DE102005006368B4

DE102005006368B4 - Device for determining turbidity of exhaust gases

Info

Publication number: DE102005006368B4
Application number: DE102005006368A
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr. Ante; Christian Dr. Birkner; Dorin Diaconu; Wolfgang Dr. Östreicher
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2005-02-11
Filing date: 2005-02-11
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2025-02-12
Also published as: DE102005006368A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Bestimmung einer Trübung von Abgasen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Opazimeter, die die folgenden Merkmale aufweist:
a. eine Lichtquelle (10) zum Erzeugen einer Lichtmenge, mit der die Abgase des Kraftfahrzeugs in einer Messkammer durchstrahlbar sind,
b. einen Sensor (20) zum Erfassen der Lichtmenge und
c. eine Halterung (30), mit der die Lichtquelle (10) und der Sensor (20) permanent angrenzend an einen Abgasstrang des Kraftfahrzeugs installierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass
d. der Sensor (20) gegenüber der Lichtquelle (10) angeordnet ist und
e. die Messkammer (50, 52) Konstruktionen zur Schwingungsdämpfung, insbesondere Rippen und Lochblechwandungen, aufweist.Device (1) for determining a turbidity of exhaust gases of a motor vehicle, in particular an opacimeter, which has the following features:
a. a light source (10) for generating a quantity of light with which the exhaust gases of the motor vehicle can be irradiated in a measuring chamber,
b. a sensor (20) for detecting the amount of light and
c. a holder (30) with which the light source (10) and the sensor (20) are permanently installed adjacent to an exhaust line of the motor vehicle, characterized in that
d. the sensor (20) is arranged opposite the light source (10) and
e. the measuring chamber (50, 52) constructions for vibration damping, in particular ribs and perforated metal, has.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Trübung von Abgasen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines mit Diesel betriebenen und mit einem Rußfilter ausgestatteten Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to a device for determining a cloudiness of exhaust gases of a motor vehicle, in particular a diesel-powered and with a soot filter equipped motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Dieselmotoren werden sowohl in Personenkraftwagen als auch in Nutzfahrzeugen eingesetzt. Die Leistungsfähigkeit, die gute Drehmomentcharakteristik und der niedrige Verbrauch von Dieselmotoren führen zu einer ständig zunehmenden Akzeptanz auf dem PKW-Markt.diesel engines are used both in passenger cars and in commercial vehicles. The performance, the good torque characteristics and the low consumption of Diesel engines lead to one constantly increasing acceptance in the car market.

Um den Schadstoffausstoß von Dieselmotoren zu minimieren, befinden sich in seinem Abgasstrang ein Dieseloxidationskatalysator und ein Rußfilter. Ergänzend dazu wird mit modernen Einspritzsystemen eine rußarme Verbrennung des Dieselmotors erzielt.Around the pollutant emissions of Minimizing diesel engines are located in its exhaust system a diesel oxidation catalyst and a soot filter. Additional to is achieved with modern injection systems a soot combustion of the diesel engine.

Aus der DE 198 31 679 C2 ist eine Vorrichtung zur Trübungsmessung an partikelbeladenen Gasströmen, insbesondere im Abgas einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einer in einem Gehäuse angeordneten, im Wesentlichen rohrförmigen Messkammer bekannt. Die rohrförmige Messkammer, die im Bereich ihrer offenen Enden einerseits eine Beleuchtungsanordnung und andererseits eine Sensoranordnung aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer im Bereich ihrer Enden schwimmend im einem mechanisch und thermisch verwindungssteifen Rahmen gelagert und dazwischen freigestellt ist. Die Beleuchtungsanordnung und Sensoranordnung sind im Rahmen angeordnet und zwischen Beleuchtungsanordnung und Sensoranordnung einerseits und dem zugehörigen Messkammerende andererseits ist jeweils eine Blende am Rahmen angeordnet, deren Durchlassquerschnitt kleiner als der Durchlassquerschnitt der Messkammer ist.From the DE 198 31 679 C2 is a device for turbidity measurement of particle-laden gas streams, in particular in the exhaust gas of a diesel internal combustion engine, with a arranged in a housing, substantially tubular measuring chamber known. The tubular measuring chamber, which on the one hand has a lighting arrangement and on the other hand a sensor arrangement in the region of its open ends, is characterized in that the measuring chamber is floatingly mounted in the region of its ends in a mechanically and thermally torsion-resistant frame and is free therebetween. The illumination arrangement and sensor arrangement are arranged in the frame and between the illumination arrangement and the sensor arrangement on the one hand and the associated measuring chamber end on the other hand, a respective aperture is arranged on the frame whose passage cross section is smaller than the passage cross section of the measuring chamber.

Die Funktionsfähigkeit des Rußfilters wird im Rahmen der gesetzlich vorgeschriebenen Abgasuntersuchung überprüft. Man führt dabei eine Messung der Abgastrübung durch und erkennt dadurch beispielsweise kleine Brüche des Rußfilters. Die Abgastrübung wird mit einem Opazimeter ermittelt, das zu groß und zu teuer ist, um es in Kraftfahrzeugen einzubauen. Zudem ist die Optik dieser Opazimeter anfällig gegen Verschmutzung, wie beispielsweise Rußpartikel, da diese Messgeräte nur für den kurzzeitigen Einsatz im Abgasstrang von Dieselmotoren ausgelegt sind. Ein weiterer Nachteil bekannter Opazimeter besteht darin, dass eine große Messrohrlänge erforderlich ist, um eine hohe Genauigkeit der Trübungsmessung zu erzielen. Des Weiteren ist es erforderlich, dass das Messrohr mittels Heizung auf mindestens 100°C erhitzt wird, da andernfalls kondensierender Wasserdampf bzw. kondensierende Flüs sigkeit aus dem Abgasstrang des Dieselmotors die Messwerte verfälschen würde. Sowohl die Messrohrlänge als auch die erforderliche Heizung verhindern die Miniaturisierung bekannter Opazimeter, um diese im Kraftfahrzeug einzubauen.The operability the soot filter is checked as part of the legally required emission test. you leads a measurement of the exhaust gas opacity and thereby detects, for example, small fractions of the Soot filter. The exhaust smoke is determined with an opacimeter that is too big and too expensive to fit in To install motor vehicles. In addition, the optics of this opacimeter susceptible against pollution, such as soot particles, since these meters are only for the short-term Use are designed in the exhaust system of diesel engines. Another Disadvantage of known opacimeters is that a large tube length required is to achieve a high accuracy of the turbidity measurement. Of Furthermore, it is necessary that the measuring tube by means of heating to at least 100 ° C is heated, otherwise condensing water vapor or condensing liq fluid from the exhaust line of the diesel engine would distort the measured values. Either the measuring tube length as well as the required heating prevent miniaturization known opacimeter to install this in the motor vehicle.

Daher werden Dieselrußfilter mit Hilfe von Differenzdrucksensoren überwacht, die die Belegung des Filters mit Rußpartikeln bestimmen. Die Auswertung der Signale der Differenzdrucksensoren erfolgt mit Hilfe der On-Board-Diagnose, d. h. die Auswertung wird permanent im Kraftfahrzeug durchgeführt und erfolgt nicht nur zu bestimmten zeitlichen Wartungsintervallen in dafür vorgesehenen Untersuchungsstationen. Der Differenzdrucksensor erfasst zumindest zwei kritische Druckniveaus am Dieselrußfilter: ein oberes Niveau, das auf die Notwendigkeit zur Reinigung des Filters aufmerksam macht, und ein unteres Niveau, das einen Schaden des Filters signalisiert.Therefore become diesel soot filters monitored with the help of differential pressure sensors, which the occupancy of the Filters with soot particles determine. The evaluation of the signals of the differential pressure sensors takes place with the aid of the on-board diagnosis, i. H. the evaluation will permanently performed in the vehicle and not only too certain time intervals in dedicated study stations. The differential pressure sensor detects at least two critical pressure levels at the diesel soot filter: an upper level, pointing to the need to clean the filter attentive, and a lower level that damages the person Filters signaled.

Anhand der durch den Differenzdrucksensor gelieferten Daten entscheidet eine Motorsteuerung des Dieselmotors über einen sinnvollen Zeitpunkt zur Regeneration des Rußfilters. Zudem nutzt die Motorsteuerung die vorhandenen Informationen, um beispielsweise durch die Anpassung der Betriebsparameter des Dieselmotors eine höhere Abgastemperatur zu erzielen. Die höhere Abgastemperatur hat dann eine stärkere Verbrennung des Rußes zur Folge.Based decides the data supplied by the differential pressure sensor an engine control of the diesel engine over a reasonable time for regeneration of the soot filter. In addition, the engine management uses the existing information to for example, by adjusting the operating parameters of the diesel engine a higher one Achieve exhaust gas temperature. The higher exhaust gas temperature then has a stronger one Combustion of soot result.

Ein Bruch in einem kleinen Bereich des Rußfilters führt jedoch zu Druckveränderungen im Abgasstrang des Dieselmotors, die durch den Differenzdrucksensor nicht aufgelöst werden können. Daher können Abgase des Dieselmotors und somit Ruß durch diesen Bruch ungehindert an die Atmosphäre austreten.One Breakage in a small area of the soot filter, however, leads to pressure changes in the exhaust line of the diesel engine, through the differential pressure sensor not resolved can be. Therefore, you can Exhaust gases of the diesel engine and thus soot unhindered by this break escape to the atmosphere.

Es ist daher das Problem der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der die Funktionsfähigkeit von Rußfiltern in mit Dieselmotoren betriebenen Kraftfahrzeugen permanent überwacht werden kann.It Therefore, the problem of the present invention is a device to provide the functionality of soot filters permanently monitored in motor vehicles powered by diesel engines can be.

Das obige Problem wird durch die im unabhängigen Patentanspruch 1 definierte Vorrichtung gelöst. Die Gestaltung von weiteren Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der obigen Vorrichtung geht aus den abhängigen Ansprüchen hervor.The The above problem is defined by the independent claim 1 Device solved. The design of further embodiments and further developments of the above device will become apparent from the dependent claims.

Die obige Vorrichtung, insbesondere ein Opazimeter, bestimmt die Trübung von Abgasen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit Dieselmotor und Rußfilter. Sie umfasst eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Lichtmenge, mit der die Abgase des Kraftfahrzeugs durchstrahlbar sind, einen gegenüber der Lichtquelle angeordneten Sensor zum Erfassen der Lichtmenge und eine Halterung, mit der die Lichtquelle und der Sensor permanent angrenzend an einen Abgasstrang des Fahrzeugs installierbar sind.The above device, in particular an opacimeter, determines the turbidity of exhaust gases of a motor vehicle, in particular of a motor vehicle with diesel engine and soot filter. It comprises a light source for generating a quantity of light with which the exhaust gases of the motor vehicle can be irradiated are arranged opposite the light source sensor for detecting the amount of light and a holder with which the light source and the sensor are permanently installed adjacent to an exhaust line of the vehicle.

Die vorliegende Erfindung liefert ein einfach aufgebautes Opazimeter in kompakter Bauweise, das sich aufgrund seiner begrenzten Anzahl von Komponenten durch ein geringes Gewicht und eine geringe Störanfälligkeit auszeichnet. Diese konstruktiven Besonderheiten sind die Voraussetzung dafür, dass das Opazimeter entgegen bisherigen Anwendungsformen permanent im Kraftfahrzeug installierbar ist. Mit dieser permanent installierten Vorrichtung ist es dem Fahrer und/oder dem Betreiber von Kraftfahrzeugen möglich, ständig oder in variabel einstellbaren Zeitabständen die Trübung der Abgase bei Dieselmotoren zu überprüfen. Dies bildet die Grundlage, um ständig über die Funktionsfähigkeit von Dieselrußfiltern informiert zu sein. Des Weiteren geben die Informationen über die Trübung der Abgase einem Betriebssteuergerät des Dieselmotors die Möglichkeit, die Motorparameter derart anzupassen, dass der Rußausstoß und/oder die Filterbeladung des Dieselrußfilters reduziert werden.The The present invention provides a simply constructed opacimeter in a compact design, due to its limited number of components by a low weight and a low susceptibility to interference distinguished. These design features are the prerequisite that the opacimeter permanently in contrast to previous applications Motor vehicle is installable. With this permanently installed Device is the driver and / or the operator of motor vehicles possible, constantly or at variably adjustable intervals the turbidity of the exhaust gases in diesel engines to check. This forms the basis to constantly over the operability of diesel soot filters to be informed. Furthermore, the information about the cloudiness the exhaust gases an operating control unit of the diesel engine the possibility adjust the engine parameters so that the soot output and / or the filter loading of the diesel soot filter be reduced.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Vorrichtung mit einer Optik ausgestattet, die die Lichtmenge der Lichtquelle auf den Sensor ausrichtet. Diese Optik umfasst mindestens eine Linse, die mit Schutzgas umspülbar ist, um Verschmutzungen der Optik durch Ruß- und Schmutzablagerungen zu verhindern.According to one embodiment The device is equipped with optics that control the amount of light aligns the light source with the sensor. This look includes at least a lens that can be flushed with shielding gas to prevent contamination optics through soot and to prevent dirt deposits.

Die Bündelung und Ausrichtung der durch die Lichtquelle erzeugten Lichtmenge reduziert die notwendige Leistung der Lichtquelle, um die Abgase zur Trübungsuntersuchung ausreichend durchstrahlen zu können. Dies trägt dazu bei, eine kompakte Vorrichtung mit geringem Platzbedarf im Abgasstrang eines Dieselkraftfahrzeugs zu realisieren.The bundling and alignment of the amount of light generated by the light source is reduced the necessary power of the light source to the exhaust gases for turbidity investigation to be able to penetrate sufficiently. This carries This helps to provide a compact device with a small footprint in the To realize exhaust system of a diesel vehicle.

Als weitere Alternative kann ein Laser in Kombination mit der obigen Optik oder allein als Lichtquelle verwendet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Laser oder allgemein die Lichtquelle in einer gepulsten Betriebsweise genutzt, um die Vorrichtung in den Dunkelphasen der Lichtquelle zu justieren und zu kalibrieren.When Another alternative can be a laser combined with the above Optics or used alone as a light source. According to one another embodiment The laser or the light source in general is pulsed Operation used to the device in the dark phases of the light source to adjust and calibrate.

Des Weiteren ist es denkbar, die Lichtquelle nur mit Licht definierter Wellenlänge und/oder mit Licht eines definierten Wellenlängenbereichs zu betreiben. Die Wellenlängenauswahl der Lichtquelle eröffnet in Kombination mit einer Wellenlängenfilterung die Möglichkeit, im Rahmen der Auswertung der durch den Sensor erfassten Lichtmenge den Einfluss von Streulicht zu reduzieren.Of Furthermore, it is conceivable that the light source is defined only with light wavelength and / or to operate with light of a defined wavelength range. The wavelength selection opened the light source in combination with a wavelength filtering the Possibility, in the context of the evaluation of the amount of light detected by the sensor to reduce the influence of stray light.

Die Auswertung der erfassten Messwerte der vorliegenden Vorrichtung als auch ihre Steuerung kann über eine separate Auswerteschaltung realisiert werden. Es ist ebenfalls möglich, die Auswerteschaltung in das Betriebssteuergerät zur Motorsteuerung des Dieselmotors zu integrieren.The Evaluation of the acquired measured values of the present device as well as their control can over a separate evaluation circuit can be realized. It is too possible, the evaluation circuit in the operation control unit for engine control of the diesel engine to integrate.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:in the The following are preferred embodiments the present invention with reference to the accompanying Drawing closer explained. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Opazimeters, das während der Abgasuntersuchung verwendet wird, 1 3 is a schematic representation of an opacimeter known from the prior art used during the exhaust emission test;

2 eine schematische Darstellung der Anordnung der Vorrichtung zur Messung der Abgastrübung im Abgastrakt eines Dieselkraftfahrzeugs, 2 1 is a schematic representation of the arrangement of the device for measuring the exhaust gas turbidity in the exhaust tract of a diesel motor vehicle,

3 eine vergrößerte schematische Darstellung einer Auspuffanlage mit der installierten Vorrichtung zur Bestimmung der Abgastrübung, 3 an enlarged schematic representation of an exhaust system with the installed device for determining the Abgastrübung,

4a, b eine vergrößerte schematische Darstellung der Vorrichtung zur Messung der Abgastrübung bestehend aus Lichtquelle, Messkammer, Sensor und Halterung und 4a , b is an enlarged schematic representation of the device for measuring the Abgastrübung consisting of light source, measuring chamber, sensor and holder and

5a, b eine schematische Darstellung der Lichtquelle, deren ausgesandte Lichtmenge durch eine Sperrgasgeschützte Optik ausgerichtet ist. 5a , b is a schematic representation of the light source whose emitted light quantity is aligned by a barrier gas-protected optics.

Zunächst werden unter Bezugnahme auf 1 das Grundprinzip und der Grundaufbau eines aus dem Stand der Technik bekannten Opazimeters beschrieben, wie es bei der Abgasuntersuchung von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Zur Abgasuntersuchung wird das Opazimeter in den Abgasstrang des Kraftfahrzeugs eingeführt, so dass über das Ventil V entsprechend der Pfeilrichtung die Messkammer 50 mit Abgasen versorgt wird. Die Messkammer 50 wird von der Lichtquelle 10 durchstrahlt. In Abhängigkeit von Rußanteil in den Abgasen wird die von der Lichtquelle 10 ausgesandte Lichtmenge reduziert, so dass nur noch eine der Trübung der Abgase entsprechende Lichtmenge vom Sensor 20 erfasst werden kann. Entsprechend der erfassten Lichtmenge erzeugt der Sensor 20 ein elektrisches Signal, das mit Hilfe einer Auswerteschaltung verarbeitet wird.First, referring to 1 describes the basic principle and the basic structure of a known from the prior art opacimeter, as used in the exhaust gas examination of motor vehicles. For the exhaust gas examination, the opacimeter is introduced into the exhaust system of the motor vehicle, so that via the valve V according to the direction of the arrow, the measuring chamber 50 is supplied with exhaust gases. The measuring chamber 50 is from the light source 10 irradiated. Depending on the proportion of soot in the exhaust gases, that of the light source 10 Reduced emitted light, so that only one of the turbidity of the exhaust gases corresponding amount of light from the sensor 20 can be detected. The sensor generates according to the detected amount of light 20 an electrical signal that is processed by means of an evaluation circuit.

Die Messkammer 50 ist mit einer Heizung 80 ausgestattet. Mit Hilfe der Heizung 80 wird die Temperatur der Messkammer 50 derart eingestellt, dass die in den Abgasen enthaltenen Flüssigkeiten nicht in der Messkammer 50 kondensieren und auf diese Weise die Messung der Abgastrübung beeinflussen. Um eine weitere negative Beeinflussung der Trübungsmessung zu verhindern, wird Schutzgas G über entsprechende Auslässe an der Lichtquelle 10 und dem Sensor 20 vorbeigespült (vgl. Pfeile in 1). Durch die Spülung mit Schutzgas G wird die Ablagerung von Verunreinigungen auf der Lichtquelle 10 und dem Sensor 20 und die dadurch bedingte Behinderung der Messwerterfassung verhindert.The measuring chamber 50 is with a heater 80 fitted. With the help of heating 80 becomes the temperature of the measuring chamber 50 adjusted so that the liquids contained in the exhaust gases are not in the measuring chamber 50 condense and affect in this way the measurement of Abgastrübung. In order to prevent a further negative influence on the turbidity measurement, protective gas G via corresponding outlets at the light source 10 and the sensor 20 rinsed (see arrows in 1 ). By flushing with inert gas G, the deposition of impurities on the light source 10 and the sensor 20 and prevents the resulting obstruction of the measured value detection.

Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung zur Messung der Abgastrübung, die permanent in mit Dieselmotoren betriebenen Kraftfahrzeugen installierbar ist. Basierend auf dieser Vorrichtung wird eine On-Board-Diagnose der Trübung der Abgase des Kraftfahrzeugs sichergestellt, die zur ständigen Überwachung der Funktionsfähigkeit des Rußfilters im Abgasstrang genutzt werden kann. Zudem können basierend auf der ermittelten Abgastrübung Motorparameter ein- und nachgestellt werden, so dass eine verbesserte Rußverbrennung des Dieselmotors, beispielsweise durch die Erhöhung der Abgastemperatur, erzielt werden kann.The The present invention provides a device for measuring the exhaust gas opacity permanently installed in vehicles powered by diesel engines is. Based on this device becomes an on-board diagnosis the cloudiness the exhaust gases of the motor vehicle, which ensures constant monitoring the functionality the soot filter can be used in the exhaust system. In addition, based on the determined Exhaust opacity engine parameters be adjusted and readjusted, so that improved soot combustion of the diesel engine, achieved for example by increasing the exhaust gas temperature can be.

Wie es in 2 schematisch dargestellt ist, wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im hinteren Teil des Abgasstrangs bzw. des Auspuffs 100 eines Dieselkraftfahrzeugs eingebaut. Die Vorrichtung 1 umfasst die Lichtquelle 10, deren Lichtmenge das im Auspuff 100 vorbeiströmende Abgas des Dieselmotors durchstrahlt. Gegenüber der Lichtquelle 10 ist der Sensor 20 angeordnet, der die durch die Abgase hindurchgelassene Lichtmenge erfasst. Zur Untersuchung der Abgase durchstrahlt die Lichtquelle 10 die Messkammer 50, die unten näher erläutert wird. Die Messkammer 50 ist im hinteren Teil des Auspuffs 100 angeordnet, weil hier die Abgase keine hohen Strömungsgeschwindigkeiten zeigen und daher dieser Teil na hezu drucklos ist. Die Bedingungen wirken sich günstig aus, um beispielsweise eine mit der Lichtquelle 10 genutzte Optik 40 und/oder den Sensor 20 mittels einer Schutzgasumspülung vor Verunreinigungen zu schützen (siehe unten).As it is in 2 is schematically illustrated, an embodiment of the present invention in the rear of the exhaust line or the exhaust 100 a diesel vehicle installed. The device 1 includes the light source 10 whose amount of light is in the exhaust 100 passing exhaust gas of the diesel engine radiates. Opposite the light source 10 is the sensor 20 arranged, which detects the amount of light transmitted through the exhaust gases. The light source radiates through to investigate the exhaust gases 10 the measuring chamber 50 which is explained in more detail below. The measuring chamber 50 is in the back of the exhaust 100 arranged, because here the exhaust gases show no high flow velocities and therefore this part is almost no pressure. The conditions have a favorable effect, for example one with the light source 10 used optics 40 and / or the sensor 20 Protect against impurities by means of a protective gas circulation (see below).

Die Lichtquelle 10 und der Sensor 20 sind mit Hilfe einer Halterung 30 getrennt von der Messkammer 50 befestigt. Mit einer entsprechenden Konstruktion, Werkstoffauswahl und Befestigung der Halterung 30 werden die Lichtquelle 10 und der Sensor 20 vom Abgasstrang thermisch und mechanisch isoliert. Dies ermöglicht die Verwendung von einfacheren und weniger wärmeresistenten Werkstoffen in Lichtquelle 10, Optik 40 und Sensor 20, was zur Kostensenkung der vorliegenden Vorrichtung 1 beiträgt. Zudem werden die Komponenten der Vorrichtung 1 gegen die durch die Auspuffanlage 100 übertragenen mechanischen Erschütterungen geschützt, was einerseits die Verfälschung von Messwerten minimiert und andererseits die Lebensdauer der Vorrichtung 1 erhöht.The light source 10 and the sensor 20 are using a bracket 30 separated from the measuring chamber 50 attached. With a corresponding design, material selection and mounting of the bracket 30 become the light source 10 and the sensor 20 thermally and mechanically isolated from the exhaust system. This allows the use of simpler and less heat-resistant materials in the light source 10 , Optics 40 and sensor 20 , leading to the cost reduction of the present device 1 contributes. In addition, the components of the device 1 against through the exhaust system 100 Protected transmitted mechanical shocks, which minimizes the falsification of measurements on the one hand and on the other hand, the life of the device 1 elevated.

Die Lichtquelle 10 kann gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen durch eine Glühlampe, eine oder mehrere Leuchtdioden, ein Licht-führendes Lichtleitkabel oder einen Laser gebildet werden. Um die durch die Lichtquelle 10 abgegebene Lichtmenge zusätzlich zu bündeln und/oder auszurichten, wirkt die Lichtquelle 10 mit einer Optik 40 zusammen. Die Optik 40 erzeugt einen Lichtstrahl geringen Durchmessers, der die Messkammer 50 durchstrahlt. In Anpassung an den Strahldurchmesser kann auf diese Weise der Durchmesser der Messkammer 50 verkleinert werden, was einen geringeren Platzbedarf der Vorrichtung 1 zur Folge hat.The light source 10 may be formed according to different embodiments by an incandescent lamp, one or more light-emitting diodes, a light-guiding optical fiber cable or a laser. To the by the light source 10 In addition to bundling and / or aligning the amount of light emitted, the light source acts 10 with an appearance 40 together. The optics 40 generates a small diameter light beam, which is the measuring chamber 50 irradiated. In adaptation to the beam diameter can in this way the diameter of the measuring chamber 50 be reduced, resulting in a smaller footprint of the device 1 entails.

Wie in den 5a und 5b schematisch dargestellt ist, kann die Optik 40 beispielsweise durch eine oder mehrere Linsen 42 gebildet werden. Die Linse 42 und die Lichtquelle 10 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 90 angeordnet. Zusätzlich kann die Optik 40 durch eine Blende 44 unterstützt werden, die im Gehäuse 90 angeordnet ist. Es ist ebenfalls bevorzugt, den Sensor 20 ähnlich wie die Lichtquelle 10 in einer Gehäuse-Blende-Anordnung unterzubringen.As in the 5a and 5b is shown schematically, the optics 40 for example, by one or more lenses 42 be formed. The Lens 42 and the light source 10 are in a common housing 90 arranged. In addition, the optics 40 through a panel 44 be supported in the housing 90 is arranged. It is also preferable to use the sensor 20 similar to the light source 10 to accommodate in a housing-aperture arrangement.

Um die Lichtquelle 10 und den Sensor 20 vor Verunreinigungen, beispielsweise durch Rußpartikel zu schützen, werden sie bevorzugt mit Schutzgas G umspült (vgl. 5a, 5b). Nach einer geeigneten Filterung zur Entfernung von Verunreinigungen wird das Schutzgas G über eine Öffnung 92 dem Gehäuse 90 zugeführt und verlässt dieses wieder über die Blende 44. Auf diese Weise wird/werden die Lichtquelle 10 und/oder die Optik 40 und/oder der Sensor 20 vollständig (vgl. 5a) oder teilweise (vgl. 5b) mit Schutzgas G umspült. Eine teilweise Umspülung mit Schutzgas G wird realisiert, indem die Lichtquelle 10 und beispielsweise ein Teil der Linse 42 in einem durch eine innere Gehäusewand abgetrennten Gehäusebereich angeordnet sind, der nicht mit Schutzgas G durchströmt wird. Die Umspülung der Lichtquelle 10, der Optik 40 und/oder des Sensors 20 verhindert, dass die obigen Komponenten mit Abgasen oder Luft in Kontakt kommen. Dadurch werden beispielsweise Rußablagerungen oder die Ablagerung von Verunreinigungen aus der Luft auf den obigen Komponenten verhindert. Somit sichert die Schutzgasumspülung einen langfristigen Betrieb der Vorrichtung 1 bei geringem Wartungsaufwand.To the light source 10 and the sensor 20 To protect against impurities, for example by soot particles, they are preferably washed with inert gas G (see. 5a . 5b ). After proper filtering to remove contaminants, the shielding gas G will pass through an opening 92 the housing 90 fed and leaves this again on the aperture 44 , In this way will / will be the light source 10 and / or the optics 40 and / or the sensor 20 completely (cf. 5a ) or partially (cf. 5b ) with protective gas G lapped. A partial purge with inert gas G is realized by the light source 10 and, for example, a part of the lens 42 are arranged in a separated by an inner housing wall housing portion which is not traversed with inert gas G. The flushing of the light source 10 , the optics 40 and / or the sensor 20 prevents the above components from coming into contact with exhaust gases or air. As a result, for example, soot deposits or the deposition of impurities from the air on the above components are prevented. Thus, the protective gas lavage ensures long-term operation of the device 1 with low maintenance.

Ein weiterer positiver Effekt der Schutzgasspülung besteht darin, dass die teilweise und vollständig umspülten Komponenten der Vorrichtung 1 durch das Schutzgas G gekühlt werden. Auf dieser konstruktiven Grundlage können preiswerte und nicht hochtemperaturfeste Werkstoffe eingesetzt werden, wie beispielsweise Kunststofflinsen und dergleichen.Another positive effect of the protective gas purging is that the partially and completely lapped components of the device 1 be cooled by the inert gas G. On this constructive basis inexpensive and not high temperature resistant materials can be used, such as plastic lenses and the like.

Aufgrund der bereits oben angesprochenen geringen Strömungsgeschwindigkeiten der Abgase im hinteren Teil des Auspuffs 100 ist der Schutzgasstrom einfach anzupassen und erfordert keine aufwändigen Druck- und Strömungsverhältnisse im Gehäuse 90. Die strömungstechnische Bereitstellung des Schutzgases G kann beispielsweise ähnlich der Zufuhr von Sperrgasen in ei nem Bearbeitungskopf einer Laserschneidanlage ausgeführt sein. Zudem könnte das Schutzgas G z. B. am Ausgang der Vakuumpumpe des Bremskraftverstärkers oder hinter dem Ladeluftkühler entnommen und der Vorrichtung 1 zugeführt werden. Alternativ ist die Druckdifferenzerzeugung zum Abgasgegendruck oder Umgebungsdruck mit Hilfe eines Gebläses oder einer Unterdruckpumpe denkbar.Due to the already mentioned above low flow rates of the exhaust gases in the rear of the exhaust 100 the protective gas flow is easy to adjust and requires no complicated pressure and flow conditions in the housing 90 , The fluidic provision of the protective gas G may be performed, for example, similar to the supply of sealing gases in egg nem processing head of a laser cutting machine. In addition, the protective gas G z. B. taken at the output of the vacuum pump of the brake booster or behind the intercooler and the device 1 be supplied. Alternatively, the pressure difference generation for exhaust back pressure or ambient pressure by means of a blower or a vacuum pump is conceivable.

Die Messkammer 50 (vgl. 4a und 4b) wird durch einen Kanal gebildet, der den Auspuff 100 durchläuft. Der Kanal ist im Mittelbereich teilweise geöffnet (nicht dargestellt), so dass er zumindest teilweise von dem quer zum Kanal strömenden Abgas durchströmt werden kann.The measuring chamber 50 (see. 4a and 4b ) is formed by a channel that connects the exhaust 100 passes. The channel is partially open in the central region (not shown), so that it can be at least partially flowed through by the exhaust gas flowing transversely to the channel.

Gemäß einer weiteren Alternative besteht die Messkammer 50 aus zwei Teilkanälen 52, die gegenüberliegend am Auspuff 100, beispielsweise durch Schweißen, befestigt sind. Der Durchmesser der Messkammer 50, 52 ist an den Durchmesser des Lichtstrahls der Lichtquelle 10 angepasst.According to another alternative, the measuring chamber 50 from two subchannels 52 Opposite the exhaust 100 , For example, by welding, are attached. The diameter of the measuring chamber 50 . 52 is the diameter of the light beam of the light source 10 customized.

Die Lichtquelle 10 und der Sensor 20 sind bevorzugt beabstandet von der Messkammer 50, 52 angeordnet, so dass sie in die Messkammer 50, 52 „hineinschauen". Da das Licht der Lichtquelle 10 entsprechend fokussiert die Messkammer 50, 52 nur „durchleuchtet", die Messkammer 50, 52 aber offen ist, werden sämtliche Abdichtungsprobleme umgangen. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, die Enden der Messkammer 50, 52 mit Hilfe von transparenten Dichtungen zu versehen, um das Austreten von Abgasen zu vermeiden. Die bereits oben erwähnte Beabstandung zwischen Lichtquelle 10, Sensor 20 und der Messkammer 50, 52 ist zur Reduktion der thermischen und mechanischen Belastung der genannten Komponenten von Vorteil.The light source 10 and the sensor 20 are preferably spaced from the measuring chamber 50 . 52 arranged so that they are in the measuring chamber 50 . 52 "Look inside." Because the light is from the light source 10 accordingly, the measuring chamber focuses 50 . 52 only "transilluminated", the measuring chamber 50 . 52 but is open, all sealing problems are bypassed. However, it is also conceivable, the ends of the measuring chamber 50 . 52 with the help of transparent gaskets to prevent the escape of exhaust gases. The above-mentioned spacing between light source 10 , Sensor 20 and the measuring chamber 50 . 52 is to reduce the thermal and mechanical stress of the components mentioned advantage.

Um den Einfluss von Streulicht auf die Messwerterfassung zu reduzieren, können die Lichtquelle 10 und der Sensor 20 mit geeigneten Blenden oder Abdeckungen versehen werden. Zudem wird der Einfluss von Streulicht dadurch reduziert, dass die Lichtquelle 10 bevorzugt in einer gepulsten Betriebsweise verwendet wird. Basierend auf der gepulsten Betriebsweise werden die Dunkelphasen zur Justierung des Offsets einer Auswerte- bzw. Verarbeitungsschaltung der Vorrichtung 1 verwendet. Außerdem werden mit Hilfe dieser Schaltung die durch den Sensor 20 erfassten Signale erst nach einer Hochpassfilterung ausgewertet.To reduce the influence of stray light on the measured value, the light source can 10 and the sensor 20 be provided with suitable panels or covers. In addition, the influence of stray light is reduced by the fact that the light source 10 is preferably used in a pulsed mode of operation. Based on the pulsed mode of operation, the dark phases become the adjustment of the offset of an evaluation or processing circuit of the device 1 used. In addition, with the help of this circuit, the through the sensor 20 detected signals evaluated only after a high-pass filtering.

Eine weitere Maßnahme, um den Einfluss von Streulicht auf die Messwerterfassung zu minimieren, besteht darin, die Lichtquelle 10 mit einer definierten Wellenlänge oder in einem definierten Wellenlängenbereich zu betreiben. In diesem Fall wird das durch den Sensor 20 erfasste Lichtsignal erst nach einer Wellenlängenfilterung bzw. Farbfilterung ausgewertet. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln eine erhöhte Genauigkeit der Messung der Trübung der Abgase erzielt.Another measure to minimize the influence of stray light on the measured value detection is the light source 10 to operate with a defined wavelength or in a defined wavelength range. In this case, this will be done by the sensor 20 detected light signal evaluated only after a wavelength filtering or color filtering. In this way, an increased accuracy of the measurement of the turbidity of the exhaust gases is achieved by simple means.

Um die negative Beeinflussung der Trübungsmessung durch die Kondensation von Flüssigkeiten innerhalb der Messkammer 50, 52 zu verhindern, wird die Vorrichtung 1 erst dann betrieben, wenn die Messkammer 50, 52 die Kondensattemperatur von ca. 100°C überschritten hat. Die zur Temperaturbestimmung der Messkammer 50, 52 erforderlichen Daten können beispielsweise mit Hilfe eines Temperaturfühlers ermittelt werden. Es ist ebenfalls möglich, die Temperatur der Messkammer 50, 52 aus den in dem Betriebssteuergerät zur Motorsteuerung vorhandenen Daten, wie beispielsweise Ansauglufttemperatur, Lastzustand und Laufzeit des Motors, abzuschätzen. Auf diese Weise werden Messfehler durch in der Messkammer 50, 52 kondensierenden Wasserdampf auch ohne definierte Beheizung der Messkammer 50, 52 ausgeschlossen. Zudem wird der apparative Aufwand für eine separate Beheizung der Messkammer 50, 52 eingespart. Sollte die Messkammer 50, 52 die Kondensattemperatur noch nicht überschritten haben, wird noch keine Messwerterfassung durchgeführt und für den Rußfilter angenommen, dass dieser vollständig funktionstüchtig ist.To the negative influence of the turbidity measurement by the condensation of liquids within the measuring chamber 50 . 52 to prevent the device 1 only operated when the measuring chamber 50 . 52 the condensate temperature has exceeded 100 ° C. The for temperature determination of the measuring chamber 50 . 52 required data can be determined for example by means of a temperature sensor. It is also possible to change the temperature of the measuring chamber 50 . 52 from the existing in the operating control unit for engine control data, such as intake air temperature, load condition and running time of the engine estimate. In this way, measurement errors through in the measuring chamber 50 . 52 condensing water vapor even without defined heating of the measuring chamber 50 . 52 locked out. In addition, the equipment required for a separate heating of the measuring chamber 50 . 52 saved. Should the measuring chamber 50 . 52 If the condensate temperature has not yet exceeded, no measured value acquisition is carried out and the soot filter is assumed to be fully functional.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Messkammer 50, 52 mit Rippen und Lochblechwandung versehen, wie es beispielsweise aus den Endrohren der Auspuffanlage des VW-Käfers bekannt ist. Diese konstruktive Ausstattung trägt zur Schwingungsdämpfung bei. Zudem werden Fehler bei der Messwerterfassung reduziert, die durch die Vermischung der Abgase mit Umgebungsluft auftreten. Des Weiteren kann durch diese Anordnung die Verschmutzungsneigung der Linsen trotz Schutzgasspülungssystem verringert werden.According to a further embodiment, the measuring chamber 50 . 52 provided with ribs and perforated metal wall, as is known for example from the tailpipes of the exhaust system of the VW beetle. This constructive equipment contributes to the vibration damping. In addition, errors in the measured value detection are reduced, which occur due to the mixing of the exhaust gases with ambient air. Furthermore, this arrangement can reduce the tendency of the lenses to fouling despite the protective gas flushing system.

Wie bereits oben erwähnt worden ist, werden die durch die Vorrichtung 1 erfassten Messwerte mit Hilfe einer Auswerteschaltung verarbeitet. Diese Auswerteschaltung kann als eine separate Rechnereinheit ausgeführt sein. Es ist ebenfalls möglich, die Auswerteschaltung als ein Softwaremodul im Betriebssteuergerät zur Motorsteuerung zu realisieren. Diese Auswerteschaltung – egal welcher Ausführung – kann zur weiteren Steigerung der Genauigkeit der Trübungsmessung die Drehzahl- und/oder Last-abhängige Vermischung der Umgebungsluft mit den Abgasen an den offenen Enden der Messkammer 50, 52 berücksichtigen. Diese Berücksichtigung bzw. Berechnung ist nicht zeitkritisch und sollte im Betriebssteuergerät zur Motorsteuerung realisiert sein, weil dort bereits alle benötigten Daten vorhanden sind.As has already been mentioned above, those are passed through the device 1 acquired measured values processed by means of an evaluation circuit. This evaluation circuit can be designed as a separate computer unit. It is also possible to realize the evaluation circuit as a software module in the operating control unit for motor control. This evaluation circuit - no matter what version - can to further increase the accuracy of the turbidity measurement, the speed and / or load-dependent mixing of the ambient air with the exhaust gases at the open ends of the measuring chamber 50 . 52 consider. This consideration or Be The bill is not time-critical and should be implemented in the operating control unit for motor control because all the required data are already available there.

Es ist weiterhin bevorzugt, mit Hilfe der obigen Auswerteschaltung und Vorrichtung 1 vor dem Anspringen des Motors reine Luft in der Messkammer 50, 52 zu messen. Dieser Messwert wird dann für die Kalibrierung der Empfindlichkeit der Schaltung verwendet. Auf diese Weise wird ohne apparativen Aufwand im Langzeitbetrieb eine meist unvermeidliche Abnahme der Empfindlichkeit der Messwerterfassung durch Verschmutzung und Bauteilalterung ausgeglichen.It is furthermore preferred with the aid of the above evaluation circuit and device 1 clean air in the measuring chamber before starting the engine 50 . 52 to eat. This reading is then used to calibrate the sensitivity of the circuit. In this way, a mostly unavoidable decrease in the sensitivity of the measured value detection is compensated by pollution and component aging without equipment expense in long-term operation.

11: Vorrichtungcontraption
1010: Lichtquellelight source
2020: Sensorsensor
3030: Halterungbracket
4040: Optikoptics
4242: Linselens
4444: Blendecover
5050: Messkammermeasuring chamber
5252: Teilkanalsubchannel
8080: Heizungheater
9090: Gehäusecasing
9292: Gehäuseöffnunghousing opening
100100: AuspuffExhaust
GG: Schutzgasprotective gas

Claims

Contraption ( 1 ) for determining a turbidity of exhaust gases of a motor vehicle, in particular an opacimeter, which has the following features: a. a light source ( 10 ) for generating a quantity of light with which the exhaust gases of the motor vehicle can be irradiated in a measuring chamber, b. a sensor ( 20 ) for detecting the amount of light and c. a holder ( 30 ), with which the light source ( 10 ) and the sensor ( 20 ) are permanently installed adjacent to an exhaust line of the motor vehicle, characterized in that d. the sensor ( 20 ) with respect to the light source ( 10 ) and e. the measuring chamber ( 50 . 52 ) Constructions for vibration damping, in particular ribs and perforated metal, has.

Contraption ( 1 ) according to claim 1, further comprising an optic ( 40 ), which measures the amount of light on the sensor ( 20 ).

Contraption ( 1 ) according to claim 2, whose optics ( 40 ) at least one lens ( 42 ), which is umspülbar with inert gas to pollution of the optics ( 40 ) by soot or dirt deposits to prevent.

Contraption ( 1 ) according to claim 3, whose lenses ( 42 ), Light source ( 10 ) and sensor ( 20 ) thermally and mechanically separated from the measuring chamber ( 50 ; 52 ) are arranged.

Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, whose measuring chamber ( 50 ) is a channel, which by means of the light source ( 10 ) radiatable, in the exhaust system of the motor vehicle can be installed and at least partially through the exhaust gases of the motor vehicle can flow, or the measuring chamber ( 52 ) consists of two sub-channels, which can be installed opposite in the exhaust system and with the aid of the light source ( 10 ) are radiatable.

Contraption ( 1 ) according to one of claims 4 to 5, whose measuring chamber ( 50 . 52 ) has a temperature sensor to enable operation of the device ( 1 ) before exceeding a condensate temperature of liquid in the exhaust system.

Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, comprising an evaluation circuit with which a calibration measurement of the device ( 1 ) is feasible with air before the motor vehicle is started.

Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, whose light source ( 10 ) is a pulsed light source whose dark phases are used to adjust and calibrate the device ( 1 ) are usable.

Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, whose light source ( 10 ) Emits light of defined wavelength and / or a defined wavelength range, which can be evaluated after a wavelength filtering in order to reduce the influence of stray light.