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Verfahren zur Reduzierung der Schadstoffemission eines Schichtladungsmotors
und entsprechender Motor Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der
Emission von Schadstoffen einer gemischansaugenden fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine
nach dem Schichtladungsprinzip, wobei bei der Kraftmaschine innerhalb eines unteren
Lastbereichei eine Quantitätsregelung des in diesem Bereich stark überstöchiometrischen,
in der Zusammensetzung gleichbleibenden Luft/Kraftstoffgemisches und in einem daran
anschließenden oberen Lastbereich Qualitätsregelung des in diesem oberen Bereich
unterschiedlich zusammengesetzten Luft/Kraftstoffgemisches angewandt wird.
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Hoher Luftüberschuß bei der motorischen Verbrennung von Kraftstoffen
ist bekanntlich ursächlich für einen sehr geringen Anteil von Stickoxiden und Kohlenmonoxid
in den Abgasen von Verbrennungsmotoren. Schichtladungsmotoren arbeiten ait einer
stufenweisen Verbrennung unterschied~ licher Ladungsanteile in Brennraun. Aufgrund
dieser ArZ beitsweise ist es möglich, sehre magere Luft/Kraftstoffgemische im Motorbetrieb
sicher und mit großer Gleicht mäßigkeit zu verarbeiten. Die Abgase dieser Motoren
sind daher vor allein in dem in dieser Hinsicht besonders kri tischen Teillastbereich
besonders ar an Stickoxiden und an Kohlenmonoxid. Die Luftüberschußzahl ist besonders
hoch gewählt (z. B.# # 1,8), um aus dem Bereich der Stickoxid- und der Kohlenmonoxidbildung
herauszukommen.
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Durch diesen mit Rücksicht auf geringe NOo und CO-Werte hohen Ansatz
des Luftüberschusses gelangt man aber in Bereiche, die weit oberhalb des für die
Entstehung von CH-Bestandteilen in Abgas optimalen Bereiches der Gemischzusammensetzung
(etwa bei Luftüberschußzahlen zwic schen 1,15 bis 1,3) liegen. Der Schichtladungsmotor
ist also in Teillastgebiet, was die Emission von NO- und CO-Abgasbestandteilen angeht,
sehr gut | hingegen ist er hinsichtlich der Bildung von CH-Abgasbestandteilen in
Teillastgebiet nicht befriedigend.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verfahrensweise beim Betrieb eines
Schichtladungsmotors anzugeben, bei der auch in Teillastgebiet die Emission von
CH-Bestandteilen
auf zulässige Werte reduziert wird, ohne daß die
Emission der anderen Schadstoffe in unzulässigem Ausmaß erhöht würde.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise verfahren,
daß im unteren Lastbereich und vorzugsweise auch noch in einem unteren Teilbereich
des oberen Lastbereiches die Kompressionsendtemperatur des Gemisches im Motor aufgrund
einer zur eingestellten Last umgekehrt analogen Anwärmung des Ansaugmediums angehoben
wird.
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Die Erfindung geht dabei von der Annahme aus, daß für die Entstehung
der CH-Anteile bei bekannten Schichtladungsmotoren in erster Linie eine zu geringe
Verbrennungsge schwindigkeit ursächlich ist. Aufgrund des hohen Luft~ überschusses
wird zum einen die Flammenfront nur mit mässiger Geschwindigkeit durch das magere
Luft/Iraftstoffge misch hindurchgetragen, so daß die Flammenfront erst sehr spät
die Endbereiche des Verbrennungsraumes erreicht. Zum anderen werden bei den relativ
geringen Brennstoffanteilen nur vergleichsweise geringe Wärmemengen freigesetzt.
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Ein großer überschüssiger Massenanteil von Luft im Brennt raum entzieht
der Brennraumladung bei jedem Arbeitszyklus einen gewissen Wärmebetrag. Dieser Wärmebetrag
geht den schwersiedenden Kraftstoffbestandteilen, die zu einer guten Verbrennung
eine gewisse Vorerwärmung brauchen, verloren. Die Aufwärmung der schwersiedenden
Kraftstoffbestandteile kann sich also nur bei einer geringen Temperaturdifferenz
abspielen,
weshalb deren Erwärmung sich verzögert. Die Verbrennung der schwersiedenden Kraftstoffanteile
ist also bei Beginn der Expansion noch längst nicht abgeschlossen. Aufgrund der
bei der Expansion auftretenden Temperaturreduzierung werden aber die Verbrennungsbedingungen
für die erwähnten Kraftstoffbestandteile noch schlechter. Das langsame Fortschreiten
der Flammenfront und das demgemäß relativ späte Einsetzen der Verbrennung an einem
bestimmten Punkt des Brennraumes sowie die spät einsetzende und aufgrund eines geringen
während der Expansion sich sogar noch verringsrnden Temperaturgefalles nur langsam
ablaufende Vorerwärmung der schwersiedenden Kraftstoffbestandteile sind ursächlich
dafür, daß nicht alle Kohlenwasserstoffe des @raftstoffes während des Expansion@hubes
verbrennen. Sie gelangen unverbrannt in den Auslaß des Brennraumes. Soweit der Kraftstoff
verbrennt - mit seinen leichtsiedenden Bestandteilen - verbrennt er vollkommen,
weil genügend Sauerstoff vorhanden ist, so daß sehr wenig Kohl@nmonoxid ent@t@ht.
Wegen der geschilderten Gründe verbrennen aber nicht alle Bestandteile des Kraftstoffes,
die Teilnahme der @raftstoffkomponenten an der Verbrennung ist also unvollständig,
so daß diese sich in den Abgasen des Rotors wiederfinden.
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Da die Verbrennung bei relativ niedrigen Temperaturen stattfindet,
werden auch nur sehr geringe Mengen an Stickoxiden gebildet. Soviel sei zur Arbeitsweise
bekannter Schichtladungsmotoren ausgeführt.
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Erfindungsgemäß wird nun im Teillastbereich lastabhängig die Kompressionsendtemperatur
im Brennraum angehoben.
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Die auf diese. Temperaturniveau aufbauende Verbrennung wird dadurch
in ein höheres Temperaturniveau angehoben.
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Die Folge davon ist, daß die Verbrennung schneller stattfindet. Die
Flammenfront schreitet wegen der höheren Nolekularbewegung schneller fort. Die Erwärmung
der schwersiedenden Kraftstoffbestandteile setzt deswegen früher ein und findet
bei höherem Temperaturniveau und bei höherem Temperaturgefälle statt Das raschere
Verbrennen bei höheren Temperaturen schafft auch noch bei beginnende.
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Expansionshub Verbrennungsbedingungen, die der Verbrennung der hochsiedenden
Kraftstoffbestandteile förderlich sind. Der für die Verbrennung der kritischen Kraftstoffbestandteile
ausnutzbare Zeitraum wird also länger. Aufgrund der erfindungsgemäßen Temperaturanhebung
wird also eine gewisse Selbstbeeinflussung der Verbrennungsvorgänge bewirkt; das
Einsetzen der Verbrennung schafft ihrerseits Verbrennungsbedingungent die einem
rascheren Ablauf der Verbrennung auch der schwersiedenden Bestandteile förderlich
sind. Die Kraftstoffkomponenten nehmen also vollständig an der Verbrennung teil;
dank des Luftüberschusses ist die Oxydation der Kraftstoffkomponenten auch vollkommein.
Andererseits ist das Temperaturniveau der Verbrennung noch nicht so hoch1 daß Stickoxide
in unzulässige. Ausmaß entstünden.
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Angestrebt ists daß die Kompressionsendtemperatur im gesamten Leistungabereich
des Motors konstant sein soll. Die Kompressionsendtemperatur ist jedoch unter der
Voraussetzung einer konstanten Arbeitsraumeintrittstemperatur eine direkte Funktion
des Saugrohrunterdruckes; je kleiner der Ansaugdruck, um so niedriger ist die Kompressionsendtemperatur
und umgekehrt. Die Füllung des Brennraumes wird beim Schichtladungsmotor lediglich
im Bereich der Quantitätsregelung lastabhängig verändert, und zwar durch Beeinflus-@ung
des Ansaugdruckes; im Bereich der Qualitätsregelung bleibt die Füllung jedoch konstant.
Im Schichtladungsmotor liegt also - abgesehen von lastabhängigen Temperaturniveauschwankungen
des ganzen Motors - im oberen Leistungsbereich der Qualitätsregelung, bei der der
Saugstrom unter drosselt zufließt, ohne weiteres eine etwa konstante Kompressionsendtemperatur
vor. Bei herkömmlichen Schichtladungsmotoren fällt die Kompressionsendtemperatur
aber aufgrund der lastabhängigen Drosselung des Saugstromes lastabhängig mit abnehmender
Last sehr steil ab. Dieser Einfluß wird im Bereich der Quantitätsregelung erfindungsgemäß
durch ein gegensinnig analoge lastabhängige Vorwärmung des Ansaugstromes kompensiert;
es wird also das Ansaugmedium, vorzugsweise die Ansaugluft, gegensinnig analog zur
eingestellten Last vorgewärmt. Die Vorwärmung ist in einem solchen Ausmaß vorzunehmen,
daß die Kompressionsendtemperatur etwa die gleichen Werte erreicht wie im Bereich
der Qualitätsregelung.
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Es ist zwar bei Otto-Motoren bekannt (vgl. z. B. DT-OS 1 766 096),
im unteren Leistungsbereich eine Gemischvorwärmung zur Abgasverbesserung vorzunehmen.
Hiserbei war jedoch das Ziel, die Gemischqualität hinsichtlich seiner Feinheit und
Homogenität durch Wärmeeinfluß zu verbessern in der Erwartung, daß ein fein aufgeschlossenes
homogenes Gemisch besser, d. h. vollkommener verbrennt als ein weniger feines inhomogenes
Gemisch. Die vollkommenere Verbrennung des Kraft stoffes wiederum sollte eine bessere
Kraftstoffausnutzung und eine bessere Abgasbeschaf fenheit ergeben.
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Diese Gedankengänge sind aber im Hinblick auf die vorliegende Erfindung
abwegig. Denn @@ muß daran erinnert werden, daß ein normaler Otto-Motor im gesamten
Leistungsbereich mit einem etwa stöchiometrisch zus@mmengestezten Gemisch betrieben
wird (Luftüberschußzahlen zwischen o,9 und i,i), daß also der Luft sehr viel mehr
Kraftstoff zugesetzt wird als beim Schichtladungsmotor, der im Teillastbereich stark
überstöchiometrisch betrieben wird und wo einem etwa gleichen Luftvolumen nur etwa
die halbe Nenge Kraftstoff zugesetzt wird. Aufgrund dieser großen Luft~ mengen ergeben
sich beim Schichtladungsmotor - wegen der großen Luftmengen - weder Probleme einer
feinen Iraftstoffvernebelung noch - wegen des großen Sauerstoffüberschusses - Probleme
einer vollkommenen Kraftstoffverbrennung. Der Gedanke, die von Otto-Motoren bekannte
im Teillastbereich angewandte Vorwärmung auf Schichtladungsmotoren
zu
übertragen, wäre völlig abweigig, da der Schichtladungsmotor die mit der bekannten
Vorwärmung gegebene Hilfe gar nicht nötig hat. Hingegen ergeben sich beim Ottomotor
in der Tat Probleme der feinen Kraftstoffvernebelung und der vollkommenen Verbrennung,
insbesondere in dem in dieser Hinsicht besonders kritischen Teillastbereich Abgesehen
von dieser nur scheinenden Ähnlichkeit untere scheidet sich die Erfindung von Bekanntem
auch dadurch, daß die erfindungsgemäße Vorwärmung im Ausmaß wesentlich größer ist
und gezielt lastabhängig erfolgt Die Zielsetzung ist eine andere, nämlich eine über
den gesamten Lastbereich hinweg etwa gleichbleibend hohe Kempressionsendtemperatur.
Diese wiederum ist maßgebend für einen Schnelleran Ablauf der Verbrennung und eine
vollständige Verbrennung @ller Kraftateffkompenenten. Die Zielsetzung bei der Erfindung
ist el@o eine E@@@l@ßn@hme auf die Verbren-@ungsge@@@@indigkeit @nd die @@@l@@@nd@gk@@@
der Verbrennung @ll@@ Br@nn@@@ffkomponen@@n @@bbau), w@hingegen bei @@r bek@nnten
Vorw@@@@@ @@@ @@@chverb@ssorung und die @@llkom@@@he@ de@ @yd@ @ @@@@@@@@@) das
Anlieg@n ist.
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Kon@@qu@nt@rwei@@ wird bei @@@ @@@ @@@@ Vorwärmung eine Gemi@ch@@rwä@@@@@
angewandt@ @ d@@ @@@@@@bem, die eimzelnen Kr@ft@tofftröpfchen i@ @@@@k@em @@@@@@t
mit wätmeabg@benden Wänden zu bring@@ @@@ mie d@@@@ch zu verdampfen
und
zu zerkleinern. Dies ist aber bei der Erfindung relativ unwichtig, da man davon
ausgehen kann, daß - was die Gemischfeinheit anbelangt - das stark überstöchiometrische
Luft/Kraftstoffgemisch des Schichtladungsmotors ohne weiteres ausreichend fein aufbereitet
werden kann. Entscheidend für die Wirkungsweise der Erfindung ist hingegen eine
ausreichende Vorwärmung der zu komprimierenden Verbrennungsluft, da nur dann, wenn
die bei der Vorwärmung abgegebene Wärmemenge an die zu komprimierende Luft und nicht
etwa an die von dieser Luft getragenen Kraftstoffnebeltröpfchen abgegeben wurde,
wird ) eine Erhöhung der Kompressionsendtemperatur erziel Es ist daher gemäß der
Erfindung nicht nur zulässig, sondern durchaus beabsichtigt, zunächst nur die Luft
vorzuwärmen und ihr kurz vor Eintritt in dem Arbeitsraum über eine Zerstäuberdüse
die erforderliche Kraftstoffmenge zuzusetzen. Dem Kraftstoff bleibt dann nur noch
sehr geringe Zeit, sich im Sinne einer Gemischverfeinerung an der vorgewärmten Luft
zu erwärmen.
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In vorrichtungsmäßiger Hinsicht geht die Erfindung aus von einer taktweise
arbeitenden gemischansaugenden Verbrennungskraftmaschine nach dem Schichtladungsprinzip
insbesondere mit Zündkammer, mit einem Ansaugkanal sowie mit einer darin angeordneten
veränderbaren Drosseleinrichtung und mit einer steuerbaren in den Ansaugkanal mündenden
Kraftstoffdosiereinrichtung und mit einer wenigstens mittelbar mit einem willkürlich
betätigbaren Hebel (Fihrhebel) gekoppelten, die Drossel sowie die Kraft~
stoffdosiereinrichtung
beeinflussende Steuer- und Regelt einrichtung, dergestalt, daß in einem unteren
Leistunssbereich die Drosseleinrichtung und die Kraftstoffdosiereinrichtung untereinander
gleichsinnig analog in Abhängigkeit von der eingesteuerten Leistung verändert werden
und daß in einem daran anschließenden oberen Leistung bereich bei unverändert voll
geöffneten Drosselorgan lediglich die Kraftstoffdosiereinrichtung gleichsinnig analog
zur eingesteuerten Leistung verändert wird.
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Eine Verringerung der Kohlenwasserstoffe in den Motorabgasen im Teillastbereich
wird bei eine solchen Schichtladungsmotor erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß
der Saugkanal bereichsweise geteilt ist in zwei Leitungen, deren eine zu einer Vereinigungsstelle
der Leitungen und deren andere nach Durchlaufen einer Aufheizstrecke zu der Vereinigungsstelle
führt, daß veränderliche Mittel zum graduellen wahlweisen Verteilen der Saugströmung
auf die eine und/oder auf die andere Leitung vorgesehen sind und daß die Mittel
wenigstens mittelbar mit dem Fahrhebel gekoppelt sind, dergestalt, daß sie im unteren
Leistungibereich in eindeutiger Weise lastabhängig verandert werden.
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Um vor allem die Verbrennungsluft zu erwärmen, kann vorgesehen sein,
daß die Vereinigungsstelle motornah und in Strömungsrichtung gesehen vor der Zuführungsstelle
für
Kraftstoff angeordnet ist. Als billige und günstige Wärmequelle
steht die Wärme der Motorabgase zur Verfügung.
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Deshalb kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, daß die Aufheizstrecke
wärmeabgabeseitig durch wenigstens ein motornah gelegenes Teilstück der Abgasleitung
gebildet wird.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
im folgenden näher erläutert; dabei zeigt die Figur einen Schichtladungsmotor mit
erfindungsgemäßer Luftvorwärmung im Teillastbereich Der mit Kurbelwelle 1 Plauelstange
2! Kolben * Motorblock 4 und Zylinderkopf 5 angede@tete Schichtladumgsmotor weist
neben dem Hauptbrennraum @ch eine Z@@d@@-mer 7 auf. Der Hauptbrennraum 6 wird über
das mittelz der Nockenwelle 8 steuertare Einlaßvertil 9 durch die Ansaugleitung
10 mit Luft/Kraftstoffgemsich gefüllt. Dabei wird dem Ansaugztrom taktweise während
der Ansaugphase lastabhängig Kraftstoff in zar@täubter Form mittels eines motornah
angeordneten @l@ktromagnetisch steuerbaren Einspritzventiles 11 zud@siert (elektrische
Steuerleitung 12, Kraftstoffleitung 13). Abgezeben von vollastnahen Betriebsbereichen
ist das Luft/Kraftstoffgemisch lastabhängig mehr oder weniger stark überstöchiometrisch
zur sammengesetzt. Zur Erzeugung eines lastunabhängig stets
stöchiometrisch
zusammengesetzten Luft/Kraftstoffgemisches in der Zündkammer - nur ein etwa stöchiometrisch
zusammengesetztes Gemisch kann durch eine Zündkerze rasch gezündet werden und liefert
eine kräftige Zündflamme - ist an der Zündkammer 7 ein gesondertes, ebenfalls elektromagnetisch
steuerbares Einspritzventil 14 (Steuerleitung 13, Kraftstoffleitung 16) angebracht.
Mit diesem Ventil kann gemäß dem Kraftstoffdefizit des Gemisches is Hauptbrennrau
das Gemisch in der Zündkammer auf stöchiometrische Gemischzusammensetzung angereichert
werden. Die Einspritzmengen am Ventil 14 nehmen also iit zunehmender Last ab Das
Gemisch der Zündkammer kann durch die Zündkerze 17 gezündet werden. Die aus dem
Überströmkanal 1a ausschlagende kräftige Stichflamme zündet dann das Gemisch im
Brennraum 6.
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Die Leistungssteuerung des Motors wird durch den willkürlich betätigbaren
Hebel 20 bewirkt, der n im dargestellten Ausführungsbeispiel - direkt mit einem
anderen Hebel 21 gekoppelt ist. Der Hebel 21 ist der Steuerhebel für eine schematisch
in Blockschaltweise dargestellte elektronische Steuereinheit 23, welche taktabhängig
(Wirkungslinie 22 ton der Nockenwelle 8 zur Steuereinheit 23) und lastabhängig (über
Hebel 21) die Erregungszeiten für die beiden Einspritzventile 11 und 14 steuert.
Der Steuerhebel 21 ist über einen Winkelbereich α bewegbar, in dem - z. B.
bei vorgegebener Motordrehzahl - die Erregungszeiten der Ventile lastabhängig bzw.
stellungsabhängig verändert werden.
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An der Hebel 21 ist im dargestellten Beispiel ein Schlepp~ hebel 24
(Andrückfeder 25) angelenkt, der sich aufgrund des Anschlages 26 lediglich innerhalb
des Versteliweges ß bewegen kann, der etwa dem halben Verstellweg iV des Hebels
21 entspricht. Von dem Schlepphebel 24 aus wird eine Drosselklappe 27 betätigt,
die über ein Verstellgestänge 28 mit einem Justierglied 29 an dem Hebel 24 angekoppelt
ist.
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Die Ankopplung der Drosselklappe an den Schlepphebel 24 und mittelbar
an den Steuerhebel 21 erfolgt so, daß- ausgehend von einer nahe der Leerlaufeinstellung
liegenden Stellung der Teile, wie dargestellt - die Drosselklappe mit zunehzunächst
mender eingesteuerter Leistung/mehr und mehr geöffnet wird, bis sie schließlich
die waagerechte Stellung mit dem größten Öffnungsquerschnitt erreicht hat. Bei voller
Öffnung der Drosselklappe 27 liegt der Schlepphebel 24 an dem An schlag 26 an, so
daß der Hebel 24 und die Drosselklappe 27 bei Veränderung des Steuerhebels in Richtung
auf größere Leistungswerte in der Maximal stellung stehen bleiben. Aufgrund dessen,
daß der Hebel 21 sich oberhalb dieser Zwischenstellung weiterbewegen kann, ist es
möglich, dem Motor mittels der Steuereinheit 23 bei konstant vollgeöffneter Drosselklappe
27 lastabhängig mehr oder weniger stark mit Kraftstoff angereichertes überstöchiometrisches
Gemisch zuzuführen.
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In dem unteren Lastbereich, in dem der Steuerhebel 21 und der Schlepphebel
sich gemeinsam bewegen können, werden daher die Ansaugluftmenge und die Einspritzmenge
gemeinsam und gleichsinnig zueinander und auch gleichsinnig analog
zur
eingesteuerten Last verändert. Da in diesem Bereich der Leistungssteuerung die stark
überstöchiometrische Gemischzusammensetzung sich nur unwesentlich ändert, hingegen
sich die Ladungsmenge stark ändert, ist dieser Bereich der der Quantitätsregelung.
In dem oberhalb daran anschließenden Bereich der Leistungssteuerung bleibt die Drosselklappe
- wie dargelegt - ständig offen stehen und es wird die Kraftstoffmenge erhöht. Im
Gegensatz zur Quantitätsregelung bleibt hier die Ladungsgröße je Arbeitszyklus im
wesentlichen konstant, jedoch wird die zudosierte Kraftstoffmenge, also die Ladungsqualität
lastabhängig verändert; dieser Bereich ist der der Qualitätsregelung. Ausgehend
von dem stark überstöchiometrischen Gemisch, wie es im gesamten unteren Lastbereich
und auch an der Nahtstelle der beiden Regelungsbereiche vorhanden ist, wird die
Gemischzusammensetzung daher fetter gemacht, bis schließlich gegen Vollast ein stöchiometrisches
Gemisch erreicht ist.
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Diese doppelte Art der Leistungsregelung - Quantitätarögelung im unteren
Lastbereich und Qualitätsregelung im oberen Lastbereich - steht in engem inneren
Zusammenhang mit der Ausbildung der Verbrennungskraftmaschine als Schichtladungsmotor.
Angestrebt ist - ausgehend von einer größtnöglichen Ladung mit einem stöchiometrischen
Gemisch bei Volllast - eine stetige Absenkung des Kraftstoffanteiles im Getisch
und ein Betrieb des Motors bei möglichst kraftstoffZ armer d. h. luftreichem Gemisch.
Die bei Schichtladungsmotoren mögliche stufenweise Verbrennung ermöglicht eine
gleichmäßige
und betriebssichere Verarbeitung von kraftstoffarmen Gemischen die, unter den durch
die Erfindung geschaffenen Voraussetzungen, mit relativ sauberem Abgas verbrennen.
Da Jedoch das zu verarbeitende Gemisch bei mehr und mehr in Richtung auf niedrigere
Leistungen eingestelltem Motorbetrieb nicht beliebig abgemagert werden kann (Qualitätaregelung),
ist bei etwa 4o bis 5o X der Nennleistung des Motors ein maximaler Grenzwert der
Luft~ überschußzahl erreicht. Bei weiterer Leistungssenkung muß mit dem Kraftstoff
auch die Luftzufuhr gesenkt werden (Quantitätsregelung).
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Für die erfindungsgemäße Luftvorwärmung im Bereich der Quantitätsregelung
sind nun folgende Maßnahmen vorgesehen: Die von dem Luftfilter 30 ausgehende Luftleitung
31 teilt sich in zwei separate Leitungen 32 und 33@ Die eine der Leitungen, Leitung
32, führt ohne Umwege zu einer Vereinigungsstelle 34 der beiden Leitungen. Die andere
Leitung 33 führt unter Zwischenschaltung einer Aufheizstrekke 35 zu der Vereinigungsstelle.
Die Aufheizstrecke ist als doppelwandiges Rohr mit großer wärmeabgebender Oberfläche
z. B. durch Längsrippung ausgebildet. An der wärmeabgebenden Seite ist das Rohr
in ein motornah gelegenen heißes Teilstück der Abgasleitung 36 des Motors einbezogen.
Die Aufheizstrecke ist im dargestellten Ausführungsbeispiels als Gegenstromwärmetauscher
ausgebildet. t>er
Wärmetauscher ist auf eine Luftvorwärmung
auf mindestens 150 bis 200 OC ausgelegt. Zwar ist bei kleineren eingestellten Leistungen
das Temperaturniveau der Abgasleitung 36 geringer als bei höheren abgegebenen Leistungen,
dafür ist aber auch der Durchsatz auf der wärmeaufnehmenden Seite des Wärmetauschers
35 geringer, so daß sich derartige Einflüsse zum Teil selber kompensieren.
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In Strömungsrichtung gesehen vor der Vereinigungastel le 34 der beiden
Leitungen 32 und 33, in der Leitung 33 jedoch hinter der Aufheizstrecke ist in jeder
der Leitungen eine Drosselklappe 37 bzw. 38 angeordnet. Die Drosselklappen sind
starr aber gegensinnig miteinander gekoppelt, d. h. in dem Maße wie die eine in
Öffnungsrichtung bewegt wird, wird die andere in Schließrichtung bewegt. In der
die Klappen untereinander verbindenden Koppelstange 39 kann noch ein Justier- und/oder
ein Überdrückungsglied angeordnet sein. Eine der Klappen1 hier die Klappe 38, ist
mit dem Schlepphebel 24 über die mit einem Justier~ und Überdrückungsglied 40 ausgerüsteten
Koppelstange 41 verbunden. Die Drosselklappen 37 und 38 werden daher lediglich im
geschilderten Bereich der Quantitätsregelung bewert.
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Aufgrund der gegensinnigen Bewegung der Drosselklappen 37 und 38 wird
- zumindest im Betätigungsbereich des Schlepp hebels 24 - der durch die Leitung
32 strömende kalte Anteil zugunsten bzw. zuungunsten des durch die Leitung 33 strömenden
vorgewärmten Anteiles lastabhängig vergrößert
bzw. verkleinert.
Die beiden Luftanteile vermischen sich an der Vereinigungsstelle 34 und es wird
je nach Anteilen an vorgewärmter und nicht vorgewärmter Luft sich lastabhängig eine
unterschiedlich hohe Temperatur eins teil len. Je weiter die Klappe 37 in der aufgewarmte
Luft führenden Leitung 33 geöffnet ist, un so mehr ist die Klappe 38 in der Kaltluftleitung
geschlossen und um so wärmer ist die Luft in der Ansaugleitung 1o. Aufgrund der
raschen Änderbarkeit der Luftanteile können die Nischungstemperaturen tragheitsarm
verändert werden. Dank der lastabhängig mehr oder weniger starken Luftvorwärmung
wird trotz der mehr oder weniger starken Reduzierung des Kompressionsanfangsdruckes
durch die Quantitätsregelung die Kompressionsendtemperatur angehoben, derart, daß
diese Temperatur etwa über den gesamten Leistungabereich hinweg konstant ist. Das
Ergebnis dieser Maßnahmen ist - wie weiter oben geschildert - eine raschere Verbrennung
auch chr magerer Gemische bei hoher Temperatur und vor allem eine vollständige Verbrennung
aller Kraftstoffbestandteile, also auch der schwersiedenden Anteile (CH-Abbau).
Wegen des Luftüberschusses tritt eine vollkommene Verbrennung ohnehin ein (CO-Abbau).
Die Temperaturen bei der Verbrennung sind noch nicht so hoch, daß Stickoxide in
unzulässigem Ausmaß entstünden.
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Die Vorteile der Erfindung liegen in einem Abbau aller Schadstoffkomponenten
des Abgases, einer besseren Kraftstoffausnutzung und somit einer Reduzierung des
spesifischen Verbrauches und in der Vermeidung von Nachverbrennungseinrichtungen,
die
teuer sind und ständig gewartet und erneuert werden müssen.