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Die Erfindung betrifft eine Gasentnahmeeinheit für Abgase von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Förderung des heissen Motorabgases von einer Probenentnahmestelle zu zumindest einem Abgasanalysator, mit einer vorzugsweise als Membranpumpe ausgebildeten Messgaspumpe mit beheiztem Pumpenkopf, wobei die Saugseite der Messgaspumpe über zumindest eine rückspülbare Filtervorrichtung mit zumindest einem Messgaseingang, und die Druckseite der Messgaspumpe mit zumindest einem Messgasausgang strömungsverbindbar ist, und wobei der saugseitige Strömungsweg zwischen der zumindest einen Filtervorrichtung und der Messgaspumpe durch zumindest ein pneumatisches 2/2 Wegventil absperrbar ist und zwischen Messgaseingang und Messgasausgang alle abgasführenden Teile, wie Filtervorrich- tung (en), Absperrventil (e)
und Messgaspumpe innerhalb einer thermisch isolierten Kammer angeordnet sind.
Derartige Gasentnahmeeinheiten werden eingesetzt, um das Motorabgas im gefilterten Zustand Messeinrichtungen zuzuführen. Um eine Kondensation des Abgases zu vermeiden, werden die messgasführenden Bauteile, wie Filter, pneumatische Ventile, Verbindungsleitungen, Messgaspumpe, etc. in einer thermisch isolierten Kammer untergebracht und ggf. beheizt. Bei bekannten Gasentnahmeeinheiten werden die einzelnen Elemente über Verbindungsleitungen miteinander verbunden. Dies hat allerdings den Nachteil, dass relativ viele Einzelteile nötig sind, und dass die Baugrösse und das Gewicht vergleichsweise hoch ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden, und eine kompaktere Gasentnahmeeinheit mit möglichst geringem Bauvolumen und Gewicht zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die zumindest eine Filtervorrichtung samt pneumatischen 2/2 Wegventil direkt am Pumpenkopf der Messgaspumpe befestigt ist, wobei das 2/2 Wegventil sowohl direkt mit der Filtervorrichtung, als auch direkt mit dem Pumpenkopf verflanscht ist.
Dadurch, dass die Filtervorrichtung samt 2/2 Wegventil direkt am Pumpenkopf angeflansch ist, sind keine Verbindungsleitungen mehr nötig und der Bauaufwand ist relativ gering.
Besonders günstig ist es, wenn zwei, vorzugsweise jeweils aus einem Hauptfilter und einem Sekundärfilter beste-
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hende Filtervorrichtungen direkt am Pumpenkopf befestigt sind.
Die zwei direkt in einer äusserst platzsparenden Weise am Pumpenkopf befestigten Filtervorrichtungen ermöglichen eine rationelle Messung des Abgases von zwei verschiedenen Abgasquellen ohne zeitaufwändige Umbauten.
Eine sehr kompakte, robuste und einfache Bauweise lässt sich mit einer ein Filtergrundgehäuse und einen Spülluftzuführteil aufweisenden Filtervorrichtung erreichen, bei der die Filtervorrichtung über den vorzugsweise aus Messing bestehenden Spülluftzuführteil am Pumpenkopf angeschraubt ist, wobei. der Spülluftzuführteil durch Aufschrumpfen mit dem Filtergrundgehäuse fest verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass in den Pumpenkopf ein temperaturbeständiges 2/3 Wegventil zur fallweisen Strömungsverbindung eines am Pumpenkopf angeordneten HC- Null- bzw. Eichgasanschlusses mit dem zu einem HC-Analysator führenden Messgasausgang integriert ist.
Zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass in den Pumpenkopf ein temperaturbeständiges 2/3 Wegventil zur wahlweisen Strömungsverbindung eines am Pumpenkopf angeordneten NO- Nullbzw. Eichgasanschlusses mit dem zu einem NO-Analysator führenden Messgasausgang integriert ist. Dadurch, dass die 2/3 Wegventile zur Aktivierung bzw. Deaktivierung der Nullbzw. Eichgasanschlüsse direkt in den beheizten Pumpenkopf integriert sind, wird einerseits Bauvolumen eingespart und andererseites wird ein Kondensieren des Gases im Ventil zuverläss- lich. vermieden.
Die Erfindung wird anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe Gasentnahmeeinheit nach der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 eine Stirnansicht auf diese Gasentnahmeeinheit, Fig. 3 ein Schaltbild dieser Gasentnahmeeinheit, Fig. 4 eine Detailansicht der Filtervorrichtung der Gasentnahmeeinheit nach der Linie IV-IV in Fig. 5, Fig. 5 eine weitere Detailansicht der Filtervorrichtung.
Die Gasentnahmeeinheit l besteht aus einer vorzugsweise als Membranpumpe ausgeführten Messgaspumpe 2, deren Pumpenkopf 3 in einer thermisch isolierten Kammer 4 angeordnet ist, deren Gehäusewände mit 5 bezeichnet sind. Der Pumpenkopf 3 wird über die Heizelemente 35 beheizt und auf einer
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vorbestimmten Temperatur gehalten. Die Membran 6 der Messgaspumpe 2 wird durch den Motor 7 angetrieben.
Direkt am Pumpenkopf 3 ist eine rückspülbare Filtervorrichtung 8 befestigt, die über ein am Pumpenkopf 3 angeflanschtes 2/2 Wegventil 9 mit dem Saugkanal 10 der Messgaspumpe 2 strömungsverbindbar ist. Mit 11 ist eine Verbindungsmuffe zwischen 2/2 Wegventil 9 und Saugkanal 10 bezeichnet. Beim Messvorgang gelangt das Gas über den Messeingang 12, die Filtervorrichtung 8, das 2/2 Wegventil 9, den Saugkanal 10, das Saugventil 13 in den Pumpenraum 14. Von dort wird es über das Druckventil 15, den Druckkanal 16, die Messausgänge 17,18 und/oder 19 zu einem nicht weiter dargestellten NO-Analysator, einem HC-Analysator und/oder einer im wesentlichen aus einem Kühler bestehenden Kondensationsfalle gefördert. Der Messausgang 19 wird insbesondere dann verwendet, wenn das Abgas unter dem Taupunkt durch ein weiteres Messgerät gemessen werden soll.
In den Pumpenkopf 3 sind zwei 2/3 Wegventile 20 bzw.
21 eingebaut, welche den Messausgang 17 bzw. 18 wahlweise entweder mit dem Pumpenraum 14 oder mit einem Nullgas/Eichgasanschluss 22 bzw. 23 verbinden. Über den Nullgas/Eichgasanschluss 22 kann NO-Nullgas bzw. Eichgas zur Kalibrierung bzw. Eichung des NO-Analysators zugeführt werden. Der HC-Nullgas bzw. Eichgasanschluss 23 ist zur Kalibrierung des HC-Analysators mit HC-Null/Eichgas vorgesehen.
Die Ansteuerung der 2/3 Wegventile 20 bzw. 21 erfolgt pneumatisch über die Steuerleitungen 24 bzw. 25.
Soll die aus einem Hauptfilter 8'und einem Sekundärfilter 8" bestehende Filtervorrichtung 8 rückgespült werden, wird über das 2/2 Wegventil 9 die Strömungsverbindung mit dem Pumpenraum 14 unterbrochen und die Rückblasleitung 26 über das in Fig. 3 eingezeichnete Rückblaseventil 30 freigegeben, wodurch die Filtervorrichtung 8 in zum Normalbetrieb umgekehrter Richtung rückgeblasen wird. Gegebenenfalls ist auch ein Filterwechsel durch Abschrauben des Filterdeckels 36 möglich.
Vorzugsweise ist die Filtervorrichtung 8 über einen das Filtergrundgehäuse 8a umgebenden Spülluftzuführteil 8b am Pumpenkopf 3 befestigt. Der Spülluftzuführteil 8b besteht vorteilhafterweise aus Messing und ist-besonders platzsparendauf das Grundgehäuse 8a aufgeschrumpft.
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Fig. 2 zeigt die Gasentnahmeeinheit l ohne die die Kammer 4 umgebende Gehäusewand 5. Die Gasentnahmeeinheit 1 kann sowohl mit einer als auch mit zwei Filtervorrichtungen 8 ausgeführt sein, welche jeweils einen Messeingang 12 und eine Rückblaseleitung 26 sowie eine Steuerleitung 27 zur Betätigung des 2/2 Wegventiles 9 aufweisen.
In dem in Fig. 3 gezeigten Schaltbild ist die Gaseentnahmeeinheit 1 innerhalb der strichpunktierten Linie angedeutet. Mit 28 ist das im Ausführungsbeispiel mit einem Druck zwischen etwa 7 und 8 bar arbeitende Spülluftsystem, mit 29 das Steuerluftsystem zur Steuerung der 2/2 Wegventile 9 und der 2/3 Wegventile 20 und 21 eingezeichnet, wobei zur Steuerung der Spülluftleitungen 26 bzw. der Steuerluftleitungen 27, 24 und 25 Magnetventile 30 bzw. 31 vorgesehen sind. Der Systemdruck des Steuerluftsystems liegt beispielsweise bei etwa 2, 5 bar.
Wie in Fig. 2 und 3 angedeutet ist, kann die Gaseentnahmeeinheit 1 saugseitig der Messgaspumpe 2 einen Fremdgasanschluss 32 aufweisen, über welchen Kontrollgas 33 zugeführt und/oder der saugseitige Druck über ein Druckmessgerät 34 gemessen werden kann.
Wegen der relativ hohen Temperatur innerhalb der Kammer 4 von etwa 191 C müssen sowohl die Ventile, insbesondere die 2/3 Wegventile 20, 21 und die 2/2 Wegventile 9, als auch die Filtervorrichtung 8 besonders temperaturbeständig ausgeführt sein, was den Einsatz von wärmebeständigen Materialien, beispielsweise Teflon, erfordert.
Fig. 4 zeigt in einer Detailzeichnung das Filtergrundgehäuse 8a in einem Längsschnitt, Fig. 5 dieses Filtergrundgehäuse 8a in einem Teilschnitt mit aufgeschrumpften Spülluftzuführteil 8b. Die Spülluft wird über den Spülluftanschluss 8c im Spülluftzuführteil 8b und weiters über einen Ringkanal 8d und einem Radialkanal 8e dem Zentralraum 8f des Filtergrundgehäuses 8a zugeführt, von wo aus die Spülluft innerhalb des Hauptfilters 8'in den eigentlichen Filterteil gelangt und sowohl den Hauptfilter 8'als auch den Sekundärfilter 8" in radialer Richtung durchströmt und schliesslich über den Messeingang 12 die Filtervorrichtung 8 verlässt.
Für den Hauptfilter 8'und den Sekundärfilter 811 können beispielsweise Glasfaserfilter mit Teflon oder Kieselerde als Bindemittel verwendet werden. Über die Bohrungen 8g ist der Spülluftzu-
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führteil 8b am Pumpenkopf 3 befestigbar. Durch die mittels eines Aufschrumpfverfahrens hergestellte feste Verbindung zwischen Filtergrundgehäuse 8a und Spülluftzuführteil 8b wird einerseits eine sehr kompakte und temperaturbeständige Ausführung der Filtervorrichtung ermöglicht, andererseits kann auf Dichtelemente und andere verschleissgefährdete Verbindungsteile innerhalb der Kammer 4 verzichtet werden. Mit 8b sind die Schrumpfsitzflächen beidseits der Rindnut 8d bezeichnet.
Das Filtergrundgehäuse selbst kann wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 4 gezeigt, aus zwei miteinander verschweissten Teilstücken 8a'und 8a" bestehen.