DE2460203A1 - Verfahren zur reinigung von abgasen einer mehrzylinder-brennkraftmaschine und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur reinigung von abgasen einer mehrzylinder-brennkraftmaschine und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
Description
PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER
DlPU-ING.
H. KINKELDEY
DR.-tNG.
W. STOCKMAIR
DR.-INE. · AoE(CALTECH)
K. SCHUMANN
DR. RER. NAT. · DIPL.-PHYS.
F5. H. JAKOB
DIPL.-ING.
Q.BEZOLD
MÜNCHEN E. K. WEIL
LINDAU
8 MÜNCHEN 22
19. Des. 1974·
P 8853
Fissan Motor Co., Ltd.
No. 2, Takara-machi, Eanagawa-ku, Yokohama City, Japan
Verfahren zur Reinigung von Abgasen einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen
einer Mehrzylinder-Brennkraftinaschine, sowie eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens.
Es ist an sich bekannt, daß die Konzentration der in den Abgasen einer Brennkraftmaschine enthaltenen Stickoxyde Spitzenwerte
erreichen, wenn in der Brennkraftmaschine Luft und Kraftstoffgemische
verbrannt werden, deren Luft/Kraftstoffverhältnis annähernd dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoffverhältnis von
16:1 entspricht. Die Konzentration der Stickstoffoxyde nirant also
ab, wenn die Luft!KraftstoffVerhältnisse der Gemische niedriger
oder höher als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis
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BAD ORIGINAL
sind, oder mit anderen Worten, wenn die Gemische wesentlich fetter oder magerer sind.
Aus diesem Grunde wurde es bereits vorgeschlagen, eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine
sowohl mit einem fetteren Luft-Kraftstoff geraisch zu versorgen, das in die Hälfte aller Motorzylinder
eingeleitet wird, als auch mit einem magereren Luft-Kraftstoffgemisch, das in die übrigen Zylinder eingeleitet
wird. Die von allen Motorzylindern ausgestoßenen Abgase werden dann in eine Nachverbrennungseinrichtung eingeleitet,
wie z.B. in einen Nachbrenner, in welchem die Gase miteinander vermischt und die schädlichen Bestandteile verbrannt
werden.
Beim Betrieb der vorbekannten Vorrichtungen haben sich jedoch
Schwierigkeiten ergeben, die darin bestehen, daß die in dem Nachbrenner herrschende Temperatur nicht ausreichend
hoch ist, um eine wirkungsvolle Funktion des Nachbrenners zu gewährleisten, und daß deshalb die während eines Motor·?·
betriebes bei niedriger Last oder unmittelbar nach dem Start des Motors aus dem Nachbrenner austretenden Abgase eine beachtlich
große Menge unverbrannter schädlicher Abgasbestandteile enthalten. Dies ist dadurch begründet, daß die in den.
Nachbrenner eingeleiteten Abgase nicht genügend viele unverbrannte Bestandteile enthalten, z.B. Kohlenmonoxyde und Kohlenwasserstoffe,
die den Nachbrenner bei ihrer Verbrennung aufheizen.
Die Erfindung ist deshalb darauf gerichtet, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens zu schaffen, womit eine verbesserte Reinigung der von einer mit einem Nachbrenner ausgestatteten Brenn-
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kraftmaschine ausgestoßenen Abgase erzielbar ist, indem die
Konzentrationen der Bestandteile der Abgase, die in den Kachbrenner
eingeleitet v/erden, in Abhängigkeit von der Motor last gesteuert werden.
Die Erfindung ist ferner darauf gerichtet, ein verbessertes
Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei welchem eine Brennkraftmaschine
während eines Betriebes mit niedriger Motorlast Abgase
mit einer relativ hohen Konzentration von unverbrannten
Bestandteilen erzeugt, die in den Nachbrenner eingeleitet werden, während die Brennkraftmaschine bei einem Betrieb mit
einer mittleren und hohen Motorlast Abgase erzeugt, die eine relativ niedrige Konzentration von unverbrannten Abgasbestandteilen
aufweisen.
Schließlich" ist die Erfindung darauf gerichtet, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens zu schaffen, bei welchem die in dem Nachbrenner herrschende Temperatur schnell ansteigt, um eine
wirkungsvolle Funktion des Nachbrenners während eines Betriebes des Motors mit niedriger Last zu gewährleisten, und bei
welchem verhindert wird, daß der Temperaturanstieg während eines Motorbetriebes mit mittlerer und hoher Last zu groß wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß während eines Motorbetriebes bei niedriger Motorlast ein erstes
Luft-Kraftstoffgemisch, das fetter als das stöchiometrische Gemisch
ist, wenigstens in die Hälfte der Motorzylinder des Motors und ein zweites Luft-Kraftstoffgemisch, das magerer als
das stöchiometrische Gemisch ist, in die übrigen Motorzylinder eingeleitet werden, während dagegen bei einem Motorbetrieb mit
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mittlerer oder hoher Last das zweite Luft-Kraftstoffgemisch in die mehr als die Hälfte aller Zylinder aufweisende
Zylindergruppe und das erste Luft-Kraftstoffgemisch in die übrigen Zylinder eingeleitet werden, und daß die
aus allen Motorzylindern austretenden Abgase in einem Nachbrenner nachverbrannt werden, so daß die in dem Nachbrenner
herrschende Temperatur derart ist, daß eine wirkungsvolle Funktion des Nachbrenners während eines Motorbetriebes
mit niedriger Last gewährleistet ist, während
ein zu großer Anstieg der Temperatur während des Betriebes bei mittlerer und hoher Last des Motors verhindert
wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine,
die mit einem Nachbrenner zur Nachverbrennung von aus den Motorzylindern austretenden Abgasen
ausgestattet ist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtungen vorgesehen
sind, welche die Motorzylinder mit einem Luft-Kraftstoff gemisch versorgen, sowie Betriebseinrichtungen,
die einen ersten Betriebszustand aufweisen, in welchem die Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtungen in wenigstens
die Hälfte aller Motorzylinder ein erstes Luft-Kraftstoff gemisch, das fetter als das stöchiometrische
Gemisch ist, und in die übrigen Motorzylinder ein zweites
Luft-Kraftstoffgemisch einleiten, das magerer als das stöchiometrische Gemisch ist, und die einen zweiten
Betriebszustand aufweisen, in welchem die Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtungen in wenigstens die Hälfte
aller Motorzylinder das zweite Luft-Kraftstoffgemisch
und in die übrigen Motorzylinder das erste Luft-Kraft-
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stoffgeinisch einleiten, und daß eine Steuereinrichtung
vorgesehen ist, die während eines Motorbetriebes bei niedriger Last ein erstes Signal abgibt, um
die Betriebseinrichtungen in den ersten Betriebszustand zu schalten, und die während eines Motorbetriebes
bei mittlerer oder hoher Last ein zweites Signal abgibt, um die Betriebseinrichtungen in den zweiten
Betriebszustand umzuschalten, so daß der Motor während eines Motorbetriebes bei niedriger Last Abgase
mit einer relativ hohen Konzentration von unverbrannten Abgasbestandteilen ausstößt und die Gase
anschließend in den Nachbrenner eingeleitet werden und die in dem Nachbrenner herrschende Temperatur
infolgedessen für eine wirkungsvolle Funktion des Nachbrenners schnell ansteigt, während der Motor dagegen
während eines Motorbetriebes bei mittlerer oder hoher Last Abgase mit einer relativ niedrigen Konzentration
von unverbrannten Bestandteilen ausstößt und die Gase anschließend in den Nachbrenner eingeleitet
werden, so daß ein zu großer Anstieg der in dem Nachbrenner herrschenden Temperatur verhindert wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig.1 eine schematische Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems, welches mit als Luft-Kraftstoffmisch- und
Fördereinrichtungen dienenden Vergasern ausgestattet ist;
Fig.2 einen Längsschnitt durch einen Vergaser des in der
Fig.1 dargestellten Abgasreinigungssystems;
Fig.3 eine schematische Ansicht eines weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems , welches ein der Luft-Kraftstoffmisch-
und Fördereinrichtung den Kraftstoff zuleitendes elektronisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzsystem
aufweist, und
Fig.4 eine schematische Ansicht ähnlich der Fig.3, wobei
jedoch ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems dargestellt
ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Abgasreinigungssystems ist in der Fig.1 dargestellt und wird
zur Reinigung des Abgases einer Brennkraftmaschine bzw. Motors eingesetzt, an welchen das erfindungsgemäße Abgasreinigungssystem
angeschlossen ist. Der Motor 10 bestitzt sechs Zylinder C. bis C6 (wobei die Lage nur schematisch änge-
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deutet ist) , von denen vier Zylinder C-, bis Cg bei diesem
Ausführungsbeispiel eine erste Zylindergruppe bilden, während die anderen beiden Zylinder C- und C^ eine zweite Zylindergruppe
bilden. Die nicht mit einem Bezugszeichen versehenen Auslässe der Zylinder stehen über eine AbgasSammelleitung
mit einem Nachbrenner 14 in Verbindung, welcher die aus den
Zylindern austretenden ungereinigten Abgase nachverbrennt. Der Nachbrenner 14 besitzt ein sich in Längsrichtung des Motors
erstreckendes Außengehäuse 16 mit einem Auslaß 18, durch welchen die gereinigten Abgase in die freie Atmosphäre austreten.
In dem Außengehäuse 16 befindet sich ein in Längsrichtung
erstreckendes Innengehäuse 20 mit einem Einlaß 22, das mit der Abgassammelleitung 12 verbunden ist, so daß die
aus den Zylindern ausströmenden Abgase in das·Innengehäuse
eingeleitet werden. Das Innengehäuse 20 weist in seinem mittleren Teil eine Mischkammer 24 auf, in welcher die aus den Zylindern
austretenden Abgase gemischt werden, sowie zwei an den beiden gegenüberliegenden Enden angeordnete Reaktionskammern 26a und 26b, die zur Nachverbrennung der in der Mischkammer
24 gemischten Gase dienen. Die Kammern 24, 26a und 26b sind voneinander durch zwei geeignete poröse Trennwände 28a
und 28b getrennt. Die beiden Reaktionskammern 26a und 26b stehen über mehrere öffnungen 30, die in den beiden Enden
des Innengehäuses 20 angeordnet sind, mit einer Kammer in Verbindung, die sich zwischen dem Innengehäuse 20 und dem
Außengehäuse 16 befindet. Obwohl vorstehend eine besondere
Ausgestaltung eines Nachbrenners gezeigt und beschrieben wurde, können gegebenenfalls auch andere Nachbrenner verwendet
werden.
Die ..nicht dargestellten Einlasse der ersten Zylindergruppe
Cß bis Cg stehen über eine Ansaugleitung 32 mit einem ersten -
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Vergaser 34 in Verbindung, der die Zylinder- mit einem Luft-Kraftstoff
gemisch versorgt, während die nicht dargestellten Einlasse der zweiten Zylindergruppe C1 und C- über eine andere Ansaugleitung 36 mit einem Vergaser 38 in Verbindung
stehen, der ein anderes Luft-Kraftstoffgemisch in die Zylinder
einleitet. Die Konstruktion des ersten Vergasers 34 und des zweiten Vergasers 38 ist in der Fig.2 dargestellt.
Wie in der Fig.2 dargestellt ist, besitzt jeder Vergaser 34
und 38 eine Hauptkraftstoffleitung 40, welche eine Schwimmerkammer
42 mit einem Hauptaustrittsrohr 44 verbindet. Die Hauptkraftstoffleitung 40 ist mit einer Hauptdüse 46 ausgestattet,
welche die durch die Hauptkraftstoffleitung 40 hindurchströmende Kraftstoffmenge begrenzt. Die stromauf
sowie stromab von der Hauptdüse 46 gelegenenTeJJe der Hauptkraftstoffleitung
40 sind durch eine Zusatzkraftstoffleitung 48 miteinander verbunden. In der Zusatzkraftstoffleitung 48
ist eine Zusatzdüse 50 angeordnet, die die durch die Leitung 48 strömende Kraftstoffmenge begrenzt. Diese beiden Vergaser
34 und 38 sind derart am Motor angeordnet, daß sie abwechselnd ein fettes Luft-Kraftstoffgemisch herstellen, wenn der durch
das Hauptaustrittsrohr 44 austretende Kraftstoff sowohl durch die Hauptkraftstoffleitung 40 als auch durch die Zusatzkraftstoff
leitung 48 hindurchgefördert wird, während sie ein mageres Luft-Kraftstoffgemisch herstellen, wenn der durch das
Hauptaustrittsrohr 44 austretende Kraftstoff lediglich durch die Hauptkraftstoffleitung 40 gefördert wird, während die
Zusatzkraftstoffleitung 48 verschlossen ist. Das fette und magere Luft-Kraftstoffgemisch sind durch die Auswahl geeigneter
Abmessungen der Hauptdüse 46 und der Zusatzdüse 50 derart eingestellt, daß ein erstes Luft-Kraftstoffgemisch erzeugt
wird, das fetter als das stöchiometrische Verhältnis ist, so-
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wie ein zweites Luft-Kraftstoffgemisch, das magerer als
das stöchiometrisch Verhältnis ist..
In der Zusatzkraftstoffleitung 48 jedes Vergasers 34 und
38 ist ein elektromagnetisches Strömungssteuerventil 52
angeordnet, welches einen Teil der Betätigungseinrichtung zur Steuerung der Vergaser 34 und 38 bildet. Das
Steuerventil 52 ist derart angeordnet, daß sein beweglicher Ventilkörper 54 mittels einer Schraubenfeder 56 nach
oben gedrückt wird, um die Zusatzkraftstoffleitung 48 zu
verschließen, wenn die Spule 58 entregt ist, und den Ventilkörper 54 entgegen der Kraft der Feder 56 nach unten zu
bewegen, um die Zusatzkraftstoffleitung 48 zu öffnen, wenn
die Spule 58 erregt ist.
Die Steuerventile 52, die mit den Vergasern 34 und 38 verbunden sind, dienen zur Steuerung des Luft-Kraftstoffgemisches,
welches gemäß der Erfindung in der nachfolgend beschriebenen
Weise den Zylindern des Motors zugeleitet wird. In der Fig.1 ist ein Motorlastsensor 60 dargestellt, der
ein Motorlastsignal S„ erfaßt, welches dem in der Ansaugleitung
des Motors herrschenden Unterdruck entspricht, sowie ein weiteres Signal S , das der Motordrehzahl entspricht,
wobei der Motorlastsensor ein elektrisches Signal erzeugt, welches die beiden Motorlastsignale wiedergibt. Das von dem
Lastsensor 60 kommende Signal wird einem Komparator 62 zugeleitet. Der Komparator 62 erzeugt entweder ein erstes logisches
Signal "0",wenn das von dem Lastsensor 60 kommende Signal unter einem bestimmten Niveau liegt (während eines
niedrigen Lastbetriebes des Motors), oder ein zweites logisches
Signal "1", wenn das von dem Lastsensor 60 abgegebene Signal über dem vorbestimmten Niveau liegt (während
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eines mittleren oder hohen Lastbetriebes des Motors). Das logische Signal wird über einen Inverter 6 4 zur Umkehrung
des Signals einem ersten Verstärker 66 zugeleitet. Außerdem wird das logische Signal unmittelbar einem zweiten Verstärker
68 zugeleitet. Wenn also das erste logische Signal "0" von dem Komparator 62 abgegeben wird, dann verstärkt
der erste Verstärker 66 das vom Inverter 64 kommende logische Signal und erzeugt ein Erregersignal S zur Erre-
ei
gung der elektromagnetischen Spule 58, während der zweite
Verstärker 68 das logische Signal verstärkt, um ein Entregungssignal
S^ zum Entregen der elektromagnetischen Spule 58 zu erzeugen. Wenn jedoch das zweite logische Signal "1"
von dem Komparator 62 abgegeben wird, dann erzeugt der erste Verstärker 66 ein Entregungssignal S·,, während der zweite
Verstärker 68 ein Erregungssignal S erzeugt. Der erste Ver~
gaser 34 fördert daher das erste Luft-Kraftstoffgemisch zur ersten Zylindergruppe des Motors, und der zweite Vergaser 38
fördert das zweite Luft-Kraftstoffgemisch zur zweiten Zylindergruppe des Motors, während dieser bei einer niedrigen Motorlast
läuft. Im Gegensatz dazu fördert der erste Vergaser 34 das zweite Luft-Kraftstoffgemisch zur ersten Zylindergruppe
des Motors', während der zweite Vergaser 38 das erste Luft-Kraftstoffgemisch in die zweite Zylindergruppe des Motors
fördert, wenn dieser bei mittlerer oder hoher Last läuft.
Ein Zusatzlufteinblasrohr 70 leitet in der nachfolgend beschriebenen
Weise Zusatzluft in die Mischkammer 24 des Nachbrenners 14. Wenn die Temperatur der aus dem Motor 10 austretenden
Abgase relativ niedrig ist, dann wird ein Thermoschalter 74 geschlossen und leitet den elektrischen Strom
von einer Batterie zu der Magnetspule eines Ventils 76, so daß dieses geöffnet wird. Auf diese Weise strömt Zusatzluft
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von einer Luftpumpe 78 durch das offene Ventil 76 und eine Zusatzluftleitung 80 zum Zusatzlufteinblasrohr 70.
Wenn daher die Zündfolge der Motorzylinder Cj-C5-C3-C6-C2-C4
ist, dann ergibt sich eine Verbrennungsfolge'der Luft-Kraftstoff
gemische in dem Motor 10 mit S-F-F-F-S-P bei einem Motorbetrieb mit niedriger Last, während sich eine Verbrennungsfolge F-S-S-S-F-S bei einem Motorbetrieb mit mittlerer und
hoher Last ergibt, wobei F und S dem ersten bzw. dem zweiten Luft-Kraftstoffgemisch entsprechen.
Es ergibt sich daraus, daß bei einer vorbeschriebenen Ausführung
des Äbgasreinigungssystems von dem Motor. 10 Abgase
mit einer relativ hohen Konzentration an unverbrannten Bestandteilen
in den Nachbrenner 14 eingeleitet werden, so daß infolgedessen die Temperatur in dem Nachbrenner 14 schnell
ansteigt und die Funktionsweise des Nachbrenners während eines Motorbetriebes bei niedriger Last oder unmittelbar nach dem
Starten des Motors sofort aufgenommen wird.
Dagegen werden bei einem Motorbetrieb mit mittlerer oder hoher Last von dem Motor 10 Abgase ausgestoßen, die relativ niedrige
Konzentrationen von unverbrannten Bestandteilen enthalten, so daß der Nachbrenner 14 vor einer überhitzung geschützt ist.
Außerdem ergibt sich ein Vorteil im Hinblick auf einen wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch.
Die Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Abgasreinigungssystems, das im wesentlichen ähnlich demjenigen System gemäß Fig.1 aufgebaut ist, mit der
Ausnahme, daß ein elektronisch gesteuertes Kraftstoffeinspritzsystem
mit einem Luftansaugsystem zusammengeschlossen ist und
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beide Systeme ein Luft-Kraftstoffgemisch in die Motorzylinder
des Motors 10 fördern. Der Motor 10 besitzt eine erste Zylindergruppe, die aus den vier Zylindern C2 bis Cg besteht
(wobei lediglich deren Lage angedeutet ist), und eine zweite Zylindergruppe, die aus den beiden Zylindern C- und
Cg besteht (wobei wiederum deren Lage lediglich angedeutet
ist). Die nicht mit Bezugszeichen versehenen Abgasauslässe der Motorzylinder stehen über mehrere Abgasleitungen mit
einem Nachbrenner 14 in Verbindung, der ähnlich dem Nachbrenner
gemäß Fig.1 aufgebaut ist.
Das elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzsystem besitzt eine erste Gruppe Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 90,
die in den nicht dargestellten Einlassen der entsprechenden ersten Zylindergruppe des Motors C- bis C^ angeordnet sind,
sowie eine zweite Gruppe Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 92, die in den nicht dargestellten Einlassen der entsprechenden
zweiten Zylindergruppe des MotorsC. und Cß angeordnet sind.
Jede Kraftstoffeinspritzeinrichtung hat in an sich bekannter Weise eine nicht dargestellte Kraftstoffeinspritzdüse, mittels
welcher Kraftstoff in den entsprechenden Einlaß eingespritzt wird, sowie ein nicht dargestelltes Magnetventil, das mit der
Einspritzdüse zusammenwirkt. Das Magnetventil öffnet in seinem Erregungszustand und ermöglicht das Einspritzen von unter Druck
stehendem Kraftstoff über eine Kraftstoffleitung 94 durch die Einspritzdüse. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist in Verbindung
mit dem Lufteinblassystem 96 derart eingestellt, daß das erste Luft-Kraftstoffgemisch in den entsprechenden Motorzylinder gefördert wird, wenn sein Magnetventil für eine relativ
lange Zeitperiode erregt ist, und daß ein zweites Luft-Kraftstoff gemisch gefördert wird, wenn sein Magnetventil für
eine relativ kurze Zeitperiode erregt ist.
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Die Magnetventile der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 90 und
92 dienen zur Steuerung der Luft-Kraftstoffgemische, die den
Motorzylindern auf die nachfolgend beschriebene Weise zugeleitet werden. Ein Lastsensor oder ein elektronischer Rechner
98 errechnet die erforderliche Kraftstoffmenge, die durch die
Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 90 und 92 in Abhängigkeit von de'r Motorlast eingespritzt werden muß, wobei als Parameter die
eingeblasene Luftmenge und andere Motorkenngrößen benutzt werden, und erzeugt ein elektrisches Signal, welches der einzuspritzenden
Kraftstoffmenge entspricht. Das von dem Rechner 98 erzeugte Signal wird einem ersten Impulsgenerator 100 zugeleitet,
der ein erstes Impulssignal mit einer relativ großen Impulsbreite erzeugt, und zu einem zweiten Impulsgenerator 102,
der ein zweites Impulssignal mit einer relativ kleinen Impulsbreite erzeugt. Die Impulsgeneratoren 100 und 102 sind entsprechend
elektrisch an einen ersten beweglichen Kontakt und an einen zweiten beweglichen Kontakt 106 eines elektromagnetischen
Relais 108 angeschlossen.
Das von dem Rechner 98 abgegebene elektrische Signal wird
ferner einer Steuervorrichtung 110 zugeleitet, die entweder eine Spule 112 des Relais 108 erregt, wenn das von dem Rechner
98 abgegebene Signal unter einem bestimmten Wert liegt, und die Spule 112 entregt, wenn das Signal über einem bestimmten
Wert liegt. Die Erregungszeit oder Entregungszeit der Spule 112 kann ferner dadurch geändert werden, .daß der
Steuervorrichtung 110 Signale a, b, c und d zugeleitet werden, die der Motordrehzahl, dem im Ansaugrohr herrschenden
Unterdruck, der Abgastemperatur und der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen.
Wenn'die Spule 112 des Relais 108 während eines niedrigen
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Lastbetriebes des Motors erregt ist, dann werden die beweglichen Kontakte 104 und 106 federnd in die durch die Pfeile
A.. bzw. Ap angedeuteten Richtungen gedrückt und liegen gegen
stationäre Kontakte 114 bzw. 116 an. Entsprechend wird der erste Impulsgenerator 100 mit den Magnetventilen der ersten
Gruppe der Einspritzeinrichtungen 90 verbunden, so daß deren Mcignetventile während einer relativ langen Zeitperiode in Abhängigkeit
von dem ersten Impulssignal erregt werden, welches von dem ersten Impulsgenerator 100 kommt, während der zweite
Impulsgenerator 102 mit den Magnetventilen der zweiten Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
92 verbunden wird und ihre Magnetventile während einer relativ kurzen Zeitperiode in Abhängigkeit
von dem zweiten Impulssignal erregt, welches von dem zweiten Impulsgenerator 102 kommt.
Wenn im Gegensatz dazu die Spule 112 des Relais 108 entregt ist (während eines Betriebes mit mittlerer oder hoher Last),
dann werden die beweglichen Kontakte 104 und 106 von nicht bezeichneten Federn belastet und liegen gegen die stationären
Kontakte 118 bzw. 120 an. Entsprechend ist der erste Impulsgenerator
100 mit den Magnetventilen der zweiten Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 92 verbunden und erregt deren
Magnetventile während einer relativ langen Zeitperiode in Abhängigkeit von dem ersten Impulssignal, während der zweite
Impulsgenerator 102 mit den Magnetventilen der ersten Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 90 verbunden ist und ihre
Magnetventile über eine relativ kurze Zeitperiode in Abhängigkeit von dem zweiten Impulssignal erregt.
Wenn die Zündfolge der Motorzylinder bei diesem Ausführungsbeispiel C1-C5-C3-Cg-C2-C4 ist, dann ist die Verbrennungsfolge
der Luft-Kraftstoffgemische im Motor 10 S-F-F-S-F-F während
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eines Motorbetriebes mit niedriger Last und F-S-S-F-S-S während eines Motorbetriebes mit einer großen Last/ wobei F und
S dem ersten bzw. dem zweiten Luft-Kraftstoffgemisch entsprechen.
·
Die Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Abgasreinigungssystemsf das ähnlich demjenigen
der Fig.3 ausgebildet ist, mit der Ausnahme, daß ein
Zylinder entweder mit dem ersten oder dem zweiten Luft-Kraftstoff
gemisch gespeist wird, während zwei Zylinder konstant das erste Luft-Kraftstoffgemisch und die übrigen drei
Zylinder konstant das zweite Luft-Kraftstoffgemisch erhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel bezeichnen die Bezugszeichen
wie bei dem in der Fig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel gleiche
Teile, Einheiten und Merkmale, so daß deren Darstellung zur Vereinfachung der Beschreibung weggelassen wurde.
Das elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzsystem dieses Ausführungsbeispiels weist zwei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
130 auf, welche in den nicht dargestellten Einlassen
der entsprechenden Motorzylinder C^ und Cj angeordnet sind,
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 132, die in dem nicht
dargestellten Einlaß eines entsprechenden MotorZylinders C-angeordnet
ist, und drei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 134, die in dem nicht dargestellten Einlaß der entsprechenden
Motorzylinder C4 bis Cg angeordnet sind. Jede Kraftstoffeinspritzeinrichtung
130, 132 und 134 ist so wie in der Fig.3 dargestellt angeordnet.
Die beiden Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 130 sind dauernd mit dem ersten Impulsgenerator 100 verbunden und fördern das
erste Luft-Kraftstoffgemisch in die entsprechenden Motor-
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zylinder C1 und C2, während die drei Kraftstoffeinspritzeinrichtungen
134 dauernd mit dem zweiten Impulsgenerator 102 verbunden sind und das zweite Luft-Kraftstoffgemisch in die
entsprechenden Motorzylinder C4 bis Cß fördern. Jedoch ist
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 132 entweder mit dem ersten oder dem zweiten Impulsgenerator 100 oder 102 verbunden,um entweder
das erste oder das zweite Luft-Kraftstoffgemisch entsprechend in Abhängigkeit von der Motorlast in den dazugehörigen
Motorzylinder C3 zu fördern.
Wenn die Spule 112 des elektromagnetischen Relais 108 im Betrieb
durch die Steuervorrichtung 110 erregt wird (während des Betriebes des Motors mit einer niedrigen Last), dann wird
ein beweglicher Kontakt 136, der mit der Kraftstoffeinspritzeinrichtung
132 verbunden ist, entgegen der Federkraft einer nicht gekennzeichneten Feder federnd in die Richtung des Pfeiles
A3 bewegt, so daß der Kontakt 136 gegen einen stationären
Kontakt 138 zur Anlage kommt, welcher seinerseits mit dem ersten Impulsgenerator 100 verbunden ist, um das erste Luft-Kraftstoffgemisch
zusätzlich zu den Zylindern C1 und C2 in
den Motorzylinder C3 zu fördern. Wenn die Spule 112 mit Hilfe
der Steuervorrichtung 110 entregt wird;(während des Betriebes
des Motors mit einer mittleren oder hohen Motorlast), dann
wird der bewegliche Kontakt 136 durch den Einfluß der Feder
gegen den stationären Kontakt 140 gedrückt, der mit dem zweiten
Impulsgenerator 102 verbunden ist, so daß das zweite Luft-Kraftstoffgemisch zusätzlich zu den Zylindern C4 bis Cg in
den Motorzylinder C3 gefördert wird.
Wenn bei diesem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Zündfolge der Motorzylinder C1"Cc-C3-C6-C3-C4 ist, dann ist die
Verbrennungsfolge.für das Luft-Kraftstoffgemisch im Motor 10
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während eines Motorbetriebes mit geringer Last F-S-S-S-F-S, während sie bei einem Motorbetrieb mit mittlerer oder hoher
Last F-S-F-S-F-S istc ' .
Es sei darauf hingewiesen, daß das in der Fig.4 dargestellte.
Abgasreinigungssystem insbesondere für eine stationäre Brennkraftmaschine
geeignet ist, weil dieser Typ hauptsächlich bei mittleren und hohen Motorlasten betrieben und selten angehalten
wird.
Infolgedessen werden bei diesem in der Fig.4 dargestellten
Ausführungsbeispiel des Abgasreinigungssystems von dem Motor 1Ö bei einem Betrieb mit niedriger Last brennbare Abgase in
den Nachbrenner 14 eingeleitet, während von dem Motor TO Gase, die eine relativ niedrige Konzentration von unverbrannten Bestandteilen
aufweisen, von dem Motor 10 ausgestoßen v/erden, so daß verhindert wird, daß der Nachbrenner 14 eine zu hohe
Temperatur erreicht.
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Claims (1)
- P 8853PatentansprücheVerfahren zur Reinigung von Abgasen einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine t dadurch gekennzeichnet, daß während eines Betriebes bei niedriger Motorlast ein erstes Luft-Kraftstoffgemisch, das fetter als das stpchiometrische Gemisch ist, wenigstens in die Hälfte der Motorzylinder (C1 bis C6) des Motors (10) und ein zweites Luft-Kraftstoffgemisch,, das magerer als das stöchiometrische Gemisch ist, in die übrigen Motorzylinder eingeleitet werden, während dagegen bei einem Motorbetrieb mit mittlerer oder hoher Last das zweite Luft-Kraftstoffgemisch in die mehr als die Hälfte aller Zylinder aufweisende Zylindergruppe und das erste Luft-Kraftstoffgemisch in die übrigen Zylinder eingeleitet werden, und daß die aus allen Motorzylindern austretenden Abgase in einem Nachbrenner (14) nachverbrannt werden, so daß die in dem Nachbrenner herrschende Temperatur derart ist, daß eine wirkungsvolle Funktion des Nachbrenners während eines Motorbetriebes mit niedriger Last gewährleistet ist, während ein zu großer Anstieg der Temperatur während des Motorbetriebes bei mittlerer und hoher Last des Motors verhindert wird.Verfahren zur Reinigung von Abgasen einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Motorbetriebes bei niedriger Motorlast ein erstes Luft-Kraftstoffgemisch, das fetter als das stöchiometrische Gemisch ist, in eine erste509826/092324B0203mehr als die Hälfte aller Zylinder umfassende Zylindergruppe (C, bis G,) und ein zweites Luft-Kraftstoffgemisch, das magerer als das stöchiometrische Gemisch ist, in eine zweite,die übrigen Motorzylinder umfassende Zylindergruppe (C- + C2) eingeleitet werden, während dagegen bei einem Motorbetrieb mit mittlerer oder hoher Last das erste Luft-Kraftstoff gemisch in die Motorzylinder der zweiten·■Zylindergruppe und das zweite Luft-Kraftstoffgemisch in die Motorzylinder der ersten Zylindergruppe eingeleitet werden, und daß die aus allen Motorzylindern austretenden Abgase in einem .Nachbrenner (14) nachverbrannt v/erden, so daß die Temperatur in dem Nachbrenner schnell ansteigt und eine wirkungsvolle Funktion des Nachbrenners während eines Mötorbetriebes mit niedriger Last gewährleistet ist, während ein zu großer Anstieg der Temperatur während des Betriebes bei mittlerer und hoher Last des Motors verhindert wird. .""'.;3. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die mit einem Nachbrenner zur Nachverbrennung, von aus den Motorzylindern austretenden Abgasen ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet , daß Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtungen (34, 38) vorgesehen sind, welche die Motorzylinder (C1 bis Cf.) mit einem Luft-Kraftstoff gemisch versorgen, sowie Betriebseinrichtungen (52 bis 68), die einen ersten Betriebszustand aufweisen, in welchem die Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtungen in wenigstens die Hälfte aller Motorzylinder ein erstes Luft-Kraftstoffgemisch, das fetter als das stöchiometrische Gemisch ist, und in die übrigen Motorzylinder ein zweites Luft-Kraftstoff gemisch einleiten, das magerer als das stöchiometrische Gemisch ist, und die einen zweiten Betriebszustand509826/0923aufweinen , in welchem die Lnf t-Kraf tstof fgeraisch-Förder- einrichtungen in wenigstens die Hälfte aller Hotorzylinder das zweite Luft-Kraftstoffgemisch und in die übrigen Motorz-y linder das erste Luft-Kraftstoffgemisch einleiten, und daß eine Steuereinrichtung (60) vorgesehen ist, die während eines Motorbetriebes bei niedriger Last ein erct.es Signal abgibt, um die Betriobseinrichtungen in den ersten Betriebszustand zu schalten, und die während eines Motorbetriebes bei mittlerer oder hoher Last ein zweites Signal abgibt, um die Betriebseinrichtungen in den zweiten Betriebszustand umzuschalten, so daß der Motor während eines Motorbetriebes bei niedriger Last Abgase mit einer relativ hohen Konzentration von unverbrannten Bestandteilen aus-' stößt und die Gase anschließend in den Nachbrenner (14) eingeleitet werden und die in dem Nachbrenner herrschende Temperatur infolgedessen für eine wirkungsvolle Funktion des Nachbrenners schnell ansteigt, während der Motor dagegen während eines Motorbetriebes bei mittlerer oder hoher Last Abgase mit einer relativ niedrigen Konzentration von unverbrannten Bestandteilen ausstößt und die Gase anschließend in den Nachbrenner eingeleitet werden, so daß ein zu großer Anstieg der in dem Nachbrenner herrschenden Temperatur verhindert wird.4. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einer ersten mehr als die Hälfte aller Motorzylinder umfassenden Zylindergruppe und einer zweiten die übrigen Motorzylinder umfassenden Zylindergruppe, die mit einem Nachbrenner zur Nachverbrennung der von allen Motorzylindern ausgestoßenen Abgase ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste und eine zweite Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtung (34, 38, 90, 92) vorgesehen ist, welche509826/0923
BAD ORIGINALdie erste bzw. die zweite Zy linder gruppe entsp rechend mit. einem Luft--Krelftstoifgemisch versorget/, sowie Betriebseinrichtungen (52 bis 63, 102 bis 120), die einen ernten Betriebszustand auf v/eisen, in welchem die erste Lixft-Kraftstoffgemisch-Förderoinrichtung ein erstes Luft-Kraftstoff gemisch fördert, das fetter als das otöchioreetrische" Gemisch ist, und in v/elchern die zweite Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtungein zweites Luft-Kraftstoff gemisch fördert, das magerer als das stöchiometrische Gemisch ist, und die einen zweiten Betriebszustand aufweisen, in welchem die erste Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtung das zweite Luft-Kraftstoffgemisch fördert und in welchem die zweite Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtung das zweite Luft-Kraftstoffgemisch fördert, und daß eine Steuereinrichtung (60,"98) vorgesehen ist, die während eines Motorbetriebes bei niedriger Last ein erstes Signal abgibt, um die Betriebseinrichtungen in den ersten Betriebszustand zu schalten, und die während eines Motorbetriebes bei mittlerer oder hoher Last ein zv/eites Signal abgibt, um die Betriebseinrichtungen in.den-zweiten Betriebszustand umzuschalten, so daß der Motor während eines Motorbetriebes bei niedriger Last Abgase mit einer relativ hohen Konzentration von unverbrannten Bestandteilen ausstößt und die Gase anschließend in den Nachbrenner (14) eingeleitet werden und die in dem Nachbrenner herrschende Temperatur infolgedessen für eine wirkungsvolle Funktion des Nachbrenners schnell ansteigt, während der Motor dagegen während eines Motorbetriebes bei mittlerer oder hoher Last Abgase mit einer relativ niedrigen Konzentration von unverbrannten Bestandteilen ausstößt und die Gase anschließend in den Nachbrenner eingeleitet,werden, so509826/0923BAD ORIGINALdaß ein zn großer Anstieg d.er .in dom Nachbrenner herrschenden Temperatur verhindert wird.5. Mehrzylinder-Brennkraftmasohine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die erste und die zweite Luft-Kraftstoffgeniisch-Fördereinrichtung einen ersten bzw. einen zweiten Vergaser (34, 38) aufweisen, wobei die Vergaser jeweils umfassen eine Hauptkraftstoffleiturxg (40) , die eine Schwimmerkammer (42) mit einem Hauptaustrittsrohr (44) verbindet und in der eine Hauptdüse (46) angeordnet ist, sowie eine Zusatzkraftstoffleitung (48), die einen stromauf und stromab von der Hauptdüse gelegenen Teil der Hauptkraftstoffleitung miteinander verbindet und in welcher eine Zusatzdüse (50) angeordnet ist.6. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Betriebseinrichtungen umfassen ein erstes und ein zweites elektromagnetisches Strömungssteuerventil (52), die jeweils mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Vergaser (34, 38) verbunden sind und derart betätigbar sind, daß sie entweder erregt oder entregt sind, um die Zusatzkraftstoff leitung (48) des entsprechenden Vergasers in Abhängigkeit von einem Signal, das von der Steuereinrichtung (60, 62) abgegeben wird, zu öffnen oder zu schließen, sowie einen Inverter (64) , der elektrisch mit dem ersten Strömungssteuerventil verbunden ist, um das von der Steuereinrichtung kommende Signal umzuwandeln.5 09826/0923
BAD ORIGINAL7. Mehrzylinderbrennkraftmaachine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge kenn- zoic h -net, daß ein erster Verstärker (6G) vorgesehen istr der das erste Strömungssteuerventil (52) und den Inverter (64) elektrisch miteinander verbindet, sowie ein zweiter Verstärker (68), der elektrisch an das zweite Strömungssteuerventil angeschloss-en ist.8. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Motorlastsensor (60) aufweist, der die Motorlast erfaßt und in Abhängigkeit von der Motorlast ein elektrisches Signal abgibt, sowie einen Komparator (62) , der den Motorlastsensor mit dem Inverter (64) und mit dem zweiten Strömungssteuerventil der Betriebseinrichtung· verbindet und entweder ein erstes logisches Signal ("0") zur Erregung der Magnetventile (58) der Betriebseinrichtung abgibt, wenn das von dem Lastsensor abgegebene elektrische Signal niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, oder ein zweites logisches Signal ("1") zur Erregung der Magnetventile abgibt, wenn das elektrische Signal höher als das vorbestimmte Niveau ist.9. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch g e ken η ze i c h η et, daß die erste und die zweite Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtung eine erste und eine zweite von Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (90,92) gebildete Gruppe aufweist, wobei die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eine Kraftstoffeinspritzdüse zur entsprechenden Ein-509826/092 3Ur-spritzung des Kraftstoffes in den Einlaß der entsprechenden Motorzylinder (C1 bis Cg)und ein Magnetventil zur Steuerung der Strömung zu der entsprechenden Düse aufweisen.10. Mehrzylinderbrennkraftmas chine nach, einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebseinrichtung einen ersten Impulsgenerator (100) aufweist, der ein Impulssignal mit einer relativ großen Impulsbreite erzeugt, sowie einen zweiten Impulsgenerator (102), der ein anderes Impulssignal mit einer relativ kleinen Impulsbreite erzeugt, sowie ein elektromagnetisches Relais (108), das entweder den ersten Impulsgenerator mit der ersten Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtung (90) und den zweiten Impulsgenerator mit der zweiten Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtung (92) verbindet, wenn die elektromagnetische Spule (112) des Relais1 erregt ist, während es den ersten Impulsgenerator mit der zweiten Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtung (92) und den zweiten Impulsgenerator mit der ersten Luft-Kraftstoffgemisch-Fördereinrichtung (90) verbindet, wenn die elektromagnetische Spule des Relais1 entregt ist.11. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch' gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen elektronischen Rechner (98) aufweist, der in Abhängigkeit von der Motorlast ein Signal erzeugt und dem ersten und zweiten Impulsgenerator (100,102) zur Änderung der Impulsbreite des Impulssignales zuleitet, das von den Impulsgeneratoren in Abhän-509826/092 32A60203gigkeit von dem vom Rechner abgegebenen Signal erzeugt wird, sowie eine Steuervorrichtung (110), die mit dem elektronischen Rechner elektrisch verbunden ist und entweder das erste Signal zur Erregung der elektromagnetischen Spule (112) des elektromagnetischen Relais1 (108) abgibt, wenn das von dem Rechner abgegebene Signal unter einem vorbestimmten Wert liegt, oder das zweite Signal, das die Spule entregt, wenn das von dem Rechner abgegebene Signal über dem vorbestimmten Wert liegt.12. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Kraftstoffgemisch-Förder einrichtungen- ferner umfassen eine erste Gruppe Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (130) zur Förderung von Kraftstoff in eine erste Motorzylindergruppe(C. ,C-), die aus weniger als der Hälfte der Motorzylinder (C1 bis Cg) besteht, eine zweite Gruppe Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (132) zur Förderung von Kraftstoff in bestimmte Motorzylinder (C3), eine dritte Gruppe Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zur Förderung von Kraftstoff in eine dritte Motorzylindergruppe (C4,C5,C-), die aus etwa der Hälfte der Motorzylinder besteht, wobei jede Einspritzeinrichtung mit einer Kraftstöffeinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den entsprechenden Einlaß des Zylinders ausgestattet ist und jeweils ein Magnetventil aufweist, das die entsprechende Einspritzdüse steuert.13. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach Anspruch 12, da-50982 6/092 3durch gekennzeichnet, daß die Betriebseinrichtung umfaßt einen ersten Impulsgenerator (100), der ein Impulssignal mit einer relativ großen Impulsbreite erzeugt und mit den Magnetventilen der ersten Gruppe Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (130) elektrisch verbunden ist, sowie einen zweiten Impuisgenera tor (102), der ein anderes Impulssignal mit einer relativ kleinen Impulsbreite erzeugt und mit den Magnetventilen der dritten Gruppe Kraftstoffeinspritzeinrichtungen elektrisch verbunden ist, sowie ein elektromagnetisches Relais (108), das entweder den ersten Impulsgenerator mit der zweiten Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (132) verbindet, wenn die Spule (112) des Relais1 erregt ist, oder den zweiten Impulsgenerator mit der zweiten Gruppe der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen verbindet, wenn die Spule des Relais1 entregt ist.14. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen elektronischen Rechner (98) umfaßt, der in Abhängigkeit von der Motorlast ein Signal erzeugt und dem ersten und zweiten Impulsgenerator (100,102) zur Änderung der Impulsbreite des Impulssignales zuleitet, das von den Impulsgeneratoren in Abhängigkeit von dem vom Rechner abgegebenen Signal erzeugt wird, sowie eine Steuervorrichtung (110), die mit dem elektronischen Rechner elektrisch verbunden ist und entweder das erste Signal zur Erregung der Spule (112) des elektromagnetischen Relais1 (108) abgibt, wenn das von dem Rechner abgegebene Signal unter einem vorbestimmten Wert liegt, oder das zweite Signal, das die509826/0923Spule entregt, wenn das von dem Rechner abgegebene Signal über dem vorbestimmten Wert liegt.509826/0923Leer seite
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