PL78367B1 - - Google Patents

Description

Urzadzenie do automatycznego sterowania obejsciowego zaworu tlumika katalitycznego Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do auto¬ matycznego sterowania katalitycznymi tlumikami stosowanymi w celu zredukowania ilosci trujacych substancji w gazach spalinowych pojazdów z stero¬ wanym zaplonem. Dla przedluzenia czasu pracy 5 tlumika katalitycznego jest zalecane wydzielenie w nim tylko czesci strumienia gazów w tych przy¬ padkach, gdy strumien ten powodowalby szczególne uszkodzenie tlumika lub gdy tlumik bylby bezuzy¬ teczny, to jest gdy gazy wydzielane przez silnik sa 10 malo szkodliwe, na przyklad przy przejazdach z du¬ za szybkoscia przez obszary niezabudowane oraz gdy temperatura katalizatora w tlumiku osiagnelaby zbyt duza wartosc.Oddzielenie pewnej czesci strumienia gazu prze- 15 plywajacego przez tlumik katalityczny jest uzyski¬ wane przez omijanie tlumika poprzez zawór obejs¬ ciowy sterowany urzadzeniem kontrolnym.Celem tego wynialazku jest opracowanie urzadze^ nia sterujacego automatyczna regulacja otwarcia 20 zaworu po spelnieniu okreslonych warunków przez nastepujace parametry: temperature katalizatora, szybkosc lub liczbe obrotów i stopien otwarcia przepustnicy. Urzadzenie niniejsze obejmuje trzy stopnie czule odpowiednio na: szybkosc pojazdu lub 25 liczbe obrotów silnika, stopien otwarcia przepust¬ nicy i na temperature katalizatora, oraz stopien wyjsciowy, który sterowany przez trzy wspomniane stopnie wejsciowe reguluje zawór obejsciowy.Zadanie to zostalo osiagniete przez opracowanie 3p 2 urzadzenia w którym stopien urzadzenia czuly na stopien otwarcia przepustnicy wytwarza sygnal ot¬ warcia zaworu obejsciowego jesli otwarcie prze.- pustnicy jest wieksze od pewnej okreslonej wartosci w okreslonym czasie, na przyklad przy jezdzie autostrada; dlatego tez tlumik katalityczny jest wlaczany w przypadkach koniecznych przy duzych i krótkotrwalych przyspieszeniach (ruch uliczny).Stopien czuly na temperature katalizatora jest czuly zarówno na gradient temperatury w czasie (dzia¬ lanie rózniczkujace), tak, aby mógl interweniowac przed osiagnieciem niszczacej katalizator tempera¬ tury Tmax, jak i na calke temperatury po czasie w którym temperatura przewyzsza pewna ustalona z góry wartosc Ts, tak aby zapobiec utrzymywaniu sie temperatury, która chociaz nie jest jeszcze nisz¬ czaca, ale powoduje szybkie starzenie sie kataliza¬ tora. Urzadzenie automatycznie utrzymuje zawór obejsciowy w stanie otwarcia powodujac omijanie tlumika katalitycznego przez gazy spalinowe w na¬ stepujacych wypadkach: gdy szybkosc pojazdu lub liczba obrotów silnika przekracza ustalona wartosc np. 50 km/godz. na trzecim biegu, gdy otwarcie przepustnicy przekracza okreslona wartosc np. okolo 80° w ustalonym okresie czasu, dzieki czemu tlumik katalityczny jest wlaczony podczas duzych, ale krótkotrwalych przyspieszen, gdy temperatura ka¬ talizatora przekracza wartosc graniczna Tmax, po¬ wyzej której katalizator uleglby zniszczeniu lub gdy przyrost temperatury w czasie jest zbyt szybki — 78 36778 367 pozwalajac na osiagniecie przez katalizator zbyt wysokich temperatur, gdy temperatura katalizatora przekracza, ustalona wartosc Ts w pewnym prze¬ dziale czasu (dzialanie calkujace) — nie pozwalajac na zbyt szybkie starzenie sie katalizatora.Dalsza istotna cecha tego wynalazku jest to, ze stopien wyjsciowy urzadzenia sterowniczego jest tak wykonany, aby zapobiec ciaglemu otwieraniu i za¬ mykaniu zaworu uplywowego, gdy sygnaly logiczne sterujace ten stopien, przychodzace ze stopni wejs¬ ciowych, fluktuuja wokól wartosci granicznych. Jest to osiagniete praktycznie przez pobudzanie sygna¬ lem wyjsciowym bramki „OR" (na wejscie której przychodza sygnaly logiczne pochodzace ze stopni wejsciowych) - opózniajacego ukladu logicznego za¬ wierajacego uklad wytwarzajacy impuls o regulo¬ wanym czasie trwania i wysylajac sygnal wyjscio¬ wy wsporrmjanej bramki „OR" i wspomnianego ukladu Jgpiozaiajacego 'na wejscie innej bramki „OR", której sygnal wyjsciowy steruje bezposred¬ nio zawór obejsciowy. W ten sposób nawet jesli z jakiegos powodu, na przyklad fluktuacji wokól granicznych wartosci interwencji, nie ma sygnalu otwierajacego zawór uplywowy na wejsciu pierw¬ szej bramki „OR", uklad opózniajacy raz pobu¬ dzony podtrzymuje sygnal otwierajacy zawór przez caly ustalony okres czasu. Na koniec trzeba pod¬ kreslic, ze cale to urzadzenie automatycznego ste¬ rowania moze byc zasilane z akumulatora samo¬ chodowego lub wprost z instalacji elektrycznej pojazdu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia w sposób uproszczony na schemacie ^blokowym obejscie tlumika katalitycznego przez elektrozawór automatycznie sterowany urzadze¬ niem elektromechanicznym, a fig. 2 przedstawia schemat blokowy ukladu elektromechanicznego z fig. 1.Na fig. 1 przez 1 oznaczono tlumik katalityczny, %2 — zawór obejsciowy, a 3 — urzadzenie automa¬ tycznego sterowania. Wspomniane wyzej urzadzenie automatycznego sterowania zawiera trzy stopnie wejsciowe czule odpowiednio na: predkosc pojazdu lub liczbe obrotów silnika, stopien otwarcia prze- pustnicy i na temperature katalizatora oraz stopien wyjsciowy, do którego doprowadzone sa sygnaly z tych trzech stopni wejsciowych i który steruje zawór obejsciowy 2. Stopien wejsciowy czuly na szybkosc pojazdu lub na liczbe obrotów silnika zawiera (fig. 2) pradnice tachometryczna, lub urza¬ dzenie wskazujace liczbe obrotów silnika, które wytwarzaja napiecie proporcjonalne do szybkosci lub liczby obrotów silnika. Napiecie to porównano w ukladzie 5 z napieciem odniesienia ustalonym za pomoca potencjometru 6. Róznica miedzy tymi na¬ pieciami oddzialuje nastepmie na dyskryminator predkosci 7, którego sygnal wyjsciowy jest podla¬ czony do bramki „OR" 8 stopnia wyjsciowego.W ten sposób na wyjsciu dyskryminatora 7 pojawi sie sygnal otwierajacy zawór tylko wtedy, jesli na¬ piecie wytworzone przez pradnice tachometryczna lub przez urzadzenie wykazujace liczbe obrotów jest wyzsze od napiecia ustalonego przez potencjo¬ metr 6, to jest wtedy, gdy predkosc lub liczba obrotów silnika przekracza ustalona wartosc odpo¬ wiadajaca na przyklad 50 km/godz. na trzecim biegu.Stopien wejsciowy czuly na stopien otwarcia 5 przepustnicy obejmuje: dyskryminator 9 na wejscie którego podaje sie sygnal równy róznicy napiec sygnalu proporcjonalnego do otwarcia przepustnicy 10 (otrzymany na przyklad za pomoca potencjo¬ metru, którego slizgacz jest sztywno polaczony !• z przepustnica) a napieciem odniesienia ustawionym przez potencjometr 11.Napiecie na wyjsciu dyskryminatora 9 mozna uzyskac jedynie wtedy, gdy wspomniana wyzej róznica napiec jest dodatnia to znaczy, gdy stopien 15 . otwarcia przepustnicy jest wiekszy niz ustalona wartosc wzorcowa odpowiadajaca na przyklad obro¬ towi przepustnicy o 80°C. Sygnal wyjsciowy z tego dyskryminatora nie jest jednakze kierowany bez¬ posrednio do ukladu bramki „OR" 8 stopnia wyj- 29 sciowego, ale jest podawany do ukladu opózniaja¬ cego 12 wytwarzajacego impuls po ustalonym okre¬ sie czasu i do bramki „AND" 13 do której przy¬ chodzi równiez impuls opózniony. Sygnal wyjsciowy bramki „AND" pobudza nastepnie uklad pamiecio- 25 wy 14. Sygnal wyjsciowy ukladu 14 jest bezposred¬ nio podlaczony do bramki „OR" stopnia wyjscio¬ wego. W ten sposób uklad pamieciowy 14 bedzie dostarczal sygnalu otwierajacego zawór uplywowy nie wtedy, gdy na wyjsciu dyskryminatora 9 po- 30 jawi sie sygnal, tzn. gdy otwarcie przepustnicy przekracza pewna ustalona wartosc, ale tylko wtedy, gdy wieksze od ustalonego otwarcie przepustnicy utrzymuje sie przez pewien okres odpowiadajacy przynajmniej czasowi opóznienia ukladu 12. W isto- 35 cie bramka „AND" 13 otwiera sie i pobudza uklad pamieciowy 14 tylko wtedy, gdy pojawiaja sie na jej wejsciach oba sygnaly równoczesnie i dlatego nawet jesli na wyjsciu dyskryminatora 9 pojawi sie sygnal, ale czas jego trwania jest krótszy niz 49 czas po którym uklad 12 wysle impuls — bramka „AND" 13 nie otworzy sie. W ten sposób mozna zapobiec otwarciu sie zaworu uplywowego 2 w przypadkach duzego albo krótkotrwalego przyspie¬ szenia na przyklad pojawiajacego sie przy zmianie biegów (ruch uliczny).Obecnosc ukladu pamieciowego 14 jest wiec ko¬ nieczna, poniewaz sygnal wyjsciowy bramki „AND" 13 jest waskim impulsem podczas, gdy sygnal otwierajacy zawór musi byc sygnalem ciaglym nie 50 zanikajacym, dopóki otwarcie przepustnicy nie wróci ponizej wyznaczonej wartosci. Uklad pamie¬ ciowy zawierajacy szereg przerzutników bistabil- nych lub bramek „NOR" potrafi rzeczywiscie za¬ pamietac impuls wyzwalajacy, pojawiajacy sie na 5S jego wejsciu i przeksztalcic go w sygnal ciagly utrzymujacy sie do chwili, gdy na wyjsciu dyskry¬ minatora 9 istnieje sygnal. Jesli na wyjsciu dyskry¬ minatora 9 znika sygnal na skutek przymkniecia przepustnicy ponizej ustalonego poziomu, uklad pa- 60 mieciowy 14 jest zerowany zanikajacym sygnalem dyskryminatora 9 po odwróceniu jego fazy przez odwracacz fazy 15. Na figurze 2 przedstawiono rówiniez wskaznik 16, za pomoca którego mozna po¬ kazac wartosc szybkosci lub liczbe obrotów silnika 65 oraz stopien otwarcia przepustnicy. 455 Trzeci stopien wejsciowy czuly na temperature katalizatora w tlumiku katalitycznym 1 utworzony jest z termoelementu katalizatora. Sygnal ten jest wzmacniany przez wzmacniacz operacyjny 18 i uwi¬ doczniony za pomoca wskaznika 10. Sygnal wejscio- *wy wzmacniacza 18 jest rózniczkowany przez uklad RC skladajacy sie z rezystora 20 i kondensatora 21, a nastepnie w ukladzie 22 porównany z sygnalem odniesienia ustalonym za pomoca potencjometru 33 — na wartosc odpowiadajaca granicznej tempe¬ raturze niszczacej Tmax na przyklad 800°C.Powstajacy sygnal róznicowy jest doprowadzany "do dyskryminatora poziomu 24, którego sygnal wyjsciowy jest podlaczony do bramki „OR", w stop¬ niu wyjsciowym. W ten sposób w punkcie 22 mamy sygnal bedacy suma sygnalu proporcjonalnego do temperatury i jego pochodnej po czasie, dlatego •dyskryminator 24 wytwarza sygnal otwierajacy za- "wór nie wtedy, gdy temperatura katalizatora osiaga wartosc Tmax, ale wtedy, gdy wartosc ta jest osia- .gana przez sume tych napiec. Dzialanie sumujace dyskryminatora 24 otwiera zawór 2 przed osiagnie¬ ciem temperatury Tmax i zapobiega w ten sposób zblizaniu sie do zakresu niebezpiecznych tempera¬ tur. Z drugiej strony sygnal termoelementu 17 wzhiocniony przez wzmacniacz operacyjny 18 i po¬ równany w ukladzie 25 z sygnalem odniesienia do¬ starczonym przez potencjometr 26 proporcjonalnym •do pewnej biezacej temperatury Tmax na przyklad 500°C przy wzroscie temperatury katalizatora.Sygnal wzrostu temperatury powstajacy w ukla¬ dzie 25, jest wysylany jednoczesnie do zacisku przekaznika 27 i do wejscia dyskryminatora pozio¬ mu sredniego 28, którego sygnal wyjsciowy pobu¬ dzajacy wspomniany przekaznik wlacza sam sygnal na wejscie ukladu calkujacego 29. Proces calkowa¬ nia sygnalu wzrostu temperatury od momentu po¬ jawienia sie sygnalu do osiagniecia na wyjsciu ukladu wartosci progowej calkowania Ti wymaga czasu proporcjonalnego do amplitudy calkowanego •sygnalu. Wartosc progowa Tt jest ustawiana poten¬ cjometrem 30. Osiagniecie progowej wartosci calko¬ wania oznacza, ze wzrost temperatury trwa przez pewien okres czasu i dlatego jest szkodliwy dla katalizatora w tlumiku. Sygnal ten jest detektowa- ny przez dyskryminator poziomu 31, który pobudza uklad pamieciowy 32, którego wyjscie jest dolaczo¬ ne do wejscia bramki „OR" 8 w stopniu wyjscio¬ wym.Wspomniany uklad pamieciowy 32 jest podobny i ma takie samo zadanie jak uklad 14 omówiony poprzednio, i tak samo jak on jest zerowany syg- przez stopien odwracajacy faze 33. Stopien urzadze¬ nia czuly na temperature umozliwia wyslanie syg¬ nalu otwarcia zaworu uplywowego do stopnia kon¬ cowego, zawsze, gdy temperatura katalizatora prze¬ kracza pewna krytyczna wartosc Ts, a czas trwa¬ nia tego przekroczenia umozliwia osiagniecie przez sygnal wyjsciowy ukladu calkujacego 29 progowej wartosci calkowania Ti. Figura 2 przedstawia rów¬ niez potencjometr 37 sluzacy do kalibracji wzmac¬ niacza operacyjnego 18. Stopien koncowy wynale¬ zionego urzadzenia zawiera wspomniana juz bramke ^tOR" 8. Do bramki tej podawane sa sygnaly lo- 5 367 6 giczne otwierajace zawór uplywowy — przychodza¬ ce ze stopni wejsciowych. Sygnal wyjsciowy bramki 8 pobudza uklad opózniajacy 34, który moze wy¬ twarzac impulsy o regulowanej szerokosci. Czas 5 trwania (szerokosc) tego impulsu wytworzonego przez pobudzany uklad opózniajacy jest wysylany razem z sygnalem wyjsciowym bramki „OR" 8 do wejscia innej bramki „OR" 35, której wyjscie 3fr steruje bezposrednio zaworem obejsciowym 2. io W ten sposób zawór obejsciowy 2 pozostaje otwarty nie tylko, gdy pojawia sie jeden z sygnalów logicznych na wejsciu bramki „OR" 8 ale równiez wtedy, gdy sygnal ten zanika z powodu na przyklad jego fluktuacji wokól danej wartosci granicznej. 15 W rzeczywistosci pobudzony uklad 34 dostarcza sygnal otwierajacy zawór w calym ustalonym okre¬ sie czasu. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 20 1. Urzadzenie do automatycznego sterowania obejsciowego elektrozaworu, tlumika katalitycznego dla gazów spalinowych pojazdów, znamienne tym, ze zawiera trzy stopnie wejsciowe, czule na szyb¬ kosc pojazdu lub liczbe obrotów silnika, stopien 25 otwarcia przepustnicy i temperature katalizatora tlumika, oraz stopien wejsciowy sterowany przez wspomniane stopnie wejsciowe, który pobudza obejsciowy elektrozawór (21).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, 30 ze stopien wejsciowy czuly na szybkosc lub liczbe obrotów silnika zawiera pradnice tachometryczna lub wskaznik liczby obrotów silnika, których na¬ piecie wyjsciowe jest porównywane z napieciem odniesienia ustalonym za pomoca pontencjometru 35 (6). Róznica miedzy wspomnianymi napieciami po¬ dawana jest na wejscie dyskryminatora poziomu (9), którego sygnal wyjsciowy podawany jest do stopnia wyjsciowego urzadzenia.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, 40 ze stopien wejsciowy czuly iia stopien otwarcia przepustnicy zawiera dyskryminator poziomu (9) na p wejscie którego podawane jest napiecie bedace róznica miedzy napieciem proporcjonalnym do po¬ zycji katowej wspomnianej przepustnicy a napie¬ ciem odniesienia ustalonym za pomoca potencjo¬ metru (11) i którego sygnal wyjsciowy jest wysy¬ lany jednoczesnie do ukladu opózniajacego (12), wytwarzajacego impuls po ustalonym czasie oraz do ukladów bramki „AND" (13), na której: drugie wejscie przychodzi równiez impuls opózniony ze wspomnianego ukladu opózniajacego (12), sygnal wyjsciowy wspomnianej bramki „AND" (13) dopro¬ wadzony do ukladu pamieciowego (14), Jrtórego sygnal wyjsciowy wysylany jest do stopnia wyjscio¬ wego urzadzenia. 55 » 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze uklad pamieciowy (14) zawiera szereg przerzut- ników bistabilnych lub bramek „NOR" i jest zero¬ wany tym samym sygnalem * dyskryminatora od- an wróconego przez odwracacz fazy (15). 60 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze stopien wejsciowy czuly na temperature kata¬ lizatora tlumika zawiera termoelement (17), które¬ go sygnal napieciowy jes,t wzmacniany przez 65 wzmacniacz operacyjny (18), nastepnie rózniczko- i78 367 8 wany przez uklad rózniczkujacy RC (20, 21) i po¬ równywany z sygnalem odniesienia ustalonym za pomoca potencjometru (23) i odpowiadajacym gra¬ nicznej temperaturze niszczacej Tmax otrzymany sygnal róznicowy jest wysylany do wejscia dyskry¬ minatora poziomu (24), którego wyjscie polaczone jest ze stopniem wyjsciowym urzadzenia. & Urzadzenie wedlug zastrz. 1 i 5, znamienne tym, ze sygnal wytwarzany przez termoelement (17) i wzmocniony przez wzmacniacz operacyjny (18) jest porównywany z sygnalem odniesienia usta¬ lonym za pomoca potencjometru (23) i odpowiada¬ jacym biezacej temperaturze Ts, powstaly sygnal róznicowy wysylany jednoczesnie do przekaznika (27) i do pierwszego dyskryminatora poziomu (24), którego sygnal wyjsciowy pobudza wspomniany przekaznik-(27) i podaje wspomniany sygnal rózni¬ cowy na wejscie ukladu calkujacego (29), którego sygnal wyjsciowy porównywany jest z progo¬ wym sygnalem calkowania Ti ustalonym za pomoca potencjometru (30), ten ostatni sygnal róznicowy 10 15 wysylany jest do drugiego dyskryminatora poziomu. (31), który pobudza uklad pamieciowy (32), którego* wyjscie polaczone jest vk stopniem wyjsciowym, urzadzenia. 7. Urzajdzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym. ze uklad pamieciowy (32) zawiera szereg przerzut- ników bistabilnych lub bramek „NOR" i jest zero¬ wany sygnalem wyjsciowym pierwszego dyskrymi¬ natora poziomu (28) odwróconym przez odwracacz fazy (33). 8. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze. stopien wyjsciowy jest utworzony przez uklad bramki „OR" (8), na której wejscia podawane sa. sygnaly logiczne przychodzace ze stopni wejscio¬ wych, a której sygnal wyjsciowy jest podawany jednoczesnie do drugiej bramki „OR" (8) i do ukla¬ du opózniajacego (34), wytwarzajacego impuls, wyjsciowy majacy regulowany czas trwania, wspom¬ niany impuls wysylany jest równiez do bramki „OR" (8), której sygnal wyjsciowa steruje bezpo¬ srednio obejsciowy elektrozawór <2). rn tJjr^ Zaklady Typograficzne Lódz, zam. 233/75 — 115 egz. Cena 10 zl PL PL