CZ22193A3 - Způsob kontroly stavu katalyzátoru a katalyzátor k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Při kontrole funkce katalyzátoru (1), kterým proudí ve směru proudění katalyzovatelná fluidní látka, zejména spaliny ze spalovacího motoru (3), od jeho náběžné strany (12) k výstupní straně (13), se měří rozdělení teploty v katalyzátoru (1) nebo na katalyzátoru (1) a vytvoří se střední hodnota teploty a také nejméně jedna lokální hodnota teploty. Střední hodnota teploty se vytvoří podél směru proudění spalin a lokální hodnota teploty odpovídá teplotě na prosto- < rově omezeném měřicím místě. Ze střední hodnoty teploty a z lokální hodnoty teploty se odvodí výpověď o stavu kata- « lyzátoru (1). Kontrolovaný katalyzátor (1) je opatřen první J měřicím teplotním čidlem (5) vytvořeným z odporového drátu s proměnným elektrickým odporem v závislosti na teplotě a spojeným s katalyzátorem (1) podél měřicího místa probíhajícího v podstatě rovnoběžně se směrem proudění a nejméně jedním druhým měřicím teplotním čidlem (4), které je umístěno na měřicím místě na katalyzátoru (1).

Description

Způsob kontroly stavu katalyzátoru a katalyzátor κ prováděni tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu kontroly stavu katalyzátoru, kterým proudí ve směru· prouděni katalyzovatelná fluidní látka, například katalyzátoru ve výfukovém systému spalovacího motoru, přičemž vynález se týká také katalyzátoru upraveného k prováděni způsobu podle vynálezu.

Dosavadní stav techniky

V důsledku stále přísnějších předpisů pro ochranu životního prostředí se v mnoha zemích ve stále větší míře opatřují spalovací motory, zejména motory motorových vozidel, výfukovým systémem pro odvod spalin, které jsou vybaveny katalyzátorem pro katalytickou přeměnu škodlivých látek ve výfukových plynech na neškodné látky. Pod pojmem katalyzátor se v těchto případech rozumí obvykle voštinové těleso z kovu nebo keramického materiálu, které jsou opatřeno množstvím kanálků, kterými proudí spaliny spalovacího motoru nebo jiné odpadni plyny, popřípadě jiné fluidní látky, které obsahují katalyzovatelné složky. Každý kanálek je přitom opatřen stěnou, která je pokryta povlakem z katalyticky aktivního materiálu, který je katalyzátorem ve vlastním slova smyslu. Kovové katalyzátory jsou vytvářeny obecně z vrstev tvarovaného plechu nebo jsou spirálovitě navíjeny nebo jsou jinak vytvořeny ze vzájemně proplétaných prvků. Takové.katalyzátory jsou popsány například v EP 0 223 058 B2, EP 0 245 737 B2 nebo EP 0 245 738 B2.

Pro zajištěni funkce katalyzátoru ve výfukovém systému spalovacího motoru je známo opatřit katalyzátor měřicími čidly pro kontrolováni teploty nebo podobných hodnot katalyzátoru, aby potom bylo možno z naměřených hodnot vyvodit závěry o funkci a účinnosti katalyzátoru při provozu spalovacího motoru. Tyto návrhy jsou uvedeny v DE 26 43 739 AI, DE 37 10 268 AI a EP 0 236 659 AI. V obou prvně jmenovaných spisech je navrženo opatřit katalyzátor nejméně dvěma teplotními čidly, která mají být umístěna na různých místech katalyzátoru za sebou, z hlediska směru proudění spalin . Obě měřicí teplotní čidla přitom mohou být umístěna mimo katalyzátor, přičemž první měřicí teplotní čidlo je umístěno před náběžnou stranou katalyzátoru a druhé měřicí teplotní čidlo je umístěno za výstupní stranou katalyzátoru. V DE 26 43 739 AI je také popsáno umístění nejméně jednoho měřicího čidla uvnitř katalyzátoru. Oba spisy dále obsahuji návrh na vytváření signálu ze dvou naměřených signálů, který by udával rozdíl mezi teplotami zjištěnými na obou měřicích čidlech, a na odvádění tohoto výsledného signálu do vyhodnocovacího ústrojí pro vyhodnocení funkce katalyzátoru. V EP 0 236 659 AI je popsán také vyhodnocovací systém pro vyhodnocováni signálů měřicích čidel. Tento vyhodnocovací systém vysílá varovný signál, jestliže teplotní rozdíl překročil určitou nastavenou první mezní hranici, a signál oznamujíicí trvalé poškození katalyzátoru, jestliže rozdíl teplot překročil druhou mezní hodnotu, ležící výrazně nad první mezní hodnotou.

V DE 26 43 739 AI je dále navrženo umístit dvě teplotní měřicí čidla v oblasti výstupní strany katalyzátoru těsné vedle sebe, přičemž první čidlo má katalyticky aktivní po# vrchovou plochu a druhé měřici čidlo má však povrchovou plochu katalyticky neaktivní. Při takovém uspořádání měřicích teplotních čidel je možno zjistit, zda odpadní plyny proudící kolem teplotních měřicích čidel obsahují ještě přeměnitelné škodlivé látky. Přítomnost takových látek v odpadních plynech se projeví tím, že obě měřicí teplotní čidla signalizuji rozdílné hodnoty teplot.

Pro realizaci bezpečné a vyhovujici kontroly funkce katalyzátoru z hlediska ovlivněni katalyzátoru procesem stárnuti nebo otravou katalyzátoru však neposkytuje současný stav techniky žádné řešeni. Pomoci známých systémů není možno získat zejména žádné výroky o stavu ještě v podstatě dostatečně fungujícího katalyzátoru z hlediska jeho stárnuti a/nebo otravy. Stále je třeba brát ohled také na nepřímo naměřené hodnoty, například na teplotu katalyticky zpracovávané fluidní látky před jejím vstupem do katalyzátoru, popřípadě po průchodu katalyzátorem. K vyhodnocování jsou ve známých řešeních přiváděny naměřené hodnoty, které byly získány v určitých bodech katalyzátoru, takže mají jen velmi omezenou vypovídací schopnost, protože katalyzátor je profukován fluidní látkou zpravidle velmi nehomogenním proudem. Získané naměřené hodnoty jsou ve většině případů silně závislé na stavu konkrétního místa katalyzátoru, vystaveného určitému zatížení. Pro získáni spolehlivější výpovědi o stavu katalyzátoru by bylo nutno vyhodnocovat větší počet dalších dat. Takovými daty jsou například informace, které charakterizují stav fluidní látky procházející katalyzátorem, jako je například její teplota, rychlost proudění a obsah katalyticky zpracovatelných složek ve fluidní látce..

Proto je úkolem vynálezu vyřešit způsob kontroly stavu a funkce katalyzátoru pomocí měřeni teplot, který by umožňoval pokud možno bezprostředné a bez ohledu na další data spolehlivě informovat o funkčních schopnostech katalyzátoru. Vynálezem by mělo být vyřešeno také konstrukční řešení katalyzátoru, které je vhodné pro prováděni tohoto způsobu podle vynálezu.

Podstata vvnálezu

Tento úkol je vyřešen způsobem kontroly stavu katalyzátoru, kterým proudí ve směru prouděni katalyzovatelná fluidní látka, zejména spaliny ze spalovacího «.vtoru, od jeho náběžné strany k výstupní straně,podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se a) měří teplota katalyzátoru podél směru prouděni průběžně nebo ve skupině měřicích míst a vytvoří se střední hodnota teploty, b) měří se teplota katalyzátoru na nejméně jednom měřicím místě a vytvoří se příslušná lokální hodnota teploty a c) srovná se střední hodnota teploty s lokální hodnotou teploty pro odvození výpovědi o stavu katalyzátoru.

Řešení podle vynálezu poskytuje poprvé možnost dalekosáhlého vyhodnoceni formy rozdělení teplot uvnitř katalyzátoru, aniž by se přitom vycházelo z absolutních naměřených hodnot teploty, které jsou výrazně závislé na provozních podmínkách a stavu katalyzátoru, popřípadě spalovacího motoru, který j® přiřazen ke katalyzátoru. Tím vznikají četné možnosti: lokální hodnota teploty může být například určována v blízkosti výstupní strany katalyzátoru. Ze srovnáni této lokální teplotní hodnoty se střední hodnotou teploty je možno získat výpověd,' o tom, ve které oblasti katalyzátoru ve skutečnosti probíhá katalytická přeměna. Docházi-li ke katalytické reakci v blízkosti výstupního konce katalyzátoru, je střední hodnota teploty v podstatě rovna lokální hodnotě teploty, přičemž jestliže dochází ke katalytické reakci v blízkosti náběžné strany katalyzátoru, jsou lokální hodnoty a střední hodnoty teplot od sebe výrazně odlišné. Lokální hodnota teploty může být například měřena také v blízkosti výstupního konce katalyzátoru. Při katalytické reakci probíhající v podstatě v blízkosti výstupního konce katalyzátoru jsou střední hodnoty teploty a lokální hodnoty teploty od sebe výrazně odlišné, při katalytické reakci probíhající již v blízkosti náběžné strany katalyzátoru jsou obě tyto hodnoty teplot v podstatě stejné. Tak se záskávají spolehlivé informace o funkčních schopnostech katalyzátoru. Zvláště zajímavé je například vytváření lokálních teplotních hodnot jak v oblasti náběžné strany katalyzátoru, tak také v oblasti jeho výstupní strany. Potom se mohou nejprve zmíněná vyhodnocení vzájemné kombinovat a kromě toho je možno provést srovnáni střední hodnoty teploty se střední hodnotou lokálních hodnot. Jestliže probíhá katalytická reakce již v blízkosti náběžné strany katalyzátoru, je střední hodnota teplot výrazně vyšší než střední hodnota lokálních teplotních hodnot. Jestliže katalyzátor již dávno ztratil svoji funkčnost, probíhá slabá katalytická reakce v podstatě rovnoměrně po celé délce katalyzátoru a v důsledku toho je střední hodnota teplot rovna střední hodnotě lokálních hodnot teploty. Proto představuje podíl střední hodnoty teplot a střední hodnoty lokálních teplot zajímavé a alespoň v prvním přiblížení provozně nezávislé kritérium pro určení funkční schopnosti katalyzátoru.

Pro dosažení kritéria k určování funkční schopnosti katalyzátoru, které by bylo v co největším rozsahu nezávislé na provozních podmínkách, mohou být měření teplot prováděna také takovým způsobem, že se signály měřicích teplotních čidel integruji v měřicím intervalu s přijatelnou délkou, například v měřicím intervalu trvajícím jednu hodinu nebo několik hodin. Tímto způsobem je možno potlačit chyby a poruchy měření, které se projevují v signálech sdělujících naměřené hodnoty v průběhu časově nestabilních poměrů v katalyzátoru, například při změně chemického složení fluidní látky procházející katalyzátorem, při změně rychlosti prouděni nebo při změně teploty proudící fluidní látky.

Ve výhodném provedeni způsobu podle vynálezu se měření teplot neprovádí v přísně vymezeném a kolmo na směr prouděni fluidní látky uspořádném pásmu, ale v prodlouženém segmentu katalyzátoru, probíhajícím kolmo na směr proudění fluidní látky katalyzátorem. Tímto způsobem je možno brát do jisté míry ohled na skutečnost, že fluidní látka proudí katalyzátorem ve výrazně nehomogenním proudu a je možno získat naměřené hodnoty, které jsou nezávislé na konkrétním proudění plynu v katalyzátoru a které jsou bezpečně reprodukovatělně i u jiných katalyzátorů.

V rámci dalšího výhodného provedeni způsobu podle vynálezu mohou být odstraněny nedostatky kontroly stavu katalyzá► toru, které se mohou vyskytnout například při změně zatížení spalovacího motoru. Při změně výkonu spalovacího motoru se mění také parametry spalin, například jejich chemické složeni, rychlost proudění a.teplota katalyzovatelných fluidních látek. Protože katalyzátor má určitou tepelnou setrvačnost, trvá podle okolností několik sekund, než se rozdělení teplot v katalyzátoru přizpůsobí změněným provozním podmínkám. Měření prováděná v období změny výkonu spalovacího motoru tak mohou vést podle okolností k vadným výpovědím z hlediska funkce katalyzátoru. Aby se tomu zabránilo, určuji se jak střední hodnoty teplot, tak také hodnoty lokálních teplot vždy v určitém časovém intervalu a časový průběh naměřených hodnot se registruje. Odvozování výpovědi o stavu katalyzátoru se neprovádí, pokud časové změny střední hodnoty teplot a lokálních hodnot teplot neleží pod předem stanovenou mezní hodnotou.

Aby se zajistila stálá aktualizace výpovědi o stavu katalyzátoru, doporučuje se provádět každé měření plynule nebo zdánlivě plynule, jak je to výhodné pro obvyklé elektronické zpracování signálů.

Vynálezem je vyřešeno také konstrukční provedeni katalyzátoru, upraveného k provádění způsobu kontroly jeho stavu podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že katalyzátor, který je průchodný ve směru proudění od své náběžné strany ke své výstupní straně, je opatřen prvním měřicím teplotním čidlem, sestávajícím z úseku drátu s proměnným elektrickým odporem v závislosti na teplotě a upevněným ve směru prouděni na katalyzátoru, a nejméně jedním druhým měřicím teplotním čidlem, které je na měřicím místě připojeno ke katalyzátoru.

Katalyzátor podle vynálezu je zvláště jednoduše vyrobitelný, například první teplotní měřici čidlo může být vytvořeno jednoduše navléknutím kusu drátu do jednoho z kanálků katalyzátoru s voštinovou strukturou, přičemž druhé měřici teplotní čidlo může být rovněž zakotveno v jednom z kanálků voštinového tělesa. Jestliže je voštinové těleso vytvořeno svinutím nebo propletením z plechů, mohou být teplotní čidla osazena již při výrobě katalyzátoru.

První měřici teplotní čidlo ve formě kusu drátu je s výhodou vytvořeno tak, že kus drátu se ještě před vložením do katalyzátoru vytvaruje do vlásenkovitého tvaru, aby mohla být indukčnost prvního měřicího teplotních čidla udržována co nejmenší a aby se tak zamezilo případnému ovlivněni měřicího systému navazujícího na katalyzátor.

První měřicí teplotní čidlo je ve výhodném provedeni umístěno uvnitř katalyzátoru, přičemž v případě katalyzátoru s podélnou střední osou je první měřicí teplotní čidlo uspořádáno rovnoběžně s touto střední osou, která probíhá také v podstatě rovnoběžně se směrem proudění fluidní látky, aby se dosáhlo určitého rozloženi po celém segmentu katalyzátoru kolmo na směr proudění fluidní látky, nebo je uspořádáno v podstatě ve šroubovici kolem podélné střední osy katalyzátoru. To se může uskutečnit u katalyzátorů z kovového plechu zvláště jednoduchým způsobem, jestliže je první měřicí čidlo při navíjení nebo proplétání vpracováno do katalyzátoru.

V dalším výhodném provedeni vynálezu je katalyzátor opatřen plášťovou plochou, spojující náběžnou stranu s výstupní stranou, přičemž první měřicí teplotní čidlo je umístěno na plášťové ploše nebo v její bezprostřední blízkosti uvnitř katalyzátoru. V případě obvyklého válcového katalyzátoru je plášťovou plochou válcová plášťová plocha. Jak bude lépe patrno z příkladů provedení zobrazených na výkresech, uspořádá8 ní měřicích teplotních čidel na plášťové ploše nebo v její bezprostřední blízkosti umožňuje v určitém rozsahu lokalizaci segmentu katalyzátoru, ve kterém dochází v největším rozsahu ke katalytické reakci. Měření teplot na plášťové ploše, zejména měření teplot pomocí prvního měřicího teplotního čidla a také pomocí, druhého měřicího teplotního čidla, která jsou umístěny na plášťové ploše nebo v její bezprostřední blízkosti uvnitř katalyzátoru, umožňuje určeni stavu katalyzátoru, které je ve velké míře nezávislé na provozních podmínkách. Jestliže dochází ke katalytické reakci v blízkosti náběžné strany katalyzátoru, je katalyzátor neomezeně schopný funkce, jestliže se však katalytická reakce přemístila do blízkosti výstupního konce katalyzátoru, je nutno očekávat ztrátu funkční schopnosti katalyzátoru.

Druhé měřicí teplotní čidlo je v dalším výhodném provedení vynálezu vytvořeno ze spirálovité vinutého úseku drátu, ohnutého zejména do tvaru vlásenky a majícího elektrický odpor proměnný v závislosti na teplotě. První měřicí teplotní čidlo a druhé měřicí teplotní čidlo tak mají stejné tělesné vytvoření a umožňuji tak měřeni, která neobsahuji systematické chyby, způsobené rozdílnými vlastnostmi měřicích čidel.

Jak již bylo řečeno, druhé měřicí teplotní čidlo může být umístěno v blízkosti náběžné strany katalyzátoru a také v blízkosti výstupní strany, přičemž zvláště výhodné je takové uspořádáni, při kterém je druhé měřicí teplotní čidlo umístěno jak na náběžné straně, tak také na výstupní straně katalyzátoru. V každém případě je možno doporučit, aby druhé měřicí teplotní čidlo bylo umístěno na začátku nebo na konci měřicího úseku, vymezeného oběma prvními měřicími teplotními čidly a probíhající s výhodou po celé délce katalyzátoru. Při měření po celé délce katalyzátoru je mok.nu určit stav katalyzátoru ve velkém rozsahu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení, zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 uspořádáni spalovacího motoru, systému pro odvod spalin a katalyzátoru, obr. 2 axonometrický pohled na první příkladné provedeni řízeného katalyzátoru s teplotními čidly pro sledováni teploty, obr. 3 axonometrický pohled na jiné příkladné provedeni řízeného katalyzátoru s teplotními čidly, obr. 4 graf znázorňující rozděleni teplot v katalyzátoru při provozu a obr. 5 graf znázorňující rozděleni teplot na plášřové plose katalyzátoru při provozu.

Příklady provedeni vynálezu »

Pro zjednodušení popisu jsou všechny stejně působící součásti ve všech obrázcích označeny stejnými vztahovými značkami.

Obr. 1 znázorňuje schematicky spalovací motor 2 se systémem 2 pro odvod spalin, ve kterém se nachází katalyzátor

1. Katalyzátor 1 je opatřen měřicími teplotními čidly 4, 5, kterými mohou být například termoelektrické články nebo elektrické odpory s hodnotou odporu proměnnou v závislosti na teplotě. Měřici teplotní čidla 4, 5 jsou spojena s kontrolním systémem 7 spalovacího motoru 2/ například s příslušné rozšířenou řidiči elektronikou pro řízeni spalovacího motoru 2/ která přijímá a dále zpracovává všechna data potřebná pro provoz spalovacího motoru 2» V kontrolním systému 7 spalovacího motoru 2 ^se nachází ústrojí, pomocí kterého se při provozu spalovacího motoru 2 provádí způsob kontroly stavu katalyzátoru 2, kterým procházejí spaliny ze spalovacího motoru 2· Výroky, které jsou předávány kontrolním systémem 7 spalovacího motoru 2 například v případě nedostatečného a silně zestárlého stavu katalyzátoru 1, se projevuji zpravidla aktivizaci signálního ústrojí 8, například kontrolní svítilny. Je samozřejmě také možné tyto výroky dále zpracovávat například tak, že v extrémních případech se další provoz spalovacího motoru. 2 zcela přeruší. Pro řízení provozu spalovacího motoru 2 jsou přiváděna na kontrolní systém 7 spalovacího motoru 2 příslušná data. Na obr. 1 je například přívodní systém 10 pro přívod spalovací směsi pro přívod směsi vzduchu a paliva do spalovacího motoru 2 opatřen měřicím ústrojím 11 pro měření množství vzduchu, který určuje objem vzduchu procházející spalovacím motorem 2 ^a sděluje tyto hodnoty kontrolnímu systému 7 spalovacího motoru 2· Další měřici čidla nejsou pro zachování přehlednosti obr. 1 znázorněna; zejména se zpravidla jedná a ústrojí pro měřeni provozní rychlosti chodu spalovacího motoru 2/ popřípadě počtu otáček. Řídicí funkce kontrolního systému 7 spalovacího motoru spočívají například v měřeni množství přidávaného paliva, přičemž tímto kontrolním systémem 7 je možno řídit činnost palivového čerpadla 2· Pro přehlednost příkladu není na obr. 1 znázorněna zapalovací soustava pro zapálení spalovací směsi ve spalovacím motoru 2/ která je pro chod spalovacího motoru 3 samozřejmě nutná, takže její podrobnější popisováni není nutné. V příkladu na obr. 1 je katalyzátor 1 opatřen druhým měřicím teplotním čidlem 4, které je umístěno na náběžné straně 12 katalyzátoru 1, kde do něj vstupuji spaliny přiváděné od spalovacího motoru 2· První měřicí teplotní čidlo 5 se nachází uvnitř katalyzátoru 1, ve znázorněném příkladném provedení v jeho středu. Také druhé měřicí teplotní čidlo 4 muže být umístěno uvnitř katalyzátoru 2, zejména v blízkosti jeho náběžné strany 12. aniž by to omezilo nebo ovlivnilo jeho funkci. První měřici teplotní čidlo 2 prochází katalyzátorem 1 od jeho náběžné strany 12 až k výstupní straně 12· Na konstrukčním uloženi prvního měřicího teplotního čidla 5, ^{a na} j®ho spojení s katalyzátorem 1 v podstatě nezáleží, přičemž první měřicí teplotní čidlo 2 nemusí být bezpodmínečně uloženo ve středu katalyzátoru 1 a nemusí být nutné ani přímé, například by mohlo být v závislosti na konstrukci katalyzátoru 1 vytvořeno ve formě šroubovice nebo spirály. V zásadě je však výhodné, jestliže jsou obě měřicí teplotní čidla 4, 5 uspořádána v podstatě kolmo na směr proudících spalin a v určitém prostorovém odstupu od sebe. Obecně je vtok spalin do katalyzátoru 1, ve směru kolmém na směr proudění spalin zřetelně nehomogenní a použitím měřicích teplotních čidel 4_,_5, roztažených vice do šířky, se dosáhne výroků o poměrech zjišťovaných v určité oblasti katalyzátoru 1, které jsou lépe reprodukovatelné a přenosné než výroky o prostorově přísně vymezených podmínkách. Měřici teplotní čidla 4^_5, protažená ve směru kolmém na směr proudění spalin, jsou jednodušeji realizovatelná v katalyzátorech 1 s voštinovou nosnou konstrukcí, které jsou známým způsobem vinuty nebo prolétány z kovových plechů. Odporová drátky pro vytvoření měřicích teplotních čidel 4, 5 se před vinutím nebo prolétáním jednoduše vloží mezi jednotlivé plechy.

Obr. 2 znázorňuje příkladné provedeni katalyzátoru 1 zobrazeného schematicky na obr. 1. Obé měřici teplotní čidla

4, 5 jsou vytvořena ve formě smyček odporového drátu, jejichž elektrický odpor je úměrný teplotě. Druhé měřicí teplotní čidlo 4 je uloženo a upevněno na náběžné straně 12 katalyzátoru 1, popřípadě může být umístěno v bezprostřední blízkosti této náběžné strany 12.. První měřici teplotní čidlo 5 probíhá uvnitř katalyzátoru l.

Principielně podobné příkladné provedení katalyzátoru 1, podle vynálezu je zobrazeno na obr. 3, kde je katalyzátor i rovněž opatřen měřicími teplotními čidly 4 , 5, 6. V tomto příkladném provedení však není první měřicí teplotní čidlo

5, uloženo uvnitř katalyzátoru 1, ale je upevněno na jeho plášťové ploše 14.. Stejná konstrukční zásada platí pro druhé měřicí teplotní čidlo £, upevněné v blízkosti náběžné strany 12 katalyzátoru 1, a pro třeti měřici teplotní čidlo 6, umístěné v blízkosti výstupní strany 13 katalyzátoru i· Příkladné provedeni podle obr. 3 je zvláště výhodné z toho důvodu, že není nutné provádět žádné úpravy vnitřku katalyzátoru 1 a je zvláště výhodné pro katalyzátory 1 s kovovou nosnou kostrou, které jsou jinak zpravidla opatřeny pevnou plášťovou trubkou, jejíž vnější plocha tvoři plášťovou plochu 14. Na takto vytvořený katalyzátor 1 je potom možno snadno připevnit odporové dráty, které je zase možno v případě poškození snadno vyměnit. Druhé měřicí teplotní čidlo 4. a třetí měřici teplotní čidlo 6. je vždy navinuto v blízkosti konce katalyzátoru 1 na jeho plášťovou plochu 14. Ve znázorněném příkladném provedení jsou všechna tři měřici teplotní čidla 4 , 5, 6 zobrazena jednoduše ve formě vlásenkových smyček z odporového drátu. Tyto vlásenkové smyčky mohou být pochopitelně nahrazeny jinak vinutými útvary, zejména je-li třeba použít větších délek drátů, aniž by se tím narušila základní funkce těchto snímačů.

Na obr. 4 je zobrazeno rozdělení teplot uvnitř katalyzátoru 1 při ustáleném provozu spalovacího motoru 3.· Na úsečce je znázorněna dráha spalin od náběžné strany 12 k výstupní straně 13 . podél pořadnice je vynášena teplota. Teplota spalin proudících katalyzátorem 1, musí mít hodnotu vyšší neý je minimální teplota, která je nutná pro provoz katalyzátoru 1. Zobrazený graf znázorňuje průběh teplot pro poměrně nový katalyzátor 1. Teplota stoupá bezprostředně za náběžnou stranou 12, která odpovídá nulové poloze grafu, velmi rychle a dosahuje velmi brzy maximální hodnoty, která potom zůstává stejná až k výstupní straně 13 katalyzátoru 1 v závislosti na tepelné vodivosti materiálu katalyzátoru 1 a na přepravě tepla zprostředkované spalinami. Čárkovanou čarou je zobrazen průběh teplot u silně zestárlého katalyzátoru 1. Teplota v tomto případě stoupá od náběžné strany 12 katalyzátoru 1 jen pomalu a tim je aktivita oblasti katalyzátoru 1 bezprostředné za náběžnou stranou 12 silné snížena, ale úplně ještě nepominula. Teprve v oblastech v blízkosti výstupní strany 13 dochází v důsledku ještě zachované aktivity ke zvýšení teploty. Při uspořádáni měřicích teplotních čidel ve formě odporových drá13 tú podle obr. 2 nebo 3 by druhé měřicí teplotní čidlo 4. měřilo teplotu katalyzátoru 1. v oblasti náběžné strany .12, zatímco první měřici teplotní čidlo 5 měří hodnoty teploty v celé délce katalyzátoru 1, jak je to vyznačeno integrálem na obr.

4. Jestliže je katalyzátor 1 plně provozuschopný, naměří druhé měřicí teplotní čidlo 4. a první měřici teplotní čidlo 5. podstatně rozdílné hodnoty teplot. Jestliže pokračuje stárnutí katalyzátoru 1, naměří první měřici teplotní čidlo 5 v podstatě stejné hodnoty teploty jako druhé měřicí teplotní čidlo 4. Rozdíl těchto naměřených teplot je měřítkem stárnutí katalyzátoru 1. Tento rozdíl je nejprve vysoký a potom postupně klesá, jestliže katalyzátor 1 podél své délky ztrácí aktvith, až potom v extrémním případě úplné ztráty aktivity katalyzátoru i již není žádný rozdíl mezi naměřenými teplotami. Stav katalyzátoru 1. musí být považován za nedostatečný, jestliže teplotní rozdíl po případné korekci s ohledem na speciální provozní podmínky překročí určitou předem stanovenou hranici.

Přezkoumáni funkce katalyzátoru i je možné také s druhým měřicím teplotním čidlem 4, umístěným v blízkosti výstupní strany 13 katalyzátoru 1. Jestliže je katalyzátor 1 v podstatě plně provozuschopný, pak by druhé měřici teplotní čidlo 4 naměřilo v podstatě stejnou teplotu jako první měřici teplotní čidlo 5. S pokračujícícm stárnutím katalyzátoru 1 měří první měřicí teplotní čidlo 5 nižší teplotu než druhé měřicí teplotní čidlo 4 na výstupní straně 13 katalyzátoru 1. Takto vzniklý teplotní rozdíl je rovněž měřítkem stárnutí a/nebo otravy katalyzátoru 1. Tento rozdíl je nejprve malý a stoupá s přibývající délkou používáni a klesá nakonec, jestliže katalyzátor 1 po celé své délce ztratil aktivitu, přičemž při úplné ztrátě aktivity katalyzátoru 1 se již nevyskytuje žádný teplotní rozdxl. Stav katalyzátoru je považován za nevyhovující, jestliže teplotní rozdíl proběhl po případném korigování podle provozních vlivů svým maximem.

eweeiil

- 14 Opr. 5 znázorňuje průběh teplot na plášťové ploše katalyzátoru 1, přičemž zobrazovací schéma je stejné jako na obr. 4. Podstatné je, že teplota po dosažní svého maxima nezůstává v podstatě konstantní, ale za zónou katalyzátoru 1., ve které v podstatě probíhá katalytická reakce, opět klesá. To je způsobeno v prvé řadě tepelnými ztrátami, ke kterým dochází vyzařováním tepla. Za aktivní zónou již nedochází k vývoji tepla, takže v této části již nemá být vyzářené teplo čím nahrazováno. Podle této zákonitosti je proto možno provádět kontrolu účinnosti katalyzátoru 1 takovým způsobem, že se určuje poloha oblasti s nejvyšší teplotou na plášťové ploše nebo v její blízkosti uvnitř katalyzátoru 1. To se provádí podle vynálezu například u uspořádáni katalyzátoru 1 podle obr. 3.

Řešením pdle vynálezu jsou dány možnosti kontroly účinnosti katalyzátoru 1 pomoci určováni teploty katalyzovatelné fluidni látky při jejím průchodu katalyzátorem 1, které je možno provádět nekomplikovaným způsobem vyhodnocením rozložení teplot, které jsou podstatně méně závislé na konkrétních provozních podmínkách než lokalizované naměřené hodnoty teplot a tím dovoluji odstranit nákladné vyhodnocování naměřených hodnot.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ N-Á-R 0-K -¥

   1. Způsob kontroly stavu katalyzátoru (1), kterým proudí ve směru proudění katalyzovatelná fluidní látka, zejména spaliny ze spalovacího motoru (3), od jeho náběžné strany (12) k výstupní straně (13), vyznačující se tím , že se a) měří teplota katalyzátoru (1) podél směru prouděni průběžně nebo ve skupině měřicích míst a vytvoří se střední hodnota teploty, b) měří se teplota katalyzátoru (1) na nejméně jednom měřicím místě a vytvoří se příslušná lokální hodnota teploty a c) srovná se střední hodnota teploty s lokální hodnotou teploty pro odvození výpovědi o stavu katalyzátoru (1).
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že každé měření teploty pro vytváření střední teplotní hodnoty se provádí v tenkém a kolmo na směr proudění probíhajícím segmentu katalyzátoru (1).
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t i m , že a) střední hodnota teploty a lokální hodnota teploty se určují v časovém intervalu a b) kontroluji se časové změny střední hodnoty teploty a lokální hodnoty teploty, přičemž c) výpověd o funkci katalyzátoru (1) se odvádí jen tehdy, když časové změny střední hodnoty teplot a lokálních hodnot teplot leží pod předem stanovenou mezní hodnotou.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že měřeni teploty se provádí průběžně nebo zdánlivě průběžně.
5. 5. Katalyzátor průchodný ve směru prouděni pro katalyzovatelnou fluidní látku od jeho náběžné strany (12) k jeho výstupní straně (13) a kontrolovatelný způsobem podle nejméně

   16 jednoho z nároků 1 až 4,vyznačující se tím, že je opatřen prvním měřicím teplotním čidlem (5), sestávajícím z úseku drátu s proměnným elektrickým odporem v závislosti na teplotě a upevněným ve směru proudění na katalyzátoru (1), a nejméně jedním druhým měřicím teplotním čidlem (4, 6), které je na měřicím místě připojeno ke katalyzátoru (1).

   «
6. 6. Katalyzátor podle nároku 5,vyznačující se tím, že úsek drátu prvního měřicího teplotního čidla (5) je vytvarován do vlásenkového tvaru.
7. 7. Katalyzátor podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tim,že první měřicí teplotní čidlo (5) je umístěno v katalyzátoru (l).
8. 8. Katalyzátor podle nároku 7,vyznačující se tím, že má středovou osu, která je přibližně rovnoběžná se směrem proudění, přičemž první měřici teplotní čidlo (5) je uloženo přibližně rovnoběžné se středovou osou katalyzátoru (1) nebo je uspořádáno ve šroubovici nebo spirále kolem středové osy.

   »
9. 9. Katalyzátor podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že je opatřen plášťovou plochou (14), spojující náběžnou stranu (12) s výstupní stranou (13), přičemž první měřicí teplotní čidlo (5) je umístěno na plášťové ploše (14) nebo v její bezprostřední blízkosti uvnitř katalyzátoru (1).
10. 10. Katalyzátor podle nároku 9, vyznačující se tím, že druhé měřici teplotní čidlo (4, 6) je umístěno na plášťové ploše (14) nebo v jeho bezprostřední blízkosti uvnitř katalyzátoru (i).
11. 11. Katalyzátor podle nejméně jednoho z nároků 5 až 10, vyznačující se tím, že druhé měřicí teplotní čidlo (4, 6) je vytvořeno ze spirálovité vinutého úseku drátu, ohnutého zejména do tvaru vlásenky a majícího elektrický odpor proměnný v závislosti na teplotě.
12. 12. Katalyzátor podle nejméně jednoho z nároků 5 až 11, vyznačující se tím, že náběžné druhé měřici teplotní čidlo (4) je umístěno v blízkosti náběžné strany (12) katalyzátoru (1).
13. 13. Katalyzátor podle nejméně jednoho z nároků 5 až 12, vyznačující se tím , že výstupní druhé měřicí teplotní čidlo (6) je umístěno v blízkosti výstupní strany (13) katalyzátoru (1).
14. 14. Katalyzátor podle nejméně jednoho z nároků 5 až 13, vyznačující se tím, že první měřicí teplotní čidlo (5) probíhá od náběžné strany (12) katalyzátoru (1) v podstatě až k jeho výstupní straně (13).