DE19607506C1 - Measuring exhaust gas from alcohol-containing fuel-driven engine - Google Patents
Measuring exhaust gas from alcohol-containing fuel-driven engineInfo
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Abstract
Description
Bei Kraftfahrzeugen, deren Verbrennungsmotoren mit Kraft stoffen betrieben werden, welche einen hohen Alkoholgehalt, i. d. R. mehr als 10%, aufweisen, tritt je nach Qualität der Verbrennung des Kraftstoff-/Luftgemischs am Abgasendrohr ein zum Teil beträchtlich hoher Restalkoholgehalt oder auch Alde hyd aus. Für die Messung luftverunreinigender Kohlenwasser stoffe sind diese Substanzen von untergeordneter Bedeutung, da sie mit dem in der Luft enthaltenen Wasserdampf leicht Verbindungen eingehen und somit schnell ausgewaschen werden. Die Abgasmeßtechnik zur Kontrolle des luftverunreinigenden Abgasausstoßes von Kraftfahrzeugen hat daher vorwiegend die Bestimmung von flüchtigen, wasserunlöslichen Kohlenwasser stoffen sowie von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und in Aus nahmefällen von Stickoxiden zum Ziel.In motor vehicles, their internal combustion engines with power substances that have a high alcohol content, i. d. R. more than 10%, depending on the quality of the Combustion of the fuel / air mixture on the exhaust pipe in some cases considerably high residual alcohol content or alde hyd off. For the measurement of air polluting hydro substances, these substances are of minor importance, since it is easy with the water vapor contained in the air Make connections and thus be washed out quickly. The exhaust gas measuring technology to control the air polluting Exhaust emissions from motor vehicles therefore mainly have Determination of volatile, water-insoluble hydrocarbons substances as well as carbon monoxide, carbon dioxide and in Aus targeting nitrogen oxides.
Abgase von Verbrennungsmotoren enthalten Feuchtigkeit, die bei der im Vergleich zu den Verbrennungstemperaturen niedri gen Temperatur im Entnahmesystem eines Abgasmeßsystems kon densiert. Bei der Verbrennung von Alkohol enthaltenden Kraft stoffen enthält das Kondensat aus den oben angegebenen Grün den bedeutende Alkoholkonzentrationen. Jeder Wassertropfen im Entnahmesystem stellt aufgrund des darin gelösten Alkohols so lange eine Kohlenwasserstoffquelle dar, bis der Tropfen aus gegast oder verdampft ist, wobei die pro Zeiteinheit aus dem Kondensat entweichende Kohlenwasserstoffmenge von der jewei ligen Temperatur abhängig ist. Wenn also ein Kondensattropfen an einer wärmeren Stelle im Entnahmesystem ausfällt, so wird dadurch der Meßwert des Kohlenwasserstoffgehalts im Abgas in einem stärkeren Maße erhöht, als wenn der Tropfen an einer Stelle mit niedrigerer Temperatur ausfällt. Auch dauern in den beiden Fällen die Meßwerterhöhungen unterschiedlich lange an, da die Tropfen wegen der unterschiedlichen Temperaturen unterschiedlich lange verdampfen bzw. ausgasen. Die Folge sind erhebliche Meßungenauigkeiten.Exhaust gases from internal combustion engines contain moisture that at the low compared to the combustion temperatures temperature in the sampling system of an exhaust gas measuring system densifies. When burning alcohol containing power substances contains the condensate from the green specified above the significant alcohol concentrations. Every drop of water in the Withdrawal system poses because of the alcohol dissolved in it long as a hydrocarbon source until the drop runs out is gassed or vaporized, the per unit time from the The amount of hydrocarbon escaping from the condensate current temperature. So if a drop of condensate fails at a warmer point in the withdrawal system, so thereby the measured value of the hydrocarbon content in the exhaust gas in to a greater extent than if the drop on one The lower temperature fails. Also take in In both cases, the increases in measured values are of different lengths because the drops because of the different temperatures evaporate or degas for different lengths of time. The consequence are considerable measurement inaccuracies.
Wenn nach dem Meßvorgang die Entnahmesonde aus dem Abgas endrohr herausgezogen wird, bleibt der von dem Abgasmeßsystem gelieferte Meßwert aufgrund der aus dem Kondensat aus treten den Kohlenwasserstoffe längere Zeit erhalten und geht nur langsam zurück (sog. Hang-up-Effekt), so daß eine Abgas messung bei einem weiteren Fahrzeug erst nach einer aus reichenden Wartezeit vorgenommen werden kann. Bei Fahrzeug prüfstellen mit schneller Prüfabfolge führt dies zu einer beträchtlichen Betriebsstörung und zu einer unrationellen Betriebsweise.If the sampling probe is removed from the exhaust gas after the measuring process tail pipe is pulled out, remains of the exhaust gas measuring system delivered measured value due to emerge from the condensate the hydrocarbons sustain for a long time and only works slowly back (so-called hang-up effect), so that an exhaust gas Measurement of another vehicle only after one sufficient waiting time can be made. For vehicle test centers with a fast test sequence leads to a considerable malfunction and an inefficient Mode of operation.
Es besteht zwar die Möglichkeit, zur exakten Bestimmung der gesamten Kohlenwasserstoff-Emission das Abgas durch Beheizen des Entnahmesystems auf einer so hohen Temperatur zu halten, daß mit Sicherheit kein Kondensat ausfällt, jedoch ist ein solches Verfahren für einfache Abgasmeßsysteme zu aufwendig.There is the possibility to determine the exact total hydrocarbon emission by heating the exhaust gas of the sampling system at such a high temperature that certainly no condensate will fail, but is a such a method for simple exhaust gas measuring systems is too complex.
Gleiches gilt auch für die Möglichkeit einer gezielten vor gegebenen Verdünnung des entnommenen Abgases mit Luft, um so eine Taupunktunterschreitung im Entnahmesystem zu verhindern.The same also applies to the possibility of targeted given dilution of the extracted exhaust gas with air, so to prevent the dosing point from falling below the dew point.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Verbren nungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrie ben werden, eine Abgasmessung ohne die oben geschilderten Nachteile zu ermöglichen.The invention is therefore based on the object when burning engines powered by fuel containing alcohol be an exhaust gas measurement without the above Allow disadvantages.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren und die in Anspruch 5 angegebene Vor richtung gelöst.According to the invention, the object is achieved in that in claim 1 specified method and the specified in claim 5 direction solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unter ansprüchen zu entnehmen. Advantageous developments of the invention are the sub claims.
Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, im einzelnen zeigen:To explain the invention, reference is made to the following Figures of the drawing referenced, show in detail:
Fig. 1 ein Beispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasmessung mit einer Gaswaschvorrichtung und die Fig. 1 shows an example of the device for measuring exhaust gas according to the invention with a gas scrubber and the
Fig. 2 und 3 unterschiedliche Beispiele für die Gaswasch vorrichtung. Fig. 2 and 3 show different examples for the gas washing device.
In Fig. 1 ist mit 1 das Abgasendrohr eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, dessen Verbrennungsmotor mit Alkohol oder einem Alkohol-/Benzingemisch betrieben wird. Das ausgestoßene Abgas wird mittels einer Entnahmesonde 2 entnommen und über eine Schlauchleitung 3 einem Analysesystem 4 zugeführt. Im Verlauf der Schlauchleitung 3 ist eine Gaswaschvorrichtung 5 für lös liche Kohlenwasserstoffe angeordnet. Weitere im Verlauf der Schlauchleitung 3 angeordnete Aggregate, wie Vorfilter und Kondensatabscheider, sind hier nicht dargestellt. Die Gas waschvorrichtung kann auch zwischen dem Abgasendrohr 1 und der Entnahmesonde 2 oder innerhalb des Analysesystems 4 im Gesamtgasstrom oder einem der unmittelbaren Analyse zugeführ ten Teilgasstrom angeordnet sein.In Fig. 1, 1 designates the exhaust pipe of a motor vehicle whose internal combustion engine is operated with alcohol or an alcohol / gasoline mixture. The exhaust gas expelled is removed by means of a sampling probe 2 and fed to an analysis system 4 via a hose line 3 . In the course of the hose line 3 , a gas washing device 5 is arranged for soluble hydrocarbons. Other units arranged in the course of the hose line 3 , such as prefilters and condensate separators, are not shown here. The gas washing device can also be arranged between the exhaust pipe 1 and the sampling probe 2 or within the analysis system 4 in the total gas stream or a partial gas stream supplied to the direct analysis.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Gaswaschvorrichtung in Form eines Gegenstrom-Wäschers 6, der einen zylinderförmigen Hohlkörper 7 mit einem stirnseitigen Flüssigkeitsauslaß 8 und einem Gasauslaß 9 an der entgegengesetzten Stirnseite auf weist. Im Bereich des Flüssigkeitsauslasses 8 weist der Hohl zylinder 7 einen Gaseinlaß 10 und im Bereich des Gasauslasses 9 einen Flüssigkeitseinlaß 11 auf. Der Gaseinlaß 10 und der Flüssigkeitseinlaß 11 sind im Inneren des Hohlzylinders 7 jeweils mit einer Verteilereinrichtung 12 bzw. 13 verbunden, die den über den Gaseinlaß 10 in den Hohlzylinder 7 eingelei teten Abgasstrom 14 bzw. den über den Flüssigkeitseinlaß 11 eingeleiteten Waschflüssigkeitsstrom 15 in etwa gleichmäßig über den Querschnitt des Hohlzylinders 7 verteilen. Zwischen beiden Verteilereinrichtungen 12 und 13 ist der Hohlkörper außerdem mit Füllkörpern 16 gefüllt. Die Waschflüssigkeit wird durch eine Pumpe 17 in einem Kreislauf 18 geführt, der einen Regenerator 19 zur Befreiung der Waschflüssigkeit von gelöstem Alkohol enthält. Die Waschflüssigkeit besteht aus geringfügig angesäuertem Wasser, um eine Lösung von Kohlen dioxid-Anteilen des Abgases und somit eine Verfälschung der Kohlendioxid-Messung in dem Analysesystem 4 zu vermeiden. Fig. 2 shows an example of the gas washing device in the form of a countercurrent scrubber 6 , which has a cylindrical hollow body 7 with an end liquid outlet 8 and a gas outlet 9 on the opposite end. In the area of the liquid outlet 8 , the hollow cylinder 7 has a gas inlet 10 and in the area of the gas outlet 9 a liquid inlet 11 . The gas inlet 10 and the liquid inlet 11 are each connected in the interior of the hollow cylinder 7 with a distributor device 12 and 13 , respectively, the exhaust gas stream 14 introduced via the gas inlet 10 into the hollow cylinder 7 and the scrubbing liquid stream 15 introduced via the liquid inlet 11 approximately uniformly Spread over the cross section of the hollow cylinder 7 . Between the two distribution devices 12 and 13 , the hollow body is also filled with packing elements 16 . The washing liquid is passed through a pump 17 in a circuit 18 which contains a regenerator 19 for freeing the washing liquid from dissolved alcohol. The washing liquid consists of slightly acidified water in order to avoid a solution of carbon dioxide components in the exhaust gas and thus to avoid falsifying the carbon dioxide measurement in the analysis system 4 .
Die in Fig. 3 gezeigte Gaswaschvorrichtung ist in Form einer Flüssigkeitsstrahlpumpe 20 mit einem Flüssigkeitseinlaß 21, der im Inneren der Flüssigkeitsstrahlpumpe 20 in eine Düse 22 mündet, und mit einem im Bereich der Düse 22 angeordneten Gaseinlaß 23 ausgebildet. Die durch die Düse 22 strömende Waschflüssigkeit reißt das durch den Gaseinlaß 23 eintretende Abgas mit und bewirkt dabei eine innige Mischung der Wasch flüssigkeit und des Abgases. In ihrem unteren Teil enthält die Flüssigkeitsstrahlpumpe 20 ein Auffanggefäß 24, in dem die Waschflüssigkeit aufgefangen und über einen Ablauf 25 abgeleitet wird. Das gereinigte Abgas wird über einen Gas auslaß 26 weiter in Richtung zu dem Analysesystem 4 geführt.The gas washing device shown in FIG. 3 is in the form of a liquid jet pump 20 with a liquid inlet 21 which opens into a nozzle 22 in the interior of the liquid jet pump 20 and with a gas inlet 23 arranged in the region of the nozzle 22 . The washing liquid flowing through the nozzle 22 entrains the exhaust gas entering through the gas inlet 23 and thereby causes an intimate mixture of the washing liquid and the exhaust gas. In its lower part, the liquid jet pump 20 contains a collecting vessel 24 in which the washing liquid is collected and discharged via an outlet 25 . The cleaned exhaust gas is passed through a gas outlet 26 further towards the analysis system 4 .
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