KR100196616B1 - 촉매화할 수 있는 유체가 흐르는 촉매 변환기의 촉매활성도를 모니터링 하는 방법 - Google Patents

촉매화할 수 있는 유체가 흐르는 촉매 변환기의 촉매활성도를 모니터링 하는 방법 Download PDF

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Abstract

촉매화할 수 있는 유체, 특히 내연기관(3)의 배기가스가 유입측(12)으로부터 유출측(13)의 방향으로 흐르는 촉매 변환기의 작용을 모니터링 하는 방법에 있어서, 촉매 변환기내의 또는 상의 온도분포가 측정되어 평균온도 및 적어도 하나의 국부온도는 유도하는데 사용된다. 평균온도는 흐름방향을 따라 유도되며 국부온도는 공간적으로 제한된 측정장소의 온도에 상응한다. 촉매 변환기(1)의 상태에 관한 정보는 평균온도 및 국부온도로부터 유도된다. 본 발명은 또한, 온도에 따라 변하는 전기저항을 가진 와이어 부재로 이루어지며 흐름방향에 대해 평행하게 놓인 측정 구간을 따라 촉매 변환기(1)에 접속되는 제1온도측정 센서(5), 및 한 측정장소에서 촉매 변환기(1)에 접속되는 적어도 하나의 제2온도측정 센서(4,6)를 포함하는 촉매 변환기에 관한 것이다. 본 발명에 의해 에이징 및/또는 중독에 관련한 촉매 변환기(1)의 상태를 간단하고 확실하게 판단할 수 있다.

Description

촉매화할 수 있는 유체가 흐르는 촉매 변환기의 촉매 활성도를 모니터링하는 방법
본 발명은 촉매화할 수 있는 유체가 흐르는 촉매 변환기의, 예컨대 내연기관의 배기 시스템내의 촉매 변환기의 상태를 모니터링 하는 방법 및 본 발명에 따른 방법으로 모니터링 하는데 특히 적합한 촉매 변환기에 관한 것이다.
많은 나라에서 환경보호 규정이 보다 더 강화됨에 따라 배기가스 중의 유해물질을 해가 없는 물질로 변환시키기 위한 촉매 변환기를 갖춘 배기 시스템이 점점 더 많이 내연기관, 특히 자동차 엔진에 설치되고 있다. 촉매 변환기는 통상적으로 배기가스 또는 촉매화할 수 있는 성분을 가진 다른 유체가 통과할 수 있는 다수의 채널을 가진, 금속 또는 세라믹으로 된 본체를 의미한다. 상기 각각의 채널은 촉매 활성 물질로 된 코팅이 도포된 벽을 갖는다. 금속 촉매 변환기를 이루고 있는 구조화된 시이트는 일반적으로 층층이 놓이거나 나선형으로 감겨지거나 다른 방법으로 감겨진다. 이러한 형태는 예컨대, 유럽특허 제 0 223 058 B2호, 유럽특허 제 0 245 737 B2호 또는 유럽특허 제 0 245 738 B2호에 기재되어 있다.
내연기관의 배기 시스템내의 촉매 변환기의 기능을 보장하기 위해서, 온도를 체크하기 위한 측정센서 등을 촉매 변환기에 설치함으로써, 얻어진 값으로부터 내연 기관 작동중의 촉매 변환기의 기능을 추론하는 것은 공지되어 있다. 이러한 방법은 독일특허 제 26 43 739 A1 호, 독일특허 제 37 10 268 A1 호 및 유럽특허 제 0 236 659 A1 호에 기재되어 있다. 처음에 언급한 2개의 공보에는 촉매 변환기의 여러 장소에, 배기가스 흐름방향에서 볼 때 차례로 배열된 적어도 2개의 온도센서를 설치하는 것이 공지되어 있다. 이 경우, 측정센서는 둘 다 촉매 변환기의 외부에, 즉 제1센서는 촉매 변환기의 유입측 앞에 그리고 제2센서는 촉매 변환기의 유출측 뒤에 배열될 수 있다 ; 또한, 독일 특허 제 26 43 793 A1 호에서는 적어도 하나의 측정센서를 촉매 변환기의 내부에 제공한다. 또한 상기 두 간행물에서는 측정 신호들로부터 센서가 측정센서들에 의해 검출된 온도의 차에 상응하는 신호를 형성하며 이 신호가 촉매 변환기의 기능 평가에 이용된다. 유럽 특허 제 0 236 659 A1 에는 측정센서의 신호에 대한 평가 시스템이 제시된다. 상기 평가 시스템은 온도차가 제1한계치를 초과하면 경고신호를 발생시키고, 온도차가 제1한계치보다 훨씬 위에 놓인 제2한계치를 초과하면 영구적인 손상을 알리는 신호를 발생시킨다.
또한, 독일특허 제 26 43 739 호에서는 2개의 온도센서가 촉매 변환기의 유출측 영역에 긴밀하게 서로 나란히 배열되며, 제1센서는 촉매활성 표면을 갖고 제2센서는 촉매 비활성 표면을 갖는다. 이러한 측정장치에 의해 측정센서를 스쳐 지나가는 배기가스가 변환가능한 유해물질을 포함하는지의 여부가 확인될 수 있다 ; 포함한다면 2개의 측정센서가 상이한 온도를 신호로 알리게 될 것이다.
선행기술에는 에이징 및 중독과정의 견지에서 촉매 변환기의 기능 모니터링을 보다 확실하게 하기 위한 방법은 거의 언급되어 있지 않다. 특히, 공지된 시스템에 의해서는 충분히 작용하는 전체 촉매 변환기의 상태(노화 및/ 또는 중독의 견지에서)에 대한 정보가 얻어질 수 없다. 또한 예컨대, 촉매 변환기에 도달전 또는 촉매 변환기를 횡단한 후 촉매화될 유체의 온도와 같은 매우 간접적인 측정값에 의해 추론된다 ; 또한, 항상 촉매 변환기에서 점형태로 얻어진 측정값만이 평가되는데, 일반적으로 촉매화될 유체가 극도로 불균일하게 촉매 변환기에 제공됨으로 인해 매우 제한된 정보가 된다. 또한, 통상적으로 얻어지는 측정값은 촉매 변환기의 부하에 많이 의존한다 ; 촉매 변환기의 상태에 대한 보다 확실한 정보를 얻기 위해서는 필수적으로 또 다른 데이타가 참고로 분석되어야 한다. 이러한 데이타로는 예컨대, 촉매 변환기를 통과하는 유체에 대한 정보, 예컨대 온도, 흐름속도 및 촉매화할 수 있는 성분의 함량이 있다.
본 발명의 목적은 다른 데이타를 고려하지 않고 가급적 직접적으로 촉매 변환기의 기능에 대한 보다 확실한 정보를 가능하게 하는, 온도 측정에 의한 촉매 변환기의 모니터링 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 a) 촉매 변환기의 온도가 흐름방향을 따라 연속적으로 또는 다수의 장소에서 측정되어 평균온도를 유도하는데 사용되고 ; b) 촉매 변환기의 온도가 적어도 하나의 측정장소에서 측정되어 국부온도를 유도하는데 사용되며 ; c) 촉매 변환기의 상태에 대한 정보를 유도하기 위해 상기 평균온도와 상기 국부온도가 비교되는, 촉매화할 수 있는 유체, 특히 내연기관의 배기가스가 유입측으로부터 유출측 방향으로 흐르는 촉매 변환기의 상태를 모니터링 하는 방법이 제공된다.
본 발명에서는 먼저 전술한 바대로 촉매 변환기 또는 촉매 변환기에 속한 내연기관의 작동상태에 강력히 의존하는 절대온도를 추론할 필요없이 촉매 변환기 내부의 온도분포가 평가된다. 이것을 위한 몇 가지 가능성이 있다 : 국부온도는 예컨대, 촉매 변환기의 유입측 근처에서 측정될 수 있다 ; 상기 국부온도와 평균 온도의 비교에 의해 촉매 변환기의 어느 영역에서 촉매 반응이 일어나는지에 대한 정보가 얻어진다. 촉매 변환이 주로 유출측 근처에서 일어나면 평균값이 국부값과 거의 동일하고, 변환이 유입측 근처에서 일어나면 국부값과 평균값이 서로 현저히 다르다. 또한, 국부값이 촉매 변환기의 유출측 근처에서 측정될 수도 있다 ; 이 경우에는 촉매 반응이 유출측 근처에서 일어나면 평균값과 국부값이 서로 많이 차이나며, 촉매 반응이 유입측 근처에서 일어나면, 그것들은 거의 일치한다. 따라서, 촉매 변환기의 기능에 대한 확실한 정보가 얻어진다. 특히 바람직하게는, 국부온도가 유입측 영역 및 유출측 영역에서 측정된다. 그러면, 전술한 평가가 서로 조합될 수 있다 ; 또한 평균온도와 국부온도의 평균값과의 비교가 이루어질 수 있다 ; 촉매 반응이 유입측 근처에서 일어나면 평균온도가 국부온도의 평균값보다 현저히 높다 ; 촉매 변환기가 그 기능을 잃으면, 촉매 변환기의 전체 길이에 걸쳐 단지 약한 촉매 반응이 일어나므로 평균 온도와 국부온도의 평균값이 동일해진다. 따라서, 평균온도와 국부온도의 평균값과의 몫은 적어도 근사한, 작동과 무관한 촉매 변환기 기능의 판단 기준이 된다.
보다 더 작동과 무관한 촉매 변환기 기능의 판단기준을 얻기 위해서, 온도 센서의 신호가 일정 크기의 측정간격, 예컨대 약 1시간 또는 여러시간의 측정간격에 걸쳐 적분되는 방식으로 온도측정이 이루어질 수 있다. 이러한 방식에 의해, 예컨대 화학적 조성, 흐름속도 또는 온도에 관련한 촉매화할 수 있는 유체의 변동시와 같은, 촉매 변환기내의 시간적으로 불안정한 상태동안 얻어진 측정신호에 의해 야기되는 오측정이 줄어들 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 바람직하게는 각각의 온도측정이 흐름방향에 대해 정확히 수직으로 배치된 영역에서 이루어지는 것이 아니라 흐름방향에 대해 수직으로 뻗은 촉매 변환기의 연장된 세그먼트를 통해 이루어진다. 이러한 방법에 의해, 일정 범위에서 촉매 변환기의 불균일한 관류가 고려되고, 촉매 변환기를 설치하는 구체적인 방법과 무관하며 따라서 촉매 변환기마다 확실하게 재생될 수 있는 측정값이 얻어질 수 있다.
본 방법의 바람직한 개선의 범주에서 예컨대, 내연기관의 부하 변동시 발생할 수 있는 바와 같은 오측정이 제거될 수 있다. 부하 변동시 촉매화할 수 있는 유체의 화학적 조성, 흐름속도 및 온도와 같은 파라메타가 변동된다 ; 촉매 변환기가 일정한 열적관성을 가지므로, 촉매 변환기내의 온도분포가 변동된 작동조건에 맞춰질 때까지 경우에 따라 수초가 소요된다. 따라서, 부하변동시의 측정은 경우에 따라 촉매 변환기의 기능에 대한 잘못된 정보를 야기시킬 수 있다. 이러한 것을 피하기 위해, 평균온도 및 국부온도가 일정한 시간간격동안 측정되며, 측정값의 시간적 경과가 기록된다. 평균온도 및 국부온도의 시간적 변동이 예정된 한계치 이하에 놓이지 않으면, 촉매 변환기의 상태에 대한 정보의 유도가 이루어지지 않는다.
촉매 변환기의 상태에 대한 정보의 실제성이 항상 보장되기 위해서는, 각각의 온도 측정이 연속적으로 또는 통상의 전자신호 처리에 알맞게 준 연속적으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한, 전술한 방법의 범주에서 모니터링하는데 특히 적합한 촉매 변환기에 관한 것이다. 촉매화할 수 있는 유체가 유입측으로부터 유출측의 방향으로 흐르는 이러한 본 발명에 따른 촉매 변환기는 a) 온도에 따라 변하는 전기저항을 가진 와이어 부재로 이루어지며 흐름 방향을 따라 촉매 변환기에 접속된 제1온도센서, b) 한 측정장소에서 촉매 변환기에 접속된 적어도 하나의 제2온도센서를 포함한다.
이러한 촉매 변환기는 예컨대, 제1온도센서를 형성하는 와이어 부재가 촉매 변환기를 형성하는 벌집형 본체의 채널내로 삽입되고 제2온도센서가 마찬가지로 벌집형 본체의 체널내에 고정됨으로써 특히 간단하게 제조될 수 있다. 금속 시이트의 와인딩 또는 인터레이싱에 의해 벌집형 본체가 제조되면, 제조시 온도센서가 촉매 변환기내에 내장될 수 있다.
제1온도센서를 형성하는 와이어 부재가 바람직하게는 촉매 변환기내에 설치되기 전에 하나의 헤어핀 고리로 형성됨으로써, 제1온도센서의 인덕턴스가 작게 유지될 수 있고 촉매 변환기에 접속될 측정 시스템의 손상이 방지될 수 있다.
바람직하게는, 제1온도센서가 촉매 변환기의 내부에 배열되며, 흐름선에 대해 대략 평행한 중심선을 가진 촉매 변환기의 경우에는 중심선에 대해 대략 평행하게 정렬되거나, 흐름방향에 대해 수직인 촉매 변환기의 세그먼트를 통해 평균값을 얻기 위해서는 중심선을 중심으로 대략 나선형을 배열된다. 이것은 금속 시이트로 이루어진 전술한 촉매 변환기의 경우, 제1측정센서가 와인딩 또는 인터레이싱시 촉매 변환기내에 내장됨으로써 특히 간단히 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 촉매 변환기의 또다른 바람직한 개선예는, 제1온도센서가 유입측을 유출측에 연결시키는 촉매 변환기의 외부면상에 배열하거나 촉매 변환기의 내부에서 외부면 바로 근처에 배열되는 것을 특징으로 한다 - 통상적인 원통형 촉매 변환기의 경우 외부면은 바로 실린더 재킷이다. 도면을 참고로 보다 상세히 설명되는 바와같이, 온도측정 센서를 외부면상에 또는 외부면 바로 근처에 배열하면, 촉매 반응이 주로 일어나는 범위에 촉매 변환기의 세그먼트가 배치될 수 있다. 외부면에서의 온도측정, 특히 외부면상에서 또는 촉매 변환기의 내부에서 외부면의 바로 근처에서 제1온도센서 및 제2온도센서에 의한 온도측정은 촉매 변환기 상태의 가급적 작동에 무관한 판단을 가능하게 한다. 촉매 반응이 유입측 근처에서 일어나면, 촉매 변환기가 무제한적으로 작용하는 것이며, 촉매 반응이 유출측 근처로 이동되면 촉매 변환기가 작용하지 않는 것이다.
제2온도센서의 바람직한 실시예는 대략 원형으로 휘어진 또는 나선형으로 감겨진, 바람직하게는 헤어핀 고리로 형성된, 온도에 따라 변하는 전기저항을 가진 와이어 부재이다. 따라서, 제1온도센서 및 제2온도센서가 동일하게 구성되므로 이것들은 측정센서의 상이한 특성에 기인하는 시스템 에러가 없는 측정을 가능하게 한다.
전술한 바와 같이, 제2온도측정 센서는 유입측 근처에 그리고 유출측 근처에 배열될 수 있으며, 유입측 및 유출측에 각각 하나의 제2온도측정 센서가 제공되는 것이 특히 바람직하다. 어느 경우이든 제2온도측정센서의 위치가 제1온도측정센서에 의해 주어지는 측정구간의 시작 또는 끝에 제공되는 것이 바람직하며, 상기 측정구간은 보다 바람직하게는 촉매 변환기의 전체 길이이다. 전체 촉매 변환기에 걸친 측정시 가장 광범위한, 촉매 변환기의 상태 판단이 가능해진다.
첨부한 도면을 참고로 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면은 본 발명의 실시예를 도시한 것이며, 본 발명의 범위가 그것에 국한되는 것은 아니다.
제1도는 내연기관, 배기 시스템 및 촉매 변환기를 가진 장치를 나타내는 개략도이고, 제2도 및 3도는 온도측정 센서를 가진, 모니터링 가능한 촉매 변환기의 본 발명에 따른 실시예이며, 제4도는 작동중의 촉매 변환기 내부에 온도분포를 나타낸 그래프이고, 제5도는 작동중의 촉매 변환기 외부면상의 온도분포를 나타낸 그래프이다.
설명을 간단히 하기 위해서, 모든 도면에서 동일한 작용을 하는 부품에는 동일한 도면부호를 사용한다.
제1도는 촉매 변환기(1)가 설치된 배기 시스템(2)을 가진 내연기관(3)을 개략적으로 나타낸다. 촉매 변환기(1)는 온도측정 센서(4),(5)를 가지며, 상기 온도 측정 센서는 예컨대 열전소자 또는 온도에 따라 변하는 전기저항일 수 있다. 온도측정 센서(4),(5)는 엔진 모니터링 시스템(7), 예컨대 상응하는 전자 엔진제어 장치에 접속된다. 상기 엔진 모니터링 시스템은 내연기관(3)의 작동을 위해 필요한 모든 측정 데이타를 받아서 처리한다. 엔진 모니터링 시스템(7)에는, 내연기관(3)의 작동시 배기가스가 흐르는 촉매 변환기(1)의 상태를 모니터링 하기 위한, 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 장치가 설치된다. 예컨대, 촉매 변환기(1)가 심하게 에이징된 상태일 때 엔진 모니터링 시스템(7)에 의해 전달되는 정보는 일반적으로 디스플레이 장치(8), 예컨대 경보등을 작동시킨다. 물론, 정보를 다른 방법으로 처리하여 극단의 경우 예컨대, 내연기관(3)의 더 이상의 작동을 중지시키는 것도 가능하다. 내연기관의 작동제어를 위해서, 내연기관(3)내의 전송부로부터 필요한 데이타가 엔진 모니터링 시스템(7)에 공급된다 ; 제1도에서는 예컨대, 내연기관(3)에 연소되지 않은 공기를 공급하기 위한 신선한 공기공급 시스템(10)이 공기량 계측기(11)를 구비하고 있으며, 상기 계측기(11)는 내연기관(3)으로 흐르는 공기의 유입량을 측정하여 엔진 모니터링 시스템(7)에 알린다. 또다른 측정 센서는 편의상 도시하지 않았다 ; 특히, 일반적으로 내연기관(3)의 작동주파수(또는 회전속도)를 측정하기 위한 장치등이 있다. 엔진 모니터링 시스템(7)의 제어작용은 예컨대 연료를 측정하는 것이다 ; 따라서, 연료펌프(9)가 엔진 모니터링 시스템(7)에 의해 영향을 받을 수 있다. 내연기관(3)의 점화시스템은 편의상 도시하지 않았다 ; 따라서, 그것에 대한 또 다른 실시예가 생략된다. 제1도에서 촉매 변환기(1)는, 내연기관(3)으로부터 흘러나온 배기 가스가 촉매 변환기(1)내로 유입되는 유입측(12) 앞에 배열된 제2온도측정 센서(4)를 갖는다. 제1온도측정 센서(5)는 촉매 변환기(1)의 내부에, 본 실시예에서는 중앙에 배열된다. 제2온도측정 센서(4)의 작용에 손상을 주지 않는다면, 상기 제1온도측정 센서(5)가 촉매 변환기(1)의 내부에서 바람직하게는, 유입측(12) 근처에 배열될 수도 있다. 제1측정센서(5)는 유입측(12)으로부터 유출측(13)으로 촉매 변환기(1)를 통해 뻗어 있다. 제1측정센서(5)의 구조 설계 및 촉매 변환기(1)내에 그것의 내장은 중요하지 않다 ; 제1측정센서(5)가 꼭 촉매 변환기(1)의 중앙에 놓여야 할 필요는 없으며, 그것이 직선이어야 할 필요도 없다.(예컨대, 촉매 변환기(1)의 구조에 따라 나선형으로 실시하는 것도 가능하다). 또한, 도시된 경우와 같이 배기가스 흐름방향에 대해 수직으로 공간적으로 연장된 온도측정 센서(4),(5)가 바람직하다. 일반적으로 배기가스 흐름방향에 대해 수직으로 배기가스가 촉매 변환기(1)에 공급되는 것은 매우 불균일하므로, 연장된 온도측정 센서(4),(5)의 사용에 의해 공간적으로 매우 제한된 상태에 관한 정보보다 양호하게 재생될 수 있고 전달될 수 있는, 촉매 변환기(1)의 일정 범위에 걸친 상태에 대한 정보가 얻어진다. 배기가스 흐름 방향에 대해 수직으로 연장된 온도측정 센서(4),(5)는 공지된 방식으로 금속 시이트로 감겨지거나 서로 얽혀 짜여진 벌집형 지지체를 가진 촉매 변환기(1)에 간단히 구현될 수 있다 ; 온도측정 센서(4),(5)를 형성하는 저항 와이어는 와인딩 또는 인터레이싱 전에 시이트 사이에 간단히 설치된다.
제2도는 제1도에 개략적으로 도시된 촉매 변환기(1)의 특수한 실시예를 나타낸다. 2개의 온도측정 센서(4),(5)는 고리형 저항선으로 구현되며, 그것의 전기저항은 온도에 의존한다. 제2 온도측정 센서(4)는 촉매 변환기(1)의 유입측(12)상에 놓여 거기에 고정되거나 다른 방법으로 유입측(12) 바로 근처에 설치된다. 제1온도측정 센서(5)는 촉매 변환기(1)의 내부에 뻗어 있다.
제1도 및 제2도에 따른 구조와 유사한, 온도측정 센서(4),(5),(6)를 가진 촉매 변환기(1)의 실시예가 제3도에 도시되어 있다. 제1온도측정 센서(5)는 촉매변환기(1)의 내부에 놓이지 않고 외부면(14)상에 설치된다. 동일한 것이 유입측(12) 근처에 설치된 제2온도측정 센서(4) 및 유출측(13) 근처에 설치된 제2온도측정 센서(6)에도 적용된다. 제3도에 따른 실시예는, 촉매변환기(1) 내부에서의 변동을 필요로 하지 않기 때문에 특히 바람직하다 ; 이것은 외부면이 재킷면(14)을 형성하는 하나의 고정재킷 튜브를 구비한 금속 지지체를 가진 촉매 변환기에 특히 바람직하다. 이러한 촉매 변환기(1) 상에는 저항선이 쉽게 고정될 수 있고, 손상의 경우에 쉽게 교체될 수 있다. 제2온도측정 센서(4) 및 (6)는 재킷면(14)상에서 촉매 변환기(1)의 한 단부 근처에 감겨진다. 3개 모두의 온도측정 센서(4),(5),(6)는 저항선의 간단한 헤어핀 고리로 도시되어 있다 ; 헤어핀 고리는 특히 보다 긴 와이어 길이가 필요할 때 기능에 손상을 주지 않으면서 다른 방식의 와인딩으로 대체될 수 있다.
제4도에는 정지 작동시 촉매 변환기 내부에서의 온도 분포가 도시되어 있다. 횡좌표에는 유입측(12)으로부터 유출측(13)으로 촉매 변환기(1)를 통해 뻗어 있는 거리가 표시되며, 종좌표에는 온도가 표시된다. 촉매 변환기(1)내로 흘러들어오는 배기가스의 온도는 촉매 변환기(1)의 작동에 필요한 최소 온도 이상의 값을 가져야 한다. 도시된 그래프는 비교적 새로운 촉매 변환기(1)에 대한 온도 진행을 나타낸다. 온도는 유입측(12) 바로 뒤에서(다이어그램에서 0점에 상응) 급상승하여 즉시 최대값에 이르고, 상기 최대값은 촉매 변환기(1)의 열전도율 및 배기가스 흐름에 의한 열전달에 상응하게 유출측(13)까지 거의 일정하게 유지된다.
점선 그래프는 심하게 에이징된 촉매 변환기(1)에 대한 온도 직행을 나타낸다. 유입측(12)에서부터 온도가 서서히 증가한다 ; 유입측(12) 바로 뒤의 촉매 변환기 영역의 활성도는 매우 많이 저하되지만 완전히 없어지지는 않는다. 유출측(13) 근처의 영역에서는 여전히 존재하는 활성도로 인해 많은 온도 상승이 일어난다. 제1도 또는 제2도에 따라 저항선의 형태인 온도측정 센서의 배열의 범주에서 제2온도측정 센서(4)는 유입측에서 촉매 변환기의 온도를 측정할 것이다 ; 제1측정센서(5)는 촉매 변환기(1)의 전체 길이에 걸쳐 평균화된, 제6도에 도시된 그래프의 적분에 상응하는 온도값을 측정한다. 촉매 변환기(1)가 완전히 작용하면, 제2온도측정 센서(4) 및 제1온도측정 센서(5)가 서로 현저히 다른 온도를 측정할 것이다. 촉매 변환기(1)가 심하게 에이징 되었으면, 제1측정센서(5)는 제2측정센서(4)와 동일한 온도를 측정한다. 따라서, 발생하는 온도차는 촉매 변환기(2)의 에이징에 대한 척도가 된다 ; 온도차는 처음에는 크며, 촉매 변환기(1)가 그 길이에 걸쳐 활성도를 잃으면 상기 온도차가 줄어들고, 촉매 변환기(1)가 그 활성도를 완전히 잃는 극단의 경우에는 더 이상 온도차가 생기지 않는다. - 경우에 따라 내연기관의 특수한 작동상태에 의한 영향으로 보정된 -온도차가 예정된 한계치에 미달하면, 촉매 변환기(1)의 상태가 불충분한 것으로 간주되어야 한다. 유출측(13) 근처에 배열된 제2온도측정 센서(4)에 의해서도 촉매 변환기(1) 기능의 모니터링이 가능하다 ; 촉매 변환기(1)가 완전히 작용하면, 상기 제2온도측정 센서(4) 및 제1온도측정 센서(5)가 동일한 온도를 측정할 것이다. 촉매 변환기(1)가 심하게 에이징 되었으면, 제1측정센서(5)는 유출측(13)에 배열된 제2측정센서(4)보다 훨씬 낮은 온도를 측정한다. 따라서, 발생하는 온도차는 마찬가지로 촉매 변환기(1)의 에이징 및/또는 중독에 대한 척도가 된다 ; 상기 온도차는 처음에는 적으며, 사용함에 따라 커지고, 촉매 변환기(1)가 그 전체 길이에 걸쳐 활성도를 잃으면 줄어들며, 활성도를 완전히 잃어버리면 온도차가 더 이상 생기지 않는다, 따라서, 경우에 따라 작동에 의존하는 영향으로 보전된 온도차가 그 최대값을 초과하면, 촉매 변환기(1)의 상태가 불충분한 것으로 간주되어야 한다.
제5도는 촉매 변환기(1)의 재킷면상에서의 온도진행을 나타내며, 그 표시방법은 제4도의 것과 동일하다. 여기서는 온도가 그 최대값에 도달한 후 일정하게 유지되지 않고 촉매 반응이 주로 일어나는 촉매 변환기(1)의 영역뒤에서 다시 떨어진다는 것이 중요하다. 이것은 방출에 의한 열손실에 기인한다 ; 활성영역 뒤에서는 열발생이 생기지 않으므로, 거기서 방출된 열이 다시 보상될 수 없다. 따라서, 재킷면상에서, 또는 촉매 변환기(1) 내부의 그것 근처에서 최고 온도 영역의 위치가 측정되는 방식으로 모니터링이 이루어질 수 있다. 이것은 본 발명의 범주에서 예컨대 제3도에 따른 장치에 의해 이루어진다.
본 발명에 의해, 촉매 변환기의 구체적인 작동조건은 국부온도보다 적게 의존하므로 측정값의 평가가 복잡하지 않은 온도 분포를 간단히 평가할 수 있는 온도 측정에 의해, 촉매화할 수 있는 유체가 흐르는 촉매 변환기의 모니터링 가능성이 주어진다.

Claims (14)

  1. 촉매화할 수 있는 유체, 특히 내연기관(3)의 배기가스가 유입측(12)으로부터 유출측(13)의 방향으로 흐르는 촉매 변환기(1)의 상태를 모니터링 하는 방법에 있어서, a) 촉매 변환기(1)의 온도가 흐름방향을 따라 연속적으로 또는 다수의 장소에서 측정되어 평균온도를 유도하는데 사용되고 ; b) 촉매 변환기의 온도가 적어도 하나의 측정장소에서 측정되어 국부온도를 유도하는데 사용되며 ; c) 촉매 변환기(1)의 상태에 대한 정보를 유도하기 위해 상기 평균온도와 상기 국부온도가 비교되는 것을 특징으로 하는 촉매화할 수 있는 유체가 흐르는 촉매 변환기의 촉매 활성도를 모니터링 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 흐름방향에 대해 수직으로 뻗은 촉매 변환기(1)의 얇은 세그먼트를 통해 온도가 측정되어 평균온도를 유도하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, a) 평균온도 및 국부온도가 일정시간 간격동안 측정되고, b) 평균온도 및 국부온도의 시간적 변동이 체크되며, c) 평균온도 및 국부온도의 시간적 변동이 예정된 한계치 미만일 때만 촉매 변환기(1)의 기능에 대한 정보가 유도되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 각각의 온도측정이 연속적으로 또는 준 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 촉매화할 수 있는 유체가 유입측(12)으로부터 유출측(13)의 방향으로 흐르는 촉매 변환기에 있어서, a) 온도에 따라 변하는 전기저항을 가진 와이어 부재로 이루어지며 흐름 방향을 따라 촉매 변환기(1)에 접속된 제1온도측정센서(5), b) 한 측정장소에서 촉매 변환기(1)에 접속된 적어도 하나의 제2온도측정센서(4,6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 4항에 따른 방법을 실시하기 위한 촉매 변환기.
  6. 제5항에 있어서, 제1온도측정센서(5)의 와이어 부재가 헤어핀 고리로 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  7. 제5항 또는 6항에 있어서, 제1온도측정센서(5)가 촉매 변환기(1)내에 배열되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  8. 제7항에 있어서, 흐름방향에 대해 대략 평행한 중심선을 가지며, 제1온도측정 센서(5)는 상기 중심선에 대해 대략 평행하게 또는 중심선을 중심으로 대략 나선형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  9. 제5항 또는 6항에 있어서, 유입측(12)을 유출측(13)에 연결시키는 재킷면(14)을 가지며, 제1온도측정 센서(5)는 재킷면(14)상에 또는 촉매 변환기(1)의 내부에서 그것의 바로 근처에 배열되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  10. 제9항에 있어서, 제2온도측정 센서(4,6)가 재킷면(14)상에 또는 촉매 변환기(1)의 내부에서 그것의 바로 근처에 배열되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  11. 제5항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 제2온도측정 센서(4,6)가 온도에 따라 변하는 전기저항을 가진, 대략 나선형으로 감겨진, 바람직하게는 헤어핀 고리로 휘어진 와이어 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  12. 제5항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 유입측 제2온도측정센서(4)가 유입측(12) 근처에 배열되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  13. 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 유출측 제2온도측정 센서(6)가 유출측(13) 근처에 배열되는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
  14. 제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제1온도측정 센서(5)가 유입측(12)으로부터 유출측(13)으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 촉매 변환기.
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