專利名稱：測量內(nèi)燃機廢氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種優(yōu)選在試驗臺中通過使用CVS(constant valuesampling)全流式裝置測量內(nèi)燃機廢氣的方法，其中內(nèi)燃機的廢氣與燃燒氣體優(yōu)選空氣混合，并且燃燒氣體的體積流或質(zhì)量流由CVS全流式系統(tǒng)預(yù)先確定并且超過內(nèi)燃機所需要的最大的燃燒氣體量，以及涉及一種用來設(shè)置所述方法的設(shè)備，這種設(shè)備優(yōu)選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置來測量內(nèi)燃機廢氣。
背景技術(shù)：
所吸入的空氣的狀態(tài)顯著影響內(nèi)燃機的工作特性。因為基于廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)在世界范圍內(nèi)越來越嚴(yán)格以及越來越高的功率密度，內(nèi)燃機的開發(fā)對于試驗結(jié)果的可重復(fù)性和精確性的要求越來越高，所以在內(nèi)燃機開發(fā)時必須盡可能消除所有影響試驗結(jié)果的因素。因為吸入空氣的狀態(tài)也屬于所述影響因素，所以必須對吸入空氣進行調(diào)節(jié)(konditionieren)，以便在發(fā)動機試驗臺上達到可比較的試驗條件。特別是對于認(rèn)證來說，環(huán)境壓力是一個重要的影響值，其中試驗裝置在不利的測地以及天氣情況下長期以來已經(jīng)被認(rèn)為會發(fā)生問題。
已知的用于對內(nèi)燃機的吸入空氣進行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)在市場上可以購買到(例如Combustion Air Conditioning Unit of AVL-List GmBH，Graz/Austria or FEV AirCon of FEV Motorentechnik GmBH，Aachen/Germany)。這些系統(tǒng)直接連接在內(nèi)燃機的空氣供給系統(tǒng)上，在內(nèi)燃機工作狀態(tài)變化時以及所引起的空氣流量變化時，這些系統(tǒng)必須直接跟隨內(nèi)燃機的空氣流量的變化。當(dāng)內(nèi)燃機的空氣流量迅速和動態(tài)變化時，已知的系統(tǒng)如通常在DE4015818中所描述的，僅僅有限地跟隨這些變化，從而在空氣流量動態(tài)變化時只能取得很差的空氣狀態(tài)調(diào)節(jié)質(zhì)量。
在PCT/AT01/00371中描述了一種裝置和方法，借助于它們可以確保即使在極度動態(tài)的工作情況下也能確?？煽康暮愣ǖ娜紵諝庹{(diào)節(jié)，其中在任何時刻提供基本上恒定的完全調(diào)節(jié)的燃燒空氣量，所述燃燒空氣量至少對應(yīng)于相應(yīng)的內(nèi)燃機所需要的最大量。通過這個措施，沒有必要再次動態(tài)地進行調(diào)節(jié)，而是在試驗臺上的發(fā)動機將實際需要的燃燒空氣量從所需要的最大量的燃燒空氣中分配出來。在上游設(shè)置的調(diào)節(jié)裝置無論如何必須為最大的燃燒空氣量設(shè)計，其中在此發(fā)明的情況下恒定的質(zhì)量流流過調(diào)節(jié)路徑，由此控制相應(yīng)地變得簡單。
為了避免整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)可能的波動以及顯著提高調(diào)節(jié)動態(tài)性，從而設(shè)定值變化可以快速地進行并且對整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有盡可能小的影響，根據(jù)AT6824U2的一個方案建議，燃燒氣體的體積流或質(zhì)量流在內(nèi)燃機的下游進行調(diào)節(jié)，其中裝置的設(shè)定值由環(huán)境壓力、所期望的額定壓力和裝置的特征定義的函數(shù)確定，并且內(nèi)燃機上游的實際的額定壓力通過一個定義的函數(shù)由裝置設(shè)定值的實際值確定并且在內(nèi)燃機上游進行調(diào)節(jié)。
然而現(xiàn)在需要這樣的系統(tǒng)，其適合在調(diào)節(jié)動態(tài)性提高時與CVS全流式系統(tǒng)一起使用，而不對整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生大的影響，并且必須在CVS全流式系統(tǒng)上游避免發(fā)動機廢氣的稀釋。最近用于這個目的的具有快速的壓力調(diào)節(jié)循環(huán)的系統(tǒng)幾乎恒定地保持吸入空氣的狀態(tài)，但是沒有提供所需要的控制以及調(diào)節(jié)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供這樣一種系統(tǒng)，對上述類型的方法這樣進行修改，使得在任何時刻給內(nèi)燃機輸送基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體，其中所述量至少等同于內(nèi)燃機所需要的最大量，并且不需要的燃燒氣體被導(dǎo)入CVS全流式裝置，并且調(diào)節(jié)在CVS全流式裝置上游的并且也在燃燒氣體調(diào)節(jié)過程之前的燃燒氣體的可預(yù)先確定的額定壓力。通過這些改善可以避免CVS全流式裝置過大的構(gòu)造，也不再需要擔(dān)心在CVS全流式裝置上游的廢氣稀釋，并且不需要特殊的用于驗證試驗臺的燃燒空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這個特殊的方案具有這樣的附加的優(yōu)點，可以使用小的便宜的調(diào)節(jié)裝置，因為燃燒氣體量必須超過內(nèi)燃機所需要的最大量的1.5倍至2倍。
這種方法也可以這樣設(shè)計，使得在任何時刻給CVS全流式裝置輸送基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體，其中所述量至少等同于內(nèi)燃機所需要的最大量，用于內(nèi)燃機的完全調(diào)節(jié)的燃燒氣體在混合區(qū)域上游由CVS全流式裝置中抽出并且將內(nèi)燃機的廢氣重新導(dǎo)入CVS全流式裝置的混合區(qū)域內(nèi)，并且調(diào)節(jié)在CVS全流式裝置上游的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體的可預(yù)先確定的額定壓力。這個方案也可以在現(xiàn)有的大布局的調(diào)節(jié)裝置上應(yīng)用，這種調(diào)節(jié)裝置至少對四倍于發(fā)動機所需要的最大量的燃燒空氣進行調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利的實施例設(shè)置成，保持在CVS全流式裝置的混合區(qū)域上游和通向內(nèi)燃機的連接管道之間的燃燒氣體交換。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例，內(nèi)燃機的所有通常朝環(huán)境敞開的開口都整合到調(diào)節(jié)至燃燒氣體的可預(yù)先確定的額定壓力的壓力控制過程中，優(yōu)選整合到燃燒氣體的整個調(diào)節(jié)過程中，可進一步提高測量值的精確性。
有利地，內(nèi)燃機的所有環(huán)境傳感器都整合到調(diào)節(jié)至燃燒氣體的可預(yù)先確定的額定壓力的壓力控制過程中，優(yōu)選整合到燃燒氣體的整個調(diào)節(jié)過程中。
對于僅僅在內(nèi)燃機的部分負(fù)荷區(qū)域內(nèi)執(zhí)行的測試任務(wù)而言，建議在任何時刻給內(nèi)燃機或CVS全流式裝置輸送基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體，其中所述量至少等于內(nèi)燃機在最大工作負(fù)荷時所需要的最大量，從而當(dāng)調(diào)節(jié)裝置尺寸較小或以部分負(fù)荷工作時，也可以確定足夠的量。這種類型的裝置優(yōu)選應(yīng)用在大多以部分負(fù)荷工作的轎車上。
為了為所有可能的操作狀態(tài)和測試任務(wù)提供裝備，本發(fā)明的一個實施方式設(shè)置成，基本上恒定的完全調(diào)溫的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體的量至少等于在內(nèi)燃機最大可能的負(fù)荷時內(nèi)燃機所需要的最大量。對于大多全負(fù)荷運行的商用車而言這個方案是有利的。
為了解決上述任務(wù)，用于實施這種方法的包括CVS全流式裝置的設(shè)備的特征在于，在由內(nèi)燃機和CVS全流式裝置組成的系統(tǒng)上游至少設(shè)置一個可調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)裝置，并且在壓力調(diào)節(jié)裝置下游在內(nèi)燃機的供給管道中設(shè)置一個用于濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，并且在調(diào)節(jié)裝置下游分岔出一個通向CVS全流式系統(tǒng)的連接管道并且此連接管道在混合區(qū)域的上游通入CVS全流式系統(tǒng)中。
一個可替換的方案提供一種設(shè)備，其根據(jù)本發(fā)明的另外的構(gòu)造具有這樣的特征，即在CVS全流式裝置的上游設(shè)置一個用來對燃燒氣體進行濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置，以及設(shè)置至少一個可調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)裝置，并且在CVS全流式裝置的混合區(qū)域上游岔出一個通向內(nèi)燃機的連接管道。
當(dāng)設(shè)置裝置以便給所有通常朝環(huán)境敞開的內(nèi)燃機開口供給在壓力調(diào)節(jié)裝置下游抽取的燃燒氣體時，整個內(nèi)燃機可以整合到壓力調(diào)節(jié)以及調(diào)溫過程中并且因此進一步提高廢氣測量的精確性。
當(dāng)有利地設(shè)置裝置給內(nèi)燃機的所有的環(huán)境傳感器供給在壓力調(diào)節(jié)裝置下游抽取的燃燒氣體時，可以顯著提高廢氣分析的精確度。
為了主要在部分負(fù)荷行駛的廢氣測量可以設(shè)置成，構(gòu)造用于特定燃燒氣體量的調(diào)節(jié)裝置，所述量至少等于在內(nèi)燃機最大工作負(fù)荷時所需要的最大量，從而利用較小設(shè)計的調(diào)節(jié)裝置可以確定足夠量的燃燒氣體。
為了在所有的工作狀態(tài)下進行廢氣測量，有利地設(shè)置成，基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體至少等于內(nèi)燃機在最大可能的負(fù)荷時所需要的量。


在下面的說明中借助于附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。
圖1以示意圖的方式示出根據(jù)通常的現(xiàn)有技術(shù)如何利用CVS全流式裝置實施廢氣測量；圖2是本發(fā)明方法的示意圖，其中不僅壓力調(diào)節(jié)以及溫度調(diào)節(jié)和/或濕度調(diào)節(jié)發(fā)生在燃燒空氣從用于CVS全流式裝置的稀釋空氣分岔出來的位置的上游；圖3是圖2的擴展方案的示意圖，內(nèi)燃機在入口側(cè)以及在出口側(cè)具有壓力平衡；圖4是一個對內(nèi)燃機廢氣進行分析的設(shè)備，其中壓力調(diào)節(jié)也發(fā)生在燃燒空氣從用于CVS全流式裝置的稀釋空氣分岔出來的位置的上游，用于溫度調(diào)節(jié)和濕度調(diào)節(jié)的裝置設(shè)置在上述分岔點和內(nèi)燃機之間。
具體實施例方式
根據(jù)在圖1中示出的已知方法，燃燒氣體被輸送給內(nèi)燃機1，并且內(nèi)燃機1例如柴油發(fā)動機或汽油發(fā)動機的廢氣被導(dǎo)入CVS全流式裝置2、3、4的混合區(qū)域2內(nèi)。在混合區(qū)域內(nèi)廢氣和稀釋氣體混合，并且通過一個用于汽油發(fā)動機的連接管道3或用于柴油發(fā)動機的稀釋通道導(dǎo)入實際的CVS單元4內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明在一個根據(jù)在圖2中示意示出的實施方式中，在一個調(diào)節(jié)裝置5內(nèi)對燃燒氣體進行調(diào)節(jié)，其中在裝置5下游從通向內(nèi)燃機1的燃燒氣體的管道6分岔出一用于通向CVS全流式裝置2、3、4的混合區(qū)域2的稀釋氣體的管道7，從而完全壓力以及溫度調(diào)節(jié)的稀釋空氣被輸送給CVS全流式裝置，這種稀釋空氣與用于內(nèi)燃機1的燃燒氣體具有完全相同的特性。內(nèi)燃機1例如柴油發(fā)動機或汽油發(fā)動機的廢氣被導(dǎo)入CVS全流式裝置2、3、4的混合區(qū)域2內(nèi)，但是現(xiàn)在與完全調(diào)節(jié)的稀釋空氣混合并且通過用于汽油發(fā)動機的連接管道3或用于柴油發(fā)動機的稀釋通道導(dǎo)入實際的CVS單元4內(nèi)。
在圖3中示出了本發(fā)明的一個有利的方案，其中內(nèi)燃機1的所有朝環(huán)境敞開的入口和出口與用于燃燒氣體的管道6和/或廢氣管道連接。因此將整個內(nèi)燃機1完全整合到壓力調(diào)節(jié)以及優(yōu)選溫度調(diào)節(jié)和/或濕度調(diào)節(jié)中。內(nèi)燃機1的所有環(huán)境傳感器有利地整合到調(diào)節(jié)中，以便確保最精確的廢氣分析。
在圖4中示意示出了一個用于實施本發(fā)明方法的另外的實施方式的設(shè)備。其中大氣通過一個過濾器8吸出并且通過一個鼓風(fēng)機9以及一個可控制的節(jié)流裝置10輸送給CVS全流式裝置2、3、4以及內(nèi)燃機1，在此特指柴油發(fā)動機。在用于通向CVS全流式裝置2、3、4的稀釋通道3的稀釋氣體的管道7下游岔出一個用于燃燒空氣的管道6，在此管道6中設(shè)置調(diào)節(jié)裝置5，此調(diào)節(jié)裝置在這種情況下必須設(shè)計成最大是內(nèi)燃機所需要的最大燃燒空氣量的1.5至2倍。內(nèi)燃機1所不需要的燃燒空氣通過一個在調(diào)節(jié)裝置5的下游岔出的連接管道11導(dǎo)入CVS全流式裝置2、3、4的混合區(qū)域2內(nèi)，所述混合區(qū)域2在目前情況下由用于柴油發(fā)動機的CVS全流式裝置中常用的稀釋通道3的起始段構(gòu)成。在稀釋通道3的尾段中連接一個用于顆粒的取樣單元以及一個廢氣分析單元13。最后在稀釋通道3的端部示出了相應(yīng)的用于確保恒定的稀釋廢氣體積流的裝置。
權(quán)利要求
1.一種優(yōu)選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內(nèi)燃機廢氣的方法，其中內(nèi)燃機的廢氣與燃燒氣體優(yōu)選空氣混合，并且燃燒氣體的體積流或質(zhì)量流通過CVS全流式裝置預(yù)先確定并且在此超過內(nèi)燃機所需要的最大量，其特征在于，在任何時刻給內(nèi)燃機輸送基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體，其中所述量至少等于內(nèi)燃機所需要的最大量，并且將不需要的燃燒氣體導(dǎo)入CVS全流式裝置中，并且調(diào)節(jié)在CVS全流式裝置上游的并且也在燃燒氣體調(diào)節(jié)過程之前的燃燒氣體的可預(yù)先確定的額定壓力。
2.一種優(yōu)選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內(nèi)燃機廢氣的方法，其中內(nèi)燃機的廢氣與燃燒氣體優(yōu)選空氣混合，并且燃燒氣體的體積流或質(zhì)量流通過CVS全流式裝置預(yù)先確定并且在此超過內(nèi)燃機所需要的最大量，其特征在于，在任何時刻給內(nèi)燃機輸送基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體，其中所述量至少與內(nèi)燃機所需要的最大量相同，用于內(nèi)燃機的完全調(diào)節(jié)的燃燒氣體在混合區(qū)域上游由CVS全流式裝置中抽出并且將內(nèi)燃機的廢氣再次導(dǎo)入CVS全流式裝置的混合區(qū)域內(nèi)，并且調(diào)節(jié)在CVS全流式裝置上游的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體的可預(yù)先確定的額定壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，保持在CVS全流式裝置的混合區(qū)域上游和通向內(nèi)燃機的連接管道之間的燃燒氣體交換。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，內(nèi)燃機的所有通常朝環(huán)境敞開的開口都整合到可預(yù)先確定的額定壓力的壓力控制過程中，優(yōu)選整合到燃燒氣體的整個調(diào)節(jié)過程中。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，內(nèi)燃機的所有環(huán)境傳感器都整合到調(diào)節(jié)至燃燒氣體的可預(yù)先確定的額定壓力的壓力控制過程中，優(yōu)選整合到燃燒氣體的整個調(diào)節(jié)過程中。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在任何時刻將基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體輸送給內(nèi)燃機或CVS全流式裝置，其中所述量至少等于在內(nèi)燃機最大工作負(fù)荷時內(nèi)燃機所需要的最大量。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述基本上恒定量的的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體至少等于在內(nèi)燃機最大可能的負(fù)荷時內(nèi)燃機所需要的最大量。
8.一種優(yōu)選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內(nèi)燃機廢氣的設(shè)備，其特征在于，在由內(nèi)燃機(1)和CVS全流式裝置(2，3，4)構(gòu)成的系統(tǒng)上游設(shè)置至少一個可調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)裝置(5，9，10)，在壓力調(diào)節(jié)裝置(5；9，10)下游在內(nèi)燃機(1)的供給管道(6)中設(shè)置一用于對燃燒氣體進行濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置(5)，并且在所述調(diào)節(jié)裝置(5)的下游分岔出一通向CVS全流式裝置(2，3，4)的連接管路(11)并且此連接管路在混合區(qū)域(2)的上游通入CVS全流式裝置中。
9.一種優(yōu)選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內(nèi)燃機廢氣的設(shè)備，其特征在于，在CVS全流式裝置(2，3，4)上游設(shè)置一用于對燃燒氣體進行濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)裝置(5)以及設(shè)置至少一個可調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)裝置(5；9，10)，并且在CVS全流式裝置(2，3，4)的混合區(qū)域(2)的上游分岔出一個通向內(nèi)燃機(1)的連接管道(6)。
10.如權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置用于給內(nèi)燃機(1)的所有通常朝環(huán)境敞開的開口供給在壓力調(diào)節(jié)裝置(5；9，10)下游抽出的燃燒氣體的裝置。
11.如權(quán)利要求8至10之一所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)置用于給內(nèi)燃機(1)的所有環(huán)境傳感器供給在壓力調(diào)節(jié)裝置(5；9，10)下游抽出的燃燒氣體的裝置。
12.如權(quán)利要求8至11之一所述的設(shè)備，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)裝置(5)為一定量的燃燒氣體設(shè)計，其中所述量至少等于內(nèi)燃機(1)在其最大工作負(fù)荷時所需要的最大的量。
13.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體至少等于內(nèi)燃機(1)在最大可能的負(fù)荷時所需要的量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種優(yōu)選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內(nèi)燃機廢氣的方法，其中內(nèi)燃機的廢氣與燃燒氣體優(yōu)選空氣混合，并且燃燒氣體的體積流或質(zhì)量流由CVS全流式系統(tǒng)預(yù)先確定。所述質(zhì)量流超過內(nèi)燃機所需要的最大的量。為了在調(diào)節(jié)動態(tài)性提高且對整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)不產(chǎn)生大的影響時可以使用CVS全流式裝置，以及為了避免發(fā)動機廢氣在CVS全流式裝置上游稀釋，在任何時刻給內(nèi)燃機輸送基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體，其中所述量至少等于內(nèi)燃機所需要的最大量，并且將不需要的燃燒氣體導(dǎo)入CVS全流式裝置中，并且調(diào)節(jié)在CVS全流式裝置上游的并且也在燃燒氣體的調(diào)節(jié)點上游的燃燒氣體的可預(yù)先確定的額定壓力。也可以在任何時候給CVS全流式裝置輸送基本上恒定量的完全調(diào)節(jié)的濕度和/或溫度調(diào)節(jié)的燃燒氣體，其中用于內(nèi)燃機的完全調(diào)節(jié)的燃燒氣體在混合區(qū)域上游由CVS全流式裝置中抽出。
文檔編號G01M15/04GK1932468SQ20061011095
公開日2007年3月21日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月11日
發(fā)明者J·辛佩爾, H·埃拉赫, K·恩格爾耶林格 申請人:Avl里斯脫有限公司