KR20150023486A - 배기 샘플링 시스템용 자동제어가능한 백 필링 - Google Patents

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윌리엄 마틴 실비스
제임스 패트릭 윌리엄슨
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에이브이엘 테스트 시스템즈, 인코포레이티드
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Abstract

엔진용 배기 샘플링 시스템이 제공된다. 배기 샘플링 시스템은 배기가스의 소스, 배기가스를 선택적으로 수취하는 적어도 하나의 수집 백을 포함하는 배기 수집 장치, 및 적어도 하나의 수집 백에 배기가스를 선택적으로 공급하는 배기가스의 소스와 유체 연통되는 제1 샘플 프로브를 포함할 수 있다. 배기 샘플링 시스템은 또한 제1 단계에서 제1 샘플 프로브로부터 적어도 하나의 수집 백으로의 배기가스의 흐름을 허용하고, 제2 단계에서 제1 샘플 프로브로부터 적어도 하나의 수집 백으로의 배기가스의 흐름을 막는 제어장치를 포함할 수 있다. 제어장치는 샘플링 기간 동안 엔진의 온 타임에 기초하여 제1 샘플 프로브의 추출률을 결정할 수 있다.

Description

배기 샘플링 시스템용 자동제어가능한 백 필링{INTELLIGENT BAG FILLING FOR EXHAUST SAMPLING SYSTEM}
이 출원은 2013년 3월 15일자 출원된 미국 임시출원 제61/791,635호의 우선권을 주장하고 2012년 5월 29일자 출원된 미국 임시출원 제61/652,367호의 우선권을 주장한다. 위 출원들의 각각의 전체 개시들은 참고로 여기에 통합된다.
본 개시는 배기 샘플링 시스템에 관한 것이다.
이 란은 반드시 종래기술인 것은 아닌 본 개시에 관련된 배경 정보를 제공한다.
배기 샘플링 시스템들(exhaust sampling systems)은 종래에는 사용중에 엔진에 의해 생성된 배출물(emission mass)을 측정하기 위해 내연기관을 구비한 엔진들 또는 차량들과 함께 사용된다. 이러한 배기 샘플링 시스템들은 특정 엔진의 배출물을 측정하기 위한 노력으로 희석된 배기가스를 추출 및 분석하는 일정용적 시료 채취기(constant volume sampler; CVS) 또는 백 미니-다이루터(bag mini-diluter; BMD)를 포함할 수 있다.
CVS 시스템의 작동 동안, 예를 들면, 엔진 배기는 보급 가스(make-up gas) 또는 희석액으로 희석되며, 희석된 배기의 샘플은 비례적으로 추출되고 하나 이상의 샘플 백들(bags)에 저장된다. 엔진 또는 차량 크기, 드라이브 또는 듀티 사이클, 및 주변 조건들에 따라, 보급 가스와 엔진 배기를 둘 다 포함하는 CVS 전체 유량은, 샘플링 동안 추출되고, 백들에 저장되거나, 또는 샘플링 기간 후에 분석될 경우, 희석된 배기 샘플이 물로 응축되지 않도록 보장하기 위해, 선택된다. 일단 샘플 백들이 희석된 배기가스로 채워지면, 저장 백들의 내용물은 특정 엔진에 대한 시험 주기(test interval)에 걸친 배출물을 결정하기 위해 분석될 수 있다.
전통적인 연소기관 파워트레인들이 결합된 차량들은 파워트레인의 내연기관을 연속적으로 작동시키고, 그 결과로서 종래의 차량 파워트레인과 결합된 내연기관은 시험 주기 또는 샘플링 기간 동안 연속적으로 작동된다. 그 결과, CVS 시스템에 의한 희석된 배기가스의 수집이 또한 시험 주기 동안 계속된다.
그러나, 차량의 작동 동안에 내연기관을 간헐적으로 사용하는 새로운 파워트레인들이 개발되고 있다. 예를 들면, 하이브리드 전기 차량은 차량의 배터리를 충전할 때 오직 내연기관만 사용할 수 있다. 이러한 파워트레인들은 CVS 샘플링 시스템들 및 BMD 샘플링 시스템들 둘 다에 난제를 가져오는데, 이는 각 시스템이 종래에는 전체 샘플 단계 동안 작동하는 내연기관으로부터의 희석된 배기가스를 분석하기 위해 샘플링하도록, 즉 수집하도록 구성되기 때문이다.
본 발명의 목적은 CVS 샘플링 시스템들 및 BMD 샘플링 시스템들 모두에 적용가능한 배기 샘플링 시스템용 자동제어가능한 백 필링을 제공하는데 있다.
이 란은 본 개시의 전반적인 요약을 제공하며, 본 개시의 전체 범위 또는 본 개시의 특징들 모두에 대한 포괄적인 개시는 아니다.
엔진용 배기 샘플링 시스템이 제공된다. 배기 샘플링 시스템은 배기가스의 소스, 배기가스를 선택적으로 수취하는 적어도 하나의 수집 백(bag)을 포함하는 배기 수집 장치, 및 상기 적어도 하나의 수집 백에 배기가스를 선택적으로 공급하는 배기가스의 소스와 유체 연통하는 제1 샘플 프로브(probe)를 포함할 수 있다. 배기 샘플링 시스템은 또한, 제1 단계에서는 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 배기가스의 흐름을 허용하고 제2 단계에서는 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 배기가스의 흐름을 막거나 바이패스시키는 제어장치(controller)를 포함할 수 있다. 제어장치는 샘플링 기간 동안 엔진의 온(ON) 타임에 기초하여 제1 샘플 프로브의 추출률(extraction rate)을 결정할 수 있다.
또 하나의 형태에서, 엔진 또는 차량용 배기 샘플링 시스템이 제공된다. 배기 샘플링 시스템은 엔진으로부터의 배기가스 및 보급 공기(make-up air)를 포함하는 희석된 배기가스의 소스, 희석된 배기가스를 선택적으로 수취하는 적어도 하나의 수집 백을 포함하는 배기 수집 장치, 및 상기 배기가스의 소스와 유체 연통하고 상기 적어도 하나의 수집 백에 희석된 배기가스를 선택적으로 공급하도록 작동할 수 있는 제1 샘플 프로브를 포함할 수 있다. 배기 샘플링 시스템은 또한, 제1 단계에서는 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 배기가스의 흐름을 허용하고 제2 단계에서는 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 배기가스의 흐름을 막거나 바이패스시키는 제어장치를 포함할 수 있다. 제어장치는 샘플링 기간 동안 상기 적어도 하나의 수집 백에 보급 공기를 선택적으로 공급할 수 있다.
역시 또 다른 형태에서, 엔진 또는 차량용 배기 샘플링 시스템이 제공된다. 배기 샘플링 시스템은 배기가스의 소스, 배기가스를 선택적으로 수취하는 적어도 하나의 수집 백을 포함하는 배기 수집 장치, 상기 배기가스의 소스와 유체 연통하고 상기 적어도 하나의 수집 백에 배기가스를 선택적으로 공급하도록 작동할 수 있는 제1 샘플 프로브, 및 충전 가스의 소스를 포함할 수 있다. 배기 샘플링 시스템은 또한, 제1 단계에서는 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 배기가스의 흐름을 허용하고 제2 단계에서 제1 샘플 프로브로부터 적어도 하나의 수집 백으로의 배기가스의 흐름을 막거나 바이패스시키는 제어장치를 포함할 수 있다. 제어장치는 샘플링 기간 동안 상기 적어도 하나의 수집 백에 충전 가스를 공급할 수 있다.
추가의 적용가능 부분들은 여기에 제공된 상세한 설명으로부터 명확하게 될 것이다. 상세한 설명 및 이 요약에서의 구체적인 예시들은 단지 도시를 목적으로 할 뿐, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
위의 특징으로부터 본 발명은 CVS 샘플링 시스템들 및 BMD 샘플링 시스템들 모두에 적용가능한 배기 샘플링 시스템용 자동제어가능한 백 필링을 제공할 수 있다.
여기에 설명된 도면들은 선택된 실시형태들의 도시를 목적으로 할 뿐 모든 가능한 구현방법들은 아니며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 개시의 원리들에 따른 CVS 샘플링 시스템의 개략도이다;
도 2는 본 개시의 원리들에 따른 CVS 샘플링 시스템의 개략도이다;
도 3은 내연기관의 시험 주기 동안의 배기 흐름 대 시간의 그래프이다;
도 4는 시험 주기 동안에 배기가스의 샘플들이 취해지는 때를 명확히 하는 내연기관의 시험 주기 동안의 배기 흐름 대 시간의 그래프이다;
도 5는 시험 주기 동안에 수행되는 보충 충전 기간을 명확히 하는 내연기관의 시험 주기 동안의 배기 흐름 대 시간의 그래프이다; 그리고
도 6은 본 개시의 원리들에 따른 BMD 샘플링 시스템의 개략도이다.
동일한 참조번호들은 도면들의 여러 도시들을 통해 동일한 부분들을 나타낸다.
이제 첨부된 도면들을 참조하여 예시적인 실시형태들을 보다 완전하게 설명하기로 한다.
이 개시가 완벽하고 또한 이 기술분야의 숙련된 사람들에게 이 개시의 범위를 충분하게 전달하도록 예시적인 실시형태들이 제공된다. 본 개시의 실시형태들의 철저한 이해를 제공하기 위해 구체적인 부품들, 장치들, 및 방법들의 예시들과 같은 많은 구체적인 세부사항들이 기재된다. 예시적인 실시형태들이 많은 다른 형태들에서 실시될 수 있으며 본 개시의 범위를 한정하도록 해석되지 않아야 한다는 것이 구체적인 세부사항들이 채용될 필요가 없는 기술분야의 숙련된 사람들에게는 명백할 것이다. 일부 예시적인 실시형태들에서, 잘 알려진 공정들, 잘 알려진 장치 구조들, 및 잘 알려진 기술들은 상세히 설명되지 않는다.
여기에 사용된 전문용어는 단지 특정의 예시적인 실시예들을 설명하는 목적을 위한 것이고 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 사용된 단수형 “a,", "an,", 및 “the" 는 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한 복수형을 포함하도록 될 수도 있다. 용어 "comprises,", "comprising,", “including,”, 및 “having,”은 포괄적이며 따라서 언급된 특징들, 정수들(integers), 단계들, 작동들, 요소들 및/또는 부품들의 존재를 구체화하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 요소들, 부품들 및/또는 그의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 여기에 설명된 방법 단계들, 공정들, 및 작동들은 실행의 순서로서 구체적으로 확정되지 않는 한, 설명되거나 예시된 특정 순서에 따른 그들의 실행을 반드시 필요로 하는 것으로 해석되지 않는다. 또한, 추가의 또는 대안의 단계들이 채용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
요소 또는 층이 또 하나의 요소 또는 층 "위에(on)," “에 맞물린(engaged to),” "에 연결된(connected to)," or "에 결합된(coupled to)" 으로 지칭될 경우, 다른 요소 또는 층에, 바로 위(directly on)에, 맞물린, 연결된 또는 결합된 것일 수 있거나, 또는 개재 요소들 또는 층들이 존재할 수 있다. 반대로, 요소가 또 하나의 요소 또는 층에 "바로 위(directly on,)" “직접 맞물린(directly engaged to,)” "직접 연결된(directly connected to,)" 또는 "직접 결합된(directly coupled to)" 으로 지칭될 경우, 개재 요소들 또는 층들이 존재하지 않을 수 있다. 요소들 사이의 관계를 설명하기 위해 사용된 다른 표현들은 동일한 형태(예를 들면, “사이에(between)” 대(對) “바로 사이에(directly between,)”, “부근(adjacent)” 대(對) “바로 부근(directly adjacent,)” 등)로 해석되어야 한다. 여기에 사용된 용어 "and/or" 는 하나 이상의 관련 목록의 용어들의 임의의 및 모든 조합들을 포함한다.
용어들 제1, 제2, 제3 등은 여기서 다양한 요소들, 부품들, 구역들, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이 요소들, 부품들, 구역들, 층들 및/또는 부분들은 이 용어들에 한정되지 않아야 한다. 이 용어들은 하나의 요소, 부품, 구역, 또 하나의 구역으로부터의 층 또는 부분, 층 또는 부분을 구별하기 위해서만 사용될 수 있다. “제1,”, “제2,”와 같은 용어들, 및 여기에 사용된 다른 숫자 용어들은 문맥에 의해 명확하게 표시되지 않는 한 차례 또는 순서를 암시하지 않는다. 따라서, 아래에 설명된 제1 요소, 부품, 구역, 층 또는 부분은 예시적인 실시예들의 교시로부터 일탈함이 없이 제2 요소, 부품, 구역, 층 또는 부분으로 지칭될 수 있다.
“내부,” “외부,” "밑에(beneath,)" "아래에(below,)" "하부의(lower,)" "위에(above,)" "상부의(upper,)" 등의 공간적으로 상대적인 용어들은, 도면들에 도시된 바와 같은 하나의 요소 또는 특징의 또 하나의 요소(들) 또는 특징(들)과의 관계를 설명하기 위한 설명의 편의를 위해 여기에 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 방향(orientation)에 추가하여, 사용 또는 작동중의 장치의 다른 방향들을 포함할 것이다. 예를 들면, 도면들의 장치는 뒤집힐 경우에는, 다른 요소들 또는 특징들 “아래에(below)” 또는 “밑에(eneath)”에 있도록 설명된 요소들은 따라서 그 다른 요소들 또는 특징들보다 “위에(above)"로 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래에(below)"는 위 또는 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 달리 배향(90도 또는 다른 방향들로 회전)될 수 있으며, 그리고 여기에 설명된 공간적으로 상대적인 서술들은 그에 대응하여 이해될 수 있다.
도 1을 참조하면, 배기 샘플링 시스템(10)이 제공되고 배기 샘플링 시스템은 희석 터널(dilution tunnel; 12), 배기 수집 장치(14), 백그라운드 수집 장치(background collection unit; 16), 제어장치(18), 및 분석기(20)를 포함할 수 있다. 아래에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 배기 수집 장치(14)는 희석 터널(12)로부터 희석된 배기가스를 수집하고 또한 분석기(20)가 희석된 배기가스 샘플의 배출 농도를 결정할 수 있도록 희석된 배기가스의 샘플을 분석기(20)에 제공한다.
희석 터널(12)은 엔진(22)에 유체에 의해 결합될 수 있고 엔진(22)으로부터 배기가스의 스트림(stream)을 받아들일 수 있다. 하나의 구성에 있어서, 엔진(22)은 전기 구동형 파워트레인(도시되지 않음)을 갖는 차량에서 사용하도록 구성된 내연기관(ICE)이다. 희석 터널(12)은 또한 희석 터널(12)에 보급 공기를 제공하는 보급 공기 입구(24)에 유체에 의해 결합될 수 있다. 보급 공기 입구(24)는 공기 스트림이 희석 터널(12)에 진입하기 전에 공기 스트림으로부터 불순물들을 제거하는 필터(26)를 포함할 수 있다.
혼합 플레이트(28)는 희석 터널(12) 내에 배치될 수 있고 희석 터널을 통과하여 형성된 개구 또는 구멍(30)을 포함할 수 있다. 입구(24)에서 희석 터널(12)로 진입하는 공기가 혼합 플레이트(28)의 구멍(30)을 통과하여 공기가 흐르기 때문에, 상기 공기를 혼합시키기 위해 구멍(30)이 혼합 플레이트(28)의 몸체에 통합될 수 있다. 따라서, 엔진(22)으로부터의 배기가스는 보급 공기 입구(24)에서 희석 터널(12)에 의해 수취된 보급 공기와 혼합되어, 보급 공기와 배기가스의 실질적으로 균일한 혼합물(homogeneous mixture)이 열교환기(32)에 의해 수취되며, 여기서 열교환기는 혼합 플레이트(28)의 하류에 배치될 수 있다.
열교환기(32)는 희석 터널(12)의 길이를 따라 위치될 수 있으며, 배기가스와 보급 공기의 혼합물을 원하는 온도에 유지하는데 사용될 수 있다. 혼합물의 온도는 열교환기(32)의 하류에 배치된 온도 센서 또는 기타 측정 장치(34)에 의해 측정될 수 있다.
펌프(36)는 보급 공기 입구(24)에 대하여 희석 터널(12)의 반대 단부에서 희석 터널(12)에 유체에 의해 결합될 수 있다. 펌프(36)는 유체력을 희석 터널(12)에 주기 위하여 보급 공기 입구(24) 내로 그리고 필터(26)를 통해 공기를 끌어들일 수 있다. 보급 공기 입구(24)에 전달된 힘은 보급 공기를 희석 터널(12)로 진입시키고 엔진(22)으로부터의 배기가스와 혼합시킨다. 구체적으로, 보급 공기에 그리고 엔진(22)으로부터의 배기가스에 주어진 힘은 배기가스와 보급 공기를 혼합 플레이트(28)와 충돌하게 하고 구멍(30)을 통해 흐르도록 한다. 그렇게 함으로써, 보급 공기와 배기가스가 혼합된다. 따라서, 실질적으로 균일 혼합물(homogeneous mixture)은 열교환기(32)에 의해 그리고 온도 센서(34)에 의해 수취된다. 보급 공기 및 배기가스의 균일 혼합물은 따라서 희석 터널(12)로부터 펌프(36)의 출구(38)를 통해 방출될 수 있다.
계속해서 도 1을 참조하면, 배기 수집 장치(14)는 희석 터널(12) 내에 배치되고 희석 터널을 통과하여 흐르는 희석된 배기가스(즉, 보급 공기 및 배기가스의 균일 혼합물)의 일부를 수취하기 위해 희석 터널(12)에 유체에 의해 결합될 수 있다. 배기 수집 장치(14)는 희석된 배기가스가 분석기(20)에 의해 분석되기 전에, 희석된 배기가스의 일부를 수취 및 저장할 수 있다.
배기 수집 장치(14)는 내부에 희석된 배기가스를 저장하는 하나 이상의 샘플 백들(40)을 포함할 수 있다. 샘플 백들(40)은 희석 터널(12)과 유체 연통되어 있는 하나 이상의 샘플 프로브들에 유체에 의해 결합될 수 있다. 도 1에 보여진 바와 같이, 샘플 프로브들은 제1 샘플 프로브(42), 제2 샘플 프로브(44), 및 제3 샘플 프로브(46)를 포함할 수 있다. 희석 터널(12) 내로부터의 희석된 배기가스의 흐름을 수취하는 각각의 샘플 프로브(42,44,46)의 노즐들(도시되지 않음)이 실질적으로 동일하도록 샘플 프로브들(42,44,46)은 동일한 것일 수 있다. 다시 말해서, 노즐들은 각각의 샘플 프로브(42,44,46)에 의해 수취된 유량(rate of flow)이 실질적으로 동일하도록 실질적으로 동일한 직경을 포함할 수 있다. 반대로, 각각의 샘플 프로브(42,44,46)의 내경이 서로 상이하여, 그로 인해 각각의 샘플 프로브(42,44,46)에 서로 상이한 샘플 추출률(extraction rate)이 제공될 수 있도록 샘플 프로브들(42,44,46)은 서로 다른 노즐들을 포함할 수 있다. 마지막으로, 샘플 프로브들(42,44,46)은 서로 다른 직경들 및 그에 따라 서로 다른 추출률을 포함할 수 있으며, 샘플 프로브들(42,44,46) 중 2개는 동일한 직경 및 그에 따라 동일한 추출률을 포함할 수 있는 반면, 3개의 샘플 프로브들(42,44,46) 중 나머지는 서로 다른 직경 및 그에 따라 다른 추출률을 포함할 수 있다. 다양한 샘플 프로브들(42,44,46)의 특정 구성에 상관없이, 샘플 프로브들(42,44,46)은 희석 터널(12)로부터 희석된 배기가스의 샘플을 추출하고 희석된 배기가스의 추출된 샘플을 저장용 샘플 백들(40)에 전달한다.
각각의 샘플 프로브들(42,44,46)은 샘플 프로브들(42,44,46)로부터 샘플 백들(40)로의 희석된 배기가스의 흐름을 제어하는 제어밸브와 관련이 있을 수 있다. 즉, 제1 샘플 프로브(42)는 제1 제어밸브(48)에 유체에 의해 결합될 수 있고; 제2 샘플 프로브(44)는 제2 제어밸브(50)에 유체에 의해 결합될 수 있으며; 그리고 제3 샘플 프로브(46)는 제3 제어밸브(52)에 유체에 의해 결합될 수 있다. 제어밸브들(48,50,52)은 샘플 프로브들(42,44,46)에 의해 각각 수취된 희석된 배기가스의 샘플 백들(40)로의 흐름을 제어한다. 제어밸브들(48,50,52)은, 예를 들면 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 동작가능한 솔레노이드 작동 밸브들(solenoid-actuated valves)일 수 있다. 대안적으로, 제어밸브들(48,50,52) 중 하나 이상은 완전히 개방된 상태로부터 폐쇄 상태로 점차(incrementally) 이동가능한 스테퍼 밸브들(stepper valves)일 수 있다. 다시 말해서, 제어밸브들(48,50,52) 중 하나 이상은 밸브들(48,50,52) 중 하나 이상에 어느 정도의 조절기능을 제공하도록 완전히 개방된 상태와 완전히 폐쇄된 상태 사이에 임의의 수의 개방 상태들을 갖는 가변 밸브들이다. 따라서, 만일 제어밸브들(48,50,52) 중 하나 이상이 스테퍼 밸브를 포함하는 경우, 제어밸브들(48,50,52)은 희석된 배기가스의 추출률 및, 궁극적으로 시험 주기 또는 샘플링 기간 동안 샘플 백들(40)에 의해 수취된 희석된 배기가스의 양을 정밀하게 제어하기 위해 희석 터널(12)로부터 샘플 백들(40)로의 희석된 배기가스의 흐름을 측정할 수 있다.
희석된 배기가스는 샘플 프로브들(42,44,46)에 의해 수취될 수 있으며, 펌프(54)에 의해 제어밸브들(48,50,52)을 통해서 끌어들여질 수 있다. 구체적으로, 펌프(54)는 제어밸브들(48,50,52)의 하류에 배치될 수 있으며, 희석된 배기가스를 샘플 프로브들(42,44,46) 내로 끌어들이고 제어밸브들(48,50,52)을 통해 흐르도록 하기 위해 샘플 프로브들(42,44,46)에 힘을 부여할 수 있다.
제어밸브들(48,50,52)을 통해 끌어들인 희석된 배기가스는 샘플 백(40)에 의해 수취되기 전에 유량계(56)를 통해 또한 흐를 수 있다. 희석된 배기가스는 샘플 백들(40) 중 하나 이상에 의해 수취될 수 있으며, 이로 인해 각각의 샘플 백들(40) 내로의 희석된 배기가스의 흐름은 각각의 샘플 백들(40)의 상류에 배치된 제어밸브(58)에 의해 제어된다.
셈플 백들(40)은 샘플 프로브들(42,44,46) 및 제어밸브들(48,50,52)을 통해 희석 터널(12)로부터의 배기가스를 수취하는 것으로 설명되고 도시되었지만, 샘플 백들(40)은 시험 주기 또는 샘플링 기간 중의 임의의 시점에서 추가로 충전 가스(60)를 수취할 수 있다. 충전 가스(60)는 샘플 백들(40)에 의해 수취되기 전에 펌프(64)에 의해 유량계(62)를 통해서 끌어들여질 수 있다. 충전 가스(60)는 유량계(62)에 도달하기 전에 제어밸브(66)를 통과하여 흐를 수 있고 샘플 백들(40)에 의해 수취되기 전에 제어밸브(68)를 통과하여 흐를 수 있다. 제어밸브(66)는 유량계(62)로의 충전 가스(60)의 흐름을 가능하게 하는 개방 상태와 유량계(62)로의 충전 가스(60)의 흐름을 차단하는 폐쇄 상태 사이에서 선택적으로 동작될 수 있다. 충전 가스(60)는 제어밸브(68)가 개방 상태일 때 샘플 백들(40)로 진입하도록 허용되고 제어밸브(68)가 폐쇄 상태에 있을 때 샘플 백들(40)로 진입하는 것이 차단된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제어장치(18)는 시험 주기 또는 샘플링 기간 동안에 샘플 백들(40)에 공급된 충전 가스(60)의 양을 제어하기 위해 유량계(62), 펌프(64), 및 제어밸브(66)와 연통할 수 있다. 예를 들어, 만일 시험 주기 또는 샘플링 기간 동안에 샘플 백들(40)에 의해 수취된 희석된 배기가스의 양이, 분석기가 배기가스 내에 포함된 배출물을 결정하는데 불충분하다면, 제어장치(18)는 펌프(64)를 활성화하여 샘플 백들(40)에 어느 정도 부피의 충전 가스(60)를 공급하기 위해 제어밸브(66)를 개방할 수 있다. 충전 가스(60)는 샘플 백들(40) 내에서 처리된 희석된 배기가스와 혼합되며, 각각의 샘플 백(40) 내에서 부피를 보충하는 역할을 한다. 또한, 충전 가스(60)는 샘플 백들(40) 내에서 응축이 일어날 가능성을 줄이는 청정 건조 가스일 수 있다.
백그라운드 수집 장치(16)는, 배기 수집 장치(14)에 의해 제공된 희석된 배기가스 내에 함유된 배출물을 결정할 때는 분석기(20)에 의해 사용될 수 있다. 구체적으로, 분석기(20)는, 보급 공기 입구(24)에 공급된 보급 공기 내의 임의의 백그라운드 오염물들을 분석기(20)가 결정할 수 있도록, 보급 공기 입구(24)에서 희석 터널(12)에 제공된 보급 공기의 샘플을 분석할 수 있다. 보급 공기 내에 함유된 백그라운드 오염물을 측정함으로써 보급 공기 내에 함유된 입자상 물질(particulate matter)이 배출물의 일부를 구성하는 것으로 부주의에 의해 간주됨이 없이, 분석기(20)가 희석된 배기가스 샘플 내에 함유된 배출물을 정확하게 측정할 수 있게 된다.
백그라운드 수집 장치(16)는 하나 이상의 샘플 백들(70), 펌프(72), 및 제어밸브(74)를 포함할 수 있다. 펌프(72)는, 제어밸브(74)가 개방 상태에 있을 때 제어밸브(74)를 통해 필터(26)로부터 보급 공기를 끌어들일 수 있다. 펌프(72)에 의한 필터(26)로부터 끌어들인 보급 공기는 샘플 백들(70)에 수취되기 전 유량계(76)를 통과하여 안내될 수 있다. 보급 공기는 유량계(76)를 통과하여 흐를 수 있으며, 수집을 위해 샘플 백들(70)에 수취될 수 있다. 샘플 백들(70)은 샘플 백들(70) 중 하나 이상의 안으로의 보급 공기의 흐름을 선택적으로 허용하는 제어밸브들(78)과 각각 관련이 있을 수 있다.
계속해서 도 1을 참조하면, 분석기(20)는 배기 수집 장치(14)에 유체에 의해 결합되는 것으로, 그리고 백그라운드 수집 장치(16)에 유체에 의해 결합되는 것으로 도시된다. 따라서, 분석기(20)는 배기 수집 장치(14)로부터 희석된 배기가스 샘플을 수취할 수 있으며, 그리고 백그라운드 수집 장치(16)로부터 보급 공기 샘플을 수취할 수 있다.
분석기(20)는 배기 수집 장치(14)로부터 희석된 배기가스의 샘플을 수취할 수 있으며, 및/또는 장치들(14,16) 내에 함유된 유체에 펌프(80)를 통해 힘을 부여함으로써 백그라운드 수집 장치(16)로부터 보급 공기의 샘플을 수취할 수 있다. 펌프(80)는 배기 수집 장치(14)와 관련이 있는 하나 이상의 제어밸브들(82)이 개방상태에 있을 때 배기 수집 장치(14)로부터 희석된 배기가스를 끌어들일 수 있다. 또한, 펌프(80)는 백그라운드 수집 장치(16)와 관련이 있는 하나 이상의 제어밸브들(84)이 개방상태에 있을 때 백그라운드 수집 장치(16)로부터 보급 공기를 끌어들일 수 있다. 희석된 배기가스 샘플 또는 보급 공기 샘플은 각각의 장치들(14,16)로부터 얻어질 수 있으며, 분석기(20)에 도달하기 전 제어밸브(86) 및 유량계(88)을 통과하여 흐를 수 있다. 분석기(20)가 배기 수집 장치(14)로부터의 희석된 배기가스 샘플 및/또는 백그라운드 수집 장치(16)로부터의 보급 공기 샘플을 수취하면, 분석기(20)는 희석된 배기가스 샘플 내에 포함된 배출물 및/또는 보급 공기 내에 함유된 입자상 물질의 양을 측정할 수 있다.
계속해서 도 1을 참조하여, 배기 샘플링 시스템(10)의 작동이 상세히 설명된다. 배기 샘플링 시스템(10)의 아래 작동은 제어장치(18)에 의해 수행될 수 있다. 도 1에 구체적으로 도시되지는 않았지만, 제어장치(18)는 온도 센서(34), 펌프들(36,54,64,72,80), 제어밸브들(48,50,52,58,66,68,74,82,84,86), 및 유량계들(56,62,76)과 연통될 수 있다. 따라서, 제어장치(18)는 온도 센서(34) 및 유량계들(56,62,76)로부터의 작동 데이터를 수신할 수 있으며, 분석기(20)가 희석 터널(12) 내에 위치된 희석된 배기가스 내에 함유된 배출물의 정확한 판독을 할 수 있게 하기 위해, 제어장치(18)는 펌프들(36,54,64,72,80) 및 제어밸브들(48,50,52,58,66,68,74,82,84,86)을 제어하기 위한 상술한 정보를 사용할 수 있다.
제어장치(18)는 임의의 개수의 시험 주기들 또는 샘플링 기간들을 갖는 임의의 개수의 테스트 절차들을 가동하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들면, 제어장치(18)는 다양한 펌프들(36,54,64,72,80) 및 제어밸브들(48,50,52,58,66,68,74,82,84,86)을 제어함으로써 505초(505s)의 샘플링 기간 동안에 희석 터널(12)로부터 희석된 배기가스를 샘플링할 수 있다. 사실상 임의의 길이의 시험 주기 또는 샘플링 기간을 갖는 임의의 개수의 테스트 절차들이 실행될 수 있지만, 아래의 설명은 505초(505s)의 예시적인 샘플링 기간을 참조하여 이루어질 것이다.
제어장치(18)는 샘플링 기간을 제로 타임(zero time)으로 초기화할 수 있다. 만일, 제로 타임에서 엔진(22)이 작동하지 않는 경우, 제어장치(18)는 밸브들(48,50,52)을 개방상태로 이동시킬 수 있으며, 희석 터널(12)로부터 끌어들인 보급 공기를 환기시키기 위해 펌프(54)를 활성화할 수 있다. 구체적으로, 제어장치(18)는 엔진(22)이 오프(OFF) 상태에 있을 때 희석 터널(12)로부터 끌어들인 보급 공기를 환기시키기 위해 펌프(54)의 하류측에 있는 밸브(57)를 개방할 수 있다. 제어장치(18)는 또한, 밸브(89)를 개방하고, 샘플링 기간의 개시 전에 샘플 백들(40) 내에 포함된 임의의 공기를 배출하기 위해 사용될 수 있는 펌프(90)를 활성화함으로써 샘플 백들(40)이 완전히 비워지도록 보장할 수 있다.
제어장치(18)는, 엔진(22)이 오프(OFF) 상태에 있는 동안에 펌프(54)를 활성화된 상태로, 그리고 밸브(48,50,52)를 개방 상태로 유지할 수 있다. 제어장치(18)는 동일하게, 엔진(22)이 오프(OFF) 상태에 있을 때 펌프(72)를 활성화된 상태로, 그리고 밸브(74)를 개방 상태로 유지할 수 있다. 엔진(22)이 오프(OFF) 상태에 있을 때 샘플 프로브들(42,44,46)에 의해 희석 터널(12)로부터 추출된 보급 공기와 마찬가지로, 엔진(22)이 오프 상태에 있을 때 펌프(72)에 의해 추출된 보급 공기는 펌프(72)로부터 하류측에 배치된 밸브(73)를 개방함으로써 배출될 수 있다.
제어장치(18)는 엔진(22)의 작동을 모니터하는 센서(92)와 통신할 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 제어장치(18)는 시험 주기(즉, 시험 자동 시스템)을 제어하는 컴퓨터 또는 제어장치와 같은 또 하나의 시스템으로부터 또는 테스트 중에 있는 차량의 캔 버스(CAN bus) 또는 OBD(on-board data)로부터 엔진(22)의 상태(즉, 온(ON) 또는 오프(OFF))를 수신할 수 있다. 제어장치(18)가 엔진(22)의 상태를 어떻게 결정하는지와 상관없이, 제어장치(18)가 엔진(22)이 온 상태에 있다는 센서(92)로부터의 신호를 수신할 때까지 제어장치(18)는 밸브들(57,73)을 개방 상태로 유지할 수 있다. 이 시점에서, 제어장치(18)는 희석 터널(12)로부터 추출된 보급 공기의 배출을 막기 위해 밸브들(57,73)을 폐쇄할 수 있다.
제어장치(18)는 시험 주기 또는 샘플링 기간 동안, 센서(92)에 의해 보고되는 바와 같이 엔진(22)의 시동이 켜지는 시간을 기록할 수 있다. 즉, 제어장치(18)는 엔진 시동이 켜지기 전에 샘플링 기간 동안 얼마나 많은 시간이 경과하였는지를 결정하기 위해 샘플링 기간의 초기에 기록된 제로 타임으로부터의 시간을 결정할 수 있다. 제어장치(18)는, 아래에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 원하는 희석비로 충분한 부피가 샘플 백들(40)에 수집되도록 보장하기 위해 엔진(22)의 가동 시간(ON time)을 기록하고 이용할 수 있다.
제어장치(18)는 샘플 백들(40)의 크기에 기초하여 샘플 백들(40)에 대한 샘플 유량을 결정할 수 있다. 즉, 제어장치(18)는, 만일 엔진(22)이 전체 샘플링 기간 동안 구동되는 경우, 샘플 백들(40)을 충전하는데 요구될 샘플 유량을 결정할 수 있다. 샘플 충전 유량은 수집 기간의 길이(즉, 본 실시예에서는 505초) 및 샘플 백들(40)의 부피로 결정될 수 있다. 샘플 충전 유량은 샘플 백들(40)의 부피(즉, 최대 목표 충전 부피)를 샘플링 기간의 길이(505초)로 나눔으로써 결정될 수 있다.
따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 센서(92)에 의해 표시된 바와 같이 제어장치(18)는 엔진(22)이 온(ON) 상태로 이동될 때 지시 밸브들(57,73) 만을 폐쇄한다. 엔진(22)이 구동하지 않는(즉, 오프 상태에 있는) 경우, 밸브들(57,73)은 희석 터널(12)로부터 수집된 보급 공기를 배출하기 위해 개방상태에 있다. 따라서, 엔진(22)이 오프 상태에 있고 밸브들(57,73)이 개방상태에 있을 때, 배기 수집 장치(14) 및 백그라운드 수집 장치(16)는 각각의 샘플 백들(40,70) 내에 샘플을 수집하지 않는다.
만일, 엔진(22)이 전체 샘플링 기간 동안에 온 상태에 있을 경우, 제어장치(18)는, 배기 수집 장치(14)의 샘플 백들(40) 및 백그라운드 수집 장치(16)의 샘플 백들(70)이 희석된 배기가스 샘플 및 보급 공기 샘플을 각각 수집할 수 있도록 동시에 펌프들(54,72)을 활성화하고 밸브들(48,50,52,74)을 개방할 수 있다. 펌프들(54,72)은 활성화된 상태를 유지할 것이고 밸브들은 엔진(22)이 온 상태에 있을 때에는 개방 상태를 유지할 것이다.
센서(92)가 엔진(22)이 온 상태에 있다는 것을 나타낼 때, 제어장치(18)는 배기 수집 장치(14)의 샘플 백들(40) 및 백그라운드 수집 장치(16)의 샘플 백들(70)이 충분한 부피의 희석된 배기가스 및 보급 공기를 각각 수취하는데 필요한 유량을 결정한다. 대안적으로, 센서(92)가 엔진(22)이 온(ON) 상태에 있음을 나타낼 때까지 제어장치(18)는 계속 유량을 계산하고 조정할 수 있다.
분석기(20)가 배기 수집 장치(14)로부터 수취된 희석된 배기가스 샘플을 분석하고 또한 백그라운드 수집 장치(16)로부터 수취된 보급 공기 샘플을 분석할 수 있도록 하기 위해, 배기 수집 장치(14)의 샘플 백들(40)은 충분한 부피의 희석된 배기가스를 수취하여야 하고, 백그라운드 수집 장치(16)의 샘플 백들(70)은 충분한 부피의 보급 공기를 수취하여야 한다. 배기 수집 장치(14)의 샘플링 백들(40)에 의해 수취된 희석된 배기가스의 부피는 희석 터널(12) 내의 희석된 배기가스의 유량 및 샘플 프로브들(42,44,46)의 추출률에 기초하여 결정된다. 제어장치(18)는 엔진(22)이 온 상태에 있을 때 오직 희석 터널(12)로부터의 희석된 배기가스를 수집하기 위해서 밸브들(58) 만을 개방하기 때문에, 만일 엔진(22)이 505초(505s)의 샘플링 기간 중 단지 짧은 시간 동안만 온 상태에 있을 경우 불충분한 양의 희석된 배기 가스가 수집될 수 있다.
제어장치(18)는, 엔진(22)의 상태(즉, 온 또는 오프)와 관계없이 희석 터널(12)로부터의 희석된 배기가스의 샘플링이 분석기(20)에 의해 요구된 최소 부피를 확보하는 것을 보장한다. 요컨대, 제어장치(18)에 의해 요구된 최소 부피를 얻기 위해 밸브들(58,78)이 개방되어야만 하고 바이패스 밸브들(57,73)이 닫혀야만 하는 샘플링 기간 동안의 어느 시점까지, 제어장치(18)는 밸브들(58,78)을 닫힌 상태로 유지하고 바이패스 밸브들(57,73)을 열린 상태로 유지한다. 다시 말해서, 엔진(22)이 오프 상태에 있지만 샘플링 기간의 시작 후에 예정된 시간량이 경과하였다고 하더라도 제어장치(18)는 샘플 백들(40)이 희석 터널(12)을 통해 흐르는 보급 공기로 채워질 수 있도록 그리고 샘플 백들(70)이 보급 공기로 채워질 수 있도록 바이패스 밸브들(57,73)을 닫을 수 있고 밸브들(58,78)을 개방할 수 있다.
추가로 또는 대안적으로, 제어장치(18)는 펌프(54)를 비활성화 상태로 유지할 수 있고, 밸브들(48,50,52)을 닫힌 상태로 유지할 수 있으며, 충전 가스(60)를 샘플 백들(40)에 유입시키기 위해 밸브들(66,68)을 개방하고 펌프(64)를 활성화할 수 있다. 따라서, 샘플 백들(40)은 샘플링 기간 동안 충전 가스(60)로 채워질 수 있다. 제어장치(18)는 희석 터널(12)로부터의 보급 공기로 또는 충전 가스(60)로 샘플 백들(40)을 채우는 것으로 설명되었지만, 제어장치(18)는 희석 터널(12)로부터의 보급 공기와 충전 가스(60) 두 가지 모두로 샘플 백들(40)을 충전할 수 있다. 또한. 제어장치(18)는 샘플 백들(40) 내의 내용물들을 분석하기 위해 분석기(20)에 의해 요구된 최소 부피를 샘플 백들(40)이 획득할 수 있도록 희석 터널(12)로부터의 보급 공기로 또는 충전 가스(60)로 샘플 백들(40)을 적어도 부분적으로 충전할 수 있다. 분석기(20)에 의해 요구된 최소 샘플 부피는 분석기(20)의 유량 및 샘플링 기간의 길이에 의해 미리 정해질 수 있다. 요컨대, 제어장치(18)는 샘플링 기간 동안에 희석 터널(12)로부터의 보급 공기 또는 충전 가스(60), 또는 두 가지 모두를 샘플 백들(40)에 제공할 수 있다.
샘플링 기간 동안 샘플 백들(40)에 희석 터널(12)로부터의 보급 공기 및/또는 충전 가스(60)를 추가함으로써 배기 샘플링 시스템(10)의 효율이 증가될 수 있으며, 그렇기 때문에 보급 공기 및/또는 충전 가스(60)는 샘플링 기간 전 또는 후에는 추가되지 않는다. 따라서, 샘플링 기간 동안에 희석 터널(12)로부터의 보급 공기 또는 충전 가스(60)를 추가하는 것은, 샘플 백들(40)에 추가된 가스가 샘플링 기간 동안에 추가되고 샘플링 기간 이전 또는 이후에 추가적인 정지(stop)가 요구되지 않기 때문에, 전체 테스트를 간소화한다.
샘플링 기간의 개시시에, 제어장치(18)는 샘플 백들(40)의 부피, 미리 정해진 수집 시간(즉, 샘플링 기간의 길이)에 기초하여 샘플 프로브들(42,44,46)에 대한 샘플 추출율을 결정한다. 샘플링 기간의 개시시에 제어장치(18)에 의해 결정된 추출률은 초기 추출률일 수 있으며 샘플링 기간의 길이에 의해 제한될 수 있다. 예를 들면, 샘플 백들(40)은 고정된 또는 최대 부피를 포함한다. 따라서, 보다 긴 샘플링 기간으로 인해 제어장치(18)는, 통합될 경우, 샘플 백들(40)의 부피를 초과하지 않는 추출 유량을 선택할 필요가 있다.
작동하는 동안, 제어장치(18)는 엔진(22)의 작동에 근거하여 프로브들(42,44,46)의 추출률을 동역학적으로 조정할 수 있다. 즉, 제어장치(18)는 엔진(22)이 온 상태로 바뀌는 샘플링 기간 동안의 시간에 기초하여 샘플 백들(40)에 원하는 부피를 제공하는데 필요한 추출률을 연속적으로 산출할 수 있다. 엔진(22)이 먼저 온(ON) 상태로 이동될 때, 추출 유량은 선택되고 비례 샘플링(proportional sampling)을 보장하기 위해 샘플링 기간의 끝까지 유지되며, 이 비례 샘플링은 희석된 배기가스 샘플 내에 함유된 배출량을 정확하게 산출하기 위해 CVS 및 BMD 시스템의 비례 샘플링 이론에 의해 요구된다.
전술한 내용에 근거하여, 제어장치(18)는 센서(92)에 의해 확인되는 바와 같이, 엔진(22)이 온 상태로 이동될 때까지 추출률을 연속적으로 산출함으로써 초기 추출률을 최적화한다. 따라서, 제어장치(18)는 최대 추출 유량이 선택되고 그에 의해 엔진(22)이 온 상태에 있는 기간들 동안에 분석기(20)에 의해 요구되는 정도의 희석된 배기가스의 부피를 제어장치(18)가 얻을 수 있도록 보장한다.
마찬가지로, 추출 유량을 조정함으로써 제어장치(18)가 샘플 백들(40)에 희석 터널(12)로부터의 보급 공기 및/또는 충전 가스(60)를 공급할 필요성을 최소화하여 최소 요구 부피를 분석기에 제공하게 한다. 제어장치(18)는, 엔진(22)이 온 상태에 있을 때 충분한 샘플이 얻어지도록 추출 유량을 최대화하기 위해 엔진이 온(ON) 상태로 바뀌기 전에 샘플 프로브들(42,44,46)의 추출 유량을 연속적으로 산출하고 최적화하며, 그에 의해 엔진(22)이 오프 상태에 있을 때 희석 터널(12)로부터의 보급 공기 또는 충전 가스(60)로 샘플 백들(40)을 충전할 필요성을 최소화하거나 제거하게 된다. 따라서, 샘플 백들(40)은 희석 터널(12)로부터의 희석된 배기가스로 주로 채워지고, 그 결과 샘플 백들(40) 내에 함유된 샘플의 희석비는 최소화된다.
제어장치(18)는 밸브들(48,50,52) 중 하나 이상을 제어함으로써 추출 유량을 얻을 수 있다. 예를 들면, 제1 샘플 프로브(42)가 대략 2 lpm(분당 리터)의 추출 유량을 제공하고, 제2 샘플 프로브(44)가 대략 5 lpm의 추출 유량을 제공하며, 그리고 제3 샘플 프로브(46)가 대략 5 lpm의 추출 유량을 제공하도록 샘플 프로브들(42,44,46)이 서로 다른 크기의 노즐들을 포함할 경우, 제어장치(18)는 산출된 추출 유량이 대략 7 lpm인 경우 제1 샘플 프로브(42) 및 제2 샘플 프로브(44)와 관련이 있는 밸브들(48,50)만 개방할 수 있다. 제1 샘플 프로브(42)는 대략 2 lpm의 추출 샘플 유량을 포함하고 제2 샘플 프로브(44)는 대략 5 lpm의 추출 유량을 공급하기 때문에, 제1 샘플 프로브(42) 및 제2 샘플 프로브(44)를 사용할 경우 전체적으로 대략 7 lpm의 샘플 추출 유량이 제공된다.
다른 한편으로, 대략 12 lpm의 샘플 추출 유량이 요구되도록 더 큰 샘플 추출 유량이 요구된다고 제어장치(18)가 결정한다면(즉, 만일 엔진(22)이 샘플링 기간 중 늦은 때에 온 상태로 이동된다면), 제어장치(18)는 샘플 프로브들(42,44,46)에 의해 제공된 추출 유량이 대략 12 lpm(즉, 샘플 프로브(42)로부터 2 lpm; 샘플 프로브(44)로부터 5 lpm; 및 샘플 프로브(46)로부터 5 lpm)과 동일할 수 있도록 각각의 밸브들(48,50,52)을 개방할 수 있다.
전술한 예시는 엔진(22)이 온 상태로 이동될 때 밸브들(48,50,52)을 제어하고 그리고 샘플 프로브들(42,44,46) 중 선택된 프로브들을 통한 흐름만을 허용함으로써 제어장치(18)가 샘플 추출 유량을 조절할 수 있는 방법을 설명한다. 만일 제어밸브들(48,50,52)이 복수의 부분 개방 상태들(즉, 완전 개방 상태와 완전 폐쇄 상태 사이의)로 이동될 수 있도록 제어밸브들(48,50,52)이 스테퍼 밸브들인 경우, 제어장치(18)는 샘플 백들(40)에 제공된 샘플 추출 유량을 또한 조정할 수 있다. 예를 들면, 전술한 예시에서, 만일 제어장치(18)가 대략 8 lpm의 샘플 추출 유량이 요구된다고 결정할 경우, 제어장치(18)는 제1 제어밸브(48) 및 제2 제어밸브(50)를 완전히 개방할 수 있으나, 제3 제어밸브(52)를 통한 유효 유량이 대략 1 lpm 가 되도록 제3 제어밸브(52)를 단지 부분적으로만 개방할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서 공급된 전체 추출 유량은, 제3 제어밸브(52)가 단지 부분적으로 개방되고 그에 의해 이 밸브를 통한 흐름을 제한하기 때문에, 제1 샘플 프로브(42)로부터 2 lpm; 제2 샘플 프로브(44)로부터 5 lpm; 및 제3 샘플 프로브(46)로부터 1 lpm이 될 것이다. 또한, 만일 밸브들(48,50,52) 중 하나 이상이 전자 제어 밸브, 예를 들면 솔레노이드 밸브를 포함할 경우, 전자 제어 밸브는 원하는 추출 유량을 얻기 위해 펄스 폭 변조(PWM)를 이용하여 제어될 수 있다. 샘플 추출 유량이 얻어지는 방법과 무관하게, 일단 제어장치(18)가 샘플 추출 유량을 결정하면, 샘플 추출 유량은 샘플링 기간 전체에 걸쳐 유지되고, 샘플링 기간 동안 엔진(12)이 온 상태로 이동되는 시간에 기초하여 결정된다. 만일 PWM이 밸브들(42,44,46) 중 하나 이상을 제어하기 위해 사용되는 경우, 비례 샘플링(proportional sampling)이 유지되고 유량계(56)가 피드 백 요소로서 기능을 한다.
분석기(20)는 비례적으로 수집된 배기가스 샘플의 배출 농도 및 각각의 통합(integrated)된 CVS 부피에 기초하여 샘플링 기간 전체의 배출물(m)을 결정할 수 있다. 아래의 수학식 1을 보라.
Figure pct00001
전술한 수식에서, m은 샘플링 기간에 걸친 배출물을 그램으로 나타낸 것이고, V mix 은 표준 기준 조건들에서 샘플링 기간에 걸친 전체 희석 배기가스 부피(scf 또는 m3)를 나타내며, ρ[배출물]은 적합한 화학 종들의 밀도(g/scfm 또는 gram/m3)를 나타내며, x[배출물]은 드라이 투 ?(dry-to-wet) 및 백그라운드 보정들 후의 샘플에서의 측정된 배출 농도(ppmV 또는 percent)를 나타내며, 그리고 c는 퍼센트로 10 - 2의 배출 농도와 ppm으로 10 - 6의 배출 농도를 나타낸다.
전술한 바에 기초하여, CVS 부피의 통합(integration)은 샘플 백들(40,70)의 충전과 연동되어 시작되고 중단되어야 한다. 따라서, 제어장치(18)는 백 충전(즉, 샘플 백들(40,70)의 충전)의 시작 및 중단과 연동되어 수학식 1에서의 CVS 부피의 통합(integration)을 시작하고 중단할 수 있다.
제어장치(18)는 또한 백그라운드 수집 장치(16)와 관련이 있는 샘플 백들(70)을 충전하고 배기 수집 장치(14)와 관련이 있는 샘플 백들(40)을 충전하는 것을 순서적으로 부여할 수 있다. 따라서, 제어장치(18)가 밸브들(58)을 개방하거나 또는 보급 공기 및/또는 충전 가스(60)를 샘플 백들(40)에 제공할 때, 제어장치(18)는 또한 샘플 백들(70)을 보급 공기로 충전하기 위해 밸브들(78)을 개방할 수 있다. 요컨대, 샘플 백들(70)은 그것이 샘플 백들(40)과 동일한 방식으로 제어되도록 상기 샘플 백들(40)과 동시에 충전될 수 있다.
샘플 백들(40)이 희석된 배기가스, 보급 공기, 또는 충전 가스(60)로 채워짐과 동시에 샘플 백들(40)이 보급 공기로 채워지도록 샘플 백들(70)이 상기 샘플 백들(40)과 동일한 방식으로 제어되는 것으로서 설명되지만, 샘플 백들(70)은 상이한 방식으로 제어될 수도 있다. 즉, 샘플 백들(70)은 전체 샘플링 기간 동안 보급 공기를 수집할 수 있다. 대안적으로, 샘플 백들(70) 내에 수집된 보급 공기의 부피는, 샘플 백들(70) 내에 함유된 부피가 분석기(20)에 의한 분석에 요구되는 최소 부피를 확보하는 것을 보장하기 위하여 충전 가스(60)가 샘플 백들(40)에 공급되는 것과 유사한 방식으로 청정 가스로 조절될 수 있다.
요컨대, 제어장치(18)는 엔진 온/오프 타임들과 연동하여 샘플 백들(40)에 희석된 배기가스를 충전하는 것을 시작하고 중단함으로써 원하는(즉, 낮은) 희석비를 얻도록 배기 샘플링 시스템(10)을 제어한다. 또한, 제어장치(18)는 샘플링 기간 동안 샘플 백들(40)에 희석 터널(12)로부터의 보급 공기 및/또는 충전 가스(60)를 선택적으로 추가함으로써 샘플 백들(40) 내에 목표 부피를 달성한다. 제어장치(18)는 또한 샘플 프로브들(42,44,46)에 의해 얻어진 추출 유량을 유체에 의해 선택할 수 있으며, 또한 엔진(22)이 온(ON) 상태로 이동될 때까지 샘플링 기간 동안 추출 샘플 유량을 계속 조정할 수 있다. 마지막으로, 희석된 배기가스, 보급 공기, 또는 충전 가스(60)가 샘플 백들(40)에 의해 수취됨과 동시에 보급 공기가 샘플 백들(70)에 의해 수취되도록 제어장치(18)는 샘플 백들(70) 내로의 보급 공기의 흐름을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 분석기(20)가 샘플 백들(40)의 내용물을 적절히 분석할 수 있을 정도로 샘플 백들(40)에 의해 수취된 희석된 배기가스의 부피가 충분하지 않을 경우, 샘플 백들(40)이 희석 터널(12)로부터의 보급 공기 및/또는 충전 가스(60)로 선택적으로 채워지도록 제어장치(18)는 배기 샘플링 시스템(10)을 제어할 수 있다. 샘플 백들(40)이 샘플링 기간 동안 충분하지 않은 부피의 희석된 배기가스를 수취한다면, 제어장치(18)가 희석 터널(12)로부터의 보급 공기로만 샘플 백들(40)을 채우도록 전술한 시스템(10)은 충전 가스의 소스(60)를 제거함으로써 단순화될 수 있다.
제거된 충전 가스의 소스(60)를 갖는 배기 샘플링 시스템(10a)의 개략적인 도시가 도 2에서 보여진다. 배기 샘플링 시스템(10)과 관련이 있는 부품들의 배기 샘플링 시스템(10a)에 대한 실질적인 구조적 및 기능적 유사성의 관점에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 부품들을 표시하도록 사용되는 반면 확장 문자를 함유하는 동일한 참조 번호들은 개량된 그들 부품들을 표시하는데 사용된다.
배기 샘플링 시스템(10a)의 작동은, 샘플 백들(40)에 공급된 희석된 배기가스의 부피가 분석기(20)가 샘플 백들(40)의 내용물을 적절히 분석할 수 있을 정도로 충분하지 않은 경우, 제어장치(18)가 샘플 백들(40)에 희석 터널(12)로부터의 보급 공기만을 공급하는 것을 제외하고는 배기 샘플링 시스템(10)과 실질적으로 동일하다. 배기 샘플링 시스템(10a)의 작동은 그 외에는 배기 샘플링 시스템(10)의 작동과 동일하다. 따라서, 배기 샘플링 시스템(10a)의 작동에 관한 상세한 설명은 전술되어 있다.
전술한 시스템들(10,10a)은 수취된 샘플(들)의 희석률을 최적화하고, 분석에 충분한 샘플을 수집 백들(40)에 제공하고, 그리고 규정된 샘플링 단계 시간 내에 전술한 대상물을 확보하기 위해 CVS 시스템의 백 충전(bag filling)을 최적화한다. 시스템들(10,10a)은 분석에 필요한 최소 샘플 부피가 확보되지 않을 경우, 엔진(22)의 작동과 병행하여 샘플들을 추출하고 수집 백들(40)의 부피를 보충한다. 보충된 부피는 엔진(22)이 오프 상태에 있을 때, 테스트 단계 동안 수집 백들(40)에 제공될 수 있다.
분석에 필요한 최소 샘플 부피를 확보하기 위한 한 가지 접근방법은 시험 주기 동안에 백 샘플(bag sample) 부피를 통합(integrate)하는 것과, 그리고 분석에 필요한 최소 샘플 부피를 확보하기 위해 시험 주기의 남은 기간 동안에 샘플 수집을 온(ON)으로 유지하도록 요구하는 것이 필요한 시험 주기의 시점을 정하는 것이다. 도 3 내지 5는 전술한 접근방법의 예시를 제공한다.
도 3을 참조하면, 엔진(22)에 대한 시험 주기가 제공된다. 시험 주기는 505초의 실행 시간을 포함하며, 엔진(22)는 시험 주기 동안에 191초 동안만 온 상태에 있게 된다.
350 scfm의 CVS 유량(즉, 추출률)이 선택되는 경우, 표 1에서 아래쪽에 보여진 결과들은 CVS 표준 작동을 나타낸다. 전체 희석비는 높지만, 시스템은 수집 백(40)에 분석에 충분한 샘플을 가질 것이다.
예 통합 샘플 시간 CVS 통합된 흐름(350 scfm에 기초한 cfm) 희석비 수집 백 부피(리터)
CVS 표준 작동 505 2945.8 27.7 90.0
위의 테스트에서, 샘플링은 엔진(22)이 온 상태에 있을 때만 오직 샘플을 수집함으로써 최적화될 수 있다. 즉, CVS 백 샘플링은 오직 엔진(22)이 온 상태에 있는 시험 주기의 시간들 동안에만 수행되고, 그 결과, 시스템은 표 2의 아래쪽에 보여진 바와 같이 191초 동안 오직 백 샘플을 수집할 것이다. 최적화된 백 샘플링(즉, 엔진(22)이 온 상태에 있을 때 유일한 샘플링) 동안의 샘플 기간들은 도 4에 보여진다.
예 통합 샘플 시간 CVS 통합된 흐름(350 scfm에 기초한 cfm) 희석비 수집 백 부피(리터)
CVS 표준 작동 505 2945.8 27.7 90.0
최적화된 백 샘플링 191 1114.17 10.48 34.0
샘플의 희석비는 엔진(22)이 온 상태에 있는 기간들 동안에만 샘플을 추출함으로써 개선되지만, 수집된 부피는 가끔 분석에 필요한 충분한 샘플을 생성하지 않는다.
상술한 바와 같이, 수집 백(40)은 엔진이 오프 상태에 있는 경우에는 시험 주기 동안의 어느 시점에서 충전될 수 있다. 도 5에서, 이 기간은 시험 주기의 끝에서 보여진다. 즉, 타깃 샘플 부피가 분석하기에 충분한 샘플을 갖도록 설정되는 경우, 제어 시스템은 - 이미 수집된 배기가스의 양에 기초하여 - 시험 주기의 끝까지에서 원하는 부피를 수집하기 위해 샘플링이 시험 주기의 남은 기간 동안에 개시되어야 할 시험 주기 동안의 시점을 인식할 수 있다.
표 3에서 아래에 보여진 바와 같이, 엔진(22)이 오프 상태에 있을 때 시험 주기 동안에 추가의 샘플을 수집 백(40)에 충전함으로써, 분석을 위한 샘플 부피는 34 리터 내지 41.5 리터까지 증가된다. 동시에, 희석비는 분석하기에 충분한 샘플을 확보하는 것과 일치하는 가능한 최저의 비로 유지된다.
예 통합 샘플 시간 CVS 통합된 흐름(350 scfm에 기초한 cfm) 희석비 수집 백 부피(리터)
CVS 표준 작동 505 2945.8 27.7 90.0
최적화된 백 샘플링 191 1114.17 10.48 34.0
추가 백 충전에 따른 최적화된 백 샘플링 233 1359.17 12.79 41.5
최적화된 백 샘플링을 채용하는 것(즉, 엔진(22)이 온 상태에 있을 때만 샘플링하는 것)과 엔진(22)이 오프 상태에 있을 때 시험 주기 동안의 선택된 시간에서 보충 백 충전을 제공하는 것은, CVS 시스템이 분석에 필요한 최소 체적을 달성할 수 있도록 하며 그리고 CVS 시스템이 분석에 필요한 최소 희석비와 백 부피를 동시에 유지하는 동안에 희석비를 최적화할 수 있도록 한다. 또한, 시험 주기 동안에 보충 백 충전을 보충하는 것은 사전 희석 또는 사후 희석 절차들(즉, 시험 주기 이전 또는 이후의 보충 백 충전)의 실행을 방지한다. 마지막으로, 현재의 CVS 시스템들은 추가의 하드웨어 없이 전술한 절차를 수행하도록 업그레이드될 수 있다.
특히 도 6을 참조하면, 또 하나의 배기 샘플링 시스템(100)이 제공된다. 배기 샘플링 시스템(100)은 BMD 샘플링 시스템을 제공하며, 그로 인해 배기가스 샘플은 일정 희석비로 희석되며 엔진(102)으로부터의 배기가스 흐름에 비례하여 수집된다. 도 6에 도시된 개략도에서, 엔진(102)은 내연기관(104) 및 하이브리드 차량(도시되지 않음)용 추진장치를 제공하도록 협동하는 전기 모터와 같은 또 하나의 엔진(106)을 포함한다. 엔진(106)은 차량의 제1 추진장치일 수 있으며, 그 결과 내연기관(104)이 엔진(104)의 배기관(108)을 통해 배기물을 거의 방출하지 않거나 전혀 방출하지 않는 차량의 작동의 기간이 있을 수 있다.
배기 샘플링 시스템(100)은 샘플링 장치(110), 배기 수집 장치(112), 제어장치(114), 및 분석기(116)를 포함할 수 있다. 샘플링 장치(110)는 샘플 프로브(118)와 유체 연통될 수 있으며 믹서(120)를 포함할 수 있다. 샘플 프로브(118)는 그것이 엔진(102)으로부터의 배기가스의 샘플을 수집할 수 있도록 배기관(108) 내에 수납될 수 있다. 배기가스의 샘플은 펌프(122)에 의해 샘플링 장치(110) 내로 끌어들여질 수 있으며, 샘플 프로브(118)와 펌프(122) 사이에 배치된 유량계(flow meter; 124)에 의해 측정될 수 있다.
배기 수집 장치(112)는 샘플링 장치(110)와 유체 연통될 수 있으며, 하나 이상의 샘플 백들(126) 및, 샘플 백들(126) 내로 희석된 배기가스의 샘플을 끌어들이는 펌프(128)를 포함할 수 있다. 희석된 배기가스는 샘플링 장치(110)로부터 끌어들여질 수 있으며, 여기서 샘플 프로브(118)로부터 수취된 배기가스는 희석제(130)와 혼합된다. 구체적으로, 희석제(130)는 유량계(132)를 통과하여 흐를 수 있으며, 후에 샘플링 장치(110)의 믹서(120)에 의해 수취될 수 있다. 믹서(120)는 희석된 배기가스의 샘플을 생성하기 위해 희석제(130)에 샘플 프로브(118)로부터 수납된 배기가스 샘플을 혼합할 수 있다. 희석된 배기가스는 펌프(128)에 의해 샘플링 장치(110)로부터 끌어들여질 수 있으며, 배기 수집 장치(112)의 샘플 백들(126)에 의해 수집될 수 있다. 샘플 백들(126)에 의한 희석된 배기가스의 수집은 각 샘플 백들(126)과 각각 관련이 있는 한 쌍의 제어밸브들(134)에 의해 제어될 수 있다.
분석기(116)는 분석을 위해 샘플 백들(126)로부터 희석된 배기가스의 샘플을 수취할 수 있다. 구체적으로, 펌프(136)는 샘플 백들(126)로부터의 희석된 배기가스의 샘플을 끌어들일 수 있으며, 희석된 배기가스 샘플이 분석기(116)에 도달하기 전에 제어밸브(138) 및 유량계(140)를 통해 희석된 배기가스 샘플을 펌핑할 수 있다. 분석기(116)는 배기가스 내에 함유된 배출물을 결정하기 위해 희석된 배기가스를 분석할 수 있다.
배기 샘플링 시스템(10,10a)과 같이, 샘플 백들(126)은 분석기(116)가 희석된 배기가스 샘플을 적절히 분석할 수 있도록 충분한 부피를 포함하여야 한다. 만일, 샘플링 장치(110)로부터 수취된 희석된 배기가스 샘플이 샘플 백들(126)을 충전하기에 불충분한 경우, 충전 가스(142)가 유량계(144) 및 제어밸브(146)를 통해 샘플 백들(126) 중 하나 이상에 제공될 수 있다.
도 6을 계속 참조하여, 배기 샘플링 시스템(100)의 작동이 상세하게 설명될 것이다. 배기 샘플링 시스템(10,10a)과 같이, 임의의 수의 테스트들이 배기 샘플링 시스템(100)을 사용하여 수행될 수 있으며, 또한 임의의 테스트들이 실질적으로 임의의 기간을 갖는 시험 주기들 또는 샘플링 기간들을 포함할 수 있다. 배기 샘플링 시스템(10)이 많은 테스트들과 연동하여 그리고 사실상 임의의 길이의 시험 주기들 또는 샘플링 기간들과 연동하여 사용될 수 있기는 하지만, 505초(505s)의 예시적인 샘플링 기간이 이하에 설명될 것이다.
제어장치(114)는 엔진(102)의 상태를 확인하는 센서(148 또는 152)와 연통될 수 있다. 즉, 센서(148)는 엔진(102)이 온 상태에 있는지 아니면 오프 상태에 있는지를 확인한다. 만일, 센서(152)가 사용되는 경우, 센서(152)는 배기가스 흐름을 측정함으로써 온 또는 오프 상태를 측정한다. 엔진(102)의 상태와 관계없이, 제어장치(114)는 샘플 프로브(118)를 통해 배기 가스 샘플을 샘플링 장치(110) 내로 끌어들이도록 펌프(122)에 활성 상태가 되게 명령한다. 배기가스 샘플은 희석된 배기가스의 샘플을 생성하기 위해 믹서(120)에 의해 희석제(130)와 혼합될 수 있다. 질량 유량(mass flow) 제어장치(150)는 배기 유량계(152)와 연통될 수 있으며, 샘플 백들(126)에 공급된 희석된 배기가스의 양을 제어할 수 있다. 만일 엔진(102)이 온 상태에 있는 경우, 희석된 배기가스는 제어장치(114)가 밸브(134)를 개방함으로 인해 수집 백들(126) 내에 수취된다. 다른 한편으로, 만일 엔진(102)이 오프 상태에 있는 경우, 제어장치(114)는 밸브들(134)을 폐쇄하고 바이패스 밸브(129)를 개방한다. 제어장치(114)는 또한 희석된 배기가스를 배출하기 위해 밸브(129)의 하류측에 위치된 펌프를 활성화시킬 수 있다.
배기 샘플링 시스템들(10,10a)과 같이, 만일 샘플 백들(126)에 공급된 희석된 배기가스의 부피가 요구되는 최소 부피를 얻는데 충분하지 않은 경우, 충전 가스(142)가 시험 주기 또는 샘플링 기간 동안에 샘플 백들(126)에 추가될 수 있다. 시험 주기 또는 샘플링 기간 동안에 샘플 백들(126)에 충전 가스(142)를 추가하는 것은, 샘플링 기간 전이나 샘플링 기간 후에 추가적인 절차들이 요구되지 않기 때문에, 배기 샘플링 시스템(100)의 효율을 증가시킨다. 구체적으로, 샘플링 기간 이전 또는 이후에 샘플링 백들(126)에 충전가스(142)를 추가하는 것은, 충전 가스(142)가 샘플링 기간 동안 추가되지 않기 때문에, 요구되지 않는다.
일단 샘플 백들(126)이 충분한 부피의 희석된 배기가스로 채워지면, 배기 수집 장치(112)와 관련이 있는 제어밸브(154)는 분석을 위해 분석기(116)가 희석된 배기가스를 수취할 수 있도록 개방될 수 있다.
제어장치(114)는 배기 샘플링 시스템(100)의 각 구성요소와 연동된 것으로 도시되지 않지만, 제어장치(114)는 센서(148); 펌프들(122,128,136); 제어밸브들(138,146,154); 유량계들(124,132,140,144,152); 및 질량 유량 제어장치(150)와 연통되어 있을 수 있다. 따라서, 제어장치(114)는 센서(148) 및 다양한 유량계들(124,132,140,144,152)로부터 수신된 정보에 기초하여 펌프(122, 128, 136) 및 제어밸브들(138, 146, 154)을 제어할 수 있다.
실시형태들에 관한 전술한 설명은 도시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 개시를 완전하게 하거나 한정하고자 하는 것은 아니다. 그러나, 특정 실시예의 개별 요소들 또는 특징들은 일반적으로, 비록 구체적으로 도시되거나 설명되지는 않았지만, 적용가능한 특정 실시예가 호환성이 있고 선택된 실시예에서 사용될 수 있음에 한정되지 않는다. 동일물은 또한 많은 방법들에서 가변될 수 있다. 이러한 변경들은 개시로부터 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 모든 이 변형들은 개시의 범주 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (27)

  1. 엔진용 배기 샘플링 시스템으로서,
    상기 배기 샘플링 시스템은,
    배기가스의 소스;
    상기 배기가스를 선택적으로 수취하는 적어도 하나의 수집 백을 포함하는 배기 수집 장치;
    상기 배기가스의 소스와 유체 연통하고 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 배기가스를 선택적으로 공급하도록 조작가능한 제1 샘플 프로브; 및
    제1 단계에서 상기 제1 샘플 프로브로부터 적어도 하나의 수집 백으로의 상기 배기가스의 흐름을 허용하도록 조작가능하고, 제2 단계에서 상기 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 상기 배기가스의 흐름을 막도록 조작가능한 제어장치를 포함하고,
    상기 제어장치는 샘플링 기간 동안 엔진의 온(ON) 타임에 기초하여 상기 제1 샘플 프로브의 추출률을 결정하는 배기 샘플링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 샘플 프로브와 관련이 있고, 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 상기 배기가스의 흐름을 허용하는 개방 상태와 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 상기 배기가스의 흐름을 막는 폐쇄 상태 사이에서 이동가능한 바이패스 밸브를 더 포함하며, 상기 제어장치는 상기 제1 밸브와 연통되고 상기 개방 상태와 상기 폐쇄 상태 사이에서 상기 제1 밸브의 동작을 제어하도록 조작가능한 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 개방 상태는 완전히 개방된 상태이며, 상기 밸브는 상기 완전히 개방된상태와 상기 폐쇄된 상태 사이에서 복수의 부분적으로 개방된 상태들 중 하나로 이동가능한 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    충전가스의 소스를 더 포함하고, 상기 제어장치는 상기 적어도 하나의 샘플 백에 상기 충전가스를 선택적으로 공급하도록 조작가능한 있는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 충전가스의 소스는 상기 배기가스의 소스와 별개인 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 배기가스의 샘플은 상기 배기가스와 보급 공기의 혼합물을 포함하는 터널로부터 추출되고, 상기 충전가스의 소스는 엔진이 오프 상태에 있을 때 상기 보급 공기인 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 배기가스의 소스는 엔진으로부터의 배기가스와 보급 공기의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제어장치는 엔진이 상기 온 상태에 있을 때인 상기 제1 단계에서 작동하고, 엔진이 오프 상태에 있을 때인 상기 제2 단계에서 작동하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    적어도 하나의 백그라운드 샘플링 백을 포함하는 백그라운드 수집 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 배기가스의 소스는 엔진으로부터의 배기가스와 보급 공기의 혼합물을 포함하고, 상기 백그라운드 수집장치는 상기 보급 공기를 수집하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  11. 엔진용 배기 샘플링 시스템으로서,
    상기 배기 샘플링 시스템은,
    엔진으로부터의 배기가스와 보급 공기를 포함하는 희석된 배기가스의 소스;
    상기 희석된 배기가스를 선택적으로 수취하는 적어도 하나의 수집 백을 포함하는 배기 수집 장치;
    상기 배기가스의 소스와 유체 연통하고, 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 희석된 배기가스를 선택적으로 공급하도록 조작가능한 제1 샘플 프로브; 및
    제1 단계에서 상기 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로 상기 배기가스의 흐름을 허용하도록 조작가능하고, 제2 단계에서 상기 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로 상기 배기가스의 흐름을 막도록 조작가능한 제어장치를 포함하고,
    상기 제어장치는 샘플링 기간 동안 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 보급 공기를 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어장치는 엔진의 온(ON) 타임에 기초하여 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 보급 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어장치는 엔진이 온 상태로 바뀌는 샘플링 기간 동안 온 타임에 기초하여 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 보급 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  14. 제 11항에 있어서,
    제1 샘플 프로브와 관련이 있고, 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 희석된 배기가스의 흐름을 허용하는 개방 상태와 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 희석된 배기가스의 흐름을 막는 폐쇄 상태 사이에서 이동가능한 제1 밸브를 더 포함하며, 상기 제어장치는 상기 제1 밸브와 연통되고 상기 개방 상태와 상기 폐쇄 상태 사이에서 상기 제1 밸브의 이동을 제어하도록 조작가능한 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 개방 상태는 완전히 개방된 상태이고, 상기 밸브는 상기 완전히 개방된 상태와 상기 폐쇄된 상태 사이에서 복수의 부분적으로 개방된 상태들 중 하나로 이동가능한 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  16. 제 11항에 있어서,
    적어도 하나의 백그라운드 샘플링 백을 포함하는 백그라운드 수집 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 백그라운드 수집 장치는 상기 보급 공기를 수집하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 백그라운드 수집 장치는 상기 샘플링 기간 동안 상기 보급 공기를 수집하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  19. 엔진용 배기 샘플링 시스템으로서,
    상기 배기 샘플링 시스템은,
    배기가스의 소스;
    상기 배기가스를 선택적으로 수취하는 적어도 하나의 수집 백을 포함하는 배기 수집 장치;
    상기 배기가스의 소스와 유체 연통되고, 상기 적어도 하나의 수집 백에 배기가스를 선택적으로 공급하도록 조작가능한 제1 샘플 프로브;
    충전가스의 소스; 및
    제1 단계에서 상기 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로 상기 배기가스의 흐름을 허용하도록 조작가능하고, 제2 단계에서 상기 제1 샘플 프로브로부터 상기 적어도 하나의 수집 백으로 상기 배기가스의 흐름을 막도록 조작가능한 제어장치를 포함하고,
    상기 제어장치는 샘플링 기간 동안 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 충전가스를 공급하도록 조작가능한 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제어장치는 엔진의 온 타임에 기초하여 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 충전가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 제어장치는 엔진이 온 상태에 있는 샘플링 기간 동안 시간에 기초하여 상기 적어도 하나의 수집 백에 상기 충전가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  22. 제 19항에 있어서,
    제1 샘플 프로브와 관련이 있고, 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 상기 배기가스의 흐름을 허용하는 개방 상태와 상기 적어도 하나의 수집 백으로의 상기 배기가스의 흐름을 막는 폐쇄상태 사이에서 이동가능한 제1 밸브를 더 포함하며,
    상기 제어장치는 상기 제1 밸브와 연통되고, 상기 개방 상태와 상기 폐쇄 상태 사이에서 상기 제1 밸브의 이동을 제어하도록 조작가능한 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 개방 상태는 완전히 개방된 상태이고, 상기 밸브는 상기 완전히 개방된 상태와 상기 폐쇄된 상태 사이에서 복수의 부분적으로 개방된 상태들 중 하나로 이동가능한 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  24. 제 19항에 있어서,
    상기 배기가스의 소스는 엔진으로부터의 배기가스와 보급 공기의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  25. 제 24항에 있어서,
    적어도 하나의 백그라운드 샘플링 백을 포함하는 백그라운드 수집 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 백그라운드 수집 장치는 상기 보급 공기를 수집하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
  27. 제 24항에 있어서,
    상기 백그라운드 수집 장치는 상기 샘플링 기간 동안 상기 보급 공기를 수집하는 것을 특징으로 하는 배기 샘플링 시스템.
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