DE724041C - Abgaspruefer fuer Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

• Abgasprüfer für Verbrennungsmotoren Die Beurteilung der Gemischbildung von Otto-Motoren ist mit Hilfe bekannter Meßvorgänge für Leistung, spezifischen Kraftstoffverbrauch, Luftüberschuß u. dgl. möglich. Diese erfordern meist einen erheblichen Zeitaufwand und geben daher zeitlich auseinanderliegende mittlere Werte an. Da zwischen der Gemisch- und der Abgaszusammensetzung eine eindeutige Beziehung l)esteht, so kann die Geniischl>ildung auch mit Hilfe gasanalytischer Verfahren beurteilt werden. Für Untersuchungen an Otto-Motoren eignet sich am besten das bekannte Verfahren der elektrischen Messung der Wärmeleitfähigkeit mit der Wheatstoneschen Brücke, das eine sofortige und laufende Beobachtung gestattet. I Iierbei wird die gesamte Wärmeleitfähigkeit der Abgase erfaßt. Die Abgaszusammensetzung erreicht jedoch nahe am theoretisch richtigen Mischungsverhältnis gemäß Abb. 1 für Kohlensäure einen Höchstwert. Dagegen nehmen die Kohlenoxyd- und Wasserstoffanteile von reicher Gemischeinstellung bis zu diesem Punkt auf Null ab, während von hier an bei weiterer Vermagerung der Sauerstoffanteil von Null aus ansteigt. Entsprechend der Wärmeleitfähigkeit dieser Abgasbestandteile ergil)t sich insgesamt eine Abhängigkeit z. B. von der Luftüberschußzahl, die einen Mindestwert beim theoretisch richtigen Mischungsverhältnis aufweist, also doppeldeutig ist. Das Meßverfahren gibt daher entweder nur im reichen oder im armen Regelbereich zuverlässige Werte. Es entspricht deshalb nicht mehr den Anforderungen neuzeitlicher Otto-Motoren, die bereits mit Luftüberschüssen von mehr als 20% betrieben werden.
• Den Gegenstand der Lrfiijtlung bildet. ein Gerät, tlas den gesamten Regelbereich der lleutigell Otto-Äfotoren erfaßt und dabei eindeutige Anzeigen liefert. Um dies zu erreichen, werden erfindungsgemäß zwei Meßgerate mechanisch und elektrisch zu einer Einheit verbunden, von denen das eine Meßgerät auf der bekannten Bestimmung der gesamten Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe der Wheatstoneschen Brückenschaltung beruht und mit dem anderen Gerät die Sauerstoffkonzentration in bekannter Weise in einem magnetischen Kraftfeld ebenfalls mit einer Wheatstoneschen Brücke gemessen wird. Bei der neuen Anordnung wird mit dem ersten Gerät der fette Regelbereich erfaßt, da der Sauerstoffanteil dann annähernd Null ist. Der bei Vermagerung vom theoretisch richtigen Mischungsverhältnis an im Abgas zunehmende Sauerstoffgehalt wird dagegen durch das zweite Meßgerät angezeigt; die Wirkung der anderen Abgasbestandteile wird bei dem zweiten Gerät ausgeschaltet. Die beiden Geräte sind miteinander verbunden. z. B. etwa dadurch, daß die Brückenströme über die Wicklungen eines Differentialdrehspulgerätes geleitet werden. Bei Anwendung der Ausschlagmethode ruft die reiche Einstellung des Motors die Anzeigen des linken Astes AB der Kurve in Abb. 1 hervor. Ohne Anwendung des zweiten Verfahrens würde bei Vermagerung eine Umkehr der Kurver gemäß Ast BC in Abb. 1 erfolgen. Dieser Wiederanstieg, der Kurve, der eine Zweideutigkeit der Anzeige bedingt, wird erfindungsgemäß durch die entgegengesetzt wirkende Schaltung des zweiten Gerätes vermieden. Statt dessen verläuft die Kurve auch bei Vermagerung gleichsinnig weiter gemäß dem gestrichelten Ast I?D.
• Der Abgasprüfer gemäß der Erfindung sei an Hand der Abb. 2 erläutert, die ein Ausführungsbeispiel darstellt. Er besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen: tlen beiden Gebern 1a, 1b für die zwei Meßeräte, der Gasentnahme und Fördereinrichtung 2 mit den Rohrleitungen, dem Schaltkasten 3, dem Anzeigegerät 4, den Kabeln 5 und 6.
• Der Aufbau des Abgasprüfers ist im einzelnen in den Abb. 3a. b ulld c erläutert. I)ie Gasprobe wird aus dem Abgssammelrohr g durch das in Strömungsrichtung abgebogene Rohr e1 derart entnommen, daß Kondenswasser, Ruß u. dgl. infolge der plötzlichen Richtungsänderung nicht in das Entnahmerohr e1 eindringen können. Das sich in der Leitung e2 weiterhin bildende Verbrennungswasser wird in einem Wasserabscheider d abgesondert. Zur Erzeugung des erforderlichen Gasstromes in der gesamten Entnahmevorrichtung bzw. den Gebern a und v des Abgasprüfers dient eine geeignete Förderdüse f o. dgl., die im Abgassammelrohr oder im Flugwind angeordnet ist. Im Wasserabscheider d tritt das Gas durch die obere Öffnung h ein und gelangt durch ein zentrales Rohr i bis vor eine Drosseldüse k o. dgl. Erwa im Abgas noch vorhandenes Kondenswasser scheidet sich in dem weiten Rohre des Wasserabscheiders d aus und lagert sich im konischen Unterteil l dieses Rohres vor der Drosseldüse k an. Der von der Förderdüse @ o. dgl. erzeugte Gasstrom bzw. Unterdruck reißt dieses Kondenswasser durch die Drosseldüse k. Durch geeignete Bemessung der Drosseldüse k wird ein Druckgefälle erzeugt, das seinerseits einen geringen Teilstrom durch die Leitung c3 zu den Gebern a und v des Abgasprüfers treibt; dieses Gas strömt durch die Öffnung m zu den Gebern a und v und durch die Öff-und ii vom Geher wieder zurück in die Entnahmeleitung unterhalb der Drosseldüse k unrl dann zur Förderdüse f. Verunreinigungen des Gases werden durch ein Spaltfilter o. dgl. zurückgehalten, das aus Teilen eines normalen Krattstoffilters besteht und derart angeordnet ist, daß das Kondenswasser nicht in den Geber a gelangen kann. Durch eine zentrale Bohrung p tritt das Gas in den Geber a, so daß alle Wärmeleitwege innerhalb des Gebers a gleich lang sind und keine Beeinflussung durch Temperaturschwankungen eintreten kann. Das Gas kann durch s@mmetrisch angeordnete Öffnungen q zu den Meßdrähten st gelangen, die ihrerseits in austauschbaren Patronen t1 angebracht sind. In gleicher Weise kann tlas Vergleichsgas durch zwei Öffnungen zu den beiden anderen in der Brückenschaltung gegenüberliegenden Meßdrähten s2 in den Patronen t2 gelangen.
• Durch die seitliche Öffnung u strömt ein Teil des Gases in den zweiten Geber und gelangt hier ebenso wie im Geber a durch Diffusion in die Kammern w und r. In den beiden Kammern sind dünne Heizdrähte als Zweige einer Wheatstoneschen Brücke ausgespannt. Der Heizdraht der Kammer.; liegt im Kraftfeld eines Magneten y, und zwar vorzugsweise in einem möglichst inhomogenen Teil des Feldes, während die andere Kammer x vor den magnetischen Wirkungen geschützt ist. Der im inhomogenen Magnetfeld ausgespannte Draht erfährt eine Abkühlung. tlie in funktionellem Zusammenhang, mit der Sauerstoffkonzentration steht. Die Abgasleitung z führt zur Leitung e4.
• Die Gesamtschaltung des erfindungsgemäßen Abgasprüfers setzt sich aus zwei Wheatstoneschen Brücken zusammen, die zweckmäßig von einer Batterie gespeist werden.
• Die Brücke des ersten Meßgerätes besteht aus dem Potentiometer 1, den zwei gasumspülten Brückenzweigen s1 und den beiden Zweigen s2 für die Vergleichsluft. Bei dem zweiten Meßgerät werden z. B. zwei Brückenzweige zur Messung benutzt; hierbei umspült das Gas die Zweige ziel und x. Die Brückenwiderständen und 3 können durch Spannungsteiler 4 abgeglichen werden. Die Brückendiagonalen 5 und 6 werden zweckmäßig in bekannter Weise auf ein Differentialdrehspulgeriit / geschaltet, auf dessen Skala die Luftüberschußzahl unmittelbar abgelesen werden kann.

Claims (4)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Abgasprüfer für Verbrennungsmotoren, bei detit die Wärmeleitfähigkeit der Abgase mit Hilfe von Meßdrähten, die in einer Wheatstoneschen Brückenschaltung liegen, gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß außer der üblichen Messung der gesamten Wärmeleitfähigkeit zusätzlich der Sauerstoffgehalt in bekannter Weise auf magnetischem Wege mit Hilfe von Meßdrähten, die ebenfalls in einer Brückenschaltung liegen, festgestellt wird und die Anzeige beider Ergebnisse in demselben Anzeigegerät erfolgt.
2. 2. Abgasprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen l)rähte der Brückenanordnungen derart bemessen sind, daß der Ausschlag, der von der Sauerstoffineßvorrichtung stammt, dem von der Wärmeleitfähigkeitsmeßanordnung stammenden Ausschlag entgegengesetzt und größer ist als dieser.
3. 3. Abgasprüfer nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Brückendiagonalen in bekannter Weise mit einem Differentialdrehspulgerät von geeigneten Abmessungen verbunden sind.
4. 4. Abgasprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Messung des Sauerstoffgehaltes benötigten Abgase gefiltert werden.