Устройство для снижения токсичности отработавших газов транспортного средства

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА(71) Заявитель Могилевский машиностроительный институт(73) Патентообладатель Могилевский машиностроительный институт(57) Устройство для снижения токсичности отработавших газов транспортного средства, содержащее дизельный двигатель, воздушную заслонку, установленную в трубе воздухозаборника с возможностью поворота на своей оси, источник постоянного тока, датчик нагрузки дизельного двигателя в виде датчика момента, двухтактный усилитель мощности, сравнивающий элемент, выполненный в виде первого и второго регуляторов напряжения, первый вход которого подключен к выходу датчика момента, второй вход - к выходу источника постоянного тока, а выход - ко входу двухтактного усилителя мощности, отличающееся тем, что датчик момента установлен на валу дизельного двигателя, при этом привод воздушной заслонки выполнен в виде электродвигателя постоянного тока, имеющего две встречно включенные обмотки возбуждения, подключенные к выходу двухтактного усилителя мощности, и редуктора, входной вал которого кинематически соединен с валом электродвигателя постоянного тока, первый выходной вал - с осью воздушной заслонки, а второй выходной вал - с первым регулятором напряжения. Изобретение относится к транспорту, а именно к транспортным средствам с дизельными двигателями. Известно транспортное средство, содержащее дизельный двигатель, рейку топливного насоса, трубу воздухозаборника 1. Недостатком известного транспортного средства является высокая токсичность отработавших газов,ухудшающих экологическую атмосферу городов. Это обусловлено тем, что в известном транспортном средстве при малых нагрузках в дизельный двигатель топлива регулятором подается мало по сравнению с номинальным режимом работы дизельного двигателя, воздуха подается в цилиндр практически столько же, как и в номинальном режиме. Поэтому происходит значительное обеднение смеси, полнота сгорания уменьшается, что приводит к возрастанию задержки воспламенения, а при больших задержках значительная часть капель топлива успевает испаряться и образовать зоны однородной переобедненной смеси, в которой горение происходит медленно или вообще не происходит. Токсичность отработавших газов при этом резко возрастает. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является устройство для снижения токсичности отработавших газов транспортного средства с дизельным двигателем, содержащее топливный насос с рейкой и трубу воздухозаборника, датчик загрузки дизеля, выполненный в виде датчика перемещения рейки топливного насоса, источник постоянного тока, сравнивающий элемент, первый вход которого подключен к выходу датчика перемещения рейки топливного насоса, а второй - к выходу источника постоянного тока, релейный полупроводниковый усилитель, выполненным на двух транзисторах с обратной связью, входом подключенный к выходу сравнивающего элемента, причем в коллектор выходного транзистора усилителя включена обмотка электромагнита, сердечник которого соединен с тягой привода заслонки, установленной в трубе воздухозаборника с возможностью поворота ее на своей оси 2. Однако с помощью известного устройства для снижения токсичности отработавших газов транспортного средства происходит недостаточное снижение токсичности отработавших газов. Объясняется это использованием в качестве датчика загрузки дизельного двигателя датчика перемещения рейки топливного насоса. Так как положение рейки топливного насоса определяет только относительную загрузку дизельного двигателя, то применение датчика перемещения рейки определяет загрузку двигателя косвенным путем. Наиболее точно этот параметр определяется моментом на валу дизельного двигателя, поэтому для дальнейшего снижения токсичности отработавших газов необходимо использование сигналов от датчика момента на валу двигателя. Кроме того, с помощью известного устройства достигается снижение токсичности лишь при уменьшении нагрузки на дизельный двигатель до определенного предела, на всех остальных нагрузочных режимах работы дизельного двигателя с помощью известного устройства не обеспечивается снижение токсичности. Задачей изобретения является снижение токсичности отработавших газов при работе транспортного средства путем непрерывного регулирования в зависимости от момента на валу дизельного двигателя количества подаваемого в цилиндры воздуха. Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для снижения токсичности отработавших газов транспортного средства, содержащем дизельный двигатель, воздушную заслонку, установленную в трубе воздухозаборника с возможностью поворота на своей оси, источник постоянного тока, датчик нагрузки дизельного двигателя в виде датчика момента, двухтактный усилитель мощности, сравнивающий элемент, выполненный в виде первого и второго регуляторов напряжения, первый вход которого подключен к выходу датчика момента, второй вход - к выходу источника постоянного тока, а выход - ко входу двухтактного усилителя мощности, согласно изобретению, датчик момента установлен на валу дизельного двигателя, при этом привод воздушной заслонки выполнен в виде электродвигателя постоянного тока, имеющего две встречно включенные обмотки возбуждения, подключенные к выходу двухтактного усилителя мощности, и редуктора, входной вал которого кинематически соединен с валом электродвигателя постоянного тока, первый выходной вал - с осью воздушной заслонки, а второй выходной вал - с первым регулятором напряжения. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана общая схема устройства, на фиг. 2 приведены графики работы датчика момента. Устройство содержит дизельный двигатель 1, трубу 2 воздухозаборника, источник 3 постоянного тока,датчик 4 нагрузки, сравнивающий элемент 5, выполненный в виде первого 6 и второго 7 регуляторов напряжения, первый вход которого подключен к выходу датчика 4 нагрузки, второй - к выходу источника 3 посто 2 4838 1 янного тока, заслонку 8, установленную в трубе 2 воздухозаборника с возможностью поворота ее на своей оси, усилитель 9 привода заслонки 8, датчик 4 нагрузки дизельного двигателя 1 в виде датчика момента на его валу, усилитель 9 привода воздушной заслонки 8 выполнен в виде двухтактного усилителя мощности,который входом подключен к выходу сравнивающего элемента 5, привод заслонки 8 выполнен в виде электродвигателя 10 постоянного тока, имеющего две встречно включенные обмотки 11 и 12 возбуждения, подключенные к выходу двухтактного усилителя 9 мощности, и редуктора 13, имеющего входной вал и два выходных вала, кинематически соединенного входным валом с валом электродвигателя 10, первым выходным валом - с осью заслонки 8, вторым - с первым 6 регулятором напряжения. Датчик 4 крутящего момента включает в себя импульсные преобразователи 14 и 15 на эффекте Холла,имеющие диски 16 из магнитопроводящего материала с радиальными прорезями, закрепленные неподвижно на валу вблизи маховика дизельного двигателя 1 и насосного колеса гидротрансформатора 17, датчики 18 Холла состоят из интегральной микросхемы 19 и постоянного магнита 20, установленные соответственно вблизи маховика и насосного колеса и выполненные с возможностью вхождения в щели между микросхемой 19 и постоянным магнитом 20 выступов магнитопроводящих дисков 16, вычитающий элемент 21, выпрямитель 22, состоящий из диодного мостика 23, конденсатора 24 и резистора 25. Фазочувствительный двухтактный усилитель 9 мощности имеет транзисторы 26, 27 и резисторы 28, 29, 30, 31, 32. Устройство работает следующим образом. При движении транспортного средства диски 16 проходят в щели преобразователей 14,15 на эффекте Холла, в результате чего на электрических выводах преобразователей 14 и 15 формируются прямоугольные импульсы одинаковой высоты и длительности, которые поступают на вычитающий элемент 21 таким образом, что их выходные сигналы находятся в противофазе. Графики сигналов на резисторах 33 и 34 вычитающего элемента 21 при отсутствии момента на валу показаны на фиг. 3 а. С появлением момента на валу возникает фазовое смещение импульсных процессов (фиг. 2 б), при этом на выходе вычитающего элемента 21 появляется сигнал (фиг. 2 в), который поступает на выпрямитель 22, где диодным мостиком 23 выпрямляется(фиг. 2 г), сглаживается конденсатором 24 и на резисторе 25 выпрямителя 22 появляется сигнал (фиг. 2 д),пропорциональный величине момента на валу двигателя транспортного средства. При увеличении момента на валу двигателя 1 на выходе датчика 4 сигнал увеличивается, на выходе сравнивающего элемента 5 формируется сигнал отрицательной полярности. Этот сигнал усиливается двухтактным фазочувствительным усилителем 9 мощности, при этом включается транзистор 26, появляется ток в обмотке 12 электродвигателя 10, редуктор 13 поворачивает заслонку 8 в сторону открытия, т.е. увеличения потока воздуха. Синхронно с поворотом заслонки редуктор 13 воздействует на регулятор 6 напряжения сравнивающего элемента 5 в сторону увеличения заданного значения момента до тех пор, пока напряжение на входе сравнивающего элемента не станет равным нулю. В сумме происходит переходный процесс непрерывного регулирования в зависимости от момента на валу дизельного двигателя количества подаваемого в цилиндры воздуха, чем и достигается снижение токсичности отработавших газов. При уменьшении момента на валу дизельного двигателя на выходе сравнивающего элемента 5 формируется сигнал положительной полярности, он усиливается усилителем 9, при этом включается транзистор 27,появляется ток в обмотке 11 электродвигателя 10, редуктор 13 вращает воздушную заслонку 8 в сторону прикрытия, уменьшая поток воздуха. Одновременно, как и в первом случае, синхронно с поворотом заслонки 8 редуктор 13 воздействует на регулятор 6 напряжения сравнивающего элемента 5 в сторону уменьшения заданного значения момента до тех пор, пока напряжение на входе сравнивающего элемента не станет равным нулю. В сумме происходит качественный процесс подачи воздуха в цилиндры дизельного двигателя в зависимости от нагрузки на двигателе, что позволяет значительно снизить токсичность отработавших газов транспортного средства. Источники известности 1. А.с. СССР 1062042, МПК В 60 К 41/02, 1992. 2. Патент РФ 2011563, МПК В 60 К 41/06, 1994. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 4