DE9014176U1 - Vorrichtung zur Katalyse der Abgase eines Verbrennungsmotors - Google Patents
Vorrichtung zur Katalyse der Abgase eines VerbrennungsmotorsInfo
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Paul Wurm GmbH A 39 459/mxu
Rohrackerstr. 118 B
7000 Stuttgart 61
Vorrichtung zur Katalyse der Abgase eines Verbrennungsmotors
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Katalyse der Abgase eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Es ist bekannt, in Abhängigkeit des Signals der Lambda-Sonde die Kraftstoffzufuhr zur Gemischbildungseinrichtung
derart zu beeinflussen, daß der Sauerstoffanteil im Abgas
&lgr;= 1 ist. Bei derartigen Gemischbildungseinrichtungen wird der Kraftstoff über ein Einspritzventil eingebracht,
wobei die Kraftstoffmenge entsprechend dem Ausgangssignal
der Lambda-Sonde von der Regelungselektronik zugemessen wird.
Prinzipiell ist mit der bekannten Vorrichtung auch ein Vergasermotor
derart steuerbar, daß im Abgas X=I eingestellt ist. Hierzu werden am Vergaser zur Beeinflussung des zugeführten
Kraftstoffs und der Luft Stellglieder vorgesehen, welche den Vergaser jedoch sehr aufwendig machen. Ein
derartig elektronisch geregelter Vergaser ist daher teuer.
Da bei einem Vergasermotor zum Einbau eines geregelten Katalysators der vorhandene Vergaser gegen einen derartigen
elektronisch gesteuerten Vergaser ausgewechselt werden muß, ist ein Nachrüsten von Kraftfahrzeugen mit Vergasermotoren
sehr zeit- und kostenaufwendig. Die Bereitschaft, einen geregelten
Katalysator bei einem Kraftfahrzeug mit Vergasermotor nachzurüsten, ist um so geringer, je älter das Fahrzeug
ist, da die zur Nachrüstung aufzuwendenden Kosten in keinem wirtschaftlich angepaßten Verhältnis zum Wert des
Kraftfahrzeugs stehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Katalyse der Abgase eines Vergasermotors anzugeben, die
wenige Bauteile aufweist und leicht nachrüstbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt
darin, daß an dem vorhandenen Vergaser nicht eingegriffen werden muß. Durch die Zuführung zusätzlicher Verbrennungsluft
(Falschluft) in den Einlaßkanal zwischen dem Vergaser und dem Verbrennungsmotor wird das im Vergaser in üblicher
Weise aufbereitete Kraftstoff-/Luftgemisch nachträglich
durch Zuführung weiterer Verbrennungsluft abgemagert, wodurch - bei entsprechend fetter Einstellung des Vergasers eine
ausreichende Regelbandbreite erzielt ist, um den Sauerstoffanteil im Abgas auf den Wert &lgr;.= 1 einzuregeln.
Vorteilhaft ist der Vergaser etwas fetter als "X=I eingestellt.
Durch die Abmagerung über die Zuführung von zusätzlicher Verbrennungsluft über das Luftventil wird ein
Betrieb um &lgr;= 1 möglich. Als zusätzliche Regelungsgrößen für das Luftventil können auch die Motordrehzahl, die
Motortemperatur oder andere Betriebsparameter in der Regelungselektronik berücksichtigt werden.
In vorteilhafter Weise wird der Luftzufuhrstutzen über ein
T-Verbindungsstück an die Unterdruckleitung zwischen dem Saugrohr des Verbrennungsmotors und einem Unterdruckspeicher
für einen Bremskraftverstärker in einem Kraftfahrzeug oder dgl. angeschlossen. Auf diese Weise ist
der Anschluß des Luftzufuhrstutzens ohne größeren Eingriff am Verbrennungsmotor bzw. des Kraftfahrzeugs möglich.
In besonderer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung bei einem Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern
anwendbar, wobei jedem Zylinder eine eigene Gemischbildungseinrichtung zugeordnet ist. Alle Luftzufuhrstutzen
werden zusammengeführt und von einem gemeinsamen Luftregelventil gesteuert, wobei insbesondere die Abgaskanäle
der Zylinder über ein Verbindungsrohr miteinander strömungsverbunden
sind und die Lambda-Sonde in eben diesem Verbindungsrohr angeordnet ist. Auf diese Weise sind
kostengünstig auch Zweiräder, insbesondere mit einem Zweizylinder-Boxermotor versehene Zweiräder wie BMW-Motorräder,
mit einem geregelten Katalysator nachrüstbar. Gerade bei Zweirädern ermöglicht die einfache und kostengünstige
Vorrichtung ein wirtschaftlich vertretbares Nachrüsten mit einem geregelten Katalysator.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen,
in denen nachfolgend im einzelnen beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Katalyse der Abgase
eines Verbrennungsmotors,
Fig. 2 in vergrößerter schematischer Darstellung eine
Anschlußmöglichkeit eines Luftzufuhrstutzens,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem mehrzylindrigen
Verbrennungsmotor.
Der Zylinder la des Verbrennungsmotors 1 weist einen Einlaßkanal 7 sowie einen Auslaßkanal bzw. Abgaskanal 2 auf.
Im Abgaskanal ist ein Katalysator 3 angeordnet, durch den das in Strömungsrichtung 4 strömende Abgas geführt ist.
Zwischen dem Zylinder la des Verbrennungsmotors 1 und dem Katalysator 3 ist im Abgaskanal 2 eine Lambda-Sonde 5 angeordnet,
welche den Sauerstoffanteil im Abgas vor Eintritt in den Katalysator 3 feststellt. Die Lambda-Sonde 5 ist mit
einer Regelungselektronik 10 verbunden, welche das Ausgangssignal der Lambda-Sonde 5 auswertet.
Im Einlaßkanal 7 ist eine Gemischbildungseinrichtung 6 angeordnet,
die aus einem Vergaser 8 sowie einem von der Regelungselektronik 10 gesteuerten Luftventil 9 besteht.
Unter "Vergaser" wird im Rahmen der Anmeldung ein Unterdruckvergaser ebenso verstanden wie eine Kraftstoffeinspritzung
in das Saugrohr. Wesentlich ist, daß der "Vergaser" das dem Zylinder zuzuführende Kraftstoff-/Luftgemisch
aufbereitet. Der im Ausführungsbeispiel gezeigte Vergaser 8 ist ein Unterdruckvergaser, dem entsprechend des
im Saugrohr 13 herrschenden Unterdrucks Kraftstoff zugeführt ist, wie durch den Pfeil 21 angedeutet. In das Saugrohr
13 strömt über einen Luftfilter 12 Verbrennungsluft zu, was durch den Pfeil 22 angedeutet ist. Im Vergaser 8
wird die einströmende Verbrennungsluft (Pfeil 22) mit dem
zugeführten Kraftstoff (Pfeil 21) zu einem Kraftstoff-/ Luftgemisch aufbereitet, welches über den Einlaßkanal 7 in
den Zylinder la des Verbrennungsmotors 1 strömt und in dessen Brennraum zur Zündung gebracht wird.
Zwischen dem Vergaser 8 und dem Zylinder la des Verbrennungsmotors
1 mündet in den Einlaßkanal 7 ein Luftzufuhrstutzen 11, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 von der Reinluftseite des Luftfilters 12 unter Umgehung des Vergasers 8 abgezweigt ist. Im Luftzufuhrstutzen
11 ist das Luftventil 9 angeordnet, welches den Luftdurchtritt durch den Luftzufuhrstutzen 11 regelt.
Hierzu weist das Luftventil 9 einen Ventilstößel 23 auf, dessen Kopf 24 auf einem Ventilsitz 25 dichtend zur Anlage
gebracht werden kann. Der Ventilstößel 23 ist durch eine Feder 26 in seine Schließstellung kraftbeaufschlagt. Da im
Ansaugtakt der Brennkraftmaschine im Einlaßkanal 7 Unterdruck herrscht, wird der Ventilkopf 24 zusätzlich zu der
Kraft der Feder 26 fest auf dem Ventilsitz 25 gehalten, so daß eine gute Abdichtung erzielt ist.
Der Ventilstößel ist auf seinem dem Kopf abgewandten Ende im Ventilgehäuse 27 geführt und als Anker für eine elektromagnetische
Spule 28 ausgebildet. Die Spule 28 wird vom Ausgangssignal der Regelungselektronik 10 angesteuert, wobei
die Steuerung derart erfolgt, daß das Luftventil als Zweistellungsventil (auf/zu) betrieben wird. Sollen über
den Luftzufuhrstutzen geringere als die maximal mögliche
Luftmenge strömen, wird der Ventilstößel 23 mit einer Impulsfolge getaktet, so daß der Ventilkopf entsprechend
der Impulsfolge öffnet und schließt.
Im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 erfolgt die Gemischbildung im handelsüblichen Unterdruckvergaser 8 in bekannter
Weise. Da jedoch eine optimale Katalyse durch den Katalysator 3 nur dann sichergestellt ist, wenn der Sauerstoff
anteil im Abgas in der Größe Jv = 1 liegt, wird der
Sauerstoffgehalt im Abgas durch die Lambda-Sonde 5 erfaßt und bei zu geringem Sauerstoffgehalt über die Regelungselektronik 10 das Luftventil 9 geöffnet, so daß der Verbrennungsmotor
über den Einlaßkanal 7 nicht nur das vom Vergaser 8 aufbereitete Kraftstoff-/Luftgemisch ansaugt,
sondern zusätzlich über den Luftzufuhrstutzen 11 weitere Verbrennungsluft, wodurch das Gemisch abgemagert wird; der
Sauerstoffanteil im Abgas steigt an. Um eine entsprechende
Regelungsbandbreite zu erhalten, wird der Vergaser 8 vor Inbetriebnahme der Vorrichtung fett eingestellt, so daß die
zur Erzielung des notwendigen Sauerstoffanteils im Abgas (X= 1) über den Luftzufuhrstutzen 11 entsprechend zusätzliche
Verbrennungsluft zugeführt wird. Ist der Sauerstoffanteil im Abgas zu hoch, wird das Luftventil 9 geschlossen,
wodurch das fettere Kraftstoff-/Luftgemisch zur Wirkung
kommt.
In Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 1 kann das dem
Einlaßkanal abgewandte Ende des Luftzufuhrstutzens 11 auch
am Saugrohr 13 des Verbrennungsmotors angeschlossen sein.
Ist der Verbrennungsmotor 1 in einem Kraftfahrzeug mit
einem Unterdruckspeicher zum Beispiel für einen Bremskraftverstärker oder dgl. angeordnet, wird das freie Ende des
Luftzufuhrstutzens 11 über ein T-Verbindungsstück 14 an die Unterdruckleitung 15 zwischen dem Saugrohr 13 des Verbrennungsmotors
1 und dem Unterdruckspeicher 16 angeschlossen. In der Unterdruckleitung 15 zwischen dem Saugrohr 13 und
dem Unterdruckspeicher 16 ist ein Rückschlagventil 15a angeordnet, so daß sich trotz des Anschlusses des Luftzufuhrstutzens
11 im Unterdruckspeicher 16 ein entsprechender Betriebsunterdruck aufbauen kann. Dies hat den
Vorteil, daß größere Eingriffe am Verbrennungsmotor entfallen können, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung
insbesondere als Nachrüstsatz für Vergasermotoren vorteilhaft einsetzbar ist.
In dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der
Verbrennungsmotor mehrere Zylinder, nämlich zwei Zylinder 17 und 18 auf. Der dargestellte Verbrennungsmotor ist ein
Boxermotor, wie er zum Beispiel in Motorrädern vorgesehen ist. Jeder Zylinder 17 und 18 hat eine eigene Gemischbildungseinrichtung,
weshalb jedem Einlaßkanal 7a, 7b ein Vergaser 8a, 8b zugeordnet ist. Den Vergasern ist die Verbrennungsluft
über einen Luftfilterkasten 12a zugeführt, in den die Verbrennungsluft (Pfeil 21) über einen Filter einströmt.
Auf nicht näher dargestellte Weise ist den Vergasern 8a, 8b der Kraftstoff (Pfeil 22) zur Bildung des
Kraftstoff-/Luftgemisches zugeführt.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zweigt von
der Reinluftseite des Luftfilterkastens 12a ein Luftzufuhrstutzen
11 zum Luftventil 9a ab, welches zwei Ausgänge aufweist, die über Luftzufuhrstutzen 11a und 11b in den Einlaßkanal
7a, 7b zwischen dem Vergaser 8a bzw. 8b und dem Zylinder 18 bzw. 17 münden. Die Steuerung des Luftventils
9a erfolgt in der beschriebenen Weise. Dabei hat sich herausgestellt, daß mit dem gemeinsamen Luftventil 9a eine
ausreichend genaue Steuerung des Sauerstoffanteils im Abgas erzielbar ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 sind die Abgaskanäle
2a und 2b der Zylinder 17 und 18 über ein Verbindungsrohr 19 miteinander Strömungsverbunden. Eine derartige
Anordnung ist bei BMW-Motorrädern älterer Bauart üblich. Vorteilhaft wird die Lambda-Sonde 5 im Verbindungsrohr
19 angeordnet, so daß eine einzige Lambda-Sonde 5 zur Regelung des gemeinsamen Luftventils 9a ausreichend
ist.
Zwischen dem Katalysator 3 und dem Verbindungsrohr 19 ist im jeweiligen Abgaskanal 2a bzw. 2b noch eine Meßstelle 20
zur Messung des CO-Abgaswertes fest vorgesehen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nachweisbar der
Schadstoffausstoß bezüglich des Kohlenmonoxyds um 91 % und der Schadstoffausstoß bezüglich der Kohlenwasserstoffe und
Stickoxyde um 98 % reduziert werden.
Anstelle des Vergasers kann auch eine übliche, ungeregelte Einspritzanlage (Einspritzung des Kraftstoffs in das Saugrohr)
zur Gemischbildung herangezogen werden. Die Regelung des Sauerstoffwertes im Abgas nach A=I erfolgt auch dort
erfindungsgemäß durch die Zuführung von zusätzlicher Verbrennungsluft
(Falschluft) über ein Ventil 9. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher vorteilhaft auch bei
Motoren mit Saugrohreinspritzung anwendbar.
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Katalyse der Abgase eines Verbrennungsmotors (1), bestehend aus einem im Abgaskanal (2)
angeordneten Katalysator (3), einer im Abgaskanal (2) in Abgasströmungsrichtung (4) vor dem Katalysator (3)
angeordneten Lambda-Sonde (5) zur Erfassung des Sauerstoffanteils im Abgas und einer Kraftstoff und Luft
zusammenführenden Gemischbildungseinrichtung (6), die mit dem Einlaßkanal (7) des Verbrennungsmotors (1) verbunden
ist, sowie einer mit der Gemischbildungseinrichtung (6) und der Lambda-Sonde (5) verbundenen
Regelungselektronik (10), die in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Lambda-Sonde die Gemischbildungseinrichtung (6) steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischbildungseinrichtung (6) aus einem Vergaser (8) und einem Luftventil
(9) gebildet ist, wobei das Luftventil (9) in einem zwischen dem Vergaser (8) und dem Verbrennungsmotor
(1) in den Einlaßkanal (7) einmündenden Luftzufuhrstutzen (11) angeordnet und mit der es steuernden
Regelungselektronik (10) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Luftzufuhrstutzens
(11) mit der Reinseite des Luftfilters (12) des Verbrennungsmotors (1) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Luftzufuhrstutzens
(11) an dem Saugrohr (13) des Verbrennungsmotors (1) angeschlossen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem
Kraftfahrzeug mit einem Unterdruckspeicher für einen Bremskraftverstärker oder dgl.,
dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Luftzufuhrstutzens
(11) über ein T-Verbindungsstück (14) an die Unterdruckleitung (15) zwischen dem Saugrohr (13)
des Verbrennungsmotors (1) und dem Unterdruckspeicher (16) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verbrennungsmotor (1) mehrere Zylinder aufweist, denen
mehrere Gemischbildungseinrichtungen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Luftzufuhrstutzen
(11a, lib) zusammengeführt und von einem gemeinsamen
Luftregelventil (9a) gesteuert sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Verbrennungsmotor (1) pro Zylinder (17, 18) einen eigenen Abgaskanal
(2a, 2b) aufweist und zwei Abgaskanäle (2a, 2b) über ein Verbindungsrohr (19) miteinander strömungsverbunden
sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lambda-Sonde (5) im Verbindungsrohr (19) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Abgaskanal (2a, 2b) vor dem Katalysator (3) ein CO-Meßstellenanschluß
(20) fest angeordnet ist.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE9014176U DE9014176U1 (de) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Vorrichtung zur Katalyse der Abgase eines Verbrennungsmotors |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9014176U1 true DE9014176U1 (de) | 1990-12-20 |
Family
ID=6858312
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE9014176U Expired - Lifetime DE9014176U1 (de) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Vorrichtung zur Katalyse der Abgase eines Verbrennungsmotors |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE9014176U1 (de) |
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