DD218467A1 - Verfahren und anordnung zur abgasueberwachung - Google Patents

Abstract

Verfahren und Anordnung zur Abgasueberwachung, insbesondere an Dieselmotoren, zur Beurteilung des Betriebszustandes aufgrund der Abgastruebung, wobei eine kontinuierliche Betriebsueberwachung des Aggregates und Messungen auf dem Pruefstand sowie Mikrorechnerkompatibilitaet moeglich sein muessen. Die Messeinrichtung hat solchen Temperatur- und Schwingungsbelastungen standzuhalten, dass sie sowohl an der Sammelleitung der Abgasanlage als auch an den einzelnen Zylindern zu messen gestattet. Durch die Nutzung der Wirkung der truebungsverursachenden Bestandteile des Abgases, im wesentlichen Russ mit Anlagerungen, auf den elektrischen Widerstand zwischen zwei elektrisch voneinander isolierten Elektroden, die dem Abgasstrom ausgesetzt sind, laesst sich ein robuster Messfuehler mit kleinen Abmessungen aufbauen. Mit ihm koennen elektronische Messeinrichtungen geschaffen werden fuer - die Motordiagnose zwecks Material- und Arbeitszeiteinsparung bei der Instandhaltung-die Treibstoffeinsparung durch Gewaehrleistung einer energieoptimalen Betriebsweise sowie-den Umweltschutz durch Verhinderung einer kritischen Betriebsweise.

Description

Verfahren und Anordnung zur Abgasüberwachung

Anwendungsgebiet der Erfindung i

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Abgasüberwachung, insbesondere an Dieselmotoren, zur Beurteilung des Betriebszustandes aufgrund der Abgastrübung für die Zwecke der Diagnose, der Energieökonomie sowie des Umweltschutzes, geeignet für den Aggregat- als auch Prüfstandseinsatz einschließlich Mikrorechnerkompatibilität.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, den Betriebszustand von Dieselmotoren aufgrund der Abgastrübung einzustellen bzw. zu kontrollieren, wobei die Trübung mit Hilfe von optischen Verfahren ermittelt wird. Bei der Realisierung der Meßtechnik bestehen grundsätzlich zwei Arbeitsrichtungen, die eine auf der Grundlage des Filtrationsverfahrens und die andere aufgrund des Durchleuchtungsverfahrens. Das Durchleuchtungsverfahren bietet gegenüber dem Filtrationsverfahren den Vorteil, für die Momentanwertmessung geeignet zu sein. Durch die Anwendung von Wechsellicht kann der Nebenlichteinfluß wesentlich

reduziert werden. ~

Dazu wurde weiterhin vorgeschlagen, die übliche Teilstrommessung durch eine Vollstrommessung zu ersetzen, um die aus ,

der Art der Probennahme resultierenden Meßfehler auszuschalten. ...

Trotz der genannten Weiterentwicklungen bestehen auch bei Anwendung des Durchleuchtungsverfahrens zahlreiche aus dsm optischen Grundprinzip resultierende Nachteile.

Die Temperaturempfindlichkeit des optischen Empfängers erfordert die Einhaltung einer bestimmten Maximaltemperatur, / während die Abgastemperatur an der Meßstelle zur Vermeidung der Kondenswasserbildung den Taupunkt von 70°C nicht unterschreiten darf. Das läßt sich nur durch eine aufwendige Kühlung des optischen Systems realisieren. Ferner ist der Einsatzbereich des Verfahrens dadurch auf Messungen an der Abgassammelleitung begrenzt, die Zylinder können also nicht einzeln erfaßt werden.

Zur technischen Realisierung sind solche Abmessungen der Meßeinrichtung notwendig, die eine starke Schwingungsempfindlichkeit verursachen. Zusammen mit der Temperaturempfindlichkeit verbietet das den Aggregateinsatz zur ständigen Betriebsüberwachung an Dieselmotoren. Hierzu trägt auch der hohe Wartungsaufwand infolge der

Verschmutzungsempfindlichkeit bei. .

Um die Verschmutzung zu reduzieren, wird bekanntlich die Teilstrommessung angewendet. Das bedeutet einerseits einen hohen Bedienaufwand. Zum anderen muß dabei gewährleistet sein, daß die Gasgeschwindigkeiten an der Entnahmestelle der Abgasleitung mit derjenigen in der Entnahmesonde annähernd übereinstimmen, eventuell unter Einschaltung.von Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen.

Der Strömungswiderstand der Teilstromleitung hat ebenfalls einen stark fehlerverursachenden Einfluß.

Die Vielzahl der Einflußfaktoren erfordert, den Nullpunkt vor jeder Messung einzustellen. Neben einem hohen Bedienaufwand besteht deshalb noch der Nachteil der Diskontinuität des Verfahrens.

Sowohl die Lichtquelle als auch der optischen Empfänger unterliegen einer schnellen Alterung.

Da die Meßwertübertragung zum Rechner mit einer elektrischen Größe erfolgen muß, führt die Anwendung eines optischen Verfahrens durch den Wechsel der Hilfsenergie im Informationskanal zu erheblichen Fehlern.

Es ist auch bekannt, elektrooptische Verfahren für die Rauchgasfeststellung im Rahmen des Brandschutzes anzuwenden, wobei vorzugsweise Streustrahlungsdetektoren zum Einsatz gelangen (DD 105339, DE 3037366, DE3032641, DE3018021, DE2937707, DE 2908099).

Diese Wirkprinzipien sind wegen der in dem beabsichtigten Anwendungsgebiet bestehenden Einsatzbedingungen und den daraus resultierenden, bereits beschriebenen Mängeln nicht geeignet.

Weiterhin ist bekannt, zum Zwecke der Betriebsüberwachung die Bestimmung der Trübung und damit die aus der Notwendigkei des optischen Meßverfahrens resultierenden Mängel durch Verwendung der Abgastemperatur als Meßgröße zu umgehen.

Diese Lösung hat den Nachteil, daß der Zusammenhang zwischen Trübung und Temperatur des Abgases gerade im Falle der Störung des Motorbetriebes von einer Vielzahl von Einflußgrößen überlagert und dadurch die Feststellung der Ursachen erschwert wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Abgasüberwachung zu schaffen, womit eine kontinuierliche Betriebsüberwachung des Aggregates sowie Messungen auf dem Prüfstand ohne die vorgenannten Mängel ermöglicht werden. .

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zur Beurteilung des Betriebszustandes mit Hilfe der

Abgastrübung derart zu verändern, daß die Anordnung zur Durchführung infolge verminderter Temperatur- und Schwingungsempfindlichkeit eine kontinuierliche Betriebsüberwachung am Aggregat und Messungen auf dem Prüfstand sowohl an der Sammelleitung der Abgasanlage als auch an den einzelnen Zylindern gestattet. ^

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurph gelöst, daß die Wirkung der trübüngsverursachenden Bestandteile, im wesentlichen Ruß mit Anlagerungen, auf den elektrischen Widerstand zwischen zwei Elektroden als Meßgröße dient. Diese Elektroden sind voneinander elektrisch isoliert, an eine Spannungsquelle angeschlossen und dem Abgasstrom ausgesetzt. Vorteilhafterweise werden sie mit dem Isolationsmaterial zu einer konstruktiven Einheit vereinigt und durch eine Schraubverbindung in die Abgasanlage eingefügt.

Der elektrische Anschluß der Elektroden an die Spannungsquelle erfolgt vorzugsweise derart, daß Spannungsqüelle, Elektrodensystem und hochohmiger Eingang einer Anzeige- bzw. Signalverarbeitungseinrichtung eine Reihenschaltung . bilden. .

Das Verfahren funktioniert in der Weise, daß eine Änderung der Konzentration trübungsverursachender Abgasbestandteile ira der Strecke zwischen den Elektroden den elektrischen Widerstand dieser Strecke verändert und infolgedessen als Spannungsänderung am hochohmigen Eingang der Anzeige-bzw. Signalverarbeitungseinrichtung wirksam wird. Dabei ist es prinzipiell gleichgültig, ob die Spannungsquelle eine Gleich- oder Wechselspannung liefert.

Eine Abwandlung der Anordnung derart, daß eine variable Spannungsquelle zum Einsatz kommt, gestattet, die Abhängigkeit der Durchschlagspannung von der Konzentration trübungsverursachender Abgasbestandteile zu deren Messung zu nutzen. In diesem Fall funktioniert das Verfahren in der Weise, daß durch Vergrößerung der Eingangsspannung bei einer bestimmten Konzentration trübungsverursachender Bestandteile in der Strecke zwischen den Elektroden der Durchschlag erreicht und infolgedessen durch Spannungsänderung am hochohmigen Eingang der Anzeige- bzw. Signalverarbeitungseinrichtung ein Signal entsteht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Die Elektroden 2,3 werden in definiertem Abstand, isoliert zueinander in den zu überwachenden Abgasstrom 4 eines Dieselmotors eingebaut und elektrisch mit der Sekundärwicklung eines netzgespeisten Transformators 1 sowie dem Eingangswiderstand des Verstärkers 5 zu einer Reihenschaltung verbunden.

Der Verstärker 5 ist der Eingangsverstärker des Oszillografen 6.

Ändert sich die Konzentration der trübungsverursachenden Abgasbestandteile, so bewirkt die dadurch verursachte Änderung des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden 2 und 3 eine Veränderung der Spannungsaufteilung über dem Widerstand zwischen den Elektroden 2 und 3 sowie dem Eingangswiderstand des Verstärkers 5.

Folglich führt die'Änderung der Konzentration trübungsverursachender Abgasbestandteile zu einer Spannungsänderung am Eingangswiderstand des Verstärkers 5 und läßt sich dadurch auf dem Bildschirm des Oszillografen 6 beobachten. Die Amplitudengröße des Schirmbildes steigt mit wachsender Konzentration trübungsverursachender Abgasbestandteile. Der Eingangswiderstand des Verstärkers 5 muß sehr hoch sein, um bei dem relativ hohen Widerstand zwischen den Elektroden 2 und 3 ein für die Weiterverarbeitung ausreichendes Signal zu erhalten sowie den Transformator 1 im Falle eines Kurzschlusses zwischen den Elektroden 2 und 3 vor Überlastung zu schützen.

Claims (4)

1. Erfindungsansprüche:

   1. Verfahren zur Abgasüberwachung zwecks Beurteilung des Betriebszustandes aufgrund der Abgastrübung, gekennzeichnet dadurch, daß die Wirkung dertrübungsverursachenden Bestandteile auf den elektrischen Widerstand zwischen zwei voneinander isolierten Elektroden, die dem Abgasstrom ausgesetzt sind und mit einer Spannung beaufschlagt werden, als Meßsignal genutzt wird. .
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Einsatz einer variablen Spannungsquelle die Höhe der Durchschlagspannung als Meßsignal dient.
3. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Elektroden mit dem Isoliermaterial eine konstruktive Einheit bilden, die vorzugsweise durch eine Schraubverbindung in die Abgasanlage eingefügt ist.
4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das dem Abgasstrom ausgesetzte Elektrodensystem elektrisch vorzugsweise in einer Reihenschaltung mit der Spannungsqueile und dem Eingang einer Anzeige-bzw. Signalverarbeitungseinrichtung verbunden ist.

   Hierzu eine Seite Zeichnung . '