DE4015818C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie er aus der DE-Z: "Motortechnische Zeitschrift 50", Heft 11, Seite 540 bis 546, 1989, als bekannt hervorgeht.

Bei dem gattungsgemäß zugrundegelegten Prüfstand für Brennkraftmaschinen ist ein Motorblock innerhalb eines hermetisch von der Außenwelt abgeschlossenen Prüfraumes, dessen Klima vorgebbar ist, auf einer Motorpalette abgestellt. Die Temperatur des Motorblockes wird während des Betriebs entweder vom eigenen Kühlwasserkreislauf geregelt oder von einer außerhalb des Prüfraumes angeordneten Temperiereinheit. Die Versorgung mit der Verbrennungsluft für den Verbrennungsvorgang erfolgt über einen Schlauch, der an eine Luftkonditionierungsanlage angeschlossen ist. In dieser Anlage wird mittels eines Gebläses ein vorgebbarer Druck in der Zuluftleitung herbeigeführt; durch Kühl- und durch Heizwärmetauscher kann die Luft auf vorgebbare Temperaturen eingestellt werden; außerdem ist eine Feuchtigkeitskonditionierung möglich um den Betrieb in verschiedenen Klimazonen und Betriebssituationen simulieren zu können. Die Abgase gelangen in einen offen, mit dem Prüfraum verbundenen Abgasschacht, aus dem sie durch ein externes Gebläse abgesaugt werden.

Dadurch ist aber zwischen der Zuluft- und der Abgasseite eine Druckdifferenz vorhanden, weshalb die ermittelten Werte der Verbrennung, insbesondere der Abgas- und Partikelwerte, einer aufwendigen und ungenauen rechnerischen Korrektur bedürfen. Des weiteren ist der Motorenprüfstand wegen der hermetischen Kapselung und der Klimatisierbarkeit sehr teuer. Wegen seiner Auslegung als Klima-Prüfstand, der alle möglichen Klimazonen erzeugen soll ist er nicht in der Lage, ein Normklima mit hoher Präzision zu halten.

Aus der DE-PS 3 17 052 ist ferner ein Prüfstand für Verbrennungsmotoren bekannt, bei dem der Verbrennungsmotor mit einer einen gegenüber dem äußeren Luftdruck geringeren Druck aufweisenden Verbrennungsluft versorgt wird. Der Prüfstand weist eine Unterdruckkammer auf, die einerseits mit einer den Unterdruck der Verbrennungsluft (Zuluft) einstellenden Drossel und andererseits mit der Abgasseite des Motors verbunden ist. Ferner weist die Unterdruckkammer ein direkt mit ihr fluidisch verbundenes Absauggebläse und eine dazu parallel und ebenfalls direkt mit der Unterdruckkammer verbundene Drossel auf. Damit ist über die Membran der Drossel aber sowohl die Zuluftseite des Motors als auch die Abluftseite des Motors mit der Unterdruckkammer fluidisch regelnd verbunden; d. h. der Druck der Abgasseite regelt den Druck auf der Zuluftseite ein. Damit sind aber der Zuluftdruck und damit die Meßbedingungen nicht konstant, woraus eine geringe Reproduzierbarkeit und damit eine geringe Aussagekraft der Messung resultiert. Ferner sind die Versuchsbedingungen auf rein druckspezifische Aussagen beschränkt.

Des weiteren ist aus der DE-PS 3 18 161 ein Prüfstand für Verbrennungsmotoren bekannt, bei dem sowohl die Zuluftseite als auch die Abgasseite durch jeweils eine eigene Leitung mit je einer eigenen Unterdruckkammer fluidisch verbunden ist. Eine Druckvorgabe, die über dem an der äußeren Atmosphäre herrschenden Luftdruck liegt ist systembedingt unmöglich. Ferner kann der zuluftseitig herrschende Druck von dem abgasseitig herrschende Druck stark abweichen, womit eine reale Simulation und damit die Aussagefähigkeit einer Messung bzw. einer Meßreihe gering ist. Zuletzt ist auch eine Vorgabe der für eine Verbrennung wichtigen Größen, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit ist hierbei nicht möglich. Daher ist die Reproduzierbarkeit der Meßwerte auch in diesem Fall ungenügend.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgemäß zugrunde­ gelegten Prüfstand dahingehend weiterzuentwickeln, daß er un­ abhängig von den jeweils herrschenden Umgebungsbedingungen bei genaueren Meßwerten billiger zu bauen und praxisgerecht einzusetzen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Abgasstutzen der Brennkraft­ maschine ist über eine einfach an dem Abgasstutzen anzubrin­ gende Abgasleitung mit einem das Abgas stets absaugenden Ge­ bläse verbunden. Zwischen dem Abgasstutzen und dem absaugenden Gebläse ist ein Regelventil angeordnet, wodurch an der Brenn­ kraftmaschine abgasseitig immer ein dem Druck der Zuluftseite entsprechender Druck, also wie im Realbetrieb, anliegt. Damit können aber innerhalb geringerer Toleranzen sehr genaue Norm­ werte, die idealerweise dem Realverhalten weitgehend entspre­ chen, eingestellt werden. Somit entfällt aber auch die rechne­ rische Korrektur der zu bestimmenden Größen, da die Brenn­ kraftmaschinen immer bei Normbedingungen betrieben werden. We­ gen des den abgasseitigen Druck regelnden Regelventils kann ein billigeres, stets absaugendes Gebläse benützt werden, da dieses ja nur das maximale Abgasvolumen, das das Regelventil ohne den abgasseitigen Druck zu ändern passieren kann, absaugen muß. Der erfindungsgemäße Prüfstand benötigt ferner keinen klimatisierbaren Prüfraum, womit die Kosten noch weiter gesenkt sind. Weitere sinnvolle Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Motorenprüfstandes sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Im üb­ rigen werden deren Vorteile anhand eines in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend er­ läutert.

Die aus der Atmosphäre 1 angesaugte Luft wird zuerst in der mit Wärmetauschern bestückten Temperiereinheit 2 auf eine konstante Temperatur und anschließend in den Be- und Entfeuchtern der Feuchtigkeitskonditionierungsanlage 3 auf eine konstante Luft­ feuchtigkeit gebracht. Diese so konditionierte Luft wird durch das Gebläse 4 über die Zuluftleitung 5 der Brennkraftmaschine 8 als Verbrennungsluft zugeführt. Das Gebläse 4 beaufschlagt die Verbrennungsluft mit einem an dem nachfolgend angeordneten Ba­ rometer 6 ablesbaren konstanten Druck. Bevor die Verbrennungs­ luft die Brennkraftmaschine 8 erreicht, wird sie durch eine in der Zuluftleitung 5 angeordnete Drossel 7 geleitet. Diese Drossel 7 weist eine Drosselwirkung auf, die dem Strömungswi­ derstand eines Luftfilters entspricht, wodurch zuluftseitig der Realbetrieb simuliert werden kann. Die Abgase der Brennkraft­ maschine 8 werden durch eine Abgasleitung 11 einem Gebläse 13 zugeführt, das sie stets absaugt und an eine Abgasreinigung 14 weiterleitet. In der Abgasleitung 11 folgt der Brennkraftma­ schine in Strömungsrichtung eine zweite Drossel 9. Die Drossel 9 wiederum weist eine Drosselwirkung auf, die dem Strömungswi­ derstand einer Auspuffanlage mit Schalldämpfer, Katalysator und Rußfilter entspricht. Damit an der dem Endrohr der Auspuffan­ lage entsprechenden Stelle in der Abgasleitung 11 der gleiche und an dem nachfolgend angeordneten Barometer 10 ablesbare Druck wie zuluftseitig vor der ersten Drossel 7 herrscht, ist zwischen die Drossel 9 und das Gebläse 13 ein Regelventil 12 in der Abgasleitung 11 angeordnet. Dieses Regelventil 12 öffnet für die Abgase in Richtung des Gebläses 13 erst dann, wenn der einzustellende Druck erreicht ist, so daß nur das überschüssige Abgas abgesaugt wird. Durch diese Druckregelung des abgasseitigen Druckes auf einen dem Druck der Zuluftseite ent­ sprechenden Wert sind die Simulationsbedingungen jedoch nahezu exakt auf den Normbetrieb einstellbar, wodurch beispielsweise am Ort des den Abgasdruck anzeigenden Barometers 10 vorgenom­ mene Messungen sehr genau sind und der Realität weitgehend entsprechen. Eine hohe Genauigkeit der Messung wird erreicht, wenn die zuluftseitige Drossel 7 und die abgasseitige Drossel 9, sowie das Regelventil 12 auf maximal ±3 mbar genau einstellbar sind. Die Gleichheit der Drücke ist ferner eine wichtige Voraussetzung für genaue Dieselrauchuntersuchungen, da insbesondere hierbei selbst geringe Druckdifferenzen das Meß­ ergebnis erheblich verfälschen. Natürlich ist auch die Tempe­ ratur des Kühlwassers und damit auch die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine einstellbar. Wegen der Übersichtlichkeit ist diese Regelstrecke jedoch nicht eingezeichnet.

Mit dieser Vollkonditionierung der Verbren­ nungsluft und des Abgases auf Prüfständen von Brennkraftmaschinen ist ein kostengünstiges und in allen Prüfständen einfach zu realisierendes Konzept entwickelt, das unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen die Rahmenbedin­ gungen für die Messung - Normbedingungen - konstant hält und somit auch die Reproduzierbarkeit dieser Messungen ermöglicht.

Claims (4)

1. Prüfstand für Brennkraftmaschinen mit einer die benötigte Verbrennungsluft auf jeweils unabhängig von den Umgebungsbedingungen konstant vorgebbare Bedingungen, nämlich Druck-, Temperatur- und relative Luftfeuchtigkeitsbedingungen aufbereitender und durch eine Zuluftleitung mit dem Luftansaugstutzen der Brennkraftmaschine fluidisch verbundener Zuluftanlage und mit einer die Abgase unter Verwendung eines Gebläses durchsatzabhängig abführenden Abgasanlage, die neben der Brennkraftmaschine keine weitere fluidische Verbindung zur Zuluftseite aufweist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Abgasleitung (11) vom Abgasstutzen der Brennkraftmaschine (8) zur Abgasanlage einen vernachlässigbaren Strömungswiderstand aufweist,
• - daß in der Abgasleitung (11) in Strömungsrichtung vor dem Gebläse (13) ein Regelventil (12) angeordnet ist, welches in dem in Strömungsrichtung davorliegenden Abschnitt der Abgasleitung (11) einen mit dem Druck der zugeführten Verbrennungsluft übereinstimmenden Abgasdruck einregelt, wobei
• - der in Strömungsrichtung dem Regelventil (12) folgende Abschnitt der Abgasleitung (11) durch das Gebläse (13) auf einen dafür stets ausreichenden Unterdruck gehalten wird.

2. Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuluftleitung (5) eine den Strömungswiderstand eines Luftfilters simulierende Drossel (7) angeordnet ist.

3. Prüfstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung (11) in Strömungsrichtung vor dem Regelventil (12) eine den Strömungswiderstand von Schalldämpfer und/oder Rußfilter und/oder Katalysator simulierende zweite Drossel (9) angeordnet ist.

4. Prüfstand nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Drossel einstellbar ist.