DE102006048689A1 - Nitrogen oxide emission determining method for e.g. marine diesel engine, involves determining oxygen content in exhaust gas stream by lambda sensor, and combining measuring value obtained from lambda sensor with other measuring values - Google Patents

Nitrogen oxide emission determining method for e.g. marine diesel engine, involves determining oxygen content in exhaust gas stream by lambda sensor, and combining measuring value obtained from lambda sensor with other measuring values Download PDF

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Abstract

The method involves determining an oxygen content in an exhaust gas stream by a lambda sensor (27). A measuring value obtained from the lambda sensor is combined with other measuring values. Measuring values of a nitrogen oxide emission is calculated from the combination. The oxygen content is a content of a molecular oxygen in the exhaust gas stream. The nitrogen oxide emission is continuously determined in a predetermined temporal distance. The oxide emission is monitored on a change of value over a preset threshold value, and an alarm is emitted during reaching the threshold value. An independent claim is also included for a device for determining a nitrogen oxide emission from an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Stickoxidausstoßes von Verbrennungsmotoren, insbesondere Schiffsdieselmotoren, mittels einer im Abgasstrom des Verbrennungsmotors vorgenommenen Messung.The The invention relates to a method and a device for determining of nitrogen oxide emissions of Internal combustion engines, in particular marine diesel engines, by means of a measurement made in the exhaust stream of the internal combustion engine.

Bei herkömmlichen Messungen der Abgase von Schiffsdieselmotoren werden Gasanalysatoren eingesetzt, um den Ausstoß schädlicher Gase systematisch überwachen zu können. Besonders schädlich sind Stickoxidverbindungen (NOx-Verbindungen).Conventional exhaust gas measurements from marine diesel engines use gas analyzers to systematically monitor the emission of harmful gases. Particularly harmful are nitric oxide (NO x compounds).

Der Nachteil der herkömmlicherweise verwendeten Gasanalysatoren besteht darin, dass diese teuer sind und nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen. Üblicherweise müssen derartige Gasanalysatoren jährlich ersetzt werden, um korrekte Messergebnisse zu erhalten.Of the Disadvantage of conventionally used gas analyzers is that they are expensive and have a limited lifespan. Usually, such Gas analyzers annually be replaced to obtain correct measurement results.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstigere zuverlässige Messung von Stickoxiden im Abgas von Verbrennungsmotoren bereitzustellen.Of the Invention is therefore based on the object, a cost-effective reliable To provide measurement of nitrogen oxides in the exhaust gas of internal combustion engines.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 sowie einer Vorrichtung gemäß Anspruch 8.The Invention solves This object with the features of a method according to claim 1 and a device according to claim 8th.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen des Stickoxidausstoßes von Verbrennungsmotoren, insbesondere Schiffsdieselmotoren, mittels einer Messung im Abgasstrom des Verbrennungsmotors wird im Abgasstrom der Sauerstoffgehalt mittels einer Lambdasonde bestimmt und der von der Lambdasonde erhaltene Messwert mit einer oder mehreren Messwerten verknüpft, wobei aus der Verknüpfung dieser Messwerte der Stickoxidausstoß errechnet wird.at a method according to the invention for Determining nitrogen oxide emissions of internal combustion engines, in particular marine diesel engines, by means of a measurement in the exhaust gas stream of the internal combustion engine is in the exhaust stream the oxygen content determined by means of a lambda probe and the measured value obtained from the lambda probe with one or more measured values connected, being out of the link of these readings the nitrogen oxide output is calculated.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Stickoxidausstoßes von Verbrennungsmotoren, insbesondere Schiffsdieselmotoren, mittels einer im Abgasweg des Verbrennungsmotors angeordneten Messeinrichtung weist die Messeinrichtung eine Lambdasonde zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom auf. Die Vorrichtung zur Bestimmung des Stickoxidausstoßes weist ferner einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung weiterer Messwerte und eine Rechnereinheit zur Verknüpfung des von der Lambdasonde und dem bzw. den Sensoren erfassten weiteren Messwerten und zur Berechnung des Stickoxidausstoßes auf.at a device according to the invention for Determination of nitrogen oxide emissions of internal combustion engines, in particular marine diesel engines, by means of a arranged in the exhaust path of the internal combustion engine measuring device the measuring device has a lambda probe for determining the oxygen content in the exhaust stream. The device for determining the nitrogen oxide output has Furthermore, one or more sensors for detecting further measured values and a computer unit for linking the lambda probe and the sensor or sensors detected further measured values and the Calculation of nitrogen oxide emissions on.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine kostengünstige und zuverlässige Ermittlung des Stickoxidausstoßes, insbesondere von Schiffsdieselmotoren, indem sie herkömmliche teure Gasanalysatoren vermeidet. Der Einsatz einer Lambdasonde zur Messung des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom und zur Errechnung des Stickoxidausstoßes ist wartungsfrei oder zumindest wartungsarm. Die Messung mittels einer Lambdasonde ist bei beliebigen atmosphärischen Bedingungen und beliebigen Regimes im Betrieb derartiger Verbrennungsmotoren möglich.The Solution according to the invention allows a inexpensive and reliable Determination of nitrogen oxide emissions, in particular of marine diesel engines, using conventional avoids expensive gas analyzers. The use of a lambda probe for measurement the oxygen content in the exhaust stream and for calculating the nitrogen oxide output is Maintenance-free or at least low maintenance. The measurement by means of a Lambda probe is at any atmospheric conditions and any Regimes in the operation of such internal combustion engines possible.

Vorteilhafterweise ermittelt die Lambdasonde den Gehalt molekularen Sauerstoffs (O2). Aus dem ermittelten Gehalt des molekularen Sauerstoffs kann unter Berücksichtigung weiterer Größen die Anzahl wirksamer Zusammenstöße von O2 und N2-Molekülen, d.h. molekularem Sauerstoff und Stickstoff, insbesondere in sog. lokalen Zonen innerhalb der Brennkammern des Verbrennungsmotors berechnet werden, um daraus die Konzentration bzw. Menge von Stickoxiden zu ermitteln.Advantageously, the lambda probe determines the content of molecular oxygen (O 2 ). Taking into account further variables, the number of effective collisions of O 2 and N 2 molecules, ie molecular oxygen and nitrogen, in particular in so-called local zones within the combustion chambers of the internal combustion engine can be calculated from the determined content of the molecular oxygen in order to calculate the concentration or concentration Determine amount of nitrogen oxides.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird der Stickoxidausstoß in vorbestimmten zeitlichen Abständen oder kontinuierlich bestimmt. Vorteilhafterweise ist hierzu ein Taktgeber zur Bestimmung eines Taktes zum Anstoßen wiederholter Messungen mit der Lambdasonde und dem bzw. den Sensoren und zum Durchführen wiederholter Verknüpfung der somit erhaltenen Messwerte und wiederholter Berechnung des Stickoxidausstoßes mit diesem Takt vorgesehen. Auf diese Weise lässt sich eine permanente Überwachung des Tickoxidausstoßes während des Betriebs eines Verbrennungsmotors erzielen.at an advantageous embodiment the invention, the nitrogen oxide emissions in predetermined time intervals or continuously determined. Advantageously, this is a Clock for determining a clock for initiating repeated measurements with the lambda probe and the sensor (s) and performing repeated shortcut the thus obtained measured values and repeated calculation of the nitrogen oxide output with this Clock provided. This allows for permanent monitoring the tick oxide output while achieve the operation of an internal combustion engine.

Bei einer vorteilhaften Ausführung wird der errechnete Stickoxidausstoß auf eine Veränderung seines Wertes über einen vorbestimmten Grenzwert hinaus überwacht und bei Erreichen dieses Grenzwertes eine Warnmeldung ausgegeben. Vorteilhafterweise ist hierzu ein Signalgeber, insbesondere akustischer und/oder optischer Signalgeber zur Ausgabe einer Warnmeldung vorgesehen, wenn der errechnete Stickoxidausstoß den Grenzwert erreicht. Auf diese Weise lässt sich eine permanente Diagnose des Verbrennungsmotors einrichten. Sobald der Stickoxidausstoß den Grenzwert erreicht, können Wartungsmaßnahmen des Motors eingeleitet werden. Auf diese Weise lässt sich der Kraftstoffverbrauch des Motors reduzieren und die Lebensdauer verlängern. Ferner können etwaige Schäden frühzeitig erkannt und geeignete Reparaturmaßnahmen eingeleitet werden.at an advantageous embodiment the calculated nitrogen oxide output is on a change of his Value over monitors a predetermined limit and on reaching this limit issued a warning message. advantageously, For this purpose, a signal generator, in particular acoustic and / or optical Signaling device provided for issuing a warning message when the calculated Nitric oxide emissions the Limit reached. This allows a permanent diagnosis set up the internal combustion engine. Once the nitrogen oxide emissions the limit achieved, can maintenance be initiated of the engine. In this way you can reduce fuel consumption reduce the engine and extend the life. Furthermore, any damage early detected and appropriate repair measures are initiated.

Bei einer weiteren Ausführung wird der errechnete Stickoxidausstoß aufgezeichnet und/oder abgespeichert. Entsprechende Mittel sind bei einer bevorzugten Ausführung vorgesehen, wie bspw. ein Messwertschreiber und/oder Datenspeicher, zum Aufzeichnen bzw. Abspeichern der errechneten Stickoxidwerte. Auf diese Weise kann der Stickoxidausstoß während des Betriebs des Verbrennungsmotors, bspw. des Betriebs eines Schiffes, dokumentiert und als Nachweis der Luftreinhaltung verwendet werden.In a further embodiment, the calculated nitrogen oxide output is recorded and / or stored. Corresponding means are provided in a preferred embodiment, such as, for example, a measured value recorder and / or data memory for recording or storing the calculated nitrogen oxide values. In this way, the nitrogen oxide emissions during the operation of the combustion Engines, for example, the operation of a ship, documented and used as evidence of air pollution.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird der errechnete Stickoxidausstoß auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt. Eine derartige Anzeige dient der permanenten visuellen Überwachung. Sie ist eine kostengünstige Lösung, um den er mittelten Stickoxidausstoß dem Bedienpersonal des Verbrennungsmotors mitzuteilen.at a further advantageous embodiment of the calculated nitrogen oxide emissions on a Display device displayed. Such a display serves the permanent visual surveillance. It is a low cost Solution, to which he averaged nitrogen oxide emissions to the operator of the internal combustion engine tell.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird der von der Lambdasonde erhaltene Messwert mit einem, mehreren oder allen der folgenden durch Messung erhaltenen Größen verknüpft:

  • – Brennstoffverbrauch,
  • – Drehzahl des Verbrennungsmotors,
  • – Druck in einem zum Zuführen von Luft vorgesehenen Luftzufuhrkanal im Bereich eines Einlassventils für die Luft, jedoch – in Zufuhrrichtung gesehen, vor diesem Einlassventil,
  • – maximaler Druck in einer Brennkammer des Verbrennungsmotors unmittelbar nach dem Einlass der Luft in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors,
  • – Kompressionsdruck in der Brennkammer, gemessen beim Erreichen des oberen Totpunkts eines der Brennkammer zugeordneten Kolbens, insbesondere während eines zeitweiligen Abschaltens des zugeordneten Zylinders,
  • – Temperatur des Abgases im Bereich des Auslassventils der Brennkammer, jedoch – in Richtung des Abgasstromes gesehen – hinter der Brennkammer,
  • – Temperatur der Luft im Luftzufuhrkanal im Bereich des Einlassventils für die Luft, jedoch – in Zufuhrrichtung gesehen – vor dem Einlassventil.
In a further advantageous embodiment, the measured value obtained from the lambda probe is linked to one, several or all of the following quantities obtained by measurement:
  • - fuel consumption,
  • - speed of the internal combustion engine,
  • Pressure in an air supply channel provided for supplying air in the region of an inlet valve for the air, but, viewed in the feed direction, upstream of this inlet valve,
  • Maximum pressure in a combustion chamber of the internal combustion engine immediately after the inlet of the air into a combustion chamber of the internal combustion engine,
  • Compression pressure in the combustion chamber, measured on reaching the top dead center of a piston associated with the combustion chamber, in particular during a temporary shutdown of the associated cylinder,
  • Temperature of the exhaust gas in the region of the outlet valve of the combustion chamber, but viewed in the direction of the exhaust gas flow, behind the combustion chamber,
  • - Temperature of the air in the air supply duct in the area of the inlet valve for the air, but - seen in the supply direction - in front of the inlet valve.

Eine besonders bevorzugte Vorrichtung weist daher eine, mehrere oder alle der folgenden Sensoren bzw. Messfühler auf:

  • – einen Brennstoffdurchflussmesser zur Erfassung des Brennstoffverbrauchs,
  • – einen Drehzahlmesser zur Erfassung der Drehzahl des Verbrennungsmotors,
  • – einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks in einem zur Zuführung der Luft vorgesehenen Luftzufuhrkanal, der im Bereich eines Einlassventils für die Luft, jedoch – in Zufuhrrichtung gesehen – vor dem Einlassventil, angeordnet ist,
  • – einen im Bereich einer Brennkammer des Verbrennungsmotors angeordneten Indikator und/oder Drucksensor zur Erfassung des maximalen Druckes in der Brennkammer nach Einlass der Luft in der Brennkammer und/oder zur Erfassung des Kompressionsdruckes in der Brennkammer bei Erreichung des oberen Totpunktes des der Brennkammer zugeordneten Kolbens,
  • – einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Abgases im Bereich eines Auslassventils der Brennkammer, jedoch – in Richtung des Abgasstromes gesehen – hinter der Brennkammer,
  • – einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur der Luft im Luftzufuhrkanals im Bereich des Einlassventils für das Brennstoffgemisch, jedoch – in Zufuhrrichtung gesehen – vor dem Einlassventil.
A particularly preferred device therefore has one, several or all of the following sensors or measuring sensors:
  • A fuel flow meter for detecting fuel consumption,
  • A tachometer for detecting the rotational speed of the internal combustion engine,
  • A pressure sensor for detecting the pressure in an air supply channel provided for the supply of air, which is arranged in the region of an inlet valve for the air, but in front of the inlet valve, as seen in the feed direction,
  • An indicator and / or pressure sensor arranged in the region of a combustion chamber of the internal combustion engine for detecting the maximum pressure in the combustion chamber after intake of the air in the combustion chamber and / or for detecting the compression pressure in the combustion chamber when the top dead center of the piston associated with the combustion chamber is reached,
  • A temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas in the region of an exhaust valve of the combustion chamber, but viewed in the direction of the exhaust gas flow, behind the combustion chamber,
  • A temperature sensor for detecting the temperature of the air in the air supply channel in the region of the inlet valve for the fuel mixture, but - seen in the feed direction - before the inlet valve.

Bei dem Indikator zur Erfassung des Druckes in der Brennkammer handelt es sich vorteilhafterweise um ein Gerät zum Ermitteln des Druckverlaufs in dieser Brennkammer, bspw. um ein Gerät zum Schreiben eines vom Hub des zugeordneten Kolbens abhängigen Druckdiagramms. Aus diesem Druckdiagramm lasssen sich dann in einfacher Weise der maximale Druck in der Brennkammer und/oder der Kompressionsdruck in der Brennkammer ablesen.at the indicator for detecting the pressure in the combustion chamber acts it is advantageously a device for determining the pressure curve in this combustion chamber, for example, a device for writing a from the hub dependent of the associated piston Pressure diagram. From this pressure diagram can then be easier Way the maximum pressure in the combustion chamber and / or the compression pressure read in the combustion chamber.

Durch Messung dieser Größen bzw. durch Bereitstellung der genannten Sensoren werden diejenigen Größen bereitgestellt, mittels denen eine zuverlässige Berechnung des Stickoxidausstoßes von Verbrennungsmotoren durchgeführt werden kann.By Measurement of these quantities or by providing said sensors, those quantities are provided by means of which a reliable Calculation of nitrogen oxide emissions performed by internal combustion engines can be.

Der im Bereich der Brennkammer angeordnete Drucksensor kann entweder ein oder zwei Sensorelemente aufweisen, wobei ggf. ein erstes Sensorelement zur Erfassung des maximalen Druckes in der Brennkammer nach Einlass des Brennstoffgemisches in die Brennkammer und ein zweites Sensorelement zur Erfassung des Kompressionsdruckes in der Brennkammer bei Erreichung des oberen Totpunktes des der Brennkammer zugeordneten Kolbens, aufweist.Of the arranged in the combustion chamber pressure sensor can either Have one or two sensor elements, where appropriate, a first sensor element for detecting the maximum pressure in the combustion chamber after intake of the fuel mixture into the combustion chamber and a second sensor element to detect the compression pressure in the combustion chamber when reached the top dead center of the piston associated with the combustion chamber, having.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den anhand der beigefügten Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigt:Further yield advantageous embodiments from the dependent claims as well as from the attached Drawing closer explained Embodiments. In the drawing shows:

1 eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors mit einer Vorrichtung zur Bestimmung des Stickoxidausstoßes des Verbrennungsmotors, einschl. mehrerer Sensoren und einer Rechnereinheit zur Auswertung der mit den Sensoren gewonnenen Messwerte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 a schematic view of an internal combustion engine with a device for determining the nitrogen oxide emissions of the internal combustion engine, including a plurality of sensors and a computer unit for evaluating the measured values obtained with the sensors according to an embodiment of the invention.

1 zeigt einen als Schiffsdieselmotor 10 ausgebildeten Verbrennungsmotor. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Schiffsdieselmotoren beschränkt. Verbrennungsmotoren im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung umfassen auch Schiffsverbrennungsmotoren und Viertaktmotoren im Allgemeinen sowie Schiffsviertaktmotoren im Speziellen. 1 shows one as a marine diesel engine 10 trained internal combustion engine. However, the invention is not limited to such marine diesel engines. Internal combustion engines in the context of the present invention also include marine and four-cycle engines in general, and marine four-cycle engines in particular.

Der Motor 10 weist sechs schematisch dargestellte Zylinder 12 auf. Jeder Zylinder 12 ist mit einem Zufuhrkanal 14 zum Zuführen von mittels einem Luftkühler 16 gekühlter Luft zur Durchführung einer Verbrennung von mittels einer Treibstoffleitung 18 zugeführten Treibstoff verbunden. Beispielsweise wird als Treibstoff Dieselöl oder Schweröl verwendet, wie es herkömmlicherweise beim Betrieb von Schiffsmotoren verwendet wird.The motor 10 has six cylinders shown schematically 12 on. Every cylinder 12 is with a feed channel 14 for supplying by means of an air cooler 16 cooled air for carrying out combustion by means of a fuel line 18 supplied fuel connected. For example, the fuel used is diesel oil or heavy oil, as is conventionally used in the operation of marine engines.

In der Treibstoffleitung 18 befindet sich ein Durchflussmesser 20 zur Ermittlung des Treibstoffverbrauchs B.In the fuel line 18 there is a flowmeter 20 for determining the fuel consumption B.

Ferner ist jeder Zylinder 12 mit einem Abgaskanal 22 verbunden, welcher unter Zwischenschaltung weiterer Motorkomponenten 24 mit einem weiteren Abgaskanal 26 in Verbindung steht.Furthermore, every cylinder 12 with an exhaust duct 22 connected, which with the interposition of other engine components 24 with another exhaust channel 26 communicates.

Im Abgaskanal 26 ist eine Lambdasonde 27 angeordnet, mittels der der Gehalt von molekularem Sauerstoff (O2) im Abgasstrom ermittelt werden kann.In the exhaust duct 26 is a lambda sensor 27 arranged, by means of which the content of molecular oxygen (O 2 ) can be determined in the exhaust stream.

Der Zufuhrkanal 14 ist mittels jeweils wenigstens eines Einlassventils mit jedem der Zylinder 12 verbunden. In entsprechender Weise ist der Abgaskanal 22 mit wenigstens jeweils einem Auslassventil mit der Brennkammer 28 jedes Zylinders 12 verbunden.The feed channel 14 is by means of at least one inlet valve with each of the cylinders 12 connected. Correspondingly, the exhaust duct 22 with at least one outlet valve each with the combustion chamber 28 every cylinder 12 connected.

Im Zufuhrkanal 14 ist ein Drucksensor 30 angeordnet zur Erfassung eines Druckes Pint in dem Zufuhrkanal 14. Dieser Drucksensor 30 ist im Bereich eines Einlassventils zum zugeordneten Zylinder 12 zur Zufuhr der Luft vorgesehen, jedoch – in Zufuhrrichtung betrachtet – vor diesem Einlassventil.In the feed channel 14 is a pressure sensor 30 arranged to detect a pressure pint in the feed channel 14 , This pressure sensor 30 is in the range of an intake valve to the associated cylinder 12 provided for the supply of air, but - viewed in the feed direction - before this intake valve.

Ferner ist im bereich des Drucksensors 30 ein Temperatursensor 32 vorgesehen zur Messung der Temperatur Tint im Zufuhrkanal 14. Dieser Temperatursensor 32 ist ebenfalls im Bereich des Einlassventils zum zugeordneten Zylinder 12 vorgesehen und zwar – in Zufuhrrichtung betrachtet – vor dem Einlassventil.Furthermore, in the area of the pressure sensor 30 a temperature sensor 32 provided for measuring the temperature Tint in the feed channel 14 , This temperature sensor 32 is also in the range of the inlet valve to the associated cylinder 12 provided and - viewed in the feed direction - before the inlet valve.

Ein weiterer Temperatursensor 34 ist im Abgaskanal 22 angeordnet und zwar im Bereich des Auslassventils des zugeordneten Zylinders 12 – in Richtung des Abgasstromes betrachtet – hinter der Brennkammer 28 des entsprechenden Zylinders 12. Dieser Temperatursensor 34 misst die Temperatur Tg der Abgase im Abgaskanal 22.Another temperature sensor 34 is in the exhaust duct 22 arranged in the region of the outlet valve of the associated cylinder 12 - viewed in the direction of the exhaust stream - behind the combustion chamber 28 the corresponding cylinder 12 , This temperature sensor 34 measures the temperature Tg of the exhaust gases in the exhaust duct 22 ,

Innerhalb der Brennkammer 28 bzw. in einem Bereich der Brennkammer 28 der pneumatisch mit der Brennkammer 28 verbunden ist, befindet sich ein Drucksensor 36 zur Erfassung des Druckes innerhalb der Brennkammer 28. Mittels dieses Drucksensors 36 wird einerseits der maximale Druck Pmax in der Brennkammer nach Einlass des Brennstoffgemisches in die Brennkammer 28 erfasst. Andererseits wird mittels des Drucksensors 36 auch der Kompressionsdruck Pc in der Brennkammer 28 bei Erreichung des oberen Totpunktes des dieser Brennkammer 28 zugeordneten Kolbens erfasst.Inside the combustion chamber 28 or in a region of the combustion chamber 28 the pneumatic with the combustion chamber 28 is connected, there is a pressure sensor 36 for detecting the pressure within the combustion chamber 28 , By means of this pressure sensor 36 on the one hand, the maximum pressure Pmax in the combustion chamber after the inlet of the fuel mixture in the combustion chamber 28 detected. On the other hand, by means of the pressure sensor 36 also the compression pressure Pc in the combustion chamber 28 upon reaching the top dead center of this combustion chamber 28 detected piston detected.

Statt eines Drucksensors 26 können auch zwei Drucksensoren vorgesehen sein, um die genannten Drücke Pmax und Pc zu messen bzw. es kann ein Drucksen sor mit zwei Sensorelementen verwendet werden, wobei ein erstes Sensorelement zur Erfassung des Druckes Pmax und ein zweites Sensorelement zum Erfassen des Druckes Pc eingesetzt wird.Instead of a pressure sensor 26 can also be provided two pressure sensors to measure said pressures Pmax and Pc or it can be used with two sensor elements Drucksen sensor, wherein a first sensor element for detecting the pressure Pmax and a second sensor element for detecting the pressure Pc is used.

Statt des Drucksensors 26 bzw. zweier Drucksensoren ist bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ein Indikator vorgesehen, d.h. ein Gerät, mit dem der Druckverlauf in einem Zylinder aufgezeichnet werden kann. Ein derartiger Indikator ist über eine entsprechende Druckleitung mit dem Druck in der Brennkammer verbindbar. Diese Druckleitung weist einen sog. Indikatorhahn auf. Durch ein Öffnen dieses Indikatorhahnes wird der Druck der Brennkammer dem Indikator zugeführt. Alternativ kann mit diesem Indikatorhahn der Druck von der Brennkammer zum Indikator abgesperrt werden. Vorteilhafterweise wird der Indikator jeweils nur zur Messung an diesen Indikatorhahn angeschlossen. Für eine Messung des Kompressionsdruckes des jeweiligen Zylinders wird der jeweilige Zylinder abgeschaltet. Diese Abschaltung kann bspw. durch Unterbrechung der Treibstoffzufuhr und/oder durch eine Verhinderung der Zündung des Treibstoffgemisches erfolgen.Instead of the pressure sensor 26 or two pressure sensors, an indicator is provided in an alternative embodiment, ie a device with which the pressure profile can be recorded in a cylinder. Such an indicator can be connected via a corresponding pressure line with the pressure in the combustion chamber. This pressure line has a so-called indicator cock. By opening this indicator cock, the pressure of the combustion chamber is supplied to the indicator. Alternatively, the pressure from the combustion chamber to the indicator can be shut off with this indicator cock. Advantageously, the indicator is connected in each case only for the measurement of this indicator cock. For a measurement of the compression pressure of the respective cylinder of the respective cylinder is turned off. This shutdown can be done, for example, by interrupting the fuel supply and / or by preventing the ignition of the fuel mixture.

An dem Motor 10 befindet sich ferner ein Drehzahlmesser 38 zur Messung der Motordrehzahl n.At the engine 10 There is also a tachometer 38 for measuring the engine speed n.

Die Lambdasonde 27, der Durchflussmesser 20, der Drucksensor 30, der Temperatursensor 32 sowie der Temperatursensor 34, der Drucksensor 36 und der Drehzahlmesser 38 sind jeweils über eine Signalleitung mit einer Rechnereinheit 40 verbunden. Die Rechnereinheit 40 verknüpft die Messwerte der Lambdasonde sowie der Sensoren und errechnet aus diesen Werten den Stickoxidausstoß im Abgaskanal 26. Der errechnete Stickoxidausstoß wird als Wert in einer Anzeigevorrichtung 42, bspw. einem Bildschirm oder dergleichen, angezeigt. Ferner wird der errechnete Stickoxidausstoßwert in einem Datenspeicher 44 kontinuierlich abgespeichert und der entsprechende Verlauf der errechneten Stickoxidwerte mittels eines Messwertschreibers 46 bzw. eines Druckers aufgezeichnet.The lambda probe 27 , the flow meter 20 , the pressure sensor 30 , the temperature sensor 32 as well as the temperature sensor 34 , the pressure sensor 36 and the tachometer 38 are each via a signal line with a computer unit 40 connected. The computer unit 40 links the measured values of the lambda probe and the sensors and calculates the nitrogen oxide output in the exhaust duct from these values 26 , The calculated nitrogen oxide output is expressed as a value in a display device 42 , eg a screen or the like. Further, the calculated nitrogen oxide ejection value is stored in a data memory 44 continuously stored and the corresponding course of the calculated nitrogen oxide values by means of a data recorder 46 or a printer.

Der Stickoxidwert wird kontinuierlich bzw. in kurzen zeitlichen Abständen gemessen. Hierzu weist die Rechnereinheit 40 einen Taktgeber auf, der in regelmäßigen Abständen die Messungen und die Verarbeitung der gewonnenen Messwertdaten anstößt.The nitrogen oxide value is measured continuously or at short time intervals. For this purpose, the computer unit 40 a clock that periodically measures and verifies processing of the measured data obtained.

Der mittels der Rechnereinheit 40 erhaltene Stickoxidwert wird permanent mit einem vordefinierten Grenzwert verglichen. Sobald der Grenzwert erreicht wird, wird ein akustisches Warnsignal über einen akustischen Signalgeber 48, bspw. einen Lautsprecher oder ein optisches Signal über einen optischen Signalgeber 50, bspw. ein Warnlicht, ausgegeben, um dem Bedienpersonal des Motors 10 anzuzeigen, dass entweder der Motor 10 gewartet werden muss oder ein reparaturbedürftiger Defekt vorliegt.The by means of the computer unit 40 The nitrogen oxide value obtained is permanently compared with a predefined limit value. Once the limit is reached, an audible warning will sound through an audible beeper 48 , For example, a speaker or an optical signal via an optical signal transmitter 50 , For example, a warning light, issued to the operator of the engine 10 indicate that either the engine 10 must be serviced or there is a defect in need of repair.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf einfach Weise der Stickoxidausstoß bei einem Schiffsdieselmotor 10 überwacht werden. Die Messung im Abgasstrom mittels einer Lambdasonde liefert auf kostengünstige Weise zuverlässige Werte, die durch Verknüpfung mit weiteren Messwerten eine zuverlässige Aussage über die Entstehung von Stickoxiden im Abgasstrom ableiten lässt.By means of the device according to the invention can in a simple way the nitrogen oxide emissions in a marine diesel engine 10 be monitored. The measurement in the exhaust gas flow by means of a lambda probe provides reliable values in a cost-effective manner, which, by linking with other measured values, gives a reliable indication of the formation of nitrogen oxides in the exhaust gas flow.

Claims (16)

Verfahren zum Bestimmen des Stickoxidausstoßes von Verbrennungsmotoren (10), insbesondere Schiffsdieselmotoren, mittels einer Messung im Abgasstrom des Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgasstrom der Sauerstoffgehalt mittels einer Lambdasonde (27) bestimmt wird und der von der Lambdasonde (27) erhaltene Messwert mit einer oder mehreren weiteren Messwerten verknüpft und aus der Verknüpfung dieser Messwerte der Stickoxidausstoß errechnet wird.Method for determining the nitrogen oxide output of internal combustion engines ( 10 ), in particular marine diesel engines, by means of a measurement in the exhaust gas flow of the internal combustion engine, characterized in that the oxygen content in the exhaust gas flow by means of a lambda probe ( 27 ) and that of the lambda probe ( 27 ) is linked to one or more further measured values and from the combination of these measured values the nitrogen oxide output is calculated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt der Gehalt des molekularen Sauerstoffs im Abgas ist.Method according to claim 1, characterized in that that the oxygen content of the content of molecular oxygen is in the exhaust. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickoxidausstoß in vorbestimmten zeitlichen Abständen oder kontinuierlich bestimmt wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the nitrogen oxide emissions in predetermined time intervals or determined continuously. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der errechnete Stickoxidausstoß auf eine Veränderung seines Wertes über einen vorbestimmten Grenzwert hinaus überwacht wird und bei Erreichen dieses Grenzwertes eine Warnmeldung ausgegeben wird.Method according to claim 3, characterized that the calculated nitrogen oxide output on a change of its value is monitored beyond a predetermined limit and upon reaching this limit value is issued a warning message. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der errechnete Stickoxidausstoß aufgezeichnet und/oder abgespeichert wird.Method according to claim 3 or 4, characterized that the calculated nitrogen oxide emissions recorded and / or stored becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der errechnete Stickoxidausstoß auf einer Anzeigevorrichtung (42) angezeigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calculated nitrogen oxide output on a display device ( 42 ) is shown. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Lambdasonde (27) erhaltene Messwert mit einem, mehreren oder allen der folgenden durch Messung erhaltenen Größen verknüpft wird: a) Brennstoffverbrauch (B), b) Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors (10), c) Druck (eint) in einem zum Zuführen von Luft vorgesehenen Luftzufuhrkanal im Bereich eines Einlassventils für die Luft, jedoch – in Zufuhrrichtung gesehen – vor diesem Einlassventil, d) maximaler Druck (Pmax) in einer Brennkammer (28) des Verbrennungsmotors (10) unmittelbar nach dem Einlass der Luft in eine Brennkammer (28) des Verbrennungsmotors (10), e) Kompressionsdruck (Pc) in der Brennkammer (28), gemessen beim Erreichen des oberen Totpunktes eines der Brennkammer (28) zugeordneten Kolbens, f) Temperatur (Tg) des Abgases im Bereich eines Auslassventils der Brennkammer (28), jedoch – in Richtung des Abgasstromes gesehen – hinter der Brennkammer (28), g) Temperatur (Tint) der Luft im Luftzufuhrkanal im Bereich des Einlassventils für die Luft, jedoch – in Zufuhrrichtung gesehen – vor dem Einlassventil.Method according to one of the preceding claims, characterized in that that of the lambda probe ( 27 ) is linked to one, several or all of the following quantities obtained by measurement: a) fuel consumption (B), b) rotational speed (n) of the internal combustion engine ( 10 c) pressure (eint) in an air supply channel provided for supplying air in the region of an inlet valve for the air, but - seen in the supply direction - in front of this inlet valve, d) maximum pressure (Pmax) in a combustion chamber ( 28 ) of the internal combustion engine ( 10 ) immediately after the intake of air into a combustion chamber ( 28 ) of the internal combustion engine ( 10 ), e) Compression pressure (Pc) in the combustion chamber ( 28 ), measured at the top dead center of one of the combustion chamber ( 28 f) temperature (Tg) of the exhaust gas in the region of an outlet valve of the combustion chamber ( 28 ), but - seen in the direction of the exhaust stream - behind the combustion chamber ( 28 g) Temperature (Tint) of the air in the air supply duct in the region of the inlet valve for the air, but - seen in the feed direction - before the inlet valve. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressionsdruck (Pc) bei abgeschaltetem Zylinder gemessen wird.Method according to claim 7, characterized in that that the compression pressure (Pc) measured with the cylinder off becomes. Vorrichtung zur Bestimmung des Stickoxidausstoßes von Verbrennungsmotoren (10), insbesondere Schiffsdieselmotoren, mittels einer im Abgasweg (22, 26) des Verbrennungsmotors angeordneten Messeinrichtung (27), dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung eine Lambdasonde (27) zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts im Abgasstrom aufweist und dass die Vorrichtung einen oder mehrere Sensoren (20, 30, 32, 34, 36, 38) zur Erfassung weiterer Messwerte und eine Rechnereinheit (40) zur Verknüpfung des von der Lambdasonde (27) und dem bzw. den Sensoren erfassten weiteren Messwerten und zur Berechnung des Stickoxidausstoßes aufweist.Device for determining the nitrogen oxide output of internal combustion engines ( 10 ), in particular marine diesel engines, by means of a in the exhaust path ( 22 . 26 ) of the internal combustion engine arranged measuring device ( 27 ), characterized in that the measuring device is a lambda probe ( 27 ) for determining the oxygen content in the exhaust gas stream and in that the device has one or more sensors ( 20 . 30 . 32 . 34 . 36 . 38 ) for acquiring further measured values and a computer unit ( 40 ) for linking the lambda probe ( 27 ) and the sensor (s) detected further measured values and for the calculation of the nitrogen oxide output. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Taktgeber zur Bestimmung eines Taktes zum Anstoßen wiederholter Messungen mit der Lambdasonde (27) und dem bzw. den Sensoren (20, 30, 32, 34, 36, 38) und zum Durchführen wiederholter Verknüpfungen der somit erhaltenen Messwerte und wiederholter Berechnungen des Stickoxidausstoßes mit diesem Takt.Apparatus according to claim 9, characterized by a clock for determining a clock for initiating repeated measurements with the lambda probe ( 27 ) and the sensor (s) ( 20 . 30 . 32 . 34 . 36 . 38 ) and to perform repeated links of the thus obtained measured values and repeated calculations of the nitrogen oxide output with this cycle. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch einen Signalgeber (48, 50), insbesondere akustischen und/oder optischen Signalgeber, zur Ausgabe einer Warnmeldung, wenn der errechnete Stickoxidausstoß einen vorbestimmten Grenzwert erreicht.Apparatus according to claim 9 or 10, characterized by a signal generator ( 48 . 50 ), in particular acoustic and / or optical signal transmitter, for issuing a warning message when the calculated nitrogen oxide emissions reached a predetermined limit. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch Mittel zum Aufzeichnen und/oder Abspeichern des errechneten Stickoxidausstoßes, insbesondere einen Messwertschreiber (46) und/oder Datenspeicher (44).Device according to one of claims 9 to 11, characterized by means for recording and / or storing the calculated nitrogen oxide output, in particular a measured value recorder ( 46 ) and / or data storage ( 44 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (42) zur Anzeige des errechneten Stickoxidausstoßes.Device according to one of Claims 9 to 12, characterized by a display device ( 42 ) to display the calculated nitrogen oxide output. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch einen, mehrere oder alle der folgenden Sensoren bzw. Messfühler: a) einen Brennstoffdurchflussmesser (20) zur Erfassung des Brennstoffverbrauchs (B), b) einen Drehzahlmesser (38) zur Erfassung der Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors, c) einen Drucksensor (30) zur Erfassung des Druckes (eint) in einem zur Zuführung von Luft vorgesehenen Luftzufuhrkanal (14), der im Bereich des Einlassventils für die Luft, jedoch – in Zufuhrrichtung gesehen – vor dem Einlassventil, angeordnet ist, d) einen im Bereich einer Brennkammer (28) des Verbrennungsmotors (10) angeordneten Indikator und/oder Drucksensor (36) zur Erfassung des maximalen Druckes (Pmax) in der Brennkammer nach Einlass der Luft in die Brennkammer (28) und/oder zur Erfassung des Kompressionsdruckes (Pc) in der Brennkammer (28) bei Erreichung des oberen Totpunktes eines der Brennkammer (28) zugeordneten Kolbens, e) einen Temperatursensor (34) zur Erfassung der Temperatur (Tg) des Abgases im Bereich eines Auslassventils der Brennkammer (28), jedoch – in Richtung des Abgasstromes gesehen – hinter der Brennkammer (28), f) einen Temperatursensor (32) zur Erfassung der Temperatur (Tint) der Luft im Luftzufuhrkanal im Bereich des Einlassventils für die Luft, jedoch – in Zufuhrrichtung gesehen – vor dem Einlassventil.Device according to one of claims 9 to 13, characterized by one, several or all of the following sensors or sensors: a) a fuel flow meter ( 20 ) for recording fuel consumption (B), b) a tachometer ( 38 ) for detecting the rotational speed (n) of the internal combustion engine, c) a pressure sensor ( 30 ) for detecting the pressure (eint) in an air supply channel provided for the supply of air ( 14 ), which is arranged in the region of the inlet valve for the air, but - seen in the feed direction - in front of the inlet valve, d) one in the region of a combustion chamber ( 28 ) of the internal combustion engine ( 10 ) arranged indicator and / or pressure sensor ( 36 ) for detecting the maximum pressure (Pmax) in the combustion chamber after intake of the air into the combustion chamber ( 28 ) and / or for detecting the compression pressure (Pc) in the combustion chamber ( 28 ) upon reaching the top dead center of the combustion chamber ( 28 ) associated with the piston, e) a temperature sensor ( 34 ) for detecting the temperature (Tg) of the exhaust gas in the region of an exhaust valve of the combustion chamber ( 28 ), but - seen in the direction of the exhaust stream - behind the combustion chamber ( 28 ), f) a temperature sensor ( 32 ) for detecting the temperature (Tint) of the air in the air supply passage in the region of the inlet valve for the air, but - seen in the feed direction - before the inlet valve. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator ein Gerät zum Ermitteln des Druckverlaufs in der Brennkammer (28) ist, insbesondere zum Schreiben eines von einem Kolbenhub abhängigen Druckdiagramms.Apparatus according to claim 14, characterized in that the indicator comprises a device for determining the pressure profile in the combustion chamber ( 28 ), in particular for writing a piston-stroke-dependent pressure diagram. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der im Bereich der Brennkammer (28) angeordnete Drucksensor (36) zwei Sensorelemente aufweist, nämlich ein erstes Sensorelement zur Erfassung des maximalen Druckes (Pmax) in der Brennkammer (28) nach Einlass von Brennstoff in die Brennkammer (28) und ein zweites Sensorelement zur Erfassung des Kompressionsdruckes (Pc) in der Brennkammer (28) bei Erreichung des oberen Totpunktes des der Brennkammer (28) zugeordneten Kolbens.Apparatus according to claim 14 or 15, characterized in that in the region of the combustion chamber ( 28 ) arranged pressure sensor ( 36 ) has two sensor elements, namely a first sensor element for detecting the maximum pressure (Pmax) in the combustion chamber ( 28 ) after admission of fuel into the combustion chamber ( 28 ) and a second sensor element for detecting the compression pressure (Pc) in the combustion chamber ( 28 ) upon reaching the top dead center of the combustion chamber ( 28 ) associated piston.
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