PL117382B1

PL117382B1 - Control system with an oxygen detector

Info

Publication number: PL117382B1
Application number: PL1978209263A
Authority: PL
Original assignee: Engelhard Min & Chem
Priority date: 1977-08-31
Filing date: 1978-08-29
Publication date: 1981-07-31
Also published as: GB1589204A; FR2402075A1; FR2402075B1; US4202301A; AU520573B2; AU3940678A; CA1105116A; ES472941A1; SE7809162L; BE870050A; DE2837897A1; DD138345A5; BR7805608A; JPS5457026A; IT7850885A0; PL209263A1; IT1109360B

Description

Opis patentowy opublikowano: 31.10.1983 117382 CZYTELNIA Urzedu Paienfowego niUii| lwwtH»'»'l M—L Int. Cl.8 F02D 35/00 Twórca wynalazku: Uprawniony z patentu: Engelhard Mimerals & Chemicals Corporation, Iselin, New Jersey (Stany Zjednoczone Ameryki) Uklad sterujacy z czujnikiem tlenowym Przedmiotem wynalazku jeist uklad 'sterujacy z czujiniikiem .tlenowym, do regulaoji stosunku po¬ wietrza do paliwa w Isilniku ispailinfowyim. Bardziej szczególowo, wynalazek dotyczy czujnika tleno^ wego, przy czym wykorzystuje sie przemiane ka¬ talizatora w ukladziie wydechowym silnika;.Znane jest stasowanie Ikaltalizatorów w ukladzie wydechowyim silnika spalinowego do utleniania niespalonych weglowodorów i jednotleinlku wegla do wody i dwutlenku wegla oraz redukcji róznych , tlenków azotu ido azcitu i [tlenu.W celu zminimalizowania zanieczyszczania tlen¬ kiem azotu, jak równiez weglowodorem :i jedno- itlenkiem wegla zalatoisowano talk zwana potrójna przemiane katalizatora. Jest szczególnie wazne, ze luklaid isipalania dziala w waskimi zakresie wartosci stosunku powietrza do paliwa-, w poblizu wartosci sitechiio!metrycznej, (jesli stosuje sie potrójna prze¬ miane (katalizatora. Stechiometryczny stosunek jest stosunkiem powietrza do paliwa, przy którym wy¬ stepuje odpowiednia ilosc tlenu, tak ze spalanie jest calkowite, cala ilosc paliwa zostaje spalona do postaci wody i dwutlenku wegla i nie ma pozo¬ stalosci tlenu. Parametry procesu potrójnej prze¬ miany katalizatora sa takie, ze procentowa zawar¬ tosc przetworzonych weglowodorów i jednotlenku wegla jest rzeczywiscie mniejsza, gdy stosunek po¬ wietrza do paliwa staje sie wyzszy niz stechiome- tryczny, a procentowa zawartosc tlenku azotu przemienionego w azot i tlen jest rzeczywiscie 10 15 20 25 30 mniejsza, gdy stosunek powietrza do paliwa staje sie nizszy niz stechiometryczny. W pewnych wa¬ runkach optimum stanowiace kompromis pomiedzy funkcja utleniania, a funkcja redukcji, stanowi wartosc malo odbiegajaca od stechiometrycznej, ale jest to zawsze wartosc bardzo bliska wartosci stechiometrycznej, lub sie z nia pokrywa.Znane jest uzyskiwanie sterowania stosunku po¬ wietrza do paliwa przez uzycie ukladu sterujacego, w którym czujnik tlenowy, umieszczony na dro¬ dze gazów wydechowych, dostarcza sygnal wska¬ zujacy poziom tlenu w wydechu. Sygnal ten zo¬ staje uzyty do doprowadzania stosunku powietrza do paliwa do okreslonej wartosci, zwykle do war¬ tosci stechiometrycznej, lub niewiele od niej od¬ biegajacej. Nawet przy stosunku stechiometrycz- nym nieuniknione jest niekorzystne spalanie, tak ze w wydechu wystepuja zanieczyszczenia, które musza byc usuniete przez potrójny katalizator.Ponadto podczas prowadzenia pojazdu, gdy ob¬ ciazenie i predkosc zmieniaja sie w sposób ciagly, nieuniknione sa krótkotrwale zmiany stosunku po¬ wietrza do paliwa powyzej i ponizej wartosci ste¬ chiometrycznej. W praktyce nie jest mozliwe utrzymywanie w czasie stosunku powietrza do pa¬ liwa na niezmiennej wartosci stechiometrycznej.Mozna uzyskac tylko sredni stosunek stechiome¬ tryczny.Jesli czujnik tlenowy lub wspólpracujace obwo¬ dy ulegna uszkodzeniu, albo w którymkolwiek 117 382( 3 obwodzie wystepuje zwarcie lub przerwa, wyjscie czujnika tlenowego nie wskazuje aktualnych wa¬ runków wydechu, a logika uklaolu sterujacego wówczas dazy do podniesienia stosunku powietrza do paliwa, który rzeczywiscie oddala sie od war¬ tosci stechiometrycznej. Wynikiem tego jest wy¬ soce niewydajne spalanie, a stan gazu wydecho¬ wego w, wyniku potrójnej przemiany katalizatora jest faktycznie niedostateczny do funkcji albo utle¬ niania, albo redukcji; a moze powodowac wytwa¬ rzanie na biezaco niesterowanych emisji gazów, takich jak amoniak, cyjanowodór i siarkowodór Z tego powodu gazy odprowadzane do atmosfery moga zawierac duza ilosc zanieczyszczen.Celem wynalazku jest opracowanie ukladu ste¬ rujacego do stosowania z katalizatorem, który umozliwi katalizatorowi kontynuowanie efektyw¬ nego dzialania nawet wtedy, gdy czujnik tlenowy, lub wspólpracujace obwody ulegna uszkodzeniu.Ponadto, wystepuja takie warunki dzialania jak nagle przyspieszenie i nagle zmiany obciazenia, np. podczas startu, stromego podjazdu, kiedy to sto¬ sunek powietrza do paliwa bedzie poczatkowo wa¬ hal sie wokól wartosci stechiometrycznej. Przy takich warunkach, obwód sterujacy dazy do szyb¬ kiego doprowadzenia tego stosunku ponownie do wartosci stechiometrycznej. Waznym jest, ze za¬ den uklad kompensacyjny przy uszkodzonym czuj¬ niku tlenowym lub uszkodzonej czesci skladowej, nie reaguje na takie tymczasowe odchylenie od wartosci stechiometrycznej, jesli odpowiadaja one warunkom uszkodzenia. Odpowiednio, dalszym ce¬ lem wynalazku jest zabezpieczenie wykrywania tego typu uszkodzen oraz opracowanie ukladu kompensacyjnego w wyniku czego bedzie nastepo¬ walo odróznianie pomiedzy odchyleniami od war¬ tosci stechiometrycznej przy normalnym dzialaniu, a falszywymi sygnalami bedacymi wynikiem wa¬ dliwego dzialania.W opisie, w jednym przykladzie wykonania, czujnik tlenowy reaguje na poziom tlenu w wyde¬ chu silnika spalinowego i dostarcza sygnal elek¬ tryczny majacy wartosc odpowiadajaca poziomowi tlenu w wydechu. Mechanizm dozowania paliwa ma odpowiednia ilosc wejsc wlaczajac predkosc silnika i pozycje przepustnicy gaznika. Jedno z wejsc, które oddzialywuje na ilosc dostarczanego paliwa jest sygnalem wyjsciowym z obwodu ste¬ rujacego stosunek powietrza do paliwa. Wyjscie tego obwodu sterujacego jest funkcja sygnalu po¬ ziomu tlenu od czujnika tlenowego.Jesli sygnal wskazuje, ze stosunek powietrza do paliwa jest zbyt wysoki (zbyt duza zawartosc pa¬ liwa), wówczas sygnal poziomu tlenu sprawia, ze obwód sterujacy wywiera wplyw na mechanizm regulujacy stosunek powietrza do paliwa w kie¬ runku nieznacznego zmniejszenia ilosci wtryski¬ wanego paliwa. Jednoczesnie, jesli sygnal wska¬ zuje zbyt duzy poziom tlenu (zbyt uboga mieszan¬ ka), wówczas sygnal poziomu tlenu sprawia, ze mechanizm regulujacy stosunek powietrza do pa¬ liwa powoduje nieznaczny wzrost ilosci dostarcza¬ nego do silnika paliwa. Wyjscie czujnika tleno¬ wego jest w ten sposób uzyte do wywierania wplywu na mechanizm sterowania stosunku po- r 382 4 wietrza do paliwa, aby doprowadzic go do war¬ tosci stechiometrycznej.Potrójna przemiana katalizatora powoduje ak¬ tywniejsze utlenianie niespalonych weglowodorów 5 i jednotlenku wegla, jak równiez aktywniejsza re¬ dukcje tlenków aaotu, az do sprowadzenia do mi¬ nimum poziomu wszystkich tych trzech skladni¬ ków wydechu. Ten potrójny katalizator dziala le¬ piej, kiedy stosunek powietrza do paliwa ma war- 10 tosc stechiomeforyczna, lub jej bliska. Ale zmien¬ na forma pracy pojazdu powoduje w sposób nie¬ unikniony, ze silnik dziala ze zmienna wokól war¬ tosci stechiometrycznej, nawet gdy jest progra¬ mowany, aby utrzymywal wartosc stechiometrycz- 15 na. Taka zmiana zdarza sie nawet jesli jest za¬ stosowany czujnik tlenowy w ukladzie sterujacym stosunek powietrza do paliwa. Waznym jest, ze zakres zmiany miesci sie w okreslonych grani¬ cach i ze dazy do sredniej stechiometrycznej war- 20 tosci. Odpowiednio, mechanizm sterujacy stosunek powietrza do paliwa reaguje na sygnal wyjsciowy czujnika tlenowego, aby sprowadzic stosunek po¬ wietrza do paliwa do wartosci stechiometrycznej.Ale jesli czujnik tlenowy, lub wspólpracujacy ob- wód dziala wadliwie, lub jest uszkodzony z po¬ wodu wystepujacego zwarcia, lub przerwy w ob¬ wodzie, sygnal odebrany przez obwód sterujacy bedzie niewlasciwy i obwód sterujacy bedzie rea¬ gowal na mylna informacje. Uklad sterujacy be¬ dzie wówczas dazyl do sprowadzania stosunku po¬ wietrza do paliwa do wartosci odleglej od ste¬ chiometrycznej. Spalanie paliwa bedzie niewydaj¬ ne. beda wytwarzane niepozadane zanieczyszcze¬ nia, a katalizator nie bedzie w pelni wykorzy- n stany- Odpowiednio, pierwszy operatorowy wzmac¬ niacz komparator porównuje sygnal poziomu tlenu z pierwszym okreslonym sygnalem odniesienia.Pierwszy sygnal odniesienia ma wartosc odpowia- 40 dajaca sygnalowi czujnika tlenowego uzyskanemu, kiedy spalana mieszanka ma okreslony stosunek powietrza do paliwa, wiekszy niz stechiometrycz- ny. Drugi operacyjny wzmacniacz komparator po¬ równuje sygnal poziomu tlenu z drugim okreslo- 45 nym sygnalem odniesienia. Ten drugi sygnal od¬ niesienia ma wartosc odpowiadajaca sygnalowi czujnika tlenowego otrzymanemu wtedy kiedy spalana mieszanka ma okreslony stosunek po¬ wietrza do paliwa, mniejszy od stechiometrycz- 50 nega Jesli czujnik tlenowy lub obwód pracuja wadli¬ wie, co powoduje bledny sygnal poziomu tlenu, który jest zbyt duzy, pierwszy komparator dostar¬ cza pierwszy wyjsciowy sygnal, a jesli czujnik 55 tlenowy pracuje wadliwie takze sygnal poziomu tlenu jest zbyt maly, drugi komparator dostarcza drugi sygnal wyjsciowy. Jeden z dwóch wyjscio¬ wych sygnalów komparatora pobudza wskaznik informujacy uzytkownika o wadliwym dzialaniu. 60 Przelacznik jest pobudzany przez jeden z dwóch wyjsciowych sygnalów komparatora, aby wylaczyc wyjscie obwodu sterujacego stosunek powietrza do paliwa, a wlaczyc okreslony sygnal zamiast wyjscia obwodu sterujacego. Ten okreslony sygnal 65 ustawia albo sprowadza mechanizm sterujacy sto-5 117 382 6 slinek powietrza do paliwa do ustalonego punktu odpowiadajacego stechiometrycznej mieszance po¬ wietrza i paliwa, lub do innego stanu ustalonego, przy którym frakcje weglowodorowe i jednotlenku wegla moga byc usuniete przez katalizator, ale .nie frakcja NOx.Opóznienie czasowe, na przyklad 1,0 do 10,0 se¬ kund naklada sie na wyjsciowy sygnal kompara¬ tora na wejsciu przelacznika, tak ze obwód ste¬ rujacy nie jest przelaczony jesli sygnal czujnika odchylenia trwa krócej niz 1,0 do 10,0 sekund. W 'ten sposób zwykle odchylanie dzialania od stechio- metrycznego nie przerzucaja przelacznika lub wskaznika.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia elektryczny i mechaniczny sche¬ mat blokowy ukladu kontrolujacego zanieczyszcze¬ nia wydechu silnika, a fig. 2 przedstawia schemat -elektryczny fragmentu ukladu z fig. 1, który wskazuje obwód elektryczny znajdujacy sie po¬ miedzy wyjsciem czujnika tlenowego, a wejsciem przekaznika zwlocznego.Obydwie figury rysunku dotycza jednego przy¬ kladu wykonania. Jak przedstawiono na fig. 1, uklad wedlug wynalazku steruje praca spalino¬ wego silnika 10, do którego dostarczane jest po¬ wietrze i paliwo zgodnie z kierunkiem strzalki 14.Silnik 10 po spaleniu paliwa i powietrza wytwa¬ rza gazy spalinowe oznaczone jako wydech 16 Znanego typu tlenowy czujnik 18 jest umieszczo¬ ny w wydechu, a dostarcza elektryczny sygnal El (za buforowym wzmacniaczem 44 przedstawionym na fig. 2), którego to wartosc sygnalu jest funkcja ilosci tlenu w wydechu 16. W dalszym ciagu opisu przyjeto, ze sygnal El jest odwrotnie proporcjo¬ nalny do zawartosci tlenu w gazach spalinowych.Wyjsciowy elektryczny sygnal El z- tlenowego czujnika 18 jest doprowadzany do elektrycznego obwodu 22 sterujacego stosunek powietrza do pa¬ liwa. Ten obwód 22 nie jest szczególowo opisany, poniewaz obwody spelniajace tego typu funkcje sa znane. Sterujacy obwód 22 moze miec inne je¬ szcze wejscie, tak ze wyjsciowy sygnal El tleno¬ wego czujnika 18 stanowi tylko jeden z parame¬ trów, które moga; oddzialywac na sterujacy wyj¬ sciowy sygnal 23 sterujacego obwodu 22. Steru¬ jacy sygnal 23 jest przekazywany przez normalnie zwarty styk przelacznika 20a na wejscie sterujace mechanizm 24 sterujacego stosunek powietrza do paliwa.Sterujacy obwód 22 dziala tak, ze kiedy wyjscio¬ wy sygnal El tlenowego czujnika 18 wskazuje ilosc tlenu mniejsza niz ma to miejsce przy ste- chiometrycznym spalaniu, sterujacy sygnal 23 po¬ woduje wytwarzanie zbyt ubogiej mieszanki (to jest zmniejszanie ilosci paliwa w porównaniu do ilosci powietrza), co powoduje doprowadzenie spa¬ lania z powrotem do stechiometrycznego. Jedno¬ czesnie, sterujacy obwód 22 dziala tak, ze jesli wyjsciowy sygnal El tlenowego czujnika 18 wska¬ zuje ilosc tlenu wieksza niz moze byc wykorzy¬ stana przy spalaniu stechiometrycznym, wówczas sterujacy sygnal 23 zmienia sie, aby wywrzec wplyw na sterujacy mechanizm 24 w kierunku wzrostu ilosci ipaliwa w porównaniu do ilosci po¬ wietrza a w ten sposób stosunek powietrza do paliwa staje sie bliski stechiometrycznemu. W ten sposób otrzymuje sie zamknieta petle sterowania 5 za pomoca serwomechanizmów, która dazy do sprowadzenia stosunku powietrza do paliwa do wartosci stechiometrycznej. Jednakze, normalna praca pojazdu majacego silnik spalinowy jest ta¬ ka, ze stosunek ten zmienia sie wokól wartosci stechiometrycznej. Jesli jest zastosowany katali¬ zator potrójnej przemiany w celu zminimalizowa¬ nia zanieczyszczen wydechu, wartosc stosunku po¬ wietrza do paliwa korzystnie powinna byc ciagle powyzej, lub ciagle ponizej wartosci stechiome¬ trycznej, poniewaz katalizator jest przeznaczony zarówno do pracy powyzej wartosci stechiome- irycznej, jak równiez ponizej tej wartosci.Sygnal wyjsciowy tlenowego czujnika 18 jest równiez doprowadzony do wejscia pierwszego komparatora 26 oraz do wejscia drugiego kompa¬ ratora 28.Pierwszy obwód odniesienia 30 doprowadza pier¬ wszy sygnal odniesienia, na przyklad napiecie 100 mV na drugie wejscie pierwszego komparato¬ ra 26. Jesli sygnal wyjsciowy tlenowego czujnika 18 gwaltownie spada, co mogloby sie zdarzyc w wyniku zwarcia w obwodzie, ponizej wartosci 100 mV, wówczas pierwszy komparator 26 wy¬ twarza pierwszy wyjsciowy sygnal bledu E2.Drugi obwód odniesienia 31 wytwarza drugi sy¬ gnal odniesienia, na przyklad 800 mV i dostarcza go do drugiego wejscia drugiego komparatora 28.Jesli sygnal wyjsciowy tlenowego czujnika 18 przekroczy wartosc 800 mV, to drugi komparator 28 wytwarza drugi wyjsciowy sygnal bledu E3.Jesli zdarza sie przerwa w obwodzie, wówczas sygnal wejsciowy drugiego komparatora 28 wzra¬ sta powyzej 900 mV i zostaje wytworzony drugi sygnal bledu E3.Sygnaly bledów E2 i E3 sa przekazywane przez 2,5 sek. opózniajacy obwód 33 do buforowego wzmacniacza 32. Jesli sygnal bledu E2 lub E3 trwa dluzej niz 2,5 sek., wyjsciowy sygnal przelaczajacy E4 jest doprowadzany do cewki 20c przelacznika, aby przelaczyc styki 20a, 20b ze stanu przedsta¬ wionego na fig. 1, na przeciwny. W ten sposób jesli sygnal bledu E2 lub E3 trwa krócej niz 2,5 sek., normalnie zwarty styk 20a przelacznika zo¬ staje otwarty i ze sterujacego mechanizmu 24 nie zostaje przekazany zaden wyjsciowy sygnal steru¬ jacy bledu 23.Zródlo 34 dostarcza normalny sygnal odniesie¬ nia, który jest doprowadzany do zwykle rozwar¬ tego styku 20b przelacznika przedstawionego na fig. 1. Wielkosc nominalnego sygnalu odniesienia jest okreslona i dobrana jako równa w przybli¬ zeniu polowie wielkosci wyjsciowego sygnalu ste¬ rujacego obwodu 22, kiedy uklad reaguje na pra¬ ce silnika przy stechioimetrycznym stosunku po¬ wietrza do paliwa lub przy innej wybranej war¬ tosci stosunku na przyklad nieznacznie utleniaja¬ cym stosunku powietrza do paliwa. Kiedy cewka 20c przelacznika jest pobudzana przez przelacza¬ jacy sygnal E4, styk 20b zwiera i nominalny sy¬ gnal odniesienia jest doprowadzany do mechaniz- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607 117 382 8 mu sterujacego stosunek, zamiast wyjsciowego sy¬ gnalu 23 sterujacego obwodu 22.Przelaczajacy sygnal E4 równiez pobudza wskaz¬ nikowa lampe 36, tak ze operator ma wskazówke, ze ma miejsce wadliwe dzialanie i ze tlenowy czujnik — zasadniczy element ukladu sterujacego nie pracuje.JaJc wskazuje fig. 1, trójprzemienny katalizator 40 jest umieszczony w strumieniu gazów wydecho¬ wych, za tlenowym czujnikiem 18. Tak wiec sy¬ gnal Bi czujnika tlenowego jest miara poziomu tlenu po spalaniu, a przed oczyszczajacym wply¬ wem katalizatora 40. Przedstawiony uklad ma ten¬ dencje do optymalnego zuzycia katalizatora 40, przy czym skladniki wydechu zawieraja pochodne weglowodorów, Jednotlenek wegla i tlenki azotu, dla których katalizator 40 zapewnia optymalna przemiane do dwutlenku wegla, wody i wolnego azotu. Bardziej szczególowo, katalizator 40, który spelnia zarówno funkcje utleniacza, jak równiez funkcje reduktora, dziala optymalnie, poniewaz uklad ma tendencje do wymuszania spalania zbli¬ zonego do etechfometrycznesjo.Jesli ulegnie uszkodzeniu tlenowy czujnik 18, poniewaz albo wystepuje przerwa w obwodzie przyrzadu czujnikowego, albo zwarcie, wyjsciowy sygnal El czujnika tlenowego dostarcza mylna in¬ formacje i sprawia, ze sterujacy obwód 22 powo¬ duje zmiane stosunku .powietrza do paliwa do wartosci odleglej od stechiometrycznej, poprzez wplyw na sterujacy mechanizm 24. Wplyw ste¬ rowania powoduje wówczas górne warunki spala¬ nia, niz gdyby nie bylo w ogóle sterowania. Przy takich niekorzystnych warunkach, katalizator 40 nie jest w stanie oczyscic wydechu silnika, a ilosc zanieczyszczen wydobywajacych sie z pojazdu znacznie wzrasta. Ponadto, osiagi silnika ulegaja pogorszeniu. Jednakze, w ukladzie wykazujacym powazna rozbieznosc sygnalu El czujnika tlenowe¬ go, -który trwa dluzej niz 2fi sek., co powoduje zmiane stanu przelacznika, tak ze wyjsciowy sy¬ gnal 83 sterujacego obwodu 22 zostanie usuniety z wejscia sterujacego mechanizmu 24, do którego to wejscia zostaje doprowadzony nominalny sygnal odniesienia. Sterujacy uklad nie powoduje wów¬ czas zmian w dzialaniu silnika 10. Ale to przy¬ najmniej zabezpiecza wywieranie wplywu na me¬ chanizm 24 sterujacy stosunek powietrza do pali¬ wa, ze stosunek ma wartosc stechiometryczna' lub jest stosunkiem utleniajacym. Tak wiec uszko¬ dzenie czujnika 18 nie powoduje bardziej nieko¬ rzystnych warunków, co mogloby miec miejsce w przypadku braku ukladu sterujacego.Poniewaz dzialanie pojazdu w sposób nieunik¬ niony pociaga za soba zmiane obciazenia i szyb¬ kosci, stosunek powietrza do paliwa jest w sposób nieunikniony odsuwany od wartosci stechiome- tcyezTttj, az do czasu dokonania regulacji tego slmtunfeu do wartosci stechiometrycznej. Zwykle, tymczasowe odchylenie od wartosci stechiome- trycnael zdarzaja sie w obrebie okreslonego, da- jftgego, s& przyjac zakresu stosunku powietrza do pa&i£tjk Wyjsciowy sygnal tlenowego czujnika 18 jeft zupelnie inny dla kaidego pojazdu, a jest funkcji* wieto wlasciwosci i parametrów. Na przy¬ klad, wyjsciowy sygnal El czujnika 18, moze zmieniac sie od okolo 100mVdo okolo 800 *nV, pod¬ czas gdy silnik pracuje w sposób zadawalajacy..Rzeczywisty zakres wyjsciowego sygnalu czujnika 18 przedstawia tylko wzglednie maly zakres po¬ wyzej i ponizej wartosci stechiometrycznej. Czuj¬ nik 18 jest bardzo wrazliwy na zmiany poziomu tlenu powyzej i ponizej wartosci stechiometrycz¬ nej.Jednakze, wystepuja warunki dzialania, przy których silnik 10 dziala rzeczywiscie w warun¬ kach dalekich od punktu stechiometrycznego, a wiec ipoza obrebem korzystnego zakresu. W wa¬ runkach .naglego normalnie zbyt silnego przyspie¬ szenia i naglych ostrych opóznien, silnik czesto dziala przy stosunku powietrza do paliwa rzeczy¬ wiscie odleglym od wartosci stechiometrycznej i poza obrebem korzystnego zakresu. W takich warunkach, wyjsciowy sygnal El czujnika powi¬ nien byc albo mniejszy niz 100 mV, albo wiekszy niz 800 mV. Pozadanym jest uni¬ kac takich warunków, jak gdyiby one od¬ powiadaly uszkodzeniu czujnika tlenowego. Bar¬ dziej szczególowo, waznym jest, aby sterujacy obwód wykazywal dzialanie korygujace stosunek powietrza do paliwa, jako reakcja na skrajne wej¬ sciowe sygnaly tlenowego czujnika, które wyste¬ puja, kiedy silnik jest narazony na zbyt ostre zmiany przyspieszenia.Odpowiednio, obwód 33 opózniajacy o 2,5 sek. zapobiega przyspieszeniu wiekszosci sygnalów do wskaznika 36 i cewki 20c przelacznika. W ten spo¬ sób, sterowanie przez tlenowy czujnik 18 jest bocz¬ nikowane lub wylaczane rzeczywiscie tylko wtedy, gdy ma miejsce uszkodzenie w obwodzie wspól¬ pracujacym z tlenowym czujnikiem 18.Chociaz przedstawiony uklad sterujacy móglby pracowac, lub tez nie, katalizator 40 jest czescia calego silnika, i ukladu pojazdu, i ma duze zna¬ czenie dla utrzymywania stosunku z wartoscia stechiometryczna wewnatrz waskiego zakresu i sprowadzanie go do tego zakresu tak szybko, jak tylko jest to mozliwe, za kazdym razem, gdy wy¬ stepuja odchylenia poza ten zakres, co jest szcze¬ gólnie wazne, dokad katalizator 40 spelnia obyd¬ wie funkcje — utleniacza i reduktora. Bardziej szczególowo, waznym jest, gdzie jest uzyty kata¬ lizator o potrójnej przemianie.Figura 2 przedstawia szczególy ochronnego ob¬ wodu przedstawionego na fig. 1. Wyjscie czujnika 18 jest polaczone z buforowym wzmacniaczem 44 dostarczajacym sygnal El doprowadzany do kom¬ paratorów 28 i 28, jak równiez do sterujacego ob¬ wodu 22. Buforowy wzmacniacz 44 zapobiega przetf obciazeniem sygnalem i jest nominalnie zaprojek¬ towany tak, ze ma wspólczynnik wzmocnienia, równy jednosci. Napiecia odniesienia na zaciskach 5 i 8 /pochodza z rezystorowego dzielnika napiecia Rl, R2, R3, R4. Dioda zenera Dl zabezpiecza na¬ piecie zblizone do 3,3 V.Napiecie odniesienia dostarczane do zacisku 5 komparatora 26 wynosi w przyblizeniu 100 mV, a napiecie odniesienia doprowadzane do zacisku 9 drugiego komparatora 28 wynosi w przyblizeniu 800 mV. 10 1S3 Wskazane zaciski stanowia zaciski zastosowa¬ nego ukladu scalonego, korzystnie typu LM 324, zawierajacego cztery obwody wzmacniajace. Czes¬ ci ukladu scalonego wykorzystywane jako kompa¬ rator 26 i jako komparator 28, sa dolaczone jako przelacznik elektroniczny, podczas gdy czesci za¬ stosowane jako buforowe wzmacniacze 32 i 44 sa dolaczone jako wzmacniacz.Pomimo, ze przedmiot wynalazku zostal przed¬ stawiony w szczególnym i najbardziej korzystnym przykladzie wykonania., nalezy .rozumiec, ze wszel¬ kie zmiany w ukladzie moga byc dokonywane bez wykraczania poza zakres wynalazku.Na przyklad w przedstawionym ukladzie steru¬ jacy obwód 22 steruje mechanizm 24, tak ze wply¬ wa na ilosc paliwa, a wiec reguluje stosunek po¬ wietrza do paliwa. Oczywiscie uklad moze byc równiez tak zaprojektowany, ze regulowana jest ilosc doprowadzanego powietrza, a nie ilosc pali¬ wa. Chodzi o to, ze regulowany jest stosunek po¬ wietrza do paliwa.Cechy charakterystyczne dzialania katalizatora moga byc takie, ze netto ilosc zanieczyszczen jest minimalna, gdy sredni stosunek powietrza do pa¬ liwa posiada wartosc bliska stechiometrycznej.W powyzszym opisie przyjeto uklad wytrysku- jacy paliwo. Ale rozwiazanie wedlug wynalazku moze byc latwo przystosowane do ukladu dozu¬ jacego paliwo do- silnik6w gaznikpwych.Nalezy równiez rozumiec, ze zdarzaja sie takie przeciazenia, które moga spowodowac zniszczenie •sterujacego obwodu przeznaczonego do pracy w ustalonych warunkach. Na przyklad gdy mecha¬ nizm reaguje na rozruch zimnego silnika i otwarty jest mechanizm przepustnicy, to moze nastapic przeciazenie óbwoddw.W opisie wspomniano o trój-przemiennym ka¬ talizatorze stanowiacym srodek utleniajacy i re¬ dukujacy. Dwuwarstwowy katalizator skladajacy sie z jednego utleniajacego katalizatora i osobnego redukujacego katalizatora, moze równiez stano¬ wic wymagany uklad zabezpieczenia opisany wy¬ zej.Nalezy równiez zwrócic uwage/ze automatycz¬ nie luib recznie nastawiane urzadzenie moze latwo byc przylaczone do ukladu sterujacego, tak ze na przyklad po sterujacym ukladzie, wykrywa uszko¬ dzenie czujnika tlenowego i przelacznika do okreslonej wartosci stosunku powietrza do paliwa, a uklad moze byc ponownie nastawiony na nor¬ malny tryb sterowania.Z a sit rzez en i a patentowe 1. Uklad sterujacy z czujnikiem tlenowym, umie¬ szczonym w wydechu silnika spalinowego, z kata¬ litycznym, utlenieniem i redukcja wydechu, zna¬ mienny tym, ze zawiera obwód (22) sterujacy sto¬ sunkiem powietrza do paliwa doprowadzanych do silnika, przy czym wspomniane elementy znajduja sie w jednym z dwóch mozliwych stanów, dalej zawiera tlenowy czujnik (18) reagujacy na poziom tlenu w wydechu i dostarczajacy sygnal poziomu tlenu, przy czym wspomniane elementy sterujace znajdujace sie w pierwszym stanie, przynajmniej 382 10 czesciowo reaguja na wspomniany sygnal pozio¬ mu tlenu, który to sygnal sklania elementy steru¬ jace w kierunku dazenia do zabezpieczenia okres¬ lonego stosunku powietrza do paliwa, ponadto za- I wiera pierwsze elementy komparatorowe, (26) rea¬ gujace na wspomniany sygnal poziomu tlenu, aby dostarczyc pierwszy sygnal bledu wówczas, gdy sygnal poziomu tlenu odpowiada- zawartosci tlenu wiekszej niz pierwszy okreslony poziom oraz dru- 10 gie elementy komparatorowe (28) reagujace na sy¬ gnal poziomu tlenu, aby dostarczyc drugi sygnal bledu wówczas, gdy sygnal poziomu tlenu odpo¬ wiada zawartosci tlenu mniejszej niz drugr okres¬ lony poziom, przy czym pierwszy okreslony poziom 15 odpowiada spalaniu powyzej okreslonego stosunku, a drugi okreslony poziom odpowiada spalaniu po¬ nizej okreslonego stosunku, ponadto zawiera ele¬ menty opóznienia czasowego reagujace na obydwa sygnaly bledu, a dostarczajace sygnal przelacza- 20 tecy wówczas, gdy kazdy ze wspomnianych sy¬ gnalów bledu trwa przez dluzszy okres czasu, niz czas okreslony, dalej zawiera elementy dostarcza¬ jace okreslony sygnal odniesienia imitujacy wyj¬ scie do elementów sterujacych zgodnie z dziala- 25 niem elementów sterujacych przy w przyblizeniu okreslonym srednim stosunku powietrza do paliwa, przy czym elementy sterujace znajdujace sie w drugim wspomnianym stanie reaguja na okreslony sygnal odniesienia, a elementy przelaczajace rea- 3Q guja na sygnal przelaczajacy, przelaczajac ele¬ menty sterujace stosunek powietrza do paliwa z pierwszego stanu do drugiego stanu, gdy jest dostarczany sygnal przelaczajacy. 2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze za- 35 wiera elementy wskaznikowe reagujace na sygnal przelaczajacy zapewniajac wskazanie wizualne w obecnosci wspomnianego sygnalu przelaczajacego. 3. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze okreslony stosunek powietrza do paliwa ma war- ^ tosc stechiometryczna, lub utleniajaca. 4. Uklad wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze okreslony stosunek powietrza do paliwa ma war¬ tosc steehiometryczna lub utleniajaca. 5. Uklad sterujacy z czujnikiem tlenowym, umie- 45 szczonyim w wydechu silnika spalinowego, z kata¬ litycznym utlenianiem i redukcja wydechu, zna¬ mienny tym, ze zawiera sterujacy obwód (22) wy¬ twarzajacy sterujacy sygnal, zawiera mechanizm (24) sterujacy stosunek powietrza do paliwa rea- 50 gujacy na wspomniany sterujacy sygnal w celu regulacji stosunku powietrza do paliwa, dalej za¬ wiera tlenowy czujnik reagujacy na poziom tlenu w wydechu silnika w celu dostarczenia sygnalu poziomu tlenu, przy czym sterujacy obwód czes- 55 ciowo reaguje na sygnal poziomu tlenu, który to sygnal poziomu tlenu sklania sterujacy obwód do wytwarzania sterujacego sygnalu wplywajacego na sterujacy mechanizm w kierunku dazenia do zabezpieczenia okreslonego sredniego stosunku po- 80 wietrza do paliwa, ponadto zawiera pierwsze ele¬ menty komparatorowe reagujace na sygnal po¬ ziomu tlenu, aby dostarczyc pierwszy sygnal bledu w6wczas, gdy sygnal poziomu tlenu odpowiada zawartosci tlenu wiekszej od pierwszego okreslo- 65 nego poziomu oraz zawiera drugie elementy kom-117 382 11 paratorowe reagujace na sygnal poziomu tlenu, aby dostarczyc drugi sygnal bledu wówczas, gdy sygnal poziomu tlenu odpowiada zawartosci tlenu mniejszej niz drugi okreslony poziom, przy czym pierwszy okreslony poziom odpowiada spalaniu, powyzej okreslonego stosunku, a drugi okreslony poziom odpowiada spalaniu ponizej okreslonego sitosunku, a ponadto zawiera elementy oipóznienia czasowego reagujace na obydwa sygnaly bledne, a dostarczajace sygnal przelaczajacy wówczas, gdy kazdy ze wspomnianych sygnalów bledu trwa przez dluzszy ctoes czasu, niz czas okreslony, da¬ lej zawiera elementy dostarczajace okreslony sy¬ gnal odniesienia imitujacy sterujacy sygnal do¬ starczany przez sterujacy obwód wówczas, gdy wejscie sygnalu poziomu tlenu do sterujacego ob- 12 wodu zapewnia w przyblizeniu okreslony stosunek powietrza do paliwa, a elementy przelaczajace- reaguja na przelaczajacy sygnal, przelaczajac od¬ powiedz mechanizmu sterujacego stosunek powie- s trza do paliwa z pierwszego sterujacego sygnalu na okreslony sygnal odniesienia. 6. Uklad wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze zawiera elementy wskaznikowe reagujace na sy¬ gnal przelaczajacy zapewniajac wskazanie wizualne w obecnosci wspomnianego sygnalu przelaczajacego. 7. Uklad wedlug zasitrz. 5, znamienny tym, ze okreslony stosunek powietrza do paliwa ma war¬ tosc stechiometryczna lub utleniajaca. 8. Uklad wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze okreslony stosunek powietrza do paliwa ma war¬ tosc stechiometryczna lub utleniajaca. 15 fv ** iP Tl P '34 "1 C 32 53 MT Lfj /*—1 2*A fY PZGraf. Koszalin A-445 100 A-4 Cena 100 zl PL PL PL

Claims

1.Z a sit rzez en i a patentowe 1. Uklad sterujacy z czujnikiem tlenowym, umie¬ szczonym w wydechu silnika spalinowego, z kata¬ litycznym, utlenieniem i redukcja wydechu, zna¬ mienny tym, ze zawiera obwód (22) sterujacy sto¬ sunkiem powietrza do paliwa doprowadzanych do silnika, przy czym wspomniane elementy znajduja sie w jednym z dwóch mozliwych stanów, dalej zawiera tlenowy czujnik (18) reagujacy na poziom tlenu w wydechu i dostarczajacy sygnal poziomu tlenu, przy czym wspomniane elementy sterujace znajdujace sie w pierwszym stanie, przynajmniej 382 10 czesciowo reaguja na wspomniany sygnal pozio¬ mu tlenu, który to sygnal sklania elementy steru¬ jace w kierunku dazenia do zabezpieczenia okres¬ lonego stosunku powietrza do paliwa, ponadto za- I wiera pierwsze elementy komparatorowe, (26) rea¬ gujace na wspomniany sygnal poziomu tlenu, aby dostarczyc pierwszy sygnal bledu wówczas, gdy sygnal poziomu tlenu odpowiada- zawartosci tlenu wiekszej niz pierwszy okreslony poziom oraz dru- 10 gie elementy komparatorowe (28) reagujace na sy¬ gnal poziomu tlenu, aby dostarczyc drugi sygnal bledu wówczas, gdy sygnal poziomu tlenu odpo¬ wiada zawartosci tlenu mniejszej niz drugr okres¬ lony poziom, przy czym pierwszy okreslony poziom 15 odpowiada spalaniu powyzej okreslonego stosunku, a drugi okreslony poziom odpowiada spalaniu po¬ nizej okreslonego stosunku, ponadto zawiera ele¬ menty opóznienia czasowego reagujace na obydwa sygnaly bledu, a dostarczajace sygnal przelacza- 20 tecy wówczas, gdy kazdy ze wspomnianych sy¬ gnalów bledu trwa przez dluzszy okres czasu, niz czas okreslony, dalej zawiera elementy dostarcza¬ jace okreslony sygnal odniesienia imitujacy wyj¬ scie do elementów sterujacych zgodnie z dziala- 25 niem elementów sterujacych przy w przyblizeniu okreslonym srednim stosunku powietrza do paliwa, przy czym elementy sterujace znajdujace sie w drugim wspomnianym stanie reaguja na okreslony sygnal odniesienia, a elementy przelaczajace rea- 3Q guja na sygnal przelaczajacy, przelaczajac ele¬ menty sterujace stosunek powietrza do paliwa z pierwszego stanu do drugiego stanu, gdy jest dostarczany sygnal przelaczajacy.

2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze za- 35 wiera elementy wskaznikowe reagujace na sygnal przelaczajacy zapewniajac wskazanie wizualne w obecnosci wspomnianego sygnalu przelaczajacego.

3. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze okreslony stosunek powietrza do paliwa ma war- ^ tosc stechiometryczna, lub utleniajaca.

4. Uklad wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze okreslony stosunek powietrza do paliwa ma war¬ tosc steehiometryczna lub utleniajaca.

5. Uklad sterujacy z czujnikiem tlenowym, umie- 45 szczonyim w wydechu silnika spalinowego, z kata¬ litycznym utlenianiem i redukcja wydechu, zna¬ mienny tym, ze zawiera sterujacy obwód (22) wy¬ twarzajacy sterujacy sygnal, zawiera mechanizm (24) sterujacy stosunek powietrza do paliwa rea- 50 gujacy na wspomniany sterujacy sygnal w celu regulacji stosunku powietrza do paliwa, dalej za¬ wiera tlenowy czujnik reagujacy na poziom tlenu w wydechu silnika w celu dostarczenia sygnalu poziomu tlenu, przy czym sterujacy obwód czes- 55 ciowo reaguje na sygnal poziomu tlenu, który to sygnal poziomu tlenu sklania sterujacy obwód do wytwarzania sterujacego sygnalu wplywajacego na sterujacy mechanizm w kierunku dazenia do zabezpieczenia okreslonego sredniego stosunku po- 80 wietrza do paliwa, ponadto zawiera pierwsze ele¬ menty komparatorowe reagujace na sygnal po¬ ziomu tlenu, aby dostarczyc pierwszy sygnal bledu w6wczas, gdy sygnal poziomu tlenu odpowiada zawartosci tlenu wiekszej od pierwszego okreslo- 65 nego poziomu oraz zawiera drugie elementy kom-117 382 11 paratorowe reagujace na sygnal poziomu tlenu, aby dostarczyc drugi sygnal bledu wówczas, gdy sygnal poziomu tlenu odpowiada zawartosci tlenu mniejszej niz drugi okreslony poziom, przy czym pierwszy okreslony poziom odpowiada spalaniu, powyzej okreslonego stosunku, a drugi okreslony poziom odpowiada spalaniu ponizej okreslonego sitosunku, a ponadto zawiera elementy oipóznienia czasowego reagujace na obydwa sygnaly bledne, a dostarczajace sygnal przelaczajacy wówczas, gdy kazdy ze wspomnianych sygnalów bledu trwa przez dluzszy ctoes czasu, niz czas okreslony, da¬ lej zawiera elementy dostarczajace okreslony sy¬ gnal odniesienia imitujacy sterujacy sygnal do¬ starczany przez sterujacy obwód wówczas, gdy wejscie sygnalu poziomu tlenu do sterujacego ob- 12 wodu zapewnia w przyblizeniu okreslony stosunek powietrza do paliwa, a elementy przelaczajace- reaguja na przelaczajacy sygnal, przelaczajac od¬ powiedz mechanizmu sterujacego stosunek powie- s trza do paliwa z pierwszego sterujacego sygnalu na okreslony sygnal odniesienia.

6. Uklad wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze zawiera elementy wskaznikowe reagujace na sy¬ gnal przelaczajacy zapewniajac wskazanie wizualne w obecnosci wspomnianego sygnalu przelaczajacego.

7. Uklad wedlug zasitrz. 5, znamienny tym, ze okreslony stosunek powietrza do paliwa ma war¬ tosc stechiometryczna lub utleniajaca.

8. Uklad wedlug zastrz. 6, znamienny tym, ze okreslony stosunek powietrza do paliwa ma war¬ tosc stechiometryczna lub utleniajaca. 15 fv ** iP Tl P '34 "1 C 32 53 MT Lfj /*—1 2*A fY PZGraf. Koszalin A-445 100 A-4 Cena 100 zl PL PL PL