DE2328459A1 - System for checking activity of catalytic reactors - signals bad functioning of such reactors and causes engine to run unstable - Google Patents
System for checking activity of catalytic reactors - signals bad functioning of such reactors and causes engine to run unstableInfo
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Abstract
Description
15·5·1973 Ka/Ma15 · 5 · 1973 Ka / Ma
Anlage zur Zusatzpatentanmeläung
und Gebrauchsmusterhilfs-AnmeldungAnnex to additional patent application
and utility model registration
Einrichtung zur Überwachung von katalytischen Reaktoren in Abgasentgiftungsanlagen von Brennkraftmaschinen Device for monitoring catalytic reactors in exhaust gas decontamination systems for internal combustion engines
Die Erfindung "betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Aktivität von katalytischen Reaktoren in Abgasentgiftungsanlagen von Brennkraftmaschinen.The invention "relates to a device for monitoring the activity of catalytic reactors in exhaust gas decontamination systems for internal combustion engines.
Die immer strenger werdenden Abgasvorschriften für Brennkraftmaschinen erfordern den Einsatz von katalytischen Reaktoren zur Abgasentgiftung. Die Wirksamkeit dieser Abgasentgifti;ngseinrichtungen muss jedoch überwacht werden. Dabei spielt der Aktivitätsverlust der katalytischen Reaktoren eine grosse Rolle. Dieser Aktivitätsverlust istThe increasingly strict exhaust gas regulations for internal combustion engines require the use of catalytic reactors for exhaust gas decontamination. The effectiveness of this Exhaust gas decontamination equipment must, however, be monitored. The loss of activity in the catalytic reactors plays a major role here. This loss of activity is
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der Temperatur-Zeit-Beanspruchung, d.h. der Belastung der Brennkraftmaschine abhängig und macht sich normalerweise im Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges, auf dem die Brennkraftmaschine eingesetzt ist, nicht bemerkbar.the temperature-time stress, i.e. the load on the internal combustion engine and is normally dependent not noticeable in the driving behavior of the motor vehicle on which the internal combustion engine is used.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung zur Überwachung der Aktivität von katalytischen Reaktoren zu entwickeln. Dabei muss beachtet werden, dass einerseits der Ausfall oder die ungenügende Wirksamkeit des katalytischen Reaktors signalisiert wird und dass andererseits der Betrieb des Kraftfahrzeuges mit ungenügend wirksamem Katalysator so verschlechtert wird, dass ein Austausch des katalytischen Reaktors zwingend notwendigwird.The object of the invention is therefore to provide a device for monitoring the activity of catalytic reactors to develop. It must be noted that on the one hand the failure or the insufficient effectiveness of the catalytic Reactor is signaled and that, on the other hand, the operation of the motor vehicle with an insufficiently effective catalyst is so deteriorated that replacement of the catalytic reactor becomes imperative.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass wenigstens ein Messfühler zur Ermittlung des Sauerstoffgehaltes im Abgas der Brennkraftmaschine angeordnet ist, der eine Sauerstoffkonzentrationskette mit ionenleitendem Festelektrolyten und einer darauf aufgebrachten katalytisch inaktiven Kontaktierung aufweist und dass der Hessfühler an eine Schalteinrichtung angeschlossen iüt, die in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Ließsonde eine Warneinrichtung und/oder ein den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinflussendes Stellglied betätigt.This object is achieved according to the invention in that at least one measuring sensor for determining the oxygen content is arranged in the exhaust gas of the internal combustion engine, the one oxygen concentration chain with ion-conducting solid electrolyte and one catalytically applied to it has inactive contacting and that the sensor is connected to a switching device, which depends on from the output signal of the probe a warning device and / or the operation of the internal combustion engine influencing actuator actuated.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmässige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den zugehörigen Zeichnungen. E3 zeigen:Further advantageous refinements and expedient developments of the invention emerge in connection with the subclaims from the following description of exemplary embodiments and from the accompanying drawings. E3 show:
Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau einer Abgasentgiftungseinrichtung für Brennkra.f tinaschinen, Fig. 2 den schematischen Aufbau eines Messfühlers,1 shows a schematic representation of the structure of an exhaust gas decontamination device for Brennkra.f tinmaschinen, Fig. 2 the schematic structure of a measuring sensor,
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Fig. 3 eitt Diagramm, in dem die ausgangsspannung des Messfühlers über der Luftzahl λ aufgetragen ist,Fig. 3 eitt diagram in which the output voltage of the sensor is plotted against the air ratio λ,
Fig. 4 in schematischer Darstellung den Aufbau einer Katalysatorüberwachungseinrichtung,Fig. 4 i s a schematic representation of the structure of a catalyst monitoring device,
Fig. 5 ei*1 Schaltbild einer ersten Schalteinrichtung zur Auswertung des Ausguiigssign-ales des Messfühlers,Fig. 5 ei * 1 circuit diagram of a first switching device for evaluating the output signal of the measuring sensor,
Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eineT Schalteinrichtung zur Auswertung des Ausgangssignales des Messfühlers nach Fig. 2 undFig. 6 shows a second embodiment of a switching device for evaluating the output signal of the sensor according to Fig. 2 and
Fig. 7 sin Ausführungsoeispiel einer Schalteinrichtung zur Betätigung der Überwachungseinrichtung in Abhängigkeit-von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftraaschine.Fig. 7 si n Ausführungsoeispiel a switching device for actuating the monitoring device in dependency on various operating parameters of the Brennkraftraaschine.
Nach Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 über eine Abgassammelleitung 11 mit einem sogenannten Einbett-Katalysator 12 verbunden. Mit derartigen Einbett-Katalysatoren ist eine ausreichende Abgasentgiftung zu erreichen, wenn beispielsweise eine Regelung des Massenverhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraf tstoff-Luf t-G-emisches vorge-nominen wird. Dies geschieht hier in bekannter weise mit Hilfe einer Abgasmeßsonde 15, die mit einem elektronischen Steuergerät 14 für eine Mederdruck-Saugrohreinspritzeinrichtung verbunden ist. Das elektronische Steuergerät 14 öffnet Sin- spritzventile 15, 16, 17 und 18 intermittierend, wobei die Öffnungszeit dieser Einspritzventil einerseits von bestimm-' ten Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und andererseits von der mit Hilfe der Abgasmeßsonde 13 ermittelten ; Zusammensetzung des Abgases der Brennkraftmaschine abhängt.According to Fig. 1, an internal combustion engine 10 is via an exhaust manifold 11 connected to a so-called single-bed catalyst 12. With such single-bed catalysts is one to achieve adequate exhaust gas detoxification, for example a regulation of the mass ratio of the fuel / air supplied to the internal combustion engine is provided will. This is done here in a known manner with the aid of an exhaust gas measuring probe 15, which is connected to an electronic control unit 14 for a median pressure manifold injector connected is. The electronic control unit 14 opens injection valves 15, 16, 17 and 18 intermittently, with the Opening time of this injection valve on the one hand of certain- ' th operating parameters of the internal combustion engine and, on the other hand, determined by the exhaust gas measuring probe 13; Composition of the exhaust gas from the internal combustion engine depends.
In dem katalytischen Reaktor 12 ist ein Messfühler 19 angeordnet, der mit einer Schalteinrichtung 20 verbunden ist. Dieser liessfühler 19 kann den in Fig. 2 bezeichneten Aufbau haben. Er weist eine Sauerstoffkonzentrationskette mit einem ionenleitenden Festelektrolyten 21 auf, der beispielsweiseA measuring sensor 19 is arranged in the catalytic reactor 12, which is connected to a switching device 20. This let sensor 19 can have the structure shown in FIG. 2 to have. He has an oxygen concentration chain with a ion-conductive solid electrolyte 21, for example
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aus Zirkondioxid ZrOp besteht. Auf diesem Festelektrolyten 21 sind ein katalytisch aktives Material 22, beispielsweise Pla-tin und ein katalytisch) inaktives !.laterial 23 beispielsweise Gold aufgebracht. Mit der in Fig. 2 dargestellten Anordnung lässt sich der Sauerstoff des Abgases, d.h. der gesetzte Sauerstoff ermitteln. Hierbei zeigt die oauerstoffkonzentrationskette beim Übergang von ejnem mageren zu einem fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch einen annähernd stetigen Verlauf des Potentials. Die Potentialdifferenz kann an 'zwei Klemmen 24 und 25 des Messfühlers 19 abgenommen werden, die über Zuleitungen 26 und 27 niit der Goldschicht 23 bzw. der Platinschicht 22 verbunden sind. Die an den Klemmen 24 und abgegriffene Spannung, die in Fig. 2 durch den um U bezeichneten Pfeil angedeutet ist, ändert sich, wie in Fig. 3 angedeutet, über der Luftzahl X , die das !.'".asseverhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches kennzeichnet. V/eiterhin ändert sich auch die Spannung in Abhängigkeit vom Zustand des katalytischen Reaktors. Dies geht ebenfalls aus Fig. 3 hervor. In Fig. 3 ist auf der Abszisse der LuftzahlA aufgetragen und auf der Ordinate die zwischen den Klemmen 24 und 2 5 abgegriffene Spannung. Bei total zerstörtem katalytischen Heaktor 12 ergibt sich die bei 28 angedeutete Kurve, bei schlecht wirkendem katalytischen Reaktor 12 ergibt sich der bei 29 angedeutete Spannungsverlauf über der Luftzahl A und bei einem guten katalytischen Reaktor 12 ergibt sich der bei 30 dargestellte Spannungsverlauf über der Luftzahl A . Dieser unterschiedliche Spannungsverlauf resultiert daraus, dass bei gutem katalytischen Reaktor nur äusserst wenig Restsauerstoff an der ausgangsseitigen Öffnung 31 des katalytischen Reaktors 12 anlangt, während bei zerstörtem katalytischen Reaktor 12 der Sauerstoffrestgehalt im Abgas an der ausgangsseitigen Öffnung 31 noch genauso gross ist wie an der eingangsseitigen Öffnung 32 des katalytischen Reaktors 12. Die von dem Zustand des katalytischen Reaktors 12 abhängige Spannung ist, wie schon angedeutet, an dieconsists of zirconium dioxide ZrO p . A catalytically active material 22, for example platinum, and a catalytically inactive material 23, for example gold, are applied to this solid electrolyte 21. With the arrangement shown in FIG. 2, the oxygen in the exhaust gas, ie the oxygen set, can be determined. Here, the oxygen concentration chain shows an approximately constant profile of the potential during the transition from a lean to a rich fuel-air mixture. The potential difference can be picked up at two terminals 24 and 25 of the measuring sensor 19, which are connected via leads 26 and 27 to the gold layer 23 and the platinum layer 22, respectively. The and voltage tapped at the terminals 24, which is indicated in Fig. 2 by the designated to U arrow changes as in Fig. Indicated 3, over the air value X that the!.. '"Supplied asse ratio of the internal combustion engine The voltage also changes as a function of the state of the catalytic reactor, as can also be seen from Fig. 3. In Fig. 3, the abscissa is the air ratio A and the ordinate between the Voltage tapped at terminals 24 and 2. When the catalytic reactor 12 is completely destroyed, the curve indicated at 28 results, when the catalytic reactor 12 is poorly functioning, the voltage curve indicated at 29 arises over the air ratio A, and with a good catalytic reactor 12 the curve at 30 shown voltage curve over the air ratio A. This different voltage curve results from the fact that with a good catalytic reactor only extremely little Re Oxygen arrives at the outlet-side opening 31 of the catalytic reactor 12, while when the catalytic reactor 12 is destroyed, the residual oxygen content in the exhaust gas at the outlet-side opening 31 is still as great as at the inlet-side opening 32 of the catalytic reactor 12. The information on the state of the catalytic reactor 12 dependent voltage is, as already indicated, to the
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Schalteinrichtung 20 angelegt, die in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Messfühlers 19 eine optische «Varneinrichtung 32, die beispielsweise im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges angeordnet sein kann, auslöst. Bei Aufleuchten der Glühlampe 39 muss der Fahrer sein Kraftfahrzeug in eine lieparaturwerkstatt bringen und den katalytischen Reaktor 12 austauschen lassen. TJm ein Verlöschen der vVarneinrichtung 32 zu vermeiden, ist eine i/iederholsperre 33 vorgesehen, die bei einmal betätigter .Varneinrichtung 32 diese ständig eingeschaltet hält. Die /r'iederholsperre 33 kann zweckmässigerweise als an sich bekanntes Relais mit einer mechanischen Verriegelung ausgebildet sein, die die Relaiskontäkte nach einer einmaligen Betätigung in der durch diese Betätigung hervorgerufenen Schaltlage hält.Switching device 20 applied, which depends on the The output signal of the measuring sensor 19 is an optical warning device 32, for example in the dashboard of a Motor vehicle can be arranged, triggers. When the light bulb 39 lights up, the driver must drive his vehicle bring to a repair shop and the catalytic Have reactor 12 replaced. In order to prevent the warning device 32 from going out, there is an anti-repeat device 33 is provided which, when actuated once .Varneinrichtung 32 keeps this constantly switched on. The / r 'Rückholsperre 33 can expediently than per se Known relay be designed with a mechanical lock that the relay contacts after a one-time Holds actuation in the switching position caused by this actuation.
Um zu vermeiden, dass ein Kraftfahrzeug mit einem defekten katalytischen Reaktor 12 im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine 10 noch längere Zeit betrieben wird, ist ein Stellglied 34 vorgesehen, das zur Veränderung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine 10 dient. Dieses Stellglied 34» das im einfachten Fall ein Ventil sein kann, ist in einer Abgasrückführungsleitung 35 angeordnet. Diese Abgasrückführung sie itung 35 mündet einerseits in die Abgassammelleitung 11 und andererseits in ein Ansaugrohr 3^ der Brennkraftmaschine. Signalisiert nun der Messfühler 19» dass der Katalysator schlecht oder total zerstört ist, dann wird das Ventil 34 über die Schalteinrichtung 20 geöffnet und eine bestimmte lüenge Abgas in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine 10 zurückgeführt. Dadurch wird die Leistung der Brennkraftmaschine 10 herabgesetzt, so dass der Fahrer eines Kraftfahrzeuges gezwungen wird, den katalytischen Reaktor 12 im Auspuffsystem der Brennkraftmaschine auswechseln zu lassen, um wieder die normale Leistung der Brennkraftmaschine 10 zu erreichen.In order to prevent a motor vehicle with a defective catalytic reactor 12 in the exhaust system of the internal combustion engine 10 from being operated for a longer period of time, a Actuator 34 is provided, which is used to change the operating behavior of internal combustion engine 10. This actuator 34 »which can be a valve in the simplest case, is arranged in an exhaust gas recirculation line 35. This exhaust gas recirculation iting 35 opens on the one hand in the exhaust manifold 11 and on the other hand in an intake pipe 3 ^ of the internal combustion engine. If the sensor 19 now signals that the The catalyst is bad or totally destroyed, then the valve 34 is opened via the switching device 20 and a certain length of exhaust gas in the intake pipe of the internal combustion engine 10 returned. As a result, the performance of the internal combustion engine 10 is reduced, so that the driver a motor vehicle is forced to have the catalytic reactor 12 in the exhaust system of the internal combustion engine replaced in order to restore the normal performance of the Internal combustion engine 10 to achieve.
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Da das Ausgangssignal des Messfühlers 19 in starkem Masse auch von der Temperatur des Abgases abhängt, ist es zweckmässig, im Abgasstrom, beispielsweise an der ausgangsseitigen öffnung 31 des katalytischen Reaktors 12 einen Temperaturfühler 37 vorzusehen, der zur Kompensation der temperaturbedingten Änderung des Ausgangssignales des Liessfühlers 19 dient.Since the output of the sensor 19 to a large extent also depends on the temperature of the exhaust gas, it is expedient in the exhaust gas flow, for example on the outlet side Opening 31 of the catalytic reactor 12 a Provide temperature sensor 37 to compensate for the temperature-related change in the output signal of the flow sensor 19 serves.
Eine andere Möglichkeit, den Sauerstoffrestjehalt im Abgasstrom dar Brennkraftmaschine zu ermitteln, besteht darin, zusätzlich zu dem Messfühler 19 an der auagangsseitigen Öffnung 31 des katalytischen zieaktors 12 einen zweiten Messfühler 38 vorzusehen, der in der Nähe der eingangsseitigen Öffnung 32 des katalytischen iieaktors 12 angeordnet ist. Dieser zweite Messfühler 38 ist ebenfalls, wie mit unterbrochenen Linien angeduetet, mit der Schalteinrichtung 20 verbunden. Mit Hilfe der beiden Messfühler 19 und 38 ist es nun möglich, den Sauerstoffrestgehalt im Abgas an der eingangsseitigen Öffnung des katalytischen üeaktors 12 und an der ausgangsseitigen Öffnung 31 des katalytischen Reaktors 12 zu ermitteln.· Die Differenz der Ausgangssignale der Messfühler 19 und 38 gibt unter der Voraussetzung, dass der Abgasstrom etwa die gleiche Temperatur beibehält, Aufschluss über die Güte des katalytischen Reaktors 12. //enn der Temperaturunterschied zwischen der eingangsseitigen Öffnung 32 und der ausgangsseitigen Öffnung 31 des katalytischen Reaktors -12 so gross ist, kann wieder der Temperaturfühler 37 zur Kompensation des temperaturbedingten Einflusses auf das Ausgangssignal der Messfühler 19 und 38 herangezogen werden.Another way to measure the residual oxygen content in the To determine the exhaust gas flow of the internal combustion engine, in addition to the measuring sensor 19 on the output side Opening 31 of the catalytic target actuator 12 a second sensor 38 to be provided in the vicinity of the the inlet-side opening 32 of the catalytic reactor 12 is arranged. This second measuring sensor 38 is also as indicated by broken lines, connected to the switching device 20. With the help of the two sensors 19 and 38 it is now possible to determine the residual oxygen content in the exhaust gas at the inlet-side opening of the catalytic reactor 12 and at the outlet-side opening 31 of the catalytic reactor 12. · The difference between the output signals of the measuring sensors 19 and 38 gives Provided that the exhaust gas flow maintains approximately the same temperature, information about the quality of the catalytic reactor 12. // enn the temperature difference between the inlet-side opening 32 and the outlet side opening 31 of the catalytic Reactor -12 is so large, the temperature sensor 37 can again to compensate for the temperature-related influence used on the output signal of the sensors 19 and 38 will.
Vereinfachung der oben beschriebenen Anordnung erfolgt gemäss Fig. 4 dadurch, dass anstelle der zwei getrennten Liessfühler 19 und 38 ein einziger Messfühler 90 VerwendungThe arrangement described above is simplified according to FIG. 4 in that instead of the two separate Liesssensor 19 and 38 a single sensor 90 use
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findet, der zwei katalytisch inaktive Elektroden 91 uad zur Messung des 0 -Anteiles des Abgases aufweist. An der ersten Elektrode 91 wird dabei ein Toilstrom des Abgases vorbeigeführt, der an der eingangsseitigen Öffnung 3? des katalytischen Reaktors 12 abgezweigt wurde und an der zweiten Elektrode 92 v/ird ein Teilstrom des Abgases vorbeigeleitet, der an der ausgangsseitigen öffnung 31 des katalytischen Reaktors entnommen wurde. Bei der Anordnung der Sonde ist darauf zu achten, dass durch konstruktive jViassnahmen Gleichheit der Geometrie, der Strömungskanaldurchmes ser, der Strömungsgeschwindigkeiten und der Temperatur gegeben ist. Zweckinässigerweise ist in den zu dem IvLessfühLer-finds, the two catalytically inactive electrodes 91 uad for measuring the 0 proportion of the exhaust gas. At the first electrode 91 becomes a toilet current of the exhaust gas passed that of the entrance-side opening 3? of catalytic reactor 12 was branched off and at the second Electrode 92, a partial flow of the exhaust gas is passed by, which flows past the opening 31 on the outlet side of the catalytic Reactor was removed. When arranging the probe, make sure that structural measures Equality of geometry, the flow channel diameter water, the flow velocities and the temperature is given. Appropriately, in the
90 führenden Zu- und Ableitungen 93 urt<i 94 j© ein Ventil 95 bzw. 96 zur Steuerung der Durchflussmenge angeordnet. Da infolge des Druckabfalles in dem"katalytischem. Reaktor 12 der Druck an der eingangsseitigen und an der ausgangsseitigen Öffnung verschieden ist, ist zwischen den Leitungen 95 un-cL 96 ein Druckinessfühler 98 angeordnet. Mit Hilfe dieses Druckmessfühlers 98, der den Differenzdruck regelt, wird die Durchflussmenge, d.h. die Strömungsgeschwindigkeit in den Zu- und übleitungen 95 und 94 auf einen gleichen .7ert gebracht. Die an den beid.en Elektroden90 leading inlets and outlets 93 ur t <i 94 j © a valve 95 or 96 for controlling the flow rate is arranged. Since the pressure at the inlet and outlet openings is different as a result of the pressure drop in the "catalytic reactor 12", a pressure sensor 98 is arranged between the lines 95 and 96 the flow rate, ie the flow rate in the feed lines 95 and 94 brought to an equal .7ert, that at the two electrodes
91 und 92 abgenommenen elektrischen Signale werden der Schalteinrichtung 20 zugeführt und dort wie beschrieben verarbeitet. Zur Anzeige der ermittelten "Vierte kann aber auch, wie in Fig. 4 angedeutet, ein Messgerät 97 "vorgesehen sein. Zur Erzielung eines genauen Messergebnisses ist es dabei zv/eckiaässig, das Gehäuse des Messfühlers. 90 so zu gestalten, dass eine gute Wärmeleitung zwischen den Elektroden 91 und 92 sowie den Zu- und Ableitungen des Abgases besteht, dass aber das Gehäuse des Messfühlers 90 nach aussen hin gut wärmeisoliert ist.91 and 92 picked up electrical signals become the Switching device 20 supplied and processed there as described. To display the determined "fourth can also, as indicated in FIG. 4, a measuring device 97 ″ can be provided. In order to achieve an accurate measurement result it is zv / eckiaäßig, the housing of the measuring sensor. 90 to be designed so that good heat conduction between the electrodes 91 and 92 and the inlet and outlet lines of the exhaust gas exists, but that the housing of the measuring sensor 90 is well insulated from the outside.
In dem Gehäuse des Messfühlers 90 kann auch ein hitzdrahtdetektor zur Messung brennbarer Komponenten des jibgases vor und nach dem katalytischen Reaktor 12 angeordnet sein.A hot wire detector can also be located in the housing of the measuring probe 90 for measuring flammable components of the jib gas and be arranged after the catalytic reactor 12.
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In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung 20 dargestellt, mit deren Hilfe die i'Warneinrichtung 32 und das Stellglied 34 bei einem schlechten oder zerstörten katalytischen Reaktor 12 betätigt -werden kann. Nach Fig. 4 ist der Inessfühler 19 über einen Eingangsv/iderstand 40 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 41 verbunden, der als Schwellwertschalter ausgebildet ist. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 41 ist über einen Eingangsvviderstand 43 mit einer Pluszuleitung 45 und der V/iderstand 44 mit masse verbunden ist. LIit" dem .abgriff des Spannungsteilers aus den '.Widerständen 43 un<i 44 ist auch ein Widerstand 46 verbunden, der an den Ausgang eines Operationsverstärkers 47 angeschlossen ist. Zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 47 und die Pluszuleitung 45 ist ein /Widerstand 48 geschaltet, während zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 47 un<i den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 47 ein Widerstand 49 geschaltet ist. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 47 ist ein Eingangsviiderstand 50 vorgeschaltet, der mit einer ersten Anschlussklemme 51 äes Temperaturfühlers 37 Verbindung hat. Dieser Temperaturfühler kann beispielsweise ein Thermoelement oder auch ein HTC-,'Widerstand sein. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 47 ist über einen üingangswider— stand 52 mit dem Abgriff eines aus /Widerständen 53 un<l 54 bestehenden Spannungsteilers verbunden. Dabei ist der •/Widerstand. 54 mit Kasse verbunden. Ausserdem ist mit dem Abgriff des Spannungsteilers aus den '/Widerständen 53 und. 54 eine Klemme 55 des Temperaturfühlers 37 verbunden. Schliesslich ist an den Verbindungspunkt des Spannungsteilers 53» 54 sin Anschluss des Messfühlers 19 angelegt.In FIG. 5, an embodiment of a switching device 20 is shown, with the aid of which the warning device 32 and the actuator 34 can be actuated in the event of a bad or destroyed catalytic reactor 12. According to FIG. 4, the sensor 19 is connected via an input resistor 40 to the inverting input of an operational amplifier 41, which is designed as a threshold switch. The non-inverting input of the operational amplifier 41 is connected to a positive lead 45 via an input resistor 43 and the V / resistor 44 is connected to ground. Liit "the .abgriff of the voltage divider from the '.Widerständen 43 un <i 44, a resistor 46 is connected, which is connected to the output of an operational amplifier 47th between the output of the operational amplifier 47 and the positive supply line 45 a / resistor 48 is connected , while a resistor 49 is connected between the output of the operational amplifier 47 un < i the inverting input of the operational amplifier 47. The inverting input of the operational amplifier 47 is preceded by an input resistor 50 which is connected to a first connection terminal 51 of the temperature sensor 37. This temperature sensor can for example a thermocouple or an HTC resistor. The non-inverting input of the operational amplifier 47 is connected via an input resistor 52 to the tap of a voltage divider consisting of resistors 53 and 54. The resistor 54 is here connected to the cash register and is also connected to the tap the voltage divider from the '/ resistors 53 and d. 54 a terminal 55 of the temperature sensor 37 is connected. Finally, the connection point of the voltage divider 53 »54 is connected to the measuring sensor 19.
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Wenn die Aus gangs spannung des Messfühler 19 unter einen bestimmten 3c h;v eil wert, der durch den Spannungsteiler 45» 44 eingestellt ist, absinkt, schaltet der Operationsverstärker 41 um und am Ausgang des Operationsverstärkers 41» an dem ein einseitig mit der Plusleitung 45 verbundener Widerstand $6 angeschlossen ist, erscheint ein L-oignal. Dieses L-Signal ist an den ersten Eingang eines UND-Gliedes '57 angelegt. An den zweiten Eingang des UilD-Gliedes ist eine Tastvorrichtung 58 angeschlossen. Dieserastvorrichtung liefert nur bei einem gewünschten vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 ein L-Signal, so das's das UIJD-Glied 57 nur bei diesem bestimmten Betriebszustand leitend wird. Dadurch ist sichergestellt, dass die Messung des Restsauerstoffgehaltes im Abgasstrom der Brennkraftmaschine bei einem bestimmten definierten Betriebszustand vorgenommen wird, so dass Verfälsuchungen des Messergebnisses durch Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine weitgehend ausgeschlossen werden können. Ein genaues Ausführungsbeispiel dieser Tastvorrichtung ist in Fig. 7 dargestellt und soll später erläutert werden.If the output voltage of the measuring sensor 19 falls below a certain 3c h; v eil value, which is set by the voltage divider 45 »44, the operational amplifier 41 switches over and at the output of the operational amplifier 41» at the one with the positive line 45 connected resistor $ 6 is connected, an L-o signal appears. This L signal is applied to the first input of an AND gate '57. A sensing device 58 is connected to the second input of the UILD element. This master device only supplies an L signal when the internal combustion engine 10 is in a desired, predetermined operating state, so that the UIJD element 57 is only conductive in this particular operating state. This ensures that the measurement of the residual oxygen content in the exhaust gas flow of the internal combustion engine is carried out in a certain defined operating state, so that distortions of the measurement result by changing the operating state of the internal combustion engine can largely be excluded. A detailed embodiment of this sensing device is shown in Fig. 7 and will be explained later.
Der Temperaturfühler 37 wirkt über den Operationsverstärker 47 auf den Schwellwert, der durch den Spannungsteiler aus den Widerständen 45 und 44 vorgegeben ist, ein, indem durch Veränderungen der Temperatur des Abgasstromes der Schwellwert durch Änderung des Potentiales an dem Verbindungspunkt der Widerstände 43 und 44 verändert wird* Durch diese Schaltmassnahme ist sichergestellt, dajs eine temperaturabhängige Beeinflussung des Ausgangssignales des Messfühlers I9 nicht auftreten kann.The temperature sensor 37 acts via the operational amplifier 47 to the threshold that is determined by the voltage divider the resistors 45 and 44 is given by Changes in the temperature of the exhaust gas flow the threshold value by changing the potential at the connection point of resistors 43 and 44 is changed * By this switching measure it is ensured that a temperature-dependent influence on the output signal of the measuring sensor I9 does not occur can occur.
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Sin zweites Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung 20 zur Beeinflussung der optischen ,Tarneinrichtung 39 bzw. des Stellgliedes 34 ist in Fig. 6 dargestellt. Gleiche oder gleichwirkende Bauelemente dieser Schalteinrichtung tragen die gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Bauelemente in Fig. 5· ^er Operationsverstärker 41 ist mit cLen Eingangswiderständen 40 und 42 verbunden, wobei der Eingangswiderstand 42 an den Verbindungspunkt zweier einen Spannungsteiler bildenden 7iiderstände 43 und 44 angeschlossen ist. Der Widerstand 43 ist dabei an die Pluszuleitung 45 un(i der Widerstand 44 an Masse angeschlossen. An den Ausgang des Operationsverstärkers 41 ist der einseitig mit der Plus-leitung 45 verbundene Widerstund 56 und der erste Eingang des UND-Gliedes 57 angeschlossen. An den zweiten Eingang des UND-rGliedes 57 ist die Tastvorrichtung 58 angeschlossen.A second exemplary embodiment of a switching device 20 for influencing the optical camouflage device 39 or the actuator 34 is shown in FIG. 6. The same or equivalent elements of these switching means have the same reference numerals as the corresponding components in Fig. 5 · ^ he operational amplifier 41 is connected to Clen input resistors 40 and 42, wherein the input resistance of two a voltage divider forming at the connecting point 7iiderstände is connected 43 and 44 42. Resistor 43 is connected to positive lead 45 un ( i resistor 44 is connected to ground. Resistor 56, which is connected on one side to positive lead 45, and the first input of AND element 57 are connected to the output of operational amplifier 41 Second input of the AND element 57, the sensing device 58 is connected.
Der Eingangswiderstand 40 des Operationsverstärkers 4I ist mit dem Ausgang eines als Subrahiereiurichtung dienenden Operationsverstärkers 59 verbunden. Weiterhin ist der Ausgang des Operationsverstärkers 59 über einen Widerstand 60 mit der Plusleitung 45 verbunden. Schliesslich führt vom Ausgang des Operationsverstärkers eine Verbindungsleitung zu einem Widerstand 61, der mit einem Widerstand 62 in Reihe liegt, wobei der Widerstand 62 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 59 angeschlossen ist. An den Verbindungspunkt der widerstände 61 und 62 ist dabei der eine Anschluss des Messfühlars 38 angeschlossen, dessen anderer Anschluss mit der Klemme 24 des Hessfühlers 19 Verbindung hat. Die Anschlussklemme 25 des Messfühlers 19 ist über einen Widerstand 63 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 59 verbunden. Der Widerstand 64 ebenfalls mit dem nichtinvertierenden Eingang cTes Operationsverstärkers 59 verbunden und liegt gleichzeitig an dem Ab-The input resistance 40 of the operational amplifier 4I is connected to the output of an operational amplifier 59 serving as a subtracting device. Furthermore is the exit of the operational amplifier 59 is connected to the positive line 45 via a resistor 60. Finally leads from Output of the operational amplifier a connecting line to a resistor 61, which is connected to a resistor 62 in series is, the resistor 62 is connected to the inverting input of the operational amplifier 59. To the connection point of the resistors 61 and 62, one connection of the measuring sensor 38 is connected and the other connection Connection with terminal 24 of the sensor 19 has connection. Terminal 25 of probe 19 is over a resistor 63 to the non-inverting input of the Operational amplifier 59 connected. The resistor 64 also with the non-inverting input cTes operational amplifier 59 connected and is at the same time due to the
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griff eines aus »'Widerständen 65 und 66 bestehenden Spannungsteilers. Gleichzeitig ist an diesem Verbindungspunkt der 7/iderstände 65 und 66 die Schaltungseinrichtung zur Kompensation von Temperatureinflüssen angeschlossen, die feststellen soll, ob der Temperaturunterschied zwischen der eingangsseitigen Öffnung 32 und der ausgabeseitigen öffnung des katalytischen .Reaktors 12 zu gross ist. Diese Kompensationseinrichtung weist den Operationsverstärker 47 auf, an dessen Ausgang einerseits der mit der Pluszuleitung 45^ verbundene Widerstand 48 und andererseits der Rückkopplungswiderstand 49 angeschlossen ist, der mit dem invertierenden "Eingang des Operationsverstärkers 47 Verbindung hat. Über die ilingangswiderstände 50 und 52 und ctie Klemmen 51 undist der Temperaturfühler 37 mit dem Operationsverstärker verbunden. Tori dem Ausgang des Operationsverstärkers 47 führt über den Widerstand 46 eine Verbindungsleitung zum Abgriff des Spannungsteilers 43» 44 und verschiebt durch Veränderung des Potentiales an diesem Abgriff den durch die Widerstände 43 und 44 bestimmten Schwellwert, bei dem der Operationsverstärker 41 umschaltet.used a voltage divider consisting of resistors 65 and 66. At the same time, the circuit device for compensating temperature influences is connected to this connection point of the resistor 65 and 66 and is intended to determine whether the temperature difference between the inlet-side opening 32 and the outlet-side opening of the catalytic reactor 12 is too great. This compensation device has the operational amplifier 47, at the output of which the resistor 48 connected to the positive lead 45 ^ and the feedback resistor 49 is connected, which is connected to the inverting "input of the operational amplifier 47. Via the linear resistors 50 and 52 and the terminals 51 and the temperature sensor 37 is connected to the operational amplifier Tori the output of the operational amplifier 47 leads via the resistor 46 a connection line to the tap of the voltage divider 43 »44 and shifts the threshold value determined by the resistors 43 and 44 by changing the potential at this tap which the operational amplifier 41 switches over.
Mit Hilfe der beiden Messfühler 19 und 38 und des Operationsverstärkers 59 wird die Differenz der Ausgangssignale beider Messfühler 19 und 38 gebildet. Unterschreitet das daraus resultierende Ausgangssignal des Operationsverstärkers 59 den durch den Basisspannungsteiler 43 und 44 sowie die Temperaturkompensatipnseinrichtung bestimmten Schwellwert, schaltet der Operationsverstärker 4I um und an dem Eingang des UND-Gliedes 57 erscheint ein L-Sign-al. Wenn die Tastvorrichtung 58 Qun den bestimmten vorgegebenen Betriebszustand der Brennkraftmaschine anzeigt, bei dem die 'Messung ausgeführt werden soll, und deshalb am Ausgang der Tastvorrichtüng 58 ebenfalls ein L-Signal erscheint, tritt amWith the aid of the two measuring sensors 19 and 38 and the operational amplifier 59, the difference between the output signals of the two measuring sensors 19 and 38 is formed. If the output signal of the operational amplifier 59 resulting therefrom falls below the threshold value determined by the base voltage divider 43 and 44 and the temperature compensation device, the operational amplifier 4I switches over and an L signal appears at the input of the AND element 57. When the sensing device 58 Q un indicates the specific predetermined operating state of the internal combustion engine in which the measurement is to be carried out, and therefore an L signal also appears at the output of the sensing device 58, occurs on
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.;■.■*' -12-.; ■. ■ * '-12-
Ausgang des UND-Gliedes 57 ein L-Signal auf, das die-optische Warneinrichtung 39 auslöst, und das gleichzeitig das Stell-'glied 34 so betätigt, dass Abgas von der Abgassammelleitung 11 zum Ansuagrohr ]>6 dar Brennkraftmaschine 10 zurückgeführt wird. Damit wird die Leistung der Brennkraftmaschine 10 vermindert .The output of the AND element 57 has an L signal which triggers the optical warning device 39 and which at the same time actuates the actuator 34 so that exhaust gas is returned from the exhaust manifold 11 to the intake pipe 6 of the internal combustion engine 10. The performance of the internal combustion engine 10 is thus reduced.
In Fig. 7 ist das Ausführuiigsbeispiel der Tastvorrichtung 58 dargestellt, mit deren Hilfe ein bestimmter Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelt v/erden kann, wobei in Abhängigkeit davon für eine bestimmte Zeit der Sauer-.stoffrestgehalt im Abgasstrom der Brennkraftmaschine gemessen..wird, und wiederum in Abhängigkeit von diesem Ivlessergebnis die Schalteinrichtung 20 betätigt wird. Die Tastvorrichtung 58 v/eist drei Messwertgeber 67} 68 und 69 auf. Dabei ist der Messwertgeber 67 als Temperaturschalter ausgebildet, der in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine ein Signal liefert. Der Llesswertgeber 68 ist als Drosselklappenschalter ausgebildet, der bei einer bestimmten Stellung einer im Ansaugrohr 36 der Brennkraftmaschine 10 angeordneten Drosselklappe 70 ein Signal abgibt. Der Messwertgeber 69 ist ein Unterdruckschalter, der ebenfalls im Ansaugrohr .36 der Brennkraftmaschine 10 angeordnet ist.,Dieser Unterdruckschalter 69 schliesst bei einem bestimmten Unterdruck im Ansaugrohr 36 der Brennkraftmaschine 10. Alle drei Messwertgeber sind mit je einem Eingang eines UND-Gliedes 71 verbunden. Der Ausgang dieses UND-Gliedes ist mit dem Eingang einer monstabilen Kippstufe 72 verbunden, die über ein Differenzierglied 73 mit einem ersten Eingang eines UHD-Gliedes 74 verbunden ist. An den zweiten Eingang des UND-Gliedes 74 ist eine bistabile Kippstufe 75 angeschlossen, deren erster Eingang über ein erstes Differenzierglied 76 und deren zweiter Eingang über ein zweites Differenzierglied 77 niit dem Ausgang des UND-7 shows the exemplary embodiment of the probe device 58, with the aid of which a certain operating state of the internal combustion engine can be determined, the residual oxygen content in the exhaust gas flow of the internal combustion engine being measured as a function of this, and again the switching device 20 is actuated as a function of this Ivless result. The sensing device 58 has three measuring transducers 67, 68 and 69. The measuring transducer 67 is designed as a temperature switch which supplies a signal as a function of the temperature of the internal combustion engine. The oil value transmitter 68 is designed as a throttle valve switch which emits a signal when a throttle valve 70 arranged in the intake pipe 36 of the internal combustion engine 10 is in a certain position. The sensor 69 is a vacuum switch, which is also arranged in the intake pipe .36 of the internal combustion engine 10. This vacuum switch 69 closes at a certain negative pressure in the intake pipe 36 of the internal combustion engine 10. All three sensors are each connected to an input of an AND element 71. The output of this AND gate is connected to the input of a monostable multivibrator 72 which is m via a differentiating member 73 it a first input of gate 74 is connected UHD. A bistable multivibrator 75 is connected to the second input of the AND element 74, the first input of which via a first differentiating element 76 and its second input via a second differentiating element 77 to the output of the AND
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Gliedes 71 verbunden ist. Kit dem zweiten Eingang der bistabilen Kippstufe 75 ist über einenWiderstand 78 und einen Kondensator 79 der "weiter nicht dargestellte Zündschalter der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen, der bei Betätigung die bistabile Kippstufe in ihre Ausstellung schaltet, so dass an der Ausgangsklemme 80 der bistabilen Kippstife und damit an dem zweiten Eingang des UiJD-Gliedes 74 ein O-Signal anliegt. Der Ausgang des UI£D-Gliedes 74 ist an eine monostabile Kippstufe 81 angeschlossen, deren Ausgang wiederum an den Eingang des UiiD-Gliedes 57 nach Fig. 5 bzw. 6 angeschlossen ist.Link 71 is connected. Kit the second entrance of the bistable flip-flop 75 is via a resistor 78 and a capacitor 79 connected to the "ignition switch, not shown, of the internal combustion engine 10, which at Actuation switches the bistable multivibrator into its exhibition, so that the bistable at output terminal 80 Kippstife and thus at the second input of the UiJD link 74 there is an O signal. The output of the UI £ D element 74 is connected to a monostable multivibrator 81, the output of which in turn is connected to the input of the UiiD element 57 Fig. 5 or 6 is connected.
Wenn alle drei Messwertgeber 67, 68 und 69 ein L-oignal liefern, d.h. wenn ein bestimmter Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorliegt, dann erscheint an dem Ausgang des MD-Gliedes 71 ein !--Signal. Dadurch wird die erste monostabile Kippstufe 72 ausgelöst und kippt in ihren instabilen Zustand. Gleichzeitig wird über das Differen- . zierglisd 76 die bistabile Kippstufe 75 in ihre erste Schaltlage gekippt, Dadurch erscheint an der Ausgangsklemme 80 der bistabilen Kippstufe 75 sin L-Signal, das an dem zweiten Eingang des UIJD-Gliedes 74 anliegt.· Fur. wenn die bistabile Kippstufe 72 eingeschaltet bleibt, d.h. wenn während dieser Zeit an der Ausgang^klemme 80 ein L-Signal anliegt, kann bei dem Zurückkippen der monostabilen Kippstufe 72 in den stabilen Schaltzustand über das UiID-G-Iied 74 die monostabile Kippstufe 81 in den instabilen Zustand geschaltet werden. Henn die monostabile Kippstufe 81 in den instabilen Zustand geschaltet wird, erscheint an der ü-usgangsklenime 82 ein L-Signal, das auf den zweiten Eingang des UND-Gliedes 57 gegeben wird. Dadurch wird das UND-Glied 57 leitend, und je nach Ausgangssignal des Messfühlers 19 bzw. des Messfühlers 19 und des Messfühlers 38 wird die Schalteinrichtung so betätigt, dass die optische Warneinrichtung 39 bzw. das Stellglied 34 ausgelöst werden. If all three measuring transducers 67, 68 and 69 supply an L signal, that is to say if the internal combustion engine is in a certain operating state, then an! Signal appears at the output of the MD element 71. As a result, the first monostable trigger stage 72 is triggered and tilts into its unstable state. At the same time, the difference. zierglisd 76, the bistable flip-flop 75 is tilted into its first switching position, as a result of which a sin L signal appears at the output terminal 80 of the bistable flip-flop 75, which is applied to the second input of the UIJD element 74. For if the bistable flip-flop 72 remains switched on, ie if during this time there is an L signal at the output terminal 80, when the monostable multivibrator 72 is tilted back into the stable switching state, the monostable multivibrator 81 can be switched to the unstable state via the UID-G element 74. Henn the monostable multivibrator 81 is switched to the unstable state, an L signal appears at the output cycle time 82, which is sent to the second input of the AND element 57. As a result, the AND element 57 becomes conductive, and depending on the output signal of the measuring sensor 19 or the measuring sensor 19 and the measuring sensor 38, the switching device is actuated in such a way that the optical warning device 39 or the actuator 34 are triggered.
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Sobald einer der drei i-.lesswertjeber 67, 68 oder 6$ ein O-Signal liefert, d.h. wenn der- Betriebszustand der Brennkraf tmaa chine 10 geändert wird, wird die bistabile Kippstufe 75 in ihre Aus-Stellung gebracht, so dass an der Ausgangsklemme 80 und damit am zv/eiten Eingang des UND-Gliedes 74 ein O-Signal auftritt. Dadurch wird eine Beeinflussung der Schalteinrichtung 20 und damit eine Auslösung der optischen i/arneinrichtung 39 bzw. des Stellgliedes 34 "vermieden.As soon as one of the three i-.lesswertjeber 67, 68 or 6 $ delivers an 0 signal, ie when the operating state of the Brennkraf tmaa machine 10 is changed, the bistable flip-flop 75 i n is brought to its off position, so that at the Output terminal 80 and thus at the second input of AND element 74 an 0 signal occurs. This avoids influencing the switching device 20 and thus triggering the optical input device 39 or the actuator 34 ″.
Zusammenfassend kann nochmals festgestellt werden, dass in .Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Liessfühler 19· bzw. 38» d.h. in. Abhängigkeit von der Aktivität des katalytischen Reaktors 12 bei schlechtem Zustand des katalytischen Reaktors eine Warneinrichtung für den Fahrer des Kraftfahrzeuges ausgelöst wird, und dass gleichzeitig die Leistung der Brennkraftmaschine 10 gemindert werden kann, damit der Fahrer des Kraftfahrzeuges angenalten werden kann, eine Werkstatt aufzusuchen, die den katalytischen Reaktor im Auspuffsystem der Brennkraf tniaschine 10 ersetzt.In summary, it can again be stated that in .Depending on the output signal of the sensors 19 · or 38 » i.e. depending on the activity of the catalytic Reactor 12 a warning device for the driver of the motor vehicle if the catalytic reactor is in a bad condition is triggered, and that at the same time the power of the internal combustion engine 10 can be reduced so that the driver of the motor vehicle can be instructed to visit a workshop, the catalytic reactor in the exhaust system of the Brennkraf tniaschine 10 replaced.
-15-4098 δ-1/0509 -15- 4098 δ-1/0509
Claims (16)
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