DE19505415A1 - Abgasprüfstand und Verfahren zum Betreiben eines Abgasprüfstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgasprüfstand für Verbren­ nungsmotoren von Kraftfahrzeugen und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Abgasprüfstandes.

Aufgrund gesetzlicher Bestimmungen müssen die Verbren­ nungsmotoren von Kraftfahrzeugen nach der Herstellung und während des Betriebes ständig auf ihren Schadstoff­ ausstoß hin überprüft werden. Dabei wird das Einhalten gesetzlich vorgeschriebener maximaler Gasmassenausstöße in den emittierten Abgasen der Kraftfahrzeuge überwacht. Dabei müssen genau vorgeschriebene Prüfverfahren einge­ halten werden, um vergleichbare Prüfergebnisse zu erhal­ ten. Hierzu werden rechnergesteuerte Abgasprüfstände eingesetzt, die selbst regelmäßigen Prüfroutinen und Kalibrierungen unterzogen werden, um eine gleichblei­ bende Prüfqualität zu gewährleisten.

Bei einem bekannten, druckschriftlich nicht belegten Abgas­ prüfstand wird ein Rollenprüfstand in Verbindung mit einer Rechnereinheit betrieben. Die von dem zu prüfenden Kraftfahrzeug während der Prüfung auf dem Rollenprüf­ stand emittierten Abgase werden über eine Constant- Volume-Sampler (CVS)-Anlage einer Analyseeinrichtung zu­ geleitet. In dieser CVS-Anlage wird der Abgasstrom mit Zuluft verdünnt und das Volumen dieses verdünnten Abgas­ stromes genau bestimmt. Die Funktion einer derartigen CVS-Anlage ist ausführlich in der DE-40 18 872 beschrie­ ben. Dieser verdünnte Abgasstrom definierten Volumens wird einer Analyseeinrichtung für Kohlenmonoxid, Kohlen­ dioxid, Hydrocarbon und Stickoxide zugeleitet. Zusätz­ lich ist diese Analyseeinrichtung mit diversen Gasflaschen mit Prüfgasen definierter Konzentration verbunden. Die Zuleitungen von den Gasflaschen zur Analyseeinrichtung weisen jeweils ein Magnetventil auf, das von der zentra­ len Rechnereinheit angesteuert wird. Mittels dieser an­ geschlossenen Prüfgase können tägliche bzw. in zweistün­ digen Abständen Kalibrierungs- und Prüfroutinen der Analyseeinrichtung durchgeführt werden. Die fehlerfreie und korrekte Linearisierung der Analyseeinrichtung wird durch eine monatliche Kalibrierung überprüft. Hierzu wird in der Regel zusätzlich ein mobiler Gasteiler mit eigenen Prüfgasen an die Analyseeinrichtung angeschlossen. Zur Überprüfung der Einstellung der Analyseeinrichtung wird der Gasteiler über die Magnetventile an die Ana­ lyseeinrichtung angeschlossen.

Dieses Prüfverfahren ist mit erheblichen Kosten für die angeschlossenen Prüfgase verbunden. Der Verbrauch dieser Prüfgase ist durch die gesetzlich vorgeschriebenen Prüf- und Kalibrierungsroutinen bestimmt. Die Überprüfung der Analyseeinrichtung mit einem mobilen Gasteiler, der von Abgasprüfstand zu Abgasprüfstand fährt, ist ebenfalls kostenaufwendig. Eine Überprüfung der Analyseeinrichtung zwischen den monatlichen Kalibrierungen kann nicht durch­ geführt werden. Etwaig in der Zwischenzeit auftretende Fehler können kaum bemerkt und korrigiert werden, da die erforderliche Kalibrierungseinrichtung nur zeitweise zur Verfügung steht. Für die Durchführung sind speziell aus­ gebildete Serviceleute erforderlich, die insbesondere in Betriebsstillstandszeiten des Abgasprüfstandes, also beispielsweise über Nacht, mit einem fahrbaren Gasteiler die Linearisierung durchführen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Abgasprüfstand und ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasprüfstandes wenigstens vergleichbarer Genauigkeit und Zuverlässigkeit anzugeben, bei dem die Anschaffungs­ kosten für den Abgasprüfstand sowie die Betriebskosten wesentlich reduziert sind.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt dadurch, daß der Ab­ gasprüfstand wenigstens zwei steuerbare Rollenprüfstände umfaßt, die jeweils eine Abgaserfassung aufweisen, welche über eine Umschalteinrichtung mit einer einzigen CVS-An­ lage, insbesondere des Venturi-Typs, verbunden sind, wo­ bei eine Entnahmestelle der CVS-Anlage mit einer Analyse­ einrichtung für relevante Emissionsgase in Strömungs­ verbindung steht und diese Analyseeinrichtung an eine Rechnereinheit angeschlossen sowie zusätzlich mit einem steuerbaren, mit unterschiedlichen Prüfgasen beaufschlag­ baren Gasteiler verbunden ist.

Der Vorteil zwei Rollenprüfstände an einem Abgasprüf­ stand zu betreiben liegt darin, daß im Vergleich zu bisherigen Lösungen eine vollständige CVS-Anlage, diverse weitere Aufbauten und Installationen, eine Rechnereinheit sowie eine Analyseeinrichtung eingespart wird. Die hiermit verbundene Ersparnis bei den Anschaf­ fungskosten für den Abgasprüfstand liegt auf der Hand.

Ein weiterer Vorteil dieser Anlage besteht darin, daß ein steuerbarer Gasteiler fest in den Abgasprüfstand in­ tegriert ist. Hierdurch kann der Verbrauch an Prüfgasen wirksam reduziert werden. An den Gasteiler können in der Anschaffung kostengünstigere und hochkonzentrierte, anstelle der niedrig konzentrierten Prüfgase angeschlossen werden. Da die Prüfroutinen mit den vorschriftsmäßig verdünnten Gasen durchgeführt werden ist die Standzeit der einzelnen Gasflaschen erheblich erhöht. Die Austauschintervalle der Gasflaschen sind hierdurch verlängert. Dies verrin­ gert den Arbeitsaufwand und die Unterhaltskosten die mit dem Abgasprüfstand verbunden sind erheblich. Hochkonzen­ trierte Prüfgase sind überdies chemisch stabiler sowie kostengünstiger. Dies ist in Verbindung mit den nun mög­ lichen verlängerten Standzeiten der einzelnen Gasflaschen ein weiterer Vorteil. Die händisch durchgeführte monatliche Linearisierung mit einem externen Gasteiler kann anlagen­ intern selbsttätig durchgeführt werden. Etwaige Fehler der Analyseeinrichtung können hierdurch sofort bemerkt und korrigiert werden. Die Zuverlässigkeit und Verfüg­ barkeit der Anlage ist hiermit bereits bei Verwendung herkömmlicher Prüfgase verbessert. Im übrigen kann der Automatisierungsgrad der gesamten Anlage in Bezug auf die immer wieder durchzuführenden Prüfroutinen in Ver­ bindung mit einem fest eingebauten Gasteiler erhöht werden.

Dadurch, daß der Gasteiler einen Mikroprozessor für den Multiplex-Betrieb aufweist können die aufwendigen Prüf- und Kalibrierungsroutinen weitestgehend automatisch durchgeführt werden. Da der Gasteiler multiplex-fähig ist, können alle benötigten Prüfgase fest an den Gastei­ ler angeschlossen werden und bei entsprechendem Bedarf eine serielle oder parallele Prüfung der Analyseeinrich­ tung mit den entsprechenden Prüfgasen erfolgen.

In vorteilhafter Weiterbildung ist der Gasteiler mit einer Vorverdünnungsstufe ausgestattet. Hierdurch können bis zu 64 unterschiedliche Gaskonzentrationen bei Verwendung hochkonzentrierter Prüfgase mit hoher Genauigkeit einge­ stellt werden. Dies ermöglicht das genaue Einhalten der vorgeschriebenen Prüf- und Kalibrierungsroutinen. Die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Gasteilers mit der Vorverdünnungsstufe liegt bei 0,5% relativen Fehlers bei einem gleichzeitig wesentlich verringerten Gasver­ brauch, wenn beispielsweise eine Vorverdünnung von 1:10 gewählt wird.

Nach Anspruch 4 ist der Gasteiler mit einem integrierten Stickoxid-Generator versehen. Da es sich bei Stickoxiden, insbesondere bei dem benötigten NO₂-Gas um sehr teure und instabile Prüfgase handelt, stellt der Einbau eines derartigen Stickoxid-Generators in den Gasteiler eine zusätzliche Maßnahme zur Reduzierung der Betriebskosten des Abgasprüfstandes dar. Anstelle von Stickstoffdioxid NO₂ genügt es, dem Gasteiler das kostengünstigere und chemisch wesentlich stabilere NO-Gas zuzuführen. In dem Stickoxid-Generator wird das NO-Gas mit Umgebungsluft vermischt und reagiert unter UV-Licht zu dem benötigten Stickstoffdioxid NO₂. Das erzeugte Stickstoffdioxid wird insbesondere zum Konverter-Wirkungsgradtest verwendet. Vorteilhafterweise entfällt bei dieser Ausführung die Flaschenhaltung des chemisch instabilen und hochgiftigen Stickstoffdioxids NO₂.

Durch den Anschluß eines Nulluftgenerators kann die zur Nullpunkteinstellung der Analyseeinrichtung benötigte synthetische Luft anlagenintern erzeugt werden. Außerdem kann die Analyseeinrichtung und die Entnahmeleitungen mit durchströmender synthetischer Luft in regelmäßigen Abständen gereinigt werden.

In vorteilhafter Weise ist der Gasteiler mit Einviertel­ zoll-Gasanschlüssen versehen. Hierdurch können herkömm­ liche Gasflaschen ohne weitere Adapterstücke an den Gas­ teiler angeschlossen werden. Der Gasteiler weist einen Mischungsauslaß auf, der mit einem Regelventil zur Konstant­ haltung des Ausgangsdruckes versehen ist. Somit können die angeschlossenen Analyseeinrichtungen ohne Genauig­ keitsverlust mit einem erhöhten Druck beaufschlagt wer­ den. Hierdurch können die bisher in entsprechenden Ana­ lyseeinrichtungen verwendete Gaspumpen entfallen. Eine einzige Gaspumpe ist somit für den Betrieb der Analyse­ einrichtungen ausreichend. Etwaige Druckschwankungen im Druckbetrieb sind daher auf ein Minimum reduziert.

Nach Anspruch 7 ist der Gasteiler mit einem LCD-Display und einer Bedienungstastatur versehen. Dies erhöht die Bedienungsfreundlichkeit des Abgasprüfstandes da mittels der Bedienungstastatur einzelne Prüf- oder Kalibrierungs­ routinen abgerufen und an dem LCD-Display überwacht wer­ den können. Im Automatikbetrieb werden alle Gasteiler- Funktionen über eine entsprechende Rechner-Schnittstelle gesteuert und gegebenenfalls am Display verfolgt werden.

Die. Analyseeinrichtung ist mit speziellen Analysatoren zur Überwachung der gesetzlich vorgeschriebenen Abgasbe­ standteile ausgestattet.

Nach Anspruch 9 wird auch das zur Hydrocarbon-Analyse benötigte Helium-Wasserstoffgemisch anlagenintern er­ zeugt.

Nach Anspruch 10 wird die CVS-Anlage ebenfalls von der zentralen Rechnereinheit gesteuert. Hierdurch kann die CVS-Anlage online in Abhängigkeit von dem jeweiligen Prüfprogramm überwacht und betrieben werden.

Der Rollenprüfstand selbst steht mit der Rechnereinheit in bidirektionaler Signalverbindung. Somit ist auch be­ züglich des Rollenprüfstandes ein echtes Online-Prüf­ verfahren verwirklicht. Es werden einerseits von der Rechnereinheit die am Rollenprüfstand zu durchfahrenden Fahrkurven vorgegeben und andererseits weitere am Rollen­ prüfstand aufgenommene Meßergebnisse wie die Umdrehungs­ frequenz und Geschwindigkeit der Rollen des Rollenprüf­ standes an den Rechner geleitet. Durch den Beginn des Prüfprogrammes am Rollenprüfstand wird jeweils das in der Rechnereinheit ablaufende Prüfprogramm initiali­ siert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben eines Abgasprüfstandes für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen gelöst, bei dem wenigstens zwei steuerbare Rollenprüfstände derart mit nur einer Analyseeinrichtung für relevante Emissionsgase und nur einer Rechnereinheit betrieben werden, daß mit­ tels einer Abgaserfassung an jedem Rollenprüfstand die emittierten Abgase erfaßt und über eine Umschalteinrich­ tung im Wechsel auf eine einzige CVS-Anlage, insbeson­ dere des Venturi-Typs, gegeben werden und von dort zur Analyseeinrichtung strömen, deren Datenausgang der Kon­ zentration der analysierten Gase entsprechende Meß­ signale an die Rechnereinheit übermittelt.

Bei diesem Verfahren werden die Rollenprüfstände derart im Wechsel betrieben, daß immer nur an jeweils einem Rollenprüfstand eine Abgasprüfung stattfindet, während an den anderen Rollenprüfständen vor- oder nachberei­ tende Tätigkeiten durchgeführt werden. Die Abgasprü­ fungen müssen lediglich noch durch die in regelmäßigen Zeitabständen durchzuführenden Prüf- und Kalibrierungs­ routinen unterbrochen werden. Eine derartige Betriebs­ weise ist wirtschaftlich und garantiert eine hohe Aus­ lastung des Abgasprüfstandes.

Eine weitere Ersparnis der Betriebskosten ergibt sich nach Anspruch 13 dadurch, daß der Gasteiler mit hochkon­ zentrierten Prüfgasen betrieben wird und etwaig teure Prüfgase im Gasteiler selbst erzeugt werden. Hierdurch müssen die Gasflaschen mit den Prüfgasen seltener ausge­ tauscht werden bzw. gar nicht bereitgestellt werden.

Bei einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 14 gelingt es, daß die Abgasprüfungen an den einzelnen Rol­ lenprüfständen sich direkt aneinander anschließen. Hier­ durch ist eine besonders effektive Arbeitsweise des Ab­ gasprüfstandes sichergestellt.

Nach Anspruch 15 wird die Analyseeinrichtung sowie das gesamte Rohrsystem des Abgasprüfstandes in regelmäßigen Abständen luftgereinigt.

Die Prüfqualität des Prüfverfahrens wird dadurch erhöht, daß selbsttätig äußere Einflußgrößen wie die Umgebungs­ temperatur, der Umgebungsfeuchtegehalt, die Motorenbetriebs­ temperatur und die Konzentration der Umgebungsgase erfaßt und in Form von entsprechenden Meßwerten der Rechnerein­ heit zugeleitet werden. Die Berücksichtigung dieser Größen im Prüfprogramm garantiert, daß durch äußere Einfluß­ größen keine Verfälschungen des Prüfergebnisses verur­ sacht werden. Zusätzlich können weitere Prüfparameter wie zum Beispiel Simulationsparameter für die Rollen, der Motorentyp oder der Reifenzustand des zu untersuchen­ den Kraftfahrzeuges angegeben wenden. Die Berücksichti­ gung dieser Größen stellt sicher, daß ein für jedes Fahrzeug angemessenes vorgeschriebenes Prüfprogramm durchlaufen wird.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Abgasprüfstandes,

Fig. 2 ein näher spezifiziertes Blockschaltbild des Abgasprüfstandes,

Fig. 3 ein Laufzeitdiagramm eines Abgasprüfverfahrens für den Abgasprüfstand.

Der in Fig. 1 dargestellte Abgasprüfstand 1 für Verbren­ nungsmaschinen von Kraftfahrzeugen aller Art weist einen ersten und einen zweiten Rollenprüfstand 2 und 3 auf. Jeder Rollenprüfstand 2, 3 ist mit einer Abgaserfassung 4, 5 versehen, die über eine Umschalteinrichtung 6 mit einer Constant-Volume-Sampler (CVS)-Anlage 7 in Strömungsverbin­ dung stehen. Die CVS-Anlage 7 ist mit einem Venturi-Rohr zur genauen Bestimmung des durchströmenden Abgasvolumens ausgestattet. Ein Teil des definierten Abgasvolumen wird über eine Probenentnahmestelle 8 und eine Strömungs­ weiche 10 einer Analyseeinrichtung 11 zugeleitet. Die Signalausgänge dieser Analyseeinrichtung 11 sind mit einer Rechnereinheit 12 verbunden. Zusätzlich ist an dem Abgasprüfstand 10 ein Gasteiler 13 mit einer Vorverdün­ nungseinheit 14 fest installiert. Der Gasteiler 13 ist mit herkömmlichen Einviertelzoll-Gasanschlüssen 15 für Gasflaschen 16 mit Prüfgasen ausgestattet. Ein Mischungs­ auslaß 17 mit einem Regelventil des Gasteilers 13 ist an die Strömungsweiche 10 angeschlossen, so daß je nach Stel­ lung der Strömungsweiche 10 die Analyseeinrichtung 11 entweder mit Abgasen definierten Volumens oder mit Prüf­ gasen definierten Volumens und definierter Konzentration beaufschlagt werden kann.

Der Aufbau des Abgasprüfstandes 1 wird anhand Fig. 2 im einzelnen erläutert.

Die Rollenprüfstände 2 und 3 werden gemeinsam von der Rechnereinheit 12 angesteuert. Beispielsweise sind die Rollenprüfstände 2 und 3 mit Monitoren 20, 20′ zur An­ zeige der jeweils zu durchfahrenden Fahrkurven ausge­ stattet. Die Ansteuerung der Monitore 20, 20′ erfolgt durch die Rechnereinheit 12. Der Start des Prüfungs­ zyklus am Rollenprüfstand 2, 3 initialisiert gleich­ zeitig ein entsprechendes in der Rechnereinheit 12 ge­ speichertes Prüfprogramm. Neben der Abgaserfassung am jeweiligen Rollenprüfstand 2 oder 3 werden der Rechner­ einheit 12 weitere Daten, wie die Geschwindigkeit und die Umdrehungsfrequenz von Rollen 21, 21′ der Rollen­ prüfstände 2, 3 direkt übermittelt. Gleichzeitig kann durch eine dem jeweiligen Rollenprüfstand 2, 3 zuge­ ordneten Abgasrollenrechner 22, 22′ die Einstellung der Rollen 21, 21′ selbst, also beispielsweise deren Roll­ widerstand, eingestellt werden. Direkt am Rollenprüf­ stand 2, 3 können verschiedene Fahrzeugmeßwerte wie der Benzinverbrauch des Kraftfahrzeuges erfaßt und gegebe­ nenfalls direkt am Rollenprüfstand 2, 3 in einer exter­ nen Datenverarbeitung 23, 23′ vorverarbeitet werden. Die externen Datenverarbeitungen 23, 23′ sind ebenfalls an die Rechnereinheit 12 angeschlossen.

Der gesamte Datenaustausch mit der zentralen Rechnerein­ heit 12 und den Rollenprüfständen 2, 3 findet über eine serielle Schnittstelle 24 der Rechnereinheit 12 statt. Es könnte allerdings auch eine andere Schnittstelle ein­ gesetzt werden. Über die Schnittstelle 24 oder gegebe­ nenfalls weitere I/O-Ports der Rechnereinheit 12 werden weitere für die Abgasprüfung relevante Daten dem Prüf­ programm selbsttätig zugeführt.

So können zusätzlich beispielsweise die Umgebungstem­ peratur, der Umgebungsfeuchtegehalt, der Luftdruck oder die Konzentration der Umgebungsgase gemessen und der Rechnereinheit 12 in Form entsprechender Meßwerte zu­ geführt werden. Über eine Bedientastatur 25 können der Rechnereinheit 12 weitere Daten wie Baujahr und Modell des zu prüfenden Fahrzeuges eingegeben werden. Zum Aus­ druck etwaiger Prüfungsprotokolle ist ein Drucker 26 an die Rechnereinheit 12 angeschlossen.

Die Abgaserfassungseinrichtungen 4, 5 sind einander ab­ wechselnd mit der CVS-Anlage 7 verbunden. Eine solche CVS-Anlage 7 besteht im wesentlichen aus einer Mischein­ richtung innerhalb derer die zugeleiteten Abgase mit Zu­ luft verdünnt werden. Mittels einer sich an die Misch­ einrichtung anschließenden Venturi-Düse wird das genaue Volumen der verdünnten Gase festgestellt. Zusätzlich kann die im einzelnen nicht dargestellte CVS-Anlage 7 wenigstens mit einem Probenentnahmebeutel für Ver­ gleichsmessungen ausgestattet werden. Der genaue Aufbau einer solchen CVS-Anlage 7 ist in der DE-40 18 872 ausführlich beschrieben.

Die in der CVS-Anlage 7 verdünnten Abgase definierten Volumens strömen teilweise über die Probeentnahmestel­ lung 8 bei entsprechender Stellung der Strömungsweiche 10 zur Analyseeinrichtung 11. Die Abgase werden den ein­ zelnen Analysegeräten der Analyseeinheit 11 zugeleitet. Im einzelnen umfaßt die Analyseeinrichtung 11 einen Kohlenmonoxid-Analysator 27, einen Kohlendioxid-Analy­ sator 30, einen Stickoxid-Analysator 31 und einen Hy­ drocarbon-Analysator 32. Zur Kohlenmonoxid-Analyse wird ein nicht dispersiver Infrarot-Analysator, zur Kohlen­ dioxid-Analyse ein NDIR-Analysator, zur Stickoxid-Ana­ lyse ein Lumineszenz-Analysator und zur Hydrocarbon-Ana­ lyse ein Flammen-Ionisations-Detektor (FID) eingesetzt.

Bei einer anderen Stellung der Strömungsweiche 10 strö­ men der Analyseeinrichtung 11 vom Mischungsauslaß 17 des Gasteilers 13 definierte Prüfgase zu. Der Mischungsaus­ laß 17 weist ein Druckregelungsventil auf. Der maximale Volumenstrom durch diesen Mischungsauslaß 17 ist auf die Abnahmemenge der Analysatoren 27, 30, 31, 32 beschränkt. Der Gasteiler 13 kann mittels einer integrierten Vorver­ dünnungsstufe 14 bis zu 64 oder mehr unterschiedliche Gas­ konzentrationen mit einer Fehlertoleranz von weniger als 0,5% relativen Fehlers erzeugen bzw. durch entsprechende Kombination der durch die kritischen Düsen des Gasteilers strömenden Gase nahezu beliebig einstellbare Mischungs­ verhältnisse bilden. Hierdurch können hochkonzentrierte Prüfgase in herkömmlichen Gasflaschen an den Einviertel­ zoll-Gasanschlüssen 15 des Gasteilers 13 angeschlossen und entsprechend der gewünschten Kalibrierungs- oder Prüf­ methode nahezu beliebige Gaskonzentrationen erzeugt wer­ den. Dadurch, daß anstelle von Gasflaschen 16 mit genau definierten niedrig konzentrierten Prüfgasen kosten­ günstigere Gasflaschen mit hochkonzentrierten und sta­ bilen Prüfgasen eingesetzt werden können, müssen die Gasflaschen 16 erheblich seltener ausgetauscht werden. Dies stellt eine wesentliche Ersparnis und Arbeitser­ leichterung dar.

Zur Verdünnung der Prüfgase ist an den Gasteiler 13 ein Nulluftgenerator 34 angeschlossen, der synthetische Luft erzeugt. Der Nulluftgenerator 34 kann im Gasteiler 13 in­ tegriert sein oder extern angeordnet sein. Zusätzlich kann mit der erzeugten synthetischen Luft die gesamte Analyseeinrichtung 11, die CVS-Anlage 7 sowie das ge­ samte Rohrsystem des Abgasprüfstandes 1 in regelmäßigen Abständen luftgespült werden. Das Rohrsystem ist zur Vermeidung von Verunreinigungen oder Ablagerungen bevor­ zugt aus Edelstahl hergestellt. Die synthetische Luft wird darüber hinaus zur Nullpunkteinstellung der ein­ zelnen Analysatoren (27, 30, 31, 32) der Analyseeinrich­ tung (11) eingesetzt.

In dem Gasteiler 13 kann zusätzlich ein Stickoxid-Genera­ tor 35 integriert sein. Diesem integrierten Stickoxid- Generator wird NO-Gas und Umgebungsluft zugeführt. In dem Stickoxid-Generator 35 reagiert das NO-Gas mit der zugeführten Luft unter der Einwirkung von UV-Licht zu Stickstoffdioxid NO₂. Durch den Einbau eines Stickoxid- Generators 35 in den Gasteiler 13 können die Kosten für den Kauf des teuren, und chemisch instabilen Prüfgases Stickstoffdioxid vermieden werden.

Der Gasteiler 13 ist durch einen Mikroprozessor mit einem Sechskanal-Multiplexer gesteuert. Durch den Multiplexer erfolgt die Auswahl des jeweils der Analyseeinrichtung 11 zuzuführenden Prüfgases. Die Bedienung des Gasteilers ist durch ein LCD-Display und einer Bedienungstastatur erleichtert. Über die Bedienungstastatur des Gasteilers können einzelne Kalibrierungs- und Prüfprozeduren ausge­ wählt und am LCD-Display überwacht werden. Im Automatik- Betrieb wird der Gasteiler 13 über eine Schnittstelle der Rechnereinheit 12 ferngesteuert betrieben.

Der Gasteiler 13 hat demnach eine Doppelfunktion. Einer­ seits werden die erforderlichen Prüfroutinen mit der ge­ gebenenfalls erforderlichen Linearisierung durchgeführt. Die Linearisierung kann beispielsweise in 10 Stufen, die den jeweiligen gesetzlichen Anforderungen entsprechend über den Meßbereich des jeweiligen Analysators verteilt sind, erfolgen. Andererseits werden die Prüfgase in der benötigten Konzentration erzeugt. Dies gilt auch für die täglich bzw. zweistündig erforderlichen Prüfroutinen. Hierdurch sind Fehlereinflüsse durch Toleranzen bei den Konzentrationen von herkömmlichen Gasflaschen mit Prüf­ gasen nahezu ausgeschlossen. Der gesamte Gasverbrauch der Anlage ist drastisch reduziert.

Zusätzlich ist direkt an den Hydrocarbon-Analysator (32) ein Helium-Wasserstoff-Generator (40) angeschlossen, der unter Zuführung von Helium und Wasser ein Helium-Wasser­ stoff-Gemisch erzeugt, das zur Ionisationsstrom-Analyse des Hydrocarbonanalysators (32) benötigt wird. Somit muß auch dieses Gas nicht teuer zugekauft werden, sondern lediglich eine Helium-Gasflasche (41) an den Helium- Wasserstoff-Generator (40) angeschlossen werden. Die La­ gerhaltung explosiver Hochdruck-Wasserstoff-Gasflaschen entfällt.

Die zum Teil täglichen oder gar stündlichen Prüf- und Kalibrierungsroutinen sind in Form von Programmen fest im Mikroprozessor gespeichert. Diese Routinen müssen le­ diglich noch über die Bedientastatur abgerufen werden oder laufen zeitgesteuert automatisch ab. Die fest pro­ grammierten und entweder automatisch oder auf Abruf ab­ laufenden Prüf- und Kalibrierungsroutinen entsprechen genau dem im US-Federal-Register gesetzlich verankerten IM 240-Vorschriften. Eine Modifikation der Anlage im Hinblick auf kanadische oder europäische Abgasnormunter­ suchungen ist ohne weiteres möglich. Hierzu müssen le­ diglich das Steuerprogramm und die Steuerparameter ent­ sprechend geändert werden.

Eine wesentliche Ersparnis und Erhöhung der Effektivität des Abgasprüfstandes 1 ergibt sich dadurch, daß die Ana­ lyseeinrichtung 11, die CVS-Anlage 7 und die zentrale Rechnereinheit 12 in Verbindung mit mehreren Rollenprüf­ ständen 2, 3 betrieben werden können. Bei dem vorliegen­ den Ausführungsbeispiel wird der gleiche Durchsatz an Fahrzeugen wie bei zwei getrennten Rollenprüfständen er­ zielt. An die zentrale Rechnereinheit 12 sind zwei Rollen­ prüfstände 2 und 3 angeschlossen. Das Vorgehen bei einer derartigen Abgasprüfung an dem Abgasprüfstand 1 ist im einzelnen in Fig. 3 dargestellt. Wie in dieser Fig. 3 dargestellt, wird die Abgasprüfung immer nur an einem einzigen Rollenprüfstand 2 oder 3 durchgeführt. Während der Abgasprüfung an einem Rollenprüfstand 2 oder 3 wer­ den an dem anderen Rollenprüfstand 3 oder 2 vorberei­ tende Tätigkeiten wie das Positionieren und Feststellen des Fahrzeuges auf dem anderen Rollenprüfstand 3 oder 2 durchgeführt. Spätestens zu Beginn der Abgasprüfung an dem einen Rollenprüfstand 2 oder 3 wird die Umschaltein­ richtung 6 so umgeschaltet, daß die Abgase des betref­ fenden Prüfstandes 2 oder 3 der Analyseeinrichtung 11 zugeleitet werden.

Ein Vorteil dieses Prüfverfahrens ist darin zu sehen, daß eine vollständige Rechnereinheit 12, eine sehr kost­ spielige CVS-Anlage 7 und eine ebenfalls aufwendige Ana­ lyseeinrichtung 11 eingespart wird. Für den Fall, daß eine entsprechende Umschaltung realisiert wird, können die beiden Rollenprüfstände 2, 3 auch mit nur einem Ab­ gasrollenrechner 22 oder 22′ und nur einer externen Da­ tenverarbeitung 23 oder 23′ betrieben werden. Eine wei­ tere Ersparnis wird dadurch erzielt, daß sämtliche Kali­ brierungs- und Prüfalgorithmen für zwei Rollenprüfstände gleichzeitig durchgeführt werden können. Dadurch ergeben sich weitere Zeit- und Kostenvorteile.

Bezugszeichenliste

1 Abgasprüfstand
2 erster Rollenprüfstand
3 zweiter Rollenprüfstand
4 erste Abgaserfassung
5 zweite Abgaserfassung
6 Umschalteinrichtung
7 CVS-Anlage
8 Probeentnahmestelle
9 -
10 Strömungsweiche
11 Analyseeinrichtung
12 Rechnereinheit
13 Gasteiler
14 Vorverdünnungseinheit
15 1/4-Zoll-Anschluß
16 Gasflaschen
17 Mischungsauslaß
18 -
19
20, 20′ Monitor
21, 21′ Rollen
22, 22′ Abgasrollenrechner
23, 23′ externe Datenverarbeitung
24 serielle Schnittstelle
25 Bedientastatur
26 Drucker
27 Kohlenmonoxid-Analysator
28 -
29 -
30 Kohlendioxid-Analysator
31 Stickoxid-Analysator
32 Hydrocarbon-Analysator
33 -
34 Nulluftgenerator
35 NO_X-Generator
40 Helium-Wasserstoffgenerator
41 Helium-Gasflasche

Claims (16)

1. Abgasprüfstand, insbesondere für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, der wenigstens zwei steuerbare Rol­ lenprüfstände (2, 3) umfaßt, die jeweils eine Abgaser­ fassung (4, 5) aufweisen, welche über eine Umschaltein­ richtung (6) mit einer einzigen Constant-Volume-Sample (CVS)-Anlage (7), insbesondere des Venturi-Typs, ver­ bunden sind, wobei eine Entnahmestelle der CVS-Anlage (7) mit einer Analyseeinrichtung (11) für relevante Emissions­ gase in Strömungsverbindung steht und diese Analyseein­ richtung (11) an eine Rechnereinheit (12) angeschlossen sowie zusätzlich mit einem steuerbaren, mit unterschied­ lichen Prüfgasen beaufschlagbaren Gasteiler (13) verbun­ den ist.

2. Abgasprüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gasteiler (13) einen Mikroprozessor für den Multiplex-Betrieb aufweist.

3. Abgasprüfstand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gasteiler (13) eine Vorverdünnungsstufe (14) umfaßt.

4. Abgasprüfstand nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gasteiler (13) einen integrierten Stickoxid-Generator (35) aufweist, der aus NO-Gas durch die Zugabe von UV-Licht und Umgebungsluft NO_X-Gase er­ zeugt.

5. Abgasprüfstand nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Nulluftgenerator (34) zur Erzeugung synthetischer Luft an den Gasteiler (13) der­ art angeschlossen ist, daß eine Entnahmestelle (8) an der CVS-Anlage (7) und die angeschlossene Analyseein­ richtung (11) direkt oder über den Gasteiler (13) mit synthetischer Luft beaufschlagt werden können.

6. Abgasprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 54, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gasteiler (13) mit 1/4 Zoll Gasanschlüssen (15) zum Anschluß von Gasflaschen (16), insbesondere mit hochkonzentrierter Kohlenmonoxid-, Koh­ lendioxid-, Stickoxid-, oder Hydrocarbonat-Gasfüllung oder entsprechenden Mischgasfüllungen versehen ist und einen Mischungsauslaß (17) mit Regelventil aufweist.

7. Abgasprüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gasteiler (13) mit einem LCD-Display und einer Bedienungstastatur versehen ist.

8. Abgasprüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyseeinrich­ tung (11) eine Hydrocarbonanalyseeinrichtung (32), wie z. B. einen Flammenionisationsdetektor, eine Kohlenmono­ xid-Analyseeinrichtung (27), wie z. B. einen nicht dis­ persiven Infrarotanalysator, einen Kohlendioxid-Analysa­ tor (30), wie z. B. einen NDIR-Analysator und einen Stick­ oxid-Analysator (31), wie z. B. ein Luminiszenz-Analyse- Gerät, aufweist.

9. Abgasprüfstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Helium-Wasserstoffgenerator (40) an die Hydrocarbonanalyseeinrichtung (32) angeschlossen ist.

10. Abgasprüfstand nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die CVS-Anlage (7) zu­ sätzlich mit der Rechnereinheit (12) zum Empfang von Steuersignalen verbunden ist.

11. Abgasprüfstand nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenprüfstän­ de (2, 3) jeweils mit der Rechnereinheit (12) in bidirek­ tionaler Signalverbindung stehen.

12. Verfahren zum Betreiben eines Abgasprüfstandes (1) für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, bei dem we­ nigstens zwei steuerbare Rollenprüfstände (2, 3) derart mit nur einer Analyseeinrichtung (11) für relevante Emissionsgase und nur einer Rechnereinheit (12) betrie­ ben werden, daß mittels einer Abgaserfassung (4, 5) an jedem Rollenprüfstand (2, 3) die emittierten Abgase er­ faßt und über eine Umschalteinrichtung (6) oder durch Umlegen eines flexiblen Schlauches im Wechsel auf eine einzige Constant-Volume-Sample (CVS)-Anlage (7), insbe­ sondere des Venturi-Typs, gegeben werden und von dort zur Analyseeinrichtung (11) strömen, deren Datenausgang der Konzentration der analysierten Gase entsprechende Meßsignale an die Rechnereinheit (12) übermittelt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung und Kalibrierung des Abgasprüfstandes (1) mittels eines fest installierten Gasteilers (13) derart erfolgt, daß der Gasteiler (13) mit hochkonzentrierten Prüfgasen beaufschlagt wird, die zu definierten Konzen­ trationen im Gasteiler (13) verdünnt werden, und/oder daß entsprechende Prüfgase im Gasteiler (13) selbst ge­ neriert werden und daß die verdünnten oder generierten Prüf­ gase bekannter Konzentration der-Analyseeinrichtung (11) zugeleitet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rollenprüfstände (2, 3) derart zeit­ versetzt betrieben werden, daß während der Abgasunter­ suchung an einem Rollenprüfstand (2 oder 3) an dem an­ deren Rollenprüfstand (3 oder 2) oder den anderen Rol­ lenprüfständen ein Fahrzeugwechsel und/oder etwaige vor­ bereitende Tätigkeiten ausgeführt werden, so daß mög­ lichst im direkten Anschluß an die eine Abgasunter­ suchung eine weitere Abgasuntersuchung an einem anderen Rollenprüfstand (3 oder 2) durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß in regelmäßigen Abständen eine Luftspülung der gesamten Analyseeinrichtung (11) erfolgt, indem mittels eines angeschlossenen Nulluft­ generators (34) synthetische Luft erzeugt und über den Gasteiler (13) oder direkt durch die Analyseeinrich­ tung (11) und/oder die CVS-Anlage (7) geleitet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß zusätzliche äußere Einfluß­ größen, wie insbesondere Umgebungstemperatur, Umgebungs­ feuchtegehalt, Motorenbetriebstemperatur und Konzentra­ tion der Umgebungsgase, erfaßt und entsprechende Meß­ werte der Rechnereinheit (12) selbsttätig zugeleitet werden und daß zusätzlich ermittelte Meßgrößen, ins­ besondere über den jeweiligen Motorentyp und/oder Rei­ fenzustand, in die Rechnereinheit (12) eingegeben werden können.