Ölverbrauchsmessungen an Verbrennungsmotoren

Hintergrund

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In der modernen Motorenentwicklung stellt der Verlust von Motoröl ein schwerwiegendes Problem dar. Die Verkleinerung der Motoren zusammen mit Turboladen und/oder die Verringerung der Kolbenringdicke führt in Kombination mit erhöhtem Zylinderdruck zu Motorölverlust. Im Motoröl sind ungefähr 2000 – 3000 ppm Schwefel enthalten, das bei der Verbrennung oxidiert wird, wodurch Schwefeldioxid entsteht. Dies kann zu einer verminderten Katalysatoraktivität führen.

Außerdem beeinträchtigen andere Ölnebenprodukte wie Phosphor die Sensoreigenschaften, was wiederum zu fehlerhaftem Motorbetrieb und Katalysatorfunktion führt. Um den Ölverlust minimieren zu können, muss man wissen, in welchem Motorstatus er auftritt. Gravimetrische Methoden können Informationen über statische Motorbetriebszustände liefern, aber für dynamischen Motorbetrieb sind Echtzeitmessungen nötig, um Zeit aufgelöste Ölverbrauchsprofile zu erhalten.

Lösung

Im Rohabgas von Verbrennungsmotoren gemessenes Schwefeldioxid kann als ein Indikator für Ölverbrauch verwendet werden. Bei bekannten Schwefelkonzentrationen des Kraftsstoffs und des Schmieröls kann die Ölverbrauchsrate in g/h (Gramm pro Stunde) aus der Konzentration von Schwefeldioxid im Abgas berechnet werden. Der V&F GasOxidizer wird eingesetzt, um alle anderen möglichen Schwefelkomponenten einschließlich des an Partikel gebundenen Schwefels in reines Schwefeldioxid umzuwandeln.

Das hochempfindlichen V&F Massenspektrometer können mit ihrer IMR-MS Technologie SO2 Konzentrationen bis zu 40 ppb messen. Typischerweise verbrauchen moderne Motoren 2 bis 3 Gramm Öl pro Stunden, was SO2 Signale von 0.2 bis 0.7 ppm SO2 im Rohabgas ergeben, wenn Öle mit hohem Schwefelgehalt (>5000 ppm S) eingesetzt werden.

Vorteil

Die Anwendung der SO2 Tracermethode mit unseren V&F Massenspektrometern liefert Echtzeitdaten und ermöglicht dadurch dem Techniker, genaueste Ölverbrauchsprofile zu erstellen. Im Vergleich dazu erstellen Offline Methoden wie z.B. Gravimetrie im Allgemeinen nur zwei Datenpunkte, vor und nach dem Test. Außerdem sind sie zeitaufwändig und bergen erhebliche Fehlerquellen.

Im Gegensatz zu radioaktiven Tracermethoden ist das Setup und die Handhabung unserer Messgeräte völlig sicher im Hinblick auf Arbeitssicherheit. Der V&F GasOxidizer erleichtert die Umwandlung vom gesamten vorhandenen Schwefel im Abgasstrom sowohl als Gasverbindung oder als Partikel. Daher ist eine Ölverbrauchsmessung an Motoren mit unterschiedlichen Kraftstoffen wie Benzin, komprimiertem Erdgas und Diesel möglich. Sofort nach Installation der Messgeräte, können die gewünschten Testzyklen gefahren werden, ohne dass man dazu Zutritt zum Motorprüfstand benötigt.

Highlights

  • Echtzeit Ölverbrauchsmessung
  • Zeitersparnis – Einfache Installation
  • Für Motoren mit Diesel, Benzin und Erdgas

Referenzkunden (Auszug)

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Geeignete Instrumente

LubeSense
3
GasOxidizer
AirSense