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Verringerung der Schadstoffanteile
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bei Verbrennungsmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Verringerung der Schadstoffanteile im Abgas von Verbrennungsmaschinen.
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Einige Länder haben durch Gesetze vorgeschrieben, daß die Schadatoffanteile
im Abgas der Verbrennungsmotoren gewisse Grenzwerte nicht überschreiten dürfen.
Die Hersteller von Motoren sind daher gezwungen, durch vorgeschriebene Testverfahren
nachzuweieen, daß die Schadstoffe in den Abgasen der von ihnen hergestellten Motoren
Schadstoffanteile in so geringem Maße aufweisen, daß die dafür vorgeschriebenen
Grenzen nicht überschritten werden. Da die vorgeschriebenen Grenzen sehr niedrig
gelegt sind, ist es mit großem Aufwand verbunden, sie einzuhalten. Hierzu werden
Abgasrückführung, Lufteinblasung und Katalysatoren vorwendet. Trotz dieser sehr
aufwendigen Maßnahmen kann jedoch nicht verhindert werden, daß bei bestimmten Beanspruchungen
des Motors, bei denen Spitzenwerte der Komponenten von Stickoxid und Kohlenwasserstoffanteilen
auftreten, nicht in ausreichendem Maße abgebaut werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, durch einfache Maßnahmen, die neben
den bisher verwendeten Maßnahmen angewendet werden können, die Spitzenwerte der
Schadstoffanteile mit geringem technischen und wirtschaftlichen Aufwand wesentlich
zu senken.
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Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß die Spitzenwerte
der Schadstoffanteile während der Beschleunigung durch kurzzeitige Verstellung der
ZUndung in Richtung spät" verringert werden. Dabei kann der Beginn und die Zeitdauer
der Zündzeitpunktverschiebung in Abhängigkeit von der Drehzahl, dem Saugrohrunterdruck
oder dergleichen elektrisch (elektronisch), pfleumatisch, hydraulisch oder m-chanisch
gesteuert werden.
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Rein konstruktiv ieht es so aus, daß an dem Motor ein ZUndverteiler
vorgesehen ist, der durch eine an das Saugrohr angeschlossene Membran bei Beschleunigung
des Motors in Richtung Frühzündung verstellt wird. In weiterer Ausgestaltung der
Erfindung kann dieser bekannten Membran eine weitere Membran zugeordnet werden,
die ebenfalls an das Saugrohr angeschlossen ist und kurzzeitig in Richtung "Spatzündung"
der Tendenz der b-kannten Membran entgegenwirkt. Die Me.bran, die rfindungsgemäß
für die Verstellung in Richtung "Spätzündung" vorgesehen ist, weist zweckmäßig eine
größere wirksame Fläche auf als die andere Membran. Dabei sind die beiden durch
die Membran voneinwander getrennten Räume der Membrandose durch eine Drosselbohrung
olt-inander verbunden. Diese Drosselbohrung kann in der Membran selbst angeordnet
sein. Sie kann aber auch in einer die Membran umgehenden Rohrleitung angeordnet
sein, die die von der Membran voneinander getrennten Räume miteinander verbindet.
In
diesem Falle kann der Durchlanquerschnitt der in der Rohrleitung befindlichen Drosselbohrung
verstellbar sein.
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Im übrigen ist es vorteilhaft, wenn die beiden Membranen durch ein
federbelastetes Überziehglied miteinander verbunden sind, das die freie Beweglichkeit
der Frühzündungsmembran nach erfolgtem Druckausgleich über die Drosselbohrung zuläßt.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Stickoxidanteile
im Abgas während der Zeit der Beschleunigung wesentlich reduziert werden. Hierdurch
ergibt sich die Möglichkeit, den Schadstoffanteil an Stickoxid und das Fahrverhalten
des Fahrzeugs optimal einzustellen. Dies war seither nur indirekt über die Leerlaufeinstellung
und die Abgasrückführung in engen Grenzen möglich, während durch das erfindungsgemäße
Verfahren sich eine weit bessere Schadstoffreduzierung bei etwa gleich gutem Fahrverhalten
erzielen läßt.
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Da der Stickoxidanteil ulld der Kohlenwasserstoffgehalt im Abgas miteinander
in Beziehung stehen, wird auch der Kohl-nwasserstoffanteil mit der erfindungsgemäßen
Maßnahme im Sinne der Reduktion positiv beeinflußt. Hierdurch können die gesetzlichen
Abgasbestimmungen wesentlich leichter eingehalten werden. Bei entsprechender Auslegung
der anderen Abgasentgiftungsanlagen kann sogar der Kraftstoffverbrauch verringert
werden.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten des
Gegenstandes der Erfindung entnommen werden können.
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In der Zeichnung ist ein Zündverteiler 1 dargestellt, an dem in üblicher
Weise eine Unterdruckverstelldose 2 mit einer Membran 3 angeschlossen ist, durch
die die Zündung im Zusammenhang mit einer Fliehkraftregelung beim Beschleunigen
des Motors in Richtung früh" verstellt wird. An der Verstelldose 2 ist hierzu ein
Anschlußnippel 4 vorgesehen, an dem eine Schlauchleitung angeschlossen wird, die
mit dem Saugrohr verbunden ist.
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Uber ein FUhrungsglied 5 ist an die bekannte Unterdruckverstelldose
2 eine weitere erfindungsgemäße Unterdruckverstelldose 6 angeschlossen, die die
erfindungsgemäße Membran 7 enthält. In der Membran 7 kann eine Drosselbohrung 8
vorgesehen sein. Am der Unterdruckverstelldose 6 ist wiederum ein Anschlußnippel
9 vorgesehen, an den ein weiterer Schlauch angeschlossen wird, der ebenfalls mit
dem Saugrohr gegebenenfalls an einer anderen Stelle als der andere Schlauch angeschlossen
ist.
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An der Stelle der Drosselbohrung 8 kann durch ein Rohr 11 der Raum
12 der Unterdruckverstelldose 6 mit dem von diesem Raum 12 durch die Membran 7 getrennten
Raum 13 verbunden sein. In der Verbindungaleitung 11 ist dann eine Drosselbohrung
14 vorgesehen, deren Querschnitt verstellbar ist.
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Die Verbindung zwischen den beiden Membranen 2 und 7 wird durch eins
Verbindungsstange 13 hergestellt, diese endet mit einem Teller 16 in einem Überziehglied
17. Das Uberziehglid 17 besteht aus einer Kammer 18, in die eine Druckfeder 19 eingelegt
ist, die einerseits gegen den Teller 16 drückt und sich andererseits am Boden der
Kammer 18 abstützt.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
Beim Beschleunigen wird im Raum 2a Unterdruck aufgebaut. Dadurch wird die Zündverstellung
in der Unterdruckverstelldose 2 in Richtung "früh" gedrückt. Dieser Bewegung wirkt
die größere Membran 7 entgegen* da im Raum 12 ebenfalls Unterdruck aufgebaut wird
und hierdurch wird die Zündverstellung entgegen der Virkung der Dose 2 in Richtung
spät" verstellt. Dies geschieht solange, bis sich der Druck über die Drosselbohrung
8 in den Räumen 12 und 13 ausgeglichen hat. Das Uberziehglied 17 ermöglicht es dann
der Dose 2 frei zu arbeiten.
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Im Schubbetrieb, wobei der Unterdruck abgebaut wird, wird der Raum
13 ebenfalls über die Drosselbohrung 8 belüftet. Dank des Uberziehgliedes ist auch
hier ein freies Arbeiten der Dose 2 gewährleistet.
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Selbstverständlich muß die Unterdruckverstelldose 6 entweder durch
Anlegen eines genügend großen Unterdruckes im Raum 12 oder durch entsprechendes
Auslegen der Verhältnisse der Arbeitaflächen der Membranen 3 und 7 zueinander in
die Lage versetzt werden, die Wirkung der Unterdruckverstelldose 2 aufzuheben. In
der Zeichnung ist dieses dadurch dargestellt, daß die Membran 3 kleiner ist als
die Membran 7.
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Die Zuordnung der Räume 12 und 13 und die Auslegung des Drosselquerschnitts
der Bohrung 8 ergibt die für den jeweiligen Motortyp optimale Eingriffszeit der
Dose 6.
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Ist die Drosselbohrung wie bei 14 aunen liegend und in ihrem Querschnitt
verschieden einstellbar, so kann mit der variablen Eingriffszeit unmittelbar die
Größe der erreichbaren Wohlenwasserstoff- und Stickoxidkonzentration in gewissen
Grenzen eingestellt werden.
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Die Erfindung bewirkt ein kurzzeitiges Zurücknehmen der ündung in
Richtung "sitz und überbrückt mit ihrer Wirkung die Zeit bis zum Einsetzen der Abgasrückführung.
Dadurch werden die Spitzen der Stickoxid- und der Kohlenwasserstoffkonzentration
beim Beschleunigen des Motors abgebaut. Außerdem wird das "Klingeln" beim Beschleunigen
unterbunden.
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Die Zeitdauer der Zündungszurücknahme ist abhängig vom Motor und von
der Abgasentgiftungsanlage. In der Zeichnung ist eine pneumatisch-mechanische Ausführung
der Erfindung dargestellt.
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Sie kann aber auch elektrisch, wie auch elektronisch oder hydraulisch
erfolgen. Wesentlich ist, daß als Eingangssignal diejenige Größe gewählt wird, welche
am schnellsten auf die Anderung der Motorwerte anspricht, beispielsweise die Drehzahl,
der Saugrohrunterdruck oder andere Parameter.
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Ein ähnliches Prinzip könnte zur Abgasverbesserung bei Dieselmotoren
im Sinne der Erfindung angewendet werden, indem der Zeitpunkt der Einspritzung des
Kraftstoffs in erfindungsgemäßen Weise verstellt wird.