• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1984003147A1
    申请号:PCT/DE1984/000015
    申请日:1984-01-21
    公开日:1984-08-16
    发明作者:Werner Gruenwald；Gerhard Holfelder；La Prieta Claudio De
    申请人:Bosch Gmbh Robert；
    IPC主号:G01N15-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Gehalts an leitfähiqen Partikeln in Gasen
    [0002] Stand der Technik
    [0003] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Gehalts an leitfähigen Partikeln in Gasen, insbesondere in Abgasen fossiler Brennstoffe/ wie der Rußkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschi¬ nen, Olfeuerungsanlagen u. dgl., der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung.
    [0004] Bei einem bekannten Verfahren zur Erfassung der Ru߬ konzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine oder einer Ölfeuerungsanlage wird der Schwärzungsgrad eines vom Abgas durchströmten Filters für die Bestimmung des Rußgehalts herangezogen. Ein solches Verfahren erfordert bei jedem Meßvorgang den Ausbau des Fil¬ ters, eine vergleichende Betrachtung und wieder den Einbau des gereinigten oder eines neuen Filters. Eine solche Prozedur ist sehr umständlich und zeitraubend. Außerdem läßt der Sichtvergleich nur eine sehr ungenaue
    [0005] OMPI Schätzung der Rußkonzentration zu. Dieses Verfahren hat daher nur für periodische Überwachungsaufgaben Verwendung gefunden, bei denen festgestellt werden soll, ob über einen längeren Zeitraum hinweg die Rußkonzentration einen noch zulässigen Wert über¬ schritten hat oder nicht. Für eine exakte Messung der Rußkonzentration, wie sie z.B. für die Motor¬ einstellung bei Dieselmotoren erforderlich ist, ist dieses Verfahren nicht geeignet.
    [0006] Vorteile der Erfindung
    [0007] Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, ohne lange Rüstzeiten exakte Angaben'über den Partikel¬ gehalt, z.B. der Rußkonzentration, im Abgas zu liefern. Ein ständiges Ein- und Ausbauen des Sensors in das oder aus dem Abgasrohr ist nicht erforderlich. Der Sensor kann fest und auch an wenig leicht zugänglich Stellen im Abgasrohr montiert werden. Ein Reinigen des Sensors vom Partikelniederschlag braucht erst nach mehreren Messung vorgenommen zu werden und kann erforderlichenfalls ohne Ausbau durchgeführt werden, indem an die Elektroden eine Hochspannung gelegt wird, die ein Abbrennen des Partikelniederschlags auf dem Isolierträger und damit ein Freibrennen der Kriechstromfläche bewirkt. Das erfindungsgemäße Me߬ verfahren liefert sehr gute Ergebnisse, da die Leit¬ fähigkeit sehr exakt gemessen werden kann. Schon geringe Rußkonzentrationen im Abgas können mengen¬ mäßig aus der Änderung der Leitfähigkeit bestimmt werden.
    [0008] Bezüglich der Vorrichtung zur Durchführung des er¬ findungsgemäßen Verfahrens haben sich zwei Anord- - 3 -
    [0009] nungen besonders bewährt. .
    [0010] Bei der ersten Ausführungsform gemäß Anspruch 2 sind die Elektroden in geringem Abstand von weniger als 1 mm voneinander auf einem nicht leitenden Kera ikplättchen angeordnet. An ihren Elektroden liegt eine Spannung in der Größenordnung von 15 - 100 V. Schlagen sich Partikel, wie z.B. Ruß, auf der Fläche zwischen den Elektroden nieder, so fließt, bedingt durch die elektrische Leitf higkeit des Partikelniederschlags, ein Strom. Der Strom stellt ein Maß für die pro Zeit anfallende Niederschlags¬ menge dar und läßt damit eine genaue Angabe des Partikelgehalts oder der Rußkonzentration im Abgas zu.
    [0011] Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Anspruch 4 bildet sich zwischen den beiden an Hochspannung gelegten Elektroden eine Gleitfunkenstrecke aus, die eine bestimmte Zünd- oder DurchbruchsSpannung aufweist. Schlagen sich größere Partikelmengen auf dem Keramik- substrat nieder, so wird die Zündspannung erniedrigt. Die Gleitfunkenstrecke bricht bei umso niedriger Zündspannung durch, je stärker der Partikel- oder Ru߬ anfall pro Zeiteinheit ist. Die Zünd- bzw. Durchbruch- spannung ist damit ein Maß für den Partikelgehalt bzw. die Rußkonzentration im Abgas. Geht der Partikelge¬ halt im Abgas wieder zurück, so brennt die Oberfläche des Keramiksubstrats in kurzer Zeit, die weniger als 10 s beträgt, wieder soweit frei, wie es dem Partikel¬ konzentrationsgrad des Abgases entspricht. - 4 -
    [0012] Zeichnung
    [0013] Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung darge¬ stellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    [0014] Fig. 1 jeweils eine Darstellung einer Vorrich- und 2 tung zur Messung des Rußgehalts im Abgas einer Brennkraftmaschine mit in Drauf¬ sicht (jeweils oben) und in Seitenan¬ sicht (jeweils unten) gezeigtem Sensor.
    [0015] Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    [0016] Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Messung der Rußkonzentration in Abgasen eines Dieselmotors weist einen dem Abgas ausgesetzten Sensor 10 auf. Dieser Sensor 10 wird im Auspuffrohr des Dieselmotors so angeordnet, daß möglichst nur eine der beiden großflächigen Oberflächen berußt werden kann.
    [0017] Der Sensor 10 weist einen Isolierträger 11, der hier als Keramikplatte 12 ausgebildet ist, und zwei auf dem Isolierträger 11 angeordnete Elektroden 13, 14 auf. Die Elektroden 13, 14 sind auf der gleichen Fläche 15 der Keramikplatte 12 angeordnet und liegen sich in nur sehr geringem Abstand von kleiner als 1 mm gegenüber. Die beiden Elektroden 13, 14 sind an eine Spannungsquelle 16 angeschlossen, die eine Gleich- oder Wechselspannung in einer Größenordnung von 15 - 100 V liefert. In dem Stromkreis 17 zwischen Spannungsquelle 16 und den Elektroden 13, 14 ist ein Strommesser 18 eingeschaltet. r- 5 -
    [0018] Bei dieser Vorrichtung wird zwischen den beiden Elek¬ troden 13, 14 auf der Oberfläche 15 des Isolierträ¬ gers 11 bzw. der Keramikplatte 12 eine Kriechstrom¬ fläche 19 gebildet. Bei sauberer Oberfläche ist bei einer angelegten Spannung von 10 - 100 V die Leit¬ fähigkeit dieser Kriechstromfläche 19 im wesentlichen Null. Schlägt sich Ruß auf der Kriechstromfläche 19 zwischen den beiden Elektroden 13, 14 nieder, so fließt bedingt durch die elektrische Leitfähigkeit des Rußes ein Strom im Stromkreis 17, der im Strom¬ messer 18 gemessen wird. Der Strom ist somit ein Maß für die pro Zeiteinheit anfallende Rußmenge. Je mehr Ruß sich niederschlägt, umso stärker nimmt die Leit¬ fähigkeit der Kriechstromfläche 19 zu und der Strom steigt an. Aus der Stromzunahme pro Zeiteinheit kann damit die Rußkonzentration im Abgas bestimmt werden.
    [0019] Die .in Fig. 2 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Messung der Rußkonzentration im Abgas eines Dieselmotors weist ebenfalls einen dem Abgas aus- gesetzten Sensor 20 auf, der wiederum im Auspuffrohr des Motors angeordnet wird. Auf einem scheibenförmig ausgebildeten Keramiksubstrat 22 als Isoliersträger 21 des Sensors 20 ist eine Elektrode 23 . zentrisch angeordnet, während die -andere Elektrode 24 von einer Metallplatte 2.6 ge- bildet wird, die eine wesentlich größere Abmessung als das Keramiksubstrat 22 aufweist und letzteres trägt. Die beiden Elektroden 23 und 24 sind an eine einstellbare Hochspannungsquelle 27 angeschlossen, die z.B. durch einen Drehtransformator 28 und einem Wechselstromgenerator 29 gebildet sein kann. Den bei¬ den Elektroden 23 und 24 ist -ein Spannungsmesser 30 parallel geschaltet, der die Zünd- oder Durchbruch- spannung der zwischen den Elektroden 23 und 24 sich - 6 -
    [0020] bildenden Gleitfunkenstrecke 31 mißt. Die Gleit¬ funkenstrecke 31 ist in Fig. 2 durch schematisch dargestellte Blitze symbolisiert.
    [0021] Bei einer sauberen Oberfläche im Bereich der Gleit- funkenstrecke 31 ist deren Leitfähigkeit sehr gering und die Zündspannung, die erforderlich ist, damit die Gleitfunkenstrecke ionisiert wird und als Folge dessen durchbricht, ist relativ hoch. Schlagen sich dagegen elektrisch leitfähige Rußteilchen oder -tropfchen auf dem Keramiksubstrat 22 nieder, so erniedrigt sich die Zündspannung die zum Durchzünden der Gleitfunkenstrecke 31 erforderlich ist. Diese Zündspannung wird mit dem Spannungsmesser 30 fest¬ gehalten. Je nach Rußanfall wird die Zündspannung der Gleitfunkenstrecke 31 unterschiedlich stark abgesenkt. Die Zündspannung ist somit ein Maß für die sich auf dem Keramiksubstrat 22 niederschlagen¬ den Rußmenge und damit ein Maß für den Rußgehalt des Abgases. Geht der Rußanteil im Abgas zurück, so brennt die Oberfläche in kurzer Zeit, die kleiner als 10 s ist, wieder soweit frei, wie es dem momen¬ tanen Verrußungsgrad des Abgases entspricht.
    [0022] Die Temperaturabhängigkeit der mit den Vorrichtungen in Fig. 1 und 2 ermittelten Meßwerte als Maß für die Rußkonzentration läßt sich in beiden Fällen mit
    [0023] Hilfe eines integrierten Temperatursensors und ent¬ sprechender Schaltungsanordnung kompensieren.
    [0024] sφ- wπo
    权利要求:
    Claims - 7 -Ansprüche
    1. Verfahren zur Messung des Gehalts an leitfähigen Partikeln in Gasen, insbesondere in Abgasen fossiler Brennstoffe, wie der Rußkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen, Ölfeuerungs- anlagen u. dgl., bei welchem mittels eines im Gasstrom angeordneten Sensors ein darauf sich bildender Partikelniederschlag erfaßt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Sensor (10;20) zwei im Abstand auf einem
    Isolierträger (11;21) angeordnete Elektroden (13,14; 23,24) verwendet werden, daß die Leitfähigkeit der zwischen den Elektroden aufgespannten Kriech¬ stromfläche (19;31) gemessen wird und daß aus der Änderung der Leitfähigkeit in einem vorge¬ gebenen Zeitintervall der Partikelgehalt be¬ stimmt wird.
    O PI
    2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Elektroden (13,14) auf der gleichen Fläche (15) einer Keramikplatte (12)
    5 angeordnet sind und sich in sehr geringem Ab¬ stand gegenüberstehen, daß die Elektroden (13,14) an eine Spannungsquelle (16) angeschlossen sind und daß im Stromkreis (17) von Spannungsquelle (16) und Elektroden (13,14) ein Strommesser (18) 10 angeordnet ist.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Abstand der beiden Elektroden (13,14) voneinander
    - kleiner als 1 mm ist.
    15 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die eine Elektrode (23) auf einem Keramiksubstrat (22) angeordnet ist, das seinerseits auf einer die zweite Elektrode
    20 (24) bildenden Metallplatte. (26) mit demgegen¬ über größeren Abmessungen sitzt, daß die beiden Elektroden (23,24) an eine einstellbare Hochspannungsquelle (27) angeschlossen sind und daß den Elektroden (23,24) ein Spannungs-
    25 messer (30) zum Messen der Durchbruch- oder
    Zündspannung der zwischen den Elektroden (23,24) sich bildenden Gleitfunkenstrecke (31) parallel geschaltet ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h *30 g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abmessun¬ gen des Keramiksubstrats (22) so gewählt sind,
    OMPI - 9 -
    daß die Gleitfunkenstrecke (31) eine Länge von etwa 1 - 2 cm aufweist.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Keramik- Substrat (22) scheibenförmig ausgebildet und die Elektrode (23) darauf zentrisch angeordnet ist.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3304548A1|1984-08-16|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1984-08-16| AK| Designated states|Designated state(s): AT CH JP US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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