(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドナー内燃機関（２）で発生した排ガスが流れる試験対象の排ガス後処理装置（９）の有効性を検査する方法であって、
部分排ガス量を前記ドナー内燃機関（２）の排ガス流から取り出し、試験対象の前記排ガス後処理装置（９）の規定の部分入口断面（２２）に供給し、
前記部分排ガス量を供給する前に、少なくとも１つのスクリーンによって、前記排ガス後処理装置（９）の、前記部分排ガス量が流れる前記部分入口断面（２２）及び部分出口断面（２３）を除く、入口断面領域（９ａ）及び出口断面領域（９ｂ）の少なくとも１つをマスキングすることを特徴とする方法。
【請求項２】
ＣＯ、ＮＯ、ＮＯ２、ＳＯ２、ＮＨ３及び炭化水素の群から選ばれる、少なくとも１つの追加の反応物質（１６）を、前記排ガス後処理装置（９）の上流で前記部分排ガス量に添加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分排ガス量を、前記排ガス後処理装置（９）の上流で温度制御することを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記部分排ガス量を、少なくとも１つの加熱装置（８）により加熱することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記部分排ガス量を、少なくとも１つの冷却装置（７）により冷却することを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記部分排ガス量を、前記排ガス後処理装置（９）の上流において少なくとも１つのコンプレッサ（６）により圧縮することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの副排気ライン（５）が分岐する排気ライン（３）を有するドナー内燃機関（２）を備えた試験スタンド装置（１）であって、
試験対象の排ガス後処理装置（９）の、部分排ガス量が流れる部分入口断面（２２）及び部分出口断面（２３）を除く、入口断面領域（９ａ）及び出口断面領域（９ｂ）の少なくとも１つをマスキングするための少なくとも１つのスクリーン（２０、２１）を備え、
前記部分排ガス量が、前記副排気ライン（５）を介して前記排ガス流から取り出し可能であり、試験対象の前記排ガス後処理装置（９）の規定の部分入口断面（２２）に供給可能なように、前記副排気ライン（５）が試験対象の前記排ガス後処理装置（９）の前記規定の部分入口断面（２２）に接続されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法を実施するための試験スタンド装置（１）。
【請求項８】
前記副排気ライン（５）は、分岐点の領域において前記排気ライン（３）から分岐し、前記排気ライン（３）は前記分岐点の下流で主排気ライン（４）として続くことを特徴とする請求項７に記載の試験スタンド装置（１）。
【請求項９】
前記排ガス流にガスを導入するガス計量ユニット（１５）がドナー内燃機関（２）と排ガス後処理装置（９）との間に配置され、前記ガス計量ユニット（１５）は前記副排気ライン（５）に吐出することを特徴とする請求項７または８に記載の試験スタンド装置（１）。
【請求項１０】
ＣＯ、ＮＯ、ＮＯ２、ＳＯ２、ＮＨ３及び炭化水素の群から選ばれる、少なくとも１つの追加の反応物質（１６）を、前記ガス計量ユニット（１５）を介して添加することを特徴とする請求項９に記載の試験スタンド装置（１）。
【請求項１１】
少なくとも１つの温度切換装置が、ドナー内燃機関（２）と排ガス後処理装置（９）との間に配置されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の試験スタンド装置（１）。
【請求項１２】
前記温度切換装置は冷却装置（７）及び／又は加熱装置（８）を備え、前記冷却装置（７）及び／又は前記加熱装置（８）は、少なくとも１つの熱交換器及び／又は少なくとも１つの電気冷却加熱素子を備えることを特徴とする請求項１１に記載の試験スタンド装置（１）。
【請求項１３】
前記副排気ライン（５）上で、少なくとも１つの排ガス試験量の除去点（１１、１２）に接続する少なくとも１つのガス分析計（１３）を備えることを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載の試験スタンド装置（１）。
【請求項１４】
少なくとも１つのコンプレッサ（６）及び／又は少なくとも１つの流量設定素子（２４）が、前記排ガス後処理装置（９）の上流に配置されることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか１項に記載の試験スタンド装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドナー内燃機関で発生した排ガスが流れる試験対象の排ガス後処理装置、特に内燃機関用の触媒コンバータの有効性を検査する方法に関する。その上更に本発明は、前記方法を実施するための試験スタンド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
触媒コンバータは、実際の内燃機関の排ガス流において実際に適用されるものとサイズが一致する、そのオリジナルの部品として試験される場合と、合成ガス流における小型の試験用触媒コンバータとして試験される場合とがある。特に開発の初期段階において、触媒コンバータ材料を備える小型の試験対象物が合成ガス流において使用されるが、これには内燃機関の実際の排ガスを用いて触媒コンバータ材料を試験することができないという不利な点がある。特に炭化水素の燃焼において典型的であるが、合成ガス流中での再生成が困難である。更に、合成ガスは通常、粒子を持たない。これに対し、開発の後期段階では、フルサイズの触媒コンバータしか入手できないことが多く、これを用いて合成ガス試験スタンド用の小型の試験触媒コンバータを作成することはできない。一方、実物サイズの触媒コンバータ成分を用いる試験では、排ガス後処理システムの開始条件をそれぞれ独立して大幅に異ならせることができない。それらは実質的には内燃機関の運転モードに依存している。そのような試験スタンドの費用及び入手可能性が更なる影響を与える変数である。
【０００３】
ドイツ特許出願１０２００４０１３５５７Ａ１（独国特許出願公開第１０２００４０１３５５７号明細書）は、熱交換器と、ガス分析計と、排ガスを提供する内燃機関とを有する、内燃機関排ガス触媒コンバータを検査する装置について記載している。
【０００４】
触媒コンバータより前で排気流にガスを加え、ガス分析計によってそれを検査することは、欧州特許出願ＥＰ０２９４７１５Ａ２（欧州特許出願公開第０２９４７１５号明細書）から公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００４０１３５５７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０２９４７１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述の不利な点を避けて、自由度が高く可能な限り簡単に排ガス後処理装置の有効性を検査することを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるとこれは、部分排ガス量を前記ドナー内燃機関の排ガス流から取り出し、試験対象の前記排ガス後処理装置の規定の部分に供給することによって実現される。
【０００８】
ドナー内燃機関の排ガスの多量な流れから部分排ガス量のみを取り出し、部分排ガス量を試験対象の排ガス後処理装置の規定の部分に供給するだけなので、同じ試験システムを用いて、様々なサイズの排ガス後処理装置を試験することができる。
【０００９】
この場合、排ガスは、排ガス後処理装置の部分入口断面のみに供給される。排ガス後処理装置の入口断面の残りは活性化されない。この場合、前記部分排ガス量を供給する前に、前記排ガス後処理装置の入口及び出口断面領域をマスキングすると、特に有利である。上述したように、このようにマスキングされた領域は、使用されない入口及び出口断面領域である。
【００１０】
従って内燃機関のサイズ及び排ガス後処理装置のサイズから、試験は完全に独立したものとなっている。
【００１１】
試験条件における高い自由度は、好ましくはＣO、ＮＯ、ＮＯ２、ＳＯ２、ＮＨ３及び炭化水素の群から選ばれる、排ガス後処理装置に対する少なくとも１つの追加の反応物質を、前記排ガス後処理装置（例えば触媒コンバータ）の上流で前記部分排ガス量に添加することで達成することができる。これによって、より困難な条件下における排ガス後処理装置の特に効果的な試験が可能となり、また得られるデータが高品質となり、試験条件をそれぞれの要件に対して正確に適合させることが可能となる。従って、モーター試験スタンド上で試験を開始する前に、多くの試験系列を実施しておくことができる。
【００１２】
従って、排ガス後処理装置にとって有害な物質を部分量に添加することができる。このように例えば、実際の排ガスバックグラウンドに対する加速エージング条件下で、材料特性を研究することができる。
【００１３】
前記部分排ガス量は、前記排ガス後処理装置の上流で温度制御されると、特に有利である。この場合、前記部分排ガス量は、少なくとも１つの加熱装置により加熱される、及び／又は前記部分排ガス量は、少なくとも１つの冷却装置により冷却される。加熱装置及び／又は冷却装置はそれぞれ熱交換器によって構成することができ、単一の熱交換器を加熱及び冷却装置として機能させることができる。更に、抵抗加熱素子又はペルチェ素子などの電気加熱冷却装置を用いて、応答時間を迅速にすることもできる。
【００１４】
従って、（内燃機関の温度状態とは独立して）内燃機関の排ガスから取り出した部分量を、任意の標的温度に冷却又は加熱することができる。これにより、排ガス後処理装置用の試験フレームワークを実質的に拡張することが可能となる。
【００１５】
本発明の範囲において、前記部分排ガス量は、前記排ガス後処理装置の上流において少なくとも１つのコンプレッサにより圧縮される。部分排ガス量が内燃機関の排ガスシステムの高圧部の領域に引き戻されるのであれば、コンプレッサは省略することもできる。
【００１６】
多くの用途において、内燃機関のキャリブレーションなど、開発の後期段階に必要とされる排ガス後処理装置は、フルサイズでしか入手できない。そのような排ガス後処理装置であっても、（同等又はより高いガス処理量を実現するために）入口及び／又は出口側で排ガス後処理装置の一部をオフにする本発明に係る方法を用いて試験することができる。従って、排ガス後処理装置の小容量領域のみが実際に試験に用いられる。
【００１７】
本発明に係る方法を用いることで、合成ガス試験スタンドの場合よりもはるかに、フルサイズエンジンの後処理要素のより具体的な分析を実施することができる。
【００１８】
実験において、温度とガス成分とを自由に選ぶことで、高い自由度が可能となり、ドナー内燃機関のオリジナルの排ガスを用いることができる。
【００１９】
本発明に係る方法を用いて、様々なサイズのドナー内燃機関（即ち、小型エンジンと大型エンジンに至るユーティリティービークルのエンジンとの両方）の排ガスを用いることができる。
【００２０】
本発明に係る方法により、非常に初期の開発段階における、エンジンの後処理要素の代表的な特徴付けが可能となる。
【００２１】
上述した目的は、冒頭で述べたように本発明による以下の試験スタンド装置によっても実現される。少なくとも１つの副排気ラインが分岐する排気ラインを有するドナー内燃機関を備えた試験スタンド装置であって、部分排ガス量が、前記副排気ラインを介して前記排ガス流から取り出し可能であり試験対象の前記排ガス後処理装置の規定の部分入口断面に供給可能なように、前記副排気ラインが試験対象の排ガス後処理装置の前記規定の部分入口断面に接続される。
【００２２】
本発明の別形態において、前記副排気ラインは、分岐点の領域において前記排気ラインから分岐し、前記排気ラインは前記分岐点の下流で主排気ラインとして続く。従って排気ラインは分岐点において主排気ラインと副排気ラインとに分かれる。
【００２３】
排ガス後処理装置の少なくとも１つの入り口及び／又は出口断面領域が、少なくとも１つのスクリーンによって閉じていると有利である。
【００２４】
本発明の別形態において、前記排ガス流にガスを導入するガス計量ユニットがドナー内燃機関と排ガス後処理装置との間に配置され、前記ガス計量ユニットは好ましくは前記副排気ラインに吐出する。好ましくはＣＯ、ＮＯ、ＮＯ２、ＳＯ２、ＮＨ３及び炭化水素の群から選ばれる、少なくとも１つの追加の反応物質を、前記ガス計量ユニットを介して添加する。
【００２５】
排ガス後処理装置用の試験フレームワークを拡張するために、冷却装置及び／又は加熱装置を備える少なくとも１つの温度切換装置が、好ましくは前記副排気ラインにおける、ドナー内燃機関と排ガス後処理装置との間に配置されることが有利であり、好ましくは前記冷却装置及び／又は前記加熱装置は、少なくとも１つの熱交換器及び／又は少なくとも１つの電気冷却加熱素子を備える。
【００２６】
本発明の更に別の形態において、試験スタンド装置は、前記副排ガス流上で、少なくとも１つの排ガス試験量のサンプリング点に接続する少なくとも１つの ガス分析計を備える。
【００２７】
少なくとも１つのコンプレッサ及び／又は少なくとも１つの流量調整素子が、前記排ガス後処理装置の上流に、好ましくは前記冷却装置及び／又は前記加熱装置及び／又は前記ガス計量ユニットの上流に配置されていると有利である。
【００２８】
図に例示される代表的実施形態を基にして本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明に係る方法を実施するための本発明に係る試験スタンド装置の第１の形態を示す。
【図２】図２は第２の形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本発明に係る方法を実施するための試験スタンド装置１を概略的に示す。試験スタンド装置１は検査用排ガスを発生するドナー内燃機関２を備え、排気ライン３とそこから分岐する副排気ライン５を有している。
【００３１】
図２はその別形態を示し、排気ライン３が分岐点において主排気ライン４と副排気ライン５とに分かれている。この点を除いて、図１及び図２の別形態は同一であり、両図において、同一の素子に同じ参照符号を付してある。
【００３２】
副排気ライン５には、コンプレッサ６、少なくとも１つの温度切換装置（ 図の代表的実施形態では冷却装置７及び加熱装置８）、検査対象の排ガス後処理装置９（例えば触媒コンバータ）が配置されている。流速計１０が、排ガス後処理装置９の下流に設けられている。副排気ライン５からの排ガス試験量についてサンプリングを行う点１１、及び点１２が、排ガス後処理装置９の上流及び下流に設けられており、それらを介して少量の排ガス試験量がガス分析計１３へ送られる。原理的には、そのようなサンプリング点１１及び点１２を１つだけ、排ガス後処理装置９の上流又は下流のいずれかに設けてもよい。
【００３３】
排ガス後処理装置９の上流に、ガス計量装置１５の吐出口１４が設けられている。追加的な気体、液体又は固体の反応物質１６、例えばＣO、ＮＯ、ＮＯ２、ＳＯ２、ＮＨ３又は炭化水素の群から選ばれる、排ガス後処理装置９に対する少なくとも１つの有害物質を、吐出口１４を介して副排気ライン５に供給することができる。主排気ライン４内の排ガス流を参照符号１７で表し、副排気ライン５内の排ガス流を参照符号１８で表す。
【００３４】
参照符号ｐ及びＴはそれぞれ圧力及び温度の測定点であって、排ガス後処理装置９の上流、内部、及び下流における測定点を示す。
【００３５】
副排気ライン５を介して内燃機関２の排ガスから部分排ガス量が取り出され、試験対象の排ガス後処理装置９へ、ただし部分入口断面２２のみへ供給される。従って実際には排ガスは、排ガス後処理装置９の小容量部分１９のみを流れる。これを実現するには、排ガス後処理装置９の入口側及び出口側をスクリーン２０、２１で覆う。排ガス後処理装置９の、部分排ガス量が流れる部分入口断面２２又は部分出口断面２３を除く、入口断面領域９ａ及び出口断面領域９ｂをスクリーン２０、２１によって塞ぐ。
【００３６】
部分排ガス量が副排気ライン５を介して排ガス後処理装置９に達する前に、冷却装置７及び／又は加熱装置８内で排ガスの温度を調節する、即ち、所望の標的温度にする。迅速な応答挙動を実現するために、冷却装置７又は加熱装置８はそれぞれ、例えばペルチェ冷却素子、抵抗加熱素子等の、熱交換器及び／又は電気冷却加熱素子を備えることができる。これにより、測定構造を変えることなく、様々な排ガス温度で排ガス試験を実施することが可能となる。
【００３７】
冷却装置７及び加熱装置８は、組み合わせて共通の温度切換装置としてもよい。
【００３８】
更に、様々な気体、液体、又は固体反応物１６（この場合ＣＯ、ＮＯ、ＮＯ２、ＳＯ２、ＮＨ３、ＨＣ等）を伴うガス計量ユニット１５を介して、排ガスの濃度を高めて、関連する排ガス成分の放出レベルを増すことができる。これにより、排ガス後処理装置９の検査の質及び有効性が向上する。
【００３９】
試験スタンド装置１によって、様々なサイズのドナー内燃機関２や様々なサイズの排ガス後処理装置９を使用することが可能となり、スクリーン２０、２１をそれぞれの排ガス後処理装置９のサイズに適用させることのみが必要である。排気ライン３の排ガスから引き出される部分排ガス量は、流量設定素子２４及びコンプレッサ６を介して正確に設定することができる。
【００４０】
従ってドナー内燃機関２の排ガス流から、規定の部分排ガス量を引き出ことができる。
【００４１】
従って、エンジン開発の非常に初期の段階で、排ガス後処理装置９又はその部分を試験及び実験に供することが可能になり、その結果を更なる開発に反映させることができる。
【図１】
0006533781.tif 000002
【図２】
0006533781.tif 000003