CN105658494B - 用于借助于距离传感器识别水通道的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方法和装置，尤其是控制和评价单元，用于为机动车识别水通道或高的水位，该机动车为了它的驱动具有带有排气管路的内燃机，在排气管路中借助于至少一个废气传感器监测或控制废气净化设备的功能，和废气传感器至少有时以高的温度运行并且由于结构方式的原因具有热冲击敏感性。按照本发明规定，基于一个或多个距离传感器确定涉水识别标准并且在水位的预测的或已经到达的临界值下引入用于机动车的废气净化设备或用于这个或这些布置在废气通道中的废气传感器的保护措施。由此可以使由于在与水接触时的强烈冷却对废气传感器或对废气净化设备的部件造成的损害最小化。此外通过这些前瞻性的保护措施也可以识别和相应地抑制由于热冲击和可能的伴随的故障造成的废气传感器的错误信息。
Description
现有技术
本发明涉及一种用于为机动车识别水通道或高的水位的方法，该机动车为了它的驱动具有内燃机，内燃机具有排气管路，在排气管路中借助于至少一个废气传感器监测或控制废气净化设备的功能，和废气传感器至少有时以高的温度运行和由于结构方式的原因具有热冲击敏感性。
本发明此外涉及一种用于实施按照本发明的方法的装置，尤其是一种控制和评价单元。
按照现有技术的废气传感器，例如λ传感器，颗粒物传感器或氧化氮传感器，以陶瓷传感器元件为基础，它们在运行中至少有时被加热。
颗粒物传感器(PM)如今例如被用于监测内燃机的碳黑排放量和用于在机动车上诊断(OBD)，例如用于颗粒物过滤器，例如柴油颗粒物过滤器(DPF)，的功能监测。这种电阻式的颗粒物传感器在DE10133384A1中描述。颗粒物传感器由两个相互啮合一起的、梳子式的电极构成，该电极至少部分地被一个捕捉套覆盖。如果气流中的颗粒物沉积在颗粒物传感器上，那么这导致颗粒物传感器的阻抗的可评价的改变，由此可以推断出沉积的颗粒物的数量和因此推断出在废气中携带的颗粒物的数量。
如果颗粒物传感器被完全加载，那么沉积的颗粒物在再生阶段中借助于在颗粒物传感器集成的加热元件被燃烧掉。为此传感器元件的陶瓷被加热到高的温度，通常>600℃。在该再生阶段中传感器元件对大的局部温度变化或对热冲击，如其可以通过碰撞的水或水滴产生，敏感地做出反应。这种热冲击可以导致在传感器元件中产生裂纹。因此仅仅当根据在发动机控制器中的热量计算不再可能有水存在于传感器安装位置上时才由发动机控制器要求传感器再生。
此外必须防止，在这种废气传感器的传感器元件的温度大于一个确定的阈值温度时，通常大约200℃，出现被用水加载。因此，只要在内燃机的排气管路中还可能存在冷凝液，则借助于加热在废气传感器的温度>200℃下进行运行，尤其是在冷起动之后，只有在一定的时间之后，其中可以假设在该时间上所有的水或者被蒸发或者以液滴的形式通过在行驶运行中的气体脉冲从排气管路中排出。这个时间点通常称为露点端点(TPE)并且取决于许多条件，因此这个时间点必须适用于每种机动车类型地被确定。只要在排气管路中在传感器安装位置的区域中没有由于冷却产生水的冷凝，废气传感器在温度>200℃下的运行则是允许的。
通过从外部用水强烈地加载废气设备，例如在涉水行驶期间或者在船在滑行台（坡道）上下水时，水可能进入废气设备中，由此会导致废气设备被强烈冷却。这种冷却依据废气设备的配置可能没有被发动机控制器识别，但是由于在废气传感器的传感器元件上的热冲击导致危害。这种情况至今在露点端点的注明日期中没有被覆盖，因为至今的废气传感器通常主要靠近发动机地安装在内燃机的排气管路中并且因此在涉水行驶时非常不可能接触水。通过使用更新型的废气传感器，如尤其是颗粒物或氧化氮传感器，它们受系统的限定更靠后地布置在排气管路中，需要扩展露点端点确定机构的功能。为此必须识别涉水行驶，如这至今是不可能的。
此外重要的是提前识别出涉水行驶，以便有时间采取合适的措施保护传感器。要保护的传感器元件可以在直到高于800℃的温度下运行，由此冷却到低于300℃可以到达数秒钟至数分钟。
在WO2012/080439A1中描述一种用于指示机动车的涉水行驶的系统，其包括具有震荡膜和控制单元的发射/接收传感器，其中传感器由超声波传感器构成。此外描述一种用于借助于该传感器识别水的方法。该传感器可以附加地作为距离传感器或泊车传感器使用。该系统此外可以包括用于确定水深的传感器。但是没有公开在到达临界水位时引入用于保护废气净化设备或安装在其中的废气传感器的保护措施。
因此本发明的任务是提早地预测涉水行驶或水通道（水中通行），其涉及到通过尤其是在颗粒物过滤器后面的周围的水对排气管的急剧的冷却，以便能够随之引入前瞻性的措施，以保护在这个区域中的开头所述的基于陶瓷的废气传感器免受到热冲击。
此外本发明的任务是提供一种用于实施该方法的相应的装置，尤其是控制和评价单元。
本发明的公开
涉及方法的任务由此解决，即基于一个或多个距离传感器确定涉水识别标准和在预测的或已经到达的水位临界值情况下引入用于机动车的废气净化设备或用于布置在废气通道中的这个或这些废气传感器的保护措施。由此可以使由于在与水接触时的强烈冷却对废气传感器或废气净化设备的部件的损坏最小化，它们通常具有高的运行温度(>300℃)，因为可以通过该方法及时地预测估计较长的水接触。此外通过这种前瞻性的保护措施也提早地识别由于热冲击和可能的伴随的故障造成的废气传感器的错误信息并且能够相应地抑制。此外也可以区别关于通过冷的废气冲击造成的冷却。
在一个优选的方法变型方案中，借助于布置在机动车上的前部区域中的并且基本上在机动车的行驶方向上向前定向的距离传感器，预期地探测水位，该水位可以取临界值。在此特别有利的是，可以非常提早地识别涉水行驶并且由此为系统措施保留更多的时间，该时间尤其是允许废气传感器的传感器元件冷却到非临界的温度，通常<300℃，因为热过程比较缓慢地进行。
在另一个优选的方法变型方案中，可以规定，借助于布置在机动车上的在机动车的后部区域中的并且向下或向后定向的距离传感器，确定水位，该水位可以取临界值。由此例如可以在机动车退行时，例如在滑行过程中，即拖船在卸船滑行台上下水，探测水位并且及时地引入相应的保护措施，用于废气传感器和/或在内燃机的排气管路中的其它的敏感的部件，例如颗粒物过滤器或催化净化器。此外可以为驾驶员显示滑行台的陡的程度或预计何种水深。最好这个或这些距离传感器安装在相关的废气传感器或废气净化设备的部件附近。
在低的和由此成本有利的应用费用方面，有利的是使用距离传感器和/或评价装置，其此外被用于在机动车中的距离报警系统和/或泊车辅助系统。
在其可靠性和成本方面已经证明有利的是，使用通常的距离传感器，其基于超声波或雷达方式工作。这种传感器在现今的泊车辅助系统和距离报警系统中已经大量地安装并且是相应地稳固和便宜的。
一种优选的方法变型方案规定，作为保护措施，断开或向下调节废气传感器的传感器加热机构或引入发动机内部的措施，用于在内燃机的排气管中的温度降低。由此可以实现迅速地冷却到非临界的温度值。
按照本发明的方法，如其在前面在其变型方案中描述的，提供用于废气传感器，如λ传感器，颗粒物传感器和/或氧化氮传感器的特别的优点。它们一般地具有陶瓷的基体，在其上施加或集成相应的传感器结构。其中例如也包括这样的传感器，借助于这些传感器可以测量废气中的碳氢化合物浓度。此外这些传感器持续地或至少有时地，例如在再生颗粒物传感器时，在高的温度，即>200℃，通常在600至800℃，下运行并且因此具有热冲击敏感性，这在快速冷却时由于大量的水接触可能导致破坏和/或故障。
涉及装置的任务由此解决，即借助于控制和评价单元在一个或多个距离传感器的基础上可以确定涉水识别标准并且在预测的或已经到达的水位临界值情况下可以引入用于机动车的废气净化设备或用于这个或这些布置在废气通道中的废气传感器的保护措施，其中涉水识别的功能在用于在机动车中存在的泊车辅助系统和/或距离报警系统的距离传感器的控制和评价单元中实施。通常这些控制和评价单元在现今的机动车中成批量地或者在支付附加费下设置，由此仅仅要求极小的应用费用，通过该评价结果引入相应的保护措施，如前所述。该功能可以通过软件补充来实现。附加地可以借助于在驾驶员座舱中的显示器或报警灯前瞻性地通知驾驶员关于预期的临界水位或在退行时，例如在船卸载滑行台上时，关于当前的水位高度。
本发明以下借助于在图中示出的实施例详细解释。图中所示:
图1是在高的水位的水通道的情况下的机动车的示意图，
图2是在低的水位的水通道的情况下的机动车，带有向前指向的距离传感器和
图3是在低的水位的水通道的情况下的机动车，带有向下指向的距离传感器。
按照本发明的方法利用现有的传感器装置和评价装置。在此情况下涉及基于超声波和/或雷达传感器的传感器。以下对一种基于超声波的系统进行描述，其中原则上该方法也可以转用到基于雷达的系统上，因为距离测量的功能是类似的。
在机动车中的基于超声波的系统被用于测量至位于传感器前面的物体的距离。使用的传感器一般地以脉冲回波方法为基础。在这种运行中传感器发出超声波脉冲并且测量通过物体产生的超声波脉冲的反射(回波)。在传感器和物体之间的距离通过测量的回波行进时间和音速计算。超声波脉冲的反射由所谓的回响的材料，例如金属，产生。从空气到水的过渡处也可以被分类成是回响的。
图1至3分别在示意图中示出在水通道或涉水行驶情况下的机动车10。
图1示出一种状况，其中在机动车10中存在的距离传感器11，例如设计成泊车辅助系统，示例性地水平地向前定向。明确的反射在这种配置下主要在距离传感器1完全淹没下发生，如这在较高的水位20时出现的那样。距离传感器11的另外的定向在此也可以向后或向侧面定向，其中尤其是安装在保险杠中是有利的。
图2中示出一种状况，其中示出在低的水位20的水通道情况下的机动车10。如果假设水表面具有一定的波纹，那么在向前定向的距离传感器11下也预期有反射，如果水表面位于低的水平的话，其中但是回波预计是较弱的。
距离传感器向下安装和定向是特别有利的，如在图3中示出的。在这种配置情况下可以借助于距离传感器11在任何条件下测量至水的距离并且由此确定水位20或确定水深。最好安装在相关的废气传感器的附近，即在后部的机动车区域中，例如在后保险杠下面。由此当机动车10仅仅部分地驶入水中时，例如在船卸载滑行台上，也可以实现可靠的和提前的识别。
涉水识别的功能此时可以作为软件模块在距离传感器11的控制和评价单元中，例如在泊车辅助系统中或距离报警系统中，实施，其中当探测到水通道或高的水位时，相应的信号被传输给内燃机的发动机控制器，以便能够引入相应的、用于安装在内燃机的排气管中的部件，尤其是用于在高的温度下运行的废气传感器的保护措施。
Claims (10)
1.用于为机动车(10)识别水通道或高的水位(20)的方法，机动车具有用于其驱动的内燃机，内燃机具有排气管路，在排气管路中借助于至少一个废气传感器监测或控制废气净化设备的功能，并且废气传感器至少有时以高的温度运行和由于结构方式的原因具有热冲击敏感性，其特征在于，基于一个或多个距离传感器(11)确定涉水识别标准和在水位(20)的预测的或已经到达的临界值时引入用于机动车的废气净化设备或用于这个或这些布置在废气通道中的废气传感器的保护措施。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于距离传感器(11)，其在机动车(10)上布置在前部区域中并且在机动车(10)的行驶方向上基本上向前地定向，预期地探测可取为临界值的水位(20)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于距离传感器(11)，其在机动车(10)上布置在机动车(10)的后部区域中并且向下或向后逆着机动车的行驶方向定向，确定可取为临界值的水位(20)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用距离传感器(11)和/或评价装置，所述距离传感器(11)和/或评价装置此外被用于在机动车(10)中的距离报警系统和/或泊车辅助系统。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用距离传感器(11)，其基于超声波或雷达方式工作。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，作为保护措施，断开或向下调节废气传感器的传感器加热机构或引入用于在内燃机的排气管中降低温度的发动机内部的措施。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，作为废气传感器，使用λ传感器，颗粒物传感器，氧化氮传感器，和/或基于陶瓷的传感器元件的其它的废气传感器。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，附加地借助于驾驶员座舱中的显示器或报警灯前瞻性地通知驾驶员关于预期的临界水位或在退行时关于当前的水位高度。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，附加地借助于驾驶员座舱中的显示器或报警灯前瞻性地通知驾驶员在卸载滑行台上退行时关于当前的水位高度。
10.用于为机动车(10)识别水通道或高的水位(20)的装置，机动车为了它的驱动具有内燃机，内燃机具有排气管路，在排气管路中可以借助于至少一个废气传感器监测或控制废气净化设备的功能，并且废气传感器至少有时具有高的运行温度和由于结构方式的原因具有热冲击敏感性，其特征在于，借助于控制和评价单元可以基于一个或多个距离传感器(11)确定涉水识别标准并且在水位(20)的预测的或已经到达的临界值时可以引入用于机动车的废气净化设备或布置在废气通道中的废气传感器的保护措施，其中，涉水识别的功能在用于在机动车(10)中存在的泊车辅助系统和/或距离报警系统的距离传感器(11)的控制和评价单元中实施。
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