DE3710268A1

DE3710268A1 - METHOD FOR MONITORING THE FUNCTION OF CATALYSTS

Info

Publication number: DE3710268A1
Application number: DE19873710268
Authority: DE
Inventors: Erich Praekelt
Original assignee: Phywe Systeme GmbH
Current assignee: Phywe Systeme GmbH
Priority date: 1987-03-28
Filing date: 1987-03-28
Publication date: 1988-10-06
Also published as: WO1988007622A1

Abstract

In a process for monitoring the performance of catalysers, a heat energy is determined at a first point in the region of the catalyser (1) and the heat energy at at least a second point in the region of the catalyser (1) is also determined. The catalytic process occurs at least partially between the first and second points. The two heat energies are compared, and from this comparison a control value is derived and further evaluated.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Funktionsüberwachung von Katalysatoren, indem eine Wärmeenergie an einem ersten Ort im Bereich des Katalysators bestimmt wird.The invention is based on a method for Functional monitoring of catalysts by adding thermal energy is determined at a first location in the region of the catalyst.

Solch ein Verfahren ist aus der DE-PS 24 06 073 bekannt. Dort wird eine Schaltungsanordnung beschrieben, die der Temperaturüberwachung an Katalysatoren für die Abgase von Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinen dient. Solche Temperaturüberwachungen sind erforderlich, da im Betrieb der Katalysator überhitzt werden kann und dadurch zerstört wird. Die Schaltungsanordnung der DE-PS 24 06 073 ermöglicht die Bestimmung der Wärmeenergie an einem Ort, unabhängig von der Umgebungstemperatur. Bei Überschreiten einer bestimmten kritischen Temperatur wird eine Anzeigelampe zum Blinken gebracht, und dem Fahrer des Kraftfahrzeuges damit die Überhitzung des Katalysators signalisiert. Nachteilig ist, daß dem Fahrer die Störung des Katalysators erst nach Eintritt der Störung signalisiert wird und eine kontinuierliche Überwachung nicht vorgesehen ist. Weiterhin nachteilig wird nur die Überhitzung des Katalysators überwacht. Eine Funktionsüberwachung, d. h. eine Überwachung inwieweit der Katalysator seine Funktion der Abgasreinigung durchführt, ist mit dem Gegenstand der DE-PS 24 06 073 nicht möglich. Ein Alterungsprozeß des Katalysators oder ein Ausfall des Katalysators, aufgrund nicht temperaturbedingter Störungen, kommt nicht zur Anzeige.Such a method is known from DE-PS 24 06 073. There a circuit arrangement is described which the Temperature monitoring on catalysts for the exhaust gases from Motor vehicle internal combustion engines is used. Such Temperature monitoring is required because the Catalyst can be overheated and destroyed. The circuit arrangement of DE-PS 24 06 073 enables Determination of thermal energy in one place, regardless of the Ambient temperature. When a certain one is exceeded critical temperature, an indicator lamp will flash brought, and the driver of the motor vehicle Overheating of the catalyst signals. The disadvantage is that the driver of the catalytic converter only after the Disturbance is signaled and a continuous Monitoring is not provided. Will continue to be disadvantageous only the catalyst overheating is monitored. A Function monitoring, d. H. monitoring to what extent the Catalyst performs its exhaust gas cleaning function not possible with the subject of DE-PS 24 06 073. A Aging process of the catalyst or a failure of the Catalyst, due to non-temperature-related disturbances, does not appear.

Aus der DE-OS 22 22 498 ist ein Temperaturregler für eine katalytische Reaktionskammer bekannt. Diese wird durch einen Kühlstrom gekühlt, wobei die Kühlluftstrommenge im wesentlichen proportional zur Temperaturzunahme der Kammer geregelt wird. From DE-OS 22 22 498 is a temperature controller for one known catalytic reaction chamber. This is done by a Cooling flow cooled, the amount of cooling air flow in essentially proportional to the temperature increase of the chamber is regulated.

Weiterhin ist aus der DE-OS 22 44 227 eine Vorrichtung bekannt, die bei erhöhter Katalysatortemperatur die Abgase von Kraftfahrzeugmotoren mittels einer Steuerung eines Bypassventils am katalytischen Auspufftopf vorbeileitet. Nachteilig bei dem Gegenstand dieser beiden Druckschriften ist wiederum, daß nur eine Temperaturüberwachung stattfindet. Eine Funktionsüberwachung findet nicht statt.Furthermore, DE-OS 22 44 227 is a device known that the exhaust gases from at elevated catalyst temperature Motor vehicle engines by means of a controller Bypass valve bypasses the catalytic muffler. A disadvantage of the subject of these two publications again that only temperature monitoring takes place. A Function monitoring does not take place.

Weiterhin ist es in der KfZ-Technik bekannt, Fahrzeugemissionen nach verschiedenen Testvorschriften zu ermitteln, wobei diese Tests hauptsächlich auf einem Motorprüfstand angewendet werden. Dabei wird in der Regel mit gasanalytischen Verfahren der Konvertierungsgrad gemessen. Der Konvertierungsgrad, d.h. der prozentuale Umsatz wird aus den Konzentrationen der Eingangs- und Ausgangsprodukte ermittelt. Damit wird beispielsweise das Ansprungverhalten von Katalysatoren ermittelt, indem der Konvertierungsgrad in Abhängigkeit von der Abgastemperatur am Eintritt in den Katalysator gemessen wird. Solch ein gasanalytisches Verfahren erfordert einen großen und teuren apparativen Aufbau und kommt daher zum Einbau in ein Katalysatorsystem für eine dauernde Funktionsüberwachung nicht in Frage.Furthermore, it is known in automotive engineering Vehicle emissions according to various test regulations determine, these tests mainly on a Engine test bench can be used. This is usually done with gas analytical method of degree of conversion measured. The Degree of conversion, i.e. the percentage turnover is calculated from the Concentrations of the input and output products determined. This, for example, is the response behavior of Catalysts determined by the degree of conversion in Dependence on the exhaust gas temperature at the entrance to the Catalyst is measured. Such a gas analytical process requires a large and expensive apparatus construction and comes therefore for installation in a catalyst system for a permanent Function monitoring out of the question.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Funktionsüberwachung von Katalysatoren der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Funktion des Katalysators ständig überwacht wird, und daß das Verfahren preiswert ist und zuverlässig arbeitet, und sich somit für den Serieneinbau in Katalysatoren eignet.The invention has for its object a method for Function monitoring of catalysts of the beginning described type so that the function of Catalyst is constantly monitored and that the process is inexpensive and works reliably, and therefore for the Series installation in catalysts is suitable.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Wärmeenergie mindestens auch an einem zweiten Ort im Bereich des Katalysators bestimmt wird, daß zwischen dem ersten Ort und dem zweiten Ort der katalytische Prozeß zumindest teilweise abläuft, daß die beiden Wärmeenergien miteinander in Vergleich gesetzt werden, daß aus diesem Vergleich eine Steuergröße gebildet wird und daß diese Steuergröße ausgewertet wird. Die Wirkungsweise des Katalysators beruht darauf, daß die Energieschwellen für die Einleitung von Oxydations- und Reduktionsvorgänge herabgesetzt werden. Im Katalysator laufen somit chemische Reaktionen ab, die exothermer oder endothermer Natur sind, d.h. sie verlaufen unter Freisetzung oder unter Verbrauch von Wärmeenergie. Bei gemischten Reaktionen, wie sie beispielsweise bei den heute bekannten Dreiweg-Katalysatoren für Kraftfahrzeuge auftreten, überwiegen die exothermen Reaktionen. Aufgrund dieser endothermen oder exothermen Reaktionen im Katalysator entsteht eine Differenz zwischen der Wärmeenergie des eintretenden Gases und der Wärmeenergie des aus dem Katalysator austretenden Gases. Durch Bestimmung der Wärmeenergien an zwei Orten, wobei der erste Ort vor dem katalytischen Prozeß und der zweite Ort nach dem katalytischen Prozeß liegt, ergeben sich somit zwei voneinander unterschiedliche Wärmeenergien, deren Größe zueinander in Vergleich gesetzt werden können, und woraus dann Rückschlüsse auf den Katalysator bezüglich seiner Wirksamkeit gezogen werden können. Eine ständige Funktionsüberwachung ist somit leicht möglich. Die ständige Funktionsüberwachung ist deshalb erforderlich, weil der Katalysator durch chemische Vergiftung, beispielsweise Blei, Phosphor oder Zink, durch thermische Alterung, also durch Abnahme der aktiben Oberfläche oder durch mechanische Vergiftung wie Abdeckung der aktiven Schicht altert und dadurch die Wirksamkeit des Katalysators erheblich reduziert wird bzw. der Katalysator seine Aufgabe, der Abgasreinigung überhaupt nicht mehr erfüllt. Weiterhin kann der Katalysator durch Überhitzung desaktiviert werden, ja sogar schmelzen. Alle diese Vorgänge können durch das Verfahren wirkungsvoll und kontinuierlich überwacht werden. Dieses Verfahren eignet sich zur Überwachung sämtlicher katalytischer Prozesse, wie bei Abgaskatalysatoren in Kraftfahrzeugen oder katalytischen Abgasentgiftungsanlagen beliebiger Art, beispielsweise an Heizunganlagen.According to the invention this is achieved in that the Thermal energy at least at a second location in the area the catalyst is determined to be between the first location and the second place the catalytic process at least partially expires that the two thermal energies be compared with each other that from this comparison a control variable is formed and that this control variable is evaluated. The operation of the catalyst is based insist that the energy thresholds for the initiation of Oxidation and reduction processes are reduced. in the The catalyst thus undergoes chemical reactions that are exothermic or endothermic in nature, i.e. they run under Release or consumption of thermal energy. At mixed reactions, such as those of today known three-way catalysts for motor vehicles occur the exothermic reactions predominate. Because of this endothermic or exothermic reactions in the catalyst Difference between the thermal energy of the entering gas and the thermal energy of the gas emerging from the catalyst. By determining the thermal energies in two places, the first Place before the catalytic process and the second place after the catalytic process, two result from each other different thermal energies, the size of each other in Comparison can be made, and from which conclusions can be drawn the catalyst is pulled in terms of its effectiveness can. Constant function monitoring is therefore easy possible. The constant function monitoring is therefore required because the catalyst is caused by chemical poisoning, for example lead, phosphorus or zinc, by thermal Aging, i.e. by decreasing the current surface or by mechanical poisoning like coverage of the active layer ages and thereby significantly reduces the effectiveness of the catalyst becomes or the catalyst its job, the exhaust gas cleaning not fulfilled at all. Furthermore, the catalyst can be deactivated by overheating, even melting. All these processes can be effective and be continuously monitored. This method is suitable to monitor all catalytic processes, as with Catalytic converters in motor vehicles or catalytic converters Exhaust gas detoxification systems of any kind, for example Heating systems.

Die Bestimmung der Wärmeenergie kann vorteilhaft durch Temperaturmessung erfolgen. Temperaturmessungen sind leicht durchführbar, und die dafür benötigten Instrumente sind am Markt standardmäßig für relativ geringe Preise erhältlich. Mit diesen Instrumenten ist eine Temperaturmessung mit relativ hoher Genauigkeit möglich.The determination of the thermal energy can be advantageous by Temperature measurement take place. Temperature measurements are easy feasible, and the necessary instruments are on the market available as standard for relatively low prices. With these Instruments is a temperature measurement with a relatively high level Accuracy possible.

Vorteilhaft wird die Wärmeenergie des Gasstromes bestimmt. Damit wird erreicht, daß keine Wärmeleitungsverluste auftreten und die Bestimmung der Wärmeenergien verfälschen. Natürlich ist es auch möglich die Wärmeenergien des Katalysatorblocks, der Zu- und Ableitungsrohre unter beliebiger Kombinationen davon, zu bestimmen. Dabei wird jedoch der exotherme bzw. endotherme Prozeß nur indirekt gemessen. Die indirekte Messung, also die Messung inwieweit sich andere Teile aufgeheizt bzw. abgekühlt haben, kann die Genauigkeit des Verfahrens beeinträchtigen.The thermal energy of the gas stream is advantageously determined. This ensures that no heat conduction losses occur and falsify the determination of thermal energies. of course is it is also possible to use the thermal energies of the catalyst block, the and drain pipes under any combination thereof determine. However, the exothermic or endothermic process measured only indirectly. The indirect measurement, i.e. the measurement the extent to which other parts have heated up or cooled down, can affect the accuracy of the procedure.

Die Steuergröße kann durch Differenzbildung zwischen der Temperatur in dem ersten Meßort und der Temperatur in dem zweiten Meßort bestimmt werden. Die Bildung der Steuergröße als Differenz zwischen der Temperatur in dem ersten Meßort und der Temperatur in dem zweiten Meßort läßt sich leicht mit am Markt befindlichen Elementen durchführen. Dieser Differenzwert hat sich für die weitere Auswertung bzw. Anzeige als besonders einfach und wirkungsvoll erwiesen.The tax quantity can be determined by forming the difference between the Temperature in the first measuring location and the temperature in the second measurement location can be determined. The formation of the tax figure as Difference between the temperature in the first location and the Temperature in the second measuring location can easily be found on the market carry out existing elements. This difference value has is special for the further evaluation or display proven simple and effective.

Erfindungsgemäß sind bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mind. zwei Meßelemente, eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Signale der Meßelemente und eine Anzeigeeinheit vorgesehen. Mit Hilfe der Meßelemente wird an einem Ort, der vor dem katalytischen Prozeß liegt und an einem Ort, der nach dem katalytischen Prozeß liegt, die Temperatur gemessen. Die beiden Signale der Meßelemente, werden einer Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt die die Auswertung übernimmt und anschließend an eine Anzeigeneinheit weitergeleitet.According to the invention are in the device for performing the Method at least two measuring elements, one evaluation unit for Evaluation of the signals from the measuring elements and a display unit intended. With the help of the measuring elements is in a place that before the catalytic process and in a place that after the catalytic process lies, the temperature measured. The Both signals of the measuring elements are an evaluation unit Provided that takes over the evaluation and then forwarded to an ad unit.

Als Meßelemente können zwei Thermoelemente vorgesehen sein, wobei die zwei Thermoelemente gegeneinander geschaltet sind. Thermoelemente eignen sich zur Messung von Temperaturen in besonderer Weise durch ihre schnelle Ansprechzeit auf Temperaturschwankungen, ihre billige Herstellung und der Möglichkeit, die aufgrund der Temperatur entstandene Thermospannung an beliebiger Stelle abzugreifen. Durch das Gegeneinanderschalten der Thermoelemente, d.h. die Verlegung der Kaltstelle der Thermoelemente an den jeweilig anderen Meßort, erspart man sich die Anordnung einer normalerweise erforderlichen Einrichtung zur Konstanthaltung der Kaltstelle der Thermoelemente.Two thermocouples can be provided as measuring elements the two thermocouples are connected to each other. Thermocouples are suitable for measuring temperatures in in a special way due to its fast response time Temperature fluctuations, their cheap manufacture and the Possibility, the resulting from the temperature Tap thermal voltage at any point. By the Interconnecting the thermocouples, i.e. the relocation of the Cold junction of the thermocouples to the respective other measuring location, you save yourself the arrangement of a normally required Device for keeping the cold point of the Thermocouples.

Die zwei Meßelemente können auch aus einem Thermoelement bestehen, wobei an dem ersten Ort der Meßfühler des Thermoelements und an dem zweiten Ort die Kaltstelle des Thermoelements angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird ein Thermoelement eingespart, ohne daß dabei die Genauigkeit der Messung beeinträchtigt wird.The two measuring elements can also consist of a thermocouple, where at the first location the sensor of the thermocouple and on the cold junction of the thermocouple is arranged at the second location. This arrangement saves a thermocouple without the accuracy of the measurement is impaired.

Die Auswerteeinheit kann einen Operationsverstärker, einen A/D- Wandler und eine digitale Anzeigeeinheit und einen Schreiber aufweisen. Dieses sind alles Elemente, die im Handel käuflich erworben werden können und so zu einer billigen Vorrichtung beitragen. Dabei sind diese Elemente ausgereift und garantieren somit einen funktionssicheren Betrieb.The evaluation unit can be an operational amplifier, an A / D Converter and a digital display unit and a recorder exhibit. These are all items that are commercially available can be purchased and so a cheap device contribute. These elements are mature and guarantee thus reliable operation.

Vorteilhaft sind Wärmespeicher zur Vergrößerung der Wärmekapazität der Thermoelemente vorgesehen. Damit wird eine stabile Anzeige eines Mittelwertes erreicht. Heat stores are advantageous for increasing the Thermal capacity of the thermocouples provided. So that becomes a stable display of an average value reached.

Vorteilhaft ist für jedes Meßelement eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen, wobei die einzelnen Befestigungsvorrichtungen die gleichen Wärmeverluste aufweisen. Damit wird der Temperaturabfall durch Wärmeleitungsverluste an beiden Meßstellen annähernd gleich gehalten, und damit wird eine zuverlässige und genaue Messung erzielt.A fastening device is advantageous for each measuring element provided, the individual fastening devices the have the same heat losses. So that the temperature drop due to heat conduction losses at both measuring points almost the same held, and with it a reliable and accurate measurement achieved.

Die Erfindung wird anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben. Es zeigen:The invention is based on preferred embodiments further described. Show it:

Fig. 1 eine Darstellung des Katalysators; Fig. 1 is an illustration of the catalyst;

Fig. 2 einen Katalysator mit einer Auswerteeinheit; Fig. 2 is a catalyst with an evaluation unit;

Fig. 3 mögliche Orte, an denen die Wärmeenergie bestimmt werden kann. Fig. 3 possible places where the thermal energy can be determined.

Fig. 1 zeigt einen Katalysator 1 durch den ein Gas entsprechend einem Pfeil 2 einströmt und entsprechend einem Pfeil 3 wieder ausströmt. Der Katalysator 1 besitzt ein Zuleitungsrohr 4 und ein Ableitungsrohr 5. An dem Zuleitungsrohr 4 ist ein Thermoelement 6 und an dem Ableitungsrohr 5 ein Thermoelement 7 vorgesehen. Die Thermoelemente 6 und 7 sind mit Befestigungsvorrichtungen 8 an dem Zuleitungsrohr 4 bzw. am Ableitungsrohr 5 befestigt. Mittels den Thermoelementen 6 und 7 wird die Temperaturdifferenz, die sich zwischen dem in den Katalysator 1 einströmenden und dem den Katalysator 1 verlassenden Abgas gemessen. Das einströmende Gas wird im Katalysator 1 durch überwiegend exothermer Reaktion erwärmt, so daß es beim Austritt aus dem Katalysator 1 eine höhere Temperatur als beim Eintritt hat. Diese sich beim funktionierenden Katalysator 1 einstellende Temperaturdifferenz (Temperaturanstieg bei exothermen Reaktionen) wird vor und hinter dem Katalysator 1 mit zwei Thermoelementen 6 und 7 gemessen. Als Thermoelemente 6 und 7 können beispielsweise NiCr-Ni- Thermoelemente verwendet werden. Es ist jedoch natürlich auch möglich, die Temperatur mittels anderer Meßverfahren bzw. Meßmethoden zu ermitteln. Für Nachrüstungen für Katalysatoren werden die Thermoelemente mittels Befestigungsvorrichtungen 8 an dem Zuleitungsrohr 4 bzw. dem Ableitungsrohr 5 befestigt. Die Befestigungsvorrichtung 8 kann dabei als Aufnahmeplatte mit geeigneten Schellen bestehen. Nach dem Kaltstart des Motors erwärmt sich zunächst die Meßstelle im Zuleitungsrohr 4 rascher als im Ableitungsrohr 5, da das im Motor aufgeheizte Abgas Wärme an die kälteren Abgasrohre und den Katalysatorblock abgibt. Während dieser Phase wird an dem Thermoelement 7, welches mit dem Ableitungsrohr 5 in Verbindung steht, eine niedrigere Temperatur gemessen als an dem Thermoelement 6. Sobald der Katalysator 1 nach Erreichen der sogenannten Ansprungtemperatur zu arbeiten beginnt, nimmt das Abgas aufgrund der überwiegenden exothermen katalytischen Prozesse zusätzliche Wärmeenergie aus dem Katalysator 1 auf. Das führt dazu, daß sich das Vorzeichen der Temperaturdifferenz umkehrt. Die Temperatur an dem Ableitungsrohr 5 steigt über die Temperatur an dem Zuleitungsrohr 4 an. Diese Temperaturdifferenz dient als Maß für die Funktionstüchtigkeit des Katalysators 1. Fig. 1 shows a catalytic converter 1 through which a gas indicated by an arrow 2 and flows in accordance with arrow 3 flows out again. The catalytic converter 1 has an inlet pipe 4 and an outlet pipe 5 . A thermocouple 6 is provided on the feed pipe 4 and a thermocouple 7 on the drain pipe 5 . The thermocouples 6 and 7 are fastened to the feed pipe 4 and the discharge pipe 5 by fastening devices 8 . The temperature difference between the exhaust gas flowing into the catalytic converter 1 and the exhaust gas leaving the catalytic converter 1 is measured by means of the thermocouples 6 and 7 . The inflowing gas is heated in the catalyst 1 by a predominantly exothermic reaction, so that it has a higher temperature at the outlet from the catalyst 1 than at the inlet. This temperature difference occurring in the functioning catalyst 1 (temperature increase in exothermic reactions) is measured in front of and behind the catalyst 1 using two thermocouples 6 and 7 . NiCr-Ni thermocouples, for example, can be used as thermocouples 6 and 7 . However, it is of course also possible to determine the temperature by means of other measuring methods or measuring methods. For retrofitting for catalysts, the thermocouples are fastened to the feed pipe 4 or the drain pipe 5 by means of fastening devices 8 . The fastening device 8 can consist of a mounting plate with suitable clamps. After the cold start of the engine, the measuring point in the supply pipe 4 first heats up more quickly than in the discharge pipe 5 , since the exhaust gas heated in the engine gives off heat to the colder exhaust gas pipes and the catalyst block. During this phase, a lower temperature is measured on the thermocouple 7 , which is connected to the discharge pipe 5 , than on the thermocouple 6 . As soon as the catalytic converter 1 starts to work after the so-called starting temperature has been reached, the exhaust gas absorbs additional thermal energy from the catalytic converter 1 due to the predominant exothermic catalytic processes. The result is that the sign of the temperature difference is reversed. The temperature at the discharge pipe 5 rises above the temperature at the supply pipe 4 . This temperature difference serves as a measure of the functionality of the catalytic converter 1 .

Fig. 2 zeigt den Katalysator 1 mit seinem Zuleitungsrohr 4 und dem Ableitungsrohr 5 sowie mit seinen Thermoelementen 6 und 7. Die Thermoelemente 6 und 7 sind mit einer Auswerteeinheit 9 über die Eingänge 10 und 11 verbunden. Die Auswerteeinheit 9 beinhaltet einen Operationsverstärker 12, einen AD-Wandler 13, und eine digitale Anzeige 14. An einem Ausgang 15 der Auswerteeinheit 9 ist ein Schreiber 16 angeschlossen. Die Auswerteeinheit 9 erlaubt die Erfassung und Verarbeitung der gemessenen Temperaturen auf verschiedene Art und Weise. Dabei wird den Eingängen 10 und 11 der Auswerteeinheit 9 die Differenzthermospannung der gegeneinander geschalteten Thermoelemente 6 und 7 zugeführt. Die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Orten der Messung wird von einer digitalen Anzeige 14 angezeigt. Der an dieser Temperaturdifferenz proportionale Analogwert wird aus dem Ausgang 15 einem Schreiber 16 zugeführt. Testfahrten mit einem Meßsystem entsprechend Fig. 2 in einem PkW mit 66 KW- Motor und geregeltem Dreiwege Katalysator zeigten, daß sich bei betriebswarmem Motor an dem Ableitungsrohr 5 eine um mehr als 20 K höhere Temperatur einstellt als an dem Zuleitungsrohr 4. Weiterhin zeigte es sich, daß bei Kaltstart während der ersten Minuten eine negative Anzeige auftritt, also die Temperatur am Zuleitungsrohr 4 höher als am Ableitungsrohr 5 ist, da die für das Arbeiten des Katalysators 1 erforderliche Mindesttemperatur noch nicht erreicht wird. Es ist natürlich ebenso möglich eine einfache analoge oder digitale Temperaturdifferenzanzeige zu benutzen. Dies eignet sich besonders für den praktischen Einsatz in Kraftfahrzeugen. Die beiden Thermoelemente 6 und 7 werden an geeigneten Orten, in der Nähe des Katalysators 1, befestigt. Die Funktionsüberwachung des Katalysators 1 erfolgt durch Ablesen der Temperaturdifferenzanzeige. Sinkt die erreichte Temperaturdifferenz um einen bestimmten Wert ab, so ist eine Störung im Katalysatorsystem zu vermuten, deren Ursache z.B. durch eine genaue Abgasanalyse zu klären ist. Steigt die Temperaturdifferenz dagegen über die normalen fahrbetriebüblichen Werte an, so ist eine erhöhte Abgabe unverbrauchten Kraftstoffes durch den Motor zu vermuten, dessen Ursache beispielsweise Störungen in der Zündanlage sein können. Im Fall solcher Störungen steigt die Wärmeenergieabgabe im Katalysator erheblich an, was rasch zur Desaktivierung und Zerstörung des Katalysators 1 führen kann. Das hier vorgeschlagene Verfahren kann all solche Fehler erkennen, und die Abwendung der daraus resultierenden Folgeschäden an dem Katalysator 1 ermöglichen. Fig. 2 shows the catalyst 1 with its inlet tube 4 and the outlet tube 5 and with its thermal elements 6 and 7. The thermocouples 6 and 7 are connected to an evaluation unit 9 via the inputs 10 and 11 . The evaluation unit 9 contains an operational amplifier 12 , an AD converter 13 , and a digital display 14 . A recorder 16 is connected to an output 15 of the evaluation unit 9 . The evaluation unit 9 permits the acquisition and processing of the measured temperatures in various ways. The inputs 10 and 11 of the evaluation unit 9 are supplied with the differential thermal voltage of the thermocouples 6 and 7 connected to one another. The temperature difference between the two locations of the measurement is displayed by a digital display 14 . The analog value proportional to this temperature difference is fed from the output 15 to a recorder 16 . Test runs with a measuring system according to FIG. 2 in a car with a 66 KW engine and a regulated three-way catalytic converter showed that when the engine is warm, the temperature of the discharge pipe 5 is more than 20 K higher than that of the supply pipe 4 . Furthermore, it was found that a negative display occurs during the first few minutes during a cold start, that is to say the temperature at the inlet pipe 4 is higher than at the outlet pipe 5 , since the minimum temperature required for the catalytic converter 1 to work is not yet reached. It is of course also possible to use a simple analog or digital temperature difference display. This is particularly suitable for practical use in motor vehicles. The two thermocouples 6 and 7 are attached at suitable locations, in the vicinity of the catalyst 1 . The function of the catalytic converter 1 is monitored by reading the temperature difference display. If the temperature difference drops by a certain value, a fault in the catalyst system is suspected, the cause of which can be clarified, for example, by an exact exhaust gas analysis. If, on the other hand, the temperature difference rises above the normal values usual for driving, an increased delivery of unused fuel by the engine is suspected, the cause of which can be, for example, faults in the ignition system. In the event of such faults, the heat energy output in the catalytic converter increases significantly, which can quickly lead to the deactivation and destruction of the catalytic converter 1 . The method proposed here can detect all such errors and make it possible to prevent the consequential damage to the catalytic converter 1 resulting therefrom.

Fig. 3 zeigt verschiedene Orte zur Anbringung der Thermoelemente 6 und 7. Bei einer Nachrüstung werden die Fühler der Thermoelemente 6 und 7 sinnvollerweise außen an dem Zuleitungsrohr 4 und dem Ableitungsrohr 5 an dem Orten 17 und 18 anzuordnen sein. Eine Unterbringung ist auch in Bohrungen 19 und 20 in den Verbindungsflanschen 21 und 22 von Katalysator 1 und dem Zuleitungsrohr 4 bzw. dem Ableitungsrohr 5 möglich. In diesen Fällen ist jedoch zu beachten, daß durch Wärmeleitungsverluste eine Temperatur gemessen wird, die niedriger als die Abgastemperatur ist. Die beiden Meßfühler sollten daher thermisch möglichst symmetrisch angeordnet sein, um den Temperaturabfall durch Wärmeleitungsverluste an beiden Meßstellen annähernd gleich zu halten. Dies wird in der Praxis erreicht, wenn das Zuleitungsrohr 4 und das Ableitungsrohr 5 in Material und Wandstärke auf beiden Seiten des Katalysators 1 möglichst übereinstimmen und für die Befestigung des Fühlers identische Befestigungsvorrichtungen 8 benutzt werden. Bei der Anbringung der Fühler der Thermoelemente 6 und 7 in die Verbindungsflansche 21 und 22 sollten die Bohrungen 19 und 20 gleich tief sein. Bei Anordnung der Temperaturfühler der Thermoelemente 6 und 7 direkt im Abgasstrom treten keinerlei Wärmeleitungsverluste auf. Die Orte 23 und 24 an dem Zuleitungsrohr 4 und dem Ableitungsrohr 5 sind hier beispielsweise gezeigt. Es ist jedoch zu beachten, daß die Temperaturveränderungen bei Lastwechsel im Gasstrom erheblich sind und im Zuleitungsrohr 4 nicht synchron mit denen im Ableitungsrohr 5 erfolgen. Es hat sich gezeigt, daß bei Mittelwertbildung der gemessenen Temperaturdifferenzen bei unterschiedlichsten Fahrweisen eine mittlere Temperaturerhöhung des Abgasstroms im Katalysator 1 von über 20 K vorhanden ist. Zur Erzielung einer stabilen Anzeige dieses Mittelwertes ist beispielsweise eine Vergrößerung der Wärmekapazität der Temperaturfühler der Thermoelemente 6 und 7 durch Wärmespeicher denkbar. Natürlich kann eine stabile Anzeige auch auf elektronischem Wege erreicht werden. Fig. 3 shows various locations for attachment of the thermal elements 6 and 7. When retrofitting, the sensors of the thermocouples 6 and 7 will usefully be arranged on the outside of the supply pipe 4 and the discharge pipe 5 at the locations 17 and 18 . An accommodation is also possible in bores 19 and 20 in the connecting flanges 21 and 22 of catalyst 1 and the feed pipe 4 or the drain pipe 5 . In these cases, however, it should be noted that heat conduction losses measure a temperature that is lower than the exhaust gas temperature. The two sensors should therefore be arranged thermally as symmetrically as possible in order to keep the temperature drop due to heat conduction losses at both measuring points approximately the same. This is achieved in practice if the supply pipe 4 and the discharge pipe 5 in material and wall thickness on both sides of the catalytic converter 1 match as closely as possible and identical fastening devices 8 are used for fastening the sensor. When attaching the sensors of the thermocouples 6 and 7 in the connecting flanges 21 and 22 , the holes 19 and 20 should be the same depth. If the temperature sensors of the thermocouples 6 and 7 are arranged directly in the exhaust gas flow, there are no heat conduction losses. The locations 23 and 24 on the supply pipe 4 and the discharge pipe 5 are shown here, for example. However, it should be noted that the temperature changes during load changes in the gas flow are considerable and do not take place in the feed pipe 4 synchronously with those in the discharge pipe 5 . It has been shown that when the measured temperature differences are averaged in the most varied of driving modes, there is an average increase in temperature of the exhaust gas flow in the catalytic converter 1 of more than 20 K. To achieve a stable display of this mean value, for example, an increase in the heat capacity of the temperature sensors of the thermocouples 6 and 7 by heat accumulators is conceivable. Of course, a stable display can also be achieved electronically.

Weiterhin besteht die Möglichkeit die Temperaturfühler der Thermoelemente 6 und 7 unmittelbar in den Katalysator 1 einzubauen. Neben der Messung im freien Abgasstrom an den Orten 25 und 26 können die Fühler auch im Katalysatorblock an den Orten 27, 28 oder 29 integriert sein. Damit können die bei Messungen im Gasstrom auftretenden Schwankungen der Anzeige bei Lastwechsel von vornherein weitgehend unterdrückt werden. Schließlich ist noch die Anbringung einer Meßstelle am Ort 30, der sich am Katalysatorgehäuse befindet, gezeigt.Furthermore, there is the possibility of installing the temperature sensors of the thermocouples 6 and 7 directly in the catalytic converter 1 . In addition to the measurement in the free exhaust gas flow at locations 25 and 26 , the sensors can also be integrated in the catalyst block at locations 27 , 28 or 29 . The fluctuations in the display that occur during measurements in the gas flow during load changes can thus be largely suppressed from the outset. Finally, the attachment of a measuring point at location 30 , which is located on the catalyst housing, is shown.

Allerdings dürfte dieser Ort 30 in der Regel wenig empfehlenswert sein, weil der Wärmewiderstand zwischen Katalysatorblock und Gehäuse üblicherweise relativ hoch ist. However, this location 30 should generally not be highly recommended because the thermal resistance between the catalyst block and the housing is usually relatively high.

1 Catalyst
2 arrow
3 arrow
4 feed pipe
5 discharge pipe
6 thermocouple
7 thermocouple
8 fastening device
9 evaluation unit
10 entrance
11 entrance
12 operational amplifiers
13 AD converters
14 digital display
15 exit
16 writers
17 place
18 place
19 hole
20 hole
21 connecting flange
22 connecting flange
23 place
24 place
25 place
26 place
27 place
28 place
29 place
30 place

Claims

1. A method for monitoring the function of catalysts by determining a thermal energy at a first location in the region of the catalyst, characterized in that the thermal energy is determined at least also at a second location in the region of the catalyst ( 1 ) that between the first location and In the second place, the catalytic process takes place, at least in part, that the two thermal energies are compared with each other, that a control variable is formed from this comparison, and that this control variable is evaluated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Determination of the thermal energies is carried out by temperature measurement.

3. The method according to claim 1, characterized in that the Thermal energies of the gas stream can be determined.

4. The method according to claim 2, characterized in that the Control variable by forming the difference between the temperature the first measuring point and the temperature at the second measuring point is determined.

5. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that at least two measuring elements are provided, that an evaluation unit ( 9 ) for evaluating the signals of the measuring elements and a display unit is provided.

6. The device according to claim 5, characterized in that two thermocouples ( 6 , 7 ) are provided as measuring elements, and that the two thermocouples ( 6 , 7 ) are connected to one another.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the two measuring elements consist of a thermocouple (6), that the thermocouple (6) is disposed at the first location of the probes and is provided at the second location, the cold junction of the thermocouple (6) .

8. The device according to claim 5, characterized in that the evaluation unit ( 9 ) has an operational amplifier ( 12 ), an AD converter ( 13 ) and a digital display ( 14 ) and a recorder ( 16 ).

9. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that heat accumulators for increasing the thermal capacity of the thermocouples ( 6, 7 ) are provided.

10. The device according to claim 5, characterized in that a fastening device ( 8 ) is provided for each measuring element, wherein the individual fastening devices ( 8 ) have the same heat losses.