EP2064428A1 - Abtastung von brennraumsignalen - Google Patents

Abtastung von brennraumsignalen

Info

Publication number
EP2064428A1
EP2064428A1 EP07803355A EP07803355A EP2064428A1 EP 2064428 A1 EP2064428 A1 EP 2064428A1 EP 07803355 A EP07803355 A EP 07803355A EP 07803355 A EP07803355 A EP 07803355A EP 2064428 A1 EP2064428 A1 EP 2064428A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
combustion chamber
coupled
decoupled
scanned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07803355A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Bachmaier
Oliver Hennig
Rainer Strzoda
Christian Tump
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP2064428A1 publication Critical patent/EP2064428A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/022—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using an optical sensor, e.g. in-cylinder light probe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for scanning combustion chamber signals, in particular from a combustion chamber of an optically ignited fuel engine, especially a gasoline engine.
  • the combustion process In order to significantly improve the efficiency of gasoline engines, it is necessary, the combustion process to decor with dark ⁇ th. This includes, to select the amount of fuel, mixture formation ⁇ -making, the ignition timing, boost pressure or exhaust gas recirculation so that an emission controlled as possible and more efficient combustion process takes place.
  • information about the combustion process is necessary. This can be relatively simple information such as the number of misfires, the ignition timing or information about the combustion process, such. As pressure and temperature, or complex information about the chemical composition of the exhaust gas.
  • combustion chamber parameters for example by means of
  • the engine can be operated as usual with glow plugs or spark plugs. Under the light of the region of the electromagnetic spectrum of a wavelength between approximately lmm is here (far Inf ⁇ rarot) to about 50 nm (EUV), in particular between about 780 nm (near IR) to about 380 nm (UV Dim) , However, each of the other suitable ⁇ segment, or a plurality of cut off ⁇ possible.
  • the coupled-in light can be precisely determined and, if necessary, changed and, moreover, a defined comparison between coupled-in light and coupled-out light becomes possible.
  • sepa- windows for coupling and / or uncoupling is possible, however, it is advantageous if the decoupled for scanning light and, if necessary, the previously ⁇ coupled light are passed through the same window.
  • the engine is an optically ignited engine, since in this case a translucent window for coupling an ignition light beam or an optical ignition energy is already present, which can also be used to decouple the scanning or scholarlichtstrahls.
  • a sol ⁇ che multiple use of the light-transmitting window of the optically ignition engine is particularly advantageous because normally, z. B. even under laboratory conditions, the window quickly polluted.
  • the window is kept free by the supplied ignition radiation (laser pulses, etc.) in that the radiation energy burns away the dirt.
  • the diagnostic radiator typically a diagnostic laser
  • the transmitted light in the combustion chamber can be reflected in particular to use a ge ⁇ common window for coupling and decoupling.
  • combustion chamber signals it is favorable if at least the intensity of the transmitted light is scanned, in particular in order to determine a concentration of at least one chemical element or a chemical compound in the combustion chamber. Also, a temperature and / or a pressure in the combustion chamber can be determined.
  • the decoupled stray light is used. Both previously mentioned embodiments, namely using the transmitted light and the scattered light, can be used alternatively or together.
  • the coupled-out light can be scanned in particular by means of a Raman spectroscopy. to determine a frequency shift between the injected light and the outcoupled light. In particular, this can be identified in the combustion chamber at least a certain molecule ⁇ art. In this process form can also, z. B. by additional sampling of
  • a temperature and / or pressure in the combustion chamber can be determined.
  • the coupling of light can preferably be done using a (relatively) broadband laser diode or a vapor lamp as the radiation or light source.
  • the sampling is conveniently done by means of a grating spectrograph with a photodiode array, a spectrometer with a micromechanically moving grating or a tunable interference filter.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a sketch of an embodiment of the invention.
  • the fuel supply device 5 may be formed in various ways, for. B. as a valve, nozzle and so on.
  • IR radiation visible light and / or UV radiation.
  • This translucent window 6 is used here firstly for the passage of radiation for optical ignition of the located in the cylinder head 1 fuel / air mixture, the associated Zündstrahlungsario is not shown here for clarity.
  • light 8 is additionally generated by a light source 7, which is coupled via an optical system 9 (which may eg comprise a light guide) into the combustion chamber 4 for purposes of signal scanning. As a rule, this light is not used to influence the combustion.
  • a light or radiation detector 10 which scans light 11 emerging from the combustion chamber 4, possibly after it has passed through a suitable optical system 12 (which may, for example, comprise an optical waveguide ). In this case, (scanning) light is coupled in and out through the same translucent window 6. For clarity, not shown is an associated control and Ausncevorrich- tion.
  • laser spectroscopy with tunable laser diodes is used to determine combustion chamber parameters.
  • the light source comprises a tunable laser diode 7, the quasi ⁇ monochromatic light is coupled through the optical access 6 into the combustion chamber 4, while a frequency of emission of the laser 7 selectively varies over a current ramp.
  • the light coupled in this way travels twice through the combustion chamber 4 through the optical access 6 to the detector 10, which time-resolved the intensity of the thus passing or transmitted Radiation of the laser 7 receives.
  • the wavelength of the light is a function of time due to the traversed La ⁇ serfrequenz
  • the traversed path ⁇ length is due to the movement of the piston is a function of time.
  • a synchronization of the detector signal with the crankshaft or a parameter of the crankshaft (eg position, etc.) and the laser control (wavelength change by current ramp) is also carried out.
  • the movement of the reflector 13 on the Kolbenoberflä ⁇ che is helpful to a resolution limiting interferences to minimize this movement corresponds to a modulation of a resonator length.
  • Raman spectroscopy Another suitable method is Raman spectroscopy. In contrast to the above-described direct laser spectroscopy with tunable laser diodes, the Raman spectroscopy does not evaluate the transmitted light but the coupled-out scattered light.
  • a characteristic spectrum for example an emission spectrum of a laser or light of a vapor lamp
  • the light inelastically scattered at the molecules and atoms can then be decoupled again by the optical access 6 and fed to a detector 10 in the form of z. B. a spectrometer and / or spectrograph supplied and analyzed who ⁇ the, z. B. via optical fibers.
  • a detector 10 in the form of z. B. a spectrometer and / or spectrograph supplied and analyzed who ⁇ the, z. B. via optical fibers.
  • the frequency shift between the irradiated light and scattered light 8 is characteristic for each type of molecule ( ⁇ vibration and rotation energy) and therefore is suitable for the identification of the atomic or molecular species.
  • the intensities of those frequencies, which differ from the original carrier frequency of the incident light 8, then give, as described above, for laser spectroscopy with tunable laser diode. oden very accurate information about the nature and state of the involved molecule or atom. For example, the spectral distribution of the intensities of the different rotation lines of a molecule can be used for temperature measurement.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtastung von Brennraumsignalen, wobei Licht aus einem Brennraum durch ein lichtdurchlässiges Fenster ausgekoppelt und abgetastet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Lichtquelle zur Einkopplung von Prüflicht in einen Brennraum, und einen Lichtsensor zum Abtasten von Prüflicht aus dem Brennraum.

Description

Beschreibung
Abtastung von Brennraumsignalen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtastung von Brennraumsignalen, insbesondere aus einem Brennraum eines optisch gezündeten Kraftstoffmotors, speziell eines Ottomotors.
Um die Wirtschaftlichkeit von Ottomotoren deutlich verbessern zu können, wird es notwendig, das Brennverfahren zu gestal¬ ten. Dies schließt ein, die Kraftstoffmenge, die Gemischbil¬ dung, den Zündzeitpunkt, den Ladedruck bzw. die Abgasrückführung so zu wählen, dass ein möglichst Schadstoffarmer und ef- fizienter Verbrennungsprozess stattfindet. Um einen Abgleich der einzelnen Größen auf den Verbrennungsprozess vornehmen bzw. die Toleranzen der einzelnen Aktuatoren besser ausgleichen zu können, sind Informationen über den Verbrennungsprozess notwendig. Dabei kann es sich um relativ einfache Infor- mationen wie die Anzahl von Zündaussetzern handeln, den Zündzeitpunkt oder Informationen über den Verbrennungsverlauf, wie z. B. Druck und Temperatur, oder um komplexe Information über die chemische Zusammensetzung des Abgases.
Aktuell werden Brennraumparameter beispielsweise mittels
KlopfSensoren ermittelt; mit Hilfe des Klopfsignals erhält man eine indirekte Information über den Verbrennungsprozess. Eine andere Möglichkeit zur Ermittlung von Brennraumparame¬ tern geschieht über ein zeitaufgelöstes Kurbelwellensignal, durch das man ebenfalls eine indirekte Information über den Verbrennungsprozess erlangt. Mit Hilfe einer Lamdasonde wird ebenfalls eine Ermittlung von Brennraumparametern versucht, jedoch ist eine zylinderselektive Messung so besonders schwer zu realisieren. Teilweise wird auch eine Ionenstrommessung eingesetzt, bei der Zündkerzen verwendet werden, um über den Ionenstrom zwischen den beiden Elektroden einen zylinderindividuellen Zylinder-Innendruck zu bestimmen. Die lonenstrom- Messung setzt jedoch das Vorhandensein einer konventionellen Zündung voraus bzw. macht eine klassische Elektrodenanordnung erforderlich und ist wegen ihrer hohen Querempfindlichkeit nur schwer zu beherrschen.
Um die Anzahl der Zugänge in den Brennraum zu minimieren, werden sie bereits heute mehrfach genutzt. So werden zum Teil konventionelle Zündsysteme mit einer lonenstrom-Messung kom¬ biniert. Ferner werden sowohl Zünd- als auch Glühkerzen mit Drucksensoren kombiniert.
Jedoch ist allen bisher bekannten Systemen gemein, dass sie nur eine eingeschränkte Menge von Brennraumparametern abtas¬ ten können, und dies auch nur indirekt, was eine aufwendige, vergleichsweise ungenaue und unvollständige Bestimmung der Brennraumparameter ergibt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur verbesserten Bestimmung von Brennraumparametern bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch lund eine Vorrichtung nach Anspruch 17 gelöst.
Dabei wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Licht aus ei- nem Brennraum durch ein lichtdurchlässiges Fenster ausgekop¬ pelt und abgetastet. Dadurch ist es möglich, Signale direkt und in Echtzeit aus dem Brennraum zu erhalten. Zudem werden nun erstmals optische Signale ausgewertet, welche bisher beim Betrieb eines Serienverbrennungsmotors nicht genutzte Infor- mation enthalten, z. B. über chemische Reaktionen, und in der Regel ein sehr geringe Querempfindlichkeit aufweisen, so dass z. B. Druck und Temperatur im Brennraum genau bestimmt werden können. Dadurch werden wiederum in erheblichem Maße die Möglichkeiten einer Rückkopplungs-Brennverfahrensregelung ver- bessert
Dabei kann der Motor wie herkömmlich mit Glüh- bzw. Zündkerzen betrieben werden. Unter Licht wird hier der Bereich des elektromagnetischen Spektrums von einer Wellenlänge zwischen ca. lmm (fernes Inf¬ rarot) bis ca. 50 nm (XUV), insbesondere zwischen ca. 780 nm (Nahes IR) bis ca. 380 nm (Schwaches UV) . Jedoch ist auch je¬ der andere geeignete Ausschnitt, oder eine Mehrzahl von Aus¬ schnitten, möglich.
In einer Ausführung kann das durch die Verbrennung von Kraft- stoff erzeugte Licht aus dem Brennraum ausgekoppelt und abge¬ tastet werden.
Bevorzugt wird es jedoch, wenn das abgetastete Licht zuvor in den Brennraum eingekoppelt worden ist, da das eingekoppelte Licht genau bestimmt und ggf. verändert werden kann und zudem ein definierter Vergleich zwischen eingekoppeltem Licht und ausgekoppeltem Licht möglich wird.
Grundsätzlich sind zur Einkopplung und / oder Auskopplung ge- trennte Fenster möglich, jedoch ist es vorteilhaft, wenn das zur Abtastung ausgekoppelte Licht und ggf. das zuvor einge¬ koppelte Licht durch das gleiche Fenster geführt werden.
Vorteilhafterweise ist der Motor ein optisch gezündeter Mo- tor, da in diesem Fall bereits ein lichtdurchlässiges Fenster zur Einkopplung eines Zündlichtstrahls bzw. einer optischen Zündenergie vorhanden sind, das auch zur Auskopplung des Abtast- bzw. Prüflichtstrahls verwendet werden kann. Eine sol¬ che Mehrfachnutzung des lichtdurchlässigen Fensters des op- tisch gezündeten Motors ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil üblicherweise, z. B. auch unter Laborbedingungen, das Fenster schnell verschmutzt. Bei dem optisch gezündeten Motor wird jedoch das Fenster durch die zugeführte Zündstrahlung (Laserpulse usw.) dadurch freigehalten, dass die Strahlungs- energie den Schmutz wegbrennt. Der Diagnosestrahler (typischerweise ein Diagnoselaser) braucht dann selbst keine zum Freibrennen des Fensters ausreichend hohe Energie in den Brennraum mehr einzukoppeln, auch wenn dies sonst eine Reinigungsmöglichkeit darstellt.
Es ist in einigen Fällen vorteilhaft, wenn das ausgekoppelte Licht durch den Brennraum transmittiertes Licht des eingekop¬ pelten Lichtstrahls ist, wobei das transmittierte Licht im Brennraum insbesondere reflektiert werden kann, um ein ge¬ meinsames Fenster zum Einkoppeln und Auskoppeln verwenden zu können .
Es ist zur flexiblen Auswertung vorteilhaft, wenn das in den Brennraum eingekoppelte Licht im Brennraum an einer Kolbenoberfläche, insbesondere an einem an der Kolbenoberfläche an¬ gebrachten selbst reinigenden Reflektor reflektiert wird.
Es ist zur effektiven Bestimmung von Brennraumparametern insbesondere vorteilhaft, wenn das eingekoppelte Licht frequenz¬ moduliert wird. Dies wird günstigerweise durch eine abstimm¬ baren Laserdiode als Licht- bzw. Strahlungsquelle erreicht.
Zur Bestimmung von Brennraumsignalen ist es günstig, wenn zumindest die Intensität des transmittierten Lichts abgetastet wird, insbesondere um eine Konzentration mindestens eines chemischen Elements oder einer chemischen Verbindung im Brennraum zu bestimmen. Auch können eine Temperatur und / o- der ein Druck im Brennraum bestimmt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform wird das ausgekoppelte Streulicht verwendet. Beide bisher genannten Ausführungen, nämlich unter Verwendung des transmittierten Lichts und des Streulichts, können alternativ oder zusammen verwendet werden .
Bei Verwendung von Streulicht ist es günstig, wenn Licht mit einem charakteristischen Spektrum in den Brennraum eingekoppelt wird. Dann kann das ausgekoppelte Licht insbesondere mittels einer Raman-Spektroskopie abgetastet wird, vorteil- hafterweise, um eine Frequenzverschiebung zwischen dem eingekoppelten Licht und dem ausgekoppelten Licht zu bestimmen. Insbesondere dadurch kann mindestens eine bestimmte Molekül¬ art im Brennraum identifiziert werden. Bei dieser Verfahrens- form kann ebenfalls, z. B. durch zusätzliche Abtastung der
Intensität, eine Temperatur und / oder ein Druck im Brennraum bestimmt werden. Die Einkopplung von Licht kann vorzugsweise unter Verwendung einer (relativ) breitbandigen Laserdiode o- der einer Dampflampe als Strahlungs- bzw. Lichtquelle gesche- hen. Die Abtastung geschieht günstigerweise mittels eines Gitterspektrographen mit einem Photodiodenarray, eines Spektrometer mit einem mikromechanisch bewegtem Gitter oder eines durchstimmbaren Interferenzfilter.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines schematischen, nicht zur Beschränkung der Erfindung gedachten Ausführungsbeispiels genauer beschrieben.
FIG 1 zeigt als Querschnittsdarstellung eine Skizze einer Ausführungsform der Erfindung.
FIG 1 zeigt einen oberen Teil eines Zylinderkopfs 1 eines Verbrennungsmotors, in dem, wie bekannt, ein Zylinderkolben 2 auf und abläuft, und zwar abhängig von der Verbrennung von Kraftstoff 3 in einem Brennraum 4. Der Kraftstoff 3 kann mit¬ tels einer Kraftstoffzufuhreinrichtung 5 zugeführt werden. Die Kraftstoffzufuhreinrichtung 5 kann auf verschiedene Arten ausgebildet sein, z. B. als Ventil, Düse und so weiter.
Weiterhin befindet sich im Zylinderkopf ein lichtdurchlässi¬ ges Fenster 6, z. B. für IR-Strahlung, sichtbares Licht und / oder UV-Strahlung. Diese lichtdurchlässige Fenster 6 dient hier erstens zum Durchlass von Strahlung zur optischen Zündung des sich im Zylinderkopf 1 befindlichen Kraftstoff/Luft- Gemischs, wobei die zugehörige Zündstrahlungsquelle hier zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform wird zusätzlich durch eine Lichtquelle 7 Licht 8 erzeugt, das über eine Optik 9 (die z. B. einen Lichtleiter umfassen kann) in den Brennraum 4 zu Zwecken einer Signalabtastung eingekoppelt bzw. eingestrahlt wird. In der Regel wird dieses Licht nicht zur Beeinflussung der Verbrennung verwendet .
Weiterhin ist ein Licht- bzw. Strahlungsdetektor 10 vorhanden, der aus dem Brennraum 4 austretendes Licht 11 abtastet, ggf. nachdem es durch eine geeignete Optik 12 (die z. B. ei¬ nen Lichtleiter umfassen kann) gelaufen ist. Dabei wird (Abtast-) Licht durch das gleiche lichtdurchlässiges Fenster 6 ein- und ausgekoppelt. Zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist eine zugehörige Steuer- und Auswertevorrich- tung.
In der gezeigten Ausführungsform wird zur Bestimmung von Brennraumparametern eine Laserspektroskopie mit abstimmbaren Laserdioden (sog. 'TDLAS') verwendet. Dabei umfasst die Lichtquelle eine abstimmbare Laserdiode 7, deren quasi¬ monochromatisches Licht durch den optischen Zugang 6 in den Brennraum 4 eingekoppelt wird, während über eine Stromrampe eine Emissionsfrequenz des Lasers 7 gezielt variiert. Über einen (diffusen) selbst reinigenden Reflektor 13 auf der obe- ren Oberfläche des Kolbens 2 gelangt das so eingekoppelte Licht nach zweimaligem Durchqueren des Brennraums 4 wieder durch den optischen Zugang 6 auf den Detektor 10, welcher zeitaufgelöst die Intensität der so durchlaufenden bzw. transmittierten Strahlung des Lasers 7 aufnimmt. Dabei ist die Wellenlänge des Lichtes aufgrund der durchgefahrenen La¬ serfrequenz eine Funktion der Zeit, und die durchlaufene Weg¬ länge ist aufgrund der Bewegung des Kolbens eine Funktion der Zeit. Zur leichteren Auswertung wird zudem eine Synchronisation des Detektorsignals mit der Kurbelwelle bzw. einem Para- meter der Kurbelwelle (z. B. Position usw.) und der Laseransteuerung (Wellenlängenänderung durch Stromrampe) durchgeführt. Die Bewegung des Reflektors 13 auf der Kolbenoberflä¬ che ist hilfreich, um eine Auflösung beschränkende Interfe- renzen zu minimieren; diese Bewegung entspricht einer Modulation einer Resonatorlänge.
Mit dieser Verfahrenart ist es möglich, Kenntnisse über ver- schiedene Größen im Brennraum in Echtzeit zu erlangen: so ist es möglich, die Konzentration eines oder mehrerer Molekül- Arten und/oder Atomsorten mit charakteristischen Absorptionseigenschaften im Abstimmbereich des Lasers zu messen. Auf diese Art kann eine chemische Analyse in Echtzeit durchge- führt werden. Da eine Temperatur und besonders ein Druck die Absorptionsverläufe beeinflussen, können bei einem ansonsten überbestimmten System diese Werte ebenfalls ermittelt werden.
Ein anderes geeignetes Verfahren ist die Raman-Spektroskopie . Im Gegensatz zu der oben beschriebenen direkten Laserspektroskopie mit abstimmbaren Laserdioden wird bei der Raman- Spektroskopie nicht das transmittierte Licht, sondern das ausgekoppelte Streulicht ausgewertet.
Hierzu wird Licht mit einem charakteristischen Spektrum (z. B. einem Emissionsspektrum eines Lasers oder Licht einer Dampflampe) in den Kolben durch den optischen Zugang 6 eingekoppelt. Das an den Molekülen und Atomen inelastisch gestreute Licht kann dann durch den optischen Zugang 6 wieder ausge- koppelt und einem Detektor 10 in Form z. B. eines Spektrome- ters und / oder Spektrographen zugeführt und analysiert wer¬ den, z. B. über Lichtwellenleiter. Zur spektralen Analyse kommen insbesondere miniaturisierte Spektrometer / Spektrographen in Frage, wie z. B. Gitterspektrographen mit Photodiodenarrays, Spektrometer mit mikromechanisch bewegten Gittern oder durchstimmbare Interferenzfilter. Die Frequenzverschiebung zwischen eingestrahltem Licht 8 und gestreutem Licht ist charakteristisch für jede Molekülsorte (Vibrations¬ und Rotationsenergie) und eignet sich daher zur Identifizie- rung der Atom- bzw. Molekülart. Die Intensitäten derjenigen Frequenzen, die sich von der ursprünglichen Trägerfrequenz des eingestrahlten Lichts 8 unterscheiden, geben dann ähnlich wie oben für die Laserspektroskopie mit abstimmbaren Laserdi- oden sehr genaue Aufschlüsse über die Art und den Zustand des beteiligten Moleküls oder Atoms. Beispielsweise kann die spektrale Verteilung der Intensitäten der verschiedenen Rotationslinien eines Moleküls zur Temperaturmessung benutzt werden .
Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. So kann sie beispielsweise auch auf geeignet ausgestaltete Gasturbinen angewandt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Abtastung von Brennraumsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass Licht (11) aus einem Brennraum (4) durch ein lichtdurchlässi¬ ges Fenster (6) ausgekoppelt und abgetastet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das abgetastete Licht (11) zuvor in den Brennraum (4) eingekoppelt worden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Abtastung ausgekoppelte Licht (11) und das zuvor eingekoppelte Licht (8) durch das gleiche Fenster (6) geführt werden, insbesondere ein zum Durchlass von Zündstrahlung verwendetes Fenster (6) .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgekoppelte Licht (11) transmittiertes Licht ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Brennraum (4) eingekoppelte Licht (8) im Brennraum (8) an einer Kolbenoberfläche reflektiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (8) an einem an der Kolbenoberfläche ange¬ brachten selbst reinigenden Reflektor (13) reflektiert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eingekoppelte Licht (8) fre¬ quenzmoduliert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das frequenzmodulierte Licht (8) von einer abstimmbaren Laserdiode (7) ausgesandt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des transmittier- ten Lichts abgetastet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentration mindestens eines chemischen Elements oder einer chemischen Verbindung im Brennraum (4) bestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgekoppelte Licht (11) Streulicht ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Licht (8) mit einem charakteris- tischen Spektrum in den Brennraum (4) eingekoppelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgekoppelte Licht (11) mittels einer Raman-Spektroskopie abgetastet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenzverschiebung zwischen dem eingekoppelten Licht (8) und dem ausgekoppelten Licht (11) bestimmt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine bestimmte Mole¬ külart im Brennraum (4) identifiziert wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur und / oder ein Druck im Brennraum (4) bestimmt wird.
17. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit
- einer Lichtquelle (7) zur Einkopplung von Prüflicht (8) in einen Brennraum (4), und - einen Lichtsensor (10) zum Abtasten von Prüflicht (11) aus dem Brennraum (4) .
18. Vorrichtung nach Anspruch 17 zur Durchführung eines Ver- fahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 10 und 16, wobei die
Lichtquelle (7) eine abstimmbare Laserdiode ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die Licht- quelle (7) eine breitbandige Laserdiode oder eine Dampflampe ist .
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, ferner umfassend einen Gitterspektrographen mit einem Photodiodenarray, ein Spektro- meter mit einem mikromechanisch bewegtem Gitter oder ein durchstimmbares Interferenzfilter .
EP07803355A 2006-09-18 2007-09-10 Abtastung von brennraumsignalen Withdrawn EP2064428A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006043700A DE102006043700A1 (de) 2006-09-18 2006-09-18 Abtastung von Brennraumsignalen
PCT/EP2007/059437 WO2008034729A1 (de) 2006-09-18 2007-09-10 Abtastung von brennraumsignalen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2064428A1 true EP2064428A1 (de) 2009-06-03

Family

ID=38787721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07803355A Withdrawn EP2064428A1 (de) 2006-09-18 2007-09-10 Abtastung von brennraumsignalen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2064428A1 (de)
DE (1) DE102006043700A1 (de)
WO (1) WO2008034729A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009009260B4 (de) * 2009-02-17 2014-05-28 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung der Gemischbildung und/oder Verbrennung in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1483612A (en) * 1974-07-05 1977-08-24 Lumenition Ltd Detection of combustion in internal combustion engines
DE3106330A1 (de) * 1980-01-18 1982-10-07 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Sensoranordnung
US4794452A (en) * 1986-07-31 1988-12-27 Westinghouse Electric Corp. Through flame optical viewing
DE3627074A1 (de) * 1986-08-09 1988-02-11 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur beobachtung und auswertung von verbrennungsvorgaengen in brennkraftmaschinen
DE4124116A1 (de) * 1991-07-17 1993-01-21 Iris Gmbh Infrared & Intellige Spektraler pyroelektrischer infrarotmotorsensor
DE4320943C2 (de) * 1993-06-24 2001-02-15 Lavision Gmbh Verfahren zur Charakterisierung der Arbeitsweise von Verbrennungsmotoren durch Messen der Gaszusammensetzung im Brennraum durch Raman-Spektroskopie
EP0766080A1 (de) * 1995-09-29 1997-04-02 FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO System und Verfahren zur Überwachung eines Verbrennungsvorgangs und von Schadstoffen mit Laserdioden
DE19809792C2 (de) * 1998-03-09 2000-03-30 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Messung der Emission und/oder Absorption eines heißen Gases oder Plasmas
DE19901795B4 (de) * 1999-01-19 2004-04-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Verbrennungsdiagnosesystem
DE19925583C2 (de) * 1999-06-04 2002-06-13 Lavision Gmbh Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Konzentration der einzelnen Komponenten eines Gemisches, insbes. eines Gasgemisches in einem Brennraum, insbes. eines Motors sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE19952240A1 (de) * 1999-10-29 2001-05-03 Volkswagen Ag Verbrennungsmeßstand und Verfahren zur Untersuchung von Verbrennungsvorgängen
DE10208485B4 (de) * 2002-02-27 2009-12-03 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche eines an einem Brennraum eines Verbrennungsmotors angeordneten optischen Fensters

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008034729A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008034729A1 (de) 2008-03-27
DE102006043700A1 (de) 2008-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0318752B1 (de) System zur Spuren- Gasanalyse
EP2857811B1 (de) Spektrometer zur Gasanalyse
EP2132543B1 (de) Verfahren zur kameragestützen erfassung der strahlungsintensität eines gasförmigen chemischen reaktionsproduktes sowie anwendungen des verfahrens und korrespondierende vorrichtung
DE102011119700A1 (de) Verfahren zum Analysieren und Regeln eines Verbrennungsvorgangs in einer Gasturbine und Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens
WO1997040366A1 (de) Verfahren und einrichtung zum nachweis physikalischer, chemischer, biologischer oder biochemischer reaktionen und wechselwirkungen
AT2623U1 (de) Brennkraftmaschine mit fremdzündung
WO1998040673A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verbrennungsanalyse sowie flammenüberwachung in einem verbrennungsraum
DE102017213196A1 (de) Gasanalysator zur Messung von Stickoxiden und Schwefeldioxid in Abgasen
WO1995000833A1 (de) Charakterisierung von brennkraftmaschinen durch optische messung mehrerer grössen im brennraum
DE112021003737T5 (de) Analysevorrichtung, analyseverfahren, programm für eine ana-lysevorrichtung, lernvorrichtung für eine analyse, lernverfahren für eine analyse und programm für eine lernvorrichtung für eine analyse
DE102013213458A1 (de) Verfahren zur Messung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Messgas
WO2008034729A1 (de) Abtastung von brennraumsignalen
DE102007025585A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und Vorrichtung zur Bestimmung eines Betriebsparameters dessen
DE19740210B4 (de) Atomabsorptionsspektrometer
DE102005053121A1 (de) Partikelsensor
DE102013005372B4 (de) Vorrichtung zur spektroskopischen Messwerterfassung von physikalischen und/oder chemischen Parametern eines Messobjektes
DE4042025C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Auswertung des Verbrennungszustands in einer Brennkraftmaschine
DE19809792C2 (de) Vorrichtung zur Messung der Emission und/oder Absorption eines heißen Gases oder Plasmas
DE102008041609A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Zusammensetzung eines Kraftstoffgemischs
DE2813908A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur spektralphotometrischen farbbestimmung
DE102008063464A1 (de) Verfahren zur Erkennung von Streulichteffekten bei der Erfassung eines Intensitätsspektrums und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE19849847B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur präzisen, quantitativen Stoffananlyse in Flüssigkeiten, Gasen und Feststoffen
DE10144808A1 (de) Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe
DE10145649A1 (de) Verfahren zur Bewertung und Steuerung von Verbrennungsvorgängen bei Dieselmotoren hinsichtlich des Rußumsatzes
DE102004039972A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der ablaufenden Reaktionen im Abgasstrom eines Verbrennungsmotors

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20090129

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK RS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20100617

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20130404

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20130815