CN110869732A - 用于废气测量系统的连接装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于使废气探头（4）与废气测量设备（6）连接的连接装置（8），用于实现从废气探头（4）到废气测量设备（6）的废气流动，包括集成到连接装置（8）中的至少一个过滤元件（10、12）。集成到连接装置（8）中的至少一个过滤元件（12）包含HEPA精滤器（20）。
Description
技术领域
本发明涉及用于使废气探头与废气测量设备连接的连接装置以及具有这种连接装置的废气测量系统。
背景技术
在针对安装在车辆中的内燃机的检查和诊断方法中，常常使用表征被排出的燃烧气体的气体浓度的测量参数。
为了确定这些测量参数，借助于废气探头获取内燃机排气管上的废气并将其输送给废气测量设备。
尤其是在具有柴油马达的车辆中，废气除了气态的成分，例如HC、CO、CO2、O2、NOx之外还包含很大量的固态组成部分（颗粒）、尤其是炭黑颗粒，它们导致废气测量设备的测量室被严重污染。
测量室被污染会导致有错误的测量结果，并且可能需要更换安装在测量室中的测量单元。
因此，在测量如尤其在柴油马达中出现的、有颗粒的气体时，需要用于将气体输送至废气测量设备的特别的保护措施。
因此，气体输送系统通常包括多个附装在测量设备上的过滤单元。
发明内容
本发明的任务是，提供一种改进的、从废气探头到废气测量设备的废气输送装置，尤其是用于输送柴油马达的废气。
根据本发明的一种实施例，用于使废气探头与废气测量设备连接的连接装置包括至少一个集成到连接装置中的过滤元件。集成到连接装置中的至少一个过滤元件包含高效悬浮物过滤器（HEPA精滤器），该高效悬浮物过滤器被构造用于，从通过连接装置由废气探头流动到废气测量设备的废气流中滤出颗粒。
本发明的实施例还包括一种废气测量系统，其具有废气测量设备、废气探头和根据本发明实施例的连接装置，其中，连接装置使废气探头与废气测量设备连接，以便实现从废气探头到废气测量设备的废气流动。
所述废气测量设备尤其可以被构造用于测量汽油马达废气。通过根据本发明的连接装置，有效地滤出包含在内燃机、尤其是柴油马达的废气中的颗粒。因此，最初被构造用于测量汽油马达废气的废气测量设备也可以用于测量柴油马达的废气。
通过HEPA精滤器，也将非常小的颗粒从废气流中去除并且不会导致废气测量设备的污染。HEPA过滤器具有高的效率和使用寿命。因此，过滤器仅很少需要被更换，且维护成本可以降低。
通过将包含HEPA精滤器的过滤元件（" HEPA 精滤元件"）集成到连接装置中，简化了其操作。此外，连接装置的稳定性得到改善并且其使用寿命得到提高。
在一种实施方式中，连接装置包括至少两个连接节段，并且至少一个过滤元件布置在两个连接节段之间。以这种方式，过滤元件能够简单且容易更换地被集成到连接装置中。
在一种实施方式中，至少一个过滤元件具有至少一个附件，并且连接装置的至少一个连接节段被推套到至少一个附件上。以这种方式，过滤元件能够以简单的方式集成到连接装置中，使得在过滤元件和连接节段之间的接口是气密的且机械稳定，并且能够简单地更换过滤元件。至少一个附件尤其可以被构造成管状。
在一种实施方式中，过滤元件被构造为所谓的"在线过滤元件"。这意味着，在过滤元件的入口和出口处的附件的直径被选择成，使得过滤元件能够被直接插入到连接装置的连接节段之一中。尤其是不需要至相邻的连接节段的被拧接的连接。由此显著地简化了过滤元件的装配和更换。
在一种实施方式中，所述至少一个连接节段被构造为软管节段，尤其被构造为弹性且可运动的软管节段。至少一个软管节段尤其能够由如下材料制成，所述材料包含弹性体，尤其含氟弹性体，例如VITON®。
弹性的软管节段基于其柔韧性而能够实现简单地操作连接装置并实现连接节段和过滤元件之间的可靠气密的连接。
在一种实施方式中，附加地将至少一个粗滤元件集成到所述连接装置中。所述至少一个粗滤元件尤其沿废气的流动方向布置在所述至少一个HEPA精滤元件之前。
沿废气的流动方向布置在HEPA精滤元件之前的粗滤元件防止HEPA精滤元件被粗颗粒快速地污染和阻塞。
粗滤元件可以构造有成本低廉的纸过滤器。
精滤元件的大小被选择为，使得它尽可能小并且它的几何尺寸尤其是大致相应于粗滤元件的几何尺寸。
在一种实施方式中，连接装置的连接节段的长度被选择为，使得HEPA精滤元件在实际运行中不位于底部上，并因此被良好地保护以免损坏。
在一种实施方式中，在废气流动的方向上，连接装置包括粗滤元件、第一HEPA精滤元件、较长的连接节段和第二HEPA精滤元件。通过沿废气流动的方向布置在较长的连接节段之前布置的第一HEPA精滤元件，较长的连接节段在最大程度上保持没有颗粒积聚。由此，较长的连接节段的使用寿命被提高。较长的连接节段尤其可以具有数米的长度，以便能够将废气探头方便地安置在内燃机的排气管中和/或上。
在一种实施方式中，HEPA精滤器的过滤效率为至少99.9%。HEPA精滤器的有效过滤直径特别地被选择为，使得HEPA精滤器滤出大于100 nm的颗粒。
在一种实施方式中，过滤器被设计用于最大10 mbar的压力差。
在一种实施方式中，所述至少一个过滤元件的壳体由耐腐蚀的材料、尤其塑料材料构造。特别地，与待测量的废气接触的废气测量系统的所有部件都没有金属性原料，以避免腐蚀。
在一种实施方式中，过滤元件和过滤器由例如具有Kynar （PCDF）粘合剂的硼硅酸盐微纤维的材料制成，其防止待测量的气体、特别是HC、CO、CO2、O2、NOx的积聚和稍后的向外扩散。以这种方式，防止由于废气的待测量的气态组成部分的积聚和稍后的向外扩散引起的测量结果的失真。
在一种实施方式中，过滤元件的壳体至少部分透明地构造，从而从外部可见过滤器的污染。
在一种实施方式中，至少部分透明的（精）过滤元件直接布置在废气测量设备的入口之前。通过在至少部分透明的过滤元件中光学地监控过滤器，可以得出关于整个连接装置的结论。尤其地，过滤器的不断增加的污染（其可通过至少部分透明的壳体来识别）表明，沿流动方向布置在过滤元件之前的过滤器有缺陷和/或耗尽。
在一种实施方式中，至少一个过滤元件具有气密壳体，并被构造成，使得废气从过滤器的外侧到其内侧穿流该过滤器。过滤器中挡住的颗粒在过滤器上形成可从外部良好可见的深色沉淀物。因此，通过光学检查过滤元件，可以容易地确认过滤器被污染的程度以及过滤器是否必须被更换。
在一种实施方式中，所述至少一个过滤元件包括如下这样的过滤器，该过滤器根据流速具有经限定的压力差，其中，压力差不超过上限。使用这种具有经限定的压力差的过滤器导致连接装置中经限定的压力和流动关系，由此改善了测量结果的品质和可靠性。
附图说明
下面参照附图描述本发明的实施例。
图1示出了根据本发明的一种实施例的废气测量系统的示意图。
图2示出了过滤元件的示意性截面图，如其被使用在根据本发明的一种实施例的连接装置中那样。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一种实施例的废气测量系统2的示意图。
废气测量系统2包括废气测量设备6、废气探头4和连接装置8，废气探头被构造用于布置在具有内燃机的（未示出）车辆的排气管中或上，连接装置将废气探头4与废气测量设备6连接，使得废气可以从废气探头4流动到废气测量设备6中。
连接装置8包括多个连接节段9a、9b、9c和过滤元件10、12，它们分别布置在连接节段9a、9b、9c中的两个连接节段之间。
第一连接节段9a将废气探头4的输出端与第一过滤元件10的输入端连接。
第二连接节段9b将第一过滤元件10的输出端与第二过滤元件12的输入端连接。
第三连接节段9c将第二过滤元件12的输出端与废气测量设备6的输入端连接。
第二连接节段9b通常是三个连接节段9a、9b、9c中最长的。它尤其可以具有几米的长度，以便能够舒适地将废气探头4安置在内燃机的排气管中和/或上。
相反，第一连接节段和第三连接节段9a、9c可以明显较短并尤其是具有小于1 m的长度，例如0.25和0.5 m之间的长度。
第一过滤元件10尤其被构造为具有粗滤器的粗滤元件10，以便从废气流中去除粗颗粒。粗滤器尤其能够被构造为成本低廉的纸过滤器。
第二过滤元件12特别被构造为具有高效悬浮物过滤器（HEPA精滤器）的精滤元件12，以便从废气流中滤出细颗粒，特别是具有大于100 nm的直径的所有颗粒。
本领域技术人员理解的是，连接装置8可包含其它过滤元件10、12，特别是附加的HEPA精滤元件12和连接节段9a、9b、9c，以便进一步提高连接装置8的过滤效果。特别地，在第二过滤元件12和废气测量设备6之间可以设置有第三（未在图1中示出的）过滤元件，其包含第二HEPA精滤器。
图2示出了根据本发明的一种实施例的过滤元件10、12的截面图。在此，过滤元件可以涉及第一过滤元件（粗滤元件） 10或第二过滤元件（精滤元件）12。连接装置8的第一过滤元件10和第二过滤元件12可具有相同或不同的几何尺寸。
过滤元件10、12具有输入端侧的第一附件14和输出端侧的第二附件16。
附件14、16被构造为管状，使得连接节段9a、9b、9c、特别是构造为软管状的连接节段9a、9b、9c可以被推套到附件14、16上。
在同轴构造的附件14、16之间布置柱形壳体18。柱形壳体18的轴线与两个管状构造的附件14、16的轴线同轴构造。
壳体例如可以具有20mm至30mm的直径D、尤其是25mm的直径D，和40mm至50mm的长度L、尤其是45mm的长度L。附件14、16可以分别具有5mm至7mm的直径d，特别是6mm的直径d和约20mm的长度I。
过滤器20位于壳体18中。过滤器20可以是粗滤器或精滤器，其被构造为纸过滤器或HEPA过滤器。
附件14、16的外直径和连接节段9a、9b、9c的内直径（参见图1）被选择为，使得连接节段9a、9b、9c严密地在附件14、16上套座并特别是确保了连接节段9a、9b、9c与附件14、16之间的气密连接。
以这种方式，在连接节段9a、9b、9c和附件14、16之间产生稳定且可靠的气密连接，而为此不需要工具和/或附加的紧固元件。
过滤元件10、12的壳体气密地且尤其至少部分透明地来构造，从而可从外部识别布置在相应的过滤元件10、12中的过滤器20的污染。
过滤元件10、12尤其这样构造，使得通过输入端侧的附件14进入过滤元件10、12的废气从外向内流动通过过滤器20。
在过滤器20中被挡住的颗粒形成深色沉淀物，该沉淀物通过至少部分透明地构造的壳体18从外部可见。因此，通过光学地检查过滤元件10、12可以容易地确认过滤器20被污染的程度以及过滤器20是否必须被更换。
具有透明壳体的过滤元件10、12尤其可以直接布置在废气测量设备6之前。通过对直接布置在废气测量设备6之前的过滤器20的光学检验，可以检查整个连接装置8的状态。直接布置在废气测量设备6之前的过滤器20的可识别的污染可以推断出，布置在上游的过滤元件10、12损坏或耗尽，并且应该进行检查和必要时更换。
过滤元件10、12、过滤器20和连接节段9a、9b、9c优选地由无金属材料制成，以避免由于废气的腐蚀。
过滤元件10、12、过滤器20和连接节段9a、9b、9c尤其由这样的材料制成，该材料防止待测量的气体、尤其HC、CO、CO2、O2和NOx的积聚和随后的向外扩散。以这种方式，防止由于废气的待测量的气态组成部分的积聚和随后的向外扩散而引起的测量结果失真。
为了实现这点，过滤器20例如可以由具有Kynar（PCDF）粘合剂的硼硅酸盐微纤维制成。
过滤器20尤其可以如此构造，使得它具有经限定的压力差，该压力差取决于流速并且不超过预先给定的上限。这种过滤器20的使用导致连接装置8中经限定的压力和流动关系。由此防止测量结果由于连接装置8中的压力波动和/或流动波动而失真。因此，测量结果的品质和可靠性得到改善。
通过选择特殊的过滤器10、12以及其在废气探头4和废气测量设备6之间的连接装置8中的布置，避免了传统的废气测量系统的许多缺点。
例如，可以显著降低废气测量系统2的成本，并且可以增加其维护间隔。
根据本发明实施例的用于测量在有颗粒的废气流中的气体浓度的废气测量系统2尤其可使用在车间中。
根据本发明实施例的废气测量系统2能够实现完全相应于国际标准（例如OIML R99）要求的气体测量。因此，废气测量系统2也可以在官方检查中使用，例如在周期性的车辆主要检测的范围内。
Claims (15)
1. 用于使废气探头（4）与废气测量设备（6）连接的连接装置（8），用于实现从所述废气探头（4）到所述废气测量设备（6）的废气流动，其中，所述连接装置（8）包括集成到所述连接装置（8）中的至少一个过滤元件（10、12），其特征在于，集成到所述连接装置（8）中的至少一个过滤元件（12）包含HEPA 精滤器（20）。
2.根据权利要求1所述的连接装置（8），其中，所述连接装置（8）具有至少两个连接节段（9a、9b、9c），并且所述至少一个过滤元件（10、12）布置在两个连接节段（9a，9b，9c）之间。
3.根据权利要求2所述的连接装置（8），其中，所述至少一个过滤元件（10、12）具有至少一个附件（14、16），并且其中，至少一个连接节段（9a、9b、9c）被推套到所述至少一个附件（14、16）上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置（8），其中，所述至少一个连接节段（9a、9b、9c）是软管节段。
5.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置（8），其中，至少一个过滤元件（10、12）包含纸过滤器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置（8），其中，所述至少一个过滤元件（10、12）具有气密的和/或至少部分透明的壳体。
7.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置（8），其中，所述至少一个过滤元件（10、12）被构造用于，使得所述过滤器（20）从其外侧至其内侧被穿流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置（8），其中，所述至少一个过滤元件（10、12）包括至少一个粗滤器（20）和/或至少一个HEPA精滤器（20），其中，在所述连接装置（8）中，特别是包含HEPA精滤器（20）的过滤元件（12）沿所述废气流动的方向布置在包含粗滤器（20）的过滤元件（10）后面。
9.根据权利要求8所述的连接装置（8），其中，所述连接装置（8）沿所述废气流动的方向包含粗滤元件（10）、第一HEPA精滤元件（12）、较长的连接节段（9b）和第二HEPA精滤元件（12）。
10.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置（8），其中，所述过滤元件（10、12）和所述过滤器（20）由无金属材料制成，特别是由防止待测量气体、特别是HC、CO、CO2、O2、NOx的积聚和随后的向外扩散的材料制成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置（8），其中，所述至少一个过滤元件（10、12）具有过滤器（20），其中，所述过滤器（20）根据流速具有经限定的压力差，该压力差不超过上限。
12.废气测量系统，具有废气测量设备（6）、废气探头（4）和根据前述权利要求中任一项所述的连接装置（8），其中，所述连接装置（8）使所述废气探头（4）与所述废气测量设备（6）的入口连接，以实现从所述废气探头（4）到所述废气测量设备（6）中的废气流动。
13.根据权利要求12所述的废气测量系统（2），其中，HEPA精滤元件（12）直接布置在所述废气测量设备（6）的入口之前。
14.根据权利要求12或13所述的废气测量系统（2），其中，所述废气测量设备（6）被构造用于测量汽油马达废气。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的废气测量系统（2）用来测量柴油马达废气的应用。
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