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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Verbrauchs zumindest eines Betriebsmit- tels einer Kraft- oder Arbeitsmaschine, wobei aus einer Messung von markierten Anteilen zumin- dest eines Betriebsmittels auf einer Ausgangsseite der Maschine der Verbrauch des jeweiligen Betriebsmittels ermittelt wird, weiters ein Verfahren zur Ölverbrauchsmessung von Verbrennungs- kraftmaschinen, insbesonders von Motoren, die nach dem Otto- oder Dieselprinzip oder einer Kombination dieser Verfahren arbeiten, umfassend die Beimischung einer nicht-radioaktiven, im Abgas der Verbrennungskraftmaschine nachweisbaren Substanz in das Schmiermittel der Verbrennungskraftmaschine, Abzweigung von zumindest einem Teilstrom des Abgases der Verbrennungskraftmaschine,
Nachverbrennung allfälliger noch unverbrannter Anteile im entnom- menen Teilstrom und Bestimmung der Konzentration jener Substanz im entnommenen Teilstrom des Abgases, sowie ein Betriebsmittel zur Verwendung in einem derartigen Verfahren bzw. insbe- sonders ein Schmiermittel für Verbrennungskraftmaschinen, insbesonders für jene Motoren, die nach dem Otto- oder Dieselprinzip oder einer Kombination dieser Verfahren arbeiten, bestehend hauptsächlich aus Kohlenwasserstoff-Verbindungen verschiedener Fraktionen, zum Einsatz in derartigen Verfahren.
Die bisher im Versuchsbetrieb angewendeten Ölverbrauch-Messmethoden lassen sich grund- sätzlich in zwei Gruppen einteilen. Einerseits kann eine Bestimmung der Ölmengen-Differenz durch Wiegen oder Volumenmessung vorgenommen werden, oder es kann unmittelbar die Ermitt- lung der verbrauchten Ölmenge durch Nachweis von Schmierölbestandteilen bzw. von Markie- rungssubstanzen (Tracer) im Abgas vorgenommen werden.
Die Volumen- und Gewichtsmethoden, die im Allgemeinen diskontinuierlich funktionieren, ha- ben den Nachteil, dass grosse Messwertstreuungen auftreten. Diese Erscheinung ist durch sehr lange Messzeiten in Grenzen zu halten. Es wurden auch automatische Ölverbrauch-Messverfahren entwickelt, die kontinuierlich messen.
Die bekannten Nachteile dieser konventionellen Methoden, vor allem lange Messzeiten, führten bereits vor mehr als 40 Jahren zur Entwicklung von Tracer-Messverfahren. Allen diesen Markie- rungsverfahren ist gemein, dass dem Motoröl ein Indikator zugesetzt wird oder in bekannter Menge in diesem schon enthalten ist (Additive), welcher Tracer im Auspuffgas quantitativ nachgewiesen werden kann.
Für die Markierungsstoffe gelten - unabhängig vom Nachweisverfahren - die Anforderungen, dass sie durch die Temperaturen im Verbrennungsraum des Motors nicht zerstört werden dürfen, noch dürfen sie sich weder im Motorraum noch im Auspuffsystem ablagern, noch vorzeitig ver- flüchtigen, und der ermittelte Tracerverbrauch muss dem tatsächlichen Ölverbrauch proportional sein. Darüberhinaus sollten sie die Öleigenschaften - insbesondere seine Schmiereigenschaften - nicht verändern. Bislang konnten die genannten Anforderungen in ihrer Gesamtheit bei keinem der herkömmlichen Verfahren verwirklicht werden. Alle metallischen Elemente, die als Markierungs- stoffe in Frage kommen, lagern sich als Oxide oder als hochschmelzende Salze undefiniert im Motorraum oder im Auspuffsystem ab.
Entsprechendes gilt für die meisten nichtmetallischen Mar- kierungsstoffe, da sie mit den metallischen Elementen - wie Blei, Barium, Calzium, Zink - in Benzin und Dieselöl hochschmelzende Salze bilden würden. Versuche, den Ölverbrauch über Flammen- photometrie bzw. Spektralanalyse zu messen, scheiterten daran, dass die im Abgas gemessenen Additivkomponenten kein Mass für die tatsächliche verbrauchte Ölmenge waren.
Nicht radioaktive Tracer können entweder direkt (z. B. für den Stoff Pyren) oder über deren Re- aktionsprodukte (z. B. für SO2) im Abgastrakt - abhängig vom Verfahren - auch onlinefähig erfasst werden. Bei der S02-Methode, wie etwa in SAE Paper 920652 beschrieben, muss der gesamte Motor und vor allem auch der Kraftstoff schwefelfrei sein, um das gemessene SO2 eindeutig dem Schmieröl zuordnen zu können.
Lange Tradition - in der Entwicklung von Ölverbrauchsmessmethoden - haben die mit radioak- tiven Stoffen arbeitenden Isotopenverfahren. Bei radioaktiver Markierung (z. B. Tritium, Brom, 14C,...) wird die Aktivität der Reaktionsprodukte (z.B. T20, HBr ; C02,...) der jeweiligen Tracer im Motorabgas gemessen. Dabei hat sich vor allem das Tritium-Messverfahren durchgesetzt. Als Tracer wird der weiche #-Strahler 3H in einem Austauschverfahren (z. B.: nach Wilzbach) statt dem Element 1H in das Motoröl eingebracht. Die Verwendung von radioaktiven Tracern hat einen erheb- lichen apparativen Aufwand zur Folge. Ferner sind Strahlenschutzmassnahmen zu treffen.
Die gesetzlichen Restriktionen bezüglich Strahlenschutzes werden in näherer Zukunft eher angezogen
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als gelockert werden, so dass der Einsatz von radioaktiven Tracern und der damit verbundene Aufwand daher nicht weiter sinnvoll einsetzbar ist.
Zwei Methoden, die in letzter Zeit entwickelt wurden verzichten dabei auf den Einsatz von ra- dioaktiven Tracern bzw. auf die vorgenannten Markierungen mit den bekannten Nachteilen. Die Pyren-Tracermethode gemäss der DE 198 32 194 A1 markiert dabei mit einer aromatischen Ver- bindung das Motoröl, welche Verbindung bei Verlassen der Brennkammer unverändert vorliegen sollte und durch ein Lasermassenspektrometer (das mit einer Laserwellenlänge von 266 nm spe- ziell auf das hochselektive Erfassen dieser aromatischen Verbindung ausgelegt wurde) als Mass für den Ölverbrauch detektiert wird. Sogenannte .direkte Ölemissionsmessmethoden" verzichten auf die Zugabe eines Tracers und versuchen mithilfe eines modifizierten EIMS unverbrannte Öl- verbrauchsanteile (schwere HCs, die dem Schmieröl zugeordnet werden können) im Abgas zu detektieren.
Die Pyren-Tracermethoden und die direkten Methoden haben gemeinsam, dass für den Ölverbrauch signifikante Emissionen im Motorenabgas detektiert werden. Beide #Massense- lektive Methoden" können jedoch nur die unverbrannten Anteile des Schmierölverbrauchs erfas- sen, was jedoch zu gröberen Fehleinschätzungen führen kann, da der Methodenansatz, aus der Erfassung von unverbrannten Ölemissionsanteilen um auf den Gesamtölverbrauch zu schliessen, unzulässig ist. Aus Analysen mithilfe von Simulationsprogrammen konnte nachgewiesen werden, dass das Verhältnis von verbrannter zu unverbrannter Ölemission (Anteil der Ölverbrennung) stark vom Betriebspunkt und vom Brennverfahren abhängig ist.
Die Pyren-Tracermethode nach DE 198 32 194 A1 sowie die direkten Methoden" versuchen jedoch lediglich aufgrund des unver- brannten Ölanteils auf den Gesamtölverbrauch zu schliessen.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs angegebe- nen Art zur Messung des Verbrauchs zumindest eines Betriebsmittels einer Kraft- oder Arbeitsma- schine anzugeben, das zeitlich hochauflösend und onlinefähig ist und ohne besondere Schutzvor- kehrungen, insbesondere in Bezug auf Strahlenschutz, durchführbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Maschine ein Betriebs- mittel zugeführt wird, welches Betriebsmittel mit nicht-radioaktiven Isotopen seiner Bestandteile markiert ist, und dass auf der Ausgangsseite der Maschine eine auf der Anzahl an Atomen der nicht-radioaktiven Isotope beruhende physikalische Grösse als dem Verbrauch proportionale reprä- sentative Grösse bestimmt wird. Damit stützt sich das neue Messverfahren, abgehend von den vorgenannten chemisch markierenden Methoden und den in diesem Zusammenhang erläuterten Verfahrensnachteilen, auf eine physikalische Markierung des zu betrachteten Betriebsmittels. Mit heutigem Stand der Technik hat man Analysegeräte zur Verfügung, die auch kleinste Isotopen- Spuren, aufgrund von Substanz- bzw. Massenselektion, eindeutig und quantitativ, beispielsweise im Motorenabgas, nachweisen können.
Derartige massenselektive und/oder substanzselektive Messmethoden (im weiteren als isotopenselektive Messmethoden bezeichnet) könnten beispielswei- se IR-Spektroskopie, FTIR (Fourier Transformed IR)-Spektroskopie, massenspektroskopische Messmethoden, NMR-Messungen oder Kombinationen der genannten Methoden sein. Generell wird durch den methodischen Ansatz einer Emissionsmessung zur Bestimmung des Ölverbrau- ches, Onlinefähigkeit und zylinderselektiver Messeinsatz ermöglicht.
Selbstverständlich können die Betriebsmittel einer Maschine auch schon beim normalen Be- trieb bereits in der Maschine und vor Austritt auf der Ausgangsseite der Maschine einer chemi- schen Umwandlung unterworfen sein. In diesem Fall ist gemäss einer vorteilhaften Ausführungsva- riante des Verfahrens vorgesehen, dass die auf der Anzahl an Atomen der nichtradioaktiven Isotope beruhende physikalische Grösse im chemisch umgewandelten Betriebsmittel auf der Ausgangsseite der Maschine ermittelt wird.
Um dabei den Verbrauch an Betriebsmittel möglichst vollständig zu erfassen, kann gemäss ei- nem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, dass auf der Ausgangsseite nicht vollständig umgewandelte Anteile des markierten Betriebsmittels einer gleichartigen Umwandlung wie in der Maschine unterworfen werden. Eine derartige Umwandlung kann beispielsweise die vollständige Nachverbrennung des Betriebsmittels sein.
Wenn vorteilhafterweise die auf der Anzahl an Atomen der nicht-radioaktiven Isotope beruhen- de physikalische Grösse sowohl im bereits in der Maschine umgewandelten Betriebsmittel als auch im vollständig umgewandelten Betriebsmittel ermittelt und das Verhältnis der beiden Werte be- stimmt wird, können Einflüsse von bereits natürlich im Betriebsmittel vorhandenen Isotopen be-
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rücksichtigt damit eine genaue Nullwertbestimmung für die Verbrauchsmessung durchgeführt werden.
Die bestmögliche Onlinefähigkeit des Verfahrens, d. h. die automatisierbare, hochauflösende und vorzugsweise auch kontinuierliche Durchführbarkeit, kann gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung dann erreicht werden, wenn das Betriebsmittel auf der Ausgangsseite der Maschine mit Ausnahme einer allfälligen chemischen Umwandlung weitestgehend unverändert auf die auf der Anzahl an Atomen der nicht-radioaktiven Isotope beruhende physikalische Grösse untersucht wird.
Selbstverständlich kann die Bestimmung der auf der Anzahl an Atomen der nicht-radioaktiven Isotope beruhenden physikalische Grösse für einen Teilstrom des Betriebsmittels auf der Aus- gangsseite der Maschine erfolgen, so dass nicht der gesamte Strom des Betriebsmittels auf der Ausgangsseite der Maschine erfasst werden muss, was bei gasförmigem Zustand sehr aufwendig sein könnte.
Für den Spezialfall der Ölverbrauchsmessung von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Motoren, die nach dem Otto- oder Dieselprinzip oder einer Kombination dieser Verfahren arbeiten, ist die Lösung der gestellten Aufgabe dadurch zu erzielen, dass dem Schmiermittel der Verbrennungskraftmaschine vor deren Inbetriebnahme zur Ölverbrauchsmessung zumindest ein Teil eines Schmiermittels beigemischt wird, bei welchem zumindest ein Atom zumindest einer Kohlenwasserstoff-Verbindung durch ein nicht-radioaktives Isotop ersetzt ist, und dass die Konzent- ration dieses Isotops mittels isotopenselektiver Messungen bestimmt wird. Damit werden im Mo- torabgastrakt Verbrennungsprodukte, die nachweislich vom rein physikalisch und nicht-radioaktiv markierten Schmieröl stammen durch Einsatz einer isotopenselektiven Analysemethode erfasst.
Ein weiterer Vorteil der Erfassung von Verbrennungsprodukten liegt darin, dass diese weniger Reaktionsfreudigkeit mit z.B. 02 oder anderen Abgaskomponenten bei hohen Temperaturen im Abgastrakt (am Weg zur Probenentnahme) zeigen als unverbrannte Komponenten (z. B.: HC's).
Dazu kann natürlich auch vorgesehen sein, dass das gesamte Schmiermittel der Verbren- nungskraftmaschine durch ein Schmiermittel ersetzt wird, bei welchem zumindest ein Atom zumin- dest einer Kohlenwasserstoff-Verbindung durch ein nicht-radioaktives Isotop ersetzt ist.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Verfahrens kann der isotopenselektiven Mes- sung eine vorzugsweise katalytische Nachverbrennung des unverbrannten Anteils des entnomme- nen Teilstroms des Abgases vorangehen, so dass auch zur Gewährleistung der optimalen Messge- nauigkeit die unverbrannte Ölemission ebenfalls erfasst werden kann.
Vorteilhafterweise wird zumindest ein Verfahren aus der Gruppe IR-Spektroskopie, FTIR (Fou- rier Transformed IR)-Spektroskopie, massenspektroskopische Messmethoden, NMR-Messungen oder eine Kombination der genannten Methoden zur isotopenselektiven Messung herangezogen.
Zur Lösung der eingangs gestellten Aufgabe dient auch ein Betriebsmittel zur Verwendung in einem Verfahren wie oben beschrieben, das erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass es mit nicht-radioaktiven Isotopen seiner Bestandteile markiert ist. Damit ist es auch möglich, die Verbrennungsprodukte von Schmieröl und Kraftstoff getrennt voneinander zu bewerten.
Vorteilhafterweise werden dabei zumindest ein Wasserstoff- und/oder Kohlenstoff-Atom durch ein nicht-radioaktives Isotop ersetzt. Als Tracer werden nicht radioaktive Isotope (z. B.: 13C, Deute- rium 2H (in weiterer Folge als D bezeichnet) eingesetzt, die anstelle von vorhandenen C- oder H- Atomen in den Molekülraster eingebaut werden können, ohne die relevanten Eigenschaften dieses Betriebsstoffes zu ändern.
Speziell für Schmiermittel für Verbrennungskraftmaschinen, die zum Einsatz in einem der oben erläuterten Verfahren bestimmt sind, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass zumindest ein Atom zumindest einer Kohlenwasserstoff-Verbindung durch ein nicht-radioaktives Isotop ersetzt ist.
Gemäss einer ersten Alternative kann zumindest ein Kohlenstoffatom durch das Kohlenstoff- Isotop 13C ersetzt sein.
Alternativ dazu oder auch zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Wasserstoff- atom durch das Wasserstoff-Isotop D ersetzt ist.
Um einen einfachere Erfassung zu ermöglichen, ist gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, dass mehrere Atome pro Kohlenwasserstoff-Verbindung durch deren nicht-radioaktive Isotope ersetzt sind.
Um der Zusammensetzung moderner Schmiermittel aus Komponenten mit unterschiedlichen chemisch-physikalischen Parametern gerecht zu werden, welche auch unterschiedlichen
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Verbrauchsmechanismen unterliegen, ist gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass jede Fraktion des Schmiermittels die gleiche Konzentration an nicht-radioaktiven Isotopen jeder Art enthält. Damit kann der Ölverbrauch jeder Fraktion erfasst und der Gesamt- verbrauch exakt ermittelt werden.
In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbei- spiele und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
Dabei zeigt die Fig. 1 in schematischer Darstellung den Ablauf des erfindungsgemässen Verfah- rens bei einer Verbrennungskraftmaschine und Fig. 2 ist eine schematische Darstellung verschie- dener Probeentnahmestellen bei der erfindungsgemässen Bestimmung des Ölverbrauchs einer Verbrennungskraftmaschine.
Einer Verbrennungskraftmaschine UUT wird die Luftmasse L zugeführt, welche im wesentli- chen die bei Zus. 1 angegebene Zusammensetzung aufweist, wobei die Verhältniszahlen u, v und w in gewissem Umfang variieren können und auch noch weitere Komponenten vorhanden sein könnten. In dem oder den Brennräumen wird die Luft L mit der Brennstoffmasse V, hauptsächlich bestehend aus Kohlenwasserstoffen der Zusammensetzung 2, bei welcher die Verhältniszahlen x, y, z ebenfalls variieren können und sowohl aliphatische als auch aromatische Verbindungen bein- halten, in Energie umgesetzt. In der Verbrennungskraftmaschine UUT befindet sich auch noch zumindest ein weiteres Betriebsmittel B, beispielsweise Schmieröl, Kühlmittel, od. dgl.
Dieses Betriebsmittel B ist mit einem nicht-radioaktiven Isotop als Tracer T zumindest eines seiner Be- standteile markiert, so dass sich die Zusammensetzung 3 ergibt. In weiterer Folge kann dann auf der Ausgangsseite der Verbrennungskraftmaschine UUT eine auf der Anzahl an Atomen des Tracers T beruhende physikalische Grösse als dem Verbrauch des Betriebsmittels B proportionale repräsentative Grösse bestimmt werden. Für den Fall von ebenfalls hauptsächlich aus Kohlenwas- serstoffen bestehenden Schmierölen werden als Tracer T vorzugsweise die Isotope 13C und/oder 2H (in weiterer Folge mit D bezeichnet) eingebracht.
Durch die durchgezogenen Linien ist ein erster Hauptweg für den Verbrauch des Betriebsmit- tels symbolisiert, beispielsweise für den Ölverbrauch durch Verbrennung oder Abdampfung des Schmieröls aus der Verbrennungskraftmaschine UUT.
Über diesen ersten Hauptweg kann durch Analyse von die Verbrennungskraftmaschine UUT gasförmig verlassende Substanzen mittels einer unmittelbaren isotopenselektiven Analyse MSu (MS, FTIR oder eine Kombination dieser Verfahren) oder auch nach einer vorhergehenden Nach- verbrennung NV von nicht in der Maschine umgewandelten (unverbrannten) Anteilen des Be- triebsmittels B und dann der isotopenselektiven Analyse MS auf den Verbrauch des Betriebsmittels B rückgeschlossen werden. Dabei kann das gasförmige Medium - wodurch die Online-fähigkeit gegeben ist - zur Gänze oder als Teilstrom, unmittelbar oder verdünnt der Analyse zugeführt werden. Vorzugsweise wird, um die natürliche Isotopenkonzentration in Luft, Brennstoff und Be- triebsmittel zu berücksichtigen, auch eine Analyse mit ungetracertem Betriebsmittel vorgenommen.
Über das Ergebnis E1, d. h. nachdem die entnommene Probe oder auch komplette gasförmige Substanz, beispielsweise das Abgas aus dem Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine UUT, aus dem ersten Hauptweg einer Nachverbrennung unterworfen wurde, erhält man ein Ergebnis E1, das die Ölemission für verbrannte und unverbrannte Anteile berücksichtigt. Das Ergebnis E1u hingegen liefert nur die im Motor verbrannten Ölemissionsanteile (unverbrannte Anteile werden nicht erfasst).
Durch Bildung des Verhältnisses E1u/(E1+E1u), d. h. durch Bestimmung der Anteile der Roh- emission und der umgewandelten Anteile zum Gesamtverbrauch, kann ein Hinweis auf die Verbrauchsmechanismen erhalten werden.
Ein anderer Weg für den Verbrauch des Betriebsmittels B ist durch strichlierte Darstellung symbolisiert. Dies könnte beispielsweise der Blowby am Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftma- schine UUT oder die kalte Seite eines Abgasturboladers sein. Auch hier kann wieder eine unmittel- bare Zuführung der gasförmigen Probe zur isotopenselektiven Analyse MSu vorgenommen wer- den, oder es könnte eine isotopenselektiven Analyse MS erst nach einer Nachverbrennung erfol- gen. Die Analyse von deren Ergebnissen E2 und/oder E2u liefert Aussagen analog zu den aus E1 und E1 u herleitbaren Resultaten.
Ein Beispiel zur Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist die Bestimmung des Öl- verbrauchs von Verbrennungskraftmaschinen, wobei die prinzipielle Vorgangsweise aber auch für
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allgemeine Kolbenmaschinen, etwa Kolbenkompressoren, angewendet werden kann. Abgesehen von der Forderung, den Ölverbrauch des Systems Kolben-Kolbenringpaket-Zylinderwand einer Kolbenmaschine schnell und effektiv quantifizieren zu können, gewinnen auch folgende Fragestel- lungen für den Motoren und Komponentenentwickler immer mehr an Bedeutung :
ist der Anteil des Abgasturbolader(ATL)-Ölverbrauchs am Gesamtölverbrauch? Welche ATL-Ölverbrauchspfade sind dominierend ? ist die Effizienz von in Kurbelgehäuseentlüftungen eingebauten Ölabschei- dern ? Wie wird der Ölverbrauch infolge fremdgeschmierter Pumpen im Kraftstoff-Einspritzsystem beeinflusst? Es wurde herausgefunden, dass nämlich durch Leckagen von Einspritzpumpen (ölge- schmierte Systeme im NFZ-Bereich) der Verbrauch durch über den Kraftstoff in den Brennraum miteingespritzte Schmierölanteile bis zur Hälfte des Gesamtölverbrauchs ausmachen.
Oben genannte Fragestellungen konnten bisher nur offline und unter Anspruchnahme eines langen Versuchszeitraumes bzw. bestenfalls an speziell adaptierten Aggregateprüfständen unter Einsatz von Radionukliden (verbunden mit erheblichem Aufwand) untersucht werden. Die erfin- dungsgemässe Methode erlaubt es jedoch Ölverbrauchs- und Öltransportwege direkt an einem Standard- Motorenprüfstand, durch gezielte physikalische und nicht-radioaktive Tracerung der zu analysierenden Ölverbrauchsquelle zu untersuchen. Der Mehraufwand liegt dabei lediglich in der Trennung der zu untersuchenden Ölkreisläufe vom Gesamtkreislauf.
Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Motor mit Abgasturbolader, umfassend einen Turbinen-Teil TU und einen Verdichter-Teil VE, sowie einen Ölabscheider A als Beispiel für eine Verbrennungs- kraftmaschine UUT und zeigt auch verschiedene mögliche Stellen für die Entnahme von zumindest Teilströmen gasförmiger Substanzen aus der Verbrennungskraftmaschine UUT zur Analyse ver- schiedener Verbrauchswege und-mechanismen für das Schmieröl. So kann beispielsweise im Abgasstrang vor der heissen Seite des Turboladers, d. h. vor der Turbine TU, die Probe entnommen werden. Auch die Analyse bei 2 nach der Turbine TU ist möglich.
Weitere Probeentnahmestellen sind bei 3 zwischen Kurbelgehäuseentlüftung und Ölabscheider A, oder auch hinter dem Ölab- scheider A bei 4, in der Blowby-Leitung des Abgasturboladers TU, VE bei 5 (der Verbindung von dessen Lagergehäuse mit dem Kurbelgehäuse) oder bei 6 für den AGR. Durch Differenzbildung der Messwerte 2 - 1 kann der turbinenseitige Verbrauch des Turboladers bestimmt werden, die Differenz 3 - 4 kann zur Untersuchung der Effektivität des Ölabscheiders A herangezogen werden, usw.
Neben der Notwendigkeit, schnell und selektiv den Ölverbrauch zu bestimmen, bekommt der Emissionsaspekt in diesem Zusammenhang für den Fahrzeughersteller immer mehr an Bedeu- tung. Mit der Fähigkeit der Methode, unverbrannte und verbrannte Anteile der Ölemission getrennt voneinander zu ermitteln, kann dem Entwickler vor Allem bei einerseits der Verminderung von motorenölgenerierten HC-Partikeln als auch der Verminderung von Ascheablagerungen an Abgas- nachbehandlungssystemen geholfen werden.
Neben einer Verminderung des unverbrannten Anteils der Ölemission (Primäreinfluss auf die Abgasemission von Dieselmotoren) sind auch Einflüsse sekundärer Art zu berücksichtigen : Verbrennung der aschebildenden Additive des Motorenöls können einerseits zu Deaktivierung von Katalysatoroberflächen bzw. zu einer Beeinträchtigung der Langzeitaktivität von Abgasnachbe- handlungssystemen führen. Die Sekundäreinflüsse des Motorenöls können damit zu einer Erhö- hung der Emissionen sämtlicher limitierter Abgaskomponenten führen. Ziel der Entwickler muss es daher sein den Öleintrag in die Verbrennung (über Ventilschaftdichtungen, BBy, ölgeschmierte Kraftstoffpumpen,...) zu minimieren. Zukünftige Partikelgrenzwerte für NFZ liegen bei 20mg/kWh (Euro IV, 2005) und bei 13mg/kWh (USA, 2007).
Dabei ist aus Untersuchungen bekannt, dass davon 3mg/kWh alleine die Ascheemission ausmacht.
Zur Markierung des Öls wird ein Verfahren verwendet, das eine "fraktionsgerechte Markierung" gewährleistet. Auf das Markierungsverfahren an sich wird nicht näher eingegangen, da es dem heutigen Stand der Technik entspricht Austauschverfahren (D /'H) zu bewerkstelligen. Wichtig ist allein sicherzustellen, dass der Tracerverbrauch - für verschiedene Betriebsbedingungen (Motor- lastpunkte, Zylinderwandtemperaturen,...) - und der Ölverbrauch einander proportional sind, was beispielsweise bei der Pyren-Methode gemäss der DE 198 32 194 A1 nicht erfüllt ist, da hier ver- sucht wird mit einem Einstoff-Tracer das Verbrauchsverhalten des Polystoffes Öl abzubilden.
Dasselbe gilt auch für den Tracer Schwefel.
Die Verbrennungsprodukte des isotopenmarkierten Stoffes (z.B. 13C02, DHO, D20,...) können
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aufgrund ihrer geänderten Massenzahl mit einer isotopenselektiven Analysemethode eindeutig erfasst werden. Im Abgas- (Maschinenausgangs-)Strom wird dabei die Konzentration des Markers gemessen. Um auf einen quantitativen Wert (z. B.: g/h) zu kommen ist die Kenntnis des Massen- stroms notwendig. Der Abgasmassenstrom wird bei einem Verbrennungsmotor beispielsweise aus den Standardmessgrössen Ansaugluftmasse und verbrauchte Kraftstoffmenge errechnet. Die Kenntnis beider Grössen ist durch Vorhandensein von Standardprüfstandstechnik bzw. durch Auslesen dieser Grössen aus dem Motormanagement Stand der Technik und muss daher nicht weiter erläutert werden.
Weiters ist für eine gewünschte Quantifizierung die Konzentration des Tracers im zu analysierenden Betriebsstoff (z.B. Motoröl) notwendig. Die Multiplikation der gemes- senen Konzentration mit dem vorherrschenden Massenstrom (unter Berücksichtigung der Molmas- senverhältnisse) und der Bezugnahme auf die Markierungskonzentration führen zu einem quantita- tiven Wert.
Grundsätzlich können mit der neuen Methode aber neben Schmierölen auch alle anderen Be- triebsstoffe, die durch einen Motor, eine Maschine oder beispielsweise einen Wärmetauscher laufen und wie oben beschrieben markierfähig sind und vor der Detektion gasförmig vorliegen, bezüglich ihres Verbrauches erfasst werden. Neben der Verbrauchsmessung kann auch der rein qualitative Nachweis eines Verbrauchspfades oder eine Leckage-Ursachenerkennung von Bedeu- tung sein. So eignet sich die Methode ganz allgemein auch zur Detektion eines Lecks bei der Trennung zweier Medien, wie etwa bei 2- Gas-Gemischen beispielsweise an den Trennwänden eines Wärmetauscher, für das System Kühlflüssigkeit / Brennraumgas an der Zylinderkopfdichtung oder auch das System Kühlflüssigkeit / Öl ebenfalls an der Zylinderkopfdichtung.
Durch Markierung der Kühlflüssigkeit bzw. des Glykol/Wasser Gemisches wie oben erläutert und anschliessender Detektion der Isotope im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine kann bei- spielsweise die Dichtfunktion von Zylinderkopfdichtungen analysiert werden.
Auch der Einsatz als Diagnosetool bei Grossmotoren (Stationärmotoren) zur Schadensfrüher- kennung oder bei der (Erst-) Inbetriebnahme ist zweckmässig, um so etwa die Dichtfunktion einer Zylinderkopfdichtung, die auch abhängen kann von Toleranzfehlern bei der Fertigung der Dichtflä- chen Zylinderkopf / Kurbelgehäuse, durch Bauteilverzug (aufgrund der Paarung unterschiedlicher Komponentenwerkstoffe für Zylinderkopf oder Kurbelgehäuse) oder aufgrund von Montagefehlern (falsche Anzugsmomente bewirken einen Bauteilverzug...).
Durch Tracerung der Ansaugluft kann der Fragestellung, wie viel Kompressionsgas in das Kur- belgehäuse gelangt, nachgegangen werden. Dies ist vor Allem für Komponentenentwickler des Systems Kolben-Kolbenring-Zylinderwand von Interesse.
ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Messung des Verbrauchs zumindest eines Betriebsmittels einer Kraft- oder
Arbeitsmaschine, wobei aus einer Messung von markierten Anteilen zumindest eines Be- triebsmittels auf einer Ausgangsseite der Maschine der Verbrauch des jeweiligen Be- triebsmittels ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschine ein Betriebsmittel zugeführt wird, welches Betriebsmittel mit nicht-radioaktiven Isotopen seiner Bestandteile markiert ist, und dass auf der Ausgangsseite der Maschine eine auf der Anzahl an Atomen der nicht-radioaktiven Isotope beruhende physikalische Grösse als dem Verbrauch propor- tionale repräsentative Grösse bestimmt wird.
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The invention relates to a method for measuring the consumption of at least one item of equipment of a motor or work machine, the consumption of the respective item of equipment being determined from a measurement of marked portions of at least one item of equipment on an output side of the machine, furthermore a method for measuring oil consumption of internal combustion engines, in particular engines that work according to the Otto or diesel principle or a combination of these processes, comprising the admixture of a non-radioactive substance detectable in the exhaust gas of the internal combustion engine in the lubricant of the internal combustion engine, branching off of at least a partial flow of the exhaust gas the internal combustion engine,
Afterburning of any still unburned portions in the withdrawn partial stream and determination of the concentration of that substance in the withdrawn partial stream of the exhaust gas, as well as an operating medium for use in such a method or in particular a lubricant for internal combustion engines, in particular for those engines which after the Otto - or diesel principle or a combination of these processes, consisting mainly of hydrocarbon compounds of different fractions, for use in such processes.
The oil consumption measurement methods previously used in trial operations can basically be divided into two groups. On the one hand, the oil quantity difference can be determined by weighing or volume measurement, or the used oil quantity can be determined directly by detecting lubricating oil components or marking substances (tracers) in the exhaust gas.
The volume and weight methods, which generally work discontinuously, have the disadvantage that there are large variations in measured values. This phenomenon must be kept within limits due to very long measuring times. Automatic oil consumption measuring methods that measure continuously have also been developed.
The known disadvantages of these conventional methods, especially long measuring times, led to the development of tracer measuring methods more than 40 years ago. All these marking methods have in common that an indicator is added to the engine oil or is already contained in a known quantity (additives), which tracer can be quantitatively detected in the exhaust gas.
Regardless of the detection method, the markers are subject to the requirements that they should not be destroyed by the temperatures in the combustion chamber of the engine, nor may they deposit in the engine compartment or in the exhaust system, nor evaporate prematurely, and the determined tracer consumption must do so actual oil consumption. In addition, they should not change the oil properties - especially its lubricating properties. So far, all of the above requirements have not been met with any of the conventional methods. All metallic elements that can be used as markers are deposited as oxides or as high-melting salts undefined in the engine compartment or in the exhaust system.
The same applies to most non-metallic markers, since they would form high-melting salts in gasoline and diesel oil with the metallic elements - such as lead, barium, calcium, zinc. Attempts to measure oil consumption using flame photometry or spectral analysis failed because the additive components measured in the exhaust gas were not a measure of the actual amount of oil consumed.
Non-radioactive tracers can either directly (eg for the substance pyrene) or via their reaction products (eg for SO2) in the exhaust tract - depending on the process - be recorded online. In the S02 method, as described in SAE Paper 920652, the entire engine and, above all, the fuel must be sulfur-free in order to be able to clearly assign the measured SO2 to the lubricating oil.
The isotope methods using radioactive substances have a long tradition - in the development of oil consumption measurement methods. With radioactive labeling (e.g. tritium, bromine, 14C, ...) the activity of the reaction products (e.g. T20, HBr; C02, ...) of the respective tracer is measured in the engine exhaust. Above all, the tritium measurement method has prevailed. As a tracer, the soft 3H emitter is introduced into the engine oil instead of the 1H element in an exchange process (e.g. according to Wilzbach). The use of radioactive tracers results in a considerable expenditure on equipment. Radiation protection measures must also be taken.
The legal restrictions regarding radiation protection will be tightened in the near future
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be relaxed, so that the use of radioactive tracers and the associated effort can therefore no longer be used sensibly.
Two methods that have been developed recently do without the use of radioactive tracers or the aforementioned markings with the known disadvantages. The pyrene tracer method according to DE 198 32 194 A1 uses an aromatic compound to mark the engine oil, which connection should remain unchanged when leaving the combustion chamber, and by means of a laser mass spectrometer (which, with a laser wavelength of 266 nm, specifically for highly selective detection this aromatic compound was designed) is detected as a measure of the oil consumption. So-called "direct oil emission measurement methods" do not add a tracer and use a modified EIMS to try to detect unburned oil consumption components (heavy HCs that can be assigned to the lubricating oil) in the exhaust gas.
The pyrene tracer methods and the direct methods have in common that significant emissions in the engine exhaust are detected for the oil consumption. However, both "mass-selective methods" can only record the unburned portions of the lubricating oil consumption, which, however, can lead to grosser misjudgments, since the method approach, based on the capturing of unburned oil emission portions in order to infer the total oil consumption, is inadmissible. From analyzes With the aid of simulation programs, it was possible to demonstrate that the ratio of burned to unburned oil emissions (share of oil combustion) is heavily dependent on the operating point and the combustion process.
However, the pyrene tracer method according to DE 198 32 194 A1 and the direct methods "only attempt to infer the total oil consumption due to the unburned oil fraction.
It was therefore the object of the present invention to provide a method of the type mentioned at the outset for measuring the consumption of at least one item of equipment in a motor or work machine, which is temporally high-resolution and can be used online and without any special protective measures, in particular with regard to Radiation protection, is feasible.
To achieve this object, it is provided according to the invention that the machine is supplied with equipment which is labeled with non-radioactive isotopes of its constituents, and on the output side of the machine a physical one based on the number of atoms of the non-radioactive isotopes Size is determined as a representative size proportional to the consumption. The new measuring method, based on the above-mentioned chemically marking methods and the process disadvantages explained in this connection, is thus based on a physical marking of the equipment to be considered. With the current state of the art, analysis devices are available which can clearly and quantitatively detect even the smallest isotope traces, due to substance or mass selection, for example in engine exhaust.
Such mass-selective and / or substance-selective measurement methods (hereinafter referred to as isotope-selective measurement methods) could be, for example, IR spectroscopy, FTIR (Fourier Transformed IR) spectroscopy, mass-spectroscopic measurement methods, NMR measurements or combinations of the methods mentioned. In general, the methodical approach of emission measurement to determine oil consumption, online capability and cylinder-selective measurement use.
Of course, the operating resources of a machine can be subjected to a chemical conversion even during normal operation in the machine and before it exits on the output side of the machine. In this case, according to an advantageous embodiment of the method, it is provided that the physical quantity based on the number of atoms of the non-radioactive isotopes in the chemically converted equipment is determined on the output side of the machine.
In order to record the consumption of operating resources as completely as possible, it can be provided according to a further feature of the invention that parts of the marked operating resources which are not completely converted on the output side are subjected to a similar conversion as in the machine. Such a conversion can be, for example, the complete afterburning of the equipment.
If the physical size based on the number of atoms of the non-radioactive isotopes is advantageously determined both in the equipment that has already been converted in the machine and in the equipment that has been completely converted and the ratio of the two values is determined, influences can of course already in the Existing isotopes
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takes into account an exact zero value determination for the consumption measurement.
The best possible online capability of the process, i.e. H. According to a further feature of the invention, the automatable, high-resolution and preferably also continuous feasibility can be achieved if the equipment on the output side of the machine, with the exception of any chemical conversion, is largely unchanged based on the number of atoms of the non-radioactive isotopes physical size is examined.
Of course, the physical quantity based on the number of atoms of the non-radioactive isotopes can be determined for a partial flow of the equipment on the output side of the machine, so that not all of the equipment flow has to be recorded on the output side of the machine, which could be very expensive in the gaseous state.
For the special case of measuring the oil consumption of internal combustion engines, in particular engines that work according to the Otto or Diesel principle or a combination of these methods, the solution to the problem can be achieved by at least a part of the lubricant of the internal combustion engine before it is started for oil consumption measurement Lubricant is added, in which at least one atom of at least one hydrocarbon compound is replaced by a non-radioactive isotope, and that the concentration of this isotope is determined by means of isotope-selective measurements. This means that combustion products in the engine exhaust tract that can be proven to come from purely physically and non-radioactively labeled lubricating oil are recorded using an isotope-selective analysis method.
Another advantage of the detection of combustion products is that they are less responsive with e.g. 02 or other exhaust gas components at high temperatures in the exhaust tract (on the way to sampling) show as unburned components (e.g. HC's).
To this end, it can of course also be provided that the entire lubricant of the internal combustion engine is replaced by a lubricant in which at least one atom of at least one hydrocarbon compound is replaced by a non-radioactive isotope.
According to an advantageous embodiment of the method, the isotope-selective measurement can be preceded by a preferably catalytic afterburning of the unburned portion of the extracted partial flow of the exhaust gas, so that the unburned oil emission can also be recorded in order to ensure the optimum measurement accuracy.
Advantageously, at least one method from the group IR spectroscopy, FTIR (Fourier Transformed IR) spectroscopy, mass spectroscopic measurement methods, NMR measurements or a combination of the methods mentioned is used for isotope-selective measurement.
To achieve the object set out at the outset, there is also an item of equipment for use in a method as described above, which according to the invention is characterized in that it is labeled with non-radioactive isotopes of its components. It is also possible to evaluate the combustion products of lubricating oil and fuel separately.
At least one hydrogen and / or carbon atom is advantageously replaced by a non-radioactive isotope. Non-radioactive isotopes (eg: 13C, deuterium 2H (hereinafter referred to as D)) are used as tracers, which can be incorporated into the molecular grid instead of existing C or H atoms without the relevant properties of the latter Change fuel.
Specifically for lubricants for internal combustion engines which are intended for use in one of the methods explained above, the invention provides that at least one atom of at least one hydrocarbon compound is replaced by a non-radioactive isotope.
According to a first alternative, at least one carbon atom can be replaced by the carbon isotope 13C.
Alternatively or in addition, it can be provided that at least one hydrogen atom is replaced by the hydrogen isotope D.
In order to make detection easier, it is provided according to an advantageous embodiment that several atoms per hydrocarbon compound are replaced by their non-radioactive isotopes.
To do justice to the composition of modern lubricants from components with different chemical-physical parameters, which also differ
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Consumption mechanisms are subject, according to an advantageous embodiment of the invention, that each fraction of the lubricant contains the same concentration of non-radioactive isotopes of all kinds. This means that the oil consumption of each fraction can be recorded and the total consumption can be determined exactly.
In the following description, the invention is to be explained in more detail on the basis of preferred exemplary embodiments and with reference to the attached drawings.
1 shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention in an internal combustion engine, and FIG. 2 is a schematic representation of various sampling points for determining the oil consumption of an internal combustion engine according to the invention.
The air mass L is fed to an internal combustion engine UUT, which essentially corresponds to that at Zus. 1 indicated composition, wherein the ratios u, v and w can vary to a certain extent and other components could also be present. In the combustion chamber or chambers, the air L is converted into energy with the fuel mass V, mainly consisting of hydrocarbons of the composition 2, in which the ratio numbers x, y, z can also vary and contain both aliphatic and aromatic compounds. In the internal combustion engine UUT there is also at least one other item of equipment B, for example lubricating oil, coolant, or the like.
This equipment B is marked with a non-radioactive isotope as tracer T at least one of its components, so that the composition 3 results. Subsequently, on the output side of the internal combustion engine UUT, a physical quantity based on the number of atoms of the tracer T can be determined as a representative quantity proportional to the consumption of the operating medium B. In the case of lubricating oils which also consist mainly of hydrocarbons, the isotopes 13C and / or 2H (hereinafter referred to as D) are preferably introduced as tracer T.
The solid lines symbolize a first main route for the consumption of the operating means, for example for the oil consumption due to combustion or evaporation of the lubricating oil from the internal combustion engine UUT.
Via this first main route, analysis of substances leaving the internal combustion engine UUT in gaseous form by means of an immediate isotope-selective analysis MSu (MS, FTIR or a combination of these methods) or also after a previous post-combustion NV of non-converted (unburned) portions of the Resource B and then the isotope-selective analysis MS can be deduced from the consumption of the resource B. The gaseous medium - which gives it online capability - can be supplied in whole or in part, directly or diluted, for analysis. In order to take into account the natural isotope concentration in air, fuel and equipment, an analysis with untreated equipment is also preferably carried out.
About the result E1, d. H. After the sample taken or also complete gaseous substance, for example the exhaust gas from the exhaust line of the internal combustion engine UUT, has been subjected to post-combustion from the first main path, a result E1 is obtained which takes into account the oil emission for burned and unburned components. The result E1u, on the other hand, only provides the oil emissions components burned in the engine (unburned components are not recorded).
By forming the ratio E1u / (E1 + E1u), i.e. H. by determining the proportions of the raw emission and the converted proportions of the total consumption, an indication of the consumption mechanisms can be obtained.
Another way for the consumption of the equipment B is symbolized by dashed lines. This could be, for example, the blowby on the crankcase of the UUT internal combustion engine or the cold side of an exhaust gas turbocharger. Here, too, the gaseous sample can be fed directly to the isotope-selective analysis MSu, or an isotope-selective analysis MS could only be carried out after afterburning. The analysis of their results E2 and / or E2u provides statements analogously the results derived from E1 and E1 u.
An example of the application of the method according to the invention is the determination of the oil consumption of internal combustion engines, but the basic procedure also for
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general piston machines, such as piston compressors, can be used. In addition to the requirement to be able to quickly and effectively quantify the oil consumption of the piston-piston ring package-cylinder wall system of a piston machine, the following questions are becoming increasingly important for engines and component developers:
is the share of exhaust gas turbocharger (ATL) oil consumption in total oil consumption? Which ATL oil consumption paths are dominant? is the efficiency of oil separators installed in crankcase ventilation? How is oil consumption due to externally lubricated pumps in the fuel injection system influenced? It was found that the leakage from injection pumps (oil-lubricated systems in the commercial vehicle sector) accounts for up to half of the total oil consumption due to the amount of lubricating oil injected into the combustion chamber via the fuel.
So far, the above-mentioned questions could only be investigated offline and using a long test period or at best on specially adapted aggregate test benches using radionuclides (associated with considerable effort). However, the method according to the invention allows oil consumption and oil transport routes to be investigated directly on a standard engine test bench by targeted physical and non-radioactive tracing of the oil consumption source to be analyzed. The additional effort is simply the separation of the oil circuits to be examined from the overall circuit.
2 schematically shows an engine with an exhaust gas turbocharger, comprising a turbine part TU and a compressor part VE, and an oil separator A as an example of an internal combustion engine UUT and also shows various possible locations for the removal of at least partial flows of gaseous substances from the internal combustion engine UUT for the analysis of different consumption paths and mechanisms for the lubricating oil. For example, in the exhaust line in front of the hot side of the turbocharger, i. H. before the turbine TU, the sample is taken. Analysis at 2 after the TU turbine is also possible.
Further sampling points are located at 3 between the crankcase ventilation and oil separator A, or also behind the oil separator A at 4, in the blowby line of the exhaust gas turbocharger TU, VE at 5 (the connection of its bearing housing to the crankcase) or at 6 for the EGR , By forming the measured values 2 - 1, the turbine-side consumption of the turbocharger can be determined, the difference 3 - 4 can be used to investigate the effectiveness of the oil separator A, etc.
In addition to the need to determine oil consumption quickly and selectively, the emission aspect is becoming increasingly important for the vehicle manufacturer in this context. With the ability of the method to determine unburned and burned parts of the oil emission separately, the developer can be helped above all by reducing engine oil-generated HC particles as well as reducing ash deposits on exhaust gas aftertreatment systems.
In addition to a reduction in the unburned portion of the oil emission (primary influence on the exhaust gas emission of diesel engines), influences of a secondary nature must also be taken into account: combustion of the ash-forming additives of the engine oil can, on the one hand, lead to deactivation of catalyst surfaces or to an impairment of the long-term activity of exhaust gas aftertreatment systems. The secondary influences of engine oil can therefore lead to an increase in the emissions of all limited exhaust gas components. The aim of the developers must therefore be to minimize the oil input into the combustion (via valve stem seals, BBy, oil-lubricated fuel pumps, ...). Future particle limits for commercial vehicles will be 20mg / kWh (Euro IV, 2005) and 13mg / kWh (USA, 2007).
It is known from studies that 3mg / kWh alone make up the ash emission.
A method is used to mark the oil which ensures "fractional marking". The marking process itself is not dealt with in more detail, since it corresponds to the current state of the art to carry out exchange processes (D / 'H). It is only important to ensure that the tracer consumption - for different operating conditions (engine load points, cylinder wall temperatures, ...) - and the oil consumption are proportional to one another, which is not the case, for example, with the pyrene method according to DE 198 32 194 A1, because Here, an attempt is made to map the consumption behavior of the poly-oil as a single substance tracer.
The same applies to the sulfur tracer.
The combustion products of the isotope-labeled substance (e.g. 13C02, DHO, D20, ...) can
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can be clearly recorded with an isotope-selective analysis method due to their changed mass number. The concentration of the marker is measured in the exhaust gas (machine output) stream. In order to arrive at a quantitative value (eg: g / h), knowledge of the mass flow is necessary. For an internal combustion engine, the exhaust gas mass flow is calculated, for example, from the standard measured quantities of intake air mass and the amount of fuel consumed. Knowledge of both variables is state of the art due to the presence of standard test bench technology or by reading these variables from the engine management and therefore does not need to be explained further.
Furthermore, the concentration of the tracer in the fuel to be analyzed (e.g. engine oil) is necessary for a desired quantification. The multiplication of the measured concentration by the prevailing mass flow (taking into account the molar mass ratios) and the reference to the marker concentration lead to a quantitative value.
Basically, with the new method, in addition to lubricating oils, all other operating materials that run through an engine, a machine or, for example, a heat exchanger and that can be marked as described above and are gaseous before detection can be recorded with regard to their consumption. In addition to the consumption measurement, the purely qualitative detection of a consumption path or a leakage cause detection can also be important. The method is also generally suitable for detecting a leak when separating two media, such as 2-gas mixtures, for example on the partitions of a heat exchanger, for the coolant / combustion chamber gas system on the cylinder head gasket or the coolant / oil system as well on the cylinder head gasket.
By marking the coolant or the glycol / water mixture as explained above and subsequently detecting the isotopes in the exhaust gas of an internal combustion engine, the sealing function of cylinder head gaskets can be analyzed, for example.
The use as a diagnostic tool for large engines (stationary engines) for early damage detection or during (initial) commissioning is also useful, for example the sealing function of a cylinder head gasket, which can also depend on tolerance errors in the manufacture of the sealing surfaces of the cylinder head / crankcase, due to component distortion (due to the pairing of different component materials for cylinder head or crankcase) or due to assembly errors (incorrect tightening torques cause component distortion ...).
By tracing the intake air, the question of how much compression gas gets into the crankcase can be investigated. This is of particular interest to component developers of the piston-piston ring-cylinder wall system.
EXPECTATIONS :
1. Method for measuring the consumption of at least one resource of a power or
Working machine, the consumption of the respective operating medium being determined from a measurement of marked portions of at least one operating medium on an output side of the machine, characterized in that the machine is supplied with an operating medium which marks operating medium with non-radioactive isotopes of its components and that on the output side of the machine a physical quantity based on the number of atoms of the non-radioactive isotopes is determined as a representative quantity proportional to the consumption.