DE10002542A1

DE10002542A1 - Vorrichtung zur Temperaturmessung

Info

Publication number: DE10002542A1
Application number: DE2000102542
Authority: DE
Inventors: Ronny Gronau
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2001-07-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Temperaturmessung an einer Abgasanlage (2) eines Kraftfahrzeuges, wobei die Vorrichtung (1) mindestens einen Temperatursensor (3) aufweist. DOLLAR A Die Kosten sind dadurch verringert, daß eine Haltevorrichtung (4) vorgesehen ist und daß zumindest der vordere Bereich (3a) des Temperatursensors (3) so ausgebildet ist, daß das vordere Ende (3b) in der für die Temperaturmessung erforderlichen Position durch die Haltevorrichtung (4) fixierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperaturmessung an einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei die Vorrichtung mindestens einen Temperatursensor aufweist.

Im Stand der Technik werden zur Temperaturmessung verschiedenartige Temperatursensoren verwendet. Die Temperatursensoren nutzen die mit der Temperatur reproduzierbar ändernden Eigenschaften fester, flüssiger und gasförmiger Stoffe, beispielsweise temperaturbedingte Änderungen von Längen, Volumen oder elektrischen Eigenschaften, insbesondere die Änderung der Leitfähigkeit, bzw. die Änderung des Widerstandes, aus. Bevorzugt werden zur Temperaturmessung an einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges Thermoelemente eingesetzt.

Die Funktionsfähigkeit von Thermoelementen basiert auf dem thermoelektrischen Effekt der entsteht, wenn sich zwei unterschiedliche Metalle berühren. Durch den Kontakt der beiden unterschiedlichen Metalle gehen unterschiedlich viele Elektronen von einem Metall ins andere über, aufgrund der jeweils verschiedenen Austrittsarbeit eines jeden Metalls. Zwischen beiden Metallen bildet sich eine Spannung aus, die sogenannte Thermospannung, deren Größe eine lineare Funktion der Temperatur ist. Des weiteren bildet sich bei geschlossenem Stromkreis ein temperaturabhängiger Strom aus, der sogenannte Thermostrom. Wenn zwei Drähte aus unterschiedlichen Metallen zusammengelötet werden entsteht ein Thermoelement und werden nun die beiden Lötstellen auf zwei verschiedene Temperaturen gebracht so entsteht die oben beschriebene Thermospannung. Typische Thermopaare sind Pt-13% Rh/Pt mit einem Meßbereich von -50 bis 1700°C oder NiCr/Ni mit einem anderen Meßbereich von -270 bis 1300°C.

In der Kraftfahrzeugindustrie werden hauptsächlich Glasfaser ummantelte Thermoelemente verwendet, wobei die derart ausgebildeten Temperatursensoren, also die Thermoelemente, an bestimmten Punkten der Abgasanlage fixiert werden, indem sie nämlich angelötet werden. Weiterhin erfordern die Messungen von Thermospannungen hochohmige Spannungsgeräte mit geeigneten Verstärkerschaltungen, um die geringen temperaturabhängigen Spannungsänderungen gut erfassen zu können und zusätzlich teilweise Kompensationsmethoden, um einen Nullabgleich zwischen der Meßgröße und einer Referenzgröße, beispielsweise der gemessenen Spannung, durchzuführen. Die eventuell an Zuleitungskontaktstellen auftretenden Sekundärthermoeffekte müssen gegebenenfalls durch spezielle Ausgleichsleitungen eliminiert werden.

Die im Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur Temperaturmessung ist nicht optimal ausgebildet. Temperaturmessungen an einer Abgasanlage sind meistens nicht einmalig, beispielsweise sind bei einer Neuentwicklung eines Kraftfahrzeuges mehrere Temperaturmessungen während der Entwicklungsphase an der Abgasanlage notwendig. Zum Beispiel durchläuft ein Kraftfahrzeug mehrere unterschiedliche äußere Bedingungen, insbesondere mehrere Probefahrten, wobei verschiedenen Klimabedingungen vorhanden sind, oder unterschiedliche Testreihen innerhalb eines Klimawindkanals. Das Thermoelement, insbesondere das im Stand der Technik bekannte Glasfaser-Thermoelement, kann pro Messung an einer Abgasanlage nur einmal verwendet werden, da aufgrund dessen Fixierung durch das Anlöten und der daraus resultierenden Zerstörung, wenn das Thermoelement vom Kraftfahrzeug entfernt wird, eine spätere weitere Verwendung nicht möglich ist. Dieses Verfahren bzw. die Vorrichtung mit dem Glasfaser-Thermoelementen zieht hohe Kosten nach sich, da bei jeder neuen Messung neue Thermoelemente verwendet werden müssen. Ein zusätzlicher Nachteil ist der hohe Zeitaufwand der benötigt wird, um die Thermoelemente an der Abgasanlage zu befestigen und zu entfernen. Dieser Zeitaufwand ist mit einer erneuten Steigerung der Kosten verbunden. Weiterhin ist nachteilig, daß die neu verwendeten Glasfaser-Thermoelemente bei erneuten Meßversuchen nicht punktgenau an den schon zuvor ausgemachten Meßpunkten angeordnet werden können, da durch das Anlöten eine punktgenaue Fixierung der Temperatursensoren nicht immer möglich ist. Aufgrund dieser Problematik können Messergebnisse verfälscht oder nicht mehr exakt aufgenommen werden und ein Vergleich der bisher erzielten Messergebnisse wird unzureichend. Zusätzlich werden durch die geringfügig unterschiedlichen Lötstellen, insbesondere durch deren Form und deren Größe die Meßtoleranzen stark beeinflußt. Ein weiteres Problem besteht darin, wenn die Lötstellen nicht exakt ausgeführt wurden, beispielsweise kein korrekter Kontakt der Metalle besteht oder zusätzliche Stoffe die Leitfähigkeit beeinflussen. Dadurch können ganze Messreihen verfälscht werden und eine Wiederholung ist mit zusätzlichen Kosten verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Temperaturmessung an einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges derart auszugestalten und weiterzubilden, daß eine genauere Temperaturmessung möglich und die Kosten verringert sind.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun dadurch gelöst, daß eine Haltevorrichtung vorgesehen ist und daß zumindest der vordere Bereich des Temperatursensors so ausgebildet ist, daß das vordere Ende in der für die Temperaturmessung erforderlichen Position durch die Haltevorrichtung fixierbar ist. Durch die zusätzlich vorgesehene Haltevorrichtung ist eine mehrmalige Verwendung eines Temperatursensors gegeben, da eine Zerstörung des Temperatursensors durch das jeweilige Entfernen nach einer Messung nicht erfolgt, so daß die Materialkosten für mehrere Messversuche geringer werden. Aufgrund der Haltevorrichtung und der damit einhergehenden einfachen Fixierung des Temperatursensors an der Abgasanlage werden Kosten durch den geringeren Zeit- und Arbeitsaufwand für die Vorbereitung und die Nachbereitung von Versuchsreihen gemindert. Des weiteren werden durch die punktgenaue und einfache Ansetzung bzw. Anordnung des Temperatursensors die Messergebnisse optimiert, da jeweils an den vorgesehenen Messpunkten ein örtliches Abweichen und damit ein Verfälschen der Messergebnisse vermieden ist. Im Ergebnis werden durch die vorgesehene Haltevorrichtung die Kosten der Temperaturmessung an einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges gemindert und die Messergebnisse im wesentlichen exakter.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Temperaturmessung an einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im nachfolgenden soll nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung in einer vereinfachten Schematischen, teilweise explosionsartigen Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Temperaturmessung an einer hier nur teilweise dargestellten Abgasanlage 2 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges, die Vorrichtung 1 weist hier mehrere Temperatursensoren 3 auf, wobei hier nur ein Temperatursensor 3 dargestellt ist.

Die eingangs beschriebenene Nachteile werden nun dadurch vermieden, daß eine Haltevorrichtung 4 vorgesehen ist und das zumindest der vordere Bereich 3a des Temperatursensors 3 so ausgebildet ist, daß das vordere Ende 3b in der für die Temperaturmessung erforderlichen Position durch die Haltevorrichtung 4 fixierbar ist. Aufgrund der zusätzlich vorgesehenen Haltevorrichtung 4 kann nun der Temperatursensor 3 entsprechend fixiert und befestigt werden und auch wieder gelöst werden, ohne daß er hierbei Schaden nimmt. Im Ergebnis sind hierdurch nämlich die Kosten verringert, so wie die Messungen bzw. Messergebnisse entsprechend optimiert werden können.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist hier der Temperatursensor 3 als Mantelstabelement ausgebildet, wobei der vordere Bereich 3a entsprechend mantelstabförmig ausgeführt ist. Denkbar sind auch andere Formen von Thermoelementen oder Widerstandsthermometern, deren Meßspitze, also das vordere Ende 3b so ausgebildet ist, daß es in der Haltevorrichtung 4 bzw. durch die Haltevorrichtung 4 entsprechend fixierbar ist. Die hier dargestellte Haltevorrichtung 4 ist als Stutzen 4a ausgebildet, was im folgenden noch näher erläutert werden soll.

Entscheidend ist, daß durch die zusätzlich vorgesehene Haltevorrichtung 4 eine mehrfache Verwendung eines Temperatursensors 3, hier eines Mantelstabselementes ermöglicht wird.

Die in Fig. 1 gezeigte Haltevorrichtung 4 weist einen Stutzen 4a auf. Weiterhin weist die Haltevorrichtung 4 ein hier nur teilweise erkennbares Außengewinde 4c und eine auf das Außengewinde 4c aufgeschraubte Mutter 4b auf. Vzw. weist der Stutzen 4a eine den Stutzen 4a in seiner Längsrichtung durchgehende, hier gestrickelt dargestellte Bohrung 4e auf. Der obere Bereich des Stutzens 4a, auf dem die Mutter 4b sitzt ist so ausgebildet, daß bei entsprechender Verschraubung der Mutter 4b der Durchmesser der den Stutzen 4a durchgehenden Bohrung 4e verkleinerbar bzw. vergrößerbar ist. Bspw. können am Umfang des Stutzens 4a hierzu entsprechende Schlitze vorgesehen sein, so daß diese Ende als "Klemmbereich" für den Mantelstab ausgebildet ist. Die Mutter 4b weist ebenfalls eine Bohrung auf.

Das eine Ende des Stutzens 4a kann an der Abgasanlage 2 festgelötet bzw. festgeschweißt werden. Es ist eine Vielzahl von Befestigungsmöglichkeiten für die Haltevorrichtung 4 an der Abgasanlage 2 denkbar. Bspw. könnte die Haltevorrichung 4 auch angeklebt, angeklemmt oder angenietet werden, wobei auch alle Arten von Press- oder Schrumpfverbindungen möglich sind. Bspw. könnte das entsprechende Ende des Stutzens 4a in die entsprechenden Bestandteile der Abgasanlage 2 eingepreßt bzw. aufgeschrumpft werden.

Der Temperatursensor 3, hier das mantelstabförmige Thermoelement kann nun zur Temperaturmessung verschiedenartig angeordnet werden. Vzw. wird der Thermosensor 3, hier das Mantelstabelement zur Temperaturmessung von Gasen bis zu der gewünschten Tiefe innerhalb der Abgasanlage 2 angeordnet, indem der Temperatursensor 3, hier das vordere Ende 3b des Temperatursensors 3, durch die entsprechende Bohrung 4e des Stutzens 4a geführt wird und dann mit Hilfe der Mutter 4b, wie in Fig. 1 ersichtlich, durch eine entsprechende Verschraubung der Mutter 4b innerhalb des Stutzens 4a fixiert wird. In diesem Fall ragt das vordere Ende 3b in die Abgasanlage 2, also in die Strömungswege der Abgasanlage 2 hinein. Für eine Temperaturmessung an einem entsprechenden Material, bspw. an der Wandung des Bestandteiles der Abgasanlage 2 würde das vordere Ende 3b, nämlich die Messspitze des Temperatursensors 3 soweit innerhalb des Stutzen 4a geführt werden, bis ein ausreichender Kontakt mit dem jeweils gewünschten Material besteht.

Dadurch, daß der jeweilige Messpunkt im Grunde durch die Haltevorrichtung 4 nicht nur bestimmt ist, sondern auch an dieser Stelle der Temperatursensor 3, nämlich das Mantelstabelement entsprechend fixiert wird, kann der Temperatursensor 3 immer an derselben Position zur Temperaturmessung angeordnet werden, auch wenn mehrere Messreihen zeitunabhängig voneinander durchgeführt werden. Weiterhin ist eine Zerstörung des Temperatursensors 3 bei Vorbereitung und Nachbereitung der Temperaturmessungen vermieden, wodurch eine mehrmalige Verwendung des gleichen Temperatursensors 3 ermöglicht ist und die Materialkosten vermindert sind. Die Montage des Temperatursensors 3 ist wesentlich vereinfacht und schnell möglich, da keine zusätzlichen bzw. neuen Lötstellen oder Schweißpunkte notwendig sind, wenn die Haltevorrichtungen 4, vzw. bei einem Prototyp zunächst einmal angeordnet sind. Aufgrund der angeordneten Haltevorrichtungen 4 und der hierdurch bestimmten Messpunkte treten auch keine ortsabhängigen Messtoleranzen auf, denn die vorderen Enden 3b der Temperatursensoren 3, nämlich die Messpitzen sind durch die Haltevorrichtungen 4 immer an den gleichen Stellen fixiert.

Es ist auch denkbar, daß die Haltevorrichtungen 4, nicht wie hier als Stutzen 4a ausgeführt werden, sondern bspw. durch Stiftverbindungen, oder anderen Klemmverbindungen, insbesondere durch entsprechende Stecker oder Klemmen realisiert werden. Fig. 1 zeigt hier nur beispielhaft die Ausführung der Haltevorrichtung 4 als Stutzen 4a mit der Kombination der Mutter 4b, also die Ausbildung der Haltevorrichtung 4 als eine "Schrauben-Verbindung" zur Fixierung des Temperatursensors 3 in einer bestimmten Position.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Vorrichtung

2

Abgasanlage

3

Temperatursensoren

3

a vordere Bereich

3

b vordere Ende

4

Haltevorrichtung

4

a Stutzen

4

b Mutter

4

c Gewinde

4

e Bohrung

Claims

1. Vorrichtung (1) zur Temperaturmessung an einer Abgasanlage (2) eines Kraftfahrzeuges, wobei die Vorrichtung (1) mindestens einen Temperatursensor (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Haltevorrichtung (4) vorgesehen ist und daß zumindest der vordere Bereich (3a) des Temperatursensors (3) so ausgebildet ist, daß das vordere Ende (3b) in der für die Temperaturmessung erforderlichen Position durch die Haltevorrichtung (4) fixierbar ist.

2. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (3) als Thermoelement ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (3) als Widerstandsthermometer ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (3) bzw. das Thermoelement als Mantelstabelement ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (4) als Stiftverbindung oder als Klemmverbindung ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (4) als Stutzen (4a) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (4) als Schraubenverbindung ausgebildet ist, nämlich den Stutzen (4a) mit einer Bohrung (4e), mindestens ein Gewinde (4c) und eine Mutter (4b) mit Bohrung (4e) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (3) durch die Bohrung (4e) des Stutzens (4a) geführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (3) durch die Mutter (4b) des Stutzens (4a) fixiert ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (4) an der Abgasanlage (2) angelötet, aufgeschweißt oder angeklebt ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (4) an der Abgasanlage (2) angeklemmt oder angenietet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (4) an der Abgasanlage (2) angepresst oder aufgeschrumpft ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (3) für die Temperaturmessungen von Gasen angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (3) für die Temperaturmessungen von Materialien angeordnet ist.