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WO2018108355A1 - Detektion eines kontaminanten in einem leitungsweg für einen betriebsstoff - Google Patents

Detektion eines kontaminanten in einem leitungsweg für einen betriebsstoff Download PDF

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WO2018108355A1
WO2018108355A1 PCT/EP2017/076567 EP2017076567W WO2018108355A1 WO 2018108355 A1 WO2018108355 A1 WO 2018108355A1 EP 2017076567 W EP2017076567 W EP 2017076567W WO 2018108355 A1 WO2018108355 A1 WO 2018108355A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
temperature
contaminant
absorption
interrogation light
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/076567
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Kern
Robert Kuehner
Andreas Kuebler
Roman Haeberle
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to US16/468,783 priority Critical patent/US20200018708A1/en
Priority to CN201780076750.9A priority patent/CN110088602A/zh
Priority to BR112019011133A priority patent/BR112019011133A2/pt
Priority to JP2019548521A priority patent/JP2020504313A/ja
Priority to EP17786900.5A priority patent/EP3552000A1/de
Publication of WO2018108355A1 publication Critical patent/WO2018108355A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
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    • G01N21/03—Cuvette constructions
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    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2829—Mixtures of fuels
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting a
  • High-pressure pumps for diesel injection systems have so far been lubricated by the diesel fuel itself. Since impurities in the diesel fuel destroy the high-pressure pump and subsequently to a capital
  • the high pressure pump carries both diesel fuel and engine oil, it is important that the transfer rate between these two media does not exceed a level specified by the customer. Contamination of the diesel fuel with engine oil may degrade the exhaust performance, so that related limits may be missed. Conversely, a
  • the transfer rate can not be exactly calculated in advance when developing a high-pressure pump and the seals contained therein, but must be determined by measurements on prototypes. In several iterative steps follow changes to the prototype and measurements of the transfer rate
  • the duration of the measurements is an important time factor. For every
  • the high - pressure pump must be operated at least until a medium transfer occurs, which is above the detection limit of the
  • the measuring method is comparatively insensitive, the high-pressure pump must run for a very long time per measurement.
  • very sensitive measurements such as atomic emission spectroscopy (ICP-OES)
  • ICP-OES atomic emission spectroscopy
  • Pollution state of liquids in a cycle continuously, i. in real time, can be monitored by optical means. This method is designed as a cost-effective solution for home appliances.
  • Contaminants in a fuel which is guided in a machine or apparatus in a line path developed.
  • at least one optical measuring location within the line path is irradiated with interrogation light.
  • Query light includes at least one wavelength for which the
  • Absorption coefficient of the fuel is different from the absorption coefficient of the contaminant.
  • the optical absorption A of the interrogation light in the fuel is measured.
  • the temperature T of the operating material at the optical measuring location is additionally determined.
  • the line path may in particular be part of a circuit in which the operating material is guided in the machine or apparatus. For example, it can then be tracked in real time as the contaminant gradually accumulates in the fuel.
  • Concentration C of the contaminant significantly facilitated by comparison with reference samples.
  • the temperature Ti of the operating fluid in the flow direction in front of the optical measuring location is measured. If this measurement is close enough to the optical measuring location, Ti is a good approximation to the true one
  • Temperature T of the fuel at the optical measuring location has the advantage that the optical measuring location irradiated by the interrogation light does not contain a temperature sensor which could influence the interrogation light.
  • the temperature T 2 of the operating fluid is additionally advantageously additionally measured in the flow direction behind the optical measuring location. Then T 2 can be offset with Ti in order to arrive at an even more accurate approximation for the temperature T not measured directly at the optical measuring location.
  • the measurement and the regulation of the temperature T are not mutually exclusive.
  • the regulation requires a feedback of the temperature T, for example in the form of the measured temperature Ti and / or the measured temperature T 2 .
  • the other hand can be by measuring the
  • Control quality of the control monitor, and the influence of control deviations can be better corrected out of the measurement results.
  • the absorption A ' which the fuel would have at a different temperature T' can be evaluated.
  • Such an evaluation is based on the fact that the physical relationships that lead to a change in the temperature to a change and broadening of spectral lines are known quantitatively.
  • reference samples can be made containing a mixture of the contaminant-containing fuel with the contaminant in concentrations C of 1, 5, 10, 15 and 20 ppm, respectively.
  • the absorbance A of the query light in each of the reference samples can be measured and stored in a calibration table. If, subsequently, the absorption A of the interrogation light at the optical measuring location in the machine or apparatus is determined and lies between the absorptions A determined for two reference samples, the concentration C of the contaminant can reach the range between the concentrations C and the two reference samples correspond, be restricted.
  • the concentration C can also be determined more accurately, for example by interpolation of
  • the temperature T should be kept advantageous to within ⁇ 0.1 ° C constant.
  • the contaminant is mixed with a contrast agent, wherein the absorption coefficient of the contrast agent for the interrogation more differs from the absorption coefficient of the fuel for the Abfagelicht than the absorption coefficient of the pure contaminant for the interrogation.
  • the signal that causes a substance chemically related or similar contaminant in the absorption measurement can be significantly increased.
  • the contrast between engine oil and diesel fuel for interrogation light of a wavelength of 650 nm can be significantly increased by coloring one of the two substances with Sudan Blue 673.
  • a Sudan red or a Sudangelb can be used.
  • Sudan Blue has the great advantage that its absorption spectrum does not resemble the absorption spectrum of the engine oil even if the engine oil ages.
  • the engine oil discolors to absorb interrogation light at the same wavelengths as a sudan red blended as a contrast agent
  • the machine or apparatus contains at least one device which, in operation, flows through both the fuel and the contaminant in respective nominally separate paths.
  • the device may be a pump for the fuel that is lubricated with the contaminant.
  • the fuel is a motor fuel and the contaminant
  • Lubricant or vice versa (i.e., the lubricant is the fuel and the motor fuel is the contaminant).
  • the invention also relates to a device for carrying out the method.
  • This device comprises at least one light source and at least one detector for the interrogation light.
  • At least one can be integrated into the conduction path for the operating substance and can be irradiated with the interrogation light
  • Flow cuvette provided in the flow direction of the fuel, a temperature sensor, and / or a heating and / or cooling element is connected upstream.
  • the flow cell is structurally designed such that it is always completely filled with the operating substance in the line path during operation and that no bubbles form in the operating fluid.
  • Fuel can be registered before entering the cuvette. It can then be at least monitored to what extent this temperature Ti remains constant, and / or the measurement result for the absorption A can be corrected by the influence of a change in the temperature Ti. With a heating and / or
  • the temperature Ti can be actively set to a desired value.
  • the flow cell is additionally followed by a temperature sensor in the direction of flow of the operating fluid.
  • This temperature sensor the temperature T2 of the fuel after exiting the
  • a controller which is designed to regulate by applying the heating and / or cooling element with a manipulated variable, the temperature T of the fuel to a predetermined setpoint Ts.
  • the feedback of the temperature T in the regulator for example in the form of the temperature Ti of the fuel prior to entry into the flow cell, the temperature T2 of the fuel after exiting the flow cell or in the form of an approximate value formed from the temperatures Ti and T2 for the Temperature T done.
  • the detector is part of a spectrometer.
  • the wavelength of the query light can be set very precisely.
  • a particularly good selectivity can be achieved, in particular if the operating material and the contaminant are chemically similar or related.
  • the entry of engine oil into diesel fuel can be measured with an accuracy in the ppm range.
  • the device may be arranged in the fuel supply line from the tank to the engine and monitor whether the fuel supply leads exclusively the correct fuel.
  • the fuel supply line can be shut off so that no wrong fuel gets into the engine. This prevents capital engine damage. It is only a cleaning of the tank and the fuel supply necessary to make the vehicle operational again.
  • FIG. 1 embodiment, a device 2 according to the invention, integrated in an apparatus 1;
  • FIG. 2 is a flow chart of the method 100 (FIG. 2a); Variant of
  • FIG. 3 shows the time course of the measured absorption A during an endurance test
  • FIG. 4 Comparison of the measurement results of method 100 with others
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of the device 20, which is integrated in an apparatus 1 in the cycle for diesel fuel 2 as a fuel.
  • the apparatus 1 serves to measure the extent to which a transfer of the engine oil 3 into the diesel fuel 2 takes place in a high pressure pump 16 lubricated with engine oil 3 for diesel fuel 2.
  • the diesel fuel 2 is brought from a tank 11 via an intermediate reservoir 12 from a prefeed pump 13 to an overpressure of 3.6 bar and passed through an ETC filter 14.
  • the delivery rate is about 170 l / h.
  • a first part of the diesel fuel 2 is supplied to the high-pressure pump 16 to be tested.
  • the high-pressure pump 16 feeds a fuel rail 17 to which injectors 18 are connected. Since the apparatus 1 only serves to test the high-pressure pump 16, the diesel fuel 2 conveyed by the injectors 18 is not burnt in a combustion chamber, but returned to the tank 11. Also that portion of the diesel fuel 2, which is deactivated by the high pressure pump 16 as an excess amount, is returned to the tank 11.
  • the diesel fuel 2 passes first the combined cooling and heating device 26.
  • the cooling and heating device 26 the diesel fuel 2 is first through
  • Heat contact with cooling water which has a temperature of 10 ° C, cooled and then heated with an electronically controlled heater to the desired temperature.
  • the temperature reached thereby Ti is measured with a first temperature sensor 25.
  • the diesel fuel 2 now passes the measuring location 15 in the flow cell 24 of the device 20 and is irradiated there by interrogation light 22 from the light source 21.
  • the absorption A of the interrogation light 22 is measured by the detector 23.
  • the flow cell has an internal diameter of 10 mm.
  • the light source 21 and the detector 23 for the interrogation light 22 are parts of a spectrometer whose internal structure in Figure 1 is otherwise not shown. It is a commercially available spectrometer that was originally designed to receive diesel fuel 2 in sealed cuvettes for offline measurements.
  • the cuvette carrier provided for receiving the cuvettes has been replaced by an adapted version carrying the flow cuvette 24 and feedthroughs for the cuvette Diesel fuel 2 in the flow cell 24 and for the derivation of
  • Diesel fuel 2 from the flow cell 24 contains.
  • the diesel fuel 2 After leaving the flow cell 24, the diesel fuel 2 passes through a second temperature sensor 27 and is expanded into the tank 11 via a throttle 27a.
  • the throttle 27 a causes the in the flow cell 24 a
  • the high-pressure pump 16 is lubricated with the engine oil 3, which in the
  • Diesel fuel 2 acts as a contaminant.
  • the engine oil 3 is mixed with a Sudan Blue 4 as a contrast agent.
  • the mixture of engine oil 3 and Sudan Blue 4 circulates at an overpressure of 1.5 bar between the lubricant tank 19 and the high-pressure pump 16.
  • the unattainable ideal is that in the high-pressure pump 16, the diesel fuel 2 and the engine oil 3 are guided on completely separate paths from each other and do not mix with each other. Due to the high pressures and unavoidable tolerances can be a media transfer of the engine oil 3 in the diesel fuel 2 is not completely avoided, but only to minimize until the relevant customer specification is met.
  • the apparatus 11 shown in FIG. 1 is designed to quantitatively measure the media transfer of the engine oil 3 into the diesel fuel 2 in an endurance test of the high-pressure pump 16. At the same time, a corresponding proportion of Sudan Blue 4 is also introduced into the diesel fuel 2 with the engine oil 3. This Sudan Blue 4 has a different absorption coefficient for the
  • Interrogation light 22 changes the absorption A registered by the detector 23.
  • the media transfer could only be measured offline, that is, at certain time intervals a sample of the diesel fuel 2 had to be taken and placed in a cuvette in a UVVIS spectrometer or even sent to an external laboratory.
  • the measurement setup shown in Figure 1 performs an on-line measurement, i.e., the presence of
  • the endurance test of the high-pressure pump 16 can be stopped immediately as soon as it turns out that the media transfer of the engine oil 3 in the diesel fuel 2 is above the customer specification.
  • the high-pressure pump 16 can then be correspondingly improved and subjected to a new endurance test.
  • significantly less time is required per iteration and, in the end, the development of the high-pressure pump 16 is significantly accelerated.
  • FIG. 2a shows a flow chart of the method 100.
  • the engine oil 3 is mixed with the Sudan blue 4 as a contrast agent.
  • the temperature T of the diesel fuel 2 is determined before it radiates through the interrogation light 22 in step 130 and in step 140 the absorption A of the
  • Diesel fuel at a different temperature T ' would, for example, to make comparability with measurements made at the temperature T' to reference samples.
  • Such a comparison of the absorption A with the absorption A * of at least one reference sample containing a known concentration C of the engine oil 3 can be made, for example, in step 160.
  • FIG. 2b shows a variant of the determination 120 of the temperature T.
  • step 122 the temperature Ti of the diesel fuel 2 in the flow direction in front of the flow cell 24 is measured.
  • the diesel fuel 2 in the flow cell 24 is irradiated with the interrogation light 22 in step 130, and the absorption A of the interrogation light 22 is registered by the detector 23 in step 140.
  • step 124 the temperature T2 of the diesel fuel 2 in the flow direction behind the flow cell 24 is measured.
  • the temperatures Ti and T2 are in step 126 under the active temperature control to the temperature T of the diesel fuel 2 in the
  • FIG. 3 shows an exemplary measurement result of an endurance test on the apparatus 11 shown in FIG. 1.
  • the absorption A for the interrogation light 22 has a wavelength of 650 nm. At this wavelength, the diesel fuel 2 hardly absorbs, but the Sudan blue 4 absorbs particularly well.
  • the plateau P indicates a stoppage phase of the apparatus 11, in which a tentative change is made to the high-pressure pump 16. Subsequently, the apparatus 11 goes back into operation. That absorption A now increases at a faster rate of time is an indication that the experimental change has not produced the desired results.
  • the timewise rate of media transfer of engine oil 3 to diesel fuel 2 has risen instead of going back as hoped.
  • Figure 4 shows a validation of the method 100.
  • Diesel fuel 2 taken. These samples were examined offline, using a conventional UVVIS spectrometer (measuring points CB) and by optical emission spectroscopy with an inductively coupled plasma
  • the measurement points CB are respectively in good agreement with the values at the end of the curve sections CA. This shows that in the transition from Offline measurements with closed cuvettes for on-line measurement with the flow cell 24 no systematic error was introduced into the UVVIS measurement. The overall approximately linear increase in
  • Concentration C of engine oil 3 in diesel fuel 2 corresponds to one
  • the ICP measurements scatter strongly around the linear increase with significant jumps in the slopes between the measurement points. Such a behavior does not show the high-pressure pump 16 in truth.
  • the measurement according to the invention is at the same time better, faster and cheaper than ICP measurements.
  • the online measurement according to the invention has further advantages over the offline UVVIS measurement. Since no manual handling is required, sources of error due to incorrect sampling and handling errors are eliminated. The staff is not contaminated with diesel fuel 2 and engine oil 3. It is not necessary for each measurement a new disposable cuvette. Furthermore, the amount of recirculated diesel fuel 2 does not go through

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Abstract

Verfahren (100) zur Detektion eines Kontaminanten (3) in einem Betriebsstoff (2), der in einer Maschine oder Apparatur (1) in einem Leitungsweg geführt ist, wobei mindestens ein optischer Messort (15) innerhalb des Leitungswegs mit Abfragelicht (22) durchstrahlt wird (130), welches mindestens eine Wellenlänge umfasst, für die sich der Absorptionskoeffizient des Betriebsstoffs (2) vom Absorptionskoeffizienten des Kontaminanten (3) unterscheidet, und wobei die optische Absorption A des Abfragelichts (22) in dem Betriebsstoff (2) gemessen wird (140), wobei zusätzlich die Temperatur T des Betriebsstoffs (2) an dem optischen Messort (15) bestimmt wird (120). Vorrichtung (20) zur Durchführung eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend mindestens eine Lichtquelle (21) und mindestens einen Detektor (23) für das Abfragelicht (22), wobei zusätzlich mindestens eine in den Leitungsweg für den Betriebsstoff (2) integrierbare, mit dem Abfragelicht (22) durchstrahlbare Durchflussküvette (24) vorgesehen ist, der in Strömungsrichtung des Betriebsstoffs (2) ein Temperatursensor (25), und/oder ein Heiz- und/oder Kühlelement (26), vorgeschaltet ist.

Description

Beschreibung Titel:
Detektion eines Kontaminanten in einem Leitungsweg für einen Betriebsstoff
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines
Kontaminanten in einem Leitungsweg für einen Betriebsstoff, insbesondere zur Überwachung von Medienüberträgen in einem Gerät, das sowohl den
Betriebsstoff als auch den Kontaminanten führt.
Stand der Technik
Hochdruckpumpen für Dieseleinspritzsysteme wurden bislang durch den Dieselkraftstoff selbst geschmiert. Da Verunreinigungen im Dieselkraftstoff zur Zerstörung der Hochdruckpumpe und in der Folge zu einem kapitalen
Motorschaden führen können, besteht insbesondere für kraftstoffkritische Märkte ein Bedürfnis nach Hochdruckpumpen, die für ihre Schmierung auf den
Ölkreislauf des Motors zurückgreifen und insofern gegen Verunreinigungen des Dieselkraftstoffs unempfindlich sind.
Wenn die Hochdruckpumpe sowohl Dieselkraftstoff als auch Motoröl führt, ist es wichtig, dass die Übertrittsrate zwischen diesen beiden Medien ein vom Kunden spezifiziertes Maß nicht überschreitet. Eine Verunreinigung des Dieselkraftstoffs mit Motoröl kann das Abgasverhalten verschlechtern, so dass diesbezügliche Grenzwerte möglicherweise verfehlt werden. Umgekehrt kann eine
Verunreinigung des Motoröls mit Dieselkraftstoff dazu führen, dass der Motor unkontrolliert durchdreht.
Die Übertrittsrate lässt sich bei der Entwicklung einer Hochdruckpumpe und der darin enthaltenen Dichtungen nicht exakt vorausberechnen, sondern muss durch Messungen an Prototypen ermittelt werden. In mehreren iterativen Schritten folgen Änderungen am Prototypen und Messungen der Übertrittsrate
aufeinander, bis schließlich die endgültige Version der Hochdruckpumpe mit spezifikationsgemäßer Übertrittsrate erarbeitet ist.
Dabei ist die Dauer der Messungen ein wesentlicher Zeitfaktor. Für jede
Messung muss die Hochdruckpumpe mindestens so lange betrieben werden, bis sich ein Medienübertrag zeigt, der oberhalb der Nachweisgrenze des
verwendeten Messverfahrens liegt. Weitere Zeit wird für die Messung selbst benötigt. Insofern besteht ein Zielkonflikt zwischen der Nachweisempfindlichkeit und der Langwierigkeit der Messung. Ist das Messverfahren vergleichsweise unempfindlich, muss die Hochdruckpumpe pro Messung sehr lange laufen. Für sehr empfindliche Messungen, wie etwa Atomemissionsspektroskopie (ICP- OES), ist es hingegen in der Regel nötig, Proben an externe Labore zu senden.
Aus der DE 103 60 563 AI ist ein Verfahren bekannt, mit dem der
Verunreinigungszustand von Flüssigkeiten in einem Kreislauf fortwährend, d.h. in Echtzeit, auf optischem Wege überwacht werden kann. Dieses Verfahren ist als kostengünstige Lösung für Hausgeräte konzipiert.
Offenbarung der Erfindung
Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zur Detektion eines
Kontaminanten in einem Betriebsstoff, der in einer Maschine oder Apparatur in einem Leitungsweg geführt ist, entwickelt. Dabei wird mindestens ein optischer Messort innerhalb des Leitungswegs mit Abfragelicht durchstrahlt. Das
Abfragelicht umfasst mindestens eine Wellenlänge, für die sich der
Absorptionskoeffizient des Betriebsstoffs vom Absorptionskoeffizienten des Kontaminanten unterscheidet. Die optische Absorption A des Abfragelichts in dem Betriebsstoff wird gemessen.
Erfindungsgemäß wird zusätzlich die Temperatur T des Betriebsstoffs an dem optischen Messort bestimmt.
Unter einer Bestimmung der Temperatur T wird jede Form der
Kenntniserlangung über den Wert der Temperatur T verstanden. Hierunter fällt sowohl die passive Kenntniserlangung durch direkte oder indirekte Messung als auch das Setzen der Temperatur T auf einen bekannten Wert mittels Steuerung oder Regelung. Es wurde erkannt, dass speziell bei der Unterscheidung von Atomen oder
Molekülen des Betriebsstoffs einerseits und des Kontaminanten andererseits mittels Elektronenabsorptionsspektroskopie die genaue Kenntnis der Temperatur T maßgeblich dafür ist, ab welcher Konzentration C der Kontaminant in dem Betriebsstoff nachweisbar ist. Sowohl die Breite der Spektrallinien als auch die Höhe von Absorptionspeaks sind stark temperaturabhängig. Ursache hierfür ist, dass sich bei steigender Temperatur die Viskosität des Betriebsstoffs bzw. des Kontaminanten ändert, so dass sich die Absorptionspeaks verbreitern und zugleich in ihrer Höhe verkleinern. Bei einer hinreichend genauen Kenntnis der Temperatur T bleiben die Messergebnisse gleichwohl aussagekräftig.
Der Leitungsweg kann insbesondere Teil eines Kreislaufs sein, in dem der Betriebsstoff in der Maschine oder Apparatur geführt ist. Beispielsweise kann dann in Echtzeit verfolgt werden, wie sich der Kontaminant nach und nach in dem Betriebsstoff anreichert.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die
Temperatur T des Betriebsstoffs an dem optischen Messort auf einen
vorgegebenen Sollwert Ts geregelt. Dies macht zum einen zeitlich nacheinander bei der gleichen Temperatur T=Ts durchgeführte Messungen quantitativ vergleichbar. Zum anderen wird auch die quantitative Bestimmung der
Konzentration C des Kontaminanten durch den Vergleich mit Referenzproben wesentlich erleichtert.
Vorteilhaft wird die Temperatur Ti des Betriebsstoffs in Strömungsrichtung vor dem optischen Messort gemessen. Wenn diese Messung nahe genug am optischen Messort erfolgt, ist Ti ein guter Näherungswert für die wahre
Temperatur T des Betriebsstoffs am optischen Messort. Die Messung vor dem optischen Messort hat den Vorteil, dass der vom Abfragelicht durchstrahlte optische Messort keinen Temperatursensor enthält, der das Abfragelicht beeinflussen könnte. Besonders vorteilhaft wird zusätzlich die Temperatur T2 des Betriebsstoffs zusätzlich in Strömungsrichtung hinter dem optischen Messort gemessen. Dann kann T2 mit Ti verrechnet werden, um zu einer noch genaueren Näherung für die nicht unmittelbar am optischen Messort gemessene Temperatur T zu gelangen.
Die Messung und die Regelung der Temperatur T schließen sich nicht gegenseitig aus. Zum einen benötigt die Regelung eine Rückkopplung der Temperatur T, beispielsweise in Form der gemessenen Temperatur Ti und/oder der gemessenen Temperatur T2. Zum anderen lässt sich durch die Messung die
Regelgüte der Regelung überwachen, und der Einfluss von Regelabweichungen lässt sich besser aus den Messergebnissen herauskorrigieren.
Beispielsweise kann aus der Absorption A des Betriebsstoffs bei der Temperatur T diejenige Absorption A', die der Betriebsstoff bei einer anderen Temperatur T' hätte, ausgewertet werden. Eine derartige Auswertung beruht darauf, dass die physikalischen Zusammenhänge, die bei einer Änderung der Temperatur zu einer Veränderung und Verbreiterung von Spektrallinien führen, quantitativ bekannt sind. Es lässt sich also beispielsweise modellieren, inwieweit sich die Absorption beim Übergang von der Temperatur T' zur Temperatur T ändert, und anhand des Modells lässt sich diese Änderung invertieren.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird aus dem Vergleich der Absorption A des Betriebsstoffs mit der Absorption A* mindestens einer Referenzprobe, die eine bekannte Konzentration des Kontaminanten enthält, die Konzentration C des Kontaminanten in dem Betriebsstoff
ausgewertet. Beispielsweise können Referenzproben hergestellt werden, die ein Gemisch des Betriebsstoffs mit dem Kontaminanten enthalten, wobei der Kontaminant in Konzentrationen C von 1, 5, 10, 15 bzw. 20 ppm vorliegt. Die Absorption A des Abfragelichts in jeder der Referenzproben kann gemessen und in einer Eichtabelle gespeichert werden. Wird anschließend die Absorption A des Abfragelichts an dem optischen Messort in der Maschine oder Apparatur bestimmt und liegt sie zwischen den für zwei Referenzproben bestimmten Absorptionen A, so kann die Konzentration C des Kontaminanten auf den Bereich zwischen den Konzentrationen C, die zu den beiden Referenzproben korrespondieren, eingeschränkt werden. Die Konzentration C kann auch noch genauer bestimmt werden, beispielsweise durch Interpolation der
Zwischenwertbereiche zwischen den Referenzproben. Eine derartige quantitative Konzentrationsbestimmung wird wesentlich vereinfacht, wenn die Absorption A an den Referenzproben bei genau der gleichen Temperatur gemssen wird wie die Absorption an dem optischen Messort in der Maschine oder Apparatur. Die Werte für die Absorption A sind dann unmittelbar vergleichbar. Vorteilhaft wird somit für alle Messungen die Temperatur T auf den gleichen Sollwert Ts geregelt. Für eine optimale
Genauigkeit der Konzentrationsbestimmung sollte die Temperatur T vorteilhaft bis auf ± 0,1 °C konstant gehalten werden.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Kontaminant mit einem Kontrastmittel gemischt, wobei der Absorptionskoeffizient des Kontrastmittels für das Abfragelicht stärker vom Absorptionskoeffizienten des Betriebsstoffs für das Abfragelicht abweicht als der Absorptionskoeffizient des reinen Kontaminanten für das Abfragelicht. Auf diese Weise kann das Signal, das ein zum Betriebsstoff chemisch verwandter bzw. ähnlicher Kontaminant in der Absorptionsmessung hervorruft, deutlich verstärkt werden.
Beispielsweise kann der Kontrast zwischen Motoröl und Dieselkraftstoff für Abfragelicht einer Wellenlänge von 650 nm deutlich gesteigert werden, indem einer der beiden Stoffe mit Sudanblau 673 eingefärbt wird. Prinzipiell können auch beispielsweise ein Sudanrot oder ein Sudangelb verwendet werden. Ein
Sudanblau hat jedoch den großen Vorteil, dass sein Absorptionsspektrum auch dann keine Ähnlichkeit mit dem Absorptionsspektrum des Motoröls selbst hat, wenn das Motoröl altert. Durch Verkokung und andere Alterungsprozesse verfärbt sich das Motoröl dahingehend, dass es Abfragelicht auf den gleichen Wellenlängen absorbiert wie ein als Kontrastmittel zugemischtes Sudanrot oder
Sudangelb. Wenn es nur darauf ankommt, den Beginn eines Medienübertrags überhaupt nachzuweisen, ist dies unschädlich. Soll hingegen der Medienübertrag quantitativ erfasst werden, so kann das Ergebnis verfälscht werden, wenn das Motoröl als Kontrastmittel fehlinterpretiert und dementsprechend auf eine viel höhere Konzentration C des Motoröls geschlossen wird. Vorteilhaft enthält die Maschine oder Apparatur mindestens ein Gerät, welches im Betrieb sowohl von dem Betriebsstoff als auch von dem Kontaminanten auf jeweils nominell voneinander getrennten Wegen durchströmt wird. Dies ist der Hauptanwendungsfall, in dem es wünschenswert ist, einen Medienübertrag des Kontaminanten in den Betriebsstoff quantitativ zu erfassen. Beispielsweise kann das Gerät eine Pumpe für den Betriebsstoff sein, die mit dem Kontaminanten geschmiert wird.
Wie eingang erläutert, besteht ein derartiges Bedürfnis beispielsweise bei Hochdruckpumpen für Dieseleinspritzsysteme, die mit Motoröl geschmiert werden. Daher ist in einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Betriebsstoff ein Motorkraftstoff und der Kontaminant ein
Schmierstoff, oder umgekehrt (d.h., der Schmierstoff ist der Betriebsstoff, und der Motorkraftstoff ist der Kontaminant).
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese Vorrichtung umfasst mindestens eine Lichtquelle und mindestens einen Detektor für das Abfragelicht.
Erfindungsgemäß ist zusätzlich mindestens eine in den Leitungsweg für den Betriebsstoff integrierbare, mit dem Abfragelicht durchstrahlbare
Durchflussküvette vorgesehen, der in Strömungsrichtung des Betriebsstoffs ein Temperatursensor, und/oder ein Heiz- und/oder Kühlelement, vorgeschaltet ist.
Die Durchflussküvette ist insbesondere konstruktiv so aufgebaut, dass sie im Betrieb im Leitungsweg immer vollständig mit dem Betriebsstoff ausgefüllt ist und dass sich in dem Betriebsstoff keine Blasen bilden. Die Grenzflächen, die das Abfragelicht ausgehend von der Umgebungsluft auf dem Weg in eine erste Wand der Durchflussküvette, in den Betriebsstoff, in eine zweite Wand der
Durchflussküvette und schließlich zurück in die Umgebungsluft passiert, sind dann immer gleich. Die vom Detektor registrierte Lichtintensität hängt bei konstanter Intensität der Lichtquelle dann nur von der Absorption A des
Abfragelichts in dem Betriebsstoff in der Durchflussküvette ab. Ist ein Temperatursensor vorgesehen, so kann die Temperatur Ti des
Betriebsstoffs vor dem Eintritt in die Küvette registriert werden. Es kann dann zumindest überwacht werden, inwieweit diese Temperatur Ti konstant bleibt, und/oder das Messergebnis für die Absorption A kann um den Einfluss einer Änderung der Temperatur Ti korrigiert werden. Mit einem Heiz- und/oder
Kühlelement kann die Temperatur Ti aktiv auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.
Vorteilhaft ist der Durchflussküvette zusätzlich in Strömungsrichtung des Betriebsstoffs ein Temperatursensor nachgeschaltet. Dieser Temperatursensor kann die Temperatur T2 des Betriebsstoffs nach dem Austritt aus der
Durchflussküvette registrieren. In Verbindung mit der Temperatur Ti des Betriebsstoffs vor dem Eintritt in die Durchflussküvette lässt sich die innerhalb der Durchflussküvette herrschende Temperatur T noch genauer bestimmen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Regler vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, durch Beaufschlagung des Heiz- und/oder Kühlelements mit einer Stellgröße die Temperatur T des Betriebsstoffs auf einen vorgegebenen Sollwert Ts zu regeln. Die Rückkopplung der Temperatur T in den Regler kann beispielsweise in Form der Temperatur Ti des Betriebsstoffs vor dem Eintritt in die Durchflussküvette, der Temperatur T2 des Betriebsstoffs nach dem Austritt aus der Durchflussküvette oder auch in Form eines aus den Temperaturen Ti und T2 gebildeten Näherungswertes für die Temperatur T erfolgen.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Detektor Teil eines Spektrometers. Mit einem Spektrometer lässt sich die Wellenlänge des Abfragelichts besonders genau einstellen. Dadurch lässt sich eine besonders gute Trennschärfe erzielen, insbesondere dann, wenn der Betriebsstoff und der Kontaminant chemisch ähnlich bzw. verwandt sind.
Beispielsweise lässt sich der Eintrag von Motoröl in Dieselkraftstoff mit einer Genauigkeit im ppm-Bereich messen.
Es sind jedoch auch andere Anwendungen möglich und sinnvoll, bei denen eine geringere Nachweisempfindlichkeit ausreicht und dementsprechend eine miniaturisierte Version der Vorrichtung zum Einsatz kommen kann.
Beispielsweise kann die Vorrichtung in der Kraftstoffzuleitung vom Tank zum Motor angeordnet sein und überwachen, ob die Kraftstoffzuleitung ausschließlich die korrekte Kraftstoffart führt. Bei einer Falschbetankung kann beispielsweise die Kraftstoffzuleitung abgesperrt werden, so dass kein falscher Kraftstoff in den Motor gelangt. Dadurch wird ein kapitaler Motorschaden verhindert. Es ist nur eine Reinigung des Tanks und der Kraftstoffzuleitung nötig, um das Fahrzeug wieder betriebsfähig zu machen.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
Ausführungsbeispiele
Es zeigt:
Figur 1 Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung 2 gemäß der Erfindung, integriert in eine Apparatur 1;
Figur 2 Ablaufdiagramm des Verfahrens 100 (Figur 2a); Variante der
Bestimmung 120 der Temperatur T (Figur 2b);
Figur 3 Zeitverlauf der gemessenen Absorption A bei einem Dauerlaufversuch;
Figur 4 Vergleich der Messergebnisse des Verfahrens 100 mit anderen
Messmethoden.
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20, welche in einer Apparatur 1 in den Kreislauf für Dieselkraftstoff 2 als Betriebsstoff integriert ist. Die Apparatur 1 dient zur Messung, inwieweit in einer mit Motoröl 3 geschmierten Hochdruckpumpe 16 für Dieselkraftstoff 2 ein Medienübertrag des Motoröls 3 in den Dieselkraftstoff 2 stattfindet. Der Dieselkraftstoff 2 wird aus einem Tank 11 über ein Zwischenreservoir 12 von einer Vorförderpumpe 13 auf einen Überdruck von 3,6 bar gebracht und durch einen ETC- Filter 14 geleitet. Die Förderrate beträgt etwa 170 l/h.
Ausgehend vom ETC- Filter 14 wird ein erster Teil des Dieselkraftstoffs 2 der zu prüfenden Hochdruckpumpe 16 zugeführt. Die Hochdruckpumpe 16 speist ein Kraftstoff rail 17, an das Injektoren 18 angeschlossen sind. Da die Apparatur 1 nur dem Test der Hochdruckpumpe 16 dient, wird der durch die Injektoren 18 geförderte Dieselkraftstoff 2 nicht in einem Brennraum verbrannt, sondern in den Tank 11 zurückgeleitet. Auch derjenige Anteil des Dieselkraftstoffs 2, der von der Hochdruckpumpe 16 als Überschussmenge abgesteuert wird, wird in den Tank 11 zurückgeleitet.
Ausgehend vom ETC- Filter 14 wird ein zweiter Teil des Dieselkraftstoffs 2, etwa 5 l/h, durch die Vorrichtung 20 geleitet. In der Vorrichtung 20 passiert der Dieselkraftstoff 2 zunächst die kombinierte Kühl- und Heizvorrichtung 26. In der Kühl- und Heizvorrichtung 26 wird der Dieselkraftstoff 2 zunächst durch
Wärmekontakt mit Kühlwasser, das eine Temperatur von 10 °C hat, abgekühlt und anschließend mit einem elektronisch regelbaren Heizer auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Die dabei erreichte Temperatur Ti wird mit einem ersten Temperatursensor 25 gemessen.
Der Dieselkraftstoff 2 passiert nun den Messort 15 in der Durchflussküvette 24 der Vorrichtung 20 und wird dort von Abfragelicht 22 aus der Lichtquelle 21 durchstrahlt. Die Absorption A des Abfragelichts 22 wird mit dem Detektor 23 gemessen. Die Durchlaufküvette hat einen Innendurchmesser von 10 mm.
Die Lichtquelle 21 und der Detektor 23 für das Abfragelicht 22 sind Teile eines Spektrometers, dessen innerer Aufbau in Figur 1 ansonsten nicht weiter dargestellt ist. Es handelt sich um ein am Markt erhältliches Spektrometer, das ursprünglich dazu konzipiert ist, für Offline-Messungen den Dieselkraftstoff 2 in verschlossenen Küvetten zu empfangen. Der für die Aufnahme der Küvetten vorgesehene Küvettenträger wurde durch eine angepasste Version ersetzt, die die Durchflussküvette 24 trägt sowie Durchführungen für die Zuleitung des Dieselkraftstoffs 2 in die Durchflussküvette 24 und für die Ableitung des
Dieselkraftstoffs 2 aus der Durchflussküvette 24 enthält.
Nach Verlassen der Durchflussküvette 24 passiert der Dieselkraftstoff 2 einen zweiten Temperatursensor 27 und wird über eine Drossel 27a in den Tank 11 entspannt. Die Drossel 27a bewirkt, dass in der Durchflussküvette 24 ein
Überdruck zwischen 1,5 und 2 bar besteht, so dass sich dort keine Blasen bilden.
Die Hochdruckpumpe 16 wird mit dem Motoröl 3 geschmiert, das im
Dieselkraftstoff 2 als Kontaminant wirkt. Das Motoröl 3 ist mit einem Sudanblau 4 als Kontrastmittel gemischt. Das Gemisch aus Motoröl 3 und Sudanblau 4 zirkuliert mit einem Überdruck von 1,5 bar zwischen dem Schmierstofftank 19 und der Hochdruckpumpe 16.
Die nicht erreichbare Idealvorstellung ist, dass in der Hochdruckpumpe 16 der Dieselkraftstoff 2 und das Motoröl 3 auf voneinander vollständig getrennten Wegen geführt werden und sich nicht miteinander mischen. Auf Grund der hohen Drücke und unvermeidlicher Toleranzen lässt sich ein Medienübertrag des Motoröls 3 in den Dieselkraftstoff 2 nicht völlig vermeiden, sondern nur so weit minimieren, bis die diesbezügliche Kundenspezifikation erfüllt ist. Die in Figur 1 dargestellte Apparatur 11 ist dazu ausgebildet, in einem Dauerlaufversuch der Hochdruckpumpe 16 den Medienübertrag des Motoröls 3 in den Dieselkraftstoff 2 quantitativ zu messen. Mit dem Motoröl 3 wird zugleich auch jeweils ein entsprechender Anteil an Sudanblau 4 in den Dieselkraftstoff 2 eingetragen. Dieses Sudanblau 4 hat einen anderen Absorptionskoeffizienten für das
Abfragelicht 22 und ändert somit die vom Detektor 23 registrierte Absorption A.
Bislang ließ sich der Medienübertrag nur offline messen, d.h., es musste in bestimmten Zeitintervallen eine Probe des Dieselkraftstoffs 2 entnommen und in einer Küvette in ein UVVIS-Spektrometer eingelegt oder gar in ein externes Labor geschickt werden. Im Gegensatz hierzu führt der in Figur 1 gezeigte Messaufbau eine Online-Messung durch, d.h., das Vorhandensein von
Sudanblau 4 im Dieselkraftstoff 2 wird sofort angezeigt, sobald die
diesbezügliche Nachweisgrenze überschritten ist. Damit kann der Dauerlaufversuch der Hochdruckpumpe 16 sofort abgebrochen werden, sobald sich herausstellt, dass der Medienübertrag des Motoröls 3 in den Dieselkraftstoff 2 oberhalb der Kundenspezifikation liegt. Die Hochdruckpumpe 16 kann dann entsprechend verbessert und einem neuen Dauerlaufversuch unterzogen werden. Somit wird pro Iteration insgesamt deutlich weniger Zeit benötigt und im Endeffekt die Entwicklung der Hochdruckpumpe 16 deutlich beschleunigt.
Figur 2a zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 100. In Schritt 110 wird das Motoröl 3 mit dem Sudanblau 4 als Kontrastmittel vermischt. In Schritt 120 wird die Temperatur T des Dieselkraftstoffs 2 bestimmt, bevor dieser in Schritt 130 mit dem Abfragelicht 22 durchstrahlt und in Schritt 140 die Absorption A des
Abfragelichts in dem Dieselkraftstoff 2 bestimmt wird. Dies Absorption A kann nun als Endergebnis festgehalten werden. Es kann aber auch in Schritt 150 aus der Absorption A diejenige Absorption A' ausgewertet werden, die der
Dieselkraftstoff bei einer anderen Temperatur T' hätte, beispielsweise, um eine Vergleichbarkeit mit bei der Temperatur T' durchgeführten Messungen an Referenzproben herzustellen. Ein derartiger Vergleich der Absorption A mit der Absorption A* mindestens einer Referenzprobe, die eine bekannte Konzentration C des Motoröls 3 enthält, kann beispielsweise in Schritt 160 angestellt werden.
Figur 2b zeigt eine Variante der Bestimmung 120 der Temperatur T. In Schritt 122 wird die Temperatur Ti des Dieselkraftstoffs 2 in Strömungsrichtung vor der Durchflussküvette 24 gemessen. Der Dieselkraftstoff 2 in der Durchflussküvette 24 wird in Schritt 130 mit dem Abfragelicht 22 durchstrahlt, und die Absorption A des Abfragelichts 22 wird in Schritt 140 vom Detektor 23 registriert. In Schritt 124 wird die Temperatur T2 des Dieselkraftstoffs 2 in Strömungsrichtung hinter der Durchflussküvette 24 gemessen.
Die Temperaturen Ti und T2 werden in Schritt 126 im Rahmen der aktiven Temperaturregelung zu der Temperatur T des Dieselkraftstoffs 2 in der
Durchflussküvette 24 verrechnet. Aus der Differenz zwischen dieser Temperatur T und dem Sollwert Ts wird eine Stellgröße S ermittelt. Entsprechend dem Wert der Stellgröße S wird der Dieselkraftstoff 2 aufgeheizt oder abgekühlt. Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Messergebnis eines Dauerlaufversuchs an der in Figur 1 gezeigten Apparatur 11. Aufgetragen ist die Absorption A für Abfragelicht 22 einer Wellenlänge von 650 nm. Auf dieser Wellenlänge absorbiert der Dieselkraftstoff 2 kaum, das Sudanblau 4 jedoch besonders gut.
Bereits wenige Minuten nach dem Start des Versuchs hat sich in dem
Dieselkraftstoff 2 soviel Sudanblau 4 angesammelt, dass die Absorption A näherungsweise linear zu steigen beginnt. Nach dem bisherigen Stand der Technik waren bis zu 100 Stunden Dauerlauf der Hochdruckpumpe 16 erforderlich, bevor der Medienübertrag nachgewiesen werden konnte.
Das Plateau P zeigt eine Stillstandsphase der Apparatur 11 an, in der eine versuchsweise Veränderung an der Hochdruckpumpe 16 vorgenommen wird. Anschließend geht die Apparatur 11 wieder in Betrieb. Dass die Absorption A nun mit einer schnelleren zeitlichen Rate ansteigt, ist ein Indikator dafür, dass die versuchsweise Veränderung nicht den gewünschten Erfolg gebracht hat. Die zeitliche Rate des Medienübertags von Motoröl 3 in den Dieselkraftstoff 2 ist gestiegen, anstatt wie erhofft zurückzugehen. Figur 4 zeigt eine Validierung des Verfahrens 100. Bei einem weiteren
Dauerlaufversuch an der Apparatur 11 wurde die Konzentration C eines mit Sudanblau 4 eingefärbten Motoröls 3 im Dieselkraftstoff 2 während einiger Zeitintervalle gemessen (Kurvenabschnitte CA). Zugleich wurde jeweils auch die Temperatur T in der Durchflussküvette 24 bestimmt (Kurvenabschnitte T).
Zum Vergleich wurden am Ende eines jeden Zeitintervalls, also am zeitlich Ende eines jeden der Kurvenabschnitte CA, Proben des kontaminierten
Dieselkraftstoffs 2 entnommen. Diese Proben wurden offline untersucht, und zwar mit einem konventionellen UVVIS-Spektrometer (Messpunkte CB) sowie durch optische Emissionsspektroskopie mit einem induktiv gekoppelten Plasma
(ICP). Hierbei wurden einerseits ein Zn-Standard (Messpunkte Cc) und andererseits ein Ca-Standard (Messpunkte CD) verwendet.
Die Messpunkte CB sind jeweils in guter Übereinstimmung mit den Werten am Ende der Kurvenabschnitte CA. Damit ist gezeigt, dass bei dem Übergang von Offline-Messungen mit geschlossenen Küvetten zur Online-Messung mit der Durchflussküvette 24 kein systematischer Fehler in die UVVIS-Messung eingebracht wurde. Der insgesamt näherungsweise lineare Anstieg der
Konzentration C von Motoröl 3 im Dieselkraftstoff 2 entspricht einer
näherungsweise konstanten Leckrate in der Hochdruckpumpe 16 und ist insofern auch physikalisch plausibel.
Die ICP-Messungen hingegen streuen stark um den linearen Anstieg mit deutlichen Sprüngen in den Steigungen zwischen den Messpunkten. Ein solches Verhalten zeigt die Hochdruckpumpe 16 in Wahrheit nicht. Insbesondere ist nicht plausibel, dass die Konzentration C des Motoröls 3 im Dieselkraftstoff 2 laut den ICP-Messungen im Zeitraum zwischen t=80 min und t=130 min wieder abnimmt. Einmal in den Dieselkraftstoff 2 übergetretenes Motoröl 3 kann von dort nicht mehr entweichen. Somit ist die Messung gemäß der Erfindung zugleich besser, schneller und preisgünstiger als ICP-Messungen.
Die Online-Messung gemäß der Erfindung hat weitere Vorteile gegenüber der Offline-UVVIS-Messung. Da kein manuelles Handling erforderlich ist, entfallen Fehlerquellen durch falsche Probenentnahme und Fehler beim Handling. Das Personal wird nicht mit Dieselkraftstoff 2 und Motoröl 3 kontaminiert. Es ist nicht für jede Messung eine neue Einwegküvette erforderlich. Weiterhin wird die Menge des im Kreislauf geführten Dieselkraftstoffs 2 nicht durch
Probenentnahmen geschmälert.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (100) zur Detektion eines Kontaminanten (3) in einem Betriebsstoff (2), der in einer Maschine oder Apparatur (1) in einem Leitungsweg geführt ist, wobei mindestens ein optischer Messort (15) innerhalb des
Leitungswegs mit Abfragelicht (22) durchstrahlt wird (130), welches mindestens eine Wellenlänge umfasst, für die sich der Absorptionskoeffizient des
Betriebsstoffs (2) vom Absorptionskoeffizienten des Kontaminanten (3) unterscheidet, und wobei die optische Absorption A des Abfragelichts (22) in dem Betriebsstoff (2) gemessen wird (140), dadurch gekennzeichnet, dass
zusätzlich die Temperatur T des Betriebsstoffs (2) an dem optischen Messort (15) bestimmt wird (120).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Temperatur T des Betriebsstoffs (2) an dem optischen Messort (15) auf einen vorgegebenen Sollwert Ts geregelt wird (126).
3. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur Ti des Betriebsstoffs (2) in
Strömungsrichtung vor dem optischen Messort (15) gemessen wird (122).
4. Verfahren (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Temperatur T2 des Betriebsstoffs (2) in Strömungsrichtung hinter dem optischen Messort (15) gemessen wird (124).
5. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Absorption A des Betriebsstoffs (2) bei der Temperatur T diejenige Absorption A', die der Betriebsstoff (2) bei einer anderen Temperatur T' hätte, ausgewertet wird (150).
6. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich der Absorption A des Betriebsstoffs (2) mit der Absorption A* mindestens einer Referenzprobe, die eine bekannte Konzentration C des Kontaminanten (3) enthält, die Konzentration C des Kontaminanten (3) in dem Betriebsstoff (2) ausgewertet wird (160).
7. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaminant (3) mit einem Kontrastmittel (4) gemischt wird (110), wobei der Absorptionskoeffizient des Kontrastmittels (4) für das Abfragelicht (22) stärker vom Absorptionskoeffizienten des Betriebsstoffs (2) für das Abfragelicht (22) abweicht als der Absorptionskoeffizient des reinen Kontaminanten (3) für das Abfragelicht (22).
8. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine oder Apparatur (1) mindestens ein Gerät (16) enthält, welches im Betrieb sowohl von dem Betriebsstoff (2) als auch von dem Kontaminanten (3) auf jeweils nominell voneinander getrennten Wegen durchströmt wird.
9. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsstoff (2) ein Motorkraftstoff ist und der Kontaminant (3) ein Schmierstoff ist, und/oder dass der Betriebsstoff (2) ein Schmierstoff ist und der Kontaminant (3) ein Motorkraftstoff ist.
10. Vorrichtung (20) zur Durchführung eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend mindestens eine Lichtquelle (21) und mindestens einen Detektor (23) für das Abfragelicht (22), dadurch
gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens eine in den Leitungsweg für den Betriebsstoff (2) integrierbare, mit dem Abfragelicht (22) durchstrahlbare Durchflussküvette (24) vorgesehen ist, der in Strömungsrichtung des
Betriebsstoffs (2) ein Temperatursensor (25), und/oder ein Heiz- und/oder Kühlelement (26), vorgeschaltet ist.
11. Vorrichtung (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussküvette (24) zusätzlich in Strömungsrichtung des Betriebsstoffs (2) ein Temperatursensor (27) nachgeschaltet ist.
12. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler (28) vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, durch Beaufschlagung des Heiz- und/oder Kühlelements (26) mit einer Stellgröße S die Temperatur T des Betriebsstoffs (2) auf einen vorgegebenen Sollwert Ts zu regeln.
13. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (23) Teil eines Spektrometers ist.
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