DE4235225A1 - Sensoranordnung zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators - Google Patents

Sensoranordnung zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators

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Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Aus der US-PS 4 013 260 ist eine stationär angeordnete Gasanalyse-Vorrichtung für Abgase von Verbrennungsmotoren bekannt, bei der eine sich in einer Probenkammer befindli­ che Gasmenge mit Infrarotstrahlung beaufschlagt wird. Die Infrarot-Strahlungsquelle befindet sich am Anfang eines Strahlungskanals, in dessen Verlauf sich die Probenkammer mit zwei Kammerwänden, die mit infrarot-durchlässigen Fen­ stern versehen sind, anschließt. Die Analyse der von ei­ nem, am Ende des Strahlungsweges angeordneten Infrarotemp­ fänger erfaßten Strahlungsmenge gibt - unter Verwendung spezieller Strahlungsfilter - Aufschluß über die einzelnen Schadstoffanteile des Abgases.
Darüberhinaus sind Untersuchungen hinsichtlich der Mög­ lichkeit erfolgt, die Konvertierungsrate von Katalysatoren für die Abgase von Verbrennungsmotoren unter Verwendung von sogenannten Lambda-Sonden (λ-Sonden) zu kontrollieren. Mit derartigen Sonden wird normalerweise der Sauerstoffan­ teil im Abgas mit dem Sauerstoffanteil in der Außenluft verglichen. Die aus dem Vergleich ermittelte Meßgröße wird zur Gemischsteuerung des Motors oder zur Steuerung der ka­ talytischen Nachverbrennung der Abgase genutzt. Über die Konvertierungsrate des Katalysators können auf diese Weise höchstens indirekt Aussagen getroffen werden.
Die vorstehend beschriebenen Lösungen weisen den Nachteil auf, daß mit den durch sie ermittelbaren Meßergebnissen keine unmittelbare Aussage über die Konvertierungsrate von Abgaskatalysatoren von Kraftfahrzeugen getroffen werden kann. Es sind vielmehr nur indirekte Rückschlüsse auf die Konvertierungsrate des Katalysators möglich, deren Aussage in der Mehrzahl der Fälle mit einer nicht vertretbaren Ungenauigkeit verbunden ist.
Mit den steigenden Umweltschutzanforderungen werden per­ manente Überprüfungen hinsichtlich der Funktionsfähigkeit des Abgaskatalysators jedes einen Ottomotors aufweisenden Kraftfahrzeugs während seines Betriebs gefordert.
Der Erfindung liegt die damit die Aufgabe zugrunde, ein Abgas-Sensorsystem der eingangs genannten Gattung nebst einem mit diesem Sensor-System arbeitenden Meßverfahren anzugeben, welches ermöglicht, die Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators während des Betriebs kon­ tinuierlich überprüfen zu können.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 16 gelöst.
Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, daß aus dem Vergleich der Ergebnisse einer mit einfachen Mitteln im Abgaskanal vor und hinter einem Katalysator eines Kraft­ fahrzeuges durchführbaren spektralen Abgasanalyse in günstiger Weise die Konvertierungsrate des Katalysators durch Vergleich der Analysenwerte bestimmt werden kann. Durch die Abgasanalyse wird die Intensität der Veränderung spektraler Anteile, die für die Konzentration der einzelnen Komponenten des Abgases charakteristisch sind, ermittelt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Infrarotstrahler und der entsprechende Infrarotsensor einander gegenüberliegend an dem jeweiligen Rohrabschnitt des Abgaskanals angeordnet. Sie sind als Sonden in die Wandung des Abgasrohres eingeschraubt und befinden sich hinter einem infrarotdurchlässigen, vorzugsweise aus Germanium oder Saphir gefertigtem Fenster. Der von dem Infrarotstrahler emittierte, im wesentlichen breitbandige Lichtstrahl durchdringt das Abgas und erzeugt an dem zugeordneten Sensor entsprechend der Menge der im Abgas enthaltenen CO-, CO2-, NOx- bzw. Kohlenwasserstoff(HC)- Anteile ein charakteristisches Absorptionsspektrum.
Je nach Aufbau und Struktur des verwendeten Infrarotsen­ sors werden die einzelnen Abgaskomponenten einem oder mehreren Meßkanälen des Sensors unter Verwendung optischer Filter frequenzmäßig zugeordnet und entsprechend meßtech­ nisch aufbereitet. Die Einschaltung der einzelnen Infra­ rotstrahler/Infrarotsensoren-Paare zwecks Durchführung der Messungen erfolgt über einen, vom Verbrennungsmotor, vor­ zugsweise drehzahlabhängig gesteuerten Taktgeber. Durch eine Gegenüberstellung der Konzentration der Komponenten des in den Katalysator eintretenden Abgas es mit der Kon­ zentration der Komponenten des den Katalysator verlassen­ den Abgases wird die Konvertierungsrate des Katalysators in einer Vergleicherschaltung, die den Auswerte-Einheiten der Infrarotsensoren nachgeordnet ist, aus der Differenz der Konzentration der Abgaskomponenten vor und hinter dem Katalysator meßtechnisch bestimmt.
Unter Verwendung geeigneter Infrarot-Lichtleitfasern sind auch Ausführungsformen der Erfindung mit in günstiger Weise verringertem gerätetechnischen Aufwand realisierbar, bei denen
  • - einem Infrarotstrahler pro Faser zwei Infrarotsen­ soren zugeordnet sind,
  • - ein Infrarotsensor von zwei mit unterschiedlicher Frequenz gechopperten Infrarotstrahlern per Faser Signale empfängt, die dann frequenzselektiv auswertbar sind oder
  • - ein Infrarotstrahler und ein Infrarotsensor unter Verwendung von Lichtleitfasern und einem optischen Schaltglied für beide Meßstellen eingesetzt werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung befindet sich in der vom Taktgeber gespeisten Steu­ erleitung für das an der Ausgangsseite des Katalysators befindliche Infrarotstrahler/Infrarotsensor-Paar ein regelbares Zeitverzögerungsglied. Dadurch wird in gün­ stiger Weise die Laufzeit des Abgas es durch den Katalysa­ tor (ermittelbar aus der Motordrehzahl oder aus einem motorspezifischen Kennlinienfeld) berücksichtigt und erreicht, daß jeweils ein identisches Abgasvolumen am Eingang und am Ausgang des Katalysators analysiert und gaskomponentenspezifisch verglichen werden kann.
Die taktweise durchgeführte Messung der Konzentration der Abgaskomponenten erfolgt derart, daß mit Einschaltung des Infrarotstrahlers (Aussenden eines Infrarotimpulses) gleichzeitig der Meßkanal des entsprechenden Sensors mit­ tels einer, vorzugsweise im Sensor angeordneten Torschal­ tung empfindlich geschaltet wird. Die Untersuchung der einzelnen Komponenten des Abgas es erfolgt unter Benutzung optischer Filter, die jeweils eine für eine bestimmte Abgaskomponente charakteristische Bandbreite innerhalb des Absorptionsspektrums aufweisen. Die optischen Filter sind vorzugsweise als Interferenzfilter ausgebildet und befin­ den sich innerhalb des Detektorgehäuses oder zwischen Detektor und Strahlungsquelle.
Nach einer anderen günstigen Weiterbildung der Erfindung sind die Infrarotsensoren als Mehrfachsensoren ausgebil­ det. Sie weisen in einem Gehäuse mehrere Filterelemente auf, die, unter Verwendung von Blenden, jeweils einem Meß­ kanal zugeordnet sind. Dadurch ist eine Simultanmessung mehrerer Abgaskomponenten bei einer im Vergleich zur Ver­ wendung mehrerer Einzeldetektoren wesentlich geringeren Apertur des optischen Systems möglich.
Um die Funktionsfähigkeit der einzelnen Infrarotstrahler und Infrarotsensoren auf einfache Weise kontrollieren zu können, ist jedem Meßkanal oder allen Meßkanälen gemeinsam ein Referenzkanal zugeordnet, der die Infrarotstrahlung in einem Wellenlängenbereich detektiert, in dem keine Abgaskomponente absorbiert. Diese Wellenlänge ist in günstiger Weise in der Nähe der während der Messungen zu detektierenden Wellenlängen zu legen.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vermeidet in günstiger Weise die Auswirkungen des beson­ ders bei pyroelektrischen Strahlungsempfängern auftreten­ den sogenannten Mikrofonie-Effektes, der insbesondere durch Fahrzeugvibrationen im unteren Bereich des benutzten Frequenz-Spektrums ausgelöst wird und zu nicht vertret­ baren Meßfehlern führt. Erfindungsgemäß werden sowohl die Infrarotstrahler als auch die Infrarotsensoren akustisch und thermisch von dem betreffenden Abgasrohrabschnitt durch ein flexibles Lichtleitkabel abgekoppelt. Die Ver­ bindung des Lichtleitkabels mit dem Abgasrohr erfolgt durch einen Fügevorgang, insbesondere Verpressen und/oder formschlüssigem Verkleben. Infrarotstrahler und -sensoren sind durch ein geeignet ausgebildetes Koppelglied mit dem Lichtleitkabel verbunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung der Kon­ vertierungsrate eines Katalysators für Verbrennungsmotore benutzt das Abgas-Sensorsystem zur Schadstoffkonzentra­ tionsbestimmung mittels spektraler Abgasanalyse. Das Ab­ gas-Sensorsystem eignet sich in günstiger Weise sowohl zur Ermittlung der Absorptionsintensität der für die einzelnen Schadstoffe charakteristischen Wellenlängenbereiche als auch zur Ermittlung der für die einzelnen Abgaskomponenten charakteristischen Fluoriszenzänderung. Die durch Ver­ gleich der Anteile der Abgaskomponenten (insbesondere der als Schadstoffe deklarierten Komponenten) vor Eintritt in und nach Austritt aus dem Katalysator kontinuierlich er­ mittelte Konvertierungsrate des Katalysators wird gleich­ zeitig in den Bord-Computer des Kraftfahrzeugs eingegeben, um unter Berücksichtigung dieser Konvertierungsrate des Katalysators in günstiger Weise Kenngrößen beim Betrieb des Verbrennungsmotors, wie Zündzeitpunkt, Gemischzusam­ mensetzung, Einspritzzeitpunkt bzw. Einspritzdauer unter Berücksichtigung der Meßwerte zu verändern.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in schematisierter Darstellung,
Fig. 2 eine günstige Weiterbildung der Erfindung in schematisierter Darstellung,
Fig. 3 eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfin­ dung in schematisierter Darstellung,
Fig. 4 eine vorteilhafte Ausführungsform eines Sensors für das erfindungsgemäße Abgas-Sensorsystem als Teilsch­ nitt in perspektivischer Darstellung sowie
Fig. 5 eine in schematisierter Form dargestellte Schaltungsanordnung mit dem erfindungsgemäßen Abgas- Sensorsystem zur Durchführung eines Verfahrens zur kon­ tinuierlichen Überwachung der Konvertierungsrate eines Katalysators.
In Fig. 1 ist das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Abgas-Sensorsystems dargestellt. Der zur Reduzierung der im Abgas eines Verbrennungsmotors enthaltenen Schadstoffe verwendete Katalysator 1 ist mit einem eingangsseitigen und einem ausgangsseitigen Abgaskanalanschluß 6, 7 verse­ hen. Das Abgas-Sensorsystem besitzt in günstiger Weise zwei Infrarotstrahler/Infrarotsensoren-Paare 2.1/4.1 und 2.2/4.2, die jeweils am eingangsseitigen Abgaskanal­ anschluß 6 und am ausgangsseitigen Abgaskanalanschluß 7 des Katalysators 1 angeordnet sind. Jedes Strahler/Sensor-Paar ermittelt am Eingang bzw. am Ausgang des Katalysators 1 durch spektrale Abgasanalyse die Kon­ zentration der Bestandteile eines bestimmten Abgasvolumens 5.1 und 5.2, die am Ausgang 25 der Infrarotsensoren 4.1 und 4.2 in Form eines Meßsignals zur Verfügung steht. Die durch Vergleich der Meßsignale ermittelbare Differenz ist ein Maß für die Konvertierungsrate des Katalysators.
Fig. 2 zeigt in Form eines Teilschnittes die Position und eine günstige Befestigungsmöglichkeit für einen Infrarot­ strahlers 2.1 und den dazugehörigen Infrarotsensor 4.1 am Abgaskanal 6. Der Abgaskanal 6 besitzt vor Eintritt in den Katalysator 1 in seiner Wandung zwei, einander diametral gegenüberliegende Gewindebohrungen 30, deren in den Innen­ raum des Abgaskanals 6 weisende Öffnungen jeweils von einem strahlungsdurchlässigen Fenster 9 verschlossen sind. In die Gewindebohrungen 30 sind der sondenförmige und ein Gehäuse mit Außengewinde aufweisende Infrarotstrahler 2.1 bzw. der entsprechend ausgebildete Infrarotsensor 4.1 bün­ dig eingeschraubt. Der von dem Strahler 2.1 emittierte Infrarotimpuls 3 bewegt sich im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der Abgase 5.1 des Verbrennungsmotors.
Die in Fig. 3 dargestellte Weiterbildung der Erfindung zeigt einen Teilschnitt des eingangseitigen Abgaskanal­ abschnitts 6 des Katalysators 1, an welchen das Infra­ rotstrahler/Infrarotsensor-Paar 2.1/4.1 jeweils über ein flexibles Lichtleitkabel 22 angeschlossen ist. Die Verwen­ dung eines Lichtleitkabels 22 führt in vorteilhafter Weise zu einer akustischen Abkopplung der Infrarotsonden 2.1, 4.1 von der Abgasanlage und verhindert das Auftreten des sogenannten Mikrofonie-Effekt, der durch Übertragung von Vibrationen auf das Sensorsystem ausgelöst werden kann. Für den Anschluß des Lichtleitkabels 22 mit dem Abgaskana­ labschnitt 6 ist eine kombinierte Preß/Klebverbindung 10 in den, jeweils durch ein Fenster verschlossenen Bohrungen in der Wandung des Abgaskanalabschnitts 6 ausreichend. Der Anschluß dem Lichtleitkabels an die Infrarotsonden 2.1, 4.1 erfolgt jeweils über einen, für den verwendeten Infra­ rotstrahlungs-Bereich geeigneten Koppelglied 13. Am Signa­ lausgang 25 des Sensors 4.1 steht ein Meßsignal zur Ver­ fügung, das der Spektrumsveränderung des Infrarotimpulses 3 aufgrund der im Abgasstrom 5.1 vorhandenen Schadstoffe entspricht. Der durch die Verwendung des Lichtleitkabels 22 bedingte räumliche Abstand des Infrarotsensors 4.1 von dem Abgaskanal 6 trägt in vorteilhafter Weise zur ther­ mischen Isolierung des temperaturempfindlichen Sensors bei.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Teilschnittdarstellung eines pyroelektrischen Mehrfachsensors 4. Durch die in dem Gehäuse 20 vorhandene Öffnung 31 gelangt ein von einem Infrarotstrahler abgegebener Infrarotimpuls (vergleiche Position 2.1 bzw. 2.2 und 3 in Fig. 1) auf eine Filterplatte 17, die in vier einzelne Filterelemente 18 aufgeteilt ist. Die Filterelemente 18 sind in ihrer Durchlaß-Bandbreite jeweils auf einer der Wellenlängen­ bereiche abgestimmt, der von den vier stärksten der schädlichen Abgaskomponenten (CO, CO2, NOx und Kohlen­ wasserstoff) spektral belegt ist. Eine Blende 23 sichert mit vier einzelnen Durchbrüchen, daß die aktiven Sen­ sorelemente 24 des Infrarotsensors 4 jeweils von einer Lichtmenge mit schadstoffspezifischem Wellenlängenbereich erfaßt werden. Dieser Aufbau des Infrarotsensors 4 ermöglicht in günstiger Weise eine Simultanmessung über vier Meßkanäle.
In Fig. 5 ist eine Schaltungsanordnung für die Durch­ führung eines Verfahrens zur Überwachung der Konver­ tierungsrate eines Abgaskatalysators 1 unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Abgas-Sensorsystems dargestellt. Die Infrarotstrahler/Infrarotsensor-Paare 2.1/4.1 und 2.2/4.2 des Abgas-Sensorsystems sind jeweils am eingangsseitigen und ausgangsseitigen Abgaskanalan­ schluß 6, 7 des Katalysators 1 angeschlossen. Ein von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 16 gesteuerter Taktgeber 11 ist durch Steuerleitungen 27 mit Infrarotstrahlern 2.1 und 2.2, mit den Sensoren 4.1 und 4.2 sowie mit den Sen­ soren nachgeordneten Auswerte-Einheiten 15 verbunden.
Der erste Taktimpuls des Taktgebers 11 schaltet die Infra­ rotstrahler 2.1 und 2.2 ein und gleichzeitig den ersten Meßkanal mit dem für die erste Abgaskomponente des zu untersuchenden Abgasvolumens 5.1 bzw. 5.2 charakteristi­ schen Wellenlängenbereich empfindlich. Unter Verwendung einer (nicht dargestellten) Torschaltung wird durch den zweiten Taktimpuls der zweite Meßkanal empfindlich ge­ schaltet sowie der nächste Infrarotimpuls an den Strahlern 2.1 und 2.2 ausgelöst. Dies wird zyklisch fortgesetzt, bis alle Komponenten des Abgases erfaßt worden sind. Durch einen Zeitverzögerer 14 wird in vorteilhafter Weise die Laufzeit des am eingangsseitigen Abgaskanalanschluß 6 meßtechnisch erfaßten Abgasvolumens 5.1 durch den Kataly­ sator 1 berücksichtigt, so daß am ausgangsseitigen Abgas­ kanalanschluß 7 stets eine Untersuchung desselben Abgasvolumens 5.2 auf die Konzentration seiner Komponenten erfolgt.
Diese seriellen Messungen können in günstiger Weise durch eine Simultan-Messung ersetzt werden, wenn als Infrarot­ sensoren 4.1 und 4.2 sogenannte Mehrfachsensoren einge­ setzt werden (Fig. 4). Die zur Selektion der für die einzelnen Abgaskomponenten charakteristischen Wellen­ längenbereichen verwendeten optischen Filter sind als Interferenzfilter ausgebildet. Die mit dem Abgas-Sensor­ system durchgeführte spektrale Abgasuntersuchung erfaßt in Abhängigkeit der Infrarotsensoren entweder die Absorption­ sintensität in den einzelnen, für die Abgaskomponenten charakteristischen Wellenlängenbereichen oder die für die einzelnen Abgaskomponenten charakterische Fluoreszenzän­ derung des Spektrums. Die jeweiligen Meßsignale stehen am Ausgang 25 der pyroelektrischen Sensoren nach jedem Takt­ impuls an und werden den Auswerte-Einheiten 15 zugeleitet. Nach entsprechender Aufbereitung erfolgt in der Ver­ gleicherstufe 26 eine Gegenüberstellung der vor und nach dem Katalysator 1 in der Abgasleitung ermittelten Abgas­ konzentrationen zwecks Bestimmung der Konvertierungsrate des Katalysators. Die Bestimmung der Konvertierungsrate setzt die Ermittlung der Absolutkonzentration der Gaskom­ ponenten voraus. Neben der Bestimmung der Infrarot-Absorp­ tion muß gleichzeitig die vorhandene Temperatur und der dazugehörige Druck im Abgaskanal jeweils vor und hinter dem Katalysator gemessen werden. Die entsprechenden Vorrichtungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 5 nicht dargestellt.
Weicht die Konvertierungsrate um ein bestimmtes Maß von einem vorgebbaren Sollwert ab, so wird über den Bord­ rechner 28 des Kraftfahrzeugs eine Veränderungen der Betriebskenngrößen 29 (z. B. Zündzeitpunkt, Gemischzusam­ mensetzung, Einspritzdauer oder Einspritzzeitpunkt) vorge­ nommen. Führen alle Maßnahmen zu keiner Reduzierung der Schadstoffanteile im Abgas, so erfolgt für den Fahrer eine optische Anzeige als Zeichen für einen baldigen Austausch des Katalysators und eine zwangsweise Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit auf ein verkehrstechnisch zulässiges Mindestmaß.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Claims (22)

1. Sensoranordnung zur Überwachung der Konver­ tierungsrate eines in dem Abgaskanal eines Verbren­ nungsmotors angeordneten Abgaskatalysators,
gekennzeichnet durch
zwei Paare jeweils eines Infrarotstrahlers und eines dem Infrarotstrahler in Bezug auf den Abgasstrom diametral gegenüber angeordneten Infrarotsensors (2.1/4.1 bzw. 2.2/4.2) jeweils dem eingangsseitigen und dem aus­ gangsseitigen Abgaskanalanschluß (6, 7) des Katalysators (1) benachbart angeordnet sind, wobei die spektrale Emp­ findlichkeit jedes Paares auf das Absorptions- oder Emissionsspektrum mindestens eines einen Schadstoffanteil bildenden Gases des Abgasgemisches abgestimmt ist,
sowie
eine Vergleicheranordnung (26), der die Ausgangssignale der beiden Infrarotsensoren (4.1, 4.2) zugeführt werden und welche aus dem Verhältnis der Amplituden der von den Infrarotsensoren (4.1, 4.2) aufgenommenen spektralen Anteile und den daraus resultierenden Ausgangssignalen der Infrarotsensoren ein Signal erzeugt, das eine Information über die Reduktion des den Schadstoffanteil bildenden Gases - und damit über die Konvertierungsrate des Kataly­ sators (1) - enthält.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung geeigneter Infrarotlichtleitfasern zur Paarbildung von Infrarotstrahler und -sensoren
  • - ein Infrarotstrahler zur Anregung von zwei Infrarotsensoren,
  • - ein Infrarotsensor, der von zwei mit unterschied­ licher Frequenz gechopperten Infrarotstrahlern Signale empfängt, die anschließend frequenzselektiv ausgewertet werden oder
  • - ein Infrarotstrahler und ein Infrarotsensor, die beide Meßstellen bei Verwendung einer optischen Schaltgliedes bedienen, vorgesehen sind.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotsensor (4.1, 4.2) als Thermosäule oder als pyroelektrischer Detektor ausgebildet ist.
4. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahler (2.1, 2.2) als Glühlampe in Mikroausführung ausgebildet ist.
5. Sensoranordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahler (2.1, 2.2) und der entsprechende Infrarotsensor (4.1, 4.2) einander gegenüberliegend an jeweils einem Rohr (6, 7) des Abgaskanals hinter einem aus Silizium oder Saphir gefertigtem, infrarotdurchlässigen Fenster (9) angeordnet sind, welche einen Teil der Rohr­ wandung bilden.
6. Sensoranordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der, insbesondere als pyroelektrischer Detektor ausgebildete Infrarotsensor (4.1, 4.2) mehrere Meßkanäle aufweist und die Vergleicheranordnung (26) die Signale der einzelnen Kanäle, welche durch entsprechende Auswahl der optischen Filter die jeweiligen unterschiedlichen gaskomponen­ tenspezifischen spektralen Bereiche charakterisieren, auswertet.
7. Sensoranordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahler (2.1, 2.2) und/oder der Infrarotsen­ sor (4.1, 4.2) an der Meßstelle jeweils über ein Lichtleitkabel (22) mit dem Abgasrohr (6, 7) verbunden sind.
8. Sensoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtleitkabel (22) in das Abgasrohr (6, 7) eingefügt ist und zwischen dem Infrarotstrahler (2.1, 2.2) bzw. dem Infrarotsensor (4.1, 4.2) und dem Lichtleitkabel (22) jeweils ein Koppelglied (13) vorgesehne ist.
9. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotstrahler (2.1, 2.2) und der Infrarotsensor (4.1, 4.2) als in die Rohrwandung von außen einschraubbare Son­ den ausgebildet sind, welche als mechanische Einheit an ihrer, dem Abgasstrom (5.1, 5.2) zugewandten Seite das Fenster (9) aufweisen.
10. Sensoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle der Funk­ tionsfähigkeit von Infrarotstrahler (2.1, 2.2) und Infrarotsensor (4.1, 4.2) jedem Meßkanal oder allen Meßka­ nälen gemeinsam ein Referenzkanal zugeordnet ist, der die Infrarotstrahlung in einem Wellenlängenbereich detektiert, in dem keine Abgaskomponente absorbiert.
11. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Meßkanal ein für den zu untersuchenden, schadstoff­ spezifischen Frequenzbereich durchlässiges optisches Filter (18) vorgesehen ist.
12. Sensoranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (18) als Interferenzfilter ausgebildet ist.
13. Sensoranordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahler (2.1, 2.2) und die Infrarotsensoren (4.1, 4.2) über Steuerleitungen (27) mit einen Taktgeber (11) verbunden sind.
14. Sensoranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (11) über die Motordrehzahl gesteuert wird.
15. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerleitung für das an der Abgasleitung (7) am Ausgang des Katalysators (1) befindliche Infrarot­ strahler/Infrarotsensor-Paar (2.2/4.2) ein Verzögerungs­ glied (14) vorgesehen ist.
16. Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators, insbesondere des Abgaskatalysa­ tors eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte
  • - die Ermittlung der Konzentration der Abgaskom­ ponenten im Abgas (5.1) des Verbrennungsmotors (16) vor dessen Eintritt in den Katalysator (1) sowie
  • - die Ermittlung der Konzentration der Abgaskom­ ponenten im Abgas (5.2) des Verbrennungsmotors (16) nach dessen Austritt aus dem Katalysator (1) jeweils durch eine spektrale Abgasanalyse und
  • - die Bestimmung der Konvertierungsrate des Kataly­ sators durch den Vergleich der ermittelten Konzentration der einzelnen Abgaskomponenten vor und nach dem Katalysator (1).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schadstoffkonzentration über die Absorptionsintensität der für die einzelnen Schadstoffe charakteristischen Frequenzbänder ermittelt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schadstoffkonzentration über über eine für die einzelnen Schadstoffe charakte­ ristische Fluoreszenzänderung ermittelt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zuschal­ tung der Infrarotstrahler/Infrarotsensoren-Paare (2.1/4.1), 2.2/4.2) zur Ermittlung der Schadstoffkonzen­ tration durch einen Taktgeber (11) gesteuert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Taktfrequenz des Takt­ gebers (11) von der Drehzahl des Verbrennungsmotors (16) abhängig ist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit der Abgabe des Infraro­ timpulses (3) durch den Infrarotstrahler (2.1, 2.2) ein Meßkanal des Infrarotsensors (4.1, 4.2) empfindlich ge­ schaltet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aktivierung des Infrarotstrahler/Infrarotsensor-Paars (2.2/4.2) am aus­ gangsseitigen Abgaskanalabschnitt (7) des Katalysators (1) in Bezug auf die Aktivierung des am eingangsseitigen Abgaskanalabschnitt (6) des Katalysators (1) befindlichen Infrarotstrahler/Infrarotsensor-Paares (2. 1/4. 1) zeitver­ zögert erfolgt.
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