DE2802865A1

DE2802865A1 - Verfahren zum vermindern der schaedlichen abgasemissionen einer mehrzylindrigen brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2802865A1
Application number: DE19782802865
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Ing Scholz; Walter Dipl Ing Dr Zander
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1978-01-24
Filing date: 1978-01-24
Publication date: 1979-07-26

Description

Verfahren zum Vermindern der schädlichen Abgasemissionen
einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermindern der schädlichen Abgasemissionen einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Eine derartige fett-mager Beschickung der Brennkraftmaschine hat bekanntlich den Vorteil, daß die in Nähe der stöchiometrischen Brennstoff-LuftverhäItnisse (# - 1) auftretenden Stickoxid-Spitzenwerte umgangen und im nachgeschalteten Selektiv-Katalysator (Katalysator mit einer reduzierenden und oxidierenden Beschichtung) durch die wechselnde Beaufschlagung mit überwiegend zu reduzierendem Abgas ( i~ 1) bzw. zu oxidierendem Abgas (# > 1) ein guter Eonvertierungsgrad erzielbar ist. Bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen wechselt diese fettvmager Beschickung meist in der zeitlichen Verbrennungsfolge der Zylinder, das heißt, daß alternierend auf die Zündung eines mageren Brennstoff-Luftgemisches jeweils die Zündung eines fetten Gemisches usw.
erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren im Sinne einer weiteren Verminderung der schädlichen Abgasemissionen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abgase der ersten und der zweiten Gruppe von Zylindern über separate Abgasleitungen dem Selektiv-Katalysator zugeführt werden. Wie vom Erfinder erkannt lfurde, kann durch das separate Ableiten der Abgase einer beiden Zylindergruppe eine gezielt wechselnde Beaufschlagung des Selektiv-Katalysators mit einmal zu reduzierendem und dann wieder überwiegend zu oxidierenden Abgas erreicht werden, was zu einer verbesserten Konvertierung der schädlichen Abgasbestandteile N°x CH und CO beiträgt. Es wird vorteilhaft vermieden, daß durch die starke Turbulenz der die Brennräume verlassenden Abgase bereits eine intensive Vermischung stromauf des Selektiv-Katalysators stattfindet, wodurch dessen Wirkungsgrad verschlechtert würde.
Zusätzlich wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Abgas leitungen der mit relativ magerem Gemisch beschickten Zylindergruppe katalytisch oxidierend und die Abgas leitungen der mit relativ fettem Gemisch beschickten Zylindergruppe reduzierend beschichtet werden. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß unmittelbar nach dem Verlassen der Brennräume der Brennkraftmaschine eine wirksame Vorentgiftung der Abgase durch deren Reduzierung bzw. Oxidierung erfolgt, die anschließend im Selektiv-Katalysator fortgeführt wird. Da sich die unmittelbar an die Brennraumwände anschließenden Abgasleitungen, z. B. der Abgaskanal im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine und der Abgaskrummer, sehr schnell nach Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine erwärmen, setzt vorteilhaft eine sehr frühe Vorentgiftung der Abgase und dadurch bedingt auch ein beschleunigtes Ansprechen des Selektiv-Katalysators ein.
Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen, schematisch gezeichneten Brennkraftmaschine näher erläutert.
Mit 10 ist schematisch eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit vier Zylindern 1 bis 4 gezeigt. Am Saugrohr 11 ist zur Brennstoffzumessung eine Einspritzanlage (K-Jetronic) angeordnet, wie sie beispielsweise in der ATZ 75 (1973) Nr. 11, Seiten 393 ff. beschrieben ist. In der am Saugrohr 11 angeschlossenen Luft zuführungs leitung 12 ist ein Luftmengenmesser 13 eingebaut, der den jeweiligen Luftdurchsatz der Brennkraftmaschine einem Mengenteiler 14 mitteilt. Im Mengenteiler 14 ist äe Zylinder ein Zumessventil bzw. Differenzdruckventil 15 vorgesehen, über das der Brennkraftmaschine proportional eum Luftdurchsatz über Einspritzventile 16 Brennstoff zugeführt wird. Die Differenzdruckventile 15 sind so eingestellt, daß sie den Zylindern 1 und 2 weniger Brennstoff als den Zylindern 3 und 4 zumessen, derart, daß die eine erste Zylindergruppe bildenden Zylinder 1 und 2 mit einem relativ mageren Brennstoff-Luftgemisch ( 1,025 bis 1,05) und die eine zweite Zylindergruppe bildenden Zylinder 3 und 4 mit einem relativ fetten Brennstoff-Luftgemisch ( 0,95 bis 0,975) versorgt werden.
Das Brennstoff-Luftgemisch wird über in einen Zylinderkopf (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 10 eingegossene Einlaßkanüle 17 (gestrichelte Linien) den Brennräumen zugeführt, während das Abgas diese über die Auslaßkanäle 18 (ebenfalls gestrichelt dargestellt) verläßt. Die Abgase der eine erste Zylindergruppe bildende Zylinder 1 und 2 werden über einen an der Brennkraftmaschine 10 angeflanschten Abgaskrümmer 19 und über ein Abgasvorrohr 20 einem Selektiv-Katalysator 21 zugeführt. Separat dazu werden die Abgase der zweiten Zylindergruppe (Zylinder 3 und 4) über einen weiteren Abgaskrümmer 22 und ein Abgasvorrohr 23 dem Selektiv-Katalysator 21 zugeführt, wobei sich zweckmäßig die beiden Abgasvorrohre 20 bzw. 23 kurz vor dem Selektiv-Katalysator 21 zu einem gemeinsamen Rohrstutzen vereinigen. Nach dem Durchströmen des Selektiv-Katalysators 21 werden die Abgase über ein Übliches, nicht dargestelltes Abgassystem in die Atmosphäre abgeleitet.
Die Auslaßkanäle 18 der ersten Zylindergruppe (Zylinder 1 und 2) sowie der Abgaskrümmer 19 und das Abgasvorrohr 20 sind mit einer katalytisch oxidierenden Beschichtung versehen. Dies kann in an sich bekannter Weise durch Aufbringen eines Trägermaterials, z. B. einem r Aluminum und einer anschließenden Beschichtung mit Platin erfolgen; die Abgasleitungen (18, 22, 23) der zweiten Zylindergruppe (Zylinder 3 und 4) werden nach dem Aufbringen des Trägermaterials insbesondere reduzierend, beispielsweise mittels einer Platin-Rhodium-Legierung, beschichtet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht bereits eine wirksame Vorentgiftung der zu oxidierenden Bestandteile HC und CO sowie des zu reduzierenden NOx im Abgas der Brennkraftmaschine vor dem Selektiv-Katalysator, dessen TVirlnungsgrad durch die separate Ableitung der Abgase der beiden Zylindergruppen noch erhöht werden kann. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Unter Berücksichtigung der thermischen Belastung der Abgasleitungen und abhängig vom Beschichtungsmaterial kann es auch zlfeckmäßig sein, die eine oder andere Abgasleitung (18, 19, 20, 22 oder 23) nicht zu beschichten.
Beispielsweise können auch die Zylinder 1 und 4, bzw. 2 und 3 åeweils eine Zylindergruppe bilden. Die beiden Abgaskrummer 19 und 22 können auch zu einen einigen, zweiflutigen Abgaskrümmer zusammengefaßt sein.

Claims

Verfahren zum Vermindern der schädlichen Abgasemissionen einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine Ansprüche: 1. Verfahren zum Vermindern der schädlichen Abgasemissionen einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine, bei der eine erste Gruppe von Zylindern mit einem relativ mageren Brennstoff-Luftgemisch und eine zweite Gruppe von Zylindern mit einem relativ fettem Gemisch beschickt und die Abgase über gegebenenfalls katalytisch beschichtete Abgas leitungen einen Selektiv-Katalysator zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgase der ersten und der zweiten Gruppe von Zylindern über separate Abgasleitungen (19, 20 bzw. 22, 23) dem Selektiv-Katalysator zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgasleitungen (18, 19, 20) der mit relativ magerem Gemisch beschickten Zylindergruppe oxidierend und die Abgas leitungen (18, 22, 23) der mit relativ fettem Gemisch beschickten Zylindergruppe insbesondere reduzierend beschichtet werden.