DE19804429A1 - Verfahren zum schnellen Erreichen der Aktivierungstemperatur eines motornah angeordneten Katalysators einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zum schnellen Erreichen der Aktivierungstemperatur eines motornah angeordneten Katalysators einer fremdgezündeten BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schnellen Errei
chen der Aktivierungstemperatur eines motornah angeordne
ten Katalysators im Abgasstrang einer mehrzylindrigen
fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
Zur schnellen Aufheizung von Katalysatoren im Abgasstrang
von Brennkraftmaschinen ist es bekannt, oberhalb des Ka
talysators in Strömungsrichtung des Abgases gesehen einen
Nachbrenner vorzusehen, der mit einer besonderen Kraft
stoffversorgung und mit Zündmitteln versehen bei kaltem
Katalysator eine Flamme erzeugt, die beim Start der
Brennkraftmaschine in die Abgase hinein brennt, so daß
auch die im Abgas enthaltenen brennbaren Substanzen nach
verbrennen und insgesamt das Abgas aufgeheizt wird. Die
Wärme des Abgases überträgt sich dann auf den Katalysa
tor.
Bekannt ist es auch, den Nachbrenner mit einer Zündvor
richtung zu versehen, die ein Gemisch aus dem Abgas und
einem dem Abgasstrom zugeführten Frischluftstrom ent
flammt, wobei der Frischluftstrom durch eine Luftpumpe
zugeführt wird.
Mit DE 39 33 925 A1 ist eine Vorrichtung zur Abgasnachbe
handlung an einer Brennkraftmaschine dargestellt, bei
welcher die Brennkammer eines Nachbrenners mit einer
Flammenhaltevorrichtung versehen ist, damit die Flamme
örtlich fixiert und ein stabiles Betriebsverhalten er
zielt werden kann.
Der Nachteil dieser bekannten Verfahren und Einrichtungen
besteht in dem relativ hohen apparativen Aufwand, der zur
Realisierung erforderlich ist.
Mit DE 44 27 200 A1 ist eine quantitätsgeregelte mehrzy
lindrige Brennkraftmaschine mit einem zeitweise unbefeu
ert betreibbaren Zylinder beschrieben, wobei der zeitwei
se unbefeuerte Zylinder mit einer maximal möglichen
Frischluftmenge beschickt wird, das dem Abgas der befeu
erten Zylinder zugemischt wird. Der unbefeuerte Zylinder
wirkt bei einem Kaltstart somit als Luftpumpe zur Zufüh
rung von Luftsauerstoff zum Abgas der befeuerten Zylin
der. Damit kann eine Nachverbrennung dieses Abgasstromes
erreicht werden, welche dazu beiträgt, daß eine in der
Abgasanlage der Brennkraftmaschine vorgesehene als Kata
lysator wirkende Abgasreinigungsanlage im Anschluß an ei
nen Kaltstart der Brennkraftmaschine beschleunigt auf
ihre Starttemperatur gebracht wird. Die Wirkung dieser
Vorrichtung übersteigt jedoch die einer üblichen Sekun
därluftpumpe nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zu schaffen, welches ohne erheblichen apparativen Aufwand
ein schnelles Aufheizen eines im Abgasstrang einer mehr
zylindrigen fremdgezündeten Brennkraftmaschine motornah
angeordneten Katalysators auf seine Starttemperatur er
möglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des
Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch das Ausblenden der Zündung an einem von mehreren
Zylindern und das gleichzeitige Anfetten des Ladungsgemi
sches für alle Zylinder bei einem Kaltstartvorgang liegt
im Abgasrohr vor dem Katalysator ein brennbares Gemisch
vor, welches durch an sich bekannte Zündmittel, z. B.
eine Mehrfunken-Zündkerze, gezündet werden kann. Die da
bei entstehende Flamme erreicht den Katalysator und heizt
diesen innerhalb weniger Sekunden auf die Starttemperatur
auf.
Die Zündung des im Abgasrohr befindlichen brennbaren Ge
misches kann in besonders vorteilhafter Weise dadurch er
folgen, daß der Zündzeitpunkt zumindest eines der befeu
erten Zylinder auf "spät" gestellt wird, so daß beim Öff
nen des Auslaßventils das ausgeschobene Gas noch brennt
und so das im Abgasrohr vorliegende brennbare Gemisch
entflammt.
Es kann vorteilhaft sein, daß nicht immer die Zündung des
gleichen Zylinders bei einem Kaltstart ausgeblendet wird,
sondern daß über die Motorsteuerung ausgewählt alle Zy
linder abwechselnd daran teilnehmen. Damit kann z. B.
eine ungleiche zeitliche Belastung der Zündkerzen an den
Zylindern vermieden werden.
Ein Ausführungsbeispiel dieses erfindungsgemäßen Verfah
rens ist nachstehend anhand eines Flußdiagramms näher er
läutert.
Mit dem Start einer mehrzylindrigen fremdgezündeten
Brennkraftmaschine wird gemäß Aktivität 1 geprüft, ob es
sich um einen Kaltstart oder einen Warmstart handelt.
Weist bei dem Start der im Abgasstrang der Brennkraftma
schine befindliche Katalysator eine Temperatur auf, die
unterhalb seiner Starttemperatur liegt, dann wird gemäß
Aktivität 2 über die Motorsteuerung das Ladungsgemisch
aller Zylinder angefettet auf einen Wert von λ = 0,5 bis
0,6. Gleichzeitig wird gemäß Aktivität 3 bei einem der
Zylinder, nämlich dem Zylinder x von N-Zylindern, die
Zündung ausgeblendet, so daß dessen Ladung unverbrannt in
das Abgasrohr vor dem Katalysator ausgeschoben wird. Das
jetzt im Abgasrohr vor dem Katalysator befindliche brenn
bare Gemisch wird gezündet, indem gemäß Aktivität 4 der
Zündzeitpunkt eines der befeuerten Zylinder, nämlich der
Zylinder (x+a), soweit auf "spät" verstellt wird, daß
beim Öffnen des Auslaßventils brennendes Gemisch in das
Abgasrohr geschoben wird. Die Flamme des im Abgasrohr
verbrennenden Gemisches erreicht den Katalysator und
heizt diesen in wenigen Sekunden auf seine Starttempera
tur auf. Ist die Starttemperatur gemäß Aktivität 5 er
reicht, dann wird gleichzeitig der Zündzeitpunkt des Zy
linders (x+a) gemäß Aktivität 6 auf "normal" zurückge
setzt, die Zündung des Zylinders x gemäß Aktivität 7 wie
der eingeschaltet und die Gemischzusammensetzung auf λ =
1 gemäß Aktivität 8 eingeregelt. Der Motorbetrieb wird
danach gemäß Aktivität 9 bei λ = 1 fortgesetzt.
Wird beim Start der Brennkraftmaschine erkannt, daß der
Katalysator bereits seine Starttemperatur aufweist, dann
wird der Katalysator-Heizvorgang übersprungen und es fin
det Motorbetrieb bei λ = 1 statt.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, daß der
Katalysator im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine ohne
apparativen Aufwand und lediglich durch eine Anpassung
der Software der Motorsteuerung aufheizbar ist und dabei
sehr schnell auf seine Betriebstemperatur gebracht werden
kann, so daß die Umweltbelastung durch ungereinigte Ab
gase beim Kaltstart einer Brennkraftmaschine minimiert
sind.
Claims (4)
1. Verfahren zum schnellen Erreichen der Aktivierungs
temperatur eines motornah angeordneten Katalysators
im Abgasstrang einer mehrzylindrigen fremdgezündeten
Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch
- - Erfassen der aktuellen Kat-Temperatur und Prüfen, ob diese aktuelle Temperatur unter halb der Aktivierungstemperatur des Kataly sators liegt,
- - bei Erkennen einer Katalysatortemperatur niedriger als die Aktivierungstemperatur An fetten des Gemisches auf einen Wert von λ = 0,1 bis 0,6,
- - Ausblenden der Zündung mindestens eines Zylinders,
- - Zündung des dadurch im Abgasrohr befindli chen brennbaren Gemisches vor dem Katalysa tor,
- - bei erreichter Aktivierungstemperatur des Katalysators Weiterbetrieb aller Zylinder mit der für die Brennkraftmaschine bei Dau erbetrieb vorgesehenen Gemischzusammenset zung und Zündungsparameter sowie Einstellung der Zündungen im Abgasrohr.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Zündung des im Abgasrohr befindlichen brenn
baren Gemisches der Zündzeitpunkt mindestens eines
der befeuerten Zylinder auf "spät" gestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausblenden der Zündung von Start zu Start
abwechselnd von einem zum anderen Zylinder erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündung des im Abgasrohr befindlichen brenn
baren Gemisches durch eine vor dem Katalysator sepa
rat angeordnete Zündeinrichtung erfolgt.
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