DE102015122784B3 - Method for determining the time of emission of exhaust packets from an engine and determination device for determining the time of exit of exhaust packets from a motor - Google Patents

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Abstract

Der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen (70–73) aus einem Motor (10), insbesondere aus einem Motor (10) eines Fahrzeugs, in eine Abgasleitung (20), umfassend die Schritte: Unterteilen des unverdünnten Abgases an einer ersten Stelle in der Abgasleitung (20) entsprechend einer vorgegebenen Frequenz in logische Abgaspakete (70–73), Bestimmen des Volumens des jeweiligen Abgaspakets, Zuordnen eines Zeitstempels zu jedem Abgaspaket, Bestimmen der Laufzeit für jedes Abgaspaket für die Strecke von dem Motor (10) bis zu der ersten Stelle mittels der bestimmten Volumen, und Berechnen des Zeitpunkts des Austretens des jeweiligen Abgaspakets aus dem Motor (10) in die Abgasleitung (20) mittels des Zeitstempels des Abgaspakets und mittels der bestimmten Laufzeit.The invention relates to a method for determining the time of emission of exhaust packets (70-73) from an engine (10), in particular from an engine (10) of a vehicle, into an exhaust pipe (20), comprising the steps of: subdividing the undiluted exhaust gas at a first location in the exhaust conduit (20) corresponding to a predetermined frequency into logical exhaust packets (70-73), determining the volume of the respective exhaust packet, assigning a timestamp to each exhaust packet, determining the transit time for each exhaust packet for the route from the engine ( 10) to the first location by means of the determined volumes, and calculating the time of exit of the respective exhaust packet from the engine (10) into the exhaust conduit (20) by means of the timestamp of the exhaust packet and by means of the determined transit time.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen aus einem Motor gemäß Anspruch 1, eine Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen aus einem Motor gemäß Anspruch 6 und ein Fahrzeug mit einer solchen Bestimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 9. The invention relates to a method for determining the time of emission of exhaust packets from an engine according to claim 1, a determination device for determining the time of emission of exhaust packets from an engine according to claim 6 and a vehicle having such a determination device according to claim 9.

Die Abgaswerte von Motoren zu überwachen bzw. zu messen wird heutzutage immer wichtiger. Eine Vielzahl von Verfahren zum Überwachen von Abgaswerten eines Motors sind beispielhaft aus den Druckschriften DE 10 2004 049 737 A1 , DE 10 2010 031 654 A1 , DE 10 2011 013 481 A1 oder Vogt M.: „Aufladesysteme für Ottomotoren im Vergleich"; Logos Verlag Berlin; 2010 bekannt. Das Abgas wird üblicherweise nicht unmittelbar am Ausgang des Motors analysiert bzw. zur Analyse gesammelt, sondern wird an einer vom Ausgang des Motors weiter entfernten Stelle. Ein Problem bei bisher bekannten Verfahren ist, dass zur Zuordnung der jeweiligen erfassten bzw. gemessenen Abgaswerte zu dem Motorzustand eine konstante Laufzeit von dem Motor bzw. dem Ausgang des Motors zu dem Ort der Analyse bzw. dem Ort der Sammelstelle/Entnahme des Abgas angenommen wurde. Dies führt jedoch dazu, dass die Abgaswerte den falschen Motorzuständen zugeordnet werden, d.h. dass z.B. hohe CO2-Werte Motorzuständen mit niedrigen Drehzahlen zugeordnet werden und umgekehrt. Monitoring and measuring engine exhaust emissions is becoming increasingly important nowadays. A variety of methods for monitoring exhaust emissions of an engine are exemplified in the references DE 10 2004 049 737 A1 . DE 10 2010 031 654 A1 . DE 10 2011 013 481 A1 or Vogt M .: "Charging systems for gasoline engines in comparison", Logos Verlag Berlin, known in 2010. The exhaust gas is usually not analyzed directly at the output of the engine or collected for analysis, but is located at a distance from the output of the engine A problem with previously known methods is that a constant transit time from the engine or the output of the engine to the location of the analysis or the location of the collection point / removal of the exhaust gas was assumed for the assignment of the respective detected or measured exhaust gas values to the engine state. However, this means that the exhaust gas values are assigned to the wrong engine states, ie that, for example, high CO 2 values are assigned to engine states with low engine speeds and vice versa.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem es möglich ist, die erfassten Abgaswerte den Motorzuständen zuzuordnen, die die jeweiligen Abgaswerte tatsächlich abgebeben haben, d.h. den korrekten Motorzuständen. The object of the invention is to provide a method with which it is possible to assign the detected exhaust gas values to the engine conditions that have actually exhausted the respective exhaust gas values, i. the correct engine conditions.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen aus einem Motor gemäß Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by a method for determining the time of emission of exhaust packets from an engine according to claim 1.

Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen aus einem Motor, insbesondere aus einem Motor eines Fahrzeugs, in eine Abgasleitung, gelöst, umfassend die Schritte: Unterteilen des unverdünnten Abgases an einer ersten Stelle in der Abgasleitung entsprechend einer vorgegebenen Frequenz in logische Abgaspakete, Bestimmen des Volumens des jeweiligen Abgaspakets, Zuordnen eines Zeitstempels zu jedem Abgaspaket, Bestimmen der Laufzeit für jedes Abgaspaket für die Strecke von dem Motor bis zu der ersten Stelle mittels der bestimmten Volumen, und Berechnen des Zeitpunkts des Austretens des jeweiligen Abgaspakets aus dem Motor in die Abgasleitung mittels des Zeitstempels des Abgaspakets und mittels der bestimmten Laufzeit. Zur Bestimmung der Laufzeit jedes Abgaspakets wird das, direkt vor dem jeweiligen Abgaspaket, durch gemessene Abgaspakete gefüllte Volumen in der Abgasleitung vor einer Messstelle Frequenzschritt für Frequenzschritt, mittels der bestimmten Volumina, berechnet. Die Frequenzschritte und das jeweils eingenommene Volumen werden solange aufaddiert, bis das durch die vorher gemessenen Abgaspakete eingenommene Volumen in der Abgasleitung größer ist als das Volumen zwischen dem Motor und der Messstelle. In particular, the object is achieved by a method for determining the time of emission of exhaust packets from an engine, in particular from an engine of a vehicle, into an exhaust pipe, comprising the steps of: subdividing the undiluted exhaust gas at a first location in the exhaust pipe according to a predetermined one Frequency in logical exhaust packets, determining the volume of the respective exhaust packet, assigning a time stamp to each exhaust packet, determining the transit time for each exhaust packet for the route from the engine to the first location by means of the determined volumes, and calculating the time of exit of the respective exhaust packet from the engine into the exhaust pipe by means of the timestamp of the exhaust gas package and by means of the specific running time. In order to determine the transit time of each exhaust gas package, the volume in the exhaust gas line filled in front of the respective exhaust gas package by measured exhaust gas packets before a measuring point is calculated step by step, by means of the determined volumes. The frequency steps and the respectively occupied volume are added up until the volume occupied by the previously measured exhaust gas packets in the exhaust gas line is greater than the volume between the engine and the measuring point.

Ein Vorteil hiervon ist, dass die erfassten Abgaswerte den korrekten Motorzuständen zugeordnet werden können, d.h. die erfassten Abgaswerte können den Motorzuständen zugeordnet werden, die die jeweiligen Abgase bzw. Abgaswerte erzeugt haben. Der Entstehungszeitpunkt der Abgase wird somit korrekt bzw. zutreffend den jeweiligen erfassten bzw. gemessenen Abgaswerten zugeordnet. Folglich können Studien zu Emissionen bzw. zu Emissionsminderungen verbessert durchgeführt werden. An advantage of this is that the detected exhaust values can be assigned to the correct engine conditions, i. The detected exhaust gas values may be assigned to the engine conditions that generated the respective exhaust gases or exhaust gas values. The date of generation of the exhaust gases is thus correctly or correctly assigned to the respective detected or measured exhaust gas values. As a result, studies on emissions and emission reductions can be improved.

Das Volumen des jeweiligen Abgaspakets kann durch Messen des Massenstroms bestimmt werden. Hierdurch steigt die Genauigkeit der Zuordnung der Zeitstempel zu den Abgaspaketen. The volume of the respective exhaust gas package can be determined by measuring the mass flow. This increases the accuracy of the assignment of the time stamp to the exhaust gas packets.

Das Volumen des jeweiligen Abgaspakets kann durch Messen des Massenstroms von mit Umgebungsluft verdünntem Abgas an einer Messstelle bestimmt werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Verfahren bei der sogenannten Constant-Volume-Sampling-Methode verwendet werden kann. The volume of the respective exhaust gas packet can be determined by measuring the mass flow of ambient air diluted exhaust gas at a measuring point. An advantage of this is that the method can be used in the so-called constant-volume sampling method.

In einer weiteren Ausführungsform wird das Volumen des jeweiligen Abgaspakets durch Messen des Massenstroms von unverdünntem Abgas an einer Messstelle in der Abgasleitung, insbesondere am Ende des Teils der Abgasleitung, in dem das Abgas unverdünnt in der Abgasleitung strömt, bestimmt. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Verfahren beim sogenannten On-Board-Emissionsmessverfahren verwendet werden kann. Insbesondere kann das Verfahren bei den Auswertemethoden EMROAD und CLEAR verwendet werden. In a further embodiment, the volume of the respective exhaust gas package is determined by measuring the mass flow of undiluted exhaust gas at a measuring point in the exhaust pipe, in particular at the end of the part of the exhaust pipe in which the exhaust gas flows undiluted in the exhaust pipe. An advantage of this is that the method can be used in the so-called on-board emission measurement method. In particular, the method can be used in the evaluation methods EMROAD and CLEAR.

Die Berechnungsrichtung der Laufzeit eines Gaspakets ist umgekehrt zur Strömungsrichtung des Gases. Das heißt ein gemessenes Emissionspaket wird von der Messstelle aus in den Tunnel eingeführt. Im nächsten Berechnungsschritt wird das einen Zeitschritt vorher gemessene Emissionspaket in den Tunnel eingefüllt und schiebt somit das betrachtete Emissionspaket von der Messstelle weiter Richtung Motor. Zur Bestimmung der Laufzeit jedes Abgaspakets werden die direkt zeitlich vor dem betrachteten Emissionspaket gemessenen Emissionspakete solange in das Volumen zwischen dem Motor und der Messstelle hinein geschoben, bis das betrachtete kumulierte Volumen der vorher gemessenen Emissionspakete größer ist als das Volumen der Abgasleitung zwischen dem Motor und der Messstelle. Damit hat das betrachtete Emissionspaket das Volumen zwischen Motor und Messstelle verlassen und ist bis zum Motor weiter geschoben worden. Durch dieses (logische) „Zurückverschieben“ der Abgaspakete von der Messstelle bis zu dem Ausgang des Motors bzw. bis zu dem Motor kann die Laufzeit für jedes Abgaspaket besonders genau bestimmt werden und folglich jedem Abgaspaket möglichst korrekt bzw. genau ein Zeitstempel zugeordnet werden. The calculation direction of the transit time of a gas packet is reversed to the flow direction of the gas. This means that a measured emission package is introduced from the metering point into the tunnel. In the next calculation step, the emission packet measured one time step before is filled into the tunnel and thus pushes the considered emission package from the measuring point in the direction of the engine. In order to determine the transit time of each exhaust gas packet, the emission packets measured directly in time before the emission package under consideration are pushed into the volume between the engine and the measuring point until the considered cumulative volume of the previously measured emission packets is greater than the volume of the exhaust pipe between the engine and the measuring point. Thus, the considered emission package has left the volume between engine and measuring point and has been pushed further to the engine. Through this (logical) "shifting back" of the exhaust gas packets from the measuring point to the output of the engine or up to the engine, the transit time for each exhaust gas packet can be determined particularly accurately and consequently each exhaust gas packet can be assigned as accurately as possible or exactly one time stamp.

Zur Bestimmung der Laufzeit jedes Abgaspakets wird das, direkt vor dem jeweiligen Abgaspaket, durch gemessene Abgaspakete gefüllte Volumen in der Abgasleitung vor der Messstelle Frequenzschritt für Frequenzschritt, mittels der bestimmten Volumina, berechnet. Die Frequenzschritte und das jeweils eingenommene Volumen werden solange aufaddiert, bis das durch die vorher gemessenen Abgaspakete eingenommene Volumen in der Abgasleitung größer ist als das Volumen zwischen dem Motor und der Messstelle. Hierdurch wird die Laufzeit für jedes Abgaspaket besonders genau bestimmt. In order to determine the transit time of each exhaust gas package, the volume in the exhaust gas line filled in front of the measuring point, frequency-by-frequency, by means of the determined volumes, is calculated directly in front of the respective exhaust gas package by measured exhaust gas packets. The frequency steps and the respectively occupied volume are added up until the volume occupied by the previously measured exhaust gas packets in the exhaust gas line is greater than the volume between the engine and the measuring point. As a result, the run time for each exhaust gas packet is determined very accurately.

In einer weiteren Ausführungsform wird der momentane Zustand des Motors, umfassend z.B. Drehzahl, Brennstoffverbrauch und angesaugtes Luftvolumen, mit der vorgegebenen Frequenz erfasst und dem jeweils erfassten Zustand ein Zeitstempel zugeordnet. Hierdurch können die erfassten Abgaswerte mit den jeweils dazugehörigen Zuständen des Motors gespeichert werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Abgaswerte besonders einfach den Motorzuständen zugeordnet werden können. In another embodiment, the instantaneous state of the engine, including e.g. Speed, fuel consumption and aspirated air volume, detected at the predetermined frequency and associated with each detected state of a timestamp. As a result, the detected exhaust gas values can be stored with the respectively associated states of the engine. An advantage of this is that the exhaust emissions can be particularly easily assigned to the engine conditions.

Die Aufgabe wird auch durch eine Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen aus einem Motor, insbesondere eines Motors eines Fahrzeugs, in eine Abgasleitung, gemäß Anspruch 6 gelöst. The object is also achieved by a determination device for determining the point in time of the emission of exhaust gas packets from an engine, in particular an engine of a vehicle, into an exhaust gas line, according to claim 6.

Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen aus einem Motor, insbesondere eines Motors eines Fahrzeugs, in eine Abgasleitung, gelöst, umfassend eine Unterteilungsvorrichtung zum Unterteilen des unverdünnten Abgases an ersten Stelle in der Abgasleitung entsprechend einer vorgegebenen Frequenz in logische Abgaspakete, und eine Zeitstempelvorrichtung zum Zuordnen eines Zeitstempels zu jedem Abgaspaket, und wobei die Bestimmungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Laufzeit für jedes Abgaspaket für das Volumen von dem Motor bis zu der Messstelle mittels des bestimmten Volumens jedes Abgaspakets bestimmt wird, und der Zeitpunkt des Austretens des jeweiligen Abgaspakets aus dem Motor in die Gasleitung mittels des Zeitstempels des Abgaspakets und mittels der bestimmten Laufzeit berechnet wird. Zur Bestimmung der Laufzeit jedes Abgaspakets wird das, direkt vor dem jeweiligen Abgaspaket, durch gemessene Abgaspakete gefüllte Volumen in der Abgasleitung vor der Messstelle Frequenzschritt für Frequenzschritt, mittels der bestimmten Volumina, berechnet. Die Frequenzschritte und das jeweils eingenommene Volumen werden solange aufaddiert, bis das durch die vorher gemessenen Abgaspakete eingenommene Volumen in der Abgasleitung größer ist als das Volumen zwischen dem Motor und der Messstelle. In particular, the object is achieved by a determination device for determining the time of emission of exhaust packets from an engine, in particular an engine of a vehicle, in an exhaust pipe, comprising a partitioning device for dividing the undiluted exhaust gas at the first position in the exhaust pipe according to a predetermined frequency logical exhaust packets, and a timestamping device for assigning a timestamp to each exhaust packet, and wherein the determination device is configured such that the transit time for each volume exhaust packet from the engine to the measurement point is determined by the determined volume of each exhaust packet, and the time the leakage of the respective exhaust gas package from the engine is calculated in the gas line by means of the time stamp of the exhaust gas packet and by means of the specific transit time. In order to determine the transit time of each exhaust gas package, the volume in the exhaust gas line filled in front of the measuring point, frequency-by-frequency, by means of the determined volumes, is calculated directly in front of the respective exhaust gas package by measured exhaust gas packets. The frequency steps and the respectively occupied volume are added up until the volume occupied by the previously measured exhaust gas packets in the exhaust gas line is greater than the volume between the engine and the measuring point.

Ein Vorteil hiervon ist, dass die erfassten Abgaswerte den korrekten Motorzuständen zugeordnet werden können, d.h. die erfassten Abgaswerte können den Motorzuständen zugeordnet werden, die die jeweiligen Abgase bzw. Abgaswerte erzeugt haben. Der Entstehungszeitpunkt der Abgase wird somit korrekt bzw. zutreffend den jeweiligen Abgasen bzw. Abgaswerten zugeordnet. Folglich können Studien zu Emissionen bzw. Emissionsminderungen verbessert durchgeführt werden An advantage of this is that the detected exhaust values can be assigned to the correct engine conditions, i. The detected exhaust gas values may be assigned to the engine conditions that generated the respective exhaust gases or exhaust gas values. The date of formation of the exhaust gases is thus correctly or correctly assigned to the respective exhaust gases or emission values. Consequently, studies on emissions and emission reductions can be improved

Die Bestimmungsvorrichtung kann ferner ein Massenstrommessgerät zum Bestimmen des Volumens jedes Abgaspakets umfassen. Hierdurch steigt die Genauigkeit der Zuordnung der Zeitstempel zu den Abgaspaketen. The determining device may further comprise a mass flow meter for determining the volume of each exhaust gas packet. This increases the accuracy of the assignment of the time stamp to the exhaust gas packets.

In einer Ausführungsform umfasst die Bestimmungsvorrichtung ferner eine Motorzustandserfassungsvorrichtung, wobei die Motorzustandserfassungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass der momentane Zustand des Motors, umfassend z.B. Drehzahl, Brennstoffverbrauch und angesaugtes Luftvolumen, mit der vorgegebenen Frequenz erfasst wird und dem jeweils erfassten Zustand ein Zeitstempel zugeordnet wird. Hierdurch können die erfassten Abgaswerte mit den jeweils dazugehörigen Zuständen des Motors gespeichert werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass die Abgaswerte besonders einfach den Motorzuständen zugeordnet werden können. In one embodiment, the determining device further comprises an engine state detecting device, wherein the engine state detecting device is configured such that the current state of the engine including e.g. Speed, fuel consumption and inducted air volume, is detected at the predetermined frequency and the respective detected state is assigned a time stamp. As a result, the detected exhaust gas values can be stored with the respectively associated states of the engine. An advantage of this is that the exhaust emissions can be particularly easily assigned to the engine conditions.

Ebenfalls wird die Aufgabe durch ein Fahrzeug mit einer solchen Bestimmungsvorrichtung gelöst. Also, the object is achieved by a vehicle having such a determination device.

Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen Preferred embodiments will be apparent from the dependent claims. The invention will be explained in more detail with reference to drawings of exemplary embodiments. Show here

1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestimmungsvorrichtung; 1 a schematic view of a first embodiment of the determining device according to the invention;

2 eine schematische Ansicht der Berechnungsschritte zur Zuordnung der Zeitstempel zu den Abgaspaketen; und 2 a schematic view of the calculation steps for the assignment of the time stamp to the exhaust gas packets; and

3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestimmungsvorrichtung. 3 a schematic view of a second embodiment of the determining device according to the invention.

Bei der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet. In the following description, the same reference numerals are used for the same and the same parts acting.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bestimmungsvorrichtung 5. Die Bestimmungsvorrichtung 5 dient zum Bestimmen des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen 7073 aus einem Motor 10. Der Motor 10 kann insbesondere der Motor 10 eines (Kraft-)Fahrzeugs sein, z.B. eines PKWs oder eines LKWs oder eines Schiffs. Vorstellbar ist jedoch auch, dass der Motor 10 der Motor einer feststehenden Maschine ist. 1 shows a schematic view of a first embodiment of the determining device according to the invention 5 , The determination device 5 serves to determine the timing of the exit of exhaust gas packets 70 - 73 from an engine 10 , The motor 10 especially the engine 10 a (power) vehicle, such as a car or a truck or a ship. However, it is also conceivable that the engine 10 is the engine of a stationary machine.

Die Bestimmungsvorrichtung 5 unterteilt den Abgasstrom des Motors 10 in logische Abgaspakete 7073. Dies bedeutet, dass der Abgasstrom des Motors 10 nicht physikalisch (z.B. durch Klappen oder ähnliche Vorrichtungen) unterteilt wird, sondern der Abgasstrom von der Bestimmungsvorrichtung 5 in (diskrete) Abgaspakete 7073 rechnerisch bzw. logisch unterteilt wird. Zwischen den Abgaspaketen 7073 gibt es keine feste bzw. physikalische Grenze, sondern diese ist mehr oder minder willkürlich bestimmt. The determination device 5 divides the exhaust flow of the engine 10 in logical exhaust packages 70 - 73 , This means that the exhaust gas flow of the engine 10 is not physically divided (eg by flaps or similar devices), but the exhaust gas flow from the determining device 5 in (discrete) exhaust gas packages 70 - 73 is divided mathematically or logically. Between the exhaust packages 70 - 73 There is no fixed or physical limit, but this is determined more or less arbitrarily.

Das Abgas wird im Motor 10 produziert. Es gelangt vom Motorausgang E bzw. Motorauslass (unverdünnt) durch die Abgasleitung 20 des Motors 10. Am Ende D der Abgasleitung 20 des Motors 10 gelangt das Abgas in die unverdünnte Probenleitung 25. Am Ende der Probenleitung 25 gelangt das Abgas am Punkt C (Verdünnungspunkt) in den Constant-Volume-Sampling-Tunnel (CVS-Tunnel) 30. Hier wird das Abgas mit Verdünnungsluft 40 (z.B. Umgebungsluft) verdünnt. Am Ausgang des CVS-Tunnels 30 (Punkt B) gelangt das verdünnte Abgas in die verdünnte Probenleitung 50. Schließlich gelangt das (verdünnte) Abgas zum Analysator 60 (Punkt A). The exhaust gas is in the engine 10 produced. It passes from the engine outlet E or engine outlet (undiluted) through the exhaust pipe 20 of the motor 10 , At the end D of the exhaust pipe 20 of the motor 10 the exhaust gas enters the undiluted sample line 25 , At the end of the sample line 25 the exhaust gas enters the Constant Volume Sampling Tunnel (CVS tunnel) at point C (dilution point) 30 , Here is the exhaust with dilution air 40 (eg ambient air) diluted. At the exit of the CVS tunnel 30 (Point B) the diluted exhaust gas enters the diluted sample line 50 , Finally, the (diluted) exhaust gas reaches the analyzer 60 (Point a).

Die Bestimmungsvorrichtung 5 umfasst ein Massenstrommessgerät 80. Mit dem Massenstrommessgerät 80 wird mit einer festgelegten Frequenz (z.B. 1 Hz) die Masse des jeweiligen Abgaspakets 7073 bestimmt. Die festgelegte Frequenz bestimmt folglich auch die Abgaspaketgröße (Volumen des jeweiligen Abgaspakets) mit. Mittels der idealen Gasgleichung wird durch Messung des Drucks p (in der unverdünnten Abgasleitung 20) und der Temperatur unter Verwendung der Gaskonstante von Luft (R) der Abgasvolumenstrom V bestimmt: Vi = (mi·R·Ti)/p The determination device 5 includes a mass flow meter 80 , With the mass flow meter 80 is at a fixed frequency (eg 1 Hz), the mass of the respective exhaust gas package 70 - 73 certainly. The specified frequency thus also determines the exhaust gas package size (volume of the respective exhaust gas package). By means of the ideal gas equation, by measuring the pressure p (in the undiluted exhaust gas line 20 ) and the temperature using the gas constant of air (R) determines the exhaust gas volumetric flow V: V i = (m i * R * T i ) / p

Für jedes Abgaspaket 7073 kann somit das pro Zeiteinheit durchströmte Volumen berechnet werden. Dabei beeinflusst der Ort der Messung im unverdünnten Teil der Abgasleitung das Ergebnis nicht, da sich eine Änderung des Volumenstroms mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet und somit im gesamten unverdünnten Teil der Abgasleitung/Probenleitung zu einem jeweiligen Zeitpunkt der gleiche Volumenstrom vorliegt. For every exhaust package 70 - 73 Thus, the volume flowed through per unit time can be calculated. The location of the measurement in the undiluted part of the exhaust pipe does not influence the result, since a change in the volume flow propagates at the speed of sound and thus the same volume flow is present in the entire undiluted part of the exhaust pipe / sample line at a respective point in time.

Hierdurch wird das Volumen jedes Abgaspakets 7073 bestimmt. Das Volumen kann unterschiedlich groß sein, da der Motor 10 je nach Zustand mehr oder weniger Abgas produziert. Hierdurch bewegen sich auch die Abgase unterschiedlich schnell durch die Abgasleitung und gelangen unterschiedlich schnell, d.h. in unterschiedlichen Zeiten, zum Analysator 60. This will be the volume of each exhaust packet 70 - 73 certainly. The volume can be different in size because of the engine 10 Depending on the condition, more or less exhaust gas is produced. As a result, the exhaust gases move at different speeds through the exhaust pipe and arrive at different speeds, ie at different times, to the analyzer 60 ,

Die variable Transportzeit ti für ein Volumenpaket in einem Berechnungsschritt (der Berechnungsschritt beträgt z.B. 1s bei einer Frequenz von 1 Hz und z.B. 0,5 s bei einer Frequenz von 2 Hz) wird aus der Summe der Volumenpakete bestimmt, die hintereinander größer als das Volumen der Abgasleitung zwischen Messstelle und Motorauslass sind:

Figure DE102015122784B3_0002

ti
Zeitverschiebung [s]
Vj
Volumenpaket
∆t
Berechnungsschritt [s]
VAbgasleitung
Volumen der Abgasleitung zwischen Messstelle und Motorauslass
The variable transport time t i for a volume packet in a calculation step (the calculation step is eg 1 s at a frequency of 1 Hz and 0.5 s at a frequency of 2 Hz, for example) is determined from the sum of the volume packets, one after the other larger than the volume the exhaust pipe between measuring point and engine outlet are:
Figure DE102015122784B3_0002
t i
Time difference [s]
V j
volume package
.delta.t
Calculation step [s]
V exhaust pipe
Volume of the exhaust pipe between measuring point and engine outlet

In dem verdünnten Teil der Abgasleitung bewegen sich die Abgaspakete 7073 mit der immer gleichen Geschwindigkeit. Im unverdünnten Teil der Abgasleitung 20 bewegen sich die Abgaspakete 7073 jedoch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. In the thinned part of the exhaust pipe move the exhaust gas packets 70 - 73 with the same speed. In the undiluted part of the exhaust pipe 20 the exhaust packages move 70 - 73 but with different speeds.

Jedes erfasste Abgasvolumenpaket wird Frequenzschritt für Frequenzschritt (d.h. bei einer Frequenz von 1 Hz, mit Schritten von 1 s; bei einer Frequenz von 2 Hz mit Schritten von 0,5 s) in Richtung Motor 10 bzw. Motorausgang verschoben, d.h. es wird das Volumen integriert, das die vorher gemessenen Abgaspakete einnehmen. Die Frequenzschritte werden ebenfalls addiert bzw. integriert. Dies geschieht solange, bis das integrierte Volumen der Abgaspakete 7073 größer als das gesamte Volumen des unverdünnten Teils der Abgasanlage 20, 25 ist. Danach wird dem Abgaspaket 7073 der entsprechende, d.h. der (mittels der Summe der Frequenzschritte) zurückberechnete, Zeitstempel zugeordnet. Die Zuteilung erfolgt linear gemäß dem Anteil, zu dem das verschobene Abgaspaket 7073 in den einzelnen Volumen des Motorausgangs liegt. Each detected exhaust volume packet becomes frequency step by frequency step (ie at a frequency of 1 Hz, with steps of 1 s, at a frequency of 2 Hz with steps of 0.5 s) in the direction of the motor 10 or engine output shifted, ie it is the volume integrated, which occupy the previously measured exhaust gas packets. The frequency steps are also added or integrated. This happens until the integrated volume of the exhaust gas packets 70 - 73 greater than the entire volume of the undiluted portion of the exhaust system 20 . 25 is. After that, the exhaust package 70 - 73 the corresponding, ie the (using the sum of the frequency steps) back calculated, timestamp assigned. Allocation is made on a straight-line basis according to the proportion to which the shifted exhaust package 70 - 73 lies in the individual volumes of the engine output.

Bei der Laufzeitenberechnung wird in jedem Zeitschritt das Volumen des vorher gemessenen Abgaspakets in den Tunnel geschoben und das betrachtete Abgaspaket somit weiter geschoben. Wenn das Volumen aller eingeschobenen Abgaspakete größer ist als das Volumen zwischen Motor und Messstelle, dann ist das betrachtete Abgaspaket am Motor angelangt. Die Berechnungsrichtung erfolgt entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Gases. Deshalb werden auch die vorher gemessenen Abgaspakete in den Tunnel gefüllt und schieben das betrachtete Abgaspaket weiter. 2 zeigt eine schematische Ansicht der Berechnungsschritte zur Zuordnung der Zeitstempel zu den Abgaspaketen 7073. In the runtime calculation, the volume of the previously measured exhaust gas package is pushed into the tunnel in each time step, and thus the considered exhaust gas package is pushed further. If the volume of all inserted exhaust gas packages is greater than the volume between engine and measuring point, then the considered exhaust gas package has reached the engine. The calculation direction is opposite to the flow direction of the gas. Therefore, the previously measured exhaust gas packets are filled into the tunnel and push the considered exhaust gas package on. 2 shows a schematic view of the calculation steps for the assignment of the time stamp to the exhaust gas packets 70 - 73 ,

Zunächst wird vom Zeitpunkt der Messung des ersten Abgaspakets 70 (Gleiches gilt für das 2., 3., 4. etc. Abgaspaket) an der Messstelle der Zeitpunkt (rück)berechnet, an dem das erste Abgaspaket 70 sich an der Stelle C befand. Hierbei wird angenommen, dass die Geschwindigkeit des bzw. jedes Abgaspakets 7073 im verdünnten Teil der Abgasleitung stets konstant bzw. gleich ist. First, from the time of measurement of the first exhaust gas packet 70 (The same applies to the 2nd, 3rd, 4th, etc. exhaust gas package) at the measuring point the time (back) is calculated, at which the first exhaust gas package 70 was at the point C was. It is assumed that the speed of the or each exhaust gas package 70 - 73 in the dilute part of the exhaust pipe is always constant or equal.

Anschließend werden die Abgaspakete 7173, die zeitlich vor dem ersten Abgaspaket gemessen wurden, in den Tunnel bzw. die der unverdünnte Abgasleitung Frequenzschritt für Frequenzschritt „geschoben“. Durch die Volumina der Abgaspakete 7173 vor dem betrachteten Abgaspaket 70 wird das betrachtete Abgaspaket 70 durch den Tunnel geschoben. Dies geschieht solange bis das betrachtete Abgaspaket 70 den Tunnel bzw. den unverdünnten Teil der Abgasleitung 20 verlassen hat und sich (wieder) im Motor 10 befindet. Subsequently, the exhaust gas packets 71 - 73 , which were measured in time before the first exhaust gas package, in the tunnel or the undiluted exhaust pipe frequency step for frequency step "pushed". Through the volumes of the exhaust gas packages 71 - 73 in front of the considered exhaust package 70 becomes the considered exhaust package 70 pushed through the tunnel. This happens as long as the considered exhaust gas package 70 the tunnel or the undiluted part of the exhaust pipe 20 left and (again) in the engine 10 located.

Das erste Abgaspaket 70 bekommt im vorliegenden Beispiel, das in 2 gezeigt ist, den Zeitstempel 10, da sich das erste Abgaspaket 70 gemäß der in 2 gezeigten Berechnung im Frequenzschritt 10 vollständig im Motor 10 befand. The first exhaust package 70 gets in the present example that in 2 is shown, the time stamp 10, since the first exhaust gas package 70 according to the in 2 shown calculation in the frequency step 10 completely in the engine 10 was.

Zum Zeitpunkt 13 befindet sich das erste Abgaspaket 70 am Mischungspunkt, d.h. am Punkt C. Der Zeitpunkt der Berechnung ist der Zeitpunkt 12, da das Abgaspaket zu diesem Zeitpunkt komplett in der unverdünnten Probenleitung 25 befindet. Zum Zeitpunkt 11 ist das erste Abgaspaket 70 in der Abgasleitung des Motors, da das Abgaspaket durch das vorher gemessene Abgaspaket 71 weiter in den Tunnel rein verdrängt wird. At time 13 is the first exhaust gas package 70 at the point of the mixture, ie at point C. The point in time of the calculation is point in time 12, since the exhaust gas packet at this time is completely in the undiluted sample line 25 located. At time 11, the first exhaust gas package 70 in the exhaust pipe of the engine, since the exhaust gas package by the previously measured exhaust gas package 71 further into the tunnel is purely displaced.

Demnach wird für jedes einzelne Abgaspaket 7073 die variable Laufzeit im unverdünnten Teil der Abgasleitung 20 berechnet (modale Messung). Durch Erhöhung der Frequenz erhöht sich die Genauigkeit der Zuordnung der Zeitstempel, da die Abgaspakete 7073 kleiner werden. Das zweite Abgaspaket 71 bekommt dementsprechend den Zeitstempel 8 (nicht gezeigt), da sich zu diesem Zeitpunkt, das zweite Abgaspaket 71 vollständig innerhalb des Motors 10 befand. Accordingly, for every single exhaust package 70 - 73 the variable transit time in the undiluted part of the exhaust pipe 20 calculated (modal measurement). Increasing the frequency increases the accuracy of the assignment of the time stamp, since the exhaust gas packets 70 - 73 get smaller. The second exhaust package 71 gets the timestamp accordingly 8th (not shown), since at this time, the second exhaust gas package 71 completely inside the engine 10 was.

Oft überlappen die Abgaspakete jedoch an den Punkten A bzw. C und somit verlassen Anfang und Ende eines Abgaspakets die Abgasleitung/unverdünnte Probenleitung in unterschiedlichen Zeitschritten. In diesem Fall werden die Abgaspakete logisch aufgespalten und in Abhängigkeit vom überlappenden Volumen den jeweiligen Zeitschritten zugeordnet. Da die realen Emissionen in einem gemessenen Zeitschritt aber i.A. nicht konstant sind, entsteht bei dieser Aufteilung eine unvermeidbare Ungenauigkeit, die mit höherer Messfrequenz des Massenstroms abnimmt. However, the exhaust gas packages often overlap at the points A and C, respectively, and thus the beginning and end of an exhaust gas package leave the exhaust gas line / undiluted sample line in different time steps. In this case, the exhaust gas packets are logically split and assigned to the respective time steps depending on the overlapping volume. Since the real emissions in a measured time step but i.A. are not constant, arises in this division an unavoidable inaccuracy, which decreases with higher measurement frequency of the mass flow.

Die in 3 gezeigt Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform lediglich dahingehend, dass das Massenstrommessgerät 80 sich im unverdünnten Teil der Abgasleitung 20 befindet. In the 3 The embodiment shown differs from that in FIG 1 shown embodiment only in that the mass flow meter 80 in the undiluted part of the exhaust pipe 20 located.

Das Massenstrommessgerät 80 kann den Massenstrom z.B. mittels Ultraschall bestimmen. The mass flow meter 80 can determine the mass flow eg by means of ultrasound.

Im Analysator 60 wird die Zusammensetzung des Abgases bzw. der Abgaspakete 7073 analysiert. Dies kann z.B. durch chemische und/oder physikalische Analyse geschehen. Hierbei wird z.B. der CO2-Anteil und/oder NOx-Anteil bzw. -Masse des Abgases für jedes Abgaspaket 7073 bestimmt. In the analyzer 60 is the composition of the exhaust gas or the exhaust gas packets 70 - 73 analyzed. This can be done, for example, by chemical and / or physical analysis. In this case, for example, the CO 2 content and / or NO x content or mass of the exhaust gas for each exhaust gas package 70 - 73 certainly.

Zudem wird der Zustand des Motors 10 mittels einer Motorzustandserfassungsvorrichtung (nicht gezeigt) erfasst und mit einem Zeitstempel versehen. Der Zustand des Motors 10 umfasst z.B. Drehzahl, Drehmoment und/oder eingesaugter bzw. eingespritzter Treibstoff. Dies wird zusammen mit den analysierten Werten des dazugehörigen Abgaspakets 7073, d.h. dem Abgaspaket 7073, das den gleichen Zeitstempel aufweist, gespeichert. In addition, the condition of the engine 10 detected by a motor state detecting device (not shown) and provided with a time stamp. The condition of the engine 10 includes, for example, speed, torque and / or sucked or injected fuel. This is combined with the analyzed values of the associated exhaust gas package 70 - 73 ie the exhaust gas package 70 - 73 that has the same timestamp saved.

Es werden die Abgasmassen aller zu jedem einzelnen Zeitpunkt einer Abgasmessung aus dem Motor 10 ausgetreten Abgaspakete 7073 summiert, um die Motor-Rohemission zeitaufgelöst zu bestimmen. It will be the exhaust masses of each at any one time an exhaust gas measurement from the engine 10 leaked exhaust packages 70 - 73 summed to determine the engine raw emissions time-resolved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

5 5
Bestimmungsvorrichtung determiner
10 10
Motor engine
20 20
Abgasleitung des Motors Exhaust pipe of the engine
25 25
unverdünnte Probenleitung undiluted sample line
30 30
CVS-Tunnel CVS-Tunnel
40 40
Verdünnungsluft dilution air
50 50
verdünnte Probenleitung diluted sample line
60 60
Analysator analyzer
70–73 70-73
Abgaspakete exhaust gas packets
80 80
Massenstrommessgerät Mass flow meter

Claims (9)

Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen (7073) aus einem Motor (10), insbesondere aus einem Motor (10) eines Fahrzeugs, in eine Abgasleitung (20), umfassend die Schritte: Unterteilen des unverdünnten Abgases an einer ersten Stelle in der Abgasleitung (20) entsprechend einer vorgegebenen Frequenz in logische Abgaspakete (7073), Bestimmen des Volumens des jeweiligen Abgaspakets, Zuordnen eines Zeitstempels zu jedem Abgaspaket, Bestimmen der Laufzeit für jedes Abgaspaket für die Strecke von dem Motor (10) bis zu der ersten Stelle mittels der bestimmten Volumen, und Berechnen des Zeitpunkts des Austretens des jeweiligen Abgaspakets aus dem Motor (10) in die Abgasleitung (20) mittels des Zeitstempels des Abgaspakets und mittels der bestimmten Laufzeit, wobei zur Bestimmung der Laufzeit jedes Abgaspakets (7073) das, direkt vor dem jeweiligen Abgaspaket (7073), durch gemessene Abgaspakete gefüllte Volumen in der Abgasleitung (20) vor einer Messstelle Frequenzschritt für Frequenzschritt, mittels der bestimmten Volumina, berechnet wird, und die Frequenzschritte und das jeweils eingenommene Volumen solange aufaddiert werden, bis das durch die vorher gemessenen Abgaspakete (7073) eingenommene Volumen in der Abgasleitung (20) größer ist als das Volumen zwischen dem Motor (10) und der Messstelle. Method for determining the time of exit of exhaust gas packets ( 70 - 73 ) from a motor ( 10 ), in particular from an engine ( 10 ) of a vehicle, into an exhaust pipe ( 20 ), comprising the steps of: dividing the undiluted exhaust gas at a first location in the exhaust line ( 20 ) according to a predetermined frequency into logical exhaust gas packets ( 70 - 73 ), Determining the volume of the respective exhaust packet, assigning a time stamp to each exhaust packet, determining the transit time for each exhaust packet for the distance from the engine ( 10 ) to the first location by means of the determined volumes, and calculating the time of exit of the respective exhaust packet from the engine ( 10 ) in the exhaust pipe ( 20 ) by means of the timestamp of the exhaust gas packet and by means of the determined transit time, wherein for determining the transit time of each exhaust gas packet ( 70 - 73 ), directly in front of the respective exhaust package ( 70 - 73 ), filled by measured exhaust gas packets volume in the exhaust pipe ( 20 ) before a measuring point frequency step for frequency step, by means of the specific volumes, is calculated, and the frequency steps and the respectively occupied volume are added up until by the previously measured exhaust gas packets ( 70 - 73 ) occupied volume in the exhaust pipe ( 20 ) is greater than the volume between the engine ( 10 ) and the measuring point. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Volumen des jeweiligen Abgaspakets (7073) durch Messen des Massenstroms bestimmt wird. Method according to claim 1, wherein the volume of the respective exhaust gas packet ( 70 - 73 ) is determined by measuring the mass flow. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Volumen des jeweiligen Abgaspakets (7073) durch Messen des Massenstroms von mit Umgebungsluft verdünntem Abgas an einer Messstelle bestimmt wird. Method according to claim 2, wherein the volume of the respective exhaust gas packet ( 70 - 73 ) is determined by measuring the mass flow of exhaust gas diluted with ambient air at a measuring point. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Volumen des jeweiligen Abgaspakets (7073) durch Messen des Massenstroms von unverdünntem Abgas an einer Messstelle in der Abgasleitung, insbesondere am Ende (C) des Teils der Abgasleitung (20), in dem das Abgas unverdünnt in der Abgasleitung (20) strömt, bestimmt wird. Method according to claim 2, wherein the volume of the respective exhaust gas packet ( 70 - 73 ) by measuring the mass flow of undiluted exhaust gas at a measuring point in the exhaust pipe, in particular at the end (C) of the part of the exhaust pipe ( 20 ), in which the exhaust gas undiluted in the exhaust pipe ( 20 ), is determined. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der momentane Zustand des Motors (10), umfassend z.B. Drehzahl, Brennstoffverbrauch und angesaugtes Luftvolumen, mit der vorgegebenen Frequenz erfasst wird und dem jeweils erfassten Zustand ein Zeitstempel zugeordnet wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the instantaneous state of the engine ( 10 ), comprising, for example, speed, fuel consumption and intake air volume, is detected at the predetermined frequency and the respective detected state is assigned a time stamp. Bestimmungsvorrichtung (5) zur Bestimmung des Zeitpunkts des Austretens von Abgaspaketen (7073) aus einem Motor (10), insbesondere eines Motors eines Fahrzeugs, in eine Abgasleitung (20), umfassend eine Unterteilungsvorrichtung zum Unterteilen des unverdünnten Abgases an ersten Stelle in der Abgasleitung (20) entsprechend einer vorgegebenen Frequenz in logische Abgaspakete (7073), und eine Zeitstempelvorrichtung zum Zuordnen eines Zeitstempels zu jedem Abgaspaket (7073), und wobei die Bestimmungsvorrichtung (5) derart ausgebildet ist, dass die Laufzeit für jedes Abgaspaket (7073) für das Volumen von dem Motor (10) bis zu der Messstelle mittels des bestimmten Volumens jedes Abgaspakets (7073) bestimmt wird, und der Zeitpunkt des Austretens des jeweiligen Abgaspakets (7073) aus dem Motor (10) in die Gasleitung mittels des Zeitstempels des Abgaspakets (7073) und mittels der bestimmten Laufzeit berechnet wird, wobei zur Bestimmung der Laufzeit jedes Abgaspakets (7073) das, direkt vor dem jeweiligen Abgaspaket (7073), durch gemessene Abgaspakete gefüllte Volumen in der Abgasleitung (20) vor einer Messstelle Frequenzschritt für Frequenzschritt, mittels der bestimmten Volumina, berechnet wird, und die Frequenzschritte und das jeweils eingenommene Volumen solange aufaddiert werden, bis das durch die vorher gemessenen Abgaspakete (7073) eingenommene Volumen in der Abgasleitung (20) größer ist als das Volumen zwischen dem Motor (10) und der Messstelle. Determination device ( 5 ) for determining the time of the exit of exhaust gas packets ( 70 - 73 ) from a motor ( 10 ), in particular an engine of a vehicle, in an exhaust pipe ( 20 ), comprising a partitioning device for dividing the undiluted exhaust gas at the first position in the exhaust pipe ( 20 ) according to a predetermined frequency into logical exhaust gas packets ( 70 - 73 ), and a timestamp device for assigning a timestamp to each exhaust packet ( 70 - 73 ), and wherein the determining device ( 5 ) is designed such that the transit time for each exhaust gas packet ( 70 - 73 ) for the volume of the engine ( 10 ) up to the measuring point by means of the determined volume of each exhaust gas packet ( 70 - 73 ) is determined, and the time of the exit of the respective exhaust gas packet ( 70 - 73 ) from the engine ( 10 ) in the gas line by means of the timestamp of the exhaust gas packet ( 70 - 73 ) and is calculated by means of the determined transit time, whereby in order to determine the transit time of each exhaust gas packet ( 70 - 73 ), directly in front of the respective exhaust package ( 70 - 73 ), filled by measured exhaust gas packets volume in the exhaust pipe ( 20 ) before a measuring point frequency step for frequency step, by means of the specific volumes, is calculated, and the frequency steps and the respectively occupied volume are added up until by the previously measured exhaust gas packets ( 70 - 73 ) occupied volume in the exhaust pipe ( 20 ) is greater than the volume between the engine ( 10 ) and the measuring point. Bestimmungsvorrichtung (5) nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Massenstrommessgerät (80) zum Bestimmen des Volumens jedes Abgaspakets (7073). Determination device ( 5 ) according to claim 6, further comprising a mass flow meter ( 80 ) for determining the volume of each exhaust gas packet ( 70 - 73 ). Bestimmungsvorrichtung (5) nach Anspruch 6 oder 7, ferner umfassend eine Motorzustandserfassungsvorrichtung, wobei die Motorzustandserfassungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass der momentane Zustand des Motors (10), umfassend z.B. Drehzahl, Brennstoffverbrauch und angesaugtes Luftvolumen, mit der vorgegebenen Frequenz erfasst wird und dem jeweils erfassten Zustand ein Zeitstempel zugeordnet wird. Determination device ( 5 ) according to claim 6 or 7, further comprising an engine state detecting device, wherein the engine state detecting device is configured such that the current state of the engine ( 10 ), comprising, for example, speed, fuel consumption and intake air volume, is detected at the predetermined frequency and the respective detected state is assigned a time stamp. Fahrzeug mit einer Bestimmungsvorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 6–8. Vehicle with a determination device ( 5 ) according to any one of claims 6-8.
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