Die Erfindung betrifft ein Abgasprobenentnahmesystem mit einer Hauptförderleitung, einer Hauptdurchsatzpumpe, über welche ein Probengas In der Hauptförderleitung förderbar ist, und mindestens einer ersten Venturidüse und einer zweiten Venturidüse, wobei die erste Venturfdüse und die zweite Venturidüse parallelgeschaltet sind und stromaufwärts zur Hauptdurchsatzpumpe in der Hauptförderleltung angeordnet sind, wobei der ersten Venturidüse ein erstes Regelventil zugeordnet ist und der zweiten Venturidüse ein zweites Regelventil zugeordnet Ist.

In den meisten Ländern existieren Abgasgesetze, die vorschreiben, dass vor dem Verkauf eines Kraftfahrzeugs eine Typfreigabe erfolgen muss. Bei der Typfreigabe wird ein Typ des Verbrennungsmotors oder des Kraftfahrzeugs bezüglich der ausgestoßenen Schadstoffmenge überprüft und freigegeben. In den Abgasgesetzen wird unter anderem die Art und Weise der Abgasmessung vorgeschrieben. Dabei existieren grundsätzlich zwei unterschiedliche Messmethoden, wobei bei der ersten Messmethode das von dem Verbrennungsmotor emittierte, unverdünnte Abgas analysiert wird und mit Kenntnis der Abgasvolumenströme die Schadstoffmassen bestimmt werden. Bei der zweiten Messmethode wird das von dem Verbrennungsmotor emittierte Abgas mit Luft verdünnt, indem es in eine sogenannte CVS-Anlage (constant volume sampling) geleitet wird. In der CVS-Anlage wird der Volumenstrom des verdünnten Abgases durch eine Venturidüse konstant gehalten, wobei durch die Differenz zwischen dem in die CVS-Anlage eingeleiteten und veränderlichen Abgasvolumenstrom und dem konstanten Volumenstrom des verdünnten Abgases mehr oder weniger Luft in die CVS-Anlage angesaugt wird, so dass das Abgas In Abhängigkeit von dem Abgasvolumenstrom mehr oder weniger verdünnt wird. Dabei wird bei einem geringen Abgasvolumenstrom mehr verdünnt und bei einem hohen Abgasvolumenstrom weniger verdünnt. Auf diese Weise stellt sich eine Proportionalität zwischen der Schadstoffkonzentration des verdünnten Abgases und dem Produkt aus der unverdünnten Abgaskonzentration und dem Gesamtabgasvolumenstrom ein. Dabei wird während dem gesamten Fahrzyklus eine geringe Menge des verdünnten Abgases In einen Abgasbeutel geleitet und in diesem Abgasbeutel gesammelt. Das in dem Abgasbeutel gesammelte, verdünnte Abgas wird analysiert, wobei die Schadstoffkonzentration des verdünnten Abgases ermittelt wird und bei Kenntnis des Gesamtabgasvolumenstrom die Abgasemissionsmassen der unterschiedlichen Im Abgas enthaltenen Schadstoffe, beispielsweise Kohlendloxid, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff oder Stickoxid, bestimmt werden.

Die EP 2 811 280 AI offenbart beispielsweise eine derartige CVS-Anlage mit einem Verdünnungstunnel, welcher einen Abgaselnlass und einen Lufteinlass aufweist. Durch eine in den Verdünnungstunnel hineinragende Probeentnahmesonde wird eine Probe des verdünnten Abgases entnommen und über eine Probeentnahmeleitung In einen Abgasbeutel geleitet. Stromabwärts des Verdünnungstunnels erstrecken sich vier voneinander getrennte und parallelgeschaltete Abgasleitungen. In jeder Abgasieitung sind jeweils eine Venturidüse und ein Regelventil angeordnet, wobei jeweils ein Regelventil einer Venturidüse zugeordnet ist. Je nach zu prüfendem Verbrennungsmotor variiert die erforderliche Verdünnung. Durch die Regelventile können die einzelnen Abgasleitungen deaktiviert oder aktiviert werden, wodurch der Volumenstrom des verdünnten Abgases je nach zu prüfenden Verbrennungsmotor angepasst werden kann. Als Regelventile werden üblicherweise Klappenventile verwendet, welche pneumatisch betätigt werden. Nachteilig an

Abgasprobenentnahmesystemen mit derartigen Regelventilen ist, dass die Ausgestaltung derartiger Regelventile aufwendig und kostenintensiv ist, wodurch die Herstellungskosten der Abgasprobenentnahmesysteme erhöht werden. Außerdem weisen derartig ausgestaltete Regelventile einen großen Bauraum auf.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Abgasprobenentnahmesystem bzw. die Regelventile derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraum sowie das Gewicht der Regelventile und dadurch der Abgasprobenentnahmesysteme reduziert werden und die Regelventile bzw. die Abgasprobenentnahmesysteme einfach und kostengünstig herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird durch das erffndungsgemäBe Abgasprobenentnahmesystem nach Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, dass die Regelventlle als Quetschventile ausgeführt sind, wobei jedes Regelventil ein flexibles, schlauchartiges Regelelement und einen das Regelelement umgebenden Druckraum aufweist, wobei der Druckraum mit einem Fluid befüllbar ist, wird ein einfach aufgebautes und einfach funktionierendes Regelventil geschaffen, welches einen reduzierten Bauraum und ein reduziertes Gewicht aufweist. Auf diese Weise werden der Bauraum, das Gewicht sowie die Herstellungskosten des Abgasprobenentna hmesystems red uzlert.

Das Regelelement ist aus einem hochelastischen Elastomer hergestellt, welches mittig in einem Ventilgehäuse angeordnet ist und an beiden Enden über jeweils einen Flansch oder eine Muffe am Ventilgehäuse befestigt ist. Das Ventilgehäuse und die Außenumfangsfläche des Regelelements begrenzen den Druckraum. Durch Zuführung eines Fluids In den Druckraum verformt sich das Regelelement derart, dass die durch das unverformte Regelelement gebildete Durchströmöffnung versperrt wird und der Durchströmungsquerschnitt des Regelventlls geschlossen wird. Zum öffnen des Regelventils wird der Druckraum entlüftet bzw. entleert, wobei sich das Regelelement aufgrund seiner Elastizität in den un verformten Grundzustand, in dem die Durchströmöffnung geöffnet Ist, vollständig zurückverformt.

Vorzugswelse sind die Regelventile als pneumatische Quetschventile ausgebildet, wobei der Druckraum des jeweiligen Regelventils mit einer Druckluftleitung fluidisch verbunden ist. Dadurch kann das Regelventil auf eine einfache und kostengünstige Weise betätigt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Druckluftleitung einen Druckschalter auf. Dadurch kann auf eine kostengünstige Weise der Schaltzustand des Regelventils ermittelt werden, wobei der Druckschalter lediglich detektiert, ob der Druckraum mit dem Fluid befüllt ist oder entlüftet ist. Dadurch wird beispielsweise ein Ausfall der Druckluftquelle erkannt. Vorzugsweise Ist der Druckraum über die Druckluftleitung wahlweise mit einer Druckkammer oder mit einer Vakuumkammer verbindbar. Bei der Verbindung des Druckraums mit der Vakuumkammer stellt sich eine derartige Druckdifferenz zwischen dem Druckraum und der Hauptförderleitung ein, dass das Regelelement nach radial außen belastet wird und ein zuverlässiges Offnen des Quetschventils gewährleistet wird.

Vorzugsweise sind die Regelventile als hydraulische Quetschventlle ausgebildet, wobei der Druckraum mit einer Flüssigkeit befüll bar ist. Dadurch wird eine bessere Abdichtung im geschlossenen Zustand des Regelventils erreicht.

Vorzugsweise Ist der Durchströmungsquerschnitt der ersten Venturidüse größer ausgeführt als der Durchströmungsquerschnitt der zweiten Venturfdüse, so dass auf eine einfache Weise mehr als zwei konstante Volumenströme des verdünnten Abgases einstellbar sind, indem entweder das erste Regelventil geöffnet Ist und das zweite Regelventil geschlossen Ist, das zweite Regelventll geöffnet und das erste Regelventil geschlossen ist oder beide Regel ventile geöffnet sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung schließt das schlauchartige Regelelement in einer Offenstellung des Regelventils bündig an die daran anschließenden Rohrabschnitte an. Dadurch werden die Strömungsverluste verhindert.

Vorzugsweise entspricht der Innendurchmesser des Regelelements In der Offenstellung des Regelventils dem Innendurchmesser der daran anschließenden Rohrabschnitte. Dadurch werden Strömungsverluste In der Offenstellung des Regelventils verhindert.

Vorzugsweise sind vier parallelgeschaltete Venturldüsen mit jeweils einem Regelventll vorgesehen. Vorzugswelse weisen die vier parallelgeschalteten Venturldüsen unterschiedliche Durchmesser auf.

Dadurch können 15 unterschiedliche, konstante Volumenströme des verdünnten Abgases eingestellt werden. Auf diese Weise kann ein derartiges Abgasprobenentnahmesystem für die Abgasmessung von einer Vielzahl von unterschiedlichen Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Regelventile stromabwärts zu den Venturldüsen angeordnet, wodurch eine nachteilhafte Strömungsbeeinflussung des verdünnten Abgases nahe der Proben gasentn ahme verhindert wird.

Es wird somit ein Abgasprobenentnahmesystem bereitgestellt, welches einfach und kostengünstig herstellbare Regelventile mit einem geringen Bauraum sowie ein reduziertes Gewicht aufweist. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Figur 1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Abgasprobenentnahmesystem in Form eines Rießschemas, und

Figur 2 zeigt ein Regelventil des in Figur 1 dargestellten Abgasprobenentnahmesystems In schematlscher Darstellung.

Das erflndungsgemäße Abgasprobenentnahmesystem 2 besteht aus einem Lufteinlass 10, an dem ein Luftfilter 12 angeordnet Ist. Die Luft gelangt In einen Luftkanal 14, In welchen eine Luftprobeentnahmesonde 15 ragt, über die kontinuierlich während der Messung Luftproben entnommen werden. Der Luftkanal 14 mündet in eine Mischzone 16, wo die Luft mit Abgas aus einer Abgasquelle 20, die an einen Abgaskanal 22 mündenden Abgasein la ss 21 angeschlossen Ist, homogen vermischt wird. Die Mischzone 16 ist der erste Abschnitt einer Hauptförderleitung 18, durch die ein Probengas, bestehend aus Luft und Abgas, strömt. In der Hauptförderleitung 18 können Mittel zur Konditionierung des Probengases, beispielsweise ein Wärmetauscher zur Einstellung einer festen Temperatur des Probengases angeordnet sein. Zusätzlich sind In der Hauptfördeiieltung 18 Messmittel 23 angeordnet, welche zur Temperatur- und Druckmessung innerhalb der Hauptförderleltung 18 und somit zur Messung des Volumenstroms In der Hauptförderleitung 18 dienen. Die Förderung des Probengases erfolgt über eine Hauptdurchsatzpumpe 24.

In die Hauptförderleitung 18 ragen eine oder mehrere Probeentnahmesonden 27, über die eine repräsentative Probe des Probengases entnommen werden kann. Die Hauptdurchsatzpumpe 24 stellt einen ausreichenden Durchsatz in der Hauptförderleitung 18 sicher. Unmittelbar vor der Hauptdurchsatzpumpe 24 Ist ein Druckmessgerät 28 angeordnet, über welches der Druck vor der Hauptdurchsatzpumpe 24 gemessen wird.

In Strömungsrichtung zwischen der Probeentnahmesonde 27 und der Hauptdurchsatzpumpe 24 sind In der Hauptförderleitung 18 vier Venturidüsen 30, 32, 34, 36 angeordnet. Die Venturidüsen 30, 32, 34, 36 werden im überkritischen Bereich betrieben, wobei der überkritische Bereich durch die Hauptdurchsatzpumpe 24 sichergestellt wird. Der Durchfluss der Venturidüsen 30, 32, 34, 36 erfolgt nach den Gesetzen der Strömungslehre, so dass mittels der Venturidüsen 30, 32, 34, 36 bei einem ausreichenden Förderdruck ein konstanter Volumenstrom des Probengases eingestellt wird.

Bei der Prüfung unterschiedlicher Verbrennungsmotoren ändert sich aufgrund der unterschiedlichen Größen der Verbrennungsmotoren der von der Abgasquelle 20 ausgestoßene und in die Hautförderleitung 18 eingeleitete Abgasvolumenstrom. Dabei sinkt bei einem geringen Abgasvolumenstrom der Anteil des Abgases in dem Probengas, wobei die Schadstoffkonzentration In dem Probengas unterhalb eines kritischen Wertes absinken kann, so dass eine zuverlässige Schadstoffmessung nicht mehr möglich Ist. Im umgekehrten Fall steigt der Anteil des Abgases in dem Probengas derart an, dass eine Kondensation des In dem Abgas gelösten Wasserdampfs erfolgt und die Messergebnisse dadurch verfälscht werden.

Um ein optimales Verhältnis zwischen der Abgasmenge und der Luftmenge in dem Probengas herzustellen, sind in der Hauptförderleltung 18 vier parallel zueinander geschaltete Venturidüse 30, 32, 34, 36 angeordnet, wobei jeder Venturidüse 30, 32, 34, 36 jeweils ein Regelventll 31, 33, 35, 37 zugeordnet ist.

Jedes Regelventll 31, 33, 35, 37 kann zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung versteilt werden, wodurch bedarfsgerecht der konstante Volumenstrom des Probengases für die Abgasmessung eingestellt werden kann. Zusätzlich weisen die vier VentuiidQsen 30, 32, 34, 36 unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte auf, so dass durch das Schließen bzw. Öffnen der entsprechenden Regelventile 31, 33, 35, 37 in Kombination mit den unterschiedlichen Durchströmungsquerschnitten der Venturldüsen 30, 32, 34, 36 15 unterschiedliche Volumenströme des Probengases eingestellt werden können.

ErMndungsgemäß sind die Regelventile 31, 33, 35, 37 als Quetschventile 40 ausgeführt. Ein derartiges Quetschventil 40 Ist in der Figur 2 schematisch gezeigt, wobei die Offenstellung mittels einer durchgezogenen Linie und eine Schließstellung mittels einer gestrichelten Linie dargestellt sind. Das Quetschventil 40 ist als pneumatisches Quetschventil 40 ausgeführt und weist ein Ventilgehäuse 42 auf, in dem ein Regelelement 44 angeordnet ist, welches schlauchförmig und hochelastisch, beispielsweise aus einem hochelastischen Elastomer, ausgebildet ist. Außerdem ist in dem Ventilgehäuse 42 ein Druckraum 46 ausgebildet, welcher durch das Regelelement 44 und das Ventilgehäuse 42 begrenzt wird. Der Druckraum 46 Ist über eine Druckluftleitung 48 und in der Druckluftleltung 48 angeordnetes Regelventil 50 wahlweise mit einer Druckkammer 52 oder mit einer Vakuumkammer 54 fluidisch verbindbar. Außerdem weist die Druckluftleitung 48 einen Druckschalter 51 auf, durch den der Schaltzustand des Quetschventils 40 erfasst wird. In der Schließstellung des pneumatischen Quetschventils 40 ist der Druckraum 46 mit Druckluft gefüllt, wobei das hochelastische Regelelement 44 nach radial innen gleichmäßig verformt ist und der Durchströmungsquerschnitt des Quetschventils 40 geschlossen ist. Belm Umschalten von der Schließstellung In die Offenstellung des Quetschventlls 40 wird der Druckraum 46 entlüftet und mit der Vakuumkammer 54 fluidisch verbunden, wobei sich das hochelastische Regelelement 44 aufgrund seiner Elastizität In die Ausgangsstellung verformt. Durch die fluidische Verbindung des Druckraums 46 mit der Vakuumkammer 54 herrscht in dem Druckraum 46 ein niedrigerer Druck als in der Hauptförderleitung 18, so dass durch die Druckdifferenz das Regeleiement 44 nach radial außen belastet wird und ein zuverlässiges öffnen des Quetschventils 40 gewährleistet wird.

Über die mindestens eine Probeentnahmesonde 27 bzw. über die Probengasentnahmeleltung 26 wird das Probengas mittels einer Probengasförderpumpe 68 durch eine Probengasentnahmeleltung 66 In einen oder mehrere Probengasbeutel 70 gefördert.

Der Probengasbeutel 70 Ist des Weiteren über eine Probengasanalyseleltung 72, In der ein Probengasfördermittel 74 angeordnet ist, mit einem oder mehreren Analysatoren 76 verbunden. In diesem Analysator 76 werden die Schadstoffe im Abgas, Insbesondere die Anteile an Kohlenwasserstoffen, Kohlendioxid, Kohlenmonoxld und Stickoxiden, bestimmt.

Die über die Luftprobeentnahmesonde 15 entnommene Luft wird über eine Luftprobeleitung 56 mittels einer Luftförderpumpe 58 in einen Luftbeutel 62 gefördert. Um diesen Luftstrom konstant und sauber entnehmen zu können, ist in der Luftprobeleitung 56 ein mit einem Durchflussmessgerät 64 verbundener Durchflussregler 60 angeordnet. Die in dem Luftbeutel 62 gesammelte Luft wird bezüglich der Schadstoffkonzentration analysiert und die Schadstoffkonzentration des Probengases durch diesen ermittelten Wert der Schadstoffkonzentration der Luft korrigiert.

Das Abgasprobenentnahmesystem 2 wird so betrieben, dass ein Testzyklus mit dem Anstellen der Abgasquelle 20 beginnt. Zu diesem Zeitpunkt fördert die Hauptdurchsatzpumpe 24 das Probengas durch die Hauptförderleitung 18, wobei bei ausreichendem Förderdruck und durch die Venturidüsen 30, 32, 34, 36 sich ein konstanter Volumenstrom einstellt. Die einzelnen Venturidüsen 30, 32, 34, 36 werden bedarfsgerecht durch die jeweiligen Regelventile 31, 33, 35, 37 aktiviert und deaktiviert, wodurch ein für die Messung benötigter Volumenstrom eingestellt wird. Dabei werden die als pneumatische Quetschventile 40 ausgeführten Regelventile 31 _/ 33, 35, 37 in der Schließstellung jeweils über eine Druckluftleltung 48 mit einer Druckkammer 52 fluidisch verbunden, wodurch der Druckraum 46 mit Druckluft gefüllt wird, das hochelastische Regelelement 44 sich nach radial Innen verformt und der Durchströmungsquerschnitt des Quetschventils 40 geschlossen wird. In der Offenstellung der einzelnen Regelventile 31, 33, 35, 37 wird der Druckraum 46 des jeweiligen Quetschventils 40 entlüftet und mit einer Vakuumkammer 54 verbunden, wodurch im Druckraum 46 ein niedrigerer Druck herrscht als in der Hauptförderleitung 18, so dass das hochelastische Regelelement 44 aufgrund der Elastizität des Regelelements 44 und dem in dem Druckraum 46 herrschenden Druck verformt wird und der Durchströmungsquerschnitt des Quetschventils 40 geöffnet wird. Die Schaltstellung der Regelventile 31, 33, 35, 37 wird durch jeweils einen Druckschalter 51 ermittelt.

Über die Luftprobenentnahmesonde 15 wird aus dem Luftkanal 14 ein Probeluftstrom über die Luftprobeleltung 56 mittels der Luftförderpumpe 58 zum Luftbeutel 62 transportiert. Gleichzeitig wird das Probengas über eine oder mehrere Probeentnahmesonden 27 mittels der Probengasförderpumpe 68 durch die Probengasentnahmeleitung 66 zu dem einen oder mehreren Probengasbeuteln 70 gefördert. Mit Beendigung des Testzyklusses wird die Probengasförderpumpe 68 ausgestellt. Zusätzlich wird in diesem zweiten Schritt das Probengasfördermittel 74 angestellt, so dass das gesammelte Probengas aus den Probengasbeuteln 70 durch die Probengasanalyseleltung 72 zum Analysator 76 gefördert wird. Während dieses Prozesses läuft die Hauptdurchsatzpumpe 24 welter, um In der Hauptförderleitung 18 vorhandenes Restabgas abzusaugen.

Es wird somit ein Abgasprobenentnahmesystem bereitgestellt, welches einfach und kostengünstig herstellbare Regelventile mit einem geringen Bauraum sowie einem reduzierten Gewicht aufweist. Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des vorliegenden Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel der Anlage begrenzt ist.