DE19911251A1 - Detection of water content in compressed air flow of IC engine supplied with charging air uses smaller air component divided up with pressure of second fraction being lower and then its temperature compared with temperature of sample - Google Patents

Detection of water content in compressed air flow of IC engine supplied with charging air uses smaller air component divided up with pressure of second fraction being lower and then its temperature compared with temperature of sample

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Abstract

An IC engine supplies charging air while a sample is branched off from the airflow into a first fraction (17), which contains only the droplet free air. A second fraction (18) contains the water of the sample. A smaller air component is divided up, in which case then the pressure of the second fraction (18) is lowered and then its/their temperature compared with the input temperature of the sample. An Independent claim is included for: (a) a device for detection of the water content in a compressed air flow

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine. Vorrichtung zur Detektion des Wassergehalts einem verdichteten Luftstrom, insbesondere in der einer Brennkraftmaschine zugeführten Ladeluft.The invention relates to a method and. Device for detecting the Water content of a compressed air stream, especially in one Charge air supplied to the internal combustion engine.

Zur Erzielung einer hohen Motorleistung sind ein hoher Ladeluftdruck und eine möglichst niedrige Ladelufttemperatur erforderlich. Hierzu wird die Ladeluft mittels eines Abgasturboladers verdichtet und mittels eines dem Abgasturbolader nachgeordneten Ladeluftkühlers gekühlt. Da hierbei Kondensat anfällt, ist dem Ladeluftkühler in der Regel ein Wasserscheider nachgeordnet. Eine vollständige Abscheidung des bei der Kühlung sich bildenden Kondensats ist jedoch vielfach nicht möglich, so dass ein Teil dieses Kondensats in Form kleiner Tröpfchen zusammen mit der Ladeluft in die Verbrennungsräume des Motors gelangt. Eine zu große Wassermenge begünstigt allerdings den Verschleiß der Kolbenringe und der Zylinderbüchsen. Bisher wurde dieser Nachteil, in Kauf genommen, da es in der Praxis nicht möglich war, die tatsächliche Wassermenge zu ermitteln.To achieve high engine performance, a high charge air pressure and a The lowest possible charge air temperature is required. For this, the charge air is by means of of an exhaust gas turbocharger and compressed by means of an exhaust gas turbocharger downstream intercooler cooled. Since this produces condensate, this is Charge air coolers are usually arranged downstream of a water separator. A complete In many cases, however, there is no separation of the condensate that forms during cooling possible so that part of this condensate together in the form of small droplets enters the combustion chambers of the engine with the charge air. Too big However, the amount of water favors the wear of the piston rings and the Cylinder liners. So far, this disadvantage has been accepted, since it is in the In practice it was not possible to determine the actual amount of water.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die. Detektion des Gehalts an Wassertröpfchen in einem Storm von verdichteter Luft in einer für den praktischen Einsatz geeigneten Weise zu ermöglichen.Proceeding from this, it is therefore the object of the present invention. Detection of water droplets in a storm of compressed air in in a manner suitable for practical use.

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 und 6 gelöst.This object is solved by claims 1 and 6.

Die verfahrensmäßige Lösung sieht vor, dass aus dem Luftstrom eine Probe abgezweigt wird, die in eine erste Fraktion, die nur tröpfchenfreie Luft enthält, und eine zweite Fraktion, welche die Wassertröpfchen der Probe und einen geringeren Luftanteil enthält, aufgeteilt wird, und dass anschließend der Druck der, zweiten Fraktion abgesenkt und dann ihre Temperatur mit der Eingangstemperatur der Probe verglichen wird.The procedural solution provides for a sample from the air flow is branched off into a first fraction containing only droplet-free air, and a second fraction, which contains the water droplets of the sample and a smaller one Contains air share, is divided, and that then the pressure of the second  Fraction lowered and then its temperature with the inlet temperature of the sample is compared.

Diese Lösung beruht auf der Beobachtung, dass entspannte Luft mehr Wasserdampf halten kann; als verdichtete Luft und dass die Verdampfungswärme der Luft entzogen wird, so dass deren Temperatur absinkt. Die auf diese Weise sich ergebende Temperaturdifferenz zur Eingangstemperatur kann ins Verhältnis mit dem Wassergehalt gesetzt werden. Dadurch, dass der Wassergehalt in der zweiten Fraktion angereichert wird, ist sichergestellt, dass sich auch bei einem vergleichsweise geringen Wassergehalt, wie das beispielsweise im einem Wasserabscheider nachgeordneten Bereich der Ladeluftleitung eines Motors der Fall ist, noch eine ausreichend große, gut erkennbare Temperaturdifferenz ergibt, so dass auch kleinere Schwankungen erkennbar und die Auslösung eines Alarms beim Überschreiten einer zulässigen Toleranzgrenze möglich sind. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Brennkraftmaschinen, wobei mit Hilfe der Erfindung die eingangs geschilderten Nachteile vollständig vermieden werden können, was sich vorteilhaft auf die erreichbare Lebensdauer der Kolben und Zylinderbüchsen auswirkt und damit die Wartungs- und Instanthaltungskosten senken kann.This solution is based on the observation that relaxed air emits more water vapor can hold; as compressed air and that the heat of vaporization of the air is withdrawn so that its temperature drops. That way resulting temperature difference to the inlet temperature can be in relation to the Water content can be set. Because of the water content in the second Group is enriched, it is ensured that there is also a comparatively low water content, such as in one Water separator downstream area of the charge air line of an engine the case is still a sufficiently large, clearly recognizable temperature difference, so that even small fluctuations are recognizable and triggering an alarm when It is possible to exceed a permissible tolerance limit. A preferred one Field of application of the invention are internal combustion engines, with the help of Invention the disadvantages described above can be completely avoided can what is beneficial to the achievable life of the pistons and Cylinder liners and thus the maintenance and maintenance costs can lower.

Zweckmäßig kann die erste Fraktion volumenmäßig 10 bis 20 mal größer als die zweite Fraktion sein. Hiermit wird eine ausreichend hohe Wasseranreicherung in der zweiten Fraktion gewährleistet.The first fraction can expediently be 10 to 20 times larger in volume than that second faction. This ensures a sufficiently high water concentration in the second fraction guaranteed.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme kann darin bestehen, dass die Druckabsenkung der zweiten Fraktion in Stufen erfolgt, wobei die zweite Fraktion in viele, düsenstrahlförmige Teilströme aufgeteilt wird. Dies gewährleistet eine zuverlässige Verdampfung des Wassers, so dass zuverlässige Ergebnisse erzielbar sind.Another advantageous measure can be that the pressure drop the second fraction in stages, with the second fraction in many, jet streams is divided. This ensures reliable Evaporation of the water so that reliable results can be achieved.

Die vorrichtungsmäßige Lösung der obigen Aufgabe sieht vor, dass in einem mit verdichteter Luft, die Wassertröpfchen mitführt, beaufschlagbaren Kanal eine Probeentnahmedüse angeordnet ist, die an einen Zyklon angeschlossen ist, der einen ersten Ausgang für trockene Luft und einen dem gegenüberliegenden, in einen Entspannungsraum mündenden, zweiten Ausgang für Wasser und einen geringeren Luftanteil aufweist. Der hier zur Anwendung kommenden Zyklon stellt ein stationäres uncl dementsprechend sehr robustes, praktisch wartungsfreies Bauteil dar, das auf einfache Weise die erwünschte Fraktionierung der aus dem Luftstrom entnommenen Probe ermöglicht.The device-based solution of the above task provides that in one compressed air, which carries water droplets, act on the duct Sampling nozzle is arranged, which is connected to a cyclone, the a first outlet for dry air and one opposite, into one Relaxation room opening, second exit for water and a lower  Has air content. The cyclone used here is a stationary one uncl accordingly very robust, practically maintenance-free component that on simply the desired fractionation of those extracted from the air stream Sample allows.

In vorteilhafter Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann der Zyklon einen mit einem tangential angeordneten Eingang versehenen Zylinder aufweisen, in den ein zentrales, den ersten Ausgang bildendes Rohr hineinragt und an den ein Trichter angesetzt ist, der über einen den zweiten Ausgang bildenden Stutzen mit dem Entspannungsraum verbunden ist. Das den ersten Ausgang bildende Rohr verhindert eine gegenseitige Störung der äußeren und inneren Luftströme. Der an den Zylinder angesetzte Trichter ergibt eine zum Zentrum hin konvergierende Luftströmung, was die zentrale Ableitung erleichtert.In an advantageous embodiment of the higher-level measures, the cyclone can have a cylinder provided with a tangentially arranged inlet, in which protrudes into a central tube that forms the first exit and to the one Funnel is attached, with a connecting piece forming the second outlet is connected to the relaxation room. The pipe forming the first exit prevents mutual interference between the external and internal air flows. The one the funnel attached to the cylinder results in a converging towards the center Air flow, which facilitates central drainage.

Eine weitere, besonders zu bevorzugende Maßnahme kann darin bestehen, dass den Ausgängen einstellbare Drosseleinrichtungen zugeordnet sind. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, die lichten Strömungsquerschnitte im Bereich des ersten und zweiten Ausgangs und damit die Volumenstromverhältnisse der ersten und zweiten Fraktion einzustellen.A further, particularly preferred measure can consist in that adjustable throttling devices are assigned to the outputs. This is it easily possible, the clear flow cross-sections in the area of first and second output and thus the volume flow ratios of the first and second fraction.

Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, dass der Entspannungsraum mehrere, nacheinander durchströmbare, vorteilhaft durch Lochbleche voneinander getrennte Kammern aufweist, wobei die letzte Kammer wenigstens einen Anschluss an die Umgebung aufweist. Hierdurch wird eine stufenförmige Druckabsenkung und eine Aufteilung der zweiten Fraktion in viele, düsenstrahlförmige Teilströme erreicht. Dies führt zu hohen Turbulenzen, die für die erwünschte Verdampfung förderlich sind. Aufgrund der dabei sich ergebenden Hochgeschwindigkeitsdüsenanordnung ist es zudem möglich, die ganze Apparatur so einzustellen, dass sich bei einem kritischen Kondensatgehalt ein sprunghafter Temperaturabfall ergibt, der leicht erkennbar ist und die Auslösung eines Alarms etc. vereinfacht.A further, advantageous embodiment of the higher-level measures can be included therein exist that the relaxation room can flow through several, advantageously has chambers separated from one another by perforated sheets, the last chamber has at least one connection to the environment. Hereby is a step-like pressure reduction and a division of the second fraction into many jet stream-shaped partial streams reached. This leads to high turbulence are conducive to the desired evaporation. Because of the resulting High-speed nozzle arrangement, it is also possible to use the whole apparatus to be set so that there is a sudden change in the case of a critical condensate content Temperature drop that is easily recognizable and triggers an alarm etc. simplified.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen der übergeordneten Maßnahmen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung anhand der Zeichnung näher entnehmbar.Further advantageous refinements and practical training of overriding measures are specified in the remaining subclaims  and from the example description below with reference to the drawing removable.

Die Zeichnung enthält eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Detektion des Wassergehalts der einer Brennkraftmaschine zugeführten Ladeluft.The drawing contains a schematic representation of an inventive Device for detecting the water content of an internal combustion engine supplied charge air.

In der Zeichnung ist ein Strömungskanal 1 angedeutet, bei dem es sich um die zu einer Verteilerleitung führende Ladeluftleitung einer Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Zweitakt-Großdieselmotors, handeln soll. Die Ladeluft wird in einem hier nicht näher dargestellten Abgasturbolader auf etwa 3-4 bar verdichtet und mittels eines dem Abgasturbolader nachgeordneten, ebenfalls nicht dargestellten Ladeluftkühlers gekühlt. Diesem ist ein ebenfalls nicht dargestellter, stromaufwärts von dem hier vorliegenden Abschnitt der Ladeluftleitung angeordneter Wasserabscheider zur Abscheidung des bei der Kühlung anfallenden Kondensats nachgeordnet. Eine vollständige Wasserabscheidung ist jedoch in, der Praxis nicht möglich. Das nicht abgeschiedene Wasser gelangt daher in Form kleiner Tröpfchen zusammen mit der Ladeluft in die Verbrennungsräume der Brennkraftmaschine.In the drawing, a flow channel 1 is indicated, which should be the charge air line of an internal combustion engine leading to a distributor line, for example a large two-stroke diesel engine. The charge air is compressed to about 3-4 bar in an exhaust gas turbocharger, not shown here, and cooled by means of a charge air cooler, also not shown, which is arranged downstream of the exhaust gas turbocharger. This is followed by a water separator, also not shown, arranged upstream from the section of the charge air line present here for separating the condensate obtained during cooling. However, complete water separation is not possible in practice. The water that is not separated therefore enters the combustion chambers of the internal combustion engine in the form of small droplets together with the charge air.

Da ein zu großer Wassergehalt zu Zerstörungen der Kolbenringe und der Zylinderbüchsen führen kann, werden der Gehalt an Wassertröpfchen in der Ladeluft erfasst und beim Überschreiten eines kritischen Werts z. B. ein Alarm ausgelöst, wie durch eine Hupe 2 angedeutet ist. Das Personal kann im Falle eines Alarms in geeigneter Weise eingreifen, beispielsweise den Wasserabscheider reinigen, die Last absenken oder etwa die Temperatur der Ladeluft erhöhen. So wäre es denkbar, beim Überschreiten eines kritischen Werts eine den Ladeluftkühler umgehende By­ pass-leitung zu aktivieren, um eine Wärmezufuhr zur Ladeluft zu bewerkstelligen.Since too high a water content can lead to destruction of the piston rings and cylinder liners, the water droplet content in the charge air is recorded and, if a critical value is exceeded, e.g. B. triggers an alarm, as indicated by a horn 2 . In the event of an alarm, the personnel can intervene in a suitable manner, for example cleaning the water separator, lowering the load or increasing the temperature of the charge air. It would be conceivable, if a critical value is exceeded, to activate a bypass line that bypasses the charge air cooler in order to provide heat to the charge air.

Die Vorrichtung zur Erfassung des Wassertröpfchengehalts in der Ladeluft enthält eine in der Ladeluftleitung angeordnete, als Samplerdüse ausgebildete Probeentnahmedüse 3, die über eine Verbindungsleitung 4 mit einem Zyklon 5 verbunden ist. Mittels der Probeentnahmedüse wird der Ladeluft eine Probe entnommen, die im Zyklon 5 weiter behandelt wird. Die die Probeentnahmedüse 3 bildende Samplerdüse stellt sicher, dass sich keine Geschwindigkeitsverluste ergeben, das heißt dass die Geschwindigkeit der Luft im Zyklon 5 der Geschwindigkeit der Luft im Strömungskanal 1 entspricht. Die Verbindungsleitung 4 mündet tangential in den Zyklon 5 ein. Der Mündungsbereich kann dabei als in Strömungsrichtung konvergierendes Strahlrohr 6 ausgebildet sein.The device for detecting the water droplet content in the charge air contains a sampling nozzle 3 which is arranged in the charge air line and is designed as a sampler nozzle and which is connected to a cyclone 5 via a connecting line 4 . A sample is taken from the charge air by means of the sampling nozzle and is further treated in the cyclone 5 . The sampling nozzle forming the sampling nozzle 3 ensures that there are no speed losses, that is to say that the speed of the air in the cyclone 5 corresponds to the speed of the air in the flow channel 1 . The connecting line 4 opens tangentially into the cyclone 5 . The mouth region can be designed as a jet pipe 6 converging in the direction of flow.

Der mit lotrechter Achse angeordnete Zyklon 5 enthält einen oberen Zylinder 7, in den die dem Strömungskanal 1 entnommene Probe einmündet, und einen an den Zylinder 7 angesetzten, nach unten konvergierenden Trichter 8. In den Zylinder 7 ragt von oben ein zentrales, etwa bis zum Trichterbereich reichendes Rohr 9 hinein, das an seinem unteren Ende offen ist und dessen gegenüberliegendes, außerhalb des Zylinders 7 sich, befindendes Ende über einen Schalldämpfer 10 in die Umgebung mündet. Der Schalldämpfer 10 kann eine oder mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete perforierte Platten aufweisen, die als Lochplatten ausgebildet sein können. Der Trichter 8 ist über einen nach unten abgehenden Stutzen 11 mit einem. Entspannungsraum 12 verbunden.The cyclone 5 , which is arranged with a vertical axis, contains an upper cylinder 7 , into which the sample taken from the flow channel 1 opens, and a funnel 8, which is attached to the cylinder 7 and converges downwards. A central tube 9 extends into the cylinder 7 from above, which extends approximately to the funnel area, which is open at its lower end and whose opposite end, which is outside the cylinder 7, opens into the environment via a silencer 10 . The silencer 10 can have one or more perforated plates arranged one behind the other in the flow direction, which can be designed as perforated plates. The funnel 8 is connected to a downward connecting piece 11 . Relaxation room 12 connected.

Der Entspannungsraum 12 enthält mehrere, strömungsmäßig hintereinander angeordnete Kammern 13, die durch perforierte Wände 14 voneinander getrennt sind. Die perforierten Wände 14 können einfach durch Lochbleche gebildet werden. Die Gesamtfläche der die Perforationen bildenden Löcher der. Wände 14 ist zweckmäßig größer als die Gesamtfläche der Perforationen der perforierten Platten des Schalldämpfers 10. Die, letzte Kammer 13 ist mit einem Luft- und/oder Wasserausgang 15 versehen und so an die Umgebung angeschlossen, so dass in ihr der Umgebungsdruck herrscht.The relaxation space 12 contains a plurality of chambers 13 which are arranged one behind the other in terms of flow and are separated from one another by perforated walls 14 . The perforated walls 14 can easily be formed by perforated sheets. The total area of the perforations forming the perforations. Walls 14 is advantageously larger than the total area of the perforations of the perforated plates of the silencer 10 . The last chamber 13 is provided with an air and / or water outlet 15 and is thus connected to the environment so that the ambient pressure prevails in it.

Die dem Zyklon 5 zugeführte Luftprobe führt im Zylinder 7 eine durch eine Strömungslinie 16 schematisch angedeutete, schraubenförmig nach unten gehende Bewegung aus, wobei die von der Luft mitgeführten Wassertröpfchen durch die Fliehkraftwirkung an der Wand des Zylinders 7 abgeschieden werden. Im Bereich des Trichters 8 wird die Strömung infolge der Konizität des Trichters 8 nach radial innen gelenkt, wobei sich gleichzeitig für den größten Teil der Luft eine Umlenkung nach oben ergibt. Dieser Teil der Probe, der praktisch keine Wassertröpfchen mehr enthält, strömt als durch einen Pfeil 17 angedeutete, erste Fraktion über das zentrale Rohr 9 ab. Nur ein kleinerer Teil der Luft strömt zusammen mit dem durch die Trichterwandung kanalisierten Wässer als durch einen Pfeil 18 angedeutete, zweite Fraktion nach unten über den Stutzen 11 zum Entspannungsraum 12 ab.The air sample supplied to the cyclone 5 executes a helical downward movement in the cylinder 7, indicated schematically by a flow line 16 , the water droplets entrained in the air being separated off by the centrifugal force on the wall of the cylinder 7 . In the area of the funnel 8 , the flow is directed radially inwards as a result of the conicity of the funnel 8 , with a deflection upwards for the majority of the air. This part of the sample, which practically no longer contains any water droplets, flows out over the central tube 9 as the first fraction indicated by an arrow 17 . Only a smaller part of the air flows down together with the water channeled through the funnel wall as indicated by an arrow 18 , via the nozzle 11 to the relaxation space 12 .

Die durch den Pfeil 18 angedeutete, zweite Fraktion enthält dementsprechend das in der gesamten Probe enthaltene Wasser zusammen mit einem kleineren Anteil der Luft. In der genannten zweiten Fraktion ergibt sich somit eine Anreicherung des Wassers. Die Anordnung ist zweckmäßig so getroffen, dass der die durch den Pfeil 17 angedeutete, ausschließlich aus tröpfchenfreier Luft bestehende, erste Fraktion bildende Volumenstrom abhängig vom Verhältnis der Masse des Wassers zur Masse des totalen Luftstroms etwa 10-20 mal größer als der die durch den Pfeil 18 angedeutete zweite Fraktion bildende Volumenstrom ist. Dies, kann durch geeignete Querschnittsbemessungen des den der ersten Fraktion zugeordneter, Ausgang bildenden Rohrs 9 und des den der zweiten Fraktion zugeordneten Ausgang bildenden Stutzens 11 bewerkstelligt werden. Zweckmäßig sind den durch das Rohr bzw. den Stutzen 11 gebildeten Ausgängen einstellbare Drosseleinrichtungen 19 bzw. 20, wie Klappen, Jalousien etc., zugeordnet, durch welche die wirksamen Strömungsquerschnitte einstellbar sind.The second fraction indicated by the arrow 18 accordingly contains the water contained in the entire sample together with a smaller proportion of the air. This results in an enrichment of the water in the second fraction mentioned. The arrangement is expediently such that the volume flow forming the first fraction indicated by the arrow 17 and consisting exclusively of droplet-free air, depending on the ratio of the mass of the water to the mass of the total air flow, is approximately 10-20 times greater than that by the arrow 18 indicated second fraction forming volume flow. This can be accomplished by suitable cross-sectional dimensions of the tube 9 forming the outlet assigned to the first fraction and the nozzle 11 forming the outlet assigned to the second fraction. Adjustable throttles 19 and 20 , such as flaps, blinds, etc., are expediently assigned to the outputs formed by the pipe or the nozzle 11 , by means of which the effective flow cross sections can be set.

Die dem Entspannungsraum 12 zugeführte Fraktion wird im Entspannungsraum 12 stufenförmig bis auf den Umgebungsdruck entspannt. Hierzu enthält der Entspannungsraum 12 wie oben schon angedeutet wurde, mehrere, nacheinander durchströmbare durch einen Lochblechstapel gebildete Kammern 13, zwischen denen durch durch die Lochbleche etc. gebildete perforierte Wände 14 vorgesehen sind. Zweckmäßig können 5-10 Kammern vorgesehen sein. In der letzten Kammern herrscht infolge ihrer Umgebungsverbindung Umgebungsdruck.The fraction supplied to the relaxation space 12 is expanded in a step-like manner in the relaxation space 12 to the ambient pressure. For this purpose, the relaxation space 12 contains, as already indicated above, a plurality of chambers 13 through which a perforated plate stack can flow, one after the other, between which are provided perforated walls 14 formed by the perforated plates etc. 5-10 chambers can expediently be provided. In the last chambers there is ambient pressure due to their surrounding connection.

Da entspannte Luft mehr Wasserdampf halten kann, als verdichtete Luft, erfolgt im Entspannungsraum 12 nach und nach eine Verdampfung des Wassers. Die Verdampfung wird dabei durch den durch die Perforationen der Wände 14 verursachten Düseneffekt und die hierdurch bewirkten Turbulenzen begünstigt, so dass auf dem Weg bis zur letzten Kammer 13 praktisch das ganze Wasser verdampft ist. Die zur Verdampfung nötige Verdampfungswärme muss der Luft entzogen werden, deren, Temperatur sich dadurch erniedrigt. Da die dem Entspannungsraum 12 zugeführte zweite. Fraktion vergleichsweise wenig Luft und das ganze Wasser der aus dem Strömungskanal 1 entnommenen Probe enthält, ergibt sich auch bei einem vergleichsweise geringen Wassergehalt der den Strömungskanal durchsetzenden Probe eine vergleichsweise starke Temperaturabsenkung. Bei praktischen Versuchen im Zusammenhang mit einem. Zweitakt-Großdieselmotor wurde eine Temperaturabsenkung von 10-13°C erreicht.Since relaxed air can hold more water vapor than compressed air, evaporation of the water takes place gradually in the relaxation space 12 . The evaporation is promoted by the nozzle effect caused by the perforations of the walls 14 and the turbulence caused thereby, so that practically all the water has evaporated on the way to the last chamber 13 . The heat of vaporization required for evaporation must be extracted from the air, the temperature of which is reduced as a result. Since the second supplied to the relaxation room 12 . Fraction contains comparatively little air and all the water in the sample taken from the flow channel 1 , the result is a comparatively strong drop in temperature even with a comparatively low water content of the sample passing through the flow channel. In practical experiments in connection with a. A large two-stroke diesel engine achieved a temperature reduction of 10-13 ° C.

Diese Temperaturabsenkung ist proportional zum Wassergehalt in der den Strömungskanal 1 durchsetzenden Luft, hier der Ladeluft. Zur Messung der Temperaturabsenkung sind zwei Temperaturfühler 21, 22 vorgesehen, von denen einer im Eingangsbereich des Zyklons 5 und einer im Ausgangsbereich des Entspannungsraums 12 angeordnet ist und deren Ausgänge an einem Komparator 23 liegen, mittels dessen die Temperaturdifferenz, welche der genannten Temperaturabsenkung entspricht, feststellbar ist. Der Komparator 23 kann so ausgebildet sein, dass hierdurch, beim Überschreiten eines kritischen Werts die Alarmeinrichtung 2 ausgelöst wird. Selbstverständlich wäre es auch denkbar, mit Hilfe des Komperators 23, wie durch den Pfeil 24 angedeutet ist, direkt in die Motorsteuerung einzugreifen und beispielsweise die Last zu reduzieren.This drop in temperature is proportional to the water content in the air passing through the flow channel 1 , here the charge air. To measure the temperature drop, two temperature sensors 21 , 22 are provided, one of which is arranged in the input area of the cyclone 5 and one in the output area of the relaxation space 12 and whose outputs are connected to a comparator 23 , by means of which the temperature difference, which corresponds to the temperature drop mentioned, can be determined is. The comparator 23 can be designed in such a way that the alarm device 2 is triggered when a critical value is exceeded. Of course, it would also be conceivable to use the comparator 23 , as indicated by the arrow 24 , to intervene directly in the engine control and, for example, to reduce the load.

Vorteilhaft kann mit Hilfe des Komparators 23 beim Überschreiten eines kritischen Werts auch die Zufuhr von Wärme, z. B. in Form einer Beigabe von warmer Luft, wie am Ladeluftkühler vorbeigeführter By-pass-Luft, zur Ladeluft zum Verdampfen der vorhandenen Wassertröpfchen aktiviert Werden. Bei einer besonders komfortablen. Anordnung können mehrere Vorrichtungen hier vorliegender Art vorgesehen sein, nämlich wenigstens eine mit ausreichendem Abstand von den Zylindern angeordnete derartige Vorrichtung, durch die eine Wärmebeaufschlagung der Ladeluft aktivierbar ist, und wenigstens eine weiter stromabwärts kurz vor den Zylindern angeordnete derartige Vorrichtung, durch die ein Alarm, auslösbar ist, sofern trotz Wärmezufuhr zur Ladeluft der Gehalt an Wassertröpfchen immer noch zu hoch sein sollte.With the aid of the comparator 23 , the supply of heat, for. B. in the form of an addition of warm air, such as bypass air conducted past the charge air cooler, to the charge air to evaporate the existing water droplets. With a particularly comfortable. An arrangement of several devices of the present type can be provided, namely at least one such device which is arranged at a sufficient distance from the cylinders and by means of which heat can be applied to the charge air, and at least one such device which is arranged further downstream shortly in front of the cylinders and by means of which an alarm, can be triggered if, despite the supply of heat to the charge air, the water droplet content should still be too high.

Um Temperaturverluste im Bereich des Zyklons 5 und damit eine Verfälschung des Ergebnisses zu vermeiden, kann der, Zyklon 5 mit einer ihn umfassenden Wärmeisolation 25 versehen sein. Dasselbe gilt für die Entspannungskammer 12 und einen zwischen Zyklon 5 und Entspannungskammer 12 eventuell vorgesehenen Stutzen 11. Die Innenseite des Zyklons 5 kann mit einer perforierten Wand 26, die durch ein Webmaterial 27 hinterlegt ist, verkleidet sein, um eine gute Ableitung der Wassertröpfchen zu fördern.In order to avoid temperature losses in the area of the cyclone 5 and thus a falsification of the result, the cyclone 5 can be provided with thermal insulation 25 surrounding it. The same applies to the relaxation chamber 12 and a connection piece 11 which may be provided between the cyclone 5 and the relaxation chamber 12 . The inside of the cyclone 5 can be covered with a perforated wall 26 , which is backed by a woven material 27 , in order to promote good drainage of the water droplets.

Claims (17)

1. Verfahren zur Detektion des Wassergehalts in einem verdichteten Luftstrom, insbesondere in der einer Brennkraftmaschine zugeführten Ladeluft, wobei aus dem Luftstrom eine Probe abgezweigt wird, die in eine erste Fraktion (17) die nur tröpfchenfreie Luft enthält und eine zweite Fraktion (18), die das Wasser der Probe und einen geringeren Luftanteil enthält, aufgeteilt wird, wobei anschließend der Druck der zweiten Fraktion (18) abgesenkt und dann ihre Temperatur mit der Eingangstemperatur der Probe verglichen wird.1. A method for detecting the water content in a compressed air stream, in particular in the charge air supplied to an internal combustion engine, a sample being branched off from the air stream which contains only droplet-free air in a first fraction ( 17 ) and a second fraction ( 18 ), which contains the water of the sample and a lower proportion of air, the pressure of the second fraction ( 18 ) is then reduced and then its temperature is compared with the inlet temperature of the sample. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe geschwindigkeitsverlustlos aus dem Luftstrom entnommen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the sample is taken from the air flow without loss of speed. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fraktion (17) volumenmäßig 10-20 mal größer als die zweite Fraktion (18) ist.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first fraction ( 17 ) is 10-20 times larger in volume than the second fraction ( 18 ). 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsenkung der zweiten Fraktion (18) in Stufen erfolgt.4. Method according to one of the preceding. Claims, characterized in that the pressure reduction of the second fraction ( 18 ) takes place in stages. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fraktion (18) bei der Druckabsenkung in viele, düsenstrahlförmige Teilströme aufgeteilt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the second fraction ( 18 ) is divided into many jet-shaped partial streams during the pressure reduction. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mit verdichteter Luft, die Wassertröpfchen mitführt, beaufschlagbaren Kanal (1), insbesondere im Ladeluffkanal einer Brennkraftmaschine, eine Probeentnahmedüse (3) angeordnet ist, die an einen Zyklon (5) angeschlossen ist, der einen ersten Ausgang (9) für trockene Luft und einen dem gegenüberliegenden, in einen Entspannungsraum (12) mündenden, zweiten Ausgang (11) für Wasser und einen geringeren Luftanteil aufweist.6. The device for carrying out the method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a sampling nozzle ( 3 ) is arranged in a duct ( 1 ) which can be acted upon with compressed air which carries water droplets, in particular in the charge air duct of an internal combustion engine a cyclone ( 5 ) is connected, which has a first outlet ( 9 ) for dry air and a second outlet ( 11 ) for water and a lower proportion of air that opens into a relaxation chamber ( 12 ). 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklon (5) einen mit einem tangential angeordneten Eingang versehenen Zylinder (7) aufweist, in den ein zentrales, den ersten Ausgang (9) bildendes Rohr hineinragt und an den ein Trichter (8) angesetzt ist, der über einen den zweiten Ausgang (11) bildenden Stutzen mit dem Entspannungsraum (12) verbunden ist.7. The device according to claim 6, characterized in that the cyclone ( 5 ) has a cylinder ( 7 ) provided with a tangentially arranged inlet, into which a central tube forming the first outlet ( 9 ) projects and to which a funnel ( 8 ) is attached, which is connected to the relaxation space ( 12 ) via a connecting piece forming the second outlet ( 11 ). 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklon (5) mit lotrechter Achse angeordnet ist, wobei der erste Ausgang (9) nach oben und der zweite Ausgang (11) nach unten abgehen.8. Device according to one of the preceding claims 6 or 7, characterized in that the cyclone ( 5 ) is arranged with a vertical axis, the first outlet ( 9 ) going up and the second outlet ( 11 ) going down. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem Ausgang (9) bzw. (11), vorzugsweise, beiden Ausgängen (9, 11), eine einstellbare Drosseleinrichtung (19, 20) zugeordnet ist.9. Device according to one of the preceding claims 6-8, characterized in that at least one output ( 9 ) or ( 11 ), preferably, both outputs ( 9 , 11 ), an adjustable throttle device ( 19 , 20 ) is assigned. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ausgang (9) in die Umgebung mündet, wobei ihm vorzugsweise ein Schalldämpfer (10) zugeordnet ist.10. Device according to one of the preceding claims 6-9, characterized in that the first outlet ( 9 ) opens into the environment, wherein it is preferably associated with a silencer ( 10 ). 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Probeentnahmedüse (3) als Samplerdüse ausgebildet ist. 11. Device according to one of the preceding claims 6-10, characterized in that the sampling nozzle ( 3 ) is designed as a sampler nozzle. 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Zyklon (5), vorzugsweise der Zyklon (5) und der Entspannungsraum (3), mit einer Wärmeisolation versehen ist bzw. sind.12. Device according to one of the preceding claims 6 to 11, characterized in that at least the cyclone ( 5 ), preferably the cyclone ( 5 ) and the relaxation space ( 3 ) is or are provided with thermal insulation. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6-12, dadurch gekennzeichnet, dass der Entspannungsraum (12) mehrere, nacheinander durchströmbare Kammer (13) aufweist, wobei die letzte Kammer (13) wenigstens einen Anschluss (15) an die Umgebung aufweist.13. Device according to one of the preceding claims 6-12, characterized in that the relaxation space ( 12 ) has a plurality of chambers ( 13 ) which can be flowed through in succession, the last chamber ( 13 ) having at least one connection ( 15 ) to the surroundings. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kammern (13) vorzugsweise, als Lochbleche ausgebildete, perforierte Wände (14) angeordnet sind.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that between the chambers ( 13 ), perforated walls ( 14 ) are preferably arranged as perforated plates. 15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6-14, dadurch gekennzeichnet, dass im eingangsseitigen Bereich des Zyklons (5) und im, ausgangsseitigen Bereich des Entspannungsraums (12) Temperaturfühler (21, 22) vorgesehen sind, denen ein Komperator (23) nachgeordnet ist.15. Device according to one of the preceding claims 6-14, characterized in that in the input-side area of the cyclone ( 5 ) and in the output-side area of the relaxation space ( 12 ) temperature sensors ( 21 , 22 ) are provided, which are followed by a comparator ( 23 ) is. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennkraftmaschine mittels des Komperators (23) eine Warneinrichtung (2) betätigbar ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that in an internal combustion engine by means of the comparator ( 23 ), a warning device ( 2 ) can be actuated. 17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennkraftmaschine die Probeentnahmedüse (3) in einem einem Wasserabscheider, nachgeordneten Bereich der Ladeluftleitung (1) angeordnet ist, die mit mittels eines Abgasturboladers verdichteter und mittels eines diesem nachgeordneten Ladeluftkühlers gekühlter Luft beaufschlagbar ist.17. Device according to one of the preceding claims 6 to 16, characterized in that in an internal combustion engine the sampling nozzle ( 3 ) in a water separator, downstream of the charge air line ( 1 ) is arranged, which is compressed by means of an exhaust gas turbocharger and by means of a downstream Charge air cooler cooled air is acted upon.
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