KR20150023718A - 시간 정렬 및 지연을 동기화하는 배기 샘플링 시스템 및 방법 - Google Patents

시간 정렬 및 지연을 동기화하는 배기 샘플링 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150023718A
KR20150023718A KR20157000720A KR20157000720A KR20150023718A KR 20150023718 A KR20150023718 A KR 20150023718A KR 20157000720 A KR20157000720 A KR 20157000720A KR 20157000720 A KR20157000720 A KR 20157000720A KR 20150023718 A KR20150023718 A KR 20150023718A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
time
array
flow rate
exhaust gas
Prior art date
Application number
KR20157000720A
Other languages
English (en)
Inventor
윌리엄 마틴 실비스
사라 몽고메리 킹햄
Original Assignee
에이브이엘 테스트 시스템즈, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이브이엘 테스트 시스템즈, 인코포레이티드 filed Critical 에이브이엘 테스트 시스템즈, 인코포레이티드
Publication of KR20150023718A publication Critical patent/KR20150023718A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0006—Calibrating gas analysers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1445—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being related to the exhaust flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • 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
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/286—Interface circuits comprising means for signal processing
    • F02D2041/288—Interface circuits comprising means for signal processing for performing a transformation into the frequency domain, e.g. Fourier transformation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/14—Timing of measurement, e.g. synchronisation of measurements to the engine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1466—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1466—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content
    • F02D41/1467—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content with determination means using an estimation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

배기가스 샘플링 시스템의 제1 및 제2 신호를 동기화하는 시스템 및 방법이 제공된다. 제1 신호는 제1 기구에 의해 생성되며, 배기가스 유량 요소 및 제1 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다. 제2 신호는 제2 기구에 의해 생성되며, 오염 물질 농도 요소 및 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다. 제2 기구는 또한 제1 신호에 의해 영향을 받은 제3 신호를 생성하며, 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다. 동기화 모듈은 제1 신호의 제1 유량 요소 및 제1 기구 시간 스탬프 요소를 제3 신호 및 제3 신호의 제2 기구 시간 스탬프 요소와 비교함으로써 제1 신호 및 제2 신호를 동기화하기 위한 시간 관계를 결정한다. 동기화는 오염 물질 질량 유량의 정확한 계산을 제공한다.

Description

시간 정렬 및 지연을 동기화하는 배기 샘플링 시스템 및 방법{EXHAUST SAMPLING SYSTEM AND METHOD FOR SYNCHRONIZING TIME ALIGNMENT AND DILATION}
이 출원은 2012년 6월 11일자 출원된 미국 임시출원 제61/658,050호의 우선권을 주장하며, 위 출원의 전체는 참고로 여기에 통합된다.
본 개시는 복수의 데이터-전달 신호들의 시간 정렬 및 시간 샘플링 율을 동기화하는 배기 샘플링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
내연기관의 배출물 제어는 최근 몇 년 동안 우선 순위가 되었고 배출물 제어 규정은 계속해서 현대의 엔진에 의해 생성된 배출물에 대해 더 엄격한 기준을 설정하고 있다. 특히, 이러한 규정들은 종종 일산화탄소, 이산화탄소, 질소산화물(NOx), 미연소 탄화수소 및, 대부분 그을음인 미립자 물질을 포함하여, 내연기관에 의해 생성된 배기가스에 함유된 배출물이 대상이다. 그래서, 압축 점화 엔진 및 불꽃 점화 엔진의 제조사들은 모두 다양한 배출물 제어장치들을 개발하였다. 이러한 배출물 제어장치들은 일산화탄소, 탄화수소, 및 질소산화물(NOx)을 제거하는 배기가스 산화 촉매, 및 미립자 물질을 제거하는 배기가스 미립자 필터들을 포함한다.
배출물 준수(compliance)를 위한 엔진 테스트에서, 엔진에 의해 생성된 배기가스의 오염 물질의 질량을 결정하는 것이 바람직하다. 그러나, 오염물질 농도 및 배기가스 유량의 측정 시간이 적절하게 동기화되지 않을 경우 오염 물질 질량의 정확한 계산은 의문이다.
예를 들어, 배기가스 유량 및 그을음 농도를 포함하는 오염 물질 질량을 계산하기 위해 필요한 매개변수들을 측정하는데 복수의 기구들이 사용된다. 복수의 기구들은, 이 기구들에 의해 생성된 신호들이 서로 다른 기록기들에 의해 포착될 수 있고 그리고/또는 제 시간에 정렬을 시작하지 않을 수 있기 때문에, 제 시간에 쉽게 동기화되지 않는 신호들을 생성한다. 또한, 클럭율(clock rate)이 약간 다른 경우, 테스트 간격 동안 측정했을 때 신호들 사이에 시간의 이득 또는 손실이 있을 수 있다. 배기가스 유량 및 오염 물질 농도 데이터를 전달하는 신호들을 먼저 동기화하지 않고 오염 물질 질량을 정확하게 계산하는 것은 불가능하다. 정확한 오염 물질 질량값들이 계산될 수 있도록 테스트 간격의 초기 및 테스트 간격을 따라 발생되는 모든 지점들에서 이러한 신호들을 제 시간에 동기화하는 시스템 및 방법이 필요하다.
일반적으로, 본 개시는 시간 정렬 및 복수의 데이터-전달 신호들의 샘플링 율을 동기화하는 배기 샘플링 시스템 및 방법을 제공한다.
하나의 구성에 있어서, 엔진에 의해 생성된 배기가스를 샘플링하는 시스템이 제공된다. 본 시스템은 제1 기구를 통과하는 배기가스의 제1 유량을 측정하는 제1 기구를 포함한다. 제1 유량을 측정하는 것에 대응하여, 제1 기구는 제1 신호를 생성한다. 제1 신호는 제1 유량 요소 및 제1 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다. 제1 유량 요소는 제1 기구에 의해 측정되는 제1 유량을 나타낸다. 제1 기구 시간 스탬프 요소는 제1 시간에 배기가스를 샘플링하는 것과 관련된다. 특히, 제1 기구에 의해 측정된 제1 유량은 엔진을 이탈하는 배기가스의 배기 유량일 수 있다. 그러므로, 제1 신호의 제1 유량 요소는 보다 특히 배기가스 유량 요소로서 정의될 수 있다.
본 시스템은 또한 제2 기구를 포함한다. 제2 기구는 제2기구를 통과하는 배기가스의 오염 물질 농도를 측정한다. 배기가스의 오염 물질 농도를 측정하는 것에 대응하여, 제2 기구는 제2 신호를 생성한다. 제2 신호는 오염 물질 농도 요소 및 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다. 오염 물질 농도 요소는 제2 기구에 의해 측정되는 오염 물질 농도를 나타낸다. 제2 기구 시간 스탬프 요소는 제1 시간에 배기가스를 샘플링하는 것과 관련된다.
오염 물질 농도를 측정하는 동안, 제2 기구는 제3 신호를 생성한다. 제3 신호는 제2 기구 시간 스탬프 요소가 제2 신호 및 제3 신호에 의해 공유되도록 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다. 제3 신호는 제1 기구에 의해 측정된 유량에 의해 영향을 받는 요소를 갖는 신호를 나타낸다. 특히, 제2 기구에 의해 측정된 제3 신호는 배기가스 미립자 필터에 인접하여 흐르는 샘플의 필터 유량일 수 있다. 그러므로, 제3 신호의 유량 요소는 특히 필터 유량 요소로서 정의될 수 있으며, 이것은 제1 기구에 의해 측정된 제1 변수에 의해 영향을 받는다. 이것은 또한 필터 흐름, 또는 모니터링 또는 측정된 신호들의 정정의 목적을 위해 사용된 또 다른 하나의 압력을 결정하는데 사용된 기구에 대한 내부 압력의 압력 측정일 수 있다.
본 시스템은 동기화 모듈을 더 포함한다. 동기화 모듈은 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 관계를 결정하기 위해 제1 신호, 제2 신호, 및 제3 신호를 수신하고 처리한다. 동기화 모듈은 제1 신호의 제1 유량 요소 및 제1 기구 시간 스탬프 요소와 제3 신호의 제2 기구 제3 신호 및 제2 기구 시간 스탬프 요소를 비교함으로써, 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 관계를 결정한다. 이 시간 관계를 결정함으로써, 제1 신호와 제2 신호의 동기화가 가능하다.
또 하나의 형태에 있어서, 배기가스 샘플링 시스템의 신호를 동기화하는 방법이 제공된다. 본 방법은 제1 기구로부터의 제1 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 제1 신호는 엔진으로부터의 배기가스 유량을 나타내는 배기가스 유량 요소를 포함한다. 제1 신호는 또한 제1 시간에 배기가스를 샘플링하는 것과 관련된 제1 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다. 본 방법은 또한 제2 기구로부터의 제2 신호를 검출하는 단계를 포함한다. 제2 신호는 제2 기구를 통과하는 배기가스의 오염 물질 농도를 나타내는 오염 물질 농도 요소를 포함한다. 제2 신호는 또한 제1 시간에 배기가스를 샘플링하는 것과 관련된 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다.
본 방법은 제2 기구로부터의 제3 신호를 검출하는 단계를 더 제공한다. 제3 신호는 제2기구의 샘플 가스의 유량을 나타내는 필터 유량 요소를 포함하고, 이로 인해 제3 신호는 제1 기구의 제1 신호로부터의 영향을 나타낸다. 제3 신호는 대안적으로 제1 기구의 제1 신호에 대한 영향을 나타내는 압력 측정을 포함할 수 있다. 제3 신호는 또한 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다.
제1 신호, 제2 신호, 및 제3 신호를 검출하는 것에 대응하여, 본 방법은 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 관계를 결정하는 단계로 진행한다. 제3 신호에 대한 제1 신호의 영향이 검출되고 제1 신호와 비교된다. 바람직하게는, 시간 관계는 제 시간에 제1 신호 및 제2 신호를 정렬하는데 사용될 수 있으며, 이는 배기가스의 오염 물질 질량의 정확한 계산을 가능하게 한다.
추가적인 적용가능 부분들은 여기에 제공된 설명으로부터 명확하게 될 것이다. 이 요약에서의 설명 및 특정 실시예들은 단지 예시를 목적으로 할 뿐, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
본 개시에 따르면, 정확한 오염 물질 질량값들이 계산될 수 있도록 테스트 간격의 초기 및 테스트 간격을 따라 발생되는 모든 지점들에서 신호들을 제 시간에 동기화할 수 있다.
위에 설명된 특징들 및 장점들과 본 개시의 다른 특징들 및 장점들은 쉽게 인식될 것이다. 왜냐하면, 이것들은 동일한 내용은 첨부된 도면들과 관련하여 고려될 때 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 잘 이해될 것이기 때문이다. 이들 도면은 단지 선택적인 실시형태들의 도시를 목적으로 할 뿐, 모든 가능한 구현방법들은 아니며, 본 개시의 범위를 제한하고자 하는 것도 아니다: 여기서
도 1은 본 개시에 따라 구성된 예시적인 배기 샘플링 시스템을 도시하는 개략도이고;
도 2a는 본 개시에 따른 복수의 신호들의 시간 정렬을 동기화하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이고;
도 2b는 도 2a의 흐름도의 연속이고, 본 개시에 따른 복수의 신호들의 시간 정렬을 동기화하는 예시적인 방법을 도시한다; 그리고
도 3은 본 개시에 따라 2개의 기록기들의 클럭율을 복수의 신호들의 시간 지연과 동기화하는 예시적인 방법을 도시하는 흐름도이다.
이 개시가 완벽하고 또한 이 기술분야의 숙련된 사람들에게 이 개시의 범위를 충분하게 전달하도록 예시적인 실시형태들이 제공된다. 본 개시의 실시형태들을 철저하게 이해하도록 특정 부품들, 장치들, 및 방법들의 예시들과 같은 많은 특정 세부사항들이 기재된다. 예시적인 실시형태들이 많은 다른 형태들에서 실시될 수 있으며 어느 것도 본 개시의 범위를 한정하도록 해석되지 않아야 한다는 것은 특정 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 실시형태들을 설명하기 위한 것이고 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 사용된 단수형 “a,", "an,", 및 “the" 는 문맥상 명확하게 달리 표시하지 않는 한 복수형을 또한 포함하도록 될 수도 있다. 용어 "포함하다(comprises,)", "포함하는(comprising,)", “포함하는(including,)”, 및 “가지는(having,)”은 포괄적이며 따라서 언급된 특징들, 정수들(integers), 단계들, 작동들, 요소들 그리고/또는 부품들의 존재를 열거하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 요소들, 부품들 그리고/또는 그의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 여기에 설명된 방법 단계들, 공정들, 및 작동들은 실행의 순서로서 특별히 확인되지 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 다른 하나의 요소 또는 층 "위에(on)," “에 맞물린(engaged to),” "에 연결된(connected to)," 또는 "에 결합된(coupled to)" 으로 지칭될 경우, 다른 요소 또는 층 바로 위(directly on)에, 에 맞물린, 에 연결된 또는 결합된 것일 수 있거나, 또는 개재 요소들 또는 층들이 존재할 수 있다. 대조적으로, 요소가 또 다른 하나의 요소 또는 층 "바로 위(directly on,)" “에 직접 맞물린(directly engaged to,)” "에 직접 연결된(directly connected to,)" 또는 "에 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 "그리고/또는(and/or)" 은 하나 이상의 관련 목록의 용어들의 임의의 및 모든 조합들을 포함한다.
용어들 제1, 제2, 제3 등은 여기서 다양한 요소들, 부품들, 구역들, 층들 그리고/또는 부분들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이 요소들, 부품들, 구역들, 층들 그리고/또는 부분들은 이 용어들에 의해 한정되지 않아야 한다. 이 용어들은 하나의 요소, 부품, 구역, 층 또는 부분을 또 다른 하나의 구역 또는 부분으로부터 구별하기 위해서만 사용될 수 있다. “제1,”, “제2,”와 같은 용어들, 및 다른 숫자 용어들은 여기에 사용될 때 문맥상 명확하게 표시되지 않는 한 차례 또는 순서를 암시하지 않는다. 따라서, 아래에 설명된 제1 요소, 부품, 구역, 층 또는 부분은 예시적인 실시형태들의 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 같이 하나의 요소 또는 특징과 또 다른 하나의 요소(들) 또는 특징(들)과의 관계를 설명하기 위한 설명의 편의상 여기에 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 방향(orientation)에 추가하여, 사용 또는 작동중인 장치의 다른 방향들을 포괄할 수 있다. 예를 들면, 도면들의 장치가 뒤집히는 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(above) 또는 아래(below)의 방향을 모두 포괄할 수 있다. 장치는 달리 배향(90도 또는 다른 방향들로 회전)될 수 있으며, 그리고 여기에 설명된 공간적으로 상대적인 서술들은 그에 따라 해석될 수 있다.
도 1을 참조하면, 엔진(22)에 의해 생성된 배기가스 내 오염 물질(pollutant mass)을 측정하기 위한 시스템(20)이 개시되어 있다. 시스템(20)은 엔진(22)으로부터 인출되는 하나 이상의 파이프들을 포함하는 배기가스 통로(24)를 통과하기 때문에 일반적으로 배기가스를 샘플링한다. 배기가스는 일반적으로 엔진(22)으로부터 그리고 배기가스 통로(24)의 출구(26)를 향하여 이동하는 흐름 방향으로 배기가스 통로(24)를 통해 이동하는 것으로 인식하여야 한다. 여기에 개시된 시스템 및 방법은 디젤 엔진과 같은 압축 점화 엔진들 및 가솔린 엔진과 같은 불꽃 점화 엔진들에 동일하게 적용된다. 따라서, 다양한 배출물 제어 장치들이 배기가스 통로(24)를 따라 배치될 수 있다. 예를 들면, 배기가스 미립자 필터(28)는 배기가스의 흐름 방향에 있어서 엔진(22)의 하류방향으로의 배기가스 통로(24)를 따라 배치될 수 있다. 배기가스 미립자 필터(28)는 일반적으로 배기가스 통로(24)를 통과하는 배기가스로부터 나오는 그을음으로도 지칭되는 미립자 물질을 제거한다. 배기가스 미립자 필터(28)는 압축 점화 엔진의 배기가스 통로(24)에 포함될 경우 디젤 미립자 필터(DPF)일 수 있음을 인식하여야 한다.
개시된 시스템(20)은 엔진(22)으로부터 인출되는 배기가스 통로(24)를 따라 배치된 제1 기구(30) 및 제2 기구(32)를 포함한다. 제1 기구(30)는 엔진(22)에서 배출되는 배기가스를 샘플링하기 위해, 엔진(22)에 인접한 배기가스 통로(24)를 따라 위치될 수 있다. 그래서, 제1 기구(30)는 엔진 관리 시스템의 독립형 센서 또는 부분일 수 있다. 제1 기구(30)는 제1 기구를 통과하는 배기가스의 제1 유량을 측정한다. 특히, 제1 유량은 엔진(22)을 이탈하는 배기가스의 배기 유량일 수 있다.
제1 기구(30)는 배기가스 유량을 측정하는 것에 대응하여 제1 신호를 발생시킨다. 제1 기구(30)에 의해 발생되는 제1 신호는 제1 유량을 나타내는 제1 유량 요소를 포함한다. 따라서, 제1 유량 요소는 엔진(22)을 이탈하는 배기가스의 배기 유량을 나타내는 배기가스 유량 요소일 수 있다. 제1 신호는 또한 제1 시간에 배기가스를 샘플링하는 것과 관련되는 제1 기구 시간 스탬프(time stamp) 요소를 포함할 수 있다. 제1 기구 시간 스탬프 요소는 제1 기구(30)와 관련된 클럭(clock)에 의해 생성될 수 있다.
제2 기구(32)는 제2 기구(32)가 배기가스의 흐름 방향에 있어서 제1 기구의 하류방향에 위치되도록 제1 기구(30)로부터 이격될 수 있다. 제2 기구(32)는 제1 기구(30)의 하류방향에 위치되는 것으로 설명되고 도시되어 있지만, 제1 기구(30) 및 제2 기구(32)의 상대 위치는 이와 같이 한정되지 않는다. 이것은 또한 제1 기구(30)의 상류방향에 있을 수도 있다.
제2 기구(32)는 배기가스 통로(24)를 따라 위치될 수 있으며, 엔진(22)의 배기가스 내의 실시간의 그을음 또는 미립자 물질 배출물, 또는 기체 오염물질 배출물을 결정하는 배출물 측정 시스템일 수 있다. 한 구성에서, 제2 기구(32)는 오스트리아 그라츠에 소재한 AVL사에 의해 제작되고 생산된 AVL PM PEMS이다. 따라서, 제2 기구(32)는 초미세-그을음 센서(33), 필터(35), 및 유량계(37)를 포함할 수 있고, 제2 기구(32)와 관련된 것으로서 도 1에 각각 개략적으로 도시되어 있다.
작동 중에, 제2 기구(32)는 배기가스 통로(24) 내에 배치된 배기가스 흐름과 유체 연통하는 튜브(39)를 통해 배기가스 통로(24)로부터 배기가스 샘플을 수취한다. 제2 기구(32)는 기구(32) 내 그을음 농도 또는 기체 오염물질 농도 및 유량 또는 압력을 측정한다. 제2 기구(32)는 오염물질 농도 및 제2 유량을 측정하는데 대응하여 제2 신호를 발생시킨다. 제2 신호는 제2 유량에 대응하여 발생되는 것으로 설명되어 있으나, 제2 신호는 배기가스 통로(24) 내에 배치된 배기가스 흐름과 서로 관련있는 사실상 임의의 매개변수에 대응하여 생성될 수 있다. 예를 들면, 제2 신호는 제2 기구 내 압력에 대응하여 발생될 수 있으며, 제2 기구 내 압력은 제1 유량(즉, 배기가스 통로(24) 내 배기가스 유량)에 의해 영향을 받는다. 제2 기구(32) 내 압력은, 제2 기구(32) 내 압력이 배기가스 통로(24) 내 압력의 변화들과 사실상 동시에 변하기 때문에, 제2 신호를 생성하는데 사용될 수 있다.
제2 신호를 발생시키는데 사용된 매개변수(즉, 제2 기구(32) 내 유량 또는 압력)와 무관하게, 제2 신호는 제2 기구(32)에 의해 측정된 그을음 또는 기체 오염물질 농도를 나타내는 그을음 농도 또는 기체 오염물질 요소 및 제1 시간에 배기가스를 샘플링하는 것과 관련된 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함할 수 있다. 제2 시간 스탬프 요소는 제2 기구(32)와 관련된 클럭에 의해 발생될 수 있다. 제2 기구(32)는 또한 제1 기구의 유량에 의해 영향을 받는 제2 요소를 포함하는 제3 신호를 발생시킨다. 제2 신호와 마찬가지로, 제3 신호는 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함할 수 있다.
제2 기구(32)는 여러 서로 다른 형태로 구성될 수 있다. 중요한 것은 제2 기구(32)가 제2 기구(32) 내의 제2 유량 또는 압력, 및 튜브(39)를 통해 제2 기구(32)에 공급된 배기가스의 그을음 또는 기체 오염물질 농도를 측정한다는 것이다. 하나의 구성에 있어서, 제2 기구(32)는 제2 유량을 검출하기 위한 유량 브랜치(flow rate branch)와 그을음 농도를 검출하기 위한 그을음 농도 브랜치(soot concentration branch)를 포함한다. 유량 브랜치는 제2 기구(32)에 공급된 배기가스의 샘플을 수취하는 필터(135)를 포함할 수 있다. 유량 브랜치는 또한 필터(35)의 하류방향에 위치된 임계 흐름 오리피스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 유량 브랜치는 임계 흐름 오리피스를 통한 샘플의 유량을 측정하기 위해 임계 흐름 오리피스에 인접하여 위치된 유량계(37)를 더 포함할 수 있다.
그을음 농도 브랜치는 필터(35)의 상류방향으로의 유량 브랜치에 연결된다. 그을음 농도 브랜치는 샘플 내 그을음의 농도를 측정하기 위한 그을음 농도 센서(33)를 포함할 수 있다. 이 측정들로부터, 제2 기구(32)는 제2 기구(32)에 공급된 배기가스의 제2 유량(또는 압력) 및 그을음 농도를 결정한다.
바람직하게는, 배기가스의 그을음 질량 유량은 제1 신호의 배기가스 유량 요소 및 제2 신호의 그을음 농도 요소를 사용하여 산출될 수 있다. 한 예로서, 그을음 질량 유량을 산출하기 위해, 두 독립된 기구들(30,32)은 필요한 데이터를 캡쳐하는데 사용될 수 있다. 제1 기구(30)는 배기가스 유량을 캡쳐하고 제2 기구(32)는 그을음 농도를 캡쳐한다.
이들 기구(30,32)로부터의 신호들은 함께 데이터를 처리하기 위해 시간 정렬적(time aligned)이어야 한다. 제2 기구(32)로부터 그을음 농도 CSoot(t)를 전달하는 제2 신호는 그을음 질량 유량
Figure pct00001
Soot(t)을 산출하기 위해 제1 기구(30)로부터 배기가스 유량 QExh(t')을 전달하는 제1 신호와 정렬되어야 한다. 그것은 배기가스 흐름과 동일한 시점에 샘플링 지점에서의 농도를 나타내야만 한다. 특히, 그을음 질량 유량은 아래의 식에 의해 산출될 수 있다:
Figure pct00002
상기 식에 따르면,
Figure pct00003
Soot(t)는 초당 그램(g/sec)의 단위를 가질 수 있는 그을음 질량 유량이다. QExh(t')는 분당 3 제곱 미터(m3/min)의 단위를 가질 수 있는 배기가스 유량이다. CSoot(t)는 3 제곱 미터당 밀리그램(mg/m3)의 단위를 가질 수 있는 그을음 농도이다. 계산은 t와 t'사이의 관계가 결정되면 실행될 수 있다.
지적된 바와 같이, 통상적으로 발생하는 문제는 제1 신호 및 제2 신호가 시간상 동기화되지 않는다는 것이다. 즉. 제1 기구(30)의 제1 시간 스탬프 요소가 제2 기구(32)의 제2 시간 스탬프 요소와 정렬되지 않는다는 것이다. 이것은 제2 기구(32)와 관련된 타임 클럭(time clock)이 계산을 시작하기 전 또는 시작한 후에 제1 기구(30)와 관련된 타임 클럭이 계산을 시작할 경우 발생할 수 있다. 그것은 또한 제1 기구(30)와 관련된 타임 클럭이 제2 기구(32)와 관련된 타임 클럭에 의해 사용된 초기 시간값과 상이한 초기 시간값에서 계산을 시작할 경우 발생할 수 있다.
만일 정렬이 균일한 소량만큼 오프(off)된다면, 적분 오차는, 그을음 질량 유량을 적분함으로써 보여진 바와 같이 전체 그을음 질량이 계산될 때 상당히 커질 수 있다:
Figure pct00004
상기 식에서, M Soot 는 전체 시험에 걸쳐 적분된 그을음의 전체 질량이다. 예를 들면, 오차는 신호의 시간 정렬이 양쪽 방향으로 수 초 또는 수 초분수(fractions of seconds) 만큼 오프될 경우 대단히 크다. 만일 제2 신호가 제1 신호보다 앞선다면, 연소 작용에 따른 그을음은 배기가스 유량이 증가하기 전에 측정된다. 이것은 비현실적이며 계산된 그을음 질량 유량은 너무 많이 낮을 것이다. 반대로, 제2 신호가 제1 신호 뒤에 있는 경우, 그을음 농도의 증가는 배기가스 유량의 증가 후에 올 것이다. 그 결과, 계산된 그을음 질량 유량은 너무 많이 높을 것이다.
또한 도 1을 참조하면, 시스템(20)은 제1 신호와 제2 신호를 동기화시킴으로써 시간 정렬 문제를 해결하는 동기화 모듈(34)를 포함한다. 동기화 모듈(34)은 제1 신호, 제2 신호, 및 제3 신호를 수신하고 처리한다. 제1 기구(30) 및 제2 기구(32)로부터 동기화 모듈(34)까지 제1 신호, 제2 신호, 및 제3 신호를 통신하기 위해 임의의 방법 또는 장치가 사용될 수 있음을 인식하여야 한다. 예를 들면, 동기화 모듈(34)은 제1 기구(30) 및 제2 기구(32)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 신호, 제2 신호, 및 제3 신호를 수신하는 것에 대응하여, 동기화 모듈(34)은 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 관계를 결정한다. 동기화 모듈(34)은 제1 신호의 제1 유량 요소 및 제1 기구 시간 스탬프 요소를 제3 신호 및 제3 신호의 제2 기구 시간 스탬프 요소와 비교함으로써 이 임무를 수행한다.
동기화 모듈(34)은 제1 신호의 제1 기구 시간 스탬프와 제3 신호의 제2 기구 시간 스탬프를 분리하는 시간 이동값(time shift value)을 결정한다. 동기화 모듈(34)은 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 관계와 제1 신호와 제3 신호 사이의 시간 이동값을 동등시하여 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 관계를 결정한다. 제1 신호가 제1 기구(30)에 의해 측정된 배기 유량을 나타내고, 제3 신호가 제1 신호에 의해 영향을 받은 제2 기구(32)에 의해 측정된 신호를 나타낼 때, 제1 신호와 제3 신호가 비슷하기 때문에 이 작업은 수행될 수 있다. 따라서, 제1 신호의 배기가스 유량 요소는, 제1 시간 스탬프 요소와 제2 시간 스탬프 요소 사이의 시간 이동이 결정될 수 있도록, 제3 신호의 필터 유량 또는 압력 요소에 영향을 준다.
동기화 모듈(34)은 제1 시간 스탬프 요소와 제2 시간 스탬프 요소 사이의 시간 이동을 결정하는 것으로 설명되어 있는 반면, 동기화 모듈(34)은 배기가스 통로(24) 내에 위치된 배기가스 흐름에 의해 영향을 받는 임의의 매개변수를 비교함으로써 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 이동을 추가로 또는 대안적으로 결정할 수 있다. 예를 들면, 동기화 모듈(34)은 제1 기구(30)를 통과하는 배기가스의 압력과 튜브(39)를 통한 제2 기구(32) 내 배기가스의 압력 사이의 상관관계를 사용함으로써 시간 이동을 결정할 수 있다. 제2 기구 내 유량에 대한 배기가스의 압력의 영향은 다음과 같이 수식화될 수 있다:
Figure pct00005
상기 식에 따르면,
Figure pct00006
는 제2 기구(32) 내 배기가스의 제2 유량이다. 또한 위의 식을 참조하면,
Figure pct00007
는 상수이고,
Figure pct00008
는 제2 기구(32) 내 배기가스의 압력이고, 그리고
Figure pct00009
는 제2 기구(32) 내 배기가스의 온도이다. 이 식이 나타내는 바와 같이, 제2 기구(32) 내 배기가스의 압력은 제2 유량이 변화할 때마다 변동될 것이다. 따라서, 압력은 또한 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 이동을 결정하는데 사용될 수 있다. 그래서, 배기가스의 압력과 배기가스 유량 간의 상관관계는 제3 신호를 사용하여 결정되는 시간 이동값을 대신하여 사용되거나, 또는 시간 이동값을 확인하는데 사용될 수 있다.
동기화 모듈(34)은 동기화된 배기가스 유량 요소를 갖는 동기화된 제1 신호를 발생시키기 위해 제1 신호의 제1 기구 시간 스탬프 요소로부터 시간 이동값을 공제함으로써 제1 신호를 제2 신호에 맞춰 정렬한다. 이어서, 동기화 모듈(34)은 동기화된 제1 신호의 동기화된 배기가스 유량 요소와 제2 신호의 그을음 농도 요소의 곱을 계산함으로써 그을음 질량 유량을 산출한다. 그래서, 제1 신호 및 제2 신호는 처음으로 시간 정렬된다. 어떤 경우에는, 이것은 제1 기구(30)와 관련된 클럭이 제2 기구(32)와 관련된 클럭과 동일한 빈도로 계산할 경우 충분할 수 있다. 그러나, 때때로 제1 기구(30)와 관련된 클럭과 제2 기구(32)와 관련된 클럭 사이에 이득 또는 손실이 있다. 따라서, 제1 신호 및 제2 신호가 처음으로 정렬되더라도 제1 신호 및 제2 신호는 동기화되지 않거나 사이가 멀어지게 될 수 있다. 이 문제에 대한 해결방안은 시간 지연으로 지칭될 수 있다.
긴 시간 간격이 기록될 경우, 두 기구(30,32) 중 하나가 두 기구(30,32) 중 나머지 하나에 대하여 시간을 얻거나 시간을 잃을 수 있는 현상이 발생할 수 있다. 그러나, 옳고 정확한 결과를 위해, 함께 계산에 사용되는 서로 다른 기구들(30,32)로부터의 신호들은 제 시간에 모든 지점들에 정확하게 정렬되어야 한다. 전형적인 전자 타이밍 장치(electronic timing devices)에 의해 예측될 수 있는 많은 시간에 걸친 수 초의 이득 또는 손실은 테스트 간격에서 이후의 시간들(later times)로부터의 결과를 무효화시킬 수 있다.
시스템(20) 및 개시된 방법의 장점은 이 클럭율(clock rate) 문제가 극복될 수 있다는 점이다. 간단히 말해서, 시스템 및 개시된 방법은 테스트 간격의 말기에, 테스트 간격의 초기의 신호를 매치 업(match up)할 수 있으며, 그런 후 만일 다른 시간 이동이 관찰될 경우, 관찰된 시간 이동의 차이에 따라 제1 신호 및 제2 신호 시간 스탬프 중 하나를 늘리거나 줄여 전체 테스트 간격에 걸쳐 동일한 시간 이동에서 그것들을 정렬시킬 수 있다. 예를 들면, 테스트 간격은 수 초, 수 분, 수 시간 또는 수 일의 기간일 수 있다.
제1 신호와 제2 신호 사이에 다른 클럭율을 해결하기 위해, 제1 기구(30)는 테스트 간격을 따라 다른 시간에서 배기가스 유량을 측정한다. 다른 시간들에 배기가스 유량을 측정하는 것에 대응하여, 제1 기구(30)는 제1 시간 스케일(time scale) 만큼 이격된 복수의 데이터 쌍들을 포함하는 제1 어레이를 생성한다. 제1 어레이의 각각의 데이터 쌍은 배기가스 유량 및 대응하는 제1 기구 시간 스탬프를 나타낸다.
제2 기구(32)는 테스트 간격을 따라 다른 시간에서 그을음 농도를 측정하여, 제2 시간 스케일 만큼 이격된 복수의 데이터 쌍들을 포함하는 제2 어레이를 생성한다. 제2 어레이의 각각의 데이터 쌍은 그을음 농도 및 대응하는 제2 기구 시간 스탬프를 나타낸다. 제2 기구(32)는 또한 테스트 간격을 따라 다른 시간에서 필터 유량을 측정하여, 제2 시간 스케일만큼 이격된 복수의 데이터 쌍들을 포함하는 제3 어레이를 생성한다. 제3 어레이의 각각의 데이터 쌍은 필터 유량 및 대응하는 제2 기구 시간 스탬프를 나타낸다. 제1 시간 스케일이 제2 시간 스케일과 다를 경우, 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 지연이 존재한다는 것을 인식하여야 한다.
제1신호와 제2 신호 사이의 시간 지연을 해결하기 위해, 동기화 모듈(34)은 제1 어레이와 제2 어레이를 비교함으로써 제1 어레이와 제2 어레이 사이의 시간 관계를 결정한다. 제1 어레이 및 제2 어레이를 비교하는 것에 대응하여, 동기화 모듈(34)은 제1 어레이와 제2 어레이 사이의 시간 관계에 기초하여 제1 어레이를 제2 시간 스케일로 변환하고, 이 변환의 결과로서 동기화된 제1 어레이를 생성한다. 그런 후, 동기화 모듈(34)은 동기화된 제1 어레이 및 제2 어레이의 곱을 계산하여 테스트 간격을 따라 다른 시간들에 대한 그을음 질량 유량을 산출할 수 있다.
여기서 사용된 것으로서, 용어 '모듈' 은 용어 '회로' 로 대체될 수 있다. 용어 '모듈'은 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC); 디지털, 아날로그, 또는 혼합 아날로그/디지털 디스크리트 회로; 디지털, 아날로그, 또는 혼합 아날로그/디지털 집적 회로; 조합 논리 회로; 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate arra, FPGA); 코드를 실행하는 프로세서(공유, 전용, 또는 그룹); 프로세서에 의해 실행된 코드를 저장하는 메모리(공용, 전용, 또는 그룹); 설명된 기능을 제공하는 다른 적당한 하드웨어 컴포넌트; 또는 시스템 온 칩(system-on-chip)에서와 같이 상기의 일부 또는 전부의 조합을 지칭하거나, 그것들의 부분일 수 있으며, 또는 그것들을 포함할 수 있다.
위에서 사용된 용어 '코드' 는 소프트웨어, 펌웨어 그리고/또는 마이크로코드를 포함할 수 있으며, 프로그램, 루틴(routines), 함수, 클래스, 그리고/또는 객체(objects)를 지칭할 수 있다. 용어 '공유 프로세서'는 복수의 모듈들로부터 일부 또는 모든 코드를 실행하는 단일 프로세서를 포괄한다. 용어 '그룹 프로세서' 는 추가 프로세서와 조합하여, 하나 이상의 모듈들로부터 일부 또는 모든 코드를 실행하는 프로세서를 포괄한다. 용어 '공유 메모리' 는 복수의 모듈들로부터 일부 또는 모든 코드를 저장하는 단일 메모리를 포괄한다. 용어 '그룹 메모리' 는 추가 메모리와 조합하여, 하나 이상의 모듈들로부터 일부 또는 모든 코드를 저장하는 메모리를 포괄한다. 용어 '메모리'는 용어 '컴퓨터-판독가능 매체'의 부분집합(subset)일 수 있다. 용어 '컴퓨터-판독가능 매체'는 매체를 통해 전파되는 일시적인 전기 및 전자기 신호들을 포괄하지 않으며, 따라서 유형의 그리고 비-일시적인 것으로 고려될 수 있다. 비-일시적인 유형의 컴퓨터 판독가능 매체의 비-제한적인 예들은 비-휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 자기 스토리지, 및 광학 스토리지를 포함한다. 본 발명은 또한 전술한 배기 샘플링 시스템(20)과 같은 배기 샘플링 시스템의 신호들을 동기화하는 방법을 제시한다.
본 방법은 먼저 전체적으로 제1 및 제2 신호를 동기화(즉, 시간 맞춰 제1 및 제2 신호의 위치를 정렬)한 후, 제2 신호 (또는 그 반대)의 시간과 일치하도록 제1 신호를 늘리거나 압축하는 것을 포함한다. 제1 신호와 제2 신호 중 하나를 늘리거나 압축하는 것은 제1 신호 및 제2 신호의 정렬 후에 수행되는 것으로 설명되지만, 동시에 제1 신호와 제2 신호를 둘 다 정렬하고 제1 신호 및 제2 신호 중 하나를 늘리거나 압축하는 것은 가능하다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 방법은 먼저 제1 시간에 제1 신호 및 제2 신호를 정렬하여 동기화를 달성한다. 본 방법은 제1 기구(30)로부터 제1 신호를 검출하는 단계(100)를 포함한다. 제1 신호는 엔진(22)으로부터의 배기가스 유량을 나타내는 배기가스 유량 요소를 포함한다. 제1 신호는 또한 제1 시간에 배기가스를 샘플링하는 것과 관련된 제1 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다. 본 방법은 또한 제2 기구(32)로부터 제2 신호를 검출하는 단계(102)를 제공한다. 제2 신호는 제2 기구 (32) 내의 그을음 또는 기체 오염 물질 농도를 나타내는 그을음 또는 기체 오염 물질 농도 요소를 포함한다. 제2 신호는 또한 제1 시간에 배기가스를 샘플링하는 것과 관련된 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다.
본 방법은 또한 제2 기구(32)로부터 제3 신호를 검출하는 단계(104)를 포함한다. 제3 신호는 제2 기구(32) 내의 배기가스의 필터 유량 그리고/또는 내부 압력을 각각 나타내는 필터 유량 또는 압력 요소를 포함한다. 제3 신호는 또한 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함한다. 본 방법은 수학적 연산을 수행하는 여러 단계들을 포함한다. 본 방법은 제1 신호 및 제3 신호와 관련된 수학적 상관 함수(mathematical coincidence function)를 적분하여 제1 신호 및 제3 신호 사이의 시간 지연(time lag)을 확인할 것이다. 수학적 상관 함수는 시간 지연(τ)의 함수인 다음의 식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00010
상기 식에 따르면, f 는 제1 신호이고 g는 제3 신호이다. 타우(Tau, τ)는 초(sec)의 단위를 가질 수 있는 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 지연이다. 다음은 타우 결정 방법에 대해 설명한다.
제1 신호와 제3 신호 사이의 시간 지연을 확인하는 것에 대응하여, 본 방법은 제1 신호 및 제3 신호를 시간 기반 도메인으로부터 주파수 기반 도메인으로 변환하는 단계(106)를 포함한다. 이 변환 단계는 제1 신호 및 제3 신호에 푸리에 변환(Fourier transformations)을 적용하는 것을 포함한다. 푸리에 변환은 다음 식들로 표현될 수 있다:
Figure pct00011
위의 식들에 따르면, f(t)는 제1 신호이고 g(t)는 제3 신호이며, 둘 다 시간 기반 도메인에 속해 있다. F(ω)는 주파수 기반 도메인의 제1 신호이고 G(ω)는 주파수 기반 도메인의 제3 신호이다.
Figure pct00012
는 푸리에 변환을 나타내는데 사용된다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 본 방법은 많은 고주파 요소를 배기가스 유량(제1 신호)와 공유하는 필터 유량(제3 신호)을 이용한다. 이러한 물리적 특성은 다른 신호들에서도 볼 수 있다. 예를 들어, 그리고 전술한 바와 같이, 배기가스 흐름 의 압력의 변화가 제2 기구(32)의 내부에 위치된 배기가스의 유사한 및 사실상 순간적인 압력 변화를 초래하기 때문에, 제3 신호는 제2 기구(32) 내의 압력에 기초하여 생성될 수 있다.
시스템(20)의 제1 기구(30) 및 제2 기구(32)가 차량에 의해 더 높고 더 낮은 고도로 옮겨질 수 있기 때문에, 시간에 걸쳐 서서히 변화하는 주변 공기 압력의 변화가 발생할 수 있다. 이러한 저주파 압력 차이는 주변 공기 압력의 결과적인 느린 변동을 제거하기 위해 소정의 하한값 보다 아래에 있는 주파수 기반 도메인의 제1 신호 및 제3 신호의 부분들을 절단함으로써 단계(108)에서 처리(account for)된다. 주변 공기 압력에 기초한 변화는 낮은 주파수에서 관찰할 수 있으며, 이로써 단계(108)는 신호들이 주파수 기반 도메인에서 나타날 때 제1 신호 및 제3 신호의 낮은 주파수 부분들을 클리핑(clipping)하여 이 잠재적 오류를 제거한다. 예를 들면, 약 0.00610 Hz 보다 낮은 주파수들을 제거하기 위해 소정의 하한값이 설정될 수 있다.
제1 신호 및 제3 신호를 주파수 기반 도메인으로 변환하고 낮은 주파수들을 제거한 후, 본 방법은 주파수 기반 도메인의 신호들의 곱을 생성하기 위해 제1 신호의 복소 공액(complex conjugate)과 제3 신호를 곱한다. 제1 신호와 제3 신호를 곱하는 것에 대응하여, 본 방법은 지연 함수(lag function)를 생성하기 위해 주파수 기반 도메인으로부터 다시 시간 기반 도메인으로 신호들의 곱을 변환하는 단계(110)를 포함한다. 주파수 기반 도메인의 신호들의 곱의 역-푸리에(inverse Fourier) 변환은 다음 식에 의해 수학적으로 표현될 수 있다:
Figure pct00013
상기 식에 따르면, f 는 제1 신호이고 g는 제3신호이며, 둘 다 시간 기반 도메인에 속해 있다.
Figure pct00014
는 푸리에 변환을 나타내는데 사용되고,
Figure pct00015
-1 은 역-푸리에 변환을 나타내는데 사용되며,
Figure pct00016
*는 푸리에 변환의 복소 공액을 나타낸다.
본 방법은 시간 이동값을 결정하기 위해 지연 함수의 정점을 확인하는 단계(120)를 계속한다. 두 신호의 배기가스 흐름 영향이 잘 매칭되는 뾰족한 정점이 있어야 한다. 달리 말하면, 지연 함수의 최고값 또는 최대값은 시간 이동값을 나타낸다. 수학적으로, 시간 이동값은 다음의 식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00017
상기 식에 따르면, 타우(τ)는 초(sec) 단위를 가질 수 있는 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 지연이다. 타우 시프트(τ shift )는 초(sec) 단위를 가질 수 있는 제1 신호와 제3 신호 사이의 시간 이동이다. 래그(t)는 지연 함수이다. 결국, 맥스(max)는 시간 이동이 지연 함수가 최대값을 갖는 타우 값임을 나타낸다.
본 방법은 배기가스 흐름과 상관관계가 있는 임의의 매개변수를 비교함으로써, 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 이동을 결정하는 단계(120)를 대안적으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 동기화 모듈(34)은 제1 기구(30)를 통과하는 배기가스의 압력과 제2기구(32) 내의 압력 간의 상관관계를 이용하여 시간 이동을 결정할 수 있다. 제2 기구 내의 배기가스의 흐름은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00018
상기 식에 따르면,
Figure pct00019
는 제2 기구(32) 내의 배기가스의 제2 유량이다. 또한 위의 식을 참조하면,
Figure pct00020
는 상수이고
Figure pct00021
는 제2 기구(32) 내의 배기가스의 압력이며,
Figure pct00022
는 제2 기구(32) 내의 배기가스의 온도이다. 이 식이 나타내는 바와 같이, 제2 기구(32) 내의 배기가스의 제2 유량은 기구 내의 배기가스 샘플의 내부 압력이 변동할 때 마다 변동한다. 따라서, 압력은 또한 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 이동을 결정하는데 사용될 수 있다. 그래서, 배기가스의 압력과 배기가스 유량 사이의 상관 관계는 단계(120)를 대신해서 사용되거나, 또는 단계(120)에 따라 제3 신호를 이용하여 결정되는 시간 이동값을 확인하는데 사용할 수 있다.
또한 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 방법은 제1 신호와 제2 신호 사이의 시간 관계와 제1 신호와 제3 신호 사이의 시간 이동값을 동등시하는 단계(122)를 포함한다. 이 단계는 제1 신호와 제3 신호가 모두 배기가스의 유량에 의해 영향을 받아 서로를 따르게 되는 요소를 포함하기 때문에 적절하다. 본 방법은 동기화된 배기가스 유량 요소를 갖는 동기화된 제1 신호를 생성하기 위해 제1 신호의 제1 기구 시간 스탬프 요소로부터 시간 이동값을 공제함으로써 제1 신호를 제2 신호와 정렬하는 단계(124)를 포함한다. 지연(dilation)이 필요하지 않은 경우, 이 시점에서 그을음 질량 유량을 계산할 수 있다. 동기화된 제1 신호를 생성함으로써, 본 방법은 동기화된 제1 신호의 동기화된 배기가스 유량 요소와 제2 신호의 그을음 농도 요소의 곱을 계산하여 그을음 질량 유량을 산출하는 단계(126)로 진행할 수 있다. 다시, 그을음 질량 유량은 다음 식의 곱을 취함으로써 계산될 수 있다:
Figure pct00023
상기 식에 따르면,
Figure pct00024
Soot(t)는 초당 그램(g/sec)의 단위를 가질 수 있는 그을음 질량 유량이다. Q Exh (t')는 분당 입방미터(m3/min)의 단위를 가질 수 있는 배기가스 유량이다. C So ot(t)는 입방미터 당 밀리그램(mg/m3)의 단위를 가질 수 있는 그을음 농도이다.
이제 도 3을 참조하면, 본 방법은 제2 신호에 대하여 제1 신호의 클럭율을 해결(resolving)함으로써 동기화를 달성한다. 제1 및 제3 신호의 시작 및 끝에서 두 부분을 선택함으로써 시작한다(아마도START부분은 총 시간의 5%에서 시작하여 15%에서 끝나고 END 부분은 총 시간의 85%에서 시작하여 95%에서 끝날 것이다). 본 방법은 두 부분의 각각에 대한 방법의 단계들(100 내지 126)을 반복하는 단계(128)를 더 포함한다. 필요한 경우, 오직 하나가 아니라 임의의 수의 부분들이 사용될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 컴퓨터 클럭들 중 하나는 배터리 전압 또는 장치의 온도 효과 때문에 하루종일(over the course of the day) 둔화됨으로 인해 비선형(non-linear)일 수 있다. 이 경우, 본 방법은 임의의 수의 부분들로의 신호를 끊고 각 부분들에 대한 방법을 반복하는데 사용될 수 있다. 다음의 설명은 가장 단순한 케이스; 2개의 엔드 포인트를 가진 단일 부분에 기초한다.
Taustart는 START 시간 기간 동안 제1 신호와 제3 신호 사이의 시간 지연으로 본다. Tauend는 END 시간 기간 동안 제1 신호와 제3 신호 사이의 시간 지연으로 본다. Taustart와 Tauend 사이의 차이는 제1 신호와 제3 신호의 간격 시간 간의 차이를 나타낸다. 예를 들어, Taustart 및 Tauend가 동일할 경우, 그러면 두 신호들은 샘플들 간의 정확히 동일한 시간, 동일한 클럭율을 가졌다. 다른 한편으로, 만일 Tauend - Taustart = 4 초일 경우, 제3 신호의 시작과 끝 사이가 제1 신호의 시작과 끝 사이에 비해 4초 이상 더 경과된다.
제1 신호와 제3 신호 사이의 상기 시간 차이는 제1 신호 및 제3 신호를 기록하는데 사용된 별개의 컴퓨터들의 약간 다른 클럭 속도들에 의해 야기될 수 있다. 전술한 예에서, 컴퓨터의 클럭 중 하나는 다른 컴퓨터의 클럭에 비해 8시간 샘플링 기간의 과정에 걸쳐 4초를 잃을 수 있다. 다음 절에서는 이 프로세스의 세부 사항들을 설명한다.
본 방법은 테스트 간격을 따라 다른 시간들에서 제1 신호를 샘플링하여 제1 어레이를 생성하는 단계(130)를 포함한다. 제1 어레이는 제1 시간 스케일에 의해 이격된 복수의 데이터 쌍들을 포함한다. 제1 어레이의 각 데이터 쌍은 엔진(22)으로부터의 배기가스 유량 및 대응하는 제1 기구 시간 스탬프를 나타낸다. 단계(132)에서, 본 방법은 테스트 간격을 따라 다른 시간들에서 제2 신호를 샘플링하여 제2 어레이를 생성하는 것을 포함한다. 제2 어레이는 제1 시간 스케일과는 다른 제2 시간 스케일에 의해 이격된 복수의 데이터 쌍들을 포함한다. 제2 어레이의 각 데이터 쌍은 제2 기구를 통과하는 배기가스의 그을음 농도 및 대응하는 제2 기구 시간 스탬프를 나타낸다.
본 방법은 테스트 간격을 따라 다른 시간들에서 제3 신호를 샘플링하여 제3 어레이를 생성하는 단계(134)를 포함한다. 제3 어레이는 제2 시간 스케일에 의해 이격된 복수의 데이터 쌍들을 포함한다. 그래서, 제2 어레이 및 제3 어레이는 동일한 시간 스케일을 가지고 있고, 제1 어레이는 제2 어레이 및 제3 어레이의 시간 스케일과 다른 시간 스케일을 가지고 있음을 인식하여야 한다. 제3 어레이의 각 데이터 쌍은 제2 기구(32)의 배기가스의 필터 유량 또는 압력 및 대응하는 제2 기구 시간 스탬프를 나타낸다.
제1 어레이, 제2 어레이, 및 제3 어레이를 결정하는 것에 대응하여, 본 방법은 제1 어레이와 제2 어레이를 비교함으로써 제1 어레이와 제2 어레이 사이의 시간 관계를 결정하는 단계(136)로 진행한다. 본 방법은 다시 수학적 연산들을 수행하는 여러 단계들을 포함한다. 본 방법은 제1 어레이 및 제3 어레이를 2개의 시간의 연속 함수로 정의함으로써 제1 어레이를 제3 어레이와 정렬하는 단계(138)를 포함한다. 2개의 시간의 연속 함수는 다음 식으로 정의될 수 있다:
Figure pct00025
상기 식에 따르면, f는 제1 신호이고 f j 는 제1 어레이의 j번째 요소이다. 델타 t(Δt)는 초(sec)의 단위를 가질 수 있는 제1 어레이의 데이터 쌍들을 이격시키는 시간 단위이다. 또한 상기 식들을 참조하면, gi는 제3 어레이이고 델타 t 프라임(Δt')은 초(sec)의 단위를 가질 수 있는 제3 어레이의 데이터 쌍들을 이격시키는 시간 단위이다. fk는 제1 어레이에 제3 어레이의 시간을 적용한 이후의 제1 어레이의 k 번째 요소이다.
제1 어레이 및 제3 어레이를 2개의 시간의 연속 함수로 정의하는 것에 대응하여, 본 방법은 다음의 식을 풀므로써 제1 어레이를 제2 시간 스케일로 변환하는 단계(140)를 계속한다:
Figure pct00026
여기서 어레이(f')에 대한 (f)의 새로운 값들을 계산하는데 사용된 선형 보간법(method of Linear Interpolation)이 설명된다. 각각의 k에 대해, 첫 번째 방정식이 참이 되도록 j를 선택한다. 상기 식에 따르면, f는 제1 신호이고 fj는 제1 어레이의 j번째 요소이다. 델타 t(Δt)는 초(sec)의 단위를 가질 수 있는 제1 어레이의 데이터 쌍들을 이격시키는 시간 단위이다. 또한 상기 식을 참조하면, fk는 현재 제2 어레이의 시간 간격을 사용하는 제1 어레이의 k번째 요소이다. 델타 t 프라임(Δt')은 초(sec)의 단위를 가질 수 있는 제3 어레이의 데이터 쌍들을 이격시키는 시간 단위이다.
본 방법은, 정렬되고 지연된 제1 어레이를 생성하기 위해 제1 어레이와 제2 어레이 간의 시간 관계에 기초하여 제1 어레이를 제2 시간 스케일로 변환하는 단계(142)를 포함한다. 제1 어레이를 제2 시간 스케일로 변환하는 것에 대응하여, 본 방법은 동기화된 제1 어레이(배기가스 흐름) 및 제2 어레이(그을음 농도)의 곱을 취함으로써 테스트 간격을 따라 다른 시간들에 대한 그을음 질량 유량을 계산하는 단계(144)로 진행한다. 배기관으로부터 배출된 전체 그을음은 총 샘플링 시간에 걸친 그을음 질량 유량의 적분일 것이다.
여기에 설명되고 도 2a, 도 2b및 도 3에 도시된 본 방법은 예시 및 개시의 목적을 위해 제공된다. 첨부된 청구범위에 의해 명시한 바와 같이, 본 방법은 여기에 설명되고 도 2 및 도 3의 참조 번호들(100 내지 144)로 표기된 모든 단계들에 한정되지 않는다. 따라서, 본 방법은 이들 단계들 중 일부만을 수행함으로써 성공적으로 실시될 수 있다. 또한, 본 방법은 여기에 설명되고 도 2a, 도 2b 및 도 3에 도시된 단계들의 순서에 한정되지 않는다. 본 방법은 청구범위에서 달리 명시적으로 적시되지 않는 한 대안의 순서 또는 차례로 이 단계들을 수행함으로써 실시될 수 있다.
실시형태들에 관한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 배타적이거나 한정적인 것이 아니다. 분명히, 본 개시의 많은 변형들 및 변경들이 상기 교시에 비추어 가능하며, 첨부된 청구범위의 범위 내에 있으면서도 구체적으로 설명된 바와 다르게 실시될 수도 있다. 첨부된 시스템 청구항에서 단어 “상기(said)”의 사용은 시스템 청구항의 범위에 포함되는 것을 의미하는 긍정적인 인용인 선행사를 지칭하는 반면, 단어 “그(the)”는 시스템 청구항의 범위에 포함되는 것을 의미하지 않는 단어 앞에 놓인다. 이 관습은 첨부된 방법 청구항에 적용할 수 없다.

Claims (19)

  1. 엔진에 의해 생성된 배기가스를 샘플링하는 시스템으로서,
    엔진을 이탈하는 배기가스의 배기 유량을 측정하고, 상기 배기 유량을 나타내는 배기가스 유량 요소 및 제1 시간에서의 샘플링과 관련된 제1 기구 시간 스탬프 요소를 포함하는 제1 신호를 생성하는 제1 기구;
    오염 물질 농도를 측정하고, 상기 오염 물질 농도를 나타내는 오염 물질 농도 요소 및 상기 제1 시간에서의 샘플링과 관련된 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함하는 제2 신호와, 상기 제1 신호 및 상기 제2 기구 시간 스탬프 요소에 의해 영향을 받은 제3 신호를 생성하는 제2 기구; 및
    상기 제1 신호의 상기 배기가스 유량 요소 및 상기 제1 기구 시간 스탬프 요소를 상기 제3 신호 및 상기 제3 신호의 상기 제2 기구 시간 스탬프 요소와 비교하여 상기 제1 신호와 상기 제2 신호 사이의 시간 관계를 결정하기 위해, 상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 및 상기 제3 신호를 수신하고 처리하는 동기화 모듈을 포함하는 배기가스 샘플링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동기화 모듈은 상기 제1 신호의 상기 제1 기구 시간 스탬프와 상기 제3 신호의 상기 제2 기구 시간 스탬프를 분리하는 시간 이동값을 결정하는 배기가스 샘플링 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 동기화 모듈은 상기 제1 신호와 상기 제2 신호 사이의 상기 시간 관계를 상기 제1 신호와 상기 제3 신호 사이의 상기 시간 이동값과 동등시하는 배기가스 샘플링 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동기화 모듈은 동기화된 배기가스 유량 요소를 갖는 동기화된 제1 신호를 생성하기 위해 상기 제1 신호의 상기 제1 기구 시간 스탬프 요소로부터 상기 시간 이동값을 공제하여 상기 제1 신호를 상기 제2 신호와 정렬하는 배기가스 샘플링 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 동기화 모듈은 상기 동기화된 제1 신호의 상기 동기화된 배기가스 유량 요소와 상기 제2 신호의 상기 오염 물질 농도 요소의 곱을 계산하여 오염 물질 질량 유량을 산출하는 배기가스 샘플링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기구는 테스트 간격을 따라 다른 시간들에서 상기 배기가스 유량을 측정하고, 제1 시간 스케일에 의해 이격된 복수의 데이터 쌍들을 포함하는 제1 어레이를 생성하며, 상기 제1 어레이의 각각의 데이터 쌍은 상기 배기가스 유량 및 상기 제1 기구 시간 스탬프를 나타내는 배기가스 샘플링 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 기구는 상기 테스트 간격을 따라 다른 시간들에서 상기 오염 물질 농도를 측정하여, 제2 시간 스케일에 의해 이격된 복수의 데이터 쌍들을 포함하는 제2 어레이를 생성하며, 상기 제2 어레이의 각각의 데이터 쌍은 상기 오염 물질 농도 및 상기 제2 기구 시간 스탬프를 나타내는 배기가스 샘플링 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 기구는 상기 테스트 간격을 따라 다른 시간들에서 상기 제3 신호를 측정하여, 상기 제2 시간 스케일에 의해 이격된 복수의 데이터 쌍들을 포함하는 제3 어레이를 생성하며, 상기 제3 어레이의 각각의 데이터 쌍은 상기 영향을 받은 신호 및 상기 제2 기구 시간 스탬프를 나타내는 배기가스 샘플링 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 동기화 모듈은 상기 제1 어레이와 상기 제2 어레이를 비교하여 상기 제1 어레이와 상기 제2 어레이 간의 시간 관계를 결정하고, 동기화된 제1 어레이를 생성하기 위해 상기 제1 어레이와 상기 제2 어레이 간의 상기 시간 관계에 기초하여 상기 제1 어레이를 상기 제2 시간 스케일로 변환하며, 그리고
    상기 동기화된 제1 어레이와 상기 제2 어레이의 곱을 계산하여 상기 테스트 간격을 따른 상기 다른 시간들에 대한 오염 물질 질량 유량을 산출하는 배기가스 샘플링 시스템.
  10. 배기가스를 샘플링하는 시스템으로서,
    제1 기구를 통과하는 배기가스의 제1 유량을 측정하고, 상기 제1 유량을 나타내는 제1 유량 요소 및 제1 시간에서의 샘플링과 관련된 제1 기구 시간 스탬프 요소를 포함하는 제1 신호를 생성하는 제1 기구;
    오염 물질 농도를 측정하고, 상기 오염 물질 농도를 나타내는 오염 물질 농도 요소 및 상기 제1 시간에서의 샘플링과 관련된 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함하는 제2 신호와, 상기 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함하는 상기 제1 유량에 의해 영향을 받은 제3 신호를 생성하는 제2 기구; 및
    상기 제1 신호의 상기 제1 유량 요소 및 상기 제1 기구 시간 스탬프 요소를 상기 제3 신호 및 상기 제3 신호의 상기 제2 기구 시간 스탬프 요소와 비교하여 상기 제1 신호와 상기 제2 신호 간의 시간 관계를 결정하기 위해, 상기 제1 신호, 상기 제2 신호, 및 상기 제3 신호를 수신하고 처리하는 동기화 모듈을 포함하는 배기가스 샘플링 시스템.
  11. 배기가스 샘플링 시스템의 신호들을 동기화하는 방법으로서,
    엔진으로부터의 배기가스 유량을 나타내는 배기가스 유량 요소 및 제1 시간에서의 샘플링과 관련된 제1 기구 시간 스탬프 요소를 포함하는 제1 신호를 제1 기구로부터 검출하고;
    제2 기구 내의 배기가스의 오염 물질 농도를 나타내는 오염 물질 농도 요소 및 제1 시간에서의 샘플링과 관련된 제2 기구 시간 스탬프 요소를 포함하는 제2 신호를 제2 기구로부터 검출하고;
    제1 기구 내의 배기가스의 유량 및 제3 신호와 관련된 제2 기구 시간 스탬프 요소에 의해 영향을 받은 제3 신호를 제2 기구로부터 검출하고; 그리고
    제1 신호의 배기가스 유량 요소 및 제1 기구 시간 스탬프 요소를 제3 신호 및 제3 신호의 제2 기구 시간 스탬프 요소와 비교하여 제1 신호와 제2 신호 간의 시간 관계를 결정하는 것을 포함하는 동기화 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    제1 신호의 제1 기구 시간 스탬프와 제3 신호의 제2 기구 시간 스탬프를 분리하는 시간 이동값을 결정하는 것을 더 포함하는 동기화 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    제1 신호와 제2 신호 간의 시간 관계를 제1 신호와 제3 신호 사이의 시간 이동값과 동등시하는 것을 더 포함하는 동기화 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    동기화된 배기가스 유량 요소를 갖는 동기화된 제1 신호를 생성하기 위해 제1 신호의 제1 기구 시간 스탬프 요소로부터 시간 이동값을 공제하여 제1 신호를 제2 신호와 정렬하는 것을 더 포함하는 동기화 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    동기화된 제1 신호의 동기화된 배기가스 유량 요소와 제2 신호의 오염 물질 농도 요소의 곱을 계산하여 오염 물질 질량 유량을 산출하는 단계를 더 포함하는 동기화 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    제 1 신호 및 제3 신호와 관련된 수학적 상관 함수
    Figure pct00027
    를 적분하여 제1 신호와 제3 신호 사이의 시간 지연을 확인하고;
    제1 신호 및 제3 신호에 푸리에 변환들
    Figure pct00028
    및
    Figure pct00029
    을 적용하여 제1 신호 및 제3 신호를 시간 기반 도메인으로부터 주파수 기반 도메인으로 변환하고;
    제1 신호의 복소 공액과 제3 신호를 곱하여 주파수 기반 도메인의 신호들의 곱을 생성하고;
    주파수 기반 도메인으로부터 시간 기반 도메인으로 신호들의 곱을 변환하여 지연 함수
    Figure pct00030
    를 생성하고; 그리고
    지연 함수의 정점을 확인하여 시간 이동값
    Figure pct00031
    을 결정하는 것을 더 포함하는 동기화 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    주변 공기 압력의 변화로 인한 낮은 주파수 변동성을 제거하기 위해, 소정의 하한값 보다 아래에 있는 주파수 기반 도메인의 제1 신호 및 제3 신호의 부분들을 절단하는 것을 더 포함하는 동기화 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    테스트 간격을 정의하기 위해 제1 시간으로부터 소정의 수의 시간 단위들 만큼 이격되는 제2 시간에 청구항 15에 설정된 방법의 단계들을 반복하는 단계;
    제1 시간 스케일에 의해 이격된 복수의 데이터 쌍들 - 각각의 데이터 쌍은 엔진으로부터의 배기가스 유량 및 대응하는 제1 기구 시간 스탬프를 나타냄 - 을 포함하는 제1 어레이를 생성하기 위해 테스트 간격을 따라 다른 시간들에서 제1 신호를 샘플링하고;
    제2 시간 스케일에 의해 이격된 복수의 데이터 쌍들 - 각각의 데이터 쌍은 제2 기구 내의 배기가스의 그을음 농도 및 대응하는 제2 기구 시간 스탬프를 나타냄 - 을 포함하는 제2 어레이를 생성하기 위해 테스트 간격을 따라 다른 시간들에서 제2 신호를 샘플링하고;
    제2 시간 스케일에 의해 이격된 복수의 데이터 쌍들 - 각각의 데이터 쌍은 제2 기구 내의 배기가스의 필터 유량 및 대응하는 제2 기구 시간 스탬프를 나타냄 - 을 포함하는 제3 어레이를 생성하기 위해 테스트 간격을 따라 다른 시간들에서 제3 신호를 샘플링하고;
    제1 어레이와 제2 어레이를 비교하여 제1 어레이와 제2 어레이 간의 시간 관계를 결정하고;
    제1 어레이와 제2 어레이 간의 시간 관계에 기초하여 제1 어레이를 제2 시간 스케일로 변환하여 동기화된 제1 어레이를 생성하고; 그리고
    동기화된 제1 어레이와 상기 제2 어레이의 곱을 계산하여 테스트 간격을 따라 다른 시간들에 대한 오염 물질 질량 유량을 산출하는 것을 더 포함하는 동기화 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    제1 어레이 및 제3 어레이를 2개의 시간의 연속 함수
    Figure pct00032
    및
    Figure pct00033
    로 정의하여 제1 어레이를 제3 어레이와 정렬하고; 그리고
    Figure pct00034
    를 풀어 제1 어레이를 제 2 시간 스케일로 변환하는 것을 더 포함하는 동기화 방법.
KR20157000720A 2012-06-11 2013-06-11 시간 정렬 및 지연을 동기화하는 배기 샘플링 시스템 및 방법 KR20150023718A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261658050P 2012-06-11 2012-06-11
US61/658,050 2012-06-11
PCT/US2013/045094 WO2013188346A1 (en) 2012-06-11 2013-06-11 Exhaust sampling system and method for synchronizing time alignment and dilation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150023718A true KR20150023718A (ko) 2015-03-05

Family

ID=49758652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20157000720A KR20150023718A (ko) 2012-06-11 2013-06-11 시간 정렬 및 지연을 동기화하는 배기 샘플링 시스템 및 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9347926B2 (ko)
EP (1) EP2859321B1 (ko)
JP (1) JP6154463B2 (ko)
KR (1) KR20150023718A (ko)
CN (1) CN104412095B (ko)
IN (1) IN2014MN02300A (ko)
WO (1) WO2013188346A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6827955B2 (ja) 2015-01-09 2021-02-10 エーブイエル・テスト・システムズ・インコーポレイテッド 排ガスサンプリング装置における漏れを検知するシステム及び方法
DE102017122934A1 (de) * 2016-10-13 2017-12-28 FEV Europe GmbH Verfahren zur Kontrolle eines Abgasverhaltens einer Verbrennungskraftmaschine

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62157546A (ja) * 1985-12-31 1987-07-13 Horiba Ltd 自動車排気ガスのモ−ダルマス解析方法
JPS63308535A (ja) * 1987-06-10 1988-12-15 Mazda Motor Corp エンジン排気系の評価装置
US6470732B1 (en) * 1998-01-05 2002-10-29 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Real-time exhaust gas modular flowmeter and emissions reporting system for mobile apparatus
WO1999035480A1 (en) * 1998-01-05 1999-07-15 U.S. Environmental Protection Agency Real-time on-road vehicle exhaust gas modular flowmeter and emissions reporting system
JPH11211631A (ja) * 1998-01-21 1999-08-06 Tsukasa Sokken:Kk 排気ガス希釈サンプリング装置
DE19851974B4 (de) 1998-11-03 2011-04-28 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Betriebsabläufen in einem Fahrzeug
US6308130B1 (en) * 1999-07-23 2001-10-23 Clean Air Technologies International, Inc. Portable on-board mass emissions measuring system
JP2002214082A (ja) * 2001-01-24 2002-07-31 Tsukasa Sokken Co Ltd 排気ガス流量とガス組成の高速連続測定によるマスエミッシヨンまたは燃料消費量計測における同時性を確保する同時性補正装置
JP4572043B2 (ja) * 2001-05-23 2010-10-27 株式会社堀場製作所 ガス分析装置
JP2003193898A (ja) 2001-12-25 2003-07-09 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気ガス浄化装置の劣化判別装置
JP4417331B2 (ja) * 2003-09-24 2010-02-17 株式会社エー・アンド・デイ 多信号解析装置
US20050274169A1 (en) * 2004-06-10 2005-12-15 James Butler Vehicle/engine sampling system for precise analysis of exhaust components
US7406885B2 (en) * 2005-06-27 2008-08-05 Caterpillar Inc. Variable response time transient partial flow sampling system and method
JP2007024730A (ja) * 2005-07-19 2007-02-01 Tsukasa Sokken Co Ltd ラミナー型排気ガス流量計を用いた希釈排気サンプリング装置及び希釈排気サンプリング方法並びに加熱・冷却サージチューブ装置
ES2321026T3 (es) * 2006-10-17 2009-06-01 Ibiden Co., Ltd. Aparato de purificacion de gases de escape, procedimiento de purificacion de gases de escape y procedimiento de medicion de materia particulada.
CN101000278A (zh) * 2007-01-12 2007-07-18 武汉四方光电科技有限公司 一种机动车污染物排放总量的测量装置和方法
US9020735B2 (en) * 2008-07-11 2015-04-28 Tula Technology, Inc. Skip fire internal combustion engine control
US8701628B2 (en) * 2008-07-11 2014-04-22 Tula Technology, Inc. Internal combustion engine control for improved fuel efficiency
WO2012018344A1 (en) 2010-08-06 2012-02-09 Avl North America Inc. Particulate measurement system

Also Published As

Publication number Publication date
EP2859321B1 (en) 2020-11-18
JP6154463B2 (ja) 2017-06-28
US20150177203A1 (en) 2015-06-25
CN104412095A (zh) 2015-03-11
WO2013188346A1 (en) 2013-12-19
EP2859321A4 (en) 2016-02-24
US9347926B2 (en) 2016-05-24
JP2015519585A (ja) 2015-07-09
CN104412095B (zh) 2017-10-10
EP2859321A1 (en) 2015-04-15
IN2014MN02300A (ko) 2015-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7628007B2 (en) Onboard diagnostics for anomalous cylinder behavior
Asad et al. Precise instrumentation of a diesel single-cylinder research engine
Bougher et al. Verification of a gaseous Portable Emissions Measurement System with a laboratory system using the Code of Federal Regulations Part 1065
JP2016156357A (ja) 排気装置の異常判定システム
JP2015500419A (ja) ガスセンサをダイナミック監視する方法および装置
US20120180458A1 (en) Abnormality detection apparatus for particulate filter
CN103597177A (zh) 微颗粒捕集过滤器状态检测装置
Koczak et al. Particulate emissions in GDI vehicle transients: An examination of FTP, HWFET, and US06 measurements
KR20150023718A (ko) 시간 정렬 및 지연을 동기화하는 배기 샘플링 시스템 및 방법
EP2439383A1 (en) Device for estimating amount of soot discharged from internal combustion engine
US8910510B2 (en) Method for diagnosing the performance of a catalytic converter
Bougher et al. Determination of the PEMS measurement allowance for PM emissions regulated under the heavy-duty diesel engine in-use testing program
Amanatidis et al. Applicability of the Pegasor particle sensor to measure particle number, mass and PM emissions
CN111141523B (zh) 使用质量空气流量传感器估计质量空气流量的方法和系统
RU2718045C2 (ru) Способ определения параметра топлива, характеризующего детонационную стойкость
Mahadevan et al. Recovery of tail pipe species concentrations and its effect on emissions calculations from raw exhaust gas streams during chassis dynamometer tests
FR2966928A1 (fr) Procede et dispositif de surveillance d'une chaine de mesure redondee
Hawley et al. Vehicle modal emissions measurement—Techniques and issues
CN111819345B (zh) 用于确定颗粒过滤器的存在和运行的方法和设备
JP2015519585A5 (ko)
US10132218B2 (en) Exhaust system for a motor vehicle
Badawy et al. Cycle-by-Cycle Soot Estimation in Diesel Engines
Nakamura et al. Comparison of Solid Particle Number Emission of Gasoline Direct Injection Vehicles between CVS and Tailpipe Samplings
Barba et al. Estimation of DPF Soot Loading through Steady-State Engine Mapping and Simulation for Automotive Diesel Engines Running on Petroleum-Based Fuels
RU2775951C2 (ru) Способ и устройство определения наличия и работоспособности сажевого фильтра

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination