DE3921579A1

DE3921579A1 - Exhaust gas measurement system for diesel engine - has maintenance-free soot filter in front of extraction aperture of extraction element feeding analyser unit

Info

Publication number: DE3921579A1
Application number: DE19893921579
Authority: DE
Inventors: Friedrich Schwing
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-01-10
Anticipated expiration: 2009-07-01
Also published as: DE3921579C2

Abstract

An exhaust gas measurement system contains a specimen extraction element in the exhaust system with an extraction aperture connected to the flow cross section of an exhaust pipe, an extraction line leading to an analyser unit and at least one soot filter in the extraction line. The soot filter (6) is mounted in front of the extraction aperture (8) of the specimen extraction element (2). USE/ADVANTAGE - For measuring the harmful emissions in exhaust gases of a diesel engine. Enables maintenance free operation of the soot filter.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abgasmeßanlage zur Bestimmung der Schadstoffemission einer Dieselbrennkraft maschine mit den weiteren im Oberbegriff des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmalen.The invention relates to an exhaust gas measuring system for Determination of pollutant emissions from a diesel internal combustion engine machine with the others in the preamble of patent pronounced 1 characteristics.

Eine Abgasmeßanlage der gattungsgemäßen Bauart ist aus dem Fachbuch "Emission- und Imissionstechnik im Verkehrswesen, Verlag TÜV Rheinland", 1983, Seite 142 bekannt.An exhaust gas measuring system of the generic type is from the Technical book "Emission and immission technology in transport, Verlag TÜV Rheinland ", 1983, page 142 known.

Die Probenentnahmeleitung ist in mehrere zu den einzelnen Analysatoren führenden Stichleitungen verzweigt, wobei in jeder Stichleitung ein Rußfilter angeordnet ist. Diese bekannte Anordnung der Rußfilter hat den Nachteil, daß jedem Analysator ein separates Rußfilter zugeordnet ist. Hinzu kommt, daß die einzelnen Rußfilter sich im Laufe der Testprogramme, z. B. nach 1 bis 2 Vollastkurven mit Ruß partikeln zusetzen und daher ständig gereinigt oder er neuert werden müssen. Dies ist jeweils mit einem hohen Zeit- und Kostenbaufwand verbunden. The sampling line is divided into several for each Branch lines leading analyzers, wherein in a soot filter is arranged in each branch line. These known arrangement of the soot filter has the disadvantage that a separate soot filter is assigned to each analyzer. In addition, the individual soot filters change over the course of Test programs, e.g. B. after 1 to 2 full load curves with soot clogged particles and therefore constantly cleaned or he need to be renewed. This is always with a high Time and cost involved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge mäße Abgasmeßanlage so auszubilden, daß einerseits eine Vereinfachung der Anlage und andererseits ein wartungs freier Betrieb der Rußfilter erreicht wird.The invention has for its object a genus moderate exhaust gas measuring system so that on the one hand Simplification of the system and, on the other hand, maintenance free operation of the soot filter is achieved.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is according to the invention in the license plate of claim 1 specified features solved.

Die erfindungsgemäße Abgasmeßanlage zeichnet sich dadurch aus, daß zur Versorgung der einzelnen Analysatoren nur ein einziger Rußfilter erforderlich ist. Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Anlage und zu einer erheb lichen Kosteneinsparung. Außerdem wird durch die Anordnung des Rußfilters im Probenentnahmeelement erreicht, daß auf dem Filter abgelagerte Rußpartikel durch die hohe Abgas temperatur und den Restsauerstoffgehalt im Abgas jeweils selbsttätig abbrennen, bzw. vom Abgasstrom von der Fil teroberfläche wieder abgelöst werden, so daß infolge die ses Selbstreinigungseffekts ein Verstopfen des Rußfilters verhindert wird. Hierdurch wird ein wartungsfreier Betrieb des Rußfilters erreicht.The exhaust gas measuring system according to the invention is characterized by this from that to supply the individual analyzers only one only soot filter is required. This leads to a significant simplification of the system and to a significant cost savings. In addition, the arrangement of the soot filter in the sampling element reaches that on soot particles deposited in the filter due to the high exhaust gas temperature and the residual oxygen content in the exhaust gas in each case burn off automatically, or from the exhaust gas flow from the fil surface are removed again, so that as a result of the This self-cleaning effect clogs the soot filter is prevented. This makes maintenance-free operation of the soot filter reached.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Further advantageous embodiments of the invention are in contain the subclaims.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Er findung dargestellt. Es zeigen: In the drawing, two embodiments of the He shown. Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Abgasmeß anlage mit einer Probenentnahmesonde als Entnahmeelement und mit einer Anordnung des Rußfilters an der Sonde und Fig. 1 shows a schematic representation of an exhaust gas measuring system with a sampling probe as a sampling element and with an arrangement of the soot filter on the probe and

Fig. 2 die Abgasmeßanlage aus Fig. 1 mit einem Entnahmezylinder als Probenentnahmeelement, und mit einer Anordnung des Rußfilters im Entnahmezylinder. Fig. 2 shows the exhaust gas measuring system from Fig. 1 with a sampling cylinder as a sampling element, and with an arrangement of the soot filter in the sampling cylinder.

In den Figuren sind von einer Abgasmeßanlage nur diejeni gen Bauelemente dargestellt, die zur Erläuterung der er findungsgemäßen Ausführungen unbedingt notwendig sind.In the figures, only those of an exhaust gas measuring system are shown gene components shown to explain the he designs according to the invention are absolutely necessary.

So ist mit 1 eine von einer Dieselbrennkraftmaschine ab geführte Abgasleitung bezeichnet, in deren Verlauf eine Probenentnahmeelement angeordnet ist. An das Probeentnah meelement 2 ist eine Probenentnahmeleitung 3 angeschlos sen, die mit einer Abgasanalyseeinheit 4 verbunden ist. Die Probeentnahmeleitung 3 kann ggf. beheizt sein, um eine bestimmte Temperatur der dem Abgasstrom aus der Abgaslei tung entnommenen Abgasprobe aufrechtzuerhalten. In der Probenentnahmeleitung 3 ist eine Probenpumpe 5 zur Gas förderung vorgesehen. Die Abgasanalyseeinheit 4 enthält verschiedene Analysatoren zur Bestimmung der Abgasbestand teile wie HC, CO und NO_x.Thus, 1 denotes an exhaust pipe that is led from a diesel internal combustion engine, in the course of which a sampling element is arranged. At the Probeentnah meelement 2 , a sampling line 3 is ruled out, which is connected to an exhaust gas analysis unit 4 . The sampling line 3 may optionally be heated in order to maintain a certain temperature of the exhaust gas sample taken from the exhaust line from the exhaust line. In the sampling line 3 , a sample pump 5 for gas supply is provided. The exhaust gas analysis unit 4 contains various analyzers for determining the exhaust gas components such as HC, CO and NO _x .

Damit in den einzelnen Analysastoren nur gasförmige Ab gasbestandteile ausgewertet werden können, ist erfindungsgemäß das Probenentnahmeelement 2 mit einem Ruß filter 6 versehen.Can be evaluated so that in each Analysastoren only gaseous gas from constituents, said sampling member 2 with a soot filter 6 is provided according to the invention.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht das Pro benentnahmeelement 2 aus einer rohrförmigen Probeentnahme sonde 7 die mit ihren Entnahmeöffnungen 8 in den Strömungs querschnitt der Abgasleitung 1 eingetaucht ist. An die Probenentnahmesonde 7 ist in einer nicht näher dargestell ten Weise die Probenentnahmeleitung 3 angeschlossen. Das Rußfilter 6 ist schlauchförmig ausgestaltet und auf die Sonde 7 aufgesteckt, so daß die Entnahmeöffnungen 8 zum Rohrgasstrom hin durch das Rußfilter 6 abgedeckt sind. Das Rußfilter 6 ist noch an der Sonde 7 durch Schweißen befe stigt. Durch ein zusätzliches Heizelement 25 an der Sonde 7 kann ein Verstopfen des Filters 6 verhindert werden.According to the embodiment of FIG. 1, the pro benentnahmeelement 2 consists of a tubular sampling probe 7 which is immersed with its removal openings 8 in the flow cross section of the exhaust pipe 1 . The sampling line 3 is connected to the sampling probe 7 in a manner not shown in detail. The soot filter 6 is of tubular design and is plugged onto the probe 7 , so that the removal openings 8 are covered by the soot filter 6 to the tubular gas flow. The soot filter 6 is still attached to the probe 7 by welding. Clogging of the filter 6 can be prevented by an additional heating element 25 on the probe 7 .

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 besteht das Pro benentnahmeelement 2 aus einem in die Abgasleitung 1 fluch tend zwischen den Leitungsabschnitten la und lb auswechsel bar eingesetzten Entnahmezylinder 9. Im Innern des Entnah mezylinders 9 ist ein hohlzylindrisches Rußfilter 10 kon zentrisch gehalten. Das Rußfilter 10 besteht aus einem Keramikwerkstoff. Der Innendurchmesser des Rußfilters 10 entspricht demjenigen der Abgasleitung 1. Gegenüber dem Entnahmezylinder 9 ist das Rußfilter 10 mit einem klei neren Durchmesser hergestellt. Hierdurch ergibt sich um fangsseitig des Rußfilters 10 ein Reingasraum 11, an den die Probeentnahmeleitung 3 mit einer Entnahmeöffnung 12 angeschlossen ist. Der Reingasraum 11 ist an beiden Längsseiten des Entnahmezylinders 9 durch elastische Dicht ringe 13 und 14 abgedichtet. Über beide Dichtringe 13 und 14 ist das Rußfilter 10 gleichzeitig im Entnahmezylinder 9 abgestützt. An beiden Enden ist der Entnahmezylinder mit je einem Flansch 15 und 16 versehen, die jeweils mit einem Gegenflansch 17 am Leitungsabschnitt la und einem Gegen flansch 18 am Leitungsabschnitt lb verschraubt sind. Jeder Flansch 15, 16 besitzt eine zylindrische Ausnehmung 19, 20 zur Aufnahme der Dichtringe 13, 14. Nach innen sind die Ausnehmungen 19, 20 durch je einen Bund 21, 22 be grenzt. Durch je einen an den Gegenflanschen 17, 18 vor stehenden Ringwulst 23, 24 werden die Dichtringe 13, 14 mit dem Verschrauben der Flansche in axialer Richtung zu sammengedrückt und damit das Rußfilter 10 zwischen den Dichtringen 13 und 14 eingeklemmt.According to the embodiment of FIG. 2, the pro benentnahmelement 2 consists of a in the exhaust pipe 1 cursing between the line sections la and lb interchangeable removal cylinder 9 used . Inside the Entnah mezylinders 9 , a hollow cylindrical soot filter 10 is held centrally. The soot filter 10 consists of a ceramic material. The inside diameter of the soot filter 10 corresponds to that of the exhaust pipe 1 . Compared to the extraction cylinder 9 , the soot filter 10 is made with a smaller diameter. This results in a clean gas space 11 around the catch side of the soot filter 10 , to which the sampling line 3 is connected with a removal opening 12 . The clean gas space 11 is sealed on both long sides of the removal cylinder 9 by elastic sealing rings 13 and 14 . The soot filter 10 is supported simultaneously in the extraction cylinder 9 via both sealing rings 13 and 14 . At both ends of the removal cylinder is provided with a flange 15 and 16 , which are each screwed to a counter flange 17 on the line section la and a counter flange 18 on the line section lb. Each flange 15 , 16 has a cylindrical recess 19 , 20 for receiving the sealing rings 13 , 14 . Inwardly, the recesses 19 , 20 are each delimited by a collar 21 , 22 . By one each on the counter flanges 17 , 18 in front of standing annular bead 23 , 24 , the sealing rings 13 , 14 are compressed together with the screwing of the flanges in the axial direction and thus the soot filter 10 is clamped between the sealing rings 13 and 14 .

Claims

1. Abgasmeßanlage zur Bestimmung der Schadstoffemission einer Dieselbrennkraftmaschine bestehend aus einem im Ver lauf einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordne ten Probenentnahmeelement mit einer an den Strömungsquer schnitt der Abgasleitung angeschlossenen Entnahmeöffnung, einer mit dem Probeentnahmeelement verbundenen und zu ei ner Abgasanalyseeinheit abgeführten Probenentnahmeleitung und mindestens einem in der Probenentnahmeleitung angeord neten Rußfilter, dadurch gekennzeichnet, daß das Rußfilter (6, 10) der Entnahmeöffnung (8, 12) des Probenentnahmeelementes vorgelagert ist.1. Exhaust gas measuring system for determining the pollutant emission of a diesel internal combustion engine consisting of a sampling element arranged in the course of an exhaust gas line of the internal combustion engine with a sampling opening connected to the flow cross section of the exhaust gas line, a sampling line connected to the sampling element and discharged to an exhaust gas analysis unit, and at least one in the Sampling line arranged soot filter, characterized in that the soot filter ( 6 , 10 ) of the sampling opening ( 8 , 12 ) of the sampling element is upstream.

2. Abgasmeßanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenentnahmeelement (2) aus einer in den Strö mungsquerschnitt der Abgasleitung (1) eintauchenden Pro benentnahmesonde (7) besteht und daß das Rußfilter (6) der Entnahmeöffnung (8) an der Sonde (7) vorgelagert ist. 2. Exhaust gas measuring system according to claim 1, characterized in that the sampling element ( 2 ) from a flow cross section of the exhaust pipe ( 1 ) immersed per benentnahmesonde ( 7 ) and that the soot filter ( 6 ) of the removal opening ( 8 ) on the probe ( 7 ) is upstream.

3. Abgasmeßanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rußfilter (6) aus einem Edelstahlgewebe besteht.3. Exhaust gas measuring system according to claim 1 or 2, characterized in that the soot filter ( 6 ) consists of a stainless steel mesh.

4. Abgasmeßanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rußfilter (6) schlauchförmig ausgebildet ist, das auf die Probenentnahmesonde (7) aufgesteckt und mit dieser durch Schweißen verbunden ist.4. Exhaust gas measuring system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the soot filter ( 6 ) is tubular, which is plugged onto the sampling probe ( 7 ) and connected to it by welding.

5. Abgasmeßanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenentnahmeelement (2) als ein in die Abgas leitung (1) zwischen den Leitungsabschnitten (1a und 1b) auswechselbar eingesetzter Entnahmezylinder (9) ausgebil det ist, in dem ein hohlzylindrisches Rußfilter (10) un ter Einschluß eines umfangsseitigen Reingasraumes (11) gehalten ist, an den die Entnahmeöffnung (12) angeschlos sen ist.5. Exhaust gas measuring system according to claim 1, characterized in that the sampling element ( 2 ) as a in the exhaust line ( 1 ) between the line sections ( 1 a and 1 b) interchangeably used extraction cylinder ( 9 ) is ausgebil det, in which a hollow cylindrical soot filter (10) un ter including a circumferential clean gas space (11) is held, is sen be Schlos to the removal opening (12).

6. Abgasmeßanlage nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rußfilter (10) mittels an beiden Filterenden an geordneter Dichtringe (13, 14) im Entnahmezylinder (9) abgestützt ist.6. Exhaust gas measuring system according to claim 1 and 5, characterized in that the soot filter ( 10 ) is supported by means of at both filter ends on ordered sealing rings ( 13 , 14 ) in the extraction cylinder ( 9 ).

7. Abgasmeßanlage nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Entnahmezylinder (9) an beiden Zylinderenden mit einem Flansch (15, 16) versehen ist und daß jeder Flansch (15, 16) mit einem Gegenflansch (17, 18) am entsprechenden Leitungsabschnitt (1a, 1b) verschraubt ist.7. Exhaust gas measuring system according to claim 1, 5 and 6, characterized in that the removal cylinder ( 9 ) is provided at both cylinder ends with a flange ( 15 , 16 ) and that each flange ( 15 , 16 ) with a counter flange ( 17 , 18 ) is screwed to the corresponding line section ( 1 a, 1 b).

8. Abgasmeßanlage nach einem der Ansprüche 1 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flansch (15, 16) eine Ausnehmung (19, 20) zur Aufnahme der Dichtringe (13, 14) aufweist und daß das Ruß filter (10) durch axiale Verspannung der Dichtringe (13, 14) in axialer und radialer Richtung fest im Entnahmezy linder (9) gehalten ist.8. Exhaust gas measuring system according to one of claims 1 and 5 to 7, characterized in that each flange ( 15 , 16 ) has a recess ( 19 , 20 ) for receiving the sealing rings ( 13 , 14 ) and that the soot filter ( 10 ) through axial bracing of the sealing rings ( 13 , 14 ) in the axial and radial direction is held firmly in the extraction cylinder ( 9 ).