DE3873318T2

DE3873318T2 - Abgasbehandlung fuer einen zweitaktmotor.

Info

Publication number: DE3873318T2
Application number: DE8888909277T
Authority: DE
Inventors: Mark Lear; Kim Schlunke
Original assignee: ORBITAL ENG Pty
Current assignee: ORBITAL ENG Pty
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1988-10-26
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2008-10-27
Also published as: US4938178A; JPH02501762A; DE3873318D1; WO1989003929A1; BR8807271A; JP2818177B2; EP0338055B1; CA1336413C; EP0338055A4; AU2602688A; AU619424B2; KR950013203B1; AU604175B2; AU7124891A; EP0338055A1; KR890701878A

Description

Diese Erfindung betrifft die Steuerung der Abgasemissionen von Zweitaktverbrennungsmaschinen durch Verwendung von Katalysatoren zur Behandlung der unerwünschten Komponenten des Maschinenabgases.
Umweltschutzbehörden in verschiedenen Ländern schreiben Grenzen hinsichtlich der Abgasemissionen von Notorfahrzeugen vor und gewöhnlich werden die Grenzen bezüglich der Emissionen von privaten Personenkraftwagen, Motorrädern und leichten kommerziellen Fahrzeugen zunehmend strenger. In den meisten Ländern sind die erlaubten Emissionspegel für selbstbewegte Fahrzeuge auf der Basis des Gewichts von verschiedenen Komponenten des Abgases pro zurückgelegter Meile und Kilometer festgesetzt, und die Grenzen gelten unabhängig vom Gewicht des Fahrzeugs oder der Größe von dessen Maschine. Demgemäß ergab sich eine Entwicklung zur Produktion von kleinen Motorfahrzeugen von relativ geringem Gewicht hin, wodurch der Verbrauch von Brennstoff reduziert werden kann mit einer entsprechenden Abnahme des Gewichts von verschiedenen Abgaskomponenten, die pro gefahrener Wegeinheit erzeugt werden.
Die drei Hauptkomponenten des Abgases, die gesteuert werden müssen, sind Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NOx) und Kohlenmonoxid (CO). NOx wird normalerweise durch einen Katalysator behandelt, der die Ausbildung einer reduzierenden Umgebung erfordert, um den Sauerstoff vom Stickstoff zu trennen, wohingegen eine oxidierende Atmosphäre erforderlich ist zur Behandlung von HC und CO.
Die Verwendung von Katalysatoren in den Abgassystemen von Fahrzeugverbrennungsmaschinen ist in weitem Umfang bekannt und bei der Steuerung von Abgasemissionen praktiziert. Es ist üblich, den Katalysator im Abgassystem etwas stromabwärts von den tatsächlichen Abgasöffnungen des Zylinders oder der Zylinder der Maschine anzuordnen, wo die Abgase von irgendeinem Zylinder oder von einer Anzahl von Zylindern zwischen der Zeit des Verlassens des Zylinders und des Erreichens des Katalysators einer gewissen Vermischung unterworfen wurden. Demgemäß nähert sich die Verteilung der verschiedenen Komponenten des Abgases einer homogenen Mischung, wenn es die Katalysatoren erreicht.
Das britische Patent Nr. 1 362 202 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Abgas, bei dem das Abgas entlang zweier alternativer Wege strömen kann, von denen einer durch einen reduzierenden Katalysator und dann durch einen oxidierenden Katalysator führt, während auf dem alternativen Weg das Abgas nur direkt durch den oxidierenden Katalysator strömt. Ein Steuerventil ist vorgesehen, das betätigt werden kann, um den Anteil des entlang jedes Weges strömenden Abgases zu verändern, wobei diese Einstellung erfolgt, um sich ändernden Bedingungen der Geschwindigkeit und der Last der Maschine zu entsprechen. Es wird auch vorgeschlagen, das Ventil durch eine Vorrichtung zu ersetzen, die ein festes Verhältnis zwischen den Gasmengen, die entlang jedes der parallelen Wege strömen, liefert.
Im britischen Patent Nr. 1 563 338 wird eine Konstruktion für einen Abgasöffnungskatalysator für die Verwendung bei Zweitaktmaschinen, die nach dem herkömmlichen Prinzip der Kurbelgehäusekompression arbeiten, vorgeschlagen. In der Beschreibung dieses Patents wird vorgeschlagen, das Problem der Kohlenwasserstoffe im Abgas so zu behandeln, daß eine Katalysatorstruktur im Abgassystem nahe an der Abgasöffnung vorgesehen wird. Die durch die Katalysatorstruktur führenden Kanäle für den Durchgang des Abgases sind so dimensioniert, daß die Temperatur hiervon durch das Abgas auf einen Wert angehoben wird, der ausreichend ist zur Entzündung und Verbrennung von im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffen. Die speziell in dieser früheren Beschreibung offenbarte Maschine ist vom Vergasertyp und daher ist die Charge im Maschinenzylinder von im wesentlichen homogener Natur, obgleich die Kohlenwasserstoffverteilung im Abgas nicht homogen zu sein braucht. Der Verbrennungsprozeß, der bei einer Zweitakt-Vergasermaschine erhalten wird, ist wesentlich unterschiedlich zu dem einer Zweitaktmaschine mit direkter Einspritzung, und daher ist die Natur der Abgase und insbesondere der schädlichen Emissionen in diesen beträchtlich unterschiedlich und demgemäß sind unterschiedliche Methoden zur Behandlung der Abgase erforderlich.
Es ist bekannt, gezeigt im SAE-Papier 872098 (veröffentlicht nach dem Prioritätstag dieser Anmeldung), in bezug auf Untersuchungen durch die Toyota Central Research and Development Laboratories, Inc., daß die Wirksamkeit der Umwandlung eines Dreiwege-Katalysatorsystems bei der Anwendung für eine Fahrzeug-Viertaktmaschine im wesentlichen abhängig ist vom Luft/- Brennstoff-Verhältnis des dem Katalysator zugeführten Abgases, und insbesondere ändert sich diese Wirksamkeit in dramatischer Weise, wenn das Luft/Brennstoff- Verhältnis das stöchiometrische Verhältnis durchläuft. Wie aus dem die Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen bildenden Diagramm ersichtlich ist, nimmt die Wirksamkeit der Umwandlung von HC zu, wenn das Luft/- Brennstoff-Verhältnis des Abgases zunimmt, d. h. wenn die Mischung magerer wird. Im Gegensatz hierzu ist die Wirksamkeit der Umwandlung von NOx hoch, während das Luft/Brennstoff-Verhältnis niedrig ist, das heißt bei einer fetten Abgasmischung, fällt jedoch dramatisch ab, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis durch das stöchiometrische Verhältnis von einer fetten zu einer mageren Mischung hindurchgeht.
Im Zweitaktverfahren arbeitende Maschinen stellen ein wesentliches Problem hinsichtlich der Steuerung des Pegels von Abgasemissionen dar, insbesondere bei Maschinen, bei denen der Brennstoff von der Luftcharge mitgerissen wird, wenn er in den Maschinenzylinder eintritt, da ein Teil dieses Brennstoffs unverbrannt durch die Abgasöffnung hindurchgeht während des herkömmlichen Nachladungsprozesses. Dieses Entweichen von unverbranntem Brennstoff, der zum HC und CO im Abgas beiträgt, kann durch moderne elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzsysteme reduziert werden, die den Brennstoff direkt in den Maschinenzylinder einspritzen, stärker als bei dem Brennstoff, der von der eintretenden Luftcharge in den Zylinder getragen wird.
Jedoch trägt die Direkteinspritzung des Brennstoffs selbst nicht wesentlich zu der Steuerung der Erzeugung von NOx bei, insbesondere, wenn der Brennstoffverbrauch mit zunehmender Größe des Fahrzeugs ansteigt, wodurch sich eine entsprechende Zunahme im Pegel der NOx-Emissionen ergibt, wenn sie auf der Basis Masse pro zurückgelegter Wegeinheit gemessen werden. Obgleich andere Verbrennungssteuertechniken ebenfalls angewendet werden können, um zur Steuerung des Pegels von NOx bei Maschinen mit kleiner Leistung beizutragen, führt die Multiplikation des Pegels von erzeugtem NOx mit ansteigendem Leistungsausgang zu einer Situation, in welcher die Steuerung von NOx am besten mittels katalytischer Behandlung der Abgase durchgeführt wird, insbesondere unter Berücksichtigung der Kosten und der Stabilität der Operation.
Bei einer Zweitaktmaschine mit Direkteinspritzung ergibt die brennstofffreie frische Charge, die in den Maschinenzylinder eintritt, während sowohl die Abgasöffnung und die Einlaßöffnung geöffnet sind, eine Verdünnung der nachfolgend ausgestoßenen Abgase zu einem Luft/Brennstoff-Verhältnis, das beträchtlich über dem stöchiometrischen Verhältnis liegt. Dies führt zu oxidierenden Bedingungen im Abgassystem, die in direktem Konflikt stehen mit den gewünschten reduzierenden Bedingungen, die nötig sind zur Erzielung einer wirksamen Reduktion des NOx durch katalytische Behandlung. Demgemäß würde die Anordnung eines konventionellen Dreiwege-Katalysatorsystems im Abgassystem an der herkömmlichen Stelle zur Behandlung homogener Abgase nur zu einer Herabsetzung von HC und CO führen, jedoch keine Zerlegung von NOx ergeben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Leistung des Katalysatorsystems bei der Behandlung der Abgase einer Zweitakt-Verbrennungsmaschine zu verbessern.
Unter Beachtung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Betrieb einer Zweitakt-Verbrennungsmaschine vorgesehen, bei dem für jede Verbrennungskammer Mittel zum Zuführen von Brennstoff zu der Verbrennungskammer, eine Auslaßöffnung, durch welche Gase von der Verbrennungskammer zu einem Abgassystem strömen, und wenigstens eine Einlaßöffnung, durch welche eine frische Luftcharge in die Verbrennungskammer eintritt, vorgesehen sind, wobei die Einlaß- und Auslaßöffnung so angeordnet sind, daß die Einlaßöffnung vor dem Schließen der Auslaßöffnung öffnet, und das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß während einer Öffnungsperiode der Auslaßöffnung jeder Verbrennungskammer ein erster Teil des aus der Verbrennungskammer während der Öffnungsperiode der Auslaßöffnung ausgestoßenen Gases in Kontakt mit einem ersten Katalysator mit einer ersten katalytischen Eigenschaft gebracht wird, und ein nachfolgender zweiter Teil des aus der Verbrennungskammer während derselben Öffnungsperiode der Auslaßöffnung ausgestoßenen Gases in Kontakt mit einem zweiten Katalysator mit einer gegenüber dem ersten Katalysator unterschiedlichen katalytischen Eigenschaft gebracht wird.
Bei einer Zweitakt-Verbrennungsmaschine mit Direkteinspritzung sind die Abgase des ersten Teils die Gase, die durch die Auslaßöffnung strömen, wenn sie zuerst öffnet, und sie sind oft stöchiometrisch oder fetter an Brennstoff uns somit fähig zur Unterhaltung eines Reduktionsvorganges, wohingegen die Abgase des zweiten Teils, die später durch die Auslaßöffnung strömen, magerer an Brennstoff und fähig sind, einen Oxidationsprozeß zu unterhalten. Die stöchiometrischen oder chemisch reduzierenden Gase sind solche Gase, die im allgemeinen das meiste der Nasse von in der Verbrennungskammer erzeugten Stickoxiden enthalten. Mit dem Ausdruck chemisch reduzierende Gase sind Gase gemeint, die einen Mangel an Sauerstoff für die stöchiometrische Verbrennung haben. Mit anderen Worten, die Gase können noch freien Sauerstoff enthalten, obgleich in unzureichender Menge für die volle Oxidation des unverbrannten Brennstoffs und von Produkten von teilweiser Verbrennung in den Gasen. In gleicher Weise sind mit dem Ausdruck chemisch oxidierende Gase solche Gase gemeint, die einen Sauerstoffüberschuß für stöchiometrische Verbrennung haben.
Zweckmäßig ist der erste Katalysator an der oder nahe der Auslaßöffnung der besonderen Verbrennungskammer angeordnet. Die Lage des ersten Katalysators ist so gewählt, daß er während jeder Öffnungsperiode der Auslaßöffnung das Abgas empfängt, das während des anfänglichen Teils der Öffnungsperiode der Auslaßöffnung durch diese strömt und das chemisch reduzierende Gas ist, und der erste Katalysator enthält ein aktives Katalysatormaterial mit der Eigenschaft, Stickoxide (NOx) in den von der Auslaßöffnung empfangenen Gasen zu reduzieren.
Die Lage des ersten Katalysators ist vorzugsweise so gewählt, daß er, während die Auslaßöffnung geöffnet ist, im wesentlichen nur die Gase empfängt, die durch die besondere Auslaßöffnung herausgelassen wurden.
Zweckmäßig ist wenigstens der erste Katalysator in einem Durchgang angeordnet, der sich von der Auslaßöffnung zu einem Abgaskrümmer erstreckt, der mit den jeweiligen Auslaßöffnungen einer Mehrzahl von Zylindern der Maschine verbunden ist. Das der Auslaßöffnung benachbarte Ende des ersten Katalysators hat vorzugsweise einen minimalen Abstand von dieser, so daß, wenn die Auslaßöffnung geöffnet ist, das Luft/- Brennstoff-Verhältnis des Abgases an diesem Ende des ersten Katalysators nicht wesentlich unterschiedlich gegenüber dem an der Auslaßöffnung ist.
Der erste und der zweite Katalysator können beide in einem Katalysatorsystem verkörpert sein, das an der oder nahe der Auslaßöffnung angeordnet ist, wobei das aktive Material des Katalysatorsystems in der chemischen Zusammensetzung in der Richtung der Öffnung der Auslaßöffnung variiert. Das aktive Material des Katalysators an diesem Ende der Auslaßöffnung, das während der Öffnung der Auslaßöffnung zuerst beschickt wird, ist der erste Katalysator und hat eine reduzierende Eigenschaft, und das aktive Material des Katalysators am der Auslaßöffnung entgegengesetzten Ende ist der zweite Katalysator und hat eine oxidierende Eigenschaft.
Alternativ kann der zweite Katalysator von oxidierendem Charakter im Abstand stromabwärts im Weg des Abgases von der Auslaßöffnung angeordnet sein und sich im Krümmer befinden, der mit den Auslaßöffnungen eine Anzahl von Zylindern der Maschine verbunden ist.
Wenigstens ein Teil des ersten Teils des Abgases kann so gerichtet sein, daß es in Kontakt mit dem zweiten Katalysator gelangt, nachdem der erste Teil in Kontakt mit dem ersten Katalysator war und durch diesen behandelt wurde. Dies kann bewirkt werden durch Leiten eines Teils des ersten Teils des Abgases zurück in die Verbrennungskammer oder Öffnung, nachdem es vom ersten Katalysator behandelt wurde.
Vorzugsweise wird der Brennstoff direkt in die Verbrennungskammer eingespritzt, da die direkte Einspritzung zur Begründung der Veränderung in der chemischen Zusammensetzung des Abgases an der Auslaßöffnung zu verschiedenen Zeiten in der Auslaßperiode beiträgt und auch die Brennstoffverluste durch die Auslaßöffnung herabsetzt zur Verbesserung der Wirksamkeit des Brennstoffs.
Durch die vorliegende Erfindung wird auch eine Zweitakt-Verbrennungsmaschine geschaffen, die für jede Verbrennungskammer Mittel zur Zuführung von Brennstoff zu der Verbrennungskammer, eine Auslaßöffnung, durch welche Gase aus der Verbrennungskammer zu einem Abgassystem strömen, und wenigstens eine Einlaßöffnung hat, durch welche eine frische Luftcharge in die Verbrennungskammer eintritt, wobei die Einlaß- und Auslaßöffnung so angeordnet sind, daß die Einlaßöffnung öffnet, bevor die Auslaßöffnung schließt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Auslaßsystem ein erster Katalysator mit einer ersten katalytischen Eigenschaft, der so angeordnet ist, daß er einen ersten Teil des aus der Verbrennungskammer während einer Öffnungsperiode der Auslaßöffnung herausgeführten Gases empfängt, und ein zweiter Katalysator vorgesehen sind, der einen zweiten Teil des aus der Verbrennungskammer nachfolgend an den Beginn in derselben Öffnungsperiode der Auslaßöffnung als Auslaß des ersten Teils empfängt, wobei der zweite Katalysator eine gegenüber dem ersten Katalysator unterschiedliche katalytische Eigenschaft hat.
Der erste Katalysator hat einen reduzierenden Charakter und kann reaktiviert werden, indem er den genannten stöchiometrischen oder chemisch reduzierenden Gasen nach irgendeiner teilweisen Deaktivierung durch den Einfluß der während des vorhergehenden Zyklus der Verbrennungskammer erzeugten chemisch oxidierenden Gase ausgesetzt wird.
Einige der chemisch oxidierenden Gase können von der Verbrennungskammer über den Katalysator strömen und werden nachfolgend über denselben Katalysator zur Verbrennungskammer zurückgeführt zur Verwendung als Oxidationsmittel in der nachfolgenden Verbrennungsstufe des Verbrennungskammerzyklus.
Der erste Katalysator kann zweckmäßig so angeordnet sein, daß er das von der Maschine abgeführte Abgas während der Periode empfängt, in der die Auslaßöffnung vor der Öffnung der Einlaßöffnung geöffnet ist.
Vorzugsweise ist der erste Katalysator in der oder unmittelbar benachbart der Auslaßöffnung angeordnet und die aktiven Katalysatormaterialien sind den die Verbrennungskammer verlassenden Gasen ausgesetzt, bevor diese Gase die Möglichkeit hatten, sich in einem bedeutenden Maße zu vermischen und sich einer homogenen Zusammensetzung anzunähern. Es ist nicht erforderlich, daß der zweite Katalysator benachbart der Auslaßöffnung angeordnet ist und tatsächlich kann er sich im Auslaßsystem stromabwärts im Abstand von der Auslaßöffnung und dem ersten Katalysator befinden.
Vorzugsweise erstreckt sich der erste Katalysator von dem Ende der Auslaßöffnung, das zuerst während der Öffnung der Auslaßöffnung beschickt wird, zu einem Pegel, der unterhalb des Pegels liegt, bei welchem die Einlaßöffnung geöffnet ist.
Die aus der Verbrennungskammer nach dem anfänglichen Öffnen der Auslaßöffnung durch diese strömenden Gase sind die Verbrennungsgase, die sich aus der Verbrennung der Brennstoff/Luft-Mischung ergeben, die relativ brennstoffreich ist, und solch eine Mischung entspricht in den meisten Fällen einem stöchiometrischen oder niedrigen Luft/Brennstoff-Verhältnis. Die später während der Öffnungsperiode und gerade vor ihrer Schließung durch die Auslaßöffnung herausströmenden Gase sind im Vergleich brennstoffarm und haben ein Luft/Brennstoff-Verhältnis, das beträchtlich höher ist als das stöchiometrische Verhältnis aufgrund des Einschlusses eines Teils der frischen Luft, die in die Verbrennungskammer eintritt, nachdem die Einlaßöffnung geöffnet wurde.
Bei den normalerweise im Maschinenbetrieb auftretenden Lasten und Geschwindigkeiten, beispielsweise solchen, die bei dem Antriebszyklus einer Fahrzeugmaschine von Bedeutung sind, tritt die folgende Reihe von Ereignissen auf, nachdem die Auslaßöffnung auf den Expansions- oder Auslaßtakt bei einer funkenoder kompressionsgezündeten Zweitakt-Verbrennungsmaschine mit einer Zylinder-Brennstoff-Einspritzung und einem Abgaskatalysator in oder nahe der Auslaßöffnung öffnet.
(1) Anfänglich strömen die heißen Gase, die in der Verbrennungskammer verdichtet wurden und am Verbrennungsprozeß teilgenommen haben, durch die Auslaßöffnung und in einem gewissen Ausmaß durch den Katalysator. In den operationsbereichen einer Fahrzeugmaschine, die während des Antriebszyklus hohe Pegel von NOx erzeugten, hat dieser erste Teil der Abgase im allgemeinen ein Luft/Brennstoff-Verhältnis, das stöchiometrisch oder fetter ist, und die Temperatur ist hoch. Es werden so ideale Bedingungen für die Reduktion von NOx am Katalysator geschaffen aufgrund der reduzierenden Eigenschaft von brennstoffreichem Abgas und dessen hoher Temperatur.
(2) Folgend auf das Ausströmen dieses heißen, brennstoffreichen Gases durch die Auslaßöffnung strömt eine Mischung von Abgas und frischer Spülluft bei einer niedrigeren Temperatur aus dem Zylinder durch die Auslaßöffnung als Ergebnis der Öffnung der Übertragungsöffnungen oder Einlaßventile, die den Eintritt von frischer Luft in den Zylinder ermöglicht. Dieser zweite Teil der Abgase ist mager infolge der Anwesenheit von frischer Luft. Dies bedeutet, daß ein Katalysator in einer oxidierenden Atmosphäre arbeitet, die ideal für die Oxidation von HC-Emissionen ist, die aber die Fähigkeit des Katalysatormaterials, NOx-Emissionen zu reduzieren, herabsetzen kann.
(3) Nach dem Schließen aller Öffnungen wird der Spülvorgang beendet und der Gasstrom durch den Katalysator geht fast auf Null zurück.
Eine Strömungsumkehr oder eine Anzahl von Strömungsumkehrungen kann an der Auslaßöffnung bei einigen Maschinengeschwindigkeiten auftreten, abhängig von den Resonsanzeigenschaften des Auslaß- und/oder Ansaugsystems. Als Folge dieser Umkehrungen können Gase während der obengenannten Phasen (1) und (2) von der Auslaßöffnung zurück in den Maschinenzylinder strömen und das Gas kann daher mehrmals über das Katalysatormaterial strömen, ein Vorteil der Anordnung des Katalysators in der Auslaßöffnung.
(4) Die Phasen (1-2-3) beginnen wieder beim nächsten Öffnen der Auslaßöffnung mit dem Strömen von heißem, stöchiometrischem oder brennstoffreichem Gas durch den Katalysator. Die am Katalysator auftretende hohe Temperatur und reduzierende Atmosphäre können die Wirkung haben, die Fähigkeit des Katalysators zur Reduzierung von NOx-Emissionen wieder herzustellen.
Es ist somit ersichtlich, daß die genannten ersten und zweiten Teile der Abgase chemisch beträchtliche Unterschiede aufweisen, und die Gesamtemissionen der Maschinen ziehen einen Nutzen daraus, daß für jeden Teil unterschiedliche katalytische Behandlungen vorgesehen sind.
Die Erfindung wird besser verständlich aus der folgenden Beschreibung von mehreren praktischen Anordnungen der Erfindung, die in den beigefügten Zeichnungen illustriert sind.

In den Zeichnungen

Fig. 1 enthält ein Diagramm, das die normale Veränderung der Umwandlungswirksamkeit eines Dreiwege-Katalysators abhängig vom Luft/Brennstoff-Verhältnis des Abgases einer Viertaktmaschine zeigt, wenn das Luft/- Brennstoff-Verhältnis statisch ist;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil einer Zweitakt-Verbrennungsmaschine mit einer Anordnung einer Abgaskatalysatoreinheit angrenzend an die Maschinenauslaßöffnung;
Fig. 3 zeigt die Gestalt eines Elements einer bevorzugten Ausbildung der Katalysatoreinheit in Fig. 2;
Fig. 4 zeigt eine Maschine ähnlich der Maschine in Fig. 2, jedoch mit einer alternativen Anordnung der Katalysatoreinheit und der zugeordneten Auslaßkonfiguration.
Gemäß Fig. 2 hat die Maschine 10 einen Zylinder 11, in welchem ein Kolben 12 hin- und hergeht, der durch die Stange 13 mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Maschine arbeitet im herkömmlichen Zweitaktzyklus und hat eine Auslaßöffnung 15 in einer Seite des Zylinders 11 und Überströmöffnungen 16, 17 in der entgegengesetzten Seite. Der Auslaßkrümmer 220 steht in Verbindung mit der Auslaßöffnung jedes der Zylinder der Maschine und mit einer gemeinsamen Auslaßleitung (nicht gezeigt). Jeder Zylinder 11 hat eine Zündkerze 19 und eine Brennstoff-Einspritzvorrichtung 14 im Zylinderkopf 18, wobei die Einspritzvorrichtung 14 Brennstoff direkt in die Verbrennungskammer einführt.
Der Querschnitt des in Fig. 2 gezeigten Zylinders kann der einer Einzylinder-Maschine oder ein Zylinder einer Mehrzylinder-Maschine sein, die eine allgemein bekannte Konstruktion aufweisen.
Wie von Zweitaktmaschinen bekannt ist, ist es üblich, eine Anzahl von Einlaß- oder Überströmöffnungen vorzusehen, durch welche die Luftcharge in den Zylinder eintritt, und üblicherweise ist nur eine einzige Auslaßöffnung vorhanden. Weiterhin steuert, wie es allgemeine Praxis bei Zweitaktmaschinen ist, die Bewegung des Kolbens im Zylinder das Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßöffnungen, wobei die relative Zuordnung und die Abmessungen der jeweiligen Öffnungen so ist, daß die Auslaßöffnung öffnet, bevor die eine oder mehreren Überström- oder Einlaßöffnungen öffnen, und es eine Periode gibt, in der sowohl die Einlaß- und Auslaßöffnungen geöffnet sind, um eine wirksame Spülung des Zylinders zu erzielen.
Die Katalysatoreinheit 223 ist so ausgebildet, daß ihre innere Fläche 237 in Übereinstimmung mit der Wand des Maschinenzylinders 11 gestaltet ist und am Kolben 12 anliegt, wenn dieser sich hin- und herbewegt. Die Katalysatoreinheit 223 erstreckt sich entlang des Auslaßdurchgangs 222 und ermöglicht eine freie Bewegung von Gasen entlang ihrer Länge vom Inneren, der Auslaßöffnung 15 benachbarten Ende zum entgegengesetzten, dem Auslaßkrümmer 20 benachbarten Ende. Die Katalysatoreinheit 223 ist mit inneren Kanälen ausgebildet, so daß die Gasströmung innerhalb der Katalysatoreinheit nicht in einem bedeutenden Ausmaß in einer Richtung parallel zur Achse des Maschinenzylinders 11, das heißt der Richtung, in welcher die Auslaßöffnung 15 durch den Kolben 12 freigegeben wird, auftreten kann. Somit können Abgase, die am oberen Ende 231 der inneren Fläche 237 der Katalysatoreinheit 223 eintreten, wenn der sich abwärts bewegende Kolben 12 zuerst die Auslaßöffnung 15 freigibt, nicht aus dem unteren Teil 232 der äußeren Fläche 238 der Katalysatoreinheit in den Krümmer 220 austreten.
Die Katalysatoreinheit 23 ist so konstruiert, daß ihr in Fig. 2 gezeigter oberer Teil hauptsächlich mit einem reduzierenden Katalysator und ihr unterer Teil hauptsächlich mit einem oxidierenden Katalysator geladen ist. Dies wird erreicht, indem die Katalysatoreinheit aus einer Anzahl von Blattelementen 241 gebildet wird, die übereinander geschichtet werden, wobei die Blätter in ihrer katalytischen Aktivität variieren und das oberste Blatt nur eine reduzierende Katalysatorbeschichtung und solche an der Unterseite nur eine oxidierende Katalysatorbeschichtung aufweisen. Die Blätter zur Mitte hin können eine Beschichtung jeweils mit einem oxidierenden oder reduzierenden Katalysator oder beiden von diesen aufweisen in Abhängigkeit von der Natur des Abgases und der erforderlichen Behandlung von diesen, die bei verschiedenen Maschinen variieren können.
Jedes Blattelement 241 ist aus einem katalytischen Substrat mit der allgemein bekannten, in Fig. 3 gezeigten Gestalt geschnitten, bei der ein flaches Metallblatt 81 mit einem gewellten Metallblatt 82 verbunden ist, wobei Kanäle 83 zwischen diesen bestehen. Infolge der gebogenen Wände des Auslaßdurchgangs 222 haben angrenzende Blattelemente eine unterschiedliche Größe, damit sie sich zwischen den entgegengesetzten Wänden des Durchgangs in der Höhe, in der sich das jeweilige Element befindet, erstrecken.
Das Substrat der Blätter 81 und 82 ist mit einer dünnen Schicht von aktivem Katalysatormaterial beschichtet. Das obere Blattelement 242 hat eine Beschichtung mit einem hohen Rhodiumgehalt, während das untere Blattelement 243 eine Beschichtung mit einem hohen Platingehalt hat. Die zwischenliegenden Blattelemente können eine Beschichtung haben, die eine Kombination von Rhodium und Platin darstellt, wobei möglicherweise jedes Blattelement ein unterschiedliches Rhodium/- Platin-Verhältnis aufweist, und dieses Verhältnis kann sich graduell zwischen den Extremen des oberen und unteren Elements 242 und 243 verändern.
In einer alternativen Anordnung sind Blattelemente 241 mit nur zwei unterschiedlichen Katalysatorbeschichtungen erforderlich. Eine Gruppe von Elementen mit einer Katalysatorbeschichtung von einer dominierenden reduzierenden Aktivität wird im oberen Teil des Durchgangs 222 angeordnet und eine andere Gruppe von Elementen mit einer anderen katalytischen Beschichtung mit einer dominierenden oxidierenden Aktivität wird im unteren Teil angeordnet. Es ist festzustellen, daß dies beträchtliche Kosteneinsparungen gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ergibt, bei dem viele chemisch unterschiedliche Beschichtungen auf den Blattelementen verwendet werden zur Schaffung eines graduellen Übergangs der katalytischen Aktivität, aber es ist auch festzustellen, daß der plötzliche Wechsel des Katalysatortyps eine niedrigere katalytische Gesamtwirkung ergibt.
Bei einer weiteren alternativen Anordnung werden die Blattelemente 241 im unteren Teil des Durchgangs 222 ganz weggelassen, jedoch werden Elemente mit einer reduzierenden Aktivität im oberen Teil des Durchgangs angeordnet. Eine derartige Anordnung kann ergänzt werden durch einen getrennten Katalysator mit oxidierender Aktivität, der stromabwärts weit genug entfernt angeordnet wird, so daß er auch in Kontakt mit den Abgasen von anderen Verbrennungskammern in der Maschine gelangt.
Fig. 4 illustriert ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Maschine 10 ist im allgemeinen die gleiche wie die in Fig. 2, wobei der einzige bedeutende Unterschied in der Konfiguration des Auslaßsystems besteht. Der Auslaßkrümmer 120 ist in Längsrichtung durch ein Band 121 in zwei Krümmerräume 133, 134 unterteilt, die stromabwärts mit einer gemeinsamen Auslaßleitung und stromaufwärts mit dem oberen bzw. unteren Auslaßdurchgang 124, 125 in Verbindung stehen.
Die Durchgänge 124, 125 sind durch eine Fortsetzung 121a des Bandes 121 getrennt, welche sich zur Auslaßöffnung 115 erstreckt. Die Durchgänge 124, 125 enthalten jeweils eine Katalysatoreinheit 126, 127, durch welche Abgase für die Behandlung hindurchströmen. Die obere Katalysatoreinheit 126 hat eine reduzierende Aktivität, während die untere Katalysatoreinheit 127 eine oxidierende Aktivität hat.
Ein Auslaßventil 141, das in der Lage ist, sich quer zur Auslaßöffnung um einen Drehpunkt 142 zu bewegen, ist vorgesehen, um mit der Auslaßöffnung 115 in einer allgemein bekannten Weise zusammenzuarbeiten. Das Auslaßventil 141 schließt in keiner Stufe der Maschinenoperation die Öffnung 115 vollständig, sondern dient zur Änderung der effektiven Position der oberen Kante der Auslaßöffnung, wodurch die Position im Hub des Kolbens geändert wird, bei der sich die Auslaßöffnung zu öffnen beginnt. Das Ventil ändert seine Position während jedes Verbrennungszyklus nicht, wird jedoch gesteuert, um sie in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen der Maschine zu ändern. Solche Ventile und ihre Arbeitsweise sind Fachleuten auf dem Gebiet des Entwurfs von modernen Zweitaktmaschinen bekannt und ein Beispiel wird in der australischen Patentanmeldung Nr. 57898/86 beschrieben. Das Ventil ist in Fig. 4 in der Position gezeigt, in der es vollständig angehoben ist, um die früheste Öffnungszeit für die Auslaßöffnung und die maximale Öffnungsperiode zu erhalten.
Das vorliegende, in die Maschine eingesetzte Auslaßventil 141 zeigt einen bedeutenden Unterschied gegenüber den bisher verwendeten. Wie bei der konventionellen Ausbildung eines solchen Ventils hat das vorliegende Ventil 141 eine Arbeitsfläche 143, die geformt ist zur Darstellung einer Fläche für die Verbrennungskammer in jeder Betriebsstellung, die im wesentlichen an der Peripherie der Auslaßöffnung anliegt, wobei die vordere Kante 144 geeignet ist zu einer wesentlichen Abdichtung gegenüber dem Kolben 12. Jedoch ist das vorliegende Auslaßventil 141 im Vergleich mit den früher verwendeten unterschiedlich durch die Anordnung eines einzelnen oder einer Reihe von Schlitzen 145 durch die Arbeitsfläche 143 nahe der vorderen Kante 144, um die Auslaßöffnung 115 mit dem oberen Auslaßdurchgang 124 zu verbinden. Während der Operation der Maschine kann der einzige Weg, über den Abgase aus der Verbrennungskammer in den oberen Auslaßdurchgang 124 strömen, über die Schlitze 145 führen.
Im Betrieb der Maschine 110 entweicht, wenn der Kolben sich bei seinem Arbeitshub nach unten bewegt und die Auslaßöffnung 115 zu öffnen beginnt, in jeder Position des Auslaßventils 141 das erste Abgas durch die Öffnung über die Schlitze 145. Dieses strömt in den oberen Auslaßdurchgang 124 und weiter durch die obere Katalysatoreinheit 126. Wenn sich der Kolben weiter nach unten bewegt, passiert er die vordere Kante 144 des Ventils und das Abgas ist dann in der Lage, unter dem Ventil 141 in den unteren Auslaßdurchgang 125 und weiter durch die untere Katalysatoreinheit 127 zu strömen. In dieser Stufe strömt relativ wenig Abgas durch die Schlitze 145 in den oberen Durchgang 124. Es ist auch festzustellen, daß, selbst bevor der untere Auslaßdurchgang freigegeben ist, im oberen Auslaßdurchgang 124 erzeugte Druckimpulse einen Rückstrom zurück durch die obere Katalysatoreinheit bewirken, und dieses Strömungsmuster kann sich während der Öffnungsperiode der Auslaßöffnung mehrere Male wiederholen.
Wie vorher erläutert wurde, sind die ersten durch die Auslaßöffnung 115 entweichenden Abgase die Produkte der Verbrennung einer Mischung mit einem fetten Luft/Brennstoff-Verhältnis, die einen relativ hohen NOx-Gehalt aufweisen und eine katalytische Behandlung erfordern, die vorherrschend aus einer Reduktion besteht. Im Gegensatz hierzu bilden die Abgase, die später durch die Auslaßöffnung 115 ausgestoßen werden, eine Mischung mit einem mageren Luft/Brennstoff-Verhältnis, die frische Spülluft enthält und einen relativ niedrigen NOx-Gehalt, jedoch einen relativ hohen Kohlenwasserstoffgehalt aufweist und eine katalytische Behandlung erfordert, die vorherrschend aus einer Oxidation besteht. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 stellt ein Mittel dar, durch welches solche selektive katalytische Behandlung für aufeinanderfolgende Teile der Abgase in einem einzigen Maschinenzyklus erreicht werden kann, während weiterhin die Öffnungszeit-Vorteile des Auslaßventils bewahrt werden.
Die Katalysatoreinheiten 126, 127 können die allgemeine Form haben, die anhand der Fign. 2 und 3 beschrieben wurde, worin Blattelemente aufeinander aufliegend gestapelt werden. Vorzugsweise jedoch haben sie ein mehrkonventionelles Substrat mit einer Basisstruktur aus geeignetem keramischen oder metallischen Material, das eine Vielzahl von Durchgängen zur Verfügung stellt. Die freiliegenden Oberflächen der Durchgänge in der oberen Katalysatoreinheit 126 sind mit einem geeigneten die Reduktion fördernden Material wie Rhodium beschichtet, während die freiliegenden Oberflächen in der unteren Katalysatoreinheit 127 mit einem geeigneten, oxidationsfördernden Material wie Palladium oder Platin beschichtet sind.
Die Maschine nach Fig. 4 kann in der folgenden Weise modifiziert werden, um eine nützliche Wirkung bei einigen Anwendungen zu erhalten. Anstatt den oberen Krümmerraum 133 dadurch mit dem Auslaßsystem zu verbinden, daß sein Durchgang in kurzem Abstand stromabwärts von der Katalysatoreinheit 126 mit dem des unteren Krümmerraums 134 vereinigt wird, ist der obere Raum abgeschlossen, so daß seine einzige Öffnung über die Katalysatoreinheit 126 zum Zylinder ist. Wie früher beschrieben wurde, treten die ersten Abgase, wenn sie durch die Auslaßöffnung 115 strömen, in den oberen Auslaßdurchgang 124 ein, können jedoch nicht in den unteren Auslaßdurchgang 125 eintreten. Diese Gase strömen durch die reduzierende Katalysatoreinheit 126 und in den oberen Raum 133, können jedoch nicht weiter strömen. Im Raum 133 erhöht sich somit der Druck und dies bleibt so, bis der Kolben 12 die vordere Kante 144 des Auslaßventils passiert und den unteren Auslaßdurchgang 125 freigibt, worauf die komprimierten Gase im oberen Raum 133 durch die reduzierende Katalysatoreinheit 126, den oberen Auslaßdurchgang 124 und die Schlitze 145 in den Maschinenzylinder zurückströmen, um dann durch die Auslaßöffnung in den unteren Auslaßdurchgang 125, die untere (oxidierende) Katalysatoreinheit 127 und den unteren Krümmerraum 134 zur Auslaßleitung zu strömen. Auf diese Weise erfahren die ersten durch die Auslaßöffnung strömenden Gase einen zweifachen Durchgang durch den reduzierenden Katalysator und einen einfachen Durchgang durch den oxidierenden Katalysator, wodurch eine bedeutend verbesserte katalytische Behandlung für den Teil der Abgase, die diese am meisten benötigen, erhalten wird. Die Größe und die Ausbildung des oberen Krümmerraums kann eingestellt werden, so daß seine Resonanz und die Wirkung auf die Druckwellen nützlich ist für die Abfang-Wirksamkeit der Maschine.
In einer weiteren Abwandlung der Ausbildung, wie sie anhand von Fig. 4 beschrieben wurde, kann die untere Katalysatoreinheit 127, welche das spät in der Auslaßöffnungsperiode ausgestoßene Gas, das ein chemisch oxidierendes Gas ist, behandelt, in dem Auslaßsystem gegenüber der Auslaßöffnung versetzt sein. Wenn es gewünscht ist, kann diese untere Katalysatoreinheit 127 sich im Auslaßkrümmer an einer Stelle, an der sie Abgase von zwei oder mehr Zylindern der gleichen Maschine behandeln kann, befinden.
Die Zweitaktmaschinen, die vorstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, sind jeweils mit einem Brennstoff-Einspritzsystem versehen, durch welches der Brennstoff direkt in den Maschinenzylinder eingespritzt wird. Eine besonders vorteilhafte Brennstoff-Einspritzvorrichtung und ihre Arbeitsweise sind im USA-Patent Nr. 4 693 224 beschrieben. Es ist jedoch festzustellen, daß die vorliegende Erfindung auf Zweitaktmaschinen anwendbar ist, welche keine direkte Brennstoffeinspritzung aufweisen, vorausgesetzt, daß Brennstoff und Luft in der Weise in die Verbrennungskammer eingeführt werden, daß die Brennstoffverteilung in der Verbrennungskammer bei der Verbrennung und in den Spülgasen, die nach der Verbrennung eingeführt werden, derart ist, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis in den durch die Auslaßöffnungen strömenden Abgasen im Verlauf der Öffnungsperiode der Auslaßöffnungen beträchtlich schwankt. Die Erfindung ist auch anwendbar auf Funkenzündungs- und Dieselmaschinen, die im Zweitaktbetrieb arbeiten.

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Zweitakt- Verbrennungsmaschine, bei der für jede Verbrennungskammer Mittel zur Zuführung von Brennstoff (14) zu der Verbrennungskammer (11), eine Abgasöffnung (15)ß durch die Gase aus der Verbrennungskammer zu einem Abgassystem (220) strömen, und wenigstens eine Einlaßöffnung (16) (17), durch die eine frische Luftcharge in die Verbrennungskammer eintritt, vorgesehen sind, wobei die Einlaß- und Abgasöffnung so angeordnet sind, daß die Einlaßöffnung öffnet, bevor die Abgasöffnung schließt, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Öffnungsperiode der Abgasöffnung jeder Verbrennungskammer ein erster Teil des aus der Verbrennungskammer während der Öffnungsperiode der Abgasöffnung herausgeströmten Gases in Kontakt mit einem ersten Katalysator (126) (242) mit einer ersten katalytischen Eigenschaft gebracht wird, und ein nachfolgender zweiter Teil des aus der Verbrennungskammer während derselben Öffnungsperiode der Abgasöffnung herausgeströmten Gases in Kontakt mit einem zweiten Katalysator (127) (243) mit einer gegenüber dem ersten Katalysator unterschiedlichen katalytischen Eigenschaft gebracht wird.

2. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1, worin der erste Katalysator (126) (242 die Eigenschaft hat, Stickstoffoxide im ersten Teil des Gases zu reduzieren.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin der zweite Katalysator (127) (243) die Eigenschaft hat, Kohlenwasserstoffe oder Kohlenmonoxid im zweiten Teil des Gases zu oxidieren.

4. Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsmaschine nach Anspruch 2, worin der erste Teil des Abgases in Kontakt mit dem ersten Katalysator (126) (242) gebracht wird, nachdem der Ausstoß aus der Verbrennungskammer erfolgt ist und bevor dieser erste Teil sich mit anderem Abgas aus der Maschine vermischt hat.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin, nachdem der erste Teil des Abgases durch den ersten Katalysator (126) (242) behandelt wurde, wenigstens ein Teil dieses ersten Teils mit dem zweiten Teil des Abgases in Kontakt mit dem zweiten Katalysator (243) gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, worin wenigstens ein Teil des ersten Teils des Abgases und der Kontaktierung mit dem ersten Katalysator (126) (242) nachfolgend in die Verbrennungskammer (11) zurückgeführt und durch mit dem zweiten Teil des Abgases in Kontakt mit dem zweiten Katalysator (127) (243) gebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin wenigstens ein Teil des ersten Teils des Abgases nach der Behandlung durch den ersten Katalysator (126) (242) von dem zweiten Teil des Abgases mitgenommen wird, wenn diese in Kontakt mit dem zweiten Katalysator (127) (243) gebracht werden.

8. Zweitakt-Verbrennungsmaschine, die für jede Verbrennungskammer (11) Mittel zur Zuführung von Brennstoff (14) zu der Verbrennungskammer, eine Abgasöffnung (15) (115), durch die Gase aus der Verbrennungskammer zu einem Abgassystem (120) (220) strömen, und wenigstens eine Einlaßöffnung (17), durch die eine frische Luftcharge in die Verbrennungskammer eintritt, aufweist, wobei die Einlaß- und Abgasöffnung so angeordnet sind, daß die Einlaßöffnung öffnet, bevor die Abgasöffnung schließt, dadurch gekennzeichnet, daß im Abgassystem ein erster Katalysator (126) (242) mit einer ersten katalytischen Eigenschaft, der so angeordnet ist, daß er einen ersten Teil des während einer Öffnungsperiode der Abgasöffnung aus der Verbrennungskammer herausgeströmten Gases empfängt, und ein zweiter Katalysator (127) (243), der einen zweiten Teil des nachfolgend dem Beginn des Herausströmens des ersten Teils in derselben Öffnungsperiode der Abgasöffnung aus der Verbrennungskammer herausgeströmten Gases empfängt, vorgesehen sind, wobei der zweite Katalysator (127) (243) eine gegenüber dem ersten Katalysator unterschiedliche katalytische Eigenschaft besitzt.

9. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 8, worin der ersten Katalysator (126) (242) eine reduzierende Eigenschaft hat.

10. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 8 oder 9, worin der zweite Katalysator eine oxidierende Eigenschaft hat.

11. Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin der zweite Katalysator so angeordnet ist, daß der nur aus der Verbrennungskammer ausgeströmtes Abgas empfangt, nachdem die Einlaßöffnung (17) geöffnet hat und während die Abgasöffnung (15) (115) geöffnet ist.

12. Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, worin der erste Katalysator in bezug auf die Abgasöffnung (15) der Verbrennungskammer so angeordnet ist, daß ein Ende (237) des ersten Katalysator (126) im wesentlichen an dem Umfang der Abgasöffnung (15) angrenzt und daß der erste Katalysator sich im dem Ende der Abgasöffnung, das während der Öffnung der Abgasöffnung zuerst beschickt wird, in der Richtung erstreckt, in der die Beschickung der Abgasöffnung fortschreitet.

13. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 12, worin der zweite Katalysator (243) in der Abgasöffnung (15) benachbart dem ersten Katalysator (242) mit einem Ende im wesentlichen angrenzend an den Umfang der Abgasöffnung angeordnet ist.

14. Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, worin der zweite Katalysator (127) in einem Durchgang (124) (125) angeordnet ist, der sich von der Abgasöffnung (15) erstreckt, wobei das der Abgasöffnung (15) am nächsten liegende Ende des zweiten Katalysators (127) von dieser stromabwärts einen Abstand aufweist.

15. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 9 oder einem der Ansprüche 10 bis 12 oder 14, wenn diese auf Anspruch 9 bezogen sind, worin das Abgassystem so angeordnet ist, daß wenigstens ein Teil des ersten Teils des Abgases so geleitet wird, daß er durch den zweiten Katalysator (127) strömt, nachdem der erste Teil des Abgases durch den ersten Katalysator (126) geströmt ist.

16. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 12 oder 15, worin der erste Katalysator (126) in einem Hohlraum (124) angeordnet ist, der an einem Ende mit der Abgasöffnung (15) verbunden und am anderen Ende geschlossen ist, mit einer zwischen dem geschlossenen Ende des Hohlraums (125) und dem angrenzenden Ende des ersten Katalysators (126) gebildeten Kammer (133).

17. Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, worin der erste Katalysator (126) in einem Hohlraum (124) angeordnet ist, der an einem Ende mit der Abgasöffnung (15) verbunden ist, und worin ein Ventil (141) an diesem Ende des Hohlraums (124) vorgesehen ist, das betätigbar ist zur Veränderung des Zeitpunktes, in dem die Verbindung zwischen der Verbrennungskammer (11) und dem Hohlraum (124) über die Abgasöffnung (15) hergestellt wird.

18. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 17, worin das Ventil (141) einen Körper bildet, der für eine gesteuerte Bewegung relativ zur Abgasöffnung (15) angeordnet ist, so daß ein Teil des Ventils (141) im wesentlichen parallel zur Achse der Verbrennungskammer angrenzend an die Abgasöffnung (15) bewegbar ist, wobei der Körper eine Öffnung durch diesen Teil aufweist zur Herstellung der Verbindung mit dem Hohlraum (124).

19. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 18, worin die Öffnung (145) einen Schlitz darstellt, dessen Längsrichtung quer zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers verläuft.

20. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 19, worin der Ventilkörper (141) für eine Drehbewegung gelagert ist, um die Lage der Vorderkante des länglichen Schlitzes in Axialrichtung der Verbrennungskammer (11) zu verändern.

21. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 8 oder 9, worin das Abgassystem so ausgebildet ist, daß es einen ersten und einen zweiten Abgasdurchgang (124) (125) bildet, die mit der Abgasöffnung (15) verbunden sind, wobei der erste Durchgang (124) mit dem ersten Katalysator (126) und der zweite Durchgang (125) mit dem zweiten Katalysator (127) verbunden sind und die Durchgänge in axialer Richtung der Verbrennungskammer einen Abstand voneinander aufweisen und durch eine sich von der Abgasöffnung (15) erstreckende Wand (121) getrennt sind, die am Abgasöffnungsende intregal mit einem eine Öffnung (145) aufweisenden Ventilkörper (141) ausgebildet ist, der so angeordnet ist, daß die Öffnung (145) eine Verbindung zwischen der Abgasöffnung (15) und dem ersten Durchgang (124) herstellt, und wobei die Wand (121) einen aus der Abgasöffnung (15) entfernten Ende befindlichen Abschnitt aufweist für eine Drehbewegung in Richtung der Achsen der Verbrennungskammer zur Veränderung der Lage der Öffnung (145) im Ventilkörper (141) relativ zur Abgasöffnung (15) zur zeitlichen Steuerung der Strömung des Gases durch die Abgasöffnung in den ersten Durchgang.

22. Verbrennungsmaschine nach Anspruch 21, worin das Abgassystem so angeordnet ist, daß es wenigstens einen Teil des ersten Teils des Abgases durch den zweiten Katalysator (127) leitet, nachdem dieser Teil des ersten Teils des Abgases den ersten Katalysator (126) durchströmt hat.

23. Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 22, worin der erste Durchgang (124) abgestimmt ist zur Entwicklung einer Druckwellenreflexion an seinem Eingang bei einigen Maschinengeschwindigkeiten während der Abführung vom Abgas durch die Abgasöffnung (15).

24. Verfahren zum Betrieb einer Zweitakt-Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Maschine funkengezündet ist.

25. Zweitakt-Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 23, die eine funkengezündete Maschine ist.

26. Verfahren zum Betrieb einer Zweitakt-Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 24, worin der Brennstoff direkt in die Verbrennungskammer eingespritzt wird.

27. Zweitakt-Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 23 oder 24, worin die Mittel zur Zuführung von Brennstoff Brennstoffeinspritzmittel sind, die zur direkten Einspritzung von Brennstoff in die Verbrennungskammer ausgebildet sind.

28. Verfahren zum Betrieb einer Zweitakt-Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 24 oder 26, worin der erste Teil der Abgase ein stöchiometrisches Luft/Brennstoff-Verhältnis oder einen reduzierenden Charakter besitzt.

29. Zweitakt-Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 23, 25 oder 27, worin der erste Teil der Abgase ein stöchiometrisches Luft/Brennstoff-Verhältnis oder einen reduzierenden Charakter besitzt.