DE102019116831A1

DE102019116831A1 - System und Verfahren zum Bestimmen eines Kontaminationsgrades in einem Emissionsmessgerät oder -system

Info

Publication number: DE102019116831A1
Application number: DE102019116831.7A
Authority: DE
Inventors: James Patrick Williamson; Benjamin C. Shade
Original assignee: AVL Test Systems Inc
Current assignee: AVL Test Systems Inc
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2019-12-24
Also published as: US20190391121A1; US11143644B2; JP2020076731A

Abstract

Ein Emissionstestsystem weist einen Emissionsanalysator, ein Verunreinigungsindexmodul und ein Diagnosemodul auf. Der Emissionsanalysator ist dazu ausgebildet, dass er eine Konzentration einer Emission in einer Abgasprobe aus einer Kraftmaschine bestimmt. Das Verunreinigungsindexmodul ist dazu ausgebildet, einen Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens zwei aus einem Durchsatz der Abgasprobe, der Konzentration der Emission in der Abgasprobe, einer Betriebsdauer des Emissionstestsystems, einem Druck des Abgases sowie einer Temperatur des Abgases zu bestimmen. Das Diagnosemodul ist dazu ausgebildet, auf Basis des Verunreinigungsindex eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems und/oder einer Komponente in dem Emissionstestsystem zu erkennen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-amerikanischen Patentanmeldung Nr. 62/688,692 , eingereicht am 22. Juni 2018. Die gesamte Offenbarung der Anmeldung, auf die vorstehend Bezug genommen wurde, ist hierin vollumfänglich durch Bezugnahme enthalten.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Emissionstestsysteme und insbesondere Systeme und Verfahren zum Bestimmen eines Verunreinigungsgrades in einer Emissionsmessvorrichtung oder einem Emissionsmesssystem.
HINTERGRUND
Die hier gebotene Beschreibung des Hintergrunds dient dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Arbeit der aktuell angegebenen Erfinder in dem in diesem Hintergrundabschnitt beschriebenen Ausmaß wie auch Aspekte der Beschreibung, die nicht auf andere Weise zur Zeit der Einreichung als Stand der Technik geeignet sind, werden weder ausdrücklich noch implizit gegenüber der vorliegenden Offenbarung als Stand der Technik zugelassen.
Emissionstestsysteme sammeln von einer Kraftmaschine erzeugtes Abgas und messen die Konzentrationen von Emissionen in dem Abgas. Die während einer Zeitspanne gemessene Konzentration einer Emission wird mit dem Abgasmassendurchsatz während dieser Zeitspanne multipliziert, um den Massendurchsatz dieser Emission zu erlangen. Der Massendurchsatz der Emission wird dann mit der Dauer der Zeitspanne multipliziert, um die Gesamtmasse der Emission in dem von der Kraftmaschine während der Zeitspanne erzeugten Abgas zu erlangen.
Ein Constant-Volume-Sampling- (CVS-) System ist eine Art Emissionstestsystem, die ermöglicht, die Emissionsmasse in Abgas ohne Messen des Durchsatzes des Abgases zu bestimmen, was Bestimmungen einer Emissionsmasse vereinfacht. Ein CVS-System weist üblicherweise einen Verdünnungstunnel, in dem Abgas und ein Verdünnungsgas gemischt werden, eine Probensonde, die eine Probe des verdünnten Abgases aus dem Verdünnungstunnel zu einem Probensammler leitet, und ein stromab des Verdünnungstunnels angeordnetes Gebläse auf. Das Gebläse zieht ein konstantes Volumen verdünnten Abgases durch den Verdünnungstunnel. Daher kann der Abgasdurchsatz durch Subtrahieren des Durchsatzes des Verdünnungsgases von dem Durchsatz des verdünnten Abgases bestimmt werden.
KU RZDARSTELLU NG
Ein Emissionstestsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung weist einen Emissionsanalysator, ein Verunreinigungsindexmodul und ein Diagnosemodul auf. Der Emissionsanalysator ist dazu ausgebildet, eine Konzentration einer Emission in einer Abgasprobe aus einer Kraftmaschine zu bestimmen. Das Verunreinigungsindexmodul ist dazu ausgebildet, einen Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens zwei aus einem Durchsatz der Abgasprobe, der Konzentration der Emission in der Abgasprobe, einer Betriebsdauer des Emissionstestsystems, einem Druck des Abgases sowie einer Temperatur des Abgases zu bestimmen. Das Diagnosemodul ist dazu ausgebildet, auf Basis des Verunreinigungsindex eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems und/oder einer Komponente in dem Emissionstestsystem zu erkennen.
Bei einem Beispiel weist das Emissionstestsystem ferner einen Verdünnungstunnel und einen Probensammler auf. Der Verdünnungstunnel ist dazu ausgebildet, das Abgas aus der Kraftmaschine und Verdünnungsgas aus einer Verdünnungsgasquelle aufzunehmen. Der Probensammler ist dazu ausgebildet, eine Probe verdünnten Abgases aus dem Verdünnungstunnel aufzunehmen. Der Emissionsanalysator ist dazu ausgebildet, die Konzentration der Emission in der verdünnten Abgasprobe zu bestimmen.
Bei einem Beispiel ist die Abgasprobe unverdünnt.
Bei einem Beispiel ist das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet, den Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes und der Emissionskonzentration zu bestimmen.
Bei einem Beispiel ist das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet, den Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens drei aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur zu bestimmen.
Bei einem Beispiel ist das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet, den Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur zu bestimmen.
Bei einem Beispiel ist das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet, den Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem zu bestimmen: (i) einem ersten Produkt eines ersten Gewichtungsfaktors und eines ersten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur und (ii) einem zweiten Produkt eines zweiten Gewichtungsfaktors und eines zweiten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, wobei der zweite Gewichtungsfaktor einen anderen Wert als der erste Gewichtungsfaktor aufweist.
Bei einem Beispiel ist das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet, den Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem zu bestimmen: (i) einem ersten Ergebnis eines ersten des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines ersten Exponenten, und (ii) einem zweiten Ergebnis eines zweiten des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines zweiten Exponenten, wobei der zweite Exponent einen anderen Wert als der erste Exponent aufweist.
Bei einem Beispiel ist das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet, den Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen zu bestimmen, damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt, und eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems und/oder der Emissionstestsystem-Komponente zu erkennen, wenn eine Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als ein vorgegebener Wert ist.
Bei einem Beispiel ist das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet, zu empfehlen, dass ein Benutzer eine Wartung des Emissionstestsystems durchführt, wenn die Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als der vorgegebene Wert ist, und die Summe der Verunreinigungsindexwerte auf null zu setzen, wenn der Benutzer anzeigt, dass die Wartung durchgeführt wurde.
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein Bestimmen eines Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens zwei aus einem Durchsatz einer ein Emissionstestsystem passierenden Abgasprobe, einer Konzentration einer Emission in der Abgasprobe, einer Betriebsdauer des Emissionstestsystems, einem Druck des Abgases sowie einer Temperatur des Abgases, und ein Erkennen einer potenziellen Verunreinigung des Emissionstestsystems und/oder einer Komponente in dem Emissionstestsystem auf Basis des Verunreinigungsindex auf.
Bei einem Beispiel ist die Abgasprobe mit einem Verdünnungsgas verdünnt.
Bei einem Beispiel ist die Abgasprobe unverdünnt.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes und der Emissionskonzentration auf.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens drei aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur auf.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur auf.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis von (i) einem ersten Produkt eines ersten Gewichtungsfaktors und eines ersten des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur und (ii) einem zweiten Produkt eines zweiten Gewichtungsfaktors und eines zweiten des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur, wobei der zweite Gewichtungsfaktor einen anderen Wert als der erste Gewichtungsfaktor aufweist, auf.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis von (i) einem ersten Ergebnis eines ersten des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines ersten Exponenten, und (ii) einem zweiten Ergebnis eines zweiten des Probenurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines zweiten Exponenten, wobei der zweite Exponent einen anderen Wert aufweist als der erste Exponent, auf.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen, damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt, und ein Erkennen einer potenziellen Verunreinigung des Emissionstestsystems und/oder der Emissionstestsystem-Komponente, wenn eine Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als ein vorgegebener Wert ist, auf.
Bei einem Beispiel weist das Verfahren ferner ein Empfehlen, dass ein Benutzer eine Wartung an dem Emissionstestsystem durchführt, wenn die Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als der vorgegebene Wert ist, und ein Setzen der Summe der Verunreinigungsindexwerte auf null, wenn der Benutzer anzeigt, dass die Wartung durchgeführt wurde, auf.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich. Die ausführliche Beschreibung sowie spezielle Beispiele sind nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen den Schutzbereich der Offenbarung nicht einschränken.
Figurenliste
Ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Offenbarung ergibt sich mithilfe der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen, in denen:

1 ein funktionelles Blockschaltbild eines beispielhaften Emissionstestsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein funktionelles Blockschaltbild eines beispielhaften Testsystem-Steuermoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
3 ein Ablaufplan ist, der ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen eines Verunreinigungsgrades eines Emissionstestsystems und/oder einer Komponente davon veranschaulicht; und
4 eine grafische Darstellung ist, die gemäß der vorliegenden Offenbarung Möglichkeiten veranschaulicht, wie ein Verunreinigungsgrad bezogen auf die Zeit zunehmen kann.

In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet werden, um ähnliche und/oder identische Elemente zu bezeichnen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Emissionstestsysteme weisen verschiedene Komponenten auf, bei denen die Tendenz besteht, dass sie im Lauf der Zeit durch Partikel in dem getesteten Abgas verunreinigt werden. Zu derartigen Komponenten zählen Analysatoren für gasförmige Emissionen, Partikel-/Feinstaub-/Rauchdetektoren, Durchsatzmesser, Sensoren, Pumpen, Ventile und Filter. Werden irgendwelche dieser Komponenten verunreinigt, sind die Ergebnisse von unter Verwendung des Emissionstestsystems durchgeführten Emissionstests möglicherweise ungenau und/oder das Emissionstestsystem ist möglicherweise nicht mehr betriebsfähig.
Einige Steuereinheiten für Emissionstestsysteme überwachen die Betriebsdauer eines Emissionstestsystems und empfehlen Wartung in vorgegebenen Zeitabständen eines Systembetriebs. Zum Beispiel können derartige Steuereinheiten Wartung alle 1000 Systembetriebsstunden empfehlen, unabhängig von den Betriebsbedingungen des Emissionstestsystems wie beispielsweise der Konzentration von Emissionen in getestetem Abgas oder dem Abgasdurchsatz. Allerdings wird ein Verwenden von Komponenten eines Emissionstestsystems in einer „schmutzigen“ Umgebung (z. B. höhere Emissionskonzentrationen) wahrscheinlich eine frühere und/oder mehr Wartung erfordern als ein Verwenden der Komponenten in einer „sauberen“ Umgebung (z. B. niedrigere Emissionskonzentrationen). Daher riskiert man durch ein Durchführen von Wartung an einem Emissionstestsystem in vorgegebenen Zeitabständen eines Systembetriebs entweder eine Verunreinigung von Systemkomponenten, oder dass Wartung häufiger als erforderlich durchgeführt wird.
Einige Steuereinheiten für Emissionstestsysteme empfehlen Wartung für eine Komponente eines Emissionstestsystems auf Basis der Leistung dieser Komponente, ohne die Betriebsbedingungen anderer Komponenten oder Bereiche des Systems zu berücksichtigen. Zum Beispiel lösen einige Steuereinheiten einen Alarm aus, wenn eine Pumpe nicht in der Lage ist, einen befohlenen Druck zu erreichen, wenn eine Druckdifferenz über einen Filter größer als ein vorgegebener Wert ist, oder wenn ein von einem Sensor oder Analysator ausgegebenes Signal gesättigt wird (z. B. ein von einem Emissionskonzentrationssensor ausgegebenes Signal 10 Partikel pro Million (ppm) anzeigt, wenn keine Emissionen (0 ppm) in dem getesteten Abgas vorhanden sind). Derartige Steuereinheiten wählen einen reagierenden Ansatz, indem sie Wartung empfehlen, nachdem Komponenten verunreinigt wurden, anstatt einen vorbeugenden Ansatz zu wählen, indem sie Wartung empfehlen, bevor Komponenten verunreinigt werden. Einen reagierenden Ansatz in Bezug auf ein Empfehlen von Wartung zu wählen, kann Ungenauigkeiten in den Emissionstestergebnissen und/oder Schäden an den Komponenten des Emissionstestsystems verursachen.
Bei einem System und Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Verunreinigungsindex auf Basis der Betriebsbedingungen eines Emissionstestsystems bestimmt und eine potenzielle Verunreinigung auf Basis des Verunreinigungsindex erkannt. Bei einem Beispiel bestimmen das System und Verfahren den Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen (z. B. jede Sekunde), damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt, und das System und Verfahren erkennen eine potenzielle Verunreinigung, wenn eine Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als ein vorgegebener Grenzwert ist. Wird eine potenzielle Verunreinigung erkannt, empfehlen das System und Verfahren möglicherweise, dass eine Wartung an dem Emissionstestsystem durchgeführt wird. Des Weiteren können das System und Verfahren die Summe der Verunreinigungsindexwerte auf null setzen, wenn der Benutzer anzeigt, dass die Wartung durchgeführt wurde.
Durch Berücksichtigen von Systembetriebsbedingungen verhindern das System und Verfahren eine Verunreinigung von Systemkomponenten, ohne zu empfehlen, dass mehr Wartung als erforderlich durchgeführt wird. Des Weiteren wird der vorgegebene Grenzwert für den Verunreinigungsindex auf einen Wert gesetzt, durch den sichergestellt wird, dass eine potenzielle Verunreinigung erkannt wird, bevor Systemkomponenten verunreinigt werden. Auf diese Weise wählen das System und Verfahren einen vorbeugenden Ansatz durch Empfehlen von Wartung, bevor Komponenten verunreinigt werden, anstatt eines reagierenden Ansatzes durch Empfehlen von Wartung, nachdem Komponenten verunreinigt wurden. Aufgrund dessen werden durch das System und Verfahren Ungenauigkeiten bei Emissionstest-Ergebnissen und Schäden an Systemkomponenten verhindert.
Wie in 1 gezeigt, weist ein Emissionstestsystem 100 einen Verdünnungstunnel 102, ein stromauf gelegenes Gebläse 104, ein stromab gelegenes Gebläse 106, einen Verdünnungsmittel-Kreislauf 108, einen Kreislauf 110 für verdünntes Abgas, einen Kreislauf 112 für unverdünntes Abgas, einen ersten Emissionsanalysator 114 und einen zweiten Emissionsanalysator 115 auf. Der Verdünnungstunnel 102 nimmt von einer Kraftmaschine 116 erzeugtes Abgas durch eine Abgaszuleitung 118 auf. Die Abgaszuleitung 118 führt das Abgas aus der Kraftmaschine 116 dem Verdünnungstunnel 102 zu.
Der Verdünnungstunnel 102 nimmt außerdem ein Verdünnungsgas durch eine Verdünnungsgaszuleitung 120 auf. Das stromauf gelegene Gebläse 104 ist stromauf des Verdünnungstunnels 102 angeordnet, und das stromauf gelegene Gebläse 104 schickt das Verdünnungsgas durch die Verdünnungsgaszuleitung 120 und zu dem Verdünnungstunnel 102. Bei dem Verdünnungsgas kann es sich um Umgebungsluft handeln, wobei in diesem Fall das stromauf gelegene Gebläse 104 das Verdünnungsgas der umgebenden Umgebung entziehen kann. Das stromauf gelegene Gebläse 104 kann ein Gebläse mit variabler Drehzahl sein, und die Drehzahl des stromauf gelegenen Gebläses 104 kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der das Verdünnungsgas durch den Verdünnungstunnel 102 strömt. Zusätzlich oder alternativ kann ein Ventil 122 in der Verdünnungsgaszuleitung 120 angeordnet werden, und die Position des Ventils 122 kann angepasst werden, um den Durchsatz des Verdünnungsgases durch den Verdünnungstunnel 102 anzupassen.
Der Kreislauf 112 für unverdünntes Abgas weist eine Zuleitung 124 für unverdünntes Abgas, ein Entnahmeventil 126 für unverdünntes Abgas und/oder eine Entnahmepumpe 128 für unverdünntes Abgas auf. Der Emissionsanalysator 115 kann ebenfalls als Teil des Kreislaufs 112 für unverdünntes Abgas angesehen werden. Die Zuleitung 124 für unverdünntes Abgas führt eine Abgasprobe aus der Abgaszuleitung 118 dem Emissionsanalysator 115 zu. Der Emissionsanalysator 115 analysiert die unverdünnte Abgasprobe, um die Konzentrationen darin enthaltener Emissionen zu bestimmen. Der Emissionsanalysator 115 kann ein Partikel-Probenahmegerät, einen Microsoot-Sensor und/oder ein Rauchmessgerät (smoke meter) aufweisen.
Das Entnahmeventil 126 für unverdünntes Abgas kann in der Zuleitung 124 für unverdünntes Abgas angeordnet werden, und die Position des Entnahmeventils 126 für unverdünntes Abgas kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der die unverdünnte Abgasprobe durch die Zuleitung 124 für unverdünntes Abgas entnommen wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Entnahmepumpe 128 für unverdünntes Abgas in der Zuleitung 124 für unverdünntes Abgas angeordnet werden, und die Drehzahl der Entnahmepumpe 128 für unverdünntes Abgas kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der die verdünnte Abgasprobe durch die Zuleitung 124 für unverdünntes Abgas entnommen wird. Bei einem Beispiel wird die Entnahmepumpe für unverdünntes Abgas 128 mit einer konstanten Drehzahl betrieben, und die Position des Entnahmeventils für unverdünntes Abgas 126 wird angepasst, um die Entnahmegeschwindigkeit des verdünnten Abgases durch die Zuleitung für unverdünntes Abgas 124 anzupassen.
Das Abgas aus der Kraftmaschine 116 wird mit dem Verdünnungsgas in dem Verdünnungstunnel 102 verdünnt. Eine Probensonde 130 für verdünntes Abgas entnimmt eine Probe des verdünnten Abgases, und eine Zuleitung für verdünntes Abgas 132 führt die verdünnte Abgasprobe aus der Probensonde 130 für verdünntes Abgas dem Kreislauf für verdünntes Abgas 110 zu. Das Entnahmeventil 134 für verdünntes Abgas kann in der Zuleitung 132 für verdünntes Abgas angeordnet werden, und die Position des Entnahmeventils 134 für verdünntes Abgas kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der die verdünnte Abgasprobe durch die Probensonde 130 für verdünntes Abgas entnommen wird. Zusätzlich oder alternativ kann eine Entnahmepumpe 136 für verdünntes Abgas in der Zuleitung 132 für verdünntes Abgas angeordnet werden, und die Drehzahl der Entnahmepumpe 136 für verdünntes Abgas kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der die verdünnte Abgasprobe durch die Probensonde 130 für verdünntes Abgas entnommen wird. Bei einem Beispiel wird die Entnahmepumpe 136 für verdünntes Abgas mit einer konstanten Drehzahl betrieben, und die Position des Entnahmeventils 134 für verdünntes Abgas wird angepasst, um die Entnahmegeschwindigkeit des verdünnten Abgases durch die Probensonde 130 für verdünntes Abgas anzupassen. Die Probensonde 130 für verdünntes Abgas, die Zuleitung 132 für verdünntes Abgas, das Entnahmeventil 134 für verdünntes Abgas und die Entnahmepumpe 136 für verdünntes Abgas können als Teil des Kreislaufs 110 für verdünntes Abgas angesehen werden.
Der Anteil des verdünnten Abgases, der nicht durch die Probensonde 130 für verdünntes Abgas entnommen wird, wird aus dem Verdünnungstunnel 102 durch eine Verdünnungstunnel-Abgasleitung 140 in die Atmosphäre ausgestoßen. Ein Ventil 142 kann in der Verdünnungstunnel-Abgasleitung 140 angeordnet werden, und die Position des Ventils 142 kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der das verdünnte Abgas durch den Verdünnungstunnel 102 strömt. Zusätzlich oder alternativ kann das stromab gelegene Gebläse 106 stromab des Verdünnungstunnels 102 angeordnet werden, und die Drehzahl des stromab gelegenen Gebläses 106 kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der das verdünnte Abgas durch den Verdünnungstunnel 102 strömt.
Bei verschiedenen Realisierungen kann das Emissionstestsystem 100 nur das stromauf oder das stromab gelegene Gebläse 104 oder 106 aufweisen. Das stromauf gelegene Gebläse 104 und/oder das stromab gelegene Gebläse 106 können derart gesteuert werden, dass die Bewegung eines konstanten Volumens verdünnten Abgases durch den Verdünnungstunnel 102 erzwungen wird. In dieser Hinsicht kann das Emissionstestsystem 100 ein CVS-System sein. Jedoch gelten die Verfahren der vorliegenden Offenbarung zum Bestimmen eines Verunreinigungsgrades eines Systems und/oder einer Vorrichtung auch für Teilstromsysteme wie beispielsweise einen „Beutel-Miniverdünner“ (bag mini dilutor).
Der Kreislauf 110 für verdünntes Abgas weist einen Probensammler 144 für verdünntes Abgas auf, der die von der Probensonde 130 für verdünntes Abgas entnommene verdünnte Abgasprobe sammelt. Der Probensammler 144 für verdünntes Abgas kann ein Probenbeutel oder ein Probenfilter sein. Ein Füllventil 146 für verdünntes Abgas kann in der Zuleitung 132 für verdünntes Abgas angeordnet werden, und das Füllventil 146 für verdünntes Abgas kann geöffnet oder geschlossen werden, um den Durchfluss der verdünnten Abgasprobe zu dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas zuzulassen oder zu verhindern. Obwohl nur ein Probensammler 144 für verdünntes Abgas gezeigt wird, kann das System 100 eine Mehrzahl von Probensammlern für verdünntes Abgas aufweisen, und jeder Probensammler für verdünntes Abgas kann eine Probe verdünnten Abgases während einer Testphase eines Emissionstestablaufs sammeln.
Der Emissionsanalysator 114 analysiert die von dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas gesammelte verdünnte Abgasprobe, um die Konzentrationen darin enthaltener Emissionen zu bestimmen. Der Emissionsanalysator 114 kann ein Analysator für gasförmige Emissionen sein, der die Konzentrationen gasförmiger Emissionen wie beispielsweise Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickoxide und Kohlenwasserstoff misst. Die verdünnte Abgasprobe wird von dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas aus durch eine Leseleitung 148 für verdünntes Abgas zu dem Emissionsanalysator 114 geschickt. Ein Leseventil 150 für verdünntes Abgas kann in der Leseleitung 148 für verdünntes Abgas angeordnet werden, und das Leseventil 150 für verdünntes Abgas kann geöffnet oder geschlossen werden, um den Durchfluss der verdünnten Abgasprobe von dem ersten Probensammler 144 für sauberes verdünntes Abgas zu dem Emissionsanalysator 114 zuzulassen oder zu verhindern. Zusätzlich oder alternativ kann eine Lesepumpe 152 für verdünntes Abgas in der Leseleitung 148 für verdünntes Abgas angeordnet werden, und die Drehzahl der Lesepumpe 152 für verdünntes Abgas kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der die verdünnte Abgasprobe von dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas aus zu dem Emissionsanalysator 114 strömt.
Der Verdünnungsmittelkreislauf 108 weist einen Verdünnungsmittel-Probensammler 154 auf, der eine Probe des Verdünnungsgases nimmt, das durch die Verdünnungsgaszuleitung 120 strömt. Eine Verdünnungsmittelproben-Zuleitung 156 führt die Verdünnungsgasprobe aus der Verdünnungsgaszuleitung 120 dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 zu. Ein Verdünnungsmittel-Entnahmeventil 158 kann in der Verdünnungsmittelproben-Zuleitung 156 angeordnet werden, und die Position des Verdünnungsmittel-Entnahmeventils 158 kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der die Verdünnungsgasprobe aus der Verdünnungsgaszuleitung 120 entnommen wird. Zusätzlich oder alternativ kann eine Verdünnungsmittel-Entnahmepumpe 160 in der Verdünnungsmittelproben-Zuleitung 156 angeordnet werden, und die Drehzahl der Verdünnungsmittel-Entnahmepumpe 160 kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der die Verdünnungsgasprobe aus der Verdünnungsgaszuleitung 120 entnommen wird. Bei einem Beispiel wird die Verdünnungsmittel-Entnahmepumpe 160 mit einer konstanten Drehzahl betrieben, und die Position des Verdünnungsmittel-Entnahmeventils 158 wird angepasst, um die Entnahmegeschwindigkeit der Verdünnungsgasprobe anzupassen. Die Verdünnungsmittelproben-Zuleitung 156, das Verdünnungsmittel-Entnahmeventil 158 und die Verdünnungsmittel-Entnahmepumpe 160 können als Teil des Verdünnungsmittelkreislaufs 108 angesehen werden.
Der Verdünnungsmittel-Probensammler 154 kann ein Probenbeutel oder ein Probenfilter sein. Ein Verdünnungsmittel-Füllventil 162 kann in der Verdünnungsmittelproben-Zuleitung 156 angeordnet werden, und das Verdünnungsmittel-Füllventil 162 kann geöffnet oder geschlossen werden, um den Durchfluss der Verdünnungsgasprobe zu dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 zuzulassen oder zu verhindern. Obwohl nur ein Verdünnungsmittel-Probensammler 154 gezeigt wird, kann das System 100 eine Mehrzahl von Verdünnungsmittel-Probensammlern aufweisen, und jeder Verdünnungsmittel-Probensammler kann eine Probe Verdünnungsgas während einer Testphase eines Emissionstestablaufs nehmen.
Der Emissionsanalysator 114 analysiert die von dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 genommene Verdünnungsgasprobe, um die Konzentration darin enthaltener Emissionen zu bestimmen. Der Emissionsanalysator 114 kann die Konzentration von in der Verdünnungsgasprobe enthaltenen Emissionen berücksichtigen, wenn er die Konzentration von in der verdünnten Abgasprobe enthaltenen Emissionen bestimmt. Wenn zum Beispiel die Masse des Verdünnungsgases in der verdünnten Abgasprobe gleich der Masse des Verdünnungsgases in der Verdünnungsgasprobe ist, kann der Emissionsanalysator 114 die Konzentration von Emissionen in der Verdünnungsgasprobe von der Konzentration von Emissionen in der verdünnten Abgasprobe subtrahieren, um die Konzentration von Emissionen in dem Abgas zu erlangen, das in der verdünnten Abgasprobe enthalten ist.
Die verdünnte Abgasprobe wird von dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 aus durch eine Verdünnungsmittel-Leseleitung 164 zu dem Emissionsanalysator 114 geschickt. Ein Verdünnungsmittel-Leseventil 166 kann in der Verdünnungsmittel-Leseleitung 164 angeordnet werden, und das Verdünnungsmittel-Leseventil 166 kann geöffnet oder geschlossen werden, um den Durchfluss der Verdünnungsgasprobe von dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 aus zu dem Emissionsanalysator 114 zuzulassen oder zu verhindern. Zusätzlich oder alternativ kann eine Verdünnungsmittel-Lesepumpe 168 in der Verdünnungsmittel-Leseleitung 164 angeordnet werden, und die Drehzahl der Verdünnungsmittel-Lesepumpe 168 kann angepasst werden, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der die Verdünnungsgasprobe von dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 aus zu dem Emissionsanalysator 114 strömt.
Das Emissionstestsystem 100 weist ferner eine Verdünnungsmittel-Entgasungsleitung 170 und eine Entgasungsleitung 172 für verdünntes Abgas zum Ablassen von Gasproben aus dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 beziehungsweise dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas auf. Bei dem gezeigten Beispiel laufen die Verdünnungsmittel-Entgasungsleitung 170 und die Entgasungsleitung 172 für verdünntes Abgas zu einer einzigen Entgasungsleitung 174 zusammen, die sich zu der Verdünnungstunnel-Abgasleitung 140 erstreckt, und eine Entgasungspumpe 176 ist in der Entgasungsleitung 174 angeordnet, um Gasproben durch die Entgasungsleitung 174 zu ziehen. Bei verschiedenen Realisierungen laufen die Verdünnungsmittel-Entgasungsleitung 170 und die Entgasungsleitung 172 für verdünntes Abgas möglicherweise nicht zu einer einzigen Entgasungsleitung zusammen und/oder lassen möglicherweise Gasproben direkt in die Atmosphäre ab. Des Weiteren kann eine Entgasungspumpe (nicht gezeigt) in jeder der Entgasungsleitungen 170, 172 anstelle der Entgasungspumpe 176 angeordnet werden.
Ein Verdünnungsmittel-Entgasungsventil 178 kann in der Verdünnungsmittel-Entgasungsleitung 170 angeordnet werden, und das Verdünnungsmittel-Entgasungsventil 178 kann geöffnet oder geschlossen werden, um den Durchfluss der Verdünnungsgasprobe von dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 zu der Verdünnungstunnel-Abgasleitung 140 zuzulassen oder zu verhindern. In ähnlicher Weise kann ein Entgasungsventil 180 für verdünntes Abgas in der Entgasungsleitung 172 für verdünntes Abgas angeordnet werden, und das Entgasungsventil 180 für verdünntes Abgas kann geöffnet oder geschlossen werden, um den Durchfluss der verdünnten Abgasprobe von dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas zu der Verdünnungstunnel-Abgasleitung 140 zuzulassen oder zu verhindern.
Das Emissionstestsystem 100 weist ferner eine Verdünnungsmittel-Spülleitung 182 und eine Verdünntes-Abgas-Spülleitung 184 zum Bereitstellen von Spülgas für den Verdünnungsmittel-Probensammler 154 beziehungsweise den Probensammler 144 für verdünntes Abgas auf. Bei dem Spülgas kann es sich um ein sauberes Gas wie beispielsweise Umgebungsluft handeln, das nicht mit Abgas vermischt wurde. Das Spülgas wird von einer Spülgasquelle 186 bereitgestellt, die einfach die Atmosphäre oder ein Filter sein kann, das Umgebungsluft filtert, um das Spülgas zu erhalten. Bei der gezeigten Realisierung erstreckt sich eine einzige Spülleitung 188 von der Spülgasquelle 186 aus und teilt sich in die Verdünnungsmittel-Spülleitung 182 und die Verdünntes-Abgas-Spülleitung 184, und eine Spülpumpe 190 ist in der Spülleitung 188 angeordnet, um Spülgas durch die Spülleitung 188 zu schicken. Bei verschiedenen Realisierungen können sich die Verdünnungsmittel-Spülleitung 182 und die Verdünntes-Abgas-Spülleitung 184 unabhängig voneinander von der Spülgasquelle 186 aus erstrecken, und eine Spülpumpe (nicht gezeigt) kann in jeder der Spülleitungen 182, 184 angeordnet werden.
Ein Verdünnungsmittel-Spülventil 192 kann in der Verdünnungsmittel-Spülleitung 182 angeordnet werden, und das Verdünnungsmittel-Spülventil 192 kann geöffnet oder geschlossen werden, um den Durchfluss von Spülgas aus der Spülgasquelle 186 zu dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 zuzulassen oder zu verhindern. In ähnlicher Weise kann ein Verdünntes-Abgas-Spülventil 194 in der Verdünntes-Abgas-Spülleitung 184 angeordnet werden, und das Verdünntes-Abgas-Spülventil 194 kann geöffnet oder geschlossen werden, um den Durchfluss von Spülgas aus der Spülgasquelle 186 zu dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas zuzulassen oder zu verhindern.
Das Emissionstestsystem 100 weist ferner ein Testsystem-Steuermodul 200 auf, das verschiedene Aktuatoren des Emissionstestsystems 100 auf Basis von Signalen steuert, die von verschiedenen Sensoren des Emissionstestsystems 100 empfangen werden. Zu den Aktuatoren des Emissionstestsystems 100 zählen die Gebläse 104, 106, die Ventile 122, 126, 134, 142, 146, 150, 158, 162, 166, 178, 180, 192, 194 und die Pumpen 128, 136, 152, 160, 168, 176, 190. Zu den Sensoren des Emissionstestsystems 100 zählen die Emissionsanalysatoren 114, 115, ein Abgastemperatursensor 202, ein Abgasdrucksensor 204, ein Verdünnungsgas-Durchsatzmesser 206, ein Durchsatzmesser 208 für verdünntes Abgas, ein Verdünnungsmittelproben-Durchsatzmesser 210, ein Durchsatzmesser 212 für verdünnte Proben und ein Durchsatzmesser 214 für unverdünnte Proben. Der Verdünnungsmittelproben-Durchsatzmesser 210, der Durchsatzmesser 212 für verdünnte Proben und der Durchsatzmesser 214 für unverdünnte Proben können in dieser Reihenfolge als Teil des Verdünnungsmittelkreislaufs 108, des Kreislaufs 110 für verdünntes Abgas und des Kreislaufs 112 für unverdünntes Abgas angesehen werden.
Das Testsystem-Steuermodul 200 gibt verschiedene Steuersignale aus, um die Aktuatoren des Emissionstestsystems 100 zu steuern. Das Testsystem-Steuermodul 200 gibt ein Gebläsesteuersignal (2) an jedes der Gebläse 104, 106 aus, und das Gebläsesteuersignal zeigt einen Zielarbeitszyklus (duty cycle) oder eine Zieldrehzahl des jeweiligen Gebläses an. Das Testsystem-Steuermodul 200 gibt ein Ventilsteuersignal (2) an jedes der Ventile 122, 126, 134, 142, 146, 150, 158, 162, 166, 178, 180, 192, 194 aus, und das Ventil-Steuersignal zeigt eine Zielposition des jeweiligen Ventils an. Das Testsystem-Steuermodul 200 gibt ein Pumpensteuersignal (2) an jede der Pumpen 128, 136, 152, 160, 168, 176, 190 aus, und das Pumpensteuersignal zeigt einen Zielarbeitszyklus oder eine Zieldrehzahl der jeweiligen Pumpe an.
Der Abgastemperatursensor 202 misst die Temperatur von Abgas, das durch die Abgaszuleitung 118 strömt, und gibt ein Abgastemperatursignal (2) aus, das die Abgastemperatur anzeigt. Der Abgasdrucksensor 204 misst den Druck von Abgas, das durch die Abgaszuleitung 118 strömt, und gibt ein Abgasdrucksignal (2) aus, das den Abgasdruck anzeigt. Der Abgastemperatur- und der Abgasdrucksensor 202 und 204 geben das Abgastemperatur- und das Abgasdrucksignal an das Testsystem-Steuermodul 200 aus.
Der Verdünnungsgas-Durchsatzmesser 206 misst den Durchsatz von Verdünnungsgas in der Verdünnungsgaszuleitung 120 und gibt ein Verdünnungsgas-Durchsatzsignal (2) aus, das den Verdünnungsgas-Durchsatz anzeigt. Der Durchsatzmesser 208 für verdünntes Abgas misst den Durchsatz von verdünntem Abgas in der Verdünnungstunnel-Abgasleitung 140 und gibt ein Durchsatzsignal für verdünntes Abgas (2) aus, das den Durchsatz von verdünntem Abgas angibt. Der Verdünnungsmittelproben-Durchsatzmesser 210 misst den Durchsatz der Verdünnungsgasprobe, die durch die Verdünnungsmittelproben-Zuleitung 156 strömt, und gibt ein Verdünnungsmittelproben-Durchsatzsignal (2) aus, das den Verdünnungsmittelproben-Durchsatz angibt. Der Durchsatzmesser 212 für verdünnte Proben misst den Durchsatz der verdünnten Abgasprobe, die durch die Zuleitung 132 für verdünntes Abgas strömt, und gibt ein Verdünnte-Probe-Durchsatzsignal (2) aus, das den Durchsatz der verdünnten Probe anzeigt. Der Durchsatzmesser 214 für unverdünnte Proben misst den Durchsatz der unverdünnten Abgasprobe, die durch die Zuleitung 124 für unverdünntes Abgas strömt, und gibt ein Unverdünnte-Probe-Durchsatzsignal (2) aus, das den Durchsatz der unverdünnten Probe anzeigt. Der Verdünnungsgas-Durchsatzmesser 206, der Durchsatzmesser 208 für verdünntes Abgas, der Verdünnungsmittelproben-Durchsatzmesser 210, der Durchsatzmesser 212 für verdünnte Proben und der Durchsatzmesser 214 für unverdünnte Proben geben ihre jeweiligen Durchsatzsignale an das Testsystem-Steuermodul 200 aus.
Das Testsystem-Steuermodul 200 bestimmt einen Verunreinigungsindex auf Basis von durch die Sensoren vorgenommenen Messungen und erkennt eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems 100 und/oder einer Komponente davon auf Basis des Verunreinigungsindex. Das Testsystem-Steuermodul 200 kann den Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen bestimmen, damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt, und eine potenzielle Verunreinigung erkennen, wenn eine Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als ein vorgegebener Wert ist. Des Weiteren kann, wenn eine potenzielle Verunreinigung erkannt wird, das Testsystem-Steuermodul 200 eine Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 derart steuern, dass sie einen Benutzer über die potenzielle Verunreinigung informiert, und/oder empfehlen, dass eine Wartung an dem System 100 durchgeführt wird. Ferner kann das Testsystem-Steuermodul 200 die Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 derart steuern, dass sie den Benutzer auffordert, anzuzeigen, wenn die Wartung durchgeführt wurde, und die Summe der Verunreinigungsindexwerte auf null setzen, sobald der Benutzer dies tut.
Die Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 kann eine elektronische Anzeige (z. B. einen Touchscreen) aufweisen, die derart betreibbar ist, dass sie eine visuelle Nachricht, wie beispielsweise Text und/oder Bilder anzeigt, und/oder elektronische Signale als Reaktion auf eine Benutzereingabe (z. B. einen Benutzer, der den Touchscreen berührt) erzeugt. Des Weiteren kann die Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 einen Lautsprecher aufweisen, der derart betreibbar ist, dass er einen Ton oder eine hörbare Nachricht erzeugt, und die Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 kann ein Mikrofon aufweisen, das derart betreibbar ist, dass es verbale Befehle von dem Benutzer empfängt. Das Testsystem-Steuermodul 200 gibt ein Benutzerschnittstellenvorrichtungs- (UID-) Steuersignal (2) an die Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 aus, und das UID-Steuersignal zeigt eine visuelle und/oder hörbare Nachricht an, die von der Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 übermittelt werden soll. Das Testsystem-Steuermodul 200 kann auch ein UlD-Eingangssignal (2) von der Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 empfangen, und das UID-Eingangssignal kann eine Nachricht von dem Benutzer anzeigen, wie beispielsweise eine Nachricht, die anzeigt, dass die empfohlene Wartung durchgeführt wurde.
Wie in 2 gezeigt, weist eine beispielhafte Realisierung des Testsystem-Steuermoduls 200 ein Abgasdurchsatzmodul 220, ein Kraftmaschinenzustandsmodul 222, ein Probenahme-Steuermodul 224, ein Gebläsesteuermodul 226, ein Ventilsteuermodul 228 und ein Pumpensteuermodul 230 auf. Das Abgasdurchsatzmodul 220 bestimmt den Durchsatz von Abgas, das durch die Abgaszuleitung 118 strömt, und gibt ein Signal 232 aus, das diesen anzeigt. Bei einem Beispiel subtrahiert das Abgasdurchsatzmodul 220 den Verdünnungsgasdurchsatz, der von dem Verdünnungsgas-Durchsatzmesser 206 gemessen wird, von dem Durchsatz des verdünnten Abgases, der von dem Durchsatzmesser 208 für verdünntes Abgas gemessen wird, um den Durchsatz von Abgas zu erhalten, das durch die Abgaszuleitung 118 strömt.
Bei verschiedenen Realisierungen kann der Durchsatz von Abgas, das durch die Abgaszuleitung 118 strömt, von einem Antriebsstrang-Steuermodul (nicht gezeigt) erlangt werden, das die Kraftmaschine 116 steuert, und/oder kann direkt in der Abgaszuleitung 118 gemessen werden. Alternativ kann das Abgasdurchsatzmodul 220 den Abgasdurchsatz gleich einem Produkt setzen aus: (i) dem Durchsatz des verdünnten Abgases, gemessen von dem Durchsatzmesser 208 für verdünntes Abgas, und (ii) einem Verhältnis einer Konzentration einer Emission (z. B. Kohlendioxid) in der Abgaszuleitung 118 zu einer Konzentration derselben Emission in der Verdünnungstunnel-Abgasleitung 140. Vor einem Bestimmen dieses Verhältnisses kann das Abgasdurchsatzmodul 220 die Konzentration der Emission in der Verdünnungsgaszuleitung 120 von der Konzentration der Emission in der Verdünnungstunnel-Abgasleitung 140 subtrahieren. Das Emissionstestsystem 100 kann einen oder mehrere Sensoren (nicht gezeigt) aufweisen, welche die Konzentration der Emission in der Verdünnungsgaszuleitung 120 und/oder der Verdünnungstunnel-Abgasleitung 140 messen. Alternativ kann die Konzentration der Emission in der Verdünnungsgaszuleitung 120 ein vorgegebener (z. B. fester) Wert sein.
Das Kraftmaschinenzustandsmodul 222 bestimmt, ob die Kraftmaschine 116 eingeschaltet (z. B. in Betrieb) oder ausgeschaltet (z. B. nicht in Betrieb) ist und gibt ein Signal 234 aus, das dieses anzeigt. Das Kraftmaschinenzustandsmodul 222 kann auf Basis einer Eingabe von dem Antriebsstrang-Steuermodul bestimmen, ob die Kraftmaschine 116 eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Kraftmaschinenzustandsmodul 222 auf Basis der Größen und/oder der Frequenz von Pulsationen des von dem Abgasdrucksensor 204 ausgegebenen Abgasdrucksignals bestimmen, ob die Kraftmaschine 116 eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Bei einem Beispiel bestimmt das Kraftmaschinenzustandsmodul 222, dass die Kraftmaschine 116 eingeschaltet ist, wenn die Größe einer Pulsation des Abgasdrucksignals größer als ein erster Wert ist. Bei einem anderen Beispiel bestimmt das Kraftmaschinenzustandsmodul 222, dass die Kraftmaschine 116 eingeschaltet ist, wenn die Frequenz von Pulsationen des Abgasdrucksignals größer als eine erste Frequenz ist.
Die erste Frequenz kann auf Basis der Anzahl von Zylindern in der Kraftmaschine 116 und der Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine 116 vorgegeben werden. Zum Beispiel kann die erste Frequenz auf einen Wert gesetzt werden, der kleiner als ein oder gleich einem Produkt der Anzahl von Zylindern in der Kraftmaschine 116 und der Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine 116 ist. Der erste Wert kann ebenfalls vorgegeben werden. Zum Beispiel kann der erste Wert auf eine erwartete Änderung des Drucks von durch die Kraftmaschine 116 erzeugtem Abgas aufgrund eines Verbrennungsereignisses in einem Zylinder der Kraftmaschine 116 gesetzt werden.
Das Kraftmaschinenzustandsmodul 222 kann auf Basis sowohl der Größen als auch der Frequenz von Pulsationen der Abgasdruck-Signalausgabe bestimmen, ob die Kraftmaschine 116 eingeschaltet oder ausgeschaltet ist. Zum Beispiel kann das Kraftmaschinenzustandsmodul 222 Pulsationen der Abgasdruck-Signalausgabe erkennen, die eine Frequenz aufweisen, die größer als die oder gleich der erste(n) Frequenz sind (hier als Pulsationen höherer Frequenz bezeichnet), und den Durchschnittswert der Größen der erkannten Pulsationen bestimmen. Das Kraftmaschinenzustandsmodul 222 kann dann bestimmen, dass die Kraftmaschine 116 eingeschaltet ist, wenn der Durchschnittswert der Größen der Pulsationen höherer Frequenz größer als der erste Wert oder gleich diesem ist.
Das Gebläsesteuermodul 226 steuert das stromauf gelegene Gebläse 104 derart, dass eine Bewegung verdünnten Abgases mit dem Zieldurchsatz durch den Verdünnungstunnel 102 erzwungen wird. Zusätzlich oder alternativ steuert das Gebläsesteuermodul 226 das stromab gelegene Gebläse 106 derart, dass verdünntes Abgas mit dem Zieldurchsatz durch den Verdünnungstunnel 102 gezogen wird. Das Gebläsesteuermodul 226 steuert das stromauf gelegene Gebläse 104 und/oder das stromab gelegene Gebläse 106 durch Ausgeben des Gebläsesteuersignals/der Gebläsesteuersignale. Wie vorstehend erörtert, zeigt das Gebläsesteuersignal oder zeigen die Gebläsesteuersignale einen Zielarbeitszyklus oder eine Zieldrehzahl des jeweiligen Gebläses an. Das Gebläsesteuermodul 226 kann den Zielarbeitszyklus oder die Zieldrehzahl des stromauf gelegenen Gebläses 104 und/oder des stromab gelegenen Gebläses 106 anpassen, um eine Differenz zwischen dem Durchsatz des verdünnten Abgases, gemessen von dem Durchsatzmesser 208 für verdünntes Abgas, und dem Zieldurchsatz zu minimieren.
Das Gebläsesteuermodul 226 kann das stromauf gelegene Gebläse 104 und/oder das stromab gelegene Gebläse 106 derart steuern, dass der Durchsatz des verdünnten Abgases für die gesamte Dauer eines Testablaufs auf dem Zieldurchsatz gehalten wird. Daher kann das Gebläsesteuermodul 226 das stromauf gelegene Gebläse 104 und/oder das stromab gelegene Gebläse 106 aktivieren, wenn die erste Testphase des Testablaufs beginnt, und das stromauf gelegene Gebläse 104 und/oder das stromab gelegene Gebläse 106 deaktivieren, wenn die letzte Testphase des Testablaufs endet. Das Gebläsesteuermodul 226 kann ein Testphasen-Statussignal empfangen, das den Beginn und das Ende jeder Testphase des Testablaufs und die Position der Testphase in der Reihenfolge (z. B. erste, zweite, dritte, letzte) anzeigt, und das daher anzeigt, wann der Testablauf beginnt und endet.
Das Ventilsteuermodul 228 kann die Position des Ventils 122 anpassen, um den Durchsatz des Verdünnungsgases durch den Verdünnungstunnel 102 anzupassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Ventilsteuermodul 228 die Position des Ventils 142 anpassen, um die Geschwindigkeit anzupassen, mit der das verdünnte Abgas durch den Verdünnungstunnel 102 strömt. Das Ventilsteuermodul 228 kann die Position des Ventils 142 anpassen, um den Durchsatz des verdünnten Abgases für die gesamte Dauer eines Testablaufs auf dem Zieldurchsatz zu halten. Zum Beispiel kann das Ventilsteuermodul 228 das Ventil 142 öffnen, wenn die erste Testphase des Testablaufs beginnt, und das Ventil 142 schließen, wenn die letzte Testphase des Testablaufs endet. Das Ventilsteuermodul 228 kann außerdem das Testphasen-Statussignal empfangen, das den Beginn und das Ende jeder Testphase des Testablaufs und die Position jeder Testphase in der Reihenfolge anzeigt.
Das Testphasen-Statussignal kann von einem Testablauf-Ausführungsmodul (nicht gezeigt) erzeugt werden, das den Testablauf als Reaktion auf eine über die Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 empfangene Benutzereingabe (z. B. drückt ein Benutzer eine Schaltfläche oder berührt ein Symbol auf einem Touchscreen) anzeigt. Das Testablauf-Ausführungsmodul kann in dem Testsystem-Steuermodul enthalten sein oder kann ein separates Modul sein, das mit dem Testsystem-Steuermodul Daten austauscht. Das Testablauf-Ausführungsmodul kann eine Mehrzahl von Testabläufen speichern und auf Basis der Benutzereingabe einen Testablauf zum Ausführen aus der Mehrzahl von Testabläufen auswählen. Jeder Testablauf kann eine vorgegebene Anzahl Testphasen aufweisen. Jede Testphase kann eine vorgegebene Dauer aufweisen und/oder eine Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen auf die Zeit angeben.
Das Testphasen-Statussignal kann die Ziel-Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen auf die Zeit anzeigen, zusätzlich dazu, dass es den Beginn und das Ende jeder Testphase und die Position jeder Testphase in der Reihenfolge anzeigt. Das Testablaufmodul kann das Testphasen-Statussignal an das Antriebsstrang-Steuermodul ausgeben, das die Kraftmaschine 116 und/oder einen Elektromotor (nicht gezeigt) derart steuern kann, dass sie ein Fahrzeug (nicht gezeigt) gemäß dem Testablauf antreiben. Das Testablaufmodul kann außerdem das Testphasen-Statussignal an ein Dynamometer-Steuermodul (nicht gezeigt) ausgeben, das ein Dynamometer (nicht gezeigt) derart steuern kann, dass es eine auf die Kraftmaschine 116 und/oder die Räder des Fahrzeugs aufgebrachte Last anpasst. Zum Beispiel kann das Testphasen-Statussignal auch Änderungen einer Straßensteigung bezogen auf die Zeit anzeigen, und das Dynamometer-Steuermodul kann die auf die Kraftmaschine 116 und/oder die Räder aufgebrachte Last anpassen, um diese Änderungen einer Straßensteigung zu simulieren.
Das Probenahme-Steuermodul 224 koordiniert einen Betrieb des Ventilsteuermoduls 228 und des Pumpensteuermoduls 230, um Probengas während jeder Testphase des Testablaufs zu den Probensammlern 144, 154 zu leiten. Überdies koordiniert das Probenahme-Steuermodul 224 einen Betrieb des Ventilsteuermoduls 228 und des Pumpensteuermoduls 230, um nach jeder Testphase Gasproben von den Probensammlern 144, 146 zu dem Emissionsanalysator 114 zu schicken. Ferner koordiniert das Probenahme-Steuermodul 224 einen Betrieb des Ventilsteuermoduls 228 und des Pumpensteuermoduls 230, um Spülgas zu den Probensammlern 144, 154 zu schicken, nachdem Gasproben zu dem Emissionsanalysator 114 geschickt wurden. Darüber hinaus koordiniert das Probenahme-Steuermodul 224 einen Betrieb des Ventilsteuermoduls 228 und des Pumpensteuermoduls 230, um Gasproben aus den Probensammlern 144, 154 abzulassen. Das Probenahme-Steuermodul 224 kann das Testphasen-Statussignal verwenden, um zu bestimmen, wann jede Testphase des Testablaufs beginnt und endet.
In der nachfolgenden Erörterung öffnet und schließt das Probenahme-Steuermodul 224 die Ventile 126, 134, 146, 150, 158, 162, 166, 178, 180, 192, 194. Das Probenahme-Steuermodul 224 kann dies durch Ausgeben eines Signals 236 an das Ventilsteuermodul 228 erreichen, das eine gewünschte Position (z. B. geöffnet oder geschlossen) jedes Ventils anzeigt. Außerdem aktiviert und deaktiviert in der nachfolgenden Erörterung das Probenahme-Steuermodul 224 die Pumpen 128, 136, 152, 160, 168, 176, 190. Das Probenahme-Steuermodul 224 kann dies durch Ausgeben eines Signals 238, das einen gewünschten Zustand (z. B. aktiviert oder deaktiviert) jeder Pumpe anzeigt, an das Pumpensteuermodul 230 erreichen.
Ein Emissionstestablauf kann mehrere Testphasen aufweisen. Zum Beispiel weist die Federal Test Procedure der US-Umweltschutzbehörde (U.S. Environmental Protection Agency, EPA) eine Kaltstartphase, eine kalte stabilisierte Phase und eine Warmstartphase auf. Während jeder Testphase öffnet das Probenahme-Steuermodul 224 das Entnahmeventil 134 für verdünntes Abgas und aktiviert die Entnahmepumpe 136 für verdünntes Abgas, um eine Probe verdünnten Abgases aus dem Verdünnungstunnel 102 zu entnehmen. Des Weiteren öffnet das Probenahme-Steuermodul 224 das Füllventil 146 für verdünntes Abgas, um die verdünnte Abgasprobe zu dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas zu schicken. Das Emissionstestsystem 100 kann eine Mehrzahl von Probensammlern für verdünntes Abgas aufweisen, wie vorstehend erörtert, und das Probenahme-Steuermodul 224 kann während jeder Testphase eine verdünnte Abgasprobe zu einem der Probensammler leiten.
Während jeder Testphase öffnet außerdem das Probenahme-Steuermodul 224 das Verdünnungsmittel-Entnahmeventil 158 und aktiviert die Verdünnungsmittel-Entnahmepumpe 160, um eine Verdünnungsgasprobe aus der Verdünnungsgaszuleitung 120 zu entnehmen. Des Weiteren öffnet das Probenahme-Steuermodul 224 das Verdünnungsmittel-Füllventil 146, um die Verdünnungsgasprobe zu dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 zu schicken. Das Emissionstestsystem 100 kann eine Mehrzahl von Verdünnungsmittel-Probensammlern aufweisen, wie vorstehend erörtert, und das Probenahme-Steuermodul 224 kann während jeder Testphase eine Verdünnungsgasprobe zu einem der Probensammler leiten.
Bei verschiedenen Realisierungen leitet das Probenahme-Steuermodul 224 möglicherweise nur dann verdünntes Abgas und Verdünnungsgas zu dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas beziehungsweise dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154, wenn die Kraftmaschine 116 während einer Testphase eingeschaltet ist. Allerdings kann das Probenahme-Steuermodul 224 Verdünnungsgas unabhängig davon zu den Probensammlern 144, 154 leiten, ob die Kraftmaschine 116 zu einem Zeitpunkt während der Testphase ein- oder ausgeschaltet ist, um sicherzustellen, dass die Größen der Proben ausreichend für den Emissionsanalysator 114 sind. Das Probensteuermodul 274 kann diesen Zeitpunkt auf Basis der gesammelten Gasmenge und der während der Testphase verbleibenden Zeit bestimmen.
Nachdem Proben gesammelt wurden, die Probensammler 144, 154, öffnet das Probenahme-Steuermodul 224 die Leseventile 150, 166 und aktiviert die Lesepumpen 152, 168, um die Proben zu dem Emissionsanalysator 114 zu leiten. Als Nächstes aktiviert das Probenahme-Steuermodul 224 die Spülpumpe 190 und öffnet die Spülventile 192, 194, um Spülgas zu den Probensammlern 144, 154 zu schicken. Dann aktiviert das Probenahme-Steuermodul 224 die Entgasungspumpe 176 und öffnet die Entgasungsventile 178, 180, um das Spülgas aus den Probensammlern 144, 154 abzulassen.
Das Probenahme-Steuermodul 224 öffnet außerdem das Entnahmeventil 126 für unverdünntes Abgas und aktiviert die Entnahmepumpe 128 für unverdünntes Abgas, um Proben von unverdünntem Abgas aus der Abgaszuleitung 118 zu entnehmen und die unverdünnten Abgasproben zu dem Emissionsanalysator 115 zu schicken. Das Probenahme-Steuermodul 224 kann unverdünntes Abgas zu dem Emissionsanalysator 115 leiten, wenn das Probenahme-Steuermodul 224 verdünntes Abgas zu dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas leitet. Alternativ kann das Probenahme-Steuermodul 224 zu verschiedenen Zeiten unverdünntes Abgas und verdünntes Abgas zu dem Emissionsanalysator 115 beziehungsweise dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas leiten.
Die beispielhafte Realisierung des Testsystem-Steuermoduls 200, die in 2 gezeigt wird, weist ferner ein Verunreinigungsindexmodul 240 und ein Diagnosemodul 242 auf. Das Verunreinigungsindexmodul 240 bestimmt einen Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens einem, zwei oder drei (z. B. allen) der folgenden Parameter: dem Probendurchsatz/den Probendurchsätzen von dem/den Durchsatzmesser(n) 210, 212 und/oder 214; der/den Emissionskonzentration(en) von dem/den Emissionsanalysator(en) 114 und/oder 115; der Betriebsdauer des Emissionstestsystems 100, der Abgastemperatur von dem Abgastemperatursensor 202 und dem Abgasdruck von dem Abgasdrucksensor 204. Das Verunreinigungsindexmodul 240 gibt ein Signal 244 aus, das den Wert des Verunreinigungsindex anzeigt.
Das Verunreinigungsindexmodul 240 kann den Verunreinigungsindex unter Verwendung einer Funktion (z. B. einer Gleichung) oder Zuordnung (z. B. einer Nachschlagetabelle) bestimmen, die einen, zwei oder drei oder mehr der vorerwähnten Parameter zu dem Verunreinigungsindex in Beziehung setzt. Das Verunreinigungsindexmodul 240 kann einen einzigen Verunreinigungsindex für das gesamte Emissionstestsystem 100 bestimmen. Alternativ kann das Verunreinigungsindexmodul 240 einen Verunreinigungsindex für jede Komponente des Emissionstestsystems 100 bestimmen, die verunreinigt sein könnte. Zu Komponenten des Emissionstestsystems 100, die verunreinigt sein könnten, zählen die Gebläse 104, 106, die Ventile 122, 126, 134, 142, 146, 150, 158, 162, 166, 178, 180, 192, 194, die Pumpen 128, 136, 152, 160, 168, 176, 190, die Probensammler 144, 154, die Emissionsanalysatoren 114, 115, die Sensoren 202, 204 und die Durchsatzmesser 208, 210, 212, 214.
Bei einem Beispiel bestimmt das Verunreinigungsindexmodul 240 den Verunreinigungsindex unter Verwendung einer Beziehung wie beispielsweise $C I = W_{1} {\dot{V}}^{e_{1}} + W_{2} Φ^{e_{2}} + W_{3} t^{e_{3}} + W_{4} T^{e_{4}} + W_{5} P^{e_{5}},$
wobei CI der Verunreinigungsindex ist, V̇ der Probendurchsatz von dem Verdünnungsmittelproben-Durchsatzmesser 210, dem Durchsatzmesser 212 für verdünnte Proben oder dem Durchsatzmesser 214 für unverdünnte Proben ist, Φ die Emissionskonzentration von dem Emissionsanalysator 114 oder 115 ist, t die Betriebsdauer des Emissionstestsystems 100 ist, T die Abgastemperatur von dem Abgastemperatursensor 202 ist und P der Abgasdruck von dem Abgasdrucksensor 204 ist.
W₁ ist ein erster Gewichtungsfaktor, der auf den Probendurchsatz angewendet wird, W₂ ist ein zweiter Gewichtungsfaktor, der auf die Emissionskonzentration angewendet wird, W₃ ist ein dritter Gewichtungsfaktor, der auf die Systembetriebsdauer angewendet wird, W₄ ist ein vierter Gewichtungsfaktor, der auf die Abgastemperatur angewendet wird, und W₅ ist ein fünfter Gewichtungsfaktor, der auf den Abgasdruck angewendet wird. Die Werte der Gewichtungsfaktoren W₁, W₂, W₃, W₄, W₅ können sich voneinander unterscheiden. Alternativ können zwei oder mehr der Gewichtungsfaktoren W₁, W₂, W₃, W₄, W₅ denselben Wert aufweisen.
e₁ ist ein erster Exponent, der auf den Probendurchsatz angewendet wird, e₂ ist ein zweiter Exponent, der auf die Emissionskonzentration angewendet wird, e₃ ist ein dritter Exponent, der auf die Systembetriebsdauer angewendet wird, e₄ ist ein vierter Exponent, der auf die Abgastemperatur angewendet wird, und e₅ ist ein fünfter Exponent, der auf den Abgasdruck angewendet wird. Die Werte der Exponenten e_1, e₂, e₃, e₄ und e₅ können sich voneinander unterscheiden. Alternativ können zwei oder mehr der Exponenten e_1, e₂, e₃, e₄, e₅ denselben Wert aufweisen. In jedem Fall können die Exponenten e_1, e₂, e₃, e₄, e₅ Exponenten höherer Ordnung sein (können z. B. größer oder gleich 2 sein).
Die Gewichtungsfaktoren W₁, W₂, W₃, W₄, W₅ und die Exponenten e_1, e₂, e₃, e₄, e₅ können angepasst werden, um die Wirkung zu erhöhen oder zu vermindern, die der entsprechende Parameter auf den Verunreinigungsindex hat. Zum Beispiel können der erste Gewichtungsfaktor W₁ und/oder der erste Exponent e₁ vergrößert werden, um die Wirkung zu erhöhen, die der Probendurchsatz auf den Verunreinigungsindex hat und umgekehrt. Des Weiteren können die Gewichtungsfaktoren W₁, W₂, W₃, W₄, W₅ und die Exponenten e_1, e₂, e₃, e₄, e₅ relativ zueinander angepasst werden, um die Wirkung widerzuspiegeln, die der entsprechende Parameter auf den Verunreinigungsgrad des Emissionstestsystems 100 oder einer Komponente davon hat. Wenn zum Beispiel der Probendurchsatz und die Emissionskonzentration eine größere Wirkung auf den Verunreinigungsgrad haben als die Systembetriebsdauer, der Abgasdruck und die Abgastemperatur, können der erste Gewichtungswert W₁ und der zweite Gewichtungswert W₂ auf Werte gesetzt werden, die größer als der dritte, vierte und fünfte Gewichtungswert W₃, W₄ und W₅ sind.
Wenn das Verunreinigungsindexmodul 240 einen Verunreinigungsindex für jede Komponente des Emissionstestsystems 100 bestimmt, die verunreinigt sein kann, können die Gewichtungsfaktoren W₁, W₂, W₃, W₄, W₅ und die Exponenten e_1, e₂, e₃, e₄, e₅ auf Basis der bestimmten Komponente ausgewählt werden, für die der Verunreinigungsindex bestimmt wird. Wenn zum Beispiel der Durchsatz der verdünnten Abgasprobe 212 eine größere Wirkung auf den Verunreinigungsgrad des Emissionsanalysators 114 als auf den des Ventils 142 hat, können der erste Gewichtungsfaktor W1 und der erste Exponent e1 auf größere Werte gesetzt werden, wenn der Verunreinigungsindex für den Emissionsanalysator 114 bestimmt wird, als wenn der Verunreinigungsindex für das Ventil 142 bestimmt wird.
Bei einem anderen Beispiel kann das Verunreinigungsindexmodul 240 den Verunreinigungsindex unter Verwendung einer Beziehung bestimmen wie beispielsweise $C I = \frac{(W_{1} X_{1}^{e_{1}}) (W_{2} x_{2}^{e_{2}})}{W_{3} x_{3}^{e_{3}}},$
wobei x₁, x₂ und x₃ in dieser Reihenfolge ein erster, ein zweiter und ein dritter der folgenden Parameter sind: des Probendurchsatzes von dem Durchsatzmesser 210, 212 oder 214; der Emissionskonzentration von dem Emissionsanalysator 114 oder 115; der Betriebsdauer des Emissionstestsystems 100; der Abgastemperatur von dem Abgastemperatursensor 202 und dem Abgasdruck von dem Abgasdrucksensor 204. Der Probendurchsatz in den Beziehungen (1) und (2) kann der augenblickliche Probendurchsatz oder der in Bezug auf die Zeit integrierte Probendurchsatz sein. Die Emissionskonzentration in den Beziehungen (1) und (2) kann eine Spannung, ein Strom oder eine Masse sein, die/der durch das Signal von dem Durchsatzmesser 210 oder 212 angezeigt wird, und kann repräsentativ für die Emissionskonzentration sein.
Das Probenahme-Steuermodul 224 kann einen Zeitmesser aufweisen, um die Systembetriebsdauer zu verfolgen. Das Probenahme-Steuermodul 224 kann den Zeitmesser inkrementieren, wenn das Probenahme-Steuermodul 224 Verdünnungsmittel zu dem Verdünnungsmittelkreislauf 108 leitet, wenn das Probenahme-Steuermodul 224 verdünntes Abgas zu dem Kreislauf 110 für verdünntes Abgas leitet, und/oder wenn das Probenahme-Steuermodul 224 unverdünntes Abgas zu dem Kreislauf 114 für unverdünntes Abgas leitet. Das Probenahme-Steuermodul 224 kann ein Signal 246 ausgeben, das die Systembetriebsdauer anzeigt.
Das Diagnosemodul 242 erkennt eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems 100 und/oder einer Komponente davon auf Basis des Verunreinigungsindex. Bei einem Beispiel bestimmt das Verunreinigungsindexmodul 240 den Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen (z. B. jede Sekunde), damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt, und das Diagnosemodul 242 erkennt eine potenzielle Verunreinigung, wenn eine Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als ein vorgegebener Wert ist. Des Weiteren kann, wenn eine potenzielle Verunreinigung erkannt wird, das Diagnosemodul 242 die Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 derart steuern, dass sie einen Benutzer über die potenzielle Verunreinigung informiert, und/oder empfehlen, dass eine Wartung an dem Emissionstestsystem 100 durchgeführt wird. Ferner kann das Diagnosemodul 242 die Benutzerschnittstellenvorrichtung 216 derart steuern, dass sie den Benutzer auffordert, anzuzeigen, wenn die Wartung durchgeführt wurde, und das Diagnosemodul 242 kann die Summe der Verunreinigungsindexwerte auf null setzen, wenn der Benutzer dies tut.
Der vorgegebene Wert kann durch Experimentieren bestimmt werden, zum Beispiel unter Anwendung von Versuch und Irrtum und/oder einer statistischen Versuchsplanung (Design of Experiments). Zum Beispiel kann das Verunreinigungsindexmodul 240 den Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen eines Systembetriebs unter Verwendung der Beziehung (1) oder (2) bestimmen und eine Summe der Verunreinigungsindexwerte bestimmen. Unterdessen kann das Emissionstestsystem 100 visuell inspiziert werden und/oder die Leistung von Komponenten des Systems 100 kann in regelmäßigen Zeitabständen bewertet werden. Wenn die visuelle Inspektion und/oder die Leistungsbewertung anzeigen, dass eine Komponente des Emissionstestsystems 100 verunreinigt ist, kann das Diagnosemodul 242 den vorgegebenen Wert gleich der Summe der Verunreinigungsindexwerte zu dieser Zeit setzen.
Das Diagnosemodul 242 kann den vorgegebenen Wert auf die vorstehend beschriebene Weise für verschiedene Kraftmaschinenbetriebsbedingungen (z. B. Kraftmaschinenlast, Abgastemperatur), verschiedene Testphasen, verschiedene Kraftmaschinentypen und/oder für stromauf oder stromab einer Nachbehandlungsvorrichtung entnommenes Abgas bestimmen. Das Diagnosemodul 242 kann statistische Versuchsplanung anwenden, um (eine) Kraftmaschinenbetriebsbedingung(en), (eine) Testphase(n), (einen) Kraftmaschinentyp(en) und/oder (einen) Abgasentnahmepunkt(e) auszuwählen, für die der vorgegebene Wert zu bestimmen ist. Das Diagnosemodul 242 kann den vorgegebenen Wert gleich dem Durchschnittswert aller bestimmten vorgegebenen Werte setzen.
Wird der Verunreinigungsindex auf einer Komponentenbasis bestimmt, kann der vorgegebene Wert ebenfalls auf einer Komponentenbasis bestimmt werden. Zum Beispiel kann das Verunreinigungsindexmodul 240 den Verunreinigungsindex für eine Komponente des Emissionstestsystems 100 in regelmäßigen Zeitabständen eines Systembetriebs bestimmen, unter Verwendung der Beziehung (1) oder (2), und eine Summe der Verunreinigungsindexwerte bestimmen. Unterdessen kann die Komponente visuell inspiziert werden und/oder die Leistung der Komponente kann in regelmäßigen Zeitabständen bewertet werden. Wenn die visuelle Inspektion und/oder die Leistungsbewertung anzeigen, dass die Komponente verunreinigt ist, kann das Diagnosemodul 242 den vorgegebenen Wert gleich der Summe der Verunreinigungsindexwerte zu dieser Zeit setzen.
Sobald der vorgegebene Wert gesetzt ist, kann das Verunreinigungsindexmodul 240 einen oder mehrere der Gewichtungsfaktoren W₁, W₂, W₃, W₄, W₅ und/oder einen oder mehrere der Exponenten e_1, e₂, e₃, e₄, e₅ anpassen, wenn eine Komponente bei einer Leistungsbewertung durchfällt, bevor eine Summe der Verunreinigungsindexwerte den vorgegebenen Wert erreicht. Wenn zum Beispiel der Emissionsanalysator 114 bei einer Leistungsbewertung durchfällt, bevor die Summe der Verunreinigungsindexwerte den vorgegebenen Wert erreicht, können die Gewichtungsfaktoren und/oder die Exponenten für den Probendurchsatz und die Emissionskonzentration vergrößert werden, da diese Parameter eine große Wirkung auf den Verunreinigungsgrad des Emissionsanalysators 114 haben. Das Verunreinigungsindexmodul 240 kann wiederum eine potenzielle Verunreinigung in dem Emissionsanalysator 114 erkennen, bevor er bei einer Leistungsbewertung durchfällt, was sicherstellt, dass die Analyseergebnisse des Analysators 114 genau sind.
Das Diagnosemodul 242 kann empfehlen, dass eine Wartung an einer bestimmten Komponente des Emissionstestsystems 100 durchgeführt wird, wenn eine potenzielle Verunreinigung erkannt wird. Zum Beispiel kann das Diagnosemodul 242 empfehlen, einen Filter zu ersetzen, einen Sensor zu ersetzen und/oder eine neue Kalibrierung an einem Sensor vorzunehmen. Das Diagnosemodul 242 kann eine Wartung an einer bestimmten Komponente des Emissionstestsystems 100 empfehlen, wenn die Summe der für diese Komponente bestimmten Verunreinigungsindexwerte größer als der vorgegebene Wert ist.
Des Weiteren kann das Diagnosemodul 242 ein Signal 248 ausgeben, das anzeigt, wenn eine potenzielle Verunreinigung erkannt wird, und das Probenahme-Steuermodul 224 kann ein Ausführen eines Testablaufs beenden, wenn eine potenzielle Verunreinigung erkannt wird. Wenn zum Beispiel eine potenzielle Verunreinigung erkannt wird, kann das Probenahme-Steuermodul 224 damit aufhören, verdünntes Abgas zu dem Probensammler 144 für verdünntes Abgas zu leiten, damit aufhören, Verdünnungsgas zu dem Verdünnungsmittel-Probensammler 154 zu leiten, und/oder damit aufhören, unverdünntes Abgas zu dem Emissionsanalysator 115 zu leiten. Des Weiteren kann das Signal 248 anzeigen, wenn die empfohlene Wartung ausgeführt wurde, und das Probenahme-Steuermodul 224 kann ein Ausführen des Testablaufs wiederaufnehmen, wenn die Wartung durchgeführt wurde.
Wie in 3 gezeigt, beginnt ein Verfahren zum Bestimmen eines Verunreinigungsgrades des Emissionstestsystems 100 und/oder einer Komponente davon bei 302. Das Verfahren aus 3 wird in dem Kontext der Module aus 2 beschrieben. Allerdings können sich die bestimmten Module, welche die Schritte des Verfahrens aus 3 durchführen, von den nachfolgend erwähnten unterscheiden, und/oder das Verfahren aus 3 kann unabhängig von den Modulen aus 2 realisiert werden.
Bei 304 misst der Abgastemperatursensor 202 die Temperatur von Abgas, das durch die Abgaszuleitung 118 strömt. Bei 306 misst der Abgasdrucksensor 204 den Druck von Abgas, das durch die Abgaszuleitung 118 strömt. Bei 308 misst der Durchsatzmesser 212 für verdünnte Proben den Durchsatz einer verdünnten Abgasprobe, die durch die Zuleitung 132 für verdünntes Abgas strömt. Zusätzlich oder alternativ kann der Verdünnungsmittelproben-Durchsatzmesser 210 den Durchsatz einer Verdünnungsgasprobe messen, die durch die Verdünnungsmittelproben-Zuleitung 156 strömt. Zusätzlich oder alternativ kann der Durchsatzmesser 214 für unverdünnte Proben den Durchsatz einer unverdünnten Abgasprobe messen, die durch die Zuleitung 124 für unverdünntes Abgas strömt.
Bei 310 bestimmt der Emissionsanalysator 114 die Konzentration(en) einer oder mehrerer Emissionen in der verdünnten Abgasprobe. Zusätzlich oder alternativ kann der Emissionsanalysator 114 die Konzentration(en) einer oder mehrerer Emissionen in der Verdünnungsgasprobe bestimmen. Zusätzlich oder alternativ kann der Emissionsanalysator 115 die Konzentration(en) einer oder mehrerer Emissionen in der unverdünnten Abgasprobe bestimmen.
Bei 312 bestimmt das Verunreinigungsindexmodul 240 den Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen eines Systembetriebs, damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt. Bei 314 bestimmt das Verunreinigungsindexmodul 240 eine Summe der Verunreinigungsindexwerte. Bei 316 bestimmt das Diagnosemodul 242, ob die Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als der vorgegebene Wert ist. Wenn die Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als der vorgegebene Wert ist, fährt das Verfahren bei 318 fort, wo das Diagnosemodul 242 eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems 100 und/oder einer Komponente davon erkennt. Andernfalls fährt das Verfahren bei 320 fort, wo das Diagnosemodul 242 keine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems 100 und/oder einer Komponente davon erkennt.
Nach 318 fährt das Verfahren bei 322 fort, wo das Diagnosemodul 242 empfiehlt, dass eine Wartung an dem Emissionstestsystem 100 und/oder einer Komponente davon durchgeführt wird. Bei 324 bestimmt das Diagnosemodul 242, ob ein Benutzer angezeigt hat, dass die Wartung durchgeführt wurde. Wenn ein Benutzer angezeigt hat, dass die Wartung durchgeführt wurde, fährt das Verfahren bei 326 fort, wo das Verunreinigungsindexmodul 240 die Summe der Verunreinigungsindexwerte auf null setzt. Andernfalls fährt das Diagnosemodul 242 damit fort, zu empfehlen, dass eine Wartung durchgeführt wird. Nach 326 kehrt das Verfahren zu 304 zurück (d.h., das Verfahren startet erneut).
Wie in 4 gezeigt, sind eine erste Kurve 402, eine zweite Kurve 404 und eine dritte Kurve 406 bezogen auf eine X-Achse 408, die Zeit in Stunden darstellt, und eine Y-Achse 410 aufgetragen, die den Verunreinigungsindex darstellt. Die erste, zweite und dritte Kurve 402, 404 und 406 stellen unterschiedliche Weisen dar, wie der Verunreinigungsindex bezogen auf die Zeit zunehmen kann. So, wie der Begriff hier unter Bezugnahme auf 4 verwendet wird, ist der „Verunreinigungsindex“ die Summe der Verunreinigungsindexwerte. Zum Beispiel kann während jeder Iteration das Verunreinigungsindexmodul 240 neuen Wert des Verunreinigungsindex unter Verwendung der Beziehung (1) oder (2) bestimmen und den Verunreinigungsindex gleich der Summe des neuen Verunreinigungsindex und des Verunreinigungsindex von der letzten Iteration setzen.
Der durch jede aus der ersten, zweiten und dritten Kurve 402, 404 und 406 angezeigte Verunreinigungsindex nimmt zu, bis der Verunreinigungsindex gleich einem vorgegebenen Wert oder Grenzwert 412 ist. An diesem Punkt setzt das Verunreinigungsindexmodul 240 den Verunreinigungsindex auf null. Der Grenzwert 412 ist gleich 100, da der Verunreinigungsindex bezogen auf den Grenzwert 412 normalisiert wurde. Anders ausgedrückt, wird der Verunreinigungsindex als ein Prozentanteil des Grenzwerts 412 ausgedrückt.
Wie durch die erste Kurve 402 gezeigt, kann der Verunreinigungsindex bezogen auf die Zeit auf eine exponentielle Weise zunehmen. Alternativ kann, wie durch die zweite und dritte Kurve 404 und 406 gezeigt, der Verunreinigungsindex bezogen auf die Zeit auf eine lineare Weise zunehmen. Überdies kann, wie durch die erste, zweite und dritte Kurve 402, 404 und 406 gezeigt, der Verunreinigungsindex mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zunehmen. Hierzu nimmt der durch die erste Kurve 402 angezeigte Verunreinigungsindex über eine Zeitspanne von 50 Stunden von 0 auf 100 zu, der durch die zweite Kurve 404 angezeigte Verunreinigungsindex nimmt über eine Zeitspanne von 100 Stunden von 0 auf 100 zu, und der durch die dritte Kurve 406 angezeigte Verunreinigungsindex nimmt über eine Zeitspanne von 75 Stunden von 0 auf 100 zu. Wie vorstehend angegeben, kann die Geschwindigkeit, mit der der Verunreinigungsindex zunimmt, von Faktoren abhängen wie beispielsweise dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Abgastemperatur und dem Abgasdruck.
Die vorstehende Beschreibung ist ihrem Wesen nach lediglich veranschaulichend und soll in keiner Weise die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einschränken. Die weitgefassten Lehren der Offenbarung können in verschiedenen Formen realisiert werden. Daher sollte, obwohl diese Offenbarung bestimmte Beispiele aufweist, der wahre Schutzbereich der Offenbarung nicht derart eingeschränkt werden, da bei einer Betrachtung der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche andere Modifikationen ersichtlich werden. Es sollte beachtet werden, dass ein oder mehrere Schritte in einem Verfahren in anderer Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Ferner kann, obwohl jede der Ausführungsformen als bestimmte Merkmale aufweisend beschrieben wird, jedes beliebige Merkmal oder können mehrere dieser in Bezug auf eine beliebige Ausführungsform der Offenbarung beschriebenen Merkmale in jeder der anderen Ausführungsformen realisiert werden und/oder können mit Merkmalen jeder der anderen Ausführungsformen kombiniert werden, selbst wenn diese Kombination nicht ausdrücklich beschrieben wird. Anders ausgedrückt: Die beschriebenen Ausführungsformen schließen sich nicht gegenseitig aus, und Vertauschungen (permutations) einer oder mehrerer Ausführungsformen miteinander bleiben innerhalb des Schutzbereichs dieser Offenbarung.
Räumliche und funktionelle Beziehungen zwischen Elementen (zum Beispiel zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung verschiedener Begriffe beschrieben, darunter „verbunden“, „im Eingriff stehend“, „gekoppelt“, „angrenzend“, „benachbart“, „auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann, wenn eine Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der vorstehenden Offenbarung beschrieben wird, diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind, kann aber auch eine indirekte Beziehung sein, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind (entweder räumlich oder funktionell). So, wie sie hier verwendet wird, sollte die Formulierung „mindestens eines aus A, B und C“ so aufgefasst werden, dass sie ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nicht ausschließenden logischen ODER bedeutet, und sollte nicht so aufgefasst werden, dass sie „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
In den Figuren zeigt die Richtung eines Pfeils, wie sie durch die Pfeilspitze angegeben wird, im Allgemeinen den Fluss von Informationen (wie beispielsweise Daten oder Anweisungen), der für die Veranschaulichung von Interesse ist. Wenn zum Beispiel Element A und Element B verschiedene Informationen austauschen, aber von Element A zu Element B übertragene Informationen relevant für die Veranschaulichung sind, kann der Pfeil von Element A zu Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil deutet nicht an, dass keine anderen Informationen von Element B zu Element A übertragen werden. Ferner kann für Informationen, die von Element A an Element B gesendet werden, Element B Anforderungen der oder Empfangsbestätigungen für die Informationen an Element A senden.
In dieser Anmeldung kann, unter Einbeziehung der nachfolgenden Definitionen, der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuereinheit“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich auf Folgendes beziehen, Teil davon sein oder es aufweisen: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit, ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein feldprogrammierbares Gate-Array (field programmable gate array, FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die von der Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardwarekomponenten, welche die gewünschte Funktionalität bieten; oder eine Kombination von einigen oder allen der Vorstehenden, wie beispielsweise in einem System-on-Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen aufweisen. Bei einigen Beispielen können zu den Schnittstellenschaltungen kabelgebundene oder drahtlose Schnittstellen zählen, die mit einem lokalen Netzwerk (local area network, LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetzwerk (wide area network, WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität jedes gegebenen Moduls der vorliegenden Offenbarung kann unter mehreren Modulen verteilt werden, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Zum Beispiel können mehrere Module Lastverteilung ermöglichen. Bei einem weiteren Beispiel kann ein Server- (auch als ein entfernt angeordnetes oder Cloud-) Modul bekannt, irgendeine Funktionalität im Namen eines Client-Moduls durchführen.
Der Begriff „Code“ kann, so wie er vorstehend verwendet wird, Software, Firmware und/oder Mikrocode aufweisen, und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff „gemeinsam genutzte Prozessorschaltung“ umfasst eine einzige Prozessorschaltung, die einigen oder den gesamten Code von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff „Gruppen-Prozessorschaltung“ umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit weiteren Prozessorschaltungen einigen oder den gesamten Code von mehreren Modulen ausführt. Eine Bezugnahme auf mehrere Prozessorschaltungen umfasst mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Dies, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzigen Die, mehrere Kerne einer einzigen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzigen Prozessorschaltung oder eine Kombination der Vorstehenden. Der Begriff „gemeinsam genutzte Speicherschaltung“ umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einigen oder den gesamten Code von mehreren Modulen speichert. Der Begriff „Gruppen-Speicherschaltung“ umfasst eine Speicherschaltung die in Kombination mit weiteren Speichern einigen oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen speichert.
Der Begriff „Speicherschaltung“ ist eine Teilmenge des Begriffs „computerlesbares Medium“. Der Begriff „computerlesbares Medium“ umfasst so, wie er hier verwendet wird, keine kurzzeitig auftretenden elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten (wie beispielsweise auf einer Trägerwelle); der Begriff „computerlesbares Medium“ kann daher als materiell und nichtflüchtig betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele für ein nichtflüchtiges materielles computerlesbares Medium sind nicht flüchtige Speicherschaltungen (wie beispielsweise eine Flashspeicherschaltung; eine löschbare, programmierbare Nur-Lese-Speicherschaltung oder eine Masken-Nur-Lese-Speicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie beispielsweise eine statische Direktzugriffs-Speicherschaltung oder eine dynamische Direktzugriffs-Speicherschaltung), magnetische Speichermedien (wie beispielsweise ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk), sowie optische Speichermedien (wie beispielsweise eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray Disc).
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Einrichtungen und Verfahren können zum Teil oder vollständig durch einen Spezialcomputer realisiert werden, der geschaffen wird, indem ein Universalcomputer dafür konfiguriert wird, eine oder mehrere in Computerprogrammen verkörperte besondere Funktionen auszuführen. Die funktionalen Blöcke, Ablaufplankomponenten und anderen vorstehend beschriebenen Elemente dienen als Softwarespezifikationen, welche durch die routinemäßige Arbeit eines qualifizierten Technikers oder Programmierers in Computerprogramme übersetzt werden können.
Die Computerprogramme weisen durch Prozessoren ausführbare Anweisungen auf, die auf mindestens einem nichtflüchtigen, materiellen computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten aufweisen oder auf diese angewiesen sein. Die Computerprogramme können ein Grundeingabe-Ausgabe-System (basic input/output system, BIOS), das mit Hardware des Spezialcomputers interagiert, Vorrichtungstreiber, die mit bestimmten Vorrichtungen des Spezialcomputers interagieren, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
Die Computerprogramme können aufweisen: (i) zu analysierenden beschreibenden Text, wie beispielsweise HTML (hypertext markup language), XML (extensible markup language) oder JSON (JavaScript Object Notation) (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, von einem Kompilierer aus Quellcode erzeugt, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpretierer, (v) Quellcode zum Kompilieren und Ausführen durch einen Just-in-Time-Kompilierer usw. Nur als Beispiele: Quellcode kann unter Verwendung von Syntax aus Sprachen geschrieben werden, zu denen zählen: C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5th revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python®.
Es folgt eine Liste weiterer Ausführungsformen:

1. Ein Emissionstestsystem, das aufweist:
- einen Emissionsanalysator, der dazu ausgebildet ist, eine Konzentration einer Emission in einer Abgasprobe aus einer Kraftmaschine zu bestimmen;
- ein Verunreinigungsindexmodul, das dazu ausgebildet ist, einen Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens zwei aus einem Durchsatz der Abgasprobe, der Konzentration der Emission in der Abgasprobe, einer Betriebsdauer des Emissionstestsystems, einem Druck des Abgases sowie einer Temperatur des Abgases zu bestimmen; und
- ein Diagnosemodul, das dazu ausgebildet ist, auf Basis des Verunreinigungsindex eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems und/oder einer Komponente in dem Emissionstestsystem zu erkennen.
2. Das Emissionstestsystem nach Ausführungsform 1, das ferner aufweist:
- einen Verdünnungstunnel, der dazu ausgebildet ist, das Abgas von der Kraftmaschine und Verdünnungsgas von einer Verdünnungsgasquelle aufzunehmen; und
- einen Probensammler, der dazu ausgebildet ist, eine Probe verdünnten Abgases aus dem Verdünnungstunnel aufzunehmen, wobei der Emissionsanalysator dazu ausgebildet ist, die Konzentration der Emission in der verdünnten Abgasprobe zu bestimmen.
3. Das Emissionstestsystem nach Ausführungsform 1, wobei die Abgasprobe unverdünnt ist.
4. Das Emissionstestsystem nach Ausführungsform 1, wobei das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet ist, den Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes und der Emissionskonzentration zu bestimmen.
5. Das Emissionstestsystem nach Ausführungsform 1, wobei das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet ist, den Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens drei aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur zu bestimmen.
6. Das Emissionstestsystem nach Ausführungsform 1, wobei das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet ist, den Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur zu bestimmen.
7. Das Emissionstestsystem nach Ausführungsform 1, wobei das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet ist, den Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem zu bestimmen:
- einem ersten Produkt eines ersten Gewichtungsfaktors und eines ersten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur; und
- einem zweiten Produkt eines zweiten Gewichtungsfaktors und eines zweiten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, wobei der zweite Gewichtungsfaktor einen anderen Wert aufweist als der erste Gewichtungsfaktor.
8. Das Emissionstestsystem nach Ausführungsform 1, wobei das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet ist, den Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem zu bestimmen:
- einem ersten Ergebnis eines ersten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines ersten Exponenten; und
- einem zweiten Ergebnis eines zweiten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur; erhoben zur Potenz eines zweiten Exponenten, wobei der zweite Exponent einen anderen Wert als der erste Exponent aufweist.
9. Das Emissionstestsystem nach Ausführungsform 1, wobei das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet ist:
- den Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen zu bestimmen, damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt; und
- eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems und/oder der Emissionstestsystemkomponente zu erkennen, wenn eine Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als ein vorgegebener Wert ist.
10. Das Emissionstestsystem nach Ausführungsform 9, wobei das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet ist:
- zu empfehlen, dass ein Benutzer eine Wartung an dem Emissionstestsystem durchführt, wenn die Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als der vorgegebene Wert ist; und
- die Summe der Verunreinigungsindexwerte auf null zu setzen, wenn der Benutzer anzeigt, dass die Wartung durchgeführt wurde.
11. Ein Verfahren, das aufweist:
- Bestimmen eines Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens zwei aus einem Durchsatz einer ein Emissionstestsystem passierenden Abgasprobe, einer Konzentration einer Emission in der Abgasprobe, einer Betriebsdauer des Emissionstestsystems, einem Druck des Abgases sowie einer Temperatur des Abgases; und
- Erkennen einer potenziellen Verunreinigung des Emissionstestsystems und/oder einer Komponente in dem Emissionstestsystem auf Basis des Verunreinigungsindex.
12. Das Verfahren nach Ausführungsform 11, wobei die Abgasprobe mit einem Verdünnungsgas verdünnt ist.
13. Das Verfahren nach Ausführungsform 11, wobei die Abgasprobe unverdünnt ist.
14. Das Verfahren nach Ausführungsform 11, das ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes und der Emissionskonzentration aufweist.
15. Das Verfahren nach Ausführungsform 11, das ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens drei aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur aufweist.
16. Das Verfahren nach Ausführungsform 11, das ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur aufweist.
17. Das Verfahren nach Ausführungsform 11, das ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem aufweist:
- einem ersten Produkt eines ersten Gewichtungsfaktors und eines ersten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur; und
- einem zweiten Produkt eines zweiten Gewichtungsfaktors und eines zweiten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, wobei der zweite Gewichtungsfaktor einen anderen Wert aufweist als der erste Gewichtungsfaktor.
18. Das Verfahren nach Ausführungsform 11, das ferner ein Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem aufweist:
- einem ersten Ergebnis eines ersten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines ersten Exponenten; und
- einem zweiten Ergebnis eines zweiten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur; erhoben zur Potenz eines zweiten Exponenten, wobei der zweite Exponent einen anderen Wert als der erste Exponent aufweist.
19. Das Verfahren nach Ausführungsform 11, das ferner aufweist:
- Bestimmen des Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen, damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt; und
- Erkennen einer potenziellen Verunreinigung des Emissionstestsystems und/oder der Emissionstestsystemkomponente, wenn eine Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als ein vorgegebener Wert ist.
20. Das Verfahren nach Ausführungsform 19, das ferner aufweist:
- Empfehlen, dass ein Benutzer eine Wartung an dem Emissionstestsystem durchführt, wenn die Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als der vorgegebene Wert ist; und
- Setzen der Summe der Verunreinigungsindexwerte auf null, wenn der Benutzer anzeigt, dass die Wartung durchgeführt wurde.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62688692 [0001]

Claims

Emissionstestsystem (100), das aufweist: einen Emissionsanalysator (114, 115), der dazu ausgebildet ist, eine Konzentration einer Emission in einer Abgasprobe aus einer Kraftmaschine (116) zu bestimmen; ein Verunreinigungsindexmodul (240), das dazu ausgebildet ist, einen Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens zwei aus einem Durchsatz der Abgasprobe, der Konzentration der Emission in der Abgasprobe, einer Betriebsdauer des Emissionstestsystems (100), einem Druck des Abgases sowie einer Temperatur des Abgases zu bestimmen; und ein Diagnosemodul (242), das dazu ausgebildet ist, auf Basis des Verunreinigungsindex eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems (100) und/oder einer Komponente in dem Emissionstestsystem (100) zu erkennen.
Emissionstestsystem (100) nach Anspruch 1, das ferner aufweist: einen Verdünnungstunnel (102), der dazu ausgebildet ist, das Abgas aus der Kraftmaschine (116) und Verdünnungsgas aus einer Verdünnungsgasquelle aufzunehmen; und einen Probensammler (144), der dazu ausgebildet ist, eine Probe verdünnten Abgases aus dem Verdünnungstunnel (102) aufzunehmen, wobei der Emissionsanalysator (114) dazu ausgebildet ist, die Konzentration der Emission in der verdünnten Abgasprobe zu bestimmen.
Emissionstestsystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abgasprobe unverdünnt ist.
Emissionstestsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verunreinigungsindexmodul (240) dazu ausgebildet ist, den Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur zu bestimmen.
Emissionstestsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verunreinigungsindexmodul (240) dazu ausgebildet ist, den Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem zu bestimmen: einem ersten Produkt eines ersten Gewichtungsfaktors und eines ersten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur; und einem zweiten Produkt eines zweiten Gewichtungsfaktors und eines zweiten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, wobei der zweite Gewichtungsfaktor einen anderen Wert aufweist als der erste Gewichtungsfaktor.
Emissionstestsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verunreinigungsindexmodul (240) dazu ausgebildet ist, den Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem zu bestimmen: einem ersten Ergebnis eines ersten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines ersten Exponenten; und einem zweiten Ergebnis eines zweiten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines zweiten Exponenten, wobei der zweite Exponent einen anderen Wert als der erste Exponent aufweist.
Emissionstestsystem (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet ist: den Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen zu bestimmen, damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt; und eine potenzielle Verunreinigung des Emissionstestsystems (100) und/oder der Emissionstestsystem-Komponente zu erkennen, wenn eine Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als ein vorgegebener Wert ist.
Emissionstestsystem (100) nach Anspruch 7, wobei das Verunreinigungsindexmodul dazu ausgebildet ist: zu empfehlen, dass ein Benutzer eine Wartung an dem Emissionstestsystem (100) durchführt, wenn die Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als der vorgegebene Wert ist; und die Summe der Verunreinigungsindexwerte auf null zu setzen, wenn der Benutzer anzeigt, dass die Wartung durchgeführt wurde.
Verfahren, das aufweist: Bestimmen eines Verunreinigungsindex auf Basis von mindestens zwei aus einem Durchsatz einer ein Emissionstestsystem passierenden Abgasprobe, einer Konzentration einer Emission in der Abgasprobe, einer Betriebsdauer des Emissionstestsystems, einem Druck des Abgases sowie einer Temperatur des Abgases; und Erkennen einer potenziellen Verunreinigung des Emissionstestsystems (100) und/oder einer Komponente in dem Emissionstestsystem (100) auf Basis des Verunreinigungsindex.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Abgasprobe mit einem Verdünnungsgas verdünnt ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Abgasprobe unverdünnt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, das ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis des Probendurchsatzes, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, des Abgasdrucks und der Abgastemperatur aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, das ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem aufweist: einem ersten Produkt eines ersten Gewichtungsfaktors und eines ersten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur; und einem zweiten Produkt eines zweiten Gewichtungsfaktors und eines zweiten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, wobei der zweite Gewichtungsfaktor einen anderen Wert aufweist als der erste Gewichtungsfaktor.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, das ferner Bestimmen des Verunreinigungsindex auf Basis von Folgendem aufweist: einem ersten Ergebnis eines ersten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines ersten Exponenten; und einem zweiten Ergebnis eines zweiten aus dem Probendurchsatz, der Emissionskonzentration, der Systembetriebsdauer, dem Abgasdruck und der Abgastemperatur, erhoben zur Potenz eines zweiten Exponenten, wobei der zweite Exponent einen anderen Wert als der erste Exponent aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, das ferner aufweist: Bestimmen des Verunreinigungsindex in regelmäßigen Zeitabständen, damit sich eine Mehrzahl von Verunreinigungsindexwerten ergibt; und Erkennen einer potenziellen Verunreinigung des Emissionstestsystems (100) und/oder der Emissionstestsystem-Komponente, wenn eine Summe der Verunreinigungsindexwerte größer als ein vorgegebener Wert ist.