DE102009052332A1 - Device for verification of exhaust gas sensor e.g. lambda sensor, that is utilized during operation of internal combustion engine, has holder for fixing sensors, which are measured so that pre-determined flow speed exists at sensors - Google Patents

Device for verification of exhaust gas sensor e.g. lambda sensor, that is utilized during operation of internal combustion engine, has holder for fixing sensors, which are measured so that pre-determined flow speed exists at sensors

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    • F01N13/008Mounting or arrangement of exhaust sensors in or on exhaust apparatus

Abstract

The device has a holder (3) provided for fixing multiple exhaust gas sensors i.e. lambda sensors (1), where a testing gas stream is supplied to the holder for verifying the sensors. The testing gas stream is divided into partial gas streams within the holder. The partial gas streams are guided over flow cross sections at the exhaust gas sensors, which are measured such that pre-determined flow speed exists at the sensors. An influencing unit is provided for adjusting pre-determined speed of stream at the sensors by influencing a condition of the stream.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Abgassensoren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. The present invention relates to a device for testing exhaust gas sensors having the features of claim 1.
  • Beim Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen ist es vorbekannt, Abgassensoren einzusetzen, beispielsweise so genannte Lambdasonden oder NOx-Sensoren. During the operation of internal combustion engines it is previously known to use exhaust gas sensors, for example, so-called oxygen sensors or NOx sensors. Im Zusammenhang mit der Entwicklung und Herstellung solcher Sensoren kann es erforderlich sein, deren Funktionseigenschaften zu analysieren. In connection with the development and production of such sensors may be necessary to analyze their functional properties. Beispielsweise kann es erforderlich sein, die Kennlinien einer bestimmten Charge von Lambdasonden für Vergleichszwecke zu vermessen. For example, it may be necessary to measure the characteristics of a particular batch of lambda probes for comparison purposes. Gemäß der According to the WO2006020763A1 WO2006020763A1 ist dazu ein Komponentenprüfstand vorbekannt, wobei beispielsweise eine Lambdasonde einem künstlich erzeugten Abgasstrom ausgesetzt wird, so dass durch Änderung der Zusammensetzung des Abgases die Kennlinie der Lambdasonde und dabei insbesondere der Spannungsverlauf über dem Verbrennungsluftverhältnis aufgezeichnet werden kann. is to a component test already known, whereby for example a lambda probe is exposed to an exhaust gas flow artificially generated so that the characteristic of the lambda probe and in particular, the voltage waveform may be recorded over the air-fuel ratio by changing the composition of the exhaust gas. Es ist ebenfalls möglich, eine Lambdasonde einem synthetischen Gasgemisch auszusetzen, das beispielsweise einer oder mehreren Gasflaschen entnommen wird. It is also possible to suspend a lambda probe a synthetic gas mixture which is removed, for example, one or more gas bottles. Diese gemischten Gase werden zumeist befeuchtet und erhitzt, um dann an den zu prüfenden Abgassensor geleitet zu werden. These mixed gases are usually humidified and heated to be then passed on to be tested exhaust gas sensor. Durch Variation der Gasmischung, zumeist einer Variation der Sauerstoff- oder Stickstoffoxidkonzentration, werden die Kennlinien abgefahren und das Messsignal der Abgassensoren aufgezeichnet. By varying the gas mixture, mostly a variation of the oxygen or nitrogen oxide, the characteristic curves are traversed and recorded the measurement signal of the exhaust gas sensors. Um Kosten zu minimieren, werden in der Regel kleine Gasmengen in der Größenordnung von 20 bis 100 dm 3 /min über die Abgassensoren geleitet, dies führt jedoch zu einer geringeren Abgasströmungsgeschwindigkeit als beim Einsatz einer realen Verbrennungskraftmaschine. To minimize cost, small amounts of gas in the order of 20 to 100 dm 3 / min passed through the exhaust gas sensors in general, however, this leads to a lower exhaust gas flow speed than when using a real internal combustion engine. Da sämtliche Sonden, die im Abgasstrom angeordnet sind, über so genannte Schutzrohre verfügen, welche die Sonden vor einem Wasserschlag schützen sollen, ist die Strömungsgeschwindigkeit am Schutzrohr der Sonden entscheidend für die Austauschgeschwindigkeit des Gases in dem vom Schutzrohr der Sonden eingeschlossenen Raum beziehungsweise direkt am Messelement der Sonde und damit der Ansprechzeit der Sonde. Since all probes that are placed in the exhaust stream, have so-called protective tubes, which are intended to protect the probes against a water hammer, is the flow rate at the conduit of the probes crucial to the exchange rate of the gas in the enclosed by the protective tube of the probes space or directly on the measuring element the probe and thus the response time of the probe. Darüber hinaus können mit den bekannten Vorrichtungen lediglich einzelne Sonden vermessen werden. In addition, with the known devices only individual probes can be measured.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, eine Vielzahl von Abgassensoren gleichzeitig zu vermessen, wobei die Gasaustauschgeschwindigkeit am Schutzrohr der Abgassensoren möglichst hoch ist. It is therefore an object of the present invention to provide a device which makes it possible to measure a plurality of exhaust gas sensors at the same time, the gas exchange rate at the protective tube of the exhaust gas sensors is as high as possible.
  • Diese Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. This object is achieved by an apparatus having the features of claim 1.
  • Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Prüfung von Abgassensoren vorgeschlagen, wobei mehrere Abgassensoren in einer Halterung fixiert sind, wobei der Halterung zur Prüfung der Abgassensoren ein Prüfgasstrom zugeführt wird, wobei innerhalb der Halterung der Prüfgasstrom in Teilgasströme aufgeteilt wird, wobei die Teilgasströme an den in der Halterung fixierten Abgassensoren vorbeigeführt werden, wobei die Teilgasströme über Strömungsquerschnitte an den Abgassensoren vorbeigeführt werden, die derart bemessen sind, dass vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeiten an den Abgassensoren vorliegen. According to the invention an apparatus for the testing of exhaust gas sensors is proposed, wherein a plurality of exhaust gas sensors are fixed in a holder, wherein the holder for testing the exhaust gas sensors, a test gas is supplied, being divided within the holder of the test gas in the partial gas flows, wherein the partial gas flows in the in the holder fixed exhaust gas sensors are passed, said partial gas streams are passed via flow cross-sections of the exhaust gas sensors that are sized such that predetermined flow rates present on the exhaust gas sensors. Durch die erfindungsgemäße Aufteilung eines Prüfgasstromes, der insbesondere bedingt durch einen relativ großen Strömungsquerschnitt eine vergleichsweise geringe Strömungsgeschwindigkeit aufweist, in mehrere Teilgasströme, die insbesondere bedingt durch relativ kleine Strömungsquerschnitte eine vergleichsweise große Strömungsgeschwindigkeit aufweisen, ist es vorteilhaft möglich, sowohl mehrere Abgassensoren auf einmal und unter realistischen Bedingungen, die insbesondere durch hohe Gasaustauschgeschwindigkeit am Schutzrohr der Abgassensoren gekennzeichnet sind, zu prüfen. With the inventive division of a Prüfgasstromes having in particular due to a relatively large flow cross section of a comparatively low flow velocity, in several partial gas streams, which in particular due to relatively small flow cross sections, a comparatively large flow rate, it is advantageously possible to both a plurality of exhaust gas sensors at once and to consider realistic conditions, which are particularly characterized by high gas exchange rate at the protective tube of the exhaust gas sensors. Durch die gleichzeitige Vermessung von mehreren Abgassensoren unter sonst gleichen und vor allem realitätsnahen Bedingungen kann eine erhebliche Zeit- und Kostenersparnis erreicht werden. By the simultaneous measurement of several exhaust gas sensors, other things equal, and above all realistic conditions a significant time and cost savings can be achieved. Unter einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit ist insbesondere eine Strömungsgeschwindigkeit zu verstehen, die der Strömungsgeschwindigkeit entspricht, die bei dem realen Betrieb eines Abgassensors auftritt. Under a predetermined flow velocity is in particular understood to be a flow rate corresponding to the flow rate which occurs in the actual operation of an exhaust gas sensor. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Halterung, in der Abgassensoren fixiert werden, ringförmig ausgeführt, wobei eine beliebige Anzahl an Abgassensoren radial am Umfang der Halterung angeordnet und fixiert ist. In an embodiment of the present invention is the holder, are fixed in the exhaust gas sensors, an annular shape, with an arbitrary number of exhaust gas sensors is arranged radially at the periphery of the holder and fixed. Insbesondere weist die ringförmig ausgeführte Halterung am Außenumfang Durchbrüche auf, durch welche die Abgassensoren hindurchgeführt sind, wobei auf diese Weise die Messelemente der Abgassensoren durch den Außenumfang der Halterung hindurchgeführt und mit den Teilgasströmen in Verbindung gebracht werden. In particular, the holder has an annular running on the outer circumference openings, through which the exhaust gas sensors are passed, wherein the measuring elements of the exhaust gas sensors passed and in this way by the outer periphery of the holder to be associated with the partial gas streams. Die Teilgasströme werden erfindungsgemäß – wie im Folgenden beschrieben – gebildet. The partial gas flows are according to the invention - as described below - formed. Die Halterung weist einen ersten und einen zweiten Funktionsbereich auf, wobei in dem ersten Bereich die Funktionen einer Hindurchführung, Anordnung und Fixierung der Abgassensoren erfolgen. The holder has a first and a second functional portion, said take place in the first region, the functions of a lead-through, assembly and fixing of the exhaust gas sensors. In dem zweiten Bereich erfolgt die Funktion der Teilung eines zentralen Prüfgasstromes, der einer Strömungsleitung mit einem relativ großen Strömungsquerschnitt entspringt, in mehrere Teilgasströme. In the second region, the function of dividing a central Prüfgasstromes, which originates a flow line having a relatively large flow cross-section takes place in several partial gas streams. In dem zweiten Funktionsbereich der erfindungsgemäßen Halterung sind insbesondere Strömungsleitungen mit einem im Vergleich zur Strömungsleitung für den zentralen Prüfgasstrom relativ geringen Strömungsquerschnitt angeordnet, die von einem zentralen Punkt aus in Richtung der im ersten Funktionsbereich angeordneten Abgassensoren hingeführt und von den Abgassensoren wieder weggeführt werden. In the second functional region of the holder according to the invention in particular flow lines are arranged with a in comparison to the flow line for the central test gas flow relatively small flow cross section, which be guided from a central point in the direction of the arranged in the first functional area of ​​the exhaust gas sensors and led away again from the exhaust gas sensors. Erfindungsgemäß vorteilhaft haben die beiden Funktionsbereiche der Halterung eine rotationssymmetrische Form, wobei sich so ein einfach und kostengünstig herzustellendes Bauteil ergibt. According to the invention advantageously, the two functional portions of the holder have a rotationally symmetrical shape with so results in a simple and inexpensive component to be produced.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. Further advantageous embodiments of the present invention are given in the following exemplary embodiment as well as the dependent claims.
  • Hierbei zeigen: show:
  • 1 1 : eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Is a schematic representation of the device according to the invention,
  • 2 2 : eine weitere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. : Shows a further schematic representation of the device according to the invention.
  • Wie in As in 1 1 gezeigt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung von Abgassensoren geeignet, eine Vielzahl von Abgassensoren aufzunehmen. shown, the device according to the invention for the testing of exhaust gas sensors is adapted to receive a plurality of exhaust gas sensors. Zum Beispiel können acht Lambdasonden For example, eight lambda probes 1 1 sternförmig in Durchbrüchen star shape in openings 2 2 in einer Halterung in a holder 3 3 angeordnet und fixiert sein. be arranged and fixed. Beispielsweise werden die Lambdasonden For example, the oxygen sensors 1 1 in diese Durchbrüche in these breakthroughs 2 2 hineingeschraubt und sind somit gegenüber der Umgebung abgedichtet. screwed and thus are sealed from the environment. Die Lambdasonden The lambda probes 1 1 umfassen einen Abschnitt comprise a portion 1a 1a , welcher insbesondere der Fixierung der jeweiligen Lambdasonde Which particularly the fixing of the respective lambda probe 1 1 in die Halterung in the holder 3 3 dient und einen Abschnitt is used and a section 1b 1b , der das Messelement, das von einem Schutzrohr umgeben ist, umfasst. Which comprises the measuring element, which is surrounded by a protective tube. Grundsätzlich sind bei der Darstellung gemäß Basically, in accordance with the representation 1 1 zwei Funktionsbereiche A und B definierbar. two functional areas A and B defined. Der Funktionsbereich A liegt außerhalb der in The functional area A outside in 1 1 dargestellten gestrichelten Linie C und dient insbesondere der Fixierung der Lambdasonden illustrated dashed line C and is used in particular for fixing the lambda probes 1 1 sowie der Schaffung eines Kontaktes des Prüfgases mit dem Messelement der jeweiligen Lambdasonde. and the creation of a contact of the test gas to the measuring element of the corresponding lambda probe. Ein Kontakt des Prüfgases mit dem Messelement wird dadurch erreicht, dass die jeweilige Lambdasonde A contact of the test gas with the measuring element is achieved in that the respective lambda probe 1 1 derart durch den Funktionsbereich A beziehungsweise die Durchbrüche such by the functional area A and the apertures 2 2 geführt wird, dass das Messelement in einen Teilprüfgasstrom hineinragt. is performed such that the measuring element projects into a Teilprüfgasstrom. Der Funktionsbereich B liegt innerhalb der in The functional area B is located within the in 1 1 dargestellten gestrichelten Linie C. In dem Funktionsbereich B wird ein zentraler Prüfgasstrom in mehrere Teilprüfgasströme zerlegt. illustrated dashed line C. In the operating range B, a central test gas flow is divided into several Teilprüfgasströme. Der Funktionsbereich B umfasst zu diesem Zweck Strömungsleitungen The functional area B includes for this purpose flow lines 4 4 , die von einem zentralen Punkt D aus in Richtung der im Funktionsbereich A angeordneten Lambdasonden That from a central point D in the direction of the arranged in the functional area A lambda probes 1 1 geführt sind. are guided. In In 2 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Ansicht von oben gezeigt. the inventive device is shown in a top view. Hierbei sind zunächst die beiden Funktionsbereiche A und B deutlich durch die Linie C abgegrenzt erkennbar. Here, the two functional areas A and B are initially clearly demarcated by the line C recognizable. Ferner wird deutlich, dass die Halterung Further, it is clear that the holder 3 3 besonders einfach als Drehteil, beispielsweise auf Grundlage eines achteckigen Profils, das beispielsweise mittels spanender Arbeitsgänge wie Drehen und Fräsen weiter bearbeitet wird, gefertigt werden kann. can be particularly easily manufactured as a turned part, for example on the basis of an octagonal profile, which is further processed for example by machining operations such as turning and milling. Insbesondere kann in ein achteckiges Profil eine zylindrische Ausnehmung E beidseitig eingearbeitet werden. In particular, in an octagonal profile E a cylindrical recess may be incorporated on both sides. In einem weiteren Arbeitsgang können die Strömungsleitungen In a further operation, the flow lines can 4 4 , die – wie in Which - as in 1 1 gezeigt – von dem zentralen Punkt D ausgehend von der zentralen Prüfgasleitung shown - from the central point D, starting from the central test gas 5 5 in Richtung der Lambdasonden in the direction of the oxygen sensor 1 1 beziehungsweise der Durchbrüche or the breakthroughs 2 2 verlaufen, mittels Fräsvorgängen in Form von Nuten beidseitig in die Halterung extend, by means of milling operations in the form of grooves on both sides in the holder 3 3 beziehungsweise den Funktionsbereich B der Halterung or the functional area B of the holder 3 3 eingebracht werden. are introduced. Diese Strömungsleitungen These flow lines 4 4 ergeben sich durch das Zusammenwirken der beiden Deckelplatten result from the interaction of the two cover plates 6 6 und and 7 7 , die seitlich an die Halterung That side of the holder 3 3 im Funktionsbereich B in die Ausnehmungen E eingesetzt werden und die vorgenannten gefrästen Nuten. B are inserted into the recesses in the function E area and the aforementioned milled grooves. Wie in As in 2 2 mittels der gestrichelten Linie dargestellt, wird über die zentrale Prüfgasleitung shown by the dotted line, is the central test gas 5 5 ein Prüfgasstrom der Halterung a test gas of the holder 3 3 zugeführt. fed. Über die Strömungsleitungen On the flow lines 4 4 werden Teilprüfgasströme zu den Lambdasonden be Teilprüfgasströme to the lambda probes 1 1 geführt. guided. Da der Strömungsquerschnitt der Strömungsleitungen Since the flow area of ​​the flow lines 4 4 im Vergleich zu der zentralen Prüfgasleitung in comparison to the central test gas 5 5 klein ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Prüfgases in den Strömungsleitungen is small, the flow rate of the test gas is in the flow lines 4 4 beziehungsweise den Teilprüfgasströmen relativ hoch. or the Teilprüfgasströmen relatively high. Wie in As in 1 1 zu erkennen ist, bilden sich durch das Zusammenwirken der Durchbrüche It can be seen formed by the cooperation of the openings 2 2 , die ausgehend von dem Funktionsbereich A bis in den Funktionsbereich B hineinreichen, durch die Überschneidung der Strömungsleitungen That of the functional area A to area B in the function extend starting, by the intersection of the flow lines 4 4 mit den jeweiligen Durchbrüchen with the respective openings 2 2 Überschneidungsbereiche F. Wie mittels der gestrichelten Linie in F. overlapping areas as shown by the dashed line in 2 2 dargestellt, werden ausgehend von dem zentralen Punkt D Teilprüfgasströme zu den Lambdasonden shown Teilprüfgasströme, starting from the central point D to the lambda probes 1 1 geleitet. directed. In In 2 2 ist zur Vereinfachung lediglich ein Teilprüfgasstrom gezeigt, der zu einer Lambdasonde is shown for simplicity only a Teilprüfgasstrom, of a lambda probe 1 1 geleitet wird. is passed. Der jeweilige Teilprüfgasstrom wird in den zwischen der Deckelplatte The respective Teilprüfgasstrom is in between the cover plate 7 7 und den Nuten in der Halterung and the grooves in the holder 3 3 im Funktionsbereich B gebildeten Strömungsleitungen Flow lines formed in the functional area B 4 4 zu der jeweiligen Lambdasonde to the respective lambda probe 1 1 über den betreffenden Überschneidungsbereich F geleitet. passed over the respective overlap region F. Der Durchbruch The breakthrough 2 2 ist im Funktionsbereich B beziehungsweise im Überschneidungsbereich F so bemessen, dass sich zwischen dem Schutzrohr der Lambdasonde is dimensioned in functional area B and F in the overlap region that extends between the protective tube of the oxygen sensor 1 1 im Abschnitt section 1b 1b ein Spalt von etwa 1 mm ergibt, so dass sich in diesem Bereich eine hohe Strömungsgeschwindigkeit ergibt. a gap of about 1 mm results, so that a high flow velocity results in this area. Wie in As in 2 2 dargestellt, wird der Teilprüfgasstrom weiterhin durch die Strömungsleitung illustrated, the Teilprüfgasstrom will continue through the flow line 4 4 , die durch die Deckelplatte Defined by the cover plate 6 6 und die Nuten in der Halterung and the grooves in the holder 3 3 im Funktionsbereich B auf der der Zufuhr des Prüfgases zur Halterung B in the function area on which the supply of the test gas to the bracket 3 3 durch die zentrale Prüfgasleitung by the central test gas 5 5 gegenüberliegenden Seite gebildet wird, zu einer weiteren zentralen Prüfgasleitung opposite side is formed in a further central test gas 5a 5a geführt und das Prüfgas wird von der Halterung out and the test gas is from the bracket 3 3 fortgeführt. continued. Mit allgemein bekannten Mitteln, wie Drosselklappen, kann der Zustand des zentralen Prüfgasstroms beeinflusst werden, so dass vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeiten an den Abgassensoren eingestellt werden können. With generally known means, such as butterfly valves, the state of the central Prüfgasstroms can be influenced so that predetermined flow rates can be adjusted to the exhaust gas sensors.
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  • Zitierte Patentliteratur Cited patent literature
    • WO 2006020763 A1 [0002] WO 2006020763 A1 [0002]

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur Prüfung von Abgassensoren, wobei mehrere Abgassensoren in einer Halterung fixiert sind, wobei der Halterung zur Prüfung der Abgassensoren ein Prüfgasstrom zugeführt wird, wobei innerhalb der Halterung der Prüfgasstrom in Teilgasströme aufgeteilt wird, wobei die Teilgasströme an den in der Halterung fixierten Abgassensoren vorbeigeführt werden, wobei die Teilgasströme über Strömungsquerschnitte an den Abgassensoren vorbeigeführt werden, die derart bemessen sind, dass vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeiten an den Abgassensoren vorliegen. Device for testing of exhaust gas sensors, wherein a plurality of exhaust gas sensors are fixed in a holder, wherein the holder for testing the exhaust gas sensors, a test gas is supplied, being divided within the holder of the test gas in the partial gas flows, wherein said partial gas streams are passed to the fixed in the holder exhaust gas sensors wherein the partial gas streams are passed via flow cross-sections of the exhaust gas sensors that are sized such that predetermined flow rates present on the exhaust gas sensors.
  2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei die Halterung einen ersten und einen zweiten Funktionsbereich aufweist, wobei in dem ersten Funktionsbereich eine Hindurchführung, Anordnung und Fixierung der Abgassensoren erfolgt, wobei in dem zweiten Funktionsbereich eine Teilung eines zentralen Prüfgasstromes in mehrere Teilgasströme erfolgt. Device according to claim 1, wherein the holder has a first and a second functional region, wherein in the first functional area takes place a lead-through, assembly and fixing of the exhaust gas sensors, in which a pitch of a central Prüfgasstromes effected in the second working area into several partial gas streams.
  3. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Teilgasströme ausgehend von einem zentralen Punkt in Richtung der Abgassensoren verlaufen, wobei die Teilgasströme in Strömungsleitungen geführt sind, wobei die Strömungsleitungen durch das Zusammenwirken von Nuten in der Halterung und von Deckelplatten gebildet werden. Device according to claim 1 or 2, wherein the partial gas flows extend from a central point in the direction of the exhaust gas sensors, said partial gas streams are conducted in the flow conduits, the flow lines are formed by the cooperation of the grooves in the holder and cover plates.
  4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 bis 3, wobei die Halterung ringförmig ausgeführt ist. Device according to claim 1 to 3, wherein the holder is made annular.
  5. Vorrichtung nach Patentanspruch 1 bis 4, wobei die vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeiten an den Abgassensoren durch Mittel zur Beeinflussung des Zustandes des zentralen Prüfgasstromes eingestellt werden. Device according to claim 1 to 4, wherein the predetermined flow rates are adjusted to the exhaust gas sensors by means for influencing the state of the central Prüfgasstromes.
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