DE2254388B1 - Trübungsmeßgerät Anin: Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart - Google Patents

Description

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be- gelöst, daß die Scheiben in so geringem Abstand von Stimmung der Trübung von Gasen, insbesondere der den Öffnungen angeordnet sind, daß die durch die Abgase von Dieselmotoren, durch die Messung der 65 Scheiben mitgenommene und an ihrer Oberfläche Intensität eines Lichtstrahls, der durch eine von den befindliche Grenzschicht aus reiner Luft den direkten zu messenden Gasen gefüllte Kammer geleitet wird, Kontakt zwischen den Scheiben und den zu unterwobei diese Kammer auf der Ein- und Austrittsseite suchenden Gasen verhindert, bzw. auf ein Mindest-

maß verringert, und daß Mittel zur elektrostatischen Aufladung der festen und flüssigen Partikel des Abgases vorgesehen sind.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und aus der Zeichnung, die in schematischer Darstellung den Aufbau eines Meßgerätes zeigt.

Das Trübungsmeßgerät weist zwei Kammern, eine Meßkammer 10 und eine Vergleichskammer 11 auf. Während des Meßvorgangs wird die Meßkammer 10 ständig von dem zu messenden Gas, das beispielsweise vom Auspuff einer Brennkraftmaschine zu dieser Meßkammer 10 geleitet werden kann, durchströmt.

Die Vergleichskammer 11 ist dagegen an eine Pumpe 12 angeschlossen, die ständig reine Luft in die Vergleichskammer 11 fördert, wobei stets ein leichter Überdruck in dieser Vergleichskammer 11 aufrechterhalten wird. Die Meßkammer 10 weist außer der Eintrittsöffnung 13 und der Austrittsöffnung 14 für das Meßgas zwei öffnungen 15 und 16 auf. Die Öffnung 15 ist dabei als Lichteintrittsöffnung und die Öffnung 16 als Lichtaustrittsöffnung der Meßkammer 10 bestimmt. Zweckmäßigerweise ist die Durchströmrichtung der Gase durch die Kammern 10,11 so gewählt, daß sie mit der Rotationsrichtung der Scheiben 21,22 übereinstimmt. Außerdem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Gase, insbesondere des Meßgases, der Rotationsgeschwindigkeit der Scheiben 21,22 entspricht.

Die Vergleichskammer 11 ist prinzipiell gleich aufgebaut, auch sie weist außer den Lufteintritts- und Austrittsöffnungen 17 und 18 eine Lichteintrittsöffnung 19 und eine Lichtaustrittsöffnung 20 auf. Vor den Öffnungen 15 und 16 sowie 19 und 20 sind Scheiben 21 und 22 angebracht. Diese Scheiben 21 und 22 sitzen auf einer gemeinsamen Achse 23, die von einem weiter nicht dargestellten Motor in Umdrehung versetzt wird. Die Scheiben sind dabei in so geringem Abstand vor den Öffnungen 15, 16, 19 und 20 angeordnet, daß an der Scheibenoberfläche eine laminare Grenzschicht auftritt, die sich nicht auf die Meßlänge der Kammern 10 und 11 auswirkt. Die Dicke der laminaren Grenzschicht kann dabei zwischen 0 und 0,4 mm schwanken. Bei einer angenommenen Länge der Meßkammer von 140 mm würde dann der Einfluß der laminaren Grenzschicht auf die Meßlänge gering sein. Da die Meßgase quer zur Längsrichtung durch die Meßkammer 10 hindurchströmen, können Änderungen in der Trübung des Meßgases schnell erfaßt werden. Zudem ist auch die Temperatur über die gesamte Länge der Meßkammer 10 annähernd gleich. Schließlich kann mit einem über die gesamte Länge der Meßkammer 10 angeordneten Widerstandsdraht, der in der Zeichnung weiter nicht dargestellt ist, die mittlere Temperatur des Meßgases exakt festgestellt werden.

In der Nähe der Eintrittsöffnung 13 der Meßkammer 10 ist eine auf negativem Potential liegende, eine Sprühkante 40 aufweisende Einrichtung 41 angeordnet, die zur elektrostatischen Aufladung der festen und flüssigen Partikel im Abgas dient. Wird an die Wände der Meßkammer 10 eine Spannung angelegt, die gleiche Polarität hat, wie die Einrichtung 41 zur elektrostatischen Aufladung der Abgas-Partikel, dann wird verhindert, daß sich diese festen bzw. flüssigen Abgas-Partikel an den Wänden der Meßkammer 10 oder an den Scheiben 21 und 22 niederschlagen. Die maximale Höhe der angelegten Spannung wird durch die Forderung bestimmt, die isokinetische Strömung des Abgases nicht zu stören. Zu letzterem Zweck dient auch die Maßnahme, an Leitbleche 24 im Innenraum der Meßkammer 10 eine gleichnamige Spannung anzulegen.

Eine weitere Verbesserung der Meßgenauigkeit der beschriebenen Vorrichtung kann dadurch erreicht werden, daß in der Nähe der Austrittsöffnung 14 für die Abgase eine Prallplatte 42 angeordnet ist, an die eine elektrische Spannung angelegt ist, deren Polarität entgegengesetzt zur Polarität der an die Meßkammer 10 bzw. an die Scheiben 21 und 22 angelegten Spannung ist. Mit Hilfe dieser Prallplatte 42 kann eine zusätzliche Verschmutzung der Umgebungsluft am Aufstellungsort der Meßvorrichtung verhindert bzw. stark reduziert werden.

Die in der Meßkammer 10 angebrachten Leitbleche 24 sorgen für eine gleichmäßige Verteilung der Strömung über die gesamte Meßkammer 10. Durch die Meßkammer 10 und die Vergleichskammer 11 fließt ein von einer Lichtquelle 25 ausgesandter Lichtstrom, der über Umlenkspiegel 26 und 27 zu der Meßkammer 10 und der Vergleichskammer 11 geleitet wird. In dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle 25 und der Meßkammer 10 ist dabei ein Interferenzfilter 28 und ein Linsensystem 29 zur Bündelung des Lichtstrahls angeordnet. In dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle 25 und der Vergleichskammer 11 ist ein Polarisationsfilter 30 und ebenfalls ein Linsensystem 29 zur Bündelung des Lichtstromes angeordnet. Die Lichtquelle 25 ist dabei zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sie ein dem Sonnenlicht ähnliches Licht liefert. Außerdem ist es bei einer polychromatischen Lichtquelle zweckmäßig, in den Weg der Lichtstrahlen ein Filter zu schalten, welches nur für Licht in einem sehr engen UV-Bereich durchlässig ist.

Die Scheibe 21 weist lichtundurchlässige Sektoren 31 und lichtdurchlässige Sektoren 32 auf. Die Aufteilung dieser Sektoren erfolgt dabei so, daß bei einem lichtundurchlässigen Sektor 31 vor den Öffnungen 15 vor der öffnung 19 ein lichtdurchlässiger Sektor 32 vor der öffnung 15 vorbeibewegt wird. Die genaue Aufteilung der lichtdurchlässigen und der lichtundurchlässigen Sektoren der Scheibe 21 ist dabei so gewählt, daß bei Rotation der Scheibe 21 die Summe des durch die beiden Kammern 10 und 11 gelangenden Lichts konstant bleibt, wenn beide Kammern mit reiner Luft gefüllt sind.

Hinter der Austrittsöffnung 16 der Meßkammer 10 ist ein Sammellinsensystem 33 angeordnet, hinter dem eine Lochblende 34 zur Ausblendung von Streulicht vorgesehen ist. In gleicher Weise ist hinter der Öffnung 20 der Vergleichskammer 11 ein Sammellinsensystem 33 angeordnet, hinter dem ebenfalls eine Lochblende 34 angeordnet ist. Hinter den Lochblenden 34 sind Lichtleiter angeordnet, die zu der lichtempfindlichen Fläche eines Sensors 37 führen. Dieser Sensor 37 ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß seine Farbempfindlichkeit durch seine Eigenschaften oder durch Vorschalten entsprechender Farbfilter der Farbempfindlichkeit des menschlichen Auges angepaßt ist.

Die Wirkungsweise dieser Meßanordnung ist fol-

gende: Die Lichtquelle 25 sendet Licht aus, das durch die Sammellinsen 29 gebündelt wird und zu der Meßkammer 10 bzw. der Vergleichskammer 11 gelangt. Befindet sich, wie in der Zeichnung dargestellt, vor der Öffnung 15 der Meßkammer 10 ein lichtundurchlässiger Sektor 31 der Scheibe 21, so kann das Licht nicht durch die Meßkammer 10 hindurchdringen. Dagegen kann das über den Umlenkspiegel?, das Polarisationsfiltersystem 30 und das Sammellinsensystem 29 zur Vergleichskammer 11 ge- ίο langende Licht durch den lichtdurchlässigen Sektor 32 der Scheibe 21 in die Vergleichskammer 11 eindringen und durch die Öffnung 20 und die Scheibe 22 austreten. Das aus der Öffnung 20 austretende Licht wird über die Sammellinse 32 der Lochblende 34 und von dort über den Lichtleiter 36 auf die lichtempfindliche Fläche des Sensors 37 geleitet, der ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt.
Werden nun die Scheiben 21 und 22 weitergedreht,

so gelangt der lichtdurchlässige Sektor 32 der Scheibe 21 vor die Öffnung 15 der Meßkammer 10, während der lichtundurchlässige Sektor 31 der Scheibe 21 vor die Öffnung 19 der Vergleichskammer 11 gelangt. Damit kann das Licht nicht mehr durch die Vergleichskammer 11 dringen, wohl aber durch die Meßkammer 10. Auch hier wird das Licht über die Sammellinsen 29 und 31 sowie über die Lochblende 34 und den Lichtleiter 35 zur lichtempfindlichen Fläche des Sensors 37 geleitet.

Das Ausgangssignal des Sensors 37 wird dabei durch die Trübung des in der Meßkammer 10 befindlichen Gases und der dadurch bewirkten Verringerung des Lichtstromes geringer sein als bei Durchtritt des Lichtes durch die Vergleichskammer 11. Aus dem Unterschied der Ausgangssignale des Sensors 37 bei Lichtdurchgang durch die Meßkammer 10 bzw. die Vergleichskammer 11 kann ein Maß für die Trübung des Meßgases abgeleitet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 des Lichtstrahls durch je eine rotierende transPatentansprüche: parente Scheibe abgeschlossen wird. Die Messung der Trübung von Gasen, insbeson-

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Trübung dere von Abgasen aus Brennkraftmaschinen von von Gasen, insbesondere von Abgasen von Die- 5 Kraftfahrzeugen, hat den Zweck, trübende Bestandselmotoren, durch die Messung der Intensität teile in den Abgasen zu ermitteln. Das Prinzip dereines Lichtstrahls, der durch eine von den zu artiger Trübungsmeßgeräte beruht darauf, daß sich messenden Gasen gefüllte Kammer geleitet wird, die Beleuchtungsstärke einer am Ende einer Meßwobei diese Kammer auf der Ein- und Austritts- kammer angebrachten Fotozelle ändert, wenn das seite des Lichtstrahls durch je eine rotierende io von einer Lichtquelle ausgesandte Licht statt durch transparente Scheibe abgeschlossen wird, da- reine Luft durch ein getrübtes Gas zu der Fotozelle durch gekennzeichnet, daß die Schei- geleitet wird. Die durch die Meßkammer strömenden ben (21, 22) in so geringem Abstand von den Meßgase, deren Trübung in der Hauptsache durch Öffnungen (15, 16, 19, 20) angeordnet sind, daß Rußpartikelchen hervorgerufen wird, schlagen sich die durch die Scheiben (21, 22) mitgenommene 15 dabei sehr schnell auf den Oberflächen der Licht- und an ihrer Oberfläche befindliche Grenzschicht quelle und der Fotozelle nieder. Damit wird das aus reiner Luft den direkten Kontakt zwischen Meßergebnis ungenau, bzw. die Messung ist überden Scheiben (21, 22) und den zu untersuchenden haupt nicht möglich.

Gasen verhindert, beziehungsweise auf ein Min- Um Meßgase von der Lichtquelle und der Foto-

destmaß verringert, und daß Mittel (40, 41) zur 20 zelle fernzuhalten, wird deshalb bei bekannten Gerä-

elektrostatischen Aufladung der festen und flüssi- ten an den Enden der Meßkammer, die sich in einer

gen Partikel des Abgases vorgesehen sind. gewissen Entfernung von der Lichtquelle und der

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Fotozelle befinden, ein Reinluftstrom quer zu dem kennzeichnet, daß in der Nähe der Eintrittsöff- Strom der Meßgase durch einen besonderen, im Genung (13) der Meßkammer (10) eine auf einem 25 rät eingebauten Ventilator geblasen. Dieser Lufthohen elektrischen Potential liegende Einrich- strom soll die Meßgase vor ihrem Auftreffen auf die tung (41) mit einer Sprühkante (40) angeordnet Lichtquelle und Fotozelle ablenken und so die Oberist, flächen der Lichtquelle und der Fotozelle sauber-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- halten. Trotz dieses Reinluftstromes quer zu dem durch gekennzeichnet, daß die Wände der Meß- 30 Meßgasstrom tritt jedoch nach einiger Zeit eine Verkammer (10) und gegebenenfalls die Scheiben schmutzung der Oberflächen der Fotozelle und der (21, 22) auf ein vorgegebenes elektrisches Poten- Lichtquelle ein. Außerdem wird die Länge der Meßtial gelegt sind. gassäule, die in das Ergebnis der Messung eingeht,

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 von dem Reinluftstrom beeinflußt. Dadurch tritt eine bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände 35 zusätzliche Verfälschung des Meßergebnisses ein. der Meßkammer (10) und/oder der Scheiben Außerdem wirkt sich die Fördercharakteristik des (21, 22) an eine Spannung angelegt sind, die von Gebläses auf die Länge der Meßgassäule aus.
gleicher Polarität wie die an der Einrichtung (41) Es ist auch bekannt, eine Meßkammer für Abgase liegende Spannung ist. mit einer rotierenden Scheibe abzuschließen, wobei

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 40 die Scheibe an einem Scheibenwischer vorbeibewegt bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe wird, der auf der Scheibe angelagerte Schmutzteilder Austrittsöffnung (14) der Meßkammer (10) chen abwischen soll (deutsches Gebrauchsmuster eine Prallplatte (42) angeordnet ist. 19 80 419). Eine derartige Anordnung ist kompliziert

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- im Aufbau und bedarf zu einer Reinigung der kennzeichnet, daß die Prallplatte (42) als Elek- 45 Scheibe eines Poliermittels, welches aber wiederum trode ausgebildet ist, die auf einem vorgegebe- den Lichtdurchgang durch die Scheibe beeinflussen nen Potential liegt, das von umgekehrter Polarität kann. Außerdem ist eine derartige Anordnung nur wie das Potential der Elektrode bzw. der Wände für eine geringe Meßzeit zu verwenden, bei längerer der Meßkammer (10) und der Scheiben (21, 22) Meßdauer oder bei einer Vielzahl von aufeinanderist. 50 folgenden Meßvorgängen besteht die Möglichkeit,

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 daß auch die Reinigungsvorrichtung verschmutzt bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren und dadurch die Scheibe nur unzureichend gereinigt der Meßkammer (10) Leitbleche (24) angeordnet wird.

sind, die an einer Spannung liegen, die von glei- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe becher Polarität wie die an den Wänden der Meß- 55 steht darin, ein Trübungsgerät zu schaffen, das die kammer (10) und der Einrichtung (41) anliegen- Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht aufden Spannung ist. weist, das vielmehr so aufgebaut ist, daß sich

Schmutzpartikel auf den die Meßkammer abdeckenden Scheiben nicht absetzen können, so daß durch

60 Schmutzablagerungen auf diesen Scheiben keine

Meßfehler entstehen.