專利名稱：測量內燃機廢氣的方法
技術領域：
本發明涉及一種優選在試驗臺中通過使用CVS(constant valuesampling)全流式裝置測量內燃機廢氣的方法，其中內燃機的廢氣與燃燒氣體優選空氣混合，并且燃燒氣體的體積流或質量流由CVS全流式系統預先確定并且超過內燃機所需要的最大的燃燒氣體量，以及涉及一種用來設置所述方法的設備，這種設備優選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置來測量內燃機廢氣。
背景技術：
所吸入的空氣的狀態顯著影響內燃機的工作特性。因為基于廢氣排放標準在世界范圍內越來越嚴格以及越來越高的功率密度，內燃機的開發對于試驗結果的可重復性和精確性的要求越來越高，所以在內燃機開發時必須盡可能消除所有影響試驗結果的因素。因為吸入空氣的狀態也屬于所述影響因素，所以必須對吸入空氣進行調節(konditionieren)，以便在發動機試驗臺上達到可比較的試驗條件。特別是對于認證來說，環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被認為會發生問題。
已知的用于對內燃機的吸入空氣進行調節的系統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)。這些系統直接連接在內燃機的空氣供給系統上，在內燃機工作狀態變化時以及所引起的空氣流量變化時，這些系統必須直接跟隨內燃機的空氣流量的變化。當內燃機的空氣流量迅速和動態變化時，已知的系統如通常在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變化時只能取得很差的空氣狀態調節質量。
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的工作情況下也能確?？煽康暮愣ǖ娜紵諝庹{節，其中在任何時刻提供基本上恒定的完全調節的燃燒空氣量，所述燃燒空氣量至少對應于相應的內燃機所需要的最大量。通過這個措施，沒有必要再次動態地進行調節，而是在試驗臺上的發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。在上游設置的調節裝置無論如何必須為最大的燃燒空氣量設計，其中在此發明的情況下恒定的質量流流過調節路徑，由此控制相應地變得簡單。
為了避免整個調節系統可能的波動以及顯著提高調節動態性，從而設定值變化可以快速地進行并且對整個調節系統具有盡可能小的影響，根據AT6824U2的一個方案建議，燃燒氣體的體積流或質量流在內燃機的下游進行調節，其中裝置的設定值由環境壓力、所期望的額定壓力和裝置的特征定義的函數確定，并且內燃機上游的實際的額定壓力通過一個定義的函數由裝置設定值的實際值確定并且在內燃機上游進行調節。
然而現在需要這樣的系統，其適合在調節動態性提高時與CVS全流式系統一起使用，而不對整個調節系統產生大的影響，并且必須在CVS全流式系統上游避免發動機廢氣的稀釋。最近用于這個目的的具有快速的壓力調節循環的系統幾乎恒定地保持吸入空氣的狀態，但是沒有提供所需要的控制以及調節質量。
發明內容
為了提供這樣一種系統，對上述類型的方法這樣進行修改，使得在任何時刻給內燃機輸送基本上恒定量的完全調節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體，其中所述量至少等同于內燃機所需要的最大量，并且不需要的燃燒氣體被導入CVS全流式裝置，并且調節在CVS全流式裝置上游的并且也在燃燒氣體調節過程之前的燃燒氣體的可預先確定的額定壓力。通過這些改善可以避免CVS全流式裝置過大的構造，也不再需要擔心在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節系統。這個特殊的方案具有這樣的附加的優點，可以使用小的便宜的調節裝置，因為燃燒氣體量必須超過內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節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體，其中所述量至少等同于內燃機所需要的最大量，用于內燃機的完全調節的燃燒氣體在混合區域上游由CVS全流式裝置中抽出并且將內燃機的廢氣重新導入CVS全流式裝置的混合區域內，并且調節在CVS全流式裝置上游的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體的可預先確定的額定壓力。這個方案也可以在現有的大布局的調節裝置上應用，這種調節裝置至少對四倍于發動機所需要的最大量的燃燒空氣進行調節。
根據本發明的一個有利的實施例設置成，保持在CVS全流式裝置的混合區域上游和通向內燃機的連接管道之間的燃燒氣體交換。
當根據本發明的另外一個實施例，內燃機的所有通常朝環境敞開的開口都整合到調節至燃燒氣體的可預先確定的額定壓力的壓力控制過程中，優選整合到燃燒氣體的整個調節過程中，可進一步提高測量值的精確性。
有利地，內燃機的所有環境傳感器都整合到調節至燃燒氣體的可預先確定的額定壓力的壓力控制過程中，優選整合到燃燒氣體的整個調節過程中。
對于僅僅在內燃機的部分負荷區域內執行的測試任務而言，建議在任何時刻給內燃機或CVS全流式裝置輸送基本上恒定量的完全調節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體，其中所述量至少等于內燃機在最大工作負荷時所需要的最大量，從而當調節裝置尺寸較小或以部分負荷工作時，也可以確定足夠的量。這種類型的裝置優選應用在大多以部分負荷工作的轎車上。
為了為所有可能的操作狀態和測試任務提供裝備，本發明的一個實施方式設置成，基本上恒定的完全調溫的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體的量至少等于在內燃機最大可能的負荷時內燃機所需要的最大量。對于大多全負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，用于實施這種方法的包括CVS全流式裝置的設備的特征在于，在由內燃機和CVS全流式裝置組成的系統上游至少設置一個可調節的壓力調節裝置，并且在壓力調節裝置下游在內燃機的供給管道中設置一個用于濕度和/或溫度調節的調節裝置，并且在調節裝置下游分岔出一個通向CVS全流式系統的連接管道并且此連接管道在混合區域的上游通入CVS全流式系統中。
一個可替換的方案提供一種設備，其根據本發明的另外的構造具有這樣的特征，即在CVS全流式裝置的上游設置一個用來對燃燒氣體進行濕度和/或溫度調節的調節裝置，以及設置至少一個可調節的壓力調節裝置，并且在CVS全流式裝置的混合區域上游岔出一個通向內燃機的連接管道。
當設置裝置以便給所有通常朝環境敞開的內燃機開口供給在壓力調節裝置下游抽取的燃燒氣體時，整個內燃機可以整合到壓力調節以及調溫過程中并且因此進一步提高廢氣測量的精確性。
當有利地設置裝置給內燃機的所有的環境傳感器供給在壓力調節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。
為了主要在部分負荷行駛的廢氣測量可以設置成，構造用于特定燃燒氣體量的調節裝置，所述量至少等于在內燃機最大工作負荷時所需要的最大量，從而利用較小設計的調節裝置可以確定足夠量的燃燒氣體。
為了在所有的工作狀態下進行廢氣測量，有利地設置成，基本上恒定量的完全調節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體至少等于內燃機在最大可能的負荷時所需要的量。
在下面的說明中借助于附圖詳細闡述本發明。
圖1以示意圖的方式示出根據通常的現有技術如何利用CVS全流式裝置實施廢氣測量；圖2是本發明方法的示意圖，其中不僅壓力調節以及溫度調節和/或濕度調節發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，內燃機在入口側以及在出口側具有壓力平衡；圖4是一個對內燃機廢氣進行分析的設備，其中壓力調節也發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，用于溫度調節和濕度調節的裝置設置在上述分岔點和內燃機之間。
具體實施例方式
根據在圖1中示出的已知方法，燃燒氣體被輸送給內燃機1，并且內燃機1例如柴油發動機或汽油發動機的廢氣被導入CVS全流式裝置2、3、4的混合區域2內。在混合區域內廢氣和稀釋氣體混合，并且通過一個用于汽油發動機的連接管道3或用于柴油發動機的稀釋通道導入實際的CVS單元4內。
根據本發明在一個根據在圖2中示意示出的實施方式中，在一個調節裝置5內對燃燒氣體進行調節，其中在裝置5下游從通向內燃機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的混合區域2的稀釋氣體的管道7，從而完全壓力以及溫度調節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燃機1的燃燒氣體具有完全相同的特性。內燃機1例如柴油發動機或汽油發動機的廢氣被導入CVS全流式裝置2、3、4的混合區域2內，但是現在與完全調節的稀釋空氣混合并且通過用于汽油發動機的連接管道3或用于柴油發動機的稀釋通道導入實際的CVS單元4內。
在圖3中示出了本發明的一個有利的方案，其中內燃機1的所有朝環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。因此將整個內燃機1完全整合到壓力調節以及優選溫度調節和/或濕度調節中。內燃機1的所有環境傳感器有利地整合到調節中，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明方法的另外的實施方式的設備。其中大氣通過一個過濾器8吸出并且通過一個鼓風機9以及一個可控制的節流裝置10輸送給CVS全流式裝置2、3、4以及內燃機1，在此特指柴油發動機。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中設置調節裝置5，此調節裝置在這種情況下必須設計成最大是內燃機所需要的最大燃燒空氣量的1.5至2倍。內燃機1所不需要的燃燒空氣通過一個在調節裝置5的下游岔出的連接管道11導入CVS全流式裝置2、3、4的混合區域2內，所述混合區域2在目前情況下由用于柴油發動機的CVS全流式裝置中常用的稀釋通道3的起始段構成。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的端部示出了相應的用于確保恒定的稀釋廢氣體積流的裝置。
權利要求
1.一種優選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內燃機廢氣的方法，其中內燃機的廢氣與燃燒氣體優選空氣混合，并且燃燒氣體的體積流或質量流通過CVS全流式裝置預先確定并且在此超過內燃機所需要的最大量，其特征在于，在任何時刻給內燃機輸送基本上恒定量的完全調節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體，其中所述量至少等于內燃機所需要的最大量，并且將不需要的燃燒氣體導入CVS全流式裝置中，并且調節在CVS全流式裝置上游的并且也在燃燒氣體調節過程之前的燃燒氣體的可預先確定的額定壓力。
2.一種優選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內燃機廢氣的方法，其中內燃機的廢氣與燃燒氣體優選空氣混合，并且燃燒氣體的體積流或質量流通過CVS全流式裝置預先確定并且在此超過內燃機所需要的最大量，其特征在于，在任何時刻給內燃機輸送基本上恒定量的完全調節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體，其中所述量至少與內燃機所需要的最大量相同，用于內燃機的完全調節的燃燒氣體在混合區域上游由CVS全流式裝置中抽出并且將內燃機的廢氣再次導入CVS全流式裝置的混合區域內，并且調節在CVS全流式裝置上游的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體的可預先確定的額定壓力。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，保持在CVS全流式裝置的混合區域上游和通向內燃機的連接管道之間的燃燒氣體交換。
4.如權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，內燃機的所有通常朝環境敞開的開口都整合到可預先確定的額定壓力的壓力控制過程中，優選整合到燃燒氣體的整個調節過程中。
5.如權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，內燃機的所有環境傳感器都整合到調節至燃燒氣體的可預先確定的額定壓力的壓力控制過程中，優選整合到燃燒氣體的整個調節過程中。
6.如權利要求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節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體輸送給內燃機或CVS全流式裝置，其中所述量至少等于在內燃機最大工作負荷時內燃機所需要的最大量。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述基本上恒定量的的完全調節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體至少等于在內燃機最大可能的負荷時內燃機所需要的最大量。
8.一種優選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內燃機廢氣的設備，其特征在于，在由內燃機(1)和CVS全流式裝置(2，3，4)構成的系統上游設置至少一個可調節的壓力調節裝置(5，9，10)，在壓力調節裝置(5；9，10)下游在內燃機(1)的供給管道(6)中設置一用于對燃燒氣體進行濕度和/或溫度調節的調節裝置(5)，并且在所述調節裝置(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域(2)的上游通入CVS全流式裝置中。
9.一種優選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內燃機廢氣的設備，其特征在于，在CVS全流式裝置(2，3，4)上游設置一用于對燃燒氣體進行濕度和/或溫度調節的調節裝置(5)以及設置至少一個可調節的壓力調節裝置(5；9，10)，并且在CVS全流式裝置(2，3，4)的混合區域(2)的上游分岔出一個通向內燃機(1)的連接管道(6)。
10.如權利要求8或9所述的設備，其特征在于，設置用于給內燃機(1)的所有通常朝環境敞開的開口供給在壓力調節裝置(5；9，10)下游抽出的燃燒氣體的裝置。
11.如權利要求8至10之一所述的設備，其特征在于，設置用于給內燃機(1)的所有環境傳感器供給在壓力調節裝置(5；9，10)下游抽出的燃燒氣體的裝置。
12.如權利要求8至11之一所述的設備，其特征在于，壓力調節裝置(5)為一定量的燃燒氣體設計，其中所述量至少等于內燃機(1)在其最大工作負荷時所需要的最大的量。
13.如權利要求6所述的設備，其特征在于，基本上恒定量的完全調節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體至少等于內燃機(1)在最大可能的負荷時所需要的量。
全文摘要
本發明涉及一種優選在試驗臺中通過使用CVS全流式裝置測量內燃機廢氣的方法，其中內燃機的廢氣與燃燒氣體優選空氣混合，并且燃燒氣體的體積流或質量流由CVS全流式系統預先確定。所述質量流超過內燃機所需要的最大的量。為了在調節動態性提高且對整個調節系統不產生大的影響時可以使用CVS全流式裝置，以及為了避免發動機廢氣在CVS全流式裝置上游稀釋，在任何時刻給內燃機輸送基本上恒定量的完全調節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體，其中所述量至少等于內燃機所需要的最大量，并且將不需要的燃燒氣體導入CVS全流式裝置中，并且調節在CVS全流式裝置上游的并且也在燃燒氣體的調節點上游的燃燒氣體的可預先確定的額定壓力。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節的濕度和/或溫度調節的燃燒氣體，其中用于內燃機的完全調節的燃燒氣體在混合區域上游由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 優先權日2005年8月11日
發明者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
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