JPH06213783A - ガス量調整システムの運転方法 - Google Patents

ガス量調整システムの運転方法

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JPH06213783A
JPH06213783A JP5291355A JP29135593A JPH06213783A JP H06213783 A JPH06213783 A JP H06213783A JP 5291355 A JP5291355 A JP 5291355A JP 29135593 A JP29135593 A JP 29135593A JP H06213783 A JPH06213783 A JP H06213783A
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exhaust gas
nozzle
gas
nozzle needle
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JP5291355A
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Hans-Josef Decker
デツカー ハンス‐ヨーゼフ
Klaus-Peter Schwarz
シユワルツ クラウス‐ペーター
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Siemens AG
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    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に低公害車の試験及び／或いは認定のため
のガス量調整システムの運転方法であって、検査のため
希釈空気と排ガスとの混合気体を取り出しかつ軸方向に
可調整の特に円錐形のノズルニードルを有し、特に連続
的に断面積を変えることのできるベンチュリノズルを備
えたものにおいて、計算装置において温度、圧力及び流
量計の測定値を考慮してベンチュリノズルのノズルニー
ドルを調整して、排ガスの希釈の割合（希釈率）を排ガ
ス量の変動があっても所定の、殊に一定の値をとるよう
にする。 【構成】 断面積を特に連続的に変更することのできる
ベンチュリノズルをその都度の排ガス量に合わせて制御
して、常に最適な希釈空気と排ガスの希釈率を調整す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、軸方向に変位可能な
特に円錐形のノズルニードルを有し、断面積を特に連続
的に変更することのできるベンチュリノズルを備え、検
査のため希釈空気と排ガスとの混合気体が取り出される
ようにしたガス量調整システム、特にいわゆる低公害車
の試験及び／或いは認定のためのガス量調整システムの
運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の排ガス試験のためのガス量調整
システムは、例えばアメリカ合衆国特許第 4586367号並
びに第 3603155号公報により公知である。この公知のシ
ステムは、有毒物質の濃度を検出するために、平均的な
希釈率でもって作動する。しかし平均的な希釈率でもっ
てしては必然的にただ一つの積分値しか得られず、例え
ば加速時における瞬時的な結果を知ることができない。
従って実際の状態に関して常に正確な情報が得られるわ
けではなかった。事実排ガスと希釈空気との間の割合は
常に変化している。というのは、自動車の走行サイクル
は加速、減速等を必要とし、その際排ガスと希釈空気と
の比率は種々異なるからである。
【０００３】ドイツ連邦共和国実用新案登録第 9014528
号にはこれに対してより適した排ガス量調整装置が開示
されている。この装置においては排ガスの希釈率を積分
値ではなく、直接値で評価している。かくして排ガス濃
度と排ガス量との関連は一義的な関係でその状況に応じ
たものとなり、即ち所定の抽出量で可能となる。しかし
てこれらの装置は公知の問題のあるベンチュリノズルを
使用し、これにより所望の総流量を調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、特
に走行サイクルの試験によく適した、殊にいわゆる低公
害車の検査及び／或いは認定のためのガス量調整システ
ムを提供することにある。いわゆる低公害車において
は、将来予期される或いは既に今日部分的に達している
排ガス中の有毒物質量は非常に少ない。これらの公知の
システムで生ずるガス量は多過ぎて、このシステムに後
続される排ガス分析装置或いは微粒子測定装置はその検
出限界に達している。従ってまた生ずる測定誤差もそれ
に応じて大きい。それゆえこの発明は、ガス分析装置も
しくは微粒子測定装置に、有害物質の濃度をより確実
に、正確に検出することを可能とするガス混合物を供給
しようとするものである。しかもその場合、簡単な時間
−量の比較によって有害物質の濃度の変化を帰納的に推
論可能にしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の課題はこの発明に
より、計算装置において温度、圧力及び流量計の測定値
を考慮してベンチュリノズルのノズルニードルの位置を
変位させ、排ガスの希釈の割合（希釈率）が排ガス供給
量の変動があっても所定の、特に一定の値をとるように
することにより解決される。
【０００６】さらにこの場合、断面積を特に連続的に変
更することのできるベンチュリノズルをその都度の排ガ
ス量に合わせて制御して、常に最適な希釈率を調整する
と良い。また被試験自動車、即ち特にいわゆる低公害車
のその都度の走行状態に関連する排ガス量をノズルニー
ドルの位置の変化に間断なく変換して、排ガス分析或い
は微粒子測定に最適な希釈率を維持すると有利である。
ガス量調整装置から取り出される希釈空気と排ガスとの
混合気体の組成は、かくして、ガス分析装置及び／或い
は微粒子測定装置のガス分析及び／或いは微粒子測定に
最適な範囲に保たれる。
【０００７】さらに、この発明の一構成においては、総
流量は実際値−目標値制御によって調整される。この場
合、特にシステムにおけるガス量が急激に変化すると
き、システムの慣性を考慮して予期されるノズルニード
ル位置の進み調整が行われるように制御特性を改善す
る。これは、特に、例えばキャブレータ或いは噴射装置
の調整に関連してif-then 規則が与えられているファジ
ィ制御ユニットによって行われる。希釈空気は好ましく
は運転中は予め与えられた温度範囲に保たれ、システム
が露点を下回ることのないようにかつ加熱過ぎにならな
いようにされる。
【０００８】この発明は、可調整の殊に制御可能なノズ
ル、例えばその位置を制御できるノズルニードルを有す
るベンチュリノズルを備えるガス量調整装置として構成
するのが良い。ノズルニードルの位置制御は、その調整
の精度を上げるために、特性曲線修正装置を備えるのが
良い。これはまた、被試験車の走行状態が急激に変化す
る場合に投入されるファジィ制御ユニットによって補完
することもできる。
【０００９】位置が制御されるノズルニードルは、好ま
しい実施例では、駆動モータとモータ側の固定座とを有
する軸方向変位スピンドルとこのスピンドルと噛み合い
殊に大きいピッチを有するボール雌ねじブッシュとを備
える。このノズルニードルは、案内シリンダ或いはケー
ス内に軸方向に変位可能に支承されかつ先端に丸みを持
ったシリンダ状の入口部を持つ円錐状の吹出部を備える
のがよい。これにより特に良好な特性曲線が得られる。
【００１０】上位のシステム、例えば試験スタンドに接
続するために、インターフェイスユニットが設けられ
る。同様に演算ユニット、殊に希釈率及び操作指令を表
示するためのタッチパネルを備えた演算ユニット並びに
特性曲線に基づいた修正演算を行いかつファジィ制御修
正が必要とされる場合これを行うためのサブユニットが
設けられる。
【００１１】
【実施例】以下図面に基づいてこの発明及びその個々の
特徴を詳しく説明する。図１はこの発明によるガス量調
整システムの制御構成、図２は断面積を変えることので
きるベンチュリノズルの詳細部分、図３はガス量調整シ
ステムの試験スタンド部分の配置、図４は流量とノズル
ニードルの位置との関係を表す特性曲線を示す。
【００１２】図１において１は概略的に示した自動車で
あり、その排ガスは導入管２を通してこの発明によるガ
ス量調整システムに導かれている。ガス量調整システム
自体は好ましくは単純な筒状の主通流管３を有し、この
主通流管は希釈空気フィルタ４に接続されている。希釈
空気の流路上でこの希釈空気フィルタ４の背後には温度
測定点８及び圧力測定点７を持つ公知の渦流量計５が配
置されている。演算ユニット６は渦流量計５及び圧力Ｐ
並びに温度Ｔの値から希釈空気量を算出する。排ガス導
入管２の背後の流路には主通流管３内にミキサー９、例
えば孔明き板、目の粗い篩い等が設けられている。同様
に旋回ミキサーも使用できる。
【００１３】測定対象の混合気体流の抽出は筒状の主通
流管３の流れの安定した領域に設けられた抽出管１０に
より行われる。この安定領域には圧力センサ１２及び温
度センサ１１が配置されている。これらはその値をその
基本アルゴリズムが図示されている演算ユニット１３に
与える。流れ方向に見て抽出管１０の背後にはベンチュ
リニードル１７を備えたベンチュリノズルがあり、これ
にターボコンプレッサ、例えばルーツブロワ１８が接続
されている。これには水封ガスポンプや同様なポンプも
使用できる。
【００１４】ノズルニードル１７は、例えばモータ１６
によって電動制御される。ノズルニードル１７の位置は
位置制御ユニット１５に与えられる。この値は流量と位
置との関係特性曲線が記憶されている演算ユニット１４
を介して演算ユニット１３に与えられ、圧力センサ１１
及び温度センサ１２のデータとで演算ユニット１３にお
いて希釈率が算出される。位置制御ユニット１５にはノ
ズルニードル１７の位置の制御量修正を行うユニット１
９が作用している。これはいわゆるタッチパネル２１
（希釈率の入力）からの信号により直接に或いはファジ
ィ制御ユニット２０を介して行われる。
【００１５】演算ユニット６及び１３から得られる希釈
率２３は、いわゆるタッチパネル２１の演算ユニットに
直接、或いは図示のようにファジィ制御ユニット２０に
与えられる。希釈率の現在値は出力２２を通して上位の
制御システム或いはまたタッチパネル２１にも与えられ
る。かくして、希釈率の現在値及びその目標値からの偏
倚の直接の或いはまた高次の監視及び考慮が可能にな
る。
【００１６】図２は断面積の変更可能なベンチュリノズ
ルの機械的構造を示す。図において５２はベンチュリノ
ズルの吹出部を、５０はその入口部を示す。これらの部
分５２及び５０はフランジ４８及び４９によって保持さ
れている。これらのフランジ４８及び４９はアンカー２
６によって係止されている。吹出部５２と入口部５０と
からなるベンチュリノズルの内部には先端が丸みを持っ
ているシリンダ状の先端部２４を持つノズルニードル２
５が配置されている。ノズルニードル２５は円錐状をし
ており、シリンダ状の押し棒２７に繋がっている。この
押し棒の中にはスピンドル２８が係合している。この押
し棒２７は軸方向の案内及び同時に回り止めとして案内
シリンダ或いはケース２９を持っている。この案内シリ
ンダ或いはケースは詳細には示されていないねじにより
スライドブロック３０を介して、好ましくは誘導性の基
準スイッチ５１を備えたシリンダ状外筒３１に案内され
ている。部分２４、２５及び２７を有するノズルニード
ルの位置決めのためのスピンドル２８の駆動はステップ
モータ３２により行われる。ステップモータ３２はカッ
プリング３６を介してスピンドル２８を動かす。スピン
ドル２８、好ましくは工作機械分野でよく知られた大き
なピッチの遊びのないボールスピンドルは、同様に遊び
なく構成されるのが良い固定座３３を備えている。これ
により、スピンドル２８がモータ３２によって回転した
とき、押し棒２７は軸方向には進むが、スピンドル２８
自体の軸方向の運動は阻止されている。調整されたガス
量の抽出は管スリーブ３５を通して行われる。この管ス
リーブはシリンダ状の外筒３１を延長したシリンダ状部
分３４の間隔保持部３７の範囲から分岐されている。
【００１７】図３は自動車排ガス分析装置のガス量調整
システムの特にスペース的に有利な構成を示す。このよ
うな構成は、しばしば試験スタンドの構造的条件からと
られる。混合空気は短管４４を通して、排ガスは短管４
５を通して導入される。短管４５は気密に閉塞する蓋４
６により遮断可能である。これは、ベンチュリノズルの
ノズルニードルの各位置における較正を、短管４３のほ
ぼ前に配置された流量計、例えば渦流量計によって可能
にするためである。ベンチュリノズルの前の入口部４０
には圧力及び温度測定点４１及び４２が置かれ、これに
通常の如く測定センサが挿入されている。ガス量調整シ
ステム自体は独立した枠４７内に支持されるのが良い。
なお、この場合、図示のように入口部４０の部分を枠４
７に引っ掛けて支持しているので、温度の影響を管３
８、３９の伸長により補償することができる。全体とし
て図３の構成により、既存の或いは新設の試験スタンド
に容易に且つ簡単に設置することのできるガス量調整シ
ステムが得られる。
【００１８】この発明では更に加熱もしくは冷却装置を
設けると良いが、これらの装置は簡単にするために図示
されていない。しかしながら加熱もしくは冷却装置をい
かに構成しいかに配置すべきかは、専門家のよく識ると
ころである。
【００１９】図４は流量とノズルニードルの位置との関
係を示す。この図からわかるように、ノズルの通流量は
調整スピンドルの回転数にほぼ線形に逆比例する。この
特性曲線は２次多項式で表されるので、演算装置は非常
に正確に中間値も求めることができる。このような変換
はセンサの較正から一般に行われていることであり、よ
く知られているところである。工作機械においてよく使
われているボールスピンドルを使用する場合には、試験
スタンドに課せられる要求を明らかに越えるような繰り
返し精度が得られる。かくして全体のガス量調整システ
ムに対して従来達成できなかったような希釈率の最適化
が可能になる。このことは、特にいわゆる低公害車にお
ける測定に対して重要である。この発明による排ガス量
調整装置をもって実現される排ガス試験は、例えばカリ
フォルニアテストで課せられているような全ての条件を
満たすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるガス量調整システムの制御構成
図。
【図２】断面積の変更可能なベンチュリノズルの詳細部
分図。
【図３】ガス量調整システムの特にスペース的に有利な
構成の配置図。
【図４】流量とノズルニードル位置との関係を示す特性
図。
【符号の説明】
１ 被試験車 ２ 排ガス導入管 ３ 主通流管 ４ フィルタ ５ 渦流量計 ６ 演算ユニット ７ 圧力測定点 ８ 温度測定点 ９ ミキサー １０ 抽出管 １１ 圧力センサ １２ 温度センサ １３ 演算ユニット １５ 位置制御ユニット １６ 駆動モータ １７ ベンチュリノズル １８ ターボコンプレッサ １９ 制御量修正ユニット ２０ ファジィ制御ユニット ２１ タッチパネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 31/00 Ｙ 7132−2Ｊ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸方向に変位可能なノズルニードルを有
    し断面積を変更することのできるベンチュリノズルを備
    え、検査のため希釈空気と排ガスとの混合気体が取り出
    されるガス量調整システムの運転方法において、計算装
    置において温度、圧力及び流量計の測定値を考慮してベ
    ンチュリノズルのノズルニードルの位置を変位させ、排
    ガスの希釈の割合（希釈率）が排ガス供給量の変動があ
    っても所定の値をとるようにしたことを特徴とするガス
    量調整システムの運転方法。
  2. 【請求項２】 被試験車のその都度の走行状態に関連す
    る排ガス量を、間断なくノズルニードルの位置の変化に
    変換して、排ガス分析或いは微粒子測定のための最適な
    希釈率を得ることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 システムの総流量が絶えず自動的に、ガ
    ス分析及び／或いは微粒子測定装置の抽出された部分流
    のガス分析及び／或いは微粒子測定のために最適範囲に
    保たれることを特徴とする請求項１或いは２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 総流量は実際値−目標値制御により調整
    されることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載
    の方法。
  5. 【請求項５】 システムに特に急激なガス量の変化があ
    る場合、このような変化におけるシステムの挙動、特に
    システムの慣性挙動を考慮して、好ましくはファジィ制
    御サブユニットを介して予期されるノズルニードルの進
    み位置調整が行われることを特徴とする請求項１ないし
    ４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 希釈空気が予め定められた温度範囲に保
    たれ、流量計（渦流量計）を通して導かれかつ測定さ
    れ、自動車の排ガスと混合され、この混合気体の一部が
    ベンチュリノズルの前で取り出され、その際希釈空気と
    排ガスの割合が計算装置によって、特に現在値−目標値
    制御、さらにシステムの急激な変化の平衡のためにノズ
    ルの特性及びファジィ制御を併用することによって、希
    釈率の予め定められた好ましくは最適な値に調整される
    ことを特徴とする自動車の排ガス測定のためのガス量調
    整システムの運転方法。
  7. 【請求項７】 可調整ノズル、例えば位置制御されるノ
    ズルニードルを有するベンチュリノズルを備えることを
    特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法を実施
    するためのシステム。
  8. 【請求項８】 ノズルニードルの位置制御装置が特性修
    正装置を備えることを特徴とする請求項７記載のシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 被試験車の走行状態が急激に変化したと
    きに投入されるファジィ制御ユニットを備えることを特
    徴とする請求項７または８記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 上位のシステムに接続可能なインター
    フェイスユニットを備えることを特徴とする請求項７な
    いし９の１つに記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 位置制御されるノズルニードルが駆動
    モータ及びモータ側の固定座を備えた軸方向可調整スピ
    ンドル並びにこのスピンドルに係合する好ましくは大き
    なピッチを持つボール雌ねじブッシュを備えることを特
    徴とする請求項７ないし１０の１つに記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 ノズルニードルが軸方向に移動可能に
    案内シリンダ或いはケースに支持されることを特徴とす
    る請求項７ないし１１の１つに記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 ノズルニードルが円錐状の吹出部適合
    部及び先端が丸まったシリンダ状先端部を備えることを
    特徴とする請求項１２記載のシステム。
JP5291355A 1992-11-02 1993-10-27 ガス量調整システムの運転方法 Withdrawn JPH06213783A (ja)

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DE4237009A DE4237009C3 (de) 1992-11-02 1992-11-02 Gasmengeneinstellsystem
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AT4237009.4 1993-07-15
AT93111433.4 1993-07-15

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