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WO1993004367A1 - Messeinrichtung zum erfassen von schadstoffen in der, insbesondere einem fahrzeugraum zuzuführenden frischluft - Google Patents

Messeinrichtung zum erfassen von schadstoffen in der, insbesondere einem fahrzeugraum zuzuführenden frischluft Download PDF

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WO1993004367A1
WO1993004367A1 PCT/DE1992/000659 DE9200659W WO9304367A1 WO 1993004367 A1 WO1993004367 A1 WO 1993004367A1 DE 9200659 W DE9200659 W DE 9200659W WO 9304367 A1 WO9304367 A1 WO 9304367A1
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sensor chamber
sensor
measuring device
air
fresh
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PCT/DE1992/000659
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French (fr)
Inventor
Peter Nolting
Heiner Holland
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
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    • G01N1/24—Suction devices

Definitions

  • Measuring device for detecting pollutants in the fresh air to be supplied, in particular in a vehicle space
  • the invention relates to a measuring device for detecting pollutants according to the preamble of the main claim.
  • Measuring devices of this type have the advantage that they work largely independently of the inflow speed of the fresh air or in a vehicle independently of its driving speed, so that this interference factor influencing the measured value of the sensor element is practically eliminated.
  • the device for the forced ventilation of the sensor is designed as a pulsator, the delivery piston of which is arranged upstream of the filter and therefore the risk of contamination by entrained in the fresh air stream Dust particles and the same is exposed.
  • the pulsator design does not allow defined, ram air-independent air metering.
  • the measuring device according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the device for the forced ventilation of the sensor chamber or the conveying element of this device is arranged downstream of the filter and is therefore largely protected against contamination.
  • ram air influences do not affect the amount of measurement air.
  • the conveying element of the ventilation device is a displacement pump in an air line leading out of the sensor chamber.
  • the housing containing the sensor chamber can optionally be combined with the displacement pump to form a structural unit.
  • an accumulator buffering the negative pressure is installed or connected in or to the air line connecting the sensor chamber to the suction pipe.
  • the volume of the reservoir is expediently chosen so that in the event of diffusion of highly volatile vapors influencing the sensor element from the suction pipe into the sensor chamber, such vapors are diluted to such an extent that their remaining concentration compared to the outside air pollutant concentration is neglected ⁇ is permissible.
  • a check valve can advantageously be provided between the intake manifold of the internal combustion engine and the accumulator, which maintains the negative pressure in the accumulator and prevents backflows of gases and vapors that can be detected by the sensor element.
  • FIGS. 1 to 3 each show one of the exemplary embodiments, each with a longitudinal section through a structural unit receiving the sensor element
  • FIGS. 4 and 5 each show a modification of a component of the exemplary embodiment according to FIG. 3.
  • the measuring device has a tubular housing 10 which carries an air filter 12 on one end face, to which a flow of the ambient air to be monitored of the vehicle is fed via a duct 14.
  • the other end face of the housing 10 is closed by a plate 16 to which a sensor element 18 is fastened on the inside.
  • a sensor chamber 20 is formed, which is enclosed on all sides by the housing 10 except for an opening 22 which serves to discharge the air.
  • the means described in more detail below in the sensor chamber 20 produce an air throughput which is minimally required for the detection of pollutants and is stabilized to an approximately constant amount, so that the signal from the sensor element 18 exposed to the air flow is largely independent of the driving speed of the vehicle .
  • the channel 14 can additionally be directed towards the bow of the vehicle or at least laterally to the longitudinal axis of the vehicle, so that the airstream cannot enter channel 14.
  • a line 26 is connected to the opening 22 of the housing 10 and opens into a free space of the vehicle via a displacement pump 28 or is supplied to other consumers of compressed air.
  • volume-controlled suction of the air entering via the duct 14 takes place in the sensor chamber 20, so that the influence of the driving speed is largely eliminated.
  • the sensor chamber is connected to the negative pressure in the intake manifold of the internal combustion engine 32 of the vehicle.
  • a line 34 is provided for this purpose, in which a flow controller 36 is installed in the sensor chamber 20 in order to stabilize or keep the air throughput constant.
  • a reservoir 42 buffering the negative pressure and a check valve 44 between this and the intake manifold 30 are provided in a line 38 connecting the sensor chamber 20 to the intake manifold 30 of the internal combustion engine 32.
  • the volume of the reservoir 42 is selected to be so large that, in the event of diffusion of highly volatile vapors influencing the sensor element 18 from the suction pipe 30 into the sensor chamber 20, these vapors are diluted so strongly that their remaining concentrations tration compared to the outside air pollutant concentration is negligible.
  • the check valve 44 maintains the negative pressure in the accumulator 42 and prevents backflow of gases and vapors that could be detected by sensor element 18.
  • the throttle element 40, the accumulator 42 and the check valve 44 can be combined in a practical embodiment to form a structural unit.
  • the throttle body 40 can, according to FIG. 4, have a simple aperture 46 be provided in a housing 48, which can also contain an additional dirt filter 50 against clogging of the aperture 46.
  • the housing 48 contains, instead of a dirt filter, a spring-loaded cleaning needle 52 which plunges into the orifice opening 46 and is actuated by the vacuum changes in the intake manifold 30 or storage 42.

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Abstract

In einer Meßeinrichtung der gattungsgemäßen Art hat die Vorrichtung zum zwangsläufigen Belüften der Sensorkammer (20) ein stromab der Sensorkammer (20) angeordnetes Förderelement (28, 30, 32), welches in der Sensorkammer (20) einen stauluftunabhängigen Unterdruck gegenüber dem Atmosphärendruck erzeugt. Dadurch ist erreicht, daß das Sensorelement dosiert belüftet und das Förderelement (28, 30, 32) sowie der Sensor durch der Sensorkammer (20) vorgeschaltete Luftfilter (12) vor Verschmutzung geschützt sind. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Meßeinrichtungen für den Schadstoffgehalt in der einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs zuzuführenden Frischluft.

Description

Meßeinrichtung zum Erfassen von Schadstoffen in der, insbesondere einem Fahrzeuσraum zuzuführenden Frischluft
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Meßeinrichtung zum Erfassen von Schadstoffen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Meßeinrichtungen dieser Gattung haben den Vorteil, daß sie weitgehend unabhängig von der Anströmgeschwindigkeit der Frischluft bzw. in einem Fahrzeug unabhängig von dessen Fahrgeschwindigkeit arbeiten, so daß dieser den Meßwert des Sensorelements beeinflussende Störfaktor praktisch ausgeschaltet ist. Bei einer bekannten Meßeinrichtung der gattungs¬ gemäßen Art (DE-OS 35 14 588) ist die Vorrichtung zum zwangsweisen Belüften der Sensorkam er als Pulsator ausgebildet, dessen Förder- kolben stromauf des Filters angeordnet und daher der Gefahr der Ver¬ schmutzung durch im Frischluftstrom mitgeführte Staubpartikel u. dei gleichen ausgesetzt ist. Die Pulsator-Gestaltung gestattet darüber hinaus keine definierte, stauluftunabhängige Luftdosierung.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkma¬ len des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Vor¬ richtung zur zwangsweisen Belüftung der Sensorkammer bzw. das För¬ derelement dieser Vorrichtung stromab des Filters angeordnet und daher vor Verschmutzung weitgehend geschützt ist. Darüber hinaus greifen Staulufteinflüsse nicht auf die Meßluft-Menge durch. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch mög¬ lich.
Eine einfache Anordnung ergibt sich, wenn das Förderelement der Belüftungsvorrichtung eine Verdrängungspumpe in einer aus der Sen¬ sorkammer herausführenden Luftleitung ist. Daß die Sensorkammer ent¬ haltende Gehäuse kann gegebenenfalls mit der Verdrängungspu pe zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein.
Bei Kraftfahrzeugen ergibt sich eine ohne zusätzliches Förderelement auskommende Anordnung, wenn die Sensorkammer über ein die Luftdurch- flußmenge regelndes bzw. steuerndes Drosselorgan an das Saugrohr des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist.
Bei dieser Anordnung ist es besonders vorteilhaft, wenn in bzw. an die die Sensorkammer mit dem Saugrohr verbindende Luftleitung ein den Unterdrück puffernder Speicher eingebaut bzw. angeschlossen ist. Das Volumen des Speichers wird zweckmäßig so gewählt, daß sich bei eventueller Diffusion von hoch lüchtigen, das Sensorelement beein¬ flussenden Dämpfen aus dem Saugrohr in die Sensorkammer eine so starke Verdünnung dieser Dämpfe ergibt, daß deren verbleibende Kon¬ zentration gegenüber der Außenluft-Schadstoffkonzentration vernach¬ lässigbar ist.
Zwischen dem Saugrohr des Verbrennungsmotors und dem Speicher kann vorteilhaft ein Rückschlagventil vorgesehen sein, das den Unterdr ck im Speicher aufrechterhält und Rückströmungen von Gasen und Dämpfen verhindert, die vom Sensorelement detektiert werden können. Zeichnung
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuert. Es zeigen die Figuren 1 bis 3 je eines der Ausführungsbeispiele mit je einem Längsschnitt durch eine das Sensorelement aufnehmenden Bauein¬ heit, und die Figuren 4 und 5 je eine Abwandlung eines Bauteils des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Bei allen drei Ausführungsbeispielen hat die Meßeinrichtung ein rohrförmiges Gehäuse 10, das an der einen Stirnseite ein Luftfilter 12 trägt, dem ein Strom der zu überwachenden Umgebungsluft des Fahr¬ zeugs über einen Kanal 14 zugeführt ist. Die andere Stirnseite des Gehäuses 10 ist durch eine Platte 16 verschlossen, an der innen ein Sensorelement 18 befestigt ist. Zwischen dem Luftfilter 12 und der Platte 16 ist eine Sensorkammer 20 gebildet, die vom Gehäuse 10 bis auf eine zum Abführen der Luft dienende Öffnung 22 allseitig um¬ schlossen ist. Bei allen drei Ausführungsbeispielen wird durch die nachstehend näher beschriebenen Mittel in der Sensorkammer 20 ein zur Schadstoffdetektion minimal erforderlicher, auf einen annähernd konstanten Betrag stabilisierter Luftdurchsatz hervorgerufen, so daß das Signal des der Luftströmung ausgesetzten Sensorelements 18 weit¬ gehend unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist. Zu diesem Zweck kann zusätzlich auch der Kanal 14 gegen den Bug des Fahrzeugs oder zumindest seitlich zur Längsachse des Fahrzeugs aus¬ gerichtet sein, so daß der Fahrtwind nicht in Kanal 14 eintreten kann. Bei der Meßeinrichtung nach Figur 1 ist an die Öffnung 22 des Gehäu¬ ses 10 eine Leitung 26 angeschlossen, die über eine Verdrängungs¬ pumpe 28 in einen Freiraum des Fahrzeugs mündet oder anderen Ver¬ brauchern von Druckluft zugeführt wird. Bei dieser Ausführung findet eine volumenkontrollierte Absaugung der über den Kanal 14 eintre¬ tenden Luft in der Sensorkammer 20 statt, so daß der Einfluß der Fahrgeschwindigkeit weitgehend ausgeschaltet ist.
Bei den Meßeinrichtungen nach den Figuren 2 und 3 ist die Sensor¬ kammer an den Unterdruck im Saugrohr des Verbrennungsmotors 32 des Fahrzeugs angeschlossen. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist hierfür eine Leitung 34 vorgesehen, in die zur Stabilisierung bzw. Konstanthaltung des Luftdurchsatzes in der Sensorkammer 20 ein Durchflußregler 36 eingebaut ist.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Figur 3 sind in eine die Sensorkammer 20 mit dem Saugrohr 30 des Verbrennungsmotors 32 ver¬ bindende Leitung 38 außer einem durchflußstabilisierenden Drossel¬ organ 40 ein den Unterdruck puffernder Speicher 42 und zwischen diesem und dem Saugrohr 30 ein Rückschlagventil 44 vorgesehen. Das Volumen des Speichers 42 ist so groß gewählt, daß sich bei eventuel¬ ler Diffusion von hochflüchtigen, das Sensorelement 18 beeinflussen¬ den Dämpfen aus dem Saugrohr 30 in die Sensorkammer 20 eine so star¬ ke Verdünnung dieser Dämpfe ergibt, daß deren verbleibende Konzen¬ tration gegenüber der Außenluft-Schadstoffkonzentration vernachläs¬ sigbar ist. Das Rückschlagventil 44 hält den Unterdruck im Speicher 42 aufrecht und verhindert Rückströmungen von Gasen und Dämpfen, die von Sensorelement 18 detektiert werden könnten. Das Drosselorgan 40, der Speicher 42 und das Rückschlagventil 44 können bei einer prakti¬ schen Ausführung zu einer Baueinheit zusammengef ßt sein. Das Dros¬ selorgan 40 kann gemäß Figur 4 mit einer einfachen Blendenöffnung 46 in einem Gehäuse 48 versehen sein, das auch ein zusätzliches Schmutzfilter 50 gegen Verstopfen der Blendenöffnung 46 enthalten kann. Bei der Variante 40a des Drosselorgans 40 nach Figur 5 enthält das Gehäuse 48 anstelle eines Schmutzfilters eine federbelastete, in die Blendenöffnung 46 eintauchende Reinigungsnadel 52, die von den Unterdruckwechseln im Saugrohr 30 bzw. Speicher 42 betätigt ist.

Claims

- _ -Ansprüche
1. Meßeinrichtung zum Erfassen von Schadstoffen in der insbesondere einem Fahrzeugraum zuzuführenden Frischluft, mit einem Sensorelement in einer Sensorkammer, einem der Sensorkammer vorgeschalteten Filter und einer Vorrichtung zum zwangsweisen Belüften der Sensorkammer mit einem dosierten Frischluftstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsvorrichtung ein stromab der Sensorkammer (20) angeordnetes Förderelement (28, 30, 32) hat, welches in der Sensorkammer (20) einen Unterdruck gegenüber dem Atmosphärendruck erzeugt.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderelement der Belüftungsvorrichtung eine Verdrängerpumpe (28) in einer aus der Sensorkammer (20) herausführenden Luftleitung (26) ist.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderelement der Belüftungsvorrichtung ein Verbrennungsmotor (32) ist, an dessen Saugrohr (30) die Sensorkammer (20) über ein die Luftdurchflußmenge regelndes bzw. steuerndes Drosselorgan (36, 40) angeschlossen ist.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in bzw. an eine die Sensorkammer (20) mit dem Saugrohr (30) verbindende Luftleitung (38) ein den Unterdrück puffernder Speicher (42) einge¬ baut bzw. angeschlossen ist.
5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwi¬ schen dem Saugrohr (30) und dem Speicher (42) ein gegen das Saugrohr (30) hin öffnendes Rückschlagventil (44) in die Luftleitung (38) eingebaut ist.
6. Meßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck in der Sensorkammer (20) vom umgebenden Luftstrom unbeeinflußbar ist.
PCT/DE1992/000659 1991-08-21 1992-08-08 Messeinrichtung zum erfassen von schadstoffen in der, insbesondere einem fahrzeugraum zuzuführenden frischluft Ceased WO1993004367A1 (de)

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