DE2303150C3 - Abgasreinigungssystem für eine Kolbenbrennkraftmaschine - Google Patents
Abgasreinigungssystem für eine KolbenbrennkraftmaschineInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/30—Arrangements for supply of additional air
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Description
Die Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem für fine Kolbenbrennkraftmaschine mit einer durch ein
Drosselventil gesteuerten Lufteinlaßanlage, einem Brennstoffeinfüh^ingssystem, welches Brennstoff proportional
zur Verbrennungsluftmenge zuführt, mit einer Einrichtung zum Zuführen von Nuchverbrennungs-Zutatzluft
in das Abgassystem, die eine Luftpumpe »ufweist mit einer Antriebsvorric. tung, welche die
Luftpumpe mit der Brennkraftmaschine in der Weise Verbindet, daß die Luftpumpe mit einer Geschwindigkeit
proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine angetrieben wird und mit einem geschlossenen Zuführkanal,
der eine Verbindung von der Lufteinlaßanlage zur -to
Luftpumpe herstellt, sowie einer Zusatzluft-Förderleitung von der Luftpumpe zum Abgassystem.
Ein derartiges Abgasreinigungssystem ist aus der US-PS 34 91 533 bereits bekannt Dabei wird jedoch die
Luft von einer Stelle des Saugrohres der Maschine abgegriffen, die stromaufwärts von der Drosselklappe
gelegen ist. Dadurch wird mit zunehmender Drehzahl der Maschine immer mehr Luft bzw. zunehmend zu viel
Luft in das Abgassystem eingeleitet, da der Abgriff der
durch die Luftpumpe zu fördernden Luft in einem Bereich des Saugrohr« der Brennkraftmaschine gelegen
Ist, in welchem der jeweils herrschende Druck nicht die jeweilige Belastung der Maschine bzw. Drehzahl der
Maschine wiedergibt.
Auch durch die US-PS 35 90 579 sind schon Abg&sreinigungssysteme für Kolbenbrennkraftmaschinen
bekannt. Bei einem dieser Systeme wird ein Teil der Von der Maschine angesaugten, mit Brennstoff gemischten
Luft in Form eines Zündhilfsgemisches über eine Luftpumpe in das Abgassystem eingeleitet. Gemäß
einer anderen Ausführungsform dieses bekannten Systems wird auch reine Zusatzluft in das Abgassystem
eingeführt. Dabei erfolgt jedoch die Zuführung der reinen Zusatzluft zur Zusatzluftpumpe von einer
anderen Stelle als dem Saugrohr der Brennkraftmaschine aus, und zwar unmittelbar aus der Atmosphäre.
Wird bei diesem bekannten System in das Abgassystem ein Zündhilfsgemisch eingeleitet, so erfolgt der
Abgriff des Luftanteiles des Zündhilfsgemisches über einen geschlossenen Einlaßkanal, der mit einer Einlaßöffnung
verbunden ist, die in der Wand des Saugrohres der Brennkraftmaschine zwar stromabwärts von der
Drosseleinrichtung ausgebildet ist, jedoch funktionsnotwendig auch stromabwärts von der Brennstoffeinführungsstelle
in das Saugrohr.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ausgehend von dem AbgasreinigungssystuTi der
eingangs bezeichneten bekannten Art die Zusatzluft-Zuführeinrichtung derart auszubilden, daß die nötige
Anpassung der Zusatzluftmenge an den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit besonders
kleinem Aufwand erfolgt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Zuführkanal vom Saugrohr an einer Stelle stromabwärts vom Drosselventil, jedoch stromaufwärts
von der Brenustoffeinführungsstelle abzweigt
Wird erfindungsgemäß die Zusatzluft nicht stromaufwärts
von der Drosselklappe, sondern stromabwärts von der Drosselklappe im Saugrohr der Brennkraftmaschine
abgegriffen, so ergibt sich dadurch ein linearisierender Effekt d. h. in Kombination mit dei Pumpleistung
der Luftpumpe wird immer eine solche Luftmenge in das Abgassystem eingeleitet daß zum einen eine
annähernd vollständige Verbrennung der noch nicht verbrannten Abgasbe rtandteile sichergestellt wird, und
zum anderen eine zu starke Abkühlung aufgrund des Einleitens einer zu großen Ztisatzluftmenge verhindert
wird, oder mit anderen Worten unabhängig von der jeweiligen Belastung oder Drehzahl der Brennkraftmaschine
eine annähernd vollständige Verbrennung der Schadstoffe im Abgas der betreffenden Maschine
erreicht wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung der grundlegenden Elemente einer Kolbenbrenn^raftmaschine mit
ihrem Luftansaugsystem und Abgassystem und mit dem Abgasreinigungssystem mit den Merkmalen nach der
Erfindung; und
F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Abgasreinigungssystems
ähnlich Fig. 1, jedoch mit einer Luftpumpe, welche elektrisch angetrieben ist.
In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente einer Brennkraftmaschine veranschaulicht die für die Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform de: Abgasreinigungssysums erforderlich sind. Die grundlegende
Brennkraftmaschinenanordnung ist mit 10 bezeichnet und ein Saugrohr mit 11. ferner eine
Abgassammelleitung 12. Luft auf atmosphärischem Druck gelangt durch das Filter 13 in das Saugrohr U
hinter das Drosselventil 14, wo die Luft mit Brennstoff gemischt wird. Gemäß F i g. I wird der Brennstoff durch
die Brennstoffeinführungsstelle 15 an das Saugrohr U abgegeben. Diese Mischung aus Brennstoff und Luft
wird von der Brennkraftmaschine 10 aufgenommen und wird dort für eine Explosion entzündet wodurch dann
die hin- und hergehenden Teile bei einer Hubkolbenmaschine oder die Drehteile bei einer Wankel- oder
ähnlichen Maschine angetrieben werden. Bei einigen Systemen wird der Brennstoff direkt in die Verbrennungskammer
der Maschine abgegeben, also nicht in das Saugrohr.
Die nicht ganz vollständig ausgebrannten Abgase werden von der Brennkraftmaschine in die Abgassammelleitung
12 und weiter in die Reaktionskammer 16
ausgestoßen, in welcher eine Nachverbrennung der Abgase vorgesehen ist Die nachverbrannten Abgase
werden an die Atmosphäre abgegeben, nachdem sie die Verbindungs-Auspuffleitung 18 und den Auspufftopf 17
passiert haben.
Die Betriebsweise des Abgasreinigungssystems ist wie folgt Eine Luftpumpe 19, wie beispielsweise eine
Verdrängerpumpe, wird mh einer Geschwindigkeit
angetrieben, die proportional zur Drehzahl der Maschine ist Dies kann mit Hilfe von verschiedenen
Antriebsvorrichlungen verwirklicht werden, wie beispielsweise
mit Hilfe eines Riemen- oder Kettenantriebs 20, der mechanisch die Luftpumpe 19 mit der
Kurbelwelle 21 der Maschine verbindet, wie in F i g. 1 gezeigt ist Die Durchmesser der Antriebsräder an der
Kurbelwelle und an der Luftpumpe, das sind jeweils die Räder 22 und 23, bestimmen die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Luftpumpe relativ zur Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle und sie schaffen eine
Steuerung erster Ordnung für die Nachverbrennungs-Zusatzluft Es sind auch andere Einrichtungen, mechanische,
elektrische und weitere, für den Antrieb einer Luftpumpe mit einer Geschwindigkeit, die proportional
zur Drehzahl der Brennkraftmaschine ist bekannt und lassen sich auch bei der Verwirklichung des Gegenstandes
der vorliegenden Erfindung anwenden. F i g. 2 zeigt ein äquivalentes Verfahren, bei dem Luftpumpe 19
durch einen Elektromotor 30 über eine Verbindungswelle 31 angetrieben wird. Der Elektromotor leitet sein
Maschinengeschwindigkeitssignal und seine Stromversorgung von einer elektrischen Stromversorgungsquelle
32 ab, wie beispielsweise einem Synchrongenerator, der mechanisch mit einer Geschwindigkeit angetrieben
wird, die proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 ist und zwar mit Hilfe einer geeigneten
Antriebseinrichtung, wie beispielsweise einem Riementrieb 33 und Riemenscheiben 34 und 35. Die elektrische
Energie wird mit Hilfe von Kabeln 36 dem Elektromotor 30 zugeführt Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
besteht die elektrische Stromversorgungsquelle 32 aus einem Synchrongenerator, der Wechselstrom
erzeugt und zwar mit einer Frequenz, die proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine ist Der Elektromotor
30, der die Luftpumpe 19 treibt, kann ein Synchronmotor sein, der auf einer Drehzahl dreht die
proportional zur Frequenz des antreibenden Wechselstroms ist.
Gemal3 F i g. 1 erhält die Luftpumpe 19 die Luft vom Saugrohr 11 über die Einlaßöffnung 24, die in einer
Seitenwand des Saugrohres 11 zwischen dem Drosselventil 14 und der Brennstoffeinführungsstelle 15 gelegen
ist Die Luft strömt vom Saugrohr 11 durch die Einlaßöffnung 24 und durch den geschlossenen Zuführkanal
25 zur Lufteinlaßöffnung 26 der Luftpumpe 19.
ίο Die Richtung der Luftströmung ist durch die Pfeile in
F i g. 1 angezeigt Nach dem Durchtritt durch die Luftpumpe 19 strömt die Luft durch die Zusatzluft-Förderleitung
27 zur Injektionsöffnung 28, wo sie dann in die Abgassammelleitung 12 injiziert wird, und zwar so
nahe als möglich bei den Eintrittsöffnungen der Abgase.
Die Luftmenge, die durch die Luftpumpe 19 gepumpt wird, ist proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine
10 und zum absoluten Druck der Luft an der Pumpeneinlaßöffnung 26. Der geschlossene Zuführkanal
25 ist so ausgelegt daß der Druck an der Pumpeneinlaßöffnung 26 nahezu £<eich ist dem
absoluten Druck im Saugrohr 11. Uk durch die Brennkraftmaschine angesaugte Luftmenge ist ebenso
proportional zur Brennkraftmaschinendrehzahl und
« zum absoluter Druck im Saugrohr. Da der Brennstoff
proportional zur Luftmenge, die von der Maschine
angesaugt wird eingeführt wird, ist die Gesamtmenge der Abgase proportional zum absoluten Druck im
Saugrohr und zur Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Daher ist auch die in die Abgassammellertung injizierte
Zusatzluftmenge propotional zur Menge der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Abgase. Durch die
Verwendung des Abschnitts des Saugrohres stromabwärts vom Drosselventil als Luftquelle für die Zusatzluft
wird die erforderliche Steuerung der zweiten Ordnung vorgesehen Beim Offnen und Schließen des Drosselventils,
was anzeigt daß der Fahrer beschleunigt oder verzögert, und durch Änderung des absoluten Druckes
im Saugrohr wird effektiv die an die Abga&sammdleitung
abgegebene Zusatzluftmenge geändert, bevor noch die Brennkraftmaschine ausreichend Zeit findet
auf uen Steuerimpuls anzusprechen, so daß dadurch die
Steuerung der zweiten Ordnung eine wirkungsvolle Verfeinerung der maschinengetriebenen Steuerung
erster Ordnung darstellt
Claims (1)
- Patentanspruch:Abgasreinigungssystem für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit einer durch ein Drosselventil 5 gesteuerten Lufteinlaßanlage, einem Brennstoffeinführungssystem, welches Brennstoff proportional zur Verbrennungsluftmenge zuführt, mit einer Einrichtung zum Zuführen von Nachverbrennungs-Zusatzluft in das Abgassystem, die eine Luftpumpe iu aufweist mit einer Antriebsvorrichtung, welche die Luftpumpe mit der Brennkraftmaschine in der Weise verbindet, daß die Luftpumpe mit einer Geschwindigkeit proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine angetrieben wird und mit einem geschlossenen Zuführkanal, der eine Verbindung von der Lufteinlaßanlage zur Luftpumpe herstellt, sowie einer Zusatzluft-Förderleitung von der Luftpumpe zum Abgassystem, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (25) vom Saugrohr(!!) an einer Stelle stromabwärts vom Drosselventil (14), jedoch stromaufwärts von der Brennstoffeinführungsstelle (IS) abzweigt (Einlaßöffnung 24).25
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