DE2649407B2 - Verfahren zur Steuerung einer mit Vorbehandlung des Treibstoffs arbeitenden Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zur Steuerung einer mit Vorbehandlung des Treibstoffs arbeitenden BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung
einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des
ίο Patentanspruchs 1 genannten Art sowie ferner eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei der der
Treibstoff unter Zusetzung einer bestimmten Menge
Luft einer Vorbehandlung (Reformierung) unterworfen
wird. Diese Reformierung — unter Bedingungen unvollkommener Verbrennungen — setzt den Treibstoff teilweise in Verfalls- und Oxidationsprodukte um,
die ihrerseits wiederum im Verbrennungsraum die
Zündbarkeit eines ansonsten nicht mehr zündfähigen
besonders mageren Gemisches ermöglichen. Die Verbrennung eines derart mageren Gemisches ist
deshalb von großer Bedeutung, weil sich dabei erheblich günstigere Werte für schädliche Bestandteile im Abgas,
insbesondere für die Stickoxide ergeben, als dies bei weniger mageren. Gemischen der Fall ist Das als
Hauptkomponente im reformierten Gas entstehende Methan dient infolge seiner stabilen Verbrennungseigenschaft dazu, den Gehalt an Kohlenwasserstoffen im
jo Abgas zu senken.
Die Reformierung ist ein stark exothermer Vorgang, der beispielsweise wie folgt abläuft:
C7H,6+3^O2->
7CO + 8H2
j5 Bei dieser Reaktion entstehen 14&kcal/mol. Das
Luft/Treibstoff-Verhältnis bei dieser Reaktion ist ungefähr 4,8. Bei etwas höherem Luft/Treibstoff-Verhältnis erhält man mehr Wasserstoff. Begrenzt ist dieser
Wert jedoch durch die Qualität des Materials der
Reformiemngsvorrichtung, ferner durch die Untergrenze der optimalen Reaktionstemperatur, die Abscheidung von Kohlenstoff und den thermischen Wirkungsgrad. Dabei ist ferner der Wärmewert pro Volumeneinheit und der Oktanwert des reformierten Gases zu
4-, berücksichtigen. Dies zeigt, daß die Betriebsbedingungen einer Reformierungseinrichtung relativ genau
bestimmt sein müssen und dementsprechend auch bei Änderungen der Betriebsbedingungen genau und
schnell angepaßt werden müssen. Insbesondere ist dabei
v> die Drehzahl zu berücksichtigen.
Auch die Reaktionstemperatur, das Luft/Treibstoff-Verhältnis und das Reaktionsvolumen (Durchsatzmenge) der Reformierungsvorrichtung haben Einfluß auf
Qualität und Menge des reformierten Gases und damit
v> auf den Verbrennungsvorgang im Verbrennungsraum
der Brennkraftmaschine. Will der Fahrer also z. B. die Leistung der Brennkraftmaschine erhöhen, so muß er
die Luftmenge, die in den Reformer zuströmt, erhöhen und gleichzeitig in Abhängigkeil von dieser auch die
Menge des dem Reformer zugeführten flüssigen Brennstoffes erhöhen. Um eine Zunahme der Leistung
der Brennkraftmaschine zu erreichen, ist neben der Erhöhung der Menge des dem Brennraum der
Brennkraftmaschine zugeführten reformierten Gases
h> auch eine Erhöhung des Wärmewertes desselben pro
Volumeneinheit wünschenswert. Um dies zu erreichen, muß auch die Menge der dem Reformer zugeleiteten
Luft erhöht und damit das Luft/Treibstoff-Verhältnis im
Reformer verringert werden. Gleichzeitig wird damit auch ein übermäßigerTcmperaturanstieg vermieden.
Umgekehrt ist es, weinn die Leistung der Brennkraftmaschine
abnehmen soll, erforderlich, die Menge der dem Reformer zugeführten Luft und gleichzeitig auch
entsprechend die Menge des zugeführten Treibstoffes zu vermindern. Außerdem muß auch das Luft/Treibstoff-Verhältnis
wieder abnehmen, um einen zu starken Temperaturabiall zu vermeiden.
Der soeben beschriebene Vorgang betrifft die Reformierungs-Einrichtung. Ferner sind jedoch aber
auch die Verhältnisse inn eigentlichen Brennraum, dem das reformierte Gas einerseits und weitere Luft
zugeführt wird, für den Ablauf des Verbrennungsvorgangs von größter Bedeutung. Das sich hierbei
ergebende Luft/Treibstoff-Verhältnis des von der Brennkraftmaschine in den Brennraum angesaugten
Gasgemisches soil je nach Betriebsbedingungen geändert werden können. Die Brennkraftmaschine verbrennt
das im Reformer erzeugte reformierte Gas oder Gasgemisch nach Zusetzung weiterer Frischluft
und/oder eines weiteren Luft/Treibstoff-liemisches,
wobei der Treibstoff nicht reformiert zu sein braucht Hier sind die vielfältigsten Kombinationen denkbar.
Neben der bereits erwähnten Wirkung, daß der Gehalt schädlicher Bestandteile des Abgases, insbesondere der
Stickoxide und des Kohlenmonoxids, bei Verbrennung
insgesamt sehr magere Gemische erheblich abgesenkt werden kann und der Treibstoffverbrauch pro Einheit
abgegebener Leistung ebenfalls geringer wird, ist jedoch der Füllungsgrad, d.h. die Effektivität des
Ansaugvorganges, gering. Daraus ergibt sich im praktikablen Bereich des Luft/Treibstoffverhältnisses
ein Abfall der maximalen Leistung. Daraus folgt wiederum für die Änderung der Betriebsbedingungen:
Wünscht der Fahrer eine hohe Leistung, so verringert er das Luft/Treibstoff-Verhältnis des von der Brennkraftmaschine
angesaugten Gasgemisches. Im praktischen Arbeitsbereich erhöht er das Luft/Treibstoff-Verhältnis,
zusätzlich muß jedoch beachtet werden, daß der Fahrer im Bereich niedriger Geschwindigkeit oder gar im
Leertauf das Luft/Treibstoff-Verhältnis noch weiter erhöhen oder aber — bei geschlossener Drosselklappe
— herabsetzen muß. Es ergeben sich also sehr komplizierte Regelungszusammenhänge, die zusätzlich
zu den Regeiungszusammenhängen, die in der Reformierutigsvorrichtung
gegeben sein müssen und oben beschrieben worden sind, zu gewährleisten sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung
eines Verfahrens der eingangs genannten Art zu schaffen, uas eine einfache und zuverlässige Regelung
des Verhältnisses Primärluft/Treibstoff am Eingang des Reformers und Gasgemisch/Sekundärluft in Mischeinrichtung
ermöglicht
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst
Gegenüber herkömmlichen Regelungseinrichtungen für das Gas/Luftgemisch bei »normalen«, d. h. nicht mit
einer Reformierungsvonrichtung arbeitenden Motoren,
liegt nun der Ansatz der Erfindung darin, daß das Gaspedal bzw. tlasdanoit verbundene Steuerorgan nicht
mehr auf die Stellu'ig der Drosselklappe in der
Ansaugleitung fciiin B'ennraum einwirkt, sondern auf
ein Steuerorgan, das die dem Reformer /ugeführte
Menge Primärluft bcs'in.mt. Entsprechend muß nun als
nächster Schritt die dem Reformer zugeführte Treibstoffmenge
nachgeregelt werden. Das geschieht dadurch, daC die sich entsprechend der Einstellung efes
genannten Steuerorgan.·» ergebende Menge Primärluft gemessen, in ein entsprechendes elektrisches Signal
umgesetzt, die entsprechende Treibstoffmenge im Rechner berechnet, und vom Rechner aus das
Treibstoffzufuhrventil, das die Treibstoffzufuhr zum Reformer regelt, entsprechend gesteuert wird. Der
rechnerische Zusammenhang zwischen Primärluft und
in Treibstoff, wie er diesem Regelkreis zugrunde liegt, wird
bestimmt durch die Bedingungen, unter denen die Reformierung im Reformer ablaufen muß, um das
erwünschte Gasgemisch zu erzeugen, sowie ferner von den Betriebsbedingungen, beispielsweise bei gewünschter
Erhöhung der Leistung: Erhöhung des Brennstoffanteils und Erhöhung des Wärmewerts.
Im zweiten Schritt wird dann — wiederum über den Rechner — die Drosselklappe in der Ansaugleitung von
Sekundärluft zum Brennraum durch den Stellmotor so eingestellt, daß die in Abhängigkeit ν >λ der Stellung der
Drosselklappe angesaugte Menge Sekundärluft auch an der Mischeinrichtung, d.h. hinter dem Reformer, das
erwünschte Verhältnis des vom Reformer abgegebenen Gasgemisches zu Sekundärluft ergibt Das erfolgt
2r> wiederum über einen Regelkreis, der zunächst mit Hilfe
eines stromaufwärts oberhalb der Mischeinrichtung in der Luftansaugleitung angeordneten Meßgerätes arbeitet
welches die Menge der angesaugten Luft mißt und sie mit der »Soll«-Menge vergleicht die sich unter
«ι Zugrundelegung der vom Reformer abgegebenen
Menge Gasgemisch ergibt Entsprechend wird der Stellmotor für die Drosselklappe in der Luftansaugleitung
für die Sekundärluft entsprechend nachgeregelt
Auf diese Weise ergibt sich eine einfache und schnell
Auf diese Weise ergibt sich eine einfache und schnell
j-j wirksame Regelungsmcglichkeit bei der eingangs
genannten Art von Motoren, von denen die Erfindung ausgeht Die Erfindung wird auch durch die DE-OS
23 46 178 nicht nahegelegt. Diese geht nämlkh von
einem normalen Einspritzmotor aus, bei dem das
■in Gaspedal auf die Drosselklappe einwirkt Dabei wird
bei dieser Druckschrift die Aufgabe gelöst, auf der Grundlage der gemessenen Menge Luft die eingespritzte
Benzinmenge zu berechnen. Es handelt sich bei dieser Druckschrift also lediglich um den Nachweis, daß an sich
•r> ein Meßgerät zur Messung der »momentanen Durchflußmenge
der Ansaugluft durch den Vergaser« (siehe S. 8, Z. 19/20) bekannt ist. Dabei wird bei dem
Ansaugrohr, durch das die Luft in dem Verbrennungsraum angesaugt wird, durch einen Temperaturfühler die
Temperatur, durch einen Druckfühler der atmosphärische Druck und dann ferner durch Differentialdruckmesser
der Druckunterschied zwischen Venturirohr und Druc1'. ;,m Ansaugrohr vor dem Venturirohr gemessen.
Daraus wird dann in einem Rechner ein Signal berechnet bzw. geteilt, das für die Einspii'zdauer im
Brennraum maßgebend ist.
Im Gegensatz zu der in der Druckschrift beschriebenen
Vorrichtung kommt es bei der Erfindung nicht darauf an, irgendwo die durchfließende Luftmenge zu
M> messen, sondern darauf, daß — speziell bezogen auf die
Problemstellung der Regelung bei einem mit Reformierung arbeitendem Motor — das Gaspedal zunächst
nicht auf die Drosselklappe wirkt, sondern auf die Luftzumcssung durch das Steuerorgan, welches die
h> Primärluft im Reformer bestimmt und darum, daß dann
ausgehend von einer Messung der derart willkürlich über das Gaspedal bestimmten Menge Primärluft, die
dem Reformer zuzuführende Treibstoffmenge nsichgc-
regelt wird, und daß dann ferner auf der Grundlage
sowohl dieser Gegebenheit als auch auf der Messung der angesaugten Sekundärluft im Ansaugkanal die
Stellung der Drosselklappe dort nachgeregelt wird.
Dasselbe gilt im Prinzip auch für eine Anordnung, wie sie aus der DE-OS 20 03 924 bekanntgeworden ist. Auch
hierbei handelt es sich um eine Einrichtung, mit der einströmende Luft möglichst präzise gemessen werden
soll, wobei zwei sich mit der Luftströmung bewegende Klappen vorgesehen sind, deren Positionen über Fühler
abgegriffen werden; gleichzeitig wird der Druckabfall über diesen Klappen gemessen und daraus die
Strömungsmenge berechnet. Auch hier ist das Steuerorgan direkt mit den Drosselklappen verbunden, d. h.. die
eingangs dargestellte komplexe Regelungsproblematik tritt hier nicht auf.
In MTZ 32 (1971), 9. S. 327 ff. ist sowohl die
Wasserstoffmotoren, wobei zusätzlich beschrieben ist. daß der Wasserstoff in einem Bordreaktor aus
Treibstoff gewonnen wird. Weder handelt es sich bei dem in dem Bordreaktor ablaufenden Vorgang um eine
»Reformierung« in dem hier angesprochenen Sinn, der ja darauf beruht, daß durch eine Vorbehandlung
Substanzen erzeugt werden, die die Verbrennung des eigentlichen Luft/Treibstoff-Gemisches fördern. Auch
ist nichts gesagt über die Regelung oder Dosierung einzelner hierbei erforderlicher oder notwendiger
Komponenten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im folgenden an
Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 den grundlegenden Aufbau eines Teiles des Rechners, der in F i g. 1 Verwendung findet.
Fig. 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Propeller-Umdrehungsgesch idigkeit eines Durchflußmengenmeßgerätes
von Propeller-Typ und der durchgesetzten Luftmenge.
Fig.4 die Beziehung der Einspritzdauer und der
Propeller-Umdrehungsgeschwindigkeit.
Fig. 1 zeigt in prinzipieller Darstellung ein Ausführungsbeispie!
einer in einem Fahrzeug vorgesehenen Steuerung für einen Reformer zur Vorbehandlung
(Reformierung) zumindest eines Teiles des Brennstoffes vor Zuführung in den (nicht gezeigten) Verbrennungsraum.
Die Vorbehandlung erzeugt, wie bereits erwähnt, durch partielle Oxidation, Zerfalls- und Oxidationsprodukte,
ζ. B. u. a. CH4. die die Verbrennbarkeit eines
mageren Gemisches mit entsprechend geringen Schadstoffanteilen (HC, CO. HOx) begünstigen. Vorgesehen
ist eine Luftpumpe 10, ein mechanisch oder elektrisch mit dem Gaspedal 11" gekoppeltes Ventil 12, ein
Reformer 13, ein Luftrohr 15 mit einer Mischeinrichtung 14, sowie ein Rechner 16. An die Luftpumpe 10 ist das
Luftansaugrohr 17 und das Luftdruckrohr 18 angeschlossen. Eine Drehmoment-Übertragung an die
Luftpumpe 10 erfolgt durch den Riemen 27 von der (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine. Im Luftdruckrohr
18 ist ein Durchflußmengenmeßgerät 19 vorgesehen. Das Luftdruckrohr steht mit dem Ventil 12 in
Verbindung. Mit Hilfe des Druckeinstellventils 20 kann der Druck im Luftdruckrohr auf einen gewünschten
Wert, z. B. 0,6 kg/cm2, eingestellt werden. Das Ventil 12
ist mit dem Lufteinlaß des Reformers 13 über das Rohrstück 18' verbunden. Der für den Einlaß von
flüssigem Treibstoff bestimmte Treibstoffeinlaß des
Reformers 13 ist über das Rohrstück 21 mit dem Steuerventil 22, das z. B. ein elektromagnetisch gesteuertes
Ventil ist. verbunden. Es dient zur Steuerung des dem Reformer zugeführten flüssigen Treibstoffs.
Der im Reformer 13 reformierte Brennstoff strömt dann vom Reformer 13 in das Rohrstück 23 an dessen
Ausgang und von dort über die Mischeinrichtung 14 bzw. die öffnung 14a derselben in das Luftrohr 15.
Stromaufwärts dieser Stelle ist ein Luft-Durchflußmengenmeßgerät 24, stromabwärts die Drosselklappe 25
vorgesehen. Sie ist mit einem Servomotor 26 gekoppelt, der sie öffnet bzw. schließt. Stromaufwärts des in der
Zeichnung dargestellten Bereiches des Luftrohres 15 ist ein (nicht gezeigtes) Luftreinigungsfilter angeordnet.
Stromabwärts der Drosselklappe endet das Luftrohr 1*5
in das (nicht gezeigte) Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine. Durchflußmengenmeßgerät 19, das Steuer
ventil 22. das Durchflußmengenmeßgerät 24 und der Servomotor 26 sind an den Rechner 16 angeschlossen.
Als Reformer 13 kann ein herkömmlicher verwendet werden, wie er z.B. in Fig. I dargestellt ist. Ein als
Granulat vorliegender Katalysator 13c ist zwischen zwei einander gegenüberliegend angeordneten Metallrosten
13a bzw. 136 eingebracht. Das Durchflußmengenmeßgerät 19 im l.uftdruckrohr 18 mißt die relativ
geringe Menge der durchströmenden Luft. Es kann demgemäß z. B. als Propeller-Meßgerät aufgebaut sein,
jedoch sind auch andere Meßgeräte einsetzbar. Bei einem Propeller-Meßgerät ergibt sich der in Fig. 3
dargestellte Zusammenhang des durch das Luftrohr 18 durchströmenden Luftvolumens und der Umdrehungsgeschwindigkeit
(U/min) des Propellers. Ein die Frequenz der Umdrehungen des Propellers darstellendes
Signal gelangt an den Rechner 16, der daraus die Menge Treibstoff errechnet, die dann für den Reformer
zur Verfügung gestellt werden muß. Die Umdrehungszahl wird hierzu, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in einem
Wandler 16a in ein Signal mit einer der Umdrehungsgeschwindigkeit proportionalen Frequenz umgewandelt.
Der Wandler 16a kann durch einen Phototransistor in Verbindung mit einer Strahlungsdiode gebildet werden.
Dieses Signal wird im Wandler 16fc in ein Signal mit einer der Frequenz proportionalen Spannung umgewandelt,
das an die Recheneinheit 16e, die die arithmetischen Operationen durchführt, gelangt. Zu
diesem Zweck gelangt ferner ein Signal, das die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine
darstellt, von einer Klemme 28 am Verteiler der Brennkraftmaschine an den Rechner 16. Die Wellenform
dieses Signals wird in einem Gleichrichter 16c gleichgerichtet und in einem Wandler 16c/ in ein
proportionales Spannungssignal umgewandelt, das an die Recheneinheit 16e gelangt In der Recheneinheit 16e
wird das Signal, das vom Durchflußmengenmeßgerät 19 abgegeben wird, durch das Signal, das von der
Anschlußklemme 28 des Verteilers abgegeben wird, dividiert Das Ergebnis ist ein Signal, das die
Luftdurchflußmenge pro Umdrehung der Brennkraftmaschine darstellt An Hand des etwas in Form eines
entsprechenden Diagramms vorliegenden Zusammenhangs von Einspritzdauer und Luftvolumen angibt wie
z. B. in F i g. 4 dargestellt wird dann in der Recheneinheit 16e die Einspritzdauer, also die Dauer der
Treibstoffeinspritzung in den Reformer 13 durch zeitlich entsprechend bestimmte öffnung des Steuerventils 22
ermittelt Ein entsprechendes, die ermittelte Daner der Einspritzung darstellendes Signal gelangt dann an die
Korrekturschaltung 16i in der zu ihm verschiedene
andere noch zu berücksichtigende Taktiken addiert
werden. Daraus ergibt sieh das entsprechend verbesserte
endgültige Signal für die Einspritzdauer, das im Wandler 16^» in ein Signal mit entsprechender Frequenz
umgewandelt wird. Dieses Signal wird in einer Treiberstufc durch den Verstärker Ι6Λ verstärkt, indem
es in ein Ausgangssignal umgewandelt wird, das hinreir) ind leistungsstark ist. um das Steuerungsvcnti!
22 zu betätigen. Dieses Ausgangssignal bestimmt die Öffnung des Ventils 22. Ist das Steuerventil 22 ein
elektromagnetisches Ventil, dann bestimmt dieses Ausg.itigssign·)! die zeitliche Einstellung der Öffnung
bzw. Schließung des Ventils.
Im Betrieb wird das Drehmoment der (nicht ee/.eiL'ten) Brennkraftmaschine direkt oder indirekt
durch Übertragungseinrichtiingen. z. I). den Riemen 27.
.in die Luftpumpe 10 Übermutelt. Wie bereits erwähnt,
wird die von der l.uft| impe 10 geförderte primäre Luft
iiiirrh Hai. l/)riii;Wpinttpllupntil 20 -λ\Ά ','!ΠΟΓΪ '"1CStInIIlMeH
Druck eingestellt. Die Luft wird dann, nacluiem sie das
Durchfluflmengenmcßgerät 19 und das Ventil 12
durchströmt hat, dem Reformer 13 zugeführt. Betätigt
der Fahrer irgendeine mit dem Ventil 12 gekoppelte Steuereinrichtung, z.B. das Gaspedal 11. und will er
damit auf die von der Brennkraftmaschine abzugebende Leistung Einfluß nehmen, so steuert er damit die
primäre Luftmenge. Soll die abzugebende Leistung erhöht werden, wird zunächst die primäre Luftmenge
erhöht. Das entsprechende aus dem Durchflußmengenmeßgerät 19 abgeleitete elektrische Signal wird im
Rechnf 16 in ein Signal umgesetzt, das an das
.Steuerungsventil 22 abgegeben wird, so daß derart eine
Steuerung der dem Reformer 13 zugeführten Menge flüssigen I reibstoffes erfolgt.
Gleichzeitig läuft folgender Vorgang ab: Das Durchflußmengenmeßgerät im Luftrohr 15 mißt die
Menge der angesaugten sekundären Luft und gibt ein entsprechendes elektrische Signal an den Rechner 16a.
Der Servomotor 16 reagiert auf dieses Signal durch eine entsprechende Einstellung der Drosselklappe 25. Dadurch wird die Menge der angesaugten sekundären Luft
so eingestellt, daß das Luft/Treibstoff-Verhältnis in dem
der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Treibstoff-Gemisches, gebildet durch die vom Luftrohr 15
angesaugte sekundäre Luft und das vom Reformer her zugeführte Gasgemisch, auf einen bestimmten Wert
abnimmt bzw. bei einem bestimmten Volumen gasförmigen Treibstoffes, das über die Mischeinrichtung 14,
z. B. ein Venturi-Rohr, zuströmt, unter Zugrundelegung eines bestimmten Luft/Treibstoff-Verhältnisses entspricht. Auf diese Weise kann der Fahrer besonders
leicht, einfach und schnell den Betriebszustand des Reformers und der gesamten Brennkraftmaschine
durch bloße Betätigung eines Ansteuerorgans, z. B. des Gaspedals, einstellen.
Gemäß vorliegender Erfindung unterliegt die gesamte Steuerung einem Rechner. Dadurch wird eine
Feinsteuerung praktisch realisierbar und dabei gewährleistet, daß — durch Einsatz eines Reformers — das
Abgas sauber gehalten und der Treibstoffverbrauch gering gehalten ist Durch eine vorzugsweise eingesetzte Steuerung der Zusammensetzung des gasförmigen
Treibstoffes, der vom Reformer abgegeben wird, kann man den Reformer auf einer geeigneten Temperatur
halten, bei der die Abscheidung von Kohlenstoff vermieden wird.
Eine Brennkraftmaschine, die gasförmigen Treibstoff verbrennt, der als brennbare Bestandteile hauptsächlich
sehr viel Wasserstoff. Kohlenmonoxid oder Methan enthält, wird sehr viel stärker vom Wärmewert des
Treibstoffes als vom Luft/Treibstoff-Verhältnis beeinflußt.
Nun kann man bei der vorliegenden Erfindung sehr einfach die Zusammensetzung des gasförmigen
Treibstoffes steuern. Damit ergibt sich dann auch, daß die Brennkraftmaschine ohne Fehlzündungen oder
Ausfälle unter sehr unterschiedlichen Bedingungen betrieben werden kann. Gleichzeitig kann, wie erwähnt,
das Luft/Treibstoff-Verhältnis sehr fein eingestellt und
damit auf einem bestimmten Wertgehalten werden.
Im folgenden werden einige Versuche geschildert, aus
dem sich die Wirkung der Erfindung ergibt:
Versuchsbedingungcn:
Straße:
Straße:
Ebener Verlauf, gute Oberfläche:
Fahrzeug:
Fahrzeug:
Pcrsonenkraftfahrzeut!. Gewicht 1100 kg:
Brennkraftmaschine:
Brennkraftmaschine:
1600 cm'.4 Zylinder:
Reformer:
Reformer:
Prinzip der partiellen Oxidation:
Katalysator:
Katalysator:
Nickel;
Flüssiger Treibstoff: Bleifreies Benzin.
Flüssiger Treibstoff: Bleifreies Benzin.
Versuc Iisergebnis:
Citscliw. | Leistung | N(Jv | K.italv- | I.uft/Treih- |
sator- | stotV-Ver- | |||
Tc mp. | hällnis in | |||
Reformer | ||||
(Km/hl | (I1S) | (ΡΓΊ1Ι | ( Cl | (Ciew.-Verh.) |
2.2
7.2
13.8
90
110
205
850
870
950
870
950
5.2
4.5
3.8
Dabei war das gesamte System so ausgelegt, daß mit zunehmendem Volumen der dem Reformer zugeführten
Luft das gesamte Luft/Treibstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Treibstoff-Gemisches graduell abnahm. Die Tabelle zeigt, daß der
NOx-Gehalt des Abgases selbst bei zunehmender Motordrehzahl und -leistung auf niedrigem Niveau
bleibt. Die Katalysatortemperatur bleibt im Bereich von 8000C bis 1100°C In diesem Bereich ist der Katalysator
hochgradig aktiv.
Je nach Aufbau und Qualität des Materials des praktisch eingesetzten Reformers ist eine gewisse
Korrektur des Luft/Treibstoff-Verhältnisses vorzunehmen. Bei maximaler Leistung ist das Luft/Treibstoff-Verhälinis durch die höchstzulässige Temperatur des
Katalysators bzw. des für seinen strukturellen Aufbau verwendeten Materials, sowie ferner auch das Reaktionsvolumen, durch die Wärmekapazität des Reformers usw. gegeben. Bei minimaler Leistung ist das
Luft/Treibstoff-Verhältnis durch die niedrigste zulässige
Reaktionstemperatur, for die die Durchführung einer Reformierung erforderlich ist, vorgegeben. Ferner ist
für das Luft/Treibstoff-Verhältnis bei mittlerer Leistung
zu berücksichtigen, wie die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung von der Zusammensetzung des
vom Reformer abgegebenen gasförmigen Treibstoffs abhängt, und weiche Änderungen in der Zusammensetzung des Abgases sich dabei ergeben. Diese Werte für
das Luft/Treibstoff-Verhältnis bei maximaler bzw. bei
minimaler Last können nun erneut korrigiert werden.
030162/213
Claims (4)
- Patentansprüche:L Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei der der Treibstoff unter Zusetzung einer bestimmten Menge Luft (Primärluft) in einem Reformer einer Vorbehandlung durch partielle Oxidation unterworfen wird und das dabei im Reformer entstehende Verfalls- und Oxidationsprodukte des Treibstoffs enthaltende Gasgemisch danach mit der Luft (Sekundärluft) vermischt wird, die von der Brennkraftmaschine entsprechend der Stellung einer in der Ansaugleitung zum Brennraum vorgesehenen Drosselklappe angesaugt wird, deren Stellung durch ein willkürlich betätigbares Steuerorgan bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Steuerorgans (11) die Zufuhr von Primärluft zum Reformer (13) bestimmt, daß das Volumen der dem Reformer zugeföhrten Primärlütt gemessen (19) und die Menge des dem Reformer zugesetzten Treibstoffs entsprechend bestimmt wird (16), daß ferner das Volumen der angesaugten Sekundärluft gemessen (24) und die Drosselklappe (25) so eingestellt wird, daß sich unter Berücksichtigung der Menge des vom Reformer (13) abgegebenen Gasgemisches ein bestimmtes den Betriebsbedingungen anpaßbares Verhältnis des vom Reformer abgegebenen Gasgemisches zur Sekundärluft ergibt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daii in der Zuleitung (18') von Primärluft zum Reformer (13) tvr, erstes Meßgerät zur Messung der Menge der dem Reformer zugeführten Primärluft, daß ferner in der Ansaugt itung (15) stromaufwärts vor der Mischung (14) des vom Reformer abgegebenen Gasgemisches mit der Sekundärluft ein weiteres Meßgerät (24) zur Messung der Menge der Sekundärluft vorgesehen ist, daß die von den beiden Meßgeräten (19, 24) gemessenen Werte in elektrische Signale umgesetzt werden, die an einen Rechner (16) gelangen, der danach die Menge des dem Reformer zuzuführenden Treibstoffes und die Sollstellung der Drosselklappe (25) ermittelt und entsprechende Stellsignale an das die Zuführung von Treibstoff zum Reformer (13) bestimmende Ventil (22) und an einen die Stellung der Drosselklappe (25) bestimmenden Stellmotor (26) abgibt.
- 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner (16) vorgesehen ist, an den ein erstes von einer ersten Meßeinrichtung (19) abgeleitetes Signal gelangt, das die Menge der dem Reformer (13) entsprechend der Stellung des Steuerorgans (11) zugeführten Primärluft anzeigt, und daß der Rechner entsprechend über ein Ventil (22) die Menge des dem Reformer (13) zugeführten Treibstoffes steuert, und daß ferner an den Rechner (16) ein zweites elektrisches Signal gelangt, das die in einem zweiten Meßgerät (24) gemessene Menge der Sekundärluft anzeigt, und daß ferner der Rechner (16) einen Stellmotor (26) für die Drosselklappe (25) derart steuert, daß die angesaugte Menge Sekundärluft ein bestimmtes Verhältnis des vom Reformer (13) abgegebenen Gasgemisches zur Sekundärluft ergibt.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft durch eine Luftpumpe (10) in eine Zuleitung (18) zum Reformer (13) gepumpt wird, cliiR ferner in der Zuleitung (18) ein Druckregelungsventil (20) vorgesehen isü, und daß in dieser Zuleitung (18, 18') das Steuerorgan (12) vorgesehen ist
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ID=15279348
Family Applications (1)
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