Der Zustand der Ansaugluft beeinflußt in starkem Maße das Betriebsverhalten einer Verbrennungsmaschine. So erhöht sich bei Ottomotoren zum Beispiel das Motordrehmo- ment mit ansteigendem Luftruck um ca. +0,12% pro Hektopascal. Eine Temperaturerhöhung der angesaugten Umgebungsluft um 1° C verursacht im gleichen Fall beispielsweise einen Leistungabfall von ca.-0,5%. Der Feuchtegehalt der Ansaugluft hat unmittelbar nur wenig Einfluß auf die Motorleistung, jedoch sind Auswirkungen auf die Abgasemissionen, beson- ders der Stickoxide, nicht zu vernachlässigen, was sowohl bei Otto-als auch Dieselmotoren der Fall ist. Ein höherer Feuchtegehalt der Ansaugluft ermöglicht bei Ottomotoren außerdem einen früheren Zündzeitpunkt bis zum Erreichen der Klopfgrenze, was bei Abstimmungsar- beiten am Motorenprüfstand zu berücksichtigen ist.

Da die Entwicklungsarbeiten von Verbrennungsmaschinen aufgrund der weltweit strenger werdenden Abgasgesetzgebung und der höheren Leistungsdichte immer höhere Anforderungen bezüglich der Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Versuchsergebnisse stellt, ist es daher erforderlich, sämtliche Einflüsse, welche die Versuchsergebnisse bei der Motorenentwicklung beeinflussen, so weit wie möglich zu eliminieren. Da zu diesen Einflüs- sen auch der Zustand der Ansaugluft zähit, ist es notwendig diese zu konditionieren, um ver- gleichbare Versuchsbedingungen am Motorenprüfstand zu erreichen.

Bekannte Systeme zur Konditionierung der Ansaugluft für Verbrennungsmaschinen sind am Markt käuflich verfügbar (z. B."Combustion Air Conditioning Unit der Firma AVL-List GmbH, Graz/Österreich oder FEV AirCon der Firma FEV Motorentechnik GmbH, Aa- chen/Deutschland). Diese Systeme werden aber direkt an das Luftversorgungssystem der Verbrennungsmaschine angeschlossen, und müssen auf diese Weise bei Änderungen des Betriebszustandes der Verbrennungsmaschine und daraus folgenden Änderungen des Luft- durchsatzes direkt den Änderungen des Luftdurchsatzes der Verbrennungsmaschine folgen.

So beträgt beispielsweise der maximale Luftdurchsatz eines Ottomotors etwa das 40-fache des minimalen Luftdurchsatzes. Es ist daher verständlich, daß bei schnellen. und dynami- schen Änderungen des Luftdurchsatzes der Verbrennungsmaschine bekannte Systeme die- sen Änderungen nur eingeschränkt Folgen können und daher während der dynamischen Luftdurchsatzänderungen nur eine schlechte Regelgüte der Luftzustände erreicht wird. Ein Beispiel für eine derartige bekannte Anlage ist in der DE 40 15 818 C2 beschrieben.

In der DE 25 36 047 A1 ist dagegen eine reine Unterdrucksimulation beschrieben, während keinerlei Vorkehrungen für eine komplette Konditionierung der Verbrennungsluft getroffen sind. Darüberhinaus ist in der bekannten Vorrichtung ein Behälter vorgesehen, in welchen die für den Motor gedachte Verbrennungsluft und das Abgas des Motors gelangen und sich dort allenfalls auch vermischen bzw. gegenseitig beeinflussen können, wodurch eine sichere und konstante Bedindungen bietende Konditionierung kaum möglich ist. Spe- ziell für hoch dynamische Betriebszustände ist bei einer Vorrichtung wie etwa in der DE 25 36 047 A1 offenbart die Gefahr von Durchmischung von Verbrennungsluft und Abgas auf- grund von Druckpulsationen, großräumigen Turbulenzen, thermischen Gradienten usw. sehr groß. Dabei wird überdies die Verbrennungsluft je nach Bedarf vom Motor in den Behälter gesaugt, was die konstante Konditionierung ebenfalls kaum durchführbar werden läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese und weitere Nachteile der herkömmlichen Kondi- tionierungsverfahren und-vorrichtungen zu vermeiden und eine sichere, konstante Konditio- nierung der Verbrennungsluft auch unter dynamischen und hoch dynamischen Betriebsbe- dingungen weitgehend zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zu jedem Zeitpunkt eine im wesentlichen konstante, vollständig konditionierte Menge des Verbrennungsgases bereit- gestellt wird, welche zumindest der von der jeweiligen Verbrennungsmaschine maximal be- nötigten Menge entspricht. Durch diese Maßnahme muß die Konditionierung nicht dyna- misch nachgeführt werden, sondern der Motor am Prüfstand zweigt sich aus einer für die maximal nötige Menge an Verbrennungsluft die jeweils für den aktuellen Betriebszustand benötige Menge an Verbrennungsluft ab. Die vorgeschaltete Konditionierungsanlage muß ja ohnedies für die maximale Menge an Verbrennungsluft ausgelegt sein, wobei im erfindungs- gemäßen Fall die Konditionierungsstrecke von einem konstanten Massenstrom passiert wird und daher die Regelung entsprechend einfach möglich ist.

Gemäß einem vorteilhaften weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass von der Verbrennungsmaschine nicht benötigtes Verbrennungsgas an der Verbrennungsmaschi- ne vorbeigeleitet und mit deren Abgas gemischt wird. Damit ist es in einfacher Weise mög- lich, zwischen der Abzweigung der tatsächlich vom Motor benötigen Verbrennungsluft und dem Austritt des Abgases einen genau einstellbare Druckdifferenz im System zu erhalten und damit auch die Substanztrennung zwischen der Verbrennungsluft und dem Abgas si- cherzustellen.

Eine einfach realisierbare Unterdruckregelung der Anlage ist erzielbar, wenn das Verbrennungsgas/Abgas-Gemisch hinter der Verbrennungsmaschine abgesaugt wird, vor- zugsweise mit definiertem Unterdruck, bezogen auf den Umgebungsdruck.

Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, daß zwischen dem konditionierten Verbren- nungsgas und dem Abgas bzw. Verbrennungsgas/Abgas-Gemisch hinter der Verbren- nungsmaschine ein Druckgefälle zwischen 0,3 und 5 mbar, vorzugsweise zwischen 0,5 und 3 mbar, eingestellt wird.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Massendurchfluß unabhängig vom Absolutdruck im wesentlichen konstant gehalten wird.

Damit sind große und auch dynamische Druckschwankungen unter Erhaltung des geringen Regelaufwandes für die Gaskonditionierung und damit die entsprechend einfach Auslegung der Anlage möglich.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung auch durch eine Vorrichtung zur Versorgung einer Verbrennungsmaschine mit konditioniertem Verbren- nungsgas gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Versorgungsleitung für zumin- dest die von der jeweiligen Verbrennungsmaschine maximal benötigte Menge an Verbren- nungsgas ausgelegt ist und von dieser Versorgungsleitung eine mit der Verbrennungsma- schine verbindbare Ansaugleitung abzweigt. Neben den bereits oben in bezug auf das Ver- fahren genannten Vorteile weist die beschriebene, erfindungsgemäße Vorrichtung mit ihrer Versorgungsleitung den Vorteil auf, dass eine gute Strömungscharakteristik vorliegt, die für die zum Motor gelangende Verbrennungsluft sicherstellt, dass keine Rückmischung von Ab- gas und damit keine Veränderungen der Parameter der konditionierten Verbrennungsluft auftreten.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung mündet eine mit der Verbrennungs- maschine verbindbare Abgasleitung hinter der Abzweigung der Ansaugleitung in die Versor- gungsleitung ein. Damit ist die Möglichkeit einer Unterdruckregelung unter Beibehaltung aller zuvor genannten Vorteile gegeben.

Vorteilhafterweise sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Einrichtungen zur Einstellung eines Druckunterschiedes im Bereich zwischen 0,3 und 5 mbar, vorzugswei- se zwischen 0,5 und 3 mbar, zwischen der Abzweigung der Ansaugleitung und der Einmün- dung der Abgasleitung in jeweils die Versorgungsleitung vorgesehen. Dadurch kann für alle Betriebszustände des Motors, vom Leerlauf bis zur Vollast, die sichere Substanzentrennung zwischen Verbrennungsluft und Abgas gewährleistet werden.

In gleicher Weise läßt sich dieser Effekt auch bewirken-oder zusätzlich sicherstellen - wenn Einrichtungen zur Sicherstellung einer minimalen, zumindest der Diffusionsge- schwindigkeit von Abgas im konditionierten Verbrennungsgas entsprechenden, Strömung- geschwindigkeit zwischen der Abzweigung der Ansaugleitung und der Einmündung der Ab- gasleitung vorgesehen sind.

Neben der Möglichkeit, die erfindungsgemäße Vorrichtung an eine zentrale Konditio- nierungsanlage anzuschließen ist es auch möglich, die Konditionierung mit in der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung einzuschließen, wobei in diesem Fall Einrichtungen zur Einstel- lung und Regelung der Temperatur und/oder Feuchte vor der Abzweigung der Ansaugleitung zur Verbrennungsmaschine in der Versorgungsleitung vorgesehen sind, beispielsweise Gas- kühler, Tropfenabscheider, Gaserhitzer und Dampfzufuhrleitungen, vorzugsweise mit Dampfdosierventilen.

Um eine Überdruckregelung durchführen zu können, ist bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass vor der Abzweigung der Ansauglei- tung eine Gasfördereinrichtung und hinter der Einmündung der Abgasleitung eine Regelein- richtung für den Gasdurchfluss vorgesehen sind.

Andererseits ist eine Unterdruckregelung möglich, wenn vor der Abzweigung der An- saugleitung eine Regeleinrichtung für den Gasdurchfluss und hinter der Einmündung der Abgasleitung eine Gasfördereinrichtung vorgesehen sind. Beide der zuvor genannten Rege- lungsvarianten sind selbstverständlich auch kombinierbar.

Um Schwierigkeiten bei der Auslegung der Gasfördereinrichtung, insbesonders in der Form von Zentrifugalgebläsen oder Radialgebläsen, vorzubeugen, welche bei Betrieb der Anlage mit größerem Unterdruck und/oder aufgrund der Förderung eines Abgas/Luft- Gemisches auftreten können, ist vorteilhafterweise zwischen der Verbrennungsmaschine und der Gasfördereinrichtung zumindest ein Wärmetauscher vorgesehen. Damit ist ein Un- terdruckbetrieb selbst bis ca. 500 mbar (was ca. 6.000 m Höhe entspricht) möglich.

Bezüglich der Auswahl der Gasfördereinrichtung sind je nach den Anforderungen ge- eignete Typen auszuwählen. Im Fall von beispielsweise Rootsgebläsen sind zwei wesentli- che Vorteile gegeben. Einerseits sind Unterdrücke bis 550 mbar (notwendig um-500mbar am Saugrohr zu gewährleisten) kein Problem, während Zentrifugalgebläse in den gewünsch- ten Baugrößen ein Limit von ca. 450mbar aufweisen. Weiters kann mittels eines drehzahlge- regelten Rootsgebläses sowohl Unterdruck wie auch Überdruck geregelt werden und somit ist keine Regelklappe am Ende des Sammelbehälters notwendig, da mittel Rootsgebläse auch gedrosselt werden kann. Vorteilhafterweise ist jedoch für den Unterdruckbetrieb ein Drosselventil nach der Konditionierstrecke vor dem Motor angeordnet, um die Konditionier- strecke nicht mit dem hohen Unterdruck zu belasten.

Das Rootsgebläse fördert annähernd konstanten Volumenstrom bei konstanter Dreh- zahl unabhängig vom Luftdruck. Jedoch ändert sich der Luftmassenstrom entsprechend der Druckänderung. Um jetzt den Luftmassenstrom für die Konditionierstrecke annähernd kon- stant zu halten, kann das Drosselventil abhängig vom Luftdrucksollwert entsprechend ge- stellt werden (diese Stellungen werden bei Inbetriebnahme ermittelt und im Regler entspre- chend hinterlegt). Die Druckregelung erfolgt dann über die Drehzahiregelung des Roots- gebläses (über PID Regler).

Ein Nachteil des Rootsgebläses liegt in der maximal möglichen Temperatur des zu- geführten Gasgemisches, die auf ca. 50-60°C beschränkt ist. Sollten also lediglich Unter- drücke bis ca. 350mbar erforderlich sin, kann auf Zentrifugalgebläse zurückgegriffen werden, die mit einer Temperatur bis ca. 1 50°C gefahren werden können.

In einfacher und sicherer Weise ist die Mengeregelung durchführbar, wenn die Re- geleinrichtungen für den Gasdurchfluß durch Regelklappen gebildet sind.

In vorteilhafter Weise kann dabei parallel zu den Regelklappen zumindest ein Feinre- gelventil vorgesehen sein.

Weiters kann eine Substanzentrennung sichergestellt werden, wenn zwischen der Abzweigung der Ansaugleitung und der Einmündung der Abgasleitung eine Gasförderein- richtung vorgesehen ist. Durch diese Einrichtung ist auch die gewünschte Druckdifferenz zwischen Einlaß-und Abgasseite des Motors einstell-bzw. beeinflußbar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform oder in Kombination mit einer der oben be- schriebenen Vorrichtungen kann die Substanzentrennung auch dadurch erzielt werden, daß Einrichtungen zur Laminarisierung der Strömung in der Versorgungsleitung, vorzugsweise zumindest zwischen der Abzweigung der Ansaugleitung und der Einmündung der Abgaslei- tung, vorgesehen sind.

Eine weitere Alternative zur Erzielung dieses Effektes ist es, wenn in der Versor- gungsleitung zwischen der Abzweigung der Ansaugleitung und der Einmündung der Abgas- leitung ein Wellenwiderstand und/oder ein Schalldämpfer vorgesehen ist.

Für die einfache und wirtschaftliche Auslegung der Anlage sollen hochdynamische Vorgänge an der Verbrennungsmaschine keine oder nur geringste Auswirkungen auf die benötigte Menge an konditioniertem Gas haben. Daher ist gemäß einer vorteilhaften Ausfüh- rungsform der Erfindung die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Gasfördereinrichtungen in Regelverbindung mit der bezüglich der Verbrennungsmaschine gegenüberliegenden Regeleinrichtung für den Gasdurchfluß steht. Damit ist dann ein Regel- konzept verwirklichbar, das selbst bei dynamischen Druckänderungen den Massendurchfluß durch die Anlage im wesentlichen konstant erhält.

Vorteilhafterweise ist dabei die Förderleistung der Gasfördereinrichtung in Abhängig- keit von der Stellung der gegenüberliegenden Regeleinrichtung einstellbar. Wenn beispiels- weise eine Drosselklappe zur Änderung des in der Anlage gefahrenen Druckes-oder eines Druckverlaufes-verstellt wird, wird gleichzeitig die Drehzahl beispielsweise einer als Zentri- fugalgebläse ausgeführten Gasfördereinrichtung derart angepaßt, dass unabhängig vom Absolutdruck die Durchflußmenge an konditioniertem Gas im wesentlichen konstant bleibt.

Um eine möglichst realitätsnahe Prüfung der Motoren unter genau definierten Bedin- gungen zu ermöglichen, ist gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal vorgesehen, daß die Versorgungsleitung zwischen der Abzweigung der Ansaugleitung und der Einmündung der Abgasleitung im wesentlichen die gleiche Länge aufweist die dem Abstand zwischen dem Luftfiltereingang und dem Ende der Auspuffanlage des Fahrzeuges entspricht, dessen Verbrennungsmaschine mit dem konditionierten Verbrennungsgas versorgt wird.

In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeich- nungsfiguren näher erläutert werden. Dabei zeigt die Fig. 1 schematisch eine erfindungsge- mäße Anlage für den Überdruck-und Unterdruckbetrieb, Fig. 2 ist eine Darstellung entspre- chend Fig. 1 für Überdruck-und Unterdruckregelung ohne Druckverlustkompensation, Fig. 3 ist eine Darstellung entsprechend Fig. 1 allein für Überdruckregelung, Fig. 4 ist eine Darstel- lung entsprechend Fig. 1 allein für Unterdruckregelung, Fig. 5 ist eine Darstellung entspre- chend Fig. 1 für die hochpräzise Überdruck-und Unterdruckregelung, und Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage mit einem Prüfling, bestehend aus einem Motor mit auch im eingebauten Zustand vorgesehenen Ansaug-und Abgastrakt.

Die mit Verbrennungsluft zu versorgende Verbrennungsmaschine 1 besitzt einen An- saugkanal 2, durch den die Verbrennungsluft dem Verbrennungsvorgang zugeführt wird, sowie einen Abgaskanal 3, durch den die Abgase abgeführt werden. Um möglichst praxisna- he Prüfläufe durchzuführen kann, wie dies in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, der Ansaug- kanal entsprechend der im Fahrzeug vorgesehenen Ausführung gestaltet sein, d. h. mit Luft- filter. In gleicher Weise ist auch der Abgaskanal wie im fertigen Fahrzeug ausgelegt, d. h. als kompletter Abgastrakt mit Schalldämpfern, Katalysator usw.

Die erfindungsgemäße Anlage besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel mit be- reits integrierter Konditionierungsstrecke-in Strömungsrichtung der Luft aus gesehen-aus einem Staubfilter 5 mit der Ansaugöffnung 4, einer Einrichtung zur Förderung von Luft 6 vor- zugsweise einem Radialventilator oder einem Gebläse, einer Regelklappe für Unterdruckbe- trieb 7, einem Luftkühler 8-vorzugsweise einem Luft-Kaltwasser Wärmetauscher mit einem durch ein Stellventil für Kaltwasser 9 einstellbaren Durchsatz von Kühlmedium-, einem Trop- fenabscheider für Kondensat 10, sowie einem mittels Steuereinrichtung 12 in der Heizleis- tung regelbaren Lufterhitzer 11. Zur Regelung der Luftfeuchte kann ein Dampferzeuger. 13 angeordnet werden, von dem aus Dampf über ein Dampfdosierventil 14 zur Einstellung der Luftfeuchte in die Hauptluftleitung 15 dosiert werden kann. Zur Messung der Luftzustände dienen ein Absolutdruckfühler 16 ein Temperaturfühler 17 und ein Feuchtefühler 18.

Die in diesen Anlagenteilen konditionierte Luft wird durch die Hauptluftleitung 15 der Verzweigungsstelle 19 zwischen der Hauptleitung 20 und dem Ansaugkanal 2 in einer Men- ge zugeführt, welche der vom Motor maximal verbrauchten Menge entspricht. Damit ist von der vorgeschalteten Konditionierungsstrecke 4 bis 18 immer die gleiche Menge an zuzufüh- render Luft zu behandeln, was die Auslegung insbesonders der Regelung dieser Konditionie- rung äußerst einfach macht. Auch können damit alle Veränderungen im Betrieb des zu prü- fenden Motors, selbst alle hoch dynamischen Übergänge, aufgefangen werden und der Verbrennungsmaschine 1 wird zu jedem Zeitpunkt eine sicher und konstant konditionierte Menge an Verbrennungsluft zugeführt. In der Hauptleitung 20 kann optional ein kleiner dreh- zahiregelbarer Axialventilator 21 zur Druckverlustkompensation bzw. zur Einstellung einer genau definierten Druckdifferenz zwischen Ansaugkanal 2 und Abgaskanal 3 des Motors 1 angeordnet werden, der mit Hilfe des Reglers 33 in Abhängigkeit des Differenzdrucks zwi- schen Mündung und Austritt der Leitung 20 drehzahigeregelt wird. Die Messung dieses Diffe- renzdrucks erfolgt durch den Differenzdruckfühler 22. Die Leitung 20 und der Abgaskanal 3 der Verbrennungsmaschine 1 münden über in Mündungsstück 23 in den Abluftkanal 24. Am Ende des Abluftkanals 24 ist eine Regelklappe für Überdruckbetrieb 25 angeordnet. Eine Luftfördereinrichtung 26 für Unterdruckbetrieb-vorzugsweise ein Radialventilator oder ein Gebläse-befindet sich vor der Abluftöffnung 27 für den Austritt des Abluftstromes an die Umgebung oder das Abgassystem des Prüfstandes. Allenfalls könnte auch noch ein zusätz- licher Wärmetauscher zwischen der Verbrennungsmaschine 1 und der Luftfördereinrichtung 26 angeordnet sein, vorzugsweise im Abluftkanal 24, wodurch die Auslegung der Luftför- dereinrichtung vereinfacht und die Auswahl der möglichen Typen erweitert wird und auch Probleme durch die Abgas/Luft-Mischung hinter der Verbrennungsmaschine 1 und/oder durch Betrieb bei hohem Unterdruck (bis zu 350 bis 400 mbar) vermieden werden.

Zum Betrieb des Systemes und zum Einregeln der gewünschten Luftzustände ist eine elekt- ronische Steuer-und Regeleinrichtung 28 vorgesehen, in der alle zum Betrieb des Gerätes notwendigen Steuereinrichtungen und Regler zur Druck-29 und 30, Temperatur 31 und Feuchte 32 integriert sind. Dabei ist vorteilhafterweise darauf Rücksicht genommen, dass der Massendurchfluß unabhängig vom Absolutdruck im wesentlichen konstant gehalten wird. Zu diesem Zweck ist von Vorrichtungsseite zumindest eine der Gasfördereinrichtungen 6,26,21 in Regelverbindung mit der bezüglich der Verbrennungsmaschine 1 gegenüberliegenden Regeleinrichtung 7,25 für den Gasdurchfluß. Da bei Überdruckbetrieb bislang nur geringe, vernachlässigbare Druckänderungen gefragt sind, ist dieses Regelkonzept hauptsächlich für den Unterdruckbetrieb wesentlich, wofür die vor der Verbrennungsmaschine 1 angeordnete Regeleinrichtung 7 mit der hinter der Verbrennungsmaschine 1 liegenden Gasfördereinrich- tung 25 in Regelverbindung steht. Je nach Stellung der meist als Drosselklappe ausgeführ- ten Regeleinrichtung 7,25 wird die zumeist von der Drehzahl abhängige Förderleistung der Gasfördereinrichtung 6,26,21 eingeregelt.

Die Funktionsweise des Verfahrens kann anhand der Fig. 1 wie folgt beschrieben werden : Die Verbrennungsmaschine 1 saugt den für die Verbrennung benötigten Luftmassen- strom n&ein durch den Ansaugkanal 2 an und führt diesen der Verbrennung zu. Der infolge der Verbrennung entstehende Abgasmassenstrom iaus wird durch den Abgaskanal 3 wie- der ausgestoßen. Aufgabe des Verfahrens ist es, die Luftzustände am Eintritt zum Ansaug- kanal 2, d. h. Druck, Temperatur und Feuchte, unabhängig von den Umgebungsbedingungen einzustellen. Weiters soll der Druck am Austritt des Abgaskanals 3 weitgehend jenem am Eintritt des Ansaugkanals 2 entsprechen. Die Luftführung beim Betrieb der Verbrennungs- maschine 1 am Prüfstand ist dabei wie folgt. Infolge der Wirkung der beiden Luftförderein- richtungen 6,26 wird ein definierter Luftmassenstrom t durch die Ansaugöffnung 4 durch die Luftfördereinrichtung 6, die Regelklappe für Unterdruckbetrieb 7, den Luftkühler 8, den Tropfenabscheider 10 und den Lufterhitzer 11 in die Hauptluftleitung 15 gefördert. An der Verzweigung 19 von Hauptleitung 20 und Ansaugkanal 2 erfolgt eine Aufteilung des Luft- massenstromes t in den Hauptleitungs-Luftmassenstrom n% P und in den Verbrennungs- luftmassenstrom ein. Der Bypass Luftmassentrom AP wird durch einen drehzahlregelba- ren Axialventilator zur Druckverlustkompensation 21 gefördert und bei der Mündung 23 des Abgaskanals 3 in die hauptleitung 20 mit dem Abgasmassenstrom n&aus zum Abluftmassen- strom Ax zusammengeführt. Dieser Abluftmassenstrom Ax wird durch die Regelklappe für Überdruckbetrieb 25, der Luftfördereinrichtung für Unterdruckbetrieb 26 und die Abluftöff- nung 27 in die Umgebung oder das Abluftsystem des Prüfstandes gefördert.

Für die Zusammenhänge der einzelnen Luft-bzw. Abgasmassenströme können die folgenden Beziehungen aufgrund der Massenerhaltungssätze und der Kontinuität angeführt werden : iein = variabel als Funktion des Motorbetriebszustandes. (i) n&aus = n&ein + n&Br wobei Ar der für die Verbrennung benötigte Massenstrom des Brennstoffes ist.

Bei Verwendung von üblichen flüssigen oder festen Brennstoffen und annähernd stö- chiometrischen oder überstöchiometrischen Verbrennungsverfahren gilt jedoch : n&Br # n&ein<BR> <BR> (iii) z.B. Bei Verwendung von handeslüblichem Dieselkraftstoff beträgt der stöchi- ometrische Luftbedarf 14,5 kg Luft/kg Brennstoff und es gilt daher n& = n&ein zur<BR> <BR> <BR> , was den oben angeführten (iii) Zusammenhang bestätigt.

Aufgrund von (iii) kann für eine grobe Abschätzung der Massenströme der Brenn- stoffmassenstrom 4 vernachlässigt werden und es kann (ii) auch geschrieben werden : n&aus # n&ein Somit kann für die Luftmassenströme t und Ax, die an den Komponenten zur Regelung der Luftzustände auftreten und somit die maßgeblichen Größen für die Rege- lungsgüte des Verfahrens sind, für alle Betriebszustände der Verbrennungsmaschine (1) geschrieben werden : n&L = n&ein + n&Bp und n&Ex = n&aus + n&Bp (vi) unter Verwendung von (iv) in (v) und (vi) kann somit geschrieben werden : t (vii) Daraus ist ersichtlich, daß die für die Regelung der Luftzustände maßgeblichen Luft- massenströme t und Ax nahezu unabhängig vom Betriebszustand der Verbrennungs- maschine 1 und deren dynamsichen Verhalten sind und somit alleine von der Auslegung und der Betriebsweise der regelungstechnischen Komponenten abhängen. Es ist damit ersicht- lich, daß mit diesem Verfahren auch dynamischen Änderungen der Betriebsweise der Verbrennungsmaschine gefolgt werden kann. Eine Änderung der Betriebsweise der Verbrennungsmaschine bewirkt lediglich eine Änderung der Temperaturen und damit der Dichte des Luftmassenstromes Ax. Diese Änderungen sind auch mit diesem Verfahren durch das Verhalten der Regeleinrichtungen zu kompensieren, können jedoch weitgehend durch die allgemeinen Auslegungsparameter des Systems, wie z. B. Größe des Luftmassen- stromes *, beinflußt werden.

Die Regelung der Zustände des Luftstromes t und des Drucks des Luftmassen- stromes Ax erfolgt dabei wie folgt : Regelung des Drucks bei Überdruckbetrieb : Wenn der gewünschte Luftdruck höher als der Umgebungsdruck sein soll, erfolgt die Regelung des Luftdruckes durch Druckanhebung und Föderung des Luftmassenstromes durch die Luftfördereinrichtung 6 im Zusammenwirken mit der Regelklappe für Überdruckbe- trieb 25. Die Luftfördereinrichtung 6 wird mit konstanter Drehzahl betrieben, wobei der Luft- massenstrom zumindest gleich groß, vorteilhafterweise sogar deutlich größer, gewählt wird, als der maximale Luftverbrauch der Verbrennungsmaschine 1. Durch Drosselung des Luft- massenstromes mit der Regelklappe für Überdruckbetrieb 26 wird das gesamte Leitungssys- tem vom Austritt der Luftfördereinrichtung 6 bis zur Regelklappe für Überdruckbetrieb 26 auf den gewünschten Luftdruck angehoben. Die Stellung der Regelklappe für Überdruckbetrieb 26 wird dabei durch den elektronischen Regler für die Regelklappe Überdruck 30 eingestellt.

Der aktuelle Druck im Rohrleitungssystem wird dabei durch den Absolutdruckfühier 16 ge- messen und in ein elektrisches dem Druck proportionales Signal umgewandelt. Dieses Sig- nal wird an den Regler für Regelklappe Überdruck 30 als Ist-Signal übermittelt. Der Regler 30 vergleicht das Ist-Signal mit dem durch den Benutzer gewünschten Sollwert und erzeugt ein, der Stellung der Regelklappe proportionales, Stellsignal an die Regelklappe Überdruck 26. In dieser Betriebsweise ist die Stellung der Regelklappe für Unterdruckbetrieb 7 vollstän- dig geöffnet, um unerwünschte Drosseleffekte an dieser Klappe zu vermeiden.

Regelung des Drucks bei Unterdruckbetrieb : Wenn der gewünschte Luftdruck niedriger als der Umgebungsdruck sein soll, erfolgt die Regelung des Luftdruckes durch Drosselung an der Regelklappe für Unterdruckbetrieb 7 und Ansaugen des Luftmassenstromes t durch die Luftfördereinrichtung für Unterdruckbe- trieb 26. Die Luftfördereinrichtung 26 wird mit konstanter Drehzahl betrieben, wobei der Luftmassenstrom wiederum zumindest gleich groß dem maximalen Luftverbrauch des Mo- tors 1 gewählt wird, vorzugsweise sogar wieder deutlich größer gewähit wird. Durch Drosse- lung des Luftmassenstromes mit der Regelklappe für Unterdruckbetrieb 7 wird das gesamte Leitungssystem von der Regelklappe für Unterdruckbetrieb bis zur Saugseite der Luftför- dereinrichtung 26 auf den gewünschten Luftdruck abgesenkt. Die Stellung der Regelklappe für Unterdruckbetrieb 7 wird dabei durch den elektronischen Regler für die Regelklappe Un- terdruck 29 eingestellt. Der aktuelle Druck im Rohrleitungssystem wird dabei durch den Ab- solutdruckfühler 16 gemessen und in ein elektrisches dem Druck proportionales Signal um- gewandelt. Dieses Signal wird an den Regler für Regelklappe Unterdruck 29 als Ist-Signal übermittelt. Der Regler 29 vergleicht das Ist-Signal mit dem durch den Benutzer gewünsch- ten Sollwert und erzeugt ein, der Stellung der Regelklappe proportionales, Stellsignal an die Regelklappe Unterdruck 7. In dieser Betriebsweise ist die Stellung der Regelklappe für Ü- berdruckbetrieb 25 vollständig geöffnet, um unerwünschte Drosseleffekte an dieser Klappe zu vermeiden.

Regelung der Temperatur Die Einstellung der Temperatur des Luftmassenstromes n&ein erfolgt mit Hilfe der Wir- kung des Luftkühlers 8 und des Lufterhitzers 11. Je nach gewünschter Soll-Temperatur kann eine Erwärmung oder Abkühlung des Luftmassenstromes erfolgen. Die aktuelle Ist- Temperatur wird durch den Temperaturfühler 17 gemessen und in ein elektrisches der Tem- peratur proportionales Signal umgewandelt. Dieses Signal wird an den Regler für Tempera- tur 31 als Ist-Signal übermittelt. Der Regler 31 vergleicht das Ist-Signal mit dem durch den Benutzer gewünschten Sollwert und erzeugt, je nach Erfordernis zum Kühlen oder Heizen, ein stetiges Stellsignal an das Steliventil für Kaltwasser 9 oder an die Steuereinrichtung für Heizleistung 12. Die Einregelung der gewünschten Soll-Temperatur erfolgt somit durch Ein- stellen eines erforderlichen Durchsatzes an Kühlmedium durch den Luftkühler und/oder Ein- stellen der erforderlichen Heizleistung des Lufterhitzers. Es können auch Betriebzustände auftreten, bei denen sowohl gekühlt als auch nachträglich geheizt werden muß (Siehe auch Regelung der Feuchte).

Regelung der Luftfeuchte Die Einstellung der Feuchte des Luftmassenstromes n&ein erfolgt mit Hilfe der Wir- kung des Luftkühlers 8 und durch Dosierung von Dampf aus dem Dampferzeuger 13. Der Luftmassenstrom t wird im Luftkühler 8 bis unter die Taupunkttemperatur abgekühlt und infolge der dadurch verursachten Kondensation der im Luftstrom enthaltenen Feuchtigkeit getrocknet. Das entstehende Kondensat wird bei Durchströmen des Tropfenabscheiders abgeschieden und abgeführt. Das Einstellen der gewünschten Feuchtigkeit erfolgt durch Dosieren von Wasserdampf in den Luftstrom des Hauptluftkanals 15. Die aktuelle Ist- Feuchte wird durch den Feuchtefühler 18 gemessen und in ein elektrisches der Feuchte pro- portionales Signal umgewandelt. Dieses Signal wird an den Regler für Feuchte 32 als Ist- Signal übermittelt. Der Regler 32 vergleicht das Ist-Signal mit dem durch den Benutzer ge- wünschen Sollwert und erzeugt, je nach Erfordernis zum Kühlen (Entfeuchten) oder Be- feuchten, ein stetiges Stellsignal an das Stellventil für Kaltwasser 9 oder das Dampfdosier- ventil 14.

Kompensation des Druckverlustes in der Hauptleitung Wenn es infolge besonderer Anforderungen an die Druckregelgüte des Luftmassen- stromes im Abgaskanal notwendig ist, kann ein drehzahlregelbarer Axialventilator 21 in der Leitung 20 angeordnet werden. Der Druckverlust in der Leitung 20 wird durch den Differenz- druckfühler 22 gemessen und als elektrisches Ist-Signal an den Drehzahlregler für den Axi- alventilator 21 übermittelt. Die Einstellung der Drehzahl erfolgt derart, daß der Druckverlust kompensiert und ausgeregelt wird.

Durch Weglassen einzelner Komponenten können unterschiedliche Ausführungsvari- anten der Erfindung realisiert werden, beispielsweise eine Anlage gemäß der Erfindung, je- doch nur für den Überdruckbetrieb und Druckverlustkompensation in der Hauptleitung 20, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.

Wenn es die Regelgenauigkeit der Abgasgegendruckregelung zuläßt und ein gerin- ger und exakt einzustellender Druckunterschied zwischen den Ansaugkanal 2 und dem Ab- gaskanal 3 zulässig ist, kann auf den drehzahlregelbaren Axialventilator zur Druckverlust- kompensation 21 (siehe Fig. 1) sowie auf den Regler für den Axialventilator 33 verzichtet werden.

Ausführunqsvariante für reinen Überdruckbetrieb Eine Ausführungsvariante, die für reinen Überdruckbetrieb (relativ zur Umgebung) geeignet ist, zeigt die Fig. 3. Im Vergleich zur Fig. 1 wird diese Ausführung durch Weglassen der Komponenten zur Herstellung des Unterdruckes dargestellt, In dieser Ausführung fehlen somit die Regelklappe für Unterdruckbetrieb 6 der Fig. 1, die Lufffördereinrichtung für Unter- druckbetrieb 26 sowie der Regler für die Regelklappe Unterdruck 29.

Ausführungsvariante für reinen Unterdruckbetrieb (Fig. 4) Eine Ausführungsvariante, die für reinen Unterdruckbetrieb (relativ zur Umgebung) geeignet ist zeigt die Fig. 4. Im Vergleich zur Fig. 1 wird diese Ausführung durch Weglassen der Komponenten zur Herstellung des Überdruckes dargestellt. In dieser Ausführung fehlen somit die Luftfördereinrichtung für Überdruckbetrieb 6, die Regelklappe für Überdruckbetrieb 25, sowie der Regler für die Regelklappe Überdruck 30 der Fig. 1.

Ausführungsvariante für hochpräzise Luftdruckregelung (Fig. 5) : Die Fig. 5 zeigt eine Ausführung der Erfindung, mit der eine hochpräzise Druckrege- lung, sowohl für Überdruck als auch für Unterdruck, realisiert werden kann. Die zur Einrege- lung des Über-beziehungswiese Unterdruck verwendeten Regelklappen 6,25 werden dabei durch Parallelschalten je eines Feinregelventiles 7a, 25a, das im Strömungsquerschnitt deut- lich kleiner als die Regelklappen dimensioniert ist, ergänzt. In diesem Fall erfolgt die Einrege- lung des gewünschten Luftdruckes derartig, daß anfänglich eine Grobregelung des Luftdru- ckes durch die Regelklappen 7 bzw. 25 durchgeführt wird. Nach Unterschreiten einer defi- nierten Regelabweichung des Ist-Druckes vom Soll-Druck wird die Stellung dieser Regel- klappen 7,25 festgehalten und nicht mehr verändert. Die endgültige Einregelung des ge- wünschen Luftdruckes erfolgt im Anschluß daran mit Hilfe der Feinregelventile 7a und 25a.

Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, daß einerseits mit Hilfe der Regelklappen 7,25 der Luftdruck sehr schnell nahe an den gewünschten Wert herangeführt werden kann, und andererseits eine hochgenaue Druckregelung mit den fein abgestimmten Feinregelventi- len 7a, 25a realisiert werden kann.

In der Praxis ist es besonders vorteilhaft, wenn die Bedingungen am Prüfstand exakt den Gegebenheiten entsprechen, die auch bei bestimmungsgemäßen Betrieb des Prüflings vorliegen, insbesonders bei Fahrzeugmotoren also die auch im Fahrzeug vorgesehenen Luftfilter, Abgasanlagen usw. vorhanden sind. Daher ist, wie in der Fig. 6 schematisch dar- gestellt ist, vorteilhafterweise die Versorgungsleitung derart ausgeführt, dass die Länge der Versorgungsleitung 15 für die konditionierte Verbrennungsluft zwischen der Abzweigung 19 der Ansaugleitung 2 zur Verbrennungsmaschine 1 und der Einmündung 23 der Abgasleitung 23 im wesentlichen gleich lang ist wie die komplette Motoreneinheit, inklusive aller vorge- schalteten Teile des Ansaugtraktes und des nachgeschalteten Abgastraktes. D. h., dass die Länge zwischen der Abzweigung 19 und der Einmündung 23 dem Abstand zwischen dem Luftfiltereingang 1 a und dem Ende der Auspuffanlage 1 b des Fahrzeuges entsprechen wird.

Patentansprüche :