DE2425877A1

DE2425877A1 - Truebungsmessgeraet

Info

Publication number: DE2425877A1
Application number: DE19742425877
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Phys Dr Adolph
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-05-28
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1975-12-11
Also published as: FR2273273B3; FR2273273A1; DE2425877B2; DE2425877C3; GB1502687A

Description

Ka/Lm R. 2 1 0 2
18.4.1974

Anlage zur

Patent— und » -> ·.

Gebrauehsmu_£;terMlfs-^Anmeldmle

E O E :S E I BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Trübungsmessgerät

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Trübung von Gasen, insbesondere der Abgase von Dieselmotoren, durch die Messung der Intensität eines Lichtstrahls, der durch eine von den zu messenden Gasen gefüllte Kammer

' geleitet wird; wobei die Ein- und

Austrittsöffnungen für das die Kammer durchdringende Licht , durch je eine rotierende transparente Scheibe abschlossen sind.

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Die Messung der Trübung von Gasen, insbesondere von Abgasen aus Diesel-Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, hat den Zweck, trübende Bestandteile in den Abgasen zu ermitteln. Das Prinzip derartiger Trübungsmessgerate beruht darauf, dass sich die Beleuchtungsstärke einer am Ende einer Messkammer angebrachten Fotozelle ändert, wenn das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht statt durch reine Luft durch ein getrübtes Gas zu der fotozelle geleitet wird. Dabei wird die Lichtabsorption in der Messkammer nach dem Lambert-Beerschen Gesetz zur Trübungsmessung ausgenützt.

Das Lambert-Beersche Gesetz ist jedoch nur unter der Voraussetzung gültig, dass die Abgasdieilte entlang der Meßstrecke in der Messkammer konstant ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe die Messkammer schnell und homogen mit Abgas gefüllt werden kann, wobei eine Aufweitung des Querschnittes von der Abgasentnahmeleitung zu der Meßkammer erfolgen soll.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Übergangsstück zwischen der Abgasentnahmeleitung und der Meßkammer vorgesehen ist und daß in dem Übergangsstück Schottbleche angeordnet sind, die einen flächenproportionalen Übergang von dem Austrittsquerschnitt der Abgasentnahmeleitung zu dem Eintrittsquerschnitt der Meßkammer herstellen.

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Es sind zwar schon Meßeinrichtungen bekannt, bei denen Leitbleche in der Meßkammer zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung des Abgasstromes über die Meßkammer vorgesehen, sind, bei diesen Anordnungen ist aber eine flächenproportionale Aufweitung des Querschnitts von der Abgasentnahmeleitung zu der Meßkammer nicht vorgesehen.

Es ist ausserdem bekannt, zur Erzielung einer gleichmassigen Verteilung des Abgasströme£5 über die Messkammer am Eingang der Messkammer Streubleche-quer zur Strömungsriclitung deis Abgases anzuordnen. Be.". Verwendung derartiger Stnmbleche entsteht aber e:.n Rückstau des Abgases, der £5ictL ungünstig auf die Mossgenauigkeit des Trübungsmessge.vätes auswirken'kann.

Im folgenden ist ein Ausf ühruiigsb ei spiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Aufbau eines

Trübungsmessgerätes,

Fig. 2 in schematischer Darstellung den Aufbau eines ' ^³¹¹ ^ Übergangsstückes und

Fig. 4- die prinzipielle Anordnung von Schottblechen in einem Übergangsstück.

Das Trübungsmessgerät weist gemäss Fig. 1 zwei Kammern, eine Messkammer 10 und eine Vergleichskammer 11 auf. Während

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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 Vergleiohskammer 11 ist dagegen an eine Pumpe 12 angeschlossen., die ständig reine Luft in die Vergleichskammer 11 fördert, wobei stets ein leichter Überdruck in dieser Vergj.eichskammer 11 aufrechterhalten wird. Die Messkammer 'iO weist ausser der Eintrittsöffnung 13 und der AustrittsÖffnung 14 für das Messgas zwei öffnungen 15 und 16 auf. Ubei' die Eintritts öffnung 1;5 ist ein Übergangsstück 40 geijchoben, das einen^xrunden Querschnitt eines weiter nicht dargestellten Abgasentnahmerolires an den beispielsweise rechteckigen Querschnitt der Messkammer 10 anpasst, und dabei den Strömungsquerschnitt aufweitet. An dem Übergangsstück'40 sind .Schottbleche 41 angeordnet. Der genaue Aufbau des Übergangsstückes wird anhand der Pig. 2-4 erläutert. 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, entspricht.

χ beispielsweise

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Die Vergleichskammer 11 ist prinzipiell gleich aufgebaut, auch sie weist außer den Lufteintritts- und Austrittsöffnungen 17 und 18 eine Lichteintrittsöffnung I9 und eine Lichtaustrittsöffnung 2o auf. Vor den öffnungen 15 und 16 sowie 19 und 2o sind Scheiben 21. und 22 angebracht. Diese Scheiben 21 und 22 sitzen auf einer gemeinsamen Achse 25, die von einem weiter nicht dargestellten Motor in Umdrehung versetzt wird.Zweckmäßig ist es, die Temperatur über die gesamte Länge der Messkammer Io annähernd/gleich zu halten. Mit einem über die gesamte Lunge der Messkammer Io angeordneten Widerstandsdraht, dev in der Zeichnung weiter nicht dargestellt ist, kann dLe mittlere Temperatur des Mess gases exakt festgestellt werden. Durch diese Maßnahmen kann die Verschmutzungsgefahr der Scheiben 21 und 22 verringert und damit die Meßgsnauigkeit erhöht werden.

Durch die Messkammer Io und die Vergleichskammer ll' fließt ein von einer Lichtquelle 25 ausgesandter Lichtstrom, der über Umlenkspiegel 26 und 27 zu der Messkammer Io und der Vergleichskammer 11 geleitet wird. In dem Strahlengang zwischen der Lichtquelle 25 und der

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Messkammer 10 ist dabei ein Interferenzfilter 28 und ein Linsensystem 29 zur'Bündelung des Lichtstrahles 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 Glühlicht einer bestimmten Farbtemperatur liefert. Ausserdem ist.es bei einer polychromatischen Lichtquelle zweclanässig, in den Weg der Lichtstrahlen ein Filter zu schalten, welches nur für Licht in einem sehr engen W-Bereich durchlässig ist.

Die Scheibe 21 v/eist lichtundurchlässige Sektoren 31 lichtdurchlässige Sektoren 32 auf. Die Aufteilung dieser Sektoren erfolgt dabei so, dass bei einem lichtundurchlässigen Sektor y\ 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 Sektofen 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 ge-" füllt ,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 .Samraellinsensystem 33 angeordnet, hinter dem ebenfalls eine Lochblende 34- angeordnet ist. Hinter den Lochblenden 34- sind Lichtleiter angeordnet, die zu der

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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 folgende: Die Lichtquelle 25 sendet Licht'aus, dap durch die Sammellinsen 29 gebündelt wird und zu der Messkammer 10 bzw. "der Vergleic.'iskammer 11 gelangt. Befindet sich, wie in der Zeichnung dargestellt, vor der Öffnung 15 der Messkammer 10 ei'i lichtundurchlässiger Sektor 31 der Scheibe 21, so kann das Licht nicht durch die Messkammer 1o hindurchdringen. Dagegen kann das über den Umlenkspiegel 27, das Polarisationsfilter 30 und das Sammellinsensystem 29 zur Vergleichskammer 11 gelangende Licht durch den lichtdurchlässigen Sektor 32 der Scheibe 21.in die Vergleichska'omer 11 eindringen und durch die öffnung und die.·Scheibe 22 austreten. Das aus der öffnung 20 austretende Licht wird über die Sammellinse 32 der Lochblende y\ 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

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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 Verringerunp: des Lichtstromes geringer sein als bei Durchtritt des Lichtes durch die V er gleichskammer 11. Aus dem Unterschied der Ausgangssignale des Sensors 3⁹ bei Lichtdurchgang d;irch die Messkammer bzw. die Ve?'gleichskammer 11 kann ei.η Mass für die Trübung des Messgases abgeleitet werden.

In den Fig. 2 und 3 ist das Übergangsstück 40 dargestellt, das an seiner einen Stirnseite eine runde EintrittsÖffnung und an seiner anderen Stirnseite eine rechteckige Aus-, trittsÖffnung 43 hat. Die runde EintrittsÖffnung 42 des Übergangsstückes 40 ist mit einem nicht dargestellten runden Entnahmeschiauch verbunden, der beispielsweise in das Auspuffrohr eines Dieselmotors gesteckt wird. Die rechteckige AustrittsÖffnung 43 des Übergangsstückes 40 ist auf die rechteckige EintrittsÖffnung 13 der Messkammer 10 gesteckt. Das Übergangsstück 40 ist mit Schottblechen 41 versehen, die eine flächenproportionale Aufteilung des Abgasstromes in Abgasteilströme bewirken. Die Schottbleche sind in zwei Halbschalen 44 und 45 des Übergangsstückes 40 gehalten. Durch die Aufteilung des Übergangsstückes 40 in die beiden Halbschalen 44 und 45 ist eine leichte Herstellbarkeit gegeben.

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Die·Aufteilung des Abgasstromes in Teilströme kann so erfolgen, daß bei einem gedachten Schnitt senkrecht zur Längsachse des Übergangsstückes 4o Flächenproportionalität gegeben ist. Die Schottbleche 4l - wie in Fig. 4 angedeutet - können dabei als gerade Leitbleche oder als geschwungene Leitbleche ausgeführt sein. In Fig. 4 ist dabei nur das Übergangsstück in einem Quadranten angedeutet.

Es ist auch möglich, bei einem gedachten Schnitt senkrecht zur Stromungsrichtung der Abgase Flächenproportionalität der Abgasteilströme zu erzielen.

Bei der Ausgestaltung des Übergangsstückes 4o ist es zweckmäßig, wenn an den beiden Übergangsstellen zu dem Abgasentnahmerohr und der Meßkammer Io ein glatter Übergang erfolgt, und die stärkste Aufweitung des- Querschnittes im Bereich des ersten Drittels von der runden Eintrittsöffnung 42 her erfolgt.

Das beschriebene Übergangsstück 4o hat nochmals zusammengefaßt die Vorteile, daß eine schnelle Füllung der Meßkammer Io mit Abgas erfolgt, daß die Füllung gleichmäßig ist und daß sich ein geringer Strömungswiderstand'und damit ein vernachlässigbar kleiner Rückstau ergibt.

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Claims

-Jn- **> 2 ] ϋ l Robert Bosch GmbH v · Stuttgart 2425877 Ansprüche

1.)Vorrichtung zur Bestimmung der Trübung von Gasen, insbesondere von Abgasen von Dieselmotoren, durch die Messung der Intensität eines Lichtstrahls, der durch eine von den zu messenden Gasen gefüllte Kimmer geleitet wird, wobei die Ein- und Austrittsoffnur gen für das die Kammer durchdringende Licht durch je eine rotierende, transparente Scheibe abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein fibergangsstück (4ο)'. zwischen der Abgas entnahmeleitung und der Meßkammer Clο) vorgesehen ist und daß in dem Übergangsstück (4o) Schottbleche (41) angeordnet " sind, die einen flächenproportionalen Übergang von dem Austrittsquerschnitt der Abgasentnahmeleitung zu dem Eintrittsquerschnitt der Meßkammer /Ίο) herstellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die echottbleehe f4l) eine flächenproportionale Aufteilung des entnommenen Abgasstromes in Abgasteilströme für jeden gedachten Schnitt senkrecht zur Längsachse des ftbergangsstückes C4o) bestimmen.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schottbleche (41) eine flächenproportionale Aufteilung des entnommenen Abgasstromes in Abgasteilströme für jeden gedachten Schnitt senkrecht zur Strömungsrichtung der Abgase bestimmen.

4-. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangsstück (40) zwei Halbschal.en (44, 45) aufweist, in denen die Schottbleche (41) senkrechtstehend angeordnet sind.

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