CN1932468B - 测量内燃机废气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种优选在试验台中通过使用CVS全流式装置测量内燃机废气的方法，其中内燃机的废气与燃烧气体优选空气混合，并且燃烧气体的体积流或质量流由CVS全流式系统预先确定。所述质量流超过内燃机所需要的最大的量。为了在调节动态性提高且对整个调节系统不产生大的影响时可以使用CVS全流式装置，以及为了避免发动机废气在CVS全流式装置上游稀释，在任何时刻给内燃机输送基本上恒定量的完全调节的湿度和/或温度调节的燃烧气体，其中所述量至少等于内燃机所需要的最大量，并且将不需要的燃烧气体导入CVS金流式装置中，并且调节在CVS全流式装置上游的并且也在燃烧气体的调节点上游的燃烧气体的可预先确定的额定压力。也可以在任何时候给CVS全流式装置输送基本上恒定量的完全调节的湿度和/或温度调节的燃烧气体，其中用于内燃机的完全调节的燃烧气体在混合区域上游由CVS全流式装置中抽出。

Description

测量内燃机废气的方法
技术领域
本发明涉及一种优选在试验台中通过使用CVS(constant valuesampling)全流式装置测量内燃机废气的方法，其中内燃机的废气与燃烧气体优选空气混合，并且燃烧气体的体积流或质量流由CVS全流式系统预先确定并且超过内燃机所需要的最大的燃烧气体量，以及涉及一种用来设置所述方法的设备，这种设备优选在试验台中通过使用CVS全流式装置来测量内燃机废气。
背景技术
所吸入的空气的状态显著影响内燃机的工作特性。因为基于废气排放标准在世界范围内越来越严格以及越来越高的功率密度，内燃机的开发对于试验结果的可重复性和精确性的要求越来越高，所以在内燃机开发时必须尽可能消除所有影响试验结果的因素。因为吸入空气的状态也属于所述影响因素，所以必须对吸入空气进行调节(konditionieren)，以便在发动机试验台上达到可比较的试验条件。特别是对于认证来说，环境压力是一个重要的影响值，其中试验装置在不利的测地以及天气情况下长期以来已经被认为会发生问题。
已知的用于对内燃机的吸入空气进行调节的系统在市场上可以购买到(例如Combustion Air Conditioning Unit of AVL-Liist GmBH，Graz/Austria or FEV AirCon of FEV Motorentechnik GmBH9Aachen/Germany)。这些系统直接连接在内燃机的空气供给系统上，在内燃机工作状态变化时以及所引起的空气流量变化时，这些系统必须直接跟随内燃机的空气流量的变化。当内燃机的空气流量迅速和动态变化时，已知的系统如通常在DE4015818中所描述的，仅仅有限地跟随这些变化，从而在空气流量动态变化时只能取得很差的空气状态调节质量。
在FCT/AT01/00371中描述了一种装置和方法，借助于它们可以确保即使在极度动态的工作情况下也能确保可靠的恒定的燃烧空气调节，其中在任何时刻提供基本上恒定的完全调节的燃烧空气量，所述燃烧空气量至少对应于相应的内燃机所需要的最大量。通过这个措施，没有必要再次动态地进行调节，而是在试验台上的发动机将实际需要的燃烧空气量从所需要的最大量的燃烧空气中分配出来。在上游设置的调节装置无论如何必须为最大的燃烧空气量设计，其中在此发明的情况下恒定的质量流流过调节路径，由此控制相应地变得简单。
为了避免整个调节系统可能的波动以及显著提高调节动态性，从而设定值变化可以快速地进行并且对整个调节系统具有尽可能小的影响，根据AT6824U2的一个方案建议，燃烧气体的体积流或质量流在内燃机的下游进行调节，其中装置的设定值由环境压力、所期望的额定压力和装置的特征定义的函数确定，并且内燃机上游的实际的额定压力通过一个定义的函数由装置设定值的实际值确定并且在内燃机上游进行调节。
然而现在需要这样的系统，其适合在调节动态性提高时与CVS全流式系统一起使用，而不对整个调节系统产生大的影响，并且必须在CVS全流式系统上游避免发动机废气的稀释.最近用于这个目的的具有快速的压力调节循环的系统几乎恒定地保持吸入空气的状态，但是没有提供所需要的控制以及调节质量.
发明内容
为了提供这样一种系统，对上述类型的方法这样选行修改，使得在任何时刻给内燃机输送基本上恒定量的完全调节的湿度和/或温度调节的燃烧气体，其中所述量至少等同于内燃机所需要的最大量，并且不需要的燃烧气体被导入CVS全流式装置，并且调节在CVS全流式装置上游的并且也在燃烧气体调节过程之前的燃烧气体的可预先确定的额定压力。通过这些改善可以避免CVS全流式装置过大的构造，也不再需要担心在CVS全流式装置上游的废气稀释，并且不需要特殊的用于验证试验台的燃烧空气调节系统。这个特殊的方案具有这样的附加的优点，可以使用小的便宜的调节装置，因为燃烧气体量必须超过内燃机所需要的最大量的1.5倍至2倍。
这种方法也可以这样设计，使得在任何时刻给CVS全流式装置输送基本上恒定量的完全调节的湿度和/或温度调节的燃烧气体，其中所述量至少等同于内燃机所需要的最大量，用于内燃机的完全调节的燃烧气体在混合区域上游由CVS全流式装置中抽出并且将内燃机的废气重新导入CVS全流式装置的混合区域内，并且调节在CVS全流式装置上游的湿度和/或温度调节的燃烧气体的可预先确定的额定压力。这个方案也可以在现有的大布局的调节装置上应用，这种调节装置至少对四倍于发动机所需要的最大量的燃烧空气进行调节。
根据本发明的一个有利的实施例设置成，保持在CVS全流式装置的混合区域上游和通向内燃机的连接管道之间的燃烧气体交换。
当根据本发明的另外一个实施例，内燃机的所有通常朝环境敞开的开口都整合到调节至燃烧气体的可预先确定的额定压力的压力控制过程中，优选整合到燃烧气体的整个调节过程中，可选一步提高测量值的精确性。
有利地，内燃机的所有环境传感器都整合到调节至燃烧气体的可预先确定的额定压力的压力控制过程中，优选整合到燃烧气体的整个调节过程中。
对于仅仅在内燃机的部分负荷区域内执行的测试任务而言，建议在任何时刻给内燃机或CVS全流式装置输送基本上恒定量的完全调节的湿度和/或温度调节的燃烧气体，其中所述量至少等于内燃机在最大工作负荷时所需要的最大量，从而当调节装置尺寸较小或以部分负荷工作时，也可以确定足够的量。这种类型的装置优选应用在大多以部分负荷工作的轿车上。
为了为所有可能的操作状态和测试任务提供装备，本发明的一个实施方式设置成，基本上恒定的完全调温的湿度和/或温度调节的燃烧气体的量至少等于在内燃机最大可能的负荷时内燃机所需要的最大量。对于大多全负荷运行的商用车而言这个方案是有利的。
为了解决上述任务，用于实施这种方法的包括CVS全流式装置的设备的特征在于，在由内燃机和CVS全流式装置组成的系统上游至少设置一个可调节的压力调节装置，并且在压力调节装置下游在内燃机的供给管道中设置一个用于湿度和/或温度调节的调节装置，并且在调节装置下游分岔出一个通向CVS全流式系统的连接管道并且此连接管道在混合区域的上游通入CVS全流式系统中.
一个可替换的方案提供一种设备，其根据本发明的另外的构造具有这样的特征，即在CVS全流式装置的上游设置一个用来对燃烧气体进行湿度和/或温度调节的调节装置，以及设置至少一个可调节的压力调节装置，并且在CVS全流式装置的混合区域上游岔出一个通向内燃机的连接管道。
当设置装置以便给所有通常朝环境敞开的内燃机开口供给在压力调节装置下游抽取的燃烧气体时，整个内燃机可以整合到压力调节以及调温过程中并且因此进一步提高废气测量的精确性。
当有利地设置装置给内燃机的所有的环境传感器供给在压力调节装置下游抽取的燃烧气体时，可以显著提高废气分析的精确度。
为了主要在部分负荷行驶的废气测量可以设置成，构造用于特定燃烧气体量的调节装置，所述量至少等于在内燃机最大工作负荷时所需要的最大量，从而利用较小设计的调节装置可以确定足够量的燃烧气体。
为了在所有的工作状态下进行废气测量，有利地设置成，基本上恒定量的完全调节的湿度和/或温度调节的燃烧气体至少等于内燃机在最大可能的负荷时所需要的量。
附图说明
在下面的说明中借助于附图详细阐述本发明。
图1以示意图的方式示出根据通常的现有技术如何利用CVS全流式装置实施废气测量；
图2是本发明方法的示意图，其中不仅压力调节以及温度调节和/或湿度调节发生在燃烧空气从用于CVS全流式装置的稀释空气分岔出来的位置的上游；
图3是图2的扩展方案的示意图，内燃机在入口侧以及在出口侧具有压力平衡；
图4是一个对内燃机废气进行分析的设备，其中压力调节也发生在燃烧空气从用于CVS全流式装置的稀释空气分岔出来的位置的上游，用于温度调节和湿度调节的装置设置在上述分岔点和内燃机之间。
具体实施方式
根据在图1中示出的已知方法，燃烧气体被输送给内燃机1，并且内燃机1例如柴油发动机或汽油发动机的废气被导入CVS全流式装置2、3、4的混合区域2内。在混合区域内废气和稀释气体混合，并且通过一个用于汽油发动机的连接管道3或用于柴油发动机的稀释通道导入实际的CVS单元4内。
根据本发明在一个根据在图2中示意示出的实施方式中，在一个调节装置5内对燃烧气体进行调节，其中在调节装置5下游从通向内燃机1的燃烧气体的管道6分岔出一用于通向CVS全流式装置2、3、4的混合区域2的稀释气体的管道7，从而完全压力以及温度调节的稀释空气被输送给CVS全流式装置，这种稀释空气与用于内燃机1的燃烧气体具有完全相同的特性。内燃机1例如柴油发动机或汽油发动机的废气被导入CVS全流式装置2、3、4的混合区域2内，但是现在与完全调节的稀释空气混合并且通过用于汽油发动机的连接管道3或用于柴油发动机的稀释通道导入实际的CVS单元4内。
在图3中示出了本发明的一个有利的方案，其中内燃机1的所有朝环境敞开的入口和出口与用于燃烧气体的管道6和/或废气管道连接。因此将整个内燃机1完全整合到压力调节以及优选温度调节和/或湿度调节中。内燃机1的所有环境传感器有利地整合到调节中，以便确保最精确的废气分析。
在图4中示意示出了一个用于实施本发明方法的另外的实施方式的设备。其中大气通过一个过滤器8吸出并且通过一个鼓风机9以及一个可控制的节流装置10输送给CVS全流式装置2、3、4以及内燃机1，在此特指柴油发动机。在用于通向CVS全流式装置2、3、4的稀释通道3的稀释气体的管道7下游岔出一个用于燃烧空气的管道6，在此管道6中设置调节装置5，此调节装置在这种情况下必须设计成最大是内燃机所需要的最大燃烧空气量的1.5至2倍。内燃机1所不需要的燃烧空气通过一个在调节装置5的下游岔出的连接管道11导入CVS全流式装置2、3、4的混合区域2内，所述混合区域2在目前情况下由用于柴油发动机的CVS全流式装置中常用的稀释通道3的起始段构成。在稀释通道3的尾段中连接一个用于颗粒的取样单元以及一个废气分析单元13。最后在稀释通道3的端部示出了相应的用于确保恒定的稀释废气体积流的装置。

Claims (13)

1.一种通过使用CVS全流式装置测量内燃机废气的方法，其中将内燃机的废气导入CVS全流式装置的混合区域与燃烧气体混合，并且燃烧气体的体积流或质量流通过CVS全流式装置预先确定并且在此超过内燃机所需要的最大量，其特征在于，在任何时刻给内燃机输送基本上恒定量的完全调节的燃烧气体，其中所述量至少等于内燃机所需要的最大量，其中，燃烧气体的温度和湿度调节只在一用于稀释气体的分岔点之后在通向内燃机的管道中进行，而调节在CVS全流式装置上游的并且也在燃烧气体调节过程之前的燃烧气体的可预先确定的额定压力，并且将内燃机不需要的完全调节的燃烧气体输送给CVS全流式装置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，保持在CVS全流式装置的混合区域上游和通向内燃机的连接管道之间的燃烧气体交换。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，内燃机的所有通常朝环境敞开的开口都整合到可预先确定的额定压力的压力控制过程中。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，内燃机的所有环境传感器都整合到调节至燃烧气体的可预先确定的额定压力的压力控制过程中。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，内燃机的所有环境传感器都整合到燃烧气体的整个调节过程中。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在任何时刻将基本上恒定量的完全调节的湿度和/或温度调节的燃烧气体输送给内燃机或CVS全流式装置，其中所述量至少等于在内燃机最大工作负荷时内燃机所需要的最大量。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基本上恒定量的完全调节的湿度和/或温度调节的燃烧气体至少等于在内燃机最大可能的负荷时内燃机所需要的最大量。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，内燃机的所有通常朝环境敞开的开口都整合到燃烧气体的整个调节过程中。
9.一种通过使用CVS全流式装置测量内燃机废气的设备，其特征在于，一通向内燃机(1)的供给管道(6)从由至少一个可调节的压力调节装置(9，10)通向CVS全流式装置(2，3，4)的管道(7)岔出，在该供给管道(6)中在压力调节装置(9，10)下游设置一用于对燃烧气体进行湿度和/或温度调节的调节装置，并且在所述调节装置和内燃机(1)之间分岔出一通向CVS全流式装置(2，3，4)的连接管路(11)并且此连接管路在混合区域(2)的上游通入CVS全流式装置中。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，设置用于给内燃机(1)的所有通常朝环境敞开的开口供给在压力调节装置下游抽出的燃烧气体的装置。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，设置用于给内燃机(1)的所有环境传感器供给在压力调节装置下游抽出的燃烧气体的装置。
12.如权利要求9所述的设备，其特征在于，压力调节装置为一定量的燃烧气体设计，其中所述量至少等于内燃机(1)在其最大工作负荷时所需要的最大的量。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，恒定量的完全调节的湿度和/或温度调节的燃烧气体至少等于内燃机(1)在最大的负荷时所需要的量。
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