RU2094624C1 - Способ контроля состояния катализатора, через который в направлении течения пропускают катализируемую жидкость, и катализатор - Google Patents

Способ контроля состояния катализатора, через который в направлении течения пропускают катализируемую жидкость, и катализатор Download PDF

Info

Publication number
RU2094624C1
RU2094624C1 RU93005065/06A RU93005065A RU2094624C1 RU 2094624 C1 RU2094624 C1 RU 2094624C1 RU 93005065/06 A RU93005065/06 A RU 93005065/06A RU 93005065 A RU93005065 A RU 93005065A RU 2094624 C1 RU2094624 C1 RU 2094624C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
temperature
measuring sensor
sensor
average
Prior art date
Application number
RU93005065/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU93005065A (ru
Inventor
Маус Вольфганг
De]
Сварс Хельмут
Брюк Рольф
Original Assignee
Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE4027207A external-priority patent/DE4027207A1/de
Priority claimed from DE4032721A external-priority patent/DE4032721A1/de
Application filed by Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх filed Critical Эмитек Гезельшафт Фюр Эмиссионстехнологи Мбх
Publication of RU93005065A publication Critical patent/RU93005065A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2094624C1 publication Critical patent/RU2094624C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08Safety, indicating, or supervising devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/008Mounting or arrangement of exhaust sensors in or on exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/08Safety, indicating, or supervising devices
    • F02B77/085Safety, indicating, or supervising devices with sensors measuring combustion processes, e.g. knocking, pressure, ionization, combustion flame
    • F02B77/086Sensor arrangements in the exhaust, e.g. for temperature, misfire, air/fuel ratio, oxygen sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/18Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02Catalytic activity of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Использование: в машиностроении, в частности в устройствах для очистки газов. Сущность изобретения: через катализатор вдоль направления течения пропускается катализируемая жидкость, в частности выхлопной газ ДВС от впускной стороны к выпускной стороне, причем распределение температуры измеряется на поверхности катализатора или внутри него при определении среднего значения температуры, а также по меньшей мере одного локального значения температуры, причем среднее значение температуры определяют вдоль направления течения, а локальное значение температуры соответствует температуре в пространственно ограниченном месте измерения. Среднее значение температуры сравнивают с локальным значением температуры для получения заключения о состоянии катализатора. Катализатор снабжен вторым термоизмерительным датчиком, который состоит из провода с изменяющимися в зависимости от температуры электрическим сопротивлением и вдоль лежащего в основном параллельно направлению течения измерительного участка, соединен с катализатором и по меньшей мере одним первым термоизмерительным датчиком D, который соединен в одном месте измерения с катализатором. Способ позволяет получить простую и надежную оценку состояния катализатора, принимая во внимание старение и/или утомление 2 с. и 12 з. п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение касается способа контроля состояния катализатора, через который пропускают в направлении течения катализируемую жидкость, например, катализатора в газовыпускной системе двигателя внутреннего сгорания, а также катализаторов соответствующего применения, которые особенно пригодны для контроля способом согласно изобретению.
В соответствии с постоянно ужесточающимися во многих странах требованиях по охране окружающей среды все большее число типов двигателей внутреннего сгорания, в частности двигателей автомобилей, оснащаются выхлопными системами, которые снабжены катализаторами для преобразования вредных веществ в их выхлопных газах в безвредные вещества.
Под катализатором обычно понимается сотообразное тело из металла или керамики, имеющее множество каналов, пропускающих выхлопные газы или другие жидкости, которые содержат катализируемые компоненты. При этом каждый канал имеет стенку с покрытием из каталитически активного материала, собственно катализатора. Металлические катализаторы вообще наслаиваются из структурированных листов, спирально наматываются или иначе перевиваются [1] Такие формы описаны, например, в [1 3]
Для обеспечения действия катализатора в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания известно снабжение катализатора измерительными датчиками для контроля температуры или т.п. для того, чтобы из полученных измеренных значений можно было сделать вывод о его действии при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. Соответствующие предложения можно заимствовать из [6, 4 и 5] в двух первых публикациях предлагается оборудовать один катализатор по меньшей мере двумя температурными датчиками, расположенными в различных местах катализатора, друг за другом, если смотреть в направлении потока выхлопного газа. При этом измерительные датчики могут быть расположены оба вне катализатора: первый датчик перед входной стороной катализатора (стороной набегающего потока), а второй за выходной стороной катализатора (стороной оттекающего потока); в [6]предлагается также предусмотреть по меньшей мере один измерительный датчик внутри катализатора. Обе публикации, кроме того, предлагают из измерительных сигналов датчиков получить сигнал, соответствующий разности выявленных измерительными датчиками температур, и привлечь этот сигнал для оценки правильности функционирования катализатора.
В [5] представлена система анализа сигналов измерительных датчиков, которая вырабатывает предупредительный сигнал в случае, если разность температур превысит заданное первое предельное значение, и один указывающий на продолжительное повреждение сигнал в случае, если разность температур превзойдет расположенное явно над первым предельным значением второе предельное значение.
В [6] кроме того, предлагается расположить два температурных датчика в области выпускной стороны катализатора плотно рядом друг с другом, причем первый датчик имеет одну каталитически активную поверхность, а второй - каталитически инертную поверхность. Такого рода измерительное устройство позволяет установить следующее: содержит ли еще протекающий мимо измерительных датчиков выхлопной газ преобразуемые вредные вещества, то привело бы к тому, что оба измерительных датчика фиксировали различные температуры.
Для реализации надежного и достоверного контроля действия катализатора, имея в виду процессы старения и отравления, уровень техники дает лишь немного информации. В частности, известными системами нельзя сделать заключения о состоянии, имея в виду старение и (или отравление) одного, в целом еще приемлемо функционирующего катализатора. Всегда необходимо принимать во внимание также очень косвенные значения измерений, например температуру катализируемой жидкости до попадания в катализатор или же после прохождения катализатора, постоянно анализируются также лишь те измеренные значения, которые были получены именно на катализаторе и поэтому уже по причине, как правило, очень негомогенной нагрузки катализатора катализируемой жидкостью дают лишь очень ограниченные по точности оценки. Также обычным образом полученные значения измерений являются сильно зависимыми от текущей нагрузки катализатора, для получения надежной оценки состояния катализатора они должны обязательно анализироваться с учетом других данных. Такими данными является, например, информация, которая описывает состояние жидкости, проходящей через катализатор (такая, например, как температура, скорость потока и содержание катализируемых компонентов).
Соответственно задачей изобретения является создание способа контроля катализатора с помощью температурных измерений, которые позволяют по возможности непосредственно и без учета других данных получить надежную оценку работоспособности катализатора. Кроме того должны быть указаны катализаторы, которые наиболее пригодны для осуществления способа согласно изобретению.
Согласно изобретению предлагается способ контроля состояния катализатора, сквозь который в направлении течения проходит катализируемая жидкость, в частности выхлопной газ двигателя внутреннего сгорания, от впускной стороны к выпускной стороне, причем:
a) температура катализатора вдоль направления течения измеряется сплошь или во многих точках измерения с определением некоторого среднего значения температуры,
b) температура катализатора измеряется по меньшей мере в одной точке измерения с определением соответствующего локального значения температуры,
c) среднее значение температуры сравнивается с локальным значением температуры для получения заключения о состоянии катализатора.
Изобретение впервые позволяет получить широкую картину температурного распределения внутри одного катализатора без необходимости привлечения абсолютных измеренных величин температуры, которые упомянутым образом сильно зависимы от текущего рабочего состояния катализатора или же двигателя внутреннего сгорания, который сопряжен с катализатором. Для этого существуют несколько возможностей: локальное значение температуры может определяться, например, вблизи передней стороны катализатора, сравнение этого локального значения со средним значением температуры дает информацию о том, в какой области катализатора в самом деле происходит преобразование. Если каталитическая реакция происходит главным образом вблизи выпускной стороны, то среднее значение почти равно локальному значению, если преобразование происходит уже вблизи впускной стороны, то локальное и среднее значение явно отличны друг от друга. Локальное значение также может определяться, например, вблизи выпускной стороны катализатора, при каталитической реакции, происходящей в основном вблизи выпускной стороны, среднее и локальное значение сильно отличаются друг от друга, при каталитической реакции уже вблизи впускной стороны они в основном совпадают. Таким образом, также получается надежная оценка работоспособности катализатора. Особенно интересно, например, получение локальных значений температуры как в области впускной стороны, так и в области выпускной стороны. Затем прежде всего могут только что упомянутые оценки комбинироваться друг с другом, а также может осуществляться сравнение среднего значения температуры со средним значением локальных значений. Если каталитическая реакция происходит уже вблизи впускной стороны, то среднее значение температуры явно выше среднего значения локальных значений температуры; если катализатор в значительной степени потерял свое действие, то лишь слабая каталитическая реакция еще протекает в основном равномерно по всей длине катализатора и соответственно среднее значение температуры равно средней величине локальных значений температуры. Соответственно этому частное от деления среднего значения температуры на среднее значение местных значений температуры представляет собой интересный, по крайней мере в первом приближении, независимый от эксплуатации критерий оценки дееспособности катализатора.
С целью достижения в значительной степени независимого от эксплуатационных условий критерия оценки работоспособности катализатора измерения температуры могут осуществляться также таким образом, чтобы сигналы термоизмерительных датчиков интегрировались на измерительном интервале приемлемой величины, например измерительном интервале продолжительностью приблизительно один или несколько часов. Таким образом могут подавляться помехи измерения, проистекающие от сигналов измерения, которые были восприняты в течение временно нестабильных условий в катализаторе, как они появляются, например, при изменении катализируемой жидкости относительно химического состава, скорости протекания или температуры.
Способ согласно изобретению может быть осуществлен преимущественно таким образом, что любое измерение температуры проводится не в строго локализованном перпендикулярно направлению течения участке, а на протяженном, проходящем перпендикулярно направлению течения сегмента катализатора. Таким образом может быть в значительной мере учтено неоднородное прохождение через катализатор и получаются измеряемые величины, которые не зависят от конкретного вида нагружения катализатора и, таким образом, надежно воспроизводимы от катализатора к катализатору.
В рамках предпочтительного варианта способа могут устраняться такие помехи в контроле состояния, какие появляются, например, при изменениях нагрузки двигателя внутреннего сгорания. При изменении нагрузки меняются также параметры как химический состав, скорость течения и температура катализируемой жидкости. Так как катализатор имеет определенную тепловую инерцию, проходит (смотря по обстоятельствам) несколько секунд, пока распределение температуры в катализаторе не будет согласовано с измененными эксплуатационными условиями. Соответственно измерения при изменениях нагрузки могут привести, смотря по обстоятельствам, к ошибочным заключениям в отношении работы катализатора. Во избежании этого как среднее значение температуры, так и локальное значение температуры по мере надобности определяются на определенном временном интервале и регистрируется характер изменения измеряемых величин во времени. Заключение о состоянии катализатора не делается, пока временные изменения среднего значения температуры и локального значения температуры не окажутся оба ниже какого-то заданного предельного значения.
Для постоянного обеспечения актуальности заключения о состоянии катализатора рекомендуется каждое измерение температуры производить непрерывно или квазинепрерывно для согласования с обычной электронной обработкой сигналов.
Изобретение касается также катализатора, который особенно пригоден для контроля в рамках вышеописанного способа. Такой катализатор сквозь который в направлении течения проходит катализируемая жидкость от впускной стороны к выпускной стороне, снабжен:
a) вторым термоизмерительным датчиком, который состоит из одного куска провода с изменяющимся по температуре электрическим сопротивлением и соединен с катализатором вдоль направления протекания,
b) по меньшей мере одним первым термоизмерительным датчиком, который соединен с катализатором в месте измерения.
Такой катализатор очень прост в изготовлении, например, в то время как образующий первый термоизмерительный датчик кусок провода вводится в канал сотового тела, образующего катализатор, и второй термоизмерительный датчик тоже закрепляется в канале сотового тела. Если сотовое тело изготавливается из металлических листов путем намотки или переплетения, то термоизмерительные датчики могут вводиться в катализатор в процессе изготовления.
Куску провода, образующему второй термоизмерительный датчик, предпочтительным образом перед вводом в катализатор придается форма петли шпильки для волос, тем самым индуктивность первого термоизмерительного чувствительного элемента может поддерживаться незначительной и предотвращаются случайные помехи от присоединяемой к катализатору измерительной системы.
Предпочтительным образом второй термоизмерительный датчик расположен внутри катализатора в случае катализатора со средней линией, которая приблизительно параллельна линии течения, ориентирован приблизительно параллельно средней линии или для достижения определенного усреднения по сегментам катализатора перпендикулярно направлению течения расположен приблизительно винтообразно вокруг средней линии. Это при упомянутых катализаторах из металлических листов может осуществляться особенно просто, в то время как первый измерительный датчик при навивании или переплетении вводится в катализатор.
Другое предпочтительное выполнение катализатора согласно изобретению отличается тем, что второй термоизмерительный чувствительный элемент расположен на боковой поверхности катализатора, которая соединяет впускную сторону с выпускной стороной, или же в непосредственной близости от боковой поверхности внутри катализатора в случае обычных цилиндрических катализаторов боковая поверхность является точно цилиндрической поверхностью, Как еще более подробно объясняется при помощи чертежа, расположение термоизмерительных датчиков на боковой поверхности или в непосредственной близости от нее в определенном объеме позволяет провести локализацию сегмента катализатора, в которой большей частью происходит каталитическая реакция. Измерение температуры на боковой поверхности, в частности измерение температуры вторым термоизмерительным датчиком, а также первым термоизмерительным датчиком на боковой поверхности, или же в непосредственной близи боковой поверхности внутри катализатора, позволяет поэтому в значительной степени независимую от эксплуатационных условий оценку состояния катализатора. Если каталитическая реакция происходит вблизи впускной стороны, то катализатор не ограниченно работоспособен, если каталитическая реакция смещается в зону выпускной стороны, надо опасаться отказа катализатора.
Предпочтительный вариант выполнения первого термоизмерительного датчика представляет собой изогнутый приблизительно кругообразно или спирально свернутый, выполненный предпочтительно в виде петлевой скобы кусок провода с изменяемым по температуре электрическим сопротивлением. Таким образом, первый термоизмерительный датчик и второй термоизмерительный датчик сконструированы одинаково, а поэтому они делают возможными измерения свободно от систематических ошибок, которые обуславливаются различными свойствами измерительных датчиков.
Как уже было упомянуто, первый термоизмерительный датчик можно расположить вблизи впускной стороны, а также вблизи выпускной стороны, причем особенно целесообразно предусмотреть по одному первому термоизмерительному датчику как с впускной, так с выпускной стороны. В любом случае целесообразно предусмотрение позиции первого термоизмерительного датчика в начале или конце заданного вторым термоизмерительным датчиком измерительного участка, который, в свою очередь, представляет собой предпочтительно всю длину катализатора. При измерении на всем катализаторе возможна оценка состояния всего катализатора в максимальном объеме.
Дальнейшее объяснение изобретения осуществляется при помощи чертежей, представленные примеры выполнения служат исключительно для иллюстрации, не претендуя на ограничение объема испрашиваемой защиты. На чертежах в частности, показано:
фиг. 1 установка с двигателем внутреннего сгорания, газовыпускной системой и катализатором,
фиг. 2 и 3 примеры исполнения согласно изобретению контролируемого катализатора с термоизмерительными датчиками,
фиг. 4 график распределения температуры внутри катализатора во время эксплуатации,
фиг. 5 график распределения температуры на боковой поверхности катализатора во время работы.
С целью упрощения описания одинаково действующие компоненты на всех чертежах снабжены одними и теми же позициями.
На фиг. 1 схематично показан двигатель 3 внутреннего сгорания с газовыпускной системой 2, в которой находится катализатор 1. Катализатор 1 снабжен термоизмерительными датчиками 4 и 5, которыми могут бить, например, термоэлементы или электрические сопротивления, чувствительные к температуре. Термоизмерительные датчики 4 и 5 соединены с контрольной системой 7 машины, например, соответственно расширенной электроникой управления двигателем, которая воспринимает все необходимые для работы двигателя 5 внутреннего сгорания данные измерений и обрабатывает дальше. В системе 7 контроля машины находится устройство, которым при работе двигателя 3 внутреннего сгорания осуществляется согласно изобретению способ контроля катализатора 1, через который проходит выхлопной газ. Заключение, которое должно быть выдано системой 7 контроля машины, например, в случае неудовлетворительного, (к примеру, сильно устаревшего состояния) катализатора 1 сводится к активации индикаторного устройства 8, например контрольной лампы. Естественно, допустима и иная дальнейшая обработка информации: в крайнем случае, например, совсем прекратить дальнейшую эксплуатацию двигателя 3 внутреннего сгорания. Для рабочего управления двигателем 3 внутреннего сгорания контрольная система 7 машины получает от соответствующих датчиков в двигателе 3 внутреннего сгорания необходимые данные. На фиг. 1 в виде примера система 10 свежей горючей смеси для подачи не сгоревшего воздуха в двигатель 3 внутреннего сгорания снабжена расходомером 11 воздуха, который определяет весовой расход текущего в двигатель 3 внутреннего сгорания 1 воздуха и сообщает машинной контрольной системе 7. Дополнительные измерительные приемники не представлены ради простоты, в частности, как правило, имеются устройства для измерения промышленной частоты (или же числа оборотов) двигателя 3 внутреннего сгорания и т.д. Функции управления контрольной системы 7 машины заключаются, например, в дозировке топлива, соответственно на топливный насос может воздействовать контрольная система 7. Ради наглядности не представлена система зажигания двигателя 3 внутреннего сгорания, так как ее необходимость очевидна, поэтому что дальнейшие рассуждения на эту тему излишни.
На фиг. 1 катализатор 1 снабжен первым термоизмерительным датчиком 4, который расположен перед впускной стороной 12, где оттекающие от двигателя 3 внутреннего сгорания выхлопные газы входят в катализатор 1. Второй термоизмерительный датчик 5 находится внутри катализатора 1 (в данном примере в середине). Чтобы существенно не препятствовать действию первого термоизмерительного датчика 4, он мог бы быть расположен также внутри катализатора 1, преимущественно близ переднего конца 12. Второй измерительный датчик 5 проходит через катализатор 1 от впускной стороны 12 к выпускной стороне 13. При этом менее важны его конструктивные параметры и его привязка к катализатору 1, второй измерительный датчик 5 не должен лежать непременно в середине катализатора 1, он не должен быть также прямым (например, сообразно конструкции катализатора, было бы допустимо спиральное выполнение).
Впрочем, как в представленном случае, наиболее предпочтительны термоизмерительные датчики 4 и 5 с определенной пространственной протяженностью перпендикулярно направлению текущего выхлопного газа. Вообще нагружение катализатора выхлопным газом перпендикулярно направлению течения выхлопного газа явно создает неоднородность, путем применения "протяженных" термоизмерительных датчиков 4 и 5 обеспечиваются сведения об усредненных по определенным участкам катализатора 1 соотношениях, которые воспроизводимы и передаваемы лучше, чем сведения о пространственно строго ограниченных соотношениях. Перпендикулярно к направлению потока выхлопного газа протяженные термоизмерительные датчики 4 и 5 могут быть просто реализованы в катализаторах 1 с сотовыми несущими телами, которые известным образом смотаны или свиты из металлических листов: резистивные провода для образования термоизмерительных датчиков 4 и 5 перед свивкой или переплетением просто укладываются между листами.
На фиг. 2 показано специальное выполнение схематично представленного на фиг. 1 катализатора 1. Оба термоизмерительных датчика 4 и 5 выполнены в виде петлеобразных резистивных проводов, электрическое сопротивление которых зависит от температуры. Первый термоизмерительный датчик 4 уложен на впускную сторону 12 катализатора 1 и закреплен там или размещен в непосредственной близости от впускной стороны 12. Второй термоизмерительный датчик 5 проходит внутри катализатора 1.
Принципиально похожее на конфигурации согласно фиг. 1 и 2 выполнение катализатора 1 с термоизмерительными датчиками 4 6 представлено на фиг. 3. Прежде всего второй термоизмерительный датчик 5 находится не внутри катализатора 1, а размещен на боковой поверхности 14. Аналогично имеет место и для размещенного близ впускной стороны 12 первого термоизмерительного датчика 4 и расположенного близ выпускной стороны 13 первого термоизмерительного датчика 6.
Исполнение согласно фиг. 3 особенно благоприятно потому, что оно не требует изменений внутри катализатора 1, оно особенно предпочтительно в случае катализатора 1 с металлическим носителем, который обычно и без того имеет жесткую трубу-оболочку, наружная поверхность которой образует боковую поверхность 14. На одном таком катализаторе 1 легко закреплены резистивные провода, а в случае повреждения легко заменяемы. Первые термоизмерительные датчики 4 6 по мере надобности вблизи одного конца катализатора 1 намотаны на боковой поверхности 14. Для всех трех термоизмерительных датчиков 4 6 показаны простые петлевые скобы резистивных проводов. Петлевые скобы, само собой разумеется, могут заменяться иными намотками, в частности, тогда, когда необходимы большие длины проводов так, чтобы этим не было бы обусловлено нарушение функционирования.
На фиг. 4 представлено распределение температуры внутри одного катализатора 1 при стационарном режиме работы. На оси абсцисс представлено перемещение от впускной стороны 12 к выпускной стороне 13 через катализатор 1 вдоль оси ординат откладывается текущая температура. Температура входящего в катализатор 1 выхлопного газа должка иметь значение, которое лежит выше минимальной температуры, необходимой для эксплуатации катализатора 1. Проведенный граф отражает характер изменения температуры для одного (относительно нового) катализатора 1. Температура очень быстро поднимается непосредственно за впускной стороной 12 (соответствует нулевой точке на диаграмме) и тотчас достигает максимального значения, которое соответственно теплопроводности катализатора 1 и осуществляемому посредством протекающего выхлопного газа теплопереносу, остается почти постоянным до выпускной стороны 13. Пунктирный граф показывает изменение температуры для сильно устаревшего катализатора 1. От впускной стороны 12 температура лишь медленно поднимается, а активность участков в катализаторе 1 непосредственно за впускной стороной 12 очень сильно снижена, хотя она не исчезает совсем. Лишь на участках близ выпускной стороны 13 на основании еще имеющейся активности происходит явное повышение температуры. В рамках установки термоизмерительных датчиков в виде резистивных проводов согласно фиг. 1 или 2 первый термоизмерительный датчик 4 стал бы измерять температуру катализатора на впускной стороне 12, второй измерительный датчик измеряет усредненное по всей длине катализатора 1 значение температуры, соответствующее интегралу представленного на фиг. 5 графика. Если катализатор 1 является полностью работоспособным, то первый термоизмерительный датчик 4 и второй термоизмерительный датчик 5 измерили бы явно отличающиеся друг от друга температуры. Если старение катализатора 1 является прогрессирующим, то второй измерительный датчик 5 измеряет в основном ту же температуру, что и первый измерительный датчик 4. Тем самым возникающая разность температур представляет собой меру старения катализатора 1: сначала она высока и падает, когда катализатор 1 по своей длине теряет активность; в крайнем случае, когда катализатор 1 полностью потерял свою активность, разность температур отсутствует. Состояние катализатора 1 немедленно должно считаться неудовлетворительным, когда разность температур в данном случае откорректированная с учетом влияния особого рабочего состояния двигателя внутреннего сгорания превышает предварительно задаваемое граничное значение. С помощью расположенного близ выпускной стороны 13 первого термоизмерительного датчика 4 тоже возможен контроль функционирования катализатора. Если катализатор 1 в основном является полностью работоспособным, то такой первый термоизмерительный датчик 4 и второй термоизмерительный датчик 5 измерили бы в основном одинаковые температуры. С прогрессирующим старением катализатора 1 второй измерительный датчик 5 показывает явно меньшую температуру, чем находящийся на выпускной стороне 13 измерительный датчик 4. Таким образом получавшаяся разность температур тоже является критерием старения и/или утомления катализатора 1, при чем она сначала является незначительной, поднимается по мере использования и, наконец, падает, когда катализатор 1 на всей своей длине потерял активность в конце концов, при полной потере активности, разности температур больше нет. Соответственно состояние катализатора 1 тотчас должно считаться неудовлетворительным, если откорректированная в данном случае в зависимости от влияния эксплуатации разность температур превысила свой максимум.
На фиг. 5 показан график изменения температуры на боковой поверхности катализатора 1, причем способ построения является тем же самым, что и на фиг. 4. При этом существенно то, что температура после достижения своего максимума не остается в основном постоянной, а опять опускается за зоной катализатора 1, в которой главным образом происходит каталитическая реакция. Это должно объясняться, в первую очередь, тепловыми потерями вследствие излучения: за активной зоной больше не происходит тепловыделения, так что излучаемое там тепло не может быть возмещено. Соответственно можно осуществлять контроль также таким образом, что определяется положение зоны наивысшей температуры на боковой поверхности или вблизи нее внутри катализатора 1. Это осуществляется в рамках изобретения, например, установкой показанной на фиг. 3.
Способ представляет возможности для контроля катализатора, через который проходит катализируемая жидкость с помощью температурных измерений, которые несложным образом позволяют получить оценку распределений температуры, которые в основном в меньшей степени, чем локализованные измеренные значения температуры, зависят от конкретных условий эксплуатации катализатора и, таким образом, делают излишними дорогие мероприятия для оценки измерений.

Claims (14)

1. Способ контроля состояния катализатора, через который пропускают в направлении течения катализируемую жидкость, в частности выхлопной газ двигателя, от впускной стороны к выпускной стороне, и температуру катализатора измеряют по меньшей мере в одном месте измерения с определением соответствующего локального значения температуры с помощью по меньшей мере одного термоизмерительного датчика, отличающийся тем, что температуру катализатора вдоль направления течения измеряют непрерывно по длине или в нескольких местах измерения с определением среднего значения температуры, причем среднее значение температуры сравнивают с локальным значением температуры для получения заключения о состоянии катализатора.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждое температурное измерение осуществляют со среднего значения на тонком, проходящем перпендикулярно направлению течения сегменте катализатора.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что определяют среднее значение температуры и локальное значение температуры на некотором временном интервале, контролируют временные изменения среднего значения температуры и локального значения температуры, а информацию о работе катализатора снимают лишь тогда, когда временные изменения среднего значения температуры и локального значения температуры лежат ниже заданного граничного значения.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что каждое измерение температуры осуществляют непрерывно или квазинепрерывно.
5. Катализатор, через который в направлении течения пропускают катализируемую жидкость от впускной стороны к выпускной стороне и в котором установлен по меньшей мере один термоизмерительный датчик, который в месте измерения соединен с катализатором, отличающийся тем, что второй термоизмерительный датчик состоит из одного куска провода с изменяющимся в зависимости от температуры электрическим сопротивлением и вдоль направления течения соединен с катализатором.
6. Катализатор по п.5, отличающийся тем, что провод второго термоизмерительного датчика сформирован в виде петлевой скобы.
7. Катализатор по п.5 или 6, отличающийся тем, что второй термоизмерительный датчик расположен в катализаторе.
8. Катализатор по п.7, отличающийся тем, что он имеет среднюю линию, по существу параллельную направлению течения, а второй термоизмерительный датчик расположен по существу параллельно средней линии или винтообразно вокруг средней линии.
9. Катализатор по п.5 или 6, отличающийся тем, что его боковая поверхность соединяет впускную сторону с выпускной стороной, второй термоизмерительный датчик расположен на боковой поверхности или непосредственно вблизи нее внутри катализатора.
10. Катализатор по п.9, отличающийся тем, что первый термоизмерительный датчик расположен на боковой поверхности или непосредственно вблизи нее внутри катализатора.
11. Катализатор по одному из пп.5 10, отличающийся тем, что первый термоизмерительный датчик состоит из свернутого по существу спиралью, предпочтительно в виде шпильки для волос, куска провода с изменяющимся в зависимости от температуры электрическим сопротивлением.
12. Катализатор по одному из пп.5 11, отличающийся тем, что установленный со стороны входа потока первый термоизмерительный датчик расположен вблизи впускной стороны.
13. Катализатор по одному из пп.5 12, отличающийся тем, что установленный со стороны выхода потока дополнительный первый термоизмерительный датчик расположен вблизи выпускной стороны.
14. Катализатор по одному из пп.5 13, отличающийся тем, что второй термоизмерительный датчик проходит в основном от впускной стороны к выпускной стороне.
RU93005065/06A 1990-08-28 1991-08-20 Способ контроля состояния катализатора, через который в направлении течения пропускают катализируемую жидкость, и катализатор RU2094624C1 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4027207A DE4027207A1 (de) 1990-08-28 1990-08-28 Ueberwachung der katalytischen aktivitaet eines katalysators im abgassystem einer brennkraftmaschine
DEP4027207.9 1990-08-28
DEP4032721.3 1990-10-15
DE4032721A DE4032721A1 (de) 1990-10-15 1990-10-15 Ueberwachung der funktion eines von einem katalysierbaren fluid durchstroembaren katalysators
PCT/EP1991/001583 WO1992003643A1 (de) 1990-08-28 1991-08-20 Überwachung der funktion eines von einem katalysierbaren fluid durchströmbaren katalysators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93005065A RU93005065A (ru) 1995-04-30
RU2094624C1 true RU2094624C1 (ru) 1997-10-27

Family

ID=25896308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93005065/06A RU2094624C1 (ru) 1990-08-28 1991-08-20 Способ контроля состояния катализатора, через который в направлении течения пропускают катализируемую жидкость, и катализатор

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0545976B1 (ru)
JP (1) JP2523462B2 (ru)
KR (1) KR100196616B1 (ru)
BR (1) BR9106797A (ru)
DE (1) DE59100961D1 (ru)
ES (1) ES2048017T3 (ru)
RU (1) RU2094624C1 (ru)
WO (1) WO1992003643A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2319021C2 (ru) * 2005-03-29 2008-03-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Управляющее устройство для транспортного средства (варианты)
RU2555162C2 (ru) * 2009-11-16 2015-07-10 Джи Эм Глоубал Текнолоджи Оперейшнз, Инк. Способ диагностирования каталитического устройства системы дополнительной обработки выхлопных газов двигателя
RU2589585C1 (ru) * 2012-06-01 2016-07-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство для защиты катализатора и способ защиты катализатора для двигателя внутреннего сгорания
RU2602319C2 (ru) * 2012-06-01 2016-11-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство для защиты катализатора и способ защиты катализатора для двигателя внутреннего сгорания

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9224145D0 (en) * 1992-11-18 1993-01-06 Graviner Ltd Kidde Catalytic converters
DE4308661A1 (de) * 1993-03-18 1994-09-22 Emitec Emissionstechnologie Verfahren und Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines katalytischen Konverters
GB2277698A (en) * 1993-05-08 1994-11-09 Ford Motor Co Assembling a temperature sensor in a catalytic converter
EP0974002B1 (de) 1997-04-09 2002-09-04 Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG EINES NOx-SPEICHERS
DE19714715A1 (de) * 1997-04-09 1998-10-15 Emitec Emissionstechnologie Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines NOx-Speichers
DE502007001990D1 (de) 2007-08-31 2009-12-24 Umicore Ag & Co Kg Verfahren zur Prüfung des Alterungszustandes eines Katalysators an Bord eines Fahrzeugs
CN102207015B (zh) * 2011-05-20 2015-02-25 潍柴动力股份有限公司 一种scr催化器的温度预测装置和方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2351828A1 (de) * 1973-10-16 1975-04-24 Volkswagenwerk Ag Anordnung zur beseitigung schaedlicher abgasbestandteile
JPS5134935A (ja) * 1974-09-20 1976-03-25 Nippon Kokan Kk Seidentoyusochi
DE2643739C2 (de) * 1976-09-29 1986-03-13 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zur Überwachung der Aktivität von Katalysatoren für die Abgasreinigung
IT1187855B (it) * 1986-01-14 1987-12-23 Fiat Auto Spa Dispositivo di protezione per il catalizzatore di una marmitta catalitica per autoveicoli
DE3710268A1 (de) * 1987-03-28 1988-10-06 Phywe Systeme Gmbh Verfahren zur funktionsueberwachung von katalysatoren
WO1990006432A1 (en) * 1988-12-03 1990-06-14 Robert Bosch Gmbh Engine exhaust system
JPH0621552B2 (ja) * 1989-02-13 1994-03-23 いすゞ自動車株式会社 パティキュレートトラップの再燃焼装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. ЕР, заявка, 0223058, кл. F 01 N 3/26, 1987. 2. ЕР, заявка, 0245737, кл. F 01 N 3/28, 1987. 3. ЕР, заявка, 0245738, кл. F 01 N 3/28, 1987. 4. ДЕ, заявка, 3710268, кл. F 01 N 3/20, 1983. 5. ЕР, заявка, 0236659, кл. F 02 D 41/14, 1987. 6. ДЕ, заявка, 2643739, кл. F 01 N 3/15, 1978. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2319021C2 (ru) * 2005-03-29 2008-03-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Управляющее устройство для транспортного средства (варианты)
US7404289B2 (en) 2005-03-29 2008-07-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicular control device
RU2555162C2 (ru) * 2009-11-16 2015-07-10 Джи Эм Глоубал Текнолоджи Оперейшнз, Инк. Способ диагностирования каталитического устройства системы дополнительной обработки выхлопных газов двигателя
RU2589585C1 (ru) * 2012-06-01 2016-07-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство для защиты катализатора и способ защиты катализатора для двигателя внутреннего сгорания
RU2602319C2 (ru) * 2012-06-01 2016-11-20 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Устройство для защиты катализатора и способ защиты катализатора для двигателя внутреннего сгорания

Also Published As

Publication number Publication date
KR930701686A (ko) 1993-06-12
BR9106797A (pt) 1993-07-06
WO1992003643A1 (de) 1992-03-05
JP2523462B2 (ja) 1996-08-07
EP0545976B1 (de) 1994-01-26
KR100196616B1 (ko) 1999-06-15
JPH06501532A (ja) 1994-02-17
EP0545976A1 (de) 1993-06-16
DE59100961D1 (de) 1994-03-10
ES2048017T3 (es) 1994-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5355671A (en) Method and apparatus for monitoring the function of a catalytic converter
RU2076930C1 (ru) Способ контроля за каталитической активностью катализатора в системе выхлопа двигателя внутреннего сгорания (варианты)
KR100187711B1 (ko) 내연기관의 촉매 변환기의 작동을 감시하기 위한 방법 및 장치,그리고 이러한 방식으로 감시되는 촉매 변환기
RU2094624C1 (ru) Способ контроля состояния катализатора, через который в направлении течения пропускают катализируемую жидкость, и катализатор
US5706652A (en) Catalytic converter monitor method and apparatus
US6003307A (en) OBD calorimetric sensor system with offset error correction
KR0171449B1 (ko) 촉매 변환기의 작동을 감시하기 위한 방법 및 장치
US9540984B2 (en) Method for condition determination of an exhaust-gas purification system
EP2072772B1 (en) Engine exhaust cleaner
KR101499491B1 (ko) 차량에 탑재된 촉매 컨버터의 노화 조건을 검증하기 위한 방법
US5307626A (en) Method and apparatus for controlling an internal combustion engine, using the current temperature of a downstream catalytic converter
US6401453B1 (en) Method and device for monitoring the functional ability of a catalyst of an internal combustion engine
JPH1181995A (ja) 触媒モニタ
CN101918688A (zh) 用于废气净化系统的故障诊断装置和用于其的故障诊断方法
US5060473A (en) System for detecting deterioration of catalyst in catalytic converter
US5822979A (en) Catalyst monitoring using a hydrocarbon sensor
US5342783A (en) Method for detecting a reaction zone in a catalytic converter
WO2018025729A1 (ja) 触媒劣化検出システム及び触媒劣化検出方法
CN108150251B (zh) 废气净化装置及其控制方法
US6668544B1 (en) Methods for monitoring the catalytic activity of a catalytic converter
JP2557477B2 (ja) 触媒の劣化検知装置
US5544527A (en) Flow meter having a main passage and a branch passage partially partitioned into plural regions
EP2865862B1 (en) Operating system for catalyst of vehicle and method thereof
Koltsakis et al. Detection of automotive catalysts failure by use of on-board diagnostics
JPH07166844A (ja) 自動車搭載の触媒器の監視装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20030821