DD269673A1

DD269673A1 - Verfahren und anordnung zur ueberpruefung der funktionsfaehigkeit von oxidationskatalysatoren

Info

Publication number: DD269673A1
Application number: DD87311526A
Authority: DD
Inventors: Hanns-Erhard Dd Heinze; Klaus Dd Kaiser; Juergen Dd Mueller; Eberhard Dd Aepler
Original assignee: Technische Universitaet "Otto Von Guericke" Magdeburg,Dd
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1987-12-29
Publication date: 1989-07-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnung zur Ueberpruefung der Funktionsfaehigkeit von Oxidationskatalysatoren, die in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren eingesetzt sind und deren Wirkungsgrad hinsichtlich der Oxidation von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen im Rahmen eines Funktionsschnelltestes untersucht wird, indem die Konzentration des im Abgas enthaltenen Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe bei Leerlauf des Motors bzw. leicht erhoehter Leerlaufdrehzahl nach dem Passieren des Oxidationskatalysators gemessen wird. Erfindungsgemaess wird vor dem Katalysator die Temperatur des Abgases gemessen, mit der Mindestbetriebstemperatur des Katalysators verglichen und falls erforderlich das Abgas auf diese Temperatur aufgeheizt. Ferner wird vor dem Katalysator die Konzentration des Sauerstoffs im Abgas gemessen, mit der die Funktion des Katalysators gewaehrleistenden Mindestkonzentration verglichen und falls erforderlich durch eine Veraenderung der Vergasereinstellung oder Drehzahlaenderung auf diese Konzentration eingestellt. Durch die Einstellung des Abgases auf die Anspringbedingungen des Katalysators ist es moeglich, die Testzeit sowie den Kraftstoffverbrauch zu verringern. Figur

Description

Hierzu 1 S jiie Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Oxidationskatalysatoren, die in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren eingesetzt sind und deren Wirkungsgrad hinsichtlich der Oxidation von Kohlenmonoxid und Kohlsnwasserstoffen im Rahmen eines Funktionsschnelltestes insbesondere an Kraftfahrzeugen in Kundenhand von Kraftfahrzaugherstellern oder -Werkstätten, beispielsweise in Verbindung mit einem Abgastest, untersucht wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Um zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Abgaskatalysators den im Vergleich iu Schnelltestverfahren wesentlich höheren Aufwand der Prüfung auf einem Rollenprüfstand nach Konditionierung zu vermeiden und die Prüfzeit deutlich zu verringern, wurden verschiedne Kurztestverfahren entwickelt. So ist es beispielsweise bekannt, die Funktionsfähigkeit eines Abgaskatalysators während des Normalbetriebes mit Hilfe einer Temperaturmessung vor und hinter dem Katalysator zu überprüfen. Das Differenzsignal charakterisiert die Katalysatoraktivität. Spezielle, dem Auswertesystem eingegebene Randbedingungen hinsichtlich des Einflusses von Drehzahl- oder Lastschwankungen verhindern eine Fehlinterpretation des Signals (DE-OS 3516981). Dieses Verfahren ist für eine genaue Überprüfung des Katalysators nicht geeignet, da die Temperatur nicht nur von betriebsbedingten Schwankungen der Drehzahl bzw. der Last, sondern auch von den Wärmeleitungs- und -abstrahlungsbedingungen des in die Abgasanlage eingebauten Katalysators abhängig ist.

Zu den Kurztestmethoden gehören ferner der Leerlauftest und der Nullasttest. Beim Nullasttest, der dem realen Betriebszustand eines Verbrennungsmotors näher kommt als der Leerlauftest und aus diesem Grunde auch genauer ist als letzterer, wird die Prüfung bei einer gegem" her dem Leerlauf deutlich höheren konstanten Drehzahl durchgeführt. In der Regel wird die Konzentration von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, meist als Sumr.entest, gemessen. Allerdings sagen diese Methoden nichts über das Emmissionsverhalten des Motors unter realistischen Fahrbedingungen auf der Straße aus. Außerdem ist aus dem Testergebnis ein Rückschluß auf die Funktionsfähigkeit des Katalysators nicht in jedem Fall gegeben. Zum einen können die emissionsverursachenden Fehler bereits an vor dem Katalysator liegenden Bauteilen, beispielsweise bei Fahrzeugen ohne Lamda-Regelung an einer fehlerhaften Vergasereinstellung, liegen. Eine zusätzliche Bauteilinspektion allein zur Fehlersuche würde die Testzeit wesentlich verlängern. Andererseits erreichen die Abgase bei der geringen Belastung des Motors in der kurzen Testzeit nicht die für die Funktion des Katalysators erforderliche Temperatur, so daß die gemessenen Werte keine Aussage zur Ai beitsweise des Katalysators zulassen.

Unter bestimmten Bedingungen kann zur Beurteilung der Funktion eines Katalysators der sog. Incoll-Test herangezogen werden. Dieses Verfahren beruht darauf, daß der Motor beim Hochdrehen im Leerlauf Arbeit gegen sein eigenes Trägheitsmoment sowie die Trägheitsmomente des Betriebes in Leerlaufstellung leisten muß, um ein definiertes Drehzahlniveau zu erreichen. Dabei wird eine vorgegebene Sequenz verschiedener Drehzahlen durch Betätigen der VergaserdrosselkLype durchfahren und das produzierte Abgas analysiert. Das Drehzahlregime muß so gewählt werden, daß ähnliche Mitteldruckverhältnisse wie bei einem normalen Abgastest auf einem Rollenprüfstand erreicht werden. In diesem Fall werden dann auch Abgasmengen produziert, die für einen Katalysatortest ausreichend sind. Dieses Verfahren ist auf Grund der erforderlichen instationären Meß- und Steuertechnik teuer. Gegenüber dem Leerlauf- bzw. Nullasttest erfordert es mehr Zeit und Kraftstoff.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Oxidationskatalysatoren zu schaffen, die ohne Erhöhung des Energie-, Bedien- sowie Zeitaufwandes für die Verfahrensdurchführung oine ausreichend hohe Zuverlässigkeit der Meßwerte ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren und Anordnungen zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren eingesetzten Oxidationskatalysatoren durch Messung der Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffanteile im Abgas derart zu verändern, daß ohne Verlängerung der Testzeit sowie bei einer Motordrehzahl, die nicht wesentlich oberhalb der Leerlaufdrehzahl liegt, die Funktion des Katalysators gewährleistet ist und die gemessenen Werte frei von nicht durch den Abgaskatalysator bedingten Fehlern sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vor dem Katalysator die Temperatur des Abgases gemessen, mit der Mindestbetriebstemperatur des Katalysators verglichen und falls erforderlich, das Abgas auf diese Temperatur aufgeheizt wird.

Ferner wird vor dem Katalysator die Konzentration des Sauerstoffs im Abgas gemessen, mit der die Funktion des Katalysators gewährleistenden Mindestkonzentration verglichen und, falls erforderlich, durch eine Veränderung der Vergasereinstellung oder Drehzahländerung auf diese Konzentration eingestellt.

Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß vor dem Katalysator eine Temperaturmeßeinrichtung und ein Sauerstoff analysegerät angeordnet sind. Ferner ist die Abgasleitung vor der Temperaturmeßeinrichtung von einer Heizeinrichtung umgeben.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird in verhältnismäßig kurzer Zeit und mit geringem Kraftstoffbedarf ein Abgas bereitgestellt, das eine ordnungsgemäße Arbeitsweise des Katalysators ermöglicht. Die Leerlaufdrehzahl kann dabei auf etwa 2000U/min begrenzt werden. Für die Messungen sind handelsübliche Meßgeräte verwendbar. Gleichzeitig ist mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise der Vergaser auf das optimale Brennstoff-Luftgemisch eingestellt, so daß die sich in bekannter Weise anschließende Abgasmessung eine eindeutige Aussage über die Funktionsfähigkeit des Katalysators ermöglicht.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert wordp n. Die zugehörige Zeichnung zeigt die prinzipielle Anordnung eines erfindungsgemäßen Katalysatorprüfstandes.

Aus einem Motor 1 ist eine Abgasleitung 2 geführt, in die mittels Flanschen 3 ein Abgaskatalysator 4 eingebaut ist. Vor der Eintrittsöffnung in den Abgaskatalysator 4 weist die Abgasleitung 2 einen Schnellverschluß 5 auf. Unmittelbar vor dem an der Eitnrittsöffnung befindlichen Flansch 3 ist die Abgasleitung 2 von einer Heizeinrichtung 6 umgeben. An den Schnellverschluß 5 u'nd ein Kohlenmonoxidanalysegerät 7, ein Sauerstoffanalysegerät 8 sowie eine Temperaturmeßeinrichtung 9 angeschlossen.

Dem Abgaskatalysator 4 ist ein Kohlenwasserstoffanalysegerät 10 nachgeordnet.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der Anordnung beschrieben werden. Der Motor 1 wird im warmgefahrenen Zustand über den Schnellverschluß 5 an die Analysegeräte 7,8 sowie die Temperaturmeßeinrichtung 9 angeschlossen. Um die vor dem Abgaskatalysator 4 befindliche Abgasleitung 2 wird die Heizeinrichtung 6 ge!sgt. Je nach Umgebungstemperatur sowie Intensität des Warmfahrvorganges kann die Heizeinrichtung 6 sofort nach Installation in Betrieb gesetzt werden.

Zuerst erfolgt die übliche Überprüfung und Einstellung des Vergasers und des Zündzeitpunktes unter Verwendung der standardmäßigen Werkstattausrüstung. Danach wird der Motor 1 in eine vorgeschriebene erhöhte Leerlaufdrehzahl gebracht.

Mit der ebenfalls am Schnellverschluß 5 in die Abgasleitung 2 eingebrachten Temperaturmeßeinrichtung 9 wird die Temperatur des Abgases gemessen und mit der Anspringtemperatur des Abgaskatalysators 4 verglichen. Gleichzeitig erfolgt mit Hilfe des Sauerstoffanalysegerätes 8 die Kontrolle des Sauerstoffgehaltes im Abgas. Liegt die Temperatur noch unterhalb der Anspringtemperatur des Abgaskatalysators 4, wird die Heizeinrichtung 6 in Betrieb genommen bzw. der Heizvorgang bis zum Erreichen der Anspringtemperatur fortgeführt. Ein zu geringes Sauerstoffangebot wird durch eine erneute Vergasereinstellung korrigiert.

Das Kohlenmonoxidanalysegerät 7 entnimmt vor dem Abgaskatalysator 4 eine Abgasprobe, um die standardmäßig vorgesehene schadstoffarme Vergasereinstellung vornehmen zu können.

Die eigentliche Funktionskontrolle des Abgaskatalysators 4 erfolgt durch die Messung der Kohlenwasserstoffkonzentration am Austrittsende der Abgasleitung 2, da der Gehalt an Kohlenwasserstoffen von dem Abgaskatalysator 4 wesentlich stärker beeinflußt wird als der Gehalt an Kohlenmonoxid im Abgas.

Claims

1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Oxidationskatalysatoren, dio in Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren eingesetzt sind und deren Wirksamkeit hinsichtlich der Oxidation von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen im Rahmen oines Funktionsschnelltests untersucht wird, indem die Konzentration des in Abgas enthaltenen Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe bei Leerlauf des Motors bzw. leicht erhöhter Leerlaufdrehzahl nach dem Passieren des Oxidationskatalysators gemessen werden, gekennzeichnet dadurch, daß vor dem Katalysator die Temperatur dos Abgases gemessen, mit der Mindestbetriebstemperatur des Katalysators verglichen und, falls erforderlich, das Abgas auf diese Temperatur aufgeheizt wird und daß vor dem Katalysator die Konzentration des Sauerstoffs im Abgas gemessen, mit der die Funktion das Katalysators gewährleistenden Mindestkonzentration verglichen und, falls erforderlich, durch eine Veränderung der Vergasereinstellung oder Drehzahländerung auf diese Konzentration eingestellt wird.

2. Anordnung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Oxidationskatalysatoren, gekennzeichnet dadurch, daß vor dem Katalysator eine Temperaturmeßeinrichtung (9) und ein Sauerstoffanalysegerät (8) angeordnet sind und die Abgasleitung (2) vor der Tempuraturmaßeinrichtung (9) bzw. dem Sauerstoffanalysegerät (8) von einer Heizeinrichtung (6) umgeben ist.