DE4118848C2 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US Patentschrift 3,635,031 bekannt. Bei
diesem bekannten Verfahren ist ein zweischaliger Abgaskrümmer
vorgesehen, in dessen äußeren Hohlraum, der die abgasführenden
Leitungen umgibt, Frischluft zwangszugeführt wird und dann in den
Abgaskrümmer selbst eintritt, um dort eine Nachverbrennung zu erzeugen.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Abgasverhalten einer Brennkraftmaschine
mit einem derartigen zweischaligen Abgaskrümmer zu verbessern.
Die Erfindung wird gelöst durch den Hauptanspruch.
Aus der DE-AS 21 01 176 ist eine Nachverbrennung durch Zusatzluft mit
temperaturabhängiger Steuerung bekannt, bei der abhängig von
Betriebsparametern, und insbesondere dem Abgasverhalten die
Sekundärluft gesteuert wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, das Ansprechverhalten zu verbessern,
indem zum einen auf die an sich bekannte Temperatursteuerung
zurückgegriffen wird und zum anderen ein besonders schnelles Verbrennen
durch Einleiten der Flamme aus dem Zylinderraum durch die
Auslassventilöffnung in den Abgaskrümmer erzielt wird. So können dort die
noch unverbrannten Anteile im Abgas nachverbrannt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
Brennkraftmaschine mit einem Gemisch betrieben wird, das fetter ist als das
stöchiometrische Gleichgewicht, da dadurch die Leistungsabgabe und das
Laufverhalten verbessert werden. In der Praxis erweist sich ein Wert von λ =
0,8 als günstig.
Für die Einstellung des stöchiometrischen Gleichgewichtes von λ = 1,0 im
Abgas sorgt die Nachverbrennung innerhalb des Abgaskrümmers, durch die
zugeführte Luft kann ein Lambdawert von 1,0 eingehalten werden.
In bevorzugter Weise lässt sich das erfindungsgemäße Betreiben der
Brennkraftmaschine kombinieren mit einem Abgasturbolader, der sowohl
durch die Zwangsluftzuführung als auch durch die Nachverbrennung auf
hohen Drehzahlen gehalten wird, so dass selbst im Leerlauf ein
schnelles Ansprechverhalten gewährleistet ist. Das "Tur
boloch" wird damit vermieden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur be
schrieben. Die einzige Figur zeigt eine schematische,
teilweise geschnittene Anordnung zur Erläuterung der
Erfindung.
Mit dem Bezugszeichen 10 ist der Innenraum eines Zylin
ders einer Brennkraftmaschine beschrieben, die ein Aus
laßventil 12 aufweist. Die Steuerung des Auslaßventiles
12 sowie die Einlaßseite sind nicht dargestellt, da sie
keinerlei Einfluß auf die Erfindung haben. Die durch das
Auslaßventil 12 austretenden Abgase münden in einen Ab
gaskrümmer 14, in dem das angetriebene Rad 16 eines Ab
gasturboladers vorgesehen ist, der in entsprechender und
bekannter Weise über eine Achse 18 den Druck in der An
saugleitung erhöht. Die Funktion des Turboladers gehört
zum Stand der Technik und ist nicht im einzelnen darge
stellt.
Der Abgasstrang mündet in einen Katalysator 20, von dort
aus können die Abgase ins Freie 36 treten.
Der Abgaskrümmer 14 besitzt eine erste Wand 22 sowie
eine zweite Wand 24, die die erste Wand 22 in etwa zy
lindrisch umgibt, so daß der Abgaskrümmer 14 doppelscha
lig ausgebildet ist. Zwischen der inneren Wand 22 und
der äußeren Wand 24 ist ein Zwischenraum 26 vorgesehen.
Eine Luftzufuhr 28, in die über eine Pumpe 30 Luft ein
geblasen wird, mündet in den die innere Wand 22 umgeben
den zylindrischen Zwischenraum 26, so daß die eingebla
sene Luft entlang der inneren Wand 22 des Abgaskrümmers
14 entlangstreicht. Die eingeblasene Luft tritt in das
Innere des Abgaskrümmers 14 im Bereich 34 nahe des Aus
laßventiles 12 durch entsprechende Öffnungen 32, die in
der inneren Wand 22 vorgesehen sind, ein.
Der Betrieb der Brennkraftmaschine ist folgender: Im
Zylinderinnenraum 10 wird ein Benzin-/Luft-Gemisch ver
brannt, wobei durch eine fette Einstellung des Gemisches
teilweise unverbrannte Abgasinhalte in den Raum 34 des
Abgaskrümmers 14 austreten. Durch eine entsprechende
Steuerung des Auslaßventiles 12 wird ein Flammenaustritt
aus dem Zylinder 10 in den Krümmerraum 34 bewirkt, so
daß eine Nachverbrennung der bislang unverbrannten Ab
gasanteile im Krümmerraum 34 innerhalb des Krümmers 14
stattfindet. Hierzu wird bei einer mehrzylindrigen
Brennkraftmaschine ausgenutzt, daß durch die dichte Auf
einanderfolge der Arbeitstakte in den einzelnen Zylin
dern das Abgas innerhalb des Krümmers 14 noch keinen
weiten Weg zurückgelegt hat, bevor die nächste Aus
trittsflamme aus dem Zylinderraum 10 zur Verfügung
steht.
Durch das energiereiche Abgas, das sowohl höhere Abgas
geschwindigkeiten als auch eine höhere Temperatur auf
weist, ist einerseits ein besseres Turboverhalten des
Turboladers 16 gewährleistet, und andererseits sicherge
stellt, daß der Katalysator 20 sehr schnell anspringt.
Durch die Nachverbrennung wird ein Lambdawert von 1,0
innerhalb des Abgasstranges eingestellt, so daß der Ka
talysator 20 im optimalen Arbeitsbereich arbeitet.
Sobald der Katalysator 20 angesprungen ist, kann durch
Zwangszufuhr von Außenluft das Abgasverhalten sowie die
Nachverbrennung besser eingestellt werden, wobei die
zwangszugeführte Außenluft vorerwärmt wird durch die
Führung entlang der heißen Innenwand 22 des Abgaskrüm
mers. Damit wird zum einen der Abgaskrümmer noch besser
gekühlt, als dies bei einem einfachen Doppelschalenkrüm
mer der Fall ist, so daß die Wärmeabstrahlung in den Mo
torraum weiter verringert wird, zum anderen wird das Ab
gasverhalten insbesondere in der Erwärmphase durch die
Vorerwärmung der zwangsgeführten Luft verbessert. Die
Nachverbrennung innerhalb des Abgaskrümmerraumes 34 wird
durch die verstärkte Luftzufuhr verbessert, so daß das
positive Turboverhalten beibehalten wird und der Kataly
sator im optimalen Arbeitsbereich gehalten werden kann.
Zur Zwangsluftzuführung kann eine Flügelzellenpumpe 30
verwendet werden, es können im Rahmen der Erfindung je
doch auch andere Maßnahmen für die Zwangsluftzufuhr ge
troffen werden.
Es wird durch die Erfindung also der positive Effekt
eines doppelschaligen Krümmers hinsichtlich der Aufhei
zungsphase und der Wärmeabstrahlung genutzt, wobei die
Einspeisung von vorerwärmter Luft in den Abgaskrümmer,
die aus dem Stand der Technik nicht bekannt ist, insbe
sondere in Verbindung mit der Nachverbrennung das Be
triebs- und Abgasverhalten der Brennkraftmaschine ein
schneidend verbessert.
Claims (6)
1. Verfahren zum Betreiben einer mit einem zweischaligen Abgaskrümmer
ausgerüsteten Brennkraftmaschine, bei dem durch den zwischen der in
neren Schale (22) und der äußeren Schale (24) des Abgaskrümmers (14)
gebildeten Zwischenraum (26) Außenluft zwangszugeführt wird zu einer
Eintrittsstelle (32) in den inneren Abgaskrümmer (34), und eine Nach
verbrennung im Abgaskrümmer vorgenommen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwangszuführung der Außenluft durch Betriebsparameter, insbesondere die Temperatur der Brennkraftmaschine, gesteuert wird, und
die Nachverbrennung durch Eintritt eines aus der Zylinderverbrennung entstandenen Feuerschweifes in den Abgaskrümmer (34) entsteht.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zwangszuführung der Außenluft durch Betriebsparameter, insbesondere die Temperatur der Brennkraftmaschine, gesteuert wird, und
die Nachverbrennung durch Eintritt eines aus der Zylinderverbrennung entstandenen Feuerschweifes in den Abgaskrümmer (34) entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die
Zylinder (10) ein angefettetes Benzin/Luft-Gemisch eingebracht wird und
das stöchiometrische Gleichgewicht durch die Nachverbrennung auf den
gewünschten Wert eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zylin
der (10) ein Gemisch mit einem Lambdawert von ca. 0,8 eingestellt wird
und durch die Nachverbrennung der Lambdawert von ca. 1,0 erzielt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
der Eintritt des Feuerschweifes in den Abgaskrümmer durch Beeinflus
sung der Öffnungszeit des Auslassventiles (12) gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass zur Zwangsbelüftung eine Flügelzellenpumpe (30) vorgesehen ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Abgasstrang ein Abgasturbolader (16) vorgesehen ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4118848A DE4118848C2 (de) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
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DE4118848A1 DE4118848A1 (de) | 1992-12-10 |
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Family Applications (1)
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