DE3906296A1 - Verfahren zur reduzierung der abgasemissionen eines ottomotors mit abgasnachbehandler beim kaltstart - Google Patents
Verfahren zur reduzierung der abgasemissionen eines ottomotors mit abgasnachbehandler beim kaltstartInfo
- Publication number
- DE3906296A1 DE3906296A1 DE3906296A DE3906296A DE3906296A1 DE 3906296 A1 DE3906296 A1 DE 3906296A1 DE 3906296 A DE3906296 A DE 3906296A DE 3906296 A DE3906296 A DE 3906296A DE 3906296 A1 DE3906296 A1 DE 3906296A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust gas
- engine
- combustion air
- heating
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
- F02N19/02—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
- F02N19/04—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
- F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
- F02M31/12—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating electrically
- F02M31/13—Combustion air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung
der Abgasemissionen eines Ottomotors mit Abgasnachbe
handler beim Kaltstart.
Beim Kaltstart und Warmlauf von Kraftfahrzeugmotoren
entstehen hohe Verbrauchs- und Emissionsspitzen in
den ersten Minuten des Betriebs, bis sich eine aus
reichende Betriebstemperatur eingestellt hat. Haupt
ursache ist die erhöhte Zugabe von Brennstoff durch
die sogenannte Kaltstart- bzw. Warmlaufanreicherung,
die erforderlich ist, um einen schnellen Start und
die Aufheizung des Motors und seiner Verbrennungsor
gane zu bewerkstelligen, sowie die stark erhöhten
Reibungsverluste des Motors zu überwinden. Dieser
Brennstoffüberschuß verbrennt nicht oder nur ungenü
gend und verursacht dadurch erhöhte schädliche Abgas
emissionen. In dieser Aufheizphase sind auch Abgas
katalysatoren, beispielsweise Drei-Wege-Katalysatoren
für Ottomotoren, ohne große Wirkung. Die Wirkung oder
Konversionsrate der Katalysatoren hängt von der Be
triebstemperatur ab. Für eine ausreichende Katalysa
torwirkung ist eine Temperatur von mindestens etwa
360°C erforderlich. Dies bedeutet, daß die Abgase
eine entsprechend hohe Temperatur erreichen müssen,
bevor der Katalysator "anspringt". Die beim Kaltstart
auftretenden hohen Emissionsspitzen treffen demnach
auf einen Abgaskatalysator, der seine Wirkung noch
nicht entfalten kann.
Somit besteht der Wunsch, einen in kaltem Zustand
gestarteten Motor so rasch wie möglich auf die opti
male Betriebstemperatur zu bringen, den hohen Brenn
stoffüberschuß und die hohen Abgasemissionen abzu
bauen und gleichzeitig den Einritt der vollen Wirkung
einer nachgeschalteten Abgasaufbreitungsanlage zu
beschleunigen.
Der häufig diskutierte Einsatz von Wärmespeichern, um
das Abgas vor Eintritt in den Katalysator aufzuwärmen
oder um den Katalysator selbst aufzuwärmen, hätte
zwar den Vorteil, daß die Heizenergie aus der Abfall
wärme gewonnen werden kann, ist aber ebenfalls mit
großen Schwierigkeiten behaftet. Hierzu gehört in
erster Linie das Problem, den Wärmespeicher so aus
zulegen und gegen Wärmeverluste zu schützen, daß
Aufheiztemperaturen im Bereich der Anspringtempe
ratur des Katalysators von etwa 360°C realisiert
werden können. Beim Aufheizen des Katalysators durch
Wärmespeicher kommt erschwerend hinzu, daß Katalysa
tor und Wärmespeicher vor einer Überhitzung durch die
Abgase im Vollastbetrieb geschützt werden müssen.
Als Ausweg hat man eine elektrische Abgasheizung
vorgeschlagen. Die elektrische Aufheizung der Abgase
beim Kaltstart hat aber eine hohe Batteriebelastung
zur Folge, die mit der hohen Batteriebelastung durch
den Betrieb des Motorstarters zusammenfällt. Die
Wirkung ist vergleichsweise bescheiden. Außerdem
ist ein hoher Bauaufwand erforderlich, weil die Bau
teile für die elektrische Beheizung die hohen Abgas
temperaturen bei Vollast aushalten müssen und der
korrosiven Wirkung der Abgase ausgesetzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Emis
sionen hinter dem Abgasnachbehandler eines Ottomotors
beim Kaltstart zu reduzieren und dabei zugleich die
Batteriebelastung und den Bauaufwand zu minimieren.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die
Brennluft vor deren Eintritt in den Verbrennungsraum
des Motors kurzzeitig intensiv elektrisch beheizt
wird.
Zwar ist die Brennluftbeheizung bei Verbrennungsmoto
ren an sich bekannt. Man hat sie eingesetzt, um die
Zündung des Dieselmotors beim Kaltstart zu erleich
tern, oder um den Rundlauf bei Ottomotoren mit Heiz
leistungen von ca. 500 W zu verbessern. Hierbei wird
wegen der begrenzten Leistung des Bordgenerators die
elektrische Leistung möglichst niedrig angesetzt.
Die besonderen Vorteile einer kurzzeitigen intensiven
Brennluftheizung aus in der Batterie gespeicherter
Energie beim Betrieb eines Ottomotors mit einem Ab
gasnachbehandler und einer deutlichen Erhöhung der
Brennlufttemperaturen mit elektrischen Heizleistungen
von 1 und mehr kW hat man jedoch nicht erkannt. Des
halb hat man bei Motoren mit Abgasnachbehandler statt
der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Brennluftheizung
die Beheizung der aus dem Motor austretenden Abgase
versucht.
Die Vorteile der vorgeschlagenen Lösung bestehen da
rin daß die kurzzeitige intensive Temperaturerhöhung
der Brennluft durch die Motorverdichtung multipli
ziert und auf einem höheren Temperaturniveau wirksam
wird, so daß insbesondere die Wände des Verbrennungs
raums der schnellen Aufheizung unterworfen werden,
weil die so zugeführte Wärme von innen angreift und
ein hohes Temperaturniveau hat. Zu diesen Wirkungen
gehört die Beeinflussung der Verbrennung durch die
Wandtemperatur des Brennraums und die Reduzierung der
Kolbenreibung durch den sich schneller aufheizenden
Schmierölfilm. Zusätzlich wird ein Verstärkungsme
chanismus hinsichtlich der durch die Motorkompression
freigesetzten Wärme in Gang gesetzt. Diese Wärme ist
abhängig vom Polytropenexponenten, der mit den Wand
temperaturen zunimmt. Dadurch ist sichergestellt,
daß die Luft im Verbrennungsraum kurzfristig ausrei
chend hohe Temperaturen erreicht. Aufgrund experi
menteller Erfahrungen kann davon ausgegangen werden,
daß die Temperaturerhöhung der Brennluft schon nach
wenigen Sekunden intensiver Brennluftheizung eine
drastische Rücknahme der überschüssigen Brennstoff
zugabe beim Kaltstart und Warmlauf des Motors ermög
licht.
Die Verdichtungsendtemperatur ist verfahrenstechnisch
von großer Bedeutung. Eine genügend hohe Verdich
tungsendtemperatur begünstigt sowohl die Zündung
als auch den nachfolgenden Verbrennungsablauf bei
kalten Motoren. Ein weiterer Vorteil der Erwärmung
der Verbrennungsluft liegt darin, daß die durchge
setzte Luftmenge abhängig von der Temperaturerhöhung
abnimmt. Dadurch ist es möglich, von vornherein
einen hohen Ausbrand der eingesetzten Kraftstoffmenge
zu sichern, so daß sich Erhöhungen der Abgastempera
turen einstellen, die wesentlich höher sind, als die
Temperaturerhöhung der Brennluft durch die erfin
dungsgemäße Beheizung. Hieraus ergibt sich nicht
nur, daß die vom Motor abgegebenen Abgasemissionen
drastisch sinken, sondern auch, daß nachgeschaltete
Abgasbehandler schneller wirksam werden.
Die Brennluftheizung reduziert das Startdrehmoment
des Motors durch die Absenkung der Kolbenheizung und
entlastet damit die Batterie, gleichzeitig wird die
Startdrehzahl erhöht, so daß eine schnellere Zündung
erfolgt und sich - wie erwähnt - eine höhere Ver
dichtungsendtemperatur einstellt. Hierdurch kann die
Gesamtleistung der Batterie beim Kaltstart gegebenen
falls niedriger liegen als die Batteriebelastung ohne
Brennluftheizung.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß
die Brennstoffzugabe nach einem zeitlichen Vorlauf
von Brennluftheizung und Motorstarter erfolgt.
Dadurch wird vor der ersten Zündung des Brennstoffs
der auf die Heizeinrichtung folgende Ansaugbereich
und der Verbrennungsraum vorgewärmt. Nach einer
besonders zweckmäßigen Ausführungsform wird dabei der
Motorstarter gegenüber der Brennluftheizung verzögert
zugeschaltet.
Dies erweist sich besonders vorteilhaft bei einer
weiteren Ausgestaltung, nach der die Brennluft durch
einen Latentwärmespeicher vorgewärmt und durch eine
elektrische Heizvorrichtung vor dem Eintritt in den
Verbrennungsraum nachbeheizt wird. Der Latentwärme
speicher kann durch Wärme aus dem Kühlkreislauf des
Motors versorgt werden.
Hierdurch wird die Batteriebelastung weiter redu
ziert, weil ein Teil der Heizenergie der Abfallwärme
des Motors entnommen wird. Andererseits treten die
bei der Abgasbeheizung in Verbindung mit Latentwärme
speichern bestehenden Probleme bei der Brennlufthei
zung nicht auf und im Falle eines Wärmeverlusts bei
längerer Stillstandszeit kann die Brennluftheizung zu
einem wesentlichen Teil oder vollständig von der
elektrischen Heizvorrichtung übernommen werden.
Im übrigen kann die Brennluftheizung, insbesondere
die aus dem Kühlkreislauf des Motors versorgte Brenn
luftheizung, beim weiteren Betrieb des Motors einge
schaltet werden, wenn ein Betriebszustand mit Tempe
raturdefizit festgestellt wird.
Anhand der nun folgenden Beschreibung der in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die
Erfindung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Vier
zylinder-Ottomotors mit einer Brennluft
heizung vor dem Luftverteiler und
Fig. 2 eine ähnliche Darstellung mit einer jedem
Zylinder gesondert zugeordneten Brennluft
heizung in dessen Luftansaugkanal.
In den Figuren ist ein Vierzylinder-Ottomotor allge
mein mit 10 bezeichnet. Die Zylinder A, B, C und D
sind über Abgaskanäle 12 a, 12 b, 12 c und 12 d mit einer
Auspuffleitung 14 verbunden, in der ein Abgasnachbe
handler 16 angeordnet ist.
Eine Luftansaugleitung 18 ist über Luftansaugkanäle
20 a, 20 b, 20 c und 20 d mit den einzelnen Motorzylin
dern A-D verbunden.
In Fig. 1 ist in der Luftansaugleitung 18 eine elek
trische Widerstandsheizung 22 angeordnet, die ihre
elektrische Versorgung von einer Fahrzeugbatterie 24
über Leitungen 26 und 28 erhält.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind in
den Luftansaugkanälen 20 a-20 d jeweils elektrische
Widerstandsheizungen 22 a, 22 b, 22 c und 22 d angeord
net, die in gleicher, nicht gezeigter Weise aus der
Fahrzeugbatterie gespeist werden können.
Stromauf von der Widerstandsheizung 22 oder den Wi
derstandsheizungen 22 a-22 d kann in der Luftansaug
leitung 18 eine mit einem Latentwärmespeicher verse
hene Vorwärmeinrichtung vorgesehen sein. Diese kann
beispielsweise aus einem abgasbeheizten Wärmespeicher
bestehen, der zur Aufheizung vom Motorabgas und zur
Wärmeabgabe von der Brennluft durchströmt wird, oder
aus einem durch das Motorkühlwasser beheizten Wär
mespeicher, der seine Wärme über einen Wärmetauscher
an die Brennluft abgibt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Reduzierung der Abgasemissionen
eines Ottomotors mit Abgasnachbehandler beim Kalt
start, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennluft vor
deren Eintritt in den Verbrennungsraum des Motors
kurzzeitig intensiv elektrisch beheizt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Brennstoffzugabe nach einem zeitli
chen Vorlauf von Brennluftheizung und Motorstarter
erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Motorstarter gegenüber der Brenn
luftheizung verzögert zugeschaltet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brennluft durch
einen Latentwärmespeicher vorgewärmt und durch eine
elektrische Heizvorrichtung vor dem Eintritt in den
Verbrennungsraum nachbeheizt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß beim weiteren Betrieb des
Motors die Brennluftheizung eingeschaltet wird, wenn
ein Betriebszustand mit Temperaturdefizit festge
stellt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3906296A DE3906296A1 (de) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Verfahren zur reduzierung der abgasemissionen eines ottomotors mit abgasnachbehandler beim kaltstart |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3906296A DE3906296A1 (de) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Verfahren zur reduzierung der abgasemissionen eines ottomotors mit abgasnachbehandler beim kaltstart |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3906296A1 true DE3906296A1 (de) | 1990-08-30 |
Family
ID=6375144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3906296A Ceased DE3906296A1 (de) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Verfahren zur reduzierung der abgasemissionen eines ottomotors mit abgasnachbehandler beim kaltstart |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3906296A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108005829A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-05-08 | 天津大学 | 一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置及控制方法 |
EP3569850A1 (de) | 2018-05-16 | 2019-11-20 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur reduzierung der partikelemissionen bei einem kaltstart eines verbrennungsmotors |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3220362A1 (de) * | 1981-05-27 | 1983-12-01 | Gustav Wahler Gmbh U. Co, 7300 Esslingen | Elektrische heizvorrichtung fuer saugrohre von brennkraftmaschinen |
DE3824133A1 (de) * | 1988-07-15 | 1990-01-18 | Schatz Oskar | Verfahren zum betrieb eines verbrennungsmotors |
-
1989
- 1989-02-28 DE DE3906296A patent/DE3906296A1/de not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3220362A1 (de) * | 1981-05-27 | 1983-12-01 | Gustav Wahler Gmbh U. Co, 7300 Esslingen | Elektrische heizvorrichtung fuer saugrohre von brennkraftmaschinen |
DE3824133A1 (de) * | 1988-07-15 | 1990-01-18 | Schatz Oskar | Verfahren zum betrieb eines verbrennungsmotors |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108005829A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-05-08 | 天津大学 | 一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置及控制方法 |
CN108005829B (zh) * | 2017-11-24 | 2019-05-17 | 天津大学 | 一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置及控制方法 |
EP3569850A1 (de) | 2018-05-16 | 2019-11-20 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur reduzierung der partikelemissionen bei einem kaltstart eines verbrennungsmotors |
DE102018111738A1 (de) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | Volkswagen Ag | Verfahren zur Reduzierung der Partikelemissionen bei einem Kaltstart eines Verbrennungsmotors |
US10859020B2 (en) | 2018-05-16 | 2020-12-08 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for reducing particulate emissions during a cold start of an internal combustion engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69525716T2 (de) | Abgasbrenner | |
EP0881366B1 (de) | Zusatzheizung für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren | |
DE69812270T2 (de) | Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsheizgerät | |
DE4106249C2 (de) | Einrichtung zur katalytischen Reinigung der Abgase einer Brennkraftmaschine | |
DE3824099A1 (de) | Verfahren zur beheizung eines verbrennungsmotors | |
DE3716187C2 (de) | Heizvorrichtung zum Heizen begrenzter Räume | |
DE2129023A1 (de) | Anordnung zur Abgasreinigung | |
DE4340463C2 (de) | Abgasanlage | |
DE10232737B4 (de) | Kraftfahrzeugaggregat | |
DE19548120C1 (de) | Motorvorwärmung für ein Hybrid-Fahrzeug | |
EP1442208A1 (de) | Vorrichtung zur erzeugung mechanischer energie | |
DE3432512A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum vergluehen einer brennkraftmaschine oder der brennkraftmaschinenansaugluft | |
DE10105185B4 (de) | Vorrichtung zur Abgasbehandlung mit einem Speicherkatalysator | |
DE10047810B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Heizungskreislaufes für Kraftfahrzeuge | |
DE10349367A1 (de) | Bauweise zur Abgasemissionsbegrenzung | |
DE3906296A1 (de) | Verfahren zur reduzierung der abgasemissionen eines ottomotors mit abgasnachbehandler beim kaltstart | |
DE102019127720A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Hybridelektrofahrzeuges | |
DE10249541A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der Abwärme von Brennkraftmaschinen | |
DE3406968A1 (de) | Verfahren zur erzeugung einer optimalen abgaseingangstemperatur fuer den abgaskatalysator von verbrennungsmotoren | |
DE10138111A1 (de) | Einrichtung zur thermischen Konditionierung und Zuführung eines thermisch und/oder chemisch aktiven Mittels in eine Abgasreinigungsanlage | |
DE10137050A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Abgasbehandlung einer Brennkraftmaschine | |
DE943439C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Erleichtern des Anlassens von Brennkraftmaschinen | |
DE19726217A1 (de) | Durch einen Verbrennungsmotor antreibbares Kraftfahrzeug | |
DE3741281A1 (de) | Dieselheizer | |
AT3601U1 (de) | Brennkraftmaschine mit direkter kraftstoffeinspritzung in den brennraum |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |