DE2329539A1 - Verfahren zum entgiften der abgase - Google Patents
Verfahren zum entgiften der abgaseInfo
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Description
η. ,sos 2329535
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, 7 STUTTGART 1
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgiften der Abgase einer Brennkraftmaschine, an deren Auspuff in Reihenschaltung
ein erster, zur Reduktion der Stickoxide dienender Reaktor (Katalysator) und ein zweiter zur Oxidation der Kohlenwasserstoffe
und des Kohlenmonoxyds dienender Reaktor (Katalysator) angeschlossen sind, wobei in den Auspuff vo mindestens
einem der Reaktoren durch eine Luftpumpe Zusatzluft einblasbar ist.
Es ist schon ein derartiges Verfahren bekannt geworden, bei dem zwei katalytische Reaktoren verwendet werden, beispielsweise
ein Kupfer-Nickel- Reduktions-Katalysator und ein Platin-Oxidations-Katalysator.
Insbesondere diese sogenannten Ganzmetallkatalysatoren halten zwar großen Temperaturen stand, reagieren
aber bei tieferen Temperaturen (<65OUC) nicht mehr ausreichend.
Außerdem hat sich gezeigt, daß mit einem leicht "fetten" Oasgemisch
am Katalysatoreingang, also mit X= 0,985 bis 0,995 bestmögliche Ergebnisse insbesondere bezüglich der NO -Emissionen
erreicht werden. Ein möglicher Überschuß von CO und HC
409881/0182 . - 2 -
wird in dem Oxidations-Katalysator durch dio Zusatzluft
ausreichend verbrannt. Die Schwierigkeiten bestehen darin, daß die Temperaturen bei Drehzahlen <·2000 . . . 1500 H/min
und während des Warmlaufs für einen ausreichenden Schadstoffabbau bei Luftzahlen von \. . = 0,985 bis 0,995 nicht
hoch genug sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so zu verbessern, daß die Betriebstemperatur der
Reaktoren im V/armlauf und bei niedrigen Drehzahlen einerseits sicher auf ausreichender Reaktionstemneratur gehalten
und andererseits die Luftzahl des Gases im Reduktionskatalysator auf ihrem optimalen Wert von 0,9^5 bis 0,995 gehalten
wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dgß mit
Hilfe eines ersten Regelkreises, der als Meßglied einen Temperaturfühler
enthält, das 'lassenverhältnis von Luft zu Kraftstoff _1 über ein Kraftstoff-Zuneßsystem regelbar ist und daß
mit Hilfe eines zv/eiten Regelkreises, der als Meßglied einen Sauerstoff-Meßfühler enthält, die Zugabe von Zusatzluft L2
regelbar ist. Die beiden Regelkreise sind über die Brennkraftmaschine miteinander verknüpft. Während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine
meldet der Temperaturfühler zunächst eine zu niedrige Temperatur (tc65O°C), wodurch das Kraftstoff-Luftgemisch
_1 mittels des Genisch-Dosierungssyster.s auf "fett"
eingeregelt wird, beispielsweise^,, . = 0,9. Der Sauerstoff-Meßfühler
meldet dann ein zu fettes Gemisch, woraufhin über den zv/eiten Regelkreis die Zusatzluft Lp so lange erhöht wird,
bis eine Luftzahl von /\ γ . = O,9ß5 bis 0,995 erreicht wird,
indem die durch das fette Gemisch bewirkte höhere C0-Emission des Motors verbrennt. Durch die dabei entstehenden höheren
Temperaturen wird die gewünschte .Arbeitstemperatur des Katalysators
erreicht.
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•j.^ch einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vor
dom Reduktions-Katalysator im Abgas strom eine Mischkammer angeordnet,
U"i den Meßfühlern ein repräsentatives Gemisch zuzuführen.
Die Mischkammer kann als Therno-Reaktor ausgebildet
sein, oder in Form einer oxydierenden Katalysatorscheibe.
Kin Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung der gesamten Anlage
Fig. 2 einen in der Anlage verwendeten elektrischen Schaltplan
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Sauerstoff-Meßfühlers
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise
des Sauerstoff-Meßfühlers,
Fig. 5 Diagramme zur Erläuterung des Verfahrens.
In Fig. 1 ist mit 11 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die über ein Luftfilter 12 und ein Ansaugrohr 13 Luft ansaugt.
Das Ansaugrohr 13 verzweigt sich in einzelne Ansaugleitungen l4 bis 17, die r,u den Zylindern der Brennkraftmaschine 11
führen. Im Ansaugrohr 13 ist eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 18 angeordnet. Kraftstoff wird über eine Kraftstoffleitung
20 und eine Kraftstoffdüse 19 (Vergaser) in das Ansaugrohr 13 eingebracht. Vor der Drosselklappe 18 zweigt
vom Ansaugrohr 13 ein Bypass 21 ab, der hinter der Drosselklappe 18 wieder in das Ansaugrohr 13 mündet. Im Bypass 21 ist ein
einstellbares Bypass-Ventil 22 angeordnet. Als Kraftstoff-Zumeßsystern
kann jedoch auch statt einem Vergaser eine elek-
409881 /0182
tronische oder mechanische Kraftstoff-Einspritzanluge dienen
oder Mittel, mit denen der Kraftstoffdruck vor der Vergaserdüse
änderbar ist. Entscheidend ist lediglich, daß über entsprechende Vorrichtungen das Kraftstoff-Luftgemisch des Motors
\ ,. . in Abhängigkeit von noch näher zu beschreibenden
Größen änderbar ist.
An die Auslaßventile der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine
11 schließen sich Abgasleitungen 24 an, die sich zu einer Abgassammelleitung 23 vereinigen. Die Abgassanmelleitung
mündet in eine als Therno-Reaktor ausgebildete Mischkammer 25, ah die sich ein sog. Zweibett-Katalysator 26 anschließt.
Der Ausgang des Zweibett-Katalysators 26 mündet in ein Auspuffrohr
30, das die Abgase einer nicht dargestellten Schalldämpferanlage zuführt.
Von der Kurbelwelle 31 der Brennkraftmaschine 11 wird vorzugsweise
über einen nicht dargestellten Keilriemen eine Sekundärluftpumpe 32 angetrieben. Diese saugt über einen
Filter 33 Außenluft an und fördert sie in eine Druckleitung 38 und über ein Regelventil 35 in eine Druckleitung 3^· In
den Leitungen 3^ und 38 ist jeweils "ein Rückschlagventil 36
oder 37 angeordnet. Die Druckleitung 3*4 mündet unmittelbar vor
der Mischkammer 25 in die Abgassammelleitung und die Druckleitung 38 mündet im Doppelbettkatalysator 26. Der Doppelbettkatalysator
26 besteht aus einem ersten Bett 28, das als Reduktionsreaktor wirkt und einem zweiten Bett 27, das als
Oxidationsreaktor ausgebildet ist. Die Druckleitung 38 mündet
vor dem Oxidationsreaktor ein. Das Regelventil 35 wird durch eine Tauchspule 39 betätigt und steuert dadurch die Zusatzluftmenge
L-.
An der Innenseite der Wand des Reduktionsreaktors 28 ist ein Temperaturfühler Ul und ein Sauerstoffmeßfühler 40 angebracht.
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Der elektrische Ausgang des Sauerstoffmeßfühlers 40 ist
mit einem Operationsverstärker 42 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 42 ist an den Eingang eines als
Integrator geschalteten Operationsverstärkers 43 angeschlossen, dessen Ausgang durch eine Leitung mit der Tauchsnule 39 des
Regelventils 35 verbunden ist. Desgleichen ist der elektrische Ausgang des Temperaturfühlers 41 über eine Reihenschaltung mit
einem Operationsverstärker 4 4 und einem ebenfalls als Integrator
geschalteten Operationsverstärker 45 mit dem elektrischen Eingang
der Bypassklappe 22 verbunden.
In Fig. 2 ist ein Schaltplan dargestellt, der im ersten sowie im zweiten Regelkreis Verwendung findet und in dem der erste
Operationsverstärker 42,44 und der zweite Operationsverstärker 43,45 enthalten ist. Der als Thermoelement ausgebildete
Temperaturfühler 41 oder der Sauerstoffmeßfühler 40 ist mit
dem Eingang des Operationsverstärkers 42,44 verbunden. Der erste Operationsverstärker 42,44 enthält einen Verstärker
440, dessen Ausgang über einen Widerstand 441 mit einer Plusleitung 49 und über einen Gegenkopplungswiderstand 442 mit
dem invertierenden Eingang verbunden ist. Der invertierende Eingang des Verstärkers 440 liegt weiterhin über einen Eingangswiderstand
443 am Ausgang des Fühlers 40,4l. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 440 ist über einen Eingangswiderstand
444 an den Abgriff eines Spannungsteilers angeschlossen, der aus zwei Widerständen 445,446 besteht und zwischen der
Plusleitung 49 und einer Minusleitung 48 liegt.
Im zweiten Operationsverstärker ist als aktives Bauelement ein Verstärker 450 vorgesehen. Dessen Ausgang liegt über einen
Widerstand 451 an der Plusleitung 49 und über einen Integrier- ^
kondensator 452 am invertierenden Eingang. Der invertierende ^
Eingang des Verstärkers 450 ist über einen Eingangswiderstand °
453 mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 44 ver- *-
bunden. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 450 Q0
ist über einen Eingangswiderstand 454 mit dem Abgriff eines ^
aus zwei Widerständen 455,456 bestehenden Spannungsteilers *·*
und mit einem Trennwiderstand 457 verbunden. Dem Trennwiderstand
Ί57 kann über eine Klemme 458 eine Korrekturspannung zugeführt
,werden.
An den zweiten Operationsverstärker 43, 45 schließt sich ein
Leistungsverstärker 46 an, der entweder die Tauchspule 39 des
Regelventils, oder einen Steuermagneten 47 der Bypassklappe
ansteuert.
In Fig. 3 ist der Aufbau des Sauerstoffmeßfühlers 40
schematisch dargestellt. Der Meßfühler besteht aus einem einseitig verschlossenen Röhrchen 410, das aus einem Festelektrolyten
gesintert ist. Der Festelektrolyt 1JlO ist beiderseits
mit mikroporösen Platinschichten 411 bedampft. Die beiden Platinschichten 411 sind mit Kontakten versehen, welche
zu elektrischen Anschlußklemmen 412, 413 geführt sind.
Das Festelektrolytröhrchen 410 wird durch eine Fassung 4l4 in der Wand eines Abgasrohres 4l5 gehalten. Die Fassung 4l4
weist eine Bohrung 4l6 auf, durch welche Außenluft in den Innenraum des Röhrchens 410 eindringen kann. Die Außenfläche
des Röhrchens 410 wird vom Abgas umströmt.
In Fig. 4 ist der Verlauf der Ausgangsspannung U des Sauerstoffmeßfühlers
40 über, der Luftzahl\ Kafc aufgetragen. Die
Luftzahl /\vat ist als das Verhältnis der Lu ft masse L^ + L2
zur Kraftstoffmasse definiert und nimmt bei einem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-fiemisch den Wert ^ =1,0 an. Bei Luftzahlen,
die größer als 1,0 sind, wird demnach die Brennkraftmaschine mit magerem Gemisch betrieben.
Der Festelektrolyt 410 des Sauerstoffmeßfühlers 40 ist bei
höheren Temperaturen, wie sie im Abgasstrom herrschen, sauerstoffionenleitend.
Als Festelektrolyt kann z.B. Zirkondioxid verwendet werden. Wenn der Sauerstoffpartialdruck des Abgases
vom Sauerstoffpartialdruck der Au^enluft abweicht, dann tritt zwischen den beiden Anschlußklemmen 412, 413 eine Potentialdifferenz
auf, deren Verlauf über der Luftzahl J\ durch eine
Kurve 52 in Fig. 4 wiedergegeben wird. Diese Potentialdifferenz
hängt logarithmisch vom Quotienten der Sauerstoffpartialdrücke
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zu beiden Seiten des Festelektrolyten Ί10 ab. Deshalb ändert
sich die Ausgangsspannung des Sauerstoffmeßfühlers in der Umgebung der Luftzahl//= 1,0 Sprungartig. Der Sauerstoffme!?)fühler
nach Fir,« 3 IHΉ sich außerordentlich gut zur Ansteuerung
des zweiten Onerationsverstärkers l\J>
verwenden, weil die Ausgangssnannung
sehr stark von der Luftzahl /? abhängt. Insbesondere
die \
läßt sich / Luftzahl/7 in der Umgebung von 1,0 sehr gut einregeln.
läßt sich / Luftzahl/7 in der Umgebung von 1,0 sehr gut einregeln.
In Fig. 5 ist die Zusammensetzung der Abgase als Funktion der
Luftzahl ^ dargestellt. Eine Kurve 96 zeigt den Gehalt der Abgase an Kohlennonoxyd (CO). Unterhalb von //= 1.0 nimmt der
CO-Wert mit steigender Luftzahl stetig ab. Oberhalb von/? =
1,0 ist der CO-V.'ert im wesentlichen konstant und sehr klein.
F.ine Kurve 97 für den Gehalt der Abgase an unverbrannten
Kohlenwasserstoffen (CH) zeigt bis zu /) = 1,3 ungefähr den
gleichen Verlauf wie die Kurve 96. Oberhalb von /\ - 1,3 nimmt
der Gehalt an unverbrannten Kohlenwasserstoffen sprunghaft
zu, weil die Abgaszusammensetzung dann durch eine zunehmende Zahl von Verbrennungsaussetzern beeinflußt wird. Diese
Verbrennungsaussetzer sind eine Folge des sehr mageren Gemisches. Eine Kurve 98 für den Gehalt der Abgase an Stickoxiden
Ho zeigt genau den umgekehrten Verlauf der beiden Kurven 96, 97. Sie weist einen Maximalwert auf, der ungefähr bei /) - 1,05
liegt. Zu großen und zu kleinen Luftzahlwerten hin fällt die Kurve 98 steil ab. Dies ist dadurch bedingt, daß Stickoxide
nur bei hohen Verbrennungstemneraturen durch Verbrennung des Luftstickstoffes entstehen. Die Verbrennungstemperatur erreicht
aber ihren Maximalwert ungefähr bei stöcheometrischem Gemisch. Während die Kurve 98 für die Zusammensetzung des Gemisches
in der Abgassammelleitung 23 r,ilt, nimmt der Stickoxidgehalt
am Ausgang des Reduktionskatalysators 28 einen wesentlich anderen Verlauf, der durch eine gestrichelt gezeichnete Kurve 99 dargestellt
ist. Bei reduzierender Abgaszusammensetzung, d.h. bei kleinen Luftzahlen, reagieren die Stickoxide im Reduktionskatalysator 28 mit dem Kohlenmonoxyd CO und mit Wasserstoff aus
den unverbrannten Kohlenwasserstoffen CH. Deshalb findet man bei kleinen Luftzahlen /) entsprechend einem fetteren Kraftstoff-Luft-Gemisch
am Ausgang dieses Reaktors 28 nur noch wenig Stickoxide mehr im Abgas. Bei X= 0,985 bin 0,995 ergibt sich ein
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NO -Minimum. Beim Überschreiten der Luft zahl /? = %O ändern die Abgase ihre Zusammensetzung von
reduzierend nach oxidierend, d.h. es ist mehr Sauerstoff im Abgas enthalten. Damit können die Stickoxide No im
katalytischen Reaktor 28 nicht mehr reduziert werden, so daß für große Luftzahlen die beiden Kurven 98 und 99 zusammenfallen.
Das erfindungsgemäße Ausführungsbeisniel arbeitet wie folgt:
Das der Brennkraftmaschine 11 zugeführte Luft-Kraftstoff-Gemisch
ist um so magerer, je weiter das Bypassventil 22 geöffnet ist. Angestrebt ist jedoch mit der Erfindung,
im Warmlaufbereich bzw. im unteren Drehzahlbereich (zu kalten Katalysatortemperaturen) den Motor ein fettes
Kraftstoff-Luft-Gemisch zuzuführen. Mit einer Luftzahl /) .„
.'lot
von ungefähr 0,9· Hierdurch wird zum einen ein besserer Rundlauf der kalten Maschine erreicht, zum anderen wird
dadurch vor dem Reduktionskatalysator die Möglichkeit einer Nachverbrennung gegeben, durch die sehr schnell die erforderliche
günstige Arbeitstemperatur des Katalysators erreichbar ist. Es wird also das Bypassventil 22 bei Normalbetrieb,
d.h. bei normaler Arbeitstemoeratur auf eine Mittelstellung
eingestellt sein und bei Warmlauf bzw. sehr kalten Außentemperaturen den Bypass 21 weitgehend sperren. Die Steuerung
dieses Bypassventils 22 erfolgt durch den Thermofühler 4l, dessen mit zunehmender Temperatur steigende Ausgangsspannung
durch die Operationsverstärker 44 und 45 verstärkt wird, über
den Verstärker 46 wird dann ein Stellmotor 47 des Bypassventils
22 betätigt. Während bei kaltem Motor das Ventil 22 den Bypass 21 nahezu sperrt, wird mit zunehmender Temperatur
im Katalysator 28 das Bypassventil 22 geöffnet, bis es dann bei ausreichender Arbeitstemperatur des Katalysators voll
geöffnet ist. Der Sauerstoffmeßfühler 40 mißt nach Kurve in Fig. Ί die tatsächlich erreichte Luftzahl /7 .Seine Aus-
^at
gangsspannung wird im ersten Operationsverstärker 42 verstärkt,
der als Umkehrverstärker wirkt, weil der invertierende Eingang des eigentlichen Verstärkers 440 angesteuert wird.
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Die Ausgangsspannung dieses ersten Operationsverstärkers 44 steigt also mit zunehmender Luftzahl. Der zweite Operationsverstärker
43 der als Integrator geschaltet ist, enthält
einen Integrierkondensator 452 als Integralregler. Der Luftzahlsollwert
läßt sich mit Hilfe des Trennwiderstandes 457 oder durch geeignete Dimensionierung des "Spannungsteilers 455
4 56 einstollen. Die Einstellung über den Trennwiderstand
457 hat den Vorteil, daß man über die Klemme 458 eine Spannung
zufuhren kann, die von einem weiteren Betriebsparameter der
Brennkraftmaschine z.B. der Kühlwassertemperatur, abhängt.
Solange also während des VJarmlaufes fettes Kraftstoff-Luft-Genisch
der Brennkraftmaschine zugeführt v/ird, was einer kleinen Luft zahl \ r. . entspricht, ist die Ausgangssnannung
des Sauerstoffmeßfühlers 40 groß (siehe Fig.4) und es nimmt
entsprechend die Ausgangsspannung des ersten Operationsverstärkers 44 ab und sinkt unter den am Spannungsteiler
455, 456 eingestellten Sollwert. Der zweite Operationsverstärker
43 integriert in negativer Richtung, so daß die Eingangsspannung des Leistungsverstärkers 46 immer größer und
der Tauchspulmagnet 39 des Ventils 35 erregt wird, so daß das Ventil so lange mehr Luft über die Druckleitung 34 vor die Katalysatoren
abzweigt bis eine Luftzahl JKat = 0,985 bis 0,995
erreicht ist. Durch die Zuführung der Sekundärluft in die nur zum Teil verbrannten Abgase erfolgt eine !Jachverbrennung durch
die sehr schnell die gewünschte Arbeitstemperatur der Katalysatoren erreicht wird. Mach Erreichen der Arbeitstemperatur v/ird
durch den Thermofühler 41 der Bypass 21 wieder etwas weiter aufgesteuert, wodurch das zugeführte Kraftstof f-Luft-Gemisch /\ ^Q^
wieder etwas magerer wird, so daß die zugeführte Luftmenge Lp
aufgrund des Sauerstoffmeßfühlers wieder etwas abnimmt. Auf diese Weise wird- bei natürlich einem etwas höheren Kraftstoffverbrauch
als bei warmem Motor - die Abgasentgiftungsanlage solange geregelt, bis die ausreichende Arbeitstemperatur der
Katalysatoren durch die entsprechend ausreichenden thermodynamischen Verhältnisse im Auspuff erreicht ist. Die von der
Sekundärluftpumpe 32 zugeführte Luftmenge, die nicht in die Druckleitung 34 gelangt, wird über die Druckleitung 38 in den Zweibett-
409881 /0182
- 10 -
katalysator 26 gelenkt, um dort im Oxidationskatalysator
27 die erforderliche Nachverbrennung zu bewirken.
Es hat sich gezeigt, daß mit den beschriebenen zwei Regelkreisen
eine sehr genaue Luftzahl von 0,935 bis 0,995 erreicht werden
kanrij so daß die Luftzahl für die NO -Anteile wie in Fig.
5 zu sehen noch vor dem gestrichelten steil ansteigenden Ast der Kurve -99 liegt. Es werden also bei Luftzahlen von
Pt - 0,985 bis 0,995 durch den Reduktionskatalysator nahezu alle NO -Bestandteile zu Stickstoff und C0? reduziert.
Im anschließenden Oxidationskatalysator wird der Überschuß von CO und HC aufgrund der Überschußluft verbrannt.
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Claims (9)
- AnsprücheΊ. Verfahren zum Entgiften der Ahgase einer Brennkraftmaschine, ^an deren Auspuff in Reihenschaltung ein erster, zur Reduktion der Stickoxide dienender Reaktor (Katalysator) und ein zweiter zur Oxidation der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxyds dienender Reaktor (Katalysator) angelnIossen sind, wobei in den Auspuff vor mindestens einen der Reaktoren durch eine Luftpumpe Zusatzluft einblasbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines ersten Regelkreises, der als Meßglied einen Temperaturfühler (41) enthält, das Massenverhältnis von Luft zu Kraftstoff über ein Kraftstoffzumeßsystem (18,19,20,21,22) regelbar ist und daß mit Hilfe eines zweiten Regelkreises, der als Meßglied einen Sauerstoffmeßfühler (40) enthält, die Zugabe von Zusatzluft regelbar ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzluft durch ein von dem Sauerstoffmeßfühler ('1O) gesteuerten Magnetventil (35) entweder vor den ersten Reaktor (28) und/oder zwischen die Reaktoren (27,28) leitbar ist.
- 3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (35) in Ruhestellung (nicht erregt) den Zusatzluftstrom vor dem ersten Reaktor (27, 28) sperrt.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Temperaturfühler (41) und Sauerstoffmeßfühler (40) im Reduktionskatalysator (28) angeordnet sind.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über den ersten Regelkreis durch Einregeln eines fetten Kraftstoff-Luft-Gemisches der Reduktionskatalysator (28) insbesondere beim Warmlauf der Brennkraftmaschine (11) auf ausreichende Arbeitstemperatur gehalten wird.409881/0182 "12~
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Sauerstoffmeßfühler CJO) und den zweiten Regelkreis durch Zugabe von Zusatzluft vor den Reduktionskatalysator (28) eine Luftzahl von /) = 0,985 bis 0,995 einregelbar ist.
- 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Reduktionskatalysator (28) im Abgasstrom eine Mischkammer (25) angeordnet ist, um dem Meßfühler (4θ,4ΐ) ein repräsentatives Gemisch zuzuführen.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daßdie Mischkammer (25) als Thermoreaktor ausgebildet ist, oder in Form einer oxidierenden Katalysatorscheibe.
- 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkreise je eine Reihenschaltung aus dem Fühler (40,41) einem ersten Operationsverstärker Cl2,1JiJ) und einem zweiten als Integrator gefalteten Operationsverstärker (113,45) enthalten.409881 /0182L e e r s eite
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2401417A1 (de) * | 1974-01-12 | 1975-07-17 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur entgiftung der abgase einer brennkraftmaschine |
DE2547142A1 (de) * | 1974-10-21 | 1976-04-29 | Nissan Motor | Rueckkopplungssteueranordnung fuer das luft-kraftstoff-verhaeltnis eines verbrennungsmotors |
FR2450946A1 (fr) * | 1979-03-08 | 1980-10-03 | Peugeot | Dispositif d'epuration des gaz d'echappement d'un moteur a explosions |
US5136842A (en) * | 1990-08-01 | 1992-08-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for heating an exhaust gas catalytic converter |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51127919A (en) * | 1975-04-28 | 1976-11-08 | Nissan Motor Co Ltd | Internal combustion engine with exhaust control device |
EP0212363A3 (de) * | 1985-08-22 | 1988-11-30 | Teepak, Inc. | Verpackung von nichtplissierten rohrförmigen Nahrungsumhüllungen |
US5315823A (en) * | 1991-02-12 | 1994-05-31 | Nippondenso Co., Ltd. | Control apparatus for speedily warming up catalyst in internal combustion engine |
GB2256603A (en) * | 1991-06-12 | 1992-12-16 | Ford Motor Co | Operation of an internal combustion engine |
GB2261613A (en) * | 1991-11-22 | 1993-05-26 | Ford Motor Co | Operation of an internal combustion engine |
ITMI20010701A1 (it) * | 2001-04-02 | 2002-10-02 | Ducati Energia Spa | Metodo e apparacchiatura per il controllo delle emissioni nocive di motori a combustione interna |
JP4612596B2 (ja) * | 2006-08-22 | 2011-01-12 | 要一 手塚 | 原料肉塊の充填整形前処理方法及び充填整形前処理機 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2628606A (en) * | 1950-06-24 | 1953-02-17 | Research Corp | Control system |
US3142967A (en) * | 1960-09-23 | 1964-08-04 | Paul H Schweitzer | Maximum power seeking automatic control system for power-producing machines |
DE2219073A1 (de) * | 1971-04-19 | 1972-11-02 | Universal Oil Products Co., Des Piaines, 111. (V.St.A.) | Verfahren zur Steuerung einer Maschinenanlage und Steuersystem zur Durchführung des Verfahrens |
GB1385621A (en) * | 1972-01-20 | 1975-02-26 | Bosch Gmbh Robert | Exhaust gas after burning system for internal combustion engine |
-
1973
- 1973-06-09 DE DE2329539A patent/DE2329539C3/de not_active Expired
-
1974
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- 1974-06-10 JP JP49065865A patent/JPS5751525B2/ja not_active Expired
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2628606A (en) * | 1950-06-24 | 1953-02-17 | Research Corp | Control system |
US3142967A (en) * | 1960-09-23 | 1964-08-04 | Paul H Schweitzer | Maximum power seeking automatic control system for power-producing machines |
DE2219073A1 (de) * | 1971-04-19 | 1972-11-02 | Universal Oil Products Co., Des Piaines, 111. (V.St.A.) | Verfahren zur Steuerung einer Maschinenanlage und Steuersystem zur Durchführung des Verfahrens |
GB1385621A (en) * | 1972-01-20 | 1975-02-26 | Bosch Gmbh Robert | Exhaust gas after burning system for internal combustion engine |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2401417A1 (de) * | 1974-01-12 | 1975-07-17 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur entgiftung der abgase einer brennkraftmaschine |
DE2547142A1 (de) * | 1974-10-21 | 1976-04-29 | Nissan Motor | Rueckkopplungssteueranordnung fuer das luft-kraftstoff-verhaeltnis eines verbrennungsmotors |
FR2450946A1 (fr) * | 1979-03-08 | 1980-10-03 | Peugeot | Dispositif d'epuration des gaz d'echappement d'un moteur a explosions |
US5136842A (en) * | 1990-08-01 | 1992-08-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for heating an exhaust gas catalytic converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5751525B2 (de) | 1982-11-02 |
DE2329539C3 (de) | 1981-05-21 |
GB1478652A (en) | 1977-07-06 |
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