DE2308781A1

DE2308781A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2308781A1
Application number: DE19732308781
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Societe Industrielle de Brevets et dEtudes SIBE
Current assignee: Societe Industrielle de Brevets et dEtudes SIBE
Priority date: 1972-04-28
Filing date: 1973-02-22
Publication date: 1973-11-08
Also published as: IT980066B; FR2182387A5; GB1377908A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Astmann
Dr. R. Koenigsberger - Dipl. Phys.R. Holzbauer

Dr. F. Zumstein jun.

Patenronwölt·

• München 2, BräuhauMtroße 4/III

SOCIETE IHDUSTRIELLE DE BREVETS ET D¹ETUDES S.I.B.E. 3788/72 Verbrennungsmotor·

Die Erfindung betrifft die Verbrennungsmotoren mit einer Vorrichtung zur Regelung dee behalte des von ihnen empfangenen Luft-Brennstoffgemischs und wenigstens einer Vorrichtung zur katalytischen Oxydation der von dem Motor gelieferten Auspuffgase, wobei diese letztere Vorrichtung einen katalytischen Topf mit einem Lufteinlass, einem Einlass fur die von dem Motor kommenden Auspuffgase und einem Auslass fur die oxydierten Auspuffgase sowie Mittel aufweist, welche dem Lufteinlass eine Luftmenge zufuhren, welche praktisch zu der von dem Motor absorbierten Luftmenge proportional ist.

Bekanntlich soll die katalytische Vorrichtung die Auepuffgase oxydieren, um ihren Gehalt an s chädlichen Elementen zu verringern, d.h. an Kohlenstoffmonoxyd und an Kohlenwasserstoffen. Diese Oxydation erzeugt eine Temperaturerhöhung der Auspuffgase zwischen ihrem Eintritt in den katalytischen Topf und ihrem Austritt aus demselben.

Ferner müssen bekanntlich zur Bestimmung

einer guten Verbrennung in dem Motor und eines richtigen Arbeitens der Vorrichtung zur katalytischen Oxydation die Systeme

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zur Speisung des Motors (Vergaser oder Einspritzung) ein Gemisch aus luft und Brennstoff mit einem praktisch konstanten Gehalt liefern. Nun hängt aber dieser Gehalt insbesondere von den atmorphärischen Bedingungen (Druck und Temperatur der umgebenden Luft) ab und kann sich ausserdem infolge des schlechten Arbeitens eines Elements des Speisesystems ändern*

Die Erfindung bezweckt, derartige Motoren so

auszubilden, dass der Gehalt des von ihnen empfangenen Gemischs aus Luft und Brennstoff automatisch auf einem praktisch konstanten Wert gehalten wird, und zwar unabhängig von den atmosphärischen Bedingungen und selbst bei einem teilweisen Versagen des Speisesystems des Motors*

Sie beruht auf der Tatsache, dass die Temperaturerhöhung der Auspuffgase in der Vorrichtung zur katalytischen Oxydation für den Gehalt des dem Motor gelieferten Gemischs kennzeichnend ist.

Hierfür ist der erfindungsgeraässe Motor durch Mittel gekennzeichnet, welche die Temperaturzunahme zwischen dem Eintritt der Auspuffgase in den katalytischen Topf und ihrem Austritt aus demselben messen und so auf die Vorrichtung zur Regelung des Gehalts des Gemische wirken, dass sie diesen Gehalt verringern oder erhöhen, je nachdem, ob die von ihnen gemessene Temperaturzunahme mehr oder weniger gross ist. Diese letzteren Mittel werden vorzugsweise durch in dem Oxydationstopf an der Eintrittsstelle bzw. der Austrittsstelle der Auspuffgase der Auspuffgase angeordnete Thermoelemente, einen Verstärker, welcher an die Ausgänge der Thermoelemente angeschlossen und so ausgebildet ist, dass er eine elektrische Spannung liefert, welche umso grosser ist, je grosser die von den Thermoelementen gemessene Temperaturdifferenz ist, eine Schaltung zur Lieferung einer Bezugsspannung, einen Komparator, welcher die Ausgangsspannung des Verstärkers mit dieser Bezugsspannung vergleicht und eine von der Differenz der verglichenen Spannungen abhängende Ausgangsspannung liefert, und durch Mittel, welche diese letztere Ausgangsspannung auf die Regelvorrichtung zur Einwirkung bringen, gebildet.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

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Pig, 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemassen Vorrichtung für den Fall der Speisung des Motors durch einen Vergaser.

Pig« 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemassen Vorrichtung für den Fall der Speisung des Motors durch ein System mit elektronischer Einspritzung*

Pig. 3 zeigt der Arbeitsweise der Ausführungsform der Pig. 2 entsprechende Kurven.

Bei der Ausführungsform der Pig· 1 enthalt die Vorrichtung einen Vergaser 1, welcher ausser einem (nicht dargestellten) Schwimmerbehälter einen Hauptstromungskreis aufweist, welcher mit Brennstoff von diesem Schwimmerbehälter über eine kalibrierte öffnung 3 und mit Luft durch einen Kanal 4 gespeist wird, welcher mit dem Lufteinlauf 5 des Vergasers über eine öffnung 6 verbunden ist, deren veränderlicher Querschnitt durch eine konische Nadel 7 geregelt wird. Der Vergaser enthält ferner einen Langsamlaufkreis 8, welcher mit Brennstoff von dem Schwimmerbehälter über eine kalibrierte öffnung 9 und mit Luft über eine öffnung 10 gespeist wird, deren veränderlicher Querschnitt durch eine konische Nadel 11 geregelt wird.

Eine von dem Fahrer betätigte Drehklappe 12 steuert die Zufuhr des Luft-Brennstoffgemische zu dem Motor, wobei die Strömung in Richtung des Pfeils P erfolgt. Diese Drehklappe 12 ist mit einer anderen Drehklappe 13 gekuppelt, welche die Luftmenge regelt, welche einer Luftpumpe 14 zugeführt wird, welche von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, so dass die Förderleistung der Pumpe 14 praktisch zu der Luftmenge des Vergasers (massenmässige Mengen) proportional ist.

Die Luft der Pumpe 14 wird durch eine Leitung

15 dem Lufteinlass 15a eines Topfs 16 zur katalytischen Oxydation zugeführt, in welchem die Auspuffgase des Motors strömen. Dieser Topf besitzt einen mit der AuspuffSammelleitung des Motors verbundenen Einlass 16a. und einen Auslass 16Jb für die oxydierten Auspuffgase. Da die Ausbildung des Oxydationstopfs

16 bekannt ist, braucht sie hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

Erfindungsgemäss sind nun an der Stelle des

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Einlasses 16a und des Auslasses 16t) des katalytisehen Topfs 16 zwei Thermoelemente 17 bzw. 18 angeordnet, deren Spannung einem Verstärker 19 zugeführt wird, welcher eine Ausgangsspannung liefert, welche umso grosser ist, je grosser die Differenz der von den Thermoelementen 17 und 18 gemessenen Temperaturen ist.

Die Ausgangsspannung des Verstärkers 19 wird einem Eingang eines Verstärkers und !Comparators 20 zugeführt, dessen andere Eingangsgrosse von einer von einem Potentiometer 21 gelieferten Bezugsspannung gebildet wird. Der Verstarker 20 liefert eine Ausgangsspannung, welche einen Servomotor 22 steuert, welcher die Nadeln 7 und 11 der Öffnungen 6 und 10 so betätigt, dass die freien Querschnitte dieser Öffnungen verändert werden.

Die obige Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.

Es sei zunächst angenopmen, dass der Vergaser 1 dem Motor ein Luft-Brennstoffgeaiisch mit richtigem Gehalt liefert. Die von dem Motor angetriebene Luftpumpe 14 liefert dem katalytischen Topf 16 eine Luftmenge, welche eine Oxydation der Auspuffgase bewirkt, wodurch eine Temperaturzunahme zwischen dem Einlass 16a. und dem Auslass 16l> des Topfs 16 entsteht. Diese fur den Gehalt des von dem Vergaser 1 gelieferten Gemische kennzeichnende Temperaturerhöhung wird von dem Verstärker 19 in ein Spannungssignal umgewandelt.

Da der Gehalt zunächst als richtig angenommen ist, ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 19 gleich der von dem Potentiometer 21 gelieferten Bezugsspannung. Dies hat zur Folge, dass die Ausgfingsspannung des Verstärkers 20 Null ist und der Servomotor 22 stilL-steht. Die Nadeln 7 und 11 befinden sich in einer solchen Stellung, dass die freien Querschnitte der Öffnungen 6 und 10 dem Vergaser die Lieferung eines Gemische mit richtigem Gehalt gestatten.

Es sei nun angenommen, dass der Gehalt des von

zu
dem Vergaser gelieferten Gemische/gering ist, sei es, dass die Temperatur der atmosphärischen Luft zu niedrig ist, sei es, dass eine der Öffnungen 3 und y teilweise verstopft ist , oder aus irgend einem anderen Grundde.

Die Temperaturdifferenz der Thermoelemente 17 und 18 ist dann kleiner als vorher. Die Ausc-angsspannung des

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Verstärkers ist kleiner als die Bezugsspannung des Potentiometers 21, und der Verstärker 20 liefert eine Spannung, welche den Servomotor 22 so betätigt, dass er die Nadeln 7 und 11 so verstellt, dass sie die freien Querschnitte der öffnungen 6 und 10 verringern. Dies hat eine Erhöhung des Gehalts des von dem Vergaser gelieferten Gemische bis auf den gewünschten Wert zur Folge.

In gewissen Fällen kann es zweckmässig sein, den Gehalt des Luft-Brennstoffgemischs in Funktion der Betriebsbedingungen des Motors zu verändern. Man kann dann die Bezugsspannung z.B. in Punktion der Motortemperatur, der Stellung der Drehklappe 12 oder der Eingangstemperatur des katalytischen Topfs verandern.

Wenn insbesondere die Temperatur an dem Einlass des katalytischer! Topfs kleiner als ein Grenzwert ist, arbeitet dieser nicht, da die Oxydationsreaktion der Auspuffgase nicht unterhalb einer gewissen Temperatur erfolgen kann. In diesem Fall wird die von dem Potentiometer 21 gelieferte Bezugsspannung in Funktion der Eingangstemperatur des katalytischen Topfs so verändert, dass das Vergasungssystem ein Gemisch mit einem genau bestimmten Gehalt liefert.

Fig. 2 zeigt schematisch ein anderes Beispiel der erfindungsgemessen Vorrichtung fur den Fall eines Motors, welcher mit einem System zur elektronischen Einspritzung der in der französischen Patentschrift Nr. 71 26772 vom 21. Juli 1971 beschriebenen Art versehen ist.

Der Vergaser 1 der Fig. 1 ist dann durch eine

Einlassleitung 23 ersetzt, welche strömungsaufwarts von der von dem Fahrer betätigten Drehklappe 12 ein Hilfsdrosselorgan enthält , welches sich automatisch und stetig nach Maßgabe der Zunahme der Luftmenge in der Leitung 23 öffnet. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform wird dieses Hilfsdrosselorgan durch eine exzentrische Klappe 24 gebildet, welche auf einer Achse 25 befestigt ist und durch eine Feder 26 in die Schliessungsstellung gebracht wird, \velche auf einen an der Achse 25 befestigten Hebel 27 wirkt. Die Winkelstellung der Klappe 24 wird durch ein Potentiometer 28 in ein elektrisches Signal umgewandelt.

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Die elektronische Steuerung der Vorrichtung enthält im wesentlichen :

- eine Vorrichtung zur Auslosung von Impulsen

29, welche durch die Drehung eines sich drehenden Gliedes beeinflusst wird, z.B. der Nockenwelle des Motors (Signal A, Pig.

- einen ersten Generator für Sägezahnsignale

30, welcher bei jedem Impuls der Vorrichtung 29 ein Signal liefert, wobei jeder Sägezahn eine von der von dem Potentiometer 28 gelieferten Spannung abhängende Steigung hat (Signal B, Pig.· 3) ;

- einen zweiten Generator für Sägezahnsignale

und

31, deren Steigung im Prinzip konstant ist,/deren Dauer im

Dauerbetrieb der Periode T der Drehung des sich drehenden Gliedes entspricht (Signal C, Pig. 3) ;

- einen Komparator 32, welcher so ausgebildet

ist, dass jeder Sägezahn des Typs B in dem Augenblick unterbrochen wird, in welchem seine Spannung die Spannung des Sagezahns des Typs C erreicht, was nach einer Zeit t der Fall ist ;

- Mittel 33 zur Aussendung eines Signals D mit einer bestimmten Amplitude während jeder Zeit _t, wobei dieses Signal an ein elektromagnetisches Ventil 34 angelegt wird,welches mit Brennstoff von einer Quelle S gespeist wird und während der Zeit t offen ist, wobei dieses Ventil in die Leitung 23 strömungsabwarts von der Drehklappe 12 mündet.

Erfindungsgemäss werden mit diesem Einspritzaystem den Mitteln 13 bis 21 der Fig. 1 entsprechende Mittel kombiniert, wobei nur der Anschluss des Verstärkers 20 verschieden ist. Genauer ausgedrückt, der Ausgang des Verstärkers 20 ist mit dem Generator 3.1 verbunden, derart, dass bei einer Abnahme der Ausgangsspannung des Verstärkers 20 die Steigung des Sägezahns des Typs C vergrossert wird.

Die obige Vorrichtung arbeitet folgendermassen.

Im normalen Betrieb ist das Ventil 34 wahrend einer Zeit Jt^ (Fig. 3) offen, welche andauert, bis das Signal des Typs B den Wert des Signals C erreicht hat. Bei seiner Öffnung liefert das Ventil 37 Brennstoff, und der Motor empfängt ein Gemisch mit einem richtigen Gehalt.

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Es sei jetzt angenommen, dass aus irgend

einem Grunde der Gehalt dea dem Motor gelieferten Gemische zu gering ist. Dies hat zur Folge, dass, wie oben, die von dem Verstärker 20 gelieferte Spannung abnimmt und die Steigung des Signals C zunimmt. Dies bedeutet, dass die Zeit t«> welche erforderlich ist, damit das Signal des Typs B den Wert des Signals des Typs C erreicht, nua grosser als i^ ist. Das Ventil 34 ist daher während der Zeit t« offen, welche grosser als lt.. ist, so dass der Gehalt des dem Motor gelieferten Gemische bis zu dem gewünschten Wert zunimmt.

Man erhalt also so eine Vorrichtung zur automatischen Regelung des Gehalts eines vergasten Gemische fur Verbrennungsmotoren, unabhängig davon, ob diese mit einem Vergaser oder einem System zur Einspritzung des Brennstoffs versehen sind.

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Claims

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Patentansprüche

(1 .))Verbrennungsmotor mit einer Vorrichtung zur Eegelung des Gehalts des ihm zugefuhrten Gemischs aus Luft und Brennstoff und wenigstens einer Vorrichtung zur katalytischen Oxydation der von ihm ausgesandten Auspuffgase, wobei diese letztere Vorrichtung einen katalytischen Topf mit einem Lufteinlass, einem Einlass fur die von dem Motor kommenden Auspuffgase und einem Auslass für die oxydierten Auspuffgase sowie Mittel umfasst, welche dem Lufteinlass eine Luftmenge zufuhren, welche praktisch zu der von dem Motor absorbierten Luftmenge proportional ist, gekennzeichnet durch zweite Kittel, welche die Temperaturerhöhung der Auspuffgase zwischen dem Einlass und dem Auslass in dem katalytischen Topf (16) messen und auf die Vorrichtung zur Regelung (7, 11) des Gehalts des Gemischs so einwirken, dass dieser Gehalt verringert oder erhöht wird, je nachdem, ob die von ihnen gemessene Temperaturerhöhung mehr oder weniger gross ist.
2.) Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die zweiten Mittel durch in dem Oxydationstopf (16) an der Stelle des Eintritts bzw. des Austritts der Auspuffgase angeordnete Thermoelemente (17, 18), durch einen Verstärker (19), welcher an die Ausgänge der Thermoelemente (17, 18) angeschlossen und so ausgebildet ist, dass er eine umso grossere elektrische Spannung liefert, je grosser die von den Thermoelementen (17, 18) gemessene Temperatur differenz ist, durch eine Schaltung (21) zur Lieferung einer Bezugsspannung, durch einen Komparator (20), welcher die Ausgangsspannung des Verstärkers (19) mit dieser Bezugsspannung vergleicht und eine von der Differenz der verglichenen Spannungen abhängende Ausgangsspannung erzeugt, und durch Mittel (22), welche diese Ausgangsspannung auf die Regelvorrichtung (7, 11) zur Einwirkung bringen, gebildet werden.
3.) Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (21) zur Lieferung einer Bezugsspannung eine Regelung dieser Spannung ermöglicht.

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