DE1598827C3

DE1598827C3 - Gasentnahmesonde für Abgasanalyse an Ottomotoren

Info

Publication number: DE1598827C3
Application number: DE19671598827
Authority: DE
Inventors: Otto Dr. Blunck; Werner Dipl.-Ing. Knoll
Original assignee: H MAIHAK AG 2000 HAMBURG
Current assignee: H MAIHAK AG 2000 HAMBURG
Priority date: 1967-03-02
Filing date: 1967-03-02
Publication date: 1975-04-30
Also published as: DE1598827B2; GB1211295A; FR1556055A; DE1598827A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasentnahmesonde für Abgasanalyse an Ottomotoren nach dem Wärmetönungs-Meßprinzip, die in das Auspuffrohr von Kraftfahrzeugen einführbar ist und einen zusätzlichen Ansaugstutzen zur Ansaugung von Frischluft hat, dessen Einströmöffnung dem Abgasstrom aus dem Auspuffrohr abgewandt ist.

Zui Durchführung von Abgasanalysen an Ottomotoren wird das zu untersuchende Abgas über eine Entnahmesonde aus dem Auspuffrohr des Kraftfahrzeuges mittels einer Gassogpumpe abgeschnüffelt und zum Gasanalysengerät befördert-. Als Sonde wird ein Entnahmeröhrchen in das Auspuffrohr eingeführt und über eine Schlauchleitung mit dem Analysator verbunden. Auf dem Gaswege von der Entnahmesonde bis zum Analysengerät werden aus dem Abgas alle festen und flüssigen Bestandteile des Abgasgemisches (vornehmlich Ruß und Kondensatwasser) ausgefiltert, um die Funktion des Meßsystems nicht zu gefährden.

Die Erfindung betrifft eine Entnahmesonde für Gasanalysengeräte, die nach dem Wärmetönungs-Meßprinzip arbeiten. Im Rahmen dieses Meßverfahrens wird das zu analysierende Gas über zwei in einer Meßbrückenschaltung liegende heizbare elektrische Widerstände geleitet, von denen der eine, der sogenannte Meßdraht, so beheizt wird und gleichzeitig als Katalysator ausgebildet ist, daß z. B. die Kohlenoxyd-Komponente des Abgases (bzw. andere unverbrannte Gaskomponenten) durch katalytische Wirkung an der Oberfläche des Drahtes zu Kohlendioxyd oxydiert, während der andere Widerstand, der sogenannte Vergleichsdraht, so beheizt und ausgebildet ist, daß an seiner Oberfläche noch keine Oxydation der CO-Gaskomponente eintritt. Die am Meßdraht frei werdende Oxydationswärme erhöht die Temperatur und damit auch den elektrischen Widerstand dieses Drahtes, so daß das Gleichgewicht der Brückenschaltung gestört wird. Die Verschiebung des Brückengleichgewichtes ist ein Maß (im allgemeinen in »Volumprozent« angegeben) für die am Meßdraht oxydierte Gaskomponente (bzw. oxydierten Gaskomponenten) des Abgasgemisches.

Zur vollständigen Oxydation der gesuchten unverbrannten oder nur teilweise verbrannten Komponente (oder Komponenten) des Abgasgemisches wird am Meßdraht Sauerstoff benötigt, der im Abgas nicht in ausreichendem Maße vorhanden ist. Die bekannten, nach dem Wärmetönungs-Meßprinzip arbeitenden Abgasanalysengeräte für Ottomotoren fügen den benötigten Sauerstoff dem zu analysierenden Abgas im Analysengerät in einer vor der Meßkammer liegenden Mischkammer hinzu, indem die Gaspumpe, die das Abgas zum Analysator befördert, über einen separaten kalibrierten Ansaugstutzen zusätzlich auch Frischluft ansaugt.

Da die Zumischung von Frischluft eine Verdünnung des zu analysierenden Abgases darstellt, ist ein solches Zumischen meßtechnisch nur dann tragbar, wenn das Mengenverhältnis Abgas/Frischluft verläßlich konstant ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Vorbedingung für Zumisch-Einrichtungen dieser Art an Abgasanalysengeräten für Ottomotoren in der Praxis nicht gegeben ist; denn der Querschnitt einer der beiden Strömungskanäle, nämlich die Abgasleitung, bleibt im Betriebszustand des Geräts nicht konstant.

In der Abgasschnüffelleitung mit ihren Staubfiltern und ihrem Wasserabscheider verändert sich infolge Ruß- und kondensierender Feuchtigkeitsablagerung der Leitungsquerschnitt laufend und unkontrollierbar, während der Leitungsquerschnitt des Frischluftweges weitgehend konstant bleibt, d. h., die beschriebene, ohne bewegte Teile arbeitende Luftzumischeinrichtung sichert im praktischen Betrieb kein konstantes Mengenverhältnis Abgas/Frischluft.

Es ist versucht worden, diesen Nachteil durch eine Gasentnahmesonde für die Abgasanalyse an Ottomotoren nach dem Wärmetönungsprinzip abzustellen, bei der ein zusätzlicher Ansaugstutzen zur Ansaugung von Frischluft, dessen Einströmöffnung dem Abgasstrom aus dem Auspuffrohr abgewandt ist, vorgesehen ist. Jedoch erfolgt die Vermischung des Abgases bei dieser Gasentnahmesonde erst hinter dem Wasserabscheider und hinter einer rechtwinkligen Abknickung des Abgasentnahmerohrs. Durch das im Wasserabscheider ausfallende Wasser und die an der rechtwinkligen Entnahmerohr-Abknickung sich ablagernden festen und durch das Kondenswasser angefeuchteten Schwebstoffe des Abgases wird in unkontrollierbarer Weise der Querschnitt der Abgasentnahmeleitung vor der Zusammenführung von Abgas und Frischluft verändert.

Diese Unzulänglichkeit der beschriebenen Luftzumischeinrichtung vermeidet die vorliegende Erfindung; sie betrifft eine ebenfalls ohne bewegte Teile arbeitende Zumisch-Einrichtung eines nach dem Wärmetönungs-Meßprinzip arbeitenden Abgasanalysengeräts für Ottomotoren, die zufolge geeigneter Anordnung der Frischluftzuführung unter allen Betriebsbedingungen, d.h. auch bei Querschnittveränderungen der Schlauchleitung von der Entnahmespnde zum Analysengerät, ein konstantes Abgas/Luft-Mengenverhältnis sicherstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Frischluftleitung zwischen dem Ende des Auspuffrohres und dem Wasserabscheider und Staubfilter in das Abgasentnahmerohr mündet.

An der Mündungsstelle sollen praktisch keine Wasser- und/oder Rußablagerungen erfolgen.

In der neuen Vorrichtung wird somit die Frischluft nicht in bekannter Weise in einer Mischkammer des

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Analysengeräts, sondern bereits in der Abgasentnah- geordneten Katalysator, bei dessen Anwesenheit be-

mesonde zugemischt, über die das Abgas aus dem reits bei Zimmertemperatur etwa vorhandene

Auspuffrohr abgesogen wird. Hierdurch beeinträchti- CO-Spuren zu CO., oxydiert werden, so daß die an-

gen die in der Betriebspraxis unvermeidlichen Quer- gesaugte Frischluft"mit Sicherheit CO-frei ist. Die in

Schnittsveränderungen dieser für Abgas- und Frisch- 5 der angesaugten Luft dann etwa vorhandenen CO₂-

luft nach der Erfindung gemeinsamen Schlauchlei- Spurenanteile beeinträchtigen die Messung nicht,

tung zum Analysengerät das Mengenverhältnis Ab- Die F i g. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung der

gas/Luft nicht, d. h., die Verdünnung des zu analysie- Erfindung.

renden Abgases bleibt konstant, trotz beliebiger Mittels des über das Kraftfahrzeug-Auspuffrohr 1

Querschnittsveränderung der Schlauchleitung (ein- io zu schiebenden Halterohres 2 wird das Abgasentnah-

schließlich zwischengeschalteter Filter) durch Ruß- meröhrchen 3 in das Auspuffrohr 1 eingeführt,

und Wasserablagerungen. Über die Röhrchenöffnungen 4 tritt das zu analy-

Nach der Erfindung ist der Frischluftansaugstut- sierende Abgas in die Entnahmesonde ein.
zen der Abgasentnahmesonde so angeordnet, daß er Die Frischluftzufuhr erfolgt über das Röhrchen 5. nicht im Abgasstrom des Auspuffrohres liegt, so daß 15 Abgas- und Frischluftstrom vereinigen sich vor dem das Ansaugen weitgehend unverseuchter Frischluft Staubfilter 6 und strömen dann gemeinsam über die gewährleistet ist. Im übrigen würde eine eventuelle auf den Schlauchanschluß 7 aufgeschobene Schlauch-CO-Verseuchung der Auspuffrohr-Umgebung, aus leitung zum Analysator. In der Praxis unvermeidbare der Frischluft abgesaugt wird, im ppm-Bereich lie- Querschnittsveränderungen dieses Strömungsweges gen, während der zu analysierende CO-Gehalt des 20 durch Schlauchquetschungen, Filterverstopfungen Auspuffgases im Prozent-Bereich liegt, so daß eine oder Wasserausscheidungen verändern das Mengen-Gefährdung des Meßergebnisses praktisch nicht zu verhältnis Abgas/Frischluft nicht, da sie beiden Ströbefürchten wäre. Um jedoch etwaige Befürchtungen mungsmedien gemeinsam sind,
in dieser Richtung mit Sicherheit auszuschließen, er- F i g. 2 zeigt die gleiche Entnahmesonde wie folgt nach einer besonderen Ausführung der Erfin- 25 Fig. 1, wobei lediglich am Eingang der Frischluftzudung die Frischluftansaugung an der Abgasentnah- führung in einer beispielhaften Darstellung ein Katamesonde über einen im Frischluftansaugstutzen an- lysator 8 angeordnet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasentnahmesonde für Abgasanalyse an Ottomotoren nach dem Wärmetönungs-Meßprinzip, die in das Auspuffrohr von Kraftfahrzeugen einführbar ist und einen zusätzlichen Ansaugstutzen zur Ansaugung von Frischluft hat, dessen Einströmöffnung dem Abgasstrom aus dem Auspuffrohr abgewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluftleitung (5) zwischen dem Ende des Auspuffrohres (1) und dem Wasserabscheider und Staubfilter (6) in das Abgasentnahmerohr (3) mündet.

2. Gasentnahmesonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußstutzen für die Frischluftansaugung ein Katalysator zur automatischen Oxydation von in der Frischluft enthaltenen oxydationsfähigen Anteilen angeordnet ist.