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DE2329539C3 - Verfahren zum Entgiften der Abgase - Google Patents

Verfahren zum Entgiften der Abgase

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DE2329539C3
DE2329539C3 DE2329539A DE2329539A DE2329539C3 DE 2329539 C3 DE2329539 C3 DE 2329539C3 DE 2329539 A DE2329539 A DE 2329539A DE 2329539 A DE2329539 A DE 2329539A DE 2329539 C3 DE2329539 C3 DE 2329539C3
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DE
Germany
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air
reactor
exhaust gas
fuel
internal combustion
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DE2329539A1 (de
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Dipl.-Ing. Dr. Richard 7000 Stuttgart Zechnall
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Description

65
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgiften der Abgase einer Brennkraftmaschine mit einem ersten, zur Reduktion der Stickoxide dienenden Reaktor (Katalysator) und einem nachgeschalteten zweiten zur Oxidation der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids dienenden Reaktor (Katalysator), wobei in das Abgas stromaufwärts mindestens eines der Reaktoren durch eine Luftpumpe Zusatzluft einblasbar ist
Es ist schon ein derartiges Verfahren bekannt geworden, bei dem zwei katalytische Reaktoren verwendet werden, beispielsweise ein Kupfer-Nickel-Reduktions-Katalysator und ein Platin-Oxidations-Katalysator. Insbesondere diese sogenannten Ganzmetallkatalysatoren halten zwar großen Temperaturen stand, reagieren aber bei tiefen Temperaturen (< 650° C) nicht mehr ausreichend. Außerdem hat sich gezeigt daß mit einem leicht »fetten« Kraftstoff-Luft-Gemisch am Katalysatoreingang, also mit λ = 0,985 bis 0,995 bestmögliche Ergebnisse insbesondere bezüglich der ΝΟ,-Emissionen erreicht werden. Ein möglicher Überschuß von CO und HC wird in dem Oxidations-Katalysator durch die Zusatzluft ausreichend verbrannt Die Schwierigkeiten bestehen darin, daß die Temperaturen bei Drehzahlen <2000... 1500 U/min und während des Warmlaufens für einen ausreichenden Schadstoffabbau bei Luftzahlen von λ = 0,985 bis 0,995 nicht hoch genug sind.
Auch durch die DE-OS 22 19 073 ist es bekannt, Zusatzluft stromaufwärts eines Reaktors in das Abgas einzubringen. Bei dieser bekannten Einrichtung wird die Menge der Zusatzluft in Abhängigkeit vom Ausgangssignal einer Optimierungseinrichtung gesteuert die mit Hilfe der Zusatzluft eine Höchsttemperatur im Reaktor einregeln soll. Eine nach diesen Kriterien arbeitende Regeleinrichtung kann jedoch nicht genau genug eine gewünschte Luftzahl einregeln, bei der die die Brennkraftmaschine verlassenen Abgase nach einem Reaktionsprozeß in einem reduzierenden Reaktor und einem oxidierenden Reaktor den gewünschten maximal zulässigen Schadstoffgehalt aufweisen. In dem Arbeitspunkt, bei dem höchste Temperaturen bei der Umsetzung eines Kraftstroff-Luft-Gemisches auftreten, treten andererseits in nachteiliger Weise auch höchste Stickstoffoxidgehalte auf bei Luftzahlwerten von Λ < 1.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren so zu verbessern, daß die Betriebstemperatur der Reaktoren im Warmlauf und bei niedrigen Drehzahlen einerseits sicher auf ausreichender Reaktionstemperatur gehalten und andererseits die Luftzahl des Gases im Reduktionskatalysator auf ihrem optimalen Wert von 0,985 bis 0,995 gehalten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit Hilfe eines ersten Regelkreises, der als Meßglied einen Temperaturfühler enthält, der Kraftstoffanteil am Kraftstoff-Luft-Gemisch, das der Brennkraftmaschine über ein Kraftstoff-Zumeßsystem zugeführt wird, unterhalb einer gewünschten Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder des Katalysators vergrößerbar ist und daß mit Hilfe eines zweiten Regelkreises, der als Meßglied einen Sauerstoffmeßfühler enthält, die Zugabe von Zusatzluft regelbar ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vor dem Reduktions-Katalysator im Abgasstrom eine Mischkammer angeordnet, um den Meßfühlern ein repräsentatives Gemisch zuzuführen. Die Mischkammer kann als Thermo-Reaktor ausgebildet sein, oder in Form einer oxydierenden Katalysatorscheibe.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im
folgenden näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine vereinfachte Darstellung der gesamten Anlage,
F i g. 2 einen in der Anlage verwendeten elektrischen Schaltplan,
Fig.3 eine schematische Darstellung eines Sauerstoff-Meßfühlers,
F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Sauerstoff-Meßfühlers und
F i g. 5 Diagramme zur Erläuterung des Verfahrens. ι ο
In Fig. 1 ist mit 11 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die über ein Luftfilter 12 und ein Ansaugrohr 13 Luft ansaugt Das Ansaugrohr 13 verzweigt sich in einzelne Ansaugleitungen 14 bis 17, die zu den Zylindern der Brennkraftmaschine 11 führen. Im Ansaugrohr 13 ist eine willkürlich betätigbare Drosselklappe 18 angeordnet Kraftstoff wird über eine Kraftstoffleitung 20 und eine Kraftstoffdüse 19 (Vergaser) in das Ansaugrohr 13 eingebracht Vor der Drosselklappe 18 zweigt vom Ansaugrohr 13 ein Bypass 21 ab, der hinter der Drosselklappe 18 wieder in das Ansaugrohr 13 mündet Im Bypass 21 ist ein einstellbares Bypass-Ventil 22 angeordnet Als Kraftstoffzumeßsystem kann jedoch auch statt einem Vergaser eine elektronische oder mechanische Kraftstoff-Einspritzanlage dienen oder Mittel, mit denen der Kraftstoffdruck vor der Vergaserdüse änderbar ist Entscheidend ist lediglich, daß über entsprechende Vorrichtungen das Kraftstoff-Luft-Gemisch des Motors Xmoi in Abhängigkeit von noch näher zu beschreibenden Größen änderbar ist
Nach den Auslaßventilen passieren die aus den einzelnen Zylinder kommenden Abgase der Brennkraftmaschine 11 die Abgasleitungen 24, die sich zu einer Abgassammelleitung 23 vereinigen. Die Abgassammelleitung 23 mündet in eine als Thermo-Reaktor ausgebildete Mischkammer 25, an die sich ein sog. Zweibett-Katalysator 26 anschließt Der Ausgang des Zweibett-Katalysators 26 mündet in ein Auspuffrohr 30, das die Abgase einer nicht dargestellten Schalldämpferanlage zuführt.
Von der Kurbelwelle 31 der Brennkraftmaschine 11 wird vorzugsweise über einen nicht dargestellten Keilriemen eine Sekundärluftpumpe 32 angetrieben. Diese saugt über einen Filter 33 Außenluft an und fördert sie in eine Druckleitung 38 und über ein « Regelventil 35 in eine Druckleitung 34. In den Leitungen 34 und 38 ist jeweils ein Rückschlagventil 36 oder 37 angeordnet. Die Druckleitung 34 mündet unmittelbar vor der Mischkammer 25 in die Abgassammelleitung 23 und die Druckleitung 38 mündet im Doppelbettkatalysator 26. Der Doppelbettkatalysator 26 besteht aus einem ersten Bett 28, das als Reduktionsreaktor wirkt, und einem zweiten Bett 27, das als Oxidationsreaktor ausgebildet ist Die Druckleitung 38 mündet vor dem Oxidationsreaktor ein. Das Regelventil 35 wird durch eine Tauchspule 39 betätigt und steuert dadurch die Zusatzluftmenge L2.
An der Innenseite der Wand des Reduktionsreaktors 28 ist ein Temperaturfühler 41 und ein Sauerstoffmeßfühler 40 angebracht.
Der elektrische Ausgang des Sauerstoffmeßfühlers 40 ist mit einem Operationsverstärker 42 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 42 ist an den Eingang eines als Integrator geschalteten Operationsverstärkers 43 angeschlossen, dessen Ausgang durch eine Leitung mit der Tauchspule 39 des Regelventils 35 verbunden ist. Desgleichen ist der elektrische Ausgang des Temperaturfühlers 41 über eine Reihenschaltung mit einem Operationsverstärker 44 und einem ebenfalls als Integrator geschalteten Operationsverstärker 45 mit dem elektrischen Eingang der Bypassklappe 22 verbunden.
In F i g. 2 ist ein Schaltplan dargestellt, der im ersten sowie ;m zweiten Regelkreis Verwendung findet und in dem der erste Operationsverstärker 42, 44 und der zweite Operationsverstärker 43,45 enthalten ist Der als Thermoelement ausgebildete Temperaturfühler 41 oder der Sauerstoffmeßfühler 40 ist mit dem Eingang des Operationsverstärkers 42, 44 verbunden. Der erste Operationsverstärker 42, 44 enthält einen Verstärker 440, dessen Ausgang über einen Widerstand 441 mit einer Plusleitung 49 und über einen Gegenkopplungswiderstand 442 mit dem invertierenden Eingang verbunden ist Der invertierende Eingang des Verstärkers 440 liegt weiterhin über einen Eingangswiderstand 443 am Ausgang des Fühlers 40, 41. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 440 ist über einen Eingangswiderstand 444 an den Abgriff eines Spannungsteilers angeschlossen, der aus zwei Widerständen 445, 446 besteht und zwischen der Plusleitung 49 und einer Minusleitung 48 liegt
Im zweiten Operationsverstärker ist als aktives Bauelement ein Verstärker 450 vorgesehen. Dessen Ausgang liegt über einen Widerstand 451 an der Plusleitung 49 und über einen Integrierkondensator 452 am invertierenden Eingang. Der invertierende Eingang des Verstärkers 450 ist über einen Eingangswiderstand 453 mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers 44 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 450 ist über einen Eingangswiderstand 454 mit dem Abgriff eines aus zwei Widerständen 455,456 bestehenden Spannungsteilers und mit einem Trennwiderstand 457 verbunden. Dem Trennwiderstand 457 kann über eine Klemme 458 eine Korrekturspannung zugeführt werden.
An den zweiten Operationsverstärker 43,45 schließt sich ein Leistungsverstärker 46 an, der entweder die Tauchspule 39 des Regelventils oder einen Steuermagneten 47 der Bypassklappe 22 ansteuert
In F i g. 3 ist der Aufbau des Saueritoffmeßfühlers 40 schematisch dargestellt Der Meßfühler besteht aus einem einseitig verschlossenen Röhrchen 410, das aus einem Festelektrolyten gesintert ist. Der Festelektrolyt 410 ist beiderseits mit mikroporösen Platinschichten 411 bedampft. Die beiden Platinschichten 411 sind mit Kontakten versehen, welche zu elektrischen Anschlußklemmen 412,413 geführt sind. Das Festelektrolytröhrchen 410 wird durch eine Fassung 414 in der Wand eines Abgasrohres 415 gehalten. Die Fassung 414 weist eine Bohrung 416 auf, durch welche Außenluft in den Innenraum des Röhrchens 410 eindringen kann. Die Außenfläche des Röhrchens 410 wird vom Abgas umströmt.
In F i g. 4 ist der Verlauf der Ausgangsspannung i/des Sauerstoffmeßfühlers 40 über die Luftzahl λ*,, aufgetragen. Die Luftzahl λκ,ι ist als das Verhältnis der Luftmasse Li + Li zur Kraftstoffmasse definiert und nimmt bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemisch den Wert λ - 1,0 an. Bei Luftzahlen, die größer als 1,0 sind, wird demnach die Brennkraftmaschine mit magerem Gemisch betrieben.
Der Festelektrolyt 410 des Sauerstoffmeßfühlers 40 ist bei höheren Temperaturen, wie sie im Abgasstrom herrschen, sauerstoffionenleitend. Als Festelektrolyt kann z. B. Zirkondioxid verwendet werden. Wenn der Sauerstoffpartialdruck des Abgases vom Sauerstoffpar-
tialdruck der Außenluft abweicht, dann tritt zwischen den beiden Anschlußklemmen 412, 413 eine Potentialdifferenz auf, deren Verlauf über der Luftzahl λ durch eine Kurve 52 in Fig.4 wiedergegeben wird. Diese Potentialdifferenz hängt logarithmisch vom Quotienten der Sauerstoffpartikaidrücke zu beiden Seiten des Festelektrolyen 410 ab. Deshalb ändert sich die Ausgangsspannung des Sauerstoffmeßfühlers in der Umgebung der Luftzahl λ = 1,0 sprungartig. Der Sauerstoffmeßfühler nach F i g. 3 läßt sich außerordentlich gut zur Ansteuerung des zweiten Operationsverstärkers 43 verwenden, weil die Ausgangsspannung sehr stark von der Luftzahl λ abhängt. Insbesondere läßt sich die Luftzahl λ in der Umgebung von 1,0 sehr gut einregeln.
In Fig.5 ist die Zusammensetzung der Abgase als Funktion der Luftzahl λ dargestellt. Eine Kurve 96 zeigt den Gehalt der Abgase an Kohlenmonoxyd (CO). Unterhalt von λ — 1,0 nimmt der CO-Wert mit steigender Luftzahl stetig ab. Oberhalb von λ = 1,0 ist der CO Wert im wesentlichen konstant und sehr klein Line Kurve 97 für den (ichalt der Abgase an unverbrannten Kohlenwasserstoffen (CH) zeigt bis zu λ — U ungefähr den gleichen Verlauf wie die Kurve % Oberhalb von λ = 1.3 nimmt dei < ichall an unvcrbrann (cn Kohlenwasserstoffen sprunghall 7ii. weil die Abgaszusammensetzung dann durch eine zunehmende /ahl von Verbrennungsausset/ern beeinflußt wird Diese Vcrbrennungsaussctzci sind eine Folge des sein magern Gemisches I ine Kurve 98 für den (!ehalt der Abgase an Stickoxiden Nu, zeigt genau den umgekehi ten V ei lauf der beiden Kurven 9h, 97 Sie weist einen Maximalwert auf. der ungefähi bei λ — 1.05 liegt Zu großen und zu kleinen l.uft/ahlwcitcn hin fällt die KiiiAc 98 steil ab. Dies isl dadurch bedingt, daH Stickoxide nur bei hohen Vcrbrennungsicnipeialiiren durch Verbrennung des l.iiftslickstoffcs entstehen. Die Vcrbicnnungsicmperatur erreicht aber ihren Maximal weit ungefähr bei stöcheomctrischcm Gemisch. Wäh und die Kurve 98 für die Zusammensetzung des Gemisches in der Abgassammcllcitung 23 gill, nimmt der Stickoxidgehalt am Ausgang des Rcdukiionsrcak tors 28 einen wesentlich anderen Verlauf, der durch eine gcstiichclt gezeichnete Kurve 99 dargestellt ist. Bei reduzierender Abgaszusammensetzung. d h bei kleinen l.ult/ahlen. reagieren die Stickoxide im Reduktionsreaktor 28 mit dem Kohlenmonoxyd CO und mit Wasserstoff aus den unverbrannten Kohlcnwasscrstof fen CH. Deshalb findet man bei kleinen l.uftzahlcn λ entsprechend einem fetteren Kraftstoff l.uft-Gcmisch am Ausgang dieses Reaktors 28 nur noch wenig Stickoxide mehr im Abgas. Bei/. = 0.985 bis 0.995 ergibt suit viii Ni/x-mifiiiViiJiVi i»CitVi ϊ 'bcTSC hrciten der I .uftzahl λ = 1.0 ändern die Abgase ihre Zusammenset zung von reduzierend nach oxidierend, d h es ist mehr Sauerstoff im Abgas enthalten. Damit können die Stickoxide No, im Rcduklionsreakior 28 nicht mehl reduziert werden, so daß für große l.uftzahlcn die beiden Kurven 98 und 99 zusammenfallen.
Das crfindiingsgcmäfie Ausführungsbeispiel arbeitet w ic folgt:
Das der Brennkraftmaschine Il zugcführlc Luft Kraltstoff Gemisch ist um so magerer, je weiter das Bvpassvcntil 22 geöffnet ist Angestrebt isl jedoch mit der 1 rfindung. im Warmlaufbcrcich bzw. im unteren Drchzahlbcrcich (zu kalten Katalysatortemperaturen) dem Motor ein fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch zuzufüh ren Mit cinci Luftzahl /Ur.., von ungefähr 0.9 Hierdurch wird zum einen ein besserer Rundlauf der kalten Maschine erreicht, zum anderen wird dadurch vor dem Reduktionsreaktor die Möglichkeit einer Nachverbrennung gegeben, durch die sehr schnell die erforderliche günstige Arbeitstemperatur des Reaktors erreichbar ist. Es wird also das Bypassventil 22 bei Normalbetrieb, d. h. bei normaler Arbeitstemperatur auf eine Mittelstellung eingestellt sein und bei Warmlauf bzw. sehr kalten Außentemperaturen den Bypass 21 weitgehend sperren. Die Steuerung dieses Bypassventils 22 erfolgt durch den Temperaturfühler 41, dessen mit zunehmender Temperatur steigende Ausgangsspannung durch die Operationsverstärker 44 und 45 verstärkt wird. Über den Verstärker 46 wird dann ein Stellmotor 47 des Bypassventils 22 betätigt. Während bei kaltem Motor das Ventil 22 den Bypass 21 nahezu sperrt, wird mit zunehmender Temperatur im Reduktionsreaktor 28 das Bypassventil 22 geöffnet, bis es dann bei ausreichender Arbeitstemperatur des Reaktors voll geöffnet ist. Der Sauerstoffmeßfühler 40 mißt nach Kurve 52 in F i g. 4 die talsächlich erreichte l.uftzahl λκ,,ι- Seine Ausgangsspannung wird im ersten Operationsverstärker 42 verstärkt, der als Umkehrverstärker wirkt, weil der invertierende I.ingang des eigentlichen Verstärkers 440 angesteuert wird.
Die Alisgangsspannung dieses ersten Opcrationsvct stärkers 44 steigt also mit zunehmender l.uftzahl De ι zweite Operationsverstärker 43 der als Integrator geschalte! ist. enthält einen Integrierkondensator 452 als Integral! cplcr. Der Luftzahlsollwelt läßt sich mit HiIIe des Ircnnwiderstandes 457 oder durch geeignete Dinicrr.ioniening des Spannungsteilers 455, 45b einstel lcn Die I instclliing über den 1 rennwiderstand 457 hat den Vorteil, dall man über die Klemme 458 eine Spannung zuführen kann, die von einem weiteren Bclricbsparametci der Brennkraftmaschine z. B. der Kühl w asscrlcmpci atm. abhängt.
Solange also während des Warmlaufes fettes Kraftstoff-I.ult-Gemisch der Brennkraftmaschine züge führt wird, was einer kleinen 1 uflzahl λκι,,, entspricht, isl die Ausgangsspanniing des Saucrstoffmcßfühlers 40 groß (I ig. 4) und entsprechend nimmt die Ausgangsspannung des ersten Operationsverstärkers 44 ab und sinkt unter den am Spannungsteiler 455, 456 eingestellten Sollwert. Der zweite Operationsverstärker 43 integriert in negativer Richtung, so daß die Hingangsspannung des Leistungsverstärkers 46 immer größer und der Tauchspulmagnet 39 des Magnetventils 35 erregt wird, so daß das Magnetventil so lange mehr Luft über die Druckleitung 34 vor die Katalysatoren abzweigt bis eine l.uftzahl λΚ3< = 0.985 bis 0,995 erreich! ist. Durch die Zuführung der Sekundärluft in die nur zum Ί eil verbrannten Ablese erfolgt eine Nachverbrennung durch die sehr schnell die gewünschte Arbeitstemperatur der Reaktoren erreicht wird. Nach Lrrcichcn der Arbeitstemperatur wird durch den 1 cmpctaiuriühlcr 41 der Bypass 21 wieder etwas weiter aufgcstcucrl. wodurch das zugcführlc Kraftstoff-Luft-Gemisch Am. : wieder etwas magerer wird, so daß die zugeführte I.uftmenge I.2 aufgrund des Sauerstoffmeß fuhlcrs wieder etwas abnimmt. Auf diese Weise wird bei natürlich einem etwas höheren Kraftstoffverbrauch als bei warmem Motor — die Abgascntgiftungsanlagc so lange geugclt. bis die ausreichende Arbeitstempera tin dei Rcaktoien durch die entsprechend ausreichenden thciiiiodynamischcn Verhältnisse im Auspuff erreicht ist Die \on der Sekundärluf !pumpe 32 zugcfühilc Luftmcngc. die nicht in die Druckleitung 34
gelangt, wird über die Druckleitung 38 in den Zweibettkatalysator 26 gelenkt, um dort im Oxidationsreaktor 27 die erforderliche Nachverbrennung zu bewirken.
Es hat sich gezeigt, daß mit den beschriebenen zwei Regelkreisen eine sehr genaue Luftzahl von 0,985 bis 0,995 erreicht werden kann, so daß die Luftzahl für die
NOx-Anteile wie in F i g. 5 zu sehen noch vor dem gestrichelten steil ansteigenden Ast der Kurve 99 liegt. Es werden also bei Luftzahlen von λ = 0,985 bis 0,995 durch den Reduktionskatalysator nahezu alle NOx-Bestandteile zu Stickstoff und CO2 reduziert. Im anschließenden Oxidationskatalysator wird der Überschuß von CO und HC aufgrund der Überschußluft verbrannt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Entgiften des Abgases einer Brennkraftmaschine mit einem ersten, zur Reduk- "> tion der Stickoxide dienenden Reaktor (Katalysator) und einem nachgeschalteten zweiten, zur Oxidation der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids dienenden Reaktor (Katalysator), wobei in das Abgas stromaufwärts mindestens eines der Reakto- ι ο ren durch eine Luftpumpe Zusatzluft einblasbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines ersten Regelkreises, der als Meßglied einen Temperaturfühler (41) enthält, der Kraftstoffanteil am Kraftstoff-Luft-Gemisch, das der Brennkraftma- is schinc über ein Kraftstoff-Zumeßsystem (18,19, 20, 21,22) zugeführt wird, unterhalb einer gewünschten Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder des Katalysators vergrößerbar ist und daß mit Hilfe eines zweiten Regelkreises, der als Meßglied einen Sauerstoffmeßfühler (40) enthält, die Zugabe von Zusatzluft regelbar ist
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzluft durch ein von dem Sauerstoffmeßfühler (40) gesteuerten Magnetventil 2s (35) entweder in das Abgas stromaufwärts des ersten Reduktionsreaktors (28) und/oder zwischen die Reaktoren (27,28) einleitbar ist
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (35) in Ruhestellung (nicht erregt) den Zustrom von Zusatzluft in das Abgas stromaufwärts des ersten Reaktors (27, 28) sperrt
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Temperaturfühler (41) und Sauerstoffmeßfühler (40) im Reduktionsreaktor (28) angeordnet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über den ersten Regelkreis durch Einregeln eines fetten Kraftstoff-Luft-Gemisches der Reduktionsreaktor (28), insbesondere beim Warmlaufen der Brennkraftmaschine (11), auf ausreichende Arbeitstemperatur gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Sauerstoffmeßfühler (40) und den zweiten Regelkreis durch Zugabe von Zusatzluft vor dem Reduktionsreaktor (28) eine Luftzahl von Λ - 0,985 bis 0,995 einregelbar ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Reduktionsreaktor (28) im Abgasstrom eine Mischkammer (25) angeordnet ist, um den Meßfühlern (40, 41) ein repräsentatives Gemisch zuzuführen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Mischkammer (25) als Thermore- aktor ausgebildet ist, oder in Form eines scheibenförmigen oxidierenden katalytischen Reaktors.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Regelkreise je eine Reihenschaltung aus dem Fühler (40, 41), einem ersten Operationsverstärker (42, 44) und einem zweiten als Integrator geschalteten Operationsverstärker (43,45) enthalten.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2401417C2 (de) * 1974-01-12 1981-10-01 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zur Entgiftung der Abgase einer Brennkraftmaschine
CA1054696A (en) * 1974-10-21 1979-05-15 Masaharu Asano Apparatus for controlling the ratio of air to fuel of air-fuel mixture of internal combustion engine
JPS51127919A (en) * 1975-04-28 1976-11-08 Nissan Motor Co Ltd Internal combustion engine with exhaust control device
FR2450946A1 (fr) * 1979-03-08 1980-10-03 Peugeot Dispositif d'epuration des gaz d'echappement d'un moteur a explosions
EP0212363A3 (de) * 1985-08-22 1988-11-30 Teepak, Inc. Verpackung von nichtplissierten rohrförmigen Nahrungsumhüllungen
EP0469170B1 (de) * 1990-08-01 1994-03-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Aufheizen eines Abgaskatalysators
US5315823A (en) * 1991-02-12 1994-05-31 Nippondenso Co., Ltd. Control apparatus for speedily warming up catalyst in internal combustion engine
GB2256603A (en) * 1991-06-12 1992-12-16 Ford Motor Co Operation of an internal combustion engine
GB2261613A (en) * 1991-11-22 1993-05-26 Ford Motor Co Operation of an internal combustion engine
ITMI20010701A1 (it) * 2001-04-02 2002-10-02 Ducati Energia Spa Metodo e apparacchiatura per il controllo delle emissioni nocive di motori a combustione interna
JP4612596B2 (ja) * 2006-08-22 2011-01-12 要一 手塚 原料肉塊の充填整形前処理方法及び充填整形前処理機

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2628606A (en) * 1950-06-24 1953-02-17 Research Corp Control system
US3142967A (en) * 1960-09-23 1964-08-04 Paul H Schweitzer Maximum power seeking automatic control system for power-producing machines
US3696618A (en) * 1971-04-19 1972-10-10 Universal Oil Prod Co Control system for an engine system
DE2202614A1 (de) * 1972-01-20 1973-08-02 Bosch Gmbh Robert Abgasnachverbrennungseinrichtung

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DE2329539A1 (de) 1975-01-02

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