用于發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧诺拇_定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于如尤其從發(fā)動機(jī)出來的碳?xì)浠衔锱欧诺拇_定裝置。該確定裝置包括用于取出檢查量的探測器、測量通道以及測量機(jī)構(gòu)。在此涉及寬帶測量機(jī)構(gòu)用于在整個質(zhì)譜上確定碳?xì)浠衔铩?br>【背景技術(shù)】
[0002]為了滿足越來越多的環(huán)境保護(hù)努力，降低發(fā)動機(jī)或其它熱力機(jī)械中有害物質(zhì)排放起到了明顯的作用。在此，一方面涉及直接源于燃燒過程形成的排放，然而另一方面也涉及從發(fā)動機(jī)中或發(fā)動機(jī)上的附帶過程中引起的排放。在此，另一方面可以涉及向外作用的排放，然而也可以對此計算發(fā)動機(jī)內(nèi)部的過程，例如燃料進(jìn)入潤滑油或者漏氣返回到燃燒室中。為了能夠降低排放，首先要求獲取并且分析實(shí)際上發(fā)生的排放。在此，潤滑油排放以及未燃燒的碳?xì)浠衔镉兄貏e的意義。這必須能夠以較高的精度進(jìn)行快速測量，從而也可以以足夠動態(tài)描繪內(nèi)發(fā)動機(jī)的過程。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中公開了不同的測量系統(tǒng)。通過火焰離子化探測器以較高的時間分辨率確定了廢氣中未燃燒的碳?xì)浠衔?。這種方法可以有利地記入，其耗費(fèi)極少。然而根據(jù)其性質(zhì)不是特殊的，也就是說不能確定所獲得的分子的測量頻譜。由此，該方法比較粗略并且不滿足根據(jù)燃料和油成分來精確分配碳?xì)浠衔锏默F(xiàn)代要求。
[0004]為了精確地表征碳?xì)浠衔?，使用質(zhì)譜儀。其包括離子源、質(zhì)量分析儀以及探測器。
[0005]通過質(zhì)量分析儀顯著地一起確定系統(tǒng)的關(guān)于時間的分辨率。
[0006]在已知的實(shí)施方式中其構(gòu)造成電四極的，在該四極處連接著電源，從而形成周期振蕩的電場(US-A-2939952)。由于這個電場，僅僅具有特定的比質(zhì)量/負(fù)載關(guān)系的離子在穩(wěn)定的軌道上運(yùn)行，所有其它的離子不穩(wěn)定并且會消除。為了產(chǎn)生質(zhì)譜，需要浪費(fèi)時間地按順序地測量各個質(zhì)量(掃描)。用于產(chǎn)生50到550的原子質(zhì)量單位的頻譜的實(shí)際測量時間為500ms ο
[0007]在飛行時間質(zhì)譜儀(TOF-MS;Time_of-FlightMass Spectrometry)(DE 10 2012203 150 Al)中在電場中加速試樣的不同的離子種類。隨后，離子流通過飛行距離。不同的離子種類的不同的速度使得具有不同的質(zhì)量-載荷關(guān)系的離子在運(yùn)動方向方面分開。在質(zhì)量分析儀的端部處所述離子落到離子探測器上，該離子探測器同時地測量先后跟隨的離子的頻率。50到550原子質(zhì)量單位范圍內(nèi)的飛行時間頻譜可以以小于20ys的程度進(jìn)行記錄。為了實(shí)現(xiàn)更好的測量精度以及指示極限，在lms中從多個飛行時間頻譜中計算測量頻譜。
[0008]在馬陶一赫紹格(Mattauch-Herzog)幾何形狀的雙聚焦的部分區(qū)域-質(zhì)譜儀(DE10 2010 056 152 A1)中，在電子靜態(tài)的分析儀中降低了離子束的能量帶寬，從而在下面的磁場中實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量分開的較高的分辨率。通過這種幾何形狀可以在焦點(diǎn)平面內(nèi)同時描述所有離子量。面狀的探測器實(shí)現(xiàn)了同時獲取所有的測量頻譜。不需要耗費(fèi)時間地順序地進(jìn)行測量。
[0009]質(zhì)譜測量法中分子電離化的典型的技術(shù)是具有70eV的電子碰撞電離(EI)。根據(jù)在這種較硬的離子化方法中較高的電離能量，分子會分裂成更小的碎片，其會不明確地配屬于混合物中的物質(zhì)。
[0010]這種技術(shù)的不充分性會引起軟的電離方法的發(fā)展，該軟的電離方法中基本上產(chǎn)生分子離子。基于化學(xué)電離(CI ；Chemical 1nisat1n)、場電離(FI ；Field 1nisat1n)以及光化電離(PI ;Photo1n1sat1n)的不同的技術(shù)得到了發(fā)展。對于極分子來說，拓寬了基體輔助激光電離(MALDI Matrix-assisted Laser 1nisat1n)以及電噴霧電離(ESI)的使用。
[0011]在光化電離中，分子離子可以通過有針對性地選擇光化能量來形成。使用UV照射會引起芳香族碳?xì)浠衔镏休^高的選擇性并且例如通過脈沖的激光形成(REMPI;基于共振增強(qiáng)多光子電離的激光)。通過單光子電離(SPI，Single Photon 1nizat1n)用VUV照射(真空超紫外線)可以進(jìn)行有機(jī)物質(zhì)的檢測。
[0012]另一軟的離子化方法基于用超聲波取樣(SMB，Supersonic molecular beam)并且隨后用電子碰撞電離對有能量的冷分子進(jìn)行電離(Cold EI)，這在US 6,617,771 B2中得到描述。
[0013]由已知的系統(tǒng)的指示極限、選擇性以及測量速度構(gòu)成的所要求的組合沒有相應(yīng)于目前所提出的用于在動態(tài)發(fā)動機(jī)的過程中觀察碳?xì)浠衔锱欧诺囊蟆?br>[0014]用于確定廢氣中潤滑油含量的改善的方法由W02005/066605 A2公開。相應(yīng)地，為了采樣所獲取的廢氣混合物輸入離子源中并且在電離之后輸入包括構(gòu)造成多極的質(zhì)譜儀方面的過濾裝置和探測器單元的組合之中。
[0015]如此實(shí)施所述過濾單元，從而為有待通過的質(zhì)量-負(fù)載數(shù)確定特定的通過區(qū)域。由此確定了有待測量的潤滑油餾出物。在一個步驟中同時在整個通過區(qū)域范圍上用質(zhì)譜儀作為強(qiáng)度的整體測量來關(guān)于該餾出物進(jìn)行測量。該測量系統(tǒng)在可調(diào)節(jié)的測量范圍內(nèi)用lms的測量時間實(shí)現(xiàn)了特別快速的測量。該測量系統(tǒng)的動態(tài)特性是很好的，然而光譜的分辨率不是非常令人滿意。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的任務(wù)是從最后所提到的測量系統(tǒng)出發(fā)在很大程度上進(jìn)行改善，從而在改善動態(tài)特性的同時實(shí)現(xiàn)改善分辨率。
[0017]按本發(fā)明的解決方案在于獨(dú)立權(quán)利要求的特征。有利的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0018]用于熱力機(jī)尤其發(fā)動機(jī)的碳?xì)浠衔锱欧诺拇_定裝置具有接收探測器、測量通道以及測量機(jī)構(gòu)，該接收探測器用于獲取流體中的檢測量，所述測量通道將檢測量經(jīng)由離子源機(jī)構(gòu)導(dǎo)入測量機(jī)構(gòu)中，所述測量機(jī)構(gòu)實(shí)施成寬帶測量機(jī)構(gòu)從而確定可定義的范圍內(nèi)的質(zhì)譜，在這種確定裝置中按本發(fā)明提出，如此構(gòu)造所述離子源機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)軟的離子化，并且將測量機(jī)構(gòu)例如根據(jù)“飛行時間”類型構(gòu)造成同時測量的探測器或者構(gòu)造成“馬陶一赫紹格-幾何形狀的雙聚焦的部分區(qū)域-質(zhì)譜儀”，其在質(zhì)譜上形成了強(qiáng)度信號順序。
[0019]下面首先解釋一些所使用的概念:
流體不僅理解為液態(tài)的物質(zhì)，而且也理解為氣態(tài)的物質(zhì)。氣態(tài)的物質(zhì)尤其可以為廢氣或漏氣，并且液體的物質(zhì)尤其為較大的容積，例如油底殼的內(nèi)容，或者為薄層的容積，例如壁膜。
[0020]質(zhì)譜理解為特定的質(zhì)量區(qū)域，其通過關(guān)于質(zhì)量/負(fù)載關(guān)系的下限和上限來確定。
[0021]同時測量理解為在特定的測量范圍內(nèi)的快速測量，其可以不用對各個質(zhì)量進(jìn)行耗費(fèi)時間的連續(xù)的測量(掃描)而進(jìn)行。
[0022]強(qiáng)度順序理解為強(qiáng)度信號的順序，其中，強(qiáng)度信號是描述出現(xiàn)了質(zhì)譜內(nèi)特定的質(zhì)量/負(fù)載關(guān)系的強(qiáng)度的信號。
[0023]如果要測量170到550m/z的頻譜，那么強(qiáng)度順序包括381個強(qiáng)度信號，也就是用于每個在170到550m/z頻譜內(nèi)的值的強(qiáng)度信號。
[0024]本發(fā)明基于兩種措施的組合。第一種措施在于設(shè)置“軟的”離子源。
[0025]不同于在所述類型形成的測量系統(tǒng)中所使用的離子化機(jī)構(gòu)，用按本發(fā)明提出的軟的離子源避免了檢查量中尤其長鏈分子的斷裂。這在本申請的范圍內(nèi)是“軟的”定義，也就是電離能量很小，使得有待檢查的通常長鏈的碳?xì)浠衔锊粫霈F(xiàn)斷裂。由此，保持檢查量中這種分子的總數(shù)。這一方面改善了后面的寬帶測量機(jī)構(gòu)的測量精度，并且另一方面通過獲得分子阻止了如在其它方面作為長鏈分子相互破裂的結(jié)果所形成的碎片的形成。這種碎片會引起測量時在短鏈分子范圍內(nèi)的人工產(chǎn)物，也就是說假裝存在短鏈的分子，其在檢查量中原本幾乎不會獲得。為了避免由于這種人工產(chǎn)物引起的測量結(jié)果的扭曲，在現(xiàn)有技術(shù)中要求過濾裝置，其淡化了短鏈的分子范圍。本發(fā)明避免了這種過濾器的使用。由此不僅準(zhǔn)確地描繪了短鏈的分子范圍，而且也完全保持了有待測量的長鏈的分子。由此，軟的離子源不僅實(shí)現(xiàn)了長鏈分子范圍內(nèi)更好的測量信號，而且也將通過避免由碎片引起的人工產(chǎn)物的測量范圍在短鏈分子的范圍內(nèi)拓寬。
[0026]用寬帶測量機(jī)構(gòu)通過使用根據(jù)“飛行時間”類型或者“馬陶一赫紹格-幾何形狀的雙聚焦的部分區(qū)域-質(zhì)譜儀”的探測器實(shí)現(xiàn)在短鏈到長鏈的分子的整個頻譜范圍內(nèi)的快速測量。該探測器由于整個頻譜的結(jié)構(gòu)類型會在lms