JPH04224219A - 内燃機関の排気を触媒作用で浄化する装置 - Google Patents

内燃機関の排気を触媒作用で浄化する装置

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JPH04224219A
JPH04224219A JP3043748A JP4374891A JPH04224219A JP H04224219 A JPH04224219 A JP H04224219A JP 3043748 A JP3043748 A JP 3043748A JP 4374891 A JP4374891 A JP 4374891A JP H04224219 A JPH04224219 A JP H04224219A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2本の排気管が少なく
とも一つずつの燃焼室に付設され、かつ触媒装置を備え
、第1の流れ接続部が排気の流れ方向において触媒装置
の手前において排気管の間に延設され、少なくとも一方
の触媒装置の範囲の温度に依存して操作される、触媒装
置の排気負荷を変えるための弁が、排気管に付設されて
いる、複数の燃焼室を有する内燃機関、特に自動車の駆
動機械の排気を触媒作用で浄化する装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】外部点火式内燃機関における最も効果の
ある排気浄化手段は、調節される三元触媒である。この
触媒では同時に、いろいろな排気成分との酸化および還
元反応が行われる。この触媒の有効性または効率は、前
記の化学反応が触媒で実際にどの程度行われるかを百分
率で表わす変換度合いによって与えられる。この変換度
合いは温度に依存する。触媒がその作用全部を達成する
ようにするために、始動温度と呼ばれる最低温度を上回
るようにしなければならない。この重要な温度は触媒の
劣化と共に上昇する。同時に、達成可能な最大変換度合
いが悪化する。
【0003】従って、内燃機関の運転時に所定の最低温
度が低温スタート後できるだけ迅速に達成されるように
すべきであり、他方では上方の温度を制限しなければな
らない。なぜなら、温度が高すぎると、触媒の劣化を非
常に早めるからである。従って、長い寿命のために触媒
の高い変換度合いを保証するには、運転時間が長くなる
につれて益々狭い温度範囲で触媒を運転しなければなら
ない。この温度範囲はほぼ一定の上限温度と、時間と共
に上昇する最低温度とによって決まる。
【0004】しかし、内燃機関、特に自動車を駆動する
内燃機関の普通の運転のときには、排気温度が大きく変
動し、それによって触媒温度もの大きく変動する。触媒
温度は内燃機関の少なくとも所定の運転態様で、最適な
触媒運転を阻止する。
【0005】ドイツ連邦共和国特許出願公開第2322
057号明細書によって知られている、多気筒型内燃機
関の排気を触媒作用で後燃焼させるための装置は、低温
スタートのすぐ後で、排気の少ない熱容量を考慮しなけ
ればならない。なぜなら、両シリンダ列のそれぞれの排
気側に、個別的な触媒が付設され、排気温度センサの信
号に依存して所定の排気温度に達するまで、両シリンダ
列の排気が一方の触媒だけを経て案内され、従ってこの
触媒は比較的に早く暖まる。所定の最低温度に達した後
初めて、第2の触媒が排気流れ内に接続配置される。し
かし、この原理は、第2の触媒がその接続のときにまだ
暖まっていないという欠点がある。すなわち、第2の触
媒を高温の排気ガスによってその始動温度まで加熱しな
ければならないので、排気は短い時間の間浄化されない
で第2触媒を出る。更に、低温スタート後直ちに、排気
によって負荷される第1の触媒は、機関のすべての燃焼
室の排気を処理できるような大きさに設計しなければな
らない。なぜなら、しばらくの間、第1の触媒だけが排
気流れに接続されるからである。
【0006】シリンダ列毎またはシリンダグループ毎に
排気触媒を備えたこの公知の装置は冷間スタート時に生
じる温度状態を考慮している。一方、シリンダ列毎に触
媒を備え、かつ流れ方向において触媒の手前に設けられ
た流れ接続部を備えた他の装置は、触媒の手前で圧力を
釣り合わせるか(ドイツ連邦共和国特許出願公開第26
13607号明細書)または両触媒の手前の排気組成を
均一化させる(ドイツ連邦共和国特許出願公開第374
0238号明細書)。この場合、特別な温度状態は考慮
しなくてもよい。
【0007】ドイツ連邦共和国特許出願公告第1451
881号明細書は、内燃機関の排気を触媒作用で後燃焼
させるための装置を開示している。この場合、冷間スタ
ートの後で、直列に接続された2個の触媒がすべての燃
焼室の排気によって負荷される。排気の加熱後、バイパ
スを開放することによって、燃焼室の近くにある早く加
熱される小型の触媒が、排気流れから切り離され、燃焼
室から離れた大型の触媒だけが排気浄化のために使用さ
れる。この公知の装置は低温スタート後の迅速な排気浄
化に関して、二つの異なる観点から有利に作用する。一
方では、排気が燃焼室に近い小型の触媒を比較的に迅速
に加熱する。他方では、この触媒を出る高温の排気によ
って同時に、大型の第2の触媒が加熱される。この加熱
は断熱被覆材によって加速される。それにもかかわらず
、充分な排気浄化までの時間が比較的に長い。また、こ
の公知の装置は、寿命を長くするために触媒温度を制限
する必要性について考慮していない。すなわち、触媒の
温度の制限が行われない。特に、触媒の迅速な加熱のた
めに、触媒と、触媒の間の接続管が熱絶縁されて形成さ
れているときに、触媒が早く劣化することになる。
【0008】ドイツ連邦共和国特許出願公開第3406
968号明細書による方法は、排気触媒の最適の運転温
度を保持するために、排気をこの触媒の手前で二つの部
分流に分割する。この方法では専ら、触媒の過熱が防止
される。排気の一方の部分流は冷却され、他方は冷却さ
れない。部分流は触媒の手前で、温度で決まる量を保ち
ながら合流する。冷間スタートの場合には、触媒が“暖
かい”排気部分流によってのみ負荷される。この触媒は
冷間スタートの場合にはまだ暖まらない。
【0009】ドイツ連邦共和国特許出願公開第2303
773号明細書による排気案内のための装置の場合には
、1個の触媒への排気の供給が、熱絶縁された排気管ま
たは冷却蛇管を介して行われる。冷却蛇管は走行風を受
けるかまたはファンの空気流れの中に設けられる。冷間
スタート時の採点温度までの触媒の加熱の加速は、排気
管の熱絶縁によって行われる。
【0010】これに関する能動的な解決策がドイツ連邦
共和国特許出願公開第2062500号明細書に記載さ
れている。この場合、排気は触媒に入る前に電気的な加
熱装置を通過する。この加熱装置は内燃機関のスタート
の前、スタート中およびまたはスタートの後で操作され
る。この装置は加熱装置のために比較的に多量のエネル
ギーを必要とする。なぜなら、この装置が1個の触媒の
加熱を加速するように設計されていなければならないか
らである。他方では、この先行技術は触媒温度を制限す
る必要性を考慮していない。
【0011】ドイツ連邦共和国特許出願公開第2210
031号明細書による装置は専ら、全く異なる点から出
発している。内燃機関の冷間スタートおよびアイドリン
グ運転時に、機関へ燃料を多く供給するため、および吸
気系の絞り弁を完全に開放するために、点火時期が遅れ
るように調節される。内燃機関の燃焼室に供給される燃
料と空気の混合気の遅れ点火を一層遅くすることにより
、内燃機関の出力は低下するがしかし、アイドリング運
転を保つために必要な機関の摩擦出力の発生が保証され
れば、これは問題がない。遅れ点火を一層遅くすること
により、機関の排気の温度が上昇し、燃焼によって生じ
るエネルギーが益々排気熱に変換されることが重大であ
る。この公知の装置の重要な利点は、触媒の加熱の加速
が、外部エネルギー、すなわち自動車において搭載バッ
テリで供給される電気的エネルギーによってではなく、
内燃機関の運転量(点火時期、絞り弁位置)に影響を与
えることによって、機関の既存の運転相を充分に利用し
ながら達成されることにある。機関に負担が生じるや否
や、運転パラメータが普通運転、特に走行運転時のその
値に自動的に変更される。すなわち、点火時期が早まる
方向に調節され、絞り弁の開口が負荷の要求に相応して
小さくなる。この先行技術の場合には、触媒温度の限界
に対する要求がなされていない。しかも、1個の大型の
触媒を使用しているので、冷間スタート後の触媒の加熱
が最適化されていない。
【0012】排気触媒の分野における技術水準の概観に
ついて述べたように、二つの問題、すなわち触媒の迅速
な加熱と、触媒温度の制限が、十年来専門家に知られて
いた。解決策の試験はうまく行った。しかし、これは両
問題の一方についてだけであった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、一方では、内燃機関の低温始動の後、暖まるまで
の時間、すなわち触媒装置の始動温度に達するまでの時
間が、大幅に短縮され、他方では最低値に達した後触媒
装置の温度がほぼ一定に保持されるように、冒頭に述べ
た装置を形成することである。更に、本発明による装置
は、触媒装置の劣化が進むにつれて始動温度を上昇させ
ることができるようにすべきである。
【0014】
【課題を解決するための手段】この課題は、両排気管の
第1の排気管が、その燃焼室の近くにある第1の触媒装
置と第1の流れ接続部の間に、排気成分の酸化に適切な
温度に低温排気を加熱するための電気的な加熱装置と、
排気冷却管とを備え、第2の排気管内にある第2の触媒
装置が、それに臨界温度が生じないように燃焼室から離
して設けられ、第1の触媒装置の出口と第2の触媒装置
の入口との間に、第2の流れ接続部が延設され、第2の
触媒装置内の温度が始動温度よりも低いときに、両触媒
装置と加熱装置が流れ的に直列に接続されることによっ
て解決される。請求項2〜14は本発明の好ましい実施
形を示している。
【0015】本発明は、冒頭に述べた技術水準によって
知られている手段を検討し、これらを次のように有意義
に組み合わせた。すなわち、所定の課題に含まれる、外
部エネルギー供給の減少と触媒装置の小型化という部分
課題のすべてが解決されるように組み合わせた。本発明
による装置は、冷間始動から出発して、触媒装置のほか
に、内燃機関の次の運転を可能にする。
【0016】例えば点火キーを操作するとき先ず、電気
加熱装置の電源回路が閉じられるので、第1の触媒装置
の手前の排気管の予備加熱が、排気管のこの範囲に含ま
れるガスと共に達成される。この電気的加熱装置の使用
は、内燃機関の本来のスタートの時にスタートにとって
最適の混合気の供給と、スタートにとって最適の点火時
期の調節が優先するという事実を考慮している。しかし
、排気の組成は優先しない。勿論、スタート回転数の達
成が始動装置によって妨害されないときにのみ、加熱装
置が投入される。
【0017】機関の回転上昇が終了するや否や、すなわ
ちアイドリング回転数に達するや否や、優先順位が異な
るようにセットされる。勿論、アイドリング回転数が安
定し、機関の運転パラメータが、この値を下回らないよ
うに調節されないということが前提である。アイドリン
グ回転数の安定性の監視が公知のごとく、機関のスムー
スな回転またはスムースでない回転にわたって行われる
。この基本的な前提から出発して、遅くなる点火時期の
調節は、第1の排気触媒装置の高い変換度合いを迅速に
達成するために行われる。この“触媒装置”は両排気管
の各々に、複数の触媒を設けてもよいことを表現してい
る。この触媒をまとめて“装置”と呼ぶ。アイドリング
回転数に達した後で、点火時期を元に戻し、場合によっ
ては第1の触媒装置に二次空気を供給する。従って、電
気的な加熱装置にスイッチが入れられるので、加熱装置
の範囲において、第1の触媒装置に供給される排気の予
備加熱を生じる酸化が行われ、そして空気過剰のために
第1の触媒装置の酸化作用が生じる。それによって、こ
の触媒装置から出る排気の加熱が一層加速される。これ
は、第1の触媒装置と直列に接続配置された第2の触媒
装置の加熱の加速につながる。
【0018】第2の触媒装置は第1の触媒装置の位置と
異なり、熱を発生する内燃機関の燃焼室から充分に離し
て配置され、それによって望ましくない運転条件(周囲
温度が高いときの全負荷)の下でも触媒装置の過熱が回
避される。
【0019】内燃機関のアイドリング運転が終わるや否
や、すなわち内燃機関が出力を必要とするや否や、勿論
、優先順位の変更が行われる。機関の回転数の安定は廃
止され、そして最適の燃料消費を達成するように、内燃
機関の運転パラメータが選択することが重要となる。 これは、アイドリング時の状態から出発して、点火時期
を早めることを意味する。排気触媒がその始動温度に達
しているので、電気的な加熱装置のスイッチが切られ、
そして特に第1の触媒装置の範囲における温度の監視に
よって、過熱が防止される。そのために、排気冷却管が
開放する。この冷却管は、加熱装置と平行に、例えば走
行風の中にあるいは温度に依存して調節可能なファンの
空気流れの中に配置可能である。この冷却管は周囲に対
する熱絶縁が良くないように形成されている。
【0020】内燃機関の範囲(点火時期、絞り弁位置)
と排気装置の範囲(加熱装置、排気冷却管)における、
温度によって制御されるすべての切換は、温度センサの
信号を受けるマイクロプロセッサによって制御される。 このマイクロプロセッサは自動車においてエンジンのマ
ネージメントに使用されているようなものである。従っ
て、その詳細については述べる必要はない。このマイク
ロプロセッサには、時間に対する触媒の始動温度も記憶
される。
【0021】本発明は排気浄化の加速だけでなく、低温
始動に続く内燃機関の運転相で、排気浄化のための最適
な状態が作られる。例えば、CO成分やHC成分が排気
中に存在するとき、および低温スタート以外で燃料空気
比が1以下で、そして機関の惰性運転のときに常に、二
次空気供給を維持することができる。
【0022】
【実施例】次に、図に基づいて本発明の実施例を説明す
る。図は、内燃機関の一般的な公知構造の描写を省略し
て、本発明の範囲内で関係のある装置や機器だけを示し
ている。
【0023】全体を1で示した内燃機関の燃焼室は、二
つのグループに分けられている。このグループはそれぞ
れ、一つのシリンダ列の燃焼室を含んでいてもよいし、
そうでなくてもよい。グループの燃焼室は排気側で、両
排気管2,3に流れ接続されている。両排気管の各々に
は、触媒装置4または5が配置されている。この触媒装
置はそれ自体公知の構造をしている。すなわち、三元(
三方)触媒である。図から判るように、第2の触媒装置
5は、運転中高温になる内燃機関1から比較的に離して
設けられている。すなわち、流れ方向において触媒装置
5の手前にある、排気管3の範囲が、比較的に長い。 従って、触媒装置5は内燃機関の極端な運転相(真夏の
山岳走行)でも、その上側の限界温度を超えて加熱され
ることはない。流れ方向において第2の触媒装置5の手
前には、第1の弁6が設けられている。この弁はマイク
ロプロセッサ7で発生する信号に依存して開閉される。
【0024】第2の弁8が第1の排気管2において、第
1の触媒装置4の流れ方向前方に、しかも両排気管2,
3の間の第2の流れ接続部9の前方に設けられている。 この第2の流れ接続部9は、両触媒装置4,5の流れ方
向手前に設けられた第1の流れ接続部10と同様に、熱
絶縁体11を備えている。
【0025】第1の流れ接続部10と第1の触媒装置4
の間には、12のところに電気的な加熱装置が設けられ
ている。この加熱装置は第1の排気管2の範囲13を取
り囲み、そしてそのスイッチを入れたときにこの管範囲
13を、その中のガスを含めて迅速に加熱するように形
成されている。
【0026】加熱装置12と平行に、排気冷却管14が
設けられている。この排気冷却管はそれに付設された弁
15を備えている。この弁は第1の弁6の配置と同様に
、付設の触媒装置の入口の近くに配置されている。従っ
て、冷間スタートの際に内燃機関1の最初のストローク
のときに排出される排気のための貯蔵室が、弁6,15
の流れ方向手前に生じる。
【0027】排気冷却管14は自動車を駆動する内燃機
関の場合には、好ましくは走行風の中にある。図示実施
例では、同様に温度に依存してマイクロプロセッサ7に
よって制御される冷却空気ファン16が排気冷却管に付
設されている。
【0028】弁17によって、二次空気供給部18が制
御可能である。この二次空気供給部はこの実施例では、
両排気管2,3に開口している。第1の排気管2の範囲
において、二次空気供給部18の開口部は、触媒装置4
の方へ比較的に深く挿入されている。それによって、二
次空気供給はできるだけ包括的に、加熱可能な管範囲1
3の中で直接的に行われる。この管範囲では、加熱装置
12のスイッチを入れたときの酸化によって、排気は第
1の触媒装置4に入る前に加熱される。
【0029】既に説明したように、マイクロプロセッサ
7は、温度センサ19,20または21,22内で生じ
る温度信号に依存して作動する。この温度センサは、一
部は両触媒装置4,5の入口側に設けられ、一部は出口
側に設けられ、そして触媒老化状態を考慮する。
【0030】マイクロプロセッサ7はこの温度信号に依
存して、内燃機関の点火装置23のための制御信号を生
じる。運転は次のように行われる。冷間スタートの際、
例えば内燃機関1のスタートの方向に点火キーを操作す
るときに、検出された温度値に依存して電気的な加熱装
置12が投入される。加熱装置は第1の排気管2の範囲
13のガスと共にこの範囲を迅速に加熱するように設計
されている。両触媒装置4,5の入口の比較的に近くに
弁6,15を配置したので、内燃機関1の最初のストロ
ークの時に排出される排気の少なくとも大部分が貯蔵さ
れる。この貯蔵は、冷間スタートのときに閉じていた(
すなわち遮断位置にあった)弁6,15が開放するまで
、行われる。冷間スタートのときに、内燃機関に供給さ
れる燃料が測定され、燃料混合比が1以下になるように
調節される。更に、スタートにとって最適の比較的に早
い点火時期が調節される。第1の触媒装置4に供給され
る排気を加熱するために、アイドリング回転数に達する
までの時間、すなわち機関の回転上昇(ランアップ)時
の時間が、電気的な加熱装置12の運転によっていわば
橋渡しされる。
【0031】機関1がアイドリング回転数に達するや否
や、その運転温度が、勿論アイドリング回転数の安定度
を監視しながら、次のように変えられる。すなわち、触
媒装置4,5の高い変換度合いが注目されるように変え
られる。そのために、機関1の点火装置23に通じるマ
イクロプロセッサ7の適当な信号によって、点火時点が
取り消されるので、機関は出力を要求することができな
い(真のアイドリング運転)。しかし、機関は高い排気
を排出し、そのCO成分とHC成分は加熱された管範囲
13で酸化され、それによって第1の触媒装置4に供給
される排気が更に加熱される。触媒装置4においても、
二次空気供給18のために、排気成分の酸化に関して空
気過剰が認められるので、第2の弁8の閉鎖状態で第2
の流れ接続部9を経て第2の触媒装置5に供給される排
気は、温度が比較的に高く、そしてこの触媒装置を迅速
に加熱する。
【0032】内燃機関が長い時間アイドリング運転され
る場合には、特にマイクロプロセッサ7は次のように作
動する。すなわち、両触媒装置4,5で始動温度に達し
た後で、制御または調節の優先順位が内燃機関の低い燃
料消費に合わせられるように作動する。勿論、少なくと
も第1の触媒装置4が始動温度に達した後で、電気的な
加熱装置12が遮断され、そして内燃機関の消費的に最
適な運転を達成するために、長いアイドリング運転の場
合に、点火時期が早められる。二次空気供給部18はそ
れに付設された弁17を操作することによって停止する
。しかし、惰性走行またはCO成分やHC成分が排気に
存在するときには、再び始動させられる。
【0033】第2の触媒装置5の過熱は、内燃機関1の
熱を発生する燃焼室からこの触媒装置を比較的に離して
配置することによって回避される。更に、第1の触媒装
置4の過熱は、弁15を適当に操作して排気冷却管14
を作用させることによって防止される。弁15は温度に
依存して、しかも負荷に依存して開放する。それによっ
て、負荷要求の増大が急激であるときに、迅速な冷却作
用と大きな流れ横断面が保証される。この弁が完全に切
り換えられるや否や、管範囲13よりも大きな横断面を
有する冷却管14に貯蔵された低温の排気は、触媒装置
4に達する。新たに排出される排気は、横断面状態によ
り、管14で冷却された後で初めて触媒装置4に流れる
【0034】勿論、そのとき第1の弁6が開放している
ので、第2の触媒装置5は流れ方向においてその手前に
ある第2の排気管3の範囲を経て、それに付設された燃
焼室からの排気によって直接負荷される。
【0035】第2の流れ接続部9は第2の弁8の開放に
よって作用しなくなる。従って、両触媒装置4,5が作
用する。この第1の触媒装置はスタート触媒と呼ぶこと
ができる。
【0036】実施例の上記説明から判るように、低温状
態で、両触媒はすべての燃焼室の排気出口と直列に並べ
られるが、始動温度に達した後は、両触媒装置はそれぞ
れ、そに付設の燃焼室グループの排気によってのみ負荷
される。これは、個々の触媒装置を、機関から放出され
る最大排気ガス量の処理に合わせて採寸する必要がない
ことを意味する。
【0037】本発明により、特に最少の外部エネルギー
コストで、内燃機関の排気浄化装置の最適な運転を保証
する装置が提供される。
【0038】
【発明の効果】本発明による装置は、内燃機関の低温始
動の後、暖まるまでの時間、すなわち触媒装置の始動温
度に達するまでの時間が、大幅に短縮され、最低値に達
した後触媒装置の温度がほぼ一定に保持される。更に、
触媒装置の劣化が進むにつれて始動温度を上昇させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による装置を示す図である。
【符号の説明】
1    内燃機関 2,3    排気管 4,5    触媒装置 5,8    弁 9,10    流れ接続部 14    排気冷却管

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項01】  2本の排気管が少なくとも一つずつ
    の燃焼室に付設され、かつ触媒装置を備え、第1の流れ
    接続部が排気の流れ方向において触媒装置の手前におい
    て排気管の間に延設され、少なくとも一方の触媒装置の
    範囲の温度に依存して操作される、触媒装置の排気負荷
    を変えるための弁が、排気管に付設されている、複数の
    燃焼室を有する内燃機関、特に自動車の駆動機械の排気
    を触媒作用で浄化する装置において、両排気管(2,3
    )の第1の排気管(2)が、その燃焼室の近くにある第
    1の触媒装置(4)と第1の流れ接続部(10)の間に
    、排気成分の酸化に適切な温度に低温排気を加熱するた
    めの電気的な加熱装置(12)と、排気冷却管(14)
    とを備え、第2の排気管(3)内にある第2の触媒装置
    (5)が、それに臨界温度が生じないように燃焼室から
    離して設けられ、第1の触媒装置(4)の出口と第2の
    触媒装置(5)の入口との間に、第2の流れ接続部(9
    )が延設され、第2の触媒装置内の温度が始動温度より
    も低いときに、両触媒装置(4,5)と加熱装置(12
    )が流れ的に直列に接続されることを特徴とする装置。
  2. 【請求項02】  酸化を補助するための手段が設けら
    れていることを特徴とする請求項1の装置。
  3. 【請求項03】  無負荷運転時にアイドリング回転数
    に達した後、機関(1)の点火時期が遅くなる方向にず
    らされることを特徴とする請求項2の装置。
  4. 【請求項04】  機関(1)の無負荷運転時にアイド
    リング回転数に達した後、流れ方向において第1の触媒
    装置(4)の手前に二次空気(18)が供給されること
    を特徴とする請求項2の装置。
  5. 【請求項05】  二次空気(18)が長手方向におい
    て加熱装置(12)の直前で行われることを特徴とする
    請求項4の装置。
  6. 【請求項06】  第1およびまたは第2の流れ接続部
    (9,10)が熱を絶縁するように形成されていること
    を特徴とする請求項1〜5のいずれか一つの装置。
  7. 【請求項07】  第1の弁(6)が長手方向において
    第2の流れ接続部(9)の直前において第2の排気管(
    3)内に設けられ、その手前にある排気管の範囲がアイ
    ドリング回転数に達する前に排出される排気の貯蔵部を
    形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つ
    の装置。
  8. 【請求項08】  第2の触媒装置(5)が始動温度で
    あるときにのみ、第1の弁(6)が開放されていること
    を特徴とする請求項7の装置。
  9. 【請求項09】  第1の弁(6)の開放時にのみ開放
    する第2の弁(8)が、流れ方向において第2の流れ接
    続部の前方で、第1の排気管(2)内に設けられている
    ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つの装置。
  10. 【請求項10】  排気冷却管(14)が、加熱装置(
    12)を備えた第1の排気管(2)の範囲(13)のバ
    イパス管として延び、かつその下流側の開口の近くに、
    弁(15)を備え、この弁が第1の触媒装置(4)の範
    囲の温度に依存して操作され、この弁の手前にある範囲
    が、アイドリング回転数に達する前に排出される排気の
    貯蔵部を形成することを特徴とする請求項1〜9のいず
    れか一つの装置。
  11. 【請求項11】  触媒装置(4,5)の範囲の複数の
    個所に、温度センサ(19,20;21,22)が配置
    され、この温度センサがそれぞれの触媒装置の運転中、
    変換度合いに依存して異なる温度を感知し、弁(6,8
    ,15)が所定の変換度合いを達成するために操作され
    ることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つの装
    置。
  12. 【請求項12】  低温の機関のスタート前に、すべて
    の弁(6,8,15)が閉鎖されていることを特徴とす
    る請求項1〜11のいずれか一つの装置。
  13. 【請求項13】  機関(1)の負荷運転中に第1の触
    媒装置(4)の出口温度を一定に調節するための手段(
    7)が設けられていることを特徴とする請求項1〜12
    のいずれか一つの装置。
  14. 【請求項14】  第1の触媒装置(4)がアイドリン
    グ運転中のすべての燃焼室の排気放出物のために設計さ
    れ、これに対して、両触媒装置(4,5)が機関(1)
    の全負荷中のすべての燃焼室の排気放出物ために設計さ
    れていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一
    つの装置。
JP3043748A 1990-03-09 1991-03-08 内燃機関の排気を触媒作用で浄化する装置 Withdrawn JPH04224219A (ja)

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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5577383A (en) * 1991-09-20 1996-11-26 Hitachi, Ltd. Apparatus for controlling internal combustion engine
JP2601072B2 (ja) * 1991-09-20 1997-04-16 株式会社日立製作所 内燃機関とその運転方法および自動車
US5493858A (en) * 1992-06-23 1996-02-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Controlling apparatus for introduction air into exhaust pipe of internal combustion engine
DE4225274A1 (de) * 1992-07-31 1994-02-03 Audi Ag Vorrichtung zur Abgasentgiftung von Brennkraftmaschinen
DE4310926A1 (de) * 1993-04-02 1994-10-06 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Schadstoffminderung im Abgas
US5377486A (en) * 1993-05-17 1995-01-03 Ford Motor Company Catalytic converter system
DE19533307B4 (de) * 1995-09-08 2006-09-07 Bayerische Motoren Werke Ag Vorrichtung zum beschleunigten Aufheizen einer Abgas-Katalysatoranordnung in Kraftfahrzeugen
DE19705478A1 (de) * 1997-02-13 1998-08-20 Opel Adam Ag Verfahren zum Schutz eines Katalysators
DE10040515A1 (de) * 2000-08-18 2002-02-28 Bayerische Motoren Werke Ag Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Katalysator-Heizen
DE10040516A1 (de) * 2000-08-18 2002-02-28 Bayerische Motoren Werke Ag Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Katalysator-Heizen
DE10104021B4 (de) * 2001-01-31 2013-04-25 Daimler Ag Abgasanlage
DE10142669B4 (de) * 2001-08-31 2004-04-15 Bayerische Motoren Werke Ag Motorsteuerung und Verfahren zum Reinigen eines Katalysators in einer Abgasanlage einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine
JP5040556B2 (ja) * 2007-09-26 2012-10-03 日産自動車株式会社 内燃機関の二次空気供給装置
US10598109B2 (en) * 2017-05-26 2020-03-24 Garrett Transportation I Inc. Methods and systems for aftertreatment preheating
DE202017107307U1 (de) * 2017-11-30 2019-03-01 Rockerballs UG (haftungsbeschränkt) Schaltbarer Schalldämpfer für die Abgasströmung eines Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Kraftrad, sowie Abgasanlage mit schaltbarem Schalldämpfer
DE102019110992A1 (de) * 2019-04-29 2020-10-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors sowie Abgasnachbehandlungssystem
US11885250B1 (en) 2023-05-10 2024-01-30 GM Global Technology Operations LLC Vehicle systems and methods for aftertreatment preheating

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2062500A1 (de) * 1970-12-18 1972-06-29 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm Thermischer Reaktor
DE2210031A1 (de) * 1972-03-02 1973-09-06 Volkswagenwerk Ag Einrichtung zum temperaturabhaengigen verstellen der drosselklappe und des zuendzeitpunktes einer brennkraftmaschine
DE2303773A1 (de) * 1973-01-26 1974-08-01 Volkswagenwerk Ag Anordnung zur abgasfuehrung
DE2322057A1 (de) * 1973-05-02 1974-11-21 Porsche Ag Vorrichtung zum katalytischen nachverbrennen von abgasen einer mehrzylindrigen brennkraftmaschine
JPS51113024A (en) * 1975-03-31 1976-10-05 Nissan Motor Co Ltd The apparatus for decreasing the deterioration of catalysts in double exhaust system
DE3406968A1 (de) * 1984-02-25 1985-03-28 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Verfahren zur erzeugung einer optimalen abgaseingangstemperatur fuer den abgaskatalysator von verbrennungsmotoren
DE3740238A1 (de) * 1986-12-04 1988-06-23 Audi Ag Abgasanlage fuer eine brennkraftmaschine mit zwei zylinderbaenken

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