, in die Leitung 80 einzuströmen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Teilschnitts durch das Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors unter Andeutung der Ansteuerung der Vorrichtung durch die Abgas-Behandlungseinrichtung.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist schc.iiatisch in Fig. 2 dargestellt, wobei ähnliche oder entsprechende Teile mit denselben Ziffern wie in F i g. 1 bezeichnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist beabsichtigt, das Luft-Brennstoff-Verhältnis des dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft-Brennstoffgemisches durch Verwendung eines Dosierventils zu steuern, das in dem üblichen Vergaser anstelle der in dem Vergaser angeordneten Starterklappe vorgesehen ist Der allgemein mit der Ziffer 100 bezeichnete Vergaser ist mit einer Drosselklappe 102. einem Hauptventuri 104, einem Nebenventuri 106, einer Hauptbrennstoffleitung 108, einer Leerlauf- oder Übcrgangsbrennstoffleitung 110 und einer Schwimmerkammer 112 ausgebildet. Die Hauptbrennstoffleitung 108 mündet in das Nebenventuri 106. Durch die Hauptbrennstoffleitung 108 wird der Vergaser-Ansaugleitung ein Luft-Brennstoffgemisch für Vollastbetrieb zugeführt, wie es dann der Fall ist, wenn der Motor während der Fahrt läuft oder mit hoher Drehzahl in Betrieb ist. Die zum Leerlauf oder zum Betrieb unter geringer Belastung dienende Übergangsbrennstofflei-

lung 110 ist über einen Übergangs-Durchlaß 114 und einen Leerlauf-Durchlaß 116 in die Ansaugleitung des Vergasers hinter dem Venturi 104 geöffnet. Der Übergangs-Durchlaß 114 ist nahe dem Rand der Drosselklappe 102 angeordnet, wenn diese im wesentlichen geschlossen ist. Der Leerlauf-Durchlaß 116 ist dagegen hinter oder nach der Drosselklappe 102 ausgebildet. Mit der Ziffer 118 ist eine Leerlauf-Einstellschraube zum Einstellen der Durchflußmenge des Gemisches durch den Leerlauf-Durchlaß 116 bezeich-

net.

In der Hauptbrennstoffleitung 108 sind der Reihe nach von der Schwimmerkammer 112 aus eine Hauptdüse 120, ein Haupl-Kraftsioff-Luftmischer 122 und eine Haupldüsenbohrung 124 vorgesehen. Der Haupt-Kraftstoff-Luftmischer 122 ist an seinem unteren Ende mit einer Düse 122a und an seinem oberen Ende mit einer kleinen Luftöffnung 1220 versehen, die zur Atmosphäre führt. Die Düse 122a und die kleine Luflöffnung 1220 sind so bemessen, daß eine gewünsch-

Jd te Menge eines mageren Luft-Brennstoffgemisches erzeugt wird, so daß ein mageres Luft-Brennstoffgemisch durch die Hauptdüsenbohrung 124 der Vergaser-Ansaugleitung zugeführt wird. Wenn bei einem bedingten Vollastbetrieb die Drosselklappe 102 im

i^:> wesentlichen vollständig geöffnet ist, wird ein ausreichendes Vakuum in dem Nebenventuri 106 aufgrund des Umstandes gebildet, daß für diese besondere Betriebsbedingung eine beträchtliche Luftmenge durch das Nebenventuri 106 hindurchströmt. Dadurch wird eine

■ίο gewünschte Kraftstoffmenge, die durch die Hauptdüse 120 bemessen ist. durch den Haupt-Kraftstoff-Luftmischer 122 zerstäubt, wodurch ein Luft-Brennstoffgemisch erzeugt wird, das durch die Hauptdüsenbohrung 124 aufgrund des in dem Nebenventuri 106 vorhandenen Vakuums, in das Nebenventuri 106 angesaugt wird. Dem Übergangs-Durchlaß 114 und dem Leerlauf-Durchlaß 116 ist in der Übergangsbrennstoffleitung 110 zusätzlich ein Langsamlauf-Kraftstoff-Luftmischer 126 zugeordnet, an dessen unterem Ende ein· Düse 126a ausgebildet i».t und dem eine erste kleine Luftöffnung 1266 zugeordnet ist. die von der umgebenden Atmosphäre umspült ist. Stromab der ersten kleinen Luuöfmung 1262) iSi ciiic /vvciic kleine Lufiöffiiung 126c vorgesehen, die ebenfalls in die Atmosphäre mündet.

=;« Die erste und zweite kleine Luftöffnung 1266 und 126c sind so bemessen, daß sie aus der sie umgebenden Atmosphäre Luft in gewünschten Durchflußmengen zuführen. Wenn der Motor unter Leerlaufbedingungen mit fast vollständig geschlossener Drosselklappe 102 arbeitet, ist die Durchflußmenge der dem Motor zugeführten Luft nicht groß, so daß dadurch in dem Nebenventuri 106 ein geringes oder gar kein Vakuum herrscht. Demzufolge wird dem Motor über den Übergangs-Durchlaß 114 und den Leerlauf-Durchlaß 116 ein zugemessenes Luft-Brennstoffgemisch zugeführt

Während des Betriebes des Motors mit hoher Drehzahl und bei großer abgegebener Leistung wird

Kraftstoff auch der Hauptbrennstoffleitung 108 durch eine Brennstoffzuführung 128 infolge der Tätigkeit eines Dosierventils 130 bzw. 132 zugeführt. Die Brennstoffzuführung 128 führt von der Schwimmerkammer 112 über ein Leistungs-Dosierventil 132 und mündet in die Hauptbrennstoffleitung 108. Das Leistungs-Dosierventil 132 weist eine Hilfsbrennstoffventildüse 134 auf, die zwischen der Schwimmerkammer 112 und der Brennstoffzuführung 128 angeordnet ist. Die Hilfsbrennsloffventildüse 134 wird durch ein kegelförmiges Ventil 136 gesteuert, das normalerweise die Hilfsbrennstoffventildüse 134 mittels einer Druckfeder 136 geschlossen hält. Wenn dieses Ventil geöffnet ist, ermöglicht es zusätzlichem Kraftstoff hinter der Hauptdüse 120 in die Hauptbrennstoffleitung 108 /u strömen, um das dem 1*5 Motor zugeführte Luft-Brennstoffgemisch anzureichern. Das kegelförmige Ventil 136 ist demzufolge geöffnet, wenn der Motor unter Vollast und mit geöffneter Drosselklappe arbeitet, um durch diese zusätzliche Brennstoffmenge die zusätzliche Arbeitsleistung zu bewirken, die für den derartigen Betrieb des Motors erforderlich ist.

Das Ventil 136 wird durch einen Stößel 140 gesteuert, dessen oberes Ende mit einem Vakuumkolben 142 verbunden ist. Der Vakuumkolben ist in einer in einem Gehäuse 146 ausgebildeten Vakuumkammer 144 verschiebbar untergebracht. Dem Vakuumkolben 142 ist eine Druckfeder 148 zugeordnet. Die Druckfeder 148 ist auf zwei Federsitzen 150 und 152 gelagert, um den Vakuumkolben 142 in seiner unteren Stellung zum öffnen des Ventils 136 zu beaufschlagen, wenn sich der Motor in Ruhe befindet oder wenn das Vakuum in der Ansaugleitung gering ist. Es ist jedoch eine Vakuumzuführleitung 154 vorgesehen, die die Vakuumkammer 144 mit der Ansaugleitung des Vergasers unterhalb der γ> Drosselklappe 102 verbindet, so daß das Vakuum der Ansaugleitung der Vakuumkammer 144 oberhalb des Vakuumkolbens 142 zugeleitet wird.

Wenn der Motor mit verhältnismäßig geringer Drehzahl betrieben wird und die Drosselklappe 102 Mt teilweise geöffnet ist, bewirkt das Vakuum der Ansaugleitung in der Vakuumkammer 144, daß der Kolben 142 und der Stößel 140 in ihrer oberen Stellung gehalten werden. Hierdurch wird das Ventil 136 der Wirkung der Druckfeder 138 zufolge geschlossen « gehalten, so daß über die Brennstoffleitung 128 kein zusätzlicher Brennstoff der Hauptbrennstoffleitung !08 zugeführt wird. Wenn die Drosselklappe 102 weit geöffnet ist, um eine hohe Drehzahl zu erhalten oder einer solchen Stufe zustrebt, fällt das Vakuum der to Ansaugleitung unterhalb der Drosselklappe 102 ab und reicht nicht aus, die Wirkung der Druckfeder 148 zu überwinden, so daß dadurch die Feder den Vakuumkoiben 142 und den Stößel 140 nach unten bewegt, um das Ventil 136 zu öffnen. Dann ist es möglich, daß ^t zusätzlicher Brennstoff durch die Brennstoffzuführung 128 in die Hauptbrennstoffleitung 108 eintritt.

Die derart ausgebildete Dosierventileinrichtung 130 und 132 wird zum Verändern des dem Motor zugeführten Luft-Brennstoffgemisches in Abhängigkeit «ι von den Veränderungen der Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung oder der Temperatur der darin enthaltenen Abgase verwendet, um dadurch den Wirkungsgrad oder den Oxydationsvorgang der Abgasbehandlungseinrichtung wie bereits zuvor dargelegt zu h^r> steuern. Hierzu ist eine Vorrichtung zum Steuern der Arbeitsweise des Leistungsdosierventils 132 in Abhängigkeit von Veränderungen der Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung oder der darin enthaltenen Abgase vorgesehen. Die allgemein mit 46' bezeichnete Vorrichtung umfaßt eine erste Hilfs-Luftzuführleitung 156, deren eines Ende mit der Vakuumkammer 144 der Dosier-Ventilanordnung 130 und deren anderes Ende mit einer Hatipt-Luftzuführleitung 158 in Verbindung steht, die in die umgebende Atmosphäre mündet oder mit einem Luftfilter (nicht dargestellt) des Vergasers 100 verbunden ist. Die erste Hilfs-Luflzuführleitung 156, in der eine Durchflußbegrenzungseinrichtung 156a eingefügt ist, ermöglicht es der Luft, in die Vakuumkammer 144 zu strömen, wenn die Abgasbehandlungseinriehiung 42 bei einer niedrigen Temperatur arbeitet, so daß der Vakuumkolben 142 der Wirkung der Druckfeder 148 zufolge zum Öffnen des Ventils 136 nach unten bewegt wird, um dadurch zusätzlichen Brennstoff der I lauptbrennstoffleitung 108 zum Anreichern des Luft-Brennstoffgemisches zuzuführen. Die Vorrichtung 46' umfaßt außerdem eine zweite Hilfs· Luftzuführleitung 160, deren eines Ende mit der Haupt-Luftzuführleitung 158 und deren anderes Ende mit dem Übergangs-Durchlaß 114 über eine dritte kleine Übergangs-Luftöffnung 162 in Verbindung steht. Diese Leitung 160 dient zum Zuführen von zusätzlicher Luft zum Übergangs-Durchlaß 114 über die dritte kleine Luftöffnung 162, wenn die Abgasbehandlungseinrichtung 42 eine übermäßig hohe Temperatur erreicht, so daß dem Verbrennungsmotor ein mageres Luft-Brennstoffgemisch zugeführt wird. Weiterhin ist in der Vorrichtung 46' ein Dreiwege-Solenoid-Schaltventil 164 angeordnet, um die Verbindungen zwischen den Leitungen 158 und 156 und zwischen den Leitungen 158 und 160 zu regeln. Das Solenoid-Schaltventil 164 kann von bekannter Bauart sein, insofern als es eine Verbindung zwischen den Leitungen 158 und 156 vorsieht, wenn es erregt ist, und es eine Verbindung zwischen den Leitungen 158 und 160 vorsieht, wenn es nicht erregt ist. Wie dargestellt ist, weist das Solenoid-Schaltventil 164 eine Solenoidspule 164a auf, die über ein Thermoelement 86 und den Zündschalter 88 mit einer Gleichstromquelle 90 elektrisch verbunden ist. Das Thermoelement 86 dient zum Erregen der Solenoidspule 164a, wenn die Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung gering ist, und dient zum außer Strom setzen der Solenoidspule 164a, wenn die Abgasbehandlungseinrichtung eine übermäßig hohe Temperatur erreicht.

Wenn im Betrieb die Abgasbehandlungseinrichtung 42 mit verhältnismäßig niedriger Temperatur arbeitet, ist der temperaturabhängige Schalter bzw. das Thermoelement 86 geschlossen, um die Solenoidspule 164a des Solenoid-Schaltventils 164 unter Strom zu setzen, so daß die Leitung 156 mit der Leitung 158 in Verbindung steht, wohingegen die Verbindung zwischen den Leitungen 158 und 160 unterbrochen ist. In diesem Fall wird die Luft über die Leitung 156 der Vakuumkarnmer 144 oberhalb des Vakuumkolbens 142 zugeführt. Unter dieser Voraussetzung fällt das der Vakuumkammer 144 zugeleitete Vakuum der Ansaugleitung ab, so daß dieses nicht ausreicht, die Wirkung der Druckfeder 148 zu überwinden. Demzufolge bewegt die Druckfeder 148 den Vakuumkolben 142 und den Stößel 140 in der Zeichnung nach unten, wodurch das Ventil 136 geöffnet wird. Als Folge hiervon wird zusätzlicher Brennstoff durch die Brennstoffleitung 128 der Hauptbrennstoffleitung 108 zugeführt. Folglich wird das dem Motor zugeführte Luft-Brennstoffgemisch angereichert mit dem Ergebnis, daß die Mengen der unverbrannten

Bestandteile in den Abgasen ansieigen. Die Abgase, die dann eine große Menge an unverbrannten Bestandteilen enthalten, werden über das Auspuffrohr 44 in die Abgasbehandlungseinrichtung 42 geleitet. Dies führt zu einem verstärkten Oxydationsvorgang in der Abgasbehandlungseinrichtung 42, so daß deren Temperatur ansteigt.

Wenn die Temperatur der Abgasbehandkingseiiirichtung 42 ein übermäßig hohes Niveau erreicht, wird der temperaturabhängige Schalter bzw. das Thermoele- \o ment 86 geöffnet, wodurch die Solenoidspule 164« des Soienoid-Steuerventils 164 außer Strom gesetzt wird. In diesem Fall wird die Verbindung zwischen den Leitungen 158 und 156 unterbrochen, so daß der Vakuumkammer 144 keine Luft zugeführt wird. Unter η dieser Voraussetzung reicht das Vakuum der Ansaugleitung in der Vakuumkammer 144 aus, um die Kraft der Druckfeder 148 zu überwinden, was zur Folge hat, daß der Vakuumkolben 142 und der Stößel 140 nach oben bewegt werden. Hierdurch wird das Leistungs-Dosierventil 132 geschlossen, wodurch der zusätzliche Brennstoff daran gehindert wird, in die Hauptbrennstoffleitung 108 einzutreten. Gleichzeitig tritt die Leitung 160 der Wirkjng des Solenoid-Schaltventils 164 zufolge mit der Leitung 158 in Verbindung, so daß über die Leitung 160 und die dritte kleine Übergangs-Luftöffnung 162 Luft dem Übergangs-Durchlaß 114 zugeführt wird, von dem die Luft in die Ansaugleitung des Vergasers angesaugt wird, wodurch ein mageres Luft-Brennstoffgemisch erzeugt wird. Das magere Luft-Brennstoffgemisch führt in den vom Motor ausgestoßenen Abgasen zu einer geringen Menge an unverbrannten Bestandteilen, wodurch der Oxydalionsvorgang in der Abgasbehandlungseinrichtung 42 nachläßt, so daß die Temperatur derselben ebenfalls absinkt. Aus der Beschreibung wird deutlich, daß die Abgasbehandlungseinrichiung durch Steuern des dem Motor zugeführten Luft-Brennstoffgemisches in Abhängigkeit von der Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung oder der Temperatur der in ihr enthaltenen Motorabgase jederzeit auf ihrer optimalen Leistungsfähigkeit gehalten werden kann, wodurch die Konzentration an schädlichen und nachteiligen Bestandteilen in den Motorabgasen zufriedenstellend beseitigt werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verminderung der giftigen Bestandteile in Verbrennungsmotorabgasen, die einer thermischen und/oder katalytischen Behandlung in einer Abgas-Behandlungseinrichtung unterzogen werden, deren Betriebstemperatur als Steuergröße für die Regelung des in einem Schwimmervergaser mit Haupt- und Obergangsbrennstoffleitung erzeugten Luft/Brennstoffgemischs auf einen, für den Wirkungsgrad der Abgas-Behandlungseinrichtung optimalen Betriebspunkt herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptbrennstoffleitung (108) mit der Schwimmerkammer (112) zusätzlich über ein Dosierventil (130, 132) verbunden ist, dessen Steilglied (142) einerseits vom Unterdruck in der Ansaugleitung stromab der Drosselklappe (102) beaufschlagt und andererseits mit einer Steuerdruckleitung (156) in Verbindung steht, die zu einem Schaltventil (164) führt, das in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgases und/oder der Abgas-Behandlungseinrichtung (42) entweder die Steuerdruckleitung (156) unter öffnen des Dosierventils (130, 132) oder eine Druckluftleitung (160), die an die Obergangsbrennstoffleitung (110) angeschlossen ist, mit einer Haupt-Luftzuführleitung (158) koppelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil (130, 132) einen, mit einem Vakuumkolben (142) gekoppelten Ventilstößel (140) besitzt, der mit einem Ventilsitz einer Ventildüse (134) zusammenwirkt, die unter Einwirkung eines Unterdrucks auf den Vakuumkolben (142) gegen die Kraft einer, den Ventilstößel (140) umgebenden Feder (148) verschließbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (164) ein Solenoid-Steuerventil ist, dessen Spule in einen, von einem Thermoelement (86) in der Abgasleitung schaltbaren Stromkreis (8S, 88, 90) integriert ist.