DE2649407C3

DE2649407C3 - Verfahren zur Steuerung einer mit Vorbehandlung des Treibstoffs arbeitenden Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2649407C3
Application number: DE2649407A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Toyota Aichi Ishiguro; Masakatsu Toyota Aichi Kani
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1975-11-25
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE2649407B2; DE2649407A1; JPS5264529A; US4125090A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des

ίο Patentanspruchs 1 genannten Art sowie ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei der der Treibstoff unter Zusetzung einer bestimmten Menge

is Luft einer Vorbehandlung (Reformierung) unterworfen wird. Diese Reformierung — unter Bedingungen unvollkommener Verbrennungen — setzt den Treibstoff teilweise in Verfalls- und Oxidationsprodukte um, die ihrerseits wiederum im Verbrennungsraum die Zündbarkeit eines ansonsten nicht mehr zündfähigen besonders mageren Gemisches ermöglichen. Die Verbrennung eines derart mageren Gemisches ist deshalb von großer Bedeutung, weil sich dabei erheblich günstigere Werte für schädliche Bestandteile im Abgas, insbesondere für die Stickoxide ergeben, als dies bei weniger mageren Gemischen der Fall ist. Das als Hauptkomponente im reformierten Gas entstehende Methan dient infolge seiner stabilen Verbrennungseigenschaft dazu, den Gehalt an Kohlenwasserstoffen im

jo Abgas zu senken.

Die Reforrnierung ist ein stark exothermer Vorgang, der beispielsweise wie folgt abläuft:

C₇H₁₆+ 3,5 O₂- 7 CO+ 8 H₂

j-, Bei dieser Reaktion entstehen 146 kcal/mol. Das Luft/Treibstoff-Verhältnis bei dieser Reaktion ist ungefähr 4,8. Bei etwas höherem Luft/Treibstoff-Verhältnis erhält man mehr Wasserstoff. Begrenzt ist dieser Wert jedoch durch die Qualität des Materials der Reformierungsvorrichtung, ferner durch die Untergrenze der optimalen Reaktionstemperatui, die Abscheidung von Kohlenstoff und den thermischen Wirkungsgrad. Dabei ist ferner der Wärmewert pro Volumeneinheit und der Oktanwert des reformierten Gases zu

4-, berücksichtigen. Dies zeigt, daß die Betriebsbedingungen einer Reformierungseinrichtung relativ genau bestimmt sein müssen und dementsprechend auch bei Änderungen der Betriebsbedingungen genau und schnell angepaßt werden müssen. Insbesondere ist dabei

-,o die Drehzahl zu berücksichtigen.

Auch die Reaktionstemperatur, das Luft/Treibstoff-Verhältnis und das Reaktionsvolumen (Durchsatzmenge) der Reformierungsvorrichtung haben Einfluß auf Qualität und Menge des reformierten Gases und damit

-,5 auf den Verbrennungsvorgang im Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine. Will der Fahrer also z. B. die Leistung der Brennkraftmaschine erhöhen, so muß er die Luftmenge, die in den Reformer zuströmt, erhöhen und gleichzeitig in Abhängigkeit von dieser auch die Menge des dem Reformer zugeführten flüssigen Brennstoffes erhöhen. Um eine Zunahme der Leistung der Brennkraftmaschine zu erreichen, ist neben der Erhöhung der Menge des dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeführien reformierten Gases

<r> auch eine Erhöhung des Wärmewertes desselben pro Volumeneinheit wünschenswert. Um dies zu erreichen, muß auch die Menge der dem Reformer zugeleiteten Luft erhöht und damit das Luft/Treibstoff-Verhältnis im

Reformer verringert werden. Gleichzeitig wird damit auch ein übermäßiger Temperaturanstieg vermieden.

Umgekehrt ist es, wenn die Leistung der Brennkraftmaschine abnehmen soll, erforderlich, die Menge der dem Reformer zugeführten Luft und gleichzeitig auch entsprechend die Menge des zugeführten Treibstoffes zu vermindern. Außerdem muß auch das Luft/Treibstoff-Verhältnis wieder abnehmen, um einen zu starken Temperaturabfall zu vermeiden.

Der soeben beschriebene Vorgang betrifft die Reformierungs-Einrichtung. Ferner sind jedoch aber auch die Verhältnisse im eigentlichen Brennraum, dem das reformierte Gas einerseits und weitere Luft zugeführt wird, für den Ablauf des Verbrennungsvorgangs von größter Bedeutung. Das sich hierbei ergebende Luft/Treibstoff-Verhältnis des von der Brennkraftmaschine in den Brennraum angesaugten Gasgemisches soll je nach Betriebsbedingungen geändert werden können. Die Brennkraftmaschine verbrennt das im Reformer erzeugte reformierte Gas oder Gasgemisch nach Zusetzung weiterer Frischluft und/oder eines weiteren Luft/Treibstoff-Gemisches, wobei der Treibstoff nicht reformiert zu sein braucht. Hier sind die vielfältigsten Kombinationen denkbar. Neben der bereits erwähnten Wirkung, daß der Gehalt schädlicher Bestandteile des Abgases, insbesondere der Stickoxide und des Kohlenmonoxids, bei Verbrennung insgesamt sehr magere Gemische erheblich abgesenkt werden kann und der Treibstoffverbrauch pro Einheit abgegebener Leistung ebenfalls geringer wird, ist jedoch der Füllungsgrad, d. h. die Effektivität des Ansaugvorganges, gering. Daraus ergibt sich im praktikablen Bereich des Luft/Treibstoffverhältnisses ein Abfall der maximalen Leistung. Daraus folgt wiederum für die Änderung der Betriebsbedingungen: Wünscht der Fahrer eine hohe Leistung, so verringert er das Luft/Treibstoff-Verhältnis des von der Brennkraftmaschine angesaugten Gasgemisches. Im praktischen Arbeitsbereich erhöht er das Luft/Treibstoff-Verhältnis, zusätzlich muß jedoch beachtet werden, daß der Fahrer im Bereich niedriger Geschwindigkeit oder gar im Leerlauf das Luft/Treibstoff-Verhältnis noch weiter erhöhen oder aber — bei geschlossener Drosselklappe — herabsetzen muß. Es ergeben sich also sehr komplizierte Regelungszusammenhänge, die zusätzlich zu den Regelungszusammenhängen, die in der Reformierungsvorrichtung gegeben sein müssen und oben beschrieben worden sind, zu gewährleisten sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine einfache und zuverlässige Regelung des Verhältnisses Primärluft/Treibstoff am Eingang des Reformers und Gasgemisch/Sekundärluft in Mischeinrichtung ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs I angegebenen Merkmale gelöst.

Gegenüber herkömmlichen Regelungseinrichtungen für das Gas/Luftgemisch bei »normalen«, d. h. nicht mit ι einer Reformierungsvorrichtung arbeitenden Motoren, liegt nun der Ansatz der Erfindung darin, daß das Gaspedal bzw. das damit verbundene Steuerorgan nicht mehr auf die Stellung der Drosselklappe in der Ansaugleitung zum Brennraum einwirkt, sondern auf ι ein Steuerorgan, dar die dem Reformer zugeführte Menge Primärluft bestimmt. Entsprechend muß nun als nächster Schritt die dem Reformer zugeführte Treibstoffmenge nachgeregelt werden. Das geschieht dadurch, daß die sich entsprechend der Einstellung des genannten Steuerorgans ergebende Menge Primärluf: gemessen, in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt, die entsprechende Treibstoffmenge im Rechner berechnet, und vom Rechner aus das Treibstoffzufuhrventil, das die Treibstoffzufuhr zum Reformer regelt, entsprechend gesteuert wird. Der rechnerische Zusammenhang zwischen Primärluft und Treibstoff, wie er diesem Regelkreis zugrunde liegt, wird bestimmt durch die Bedingungen, unter denen die Reformierung im Reformer ablaufen muß, um das erwünschte Gasgemisch zu erzeugen, sowie ferner von den Betriebsbedingungen, beispielsweise bei gewünschter Erhöhung der Leistung: Erhöhung des Brennstoffanteils und Erhöhung des Wärmewerts.

Im zweiten Schritt wird dann — wiederum über den Rechner — die Drosselklappe in der Ansaugleitung von Sekundärluft zum Brennraum durch den Stellmotor so eingestellt, daß die in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe angesaugte Menge Sei-.sndärluft auch an der Mischeinrichtung, d. h. hinter dem Meformer, das erwünschte Verhältnis des vom Reformer abgegebenen Gasgemisches zu Sekundärluft ergibt. Das erfolgt wiederum über einen Regelkreis, der zunächst mit Hilfe eines stromaufwärts oberhalb der Mischeinrichtung in der Luftansaugleitung angeordneten Meßgerätes arbeitet, welches die Menge der angesaugten Luft miß' und sie mit der »Soll«-Menge vergleicht, die sich unter Zugrundelegung der vom Reformer abgegebenen Menge Gasgemisch ergibt. Entsprechend wird der Stellmotor für die Drosselklappe in der Luftansaugleitung für die Sekundärluft entsprechend nachgeregelt.

Auf diese Weise ergibt sich eine einfache und schnell wirksame Regelungsmögliohkeit bei der eingangs genannten Art von Motoren, von denen die Erfindung ausgeht. Die Erfindung wird auch durch die DE-OS 23 46 178 nicht nahegelegt. Diese geht nämlich von einem nurmalen Einspritzmotor aus, bei dem das Gaspedal auf die Drosselklappe einwirkt. Dabei wird bei dieser Druckschrift die Aufgabe gelöst, auf der Grundlage der gemessenen Menge Luft die eingespritzte Benzinmenge zu berechnen. Es handelt sich bei dieser Druckschrift also lediglich um den Nachweis, daß an sich ein Meßgerät zur Messung der »momentanen Durchflußmenge der Ansaugluft durch den Vergaser« (siehe S. 8, Z. 19/20) bekannt ist. Dabei wird bei dem Ansaugrohr, durch das die Luft in dem Verbrennungsraum angesaugt wird, durch einen Temperaturfühler die Temperatur, durch einen Druckfühler der atmosphärische Druck und dann ferner durch Differentialdruckmesser der Druckunterschied zwischen Venturirohr und Druck im Ansaugrohr ver dem Venturirohr gemessen. Dfirair, wird dann in einem Rechner ein Signal berechnet bzw. gestellt, das für die Einspritzdauer im Brennraum maßgebjiid ist.

Im Gegensatz zu der in der Druckschrift beschriebenen Vorrichtung kommt es bei der Erfindung nicht darauf an, irgendwo die durchfließende Luftmenge zu messen, sondern darauf, daß — speziell bezogen auf die Problemstellung der Regelung bei einem mit Reformierung arbeitendem Motor — das Gaspedal zunächst nicht auf die Drosselklappe wirkt, sondern auf die Luftzumessung durch das Steuerorgan, welches die Primärluft im Reformer bestimmt und darum, daß dann ausgehend von einer Messung der derart willkürlich über das Gaspedal bestimmten Menge Primärluft, die dem Reformer zuzuführende Treibstoffmenge nachge-

regelt v/ird. und daß dann ferner auf der Grundlage sowohl dieser Gegebenheit als auch auf der Messung der angesaugten Sekundärluft im Ansaugkanal die Stellung der Drosselklappe dort nachgeregelt wird.

Dasselbe gilt im Prinzip auch für eine Anordnung, wie sie aus der DE-OS 20 03 924 bekanntgeworden ist. Auch hierbei handelt es sich um eine Einrichtung, mit der einströmende Luft möglichst präzise gemessen werden soll, wobei zwei sich mit der Luftströmung bewegende Klappen vorgesehen sind, deren Positionen über Fühler abgegriffen werden: gleichzeitig wird der Druckabfall über diesen Klappen gemessen und daraus die Strömungsmenge berechnet. Auch hier ist das Steuerorgan direkt mit den Drosselklappen verbunden, d. h.. die eingangs dargestellte komplexe Rcgelungsproblematik tritt hier nichl auf.

In MTZ S2 (1971). 9, S. 327 ff. ist sowohl die Abgasrückführung diskutiert, als auch im allgemeinen vVasserstolfmoioren. wobei zusätzlich beschrieben ist. daß der Wasserstoff in einem Bordreaktor aus Treibstoff gewonnen wird. Weder handelt es sich bei dem in dem Bordreaktor ablaufenden Vorgang um eine »Reformierung« in dem hier angesprochenen Sinn, der ja daiauf beruht, daß durch eine Vorbehandlung Substanzen erzeugt werden, die die Verbrennung des eigentlichen I.uft/Trcibstoff-Gemisches fördern. Auch ist nichts gesagt über die Regelung oder Dosierung einzelner hierbei erforderlicher oder notwendiger Komponenten.

Fin Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im folgenden an Hand der Zeichnungen beschrieben. Fs zeigt

Fig. ! eine schematische Darstellung eines Aiisführungsbeispiels.

F ι g. 2 den grundlegenden Aufbau eines Teiles des Rechners, der in F-' ι g. 1 Verwendung findet.

Ii g. 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Propeller! .mdrehungsgeschwmdigkeit eines Durch· fliißmengenmeHgerätes von Propcllcr-Tvp und der durchgesetzten l.uftmenge.

F ι g. 4 die Beziehung der Einsprit/daucr und der

PronpMpr-1 mHrphiinpspesrhu. ι ru Ii υ Lf¹It

F- ι g. ! zeigt in prinzipieller Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer in einem F-'ahrzeiig vorgesehenen Steuerung fur einen Reformer zur Vorbehandlung (Refornierung) zumindest eines Teiles des Brennstoffe^ vor Zuführung in den (nicht gezeigten) Verbrennungsraum. Die Vorbehandlung erzeugt, wie bereits erwähnt. durch partielle Oxidation. Zerfalls- und Oxidationsprodukte, ζ B. u a. CWi. die die Verbrennbarken eines mageren Gemir-hes mit entsprechend geringen Schads'offanteilen (HC. CO. NOi^ begünstigen. Vorgesehen ist e-ne Luftpumpe 10. ein mechanisch oder elektrisch mit dem Gaspedal 11 gekoppeltes Ventil 12. ein Reformer 13. ein Luftrohr 15 mit einer Mischeinrichtung 14. sowie em Rechner 16. An die Luftpumpe IO <st das Luftansausrohr 17 und das Luftdruckrohr 18 iinge- -chk'ssen. Eine Drehmoment-Übertragung an die Luftpumpe IO erfolgt durch den Riemen 27 von der (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine. Im Luftdruckrohr 18 ist ein Durchflußmengenmeßgerät 19 vorgesehen. Das Luftdruckrohr steht mit dem Ventil 12 in Verbindung. Mit Hilfe des Druckeinstellventils 20 kann der Druck im Luftdruckrohr auf einen gewünschten Wert. z. B. 0.6 ks/cm². eingestellt werden. D.is Ventil 12 i't mi; dem LufteinlaB de- Reformers 13 über das Rohrstück 18' verbunden. Der für den F.imaß von fiüssieerr. T-eib*'off bestimmte TreihMoffeinlaß des Reformers 13 ist über das Rohrstück 21 mit dem Steuerventil 22, das z. D. ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil ist, verbunden. Es dient zur Steuerung des dem Reformer zugeführten flüssigen Treibstoffs. , Der im Reformer 13 reformierte Brennstoff strömt dann vom Reformer 13 in das Rohrstück 23 an dessen Ausgang und von dort über die Mischeinrichtung 14 bzw. die Öffnung 14a derselben in das Luftrohr 15. Stromaufwärts dieser Stelle ist ein Luft-Durchflußmen-

Ui genmeßgerät 24, stromabwärts die Drosselklappe 25 vorgesehen. Sie ist mit einem Servomotor 26 gekoppelt, der sie öffnet bzw. schließt. Stromaufwärts des in der Zeichnung dargestellten Bereiches des Luftrohres 15 ist ein (nicht gezeigtes) Luftreinigungsfilter angeordnet.

, Stromabwärts der Drosselklappe endet das Luftrohr 15 in das (nicht gezeigte) Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine. Durchflußmengcnmeßgerät 19. das Steuer ventil 22, das Durchflußmengenmeßgerät 24 und der Servomotor 26 sind an den Rechner ίβ angeschlossen.

ή Als Reformer IJ kann ein herkömmlicher verwendet werden, wie er z.B. in F-"i g. I dargestellt ist. Fin als Granulat vorliegender Katalysator 1.3c ist zwischen zwei einander gegenüberliegend angeordneten Metallrosten IJii bzw. 11/) eingebracht. Das Durchflußmen-. genmeßgerät 19 im l.uftdruckrohr 18 mißt die relativ geringe Menge der durchströmenden Luft. Fs kann demgemäß / B. als Propeller-Meßgerät aufgebaut sein, icdoc'. sind auch andere Meßgeräte einsetzbar. Bei einem Propeller-Meßgerät ergibt sich der in F-" i g. 3

:" dargestellte Zusammenhang des durch das l.uftrohr 18 durchströmenden l.uftvoliimcns und der Umdrehungsgeschwindigkeit (U/min) des Propellers. Fin die F requenz der Umdrehungen des Propellers darstellendes Signal gelangt an den Rechner 16, der daraus die

; Menge Treibstoff errechnet, die dann für den Reformer zur Verfügung gestellt werden muß. Die Umdrehungszahl wird hierzu, wie aus F i g. 2 ersichtlich, in einem Wandler 1f>;i in ein Signal mit einer der Umdrehungsgeschwindigkeit proportionalen Frequenz umgewandelt.

■-*■ Der Wandler I6;j kann durch einen Phototransistor in Verbindung mit einer Strahlungsdiode gebildet werden. Dieses Signal wird im Wandler 16Λ in ein Signal mit einer der Frequenz proportionalen Spannung umgewandelt, das an die Recheneinheit 16c. die die

: arithmetischen Operationen durchführt, gelangt. Zu diesem Zweck gelangt ferner ein Signal, das die Umdrehungsgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine darstellt, von einer Klemme 28 am Verteiler der Brennkraftmaschine an den Rechner 16. Die Wellenform dieses Signals wird in einem Gleichrichter 16c gleichgerichtet und in einem Wandler 16c/ ;n ein proportionales Spannungssignal umgewandelt, das an die Recheneinheit 16cgelangt. In der Recheneinheit 16c wird das Signal, das vom Durchflußmengenmeßgerät 19 abgegeben wird, durch das Signal, das von der Anschlußk «'Time 28 des Verteilers abgegeben wird, dividiert. Das Ergebnis ist ein Signal, das die LuftdurchfluBmenge pro Umdrehung der Brennkraftmaschine darstellt. An Hand des etwas in Form eines entsprecherden Diagramms vorliegenden Zusammenhangs von Finspritzdauer und Luftvolumen angibt, wie z. B. in Fi \i 4 dargestellt, wird dann in der Recheneinheit 16e die Einspritzdauer, also die Dauer der Treibstoffeirspritzunginden Reformer 13 durch zeitlich

■". enisprecherd bestimmte Öffnung des Steuerventils 22 ermittelt. Ein entsprechendes, die ermittelte Dauer der Einspritzung darstellendes Signal gelangt dann an die Korrekturschaltung 16/". in der zu ihm verschiedene

andere noch zu berücksichtigende Faktoren addiert werden. Daraus ergibt sich das entsprechend verbesserte endgültige Signal für die Einspritzdauer, das im Wandler 16# in ein Signal mit entsprechender Frequenz umgewandelt wird. Dieses Signal wird in einer Treiberstufe durch den Verstärker 16Λ verstärkt, indem es in ein Ausgangssignal umgewandelt wird, das hinreichend leistungsstark ist, um das Steuerungsventil 22 zu betätigen. Dieses Ausgangssignal bestimmt die öffnung des Ventils 22. Ist das Steuerventil 22 ein elektromagnetisches Ventil, dann bestimmt dieses Ausgangssignal die zeitliche Einstellung der Öffnung bzw. Schließung des Ventils.

Im Betrieb wird das Drehmoment der (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine direkt oder indirekt durch Übertragungseinrichtungen, z. B. den Riemen 27, an die Luftpumpe 10 übermittelt. Wie bereits erwähnt, wird die von der Luftpumpe 10 geförderte primäre Luft durch das Druckeinstellventil 20 auf einen bestimmlcn Druck eingestellt Die Luft wird dann, nachdem sie das Durchflußmengenmeßgerät 19 und das Ventil 12 durchströmt hat, dem Reformer 13 zugeführt. Betätigt der Fahrer irgendeine mit dem Ventil 12 gekoppelte Steuereinrichtung, z.B. das Gaspedal 11, und will er damit auf die von der Brennkraftmaschine abzugehende Leistung Einfluß nehmen, so steuert er damit die primäre Luftmenge. Soll die abzugebende Leistung erhöht werden, wird zunächst die primäre Luftmenge erhöht Das entsprechende aus dem Durchflußmengenmeß"erät 19 abgeleitete elektrische Signal wird im Recnner 16 in ein Signal umgesetzt, das an das Steuerungsventil 22 abgegeben wird, so daß derart eine Steuerung der dem Reformer 13 zugeführten Menge flüssigen Treibstoffes erfolgt.

Gleichzeitig läuft folgender Vorgang ab: Das Durchflußmengenmeßgerät im Luftrohr 15 mißt die Menge der angesaugten sekundären Luft und gibt ein entsprechendes elektrische Signal an den Rechner 16a. Der Servomotor 16 reagiert auf dieses Signal durch eine entsprechende Einstellung der Drosselklappe 25. Dadurch wird die Menge der angesaugten sekundären Luft

so ciri~c;tc!!i, dsS ds; LufüTrcibstcff " h~!*~^:" ^:~ ^J—

der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Treibstoff-Gemisches, gebildet durch die vom Luftrohr 15 angesaugte sekundäre Luft und das vom Reformer her zugeführte Gasgemisch, auf einen bestimmten Wert abnimmt bzw. bei einem bestimmten Volumen gasförmigen Treibstoffes, das über die Mischeinrichtung 14, z. B. ein Venturi-Rohr, zuströmt unter Zugrundelegung eines bestimmten Luft/Treibstoff-Verhältnisses entspricht Auf diese Weise kann der Fahrer besonders leicht einfach und schnell den Betriebszustand des Reformers und der gesamten Brennkraftmaschine durch bloße Betätigung eines Ansteuerorgans, z. B. des Gaspedals, einstellen.

Gemäß vorliegender Erfindung unterliegt die gesamte Steuerung einem Rechner. Dadurch wird eine Feinsteuerung praktisch realisierbar und dabei gewährleistet daß — durch Einsatz eines Reformers — das Abgas sauber gehalten und der Treibstoffverbrauch gering gehalten ist Durch eine vorzugsweise eingesetzte Steuerung der Zusammensetzung des gasförmigen Treibstoffes, der vom Reformer abgegeben wird, kann man den Reformer auf einer geeigneten Temperatur halten, bei der die Abscheidung von Kohlenstoff vermieden wird.

Eine Brennkraftmaschine, die gasförmigen Treibstoff verbrennt der als brennbare Bestandteile hauptsächlich sehr viel Wasserstoff, Kohlenmonoxid oder Methan enthält, wird sehr viel stärker vom Wärmewert des Treibstoffes als vom Luft/Treibstoff-Verhältnis beeinflußt. Nun kann man bei der vorliegenden Erfindung sehr einfach die Zusammensetzung des gasförmigen Treibstoffes steuern. Damit ergibt sich dann auch, daß die Brennkraftmaschine ohne Fehlzündungen oder Ausfälle unter sehr unterschiedlichen Bedingungen betrieben werden kann. Gleichzeitig kann, wie erwähnt, das Luft/Treibstoff-Verhältnis sehr fein eingestellt und damit auf einem bestimmten Wert gehalten werden.

Im folgenden werden einige Versuche geschildert, aus dem sich die Wirkung der Erfindung ergibt: Versuchsbedingungen:

Straße:

Ebener Verlauf, gute Oberfläche; Fahrzeug:

rcisOricfiicräiiiäurZCüg,Gericht ί 100 kg;

Brennkraftmaschine:
1600 cm³,4 Zylinder;

Reformer:

Prinzip der partiellen Oxidation;
Katalysator:

Nickel; Flüssiger Treibstoff: Bleifreies Benzin.

Versuchsergebnis:

Cieschw.	Leistung	NOv	KaIaIy	I.uft/Treib-
			sator-	stolT-Ver-
			Temp.	hältnis in
				Reformer
(Km/h)	(PS)	(ppm)	(C)	(Gew.-Verh.)

30
60
90

2.2

7.2

13.8

90 110 205

850 870 950

5.2 4.5 3.8

Dabei war das gesamte System so ausgelegt daß mit

zunehmendem Volumen der dem Reformer zugeführten

Luft das gesamte Luft/Treibstoff-Verhältnis des der Hrc^^kr_ftm2ich!™* -rija^tithri^n I iifi/Trpihclnff-Prpmi-

sches graduell abnahm. Die Tabelle zeigt daß der NOr-Gehalt des Abgases selbst bei zunehmender

4$ Motordrehzahl und -leistung auf niedrigem Niveau bleibt. Die Katalysatortemperatur bleibt im Bereich von 800°C bis 1100°C. In diesem Bereich ist der Katalysator hochgradig aktiv.

Je nach Aufbau und Qualität des Materials des

so praktisch eingesetzten Reformers ist eine gewisse Korrektur des Luft/Treibstoff-Verhältnisses vorzunehmen. Bei maximaler Leistung ist das Luft/Treibstoff-Verhältnis durch die höchstzulässige Temperatur des Katalysators bzw. des für seinen strukturellen Aufbau verwendeten Materials, sowie ferner auch das Reaktionsvohimen, durch die Wärmekapazität des Reformers usw. gegeben. Bei minimaler Leistung ist das Luft/Treibstoff-Verhältnis durch die niedrigste zulässige Reaktionstemperatur, für die die Durchführung einer Reformierung erforderlich ist vorgegeben. Ferner ist für das Luft/Treibstoff-Verhältnis bei mittlerer Leistung zu berücksichtigen, wie die von der Brennkraftmaschine abgegebene Leistung von der Zusammensetzung des vom Reformer abgegebenen gasförmigen Treibstoffs

abhängt und welche Änderungen in der Zusammensetzung des Abgases sich dabei ergeben. Diese Werte für das Luft/Treibstoff-Verhältnis bei maximaler bzw. bei minimaler Last können nun erneut korrigiert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

130233/322

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, bei der der Treibstoff unter Zusetzung einer bestimmten Menge Luft (Primärluft) in einem Reformer einer Vorbehandlung durch partielle Oxidation unterworfen wird und das dabei im Reformer entstehende Verfalls- und Oxidationsprodukte des Treibstoffs enthaltende Gasgemisch danach mit der Luft (Sekundärluft) vermischt wird, die von der Brennkraftmaschine entsprechend der Stellung einer in der Ansaugleitung zum Brennraum vorgesehenen Drosselklappe angesaugt wird, deren Stellung durch ein willkürlich betätigbares Steuerorgan bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Steuerorgans (11) die Zufuhr von Primärluft zum Reformer (13) bestimmt, daß das Volumen der dem Reformer zugeführten Primärluft gemessen (19) und die Menge des dem Reformer zugesetzten Treibstoffs entsprechend bestimmt wird (16), daß ferner das Volumen der angesaugten Sekundärluft gemessen (24) und die Drosselklappe (25) so eingestellt wird, daß sich unter Berücksichtigung der Menge des vom Reformer (13) abgegebenen Gasgemisches ein bestimmtes den Betriebsbedingungen anpaßbares Verhältnis des vom Reformer abgegebenen Gasgemisches zur Sekundärluft ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (18') von Primärluft zum Reformer (13) ein erstes Meßgerät zur Messung der Menge der dem Reforr^r zugeführten Primärluft, daß ferner in der Ansaugleitung (15) stromaufwärts vor der Mischung (14*. des vom Reformer abgegebenen Gasgemisches mit der Sekundärluft ein weiteres Meßgerät (24) zur Messung der Menge der Sekundärluft vorgesehen ist, daß die von den beiden Meßgeräten (19, 24) gemessenen Werte in elektrische Signale umgesetzt werden, die an einen Rechner (16) gelangen, der danach die Menge des dem Reformer zuzuführenden Treibstoffes und die Sollstellung der Drosselklappe (25) ermittelt -nd entsprechende Stellsignate an das die Zuführung von Treibstoff zum Reformer (13) bestimmende Ventil (22) und an einen die Stellung der D/osselklappe (25) bestimmenden Stellmotor (26) abgibt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rechner (16) vorgesehen ist, an den ein erstes von einer ersten Meßeinrichtung (19) abgeleitetes Signal gelangt, das die Menge der dem Reformer (13) entsprechend der Stellung des Steuerorgans (II) zugeführten Primärluft anzeigt, und daß der Rechner entsprechend über ein Ventil (22) die Menge des dem Reformer (13) zugeführten Treibstoffes steuert, und daß ferner an den Rechner (16) ein zweites elektrisches Signal gelangt, das die in einem zweiten Meßgerät (24) gemessene Menge der Sekundärluft anzeigt, und daß ferner der Rechner (16) einen Stellmotor (26) für die Drosselklappe (23) derart steuert, daß die angesaugte Menge Sekundärluft ein bestimmtes Verhältnis des vom Reformer (13) abgegebenen Gasgemisches zur Sekundärluft ergibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärluft durch eine Luftpumpe (10) in eine Zuleitung (18) zum Reformer (13) gepumpt wird, daß ferner in der Zuleitung (18) ein Druckregelungsventil (20) vorgesehen ist, und daß in dieser Zuleitung (18, 18') das Steuerorgan (12) vorgesehen ist.