DE3924644A1 - Measurement arrangement for oxygen and unburnt fuel in exhaust gas - contains cell for adding oxygen in series with cell for extracting free oxygen - Google Patents

Measurement arrangement for oxygen and unburnt fuel in exhaust gas - contains cell for adding oxygen in series with cell for extracting free oxygen

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DE3924644A1
DE3924644A1 DE19893924644 DE3924644A DE3924644A1 DE 3924644 A1 DE3924644 A1 DE 3924644A1 DE 19893924644 DE19893924644 DE 19893924644 DE 3924644 A DE3924644 A DE 3924644A DE 3924644 A1 DE3924644 A1 DE 3924644A1
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oxygen
exhaust gas
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DE19893924644
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German (de)
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Franz Josef Dr Rohr
Karl Dipl Ing Liemert
Kuno Hug
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ABB Schweiz Holding AG
ABB AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electro-chemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electro-chemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/417Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes

Abstract

The measurement arrangement contains at least two measurement cells, each contg. at least a solid electrolyte and two electrodes. The cells are connected in series so that oxygen can be fed to an exhaust gas via the first cell and the total free oxygen in the exhaust gas can be extracted by the second cell. The first cell's solid electrolyte (21) is a cylinder with electrodes (27,28) on its inner and outer surfaces. The exhaust gas (4) is passed through the cylinder. USE/ADVANTAGE - Measuring oxygen and/or unburnt fuel components in exhaust gas.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The invention relates to a measuring apparatus according to the preamble of claim 1.

Eine solche Meßvorrichtung findet bevorzugt dort ihre Anwendung, wo für die Beurteilung von Verbrennungspro zessen die Kenntnis des Luft- bzw. Sauerstoffüberschus ses oder der Anteil an unverbrannten Brennstoffkomponen ten des Abgases, der gleichbedeutend mit einem Luft bzw. Sauerstoffmangel ist, benötigt wird. Such a measuring device preferably takes place here their application, where for the Evaluation of Verbrennungspro processes, knowledge of the air or oxygen Schus ses or the proportion of unburned Brennstoffkomponen th of the exhaust gas, which is equivalent to an air or oxygen deficiency is required. Dies ist be sonders dann von Bedeutung, wenn ein wirtschaftlicher und/oder schadstoffarmer Verbrennungsprozeß durchgeführt werden soll. This is be Sonder of importance when an economic and / or low-emission combustion process to be performed. Um dies zu ermöglichen, muß ein solcher Verbrennungsprozeß mit einem sehr geringen Sauerstoff überschuß durchgeführt werden. To make this possible, such a combustion process must be carried out over a very low oxygen.

Aus der US-PS 43 69 431 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der der Sauerstoffgehalt von Gasen, insbesondere Abgasen und damit der Sauerstoffüberschuß geprüft werden kann. From US-PS 43 69 431 a device is known with which the oxygen content of gases, in particular exhaust gases and therefore the excess oxygen can be examined. Für die Bestimmung des Sauerstoffmangels, bzw. den Nachweis von unverbrannten Brennstoffkomponenten im Ab gas, ist diese Vorrichtung nicht geeignet. For the determination of the oxygen deficiency, or the detection of unburned fuel components from the gas, this device is not suitable.

Der Erfindung liegt ausgehend hiervon die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der unver brannte Brennstoffkomponenten und Sauerstoffüberschuß in einem Abgas ermittelt werden können. The invention is based on the object of thereof is to provide a device which can be determined with the unburned fuel components and excess oxygen in an exhaust gas.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. This object is solved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird dem zu messenden Abgas vor der Mes sung mit Hilfe einer ersten Meßzelle eine definierte Sauerstoffmenge beigemischt, so daß in dem zu einer O- zweiten Meßzelle geführten Abgasstrom eine ausreichende Menge an freiem Sauerstoff enthalten ist, um ggf. eine katalytische Nachverbrennung des überschüssigen Brenn stoffs an der heißen Edelmetallelektrode der zweiten Meßzelle zu bewirken. According to the invention the measured mixed into the exhaust gas upstream of the Mes solution with the aid of a first measuring cell, a defined amount of oxygen, so that a sufficient amount is included to free oxygen in the second to a O- measuring cell recirculated exhaust gas stream, if necessary, a catalytic after-burning of the excess fuel to cause the substance to the hot noble metal electrode of the second measuring cell. Der in dem Abgas nach dieser Ver brennung dann verbleibende freie Sauerstoff wird mit Hilfe der zweiten Meßzelle ermittelt. The incineration then remaining free oxygen is determined with the aid of the second measuring cell in the exhaust gas after the Ver. Dieser Sauerstoff anteil ist dem Strom direkt proportional, der zwischen den beiden Elektroden der zweiten Meßzelle fließt. This oxygen percentage is directly proportional to the current flowing between the two electrodes of the second measuring cell. Der zwischen den Elektroden der ersten Meßzelle fließende Strom ist der Menge des dem Abgas zudotierten Sauer stoffs ebenfalls direkt proportional. The current flowing between the electrodes of the first measuring cell current is the amount of the exhaust gas zudotierten Sauer substance also directly proportional. Mit Hilfe der bei den so ermittelten Stromsignale kann der Sauerstoffge halt, vor allem jedoch der Anteil an unverbranntem Brennstoff im Abgas ermittelt werden. With the help of the current signals thus determined in the Sauerstoffge can wait, but above all to determine the amount of unburned fuel in the exhaust.

Erfindungsgemäß weist die Meßvorrichtung zwei Meßzellen auf, die in Strömungsrichtung des Abgases gesehen, hin tereinander in Reihe geschaltet sind, wobei das Abgas zunächst durch die erste Meßzelle hindurchgeleitet wird, in der eine Zudotierung von Sauerstoff erfolgt. According to the invention the measuring device two measuring cells, which seen in the flow direction of the exhaust gas back behind the other are connected in series, wherein the exhaust gas is passed first through the first measuring cell, in which takes place a doping with oxygen. Von die ser ersten Meßzelle wird das Abgas zur zweiten Meßzelle geleitet. Of the first measuring cell ser the exhaust gas is passed to the second measuring cell. Beide Meßzellen verfügen über einen Festelek trolyten und zwei Elektroden, wobei die beiden Elektro den einer jeden Meßzelle an je eine Spannungsquelle an geschlossen sind. Both measuring cells have a Festelek trolyten and two electrodes, the two electric to each measuring cell, a voltage source are closed on each. Erfindungsgemäß besteht die Möglich keit, die Elektroden der beiden Meßzellen auf einem ge meinsamen Festelektrolyten anzuordnen. According to the invention the possi bility to arrange the electrodes of the two measuring cells on a GE common solid electrolyte. Auch hierbei wer den wiederum die Elektroden der beiden Meßzellen an je eine separate Spannungsquelle angeschlossen. Here, too, who to turn the electrodes of the two measuring cells connected to a separate power source ever. Das Abgas wird durch den Innenbereich des gemeinsamen Festelektro lyten hindurchgeleitet, während die Luft bzw. der Sauer stoff für die erste Meßzelle in den Ringraum zwischen dem Gehäuse und dem Festelektrolyten eingeleitet wird. The exhaust gas is passed through the inner area LYTEN the common fixed electric while the air or the acid material is introduced for the first measuring cell in the annular space between the housing and the solid electrolyte. Der Innenbereich des Festelektrolyten ist gegen den mit Luft bzw. Sauerstoff gefüllten Ringraum hermetisch abge schlossen. The interior of the solid electrolyte is closed hermetically against the abge filled with air or oxygen annulus. Zur Erzielung eines konstanten Gasstroms ist mindestens eine Pumpe vorgesehen, sowie vor oder hinter der jeweils zweiten Meßzelle zusätzlich wenigstens eine Blende oder eine Düse angeordnet. To achieve a constant gas flow at least one pump is provided, as well as before or additionally arranged a hood or a nozzle downstream of the respective second measuring cell at least.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet. Further inventive features are characterized in dependent claims the Un.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail below based on schematic drawings.

Es zeigt It shows

Fig. 1 eine Meßvorrichtung mit zwei Meßzellen, Fig. 1 shows a measuring device with two measuring cells,

Fig. 2 eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Meß vorrichtung. Apparatus Fig. 2 shows a variant of the measurement shown in FIG. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Meßvorrichtung 1 umfaßt im wesentlichen zwei Meßzellen 1 und 2 , die in Reihe ge schaltet sind. The measuring device 1 shown in Fig. 1 comprises essentially two measuring cells 1 and 2, which are connected in series ge. Das Abgas 4 , dessen Sauerstoffüberschuß bzw. dessen Gehalt an unverbranntem Brennstoff ermittelt werden soll, wird zunächst durch die Meßzelle 2 und dann durch die Meßzelle 3 geleitet. The flue gas 4, the excess oxygen content is to be determined or its unburned fuel is first passed through the measuring cell 2 and then through the measurement cell. 3 Die Meßzelle 2 wird durch einen Festelektrolyten 21 gebildet, der zylinderförmig ausgebildet und aus einem sauerstoffionenleitenden Mate rial gefertigt ist. The measuring cell 2 is formed by a solid electrolyte 21, which is cylindrical and made of an oxygen ion conductive mate rial. Das Abgas 4 wird über eine Zuleitung 22 dem Innenbereich 21 I des Festelektrolyten 21 zuge führt und über eine Leitung 23 in die zweite Meßzelle 3 eingeleitet. The exhaust gas 4 is supplied to the inner portion 21 I of the solid electrolyte 21 performs supplied via a feed line 22 and introduced via line 23 into the second measuring cell. 3 Der Festelektrolyt 21 der Meßzelle 2 ist von einem Gehäuse 24 so umgeben, daß zwischen dem Feste lektrolyten 21 und dem Gehäuse 24 ein Ringraum 25 ver bleibt. The solid electrolyte 21 of the measuring cell 2 is surrounded by a housing 24 so that between the Fixed lektrolyten 21 and the housing 24 an annular space 25 remains ver. Diesem Ringraum 25 werden über Leitungen 26 Luft oder Sauerstoff zugeführt. This annular space 25 is supplied via lines 26, air or oxygen. Der Innenbereich 21 I des Festelektrolyten 21 ist gegen den Ringraum 25 gasdicht verschlossen. The inner portion 21 I of the solid electrolyte 21 is sealed gas-tight against the annular space 25th Auf der Außenfläche 21 A und auf der Innen fläche 21 E des Festelektrolyten 21 ist jeweils eine Elektrode 27 bzw. 28 angeordnet. On the outer surface 21 A and the inner surface 21 E of the solid electrolyte 21 is arranged in each case 27 and 28 an electrode. Diese sind aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt. These are made of an electrically conductive material. Vorzugsweise wird hierfür Platin oder eine Mischung aus Platin und Metalloxiden des Lanthans, des Strontiums und des Magne siums bzw. Metalloxide von Lanthan, Strontium und Kobalt verwendet. Preferably, this platinum or a mixture of platinum and metal oxides of lanthanum, strontium and Magne siums or metal oxides of lanthanum, strontium and cobalt is used. Die auf der Außenfläche 21 A angeordnete Elek trode 27 ist an den negativen Pol und die auf der Innen fläche 21 E angeordnete Elektrode 28 ist an den positiven Pol einer ersten Gleichspannungsquelle 29 angeschlossen. Which is arranged on the outer surface 21 A elec trode 27 is connected to the negative pole and the surface on the inner 21 E located electrode 28 is connected to the positive pole of a first direct voltage source 29th Zwischen die beiden Elektroden 27 und 28 ist zusätzlich ein Amperemeter 30 A geschaltet. Between the two electrodes 27 and 28, an ammeter 30 A is additionally connected. Die Spannung zwischen den beiden Elektroden 27 und 28 kann mit Hilfe eines Widerstandes 30 R auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. The voltage between the two electrodes 27 and 28 can be adjusted to a desired value by means of a resistor R 30. Die Meßzelle 2 ist über die Leitung 23 mit der Meßzelle 3 verbunden. The measuring cell 2 is connected via line 23 to the measuring cell. 3 Diese wird durch einen becherför migen Festelektrolyten 21 gebildet, dessen geschlossenes Ende der Meßzelle 2 gegenüberliegend angeordnet ist. This is formed by a becherför-shaped solid electrolyte 21, the closed end of the measuring cell is disposed opposite to the second Der Festelektrolyt 21 ist von einem Gehäuse 34 in definier tem Abstand umgeben, derart, daß zwischen dem Festelek trolyten 31 und dem Gehäuse 34 ein Ringraum 35 verblei bt. The solid electrolyte 21 is surrounded by a housing 34 in DEFINE tem distance, such that between the trolyten Festelek 31 and the housing 34 an annular space 35 bt verblei. Der Festelektrolyt 31 ist auf seiner Außenseite 31 A und auf seiner Innenseite 31 E mit je einer Elektrode 37 bzw. 38 versehen. The solid electrolyte 31 is provided on its outer side 31 A and on its inner surface 31 E, each with an electrode 37 and 38 respectively. Die auf der Außenfläche 31 A angeord nete Elektrode 37 ist an den Minuspol und die auf der Innenfläche 31 E angeordnete Elektrode 38 ist an den Pluspol einer zweiten Gleichspannungsquelle 39 ange schlossen. On the outer surface 31. A angeord designated electrode 37 is connected to the negative pole and which is arranged on the inner surface 31 E electrode 38 is connected to the positive terminal of a second DC voltage source 39 is closed. An einem Amperemeter 40 kann die Größe des zwischen den Elektroden 37 und 38 fließenden Stroms ab gelesen werden. To an ammeter 40, the magnitude of current flowing between the electrodes 37 and 38, current can be read off. Über eine Leitung 43 wird das Abgas aus der zweiten Meßzelle 3 nach außen abgeleitet. Via a line 43 the exhaust gas from the second measuring cell is derived 3 to the outside. Um den Strom des Abgases konstant halten zu können, ist minde stens eine Pumpe 44 vorgesehen, die bei dem hier darge stellten Ausführungsbeispiel der zweiten Meßzelle 3 nachgeschaltet ist. To keep the flow of the exhaust gas constant, a pump 44 is minde least provided which, when the here presented Darge embodiment of the second measuring cell is connected downstream of the third Zusätzlich ist vor oder hinter der zweiten Meßzelle 3 eine Düse oder eine Lochblende in die Leitung 43 eingebaut. In addition, in front of or behind the second measuring cell 3, a nozzle or an orifice plate is installed in the line 43rd Bei dem hier dargestellten Ausfüh rungsbeispiel ist eine Düse 45 hinter der Meßzelle 3 in stalliert, so daß das Abgas beispielsweise mit Schall geschwindigkeit durch die Meßvorrichtung strömt. In the illustrated example approximately exporting a nozzle is stalled 45 behind the measuring cell 3 in, so that the exhaust gas flows at sonic speed, for example, through the measuring device. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung wird nachfolgend beschrieben. The operation of the measuring device according to the invention is described below. Das Abgas 4 , dessen Sauerstoff überschuß bzw. dessen Gehalt an unverbrannten Brenn stoffkomponenten ermittelt werden soll, wird zunächst in die erste Meßzelle 2 eingeleitet. The exhaust gas 4, over which the oxygen or the content of unburned fuel is to be determined material components, is first introduced into the first measuring cell. 2 Dort wird dem Meßgas 4 Sauerstoff zudotiert. There, the measuring gas is doped to 4 oxygen. Die Menge des dem Abgas 4 zudo tierten Sauerstoffs ist dem Strom direkt proportional, der zwischen den beiden Elektroden 27 und 28 der ersten Meßzelle 2 fließt. The amount of the exhaust gas 4 Zudo oriented oxygen is directly proportional to the current flowing between the two electrodes 27 and 28 of the first measuring cell. 2 Die Größe dieses Stroms kann an dem Amperemeter 30 A abgelesen werden. The magnitude of this current can be read on the ammeter 30A. Durch die Größe der Spannung, die zwischen die beiden Elektroden 27 und 28 gelegt wird, kann die Menge des Sauerstoffs, die dem Abgas 4 zudotiert wird, auf das gewünschte Maß einge stellt werden. The size of the voltage which is applied between the two electrodes 27 and 28, the amount that is doped to the exhaust gas 4 of oxygen, to the desired level is to be provides. Das mit Sauerstoff dotierte Abgas 4 wird über die Leitung 23 der zweiten Meßzelle 3 zugeführt. The doped with oxygen gas 4 is supplied via line 23 of the second measuring cell. 3 Dort wird das Abgas an der Elektrode 37 vorbeigeleitet. There, the exhaust gas is conducted past the electrode 37th

Die Meßzelle 3 verfügt über eine zusätzliche Heizung, so daß sie auf einer definierten Arbeitstemperatur gehalten werden kann. The measurement cell 3 has an additional heating, so that it can be kept at a defined working temperature. Befindet sich in dem Abgas 4 überschüssiger Brennstoff, so wird dieser an der heißen Elektrode 37 , die vorzugsweise aus Platin gefertigt ist, katalytisch nachverbrannt. 4 is located in the exhaust excess fuel, this is catalytically combusted on the hot electrode 37 is preferably made of platinum. Der noch in dem Abgas verbleibende freie Sauerstoff wird mit Hilfe der Meßzelle 3 vollständig aus dem Abgas 4 extrahiert. The remaining free oxygen in the exhaust gas is extracted with the aid of the measuring cell 3 completely from the exhaust gas. 4 Die Größe des zwischen den Elek troden 37 und 38 fließenden Stroms, welcher am Ampere meter 40 abgelesen werden kann, ist der Menge des im Abgas enthaltenen freien Sauerstoffs direkt proportio nal. The size of the trodes between the Elek 37 and 38 flowing stream which can be read on the ammeter 40, the amount of free oxygen contained in the exhaust gas directly proportio nal. Enthält das Abgas 4 unverbrannte Brennstoffkompo nenten, so kann aus der Menge des zudotierten Sauer stoffs und dem Rest an Sauerstoff, der nach einer even tuell erfolgten katalytischen Nachverbrennung im Abgas verbleibt, die Menge des unverbrannten Brennstoffs er mittelt werden. The exhaust gas contains unburned components 4 Brennstoffkompo, so the amount of unburned fuel can be made of the amount of zudotierten sour substance and the rest of oxygen remaining after a cutting any made catalytic afterburning in the exhaust gas, it averages are. Hierfür wird die Differenz zwischen dem Strommeßsignal I 2 der zweiten Meßzelle 3 und dem Strom signal I 1 der ersten Meßzelle 2 gebildet. For this purpose, the difference between the current measurement signal is formed I 2 of the second measuring cell 3 and the current signal I 1 of the first measuring cell. 2

[+/-O₂] = I₂-I₁ [+/- O₂] = I₂-I₁

Ein Sauerstoffdefizit von [-O₂]=1% entspricht bzw. einem Brennstoffüberschuß von 2% H 2 oder 2% CO oder 0,5% CH 4 . An oxygen deficit of [-O₂] = 1% corresponds to a fuel or excess of 2% of H 2 or CO 2% or 0.5% CH. 4

Fig. 2 zeigt eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Meßvorrichtung 1 . Fig. 2 shows a variant of the measuring apparatus 1 shown in Fig. 1. Der Unterschied zu der in Fig. 1 ge zeigten Ausführungsform besteht darin, daß die beiden Meßzellen 2 und 3 einen gemeinsamen Festelektrolyten 21 aufweisen, der zylinderförmig ausgebildet und aus einem sauerstoffionenleitenden Werkstoff hergestellt ist. The difference from the GE in Fig. 1 showed embodiment is that the two measuring cells 2 and 3 have a common solid electrolyte 21, which is cylindrical and made of an oxygen ion-conductive material. Der Festelektrolyt 21 ist im Abstand von einigen Millimetern von einem Gehäuse 24 umgeben, derart, daß ein Ringraum 25 zwischen dem Festelektrolyten 21 und dem Gehäuse 24 gebildet wird. The solid electrolyte 21 is surrounded at a distance of a few millimeters of a housing 24 such that an annular space 25 between the solid electrolyte 21 is formed and the housing 24th Der Innenraum 21 I des Festelektrolyten 21 ist gegen diesen Ringraum 25 abgegrenzt. The interior 21 I of the solid electrolyte 21 is delimited against this annular space 25th Über Zuleitun gen 26 wird Luft oder Sauerstoff in den Ringraum 25 ein geleitet. About Zuleitun gen 26 air or oxygen into the annular space 25, a guided. Das zu messende Abgas 4 wird über eine Leitung 22 in den Innenbereich 21 I des Festelektrolyten 21 ein geleitet und über eine zweite Leitung 23 wieder aus dem Festelektrolyten 21 entfernt. The gas to be measured 4 is a passed through a line 22 into the interior region 21 I of the solid electrolyte 21 and removed from the solid electrolyte 21 via a second line 23rd Um den Strom des Abgases 24 konstant halten zu können, ist in die Leitung 23 eine Pumpe 44 eingebaut. To keep the flow of exhaust gas 24 constant, in the conduit 23 a pump 44 is incorporated. Am Ende des Festelektrolyten 21 ist, in Strömungsrichtung des Abgases gesehen, eine Düse oder Blende 45 in die Leitung 23 integriert. , A nozzle or orifice 45 is seen in the flow direction of the exhaust gas at the end of the solid electrolyte 21, integrated into the conduit 23rd Zur Ausbildung der ersten Meßzelle 2 ist auf der Außenfläche 21 A des Festelektrolyten 21 eine erste Elektrode 27 und auf der Innenfläche 21 I des Festelektrolyten 21 eine zweite Elektrode 28 angeordnet. To form the first measuring cell 2 and a first electrode 27 on the inner surface 21 I of the solid electrolyte 21 is a second electrode 28 is disposed on the outer surface 21 A of the solid electrolyte 21st Die Elektrode 27 ist an den negativen und die Elektrode 28 an den positiven Pol ei ner Gleichspannungsquelle 29 angeschlossen. The electrode 27 is connected to the negative and the electrode 28 is connected to the positive pole of DC voltage source ei ner 29th Der zwischen den Elektroden 27 und 28 fließende Strom kann mit Hilfe des Amperemeters 30 A gemessen werden. The current flowing between the electrodes 27 and 28, current can be 30 A measured by the ammeter. Die zweite Meßzel le 3 wird durch zwei Elektroden 37 und 3 S gebildet. The second Meßzel le 3 is formed by two electrodes 37 and S 3. Die Elektrode 37 , die auf der Innenfläche 21 E des Festelek trolyten 21 angeordnet ist, ist mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle 39 verbunden, deren positiver Pol an die Elektrode 38 angeschlossen ist, die auf der Au ßenfläche 21 A des Festelektrolyten 21 angeordnet ist. The electrode 37, which trolyten on the inner surface 21 E of the Festelek 21 is disposed, is connected to the negative pole of a voltage source 39, whose positive pole is connected to the electrode 38, the ßenfläche on the Au 21 A of the solid electrolyte is arranged 21st Mit Hilfe des Anperemeters 40 kann die Größe des zwi schen den Elektroden 37 und 38 fließenden Stroms ermit telt werden. With the help of Anperemeters 40 the size of 37 and 38, the current flowing Zvi rule the electrodes can be ermit telt. Die Funktionsweise der in Fig. 2 dargestell ten Meßvorrichtung 1 ist die gleiche wie die der in Fig. 1 dargestellten Meßvorrichtung 1 . The operation of the dargestell th in Fig. 2 the measuring device 1 is the same as that of the measuring apparatus 1 shown in Fig. 1.

Claims (10)

  1. 1. Meßvorrichtung zur Ermittlung des Sauerstoffan teils und/oder des Anteils an unverbrannten Brennstoff komponenten in einem Abgas, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei mit mindestens einem Festelektrolyten ( 21 ) und je zwei Elektroden ( 27 , 28 bzw. 37 , 38 ) versehene Meßzellen ( 2 und 3 ) so in Reihe geschaltet sind, daß dem Abgas ( 4 ) über die erste Meßzelle Sauerstoff zuführbar und mit der zweiten Meßzelle ( 3 ) der gesamte freie Sau erstoff aus dem Abgas extrahierbar ist. 1. Measuring device for determining the Sauerstoffan part and / or the proportion of unburned fuel components in exhaust gas, characterized in that at least two having at least a solid electrolyte (21) and two electrodes (27, 28 and 37, 38) provided with measuring cells (2 and 3) are connected in series so that the exhaust gas (4) through the first measuring cell with oxygen and fed to the second measuring cell (3) of the total free Sau erstoff from the exhaust gas is extractable.
  2. 2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Festelektrolyt ( 21 ) der ersten Meßzel le ( 2 ) als Zylinder ausgebildet, auf seiner Außenfläche ( 21 A) mit einer ersten Elektrode ( 27 ) und auf seiner Innenfläche ( 21 I) mit einer zweiten Elektrode ( 28 ) ver sehen ist, und daß das Abgas ( 4 ) über eine Zuleitung ( 22 ) und eine Ableitung ( 23 ) durch den Innenbereich ( 21 I) des Festelektrolyten ( 21 ) führbar ist. 2. A measuring device according to claim 1, characterized in that the solid electrolyte (21) formed of the first Meßzel le (2) as a cylinder, on its outer surface (21 A) having a first electrode (27) and on its inner surface (21 I) is seen with a second electrode (28) ver, and that the exhaust gas (4) via a feed line (22) and an outlet (23) through the inner portion (21 I) of the solid electrolyte (21) can be guided.
  3. 3. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt ( 21 ) der ersten Meßzelle ( 2 ) von einem Gehäuse ( 24 ) so umge ben ist, daß zwischen dem Festelektrolyten ( 21 ) und dem Gehäuse ( 24 ) ein Ringraum ( 25 ) verbleibt, in den über eine Zuleitung ( 26 ) Luft oder Sauerstoff einleitbar ist. 3. Measuring device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the solid electrolyte (21) from a housing (24) is converted ben the first measuring cell (2), that between the solid electrolyte (21) and the housing (24) an annular space (25) remains in via a feed line (26) air or oxygen can be introduced.
  4. 4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode ( 27 ) der ersten Meßzelle ( 2 ) an den negativen Pol und die zweite Elektrode ( 28 ) der ersten Meßzelle ( 2 ) an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle ( 29 ) angeschlossen ist. 4. Measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first electrode (27) of the first measuring cell (2) to the negative pole and the second electrode (28) of the first measuring cell (2) to the positive pole of a direct voltage source (29) is connected.
  5. 5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßzelle ( 3 ) mit einem einseitig geschlossenen becherförmigen Festelek trolyten ( 31 ) versehen ist, der in definiertem Abstand von einem den Festelektrolyten ( 31 ) nach außen begren zenden Gehäuse ( 34 ) umschlossen ist, und daß das aus der ersten Meßzelle ( 2 ) ausströmende Abgas ( 4 ) über eine Leitung ( 23 ) in das Gehäuse ( 34 ) der zweiten Meßzelle ( 3 ) einleitbar ist. 5. Measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second measuring cell (3) trolyten with a unilaterally closed cup-shaped Festelek is provided (31), the begren at a defined distance from the solid electrolyte (31) outwardly collapsing housing (34) is enclosed, and in that the from the first measuring cell (2) flowing exhaust gas (4) via a line (23) in the housing (34) of the second measuring cell (3) can be introduced.
  6. 6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Festelektrolyt ( 31 ) der zweiten Meßzelle ( 3 ) auf seiner Innen- und auf seiner Außenfläche ( 31 A und 31 E) mit je einer Elektrode ( 37 , 38 ) versehen ist, und daß die auf seiner Außenfläche ( 31 A) angeordnete Elektrode ( 37 ) mit dem Minuspol und die auf seiner Innenfläche ( 31 E) angeordnete Elektrode ( 38 ) mit dem Pluspol einer zweiten Spannungsquelle ( 39 ) verbunden ist. 6. Measuring device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the solid electrolyte (31) of the second measuring cell (3) on its inner and on its outer surface (31 A and 31 E), each with an electrode (37, 38) is provided, and that on its outer surface (31 a) disposed electrode (37) arranged to the negative pole and on its inner surface (31 e) electrode (38) is connected to the positive pole of a second voltage source (39).
  7. 7. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung des Gas stroms durch die beiden Meßzellen ( 2 und 3 ) hindurch mindestens eine Pumpe ( 44 ) und vor oder hinter der zwei ten Meßzelle ( 3 ) zusätzlich mindestens eine Lochblende oder Düse ( 45 ) angeordnet sind. 7. Measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that stream for keeping constant the gas through the two measuring cells (2 and 3) through at least one pump (44) and in front of or in addition behind the two th measuring cell (3) at least one pinhole aperture or nozzle (45) are arranged.
  8. 8. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Meßzellen ( 2 und 3 ) einen ge meinsamen zylinderförmigen Festelektrolyten ( 21 ) aufwei sen, der in definiertem Abstand zur Ausbildung eines Ringraums ( 25 ) von einem Gehäuse ( 24 ) umgeben ist, und daß der Innenbereich ( 21 I) des Festelektrolyten ( 21 ) gegen den Ringraum ( 25 ) gasdicht abgegrenzt und das Ab gas ( 4 ) über eine Zuleitung ( 22 ) und eine Ableitung ( 23 ) durch den Innenbereich ( 21 I) des Festelektrolyten ( 21 ) leitbar ist. 8. A measuring device according to claim 1, characterized in that the two measuring cells (2 and 3) a ge common cylindrical solid electrolyte (21) aufwei sen, which is surrounded at a specified distance to form an annular space (25) of a housing (24) and that the inner portion (21 I) of the solid electrolyte (21) against the annular space (25) delimited in a gastight manner and from gas (4) via a feed line (22) and an outlet (23) through the inner portion (21 I) of the solid electrolyte (21) can be conducted.
  9. 9. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Innenbereich ( 25 ) des Gehäu ses ( 24 ) Luft oder Sauerstoff einleitbar ist, daß auf der Außenfläche ( 21 A) des Festelektrolyten ( 21 ) eine erste Elektrode ( 27 ) und auf der Innenfläche ( 21 E) des Festelektrolyten ( 21 ) eine zweite Elektrode ( 28 ) zur Ausbildung der ersten Meßzelle ( 2 ) angeordnet ist, daß die erste Elektrode ( 28 ) der ersten Meßzelle ( 2 ) an den negativen und die zweite Elektrode der ersten Meßzelle an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle ( 29 ) angeschlossen ist. 9. A measuring device according to claim 1 and 8, characterized in that in the interior region (25) of the housin (24) air or oxygen can be introduced ses that on the outer surface (21 A) of the solid electrolyte (21) a first electrode (27) and on the inner surface (21 e) of the solid electrolyte (21) is arranged a second electrode (28) for forming the first measuring cell (2), that the first electrode (28) of the first measuring cell (2) to the negative and the second electrode the first measuring cell is connected to the positive pole of a DC voltage source (29).
  10. 10. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, 8 und 9, da durch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode ( 37 ) der zweiten Meßzelle ( 3 ) auf der Innenfläche ( 21 E) und die zweite Elektrode ( 38 ) der zweiten Meßzelle ( 3 ) auf der Außenfläche 21A) des Festelektrolyten ( 21 ) angeordnet ist, und daß die erste Elektrode ( 37 ) der zweiten Meß zelle ( 3 ) an den negativen Pol und die zweite Elektrode ( 38 ) der zweiten Meßzelle ( 3 ) an den positiven Pol einer zweiten Spannungsquelle ( 40 ) angeschlossen ist, und daß zur Konstanthaltung des durch den Innenbereich ( 21 I) des Festelektrolyten ( 21 ) geleiteten Abgasstroms wenigstens eine Pumpe ( 44 ) und vor oder hinter der Meßvorrichtung ( 1 ) eine Düse oder Blende ( 45 ) vorgesehen ist. 10. A measuring device according to claim 1, 8 and 9, as characterized by, that the first electrode (37) of the second measuring cell (3) on the inner surface (21 E) and the second electrode (38) of the second measuring cell (3) on the outer surface 21A) of the solid electrolyte (21) is arranged, and that the first electrode (37) of the second measuring cell (3) to the negative pole and the second electrode (38) of the second measuring cell (3) to the positive pole of a second voltage source (40) is connected, and that for maintaining a constant through the inner portion (21 I) of the solid electrolyte (21) directed exhaust gas stream at least one pump (44) and in front or behind the measuring device (1) comprises a nozzle or aperture (45) is provided.
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