ITMI990215A1 - Allestimento e procedimento per l'analisi di gas di scarico per motori a combustione interna e impiego del procedimento - Google Patents

Allestimento e procedimento per l'analisi di gas di scarico per motori a combustione interna e impiego del procedimento

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ITMI990215A1 IT1999MI000215A ITMI990215A ITMI990215A1 IT MI990215 A1 ITMI990215 A1 IT MI990215A1 IT 1999MI000215 A IT1999MI000215 A IT 1999MI000215A IT MI990215 A ITMI990215 A IT MI990215A IT MI990215 A1 ITMI990215 A1 IT MI990215A1
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Description

Stato della tecnica
L'invenzione si riferisce ad un allestimento e ad un procedimento in particolare con impiego di un tale allestimento per l'analisi dei gas di scarico per motori a combustione interna, nel quale contesto almeno una parte del gas di scarico fluisce di fronte ad un sensore universale e attraverso uno spettrometro IR ed un condensatore installato a monte dello spettrometro IR - nella direzione di flusso del gas di scarico - e ad un impiego in particolare di un tale procedimento. In relazione alla combustione dei combustibili nei motori a combustione interna ed al fatto che le esigenze di ridurre l'impatto ambientale dei gas di scarico di questi motori si fanno progressivamente sempre più pressanti, il cosiddetto "valore λ" è una grandezza importante. Il valore λ è eguale al valore effettivo del rapporto aria/combustibile diviso per il valore stechiometrico del rapporto aria/combustibile. Un motore emette gas di scarico dannosi in misura tanto minore quanto più il valore λ è vicino a 1. Metodi allo scopo di pilotare e rispettivamente determinare il valore λ sono perciò importanti. Per il pilotaggio ovvero la determinazione di tale valore si impiegano i parametri del gas di scarico.
Nel libro "Automotive Electronics Handbook" (1995), Me Graw Hill Ine., nel capitolo 6 "Exhaust Gas Sensors" sono descritti sensori, tra cui, tra l'altro, un sensore (indicato nel seguito della presente con l'espressione "sensore universale") che viene fatto funzionare nella forma di una combinazione di un sensore basato sul principio di Nernst ed una sonda di valore limite di corrente, che vengono lambiti dal gas di scarico del motore a combustione interna, e il cui valore della corrente di misura dipendente dal valore λ viene impiegato per il pilotaggio del valore λ stesso.
Nel saggio "Air-Fuel Ratio Sensor for Rich, Stoichiometric and Lean Ranges" di S.Suzuki et al., pubblicato in SAE Technical Paper Series 860408 alle pagine 18-seguenti (ristampato da SP-655-Sensors and Actuators [1986]), è descritto un sensore di valore λ basato sullo stesso principio del sensore universale, con cui è possibile determinare se il valore λ è nel campo delle miscele grasse, delle miscele stechiometriche, o delle miscele magre.
È anche noto determinare il valore λ partire dal segnale del sensore universale. Nel calcolo entra l'equilibrio del gas d'acqua. Dato che le concentrazioni di idrogeno e del vapor d'acqua nel gas di scarico non vengono misurate, al loro posto, per la determinazione del valore λ si impiega l'equilibrio del gas d'acqua. In tale contesto, per la costante di equilibrio Kp si impiega un valore di 3,6, che tuttavia vale soltanto immediatamente a valle del motore. Un catalizzatore per la purificazione del gas di scarico può modificare fortemente l'equilibrio del vapor d'acqua. Gli attuali catalizzatori modificano l'equilibrio del gas d'acqua soltanto poco, questo è vero, tuttavia soltanto per il fatto che lo zolfo proveniente dal combustibile blocca questa variazione. Se il combustibile non contiene zolfo, l'equilibrio del gas d'acqua cambia fortemente nel catalizzatore. Perciò, in questo caso il valore λ può essere misurato con precisione soltanto immediatamente a valle del motore.
Un altro procedimento del calcolo del valore λ è descritto nei saggio di J. Brettsschneider "Berechnung des Luftverhàltnisses von Luft-Kraftstoff-Gemischen und des Einflusses von Messfehlern auf λ, pubblicato in Bosch Techn. Berichte, volume 6, fascicolo No. 4 (1979), pagine 177-186, e Bosch Technische Berichte 1994, fascicolo 56, pagine 30-45. In questo procedimento, CO, C02 e HC (idrocarburi nel gas di scarico) vengono determinati per mezzo di uno spettrometro IR, l'02 viene determinato ad esempio per via polarografica o mediante spettroscopia EPR ed eventualmente l'NO viene determinato mediante misurazioni di chemiluminescenza, dopo che il vapor d'acqua è stato preliminarmente condensato. Alla determinazione dell'NO per lo più si rinuncia, poiché essa è troppo costosa, e questo provoca una perdita di precisione. Gas di scarico grasso e gas di scarico magro con valori di λ prossimi a 1 (nell'ultimo caso, il valore λ è leggermente maggiore di 1) 'contengono idrogeno. Nel calcolo entra l'equilibrio del gas d'acqua. Perciò, anche nel metodo di Brettschneider si presenta la problematica descritta sopra.
Un ulteriore procedimento per il calcolo di λ lo ha indicato W. Simons [vedasi l'articolo "Berechnungen zur Bestimmung der Luftzahl bei Ottomotoren" pubblicato in MTZ Motortechnische Zeitschrift 46, (1985) 7/8 pagine 257-259], che ha riconosciuto che il grado di libertà addizionale che viene fornito da una misurazione dell'ossigeno può essere usato allo scopo di calcolare la costante di equilibrio Kp. Perciò, questo metodo non presenta la limitazione intrinseca di cui soffre il metodo di Brettschneider per quanto riguarda il punto in corrispondenza del quale il. campione di gas di scarico viene prelevato, tuttavia non è molto preciso.
Infine, un procedimento per il calcolo di λ è descritto nell'articolo "An Algorithm for Calculating thè Air/Fuel Ratio from Exaust Emissions" di W. M. Silvis, No. 970514, Society of Automotive Engineers (1997), pagine 141-152.
Nell'algoritmo descritto, le moli d'acqua vengono impiegate o secondo il metodo di Brettschneider, nel quale contesto per la costante di equilibrio Kp si impiegano valori compresi tra 3,5 e 3,8, oppure secondo il metodo di Simons attraverso il bilancio dell'azoto e delle moli.
L'invenzione e i suoi vantaggi
Lo scopo della presente invenzione è indicare un allestimento ed un procedimento per la determinazione dei contenuti percentuali dei componenti presenti nel gas di scarico con esclusione della percentuale dell'acqua, tuttavia con inclusione della percentuale di H2 in gas di scarico grassi, o rispettivamente di O2 in gas di scarico magri, ed un impiego del procedimento citato nella determinazione dei valori λ, nel quale contesto il punto in corrispondenza del quale il campione di gas di scarico viene prelevato, può essere scelto a volontà, e è indipendente dalle condizioni operative esistenti nel catalizzatore, come temperatura, velocità spaziale, stato del catalizzatore, contenuto di zolfo nel combustibile o rispettivamente nel gas di scarico.
Questo scopo viene conseguito con un allestimento del tipo citato nell'introduzione con ciò che il gas di scarico fluisce attraverso un precatalizzatore riscaldato installato a monte dei dispositivi là citati — nella direzione di flusso del gas di scarico. In un precatalizzatore riscaldato ad una temperatura superiore a 450°C, nel procedimento citato nell'introduzione, i componenti riducibili del gas di scarico vengono fatti reagire con i componenti ossidabili del gas di scarico e dei componenti che successivamente sono ancora presenti, — con esclusione del livello percentuale d'acqua — si determinano i livelli percentuali di C02, degli HC ed eventualmente del CO, in maniera di per sé nota, ad esempio con uno spettrometro IR. A partire dal segnale del sensore universale, successivamente, tenendo conto delle percentuali determinate nello spettrometro IR, si determinano i livelli percentuali di H2 o rispettivamente 02 + 1⁄2NO. Con il procedimento secondo l'invenzione, che viene eseguito in particolare con l'impiego dell'allestimento secondo l'invenzione, per mezzo del sensore universale è possibile determinare il livello percentuale di 02 + 1⁄2N0 con maggiore precisione rispetto a quanto era possibile fino ad oggi, e per la prima volta si determina la percentuale di H2, e precisamente con un piccolo onere addizionale. Negli esempi, gli idrocarburi incombusti vengono indicati anche con le espressioni CxHyOz e CxHy.
È vantaggioso se il condensatore è installato a monte addizionalmente al sensore universale. Con un tale allestimento, in una forma vantaggiosa di realizzazione pratica del procedimento secondo l'invenzione, da un lato nel campo delle miscele magre, dopo che l'H2 e il CO sono stati preliminarmente rimossi mediante reazione chimica nel catalizzatore riscaldato, e la frazione costituita dall'H20 è stata preliminarmente rimossa nel condensatore, con lo spettrometro IR è possibile determinare il livello percentuale di C02 e degli HC, e per mezzo del segnale del sensore universale Ip che soddisfa l'equazione (a)
e inserendo la concentrazione di HC determinata con lo spettrometro IR nell'equazione (a), è possibile determinare il livello di 02 1⁄2N0; e dall'altro, nel campo delle miscele grasse, dopo che nel precatalizzatore riscaldato mediante reazione chimica sono stati preliminarmente eliminati l'02 e 1'NO e nel condensatore è stata preliminarmente eliminata l'H20, con lo spettrometro IR è possibile determinare le concentrazioni di C02 , CO e HC, e per mezzo del segnale del sensore universale che soddisfa l'equazione (b)
con inclusione delle concentrazioni di CO e HC determinate nello spettrometro IR nell'equazione (b), è possibile determinare la concentrazione di Ha.
Il procedimento secondo l'invenzione o un procedimento corrispondente, è impiegabile in maniera vantaggiosa nella determinazione del valore λ ricalcolando il valore λ sulla base delle percentuali determinate a valle del condensatore, dei componenti del gas di scarico presenti in quel momento. Il particolare vantaggio offerto da questa determinazione risiede nel fatto che praticamente tutti i dati necessari possono essere ottenuti mediante misurazione, per cui non è necessario impiegare per i parametri — come ad esempio nel caso del metodo di Brettschneider per la costante K dell'equilibrio del gas d'acqua — valori pubblicati nella letteratura, ma impiegabili soltanto limitatamente.
È vantaggioso determinare il valore λ nel campo dei gas di scarico magri per mezzo della formula di Brettschneider, che in tale contesto assume una forma molto semplice, e viene determinata nel campo dei gas di scarico grassi per mezzo dei bilanci dell'H2, del C, dell'N2 e dell'02 tra l'ingresso del motore e l'uscita del precatalizzatore riscaldato, e inoltre il bilancio del C tra l'ingresso del motore e l'ingresso del dispositivo di misurazione.
Ulteriori forme vantaggiose di realizzazione pratica dell'allestimento secondo l'invenzione e del procedimento secondo l'invenzione sono presentate nelle rivendicazioni dipendenti.
Il disegno
L'invenzione viene descritta di seguito sulla base di esempi di realizzazione pratica spiegati per mezzo del disegno.
Le figure mostrano:
La figura 1 mostra, in uno schema a blocchi, una forma di realizzazione pratica dell'allestimento secondo l'invenzione,
La figura 2 mostra, in rappresentazione in sezione trasversale schematica, una forma di realizzazione pratica del sensore universale nell'allestimento secondo l'invenzione,
La figura 3 mostra in un diagramma, la corrente di misura generata dal sensore universale raffigurata in funzione della percentuale in volume di 02 1⁄2NO e rispettivamente del deficit di 02 nel gas di scarico; e
La figura 4 mostra uno schema per il chiarimento dei bilanci dei materiali nel campo dei gas di scarico grassi dall'ingresso del motore fino all'ingresso nel dispositivo di misura.
Descrizione degli esempi di realizzazione pratica Di seguito, si descrivono, a scopo esemplificativo, una forma di realizzazione pratica dell'allestimento secondo la presente invenzione e il suo impiego in due forme di realizzazione pratica del procedimento secondo l'invenzione nell'esempio della combustione di una miscela di aria e benzina con la formula generale CrHnOk in un motore a ciclo Otto. Tuttavia, si desidera chiarire che l'invenzione può essere eseguita anche con altre forme di realizzazione pratica dell'allestimento secondo l'invenzione, e che il procedimento secondo l'invenzione è altrettanto adatto per lo studio della combustione in altre macchine a combustione, come motori diesel, e di combustibili con composizione differente, ad esempio quelli usuali in Europa, che non contengono ossigeno .
L'allestimento mostrato in figura 1 contiene una conduttura per il gas di scarico 1, che è collegata con l'uscita di un motore Otto, ovvero di un catalizzatore per il gas di scarico, che è installato a valle del motore. Nella conduttura 1 è incorporato un precatalizzatore 2 riscaldato. Nel precatalizzatore, i componenti ossidabili e quelli riducibili del gas di scarico reagiscono gli uni con gli altri (l'02 reagisce a temperature maggiori di 200°C con l'H2, a temperature maggiori di 230°C con il CO, a temperature maggiori di 400°C con gli HC (non completamente), e a temperature superiori a 450°C reagisce anche l'NO). In altri termini, ad una temperatura superiore a 450°C, il precatalizzatore serve per impedire che in corrispondenza della sua uscita in caso di gas di scarico grassi non siano presenti 02 e NO, e in un gas di scarico magro, non siano presenti H2, CO, ma tuttavia sarà presente NO (a causa della mancanza di un partner di reazione). Nella direzione di flusso del gas di scarico a valle del precatalizzatore 2 ha luogo la precipitazione del vapor d'acqua nel condensatore 3. La conduttura conduce allo spettrometro IR 4, in cui si misurano la C02, gli HC e — se presente — il CO. Nella direzione di flusso del gas di scarico è poi incorporato nella conduttura 1 il sensore universale 5 in modo tale che esso possa essere lambito dal gas di scarico che gli fluisce davanti;
Il sensore universale 5 è un sensore di tipo noto, che nella regione delle miscele magre, lavora come sensore a corrente limite e nella regione delle miscele grasse, quale sensore a corrente limite con direzione opposta della corrente, nel quale contesto l'inversione della corrente viene effettuata per mezzo di un circuito di regolazione elettronico che reagisce al segnale di una cella di Nernst contenuta nel sensore.
La figura 2 mostra un sensore di tale tipo con il canale di diffusione 11, la cella a pompa a corrente limite 12 e la cella di Nernst 13, che misura la pressione parziale dell'ossigeno nel canale di diffusione contro l'aria di riferimento che fluisce nel canale di riferimento 14. Usualmente, il sistema viene regolato ad un potenziale di Nernst di 450 mV, per cui nel caso di un gas di scarico che corrisponde ad un potenziale di Nernst 450 mV, la corrente di misura fornisce un valore nullo. Nel campo dei gas di scarico magri si ottengono correnti di misura positive, nel campo dei gas di scarico grassi, si ottengono correnti di misura negative. Il riscaldamento viene effettuato per mezzo del dispositivo riscaldante 15.
La figura 3 mostra una tipica linea caratteristica di un tale sensore universale, nel quale contesto nella porzione positiva dell'asse delle ascisse (campo dei gas di scarico magri), sono riportati i contenuti, in percentuali in volume, di O2 + 1⁄2NO, e nella porzione negativa dell'asse delle ascisse (campo dei gas di scarico magri), viene riportato il deficit di 02 in funzione dell'Ip (in μΑ)- I sensori universali del tipo descritto sono sensibili ai gas 02, NO, H2, CO e HC.
Nel campo dei gas di scarico magri, a valle del precatalizzatore riscaldato quali componenti gassosi rilevanti ai fini del sensore universale sono presenti 02 quale componente principale, una piccola percentuale di NO, e in prossimità di λ=1, una piccola percentuale di HC. Nel campo delle miscele magre, a valle del precatalizzatore non è presente H2. Il valore della corrente Ip del sensore universale è, nel campo delle miscele madre:
in cui i simboli [02] , e così via, significano le concentrazioni misurate di 02, e così via, in percentuali in volume, e nel quale contesto i valori delle costanti K02, e così via, nell'equazione (a) sono noti, oppure possono essere determinati mediante misure di calibrazione, misurando il segnale del sensore nei corrispondenti componenti gassosi, cioè, nelle misurazioni di calibrazione facendo fluire davanti al sensore universale soltanto 02 o NO, e, rispettivamente, per KHZ, e così via, nell'equazione (b) (vedere sotto), facendo fluire, attraverso il sensore universale soltanto H2 + C02, oppure CO C02, o, rispettivamente, HC C02.
Se si misurano le concentrazioni di CO, HC e NO e Ip, dal segnale del sensore universale è possibile dunque determinare il livello di 02.
Nel campo dei gas di scarico grassi, a valle del precatalizzatore 2 non siano presenti né 02, né NO. Gas rilevanti ai fini del sensore sono H2, CO, e HC. L'equazione della corrente Ip del sensore universale è
Conoscendo le percentuali di CO e HC e il valore di Ip, è possibile determinare la percentuale di H2, e il sensore universale quindi può essere impiegato quale sensore per H2.
Determinazione del valore λ:
nel campo delle miscele madri, sono quindi note tutte le grandezze, per cui è possibile determinare il valore di λ attraverso la formula di Brettschneider.
La formula di Brettschneider (37) a pagina 181 dell'articolo di Brettschneider pubblicato nell'anno 1974, citato precedentemente, prende per il presente caso del gas di scarico magro, la forma :
in cui i simboli [C02] , e così via, significano le concentrazioni misurate della C02 in % in volume, e i simboli Hcv e Ocv significano il rapporto atomico idrogeno-carbonio e rispettivamente il rapporto atomico ossigeno-carbonio determinati sulla base dell'analisi elementare del combustibile. Per quanto riguarda i dettagli, si rinvia all'articolo di Brettschneider citato.
Nel campo dei gas di scarico grassi, a partire dalle grandezze misurate, che, quali frazioni molari, vengono indicate con i simboli χc2o, χco, χHC , e XH2 è possibile calcolare il valore λ nella maniera descritta sopra.
Si parte dall'assunzione, che era presentata in forma grafica in figura 4, secondo la quale le sostanze alimentate al motore sono:
1 mole del combustibile 0rΗn0k, che può contenere w moli di H20 in forma d'acqua,
che possono essere alimentate come vapor d'acqua con 02 e Nz. In tale contesto, "f" è l'umidità atmosferica assoluta, riferita ad aria asciutta. Nello schema, i numeri di riferimento indicano: 21 indica il motore (compreso il catalizzatore), 22 indica il precatalizzatore riscaldato, 23 indica il condensatore e 24 indica gli apparecchi di misura per la misurazione delle frazioni molari χco2, Xco,
XHC, e XH2
All'uscita del motore, sono presenti i numeri di moli miM con il numero di moli totale MM, all'uscita del catalizzatore riscaldato sono presenti i numeri di moli miB con il numero di moli totale mH, e all'uscita del condensatore sono presenti i numeri di moli mi, con il numero di moli totale M. Le frazioni molari vengono raisu-
rate per CO, C02, CxHyOz (idrocarburi incombusti) e H2. I bilanci dei materiali tra l'ingresso nel motore e l'uscita del catalizzatore riscaldata vengono rappresentati come segue:
Inoltre, tra l'ingresso nel motore e l'ingresso degli apparecchi di misura, vale il bilancio del C:
(5)
e in corrispondenza dell'ingresso degli apparecchi di misura:
I numeri delle moli di H20 possono essere calcolati a partire dal bilancio dell' H2 e dal
bilancio dell'02, e possono essere successivamente eguagliati, nel quale contesto si ottiene il valore λ in funzione dei numeri delle moli di CO, C02, CxHyOz e H2 a valle del precatalizzatore riscaldato:
A partire dal bilancio dell'H2 (3) si ottiene:
I numeri di moli di CO, C02, CxHyOz e 3⁄4 a valle del precatalizzatore riscaldato sono eguali ai numeri delle moli a valle del condensatore. Questi
sono tuttavia noti dalle equazioni mi = Xi<.>M. M può essere ottenuto conoscendo m e il valore misurato delle frazioni molari di CO, C0Z, CxHyOz e Hz.
Dalle (5) e (6) si ottiene:
e,' sostituendo la (10) nella (9), si ottiene l'equazione per il valore λ nel campo dei gas di scarico grassi:
Di seguito, il procedimento per la determinazione del valore λ viene ulteriormente chiarito sulla base di un esempio numerico, nel quale viene bruciato combustibile con un difetto di 02 per cui viene prodotto un gas di scarico grasso. Esempio :
Si parte da un combustibile con la formula bruta CH1.817 Esso viene bruciato con aria asciutta in un motore Otto. Il gas di scarico fuoriuscente dal motore viene fatto fluire attraverso un catalizzatore e successivamente ad una temperatura di ad esempio 600°C attraverso un precatalizzatore riscaldato, allo scopo di eliminare O2 e NO. Successivamente, il gas di scarico fluisce attraverso il condensatore, nel quale alla temperatura di 0°C il vapor d'acqua viene condensato completamente, e quindi attraverso lo spettrometro IR e infine viene inviato al sensore universale.
Nello spettrometro IR si misurano i seguenti valori, in percentuali in volume:
CO = 2,665%
C02 = 14,158%
CXHY = 0,396% (calcolato come CH2, il rapporto atomico H:C nell'idrocarburo CXHY incombusto viene assunto pari a 2:1, poiché esso, come prove hanno mostrato, è leggermente maggiore che nel combustibile impiegato).
Il sensore universale genera una corrente Ip di -2,499 μΑ.
Dall'equazione (b) (vedere pagina 5), si ottiene il valore della percentuale dell'idrogeno [H2] dall'equazione
in cui le costanti KH2=383 μΑ per ciascuna unità percentuale di H2, HCo=90 μΑ per ciascuna unità percentuale di CO e KHc-300 μΑ per ciascuna unità percentuale di CH2 sono state determinate mediante misure di calibrazione.
Per mezzo dell'equazione (11) (vedere pagina 12), si ottiene λ=0,812. Se nelle stesse condizioni sperimentali, tuttavia senza la misurazione dell'H2 il calcolo fosse effettuato secondo Brettschneider con CO=2,655%, COz=14,158% e CH2=0,396%, si otterrebbe un valore di λ=0,908.
Questa grande discrepanza indica perciò che nel gas di scarico a valle del catalizzatore del gas di scarico la costante di equilibrio Kp dell'equilibrio del gas d'acqua non è più pari a 3,6 (come nel gas di scarico grezzo).

Claims (10)

  1. R iv e n d i c a z io n i 1. Allestimento per l'analisi dei gas di scarico per motori a combustione interna, in cui almeno una parte del gas di scarico fluisce di fronte ad un sensore universale e attraverso uno spettrometro IR e attraverso un condensatore installato a monte — nella direzione di flusso del gas di scarico — dello spettrometro IR, caratterizzato dal fatto che il gas di scarico che fluisce attraverso un precatalizzatore riscaldato installato a monte dei dispositivi citati.
  2. 2. Allestimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il condensatore è addizionalmente installato a monte del sensore universale .
  3. 3. Allestimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il sensore universale è installato a valle — nella direzione di flusso -- dello spettrometro IR.
  4. 4. Procedimento per l'analisi di gas di scarico per motori a combustione interna in particolare con impiego di un allestimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che in un precatalizzatore riscaldato ad una temperatura maggiore di 450°C, i componenti dei gas di scarico riducibili vengono fatti reagire con i componenti dei gas di scarico ossidabili, e che dei componenti successivamente ancora presenti --con esclusione del contenuto d'acqua — si determinano le concentrazioni di C02, HC ed eventualmente del CO, in una maniera di per sé nota, ad esempio con uno spettrometro IR, e — tenendo conto delle concentrazioni determinate nello spettrometro IR, a partire del segnale del sensore universale si determinano le concentrazioni di H2 o rispettivamente 02 + 1⁄2N0.
  5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, in particolare con l'impiego dell'allestimento secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che nel campo dei gas di scarico magri, con lo spettrometro IR si determinano le concentrazioni di C02 e degli HC, e per mezzo del segnale del sensore universale che soddisfa l'equazione (a)
    si determina la concentrazione di 02 + 1⁄2siO.
  6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 4, in particolare con l'impiego dell'allestimento secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che nel campo dei gas di scarico grassi, con lo spettrometro IR si determinano le concentrazioni di CO2, del CO e degli HC, e per mezzo del segnale del sensore universale che soddisfa l'equazione (b)
    si determina la concentrazione di H2.
  7. 7. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, caratterizzato dal fatto che la temperatura nel catalizzatore viene regolata ad un valore compreso nell'intervallo tra 450 e 750°C e preferibilmente a circa 600°C.
  8. 8. Impiego di un procedimento secondo una delle rivendicazioni da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che il valore λ viene ricalcolato sulla base delle concentrazioni determinate a valle del condensatore, dei componenti dei gas di scarico successivamente presenti.
  9. 9. Impiego secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il valore λ viene determinato nel campo dei gas di scarico magri per mezzo della formula di Brettschneider.
  10. 10. Impiego secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il valore λ nel campo dei gas di scarico grassi viene determinato per mezzo dei bilanci dell'H2, del C, dell'N2 e dell'02 tra l'ingresso nel motore e l'uscita del precatalizzatore riscaldato, e inoltre il bilancio del C viene determinato tra l'ingresso del motore e l'ingresso dei dispositivi di misura.
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Publications (2)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010096135A1 (en) * 2009-02-18 2010-08-26 W R Systems, Ltd. Emissions monitoring apparatus, system, and method
DE202013103647U1 (de) 2013-08-12 2013-09-02 Aspect Imaging Ltd. Ein System zum Online-Messen und Steuern von O2-Fraktion, CO-Fraktion und CO2-Fraktion

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3593023A (en) * 1968-09-18 1971-07-13 Beckman Instruments Inc Apparatus and method for exhaust analysis
US3696247A (en) * 1970-11-12 1972-10-03 Lionel D Mcintosh Vehicle exhaust emissions analyzer
JP2714064B2 (ja) * 1988-11-11 1998-02-16 株式会社日立製作所 空燃比測定用検出器
US5285676A (en) * 1992-08-03 1994-02-15 Motorola, Inc. Air-fuel ratio measurement apparatus and method therefor
DE4226540A1 (de) * 1992-08-11 1994-04-21 Bosch Gmbh Robert Polarographischer Sensor
DE4235225C2 (de) * 1992-10-13 1994-11-10 Iris Gmbh Infrared & Intellige Sensoranordnung und Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators
US5450749A (en) * 1993-08-25 1995-09-19 Wci Outdoor Products, Inc. Gas sampling method and dilution tunnel therefor
JPH0783097A (ja) * 1993-09-13 1995-03-28 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の空燃比検出方法
US5475223A (en) * 1994-04-25 1995-12-12 Ford Motor Company System for monitoring exhaust gas composition
JP3257319B2 (ja) * 1995-01-30 2002-02-18 トヨタ自動車株式会社 空燃比検出装置および方法
DE29504088U1 (de) * 1995-03-10 1996-07-11 Palocz-Andresen, Michael, Dr.-Ing.habil., 20459 Hamburg On-Board-Diagnose-/OBD/-Vorrichtung im Mikromaßstab zur kontinuierlichen Messung des Schadstoffaustrages aus Kraftfahrzeugen
DE19541516C2 (de) * 1995-11-08 2000-03-30 Alfred Leipertz Vorrichtung zur optischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration und deren Änderung im Abgas eines Verbrennungssystems zur Kontrolle und/oder Regelung des Verbrennungsprozesses
JP3868041B2 (ja) * 1996-06-25 2007-01-17 日本特殊陶業株式会社 空燃比検出装置
JP3420932B2 (ja) * 1997-04-25 2003-06-30 株式会社デンソー ガス濃度センサの素子抵抗検出方法

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