DE10049125C2

DE10049125C2 - Method for measuring particles in gas flows and particle sensor arrangement for carrying out the method

Info

Publication number: DE10049125C2
Application number: DE2000149125
Authority: DE
Inventors: Guenter Eckardt; Stefan Dietrich; Michael Koehler
Original assignee: Zentrum Mikroelektronik Dresden GmbH
Current assignee: ZENTRUM MIKROELEKTRONIK DRESDEN AG, 01109 DRESDEN,
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-09-19
Anticipated expiration: 2020-10-03
Also published as: DE10049125A1

Abstract

Die Erfindung, die das Messen von Partikeln in Gasströmen betrifft, wobei aus einem Gasstrom ein Teilstrom entnommenm wird, der innerhalb einer Küvette eine Messtrecke durchströmt, die wiederum von einem Lichtsensor durchleuchtet wird, liegt die Aufgabe zugrunde, die Partikelkonzentration in Gasen mit hoher Genauigkeit und Stabilität zu messen. Dies wird verfahrensseitig durch einen Kalibriervorgang gelöst, indem die Teilstromentnahme aus dem Gas für die Dauer eines Kalibriervorganges von der Gasteilstromentnahmeanordnung unterbrochen und danach der gemessene Wert des Lichtempfängers bei Partikelfreier Küvette zu einem Kalibrierwert der Partikelkonzentration verarbeitet und gespeichert wird. Die anordnungsseitige Lösung besteht darin, dass in der Küvette ein Messstreckenraum angeordnet ist, der mit seiner Längsausdehnung die Messstrecke repräsentiert, an dessen äußeren Enden eine erste Teil-Gaszuführung und eine zweite Teil-Gaszuführung angeordnet sind, die zumindest mittelbar mit der Gasteilstromentnehmeanordnung verbunden sind, und an der Mitte des Messstreckenraumes ein Gasaustritt angeordnet ist.The invention, which relates to the measurement of particles in gas streams, a partial stream being taken from a gas stream and flowing through a measuring section within a cuvette, which in turn is illuminated by a light sensor, is based on the task of determining the particle concentration in gases with high accuracy and Measure stability. On the process side, this is solved by a calibration process by interrupting the partial flow removal from the gas for the duration of a calibration process by the gas partial flow removal arrangement and then processing and storing the measured value of the light receiver in the case of a particle-free cuvette to a calibration value of the particle concentration. The arrangement-side solution consists in that a measuring section space is arranged in the cuvette, which represents the measuring section with its longitudinal extension, at the outer ends of which a first partial gas supply and a second partial gas supply are arranged, which are at least indirectly connected to the partial gas flow arrangement. and a gas outlet is arranged in the middle of the measuring section space.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Partikeln in Gasströmen, wobei aus einem Gasstrom ein Teilstrom entnommen wird. Dieser repräsentierende Teilstrom durchströmt innerhalb einer Küvette eine Messstrecke bestimmter Länge, wobei letztere von annähernd monochromatischem Licht und konstanter Intensität eines Lichtsenders durchleuchtet wird. Ein in der Messstrecke dem Lichtsender gegenüberliegender Lichtempfänger ermittelt die resultierende Lichtintensität, welche sich nach Durchdringen des gesendeten Lichts durch den Partikelstrom infolge der dabei auftretenden Lichtabsorption und Lichtstreuungen an den Partikeln ergibt. Die hierbei auftretende Lichtschwächung als trübungsproportionales Messsignal einer Partikelkonzentration wird in einem nachfolgenden Microcontroller ausgewertet.The invention relates to a method for measuring particles in gas streams, a partial stream being withdrawn from a gas stream becomes. This representative partial flow flows within a cuvette a measuring section of certain length, the latter of almost monochromatic light and constant intensity of a light transmitter is illuminated. One in the measurement section the light receiver opposite the light transmitter determines the resulting light intensity, which changes after penetration of the transmitted light through the particle flow as a result of occurring light absorption and light scattering at the Particles results. The light attenuation occurring here as turbidity-proportional measurement signal of a particle concentration is evaluated in a subsequent microcontroller.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Partikelsensoranordnung zur Durchführung des oben genannten Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.The invention further relates to a particle sensor arrangement to carry out the above method according to Preamble of claim 4.

Ein häufig angewandtes Messverfahren bei Sensortypen zur Partikeldichte-, Rußkonzentrationsmessung u. a. verwendet das beschriebene Opazimeterprinzip in unterschiedlichen Abwandlungen. Die unterschiedlichen messtechnischen Lösungen sollen den Einfluss der Störgrößen wie Temperatur, Feuchte/Wasserdampf, Zeitinstabilität, Verschmutzung durch Partikel des Messmediums usw. auf die Messgenauigkeit einer solchen opazimetrischen Messung vermindern. Beim Stand der Technik sind opazimetrische Messeinrichtungen bekannt, bei denen die Messstrecke quer, wie in der DE 41 33 452, oder parallel, wie in der DE 195 31 263 beschrieben, zur Partikel/Gasstromrichtung verläuft. Ihnen ist zum großen Teil gemeinsam, dass sie auch Mittel zur Vermeidung von Verschmutzungen an den Oberflächen von Lichtsender und Lichtempfänger, wie beispielsweise Spülluftkanäle anwenden. Auch ist es vom Anwendungsgebiet und Messmedium abhängig, ob das zu messende Gas bzw. der zu messende Partikelstrom als Vollstrom- oder als repräsentativ entnommener Teilstrom für die Messung zur Verfügung steht.A frequently used measuring method for sensor types for Particle density, soot concentration measurement u. a. uses that described opacimeter principle in different modifications. The different metrological solutions should Influence of disturbance variables such as temperature, humidity / water vapor, Time instability, contamination by particles in the measuring medium etc. on the measurement accuracy of such an opacimetric Reduce measurement. The prior art is opacimetric Known measuring devices in which the measuring section is transverse, such as in DE 41 33 452, or in parallel, as in DE 195 31 263 described, runs to the particle / gas flow direction. Yours to a large extent in common that they are also means of avoidance of dirt on the surfaces of the light transmitter and Use light receivers, such as purge air ducts. It also depends on the area of application and the measuring medium whether the gas to be measured or the particle stream to be measured as Full flow or as a representative partial flow for the measurement is available.

Bezüglich einer die Messgenauigkeit beeinflussenden konstruk tiven Lösung ist auf den Einsatz eines Entspannungsraumes, welcher an den Messstreckenraum angeordnet ist, wie in DE 195 31 263 dargelegt, hinzuweisen. Hierbei wird die Strömungs geschwindigkeit des zu messenden Mediums unmittelbar in der Messstrecke vermindert und damit eine gleichmäßigere Verwirbe lung erreicht.Regarding a construct tive solution is to use a relaxation room, which is arranged on the measuring section space, as in DE 195 31 263 set out to point out. This is the flow speed of the medium to be measured directly in the Measuring distance is reduced and thus a more uniform swirl lung reached.

Diesen messtechnischen Einrichtungen ist gemeinsam, dass ihre Messgenauigkeit stark abhängig von den Grundeigenschaften wie Temperatur, Druck und Partikelgröße, chemischen Bestandteilen des zu messenden Mediums sowie Umgebungsbedingungen und einge setzten konstruktiven Lösungen bei der Messung ist.What these metrological facilities have in common is that their Measuring accuracy strongly depends on the basic properties such as Temperature, pressure and particle size, chemical components of the medium to be measured as well as environmental conditions and on put constructive solutions in the measurement.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, Partikelkon zentrationen in Gasströmen mit hoher Genauigkeit und Stabili tät zu messen, und gleichzeitig Messeinrichtungen zu realisie ren, die robust sind und mit geringem Wartungsaufwand und geringen Kosten einsetzbar sind.The invention is based on the object, particle con concentrations in gas flows with high accuracy and stability measure, and at the same time to implement measuring devices ren, which are robust and with low maintenance and can be used at low cost.

Die verfahrensseitige Lösung der Aufgaben stellung sieht vor, dass in einem Kalibriervorgang die Teilstromentnahme aus dem Gasstrom durch Abschalten der Gasteil stromentnahmeanordnung unterbrochen wird. Der kontinuierliche Messvorgang wird hierbei für die Dauer eines Kalibriervorgan ges zyklisch oder auf Anforderung durch den Microcontroller unterbrochen. Danach wird der gemessene Wert des Licht empfängers gespeichert und dieser gespeicherte Wert wird zu einem Kalibrierwert der Partikelkonzentration verarbeitet. Bei dem nachfolgenden wieder zugeschalteten kontinuierlichen Mess vorgang wird letzterer als Vergleichswert zur Verfügung ge stellt.The procedural solution of the tasks position provides that in a calibration process, the partial flow withdrawal from the gas stream by turning off the gas part current withdrawal arrangement is interrupted. The continuous The measuring process is for the duration of a calibration process cycle or on request by the microcontroller interrupted. After that, the measured value of the light stored in the receiver and this stored value becomes processed a calibration value of the particle concentration. at the subsequent continuous measurement switched on again the latter is available as a comparison value provides.

Hierbei wird vorteilhaft sichergestellt, dass mittels der eingeschobenen Kalibrierzyklen der Bezug zum NULL-Wert der Partikelkonzentrationsmessung immer wieder auf die aktuellen Parameter der Messeinrichtung und ihrer Umgebungsbedingungen genommen wird. So müssen z. B. nicht mehr alle temperaturabhän gigen und zeitabhängigen Kenngrößen der Messeinrichtung in nerhalb des gesamten Temperaturbereiches und der gesamten Einsatzzeit des Sensors eine NULL-Wertmessung im Toleranz bereich gewährleistet werden, sondern nur ihre Drift zwischen zwei Kalibrierzyklen.This advantageously ensures that by means of inserted calibration cycles the reference to the NULL value of the Particle concentration measurement always up to date Parameters of the measuring device and their environmental conditions is taken. So z. B. not all temperature dependent current and time-dependent parameters of the measuring device in within the entire temperature range and the entire Operating time of the sensor a zero value measurement in tolerance range, but only your drift between two calibration cycles.

Eine verfahrensseitige Lösung der Aufgaben stellung sieht vor, dass ein Kalibriervorgang ausgelöst wird, wenn der Verbrennungsmotor einen Leerlaufzustand eingenommen hat. Es wird damit sichergestellt, dass das zu einem be stimmten Zeitpunkt benötigte Leistungsvermögen des Verbren nungsmotors nicht durch zeitgesteuerte Zyklen von Kalibrier vorgängen beeinflusst wird. Daher wird hierbei in den sich ergebenden Leerlaufphasen des Motors die Kalibrierung durch geführt. Indem der minimale Partikelanteil im Gasstrom bei Leerlauf als hinreichend genauer NULL-Wert für die Kalibrie rung verwendet wird, braucht die Gasentnahme nicht unterbro chen zu werden.A procedural solution to the tasks position provides that a calibration process is triggered, when the engine is idling Has. This ensures that this leads to a right time required capacities of burning motor by timed cycles of calibration operations is influenced. Therefore, this is in the resulting idle phases of the engine through the calibration guided. By the minimum particle content in the gas flow Idle as a sufficiently accurate NULL value for the calibration gas extraction does not need to be interrupted to become.

Eine Variante der verfahrensseitigen Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass zu Beginn eines Kali briervorganges die gesamte Messstrecke eine bestimmte Zeit mit Spülluft durchspült wird. Hierbei wird die Entfernung des Partikelstromes aus der Küvette aktiv befördert, indem die Spülluft mit ihrer Partikelfreiheit das Messmedium, z. B. Ab gas, verdrängt und damit die Erreichung des NULL-Wertes der Partikelkonzentration beschleunigt, was den Zeitbedarf des Kalibriervorganges stark vermindert.A variant of the procedural solution the task stipulates that at the beginning of a potash the entire measuring section for a certain time Purge air is flushed. Here, the removal of the Particle flow from the cuvette actively transported by the Purge air with its particle freedom the measuring medium, e.g. B. From gas, displaced and thus reaching the zero value of the Particle concentration accelerates, which takes the time required by the Calibration process greatly reduced.

Eine anordnungsseitige Lösung der Aufgaben stellung sieht vor, dass in der Küvette ein Messstreckenraum angeordnet ist, der mit seiner Längsausdehnung die Messstrecke repräsentiert. An den äußeren Enden des Messstreckenraumes sind eine erste Teil-Gaszuführung und eine zweite Teil-Gaszu führung angeordnet, die zumindest mittelbar mit der Gasteil stromentnahmeanordnung verbunden sind, und dass an der Mitte des Messstreckenraumes ein Gasaustritt angeordnet ist.An arrangement-based solution of the tasks position provides that there is a measuring section space in the cuvette is arranged, the measuring section with its longitudinal extension represents. At the outer ends of the measuring section space are a first partial gas supply and a second partial gas supply leadership arranged, at least indirectly with the gas part current draw arrangement are connected, and that at the center a gas outlet is arranged in the measuring section space.

Hierbei wird durch die doppelseitige Einspeisung des zu mes senden Gases in die Messstrecke eine günstige Strömungsrich tung, der den Lichtsender und Lichtempfänger in ihren Spül luftkanälen jeweils umspülende Spülluft, parallel zur Strö mungsrichtung des Gases realisiert. Dadurch wird erreicht, dass im Bereich von Lichtsenderöffnung und Lichtempfän geröffnung des Messstreckenraumes eine Vermischung von Gas und Spülluft nahezu verhindert wird und dadurch die zu messende Partikelkonzentration in der Messstrecke nicht beeinflusst wird.This is due to the double-sided supply of the meter send gas into the measuring section a favorable flow direction device that has the light transmitter and light receiver in your wash air channels each flushing air, parallel to the flow direction of the gas realized. This ensures that in the area of light transmitter opening and light receiver opening of the measuring section a mixture of gas and Purge air is almost prevented and thereby the one to be measured Particle concentration in the measuring section is not affected becomes.

Eine günstige Ausgestaltung der anordnungs seitigen Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass der Mess streckenraum mit seinen symmetrischen Hälften geschwungen gestaltet und damit die beiden Teilgasströme in seiner Mitte zusammenführend angeordnet sind. Diese Lösung zielt darauf ab, zum Vermeiden von Störgrößen das Messmedium in einer symme trischen Struktur wirken zu lassen.A favorable design of the arrangement sided solution of the task provides that the measurement route room with its symmetrical halves curved designed and thus the two partial gas flows in the middle are brought together. This solution aims to avoid disturbances, the measuring medium in a symme let the tric structure work.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der anord nungsseitigen Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass ein erster Entspannungsraum durch gerundete Aufweitung der Innenwandung der Küvette an jeweils den beiden äußeren Enden des Messstreckenraumes, bezüglich Küvetten-Querachse symmetrisch ausgeformt, den Messstreckenraum erweiternd angeordnet ist.An advantageous embodiment of the anord solution-based solution of the task provides that a first relaxation room through rounded expansion of the inner wall the cuvette at the two outer ends of the Measuring section space, symmetrical with respect to the cuvette transverse axis formed, the measuring section space is arranged to expand.

Auf diese Weise wird eine Druckverminderung des Gasstromes bewirkt. Wegen der damit verbundenen geringeren Fließ geschwindigkeit stellt sich auch eine gleichmäßigere Vertei lung des Gases in dem Messstreckenraum ein. Dadurch wird die Messung der Trübung des Gases weitgehend unabhängig von der Position im Querschnitt des Messstreckenraumes.In this way there is a pressure reduction in the gas flow causes. Because of the associated lower flow speed also results in a more even distribution tion of the gas in the measuring section space. This will make the Measurement of the turbidity of the gas largely independent of the Position in the cross section of the measuring section space.

Eine weitere Variante der anordnungsseitigen Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass in der Küvette ein Gaseintritt mittig angeordnet ist, und dieser in einen zweiten Entspannungsraum mündet, der den Gasstrom teilend angeordnet ist, dass an beiden äußeren Enden des zweiten Entspannungs raumes Austrittsöffnungen angeordnet sind, die jeweils in eine erste Teil-Gaszuführung und in eine zweite Teil-Gaszuführung münden. Durch die Erweiterung des Küvettenaufbaus um einen zweiten Entspannungsraum wird durch diesen eine Druckminde rung, eine geringere Fließgeschwindigkeit, eine bessere Ver teilung des Partikelstromes im Querschnitt und auch eine Tem peraturverminderung erreicht, bevor das Gas über die Teil- Gaszuführungen aufbereitet in den für die Messung signifikan ten Messstreckenraum eintritt.Another variant of the arrangement side Solution of the task provides that in the cuvette Gas inlet is arranged in the middle, and this in a second Relaxation room opens, which divides the gas flow is that at both outer ends of the second relaxation room outlet openings are arranged, each in a first partial gas supply and into a second partial gas supply lead. By expanding the cuvette structure by one the second relaxation room becomes a pressure relief lower flow rate, better displacement division of the particle flow in cross section and also a tem temperature reduction before the gas reaches the Gas feeds prepared in the significant for the measurement th measuring path space occurs.

Eine vorteilhafte anordnungsseitige Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass die erste Teil-Gaszufüh rung und die zweite Teil-Gaszuführung mit ihren Mittellinien jeweils rechtwinklig zum zweiten Entspannungsraum angeordnet sind. Diese Lösung zielt darauf ab, dass die rechtwinklige Anordnung der Teil-Gaszuführung zum zweiten Entspannungsraum den kompaktesten Gesamtaufbau der Küvette gewährleistet.An advantageous arrangement-side solution the task provides that the first partial gas supply tion and the second partial gas supply with their center lines each arranged at right angles to the second relaxation room are. This solution aims to be the right angle Arrangement of the partial gas supply to the second relaxation room ensures the most compact overall structure of the cuvette.

Eine weitere vorteilhafte anordnungsseitige Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass die erste Teil- Gaszuführung und die zweite Teil-Gaszuführung mit ihren Mit tellinien jeweils rechtwinklig in den angeordneten Messstreckenraum münden. Auch hierbei zielt diese Lösung darauf ab, dass die rechtwinklige Anordnung ebenfalls zur Messstrecke den kompaktesten Gesamtaufbau der Küvette gewährleistet.Another advantageous arrangement-side Solution of the task provides that the first part Gas supply and the second partial gas supply with their co telllines each at right angles in the arranged measuring section space lead. This solution also aims at this that the right-angled arrangement also corresponds to the measuring section ensures the most compact overall structure of the cuvette.

Eine weitere Variante der anordnungsseitigen Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass im Bereich der beiden jeweiligen Eintrittsöffnungen des ersten Entspannungs raumes der Küvette, jeweils eine Wasserkanal-Bohrung die äuße re Wandung des ersten Entspannungsraumes durchstoßend und nach außen führend angeordnet sind. Dabei liegt die tiefste Stelle der Wasserkanal-Bohrung auf einer Ebene mit dem Boden des ersten Entspannungsraumes. Eine empfindliche Störgröße beim Messen des Gases in der Küvette bildet in ihr enthaltener Wasserdampf und kondensiertes Wasser. Wenn nicht am Beginn der Messstrecke diese Wassertropfen abgeleitet werden, so können sie als Wassernebel einen zusätzlichen nichtpartikelabhängigen Trübungsanteil im Messkanal hervorrufen und das Messergebnis verfälschen. Weiterhin bilden die Wassertröpfchen mit den Partikeln des Gases Kondensationskerne für Verschmutzungen an den Küvettenwandungen und den Oberflächen von Lichtsender und Lichtempfänger. Dies wird durch die Anordnung der beiden erfindungsgemäßen Wasserkanal-Bohrungen erreicht, indem das anfallende Wasser rechtzeitig abgeführt wird.Another variant of the arrangement side Solution of the task provides that in the area of both respective entry openings of the first relaxation space of the cuvette, one water channel hole each, the outer piercing the wall of the first relaxation room and are arranged leading to the outside. The deepest lies Make the water channel hole level with the ground the first relaxation room. A sensitive disturbance when measuring the gas in the cuvette forms contained in it Water vapor and condensed water. If not at the beginning of the Measuring section these water drops can be derived so an additional non-particle-dependent water fog Cause turbidity in the measuring channel and the measurement result distort. Furthermore, the water droplets form with the Particles of the gas condensation nuclei for pollution the cell walls and the surfaces of the light transmitter and Light receiver. This is due to the arrangement of the two Water channel holes according to the invention achieved by that accumulating water is drained off in good time.

Eine zusätzliche Variante der anordnungs seitigen Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass in einem bestimmten Abstand von den Austrittsmündungen der Wasserkanal- Bohrungen aus der Außenwand der Küvette, die zwei angeordneten Wasserkanal-Bohrungen jeweils durch eine senkrecht zur Boden ebene des ersten Entspannungsraumes angeordnete Wasseraus tritts-Bohrung durchbrochen wird.An additional variant of the arrangement sided solution of the task provides that in one certain distance from the outlet mouths of the water Bores from the outer wall of the cuvette, the two arranged Water channel holes each through a perpendicular to the ground Wasseraus arranged on the level of the first relaxation room hole is broken.

Eine vorteilhafte Erweiterung der anord nungsseitigen Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass zwischen Gasteilstromentnahmeanordnung und Gaseintritt der Küvette eine Gasteilstrom-Kühlanordnung angeschlossen ist.An advantageous extension of the anord solution-based solution of the task provides that between partial gas withdrawal arrangement and gas inlet of the A gas partial flow cooling arrangement is connected to the cuvette.

Je nach Motorlast können die Temperaturen des Gases in einem weiten Bereich schwanken, was bewirkt, dass die Küvette ihre die Messgenauigkeit bestimmenden Eigenschaften ebenfalls über diesen großen Temperaturbereich gewährleisten muss. Mit dieser Erweiterung wird bewirkt, dass der Temperaturbereich des zu messenden Gases verkleinert wird und damit die Stabilitäts anforderungen an die Küvette entschärft werden. Auf diese Weise werden auch der Kostenaufwand für die Fertigung der Küvette verringert und die Stabilität im nunmehr zugelassenen Temperaturbereich erhöht.Depending on the engine load, the temperatures of the gas in one fluctuate wide range, causing the cuvette to its properties determining the measurement accuracy also via must guarantee this large temperature range. With this Expansion causes the temperature range of the to measuring gas is reduced and thus the stability requirements for the cuvette are defused. To this The cost of manufacturing the Cuvette reduced and the stability in the now approved Temperature range increased.

Eine Ergänzung der anordnungsseitigen Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass die Küvette beheizbar ist. Da die Küvettentemperatur selbst bei bestimmten Umge bungsbedingungen bzw. zu Beginn des Einsatzes an ihren Innen wandungen geringere Temperaturen als das zu messende Gas auf weisen kann, hat dies zur Folge, dass Wasserdampf im Gas an den Wandungen in größeren Mengen kondensiert, so dass dieses Wasser nicht oder zumindest über einen gewissen Zeitraum unge nügend aus der Küvette abgeführt werden kann. Dies hätte die zuvor beschriebenen Messfehler zur Folge. Mit der erfindungs gemäßen Erweiterung durch eine Heizung des Küvettenkörpers und damit auch ihrer Wandung wird sich ein Thermostateffekt ein stellen, bei dem die Wandung im kritischen Temperaturbereich unterhalb der Wasserverdampfungstemperatur immer wärmer ist als das zu messende Gas. An den Küvettenwandungen kann das Wasser somit nicht kondensieren.A supplement to the arrangement-side solution The task stipulates that the cuvette can be heated is. Because the cuvette temperature even at certain conditions of use or at the beginning of the use on their inside temperatures lower than the gas to be measured can result in water vapor in the gas the walls condensed in larger quantities, so this Not water or at least for a certain period of time can be drained sufficiently from the cuvette. This would have been the result in previously described measurement errors. With the fiction according expansion by heating the cell body and a thermostatic effect will also appear on the wall place the wall in the critical temperature range is always warmer below the water evaporation temperature than the gas to be measured. This can be done on the cell walls Do not condense water.

Eine Realisierung der anordnungsseitigen Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass am Grundkörper eine Heizwendel angeschlossen ist.A realization of the arrangement side Solution of the task provides that a Heating coil is connected.

Eine vorteilhafte anordnungsseitige Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass in dem ersten Entspan nungsraum in dem äußeren Drittel seiner beiden Hälften, an der von der Mitte der Küvette abgewandten Wandungsseite, innerhalb einer bestimmten Länge, eine wulstförmige Verengung angeordnet wird. Hierbei wird die Fließgeschwindigeit des Gases über den gesamten Bereich der Messstrecke optimal gestaltet.An advantageous arrangement-side solution the task provides that in the first relaxation space in the outer third of its two halves, on the from the middle of the cell side facing away from the wall, inside a certain length, a bead-shaped constriction arranged becomes. Here, the flow rate of the gas over the entire area of the measuring section optimally designed.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spieles erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigtThe invention is described below with reference to an embodiment game are explained. In the accompanying drawings

Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Messeinrichtung Fig. 1 is a block diagram of the entire measuring device

Fig. 2 eine Schnittzeichnung der Küvette und Fig. 2 is a sectional drawing of the cuvette and

Fig. 3 eine Detail-Schnittzeichnung einer Variante der Küvet te. Fig. 3 is a detailed sectional drawing of a variant of the Küvet te.

Wie in Fig. 1 ersichtlich, wird das zu messende Gas - diesem Ausführungsbeispiel Abgas eines Verbrennungsmotors - als re präsentative Teilmenge durch die Gasteilstromentnahmeanordnung 1 aus dem Gesamtstrom des Gases entnommen und gelangt über Gasteilstrom-Kühlanordnung 4 entsprechend temperaturgemindert in die angeschlossene Küvette 3. Außerdem ist eingangsseitig die Spüllufteinrichtung 2 an die Küvette 3 angeschlossen. Das Gas durchströmt die Küvette 3 einschließlich der in ihr an geordneten Messstrecke. Ein Lichtsender 6 und ein Lichtempfän ger 5 sind in dieser Messstrecke gegenüberliegend angeordnet und damit auch an die Küvette 3 angeschlossen. Während der Lichtsender 6, ein konstantes Durchleuchten der Messstrecke gewährleistend, vom Microcontroller 7 angesteuert wird, wird vom Lichtempfänger 5 die resultierende Lichtmenge am anderen Ende der Küvette 3 erfasst und an den Microcontroller 7 wei tergegeben, wobei dieser eine Messsignalkorrektur und nachfolgende Messsignalausgabe bewerkstelligt. Eine genormte serielle Schnittstelle 8 wird durch den an ihr angeschlossenen Microcontroller 7 mit den Messdaten versorgt. Die an die Kü vette 3 angeschlossene Spüllufteinrichtung 2 durchspült die in der Küvette 3 enthaltenen Spülluftkanäle, wodurch gewährlei stet wird, dass die Oberflächen von Lichtsender 6 und Licht empfänger 5 frei von Partikelverschmutzungen bleiben. Bei einem speziellen erfindungsgemäßen Verfahren wird während eines Kalibrierzyklusses Spülluft auch durch die Messstrecke vor dem Kalibrierwertmessen geschickt.As can be seen in FIG. 1, the gas to be measured - this exemplary embodiment exhaust gas from an internal combustion engine - is taken as a representative subset by the partial gas flow removal arrangement 1 from the total flow of the gas and reaches the connected cuvette 3 via the partial gas flow cooling arrangement 4 with a corresponding temperature reduction. In addition, the scavenging air device 2 is connected to the cuvette 3 on the input side. The gas flows through the cuvette 3 including the measuring section arranged in it. A light transmitter 6 and a light receiver 5 are arranged opposite each other in this measuring section and thus also connected to the cuvette 3 . While the light transmitter 6 , which ensures a constant illumination of the measuring path, is controlled by the microcontroller 7 , the resulting quantity of light at the other end of the cuvette 3 is detected by the light receiver 5 and passed on to the microcontroller 7 , this effecting a measurement signal correction and subsequent measurement signal output. A standardized serial interface 8 is supplied with the measurement data by the microcontroller 7 connected to it. The vette to the Kü 3 connected purge air 2 flushed through the Spülluftkanäle contained in the cuvette 3, stet ensu thereby that the surfaces of the light transmitter 6 and light receiver 5 remain free of particle contamination. In a special method according to the invention, purge air is also sent through the measurement section before the calibration value measurement during a calibration cycle.

Mittels der in Fig. 2 dargestellten Schnittzeichnung der Küvette 3 ist ersichtlich, dass das zu messende Gas über einen Gaseintritt 10 in die Küvette 3 gelangt und in dem zweiten Entspannungsraum 12 in zwei Ströme aufgeteilt wird. An den beiden Enden des zweiten Entspannungsraumes 12 werden die beiden Teil-Gasströme in die anschließend angeordneten erste Teil-Gaszuführung 13 und zweite Teil-Gaszuführung 14 zuge führt. Dadurch gelangt das Gas zum nachgeordneten Messstrec kenraum 17 mit seiner enthaltenen Messstrecke 15. An den längsseitig gegenüberliegenden Enden des Messstreckenraumes 17 sind die Lichtsenderöffnung 20 und die Lichtempfängeröffnung 16 in die Wandung des Messstreckenraumes 17 eingelassen. Diese Öffnungen querend ist parallel zu den Teil-Gaszuführungen 13, 14 je ein Spülluftkanal 22 separat angeordnet. Den Mess streckenraum 17 erweiternd schließt sich der erste Entspan nungsraum 11 an diesen an. Im Bereich des ersten Entspannungs raumes 11 ist außerdem in seinen symmetrischen Hälften je weils eine Wasserkanal-Bohrung 18 in die äußere Wandung einge bracht, damit niedergeschlagenes Kondenswasser abgeführt wer den kann. Zum besseren Abfluss dieses Wassers ist zusätzlich jeweils eine Wasseraustrittsöffnung 19, welche die Wasserkanal-Bohrungen senkrecht durchquert, angeordnet. Im Messstreckenraum 17 werden in der Mitte die beiden Teil-Gas ströme wieder zusammengeführt und das Gas tritt über den Gasaustritt 21 aus der Küvette 3 aus.The sectional drawing of the cuvette 3 shown in FIG. 2 shows that the gas to be measured enters the cuvette 3 via a gas inlet 10 and is divided into two streams in the second expansion space 12 . At the two ends of the second expansion space 12 , the two partial gas flows are fed into the subsequently arranged first partial gas supply 13 and second partial gas supply 14 . As a result, the gas reaches the downstream measuring path space 17 with its measuring path 15 contained therein. The light transmitter opening 20 and the light receiver opening 16 are let into the wall of the measuring path space 17 at the ends of the measuring path space 17 lying opposite on the longitudinal side. Crossing these openings, a scavenging air duct 22 is arranged separately parallel to the partial gas supply lines 13 , 14 . Extending the measuring path space 17 , the first relaxation space 11 connects to it. In the area of the first relaxation room 11 is also in its symmetrical halves each because a water channel bore 18 is introduced into the outer wall, so that condensed water is discharged who can. For better drainage of this water, a water outlet opening 19 , which crosses the water channel bores vertically, is additionally arranged. In the middle of the measuring section 17 , the two partial gas flows are brought together again and the gas exits the cuvette 3 via the gas outlet 21 .

In Fig. 3 ist eine Variante der Gestaltung des Innenraumes der Küvette 3 durch die Detailzeichnung ersichtlich. Im Über gangsbereich beider Teile des ersten Entspannungsraumes 11 zum Messstreckenraum 17 sind die äußeren Wandungsbereiche des Messstreckenraumes 17 jeweils wulstförmig, den Messstrecken raum 17 verengend, ausgeformt. Dies führt zu einer gleich mäßigen Verteilung des Gases im Messstreckenraum und vermeidet damit Messfehler bei der Partikeldichtemessung. In Fig. 3 a variant of the design of the interior of the cuvette 3 can be seen from the detailed drawing. In the transition region over both parts of the first expansion space 11 to the space measuring section 17, the outer wall regions of the measuring path space 17 in each case a bead, the measuring sections narrowing space 17, is formed. This leads to an even distribution of the gas in the measuring section space and thus avoids measurement errors in the particle density measurement.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Gasteilstromentnahmeanordnung
Gas partial flow sampling assembly

22

Spüllufteinrichtung
Air purging

33

Küvette
cuvette

44

Gasteilstrom-Kühlanordnung
Gas partial flow cooling arrangement

55

Lichtempfänger
light receiver

66

Lichtsender
light source

77

Microcontroller
microcontrollers

88th

serielle Schnittstelle
serial interface

1010

Gaseintritt
gas inlet

1111

erster Entspannungsraum
first relaxation room

1212

zweiter Entspannungsraum
second relaxation room

1313

erste Teil-Gaszuführung
first partial gas supply

1414

zweite Teil-Gaszuführung
second part gas supply

1515

Messstrecke
measuring distance

1616

Lichtempfängeröffnung
Light receiver opening

1717

Messstreckenraum
Measuring range Room

1818

Wasserkanal-Bohrung
Water channel bore

1919

Wasseraustrittsöffnung
Water outlet

2020

Lichtsenderöffnung
Light emitter opening

2121

Gasaustritt
gas outlet

2222

Spülluftkanal
scavenging air

2323

wulstförmige Verengung
bulging narrowing

Claims

1.Method for measuring particles in gas streams, a partial stream being taken from a gas stream, and this partial stream representing within a cuvette flowing through a measuring section of a certain length, the latter being illuminated by approximately monochromatic light and constant intensity of a light transmitter and one in the measuring section the light transmitter opposite the light receiver determines the resulting light intensity, which results after penetration of the transmitted light by the particle stream as a result of the light absorption and light scattering on the particles and the resulting attenuation of light as a proportional measurement signal of a particle concentration in a subsequent microcontroller evaluates, characterized in that in a calibration process the partial flow removal from the gas flow is interrupted by switching off the gas partial flow withdrawal arrangement ( 1 ) that the continuous measurement The process is interrupted cyclically or on request by the micro controller ( 7 ) for the duration of a calibration process, then the measured value of the light receiver ( 5 ) is saved and this stored value is processed into a calibration value for the particle concentration, which is then processed again for the subsequent one activated continuous measuring process is provided as a comparison value.

2. The method according to claim 1, characterized records that a calibration process is triggered, when the engine is idling men has.

3. The method according to claim 1, characterized in that at the beginning of a calibration process, the entire measuring section ( 15 ) is flushed with rinsing air for a certain time.

4. Arrangement for measuring particles and gases from internal combustion engines with a cuvette which is provided on the input side with a partial gas flow removal arrangement and which is provided with a purge air device, a measuring section being arranged within the cuvette with a light transmitter connected to it, a light receiver the light transmitter in the Measuring path is arranged opposite, the exit surface of the light transmitter and the entrance surface of the light receiver are each arranged on a rinsing air duct and the light transmitter and the light receiver are each connected to the microcontroller, characterized in that a measuring section space ( 17 ) is arranged in the cuvette is, with its longitudinal extent, the measuring section ( 15 ), wherein at the outer ends of the measuring section space ( 17 ) a first partial gas supply ( 13 ) and a second partial gas supply ( 14 ) are arranged, which are at least indirectly with the partial gas flow hmean order ( 1 ) are connected, and that at the center of the measuring section space ( 17 ) a gas outlet ( 21 ) is arranged.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the measuring section space ( 17 ) is designed with its symmetrical halves curved and thus the two partial gas flows are arranged in the middle to bring together.

6. Arrangement according to one of claims 4 or 5, characterized in that a first relaxation space ( 11 ) by rounded widening of the inner wall of the cuvette ( 3 ) at each of the two outer ends of the measuring path space ( 17 ), with respect to the cuvette transverse axis symme trically formed, the measuring section space ( 17 ) is arranged to expand.

7. Arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that in the cuvette ( 3 ) a gas enters ( 10 ) is arranged in the center and this opens into a second relaxation space ( 12 ) which is arranged to divide the gas flow that at both outer ends of the second expansion space ( 12 ) outlet openings are arranged, each opening into a first partial gas supply ( 13 ) and into a second partial gas supply ( 14 ).

8. Arrangement according to one of claims 4 to 7, characterized in that the first partial gas supply ( 13 ) and the second partial gas supply ( 14 ) are each arranged at right angles to the second relaxation space ( 12 ) with their middle lines.

9. Arrangement according to one of claims 4 to 8, characterized in that the first partial gas supply ( 13 ) and the second partial gas supply ( 14 ) with their middle lines each open at right angles in the arranged measuring path space ( 17 ).

10. Arrangement according to one of claims 4 to 9, characterized in that in the region of the first Ent voltage space ( 11 ) of the cuvette ( 3 ), a water channel bore ( 18 ) which the outer wall of the first relaxation space ( 11 ) penetrating and leading to the outside, is arranged, the deepest point of the water channel bore ( 18 ) being arranged on one level with the floor of the first relaxation space ( 11 ).

11. The arrangement according to claim 10, characterized in that at a certain distance from the outlet openings of the water channel bores ( 18 ) from the outer wall of the cuvette ( 3 ), the two arranged water channel bores ( 18 ) each through a perpendicular to Bottom level of the first relaxation space ( 11 ) arranged water outlet hole ( 19 ) are broken.

12. Arrangement according to one of claims 4 to 11, characterized in that between the partial gas flow taking arrangement ( 1 ) and gas inlet ( 10 ) of the cuvette ( 3 ), a partial gas flow cooling arrangement ( 4 ) is connected.

13. Arrangement according to one of claims 4 to 12, characterized in that the cuvette ( 3 ) is heatable.

14. Arrangement according to claim 13, characterized indicates that a heating coil on the base body closed is.

15. Arrangement according to one of claims 4 to 10, characterized in that the first relaxation space ( 11 ) in the outer third of its two halves, on the wall side facing away from the center of the cuvette ( 3 ), within a certain length, a bead-shaped Ver narrowing ( 23 ) is arranged.