DE3144706A1

DE3144706A1 - Einrichtung zur steuerung der zusatzluft in eine abgasleitung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3144706A1
Application number: DE19813144706
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr.-Ing. 7067 Plüderhausen Abthoff; Christoff Dipl.-Ing. 7050 Waiblingen Noller; Hans-Dieter Dipl.-Ing. 7060 Schondorf Schuster; Wolfgang 7053 Kernen Spicker
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-11-11
Filing date: 1981-11-11
Publication date: 1982-12-30

Description

nEiarichtung zur Steuerung der Zusatzluft in eine Abgasleitung
einer 3rennkraftmaschine,' Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Steuerung der Zusatzluft in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Kraftfahrzeuge mit Katalysatoren in den Abgasleitungen werden zum Beispiel in den USA nur mit blei freiem Kraftstoff betrieben.
3eim Betrieb mit bleihaltigem Kraftstoff wird der Katalysator vergiftet und die Funktion beeinträchtigt, da das Blei sich auf der für die katalytische Umsetzung wichtigen aktiven Oberfläche des Katalysators ablagert. Es entstehen chemische Verbindungen des Bleis mit den katalytischen Edelmetallen, wodurch die Umsetzungsrate von giftigen Abgasen in ungiftige vermindert wird.
Es ist bekannt, daß das Blei und die Bleiverbindungen bei Temperaturen über etwa 850 0c weniger vergiftend auf den Katalysator wirken. Bei derart hohen Temperaturen wird die aktive Oberfläche des Katalysators Jedoch thermisch.stark belastet und die Aktivität des Katalysators nimmt über der Laufzeit rapide ab.
Damit bei Fahrzeugen, die mit bleihaltigen Kraftstoffen betrieben werden, die Aktivität der Katalysatoren über einen längeren Zeitraum nicht so rapide abnimmt, ist eine Einrichtung zur Steuerung der Zusatzluft eines bekannten Fahrzeugherstellers im Serieneinsatz, bei der in der Warmlaufphase der Brennkraf tma s chine ein von der Kühlwassertemperatur gesteuertes Ventil eine in das Saugrohr der Brennkraftmaschine einmündende Unterdruckleitung öffnet, und der Unterdruck seinerseits ein die Luftzufuhr steuerndes Abblaseventil in einer zur Abgasleitung führenden Zusatzluftleitung betätigt. Durch die Luftzugabe ergibt sich eine Nachverbrennung der unverbrannten Bestandteile im Abgas und ein schnellerer Temperaturanstieg im Katalysator, der somit durch den bleihaltigen Kraftstoff nicht so schnell vergiftet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer Einrichtung der eingangs bezeichneten Gattung eine Steuerung der Zufuhr der Zusatzluft in die Abgasleitung vorzuschlagen, die ein verbessertes Bleiabbrennen bzw. -verdampfen in dem Katalysator und somit über einen wesentlich längeren Zeitraum ein funktionstüchtiges Arbeiten dieses Katalysators ermöglicht Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale vorgesehen, wobei in den Unteransprüchen für die Aufgabenstellung noch vorteilhafte Weiterbildungen beansprucht sind.
Durch die erfindungsgsmäßen Maßnahmen wird erreicht, daß infolge der Exothermie der Katalysator gerade so weit und so lange erhitzt wird, daß das Blei und die Bleiverbindungen flüchtig werden. Der Katalysator wird nur kurzzeitig im schädlichen Temperaturbereich betrieben, so daß eine Verminderung der Wirksamkeit des Katalysators kaum eintritt.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten Einrichtung zur Steuerung der Zusatzluft, wobei ein den Durchlaß in der Unterdruckleitung steuerndes Ventil in Fig. 2 durch einen wegabhängigen Schalter, in Fig. 3 durch einen weg- und temperaturabhängigen Schalter, in Fig. 4 durch einen zeitabhängigen Schalter und schließlich in Fig. 5 durch einen willkürlich zu betätigenden Ein-- und Ausschalter ansteuerbar ist.
Zum Bleiabbrennen mittels gesteuerter Luftzugabe ist eine Einrichtung 1 gemäß Fig. 1 vorgesehen, bei der von einer von der Brennkraftmaschine 2 angetriebenen Luftpumpe 3 gesteuerte Sekundär- bzv. Zusatzluft durch eine Zusatzluftleitung 4 in eine Abgasleitung 5 eingeblasen wird und gemeinsam mit den Abgasen durch einen Startkatalysator 6 und einen Hauptkatalysator 7 strömt, Zwischen beiden Katalysatoren 6,7 befindet sich eine die Abgaszusammensetzung erkennende Sauerstoff-Sonde 8, mit der über ein elektronisches Regelgerät (nicht dargestellt) das Kraftstoff-Luft-Gemisch entsprechend korrigiert wird.
Die Zufuhr der Sekundärluft wird durch ein Abblaseventil 9 gesteuert, das je nach Stellung in der Zusatzluftleitung 4 die Sekundärluft entweder ins Freie abströmen läßt oder der Abgasleitung 5 zuführt.
Die Betätigung des Abblaseventils 9 erfolgt durch den Unterdruck in einer zum Saugrohr der Brennkraftmaschine führenden Unterdruckleitung 10, in der ein die Unterdruckleitung öffnendes oder verschließendes Ventil 11 zwischengeschaltet ist.
Das Ventil 11 arbeitet einerseits in Abhängigkeit von der E;uhlwas sertemperatur und andererseits in Abhängigkeit von anderen Einflußgrößen.
Bei Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine ist das Ventil 11 auf freien Durchgang in der Unterdruckleitung 10 geschaltet.
Das Abblaseventil 9 wird dabei unterdruckbeaufschlagt und steuert die Sekundärluft durch die Zusatzluftleitung 4 Die Sauerstoff-Sonde 8 reagiert nicht auf die Sekundärluft während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine.
Durch die eingeblasene Sekundärluft ergibt sich eine Nachverbrennung mit den noch unverbrannten Kraftstoffen. Der Hauptkatalysator 7-wird schneller wirksam und die Vergiftung des Katalysators durch den bleihaltigen Kraftstoff etwas vermindert.
Damit die aktive Oberfläche des Katalysators 7 thermisch nicht stark beansprucht wird, wird die Luftzufuhr der Sekundärluft in Abhängigkeit von der Ktihlwassertemperatur, z.B. 50°C, unterbrochen. Das Ventil 71 verschließt die Unterdruckleitung 10 und das Abblaseventil 9 lenkt die Zusatzluft ins.Freiee Da diese Einrichtung allein nicht ausreicht, Ablagerungen von Blei auf der aktiven Oberfläche des Katalysators 7 zu beseitigen, ist eine weitere Beeinflussung des Ventiles 11 vorgesehen, und zwar nur bei aktiver Sonden-Regelung und betriebswarmem Motor. Erfolgt also bei betriebswarmem Motor und aktiver Sonden-Regelung - die Sauerstoff-Sonde reagiert erst bei Abgastemperaturen über 300 C, also nicht während der Warmlaufphase - die Einblasung der Sekundärluft in die Abgasleitung, so entsteht ein Luftüberschuß, der von der Sauerstoff-Sonde erkannt wird, die über das elektronische Regelgerät den Gemischbildner auf "fettes Gemischt verstellt. Der Xauptkatalysator erhält ein brennfähiges Gemischangebot, was zur erhöhten Exothermie führt. Infolge dieser Exothermie bzw. Reaktionswärme wird der Katalysator so erhitzt, daß das Blei und die Bleiverbindungen flüchtig werden.
Der Katalysator darf nur kurzzeitig im schädlichen Temperaturbereich betrieben werden. Die Luftzufuhr muß rechtzeitig durch die Schaltmittel abgesteuert werden.
Die Luftzufuhr kann willkürlich vom Fahrer durch Betätigen eines Ein- und Ausschalters 1t gemäß Fig. 5 erreicht werden, der das Ventil 11 ansteuert.
Zwecks vereinfachter Handhabung kann das Ventil 11 durch einen Zeitschalter 13 nach Fig. 4 angesteuert und somit die Zusatzluft für eine bestimmte Zeitspanne,z.B. 30Sek.,eingeblasen erden. Eine zeitliche Überwachung durch den Fahrer ist dadurch üt flüssig. Es kann aber auch eine wegabhängige Steuerung vorgenommen werden. Ein elektronischer Wegzähler 14 wuide dann das Ventil 11 betätigen. Der Wegzähler könnte so eingestellt werden, daß selbsttätig nach Jeder Laufstrecke von ca. 2000 km die Zusatzluft während einer Laufstrecke von 2 km eingeblasen wird.
Die Luft zugabe ist ferner durch einen weg- und temperaturabhängigen Schalter 15 möglich, der beispielsweise die Zufuhr von Zusatzluftalle 5000km über eine maximale Laufstrecke von 2 km dann zuläßt, wenn zwischenzeitlich die Höchsttemperatur von 9000 C nicht erreicht wird.
Neben diesen unterschiedlichen Beeinflussungsmöglichkeiten für die Steuerung der Zusatzluft kann auch eine kombinierte Schaltanordnung getroffen werden, bei der zum Beispiel der Schalter 13 und der Schalter 15 zusammenvirken, die gemeinsam das Ventil 11 ansteuern.
Leerseite

Claims

Ansprüche 1.)Einrichtung zur Steuerung der von einer Luftpumpe geförderten Zusatzluft durch eine ein Abblaseventil aufweisenden Zusatz luftleitung, die in eine Abgasleitung einer Brennkraftmaschi ne einmündet, mit wenigstens einem in der Abgasleitung angel ordneten Katalysator zur Nachbehandlung der Abgase und mit einer die Gemischbildung über ein elektronisches Regelgerät beeinflussenden Sauerstoff-Sonde, wobei während der Warm laufphase der Brennkraftmaschine stromauf der Sauerstoff-Sonde und des Katalysators Zusatzluft eingeblasen wird und im betriebswarmen Zustand der Brennkraftmaschine nach Sperrung der Luftzufuhr die Sauerstoff-Sondenregelung aktiv einsetzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Schaltmittel (12;13;14;15) vorgesehen sind, durch die dem Katalysator (7) bei gleichzeitiger aktiver Sauerstoff-Sondenregelung Zusatzluft kurzzeitig zuführbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h. g e k e n n -z e i c h n e t, daß bei der Einrichtung (1), die mit einem in Abhängigkeit von der Temperatur, z.B. Ktihlwassertemperatur, arbeitenden Ventil (11) versehen ist und eine vom Saugrohr der Brennkraftmaschine abzweigende und zu dem unterdruckgesteuerten Abblaseventil (9) führende Unterdruckleitung (10) öffnet, das temperaturgesteuerte Ventil (11) zusätzlich von den die Luftzufuhr in der Zusatzluftleitung (4) beeinflussenden Schaltmitteln ansteuerbar ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2., d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Luftzufuhr durch einen zeitabhängigen Schalter (13) steuerbar ist.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Luftzufuhr durch einen wegabhängigen Schalter (14) steuerbar ist.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Luftzufuhr durch einen temperatur- und wegabhängigen Schalter (15) steuerbar ist.
6. Einrichtung nach mindestens zwei der Ansprüche 3 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Anwendung der Steuerung nach Anspruch 3 und/oder Anspruch 4 und/oder Anspruch 5.
7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Luftzufuhr durch einen willkürlich zu betätigenden Ein- und Ausachalter (12) steuerbar ist.