DE2204286A1 - Einrichtung zur kontrolle der temperatur des auspuffsystems einer brennkraftmaschine - Google Patents

Einrichtung zur kontrolle der temperatur des auspuffsystems einer brennkraftmaschine

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DE2204286A1
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Walter Remmek
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Description

R. 723
24.1.1972 Ka/Kb
Anlage sur
Patent- und
Gebrauchsmustern! Ifsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1
Einrichtung zur Kontrolle der Temperatur- des Auspuffsystems si ne r Brennkraf tmas ehine _____
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sur Kontrolle eines wenigstens einen katalyticchen und/oder thermischen Reaktor aufweisenden Auspuffsystems einer Brennkraftmaschine.
In Auspuffsystemen von Brennkraftmaschinen werden thermische und/oder katalvtische Reaktoren sr.ur Herabsetzung der Anteile des Kc'-.lenmonoxids, des Kohlenwasserstoffs und der Stickoxide im Abgas von Brennkraftmaschinen eingesetzt.
Die Reaktoren, insbesondere die katalytischer! Reaktoren sind verhältnismäßig teuer, so daß die Forderung besteht, das Auspuffsystem von Brennkraftmaschinen au überwachen, damit Schäden an den Reaktoren vermieden werden, und stets für eine einwandfreie Aufbereitung des Abgases gesorgt ist.
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O,
Robert Bosch GmbH ■ R.723 Ka/Kb
Stuttgart 22 OA 28
Entsprechend der genannten Forderung ist gemä3 der Erfindung wenigstens ein Temperaturfühler zur Abgabe eines die Temperatur im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine charakterisierenden elektrischen Signales vorgesehen, der mit einem wenigstens eine SchaltschwelIe aufweisenden Schalter verbunden ist, weicher bei üoerschreiten von bestimmten charakteristischen Temperaturen des Auspuffsystems VJarneinrichtungen und/oder Schaltgeräte betätigt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Ve?*bindune: mit den Unteransprüchen, aus der nachfolgenden Beschreib"1.-)..?* von Ausführungsbeispielen und aus den zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die Anordnung eines Temperaturschalters mit den von diesem Temperaturschalter betätigten Bauelementen und
Fig. 2 das Schaltbild eines elektronisch arbeitenden Temperaturschalters.
In Fig, 1 ist ein Temperaturschalter IC dargestellt, der mehrere Schalte cl'ive ilen aufweist. Diese Schaltschwellen sind verschiedenen Temperaturen im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine zugeordnet. Der Temperaturschalter dient dazu, optische und'oder akustische Warngeräte, beispielsweise eine Lampe 11 und ein Horn 12 su betätigen. Weiterhin kann mit Hilfe des Temperaturechalters 10 ein Ventil IJ in einer Kraftstoffzuleitung 14 von einer Brennkraftmaschine 15 betätigt werden. Mit Hilfe dieses Ventils 13 kann die Kraftstoffzufuhr su der Brennkraftmaschine 15 unterbrochen bzw. freigegeben werden. Weiterhin ist es mit Hilfe des
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BAD ORiGINAL
Robert Bosch GmbH · 9 ? Π A ? R R
Stuttgart
Temperaturschalters 10 möglich s eine Klappe l6 im Auspuffsystem 17 der Brennkraftmaschine 15 so su verschwenken, das von der Brennkraftmaschine 15 abgegebene Abgas entvieder über eine Abgasleitung 18 und einen katalytischen Reaktor 19 ausgestoßen-wird, oder daß dieses Abgas bei Verschwenken der Klappe 16 über eine Leitung 20, die einen Bypass zu dem katalytischen Reaktor 19 bildet, ins Freie geführt wird.
Mit dieser Anordnung soll die Temperatur des AuspuffsySteines, hier speziell des katalytischen Reaktors 19 überwacht werden. Zu diesem Zweck ist in dem katalytischen Reaktor 19 ein Temperaturfühler 21 angeordnet,.d. a? die Temperatur des katalytischen Reaktors 21 an den Temperaturschalter 10 meldet. Bei Betriebstemperatur des katalytischen Reaktors v.'ird keine der Einrichtungen 11,12 oder 13 bzvj. 1β betätigt werden. Es ist aber möglich, den Temperat\irschalter 10 hier so zu verwenden, daß er in einem Bereich unterhalb der normalen Betriebstemperatur des katalytischen Reaktors 19 eine Zündzeitpunktspätverstellung in der Zündanlage der Brennkraftmaschine bewirkt. Wie schematisch in Fig. 1 angedeutet, kann deshalb der Temperatursehalter auf die Zündverstelleinrichtung der Zündanlage der Brennkraftmaschine einwirken, so daß beispielsweise während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine und während der entsprechenden Anwärmphase des Auspuffsystems dieser Brennkraftmaschine die Zündzeitpunktspätverstellung wirksam wird. Bei Erreichen der Betriebstemperatur des katalytischen Reaktors 19 kann eine weitere Schaltfunktion durch den Temperaturschalter 10 wahrgenommen werden. So kann beispielsweise bei Erreichen der Betriebstemperatur des katalytischen Reaktors 19 eine sogenannte A -Regeleinrichtung zur Regelung der Luftzahl in Betrieb genommen werden.., da es zweckmäßig ist, unterhalb der Betriebstemperatur des kafalytischen Reaktors 19 im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine diese Z* -Regeleinrichtung noch nicht in Betrieb zu nehmen. Steigt die Temperatur
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Stuttgart
des katalytischen Reaktors 19 im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine über die normale Betriebstemperatur des katalytischen Reaktors hinaus an, wie es z.B. bei sehr großer Belastung der Brennkraftmaschine vorkommen kann, dann wird eine der beiden Warneinrichtungen 11,12 oder beide zusammen eingeschaltet. Dieses Signal bedeutet für den die Brennkraftmaschine Bedienenden, also beispielsweise für den Fahrer eines Kraftfahrzeuges, daß der katalytische Reaktor 19 im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine infolge überhitzung gefährdet ist. Die Bedienungsperson hat deshalb bei Aufleuchten der Lampe 11 bzw. bei Ertönen des Hornes 12 den Betrieb der Brennkraftmaschine so zu ändern, daß die Temperatur im Auspuffs$rstem und damit im katalytischen Reaktor 19 der Brennkraftmaschine wieder sinkt. In diesem Fall werden die Warneinrichtungen 11 und 12 wieder ausgeschaltet und die Brennkraftmaschine bzw. der katalytische Reaktor im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine ist wieder voll betriebsbereit.
Beachtet dagegen der die Brennkraftmaschine Bedienende die Warnsignale der Warneinrichtungen 11 und 12 nicht, und tritt eine weitere starke überhitzung des katalytischen Reaktors der Brennkraftmaschine ein, die unter Umständen zur Serstörung des Reaktors 19 führen könnte, dann werden Schalteinrichtungen betätigt, die in com 3etrieb der Brennkraftmaschine eingreifen. Dieser Eingriff in den Betrieb der Brennkraftmaschine 15 kann beispielsweise mit Hilfe des Ventiles 13. erfolgen. Mit Hilfe dieses Ventiles kann die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine unterbrochen v/erden, so daß diese stillgesetzt wird. Dadurch wird die starke überhitzung des Auspuffsystems der Brennkraftmaschine und insbesondere des katalytischen Reaktors 19 unterbunden, so daß eine Zerstörung vermieden wird. Eine andere Eingriffsmöglichkeit ohne Beeinträchtigung des Fahrverhaltens besteht darin, die Klappe 16 so su betätigen, daß' das Abgas der Brennkraftmaschine nun über den Bypass 20 abgegeben wird. Wenn das Abgas in dem Bypass 20 geleitet wird.
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Stuttgart 2204286
kann der katalytische Reaktor 19 auskühlen. Vorteilhaft ist bei dieser Lösung, daß eine Beeinträchtigung des Fahrverhaltens eines Kraftfahrzeuges nicht verändert wird, und daß dadurch gefährliche Situationen im Straßenverkehr vermieden werden. Andererseits ist bei dieser Lösung nachteilig, daß das Abgas mit erhöhten Anteilen an schädlichen Stoffen-wie Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff und Stickoxiden ins Freie geleitet wird.
In Fig. 2 ist das Ausführungsbeispiel eines elektronischen Temperaturschalters gezeigt.Der elektronische Temperaturschalter 10 weist einen ersten Operationsverstärker 22 auf„ Zwischen den Ausgang, des Operationsverstärker 22 und den positiven Eingang des Operationsverstärkers ist ein Rückkopplungswiderstand 23 geschaltet j der dem Operationsverstärker 22 das Verhalten eines Schmitt-Triggers gibt. Bei Anlegen eines elektrischen Signaies an den Minuseingang -dieses Operationsverstärkers 22 wird dann bei Erreichen des Schwellwertes der Operationsverstärker durchgeschaltets und über einen Widerstand 24 und einen sich daran anschließenden Verstärkertransistor 25 wird ein Schaltsignal abgegeben, das ,ein Relais 26 zum Anziehen bringt, das wiederum dss Horn 12 oder die Lampe 11 einschalten kann. Dem Minuseingang des Operationsverstärkers 22 ist ein Eingangswiderstand 27 vorgeschaltet, der an seinem Ende 28 mit weiteren Singangswiderständen 29 und 30 von Operationsverstärkern 31 und 32 verbunden ist. Diese Operationsverstärker 31 und 32 sind wie der Operationsverstärker 22 mit einem Rückkopplungswiderstand zwischen dem Verstärkerausgang und dem positiven Verstärkereingang verbunden und haben deshalb ebenfalls ein Schaltverhalten wie ein Schmitt-Trigger. Die Schaltschwellen sind bei diesen Operationsverstärkern jedoch auf einen anderen Wert gelegt als bei dem Operationsverstärker 22. So kann beispielsweise der Operationsverstärker 31 erst bei einem höheren Eingangssignal ansprechen als der Operationsverstärker 22 und beispielsweise aur Abschaltung der Kraftstoffzufuhr, d.h. zur Betätigung des. Ventile?- 13 oder aber zur
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Robert Bosch GmbH R.723 Ka/Kb
Stuttgart
Umsteuerung der Klappe 16 im Auspuffsystera der Brennkraftmaschine dienen. Der Operationsverstärker 32 kann beispielsweise die Zündzeitpunktspätverstellung der Zündanlage der Brennkraftmaschine auslösen. Es ist weiterhin möglich, den Operationsverstärkern 22,31 und 32 noch weitere Operationsverstärker hinzuzuschalten, die andere Schaltfunktionen wahrnehmen .
Der Verbindungspunkt der Eingangswiderstände 27; 29 und J>0 ist an einen Operationsverstärker 33 angeschlossen, der einen Rückkopplungswiderstand 3*1 zwischen seinem Ausgang und seinein Minuseingans aufweist. Durch diese Rückkopplung arbeitet dieser Operationsverstärker als zweiter Verstärker und verstärkt ein über einen Impedanzwandler auf den Minuseingang gegebenes Eingangssignal, das von den Temperaturfühler 19 abgegeben wird. Der Temperaturfühler 19 kann ein temperaturabhängiger Widerstand sein und beispielsweise im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Infolge dieser Anordnung im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine bewirkt der temperaturabhängige Widerstand ein elektrisches Signal, das der Temperatur im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine und insbesondere im katalytischem Reaktor 19 proportional ist. Als Temperaturfühler 19 kann weiterhin ein Thermoelement vorgesehen, sein, das zweckmäßigerweise im katalytischer* Reaktor des Auspuffsyst-sris angeordnet ist. Dieses Thermoelement wird entsprechend der Temperatur des katalytischer! Reaktors 19 im Auspuffsysten der Brennkraftmaschine eine Spannung liefern, die ebenfalls bei Ans teuerunger. des Temperaturechalters Verwendung findet. Der Impedanzwandler j der dem Operationsverstärker 33 vorgeschaltet ist, weist einen Feldeffekttransistor 35 auf. Weiterhin ist der Temperaturschalter 10 zur Erhöhung seiner Genauigkeit und zur Unterdrückung von Störeinflüssen, wie sie beispielsweise häufi:~ im Bordnet« von Kraftfahrzeugen auftreter.· wit einer an sich bekannten Stabil.isierungseinrioh^ung für die Betriebsspannung des Temperaturecnalters versehen.
Robert Bosch GmbH R.723 Xa/Kb
Wie bereits schon angedeutet, kann der Temperaturschalter 10 nicht nur zur Auslösung von Warnsignalen dienen, es kann auch vorgesehen sein, den Temperaturschalter beispielsweise zur temperaturabhängigen Steuerung einer Abgasrückführungseinrichtung und zur temperaturabhängigen Steuerung des Zündzeitpunktes einer Zündanlage der Brennkraftmaschine zu verwenden.
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Claims (1)

  1. - 8 Robert Bosch GmbH R. 723 Ka/Kb
    Ansprüche
    Einrichtung zur Kontrolle eines wenigstens einen katalytischen und/cder thermischen Reaktor aufweisenden Auspuffsysteins einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Temperaturfühler zur Abgabe eines die Temperatur im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine charakterisierenden elektrischen Signales vorgesehen ist, der mit einem wenigstens eine Schaltschwelle aufweisenden Schalter (10) verbunden ist, welcher bei überschreiten von bestimmten charakteristischen Temperaturen des Auspuffsystems Warneinrichtungen und/oder Schaltgeräte betätigt.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter bei Erreichen einer kritischen Temperatur im Auspuffsystem, insbesondere des katalytischen Reaktors (19) eine optische bzw. akustische Warneinrichtung betätigt.
    3· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei überschreiten einer kritischen Temperatur im Auspuffsystem, insbesondere des katalytischen Reaktors (19) ein Schaltgerät betätigbar ist, das Maßnahmen zur Verringerung der Temperatur im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine einleitet.
    . Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät einen Bypass (20) zum katalytischen und/oder thermischen Reaktor (19) auf- bzw.
    309831/0307 . 9 .
    Robert Bosch GmbH ' R.723 Ka/Kb
    Stuttgart 220A 28
    zusteuert.
    >· Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät eine Luftklappe im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine steuert, die die Abgase durch den thermischen und oder katalytischen Reaktor bzw. durch die Bypassleitung leitet.
    6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgerät ein Ventil zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine betätigt.
    7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10) einen ersten als Schmitt-Trigger arbeitenden Operationsverstärker (22) aufweist, an dessen Eingang ein die Temperatur im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine charakterisierendes elektrisches Signal angelegt ist und an dessen Ausgang insbesondere über einen Verstärker und ein Relais eine Warneinrichtung einschaltet.
    8· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem ersten Operationsverstärker ein zweiter als Schmitt-Trigger arbeitender Operationsververstärker vorgesehen ist, der eine andere Schaltschwelle
    309831/0307
    ORIGINAL INSF€CTED " 10 "
    - 10 Robert Bosch GmbH R.723 Ka/Xb
    als der erste Operationsverstärker aufweist und das Schalt· gerät betätigt.
    9· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem ersten und dem zweiten Operationsverstärker weitere Operationsverstärker zur Auslösung weiterer Schaltfunktionen vorgesehen sind.
    10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schmitt-Trigger arbeitenden Operationsverstärker mit dem Ausgang eines als Verstärker arbeitenden Operationsverstärker verbunden sind.
    11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang des Operationsverstärkers ein Impedanzwandler vorgeschaltet ist«
    12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter mit einer Einrichtung zur Stabilisierung seiner Betriebsspannung versehen ist.
    13. Einrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch, gekennzeichnet, daß der Schalter einen Temperaturfühler aufweist, der als temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet ist.
    - 11 -
    30 98 31/030 7
    - ii -
    Robert Bosch GmbH R.723 Ka/Kb
    Stuttgart
    14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter einen Temperaturfühler aufweist, der als Thermoelement ausgebildet ist.
    15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
    l6.Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler im katalytischen Reaktor der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
    309831/0307
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