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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Gehalts an Schmiermittel in dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen gemäß den Patentansprüchen.
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Zum Beispiel gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 ist es bekannt, den Gehalt an unverbranntem Schmieröl in dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu bestimmen. Dazu wird dem Abgas eine Probe entnommen und mittels einer Transferleitung einem Massenspektrometer zugeführt. Durch das Hinzufügen eines schmierölhaltigen Kalibriermittels zu der Probe, kann anhand des Massenspektrometers der Schmierölgehalt in dem Abgas bestimmt werden. Der Gehalt an Schmieröl im Abgas wird dann dem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet, in dem diese bei der Entnahme der Probe betrieben wurde. Auf diese Weise ist u. a. eine effektive Untersuchung des Einflusses der Betriebsparameter einer Verbrennungskraftmaschine (Last, Drehzahl, Temperatur) auf deren Emission von Schmieröl möglich.
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In der Praxis können sich jedoch große Längen der Transferleitung ergeben. Die Ursache dafür besteht in der Notwendigkeit, das Massenspektrometer räumlich derart entfernt vom Ort der Entnahme der Probe zu betreiben, dass insbesondere mechanische und thermische Einflüsse auf das Massenspektrometer so gering wie möglich sind.
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Angenommen die Transferleitung hat eine Länge von mehreren Metern und es besteht die Anforderung, den Gehalt an Schmieröl in dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zu bestimmen, welcher in einzelnen Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine emittiert wird und zwar bei einem dynamischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine. In diesem Fall ergeben sich bei der Anwendung des Verfahrens gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 Schwierigkeiten. Erfolgt eine Entnahme einer Probe aus dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine und ein Hinzufügen eines schmierölhaltigen Kalibriermittels zu der Probe, während die Verbrennungskraftmaschine dynamisch betrieben wird, wobei sich folglich Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine ständig ändern, dann ist es nicht mehr möglich, den jeweils bestimmten Schmierölgehalt in dem Abgas einem Betriebspunkt zuzuordnen bzw. den Einfluss der Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine auf die Emission von Schmieröl zu bewerten. Das liegt insbesondere daran, dass infolge der großen Länge der Transferleitung die dem Abgas entnommene Probe eine gewisse Zeit benötigt, um vom Ort der Entnahme zum Ort der Analyse zu gelangen, wobei diese Zeit zudem abhängig ist von dem Zustand des Abgases (Druck, Temperatur) bzw. vom jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine.
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Gemäß der
US 2008 / 0 053 209 A1 und der
DE 10 2004 053 430 A1 sind weitere Verfahren zur Bestimmung des Gehalts an unverbranntem Schmieröl in dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine Stand der Technik.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bewertung des Einflusses der Betriebsparameter einer Verbrennungskraftmaschine auf die Emission von Schmieröl auch dann zu ermöglichen, wenn die Transferleitung sehr lang ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Bestimmung des Gehalts an Schmiermittel in dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine die Verbrennungskraftmaschine zunächst dynamisch betrieben wird. Dabei ändern sich bekanntermaßen die Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine fortlaufend. Erfindungsgemäß wird zu einem bestimmten Zeitpunkt Abgas aus einer Abgasleitung an einem Entnahmeort entnommen und durch eine Transferleitung zu einem Analysator an einem Analyseort geleitet. Der Entnahmeort umfasst dabei das der Abgasleitung zugewandte Ende der Transferleitung und der Analyseort umfasst das der Abgasleitung abgewandte Ende der Transferleitung. Der Analysator ist insbesondere ein Massenspektrometer. Im weiteren Verlauf wird der Transferleitung im Bereich des Entnahmeortes und im Bereich des Analyseortes schmiermittelhaltiges Kalibriermittel zugeführt. Im noch weiteren Verlauf wird mittels des Analysators ein Signal mit einem spezifischen Pegel bereitgestellt, welches durch die Entnahme von Abgas aus der Abgasleitung an dem Entnahmeort bedingt ist bzw. sich daraus ergibt/verursacht wird und welches den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas widerspiegelt bzw. repräsentiert. Außerdem wird mittels des Analysators ein Signal mit einem spezifischen Pegel bereitgestellt, welches durch die Zufuhr von Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Analyseortes bedingt ist, wobei in Abhängigkeit dieses Signals sowie in Abhängigkeit des Signals, welches durch die Entnahme von Abgas aus der Leitung an dem Entnahmeort bedingt ist, eine Bestimmung des Gehalts an Schmiermittel in dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine erfolgt, so wie es gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 bekannt ist. Darüber hinaus wird mittels des Analysators ein Signal mit einem spezifischen Pegel bereitgestellt, welches durch die Zufuhr von Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Entnahmeortes bedingt ist, wobei in Abhängigkeit dieses Signals eine Zuordnung des auf die zuvor beschriebene Weise bestimmten Gehalts an Schmieröl im Abgas zu den zum Zeitpunkt der Entnahme von Abgas aus der Abgasleitung an dem Entnahmeort vorherrschenden Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine erfolgt.
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Praktisch kann erfindungsgemäß somit einerseits eine sichere Zuordnung des mittels des Massenspektrometers bereitgestellten Signals, das den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas widerspiegelt, zu den bei der Entnahme des Abgases vorherrschenden Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine erfolgen, da anhand der Zufuhr von Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Entnahmeortes die Laufzeit des Abgases einfach und sicher bestimmt wird.
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Andererseits ist das Signal mit dem spezifischen Pegel, welches durch die Zufuhr von Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Analyseortes bedingt ist und welches für einen schnellen und hinreichend genauen Rückschluss auf den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas herangezogen werden kann, nicht oder nur sehr gering abgeschwächt, da der Transferleitung im Bereich des Analyseortes Kalibriermittel hinzugefügt wurde.
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Zusammengefasst ergibt sich durch die erfindungsgemäße Kombination einer Zufuhr von schmiermittelhaltigem Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Entnahmeortes und im Bereich des Analyseortes der Vorteil, dass in einem Vorgang sowohl eine genaue Konzentrationsbestimmung als auch eine Zuordnung der so bestimmten Konzentration an Schmiermittel im Abgas zu den zu Grunde liegenden bzw. ursächlichen Betriebsparametern ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß kann die Zufuhr von schmiermittelhaltigem Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Entnahmeortes und im Bereich des Analyseortes zeitlich versetzt erfolgen, wobei mittels des Analysators zunächst ein Signal mit einem spezifischen Pegel bereitgestellt wird, welches durch die Zufuhr von Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Entnahmeortes bedingt ist und beginnend mit der Bereitstellung dieses Signals im Bereich des Analyseortes schmiermittelhaltiges Kalibriermittel der Transferleitung zugeführt wird, so dass mittels des Analysators ein weiteres Signal mit einem spezifischen Pegel bereitgestellt wird, welches durch die Zufuhr von Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Analyseortes bedingt ist und sich das Signal mit einem spezifischen Pegel, welches durch die Zufuhr von Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Entnahmeortes bedingt ist und das Signal mit einem spezifischen Pegel, welches durch die Zufuhr von Kalibriermittel zu der Transferleitung im Bereich des Analyseortes bedingt ist, überlagern, wobei in Abhängigkeit dieser Überlagerung eine Bestimmung des Einflusses der Transferleitung auf die vom Analysator bereitgestellten Signale erfolgt.
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Auf diese Weise kann erfindungsgemäß vorteilhaft eine Bewertung erfolgen, ob eine Zuordnung des mittels des Analysators bestimmten Gehalts an Schmiermittel im Abgas der Verbrennungskraftmaschine zu den zum Zeitpunkt der Entnahme von Abgas vorherrschenden Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine noch sinnvoll möglich ist, da bei einem sehr dynamischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine der Fall eintreten kann, dass (Schmiermittel-)Moleküle, die bei niedriger Drehzahl und Last der Verbrennungskraftmaschine emittiert wurden, in der Messstrecke bzw. der Transferleitung von Molekülen überholt werden, die bei höherer Drehzahl/Last emittiert wurden, was anhand der beschriebenen Überlagerung erkannt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung der beschriebenen Verfahren bereitgestellt. Insbesondere ist diese Vorrichtung durch eine Transferleitung gekennzeichnet, die eine Länge in einem Bereich zwischen 100 und 3500 cm aufweist, wobei die Transferleitung bevorzugt beheizt ist.
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Erfindungsgemäß kann ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung zur Ausführung der erfindungsgemäßen Verfahren ausgerüstet sein. Dabei handelt es sich bei dem Analysator insbesondere um ein Massenspektrometer, das durch eine Dämpfung gegen Erschütterungen geschützt ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel sowie den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
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Wie zunächst allgemein bekannt und in
1 gezeigt, wird zur Analyse eines Gasgemisches ein Teil des Gasgemisches bzw. eine Probe davon aus einer Leitung
1 entnommen und durch eine Transferleitung
2 zu einem Analysator
3 geleitet. Das Gasgemisch entspricht insbesondere dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine VKM. Wie in der
DE 10 2009 020 360 A1 beschrieben, kann es zum Beispiel erforderlich sein, den Gehalt an Schmieröl/Schmiermittel in dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine VKM zu bestimmen und in Verbindung mit dem Abgasmassenstrom der Verbrennungskraftmaschine VKM einen Schmiermittelverbrauch der Verbrennungskraftmaschine VKM (beispielsweise absolut in g/h) oder einen Schmiermittelemissionswert zu berechnen. Die Offenbarung gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 sei hiermit in die vorliegende detaillierte Beschreibung vollständig einbezogen. Insbesondere ist der Analysator
3 ein Massenspektrometer und die Analyse ist darauf gerichtet, den Gehalt an Schmieröl in dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine VKM zu bestimmen. Wie allgemein bekannt, entspricht das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine VKM einem Gemisch mehrerer Gase. Da mittels des Analysators
3 der Anteil an unverbranntem Schmieröl im Abgas bestimmt wird, ist eine Aussage über die Konzentration von Schmieröl in dem Abgasgemisch möglich, d. h. wie viel nicht verbranntes Schmieröl in einem Vergleichsvolumen des (Abgas-)Gemisches vorhanden ist.
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Wie in 1 gezeigt, zweigt von der Leitung 1 bzw. der Abgasleitung der Verbrennungskraftmaschine VKM, die Transferleitung 2 zur Entnahme einer Teilmenge/einer Probe von Abgas aus der Leitung 1 ab. Der Abzweig bzw. die Verbindung zwischen der Leitung 1 und der Transferleitung 2, also der Entnahmeort EO, kann hinsichtlich seiner Lage in Bezug auf die Leitung 1 frei gewählt werden. Beispielsweise kann der Entnahmeort EO im Abgaskrümmer einer Verbrennungskraftmaschine VKM angeordnet sein. Der Entnahmeort EO umfasst folglich das der Leitung 1 zugewandte Ende der Transferleitung 2. Die Transferleitung 2 ist weiterhin mit dem Analysator 3 bzw. dem Massenspektrometer verbunden, so dass die aus der Leitung 1 entnommene und durch die/mittels der Transferleitung 2 transportierte Probe von Abgas hinsichtlich ihrer Zusammensetzung untersucht werden kann. Insbesondere zum Zweck der Vermeidung von mechanischen und thermischen Einflüssen, die im Bereich des Entnahmeortes EO regelmäßig auftreten, ist der Analysator 3 räumlich von dem Entnahmeort EO entfernt positioniert. D. h. ein Massenspektrometer ist beispielsweise außerhalb einer Prüfzelle oder eines Fahrzeuges in einem geschützten Bereich aufgestellt und wird dort betrieben. Ist das Massenspektrometer jedoch in einem Fahrzeug angeordnet, dann ist es gegen Erschütterungen geschützt, beispielsweise durch eine mechanische Entkopplung bzw. Dämpfung. Der Analyseort AO kann somit sehr weit von dem Entnahmeort EO entfernt sein. Der Analyseort AO umfasst folglich das der Leitung 1 abgewandte Ende der Transferleitung 2 bzw. das dem Analysator 3 zugewandte Ende der Transferleitung 2. Jedenfalls weist die Transferleitung 2 eine große Länge auf, insbesondere eine Länge in einem Bereich zwischen 100 und 3500 cm (1m und 35 m). Die zum Transport der Probe mittels der Transferleitung 2 zur Verfügung stehende Querschnittsfläche beträgt beispielsweise rund 50 mm^2 bzw. beträgt der zum Transport der Probe mittels der Transferleitung 2 zur Verfügung stehende Innendurchmesser der Transferleitung 2 rund 8 mm. Die Transferleitung 2 ist bevorzugt beheizt.
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Angenommen, die Verbrennungskraftmaschine VKM wird dynamisch/transient betrieben. Wie in 2a gezeigt, erfolgt dieser dynamische Betrieb derart zwischen einem ersten Betriebspunkt A und einem zweiten Betriebspunkt B, dass sich die Belastung der Verbrennungskraftmaschine VKM über einen bestimmten Zeitraum verringert, d. h. die Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine VKM ändern sich zwischen den beiden Betriebspunkten A und B fortlaufend. Also es erfolgt bei dem beschriebenen dynamischen Betrieb ein (ständiger) Wechsel von Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine VKM.
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Wie in 2b gezeigt, verändert sich dabei der Gehalt an Schmieröl in dem Abgas. Insbesondere tritt zeitlich unmittelbar nach dem ersten Betriebspunkt A eine vorübergehende signifikante Erhöhung des Gehalts an Schmieröl in dem Abgas auf, welche dann im weiteren Verlauf wieder abklingt. Um ein derartiges Phänomen erkennen und zielgerichtet Optimierungen an der Verbrennungskraftmaschine VKM vornehmen zu können, ist es erforderlich, zum Beispiel zu dem in 2b gezeigten Zeitpunkt C, den Gehalt an Schmieröl im Abgas zu bestimmen und den zu diesem Zeitpunkt vorherrschenden Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine VKM zuzuordnen.
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Wie in den 2a bis 2c gezeigt, wird zunächst zum Zeitpunkt C die Entnahme von Abgas aus der Leitung 1 gestartet, wobei Abgas aus der Leitung 1 entnommen und in die Transferleitung 2 geleitet wird. Die zu dem Zeitpunkt C vorherrschenden Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine VKM, wie beispielsweise Last, Drehzahl, Temperaturen und Drücke, werden, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, aufgezeichnet bzw. mit geeigneten Sensoren gemessen und gespeichert, insbesondere mit einem Datenrecorder.
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Zum Zeitpunkt C1 wird im weiteren Verlauf der Transferleitung 2 und somit dem mittels des Analysators 3 hinsichtlich des Gehalts an Schmieröl zu analysierenden Abgas eine definierte Menge an schmiermittelhaltigem Kalibriermittel (flüssig oder gasförmig) hinzugefügt und zwar im Bereich des Entnahmeortes EO, d. h. räumlich nahe des Endes der Transferleitung 2, das der Leitung 1 zugewandt ist. Der Gehalt bzw. die Konzentration an Schmiermittel in dem Kalibriermittel ist bekannt. Die Bestimmung der Menge an schmiermittelhaltigem Kalibriermittel, das dem Abgas hinzugefügt wird, kann beispielsweise durch eine Differenzwägung eines Vorratsbehälters über eine bestimmte Zeit erfolgen. Der Zeitpunkt C1 folgt insbesondere unmittelbar auf den Zeitpunkt C. Natürlich können auch die zu dem Zeitpunkt C1 vorherrschenden Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine VKM, wie oben beschrieben aufgezeichnet bzw. mit geeigneten Sensoren gemessen und gespeichert werden.
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Wie in
2c gezeigt, erreicht das zu analysierende Abgas zum Zeitpunkt
C2 den Analysator
3 bzw. das Massenspektrometer und es erfolgt eine Analyse des Abgases. Dabei wird vom Massenspektrometer ein Signal bereitgestellt, das proportional zu dem Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas ist. Insbesondere wird dabei mittels des Massenspektrometers ein lonenstrom bestimmt, der von dem Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas anhängig ist, so wie in der
DE 10 2009 020 360 A1 beschrieben. Jedenfalls ergibt sich, wie in
2c gezeigt, über einen Zeitraum
Z1 ein vom Massenspektrometer bereitgestelltes Signal mit einem Pegel SP1, welches den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas widerspiegelt, wie in
2c schematisch anhand einer Fläche gezeigt. D. h. diese Fläche repräsentiert den Gehalt/die Konzentration an Schmiermittel im analysierten Abgas. Die Fläche hat somit eine Breite entsprechend dem Zeitraum
Z1 und eine Höhe entsprechend dem Pegel SP1. Wie gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 beschrieben, kann zeitsparend mit ausreichender Genauigkeit anhand des Pegels SP1 auf den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas geschlossen werden.
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Wie in
2c weiterhin gezeigt, erreicht das Gemisch aus schmiermittelhaltigem Kalibriermittel und Abgas zum Zeitpunkt
C3 den Analysator
3 bzw. das Massenspektrometer und es erfolgt eine Analyse dieses Gemisches aus Kalibriermittel und Abgas, so dass sich über einen Zeitraum
Z2 ein vom Massenspektrometer bereitgestelltes Signal mit einem Pegel SP2 ergibt, welches den Gehalt an Schmiermittel und Kalibriermittel im analysierten Abgas widerspiegelt, wie in
2c schematisch anhand einer Fläche gezeigt. D. h. diese Fläche repräsentiert den Gehalt/die Konzentration an Schmiermittel und Kalibriermittel im analysierten Gemisch. Die Fläche hat somit eine Breite entsprechend dem Zeitraum
Z2 und eine Höhe entsprechend dem Pegel SP2. Wie gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 beschrieben, kann zeitsparend mit ausreichender Genauigkeit anhand des Pegels SP2 auf den Gehalt an Schmiermittel und Kalibriermittel im analysierten Abgas geschlossen werden.
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Dadurch, dass der Pegel SP2 des Signals, das den Gehalt an Schmiermittel und Kalibriermittel im analysierten Abgas widerspiegelt, infolge des hinzugefügten Kalibriermittels vergleichsweise deutlich ausgeprägt ist, kann anhand des Zeitpunktes C3, zu dem das Gemisch aus schmiermittelhaltigem Kalibriermittel und Abgas den Analysator 3 bzw. das Massenspektrometer erreicht, eine sichere Zuordnung des zum Zeitpunkt C2 mittels des Massenspektrometers bereitgestellten Signals mit dem Pegel SP1, das den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas widerspiegelt, zu den zu dem Zeitpunkt C bzw. zu den zu dem Zeitpunkt C1 vorherrschenden Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine VKM erfolgen, anhand der nunmehr bekannten Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt C3 und dem Zeitpunkt C1. Mit anderen Worten kann in Abhängigkeit des Pegels SP2 des Signals zum Zeitpunkt C3 und dem Zeitpunkt C1, die Laufzeit des hinsichtlich des Gehalts an Schmieröl zu analysierenden Abgases auf robuste Weise bestimmt und zum Zweck einer Zuordnung von Ergebnissen des Analysators 3 und Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine VKM bereitgestellt werden. Jedenfalls kann anhand der Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt C3 und dem Zeitpunkt C1 vom Zeitpunkt C2 auf den Zeitpunkt C geschlossen werden. Mit anderen Worten kann die Laufzeit des Gemisches aus schmiermittelhaltigem Kalibriermittel und Abgas (zwischen dem Zeitpunkt C3 und dem Zeitpunkt C1) auf das Abgas (zwischen dem Zeitpunkt C2 und dem Zeitpunkt C) übertragen werden. Je enger der Zeitpunkt C und der Zeitpunkt C1 bei einander liegen, umso genauer wird dabei eine solche Zuordnung. Zusammengefasst wird bei einer solchen Zuordnung auch die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt C und dem Zeitpunkt C1 hinreichend berücksichtigt.
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Insbesondere abhängig davon, in was für einem Betriebspunkt die Verbrennungskraftmaschine VKM betrieben wird bzw. welche Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine VKM vorliegen, d. h. je nach Druck, Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches aus Kalibriermittel und Abgas, wird der Pegel SP2 des Signals jedoch beeinflusst bzw. abgeschwächt. Folglich ist die Fläche gewissermaßen verzerrt, d. h. der Pegel SP2 wird abgeschwächt und der Zeitraum Z2 verlängert sich. Jedenfalls ist ein zeitsparender Rückschluss anhand des Pegels SP2 auf den Gehalt an Schmiermittel (und Kalibriermittel) im analysierten Abgas nicht ohne Ungenauigkeiten möglich. Ein Rückschluss auf den Gehalt an Schmiermittel und Kalibriermittel im analysierten Abgas durch eine Bestimmung der Fläche wäre wiederum sehr genau, jedoch wird dazu viel Zeit benötigt, insbesondere, weil sehr viel Zeit vergeht, um sicher bestimmen zu können, wann das Ende des Zeitraums Z2 auch wirklich erreicht ist.
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Um diese Ungenauigkeiten zu vermeiden, aber dennoch Zeit zu sparen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, der Transferleitung 2 eine weitere definierte Menge an schmiermittelhaltigem Kalibriermittel hinzuzufügen und zwar im Bereich des Analyseortes AO, d. h. räumlich nahe des Endes der Transferleitung 2, das der Leitung 1 abgewandt bzw. das dem Analysator 3 zugewandt ist. Dieses Hinzufügen der weiteren Menge an Kalibriermittel erfolgt gegebenenfalls auch stromabwärts des Endes der Transferleitung 2 im Bereich des Analyseortes AO, jedoch stromaufwärts des Analysators 3, also beispielsweise in ein mögliches Verbindungsstück zwischen der Transferleitung 2 und dem Analysator 3 oder einer zum Analysator 3 gehörenden Anschlussleitung.
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Diese weitere Zufuhr von schmiermittelhaltigem Kalibriermittel zu der Transferleitung 2 im Bereich des Analyseortes AO erfolgt gemäß einer ersten Ausführung ebenfalls zum Zeitpunkt C1 (bzw. zum Zeitpunkt C1', siehe Beschreibung zu den 3a bis 3c) und somit zeitgleich zu der Zufuhr von schmiermittelhaltigem Kalibriermittel im Bereich des Entnahmeortes EO, wie im weiteren Verlauf im Detail beschrieben.
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Wie in den 3a bis 3c gezeigt, wird zunächst, so wie im Zusammenhang mit den 2a bis 2c beschrieben, zum Zeitpunkt C' die Entnahme von Abgas aus der Leitung 1 gestartet, wobei Abgas aus der Leitung 1 entnommen und in die Transferleitung 2 geleitet wird. Die zu dem Zeitpunkt C' vorherrschenden Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine VKM, wie beispielsweise die Last, Drehzahl, Temperaturen und Drücke, werden, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, aufgezeichnet bzw. mit geeigneten Sensoren gemessen und gespeichert, insbesondere mit einem Datenrecorder.
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Wie in den 3a bis 3c gezeigt, wird zum Zeitpunkt C1' im weiteren Verlauf der Transferleitung 2 und somit dem mittels des Analysators 3 hinsichtlich des Gehalts an Schmieröl zu analysierenden Abgas eine erste definierte Menge an schmiermittelhaltigem Kalibriermittel hinzugefügt und zwar im Bereich des Entnahmeortes EO, d. h. räumlich nahe des Endes der Transferleitung 2, das der Leitung 1 zugewandt ist und gleichzeitig eine zweite definierte Menge an schmiermittelhaltigem Kalibriermittel hinzugefügt und zwar im Bereich des Analyseortes AO, d. h. räumlich nahe des Endes der Transferleitung 2, das der Leitung 1 abgewandt bzw. dem Analysator 3 zugewandt ist. Der Gehalt bzw. die Konzentration an Schmiermittel in dem Kalibriermittel ist jeweils bekannt. Die Bestimmung der jeweiligen Menge an schmiermittelhaltigem Kalibriermittel, das dem Abgas hinzugefügt wird, kann beispielsweise jeweils durch eine Differenzwägung eines betreffenden Vorratsbehälters über eine bestimmte Zeit erfolgen. Der Zeitpunkt C1' folgt insbesondere unmittelbar auf den Zeitpunkt C'. Natürlich können auch die zu dem Zeitpunkt C1' vorherrschenden Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine VKM, wie oben beschrieben, aufgezeichnet bzw. mit geeigneten Sensoren gemessen und gespeichert werden.
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Wie in
3c gezeigt, erreicht das zu analysierende Kalibriermittel, welches der Transferleitung
2 im Bereich des Analyseortes AO hinzugefügt wurde, zum Zeitpunkt C2' den Analysator
3 bzw. das Massenspektrometer und es erfolgt eine Analyse des Kalibriermittels. Dabei wird vom Massenspektrometer ein Signal bereitgestellt, das proportional zu dem Gehalt an Schmiermittel im analysierten Kalibriermittel ist. Jedenfalls ergibt sich, wie in
3c gezeigt, über einen Zeitraum Z1' ein vom Massenspektrometer bereitgestelltes Signal mit einem Pegel SP1', welches den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Kalibriermittel widerspiegelt bzw. repräsentiert, wie in
3c schematisch anhand einer Fläche gezeigt. D. h. diese Fläche repräsentiert den Gehalt/die Konzentration an Schmiermittel im Kalibriermittel. Die Fläche hat somit eine Breite entsprechend dem Zeitraum Z1' und eine Höhe entsprechend dem Pegel SP1'. Wie gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 beschrieben, kann zeitsparend mit ausreichender Genauigkeit in Verbindung mit dem Pegel SP1' auf den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas geschlossen werden, was im weiteren Verlauf noch konkret beschrieben wird.
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Wie in
3c gezeigt, erreicht das zu analysierende Abgas zum Zeitpunkt C3' den Analysator
3 bzw. das Massenspektrometer und es erfolgt eine Analyse des Abgases. Dabei wird vom Massenspektrometer ein Signal bereitgestellt, das proportional zu dem Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas ist. Insbesondere wird dabei mittels des Massenspektrometers ein lonenstrom bestimmt, der von dem Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas anhängig ist, so wie in der
DE 10 2009 020 360 A1 beschrieben. Jedenfalls ergibt sich, wie in
3c gezeigt, über einen Zeitraum Z2' ein vom Massenspektrometer bereitgestelltes Signal mit einem Pegel SP2', welches den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas widerspiegelt/repräsentiert, wie in
3c schematisch anhand einer Fläche gezeigt. D. h. diese Fläche repräsentiert den Gehalt/die Konzentration an Schmiermittel im analysierten Abgas. Die Fläche hat somit eine Breite entsprechend dem Zeitraum Z2' und eine Höhe entsprechend dem Pegel SP2'. Wie gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 beschrieben, kann zeitsparend mit ausreichender Genauigkeit anhand des Pegels SP2' auf den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas geschlossen werden.
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Wie in
3c weiterhin gezeigt, erreicht das Gemisch aus schmiermittelhaltigem Kalibriermittel, welches der Transferleitung
2 im Bereich des Entnahmeortes EO hinzugefügt wurde und Abgas zum Zeitpunkt C4' den Analysator
3 bzw. das Massenspektrometer und es erfolgt eine Analyse dieses Gemisches aus Kalibriermittel und Abgas, so dass sich über einen Zeitraum Z3' ein vom Massenspektrometer bereitgestelltes Signal mit einem Pegel SP3' ergibt, welches den Gehalt an Schmiermittel und Kalibriermittel im analysierten Abgas widerspiegelt/repräsentiert, wie in
3c schematisch anhand einer Fläche gezeigt. D. h. diese Fläche repräsentiert den Gehalt/die Konzentration an Schmiermittel und Kalibriermittel im analysierten Abgas. Die Fläche hat somit eine Breite entsprechend dem Zeitraum Z3' und eine Höhe entsprechend dem Pegel SP3'. Wie gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 beschrieben, kann zeitsparend mit ausreichender Genauigkeit anhand des Pegels SP3' auf den Gehalt an Schmiermittel und Kalibriermittel im analysierten Abgas geschlossen werden.
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Gemäß dieser ersten Ausführung kann erfindungsgemäß einerseits eine sichere Zuordnung des zum Zeitpunkt C3' mittels des Massenspektrometers bereitgestellten Signals mit dem Pegel SP2', das den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas widerspiegelt, zu den zu dem Zeitpunkt C' bzw. zu den zu dem Zeitpunkt C1' vorherrschenden Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine VKM erfolgen, da, wie schon im Zusammenhang mit den 2a bis 2c beschrieben, nunmehr die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt C4' und dem Zeitpunkt C1' bekannt ist und der Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt C' und dem Zeitpunkt C3' gleich gesetzt werden kann.
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Andererseits ist gegenüber der gemäß den 2a bis 2c gezeigten Situation der Pegel SP1', welcher für einen schnellen und hinreichend genauen Rückschluss auf den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas herangezogen werden kann, nicht oder nur sehr gering abgeschwächt bzw. die Fläche aus Zeitraum Z1' und Pegel SP1' nicht oder nur wenig verzerrt, da der Transferleitung 2 im Bereich des Analyseortes AO Kalibriermittel hinzugefügt wurde. Somit können im vorliegenden Fall beispielsweise der Pegel SP1' und der Pegel SP2' addiert werden und diese Summe in Verhältnis zu dem Pegel SP1' gesetzt und in Abhängigkeit der bekannten Konzentration an Schmiermittel in dem Kalibriermittel die Konzentration bzw. der Gehalt an Schmieröl im Abgas zum Zeitpunkt C' oder zum Zeitpunkt C1' bestimmt werden.
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Die weitere Zufuhr von schmiermittelhaltigem Kalibriermittel zu der Transferleitung 2 im Bereich des Analyseortes AO erfolgt gemäß einer zweiten Ausführung gegenüber dem Zeitpunkt C1 bzw. C1', d. h. gegenüber der Zufuhr von schmiermittelhaltigem Kalibriermittel im Bereich des Entnahmeortes EO zeitlich versetzt, wie im weiteren Verlauf im Detail beschrieben. Auch dieses Hinzufügen der weiteren Menge an Kalibriermittel erfolgt gegebenenfalls stromabwärts des Endes der Transferleitung 2 im Bereich des Analyseortes AO, jedoch stromaufwärts des Analysators 3, also beispielsweise in ein mögliches Verbindungsstück zwischen der Transferleitung 2 und dem Analysator 3 oder einer zum Analysator 3 gehörenden Anschlussleitung.
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Wie in den 4a bis 4c gezeigt, wird zunächst, so wie im Zusammenhang mit den 2a bis 2c und 3a bis 3c beschrieben, zum Zeitpunkt C" die Entnahme von Abgas aus der Leitung 1 gestartet, wobei Abgas aus der Leitung 1 entnommen und in die Transferleitung 2 geleitet wird. Die zu dem Zeitpunkt C" vorherrschenden Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine, wie beispielsweise die Last, Drehzahl, Temperaturen und Drücke, werden, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist, aufgezeichnet bzw. mit geeigneten Sensoren gemessen und gespeichert, insbesondere mit einem Datenrecorder.
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Wie in den 4a bis 4c gezeigt, wird zum Zeitpunkt C1'' im weiteren Verlauf der Transferleitung 2 und somit dem mittels des Analysators 3 hinsichtlich des Gehalts an Schmieröl zu analysierenden Abgas eine erste definierte Menge an schmiermittelhaltigem Kalibriermittel hinzugefügt und zwar im Bereich des Entnahmeortes EO, d. h. räumlich nahe des Endes der Transferleitung 2, das der Leitung 1 zugewandt ist. Der Gehalt bzw. die Konzentration an Schmiermittel in dem Kalibriermittel ist dabei bekannt. Die Bestimmung der jeweiligen Menge an schmiermittelhaltigem Kalibriermittel, das dem Abgas hinzugefügt wird, kann beispielsweise durch eine Differenzwägung eines Vorratsbehälters über eine bestimmte Zeit erfolgen. Der Zeitpunkt C1'' folgt insbesondere unmittelbar auf den Zeitpunkt C'. Natürlich können auch die zu dem Zeitpunkt C1'' vorherrschenden Betriebsparameter der Verbrennungskraftmaschine, wie oben beschrieben, aufgezeichnet bzw. mit geeigneten Sensoren gemessen und gespeichert werden.
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Wie in
4c gezeigt, erreicht das zu analysierende Abgas zum Zeitpunkt C2" den Analysator
3 bzw. das Massenspektrometer und es erfolgt eine Analyse des Abgases. Dabei wird vom Massenspektrometer ein Signal bereitgestellt, das proportional zu dem Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas ist. D. h. es ergibt sich, wie in
4c gezeigt, über einen Zeitraum Z1'' ein vom Massenspektrometer bereitgestelltes Signal mit einem Pegel SP1'', welches den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas widerspiegelt, wie in
4c schematisch anhand einer Fläche gezeigt. D. h. diese Fläche repräsentiert den Gehalt/die Konzentration an Schmiermittel im analysierten Abgas. Die Fläche hat somit eine Breite entsprechend dem Zeitraum Z1'' und eine Höhe entsprechend dem Pegel SP1''. Wie gemäß der
DE 10 2009 020 360 A1 beschrieben, kann zeitsparend mit ausreichender Genauigkeit anhand des Pegels SP1 " auf den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas geschlossen werden.
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Wie in 4c weiterhin gezeigt, erreicht das Gemisch aus schmiermittelhaltigem Kalibriermittel und Abgas zum Zeitpunkt C3" den Analysator 3 bzw. das Massenspektrometer und es erfolgt eine Analyse dieses Gemisches aus Kalibriermittel und Abgas.
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Erfindungsgemäß erfolgt beginnend zum Zeitpunkt C3" ein Hinzufügen einer zweiten definierten Menge an schmiermittelhaltigem Kalibriermittel zu der Transferleitung 2 im Bereich des Analyseortes AO. D. h. diese weitere Zufuhr von schmiermittelhaltigem Kalibriermittel im Bereich des Analyseortes AO ist gegenüber der Zufuhr von schmiermittelhaltigem Kalibriermittel im Bereich des Entnahmeortes EO zeitlich versetzt.
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Durch diese weitere Zufuhr von Kalibriermittel ab dem Zeitpunkt C3" wird die unmittelbar zuvor gestartete und noch laufende Analyse des Gemisches aus Kalibriermittel und Abgas beeinflusst bzw. überlagert. Wie in 4c schematisch gezeigt, erreicht das zu analysierende Kalibriermittel, welches der Transferleitung 2 im Bereich des Analyseortes AO hinzugefügt wurde, unmittelbar auf den Zeitpunkt C3" folgend, praktisch ebenfalls zum Zeitpunkt C3", den Analysator 3 bzw. das Massenspektrometer und es erfolgt eine Analyse des Kalibriermittels bzw. des sich durch das Hinzufügen von Kalibriermittel zum Zeitpunkt C3" gewissermaßen stabilisierten bzw. sich stabilisierenden Gemisches umfassend Abgas, zum Zeitpunkt C1'' der Transferleitung 2 hinzugefügtes Kalibriermittel und zum Zeitpunkt C3" der Transferleitung 2 hinzugefügtes Kalibriermittel. D. h. es ergibt sich, wie in 4c gezeigt, über einen Zeitraum Z2" ein vom Massenspektrometer bereitgestelltes Signal zunächst mit einem Pegel SP2", welcher den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Kalibriermittel widerspiegelt, wobei im weiteren Verlauf ein Absinken des Signals auf einen Pegel SP3" erfolgt, welcher den Gehalt an Schmiermittel und Kalibriermittel im analysierten Abgas widerspiegelt. Anhand des sich über den Zeitraum Z2" ergebenden Verlaufs erfolgt erfindungsgemäß insbesondere eine Bestimmung des Einflusses der Transferleitung 2 bzw. der gesamten Messstrecke auf ein vom Massenspektrometer bzw. Analysator 3 bereitgestelltes Signal, beispielsweise zur Gewinnung von Korrekturwerten. Weiterhin sind neben den im Zusammenhang mit den 2a bis 2c und 3a bis 3c beschriebenen Auswertungen bei dieser weiteren Ausführung auch Aussagen zu den unterschiedlichen Molekülgeschwindigkeiten in der Transferleitung 2 bzw. der Laufstrecke möglich, anhand des sich über den Zeitraum Z2" ergebenden Verlaufs bzw. der darin enthaltenen Signalüberlagerung. Insbesondere kann erfindungsgemäß anhand des sich über den Zeitraum Z2" ergebenden Verlaufs bzw. der darin enthaltenen Signalüberlagerung, beispielsweise eines Vergleiches des Signals mit dem Pegel SP3" über einen Teil des Zeitraumes Z2" mit dem Signal mit dem Pegel SP2" über den weiteren/verbleibenden Teil des Zeitraumes Z2" eine Bewertung erfolgen, ob eine Zuordnung, so wie im Zusammenhang mit den 3a bis 3c beschrieben, des zum Zeitpunkt C3' mittels des Massenspektrometers bereitgestellten Signals mit dem Pegel SP2', das den Gehalt an Schmiermittel im analysierten Abgas widerspiegelt, zu den zu dem Zeitpunkt C' bzw. zu den zu dem Zeitpunkt C1' vorherrschenden Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine VKM, noch sinnvoll möglich ist, da bei einem sehr dynamischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine VKM der Fall eintreten kann, dass (Schmiermittel-)Moleküle, die bei niedriger Drehzahl und Last der Verbrennungskraftmaschine VKM emittiert wurden, in der Messstrecke bzw. der Transferleitung 2 von Molekülen überholt werden, die bei höherer Drehzahl/Last emittiert wurden.