DE112016000305T5

DE112016000305T5 - System und verfahren zum detektieren einer leckage in einer abgasprobenentnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE112016000305T5
Application number: DE112016000305.6T
Authority: DE
Inventors: Gerald Marek
Original assignee: AVL Test Systems Inc
Current assignee: AVL Test Systems Inc
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2017-09-28
Also published as: US10656050B2; JP2018507417A; CN208000232U; JP6827955B2; US20180195927A1; WO2016112269A1

Abstract

Ein Probenentnahmesystem gemäß den Grundzügen der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Verdünnungsluftquelle, die einem ersten Strömungspfad Verdünnungsluft liefert, sowie einen ersten Strömungsmesser, der eine erste Massenströmungsgeschwindigkeit in dem ersten Strömungspfad misst. Das System beinhaltet ferner eine Probensonde, einen zweiten Strömungsmesser, ein erstes Ventil und ein Leckagedetektionsmodul. Die Probensonde liefert dem ersten Strömungspfad an einer Stelle stromabwärts von dem ersten Strömungsmesser ein Abgas. Der zweite Strömungsmesser misst in dem ersten Strömungspfad eine zweite Massenströmungsgeschwindigkeit an einer Stelle stromabwärts von der Probensonde. Das erste Ventil reguliert einen Abgasstrom von der Probensonde zu dem zweiten Strömungsmesser. Das Leckagedetektionsmodul detektiert eine Leckage in dem System basierend auf Messungen der ersten und zweiten Strömungsgeschwindigkeiten, die aufgenommen werden, wenn das erste Ventil geschlossen ist.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen U.S.-Anmeldung mit der Nr. 62/101,629, die am 9. Januar 2015 eingereicht wurde. Die gesamte Offenbarung der vorgenannten Anmeldung ist hier durch Bezugnahme aufgenommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Abgasprobenentnahmesysteme und etwas genauer auf Systeme und Verfahren zum Detektieren von Leckagen in einer Abgasprobenentnahmevorrichtung.
HINTERGRUND
Die nachfolgende Beschreibung des Hintergrundes dient dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein vorzustellen. Arbeitsergebnisse der vorliegend angegebenen Erfinder, soweit sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben sind, sowie Aspekte der Beschreibung, die nicht anderweitig als Stand der Technik zum Zeitpunkt der Einreichung qualifiziert werden können, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung zugestanden.
Eine Abgasprobenentnahmevorrichtung beinhaltet typischerweise eine Verdünnungsluftzuführung, die Verdünnungsluft einem Verdünnungslufttunnel liefert, sowie eine Probensonde, die dem Verdünnungslufttunnel ein Abgas liefert. Die Verdünnungsluft kann saubere, gefilterte Luft sein, die ölfrei ist, wie etwa Nullluft oder Stickstoff, und sie kann Druckluft sein. In dem Verdünnungslufttunnel reagieren Partikel in dem Abgas mit der Verdünnungsluft, was dazu führt, dass die Partikel ein Kondensationswachstum erfahren. Dieses Wachstum der Emissionspartikel erhöht die Genauigkeit von Emissionsanalysatoren in den Abgasprobeentnahmesystemen.
Ab und an kann eine Abgasprobenentnahmevorrichtung eine Leckage bekommen, nämlich beispielsweise aufgrund einer ungeeignete Montage, einem Defekt in einer Komponente oder aufgrund von Verschleiß. Herkömmliche Systeme und Verfahren zum Detektieren einer Leckage in einer Abgasprobenentnahmevorrichtung setzen die Vorrichtung entweder unter Druck oder erzeugen ein Vakuum in der Vorrichtung und beobachten den Druck in der Vorrichtung. Falls eine Druckänderung innerhalb einer bestimmten Zeitspanne größer als ein bestimmtes Maß ist, detektieren die Systeme und Verfahren eine Leckage in der Abgasprobenentnahmevorrichtung. Diese herkömmlichen Systeme und Verfahren können eine Leckage in einer Abgasprobenentnahmevorrichtung nicht so genau und/oder nicht so schnell detektieren, wie gewünscht.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein erstes Beispiel eines Abgasprobenentnahmesystems gemäß den Grundzügen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Verdünnungsluftquelle, einen ersten Strömungsmesser, eine Probensonde, ein erstes Ventil und ein Leckagedetektionsmodul. Die Verdünnungsluftquelle liefert einem ersten Strömungspfad Verdünnungsluft. Der erste Strömungsmesser misst eine erste Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft in dem ersten Strömungspfad. Die Probensonde besitzt einen Auslass, der in dem ersten Strömungspfad stromabwärts von dem ersten Strömungsmesser angeordnet ist, und sie liefert dem ersten Strömungspfad Abgas. Der zweite Strömungsmesser misst eine zweite Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft in dem ersten Strömungspfad stromabwärts von der Probensonde. Das erste Ventil ermöglicht einen Abgasstrom von der Probensonde zu dem zweiten Strömungsmesser, wenn das erste Ventil geöffnet ist, und es verhindert einen Abgasstrom von der Probensonde zu dem zweiten Strömungsmesser, wenn das erste Ventil geschlossen ist. Das Leckagedetektionsmodul detektiert eine Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem basierend auf Messungen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit, die aufgenommen wurden, wenn das erste Ventil geschlossen ist.
Gemäß einem Aspekt detektiert das Leckagedetektionsmodul eine Leckage in dem Abgassystem basierend auf einer Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit. Gemäß einem anderen Aspekt detektiert das Leckagedetektionsmodul eine Leckage in dem Abgassystem, wenn die Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit größer als ein bestimmter Wert ist. Gemäß einem anderen Aspekt ist das erste Ventil in der Probensonde angeordnet. Gemäß einem noch anderen Aspekt ist das erste Ventil stromabwärts von dem Auslass der Probensonde in dem ersten Strömungspfad angeordnet.
Gemäß weiteren Aspekten beinhaltet das Abgasprobenentnahmesystem ferner einen zweiten Strömungspfad und eine Ventilanordnung. Der zweite Strömungspfad erstreckt sich von einer ersten Stelle in dem ersten Strömungspfad zu einer zweiten Stelle in dem ersten Strömungspfad. Die erste Stelle ist stromabwärts von dem ersten Strömungsmesser und stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde. Die zweite Stelle ist stromabwärts von dem Auslass der Probensonde und stromaufwärts von dem zweiten Strömungsmesser. Wenn sich die Ventilanordnung in einer ersten Position befindet, ermöglicht die Ventilanordnung einen Luftstrom durch den ersten Strömungspfad zu dem Auslass der Probensonde und verhindert einen Luftstrom durch den zweiten Strömungspfad von der ersten Stelle zu der zweiten Stelle. Wenn sich die Ventilanordnung in einer zweiten Position befindet, verhindert die Ventilanordnung einen Luftstrom durch den ersten Strömungspfad zu dem Auslass der Probensonde und sie ermöglicht einen Luftstrom durch den zweiten Strömungspfad von der ersten Stelle zu der zweiten Stelle.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet die Ventilanordnung ein zweites Ventil und ein drittes Ventil. Das zweite Ventil ist in dem ersten Strömungspfad stromabwärts von der ersten Stelle und stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde angeordnet. Das dritte Ventil ist in dem zweiten Strömungspfad stromabwärts von der ersten Stelle und stromaufwärts von der zweiten Stelle angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Abgasprobenentnahmesystem ferner eine Zusatzentnahme-(AOS – Add an Sampling)Vorrichtung, die Eigenschaften der Partikel in dem Abgas detektiert, welches durch den ersten Strömungspfad strömt, und die es dem Gas ermöglicht, aus dem ersten Strömungspfad zu entkommen. Die AOS-Vorrichtung besitzt einen Einlass, der an einer ersten Stelle mit dem ersten Strömungspfad in Verbindung steht, welche stromabwärts von dem Auslass der Probensonde angeordnet ist. Die AOS-Vorrichtung besitzt einen Auslass, der an einer zweiten Stelle mit dem ersten Strömungspfad in Verbindung steht, welche sich stromabwärts von der ersten Stelle befindet. Basierend auf der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit detektiert das Leckagedetektionsmodul einen Fehler in einer dritten Luftmassenströmungsgeschwindigkeit, die in die AOS-Vorrichtung gelangt, und/oder einer vierten Luftmassenströmungsgeschwindigkeit, die die AOS-Vorrichtung verlässt.
Gemäß einem weiteren Aspekt detektiert das Leckagedetektionsmodul einen Fehler in der dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit basierend auf: einer ersten Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit; einer zweiten Differenz zwischen der dritten Massenströmungsgeschwindigkeit und der vierten Massenströmungsgeschwindigkeit. Gemäß einem weiteren Aspekt detektiert das Leckagedetektionsmodul einen Fehler in der dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit, wenn die erste Differenz um ein bestimmtes Maß größer ist als die zweite Differenz. Gemäß einem weiteren Aspekt sind die dritte Massenströmungsgeschwindigkeit und die vierte Massenströmungsgeschwindigkeit vorbestimmt. Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet die AOS-Vorrichtung einen dritten Strömungsmesser, der die dritte Massenströmungsgeschwindigkeit misst, sowie einen vierten Strömungsmesser, der die vierte Massenströmungsgeschwindigkeit misst.
Gemäß weiteren Aspekten beinhaltet das Abgasprobenentnahmesystem ferner ein zweites und ein drittes Ventil. Das zweite Ventil ermöglicht eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungspfad und dem Einlass der AOS-Vorrichtung, wenn das zweite Ventil geöffnet ist, und verhindert eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungspfad und dem Einlass der AOS-Vorrichtung, wenn das zweite Ventil geschlossen ist. Das dritte Ventil ermöglicht eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungspfad und dem Auslass der AOS-Vorrichtung, wenn das dritte Ventil geöffnet ist, und verhindert eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungspfad und dem Auslass der AOS-Vorrichtung, wenn das dritte Ventil geschlossen ist. Gemäß einem weiteren Aspekt stellt das Leckagedetektionsmodul die dritte Massenströmungsgeschwindigkeit und/oder die vierte Massenströmungsgeschwindigkeit basierend auf Messungen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit ein, die durchgeführt werden, wenn das erste Ventil, das zweite Ventil und das dritte Ventil geschlossen sind.
Ein zweites Beispiel eines Abgasprobenentnahmesystems gemäß den Grundzügen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Verdünnungslufttunnel, eine Verdünnungsluftzuführung, einen ersten Strömungsmesser, eine Probensonde, eine Rückführung, ein erstes Ventil, einen zweiten Strömungsmesser und ein Leckagedetektionsmodul. Die Verdünnungsluftzuführung führt Verdünnungsluft in den Verdünnungslufttunnel. Der erste Strömungsmesser misst eine erste Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die durch die Verdünnungsluftzuführung strömt. Die Probensonde liefert Abgas in den Verdünnungslufttunnel. Die Rückführung steht in leitender Verbindung mit einem Auslass des Verdünnungslufttunnels. Das erste Ventil steuert den Abgasstrom von der Probensonde zu der Rückführung. Der zweite Strömungsmesser misst eine zweite Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die durch die Rückführung strömt. Das Leckagedetektionsmodul detektiert eine Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem basierend auf Messungen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit, die aufgenommen wurden, wenn das erste Ventil geschlossen ist.
Gemäß einem Aspekt detektiert das Leckagedetektionsmodul eine Leckage in dem Abgassystem, wenn die erste Massenströmungsgeschwindigkeit um ein bestimmtes Maß größer ist als die zweite Massenströmungsgeschwindigkeit. Gemäß einem anderen Aspekt ist das erste Ventil in der Probensonde angeordnet. Gemäß einem anderen Aspekt besitzt die Probensonde einen Auslass, der stromaufwärts von dem Verdünnungslufttunnel angeordnet ist, und das erste Ventil ist stromabwärts von dem Auslass der Probensonde in der Verdünnungsluftzuführung angeordnet.
Gemäß weiteren Aspekten beinhaltet das Abgasprobenentnahmesystem ferner eine Verbindungspassage und eine Ventilanordnung. Die Verbindungspassage besitzt einen Einlass, der mit der Verdünnungsluftzuführung an einer ersten Stelle stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde in Verbindung steht, sowie einen Auslass, der an einer zweiten Stelle stromaufwärts von dem zweiten Strömungsmesser mit der Rückführung in Verbindung steht. Die Ventilanordnung steuert den Luftstrom zu dem Auslass der Probensonde und steuert den Luftstrom durch die Verbindungspassage von der ersten Stelle zu der zweiten Stelle.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet die Ventilanordnung ein zweites Ventil und ein drittes Ventil. Das zweite Ventil ist stromabwärts von der ersten Stelle und stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde in der Verdünnungsluftzuführung angeordnet. Das dritte Ventil ist stromabwärts von der ersten Stelle und stromaufwärts von der zweiten Stelle in der Verbindungspassage angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Abgasprobenentnahmesystem ferner einen Wärmetauscher, der stromabwärts von der ersten Stelle in der Verdünnungsluftzuführung angeordnet ist. Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Abgasprobenentnahmesystem ferner einen Zyklontrenner, der stromaufwärts von der zweiten Stelle in der Rückführung angeordnet ist.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Detektieren einer Leckage in einem Abgasprobenentnahmesystem gemäß den Grundzügen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Zuführung von Verdünnungsluft in einen Verdünnungslufttunnel durch eine Verdünnungsluftzuführung und das Schließen eines ersten Ventils, um einen Abgasstrom von einer Probensonde zu einer Rückführung zu verhindern, die in leitender Verbindung mit einem Auslass des Verdünnungslufttunnels steht. Das Verfahren beinhaltet ferner die Messung einer ersten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die durch die Verdünnungsluftzuführung strömt, wenn das erste Ventil geschlossen ist, sowie die Messung einer zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die durch die Rückführung fließt, wenn das erste Ventil geschlossen ist. Das Verfahren beinhaltet ferner die Detektion einer Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem basierend auf der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit.
Gemäß einem Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Detektieren einer Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem basierend auf einer Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit. Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Detektieren einer Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem, wenn die Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren ferner das Steuern einer Ventilanordnung, um einen Luftstrom von der Verdünnungsluftzuführung zu dem Verdünnungslufttunnel zu unterbinden und einen Luftstrom durch eine Verbindungspassage von einer ersten Stelle in der Verdünnungsluftzuführung, die stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde liegt, zu einer zweiten Stelle in der Rückführung zu ermöglichen, die stromaufwärts von der dritten Stelle liegt, an der die zweite Massenströmungsgeschwindigkeit gemessen wird, sowie Messen der ersten und zweiten Massenströmungsgeschwindigkeiten. Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren das Detektieren eines Fehlers bei einer dritten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die in eine Zusatzentnahme-(AOS)Vorrichtung gelangt und/oder einer vierten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die die AOS-Vorrichtung verlässt, und zwar basierend auf den ersten und zweiten Massenströmungsgeschwindigkeiten.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren das Detektieren eines Fehlers in der dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit basierend auf einer ersten Differenz zwischen den ersten und zweiten Massenströmungsgeschwindigkeiten und einer zweiten Differenz zwischen den dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeiten. Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren das Detektieren eines Fehlers in den dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit, wenn die erste Differenz um ein bestimmtes Maß größer ist als die zweite Differenz. Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet das Verfahren das Einstellen der dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit basierend auf dem detektierten Fehler.
Weitere Anwendungsfelder der vorliegenden Offenbarung werden aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich. Die detaillierte Beschreibung und die konkreten Beispiele sind nur zur Erläuterung vorgesehen und sind nicht dazu vorgesehen, den Umfang der Offenbarung zu beschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung lässt sich anhand der detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen noch besser verstehen, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines Abgasprobenentnahmesystems gemäß den Grundzügen der vorliegenden Offenbarung ist,
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines Abgasprobenentnahmesystems gemäß den Grundzügen der vorliegenden Offenbarung ist;
3 eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels eines Abgasprobenentnahmesystems gemäß den Grundzügen der vorliegenden Offenbarung ist;
4 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Detektieren einer Leckage in einem Abgasprobenentnahmesystem gemäß den Grundzügen der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
5 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Detektieren eines Fehlers bei der Messung einer Massenströmungsgeschwindigkeit gemäß den Grundzügen der vorliegenden Offenbarung erläutert.
In den Zeichnungen werden Bezugszeichen jeweils wiederverwendet, um ähnliche und/oder identische Elemente zu bezeichnen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Abgasprobenentnahmevorrichtung entsprechend der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Verdünnungslufttunnel, eine Verdünnungsluftzuführung, die Verdünnungsluft in den Verdünnungslufttunnel zuführt, und eine Probensonde, die den Verdünnungslufttunnel mit Abgas versorgt. Die Abgasprobenentnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Rückführung, die an der Auslassseite des Verdünnungslufttunnels angeordnet ist, sowie eine Ventilanordnung, die die Probensonde von dem Rest der Vorrichtung isoliert, wenn die Ventilanordnung geschlossen ist. Die Abgasprobenentnahmevorrichtung beinhaltet ferner einen ersten Strömungsmesser, der in der Verdünnungsluftzuführung angeordnet ist, sowie einen zweiten Strömungsmesser, der in der Rückführung angeordnet ist.
Ein System und ein Verfahren entsprechend der vorliegenden Offenbarung detektiert eine Leckage in der Abgasprobenentnahmevorrichtung basierend auf ersten und zweiten Massenströmungsgeschwindigkeiten, die mit dem ersten bzw. zweiten Strömungsmesser gemessen werden, wenn die Ventilanordnung geschlossen ist. Da die ersten und zweiten Massenströmungsgeschwindigkeiten gemessen werden, wenn die Ventilanordnung geschlossen ist, kann lediglich Verdünnungsluft an den ersten und zweiten Strömungsmessern vorbeiströmen. Das System und das Verfahren detektieren dann eine Leckage in der Abgasprobenentnahmevorrichtung auf Basis einer Differenz zwischen den ersten und zweiten Massenströmungsgeschwindigkeiten. Das Detektieren einer Leckage in der Abgasprobenentnahmevorrichtung kann auf diese Weise schneller und genauer erfolgen als bei herkömmlichen Systemen und Verfahren zum Detektieren einer Leckage in einer Abgasprobenentnahmevorrichtung.
Bezug nehmend auf 1 beinhaltet ein Abgasprobenentnahmesystem 100 eine Verdünnungsluftquelle, wie etwa einen Kompressor 102, einen Verdünnungsluftkanal 104 und/oder eine Druckluftleitung in einem Gebäude (hier nicht gezeigt), welche Verdünnungsluft in einem Verdünnungslufttunnel 106 bereitstellt. Das Abgasprobenentnahmesystem 100 beinhaltet ferner eine Probensonde 108, die in dem Verdünnungslufttunnel 106 ein Abgas bereitstellt, welches durch ein Abgasendrohr 110 strömt. Die Probensonde 108 besitzt einen Einlass 112, der in dem Abgasendrohr 110 angeordnet ist, sowie einen Auslass 114, der stromaufwärts von dem Verdünnungslufttunnel 106 in der Verdünnungsluftzuführung 104 angeordnet sein kann, wie dargestellt ist. Alternativ kann der Auslass 114 der Probensonde 108 in dem Verdünnungslufttunnel 106 angeordnet sein.
Ein erstes Ventil 116 ist in der Verdünnungsluftzuführung 104 angeordnet und regelt den Strom der Verdünnungsluft zu dem Auslass 114 der Probensonde 108. Ein zweites Ventil 118 ist in der Verdünnungsluftzuführung 104 angeordnet und regelt den Strom der Verdünnungsluft und/oder des Abgases von der Probensonde 108 zu dem Verdünnungslufttunnel 106. Das erste und zweite Ventil 116 und 118 können elektromechanische Ventile sein und sind auf eine vollständig geöffnete Position, eine vollständig geschlossene Position und, in verschiedenen Implementierungen, auf eine Vielzahl von Positionen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen einstellbar.
Das erste Ventil 116 verhindert, dass Verdünnungsluft an dem Auslass 114 der Probensonde 108 vorbeiströmt, wenn das erste Ventil 116 geschlossen ist. Das erste Ventil 116 ermöglicht es, dass Verdünnungsluft an dem Auslass 114 der Probensonde 108 vorbeiströmt, wenn das erste Ventil 116 geöffnet ist. Das zweite Ventil 118 verhindert, dass Abgas aus dem Auslass 114 der Probensonde 108 zu dem Verdünnungslufttunnel 106 strömt, wenn das zweite Ventil 118 geschlossen ist. Das zweite Ventil 118 ermöglicht, dass Abgas von dem Auslass 114 der Probensonde 108 zu dem Verdünnungslufttunnel 106 strömt, wenn das zweite Ventil 118 geöffnet ist.
Eine Versorgungsleitung 120 leitet die Verdünnungsluft und/oder das Abgas aus dem Verdünnungslufttunnel 106 zu einer ersten Filterpassage 122 und einer zweiten Filterpassage 124. Ein erster Partikelfilter 126 und ein zweiter Partikelfilter 128 sind in der ersten Filterpassage 122 bzw. der zweiten Filterpassage 124 angeordnet. Wenngleich hier zwei Partikelfilter gezeigt sind, kann das Abgasprobenentnahmesystem 100 eine höhere Anzahl an Partikelfiltern (z. B. drei) oder eine geringere Anzahl an Partikelfiltern (z. B. einen) beinhalten.
Eine Rückführung 130 nimmt den Abgasstrom und/oder Verdünnungsluftstrom aus der ersten und zweiten Filterpassage 122 und 124 auf. Die Rückführung 130 steht über die Versorgungspassage 120 und die erste und zweite Filterpassage 122 und 124 in leitender Verbindung mit einer Auslassseite des Verdünnungslufttunnels 106. Die Rückführung 130 kann den Abgasstrom und/oder den Verdünnungsluftstrom zu einer Emissionsreduzierungseinheit führen, bevor der Strom in die Atmosphäre entlassen wird.
Eine Pumpe 132 ist in der Rückführung 130 angeordnet, um an einer Einlassseite 134 der Pumpe 132 ein Vakuum zu erzeugen. Das mit der Pumpe 132 erzeugte Vakuum zieht den Abgasstrom und/oder den Verdünnungsluftstrom von der Einlassseite 134 der Pumpe 132 zu einer Auslassseite 136 der Pumpe 132. Die Pumpe 132 kann eine Venturi-Pumpe sein, und sie kann Strömung aus der Verdünnungsluftquelle nutzen, um das Vakuum zu erzeugen.
Ein erster Strömungsmesser 138 misst eine erste Massenströmungsgeschwindigkeit Q1 der Verdünnungsluft in der Verdünnungsluftzuführung 104. Der erste Strömungsmesser 138 ist in der Verdünnungsluftzuführung 104 stromaufwärts von dem Auslass 114 der Probensonde 108 angeordnet, wie hier gezeigt. Ein zweiter Strömungsmesser 140 misst eine zweite Massenströmungsgeschwindigkeit Q2 der Verdünnungsluft und/oder des Abgases in der Rückführung 130. Der zweite Strömungsmesser 140 ist in der Rückführung 130 stromaufwärts von der Pumpe 132 angeordnet.
Eine Verbindungspassage 142 verbindet die Verdünnungsluftzuführung 104 mit der Rückführung 130. Die Verbindungspassage 142 besitzt einen Einlass 144 und einen Auslass 146. Der Einlass 144 der Verbindungspassage 142 liegt an einer ersten Stelle, die sich stromabwärts von dem ersten Strömungsmesser 138 und stromaufwärts von dem Auslass 114 der Abtastsonde 108 befindet, in leitender Verbindung mit der Verdünnungsluftzuführung 104. Der Auslass 146 der Verbindungspassage 142 liegt an einer zweite Stelle, die sich stromaufwärts von dem zweiten Strömungsmesser 140 befindet, in leitender Verbindung mit der Rückführung 130.
Ein drittes Ventil 148 ist in der Verbindungspassage 142 angeordnet und regelt den Strom der Verdünnungsluft von der Verdünnungsluftzuführung 104 durch die Verbindungspassage 142 zu der Rückführung 130. Das dritte Ventil 148 kann ein elektromechanisches Ventil sein und es ist auf eine vollständig geöffnete Position, eine vollständig geschlossene Position und, in verschiedenen Implementierungen, auf eine Vielzahl von Positionen zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Position einstellbar. Das dritte Ventil 148 ermöglicht einen Strom von der Verdünnungsluftzuführung 104 zu der Rückführung 130 durch die Verbindungspassage 142, wenn das dritte Ventil 148 geöffnet ist. Das dritte Ventil 148 verhindert einen Strom von der Verdünnungsluftzuführung 104 zu der Rückführung 130 durch die Verbindungspassage 142, wenn das dritte Ventil 148 geschlossen ist.
Ein Abgasprobenentnahmesystem(EGSS, Exhaust Gas Sampling System)-Steuermodul 150 empfängt Signale von verschiedenen Sensoren in dem Abgasprobenentnahmesystem 100 und steuert basierend auf den empfangenen Signalen verschiedene Komponenten des Abgasprobenentnahmesystems 100. Das EGSS Steuermodul 150 beinhaltet ein Ventilsteuermodul 152 und ein Leckagedetektionsmodul 154. Das Ventilsteuermodul 152 steuert die Positionen des ersten Ventil 116, des zweiten Ventils 118 und des dritten Ventils 148. Das Leckagedetektionsmodul 154 detektiert eine Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem 100.
Während eines Leckagetests kann das Ventilsteuermodul 152 das erste Ventil 116 schließen und das dritte Ventil 148 öffnen, um einen Verdünnungsluftstrom von der Verdünnungsluftzuführung 104 durch die Verbindungspassage 142 zu der Rückführung 130 umzulenken. Darüber hinaus kann das Ventilsteuermodul 152 das erste und zweite Ventil 116 und 118 schließen, um die Probensonde 108 in dem Bereich der Verdünnungsluftzuführung 104, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ventil 118 erstreckt, zu isolieren. Die Einstellung des ersten, zweiten und dritten Ventils 116, 118 und 148 auf diese Weise gewährleistet, dass an den ersten und zweiten Strömungsmessern 138 und 140 lediglich Verdünnungsluft entlangströmt. Im Gegenzug kann das Leckagedetektionsmodul 154 eine Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem 100 auf Basis einer Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit Q1 und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit Q2 detektieren.
Das Leckagedetektionsmodul 154 kann basierend auf der Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit Q1 und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit Q2 eine Leckage in einem ersten Strömungspfad und/oder einem zweiten Strömungspfad detektieren. Der erste Strömungspfad verläuft durch die Verdünnungsluftzuführung 104, den Verdünnungslufttunnel 106, die Versorgungsleitung 120, die Filterpassagen 122 und 124 und die Rückführung 130. Der zweite Strömungspfad verläuft durch die Verbindungspassage 142.
In verschiedenen Implementierungen können das erste Ventil 116 und das dritte Ventil 148 durch ein einzelnes Drei-Wege-Ventil 156 ersetzt werden. Das erste Ventil 116, das zweite Ventil 118, das dritte Ventil 148 und/oder das Drei-Wege-Ventil 156 kann man als Ventilanordnung bezeichnen. In Implementierungen, bei denen das erste und dritte Ventil 148 durch das Drei-Wege-Ventil 156 ersetzt wurden, steuert das Ventilsteuermodul 152 die Positionen des zweiten Ventils 118 und des Drei-Wege-Ventils 156.
Das Abgasprobenentnahmesystem 100 kann ferner einen Wärmetauscher 158 und einen Zyklontrenner 160 beinhalten. Der Wärmetauscher 158 beheizt und/oder kühlt Verdünnungsluft, die durch die Verdünnungsluftzuführung 104 strömt. Der Wärmetauscher 158 kann ein Wärmetauscher auf Peltier-Basis sein. Der Zyklontrenner 160 ist ein Partikeltrenner, der kleine Partikel hindurchlässt, während größere Partikel gefangen werden. Rein beispielhaft können die kleineren Partikel einen Durchmesser von ca. 1 Mikrometer haben, während die größeren Partikel einen Durchmesser von etwa 10 Mikrometer haben.
2 zeigt ein Abgasprobenentnahmesystem 200, das ähnlich zu dem Abgasprobenentnahmesystem 100 aus 1 ist. Allerdings sind bei dem Abgasprobenentnahmesystem 100 aus 1 das erste und das zweite Ventil 116 und 118 in der Verdünnungsluftzuführung 104 angeordnet und sie werden geschlossen, um die Probensonde 108 zu isolieren, wie oben beschrieben wurde. Im Gegensatz dazu sind das erste und zweite Ventil 116 und 118 bei dem Abgasprobenentnahmesystem 200 aus 2 weggelassen und ein einzelnes Ventil 202 ist in der Probensonde 108 angeordnet und wird geschlossen, um die Probensonde 108 von dem gesamten ersten Strömungspfad zu isolieren. Im Gegenzug kann Verdünnungsluft durch den gesamten ersten Strömungspfad strömen, ohne sich mit Abgas aus der Probensonde 108 zu vermischen. Im Ergebnis kann die Verbindungspassage 142 weggelassen werden.
Das Ventil 202 verhindert einen Abgasstrom zu der Verdünnungsluftzuführung 104 und dem Verdünnungslufttunnel 106, wenn das Ventil 202 geschlossen ist. Das Ventil 202 ermöglicht einen Abgasstrom zu der Verdünnungsluftzuführung 104 und dem Verdünnungslufttunnel 106, wenn das Ventil 202 geöffnet ist. Das Ventil 202 kann ein elektromechanisches Ventil sein und es ist auf eine vollständig geöffnete Position, eine vollständig geschlossene Position und, in verschiedenen Implementierungen, auf eine Vielzahl von Positionen zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Position einstellbar.
3 zeigt ein Abgasprobenentnahmesystem 300, das ebenfalls ähnlich zu dem Abgasprobenentnahmesystem 100 aus 1 ist. Allerdings beinhaltet das Abgasprobenentnahmesystem 300 ferner eine Zusatzentnahme-(AOS)Vorrichtung 302. Die AOS-Vorrichtung 302 detektiert Eigenschaften von Partikel in dem Abgas, das durch den ersten Strömungspfad strömt, und ermöglicht es dem Gas, aus dem ersten Strömungspfad auszutreten.
Die AOS-Vorrichtung 302 kann eine Partikelzahl und/oder Partikelgröße messen. In einem Beispiel kann die AOS-Vorrichtung 302 eine Partikelanzahl über einen Stapeltest messen, bei dem die Partikel über eine vorbestimmte Zeitdauer gesammelt und anschließend am Ende der vorbestimmten Zeitdauer gezählt werden. In einem anderen Beispiel kann die AOS-Vorrichtung 302 eine momentan Partikelanzahl liefern, wodurch sie transiente Änderungen in der Partikelanzahl anzeigt.
Abgas und Verdünnungsluft gelangt durch eine Einlasspassage 304 in die AOS-Vorrichtung 302 und verlässt die AOS-Vorrichtung 302 durch eine Auslasspassage 306. Ein Einlassventil 308 ist in der Einlasspassage 304 angeordnet und reguliert die Strömung durch die Einlasspassage 304. Ein Auslassventil 310 ist in der Auslasspassage 306 angeordnet und reguliert die Strömung durch die Auslasspassage 306. Das Einlass- und Auslassventil 308 und 310 können elektromechanische Ventile sein und sie sind auf eine vollständig geöffnete Position, ein vollständig geschlossene Position und, in verschiedenen Implementierungen, auf eine Vielzahl von Positionen zwischen der vollständig geöffneten und der vollständig geschlossenen Position einstellbar.
Die AOS-Vorrichtung 302 beinhaltet einen dritten Strömungsmesser 312 und einen vierten Strömungsmesser 314. Der dritte Strömungsmesser 312 misst eine dritte Massenstromgeschwindigkeit Q3 von Luft, die durch die Einlasspassage 304 strömt. Der vierte Strömungsmesser misste eine vierte Massenströmungsgeschwindigkeit Q4 von Luft, die durch die Auslasspassage 306 strömt.
Bezug nehmend auf 4 beginnt ein Verfahren zum Detektieren einer Leckage in einem Abgasprobenentnahmesystem, wie den Abgasprobenentnahmesystemen 100, 200 oder 300, mit dem Schritt 400. Das Verfahren wird hier mit Blick auf das Ventilsteuermodul 152 und das Leckagedetektionsmodul 154 aus 1 beschrieben. Allerdings können die einzelnen Module, die die Verfahrensschritte ausführen, von der nachfolgenden Beschreibung abweichen und/oder das Verfahren kann separat von den Modulen aus 1 implementiert werden. Zum Beispiel kann das Verfahren mit einem Modul oder mit mehr als zwei Modulen implementiert werden.
Im Schritt 402 führt das Verfahren Verdünnungsluft durch die Verdünnungsluftzuführung 104 zu dem Verdünnungslufttunnel 106. Im Schritt 404 schließt das Ventilsteuermodul 152 das zweite Ventil 118 (1 und 3) oder das Ventil 202 (2), um zu verhindern, dass Abgas aus der Probensonde 108 zu dem Verdünnungslufttunnel 106 strömt. Im Schritt 406 steuert das Ventilsteuermodul 152 eine Ventilanordnung einschließlich des ersten Ventils 116 und des dritten Ventils 148 so, dass der Luftstrom aus der Verdünnungsluftzuführung 104 zu dem Verdünnungslufttunnel 106 durch die Verbindungspassage 142 umgeleitet wird (1 und 3). Schritt 406 kann entfallen, wenn eine Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem 200 aus 2 diagnostiziert wird.
Beim Detektieren einer Leckage in einem Abgasprobenentnahmesystem, wie dem Abgasprobenentnahmesystem 300 aus 3, kann das Verfahren den Schritt 408 ausführen. Im Schritt 408 schließt das Ventilsteuermodul 152 das Einlass- und Auslassventil 308 und 310, um einen Luftstrom in oder aus der AOS-Vorrichtung 302 zu verhindern. Im Schritt 410 misst der erste Strömungsmesser 138 die erste Massenströmungsgeschwindigkeit Q1 von Luft, die durch Verdünnungsluftzuführung 104 strömt. Im Schritt 412 misst der zweite Strömungsmesser 140 die erste Massenströmungsgeschwindigkeit Q2 von Luft, die durch die Rückführung 130 strömt.
Im Schritt 414 bestimmt das Leckagedetektionsmodul 154, ob eine Differenz zwischen der ersten und zweiten Strömungsgeschwindigkeit Q1 und Q2 größer als eine Schwelle ist (z. B. ein vorbestimmter Wert zwischen 0 Gramm pro Sekunde (g/s) und 0,02 g/s). Wenn die Differenz zwischen der ersten und zweiten Strömungsgeschwindigkeit Q1 und Q2 größer als die Schwelle ist, macht das Leckagedetektionsmodul 154 mit dem Schritt 416 weiter und detektiert eine Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem. Andernfalls macht das Leckagedetektionsmodul 154 mit dem Schritt 418 weiter und detektiert keine Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem.
Beim Detektieren einer Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem 300 aus 3 kann das Leckagedetektionsmodul 154 das erste Ventil basierend auf der dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 und Q4 einstellen, um die Menge an Verdünnungsluft, die durch die AOS-Vorrichtung 302 aus dem System entweicht, auszugleichen. Zum Beispiel kann das Leckagedetektionsmodul 154 den ersten Wert um eine Größe anheben, die gleich der dritten Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 minus der vierten Massenströmungsgeschwindigkeit Q4 ist. Das Verfahren endet mit Schritt 420.
Bezug nehmend auf 5 beginnt ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in den dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeiten Q3 und Q4 aus 3 mit dem Schritt 500. Das Verfahren wird hier mit Blick auf das Ventilsteuermodul 152 und das Leckagedetektionsmodul 154 aus 1 beschrieben. Allerdings können die konkreten Module, die die Verfahrensschritte ausführen, von der nachfolgenden Beschreibung abweichen und/oder das Verfahren kann separat von den Modulen aus 1 implementiert werden. Zum Beispiel kann das Verfahren mit einem Modul oder mit mehr als zwei Modulen implementiert werden. Während das Leckagedetektionsmodul 154 hier beschrieben wird, wie es einen Fehler in den dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeiten Q3 und Q4 detektiert und diese Massenströmungsgeschwindigkeiten basierend auf dem detektierten Fehler einstellt, können diese Funktionen in einem anderen Beispiel mit einem Fehlerdetektionsmodul beziehungsweise einem Einstellmodul ausgeführt werden.
Das Verfahren detektiert einen Fehler in der dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 und Q4 basierend auf einer Differenz zwischen der ersten und zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit Q1 und Q2. Dementsprechend kann das Verfahren ausgeführt werden, nachdem das Verfahren aus 4 ausgeführt wurde, um zu bestimmen, wie stark die Differenz, sofern vorhanden, von einer Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem verursacht ist. Darüber hinaus kann das Ventilsteuermodul 152 das erste und zweite Ventil 116 und 118 geschlossen halten und das dritte Ventil 148 offen halten, während das Verfahren aus 5 ausgeführt wird.
Im Schritt 502 öffnet das Ventilsteuermodul 152 das Einlass- und Auslassventil 308 und 310, um einen Luftstrom in und aus der AOS-Vorrichtung 302 zu ermöglichen. Im Schritt 504 misst der erste Strömungsmesser 138 die erste Massenströmungsgeschwindigkeit Q1 von Luft, die durch die Verdünnungsluftzuführung 104 strömt. Im Schritt 506 misst der zweite Strömungsmesser 140 die zweite Massenströmungsgeschwindigkeit Q2 von Luft, die durch die Rückführung 130 strömt. Im Schritt 508 misst der dritte Strömungsmesser 312 die dritte Strömungsgeschwindigkeit Q3 am Eingang der AOS-Vorrichtung 302. Im Schritt 510 misst der vierte Strömungsmesser 314 die vierte Strömungsgeschwindigkeit Q4 am Ausgang der AOS-Vorrichtung 302. Anstelle einer Messung der dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeiten Q3 und Q4 können die dritte und die vierte Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 und Q4 in verschiedenen Implementierungen vorab bestimmt und in dem Leckagedetektionsmodul 154 gespeichert werden.
Im Schritt 512 bestimmt das Leckagedetektionsmodul 154 eine erste Differenz zwischen der ersten und zweiten Strömungsgeschwindigkeit Q1 und Q2 (d. h. Q1–Q2) und es bestimmt eine zweite Differenz zwischen der dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 und Q4 (d. h. Q3–Q4). Das Leckagedetektionsmodul 154 bestimmt anschließend, ob eine dritte Differenz zwischen der ersten Differenz (d. h. Q1–Q2) und der zweiten Differenz (d. h. Q3–Q4) größer als eine Schwelle ist (d. h. ein vorbestimmter Wert zwischen 0 g/s und 0,02 g/s). Falls die dritte Differenz größer als die Schwelle ist, macht das Leckagedetektionsmodul 154 mit dem Schritt 514 weiter und detektiert einen Fehler in den dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeiten Q3 und Q4. Andernfalls macht das Leckagedetektionsmodul 154 mit dem Schritt 516 weiter und detektiert keinen Fehler in der dritten Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 oder der vierten Massenströmungsgeschwindigkeit Q4.
Im Schritt 518 stellt das Leckagedetektionsmodul 154 die dritte und vierte Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 und Q4 basierend auf dem Fehler, der in der dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 und Q4 detektiert wurde, ein. In einem Beispiel stellt das Leckagedetektionsmodul 154 die dritten Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 und/oder die vierte Massenströmungsgeschwindigkeit Q4 so ein, dass die dritte Differenz zwischen der ersten Differenz (d. h. Q1–Q2) und der zweiten Differenz (d. h. Q3–Q4) unterhalb der Schwelle liegt. In Ergänzung oder alternativ kann das Leckagedetektionsmodul 154 die zweite Differenz zwischen der dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 und Q4 basierend auf dem Fehler, der in der dritten und vierten Massenströmungsgeschwindigkeit Q3 und Q4 detektiert wurde, einstellen. Zum Beispiel kann das Leckagedetektionsmodul 154 die zweite Differenz (d. h. Q3–Q4) um eine Größe, die gleich der Größe ist, um die die dritte Differenz die Schwelle übersteigt, nachstellen. Das Verfahren endet mit dem Schritt 520.
Die vorstehende Beschreibung ist rein zur Erläuterung und es ist unter keinen Umständen beabsichtigt, die Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Nutzungen dadurch zu beschränken. Die breite Lehre der Offenbarung kann auf eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten implementiert werden. Wenngleich diese Offenbarung konkrete Beispiele beinhaltet, soll der tatsächliche Umfang der Offenbarung daher nicht so beschränkt sein, da weitere Modifikationen bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden. Soweit hierin verwendet, soll der Ausdruck ”zumindest eins aus A, B und C” dahingehend verstanden werden, dass er eine logische Verknüpfung im Sinne von A oder B oder C bedeutet, und zwar unter Verwendung eines nicht-exklusiven logischen ODER, und er soll nicht dahingehend verstanden werden, dass er ”zumindest eins aus A, zumindest eins aus B und zumindest eins aus C” bedeutet. Es sei angemerkt, dass einer oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in anderer Reihenfolge (oder gar zeitgleich) ausgeführt werden können, ohne die Grundzüge der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
In dieser Anmeldung einschließlich der nachfolgenden Definitionen können der Begriff ”Modul” oder der Begriff ”Steuerung” durch den Begriff ”Schaltkreis” ersetzt werden. Der Begriff ”Modul” kann sich auf Folgendes beziehen, Teil des Folgenden sein oder beinhalten: ein anwendungsspezifischer integrierten Schaltkreis (ASIC); ein digitaler, analoger oder gemischt analog/digitaler diskreter Schaltkreis; ein digitaler, analoger oder gemischt analog/digitaler integrierter Schaltkreis; ein kombinatorischen Logikschaltkreis; ein feldprogrammierbares Gatter Array (FPGA); ein Prozessorschaltkreis (verteilt, speziell oder eine Gruppe), der Code ausführt; ein Speicherschaltkreis (verteilt, speziell oder eine Gruppe), der Code speichert, welcher durch den Prozessorschaltkreis ausgeführt wird; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der vorgenannten Elemente, wie etwa bei einem System auf einem Chip.
Das Modul kann einen oder mehrere Schnittstellenschaltkreise beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltkreise drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem überregionalen Netzwerk (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität jedes denkbaren Moduls der vorliegenden Offenbarung kann auf eine Vielzahl von Modulen verteilt sein, die über Schnittstellenschaltkreise miteinander verbunden sind. Mehrere Module können zum Beispiel einen Lastspitzenausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Servermodul (ebenfalls bekannt als entferntes Modul oder Cloudmodul) einige Funktionalitäten zugunsten eines Clientmoduls bereitstellen.
Der Begriff Code, wie er oben verwendet wurde, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten und sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff verteilter Prozessorschaltkreis schließt einen einzelnen Prozessorschaltkreis ein, der einigen oder allen Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltkreis schließt einen Prozessorschaltkreis ein, der in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltkreisen einigen oder allen Code von einem oder mehreren Modulen ausführt. Bezugnahmen auf mehrere Prozessorschaltkreise schließen mehrere Prozessorschaltkreise auf diskreten Chips, mehrere Prozessorschaltkreise auf einem einzigen Chip, mehrere Kerne eines einzelnen Prozessorschaltkreises, mehrere Bearbeitungsabläufe eines einzelnen Prozessorschaltkreises sowie eine Kombination davon ein. Der Begriff verteilter Speicherschaltkreis schließt einen einzelnen Speicherschaltkreis ein, der einigen oder allen Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltkreis schließt einen Speicherschaltkreis ein, der in Kombination mit zusätzlichen Speichern einigen oder allen Code von einem oder mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Speicherschaltkreis ist eine Untermenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff computerlesbares Medium, soweit hierin verwendet, beinhaltet keine transienten elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten (wie etwa auf einer Trägerwelle). Der Begriff computerlesbares Medium kann daher als anfassbar und nicht-transient verstanden werden. Nicht-einschränkende Beispiele eines nicht-transienten, anfassbaren computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicherschaltkreise (wie etwa Flashmemoryschaltkreise, ein löschbarer und programmierbarer Nurlesespeicherschaltkreis, oder ein maskierter Nurlesespeicherschaltkreis), flüchtige Speicherschaltkreise (wie etwa ein statischer Speicherschaltkreis mit wahlfreiem Zugriff oder ein dynamischer Speicherschaltkreis mit wahlfreiem Zugriff), magnetische Speichermedien (wie etwa analoge oder digitale magnetische Bänder oder ein Festplattenlaufwerk) sowie optische Speichermedien (wie etwa eine CD, eine DVD oder eine Blue-ray Disk).
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können zum Teil oder vollständig mit einem Spezialcomputer implementiert werden, der dadurch erreicht wird, dass man einen allgemeinen Computer so konfiguriert, dass er eine oder mehrere konkrete Funktionen, die in Computerprogrammen verkörpert sind, ausführt. Die oben beschriebenen funktionalen Blöcke, Flussdiagrammkomponenten und anderen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die man durch routinemäßige Arbeit eines ausgebildeten Technikers oder Programmierers in die Computerprogramme überführen kann.
Die Computerprogramme beinhalten von einem Prozessor ausführbare Befehle, die auf zumindest einem nicht-transienten, anfassbaren computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können ferner gespeicherte Daten beinhalten oder auf diesen beruhen. Die Computerprogramme können ein grundlegendes Eingabe/Ausgabe-System (BIOS) beinhalten, das mit der Hardware eine Spezialcomputers interagiert, Gerätetreiber, die mit konkreten Einheiten des Spezialcomputers interagieren, ein oder mehrere Betriebssysteme, Useranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen u. a.
Die Computerprogramme können beinhalten: (i) beschreibenden Text, der analysiert werden soll, wie etwa HTML (Hypertext Markierungssprache) oder XML (erweiterbare Markierungssprache), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der mit einem Compiler aus einem Quellcode erzeugt wurde, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Echtzeitcompiler u. a.. Lediglich als Beispiel kann Quellcode unter Verwendung von Syntax aus Sprachen geschrieben sein, wie C, C++, C#, Objective C, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java^®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript^®, HTML5, Ada, ASP (aktive Serverseiten), PHP, Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash^®, Visual Basic^®, Lua sowie Python^®.
Keines der in den Ansprüchen angegebenen Elemente soll ein rein funktional beschriebenes Element im Sinne von 35 U.S.C. §112(f) sein, es sei denn ein Element ist ausdrücklich unter Verwendung der Formulierung ”Mittel zum” beziehungsweise im Fall eines Verfahrensanspruchs unter Verwendung der Formulierung ”Operation zum” oder ”Schritt zum” angegeben.
Wenngleich die Begriffe erster, zweiter, dritter usw. hierin verwendet sein können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Ebenen und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Elemente, Komponenten, Bereich, Ebenen und/oder Abschnitte durch diese Begriffe nicht eingeschränkt werden. Diese Begriffe können lediglich verwendet sein, um ein Element, einen Bestandteil, einen Bereich, eine Ebene oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, Ebene oder Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie ”erste”, ”zweite” und andere numerische Begriffe, soweit hierin verwendet, sollen keine Abfolge oder Reihenfolge implizieren, es sei denn dies ist aus dem Zusammenhang deutlich erkennbar. Dementsprechend könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Ebene oder ein erster Abschnitt auch als zweites Element, zweite Komponente, zweiter Bereich, zweite Ebene oder zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der Ausführungsbeispiele abzuweichen.

Claims

Abgasprobenentnahmesystem mit: einer Verdünnungsluftquelle, die einem ersten Strömungspfad Verdünnungsluft liefert; einem ersten Strömungsmesser, der eine erste Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft in dem ersten Strömungspfad misst; einer Probensonde, die einen Auslass besitzt, der stromabwärts von dem ersten Strömungsmesser in dem ersten Strömungspfad angeordnet ist, und die dem ersten Strömungspfad ein Abgas liefert; einem zweiten Strömungsmesser, der eine zweite Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft stromabwärts von der Probensonde in dem ersten Strömungspfad misst; einem ersten Ventil, das einen Abgasstrom von der Probensonde zu dem zweiten Strömungsmesser erlaubt, wenn das erste Ventil geöffnet ist, und das einen Abgasstrom von der Probensonde zu dem zweiten Strömungsmesser verhindert, wenn das erste Ventil geschlossen ist; und einem Leckagedetektionsmodul, das eine Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem auf Basis der Messungen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit detektiert, wenn das erste Ventil geschlossen ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 1, wobei das Leckagedetektionsmodul eine Leckage in dem Abgassystem basierend auf einer Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit detektiert.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 2, wobei das Leckagedetektionsmodul eine Leckage in dem Abgassystem detektiert, wenn die Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 1, wobei das erste Ventil in der Probensonde angeordnet ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 1, wobei das erste Ventil in dem ersten Strömungspfad stromabwärts von dem Auslass der Probensonde angeordnet ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 5, ferner mit: einem zweiten Strömungspfad, der sich von einer ersten Stelle in dem ersten Strömungspfad zu einer zweiten Stelle in dem ersten Strömungspfad erstreckt, wobei die erste Stelle stromabwärts von dem ersten Strömungsmesser und stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde liegt, und wobei die zweite Stelle stromabwärts von dem Auslass der Probensonde und stromaufwärts von dem zweiten Strömungsmesser liegt; und einer Ventilanordnung, die, in einer ersten Position, einen Luftstrom durch den ersten Strömungspfad zu dem Auslass der Probensonde erlaubt und einen Luftstrom durch den zweiten Strömungspfad von der ersten Stelle zu der zweiten Stelle verhindert, und die, in einer zweiten Position, einen Luftstrom durch den ersten Strömungspfad zu dem Auslass der Probensonde verhindert und einen Luftstrom durch den zweiten Strömungspfad von der ersten Stelle zu der zweiten Stelle ermöglicht.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 6, wobei: die Ventilanordnung ein zweites Ventil und ein drittes Ventil beinhaltet; das zweite Ventil in dem ersten Strömungspfad stromabwärts von der ersten Stelle und stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde angeordnet ist; und das dritte Ventil in dem zweiten Strömungspfad stromabwärts von der ersten Stelle und stromaufwärts von der zweiten Stelle angeordnet ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Zusatzentnahme(AOS)-Vorrichtung, die Eigenschaften von Partikeln in dem Abgas detektiert, das durch den ersten Strömungspfad strömt, und die einen Gasaustritt aus dem ersten Strömungspfad ermöglicht, wobei: die AOS-Vorrichtung einen Einlass besitzt, der mit dem ersten Strömungspfad an einer ersten Stelle in Verbindung steht, die stromabwärts von dem Auslass der Probensonde liegt; die AOS-Vorrichtung einen Auslass besitzt, der mit dem ersten Strömungspfad an einer zweiten Stelle in Verbindung steht, die stromabwärts von der ersten Stelle liegt; und das Leckagedetektionsmodul detektiert basierend auf der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit einen Fehler in einer dritten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, welche in die AOS-Vorrichtung gelangt, und/oder einer vierten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die die AOS-Vorrichtung verlässt.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 8, wobei das Leckagedetektionsmodul einen Fehler in der dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit detektiert, und zwar auf Basis von: einer ersten Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit; und einer zweiten Differenz zwischen der dritten Massenströmungsgeschwindigkeit und der vierten Massenströmungsgeschwindigkeit.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 9, wobei das Leckagedetektionsmodul einen Fehler in der dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit detektiert, wenn die erste Differenz um ein bestimmtes Maß größer als die zweite Differenz ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 8, wobei die dritte Massenströmungsgeschwindigkeit und die vierte Massenströmungsgeschwindigkeit vorbestimmt sind.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 8, wobei die AOS-Vorrichtung einen dritten Strömungsmesser beinhaltet, der die dritte Massenströmungsgeschwindigkeit misst, sowie einen vierten Strömungsmesser, der die vierte Massenströmungsgeschwindigkeit misst.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 8, ferner mit: einem zweiten Ventil, das eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungspfad und dem Einlass der AOS-Vorrichtung ermöglicht, wenn das zweite Ventil geöffnet ist, und das eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungspfad und dem Einlass der AOS-Vorrichtung verhindert, wenn das zweite Ventil geschlossen ist; und einem dritten Ventil, das eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungspfad und dem Auslass der AOS-Vorrichtung ermöglicht, wenn das dritte Ventil geöffnet ist, und das eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungspfad und dem Auslass der AOS-Vorrichtung verhindert, wenn das dritte Ventil geschlossen ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 13, wobei das Leckagedetektionsmodul die dritte Massenströmungsgeschwindigkeit und/oder die vierte Massenströmungsgeschwindigkeit einstellt, und zwar basierend auf Messungen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit, die aufgenommen werden, wenn das erste Ventil, das zweite Ventil und das dritte Ventil geschlossen sind.
Abgasprobenentnahmesystem mit: einem Verdünnungslufttunnel; einer Verdünnungsluftzuführung, die dem Verdünnungslufttunnel Verdünnungsluft zuführt; einem ersten Strömungsmesser, der eine erste Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft misst, die durch die Verdünnungsluftzuführung strömt; einer Probensonde, die dem Verdünnungslufttunnel ein Abgas liefert; einer Rückführung in leitender Verbindung mit einem Auslass des Verdünnungslufttunnels; einem ersten Ventil, das einen Abgasstrom von der Probensonde zu der Rückführung steuert; einem zweiten Strömungsmesser, der eine zweite Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft misst, die durch die Rückführung strömt; und einem Leckagedetektionsmodul, das eine Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem detektiert, und zwar basierend auf Messungen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit, die aufgenommen werden, wenn das erste Ventil geschlossen ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 15, wobei das Leckagedetektionsmodul eine Leckage in dem Abgassystem detektiert, wenn die erste Massenströmungsgeschwindigkeit um ein vorbestimmtes Maß größer ist als die zweite Massenströmungsgeschwindigkeit.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 15, wobei das erste Ventil in der Probensonde angeordnet ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 15, wobei die Probensonde einen Auslass besitzt, der stromaufwärts von dem Verdünnungslufttunnel angeordnet ist, und wobei das erste Ventil in der Verdünnungsluftzuführung stromabwärts von dem Auslass der Probensonde angeordnet ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 18, ferner mit: einer Verbindungspassage mit einem Einlass, der an einer ersten Stelle stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde mit der Verdünnungsluftzuführung in Verbindung steht, und mit einem Auslass, der an einer zweiten Stelle stromaufwärts von dem zweiten Strömungsmesser mit der Rückführung in Verbindung steht; und einer Ventilanordnung, die den Strom von Luft zu dem Auslass der Probensonde steuert und die den Strom von Luft durch die Verbindungspassage von der ersten Stelle zu der zweiten Stelle steuert.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 19, wobei: die Ventilanordnung ein zweites Ventil und ein drittes Ventil beinhaltet; das zweite Ventil in der Verdünnungsluftzuführung stromabwärts von der ersten Stelle und stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde angeordnet ist; und das dritte Ventil in der Verbindungspassage stromabwärts von der ersten Stelle und stromaufwärts von der zweiten Stelle angeordnet ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 19, ferner mit einem Wärmetauscher, der stromabwärts von der ersten Stelle in der Verdünnungsluftzuführung angeordnet ist.
Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 19, ferner mit einem Zyklontrenner, der stromaufwärts von der zweiten Stelle in der Rückführung angeordnet ist.
Verfahren zum Detektieren einer Leckage in einem Abgasprobenentnahmesystem, mit den Schritten: Zuführen von Verdünnungsluft zu einem Verdünnungslufttunnel durch eine Verdünnungsluftzuführung; Schließen eines ersten Ventils, um einen Abgasstrom von einer Probensonde zu einer Rückführung zu verhindern, die in leitender Verbindung mit einem Auslass des Verdünnungslufttunnels steht; Messen einer ersten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die durch die Verdünnungsluftzuführung strömt, wenn das erste Ventil geschlossen ist; Messen einer zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die durch die Rückführung strömt, wenn das erste Ventil geschlossen ist; und Detektieren einer Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem basierend auf der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner mit dem Detektieren einer Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem basierend auf einer Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner mit dem Detektieren einer Leckage in dem Abgasprobenentnahmesystem, wenn die Differenz zwischen der ersten Massenströmungsgeschwindigkeit und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner mit: Steuern einer Ventilanordnung, um einen Luftstrom von der Verdünnungsluftzuführung zu dem Verdünnungslufttunnel zu verhindern und einen Luftstrom durch eine Verbindungspassage von einer ersten Stelle in der Verdünnungsluftzuführung, die stromaufwärts von dem Auslass der Probensonde liegt, zu einer zweiten Stelle in der Rückführung, die stromaufwärts von einer dritten Stelle liegt, an der die zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit gemessen wird, zu ermöglichen; und Messen der ersten und zweiten Massenströmungsgeschwindigkeiten.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner mit dem Detektieren eines Fehlers, basierend auf der ersten und zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit, in einer dritten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die in eine Zusatzentnahme(AOS)-Vorrichtung gelangt, und/oder in einer vierten Massenströmungsgeschwindigkeit von Luft, die die AOS-Vorrichtung verlässt.
Verfahren nach Anspruch 27, ferner mit dem Detektieren eines Fehlers in der dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit, und zwar basierend auf einer ersten Differenz zwischen der ersten und der zweiten Massenströmungsgeschwindigkeit und einer zweiten Differenz zwischen der dritten und der vierten Massenströmungsgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 28, ferner mit dem Detektieren eines Fehlers in der dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit, wenn die erste Differenz um ein vorbestimmtes Maß größer ist als die zweite Differenz.
Verfahren nach Anspruch 29, ferner mit dem Einstellen der dritten und/oder vierten Massenströmungsgeschwindigkeit basierend auf dem detektierten Fehler.