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DE2907934C2 - Mehrzylindrige Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Mehrzylindrige Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge

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DE2907934C2 DE2907934A DE2907934A DE2907934C2 DE 2907934 C2 DE2907934 C2 DE 2907934C2 DE 2907934 A DE2907934 A DE 2907934A DE 2907934 A DE2907934 A DE 2907934A DE 2907934 C2 DE2907934 C2 DE 2907934C2
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Wolfgang Ing.(grad.) 7141 Markgröningen Schmid
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrzyiindrige Brennkraftmaschine — insbesondere für Kraftfahrzeuge — mit zwei verschiedenen Zylindern bzw. Zylindergruppen zugeordneten, mageres und fettes Medium liefernden Brennstoff-Luft-Gemisch-Zuführeinrichtungen und einem Abgasleitungssystem, in dem zwei Katalysatoren hintereinander angeordnet sind, die den Zylindergruppen derart zugeordnet sind, daß die Abgase einer ersten Zylindergruppe beide Katalysatoren beaufschlagen und die Abgase einer zweiten Zylindergruppe dem Abgassystem vor dem zweiten Katalysator zugeführt werden.
Bei einer bekannten mehrzylindrigen Brennkraftmaschine der genannten Art wird der einen Zylindergruppe durch einen Vergaser fettes Brennstoff-Luft-Gemisch und der anderen Zylindergruppe durch einen Vergaser mageres Brennstoff-Luft-Gemisch zugeführt (US-PS 37 08 980). Durch diese Gemischregelung wird zwar gegenüber einer Brennkraftmaschine, bei der die Gemischzusammensetzung an die Drehmomentanforderung der Brennkraftmaschine z. B. derart angepaßt wird, daß die Gemischzusammensetzung in Abhängigkeit von Drehmoment- oder Leistungsanforderung fetter wird, die Abgasemission verbessert, jedoch nicht in einem Umfang, als daß dadurch den zu erwartenden gesetzlichen Bestimmungen Genüge getan werden kann-
Zur Verbesserung der Abgasemission von Brennkraftmaschinen ist auch eine Schalteinrichtung zur Regelung des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Brennstoff-Gemisches mit Hilfe eines im Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoff-Meßfühlers bekannt, der in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des aus der Verbrennung des Brennstoff-Luft-Gemisches resultierenden Abgases ein elektrisches Schaltsignal an die Steuereinrichtung eines Brennstoff-Einspritz-Systems abgibt. Dadurch kann das Brennstoff-Luft-Gemisch zur Erzielung möglichst schadstofffreier Abgase auf ein bestimmtes Verhältnis, z. B. auf ein stöchioinetrisches Verhältnis mit der Luftzahl A=I, einreguliert werden. Diese Sauerstoff-Meßfühler haben den Vorteil, daß sie ein deutliches und beständiges Regelsignal beim Übergang von einer überstöchiometrischen zu einer unterstöchionetrischen Zusammensetzung der Abgase bei der Luftzahl λ = 1 und umgekehrt abgeben. Auf das Erreichen der Ansprechtemperatur von Katalysatoren die auch dabei zur Erzielung der zu erwartenden gesetzlichen Bestimmungen erforderlich sind, bleiben derartige Sauerstoff-Meßfühler in der Warmlaufphase der Brennkraftma- schine jedoch ohne Einfluß.
Ferner ist bei einer Brennkraftmaschine mit abschaltbarer Zylindergruape (US-PS 4134 261) in jeder getrennten Abgasleitung ein Katalysator und ein Sauerstoffsensor zur Regelung vorgesehen, die abhän gig voneinander arbeiten. Bei abgeschalteter Zylinder gruppe wirkt diese als Luftpumpe in den Katalysator. Auch sind die Merkmale aus dem Anspruch 2 aus dieser Schrift zu entnehmen. Im Unterschied zum Gegenstand gemäß Anspruch 1 arbeiten die Katalysatoren jedoch parallel und sind nicht hintereinander geschaltet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Vorteile der beschriebenen Brennkraftmaschinen in sich vereinigt und deren Nachteile im wesentlichen vermei det.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Weitere, die Erfindung in vorteilhafter Weise weiterbildende Merkmale sind in dem Unteran spruch enthalten.
Die hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß durch die Hintereinanderschaltung der beiden Katalysatoren und die getrennte Regelung der beiden Zylindergruppen durch je einen Sauerstoff-Meß-
so fühler eine optimale Entgiftung der Abgase beider Zylindergruppen in allen Betriebsbereichen und unter allen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine erzielt wird, wobei die Vorteile Kraftersparnis und Vermeidung von Leistungsverlusten beibehalten wer den. Arbeitet die Brennkraftmaschine nur mit der ersten Zylindergruppe, so werden sämtliche Abgaskomponenten der Abgase dieser Zylindergruppen durch gleichzeitige Oxydation und Reduktion in dem ersten Katalysator teilweise entgiftet Die zweite Zylindergruppe wirkt in diesem Betriebszustand der Brennkraftmaschine aufgrund der dieser Zylindergruppe zugeführten Luft als Luftpumpe, so daß den Abgasen der ersten Zylindergruppe vor dem zweiten Katalysator diese Luft zugeführt wird und somit im zweiten Katalysator eine zusätzliche Oxydation der Abgase der ersten Zylindergruppe folgt. Dabei werden das Kohlenmonoxyd und die Kohlenwasserstoffe in diesen Abgasen noch weiter reduziert. Gleichzeitig wird durch die Abgase der ersten
Zylindergruppe der Sauerstoff-Meßfühler und der Katalysator der zweiten Zylindergruppe, falls diese noch nicht ihre Betriebstemperatur erreicht haben, vorgeheizt, so daß bei der Zuschaltung der zweiten Zylindergruppe dessen Abgasentgiftungssystem sofort betriebsbereit ist. Arbeiten beide Zylindergruppen, wird durch den Sauerstoff-Meßfühler vor dem zweiten Katalysator das Gemisch der Abgase aus der ersten und zweiten Zyiindergruppe gemessen und die Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemisches für die zweite Zylindergruppe derart gesteuert, daß die AbgaszusammensetzJing an dem Sauerstoff-Meßfühler vor dem zweiten Katalysator einer Brennstoff-Luft-Gemisch-Zusammensetzung für beide. Zylindergruppen mit einer Luftzahl von λ = 1 entspricht Somit wären also Fehler in der Brennstoff-Luft-Gemiich-Zusammensetzung für die erste Zylindergruppe durch die Brennstoff-Luft-Gemisch-Zussmmensetzung der zweiten Zylindergruppe berücksichtigt. In diesem Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfolgt darüber hinaus auch im zweiten Katalysator eine Oxydation und Reduktion der Abgase der ersten Zylindergruppe sowie der Abgase der zweiten Zylindergruppe.
!n der Zeichnung, die eine einzige Figur umiaßt, ist eine beispielsweise Ausführungsform dargestellt. Die Figur zeigt eine Acht-Zylinder-Brennkraftmaschine mit einem Abgasleitungssystem.
In der Figur ist die Acht-Zylinder-Brennkraftmaschine mit 1 bezeichnet, die in eine erste Zylindergruppe 2 und eine zweite Zylindergruppe 3 mit je vier Zylindern unterteilt ist Der Zylindergruppe 2 ist eine Brennstoff-Luft-Gemisch-Zuführeinrichtung 4 zugeordnet, die aus einem Luftmengenmesser 5, einer in einem Saugrohr 6
angeordneten, vom nicht gezeigten Fahrpedal beeinflußbaren Drosselklappe 7 und einer Brennstoff-Einspritzdüse 8 gebildet wird, und der Zylindergruppe 3 ist eine Brennstoff-Luft-Gemisch-Zufübreinrichtung 9 zugeordnet, die aus einem Luftmengenmesser 10, einer in einem Saugrohr U angeordneten und auch vom nicht gezeigten Fahrpedal beeinflußbaren Drosselklappe 12 und einer Brennstoffeinspritzdüse 13 gebildet wird. Ein Luftfilter ist mit 14 bezeichnet. Die Abgase der Zylindergruppe 2 werden Abgasrohren 15,16,17 und 18 zugeführt, die zu einem Einzelabgasrohr 19 zusammengeführt werden und die Abgase der Zylindergnippe 3 werden Abgasrohren 20,21,22 und 23 zugeführt, die mit einem Abgas-Austrittsrohr 26 eines Katalysators 25 zu einem Einzelabgasrohr 24 zusammengeführt werden. Das Einzelabgasrohr 19 mündet in den Katalysator 25, der durch das Abgas-Austrittsrohr 26 mit einem weiteren Katalysator 27 verbunden ist. In dem Einzelabgasrohr 19 ist vor dem Katalysator 25 ein Sauerstoff-Meßfühler 28 und in dem Abgas-Austrittsrohr 26 ist ein Sauerstoff-Meßfühler 2s angeordnet und die Abgasrohra 20, 21, 22 und 23 münden in das Abgas-Austrittsrohr 26 vor dem Sauerstoff-Meßfühler 29.
Durch den von den Abgasen der Zylindergruppe 2 beaufschlagten Sauerstoff-Meßfühler 28 wird die Brennstoff-Luft-Gemisch-Zuführeinrichtung 4 und durch den von den Abgasen der Zylindergruppe 2 und der Zylindergruppe 3 beaufschlagten Sauerstoff-Meßfühler 29 wird die Brennstoff-Luft-Gemisdi-Zufüheinrichtung 9 entsprechend der Abgaszusammensetzung zur Optimierung der Abgasemission beeinflußt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

  1. Patentansprüche;
    1, Mehrzyiindrige Brennkraftmaschine — insbesondere fQr Kraftfahrzeuge — mit zwei verschiedenen Zylindern bzw. Zylindergruppen zugeordneten, mageres und fettes Medium liefernden Brennstoff-Luft-Gemisch-Zuführeinrichtungen und einem Abgasleitungssystem, in dem zwei Katalysatoren hintereinander angeordnet sind, die den Zylindergruppen derart zugeordnet sind, daß die Abgase einer ersten Zylindergruppe beide Katalysatoren beaufschlagen und die Abgase einer zweiten Zylindergruppe dem Abgassystem vor dem zweiten Katalysator zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzufuhr zur Brennstoff-Luft-Gemisch-Zuführeinrichtung (9) für die zweite Zylindergruppe (3) in Abhängigkeit von der Belastung der Brennkraftmaschine (1) abschaltbar ist, die abschaltbare Zylindergruppe (3) dem zweiten Katalysator (27) zugeordnet ist und daß bei abgeschalttrter zweiter Gruppe (3) dieser von der Brennstoff-Luft-Gemisch-Zuführeinrichtung (9)· nur Luft zugeführt wird, vor dem ersten Katalysator (25) ein Sauerstoff-Meßfühler (28) und vor dem zweiten Katalysator (27) hinter der Zuführung der Abgase der zweiten Zylindergruppe (3) ein Sauerstoff-Meßfühler (29) angeordnet ist, wobei die Sauerstoff-Meßfühler (28, 29) die Brennstoff-Luft-Gemisch-Zuführeinrichtungen (4, 9) zur Optimierung der Abgasemission entsprechend der Abgaszusammensetzung beeinflussen.
  2. 2. Mehrzyiindrige Brennkraftmaschine mit Bereichen, in denen die Abgasr^hre der ersten bzw. zweiten Zylindergruppi; zu Einzelabgasrohren zusammengeführt sind nach / tspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoff-Meßfühler (28, 29) vor den Katalysatoren (25, 27) angeordnet sind und zwar in diesen Bereichen.
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