DD234931A1

DD234931A1 - Vorrichtung zur pyrometrischen temperaturmessung in abgaskanaelen

Info

Publication number: DD234931A1
Application number: DD27339385A
Authority: DD
Inventors: Ilja Irmscher; Manfred Struedinger; Reinhard Exner
Original assignee: Schwarze Pumpe Gas Veb
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1986-04-16

Abstract

Die erfindungsgemaesse Loesung bezieht sich auf die Messung der Abgastemperaturen an Otto- und Zuendstrahlmotoren bei geringer Ansprechzeit, ist aber auch fuer andere Verbrennungskraftmaschinen geeignet. Mit der Vorrichtung kann die Abgastemperatur an festgelegter Stelle mit Hilfe der empfindlichen Pyrometermesstechnik bestimmt werden, wodurch sie fuer die Loesung bestimmter Forschungs- und Ueberwachungsaufgaben interessant ist. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Messstelle ein kleiner Koerper als Uebertrager angeordnet wird. Seine Oberflaechenschicht ist so beschaffen, dass sie im Gegensatz zum Kern sehr schnell die Abgastemperatur annimmt, die auf pyrometrischem Weg in ein Messsignal umgewandelt wird. Zweckmaessig ist die mechanisch verbundene Ausfuehrung vom Uebertrager und dem in der Kanalwand installierten Messwertaufnehmer, wodurch eine exakte Positionierung zueinander gewaehrleistet wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar an Verbrennungskraftmaschinen, ferner in Kanälen, die von Gasen durchströmt werden, die keine Festkörper oder andere sich ablagernde Stoffe enthalten. Die Erfindung ist besonders geeignet für Otto- und Zündstrahlmotoren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im allgemeinen wird die Abgastemperatur an Verbrennungskraftmaschinen mit Hilfe von ummantelten Thermoelementen gemessen. Die meisten derartigen Temperaturgeber besitzen eine relativ hohe Ansprechzeit, die nur die Messung von Beharrungswerten gestatten. Für bestimmte technische Aufgaben ist es jedoch erforderlich, den Temperaturverlauf im Abgassystem oder eine plötzliche Temperaturänderung sehr schnell zu erfassen. Das ist nur mit speziellen Gebern möglich, die aber oftmals den Nachteil geringer mechanischer Stabilität aufweisen.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Messung des Temperaturverlaufes im Abgassystem oder plötzlicher Temperaturänderungen zeitverzögerungsarm durchführen zu können. ,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung steht vor der Aufgaben, eine das Ziel der Erfindung realisierende technische Lösung zu finden, die frei von den Mängeln der bekannten technischen Lösungen ist.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß an einer für den speziell geforderten Meßwert repräsentativen Stelle im Abgaskanai ein kleiner Körper mit großer Oberfläche, geringer Wärmekapazität und kleiner Masse als Übertrager angeordnet wird, der gute Eigenschaften in Fragen Wärmeübertragung aufweist. Dieser Übertrager kann zweckmäßig als kugelförmig ausgebildeter, eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisender Körper ausgeführt sein, auf dessen Oberfläche eine dünne Schicht eines Materials mit geringer Wärmekapazität und guten wärmeübertragenden Eigenschaften aufgetragen ist.

Er wird vom Auspuffgas umströmt. Dabei nimmt seine Oberfläche die Temperatur des Gases an. Auf seine Oberfläche ist ein pyrometrischer Meßwertaufnehmer optisch ausgerichtet, der ständig ein für die Temperatur dieser Oberfläche charakteristisches Signal bereitstellt. Auf diese Weise ist es möglich, die Temperatur des Auspuffgases an einer definierten Stelle zu erfassen.

Die Anordnung ist so gewählt, daß der Meßwertaufnehmer mit seinem Meßkanal nur mit geringer goniometrischer Abweichung in die Strömungsrichtung weist, um ihn vor Beschädigung zu schützen. Die Eingänge des Meßkanals können durch geeignete mechanische Details im Abgaskanal so ausgeführt sein, daß sie eine zusätzliche Schutzwirkung gegen mechanische Ablagerungen im Meßkanal oder am Meßwertaufnehmer ausüben. Um eine exakte Positionierung des Übertragers zu ermöglichen, ist die Halterung desselben an einer Verlängerung einer im Meßkanal arretierten, auch den Meßwertaufnehmer fixierenden Hülse möglich.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand dreier Figuren erläutert werden. In Figur 1 ist die Anordnung in einem geraden Abgaskanal 1 dargestellt, der in Pfeilrichtung durchströmt wird. In den Meßkanal 2 ist die vollständige Anordnung eingeschoben und in gezeichneter Stellung arretiert worden. Die eingeschobene Anordnung besteht aus der Hülse 3, die den kompletten pyrometrischen Meßwertaufnehmer4 aufnimmt, und an deren Verlängerung 5 der kugelförmige Übertragers befestigt ist. Um den Meßkanal 2 ist eine ringförmige Erhebung 9 angeordnet, die als Schutz gegen in der wandnahen Strömung befindliche Partikel dient.

Aus Figur 2 ist die Befestigung des Übertragers 6 und dessen Aufbau ersichtlich. Die Verlängerung 5 ist an ihrem Ende so ausgebildet, dgß sie in den Kern 7 des Übertragers 6 hineinragt. Der Kern 7 ist aus einem keramischen Werkstoff mit glatter, aber stumpfer Oberfläche kugelförmig ausgebildet. Er wird von einer mehrere Mikrometer starken Metallschicht 8 umgeben.

Figur 3 zeigt eine weitere Anordnungsmöglichkeit. Der Abgaskanal 1 weist eine starke Krümmung auf, wobei die Strömungsrichtung wiederum durch den Pfeil angegeben wird. Abweichend zur in Figur 1 dargestellten Variante wurde die Hülse 3 so lang.ausgeführt, daß sie in den Abgaskanal 1 hineinragt. Deshalb kann auf eine andere Schutzeinrichtung verzichtet werden.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Vorrichtung zur pyrometrischen Temperaturmessung in Abgaskanälen von Verbrennungskraftmaschinen, vorzugsweise Otto- und Zündstrahlmotoren, gekennzeichnet dadurch, daß an repräsentativer Stelle im Abgaskanal (1) ein kleiner Körper mit großer Oberfläche, geringer Wärmekapazität und kleiner Masse als Übertrager (6) angeordnet ist, daß weiter ein optisch auf dessen Oberfläche ausgerichteter pyrometrischer, mechanisch mit dem Übertrager (6) verbundener und diesen haltender Meßwertaufnehmer (4) in einer Hülse (.3) innerhalb eines Meßkanals (2) angeordnet ist, und daß dieser Meßkanal (2) eine geringe goniometrische Abweichung zur Strömungsrichtung Abgases aufweist, wobei seine Einmündung in den Abgaskanal (1) diese vor Beschädigungen schützende Details aufweisen kann.

2. Vorrichtung nach Punkt 1, wobei der Übertrager (6) einen Kern (7) mit geringer Wärmeleitfähigkeit aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß dieser eine Metallschicht (8) mit guten wärmeübertragenden Eigenschaften aufweisen soll.

3. Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Übertrager (6) kugelförmig ausgebildet sein kann.

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen .

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Messung des Temperaturverlaufes im Abgassystem oder plötzlicher Temperaturänderungen zeitverzögerungsarm durchführen zu können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung steht vor der Aufgaben, eine das Ziel der Erfindung realisierende technische Lösung zu finden, die frei von den Mangeln der bekannten technischen Lösungen ist.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß an einer für den speziell geforderten Meßwert repräsentativen Stelle im Abgaskanal ein kleiner Körper mit großer Oberfläche, geringer Wärmekapazität und kleiner Masse als Übertrager angeordnet wird, der gute Eigenschaften in Fragen Wärmeübertragung aufweist. Dieser Übertrager kann zweckmäßig als kugelförmig ausgebildeter, eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisender Körper ausgeführt sein, auf dessen Oberfläche eine dünne Schicht eines Materials mit geringer Wärmekapazität und guten wärmeübertragenden Eigenschaften aufgetragen ist.

Ausführungsbeispiei

Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand dreier Figuren erläutert werden. In Figur 1 ist die Anordnung in einem geraden Abgaskanal 1 dargestellt, der in Pfeilrichtung durchströmt wird. In den Meßkanal 2 ist die vollständige Anordnung eingeschoben und in gezeichneter Stellung arretiert worden. Die eingeschobene Anordnung besteht aus der Hülse 3, die den kompletten pyrometrischen Meßwertaufnehmer 4 aufnimmt, und an deren Verlängerung 5 der kugelförmige Übertrager 6 befestigt ist. Um den Meßkanal 2 ist eine ringförmige Erhebung 9 angeordnet, die als Schutz gegen in der wandnahen Strömung befindliche Partikel dient.

Aus Figur 2 ist die Befestigung des Übertragers 6 und dessen Aufbau ersichtlich. Die Verlängerung 5 ist an ihrem Ende so ausgebildet, daß sie in den Kern 7 des Übertragers 6 hineinragt. Der Kern 7 ist aus einem keramischen Werkstoff mit glatter, aber stumpfer Oberfläche kugelförmig ausgebildet. Er wird von einer mehrere Mikrometer starken Metallschicht 8 umgeben. Figur 3 zeigt eine weitere Anordnungsmöglichkeit. Der Abgaskanal 1 weist eine starke Krümmung auf, wobei die Strömungsrichtung wiederum durch den Pfeil angegeben wird. Abweichend zur in Figur 1 dargestellten Variante wurde die Hülse 3 so lang ausgeführt, daß sie in den Abgaskanal 1 hineinragt. Deshalb kann auf eine andere Schutzeinrichtung verzichtet werden.