DE19607506C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abgasmessung bei Verbrennungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrieben werden - Google Patents

Description

Bei Kraftfahrzeugen, deren Verbrennungsmotoren mit Kraft­ stoffen betrieben werden, welche einen hohen Alkoholgehalt, i. d. R. mehr als 10%, aufweisen, tritt je nach Qualität der Verbrennung des Kraftstoff-/Luftgemischs am Abgasendrohr ein zum Teil beträchtlich hoher Restalkoholgehalt oder auch Alde­ hyd aus. Für die Messung luftverunreinigender Kohlenwasser­ stoffe sind diese Substanzen von untergeordneter Bedeutung, da sie mit dem in der Luft enthaltenen Wasserdampf leicht Verbindungen eingehen und somit schnell ausgewaschen werden. Die Abgasmeßtechnik zur Kontrolle des luftverunreinigenden Abgasausstoßes von Kraftfahrzeugen hat daher vorwiegend die Bestimmung von flüchtigen, wasserunlöslichen Kohlenwasser­ stoffen sowie von Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und in Aus­ nahmefällen von Stickoxiden zum Ziel.

Abgase von Verbrennungsmotoren enthalten Feuchtigkeit, die bei der im Vergleich zu den Verbrennungstemperaturen niedri­ gen Temperatur im Entnahmesystem eines Abgasmeßsystems kon­ densiert. Bei der Verbrennung von Alkohol enthaltenden Kraft­ stoffen enthält das Kondensat aus den oben angegebenen Grün­ den bedeutende Alkoholkonzentrationen. Jeder Wassertropfen im Entnahmesystem stellt aufgrund des darin gelösten Alkohols so lange eine Kohlenwasserstoffquelle dar, bis der Tropfen aus­ gegast oder verdampft ist, wobei die pro Zeiteinheit aus dem Kondensat entweichende Kohlenwasserstoffmenge von der jewei­ ligen Temperatur abhängig ist. Wenn also ein Kondensattropfen an einer wärmeren Stelle im Entnahmesystem ausfällt, so wird dadurch der Meßwert des Kohlenwasserstoffgehalts im Abgas in einem stärkeren Maße erhöht, als wenn der Tropfen an einer Stelle mit niedrigerer Temperatur ausfällt. Auch dauern in den beiden Fällen die Meßwerterhöhungen unterschiedlich lange an, da die Tropfen wegen der unterschiedlichen Temperaturen unterschiedlich lange verdampfen bzw. ausgasen. Die Folge sind erhebliche Meßungenauigkeiten.

Wenn nach dem Meßvorgang die Entnahmesonde aus dem Abgas­ endrohr herausgezogen wird, bleibt der von dem Abgasmeßsystem gelieferte Meßwert aufgrund der aus dem Kondensat aus treten­ den Kohlenwasserstoffe längere Zeit erhalten und geht nur langsam zurück (sog. Hang-up-Effekt), so daß eine Abgas­ messung bei einem weiteren Fahrzeug erst nach einer aus­ reichenden Wartezeit vorgenommen werden kann. Bei Fahrzeug­ prüfstellen mit schneller Prüfabfolge führt dies zu einer beträchtlichen Betriebsstörung und zu einer unrationellen Betriebsweise.

Es besteht zwar die Möglichkeit, zur exakten Bestimmung der gesamten Kohlenwasserstoff-Emission das Abgas durch Beheizen des Entnahmesystems auf einer so hohen Temperatur zu halten, daß mit Sicherheit kein Kondensat ausfällt, jedoch ist ein solches Verfahren für einfache Abgasmeßsysteme zu aufwendig.

Gleiches gilt auch für die Möglichkeit einer gezielten vor­ gegebenen Verdünnung des entnommenen Abgases mit Luft, um so eine Taupunktunterschreitung im Entnahmesystem zu verhindern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Verbren­ nungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrie­ ben werden, eine Abgasmessung ohne die oben geschilderten Nachteile zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren und die in Anspruch 5 angegebene Vor­ richtung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unter­ ansprüchen zu entnehmen.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abgasmessung mit einer Gaswaschvorrichtung und die

Fig. 2 und 3 unterschiedliche Beispiele für die Gaswasch­ vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit 1 das Abgasendrohr eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, dessen Verbrennungsmotor mit Alkohol oder einem Alkohol-/Benzingemisch betrieben wird. Das ausgestoßene Abgas wird mittels einer Entnahmesonde 2 entnommen und über eine Schlauchleitung 3 einem Analysesystem 4 zugeführt. Im Verlauf der Schlauchleitung 3 ist eine Gaswaschvorrichtung 5 für lös­ liche Kohlenwasserstoffe angeordnet. Weitere im Verlauf der Schlauchleitung 3 angeordnete Aggregate, wie Vorfilter und Kondensatabscheider, sind hier nicht dargestellt. Die Gas­ waschvorrichtung kann auch zwischen dem Abgasendrohr 1 und der Entnahmesonde 2 oder innerhalb des Analysesystems 4 im Gesamtgasstrom oder einem der unmittelbaren Analyse zugeführ­ ten Teilgasstrom angeordnet sein.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Gaswaschvorrichtung in Form eines Gegenstrom-Wäschers 6, der einen zylinderförmigen Hohlkörper 7 mit einem stirnseitigen Flüssigkeitsauslaß 8 und einem Gasauslaß 9 an der entgegengesetzten Stirnseite auf­ weist. Im Bereich des Flüssigkeitsauslasses 8 weist der Hohl­ zylinder 7 einen Gaseinlaß 10 und im Bereich des Gasauslasses 9 einen Flüssigkeitseinlaß 11 auf. Der Gaseinlaß 10 und der Flüssigkeitseinlaß 11 sind im Inneren des Hohlzylinders 7 jeweils mit einer Verteilereinrichtung 12 bzw. 13 verbunden, die den über den Gaseinlaß 10 in den Hohlzylinder 7 eingelei­ teten Abgasstrom 14 bzw. den über den Flüssigkeitseinlaß 11 eingeleiteten Waschflüssigkeitsstrom 15 in etwa gleichmäßig über den Querschnitt des Hohlzylinders 7 verteilen. Zwischen beiden Verteilereinrichtungen 12 und 13 ist der Hohlkörper außerdem mit Füllkörpern 16 gefüllt. Die Waschflüssigkeit wird durch eine Pumpe 17 in einem Kreislauf 18 geführt, der einen Regenerator 19 zur Befreiung der Waschflüssigkeit von gelöstem Alkohol enthält. Die Waschflüssigkeit besteht aus geringfügig angesäuertem Wasser, um eine Lösung von Kohlen­ dioxid-Anteilen des Abgases und somit eine Verfälschung der Kohlendioxid-Messung in dem Analysesystem 4 zu vermeiden.

Die in Fig. 3 gezeigte Gaswaschvorrichtung ist in Form einer Flüssigkeitsstrahlpumpe 20 mit einem Flüssigkeitseinlaß 21, der im Inneren der Flüssigkeitsstrahlpumpe 20 in eine Düse 22 mündet, und mit einem im Bereich der Düse 22 angeordneten Gaseinlaß 23 ausgebildet. Die durch die Düse 22 strömende Waschflüssigkeit reißt das durch den Gaseinlaß 23 eintretende Abgas mit und bewirkt dabei eine innige Mischung der Wasch­ flüssigkeit und des Abgases. In ihrem unteren Teil enthält die Flüssigkeitsstrahlpumpe 20 ein Auffanggefäß 24, in dem die Waschflüssigkeit aufgefangen und über einen Ablauf 25 abgeleitet wird. Das gereinigte Abgas wird über einen Gas­ auslaß 26 weiter in Richtung zu dem Analysesystem 4 geführt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Abgasmessung bei Verbrennungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrieben werden, wobei mittels eines Entnahmesystems (2, 3) das Abgas entnommen und einem Analysesystem (4) zugeführt wird, in dem es analysiert wird, und wobei das dem Analyse­ system (4) zugeführte Abgas durch eine Gaswaschvorrichtung (5, 6, 20) für lösliche Kohlenwasserstoffe geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas in der Gaswaschvorrichtung (5, 6, 20) durch Wasser geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abgas in der Gaswaschvorrichtung (6) durch eine entgegen der Durchflußrichtung (14) des Abgases fließende Waschflüssigkeitsströmung (15) geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Gaswaschvorrichtung eine Flüssigkeits­ strahlpumpe (20) verwendet wird, in der das Abgas von einer Waschflüssigkeit angesaugt wird.

5. Vorrichtung zur Abgasmessung bei Verbrennungsmotoren, die mit Alkohol enthaltendem Kraftstoff betrieben werden, beste­ hend aus einem Entnahmesystem (2, 3) zur Abgasentnahme und einem daran angeschlossenen Analysesystem (4) zur Abgas­ analyse, wobei im Weg des Ab­ gases zu dem Analysesystem (4) eine Gaswaschvorrichtung (5, 6, 20) für lösliche Kohlenwasserstoffe angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gaswaschvorrichtung (5, 6, 20) Wasser enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gaswaschvorrichtung in Form eines Gegen­ strom-Wäschers (6) ausgebildet ist, in dem das Abgas (14) durch eine diesem entgegenströmende Waschflüssigkeit (15) fließt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Waschflüssigkeit (15) in einem Kreislauf (18) fließt, der einen Regenerator (19) zur Befreiung der Wasch­ flüssigkeit (15) von gelöstem Alkohol enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gaswaschvorrichtung aus einer Flüssig­ keitsstrahlpumpe (20) besteht, in der das Abgas von der Waschflüssigkeit angesaugt wird.