DE102016104356A1

DE102016104356A1 - Verfahren und Einrichtung zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts

Info

Publication number: DE102016104356A1
Application number: DE102016104356.7A
Authority: DE
Inventors: Johannes Plückers; Arnim Robota
Original assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Current assignee: Federal Mogul Burscheid GmbH
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2017-09-14
Also published as: WO2017152900A1

Abstract

Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor, indem außerhalb des Verbrennungsmotors – ein Behältnis für ein Kalibriergemisch, bestehend aus Öl und einem radioaktiven Tracer, vorgesehen wird – das Kalibriergemisch einem Verdampfer/Brenner zugeführt wird, – dem Verdampfer/Brenner Luft zugeführt wird, – das Kalibriergemisch im Verdampfer/Brenner verdampft/verbrannt wird, dergestalt, dass die Ölbestandteile mit dem Tracer durch die vorgewärmte Luft verdampft und in unmittelbarem Anschluss verbrannt werden, – die Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner in den Abgasstrom des Verbrennungsmotors eingebracht werden, – in Abgasströmungsrichtung gesehen, hinter der Aufgabestelle der Verbrennungsrückstände ein Partikelfilter im Abgasstrang vorgesehen wird, – die im Partikelfilter gesammelten, den radioaktiven Tracer enthaltenden Verbrennungsrückstände mittels eines Aktivitätsmessgeräts gemessen werden, – das Messergebnis einer Protokoll- und Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor.
Der US 7,428,838 B2 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts zu entnehmen. Verfahrensgemäß soll die Konfiguration durch Analyse des Abgases herbeigeführt werden, indem dem Abgasstrang des Verbrennungsmotors ein Teilstrom entnommen wird. Diesem Teilstrom wird Öl zugegeben und verbrannt, wobei im Teilstrom Schwefel nachgewiesen werden soll.
Die EP 1 723 320 B2 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung des Ölverbrauchs, der von einem in den Kreislauf zum Recycling der Gehäusegase eines internen Verbrennungsmotors befindlichen System zur Ölabtrennung herrührt, wobei die Gehäusegase aus dem Entweichen der Verbrennungsgase aus dem Brennraum resultieren, wobei

– das Schmieröl des Motors durch Einführen von mindestens einem radioaktiven Tracer in das Öl markiert wird,
– die den Motorblock verlassenden und mit Schmieröl beladenen Gehäusegase durch ein System zur Ölabtrennung befördert werden, wo mindestens ein Teil des in den Gasen enthaltenen Öls abgetrennt, gesammelt und zum Ölsumpf zurückgeführt wird,
– das Öl, das nicht von dem aus dem System zur Ölabtrennung austretenden Gehäusegasen abgetrennt wird, in einer stromabwärts des Systems zur Ölabtrennung befindlichen Ölabscheidevorrichtung abgeschieden wird,
– mit Hilfe eines Detektors, der in der Nähe der Ölabscheidevorrichtung angeordnet wird und empfindlich gegenüber der durch den oder die radioaktiven Tracer emittierten ionisierenden Strahlung ist, die Radioaktivität des nicht in dem System zur Ölabtrennung abgetrennten und in der Ölabscheidevorrichtung zurückbehaltenen Öls gemessen wird, wobei der Detektor mit einem Material geschützt wird, das gegenüber der Strahlung, die durch das im in der Nähe angeordneten Motors umlaufende Schmieröl emittiert wird, so angepasst wird, dass der Detektor ausschließlich die Radioaktivität misst, die sich in der Abscheidevorrichtung akkumuliert und
– die Ergebnisse dieser Messung an einen Computer übermittelt werden, der in der Lage ist, ausgehend von diesen Ergebnissen den Verbrauch an nicht in dem System zur Abtrennung abgetrennten Schmieröls zu berechnen.

Durch Vergleichsmessungen mit und ohne Öl im Abgasstrang werden über eine Auswerteinheit Kalibrierungskoeffizienten gebildet.
Der DE 11 2008 001 335 T5 ist ein System und ein Verfahren zur Erzeugung von Dieselabgasen zum Testen von Nachbehandlungsvorrichtungen für Dieselmotoren zu entnehmen. Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Erzeugung von Abgas, das unter Verwendung eines Brenner-gestützten Systems partikelförmiges Material (PM) enthält, welches das PM simuliert, welches von einem dieselgetriebenen Verbrennungsmotor erzeugt wird, aufweisend:
Verwenden eines Brenners zur Aufnahme von Luft und Kraftstoff und zur Verbrennung der Luft sowie des Kraftstoffs, um Abgas und frei werdendes PM im Abgas zu erzeugen,
Verwenden eines Wärmetauschers, um das Abgas stromabwärts des Brenners auf eine Temperatur ≤ 650°C abzukühlen,
Verwenden einer Sauerstoffdüse, um eine vorbestimmte Menge Sauerstoff in das Abgas einzublasen, um damit das Abgas mit einem Sauerstoffgehalt von 2–10 Vol.% bereitzustellen, Verwenden eines Quenchers stromabwärts der Sauerstoffdüse, um das Abgas auf eine Temperatur abzukühlen, die ausreichend niedrig ist, um die Zusammensetzung des PM zu fixieren, und
Verwenden eines computergesteuerten Regelsystems zur Regelung der Menge und der Terminierung der Zufuhr von Kraftstoff und Sauerstoff zum Brenner und zur Sauerstoffdüse.
Bei diesem Stand der Technik handelt es sich nicht um ein Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts unter Einsatz eines Kalibriergemisches.
Die DE 10 2013 014 356 A1 offenbart ein Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor, indem eine Einrichtung zur Verdampfung eines Öls in den Abgasstrang des Verbrennungsmotors eingebaut wird, wobei in die Einrichtung eine definierte Ölmenge sowie ein radioaktiver Tracer eingebracht werden, in Abgasströmungsrichtung gesehen, hinter der Einrichtung ein Partikelfilter im Abgasstrang vorgesehen wird, wobei durch die heißen Abgase des Verbrennungsmotors der vorgesehene Anteil des aktiven Öls verdampft, respektive verbrannt wird und die im nachgeschalteten Partikelfilter gefilterten Partikel mittels eines Sensors gemessen und das Messergebnis einer Protokoll- und Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt wird.
Der Ölverbrauch eines Verbrennungsmotors ist ein wichtiges Merkmal für die Funktionsqualität der Kolben und Kolbenringbestückung. Dieser Ölverbrauch hängt hierbei sehr stark vom Betriebspunkt des jeweiligen Motors ab. Daher ist es von großer Bedeutung, ein geeignetes Messverfahren einsetzen zu können, um innerhalb kürzester Zeit ein Ölverbrauchskennfeld für den jeweiligen Motor erstellen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts bereitzustellen, durch welches mit einfachen Mitteln der tatsächliche Ölverbrauch eines Verbrennungsmotors analysiert werden kann, so dass für den Serieneinsatz dieses Motortyps eine eindeutige Vorhersage des jeweiligen Ölverbrauchs getroffen werden kann.
Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts bereitzustellen, mittels welchem sichergestellt wird, dass das Kalibriergemisch ohne Bildung von Ablagerungen vollständig verbrannt werden kann.
Der erste Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor, indem außerhalb des Verbrennungsmotors

– ein Behältnis für ein Kalibriergemisch, bestehend aus Öl und einem radioaktiven Tracer, vorgesehen wird
– das Kalibriergemisch einem Verdampfer/Brenner zugeführt wird,
– dem Verdampfer/Brenner Luft zugeführt wird,
– das Kalibriergemisch im Verdampfer/Brenner verdampft/verbrannt wird, dergestalt, dass die Ölbestandteile mit dem Tracer durch die vorgewärmte Luft verdampft und im unmittelbaren Anschluss verbrannt werden,
– die Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner in den Abgasstrom des Verbrennungsmotors eingebracht werden,
– in Abgasströmungsrichtung gesehen, hinter der Aufgabestelle der Verbrennungsrückstände ein Partikelfilter im Abgasstrang vorgesehen wird,
– die im Partikelfilter gesammelten, den radioaktiven Tracer enthaltenden Verbrennungsrückstände mittels eines Aktivitätsmessgeräts gemessen werden,
– das Messergebnis einer Protokoll- und Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt wird.

Die erste Teilaufgabe kann alternativ auch gelöst werden durch ein Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor, indem außerhalb des Verbrennungsmotors

– ein Behältnis für ein Kalibriergemisch, bestehend aus Öl und einem radioaktiven Tracer, vorgesehen wird,
– das Kalibriergemisch einem Verdampfer/Brenner zugeführt wird,
– dem Verdampfer/Brenner Luft zugeführt wird,
– das Kalibriergemisch im Verdampfer/Brenner verdampft/verbrannt wird, dergestalt, dass die Ölbestandteile mit dem Tracer durch die vorgewärmte Luft verdampft und im unmittelbaren Anschluss verbrannt werden,
– die Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner einem nachgeschalteten Partikelfilter aufgegeben werden,
– die im Partikelfilter gesammelten, den radioaktiven Tracer enthaltenden, Verbrennungsrückstände mittels eines Aktivitätsmessgeräts gemessen werden,
– das Messergebnis einer Protokoll- und Auswerteeinheit (15) zur Verfügung gestellt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der alternativen erfindungsgemäßen Verfahren sind den zugehörigen verfahrensgemäßen Unteransprüchen zu entnehmen.
Bei Alternative 1 wird der Verbrennungsmotor mitbetrieben, wobei die Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner in den Hauptabgasstrom des Verbrennungsmotors vor dem Partikelfilter aufgegeben werden.
Bei Alternative 2 werden die Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner unmittelbar dem Partikelfilter zugeführt, so dass der Verbrennungsmotor zur Aktivitätsmessung nicht mitbetrieben werden muss.
Das Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts beruht auf der Messung der Radioaktivität eines mit dem Öl verbrauchten radioaktiven Tracers. Der betreffende Tracer ist ein Kohlenwasserstoff, an den das Radioisotop GE 69 chemisch gebunden ist.
Die zweite Teilaufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor, beinhaltend

– einen außerhalb des Verbrennungsmotors vorgesehenen, mit einem Kalibriergemisch, bestehend aus einem Öl sowie einem radioaktiven Tracer, betreibbaren Verdampfer/Brenner,
– ein das Kalibriergemisch beinhaltendes Behältnis,
– eine außerhalb des Verbrennungsmotors vorgesehene, dem Verdampfer/Brenner vorgeschaltete Luftheizeinrichtung,
– eine Dosiereinrichtung für das Kalibriergemisch,
– ein dem Verdampfer/Brenner nachgeschaltetes Partikelfilter,
– ein im Bereich des Partikelfilters vorgesehenes Aktivitätsmessgerät,
– eine Auswerte- und Protokolleinheit.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den zugehörigen gegenständlichen Unteransprüchen zu entnehmen.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in etwa wie folgt wiedergegeben werden

– das radioaktiv getracerte Öl (Kalibriergemisch), welches vorteilhafterweise die gleiche Zusammensetzung wie die Ölbefüllung des Verbrennungsmotors aufweist, wird über eine Dosiereinheit (Einspritzeinheit) unter Druck in einen Verdampfer/Brenner eingespritzt,
– die Menge des durch die Einspritzeinheit eingespritzten Kalibriergemischs ist entweder in seiner eingespritzten Gesamtmasse oder in einer einstellbaren aber konstanten Einspritzrate bekannt,
– eine Luftheizeinrichtung ist, in Gasflussrichtung gesehen, vor dem Verdampfer/Brenner angeordnet, jedoch räumlich so nahe, dass die verdampften Ölbestandteile mit dem Tracer durch das heiße Gas im Wesentlichen vollständig verdampft und verbrannt werden,
– das Luft-Kalibrierungsgemisch-Verhältnis im Verdampfer/Brenner wird mit so viel Luftüberschuss eingestellt, dass immer genügend Sauerstoff für die Oxidation des verdampften Kalibriergemischs zur Verfügung steht,
– die Verbrennungsrückstände aus dem Brenner können direkt mittels eines Y- oder T-Rohrstücks einerseits dem Abgasrohr des Verbrennungsmotors hinter dem Abgaskrümmer und bedarfsweise einem vorhandenen Abgasturbolader/einer Abgasnachbehandlungseinrichtung des Motors zusätzlich zugeführt werden.

Alternativ können die Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner ohne Verzweigung direkt dem Partikelfilter zugeführt werden, so dass der Motor nicht parallel betrieben werden muss.
Der Verdampfer/Brenner und das Verbindungsrohr zum Y- bzw. T-Rohrstück wird vorteilhafterweise mittels einer Isolierung oder bedarfsweise einer zusätzlich zugeführten Heizleistung auf der Temperatur oberhalb der Siedetemperatur (typisch > 450°C) des eingesetzten Öls gehalten.
Die Kalibrierung kann mit Hilfe der Vorrichtung über zwei Wege vorgenommen werden

a) Absolutkalibrierung, indem eine absolute Menge des Kalibriergemischs in einer bekannten Masse an Öl in Relation zu einer Differenz im Aktivitätssignal am Aktivitätsmessgerät eingesetzt wird. Hierbei wird über den gesamten Wertebereich der Messgröße ein Kalibrierfaktor ermittelt.
b) Kalibrierkurvenverfahren, wobei bei der Einspritzung des Kalibriergemisches mehrere Steigerungswerte (dA/dt)i des Aktivitätsanstiegs ermittelt werden können. Mittels einer Kalibrierkurve kann der Zusammenhang zwischen der gemessenen Größe (Aktivitätszuwachs) (dA/dt)i in cps/h und zu kalibrierender Größe (Ölverbrauch) in g/h hergestellt werden.

Gegenüber dem unter a) genannten Verfahren kann mit b) ein nicht konstanter Kalibrierfaktor Berücksichtigung finden, z.B. unterschiedliche Faktoren bei sehr kleinen bzw. sehr großen Ölverbräuchen.
Mit der Anordnung der Einspritzung des Gemisches in den Abgasstrang nach Austritt aus dem Motor ist gesichert, dass die gesamte, in einer Probe vorhandene Aktivität in den Partikelfilter transportiert wird. Indem abgesichert wird, dass das eingespritzte Kalibriergemisch durch zusätzliche Lufteinblasung und zusätzliche Zündquelle vollständig verbrannt wird, kann davon ausgegangen werden, dass sämtliche Ge-69-Atome zu GeO oder GeO₂ aufoxidiert und damit als Feststoffpartikel im Filter vollständig zurückgehalten werden. Die sich durch die direkte Einspritzung in den Gasstrom des strömungsoptimierten Verdampfers/Verbrenners ergebenden höheren Strömungsgeschwindigkeiten sorgen für eine Unterdrückung der Ablagerungsbildung im Verdampfer/Brenner.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen
1 Funktionsschema einer Einrichtung zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor;
2 alternatives Funktionsschema;
3 grafische Darstellung des Tracer-Zerfalls (Zeitverlauf des Aktivitätssignals);
4 grafische Darstellung einer Kalibrierkurve;
5 Schaubild des Tracerzerfalls bei einer Absolutkalibrierung.
1 zeigt ein Funktionsschema einer Einrichtung 1 zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts. Dargestellt ist ein Verbrennungsmotor 1‘, wie er bspw. auf einem Motorprüfstand eingesetzt wird, ein damit zusammenwirkender rohrförmig ausgebildeter Abgasstrang 2, der in einem Abgasrohr 2‘ ausläuft, ein Behältnis 3 für Öl und einem radioaktiven Tracer (Kalibriergemisch) sowie eine Luftzufuhreinrichtung 4, die mit einem Mass-Flow-Controller 4‘ (MFC) zusammenwirkt. Über eine Leitung 5 wird Luft einer Luftheizeinrichtung 6 zugeführt. In räumlicher Nähe eines Verdampfers/Brenners 7 ist die Luftheizeinrichtung 6 vorgesehen und über eine Leitung 8 damit verbunden. Das im Behältnis 3 vorgesehene Kalibriergemisch wird über eine Leitung 9 einer Einspritzeinrichtung 10 zugeführt, die das Kalibriergemisch in dosierter Form in den Verdampfer/Brenner 7 einspritzt. Bedarfsweise kann dem Kalibriergemisch noch Dieselkraftstoff zum Zwecke der Verdünnung beigemischt werden. Ein zentrales Steuergerät 11 steuert die jeweilige Luft-Kalibriergemischmenge.
Der Verdampfer/Brenner 7 ist in diesem Beispiel über eine Leitung 12 mit dem Abgasstrang (Y- oder T-Rohrstück) 2 des Verbrennungsmotors 1‘ verbunden. Hinter der Aufgabestelle 13, d.h. in Gasströmungsrichtung gesehen (Pfeil), befindet sich ein nachgeschalteter Partikelfilter 14 sowie ein, einen Detektor 15 enthaltendes Aktivitätsmessgerät 16. Das Funktionsschema ist hierbei als eine Art Prüfstand zu verstehen, wobei das als Protokoll- und Auswerteeinheit ausgebildete Aktivitätsmessgerät 16, respektive dessen errechnete Werte/Parameter zur Kalibrierung des Ölverbrauchsmessgeräts verwendet werden. Die prüfstandsseitig ermittelten Messwerte des jeweiligen Verbrennungsmotors 1‘ sind Zustandsgrößen, wie sie im Serienbetrieb dieses Verbrennungsmotors 1‘ berücksichtigt werden können. Das Kalibrierungsgemisch wird im Verdmpfer/Brenner 7 verdampft/verbrannt, wobei hier Temperaturen oberhalb der Selbstzündungstemperatur des in den Verdampfer/Brenner 7 eingespritzten Kalibriergemisches gegeben sind. Diese Temperatur beläuft sich üblicherweise auf einen Wert oberhalb von 450°C. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass das eingespritzte Kalibriergemisch durch die heißen Gase des Verdampfers/Brenners 7 vollständig verbrannt werden kann.
Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner 7 werden in den Abgasstrang 2 des mit vorgebbarer Betriebsdrehzahl mitlaufenden Verbrennungsmotors 1‘ aufgegeben, wobei sich die, den radioaktiven Tracer beinhaltenden, Verbrennungsrückstände im Partikelfilter 14 ansammeln. Die Messung der Radioaktivität erfolgt – wie bereits angesprochen – über den Detektor 15, der mit dem Aktivitätsmessgerät 16 verbunden ist. Die Kalibrierung des Ölverbrauchsmessgeräts kann hierbei solange durchgeführt werden, bis keine Aktivitätsänderung mehr im Partikelfilter 14 gegeben ist.
2 zeigt ein alternatives Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Abweichend zu 1 wird das die Verbrennungsrückstände beinhaltende heiße Brenngas aus dem Verdampfer/Brenner 7 nicht dem Abgasstrang 2 des Verbrennungsmotors 1‘ aufgegeben, vielmehr direkt in den Partikelfilter 14 eingebracht, und zwar über die Leitung 12‘. Bei dieser Änderung muss der Verbrennungsmotor 1‘ nicht mitbetrieben werden. Das Messverfahren erfolgt in Analogie zu 1.
Die 3 bis 5 zeigen Schaubilder, die einerseits mit dem Zerfall des radioaktiven Tracers und andererseits mit der Messung des Tracerzerfalls einhergehen.
Der Ablauf des Verfahrens nach Anspruch 9 wird in 3 durch die Abfolge von 4 Betriebsarten von Motor und Kalibriereinrichtung dargestellt. Der Motor wird die gesamte Zeit in einem stationären Betriebspunkt betrieben. Punkt 1 und 4, welche die Steigungen (dA/dt)₁ und (dA/dt)₄ aufweisen, werden ohne aktivierte Einspritzung des Öl/Tracer-Gemischs betrieben. Es stellt sich ggf. eine Steigung (dA/dt)₁ und (dA/dt)₄ ungleich Null ein, die durch Aktivität im Verbrennungsmotor begründet ist, aber einem Ölverbrauch von Null im Sinne der Kalibrierung entspricht. In den Punkten 2, repräsentiert durch (dA/dt)₂ bzw. den Punkt 3, repräsentiert durch (dA/dt)₃, wird jeweils ein Öl/Tracer-Gemisch in den Verdampfer eingespritzt, im Punkt 2 mit einer geringeren Einspritzrate bzw. im Punkt 3 mit einer höheren Einspritzrate. Da die Einspritzrate an Öl/Tracer-Gemisch bekannt ist, können die entsprechenden Punkte in eine Kalibrierkurve wie in 4, zusammen mit den Steigungen aus 3 ermittelt, eingetragen werden.
5 zeigt über die Zeit den Zerfall eines radioaktiven Isotops, z.B. des Germanium-69 Isotops. Dargestellt ist der Vorgang einer Absolutkalibrierung gemäß Anspruch 8. Der in der Kurve dargestellte Aktivitätsverlauf im Zeitbereich zwischen Beginn der Messung und t₁ zeigt eine Steigung der Kurve ungleich Null, die durch Aktivitäten im Verbrennungsmotor begründet ist. Ab dem Zeitpunkt t₁ wird die beschriebene Kalibriereinrichtung 1 zusätzlich zum Verbrennungsmotor 1’ betrieben, spritzt eine bekannte Menge Delta-m_Öl über die Einspritzung 10 ein und verdampft/verbrennt diese Menge im Verdampfer/Brenner 7. Die dadurch eingebrachte Aktivität wird im Partikelfilter zurückgehalten und führt zu einem Anstieg im Aktivitätssignal im Zeitraum zwischen t₁ und t₂. Nach dem Zeitraum t₂ kehrt das Aktivitätssignal auf die gleiche Steigung wie vor dem Zeitpunkt t₁ zurück. Die Differenz in der Aktivität Delta-cps zwischen der durchgezogenen Linie und der gestrichelten Linie nach dem Zeitpunkt t₂ entspricht der Aktivität genau der Menge Öl im Kalibriergemisch Delta-m_Öl. Der absolute Kalibrierfaktor k kann mit diesen beiden Größen als Quotient ermittelt werden mit k = Delta-m_Öl/Delta-cps
Bezugszeichenliste

1: Einrichtung
1‘: Verbrennungsmotor
2: Abgasstrang
2‘: Abgasendrohr
3: Behältnis
4: Luftzufuhreinrichtung
4‘: Mass-Flow-Controller (MFC)
5: Leitung
6: Luftheizeinrichtung
7: Verdampfer/Brenner
8: Leitung
9: Leitung
10: Einspritzeinrichtung
11: Steuergerät
12: Leitung
12‘: Leitung
13: Aufgabestelle
14: Partikelfilter
15: Detektor
16: Aktivitätsmessgerät

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7428838 B2 [0002]
EP 1723320 B2 [0003]
DE 112008001335 T5 [0005]
DE 102013014356 A1 [0010]

Claims

Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor, indem außerhalb des Verbrennungsmotors (1‘) – ein Behältnis (3) für ein Kalibriergemisch, bestehend aus Öl und einem radioaktiven Tracer, vorgesehen wird, – das Kalibriergemisch einem Verdampfer/Brenner (7) zugeführt wird, – dem Verdampfer/Brenner (7) Luft zugeführt wird, – das Kalibriergemisch im Verdampfer/Brenner (7) verdampft/verbrannt wird, dergestalt, dass die Ölbestandteile mit dem Tracer durch die vorgewärmte Luft verdampft und in unmittelbarem Anschluss verbrannt werden, – die Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner (7) in den Abgasstrom des Verbrennungsmotors (1‘) eingebracht werden, – in Abgasströmungsrichtung gesehen, hinter der Aufgabestelle (13) der Verbrennungsrückstände ein Partikelfilter (14) im Abgasstrang (2) vorgesehen wird, – die im Partikelfilter (14) gesammelten, den radioaktiven Tracer enthaltenden Verbrennungsrückstände mittels eines Aktivitätsmessgeräts (16) gemessen werden, – das Messergebnis einer Protokoll- und Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor, indem außerhalb des Verbrennungsmotors (1‘) – ein Behältnis (3) für ein Kalibriergemisch, bestehend aus Öl und einem radioaktiven Tracer, vorgesehen wird, – das Kalibriergemisch einem Verdampfer/Brenner (7) zugeführt wird, – dem Verdampfer/Brenner (7) Luft zugeführt wird, – das Kalibriergemisch im Verdampfer/Brenner (7) verdampft/verbrannt wird, dergestalt, dass die Ölbestandteile mit dem Tracer durch die vorgewärmte Luft verdampft und im unmittelbaren Anschluss verbrannt werden, – die Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner (7) einem nachgeschalteten Partikelfilter (14) aufgegeben werden, – die im Partikelfilter (14) gesammelten, den radioaktiven Tracer enthaltenden, Verbrennungsrückstände mittels eines Aktivitätsmessgeräts (16) gemessen werden, – das Messergebnis einer Protokoll- und Auswerteeinheit (15) zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Kalibriergemisch-Verhältnis im Verdampfer/Brenner (7) mit so viel Luftüberschuss eingestellt wird, dass genügend Sauerstoff für die Oxidation des verdampften Kalibriergemischs zur Verfügung steht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Öl für das Kalibriergemisch die gleiche Zusammensetzung wie die Ölbefüllung des Verbrennungsmotors (1‘) eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriergemisch über eine Dosiereinheit unter Druck in den Verdampfer/Brenner (7) eingespritzt wird, dergestalt, dass die Menge des eingespritzten Kalibriergemischs entweder seiner eingespritzten Gesamtmasse entspricht oder aber als einstellbare, jedoch konstante Einspritzrate vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftheizeinrichtung (6), in Gasflussrichtung gesehen, vor dem Verdampfer/Brenner (7) räumlich so nahe angeordnet wird, dass die verdampften Ölbestandteile mit dem Tracer im Verdampfer/Brenner (7) vollständig verbrannt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsrückstände aus dem Verdampfer/Brenner (7) mittels eines Y-oder T-Rohrstücks dem Abgasrohr (2‘) des Verbrennungsmotors (1‘), respektive dem Partikelfilter (14), zugeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung als absolute Kalibrierung vorgenommen wird, indem eine absolute Menge des Kalibriergemischs in Relation zu einer Differenz im Aktivitätssignal am Aktivitätsmessgerät (16) gesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung durch unterschiedliche Einspritzraten bei der Einspritzung des Kalibriergemischs in den Verdampfer/Brenner (7) vorgenommen wird, dergestalt, dass mehrere Steigerungswerte des Aktivitätsanstiegs ermittelt werden, wobei mittels einer Kalibrierkurve der Zusammenhang zwischen der gemessenen Größe, nämlich des Aktivitätszuwachses und der zu kalibrierenden Größe, nämlich des Ölverbrauchs, hergestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Tracer ein Kohlenstoff, an den das Radioisotop Ge-69 chemisch gebunden ist, eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriergemisch über eine beheizte Kapillare eingespritzt wird.
Vorrichtung zur Kalibrierung eines Ölverbrauchsmessgeräts für einen Verbrennungsmotor, beinhaltend – einen außerhalb des Verbrennungsmotors (1‘) vorgesehenen, mit einem Kalibriergemisch, bestehend aus einem Öl sowie einem radioaktiven Tracer, betreibbaren Verdampfer/Brenner (7), – ein das Kalibriergemisch beinhaltendes Behältnis (3), – eine außerhalb des Verbrennungsmotors (1‘) vorgesehene, dem Verdampfer/Brenner (7) vorgeschaltete Luftheizeinrichtung (6), – eine Dosiereinrichtung für das Kalibriergemisch, – ein dem Verdampfer/Brenner (7) nachgeschaltetes Partikelfilter (14), – ein im Bereich des Partikelfilters (14) vorgesehenes Aktivitätsmessgerät (16), – eine Auswerte- und Protokolleinheit.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl für das Kalibriergemisch die gleiche Zusammensetzung wie die Ölbefüllung des Verbrennungsmotors (1‘) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Tracer ein Kohlenwasserstoff, an den das Radioisotop Ge-69 chemisch gebunden ist, einsetzbar ist.