JP2004518112A - 状態調節された燃焼ガスを内燃機関に供給するための方法、該方法を実施するための装置、内燃機関の排ガス中の有害物質量を測定するための方法、および該方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

状態調節された燃焼ガスを内燃機関に供給するための方法であって、調湿されかつ／または調温された燃焼ガスを内燃機関に供給する形式の方法において、動的な運転条件下でも燃焼空気の確実でかつ一定の状態調節を十分に可能にするために、いかなる時点でも、少なくとも各内燃機関により最大に必要とされる量に相当する、ほぼ一定で完全に状態調節された燃焼ガス量を準備する。さらに、内燃機関の排ガス中の有害物質量を測定するための方法であって、既知の組成の希釈ガスを用いて排ガスの希釈を行う形式の方法において、排ガスの正確に規定された希釈、ひいては正確な有害物質量測定を簡単にかつ確実に可能にするために、内燃機関にいかなる時点でも、少なくとも各内燃機関により最大に必要とされる量に相当する、ほぼ一定で完全に状態調節された量の調湿されかつ／または調温された燃焼ガスを供給し、しかもこの場合、排ガスを、内燃機関により消費されなかった量の燃焼ガスで希釈する。本発明は、上で述べた２つの方法を実施するための装置であって、調湿されかつ／または調温された燃焼ガスのための、内燃機関（１）に通じた供給管路（１５）が設けられている形式の装置もしくは有害物質濃度を測定するための少なくとも１つの測定個所（３０）と、ガスの通流量のための測定装置（３２，３３：４１，４２）とが設けられており、さらに既知の組成の希釈ガスのための通路（１５）が設けられている形式の装置にも関する。両装置は、供給管路もしくは供給通路（１５）が、少なくとも各内燃機関（１）により最大に必要とされる燃焼ガス量に合わせて設計されており、前記供給管路（１５）から、内燃機関（１）に接続可能な吸気管路（２）が分岐していることを特徴としている。

Description

【０００１】
本発明は、状態調節された燃焼ガス、特に空気を、有利にはテストベンチで内燃機関に供給するための方法であって、湿度状態調節（以降「調湿」と呼ぶ）されかつ／または温度状態調節（「調温」と呼ぶ）された燃焼ガスを内燃機関に供給する形式の方法および該方法を実施するための装置、ならびに内燃機関の排ガス中の有害物質量を測定するための方法であって、流動する排ガスの有害物質濃度と量とを測定し、この場合、既知の組成の希釈ガスを用いて排ガスの希釈を行う形式の方法および該方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
吸込み空気の状態は内燃機関の運転特性に著しい影響を与える。すなわち、オットエンジンでは、たとえば空気圧が増大するにつれて、エンジントルクも１ヘクトパスカル当たり約＋０．１２％だけ増大する。吸い込まれた周辺空気の温度が１℃だけ増大すると、これによって同じくたとえば約−０．５％の出力低下が生ぜしめられる。吸込み空気の含湿量は直接的にはエンジン出力に僅かな影響しか及ぼさないが、しかし排ガスエミッション、特に窒素酸化物への影響は無視し得ないものとなる。このことはオットエンジンにおいてもディーゼルエンジンにおいても云える。吸込み空気の含湿量が増大すると、これによってオットエンジンではさらにノッキング限界に到達してしまうまで早期の点火時期が可能となる。このことはエンジンテストベンチにおける調整作業時に考慮されなければならない。
【０００３】
世界的規模で厳格になりつつある排ガス規制や増大する出力密度に基づき、試験結果の再現性および正確性に関して内燃機関の開発作業に課せられる要求はますます高くなりつつあるので、エンジン開発時に試験結果に影響を及ぼす全ての影響因子をできるだけ十分に取り除くことが必要である。これらの影響因子には吸込み空気の状態も含まれるので、エンジンテストベンチにおける比較可能な試験条件を達成するためには吸込み空気を状態調節することが必要となる。
【０００４】
内燃機関のための吸込み空気を状態調節するための公知のシステムは市場で入手可能である［たとえばＡＶＬ−Ｌｉｓｔ社（Ｆｉｒｍａ ＡＶＬ−Ｌｉｓｔ ＧｍｂＨ、Ｇｒａｚ／オーストリア国在）の「Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｔ」またはＦＥＶ Ｍｏｔｏｒｅｎｔｅｃｈｎｉｋ社（Ｆｉｒｍａ ＦＥＶ Ｍｏｔｏｒｅｎｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ、Ａａｃｈｅｎ／ドイツ連邦共和国在）の「ＦＥＶ ＡｉｒＣｏｎ」］。しかし、これらのシステムは内燃機関の空気供給システムに直接に接続されるので、内燃機関の運転状態が変化した場合や、これによって空気通過量が変化した場合には、これらのシステムが内燃機関の空気通過量の変化に直接に追従しなければならない。すなわち、たとえばオットエンジンの最大空気通過量は最小空気通過量の約４０倍となる。したがって当然ながら、内燃機関の空気通過量の迅速でかつ動的な変化が生じた際に公知のシステムはこれらの変化に、制限された範囲でしか追従することができず、したがって動的な空気通過量変化の間、空気状態の悪い制御品質しか達成されない。このような公知の設備の１例は、ドイツ連邦共和国特許第４０１５８１８号明細書に記載されている。
【０００５】
それに対して、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２５３６０４７号明細書には、純然たる負圧シミュレーションが記載されている。燃焼空気の完全な状態調節のための手段は全く講じられない。さらに、この公知の装置では、容器が設けられており、この容器内には、エンジンのために考えられた燃焼空気とエンジンの排ガスとが流入し、この容器内で燃焼空気とエンジンの排ガスとは場合によっては混合し合うか、もしくは互いに影響を与え合うことができる。これにより、確実でかつ一定の条件を提供する状態調節はほとんど不可能になる。たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第２５３６０４７号明細書に開示されているような装置では、特に高動的（ｈｏｃｈｄｙｎａｍｉｓｃｈ．）な運転状態に関して、圧力脈動、広域の乱流、熱勾配等に基づき燃焼空気と排ガスとが完全に混合する危険が極めて大きい。この場合さらに、必要に応じて燃焼空気がエンジンから容器内へ吸い込まれ、このことはやはり一定の状態調節をほとんど実施不可能にしてしまう。
【０００６】
本発明の第１の課題は、慣用的な状態調節方法および状態調節装置の上記欠点およびその他の欠点を回避し、燃焼空気の確実でかつ一定の状態調節を、動的な運転条件および高動的な運転条件下でも十分に可能にすることである。
【０００７】
エンジン測定技術の分野における別のテーマ範囲は、測定可能な有害物質濃度からエンジンの排ガス中に存在する有害物質の量を測定しようとする排ガス測定技術である。この計算のためには、排ガス試料を取り出した排ガス流の排ガス量（質量）が必要とされる。この排ガス量は直接に測定されなければならないか、または次に挙げる質量流の収支を用いて決定されなければならない：供給された空気質量＋供給された燃料質量＝導出された排ガス質量。この場合、供給された燃料質量は高正確にかつ動的に測定され得る。「有害物質量」について言及しておくと、排ガス分析のための規格や法規では、ほとんど専ら「有害物質質量」が適用されている。ガス流中の有害物質を測定するためのセンサは一般に有害物質濃度、つまりガス基準量（目下の条件または規格条件下での質量または体積）に対して相対的な有害物質の量、つまり実際には専ら有害物質質量（たとえばｍｇ）を測定する。したがって、排ガス流中の有害物質質量を測定するためには、測定された濃度が、測定個所における相応する流量（質量通流量または体積通流量）と乗算されなければならない。
【０００８】
公知の技術的な手段を用いて、供給された空気の通流量か、または特に有利には導出された排ガスの通流量が一定に保持されると、前記収支方程式を正確に利用するための簡単なシステムが得られる。このことは、たとえば排ガス測定技術において「ＣＶＳ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｕｍｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）システム」で行われる。このシステムは規格化されていて、排ガス中の有害物質量を測定するための一般に普及した正確な装置である。ＣＶＳシステムでは、一般に高い希釈倍率が規定されている。その結果、特に有害物質の少ないエンジンでは、極端に低い有害物質濃度が生ぜしめられ、このような極端に低い有害物質濃度はもはや分析器によって測定することができない。有害物質量を測定するためのＣＶＳシステムに対して択一的な別の手段としては、希釈されていない排ガスまたは比較的僅かにしか希釈されていない排ガスを、供給された空気質量流の直接的な測定または特に有利には排ガス質量流の直接的な測定との組合せで分析することが挙げられる。ただし、このような方法はこれまで十分に普及し得なかった。なぜならば、このために必要となるセンサに種々の不都合が付随するからである。とりわけ、エンジン運転の高い動力性および平均流に重畳された強力な流れ脈動および圧力脈動が不十分にしか検出されず、また高温の腐食性排ガスに対してこれらのセンサが一般に十分に適していないからである。これらの問題を解決するために、平均流のための沈静化容器および流れ測定装置が提案されているが、しかしこれらの設備は極めて大きな構造を有していて、エンジンにおける使用は極めて困難であり、またしばしばエンジンの状態調節された運転条件を誤めてしまう。
【０００９】
したがって、本発明の第２の課題は、排ガスの正確に規定された希釈を可能にし、ひいては正確な有害物質量測定を簡単にかつ確実に可能にするような方法および装置を提供することである。
【００１０】
燃焼ガスの状態調節と関連した、最初に挙げた第１の課題は、本発明によれば、いかなる時点でも、少なくとも各内燃機関により最大に必要とされる量に相当する、ほぼ一定で完全に状態調節された燃焼ガス量を準備することにより解決される。この手段により、状態調節は動的に追従される必要はなくなり、テストベンチにおけるエンジンは最大に必要とされる燃焼空気量から、それぞれ目下の運転状態のために必要とされる燃焼空気量を分岐させる。前置された状態調節設備はいずれにせよ最大燃焼空気量に合わせて設計されていなければならず、この場合、本発明によれば、状態調節区間が一定の質量流によって通過されるので、制御が相応して簡単に可能となる。
【００１１】
本発明の有利な別の特徴によれば、内燃機関により必要とされなかった燃焼ガスが内燃機関の傍らを通って案内されて、内燃機関の排ガスと混合される。これによって、実際にエンジンにより必要とされる燃焼空気の分岐部と排ガスの出口との間でシステム内の小さな、大ざっぱに調節可能な圧力差を得ることが簡単に可能となり、ひいては燃焼空気と排ガスとの間の物質分離（Ｓｕｂｓｔａｎｚｔｒｅｎｎｕｎｇ）を確保することも簡単に可能となる。
【００１２】
燃焼ガス／排ガス混合物が内燃機関の背後もしくは下流側で、有利には周辺圧に対して規定の負圧で吸い込まれると、当該設備の、簡単に実現可能な負圧制御が得られる。
【００１３】
他方において、択一的または付加的には、燃焼ガスを内燃機関に、周辺圧に対して高められた圧力で供給するか、もしくは内燃機関により必要とされなかった燃焼ガスを内燃機関の傍らに通して案内することもできる。
【００１４】
この場合、状態調節された燃焼ガスと排ガスもしくは内燃機関の下流側の燃焼ガス／排ガス混合物との間に、０．３〜５ミリバール、有利には０．５〜３ミリバールの圧力差が調節されると有利である。
【００１５】
これによって、エンジンの吸気側でも排気側でも少なくとも−３００ミリバール〜＋３００ミリバールの圧力に状態調節することが可能となる。このことは、エンジンにより最大に必要とされる量の少なくとも約１．２倍の少なくとも低い燃焼ガス過剰量を用いた一種のＣＶＳ法により行われる。このような小さな圧力差に基づき、正確な負圧シミュレーションもしくは正圧シミュレーションのために内燃機関もしくは前置または後置されたシステムの入口も出口も、ほぼ等しい圧力レベルに保持されることも確保される。この場合、圧力制御のための実際値検出がエンジンの吸気経路で行われると有利である。すなわち、エンジン排気装置の出口における圧力は、予め規定された圧力差内で吸気経路における圧力に追従する。
【００１６】
本発明のさらに別の有利な特徴によれば、通流量が絶対圧とは無関係にほぼ一定に保持される。「通流量」とは、この場合、そしてこれ以降でも、流量としての質量通流量も体積通流量をも意味する。一定の通流量では、ガス状態調節のためにかかる僅かな制御手間を維持しながら、ひいては設備の相応して単純な設計のためにかかる僅かな制御手間を維持しながら、大きな、そして場合によっては動的な圧力変動が可能となる。燃焼ガス（空気）または別のガス、たとえば（希釈された）排ガスの通流量を一定に保持するためには、種々の公知の装置を使用することができる。たとえばルーツブロワまたは類似のガスフィード装置を使用することができる。このようなガスフィード装置は１作業サイクル当たりまたは１回転当たり一定のガス容量をフィードするので、流動質量はガスの圧力および温度や作業サイクル周波数または回転数に関連する。また、後置されたガスフィード装置（サクションブロワ）を備えた臨界ノズル、とりわけベンチュリノズルが設けられていてもよい。このようなノズルでは、流動するガスの量が、ノズルのそれぞれ最も狭い個所における横断面と、この個所に生ぜしめられる音速とからの積により与えられている。このことは、流動体積と流動質量とがノズル上流側のガスの圧力と温度とにのみ関連していて、ノズル下流側の圧力とは無関係になることを意味する。通流量を一定に保持するための装置のさらに別の構成は、亜臨界ノズル（ｕｎｔｅｒｋｒｉｔｓｃｈ．Ｄｕｅｓｅ）である。このようなノズルでは、背圧との関連性が相応する測定・制御技術により考慮される。通流量を一定に保持するためのこれらの全ての装置は一般に較正されなければならない。重要となる通流量（たとえば目下の条件下または規格条件下における質量流量または体積流量）はその場合、当該装置の相応する較正ファクタと、当該装置の上流側の圧力および温度とから得られる。
【００１７】
高度シミュレーションをなお一層改善できるようにするために本発明のさらに別の有利な特徴によれば、内燃機関を直接に取り囲む周辺環境が、状態調節された燃焼ガスとほぼ同じ圧力に保持される。これによって、内燃機関の位置する範囲ではいかなる場所でも同じ条件が生ぜしめられ、このことはテストベンチのその都度所望される標高のシミュレーションを著しく正確に可能にする。
【００１８】
内燃機関の周囲を取り囲むように、状態調節された燃焼ガスが流過させられると有利である。これにより、吸気空気をエンジン周辺の実際の空気に近い周辺空気（特に温度に関しても）としても使用することが可能となる。しかしこのためには、十分な空気がバイパス管路を通ってフィードされるように配慮されなけれならない。これにより、ボックス内には、エンジンによる加熱に基づき、許容し得ない温度や特に高過ぎる温度が生じなくなる。たとえば、排ガスに供給された希釈ガスが３０℃よりも熱くない、有利には２５℃よりも熱くないと、場合によっては設けられているガスフィード装置または場合によっては接続されている排ガス測定技術のために有利になり得る。しかし他方においては、希釈されていない排ガスでも、希釈された排ガスでも、含まれている水蒸気の凝縮が生じないことが望ましい。それゆえに、希釈された排ガスの温度が低くなり過ぎないこと、たとえば５０℃よりも下へ低下しないことも配慮されなければならない。したがって、使用事例に応じて、供給管路内のガスの温度を、たとえば付加的な熱交換器によって調節することが必要となり得る。
【００１９】
本発明の根底を成す第２の課題は、上で説明した主要特徴と一致した形で、内燃機関にいかなる時点でも、少なくとも各内燃機関により最大に必要とされる量に相当する、ほぼ一定で完全に状態調節された量の調湿されかつ／または調温された燃焼ガスを供給し、しかもこの場合、排ガスを、内燃機関により消費されなかった量の燃焼ガスで希釈することにより解決される。したがって、この新規システムは排ガス測定技術のために有利に使用され得る。この場合、このシステムは排ガスの規定の希釈のために使用される。エンジンにより最大に必要とされる量の少なくとも約１．２倍の、状態調節のためだけに必要とされる低い燃焼ガス過剰量は、ＣＶＳシステムにとってはたいていの場合、つまり有害物質量測定の正確性に関して低い精度要求だけが課せられるわけではない場合、低過ぎる設定となっており、したがって一般にはこのような燃焼ガス過剰量は大きく超過されることが望ましい。すなわち、供給された状態調節された燃焼ガスの過剰量は、内燃機関の排ガスを希釈するための、エンジンにより最大に必要とされる量の少なくとも４〜１０倍の量の範囲に設定されていると有利である。
【００２０】
ところで、排ガス中で測定された濃度から、内燃機関により実際に排出された有害物質量を測定するためには、流量（質量）の値が必要となる。このために本発明の第１の実施態様では、内燃機関により消費されなかった量の燃焼ガスで希釈された、導出された排ガスの通流量が一定に保持され、内燃機関に供給された燃焼ガスの量と、燃料量とが測定される。
【００２１】
ほぼ一定の量を測定することは特に簡単であるので、内燃機関により消費されなかった量の燃焼ガスで希釈された、導出された排ガスの通流量が一定に保持され、かつ測定されることが有利になり得る。
【００２２】
しかし上記解決手段に対して択一的な別の実施態様では、供給された燃焼ガスの通流量を一定に保持し、該燃焼ガスの量ならびに内燃機関に供給された燃料量を測定することにより有害物質量を測定することも可能である。
【００２３】
この場合、供給された燃焼ガスの通流量が一定に保持され、希釈された排ガスの通流量が測定されると有利である。この変化実施態様は有利には比較的僅かにしか希釈されていない排ガスで行われ、次のような利点を有している。すなわち、流れセンサに課せられる要求が著しく緩和される。なぜならば、この個所では一方ではほぼ一定の排ガス質量流が存在しており、他方では空気希釈に基づき排ガスがあまり脈動的ではなくなり、あまり高温ではなくなり、かつあまり腐食性ではなくなるからである。
【００２４】
本発明のさらに別の特徴では、有害物質濃度の測定が、内燃機関により消費されなかった量の燃焼ガスで希釈された、導出された排ガス中で行われる。この場合、前で流れセンサについて述べたことが、有害物質濃度のためのセンサもしくはサンプリング装置にも云える。
【００２５】
それにもかかわらず、本発明のさらに別の変化実施態様では、有害物質濃度の測定を、当然ながら、希釈されていない排ガス中でも行うことができる。これによって有害物質濃度の測定を、場合によっては希釈ガス中に連行された物質に関して一層直接的にかつ誤められずに行うことができる。
【００２６】
直接的な有害物質濃度測定が必要とされる場合には、正確性を向上させるために、付加的に、提供された燃焼ガス中の有害物質濃度も測定されるようになっていてよい。この値は次いで、内燃機関が放出する有害物質量の測定時に考慮され得る。
【００２７】
有利には有害物質量を測定するための方法のためにも、提供された燃焼ガスの量が、内燃機関により最大に必要とされる量の数倍であると有利になり得る。
【００２８】
有害物質エミッションの測定は種々異なる海抜および／または種々異なる環境条件でも必要となるので、燃焼ガス／排ガス混合物を内燃機関の下流側で、有利には周辺圧に対して規定の負圧で吸い込むか、または内燃機関に燃焼ガスを、周辺圧に対して高められた圧力で供給するか、もしくは内燃機関により必要とされなかった燃焼ガスを内燃機関の傍らに通して案内することによって、これらのシミュレーションを実施することもできる。
【００２９】
いずれの場合でも、やはり状態調節された燃焼ガスと排ガスもしくは内燃機関の下流側の燃焼ガス／排ガス混合物との間に、０．３〜５ミリバール、有利には０．５〜３ミリバールの圧力差が調節されると有利である。
【００３０】
また、排ガス中の有害物質測定時に通流量が絶対圧とは無関係にほぼ一定に保持されることも有利である。
【００３１】
内燃機関を直接に取り囲む周辺環境が、状態調節された燃焼ガスとほぼ同じ圧力に保持されるか、または内燃機関の周囲を取り囲むように、状態調節された燃焼ガスが流過されると、種々異なる海抜および／または種々異なる環境条件の一層正確なシミュレーションが排ガス測定のための方法の際にも達成され得る。
【００３２】
この場合、特に高度シミュレーションのために負圧が使用される場合には、各測定器具も周辺空気圧にさらされるが、しかし一般にこれらの測定器具は−３００ミリバールまでの排ガス圧に対応するように設計されていないことが考慮されなければならない。したがって、たとえば排ガス分析設備で付加的なポンプによって負圧が補償されなければならない。ＣＶＳを用いた測定のためには、ＬＤ範囲において二重希釈は許されていない。したがって、測定のための次のような手段が存在する：希釈モードでの排ガス測定、ただし低い希釈比に基づき専ら加熱された分析器を用いる；付加的に供給管路から内燃機関へ通じた管路の分岐部の上流側における（ほぼ）一定の空気流の測定；または最小希釈率ｒｄｉｌ≧４が達成されるようなシステム全体の拡大。
【００３３】
冒頭で最初に挙げた第１の課題は本発明によれば、状態調節された燃焼ガスを内燃機関に供給するための装置であって、調湿されかつ／または調温された燃焼ガスのための、内燃機関に通じた供給管路と、場合によっては該供給管路に配置されたブロワとが設けられている形式の装置において、供給管路が、少なくとも各内燃機関により最大に必要とされる燃焼ガス量に合わせて設計されており、前記供給管路から、内燃機関に接続可能な吸気管路が分岐していることを特徴とする、状態調節された燃焼ガスを内燃機関に供給するための装置によっても解決される。既に上で方法に関して挙げた利点の他に、供給管路を備えた本発明による上記装置には次のような利点がある。すなわち、エンジンに流入する燃焼空気のために、排ガスの再混合が生じないこと、ひいては状態調節された燃焼空気のパラメータの変化が生じないことを確保する、良好な流れ特性が存在している。
【００３４】
本発明の別の特徴によれば、吸気管路の分岐部の下流側で、内燃機関に接続可能な排ガス管路が供給管路に開口もしくは合流している。これによって、前で挙げた全ての利点を維持しながら負圧制御のための手段が与えられている。
【００３５】
本発明による装置では、それぞれ供給管路に対する吸気管路の分岐部と、排ガス管路の合流部との間に０．３〜５ミリバール、有利には０．５〜３ミリバールの範囲の圧力差を調節するための装置も設けられていると有利である。これにより、アイドリング運転から全負荷運転に到るまでのエンジンのあらゆる運転状態のために、燃焼空気と排ガスとの間の確実な物質分離を保証することができる。
【００３６】
吸気管路の分岐部と、排ガス管路の合流部との間に、少なくとも状態調節された燃焼ガス中の排ガスの拡散速度に相当する最低流速を確保するための装置が設けられていても、同様に前記効果を生ぜしめることができるか、または付加的に確保することができる。
【００３７】
本発明による装置を中央の状態調節設備に接続することが可能である他に、本発明による装置内に状態調節部を一緒に組み込むことも可能である。この場合には、供給管路に、内燃機関に通じた吸気管路の分岐部の上流側で、温度および／または湿度を調節しかつ制御するための装置、たとえばガス冷却器、滴分離器、ガス加熱器および有利には蒸気調量弁を備えた蒸気供給管路が設けられている。
【００３８】
正圧制御を実施できるようにするために本発明による装置のさらに別の構成では、吸気管路の分岐部の上流側にガスフィード装置が設けられており、排ガス管路の合流部の下流側にガス通流量のための制御装置が設けられている。
【００３９】
他方において、吸気管路の分岐部の上流側にガス通流量のための制御装置が設けられており、排ガス管路の合流部の下流側にガスフィード装置が設けられていると、負圧制御が可能になる。上で挙げた両制御形式は当然ながら組合せ可能でもある。
【００４０】
ガスフィード装置が特に遠心ブロワまたはラジアルブロワの形に設計される場合に、より大きな負圧を用いた設備の運転時に、かつ／または排ガス／空気混合物のフィードに基づき生じる恐れのある種々の困難を克服するためには、内燃機関と前記ガスフィード装置との間に少なくとも１つの熱交換器が設けられていると有利である。これによって、最大約５００ミリバール（標高約６０００ｍに相当する）までの負圧運転さえも可能となる。
【００４１】
ガスフィード装置の選定に関しては、要求に応じて適当なタイプが選択されることが望ましい。たとえばルーツブロワの場合には２つの大きな利点が与えられている。第１に、５５０ミリバール（吸気管における−５００ミリバールを保証するために必要となる）までの負圧も問題でない。それに対して遠心ブロワは所望の構成サイズでは約４５０ミリバールのリミットを有している。第２に、回転数制御されたルーツブロワを用いると負圧も正圧も制御され得るので、捕集容器の端部に制御フラップが必要とならない。なぜならば、ルーツブロワによって絞りを行うこともできるからである。しかし、負圧運転のためには、エンジンの上流側で状態調節区間の下流側に絞り弁が配置されていると有利である。これにより、状態調節区間は高い負圧で負荷されなくなる。
【００４２】
ルーツブロワは空気圧とは無関係に一定の回転数でほぼ一定の体積流をフィードする。しかし、空気質量流は圧力変化に相応して変化する。このときに状態調節区間のために空気質量流をほぼ一定に保持するためには、絞り弁を空気圧目標値に関連して適宜に設定することができる（これらの位置は運転開始時に求められて、調整器内に適宜にファイルされる）。圧力制御はその場合、ルーツブロワの回転数制御により行われる（たとえばＰＩＤ調整器を介して）。
【００４３】
ルーツブロワの欠点は、供給されたガス混合物の最大可能な温度が約５０〜６０℃に制限される点にある。すなわち、約３５０ミリバールまでの負圧しか必要とされない場合には、最大約１５０℃までの温度で運転することのできる遠心ブロワを使用することができる。
【００４４】
ガス通流量のための制御装置が制御フラップにより形成されていると、量制御が簡単にかつ確実に実施可能となる。
【００４５】
前記制御フラップに対して並列に少なくとも１つの精密制御弁が設けられていると有利である。
【００４６】
さらに、吸気管路の分岐部と排ガス管路の合流部との間にガスフィード装置が設けられていると、物質分離を確保することができる。この装置により、エンジンの吸気側と排気側との間の所望の圧力差を調節するか、もしくはこの圧力差に影響を与えることが可能になる。
【００４７】
本発明のさらに別の構成によるか、または上で説明した装置との組合せの形では、供給管路に、有利には少なくとも吸気管路の分岐部と排ガス管路の合流部との間で、流れを層流化（Ｌａｍｉｎａｒｉｓｉｅｒｕｎｇ）するための装置が設けられていることによっても物質分離を達成することができる。
【００４８】
この効果を達成するための択一的な別の構成では、供給管路に吸気管路の分岐部と排ガス管路の合流部との間で、造波抵抗（Ｗｅｌｌｅｎｗｉｄｅｒｓｔａｎｄ）および／または消音器が設けられている。
【００４９】
当該設備の簡単でかつ経済的な設計のためには、内燃機関における高動的（ｈｏｃｈｄｙｎａｍｉｓｃｈ）な過程が、状態調節されたガスの所要量に対して影響を与えないか、または極めて僅かな影響しか与えないことが望ましい。したがって、本発明のさらに別の有利な構成では、前記ガスフィード装置のうちの少なくとも１つが、内燃機関を挟んで反対の側に位置するガス通流量のための制御装置に制御接続されている。これによって、動的な圧力変化の際でも当該設備を通る通流量をほぼ一定に保持する制御コンセプトが実現可能になる。
【００５０】
この場合、前記ガスフィード装置のフィード出力が、反対の側に位置する前記制御装置の位置に関連して制御可能であると有利である。たとえば当該設備で動作される圧力または圧力経過を変化させるために絞りフラップが調節されると、それと同時に、たとえば遠心ブロワとして形成されたガスフィード装置の回転数も、絶対圧とは無関係に、状態調節されたガスの通流量がほぼ一定に維持されるように適合される。
【００５１】
正確に規定された条件下でエンジンのできるだけ実際の運転状況に近い検査を可能にするために、本発明のさらに別の構成では、吸気管路の分岐部と、排ガス管路の合流部との間の間隔が、状態調節された燃焼ガスを供給される内燃機関を有する車両のエアフィルタ入口と排気装置の終端部との間の間隔にほぼ相当している。
【００５２】
本発明のさらに別の構成では、内燃機関を収容するための閉じられた空間が設けられており、該空間が、供給管路の、吸気管路の分岐部と排ガス管路の合流部との間の区分に接続されている。これによって、検査したいエンジンは接続管路に生ぜしめられる圧力で負荷され、したがってこの圧力は外部からもエンジンに作用し、このことは特に高度シミュレーション（低い空気圧）において大きな利点となる。
【００５３】
この場合、供給管路の、吸気管路の分岐部と排ガス管路の合流部との間の区分に、内燃機関を収容するための閉じられた空間が設けられていると有利である。閉鎖可能でかつ周辺環境に対してシール可能であるボックスにより形成されたこのような空間は、エンジンテストベンチの構成要素であってよく、すなわちテストベンチで別のエンジンを検査したい場合にもテストベンチに留まることができる。しかし、このボックスはパレットの構成要素であっても有利である。この場合、エンジンはこのパレットに載設され、このパレットはエンジンをテストベンチへ運搬しかつドッキングするために働く。
【００５４】
本発明の根底を成す前記第２の課題は本発明によれば、内燃機関の排ガス中の有害物質量を測定するための装置であって、有害物質濃度を測定するための少なくとも１つの測定個所、たとえばセンサまたは試料採取装置（サンプリング装置）と、ガスの通流量のための測定装置とが設けられており、さらに排ガス通路から既知の組成の希釈ガスのための供給通路に通じた供給通路が設けられている形式の装置において、希釈ガスのための供給通路が、少なくとも各内燃機関により最大に必要とされる燃焼ガス量に合わせて設計されており、前記供給通路から、内燃機関に接続可能な吸気管路が分岐していることを特徴とする、内燃機関の排ガス中の有害物質量を測定するための装置によっても解決される。燃焼ガス（空気）または（希釈された）排ガスの完全に一定にまたはほぼ一定に保持された（質量−または体積−）通流量を測定するための測定装置は、種々の公知形式で、たとえば質量流量または体積流量のための流量センサ、たとえばホットワイヤ測定システムまたは超音波測定システムまたは通流量を一定に保持するための装置の手前（直前）のガスの圧力および温度のための測定システムにより実現されていてよい。この場合、較正定数および場合によっては前記装置の別の特性量（たとえばルーツブロワの回転数）が通流量の測定時に考慮される。
【００５５】
この場合、希釈ガスのための供給通路が、各内燃機関により最大に必要とされる燃焼ガス量の数倍に合わせて設計されていると有利である。
【００５６】
センサもしくは試料採取装置（サンプリング装置）に課せられる要求を緩和し、これらのセンサもしくは試料採取装置を、一方ではほぼ一定の排ガス質量流が存在し、かつ他方では空気希釈に基づき排ガスがあまり脈動的ではなくなり、あまり高温ではなくなり、かつあまり腐食性ではなくなるような個所で使用できるようにするために、本発明のさらに別の構成では、排ガス通路内の有害物質濃度を測定するための測定個所が、希釈ガスのための供給通路に対する排ガス通路の合流部の下流側に配置されている。
【００５７】
それに対して、排ガス通路内の有害物質濃度を測定するための測定個所が、希釈ガスのための供給通路に対する排ガス通路の合流部の上流側に配置されていると、頑丈なセンサもしくは装置を用いて、一層直接的な測定、つまり一層正確な測定が可能となる。
【００５８】
希釈ガスの有害物質負荷をも考慮できるようにするためには、希釈ガスのための供給通路内の有害物質濃度を測定するための付加的な測定個所が、供給通路に対する排ガス通路の合流部の上流側に設けられていると有利である。
【００５９】
ガスの通流量のための測定装置に関しては、ガスの通流量のための測定装置が、有害物質濃度を測定するための測定個所と同じ区分に配置されていると、前で述べた効果および利点と同じ効果および利点を達成することができる。
【００６０】
供給された燃焼ガスと、供給された燃料量との収支方程式を用いて排ガスの質量流を測定するための方法に関しては、本発明による装置のさらに別の択一的な構成において、ガスの通流量のための測定装置が、希釈ガスのための供給通路に設けられている。また、内燃機関に供給された燃料質量のための測定装置が設けられていても同じく有利である。しかし、両装置は、センサを介して直接に求められた値の較正もしくはチェックのためにも個々にあるいは一緒に使用されてもよい。
【００６１】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。この場合、図１は正圧運転および負圧運転のための本発明による設備を概略的に示しており、図２は圧力損失補償なしの正圧制御および負圧制御のための本発明による設備を示す、図１に相当する概略図であり、図３は正圧制御のためにしか用いられない本発明による設備を示す、図１に相当する概略図であり、図４は負圧制御のためにしか用いられない本発明による設備を示す、図１に相当する概略図であり、図５は高精密な正圧制御および負圧制御のために用いられる本発明による設備を示す、図１に相当する概略図であり、図６は組み込まれた状態でも設けられている吸気経路および排気経路を有するエンジンから成る被検体を備えた本発明による設備を示す概略図であり、図７はエンジン全体が、閉じられた空間の内部に位置している本発明による設備を示す、図６に相当する概略図であり、図８はボックスが、供給管路の通流される区分として形成されている、図７に示した設備の変化実施例を示す概略図であり、図９は有害物質量測定のための測定個所もしくは試料採取個所が設けられている、本発明による設備を示す、図６に相当する概略図であり、図１０は図９に示した実施例にほぼ相当するが、ただし測定個所または試料採取個所とセンサの配置が変えられている、本発明の変化実施例を示す概略図であり、図１１は図６に示した実施例にほぼ相当するが、ただしやはり測定個所または試料採取個所とセンサの配置が変えられている、本発明の別の変化実施例を示す概略図であり、図１２は燃焼空気流と燃料消費量とのための測定ユニットが設けられている、本発明による設備のさらに別の実施例を示す概略図であり、図１３は吸気空気状態調節および周辺圧シミュレーション、特に高度シミュレーションも排ガス分析も可能となる本発明による設備のさらに別の実施例を示す概略図である。
【００６２】
本発明による設備は、既に組み込まれた状態調節区間を備えた図示の実施例では、空気の流れ方向で見て、吸気開口４を備えたダストフィルタ５と、空気をフィードするための空気フィード装置６、有利にはラジアルファンまたはブロワと、負圧運転のための制御フラップ７と、空気冷却器８、有利には冷水のための調整弁９により調節可能な冷却媒体通過量を有する空気・冷水型の熱交換器と、凝縮物のための滴分離器１０と、制御装置１２によって加熱出力が制御可能である空気加熱器１１とから成っている。空気湿度を制御するためには、蒸気発生器１３を配置することができる。この蒸気発生器１３からは、空気湿度を調節するための蒸気調量弁１４を介して主空気管路１５内に蒸気を調量することができる。空気状態を測定するためには、絶対圧フィーラ１６と温度フィーラ１７と湿度フィーラ１８とが働く。
【００６３】
これらの設備部分で状態調節された空気は、主空気管路１５を通じて、主管路２０と吸気通路２との間の分岐部１９に、エンジンにより最大限に消費される量に相当する量で供給される。これによって、前置された状態調節区間４〜１８によって常に等量の、供給されるべき空気が処理され得るようになる。このことは特にこの状態調節の制御の設計を極めて簡単にする。また、これによって検査したいエンジンの運転時におけるあらゆる変化、つまり高動的な変移をも捕捉することができ、そして内燃機関１にはいかなる時点でも、確実にかつ一定に状態調節された量の燃焼空気が供給されるようになる。主管路２０には選択的に、小型の回転数制御可能な軸流ファン２１を配置することができる。この軸流ファン２１は圧力損失補償のために、もしくは内燃機関１の吸気通路２と排ガス通路３との間の正確に規定された圧力差の調節のために働く。この軸流ファン２１は調整器３３によって、主管路２０の入口と出口との間の差圧に関連して回転数制御される。この差圧の測定は差圧フィーラ２２によって行われる。主管路２０と内燃機関１の排ガス通路３とは、合流部２３を介して排空気通路２４に開口している。排空気通路２４の終端部には、正圧運転のための制御フラップ２５が配置されている。周辺環境またはテストベンチの排ガスシステムへの排空気流の流出のための排空気開口２７の手前には、負圧運転のための空気フィード装置２６、有利にはラジアルファンまたはブロワが設けられている。場合によっては、さらに内燃機関１と空気フィード装置２６との間で、有利には排空気通路２４に、付加的な熱交換器が設けられていてもよい。これにより空気フィード装置の設計が簡単となり、可能なタイプの選択肢も拡張され、また内燃機関１の背後もしくは下流側における排ガス／空気混合物による問題および／または高い負圧（３５０〜４００ミリバールまで）での運転による問題も回避される。
【００６４】
システムを運転しかつ所望の空気状態を入力制御するためには、開ループ制御および閉ループ制御のための電子制御装置２８が設けられている。この電子制御装置２８には、器具の運転のために必要となる全ての制御装置と、圧力のための調整器２９および調整器３０、温度のための調整器３１および湿度のための調整器３２とが組み込まれている。この場合、質量流量が絶対圧とは無関係にほぼ一定に保持されることが考慮されていると有利である。この目的のためには、装置側からガスフィード装置６，２６，２１のうちの少なくとも１つが、内燃機関１を挟んで互いに反対の側に位置するガス通流のための制御装置もしくは制御フラップ７，２５と制御接続されている。正圧運転時ではこれまで、無視し得る程度の僅かな圧力変化しか求められていないので、この制御コンセプトは主として負圧運転のために重要となる。このためには、内燃機関１の手前、つまり内燃機関１の上流側に配置された制御フラップ７が、内燃機関１の下流側に配置されたガスフィード装置である制御フラップ２５と制御接続されている。たいていはフラップ式のスロットルバルブとして形成されている制御装置７，２５の位置に応じて、ガスフィード装置６，２６，２１の、たいていは回転数に関連しているフィード出力が制御される。
【００６５】
以下に、図１につき前記方法の機能形式について説明する。
【００６６】
【外１】

【００６７】
【外２】

【００６８】
【外３】

【００６９】
【外４】

【００７０】
【外５】

【００７１】
【外６】

【００７２】
【外７】

【００７３】
【外８】

【００７４】
【外９】

【００７５】
【外１０】

【００７６】
【外１１】

【００７７】
上で挙げた２つの制御量には、希釈された排ガス中の凝縮（主として水蒸気の）を阻止するという目的も関係している。したがって、希釈された排ガスの温度は排ガスの露点よりも高く形成されていなければならない。この露点は希釈されていない排ガスに関しては一般に５２℃よりも低い。したがって、付加的に、主空気通路１５を通って流れる燃焼ガスのための加熱装置が設けられていてよい。しかしたいてい、内燃機関の排ガスは、排ガスを希釈するために使用されるガス（つまり内燃機関１によって必要とされなかった燃焼ガス）よりも著しく高温であるので、希釈された排ガスは希釈ガスに比べて加熱されており、したがって（ほとんど）全ての場合では、付加的な加熱装置なしでも凝縮は生じない。
【００７８】
主管路内の圧力損失の補償：
このことが排ガス通路内の空気質量流の圧力制御品質に課せられる特別な要求に基づいて必要となった場合、主管路２０に回転数制御可能な軸流ファン２１を配置することができる。主管路２０内の圧力損失は差圧フィーラ２２によって測定されて、電気的な実際信号として軸流ファン２１のための回転数調整器へ伝送される。回転数の調節は、圧力損失が補償されかつ出力制御されるように行われる。
【００７９】
個々のコンポーネントを不要にすることにより、本発明の種々異なる変化実施例を実現することができる。たとえば図２に示したような、正圧運転および主管路２０内の圧力損失補償のためだけに働く本発明による設備を実現することができる。
【００８０】
排ガス背圧制御の制御精度により可能となり、かつ吸気通路２と排ガス通路３との間の正確に調節されるべき小さな圧力差が許容される場合には、圧力損失補償のための回転数制御可能な軸流ファン２１（図１参照）と、軸流ファンのための調整器３３とを不要にすることができる。
【００８１】
純然たる正圧運転のための変化実施例：
図３には、純然たる（周辺環境に対して相対的な）正圧運転のために適している変化実施例が示されている。図１の実施例に比べて、この実施例は負圧を形成するためのコンポーネントを不要にしたことにより実現される。したがって、この実施例では、図１に示されている負圧運転のための制御フラップ７と、負圧運転のための空気フィード装置２６と、負圧運転の制御フラップのための調整器２９とが存在していない。
【００８２】
純然たる負圧運転のための変化実施例（図４）：
図４には、純然たる（周辺環境に対して相対的な）負圧運転のために適している変化実施例が示されている。図１に示した実施例に比べて、この実施例は正圧を形成するためのコンポーネントを不要にしたことにより実現される。したがって、この実施例では、図１に示されている正圧運転のための空気フィード装置６と、正圧運転のための制御フラップ２５と、正圧制御フラップのための調整器３０とが存在していない。
【００８３】
高精密な空気圧力制御のための変化実施例（図５）：
図５には、正圧のためにも負圧のためにも高精密な圧力制御を実現することのできる、本発明の１実施例が示されている。正圧もしくは負圧を入力制御するために使用される制御フラップ７，２５はこの場合、流過横断面が制御フラップよりも著しく小さく寸法設定されている各１つの精密制御弁７ａ，２５ａの並列接続によって補填される。この場合、所望の空気圧の入力制御は、最初は制御フラップ７；２５による空気圧の粗制御が実施されるように行われる。目標値からの実際値の規定の制御偏差が下回られた後に、この制御フラップ７，２５の位置は固持され、もはや変えられない。所望の空気圧の最終的な入力制御は、引き続き精密制御弁７ａ，２５ａを用いて行われる。
【００８４】
この変化実施例には次のような利点がある。すなわち、一方では制御フラップ７，２５を用いて空気圧を極めて迅速に、所望の値の付近にまで到達させることができ、他方では精密に調和された精密制御弁７ａ，２５ａを用いて高正確な圧力制御を実施することができる。
【００８５】
実際には、テストベンチにおける条件が、被検体の規定通りの運転時においても存在している諸条件に正確に一致していると、すなわち特に車両エンジンの場合では車両にも設けられているエアフィルタ、排ガス設備等が存在していると、特に有利である。したがって、図６に概略的に図示したように、供給管路は、内燃機関１に通じた吸気管路２の分岐部１９と、排ガス管路３の合流部２３との間での、状態調節された燃焼空気のための供給管路１５の長さが、吸気経路の前置された全ての部分と、後置された排気経路とを含めたエンジンユニット全体とほぼ等しい長さになるように、すなわち、分岐部１９と合流部２３との間の長さが車両のエアフィルタ１ａの入口と排気装置１ｂの終端部との間の距離に相当するように形成されていると有利である。
【００８６】
図７には、当該設備の別の有利な実施例が示されている。この実施例は基本的な構造の点では図６の実施例に相当しているが、ただしエアフィルタ１ａと排気装置１ｂと吸気管路２と排ガス管路３とを含めたエンジン全体が、周辺環境に対して閉鎖可能でかつシール可能であるボックス２８内に設置されている。このボックス２８の内圧は管路２９を介して供給管路１５の圧力にまでもたらされる。図８に示した変化実施例では、図７のボックスが供給管路１５の、通流される区分２８ａとして形成されている。この場合、エンジンは吸気空気を直接にこのボックスから取り出すことが可能となるので、分岐部１９は内燃機関１の吸気部に位置することになる。すなわち、分岐部１９は吸気管路２の開いた端部によって形成される。このことは有利である。なぜならば、内燃機関１の吸気部に、多くの場合に吸気経路１ａ，２の特性に不都合な影響を与えてしまう管を接続しなくても済むからである。
【００８７】
以下に、本発明による方法もしくは本発明による装置の構成を、有害物質濃度の測定値からエンジンの排ガス中に存在する有害物質の量を測定しようとする排ガス測定技術に関して説明する。このことは、この場合には有利には「ＣＶＳ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｖｏｌｕｍｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）システム」によって行われる。このＣＶＳシステムは規格化されていて、排ガス中の有害物質量を測定するための普及した正確な装置である。規定された高い希釈倍率は内燃機関１の排ガスを、この内燃機関１の傍らを通って案内された、燃焼過程のためには必要とされなかった燃焼ガス内に導入することによって達成され得る。この場合、有利に可能となる前記燃焼ガスの状態調節と同時に希釈ガスの状態調節とも相まって、正確に規定された排ガス希釈が可能となり、ひいては正確な有害物質量測定が簡単かつ確実に可能となる。
【００８８】
測定可能な有害物質濃度から排ガス中の有害物質量を測定するためには、直接に試料採取（サンプリング）の個所に流れる排ガス量が測定され得るか、あるいはまた質量収支方程式（燃焼空気の質量＋燃料質量＝排ガス質量）が利用される。この質量収支方程式はやはり必要に応じて、エンジンと、所属の燃焼空気もしくは排ガスのための供給通路および導出通路とから成る本発明によるシステムにも該当しなければならない。この場合、導出された排ガスの質量流が一定に保持されると特に有利である。このことは公知の手段、たとえば臨界ノズルまたはルーツブロワによって達成することができる。
【００８９】
有利には、内燃機関１の傍らを案内された、引き続き排ガスを希釈するために使用される燃焼空気が、エンジンの最大吸気空気量の数倍であることが望ましい。これにより、排ガスは少なくとも同じ量またはそれよりも多い量の希釈空気で希釈される。特に有利には、自体公知のＣＶＳシステムを組み換えて、本発明による吸気空気状態調節のために使用することもできる。この場合、エンジンの吸気空気がＣＶＳシステムの状態調節された新空気から取り出され、排ガスはＣＶＳシステムで規定された通りに排ガス希釈システムに供給される。
【００９０】
希釈されていない排ガスまたはほとんど希釈されていない排ガスを分析するために吸気空気質量流または排ガス質量流を測定する際に生じる困難を克服するためには、本発明によるシステムが吸気空気状態調節のために使用されかつ比較的僅かな希釈のために使用されると有利である。この場合、所要の流れ測定は供給された状態調節された吸気空気の範囲で、バイパス管路の分岐部の手前で行われる。このことには次のような利点がある。すなわち、ほぼ一定でかつ脈動なしの空気流のための高正確なセンサをエンジンの動的な運転時でも使用することができるようになる。
【００９１】
希釈されていない排ガスまたはほとんど希釈されていない排ガスを分析するための吸気空気質量流または排ガス質量流の測定を一層改善するためには、本発明によるシステムが吸気空気状態調節のために使用されかつ比較的僅かな希釈を用いる排ガス分析のために使用される。
【００９２】
さらに、排ガス分析のための本発明によるシステムによる比較的僅かな排ガス希釈の後に、場合によっては必要となる付加的な排ガス希釈を可能にする別の希釈システムを使用することも考えられる。このことは特に、エンジンの運転のために必要となる状態調節条件と、決定的な排ガス希釈のために必要となる状態調節条件とが互いに著しく異なる場合に有利になり得る。
【００９３】
図９には、有害物質量測定のための設備の第１実施例が示されている。この設備は基本構造の点では図６に示したものに相当しているが、ただし図９の実施例では管路２４に排ガス分析器３１のための測定個所３０と、通流量測定装置３３のための測定個所３２とが設けられている。管路２４内の通流量の測定は排ガス質量流センサを用いて行われると有利であるが、しかし多くの場合、この測定は較正ファクタおよび場合によってはユニット２５，２６の別の信号（たとえばルーツブロワの回転数）を考慮して排ガス圧力センサおよび排ガス温度センサを用いて行われるだけで十分となる。この場合、前記信号は破線で示した信号線路３４を介して伝送され得る。
【００９４】
多くの場合、たとえばディーゼル排ガス中のパーティクル含量および炭化水素含量を測定する場合、合流部２３における希釈空気の温度は特定の限界値、たとえば５０℃よりも下に低下してはならない。なぜならば、さもないと排ガス成分が凝縮して沈殿してしまうからである。したがって、分岐部１９と合流部２３との間の供給管路１５に加熱装置（図示しない）を設けることが必要となり得る。この加熱装置は状態調節設備５〜１８内で状態調節された空気をあとから所要の希釈温度にまで加熱する。その場合にサクションブロワを保護するために場合によってはさらに、排ガス分析のための測定個所の背後で排ガスを再び冷却することが必要となり得る。供給された燃焼ガスの有害物質負荷、ひいては内燃機関の排ガスのための希釈ガスの有害物質負荷をも、有害物質測定時に考慮できるようにするためには、有利には希釈ガスのための供給通路１５内に排ガス通路への合流部２３の手前で、しかも有利には内燃機関１へ通じた吸気管路２の分岐部１９の手前で、有害物質濃度を測定するための付加的な測定個所３５が設けられていてよい。この測定個所３５からは線路３６が導出されていて、排ガス分析器３１に通じている。
【００９５】
図１０に示した実施例は基本的構造の点では図９の実施例に相当しているが、ただし図１０の実施例では測定ユニット３７が、排空気通路２４で希釈された排ガスの通流量を測定するために使用されるのではなく、分岐部１９の手前で全空気量を測定するために使用される。測定ユニット３７は有利にはやはりガス質量流センサであるが、しかし多くの場合、この測定は較正ファクタおよび場合によってはユニット５〜１８の別の信号（たとえばルーツブロワの回転数）を考慮して排ガス圧力センサおよび排ガス温度センサを用いて行われるだけで十分となる。この場合、前記信号は破線で示した信号線路３８ａを介して伝送され得る。しかしこの場合、補足的に燃料消費量のための測定ユニット３９が必要とされる。この測定ユニット３９は内燃機関１に設けられているか、もしくは内燃機関１の燃料供給システムに設けられている測定個所４０を有している。
【００９６】
図１１に示した実施例は基本構造の点では図６の実施例に相当しているが、ただし図１１の実施例では、排ガス分析器３１のための測定個所３０が排ガス管路３に配置されており、したがって希釈されていない排ガスの分析のために使用される。有害物質濃度を有害物質量へ換算するためには、場合によっては、希釈されていない排ガスの通流量を測定するための測定ユニット４２のための測定個所４１を排ガス管路３に設けることが望ましい。
【００９７】
図１２に示した実施例は基本的構造の点では図１１の実施例に相当しているが、ただし図１２の実施例では、測定個所４３を有する、内燃機関の吸気空気のための測定ユニット４２が吸気管路２に設けられており、さらに燃料消費量のための測定ユニット３９，４０も（図１０の実施例の場合と同様に）吸気管路２に配置されている。
【００９８】
図１３に示した実施例では、特に有利には吸気空気状態調節および周辺圧シミュレーション、特に高度シミュレーションを可能にすると同時に排ガス分析をも可能にする有利な実施例となり得る。図示されているように、分岐部１９は供給管路１５の拡大された、通流される容積として形成されており、こうして内燃機関１の吸気システム２，１ａを通じた、状態調節された空気の自由な取出しを可能にしている。この容積１９は吸気システム１ａおよび内燃機関１ならびに排気装置１ｂと共にボックス２８の内部に位置している。このボックス２８は付加的にさらに管路２９を介して供給管路１５に圧力接続されている。このことには、排ガス分析が、場合によっては生じるエンジン外装の汚れによる蒸気によって妨げられることが事実上なくなるという利点がある。それにもかかわらず、つまりこの場合にはボックス２８は希釈空気によって貫流されないにもかかわらず、圧力接続管路２９を通じてボックス２８から供給通路１５内へ有害物質が侵入してしまう危険を完全に排除することはできない。それゆえに、たとえば図９に示した実施例とは異なり、希釈空気中に場合によっては存在する有害物質のための測定個所３５を管路２９の接続部よりも下流側に、ただしもちろん供給通路１５内の合流部２３よりも上流側で配置すると有利になり得る。排空気管路２４には、図９の実施例の場合と同様に、希釈された排ガスの通流量および有害物質濃度のための測定個所３０，３２が設けられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
正圧運転および負圧運転のための本発明による設備を示す概略図である。
【図２】
圧力損失補償なしの正圧制御および負圧制御のための本発明による設備を示す、図１に相当する概略図である。
【図３】
正圧制御のためにしか用いられない本発明による設備を示す、図１に相当する概略図である。
【図４】
負圧制御のためにしか用いられない本発明による設備を示す、図１に相当する概略図である。
【図５】
高精密な正圧制御および負圧制御のために用いられる本発明による設備を示す、図１に相当する概略図である。
【図６】
組み込まれた状態でも設けられている吸気経路および排気経路を有するエンジンから成る被検体を備えた本発明による設備を示す概略図である。
【図７】
エンジン全体が、閉じられた空間の内部に位置している本発明による設備を示す、図６に相当する概略図である。
【図８】
ボックスが、供給管路の通流される区分として形成されている、図７に示した設備の変化実施例を示す概略図である。
【図９】
有害物質量測定のための測定個所もしくは試料採取個所が設けられている、本発明による設備を示す、図６に相当する概略図である。
【図１０】
図９に示した実施例にほぼ相当するが、ただし測定個所または試料採取個所とセンサの配置が変えられている、本発明の変化実施例を示す概略図である。
【図１１】
図６に示した実施例にほぼ相当するが、ただしやはり測定個所または試料採取個所とセンサの配置が変えられている、本発明の別の変化実施例を示す概略図である。
【図１２】
燃焼空気流と燃料消費量とのための測定ユニットが設けられている、本発明による設備のさらに別の実施例を示す概略図である。
【図１３】
吸気空気状態調節および周辺圧シミュレーション、特に高度シミュレーションも排ガス分析も可能となる本発明による設備のさらに別の実施例を示す概略図である。

Claims (49)

1. 状態調節された燃焼ガス、特に空気を、有利にはテストベンチで内燃機関に供給するための方法であって、調湿されかつ／または調温された燃焼ガスを内燃機関に供給する形式の方法において、いかなる時点でも、少なくとも各内燃機関により最大に必要とされる量に相当する、ほぼ一定で完全に状態調節された燃焼ガス量を準備することを特徴とする、状態調節された燃焼ガスを内燃機関に供給するための方法。
2. 内燃機関により必要とされなかった燃焼ガスを内燃機関の傍らに通して案内して、内燃機関の排ガスと混合させる、請求項１記載の方法。
3. 燃焼ガス／排ガス混合物を内燃機関の下流側で、有利には周辺圧に対して規定の負圧で吸い込む、請求項１または２記載の方法。
4. 内燃機関に燃焼ガスを、周辺圧に対して高められた圧力で供給するか、もしくは内燃機関により必要とされなかった燃焼ガスを内燃機関の傍らに通して案内する、請求項１、２または３記載の方法。
5. 状態調節された燃焼ガスと排ガスもしくは内燃機関の下流側の燃焼ガス／排ガス混合物との間に、０．３〜５ミリバール、有利には０．５〜３ミリバールの圧力差を調節する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 通流量を絶対圧とは無関係にほぼ一定に保持する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 内燃機関を直接に取り囲む周辺環境を、状態調節された燃焼ガスとほぼ同じ圧力に保持する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 内燃機関の周囲を取り囲むように、状態調節された燃焼ガスを流過させる、請求項７記載の方法。
9. 内燃機関の排ガス中の有害物質量を測定するための方法であって、流動する排ガスの有害物質濃度と量とを測定し、この場合、既知の組成の希釈ガスを用いて排ガスの希釈を行う形式の方法において、内燃機関にいかなる時点でも、少なくとも各内燃機関により最大に必要とされる量に相当する、ほぼ一定で完全に状態調節された量の調湿されかつ／または調温された燃焼ガスを供給し、しかもこの場合、排ガスを、内燃機関により消費されなかった量の燃焼ガスで希釈することを特徴とする、内燃機関の排ガス中の有害物質量を測定するための方法。
10. 内燃機関により消費されなかった量の燃焼ガスで希釈された、導出された排ガスの通流量を一定に保持し、内燃機関に供給された燃焼ガスの量と、燃料量とを測定する、請求項９記載の方法。
11. 内燃機関により消費されなかった量の燃焼ガスで希釈された、導出された排ガスの通流量を一定に保持し、かつ測定する、請求項９記載の方法。
12. 供給された燃焼ガスの通流量を一定に保持し、該燃焼ガスの量ならびに内燃機関に供給された燃料量を測定する、請求項９記載の方法。
13. 供給された燃焼ガスの通流量を一定に保持し、希釈された排ガスの通流量を測定する、請求項９記載の方法。
14. 有害物質濃度の測定を、内燃機関により消費されなかった量の燃焼ガスで希釈された、導出された排ガス中で行う、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。
15. 有害物質濃度の測定を、希釈されていない排ガス中で行う、請求項１０から１３までのいずれか１項記載の方法。
16. 付加的に、提供された燃焼ガス中の有害物質濃度をも測定する、請求項１０から１５までのいずれか１項記載の方法。
17. 提供された燃焼ガスの量が、内燃機関により最大に必要とされる量の数倍である、請求項９から１６までのいずれか１項記載の方法。
18. 燃焼ガス／排ガス混合物を内燃機関の下流側で、有利には周辺圧に対して規定の負圧で吸い込む、請求項９から１７までのいずれか１項記載の方法。
19. 内燃機関に燃焼ガスを、周辺圧に対して高められた圧力で供給するか、もしくは内燃機関により必要とされなかった燃焼ガスを内燃機関の傍らに通して案内する、請求項９から１７までのいずれか１項記載の方法。
20. 状態調節された燃焼ガスと排ガスもしくは内燃機関の下流側の燃焼ガス／排ガス混合物との間に、０．３〜５ミリバール、有利には０．５〜３ミリバールの圧力差を調節する、請求項９から１９までのいずれか１項記載の方法。
21. 通流量を絶対圧とは無関係にほぼ一定に保持する、請求項９から２０のいずれか１項記載の方法。
22. 内燃機関を直接に取り囲む周辺環境を、状態調節された燃焼ガスとほぼ同じ圧力に保持する、請求項９から２１までのいずれか１項記載の方法。
23. 内燃機関の周囲を取り囲むように、状態調節された燃焼ガスを流過させる、請求項２２記載の方法。
24. 状態調節された燃焼ガス、特に空気を、有利にはテストベンチで内燃機関に供給するための装置であって、調湿されかつ／または調温された燃焼ガスのための、内燃機関に通じた供給管路と、場合によっては該供給管路に配置されたブロワとが設けられている形式の装置において、供給管路（１５）が、少なくとも各内燃機関（１）により最大に必要とされる燃焼ガス量に合わせて設計されており、前記供給管路（１５）から、内燃機関（１）に接続可能な吸気管路（２）が分岐していることを特徴とする、状態調節された燃焼ガスを内燃機関に供給するための装置。
25. 吸気管路（２）の分岐部の下流側で、内燃機関（１）に接続可能な排ガス管路（３）が供給管路（１５）に合流している、請求項２４記載の装置。
26. それぞれ供給管路（１５）に対する吸気管路（２）の分岐部と、排ガス管路（３）の合流部との間に０．３〜５ミリバール、有利には０．５〜３ミリバールの範囲の圧力差を調節するための装置（たとえば２１）が設けられている、請求項２４または２５記載の装置。
27. 吸気管路（２）の分岐部と、排ガス管路（３）の合流部との間に、少なくとも状態調節された燃焼ガス中の排ガスの拡散速度に相当する最低流速を確保するための装置（たとえば２１）が設けられている、請求項２４から２６までのいずれか１項記載の装置。
28. 供給管路（１５）に、内燃機関（１）に通じた吸気管路（２）の分岐部の上流側で、温度および／または湿度を調節しかつ制御するための装置（８〜１８）、たとえばガス冷却器、滴分離器、ガス加熱器および有利には蒸気調量弁を備えた蒸気供給管路が設けられている、請求項２４から２７までのいずれか１項記載の装置。
29. 吸気管路（２）の分岐部の上流側にガスフィード装置（６）が設けられており、排ガス管路（３）の合流部の下流側にガス通流量のための制御装置（２５，２５ａ）が設けられている、請求項２４から２８までのいずれか１項記載の装置。
30. 吸気管路（２）の分岐部の上流側にガス通流量のための制御装置（７）が設けられており、排ガス管路（３）の合流部の下流側にガスフィード装置（２６）が設けられている、請求項２４から２９までのいずれか１項記載の装置。
31. 内燃機関（１）と前記ガスフィード装置（２６）との間に少なくとも１つの熱交換器が設けられている、請求項３０記載の装置。
32. ガス通流量のための制御装置（７，２５）が制御フラップにより形成されている、請求項２９、３０または３１記載の装置。
33. 前記制御フラップ（７，２５）に対して並列に少なくとも１つの精密制御弁（２５ａ）が設けられている、請求項３２記載の装置。
34. 吸気管路（２）の分岐部と排ガス管路（３）の合流部との間にガスフィード装置（２１）が設けられている、請求項２４から３３までのいずれか１項記載の装置。
35. 供給管路に、有利には少なくとも吸気管路（２）の分岐部と排ガス管路（３）の合流部との間で、流れを層流化するための装置が設けられている、請求項２４から３４までのいずれか１項記載の装置。
36. 供給管路（１５）に吸気管路（２）の分岐部と排ガス管路（３）の合流部との間で、造波抵抗および／または消音器が設けられている、請求項２４から３５までのいずれか１項記載の装置。
37. 前記ガスフィード装置（６，２６，２１）のうちの少なくとも１つが、内燃機関（１）を挟んで反対の側に位置するガス通流量のための制御装置（７，２５）に制御接続されている、請求項２４から３６までのいずれか１項記載の装置。
38. 前記ガスフィード装置（６，２６，２１）のフィード出力が、反対の側に位置する前記制御装置（７，２５）の位置に関連して制御可能である、請求項３７記載の装置。
39. 吸気管路（２）の分岐部（１９）と、排ガス管路（３）の合流部（２３）との間の間隔が、状態調節された燃焼ガスを供給される内燃機関（１）を有する車両のエアフィルタ入口（１ａ）と排気装置（１ｂ）の終端部との間の間隔にほぼ相当している、請求項２４から３８までのいずれか１項記載の装置。
40. 内燃機関（１）を収容するための閉じられた空間（２８）が設けられており、該空間（２８）が、供給管路（１５）の、吸気管路（２）の分岐部と排ガス管路（３）の合流部との間の区分に接続されている、請求項２４から３９までのいずれか１項記載の装置。
41. 供給管路（１５）の、吸気管路（２）の分岐部と排ガス管路（３）の合流部との間の区分に、内燃機関（１）を収容するための閉じられた空間（２８ａ）が設けられている、請求項２４から３９までのいずれか１項記載の装置。
42. 内燃機関の排ガス中の有害物質量を測定するための装置であって、有害物質濃度を測定するための少なくとも１つの測定個所、たとえばセンサまたは試料採取装置と、ガスの通流量のための測定装置とが設けられており、さらに排ガス通路から既知の組成の希釈ガスのための供給通路に通じた通路が設けられている形式の装置において、希釈ガスのための供給通路（１５）が、少なくとも各内燃機関（１）により最大に必要とされる燃焼ガス量に合わせて設計されており、前記供給通路（１５）から、内燃機関（１）に接続可能な吸気管路（２）が分岐していることを特徴とする、内燃機関の排ガス中の有害物質量を測定するための装置。
43. 希釈ガスのための供給通路（１５）が、各内燃機関により最大に必要とされる燃焼ガス量の数倍に合わせて設計されている、請求項４２に記載の装置。
44. 排ガス通路（２４）内の有害物質濃度を測定するための測定個所（３０）が、希釈ガスのための供給通路（１５）に対する排ガス通路（３）の合流部（２３）の下流側に配置されている、請求項４２または４３記載の装置。
45. 排ガス通路（３）内の有害物質濃度を測定するための測定個所（３０）が、希釈ガスのための供給通路（１５）に対する排ガス通路（３）の合流部（２３）の上流側に配置されている、請求項４２また４３記載の装置。
46. 希釈ガスのための供給通路（１５）内の有害物質濃度を測定するための付加的な測定個所（３５）が、供給通路（１５）に対する排ガス通路（３）の合流部（２３）の上流側に設けられている、請求項４２から４５までのいずれか１項記載の装置。
47. ガスの通流量のための測定装置（３２，３３；４１，４２）が、有害物質濃度を測定するための測定個所（３０）と同じ区分に配置されている、請求項４４から４６までのいずれか１項記載の装置。
48. ガスの通流量のための測定装置（３７，３８；３８ａ）が、希釈ガスのための供給通路（１５）に設けられている、請求項４４から４６までのいずれか１項記載の装置。
49. 内燃機関（１）に供給された燃料質量のための測定装置（３９，４０）が設けられている、請求項４４から４８までのいずれか１項記載の装置。

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