DE19607574A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abgasmessung bei Verbrennungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrieben werden - Google Patents

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.

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 daher nach dem Meßvorgang die Entnahmesonde aus dem Abgasendrohr herausgezogen wird, bleibt der von dem Abgasmeßsystem gelieferte Meßwert aufgrund der aus dem Kondensat austretenden Kohlenwasserstoffe längere Zeit erhalten und geht nur langsam zurück (sog. Hang-up-Effekt), so daß eine Abgasmessung bei einem weiteren Fahrzeug erst nach einer ausreichenden Wartezeit vorgenommen werden kann. Bei Fahrzeugprüfstellen mit schneller Prüfabfolge führt dies zu einer beträchtlichen Betriebsstörung und zu einer un­ rationellen Betriebsweise.

Es besteht zwar die Möglichkeit, das Abgas durch Beheizen des Entnahmesystems auf einer so hohen Temperatur zu halten, daß mit Sicherheit kein Kondensat ausfällt, jedoch ist ein sol­ ches Verfahren für einfache Abgasmeßsysteme zu aufwendig.

Gleiches gilt auch für die Möglichkeit einer gezielten vorge­ gebenen Verdünnung des entnommenen Abgases mit Luft, um so eine Taupunktunterschreitung im Entnahmesystem zu verhindern.

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.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren und die in Anspruch 6 angegebene Vor­ richtung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unter­ ansprüchen zu entnehmen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figur der Zeichnung Bezug genommen, die ein Ausführungs­ beispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgas­ messung zeigt.

Mit 1 ist das Abgasendrohr eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, dessen Verbrennungsmotor mit Alkohol oder einem Alko­ hol-/Benzingemisch betrieben wird. Das ausgestoßene Abgas wird mittels eines Entnahmesystems 2 entnommen und einem Analysesystem 3 zugeführt. Dazu enthält das Entnahmesystem 2 eine Entnahmesonde 4, die in das Abgasendrohr 1 eingeführt wird. Der Entnahmesonde 4 ist ein Filter 5 nachgeordnet, wel­ ches über eine Schlauchleitung 6 mit dem Eingang eines Kon­ densatabscheiders 7 verbunden ist. Ein zweites gleichartiges Entnahmesystem 8 besteht ebenfalls aus einer Entnahmesonde 9, einem Filter 10, einer Schlauchleitung 11 und einem Konden­ satabscheider 12. Die beiden Kondensatabscheider 7 und 12 sind an ihren Ausgängen über eine steuerbare Ventilanordnung 13 mit zwei Magnetventilen 14 und 15 an dem Analysesystem 3 und an einer Einrichtung 16 zur Einleitung eines Spülgases 17 in eines der Entnahmesysteme 2, 8 angeschlossen. Die Einrich­ tung 16 weist eine Pumpe 18 auf, die als Spülgas 17 Um­ gebungsluft über ein Filter 19 ansaugt und der steuerbaren Ventilanordnung 13 über eine Einrichtung 20 zur Erwärmung des Spülgases 17 zuführt. Die Erwärmungseinrichtung 20 ist zu­ gleich als Speicher ausgebildet, der einen erwärmten, unter Druck stehenden Spülgasvorrat bereitstellt.

Bei der gezeigten Schaltstellung der Magnetventile 14 und 15 wird das aus dem Abgasendrohr 1 austretende Abgas über das Entnahmesystem 2 und das Magnetventil 14 dem Analysesystem 3 zur Abgasanalyse zugeführt. Gleichzeitig wird das in der Ein­ richtung 20 unter Druck stehende, erwärmte Spülgas 17 über das Magnetventil 15 durch das zweite Entnahmesystem 8 hin­ durchgeblasen. Bei einem nächsten nachfolgenden Meßvorgang an einem anderen Fahrzeug wird die Entnahmesonde 9 des zweiten Entnahmesystems 8 in das Abgasendrohr des betreffenden Fahr­ zeuges eingeführt und das zweite Entnahmesystem 8 über das Magnetventil 15 mit dem Analysesystem 3 verbunden, während das Entnahmesystem 2 über das Magnetventil 14 mit der Ein­ richtung 16 verbunden wird. Auf diese Weise wird bei aufein­ anderfolgenden Meßvorgängen das Abgas abwechselnd mittels des Entnahmesystems 2 und des zweiten Entnahmesystems 8 entnommen und dem Analysesystem 3 zugeführt, wobei das während eines Meßvorgangs jeweils unbenutzte Entnahmesystem von dem Spülgas 17 durchströmt wird. Das warme Spülgas 17 treibt dabei die in Kondensatrückständen in dem jeweiligen Entnahmesystem enthal­ tenen Kohlenwasserstoffe aus und bewirkt eine Verdampfung des Kondensats. Wenn daher eine Abgasmessung mit einem der beiden Entnahmesysteme 2, 8 beendet ist, ist das jeweils andere Ent­ nahmesystem von Kohlenwasserstoffen freigespült und steht so­ fort für die nächste Abgasmessung zur Verfügung.

Die Einrichtung 20 zur Spülgaserwärmung weist eine Aufwickel­ vorrichtung 21 auf, auf der die Schlauchleitung, z. B. 11, des jeweils freizuspülenden Entnahmesystems, z. B. 8, aufge­ wickelt werden kann, so daß diese ebenfalls erwärmt wird. Al­ ternativ kann die Schlauchleitung 11 über eine automatische Aufrollvorrichtung in einen erwärmten Raum aufgerollt werden. Mit der Einrichtung 20 zur Spülgaserwärmung läßt sich zusätz­ lich auch der Kondensatabscheider des jeweils zu spülenden Entnahmesystems erwärmen, um die Austreibung der Kohlen­ wasserstoffe aus dem darin gesammelten Kondensat zu beschleu­ nigen.

Die Pumpe 18 kann mit einer hohen Durchflußleistung ausgelegt werden, so daß das belastete Kondensat aus dem jeweils frei­ zuspülenden Entnahmesystem, z. B. 8, geblasen wird. In diesem Fall kann auf die Ausbildung der Einrichtung 20 als Gas­ speicher verzichtet werden. Demgegenüber hat die Ausbildung der Einrichtung 20 als Gasspeicher den Vorteil, daß die Pumpe 18 mit einer vergleichsweise geringen Förderleistung ausge­ legt werden kann; beim Umschalten der Magnetventile 14, 15 kommt es jedesmal zu einer schlagartigen Entspannung des gespeicherten Spülgases, so daß zurückgebliebene Kondensat­ tropfen aus dem jeweils freizuspülenden Entnahmesystem 8 ausgestoßen werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Abgasmessung bei Verbrennungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrieben werden, wobei mittels eines Entnahmesystems (2) das Abgas entnommen und ei­ nem Analysesystem (3) zugeführt wird, in dem es analysiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei aufeinander­ folgenden Meßvorgängen das Abgas abwechselnd mittels des Ent­ nahmesystems (2) und mittels eines zweiten Entnahmesystems (8) entnommen und dem Analysesystem (3) zugeführt wird, wobei das während eines Meßvorgangs jeweils unbenutzte Entnahme­ system mit Spülgas (17) gereinigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülgas (17) Umgebungsluft verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Spülgas (17) erwärmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Spülgas (17) entgegen der Durchflußrichtung des Abgases durch das jeweils unbenutzte Entnahmesystem (z. B. 8) geleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Entnahmesysteme (2, 8) über eine steuerbare Ventil­ anordnung (13) abwechselnd mit dem Analysesystem (3) oder einer Einrichtung (16) zur Spülgaseinleitung verbunden wer­ den.

6. Vorrichtung zur Abgasmessung bei Verbrennungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrieben werden, be­ stehend aus einem Entnahmesystem (2) zur Abgasentnahme und einem daran angeschlossenen Analysesystem (3) zur Abgas­ analyse, dadurch gekennzeichnet, daß das Entnahme­ system (2) und ein weiteres Entnahmesystem (8) über eine steuerbare Ventilanordnung (13) wechselweise mit dem Analyse­ system (3) und einer Einrichtung (16) zur Einleitung eines Spülgases (17) in das jeweilige Entnahmesystem (z. B. 8) ver­ bindbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung (16) zur Spülgaseinleitung eine Einrichtung (20) zur Erwärmung des Spülgases (17) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung (20) zur Spülgaserwärmung Mittel (21) zur zusätzlichen Erwärmung des mit ihr jeweils verbunde­ nen Entnahmesystems (z. B. 8) aufweist.

9 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekenn­ zeichnet durch einen Speicher zur Speicherung und stoß­ artigen Einleitung des Spülgases (17) in das jeweilige Ent­ nahmesystem.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtung (20) zur Spülgaserwärmung und der Speicher als ein Gerät ausgebildet sind.