DE2700264C2 - Verfahren zur Verbreiterung des Bereiches von Luft-Brennstoff-Verhältnissen bei Anwendung eines auf drei Arten wirksamen Katalysators zur Abgasnachverbrennung - Google Patents
Verfahren zur Verbreiterung des Bereiches von Luft-Brennstoff-Verhältnissen bei Anwendung eines auf drei Arten wirksamen Katalysators zur AbgasnachverbrennungInfo
- Publication number
- DE2700264C2 DE2700264C2 DE2700264A DE2700264A DE2700264C2 DE 2700264 C2 DE2700264 C2 DE 2700264C2 DE 2700264 A DE2700264 A DE 2700264A DE 2700264 A DE2700264 A DE 2700264A DE 2700264 C2 DE2700264 C2 DE 2700264C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- air
- fuel
- fuel ratio
- rich
- lean
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F01N3/18—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 methods of operation; Control
- F01N3/20—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 methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
- F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
- F02D41/2425—Particular ways of programming the data
- F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
- F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
- F02D41/2454—Learning of the air-fuel ratio control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbreiterung des Bereiches von Luft-Brennstoff-Verhältnissen
bei Anwendung eines auf drei Arten wirksamen Katalysators zur Abgasnachverbrennung.
Ausgegangen wird dabei von einem Verfahren zur Verbreiterung des Bereiches von Luft-Brennstoff-Verhältnissen
gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, worin u. a. angesprochen ist, wie ein auf drei Arten
wirksamer Katalysator mit einer Sauerstoffspeicherkapazität in frischem Zustand sowohl hinsichtlich der
Oxidation von wenigstens 80% unverbrannten Kohlenwasserstoffen und von Kohlenmonoxid als auch
hinsichtlich der Reduktion von 80% der Stickstoffoxide, die in einem Abgasstrom enthalten sind, der dem auf
drei Arten wirksamen Katalysator aus einem hinsichtlich des Luft-Brennstoff-Verhältnisses gesteuerten Motors
zugeführt wird, betriebsfähig ist
Sogenannte Dreiwegkatalysatoren bzw. auf drei Arten wirksame Katalysatoren sind auf dem Fachgebiet
zur Behandlung von Abgasen aus Innenverbrennungsmotoren bekannt. Ein Motor unter Verwendung eines
derartigen Katalysators arbeitet im allgemeinen bei einem stöchiometrischen Luft-Brennstoffverhältnis, um
hinsichtlich der gleichzeitigen Regelung bzw. Beseitigung von Stickstoffoxiden, Kohlenmonoxid und unverbrannten
Kohlenwasserstoffen wirksam zu sein. So wird gemäß der US-PS 37 82 347 pin derartiger Katalysator
ίο angewandt, wobei jedoch durch spezielle Steuerung das
Verhältnis Luft/Brennstoff konstant beim stöchiometrischen Wert (Luftzahl 1) gehalten wird. Die Aussteuerung
beim jeweiligen Abreichen ist im gegebenen Fall relativ schwierig und umständlich zu erreichen.
Der in Verbindung mit derartigen Katalysatoren arbeitende Motor erfordert eine genaue Zudosierung
von Brennstoff und Luft. Beispielsweise kennen elektronische Brennsioffüberwachung, Brennstoffeinspritzung
oder verbesserte Venturi-Vergaser zur genauen Brennstoffdosierung verwendet werden. Ein
mit einem Rückkoppelungskontrollsystem verbundener Sensor für das Luft-Brennstoffverhältnis wird zur
Korrektur des Luft-Brennstoffverhältnisses verwendet, wenn das Verhältnis von dem dafür erforderlichen
eingestellten Wert abweicht
Bei Verwendung derartiger auf drei Arten wirksamer Katalysatoren wurde im allgemeinen angegeben, daß
das dem Motor zugeführte Luft-Brennstoffgemisch ein Gemisch jein soll, in dem Stöchiometrische Mengen
Luft und Brennstoff verwendet werden. Im allgemeinen liegt ein stöchiometrisches Luft-Brennstoffverhältnis
bei etwa 14,7, obgleich das genaue Verhältnis von der Art des verwendeten Brennstoffs abhängt. Der Stand
der Technik lehrt, daß bei Verwendung von auf drei Arten wirksamen Katalysatoren gerade genügend
Sauerstoff in dem Luft-Brennstoffgemisch vorliegen soll, um den gesamten Brennstoff zu den endgültigen
Verbrennungsprodukten Kohlendioxid und Wasser zu verbrennen. Jedoch wird bei der tatsächlichen Verbrennung
des Luft-Brennstoffgemischs ein Teil des in der Luft vorliegenden Stickstoffs in Stickstoffoxide überführt,
ein Teil der Kohlenwasserstoffe wird nicht vollständig verbrannt, und es wird etwas Kohlenmonoxid
gebildet. Somit werden bei Verwendung eines auf drei Arten wirksamen Katalysators die darüberwandernden
unerwünschten Verbrennungsprodukte umlagert, um eine richtige Verbrennung des gesamten
Brennstoffs in seine endgültigen Verbrennungsprodukte und eine Beseitigung sämtlicher Stickstoffoxide zu
erreichen.
Der Stand der Technik lehrt auch, daß auf drei Arten wirksame Katalysatoren ein relativ kleines Fenster des
Luft-Brennstoffverhältnisses aufweisen, über das der frische Katalysator sowohl hinsichtlich der Oxidation
von wenigstens 80% der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und von Kohlenmonoxid als auch der Reduktion
von 80% der Stickstoffoxide wirksam ist Unter »Fenster« des Luft-Brennstoffverhältnisses versteht
man die Anzahl Einheiten des Luft-Brennstoffverhältnisses,
über die sowohl die 80%ige Oxidation al« auch die 80%ige Reduktion erreicht wird. Im allgemeinen
fällt die Reduktion von Stickstoffoxiden sowohl unter mageren als auch reichen Luft-Brennstoffverhältnissen
unterhalb des 80%-Wertes ab, während unter reichen Luft-Brennstoffbedingungen die Oxidation von wenigstens
80% der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und von Kohlenmonoxid schwierig zu erreichen ist
Das betriebsfähige Fenster des Luft-Brennstoff-Ver-
hältnisses ist für die meisten auf drei Arten wirksamen Katalysatoren zur Erreichung der 80%igen Wirksamkeit
relativ eng. Beispielsweise ist das Fenster des Luft-Brennstoff-Verhältnisses für hier bekannte Katalysatoren
im Bereich von 0,02 bis 0,08 Einheiten des Luft-Brennstoff-Verhältnisses. Dies bedeatet, daß das
System zur Regelung des Luft-Brenn-,-,off-Verhältnisses
des dem Motor zugeführten Gemischs ziemlich hoch entwickelt sein muß. Das System muß rasch jede
Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses außerhalb des betriebsfähigen Fensters des Luft-Brennstoff-Verhältnisifcs
korrigieren.
Man hat auch versucht, das Luft-Brennstoff-Verhältnis
dadurch zu steuern, daß man dem vom Motor kommenden Abgas Sekundärluft zuführte. So wird in
der Literaturstelle DE-Z »ATZ« 75 (1973), Seiten 140 bis 143 ein Verfahren zur Verbreiterung des Bereiches von
Luft-Brennstoff-Verhältnissen durch Zufuhr von Sekundärluft zum Abgas angegeben. Erfindungsgemäß soll
aber gerade die Sekur.därluftzuführung vermieden werden, da diese ein kompliziertes zusätzliches Verfahren
und entsprechende zusätzliche Ausrüstungen erforderlich macht.
Selbstverständlich kann man die auf drei Arten wirksamen Katalysatoren auch bei einem weiteren
System anwenden, bei dem statt der Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses für den Motor mit zu dem
Abgas zuzuführender Sekundärluft gearbeitet wird, wie in der US-PS 38 09 743 angegeben. Damit wird aufgrund
der zusätzlichen Zufuhreinrichtung und Volumenerweiterung das Verfahren noch komplizierter.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in ei.iem Verfahren zur Verbreiterung des Fensters des Lufi-Brennstoff-Verhältnisses,
d. h., des Bereichs des Luft-Brennstoff-Verhältnisses über den auf drei Arten wirksame Katalysatoren betriebsfähig sind, ohne daß
die Umständlichkeiten einer Sekundärluftzuführung in Kauf genommen werden müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art dadurch
gelöst, daß dem Motor ein Luft-Brennstoffgemisch zur Verbrennung zugeführt wird, in dem kontinuierlich das
Verhältnis von Brennstoff zu Luft von einem reichen Zustand (A <1), in dem mehr Brennstoff als Luft zu
seiner Verbrennung vorliegt, zu einem mageren Zustand (A > 1), in dem weniger Brennstoff als Luft zu
seiner Verbrennung vorliegt, variiert wird, wobei die Veränderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses um
gleiche Anteile zu der reichen und der mageren Seite von dem stöchiometrischen Zustand aus verschoben
wird, wobei der Verschiebungszyklus zu der reichen und der mageren Seite im allgemeinen identisch ist und eine
Frequenz aufweist, die sicherstellt, daß die Sauerstoffspeicherkapazität des auf drei Arten wirksamen
Katalysators während des mageren Teils des Zyklus nicht erschöpft wird.
Vorteilhafterweise beträgt die Variationsfrequenz wenigstens etwa eine Schwingung je Sekunde.
Die Veränderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses erfolgt um gleiche Einheiten des Luft-Brennstoff-Verhältnisses
zu der reichen und der mageren Seite vom stöchiometrischen Zustand (A = 1) aus.
Gemäß den Lehren der Erfindung wird somit ein Motor mit einem variierend gesteuerten zu verbrennenden
Luft-Brennstoffgemisch versorgt. Das Luft-Brenn-Stoffgemisch ist dabei ein Gemisch, in welchem das
Verhältnis von Brennstoff zu Luft über einen reichen Zustand, in dem mehr Brennstoff als Luft zu seiner
Verbrennung vorliegt, bis zu einem mageren Zustand, in
dem weniger Brennstoff als Luft zu seiner Verbrennung vorliegt, variiert wird. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis
wird in gleichen Ausmaßen zu der reichen und der mageren Seite von einem stöchiometrischen Zustand
aus verschoben. Der Verschiebungszyklus zu der reichen und der mageren Seite ist im allgemeinen
identisch und weist eine Frequenz auf, die gewährleistet, daß die Sauerstoffspeicherkapazität des auf drei Arten
wirksamen Katalysators während des mageren Teils des Zyklus nicht erschöpft wird.
Die Veränderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses kann in Form einer Rechteckwellenfunktion oder in
Form einer Sägezahnfunktion erfolgen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine graphische Darstellung der prozentualen Umwandlung von Kohlenmonoxid, unverbrannten Kohlenwasserstoffen
und Stickstoffoxiden an einem auf drei Arten wirksamen Katalysator im Vergleich mit
verschiedenen Luft-Brennstoffverhältnissen, die einem mit dem Katalysator verbundenen Motor zur Verbrennung
zugeführt werden.
F i g. 2 eine graphische Darstellung ähnlich F i g. 1, die an den gleichen auf drei Arten wirksamen Katalysatoren
durchgeführt wurden, wobei jedoch der Motor nach dem erfindi'ngsgemäßen Verfahren betrieben wurde,
F i g. 3 eine weitere graphische Darstellung, in der die
Prozentgehalte der Umwandlung gegen die Variationsfrequenz des Luft-Brennstoffverhältnisses wiedergegeben
sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Ein auf drei A'ten wirksamer Katalysator bzw. Dreiwegkatalysaior ist ein Katalysator, der gleichzeitig
unverbrannte Kohlenwasserstoffe (KW) und Kohlenmonoxid (CO) oxidiert und Stickstoffoxide (NOx)
reduziert, welche in einem Abgasstrom aus einem Innenverbrennungsmotor angetroffen werden. Diese
Dreiwegkatalysatoren sind in der Technik bekannt. Gleichfalls bekannt sind Dreiwegkatalysatoren, die eine
Sauerstoffspeicherkapazität besitzen. Unter einer Sauerstoffspeicherkapazität versteht man, daß die
Katalysatoren während Zeiten eines momentanen brennstoffannen Zustands, der nach einem reichen
Zustand auftritt, d. h.. wenn mehr Sauerstoff zur Verfügung steht als zu verbrennender Brennstoff, die
Fähigkeit besitzen, diesen überschüssigen Sauerstoff zeitweise so zu speichern, daß er nicht zur vorzugsweisen
Oxidation von KW und CO zur Verfügung steht. Ein Dreiwegkatalysator mit derartigem Sauerstoffspeicherpotential
ist in der Patentanmeldung P 26 38 265.0 mit dem Titel »Verfahren zur momentanen Ausdehnung des
Betriebsbereichs eines Katalysators vom gleichen Gleichgewichtstyp« beschrieben. Diese Anmeldung
geht auf die gleiche Anmelderin, wie im vorliegenden Fall zurück, und wird hier miteinbezogen. Viele
Katalysatorgesellschaften haben Dreiwegkatalysatoren mit einer Sauerstoffspeicherkapazität auf dem Markt
zur Verfügung.
Dreiwegkatalysatoren werden zusammen mit Innenverbrennungsmotoren verwendet, die bei einem stöchiometrischen
Luft-Brennstoffgemisch betrieben werden. Um den Betrieb eines Motors bei einem derartig
eng geregelten Luft-Brennstoffverhältnis zu erreichen, ist es notwendig, ein Motorkon trollsystem zur Verfugung
zu haben, daß die aus dem Motor ausströmenden Abgase überwacht, um deren allgemeine Zusammenset-
zung zu bestimmen und danach die zu der Luft zugesetzte Brennstoffmenge, die in dem Motor zur
Verbrennung eintritt, zu regeln. Ein vollständiges System zur Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses
eines einem Motor zur Verbrennung zugeführten Gemischs ist in der Abhandlung Nr. 750 368 der Society
of Automotive Engineers Incorporated beschrieben. Diese Abhandlung besitzt den Titel »Bosch Elektronic
Fuel Injection with Closed Loop Control« und ist verfaßt von I. Gorille et al und ist erhältlich durch die
SAE in 2 Pennsylvania Plaza, New York, New York 10 001. Im allgemeine ist das in dieser Veröffentlichung
angegebene System ein solches, bei dem ein Dreiwegkatalysator zur Behandlung von Abgasen, welche aus
einem Motor ausströmen, verwendet wird. Dieses System regelt das Luft-Brennstoffverhältnis des durch
den Motor zu verbrennenden Gemischs zu einem solchen, in dem eine stöchiometrische Menge Luft zur
Oxidation der zu verbrennenden Kohlenwasserstoffe zur Verfügung steht.
Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen, welche die Ergebnisse von Versuchen graphisch
wiedergibt, die an einem System durchgeführt wurden, worin ein Dreiwegkatalysator zur Behandlung der
Abgase aus einem Motor vorgesehen ist. Das Luft-Brennstoffverhältnis des in dem Motor verbrannten
Gemischs wurde auf das jeweilige vorbestimmte Verhältnis eingeregelt, das unter Verwendung des in der
SAE-Veröffentlichung beschriebenen Kontrollsystems
getestet wurde, wobei der Motor in der Art eines offenen Kreislaufs betrieben wurde. Aus F i g. 1 ist
ersichtlich, daß die Umwandlung von CO, KW und NO» abnimmt, wenn man sich gegen die reiche Seite von dem
stöchiometrischen Luft-Brennstoffgemisch von etwa 14,7 bewegt Wenn man sich dem Gleichgewichtspunkt
nähert, nimmt der Prozentgehalt der beim Vorbeiwandern an den Katalysatoren umgewandelten KW, CO
und NO, zu. Wenn man zu einer mageren Luft-Brennstoffgemischseite der Stöchiometrie übergeht, in der
überschüssiger Sauerstoff zur Verfügung steht, wird die Umwandlung von CO und KW fast vollständig, wenn
man jedoch über das stöchiometrische Luft-Brennstoffverhältnis zu der mageren Seite wandert, fallt die
Umwandlung von NO, ab.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, besitzt das Fenster der Luft-Brennstoffverhältnisse, wobei wenigstens 80% von
CO1KW und NO, umgewandelt werden, eine Größe von 0,06 Luft-Brennstoffeinheiten. In anderen Worten, wenn
man die dem Motor zugeführten Luft-Brennstoff Verhältnisse geregelt hat, möchte man innerhalb dieses
Fensters der Luft-Brennstoffverhältnisse bleiben, um eine wenigstens 8O°/oige Umwandlung sämtlicher drei
mäteriaiicii auf frischen Katalysatoren zu erreichen.
Das Kontrollsystem auf dem Fahrzeug zur Erreichung einer Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses innerhalb
dieses Fensters für sämtliche Fahrzeugvorgänge muß sehr rasch wirken und hoch empfindlich sein, um
diese feine Regelung herbeizuführen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Verbreiterung des Fensters der Luft-Brennstoffverhältnisse, über das ein Motor betrieben werden kann und
noch eine Abgaszusammensetzung erzeugt, die durch einen Dreiwegkatalysator behandelt werden kann.
Obgleich das Fenster der Luft-Brennstoffverhältnisse verbreitert ist sind die Dreiwegkatalysatoren noch
wirksam hinsichtlich der Umwandlung von mehr als 80% der KW, CO und NOx. Es wurde gefunden, daß,
wenn anstelle der Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses genau auf das stöchiometrische die Regelvorrichtung
so eingestellt wird, daß sie das Luft-Brennstoffverhältnis in regulärer Weise sowohl nach der reichen als
nach der mageren Seite der Stöchiometrie lenkt, das Luft-Brennstoffenster in kontinuierlicher Weise vergrößert
wird. Beispielsweise wird das Luft-Brennstoffverhältnis anstatt es genau längs eines stöchiometrischen
Luft-Brennstoffverhältnisses von 14,7 zu lenken, in einer vorgeschriebenen Weise auf 13,7 bis 15,7 geregelt und
ίο wird durch die Steuerung des Luft-Brennstoffverhältnisses,
die durch ein in der Art einer offenen Schleife wirkendes äußeres Signal geregelt wird, im Kreislauf
vor und zurück geregelt.
Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in der Bedingungen gezeigt werden, in denen das mit dem
Motor verbundene Luft-Brennstoffregelsystem progfaivimieri
war, um ein Signa! zu erzeugen, das bei
einem Ausmaß von einer Schwingung je Sekunde (1 Hz) in einem Sägezahnmuster von ±0,6 Luft-Brennstoffeinheiten
auf jeder Seite der Stöchiometrie periodisch zurück- und vorgeführt wird. Nach Anwendung dieser
Perturbation wurde ein Fenster von 0,18 Einheiten des Luft-Brennstoffverhältnissei erzielt über das die Dreiwegkatalysatoren
betrieben werden können und noch eine wenigstens 80%ige Beseitigung von KW, CO und
NO» erreichen. Unter einem Sägezahnmuster versteht man, daß das Luft-Brennstoffverhältnis vom stöchiometrischen
zum mageren Zustand und vom mageren Zustand zurück zum stöchiometrischen als eine
geradlinige Funktion geht und danach den stöchiometrischen Zustand kreuzt und weiter sich in einer
geradlinigen Funktion dem reichen Zustand nähert und sich davon abkehrt
Andere Arten von Perturbationskonfigurationen, die verwendet werden können, sind Rechteckwellenmuster
und Sinuswellenmuster. Das einzig kritische Merkmal besteht darin, daß der gesamte Bereich unter der Kurve
auf jeder Seite der Stöchiometrie gleich ist, so daß die Gesamtaddition dieser beiden Zustände einen stöchiometrischen
Zustand ergibt
Im folgenden wird auf F i g. 3 Bezug genommen, die eine graphische Darstellung wiedergibt welche die
prozentuale Umwandlung von KW, CO und NO, als Funktion der auf das Luft-Brennstoffverhältnis angewendeten
Perturbationsfrequenz zeigt Im wesentlichen zeigt diese graphische Darstellung, daß eine mehr als
80%ige Umwandlung nur erhalten wird, wenn die Perturbationsfrequenz größer als 0,4 Schwingungen je
Sekunde ist Bei jeder niedrigeren Perturbation erschöpft sich die Sauerstoffspeicherkapazität der
Dreiwegkatalysatoren während des mageren Teils des Zyklus, und es steht freier Sauerstoff zur direkten
Oxidation von CO und KW zur Verfügung, wobei dieser
Vorgang zu einer Reduktion der NO^-Umwandlung
führt Die Langsamkeit der Perturbation ist eine Funktion der Sauerstoffspeicherkapazität des Materials.
Wenn die Sauerstoffspeicherkapazität erheblich erhöht wird, kann die Perturbationsfrequenz verringert werden.
Im allgemeinen wird es jedoch für die meisten
Katalysatoren bevorzugt bei einer Perturbationsfrequenz von wenigstens etwa einer Schwingung je
Sekunde oder mehr zu arbeiten. Es wurde gefunden, daß
eine derartige Perturbationsfrequenz ausreichend schnell ist so daß die Sauerstoffspeicherkapazität der
meisten Dreiwegkatalysatoren nicht erschöpft wird.
Zusammenfassend besteht das Verfahren der Erfindung in einem Verfahren, welches das Fenster der
Lufi-Brennstoffverhältnisse, über das Dreiwegkatalysa-
toren mit einer Sauerstoffspeicherkapazität betriebsfähig sind, vergrößert. Im wesentlichen umfaßt das
Verfahren die Regelung des Luft-Brennstoffverhältnisses des vom Motor zu verbrennenden Brennsloffgemischs,
so daß das Verhältnis um gleiche Beträge nach der reichen und der mageren Seite von einem
stöchiometrischen Zustand aus verschoben wird. Der Verschiebungszyklus nach der reichen und der mageren
Seite ist im allgemeinen identisch. Auch weist der Verschiebungszyklus eine Frequenz auf, die sicherstellt,
daß die Sauerstoffspeicherkapazität der Dreiwegkatalysatoren während der mageren Teile der Zyklen nicht
erschöpft wird. Das spezielle Rück- und Vorschwingen über den stöchiometrischen Zustand ist nicht kritisch, so
lange die Schwingung auf beiden Seiten des stöchiometrischen Zustandes gleichmäßig ist. Es wurde allgemein
gefunden, daß die Sauerstoffspeicherkapazität der meisten Dreiwegkatalysatoren nicht erschöpft wird,
wenn die Perturbationsfrequenz wenigstens etwa eine Schwingung je Sekunde oder mehr beträgt.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, ohne darauf begrenzt
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
W) 233/221
Claims (3)
1. Verfahren zur Verbreiterung des Bereichs von Luft-Brennstoff-Verhältnissen, über die ein auf drei
Arten wirksamer Katalysator mit einer Sauerstoffspeicherkapazität in frischem Zustand sowohl
hinsichtlich der Oxidation von wenigstens 80% unverbrannten Kohlenwasserstoffen und von Kohlenmonoxid
als auch hinsichtlich der Reduktion von 80% der Stickstoffoxide, die in einem Abgasstrom
enthalten sind, der dem auf drei Arten wirksamen Katalysator aus einem hinsichtlich des Luft-Brennstoff-Verhältnisses
gesteuerten Motor zugeführt wird, betriebsfähig ist, und daß dem Motor ein Luft-Brennstoff-Verhältnis zur Verbrennung zugeführt
wird, bei dem sich das Verhältnis von Brennstoff zu Luft von einem reichen Zustand zu
einem anderen Zustand verändert, in dem weniger Brennstoff zu seiner Verbrennung vorliegt, d a durch
gekennzeichnet, daß dem Motor ein Luft-Brennstoffgemisch zur Verbrennung zugeführt
wird, in dem kontinuierlich das Verhältnis von Brennstoff zu Luft von einem reichen Zustand
(λ<1), in dem mehr Brennstoff als Luft zu seiner Verbrennung vorliegt, zu einem mageren Zustand
(λ> 1), in dem weniger Brennstoff als Luft zu seiner Verbrennung vorliegt, variiert wird, wobei die
Veränderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses um gleiche Anteile zu der reichen und der mageren Seite
von dem stöchiometrischen Zustand aus verschoben wird, wobei der Verschiebungszyklus zu der reichen
und der mageren Seite im allgemeinen identisch ist und eine Frequenz aufweist, die sicherstellt, daß die
Sauerstoffspeicherkapazität des auf drei Arten wirksamen Katalysators während des mageren Teils
des Zyklus nicht erschöpft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Variationsfrequenz wenigstens
" etwa eine Schwingung je Sekunde beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses
um gleiche Einheiten des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu der reichen und
der mageren Seite vom Stöchiometrischen Zustand aus (A = I) beträgt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/645,006 US4024706A (en) | 1976-01-07 | 1976-01-07 | Method of improving the operational capacity of three-way catalysts |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2700264A1 DE2700264A1 (de) | 1977-08-25 |
DE2700264C2 true DE2700264C2 (de) | 1982-08-19 |
Family
ID=24587264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2700264A Expired DE2700264C2 (de) | 1976-01-07 | 1977-01-05 | Verfahren zur Verbreiterung des Bereiches von Luft-Brennstoff-Verhältnissen bei Anwendung eines auf drei Arten wirksamen Katalysators zur Abgasnachverbrennung |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4024706A (de) |
JP (1) | JPS5297034A (de) |
CA (1) | CA1066028A (de) |
DE (1) | DE2700264C2 (de) |
FR (1) | FR2337813A1 (de) |
GB (1) | GB1555017A (de) |
IT (1) | IT1066610B (de) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5338824A (en) * | 1976-09-22 | 1978-04-10 | Mitsubishi Motors Corp | Fuel control method for three-dimensional catalyzer-loaded internal combustion engine |
US4240254A (en) * | 1976-12-26 | 1980-12-23 | Nippon Soken, Inc. | Exhaust gas purifying apparatus for multicylinder internal combustion engines |
US4199938A (en) * | 1976-12-26 | 1980-04-29 | Nippon Soken, Inc. | Method of operating a three-way catalyst for internal combustion engines |
JPS5924247B2 (ja) * | 1977-01-28 | 1984-06-08 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
CA1118076A (en) * | 1977-05-16 | 1982-02-09 | Irving H. Hallberg | Control system for regulating air/fuel ratio |
JPS5435516A (en) * | 1977-08-24 | 1979-03-15 | Nissan Motor Co Ltd | Controller of top speed of car of loading engine with supercharger |
US4222236A (en) * | 1978-06-19 | 1980-09-16 | General Motors Corporation | Method for reducing CO and HC emissions |
FR2450946A1 (fr) * | 1979-03-08 | 1980-10-03 | Peugeot | Dispositif d'epuration des gaz d'echappement d'un moteur a explosions |
US4526001A (en) * | 1981-02-13 | 1985-07-02 | Engelhard Corporation | Method and means for controlling air-to-fuel ratio |
JPS597723A (ja) * | 1982-07-07 | 1984-01-14 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
JPS60259740A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-21 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 内燃機関の排気浄化方法 |
JPH04109445U (ja) * | 1991-03-08 | 1992-09-22 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の空燃比センサの故障診断装置 |
EP0904482B2 (de) | 1996-06-10 | 2010-01-20 | Hitachi, Ltd. | Katalytische abgasreinigungsanlage für einen verbrennungsmotor und katalysator zum reinigen von abgas eines verbrennungsmotors |
JP3965711B2 (ja) | 1996-10-25 | 2007-08-29 | 株式会社日立製作所 | 窒素酸化物の浄化触媒及び浄化方法 |
US6391822B1 (en) | 2000-02-09 | 2002-05-21 | Delphi Technologies, Inc. | Dual NOx adsorber catalyst system |
US6363715B1 (en) | 2000-05-02 | 2002-04-02 | Ford Global Technologies, Inc. | Air/fuel ratio control responsive to catalyst window locator |
DE10103772C2 (de) * | 2001-01-27 | 2003-05-08 | Omg Ag & Co Kg | Verfahren zum Betreiben eines Dreiweg-Katalysators, welcher eine Sauerstoff speichernde Komponente enthält |
JP3880861B2 (ja) * | 2002-01-22 | 2007-02-14 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
US7329629B2 (en) * | 2002-10-24 | 2008-02-12 | Ford Global Technologies, Llc | Catalyst system for lean burn engines |
US7071141B2 (en) * | 2002-10-24 | 2006-07-04 | Ford Global Technologies, Llc | Perovskite catalyst system for lean burn engines |
US7043901B2 (en) * | 2003-03-20 | 2006-05-16 | Ford Global Technologies, Llc | Device and method for internal combustion engine control |
US7603847B2 (en) * | 2003-03-21 | 2009-10-20 | Ford Global Technologies, Llc | Device and method for internal combustion engine control |
US7287371B2 (en) * | 2003-03-21 | 2007-10-30 | Ford Global Technologies Llc | Device and method for internal combustion engine control |
KR102434321B1 (ko) | 2016-11-14 | 2022-08-18 | 리써치 트라이앵글 인스티튜트 | 페로브스카이트 촉매 및 이의 용도 |
US11452970B2 (en) | 2019-02-28 | 2022-09-27 | Research Triangle Institute | Calcium cobalt zirconium perovskites as oxygen-selective sorbents for gas separation |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3287899A (en) * | 1965-02-12 | 1966-11-29 | Norris Thermador Corp | Air pollution control system for internal combustion engine |
US3809743A (en) * | 1972-01-07 | 1974-05-07 | Monsanto Co | Process for treating automotive exhaust |
DE2206276C3 (de) * | 1972-02-10 | 1981-01-15 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung von schädlichen Anteilen der Abgasemission von Brennkraftmaschinen |
JPS5118023B2 (de) * | 1972-04-14 | 1976-06-07 |
-
1976
- 1976-01-07 US US05/645,006 patent/US4024706A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-12-16 GB GB52466/76A patent/GB1555017A/en not_active Expired
- 1976-12-20 IT IT52704/76A patent/IT1066610B/it active
- 1976-12-21 JP JP15299176A patent/JPS5297034A/ja active Granted
- 1976-12-21 CA CA268,339A patent/CA1066028A/en not_active Expired
-
1977
- 1977-01-05 DE DE2700264A patent/DE2700264C2/de not_active Expired
- 1977-01-06 FR FR7700287A patent/FR2337813A1/fr active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5297034A (en) | 1977-08-15 |
GB1555017A (en) | 1979-11-07 |
US4024706A (en) | 1977-05-24 |
FR2337813B1 (de) | 1981-04-17 |
JPS564741B2 (de) | 1981-01-31 |
FR2337813A1 (fr) | 1977-08-05 |
IT1066610B (it) | 1985-03-12 |
CA1066028A (en) | 1979-11-13 |
DE2700264A1 (de) | 1977-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2700264C2 (de) | Verfahren zur Verbreiterung des Bereiches von Luft-Brennstoff-Verhältnissen bei Anwendung eines auf drei Arten wirksamen Katalysators zur Abgasnachverbrennung | |
DE10020639B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Temperatur einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors | |
DE69604555T2 (de) | Kohlenstaubkessel mit einer Regelvorrichtung zum Schätzen des Zustandes des Innenkessels | |
DE4042079C2 (de) | Abgasreinigungs-Katalysator zur Verwendung bei Verbrennungsmotoren und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP1478834B1 (de) | Verfahren zur einstellung einer definierten sauerstoffbeladung mit binärer lambdaregelung zur durchführung der abgaskatalysatordiagnose | |
DE2907106A1 (de) | Katalysator zur reinigung der abgase von verbrennungskraftmaschinen | |
DE10020794A1 (de) | Regelungssystem für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis einer Schadstoffbegrenzungsvorrichtung | |
EP1105629A1 (de) | Verfahren zur periodischen desulfatisierung eines stickoxid- oder schwefeloxid-speichers einer abgasreinigungsanlage | |
DE2658617A1 (de) | Emissionsregelvorrichtung | |
EP1227231A2 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Dreiweg-Katalysators, welcher eine Sauerstoff speichernde Komponente enthält | |
DE1523655B2 (de) | Vorrichtung zur selbsttaetigen regelung von verbrennungs vorgaengen auf einen optimalwert | |
DE2622049A1 (de) | Steuereinrichtung fuer das gemisch eines verbrennungsmotors | |
DE19511548A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Stickoxidreduzierung im Abgas einer Brennkraftmaschine | |
EP1194683B1 (de) | Verfahren zur steuerung eines arbeitsmodus einer verbrennungskraftmaschine | |
DE2757782A1 (de) | Verfahren zum betreiben eines dreiwegekatalysators fuer brennkraftmaschinen | |
DE69701525T2 (de) | Katalysator für verbrennungsmotor mit verbrennung eines mageren gemisches | |
DE2306026A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer brennkraftmaschine, insbesondere eines otto-motors, mit einem spaltgasgenerator | |
EP1106798B1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur NOx- und/oder SOx-Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators | |
WO2020083859A1 (de) | Verfahren zur abgasnachbehandlung und abgasnachbehandlungssystem | |
DE2658940A1 (de) | Elektronische regelvorrichtung mit geschlossener regelschleife zur regelung eines luft-brennstoff-verhaeltnisses | |
EP0502443A1 (de) | Regenerativ-Vorwärmer und Verfahren zum Betrieb desselben | |
DE2921256A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur temperaturkompensation in einem abgassensorsystem einer brennkraftmaschine | |
EP1196684B1 (de) | VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINER REGENERATION EINES NOx-SPEICHERKATALYSATORS | |
DE2758217C2 (de) | Vorrichtung zur Auswertung des Ausgangssignals eines Auspuffgassensors | |
DE3204969A1 (de) | Kraftstoffbrennvorrichtung in kombination mit einer vorrichtung zum regeln des kraftstoffluftverhaeltnisses |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OF | Willingness to grant licences before publication of examined application | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |