Przedmiotem wynalazku jest sposób okreslania skladników gazów spalinowych silnika pojazdu i urzadzenie do okreslania skladników gazów spali¬ nowych silnika pojazdu.W czasie ostatniego dwudziestolecia przemysl wytwórczy silników w ooraz wiekszym stopniu zmuszony jest do rozwiazywania pod presja prawa miedzynarodowego problemów zwiazanych z emi¬ sja gazów spalinowych pojazdów, w celu stalego obnizenia emisji skladników CO, HC i NOx oraz lepszego wytlumiania. Prowadzone dotychczas cy¬ kliczne nieskomplikowane badania porównawcze symulujace statystycznie ustalone okresy nasilenia ruchu ulicznego pojazdów, i w powiazaniu z tymi okresowymi badaniami prowadzono pomiary sklad- ków zanieczyszczen w gazach spalinowych i na¬ stepnie zestawiano wedlug ustalonych norm. Me¬ tody te umozliwialy ustawianie systemów zasila¬ nia silników paliwem na niska emisje w czasie badanych zmiennych okresach, ale nie dawaly po¬ prawnego obrazu warunków podczas rzeczywistego dzialania. Z tych tez wzgledów niektóre zastosowa¬ no bardziej skomplikowane metody badan i rów¬ noczesnie pobierano próbki reprezentujace zaku¬ mulowana emisje w jednostkach wagowych w sto¬ sunku do dlugosci przebiegu pojazdów, zgodnie z cyklem nowych badan.Jeden cykl nowych badan obejmuje okolo 23 minuty przebiegu i wymaga zespolu specjalnych próbek gazowych oraz wyposazenia do analizy ga¬ lo 3J zów lacznie z hamownia. Koszt takiego wyposaze¬ nia obecnie wynosi 200 tys. dolarów na jednostke lacznie z montazem mechanicznego i analityczne¬ go wyposazenia. Sposób ten dotyczyl metody badan samochodów produkowanych i dostarczonych i nie jest dogodny dla praktycznej kontroli istniejacego parku samochodowego. Jest oczywistym, ze indy¬ widualna kontrola olbrzymiego parku maszyno¬ wego jest niemozliwa, jesli kazde badanie wymaga 1/2 godz. czasu dla wykonania analiz, do których przeprowadzenia zaangazowany jest wysoko kwali¬ fikowany personel i skomplikowany sprzet.Znanymi sposobami wykonywane byly w powia¬ zaniu z jalowym biegiem podczas corocznych ba¬ dan parku szwedzkich samochodów.Ciag badan biegu jalowego jest tylko czescia w/w cykli i ma te niedogodnosc, ze nie oznacza zawar¬ tosci tlenku azotu, który moze byc korelowany ze skladnikami w rzeczywistych cyklach. Niestety równiez zaleznosci pomiedzy zawartoscia HC pod¬ czas biegu jalowego i zawartoscia HC w czasie jazdy nie sa zadowalajace.W literaturze miedzynarodowej dotyczacej tego zagadnienia mozna znalezc wskazania odnosnie prostych zasad kontroli, ale ich wspólna cecha jest to, ze wymagaja one obciazenia podczas warunków kontrolnych na hamowni.Celem wynalazku bylo usuniecie niedogodnosci znanych sposobów przez opracowanie sposobu i urzadzenia z zachowaniem wymagan odnosnie 92 5583 92 558 4 oprzyrzadowania przy jednoczesnym zredukowa¬ niu czasu badania.Cel ten zostal osiagniety przez to, ze w czasie biegu jalowego silnika odlaczonego od ukladu transmisyjnego napedu w stalym okresie czasu sto¬ suje sie serie zróznicowan obciazenia przez na¬ tychmiastowy wzrost zasilania paliwem powodujacy gwaltowne przyspieszenie silnika w pewnych eta¬ pach do prawie pelnych, maksymalnych obrotów a podczas nastepnych etapów do tylko ich czesci i natychmiast po tym redukuje sie obroty silnika do obrotów biegu jalowego, przy czym pewna czesc ilosci gazów spalinowych wytworzonych W4 t^cjT"o1creMtftfLB-cizasu odprowadza sie do zespolu foadanisr gafcótaui^3ala sie calkowita emisje sklad- i ników odprowadzonej czesci gazów w czasie ustalo- Inag^^efu^ I L*^Eak wiec5sposot[ wedlug wynalazku jest metoda posr^^n^r^^diy szczególowym badaniem na hamowni i prostym sprawdzeniem pojazdu. Jest oparty na fakcie, ze rzeczywisty bieg w podobny sposób charakteryzuje sie natezeniem emisji w cza¬ sie zmiennych warunków przyspieszenia i opóznie¬ nia jak i w czasie biegu jalowego.Rzeczywisty, skomplikowany przebieg jazdy ce¬ chuje sie tym, ze stale warunki temperaturowe gazów spalinowych silnika moga byc uzyskane dla róznych warunków dzialania, które takze umozli¬ wiaja sprawdzenie cieplnych i katalitycznych red¬ akcji gazów spalinawyek Sposób wedlug wynalazku wykorzystuje badanie jakosci gazów surowych, to jest mieszaniny gazów powstalych przed zajsciem kolejnych termicznych lub katalitycznych reakcji. Silnik posiada we¬ wnetrzny moment bezwladnosci, co oznacza, ze przyspieszenie obrotów silnika od biegu pelnego wymaga znacznego zuzycia mocy w silniku pod¬ czas jego przyspieszenia. Przyspieszajac silnik do jego predkosci maksymalnej ustalonym impulsem zasilania paliwem zwykle uzyskanym przez stale przyspieszenie (linearna kontrolna predkosci) lub do predkosci nizszej, uzyskuje sie cykl obciazenia wlacznie z przyspieszeniem pod obciazeniem, a tak¬ ze hamowanie silnika po okresie zasilania pali- *p»em. Ten cykl obciazajacy moze byc powtórzony w róznej intensywnosci odpowiednio do przyjetego wzorca i ta droga mozna uzyskac wielkosc emisji CO, UC i NOx w rozsadnej korelacji do bardziej wymyslnych metod badawczych stosujac rózne wspólczynniki dla róznych skladników.Przedmiotem wynalazku jest równiez urzadzenie da^ okreslania skladników gazów spalinowych sil¬ nika pejazdu zawierajace zespól sterowania ukla¬ dem paliwowym silnika zgodnie z ustalonym pro¬ gramem dostosowanym do wywolywania w stalym okresie czasu szeregu impulsów zasilania paliwem o zróznicowanym trwaniu umozliwiajacym podnie-, sienie obrotów silnika do wartosci maksymalnej, a takze zespól badania gazów dostosowany do laczenia z rura wydechowa silnika, przy czym zes¬ pól ten posiada dostateczna pojemnosc Ala po¬ mieszczenia ilosci pobranych gazów bez znieksztal¬ cania w wyniku badania przez zwiekszone cisnienie.Pobieranie próbek przy badaniu osiaga sie przez odprowadzenie ustalonej czesci gazów spalinowych do pojemnika. Ta pobrana czesc gazów zarówfio moze byc poprowadzona przez aparature analizu¬ jaca jak i w mniej skomplikowanym wypadku przez absorbujaca wskaznikowa mieszanke chemiczna, gdzie poprzez srodki o ustalonej gradacji mozna stwierdzic czy pojazd jest w stanie zadowalajacym, czy tez nalepy wykopac badanie tiargziej dokladne znanymi dotad sposobami.Stosowanie tego sposobu do znalezienia samocho- dów naruszajacych istniejace przepisy moze zmniejszyc koniecznosc szczególowych badan w istniejacym parku samochodowym od 10-ciu do razy zmniejszajac ekonomiczne aspekty dotych¬ czas stosowanego nadzoru.Przedmiot wynalazku jest objasniony na przy¬ kladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schematycznie czesc ustalonego cyklu badawczego, fig. 2—4 — odmiany o obnizonych wielkosciach predkosci i cisnienia podczas badania zgodnie z wynalazkiem, fig. 5 — urzadzenie we¬ dlug wynalazku w czasie pracy w widoku sche¬ matycznym.Fig. 1 przedstawia wykres zmian predkosci pod¬ czas ustalonego przedzialu czasu w ustanowionym cyklu badan pozwalajacym symulowac rzeczj^wiste warunki pracy podczas gdy pojazd znajduje sie na hamowni.Silnik lacznie z obracajacymi sie czesciami po¬ jazdu, a takze rolkami hamujacymi hamowni ?p i obciaznikami liczrnka obrotów odpowiednimi w ) calosci do ciezaru pojazdu jest najpierw przyspie- / szony podczas okreslonego przedzialu czasu 10, ko- / lejno prowadzony ze stala predkoscia podczas na- / stepnego przedzialu 11, opózniany podczas prze- -5 dzialu 12 do predkosci biegu jalowego i nastepnie! przyspieszony w podobny sposób, ale do róznych \ wartosci 13 i14. \ Cykl badan zalecony tutaj jest oparty na stwier- \ dzeniu, ze bezwladnosc elementów silnika jest do- \ 40 statecznie duzym oporem dla uzyskania wartosci badania reprezentatywnego, gdy silnik jest roz¬ laczony od ukladu przeniesienia napedu i jesli sil¬ nik jest gwaltownie przyspieszony do stalego za¬ kresu predkosci i zasilanie paliwa jest gwaltownie 45 zmniejszone do wymaganego dla biegu jalowego.W ten sposób mozliwe jest uzyskanie warunków krótkiego badania, które momentami sa równe elementom 15, 16, 17 krzywych przyspieszenia i opóznienia w ustalonym cyklu badan. 50 Fig. 2 przedstawia wykres dla zmiany pozycji przepustnicy podczas badania zgodnie z wynalaz¬ kiem. W ustalonych przedzialach, które sa dosta¬ tecznie rozstawione dla umozliwienia powrotu sil¬ nika w kazdej sytuacji do jego biegu jalowego, 55 wysylany jest impuls zasilania paliwem 18, Ifr i 20 o odpowiednio zróznicowanej dlugosci. Impulsy przedstawiono o stopniowo róznicowanej dlugosci, ale jest to tylko obraz uproszczony. Rzeczywiste badanie zawiera szereg impulsów i mutacje ich 60 rozmiarów, które moga byc róznicowane wieloma sposobami.Oczywistym jest, ze zaden z nich nie ma takiej dlugosci, w Której silnik bedzie dzialal ze swa maksymalna predkoscia w kazdym przedziale cza- 65 sowym. Jest to po prostu tylko przedstawienie wa-92 358 runków przewazajacych w czasie przyspieszenia i zwolnienia, które nas interesuja.Fig. 3 przedstawia zmiany predkosci silnika jako wynik impulsów paliwa pokazanych na fig. 2. Oczy¬ wiscie, ze zarówno predkosc jak i czas beda wzras¬ tac od wartosci 21 do 23, oznaczonych na wykresie jako wynik zwiekszenia sie czasu trwania zasila¬ nia paliwem w tym przykladzie.Fig. 4 przedstawia zasadnicze typy wykresów cisnienia silnika podczas wyzej wymienionych sy¬ tuacji.Fig. 5 przedstawia schematycznie urzadzenie stosowane podczas badania, z rura wydechowa po¬ jazdu 27 i pedalem przepustnicy 28, i zespolem sterowania ukladem paliwowym 29 pokazanym tu¬ taj tylko schematycznie. Zespól ten oddzialuje na pedal zgodnie z ustalonym programem, tak ze silnik, który jest ustawiony na bieg jalowy, uzys¬ kuje w stalych przedzialach czasowych impulsy zasilania paliwem o zróznicowanej dlugosci. Impul¬ sy te jak pokazano uprzednio nie moga miec takie¬ go czasu trwania, aby silnik podczas kazdego prze¬ dzialu czasu pracowal ze swa maksymalna pred¬ koscia albo osiagal predkosc, która bedzie niszczaca dla jego dzialania. Dla powtarzalnego wysylania ustalonych impulsów zasilania paliwem z dosta¬ teczna dokladnoscia poszczególnych badan stosuje sie urzadzenie, które moze byc przedstawione w rózny sposób a tutaj zostalo pokazane w sposób schematyczny z zasadniczymi jego skladnikami.Urzadzenie zawiera zespól sterowania 29 najko¬ rzystniej elektryczny, zespól dawkowania objetosci i uksztaltowany jako pecherz pojemnik 31 naj¬ korzystniej wykonany z tworzywa sztucznego. Po¬ jemnik jest przystosowany do laczenia z jedna z szeregu rur wylotowych 32 z zespolu dawkowania objetosci 30 wezem 33. Zespól oddzialujacy na pedal przyspieszenia zawiera stojak 34, który jest montowany miedzy kolem kierownicy 35 i pod podloga pojazdu. Stojak podtrzymuje silnik po¬ wietrzny 36 o podwójnym dzialaniu sterowany przez zawór uruchamiany elektromagnesem 38 otrzymujacy impulsy od zespolu sterujacego 29.Ten ostatni jest polaczony z akumulatorem 39, natomiast silnik powietrzny jest zasilany z butli 40, lub z podobnego innego zródla. Waz 33 jest zaopatrzony w zawór elektromagnetyczny 41 stero¬ wany sygnalami z elektronicznego zespolu 29 dla skierowania przeplywu do pojemnika 31 podczas cyklu badania.Zasilanie energia zespolu 29 i serwo-silnika za¬ lezy od warunków otoczenia. Silnik moze byc na¬ pedzany elektrycznie, hydraulicznie albo mecha¬ nicznie na przyklad sila sprezyny. Silnik moze byc umieszczony blizej silnika pojazdu, tak ze oddzialuje bezposrednio na dzwignie przepustni¬ cy. Zespól 29 wywolujacy sygnaly podstawowe moze byc takze typu samoczynnego. W celu umoz¬ liwienia obslugi samochodów róznych rozmiarów i typów zespól jest dostosowywany do sterowania za pomoca kart perforowanych lub przez inne nos¬ niki informacji albo zawiera latwo wymienne ukla¬ dy obwodów drukowanych.Zespól dawkowania objetosci zawiera korzystnie walcowy odbieralnik, którego jeden koniec jest po¬ laczony z szeregiem rur 32 o scisle ustalonej dlu¬ gosci i wewnetrznej srednicy. Przewód 33 polaczo¬ ny z pecherzowym pojemnikiem 31 jest przymo¬ cowany do cylindra w równym odstepie z furami 32. Srednica i dlugosc przewodu 33 jest tak usta¬ lona, ze praktycznie stala czesc objetosci jest prze¬ noszona do pojemnika próbek w rzeczywistym za¬ kresie przeplywu. Dlatego przeciwcisnienie w za¬ kresie pomiaru jest scisle podobne w poszczegól- io nych rurach, których liczba i srednica ustalaja wielkosc odmierzonej objetosci. Pecherzowy po¬ jemnik ma taka objetosc^ ze moze pomiescic obje¬ tosc gazu oddzielonego przez zespól dawkowania bez spowodowania zaklócen przeciwcisnieniowych próbek.Zespól dawkowania podczas badania o zróznico¬ wanych intensywnosciach dzieli gazy w stalych proporcjach pomiedzy calkowita ilosc gazów spali¬ nowych a wielkoscia próbek. W miejsce napelnienia oddzielona objetoscia gazu pojemnika moze on byc kierowany bezposrednio do zespolu pomiarowego. PL