DE2357712A1

DE2357712A1 - Bestimmungsgeraet fuer die gasanteile der emissionen einer mit kraftstoff betriebenen maschine

Info

Publication number: DE2357712A1
Application number: DE2357712A
Authority: DE
Inventors: Richard D Anderson; Nicolas A Azelborn; Wallace R Wade
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1973-11-19
Publication date: 1974-06-06
Also published as: US3793887A; CA985063A; JPS4990191A; JPS5027744B2; GB1400669A

Description

PATENTANWALT DIPL. ING. HANS- PETER GAUGER

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P.A.D1PL. INQ. HANS-PETER CAUGER β MÖNCHEN 81 EFFNERSTR. 43 ' Q MÜNCHEN 81

EFFNERSTRASSE 43 TELEFON 089/980 762

TELEGRAMMADRESSE: GAUPAT MÜNCHEN

IHR ZEICHEN: MEIN ZEICHEN: GFK-2Ö47 DATUM:

YOUR REF.: ' MY REF.: DATE:

Anwaltsakte: GFK-2647 ■

FORD-WEIiKE AETIENGESELLSCDAFT, 5 KÖLN-DEUTZ, QTTOPIATZ 2

Bestimmungsgerät für die Gasanteile der Emissionen einer mit Kraftstoff betriebenen Maschine.

Nach den neuesten Regierungsvorschriften müssen in den USA die Emissionen von Fahrzeugmotoren nach einem bestimmten System gemessen werden, welches auf die Verhältnisse einer normalen Verbrennungskraftmaschine ausgerichtet ist. Abgesehen davon, daß dieses System nach seinem Gesamtaufbau nicht geeignet ist zur Messung von Emissionen, die aus der zu prüfenden Maschine, wie beispielsweise einer Gasturbine, mit einer hohen Massenströraung ausströmen, sind hierbei eine Vielzahl von Einzelgeräten nach äußerst komplexen ßenutzungsvorschriften anzuwenden, um die von einer Maschine nach weiteren Vorschriften erhaltenen Proben als charakteristisch für alle Emissionen derselben bezeichnen zu können. Nach diesen Regierungsvorschxiften wird im übrigen auch

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POSTSCHECKKONTO MÖNCHEN NR. 227Ο98-8Ο7 · STÄDTISCHE SPARKASSE MÖNCHEN NR. 29 - 11 66 ©BjQlfÜA I

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verlangt, daß in den Emissionstrakt der jeweiligen Maschine Verdünnmigsluft eingeleitet wird, bevor den Emissionen Proben entnommen werden. Dadurch soll eine Verfälschung der Analyse dieser Proben verbindert werden, welche auf eine sonst stattfindende, vorzeitige Kondensation bestimmter Gasanteile der Emissionen zurückzuführen wäre.

Das bekannte System erscheint ungeeignet, den für die Zukunft in verstärktem Umfang zu erwartenden Vorschriften zur Messung der Emissionen von Fahrzeugmotoren oder anderen mit Kraftstoff betriebenen Maschinen gewachsen zu sein₀ Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bestimmungsgerät für die Gasanteile der Emissionen einer mit Kraftstoff betriebenen Maschine, insbesondere eines Fahrzeugmotors, zu schaffen, welches völlig unabhängig ist von der jeweiligen Größe der Massenströmung, welches ohne Verdünnungsluft a.uskommt und welches insbesondere wesentlich einfacher im Aufbau und in der Handhabung ist. Es liegt dabei die Zweckvorsteilung vor, ein transportables Gerät bereitzustellen, das an jedem beliebigen Ort einsetzbar· ist.

Ein gemäß dieser Zielsetzung nach der vorliegenden Erfindung zur Verfugung gestelltes Gerät hat nach seiner augenblicklich bevorzugten Ausführungsform, die in der beigefügten Zeichnung sehematisch dargestellt ist, zunächst eine Durchgangsleitung A, durch weiche alle Abgas-Emissionen einer zu prüfenden Maschine M, die auch eine Gasturbine sein kann, hindurchgeleitet werden„ Diese Durchgangsleitung A hat eine Einrichtung 10, welche in einem geradlinigen Abschnitt 11 der Durchgangsleitung angeordnet ist und welche der Homogenisierung der Abgas-Emissionen dient» Die homogenisierten Emissionen werden danach durch einen krummlinigen Abschnitt 12 der Durchgangsleitung hindurchgeleitet, durch welche Ausbildung eine vereinfachte Anordnungsmöglichkeit für eine isokinetische Sonde 13 bestellte Die Sonde 13 ist Teil ,,einer Extraktionseinrichtung B, mittels

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ORiGiNAU INSPECTED

welcher aus der Durchgangsleitung A kontinuierlich Proben des homogenen Emissionsgemisches entnommen werden,,

Die Sonde ±3 ist mit ihrem Einlaßende ±k an einer Stelle angeordnet, die zwischen der Mischeinrichtung 10 und dem Beginn des krummlinigen Abschnittes 12 der Durchgangsleitung liegt„ Sie ist an einen elastischen Sammelbehälter 15 angeschlossen, der nichts anderes darstellt als einen aufweitbaren Beutel, der nach Erreichen eines bestimmten Füllungsgrades wieder entleert wird,. Die Entleerung wird in einen oder mehrere angeschlossene Beutel ±6 vorgenommen, in welchen die entnommenen Proben dann einer evtl. Konzentrationsanalyse zugeführt werden.

Das Gerät umfaßt weiterhin eine Einrichtung C, welche für einen Druckausgleich zwischen dem Ausgang der Durchgangsleitung A und einer zwischen dem Eingang lh und dem Sammelbehälter 15 liegenden Stelle der Sonde 13 sorgt,, Diese Einrichtung C besteht beispielsweise aus einer Regelpumpe 17, die in der Abzugsleitung des Sammelbehälters 15 angeordnet ist und elektrisch gesteuert wird durch einen Differentialdruck-Wandler 18, der über einen Signalgeber 19 an die Regelpumpe angeschlossen ist. Der Differentialdruck-Waridler 18 hat einen ersten Fühler 20, der am Ausgang 22 der Durchgangsleitung A angeordnet ist, und einen weiteren Fühler 21, der in der isokinetischen Sonde 13 an einer Stelle 23 angeordnet ist. Wo dieser Fühler 21 genau angeordnet wird, ist unbeachtlich, da innerhalb der Sonde 13 an allen Stellen gleiche Druckverhältnisse vorliegen. Diese Druckverhältnisse stimman nicht unbedingt überein mit den Druckverhältnissen am Ausgang 22 der Durchgangsleitung A, weil an dieser Stelle die ausströmenden Emissionen den wechselnden Druckverhältnissen der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt sind₀

Der Sammelbehälter 15 ist in einem weiteren Behälter 24 angeordnet, der ein bestimmtes, unveränderliches Volumen hat und in welchem der Sammelbehälter 15 dem Druck der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt ist,, Sobald sich der Behälter 15 ausdehnt und

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ORIGINAL INSPECTED

allmählich die Form des Behälters 2k annimmt, wird der in dem Behälter 15 vorherrschende Druck größer werden als der Druck der Umgebungsatmosphäre. Sobald diese Tendenz aufkommt, die eine Veränderung der isokinetischen Druckbedingungen innerhalb der Sonde 13 zur Folge hätte, wird die Regelpumpe 17 betätigt, weil dann der Differentialdruck—Wandler 18 ein entsprechendes Steuersignal liefert.

Statt der vorbeschriebenen Ausführungsform kann die Einrichtung C auch aus einem in dem Behälter 24 angeordneten Mikroschalter bestehen, welcher durch den Behälter 15 dann betätigt wird, wenn dieser die Form des Behälters 2h annimmt. Der Mikroschalter wäre bei dieser Ausführungsform mit einem Ventilator verbunden, der bei seiner Betätigung durch den Mikroschalter einen Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Behälters 15 und dessen äußerer Umgebung herbeiführen würde. Bei dieser Ausführungsform würde daher auf den Druckwandler verzichtet werden ebenso wie auf die Anordnung eines besonderen Drehzahlreglers, wodurch das Gerät einfacher gebaut werden könnte. Dieser einfachere Aufbau hätte allerdings Nachteile bezüglich der erzielbaren Genauigkeit, und ein Gerät dieser Ausführungsform würde auch den Druckausgleich nicht so gleichmäßig durchführen, wie dies ein Gerät mit der anderen Ausführungsform der Einrichtung C kann₀

Zur Verhinderung einer Kondensation der Gasanteile ist das Gerät weiterhin mit einer Heizeinrichtung 25 ausgerüstet, die aus Heizspulen besteht, weiche die Sonde 13 und den Behälter 2h umgeben. Der Behälter 2k kann im übrigen eine solche Größe haben, daß in ihm auch die Pumpe 17 und der Behälter 16 angeordnet sind.

Das vorbeschriebene Bestimmungsgerät wird für eine solche Zeitdauer an die im Einzelfall zu prüfende Maschine angeschlossen, daß sich daraus ein bestimmtes Verhältnis zu einer gefahrenen Kilometerzahl ergibt. Die während dieses Seitraumes in dem Behälter 15 gesammelten Gase stellen dann einen represenfativen Querschnitt der Zusammensetzung der Emissionen dar, so daß sie

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nach Umfüllung'in die angeschlossenen Behälter 16 individuellen Analysen zugeführt werden können„ In diese Analysen kann auch der Kraftstoffverbrauch einbezogen werden, so daß schließlich feststeht, wie die Zusammensetzung der Emissionen der untersuchten Maschine aussieht.

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Claims

Ansprüche

IJ Bestimmungsgerät für die Gasanteile der Emissionen einer mit Kraftstoff betriebenen Maschine, insbesondere eines Fahrzeugmotors, gekennzeichnet durch eine Durchgangsleitung (A), durch welche alle Abgas-Emissionen hindurchgeleitet werden und welche so ausgebildet ist, daß in ihr eine homogene Durchmischung der Emissionen stattfindet, eine für eine isokinetische Extraktion eingerichtete Einrichtung (B) zur kontinuierlichen Entnahme von Proben dieses homogenen Emissionsgemisches aus der Durchgangsleitung, einen mit dieser Extraktionseinrichtung verbundenen Sammelbehälter (15) für diese Proben und eine Einrichtung (25) zur Aufrechterhaltung einer gleichförmigen, eine Kondensatbildung verhindernden erhöhten Temperatur der Emissionen in der Durchgangsleitung, der Extraktionseinrichtung und dem Sammelbehälter,

2. Bestimmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Extraktionseinrichtung (B) einen an die Durchgangs leitung (A) angeschlossenen, nach. Art einer isokinetischen Sonde ausgebildeten Abzugskanal (13) aufweist, welchem eine für die Aufrechterhaltung eines mit den Druckverhältnissen am Ausgang (22) der Durchgangsleitung (A) im wesentlichen gleichen Druck maßgebende Druckregeleinrichtung (C) zugeordnet ist„

3. Bestimmungsgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Sammelbehälter für die Proben ein elastisch aufweitbarer Beutel (15) ist, welcher außen dem Druck der Umgebungsatmosphäre ausgesetzt und an welchen eine Regelpumpe (17) angeschlossen ist, die zur Schaffung eines Druckausgleichs betätigt wird sobald der Druck im Innenraum dieses Beutels größer wird als der Druck der Umgebungsatmosphäre ο

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ORiGiNAL INSPECTED

^o Bestimmungsgerät nach Anspruch 3, dadurch g e k β η η - ' zeichnet , daß der elastische Sammelbehälter (15) in einem Außenbehälter (24) von bekanntem Volumen angeordnet ist, außerhalb von welchem die dann betätigte ßegelpumpe (17) angeordnet ist, wenn der Sammelbehälter die Form des Innenraumes dieses Außenbehälters angenommen hat.

5. Bestimmungsgerät nach Anspruch 3 oder h, dadurch gekennzeichnet , daß an die Vorderseite der Regelpumpe (17) wenigstens ein weiterer Sammelbehälter (l6) für die entnommenen Proben angeschlossen ist_e

Bestimmungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß in dem Außenbehälter ein Mikroschalter od.dglo angeordnet ist, bei dessen Betätigung durch den aufgeweiteten Sammelbehälter (15) die Regelpumpe (17) zur Schaffung des Druckausgleichs betätigt wird»

7. Bestimmungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß je ein Druckfühler (20, 21) am Ausgang der Durchgangsleitung (A) und in dem zu dem Sammelbehälter (15) führenden Abzugskanal (13) angeordnet ist, die beide an einen Differentialdruck-Wandler (18) der Druckregeleinrichtung (C) angeschlossen sind«,

8ο Bestimmungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Durchgangsleitung (A) aus einem geradlinigen Einlaßabschnitt (ll) und einem sich daran anschließenden krummlinigen Auslaßabschnitt (12) besteht, in deren übergang das Einlaßende (lh) der isokinetischen Sonde (13) angeordnet ist„

9, Bestimmungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß in dem geradlinigen Abschnitt (11) der Durchgangsleitung (A) eine Mischeinrichtung (lO) zur homogenen Durchmischung der zugeleiteten Abgas-Emissionen angeordnet ist„

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Bestimmungsgerät nach einem der Ansprüche 1 Ms 9, dadurch gekennzeichnet , daß es eine Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs einer geprüften Maschine während eines Testzyklus umfaßte

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