CN109072799A - 用于确定在驱动系统的废气中的水含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定在机动车中的驱动系统的废气中的水含量（w）的方法。在此，水喷射系统将水喷射到空气/燃料混合物中。此外，至少一个氧传感器布置在所述驱动系统的排气管中。所述方法包括下述步骤：首先关闭（204）所述水喷射器；电解（206）水蒸气，通过提高（205）在所述氧传感器中的泵电压（U_P）；在参考测量（207）中产生于所述水蒸气的电解（206）的、所述废气的第一氧气含量通过氧传感器被确定（208），并且由此确定水‑标称量（W_N）；随后，喷射（209、213）预先确定的水量到所述空气/燃料混合物中；进行实际‑测量（211、216），在该实际‑测量中产生于所述水蒸气的电解（210、215）的、所述废气的第二氧气含量通过所述氧传感器在预先确定的运行点处被确定；此外。计算（212、217）在所述第二氧气含量和所述第一氧气含量之间的差（Δ）；并且所述差连同所述水‑标称量（W_N）一起被用于计算（213、218）所述水含量（w）。

Description

用于确定在驱动系统的废气中的水含量的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定在驱动系统的废气中的水含量的方法。此外，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序执行所述方法的每个步骤，当该计算机程序在一计算设备上运行时，以及一种机器能够读取的存储介质，该存储介质存储了所述计算机程序。最后，本发明涉及一种电子控制器，该电子控制器被设置用于实施所述方法。

背景技术

现今，通过将水喷射到空气/燃料混合物中改变了不同的发动机参数。例如，因此能够改变在内燃机中的点火时刻。所述水通过水喷射器喷射到进气管中，所述水喷射器布置在所述内燃机的上游。此外，下述系统是已知的，其中所述水喷射器将水直接喷射到所述内燃机的气缸中。因为所述水量一方面影响所述车辆的功率，另一方面影响所述废气的组成，因此需要对于该水喷射系统进行监控。此外，所述对于组成的影响导致，法律制定者要求对于所述系统的诊断。通常，使用对于各个水喷射部件的电诊断，该电诊断然而仅识别出电故障、例如功率降低。此外，在排气管中监控所述废气的其他组成成分。除其他外，氧气含量属于此，该氧气含量借助于布置在排气管中的氧传感器进行监控。

DE 10 2010 021 281 A1公开了一种用于废气传感器的系统，所述废气传感器例如是与内燃机的排气设备连接的氧传感器。此外，该文献涉及一种方法，其中该废气传感器除了氧气量之外还附加地示出在燃料中的水量。泵电流能够变化，由此能够选择上述组成成分中的哪一个被确定。为了确定所述水量，泵电流升高，从而使得包含在水分子中的氧气量能够通过废气传感器进行测量。

发明内容

所述方法涉及一种水喷射系统以及在机动车中的驱动系统的排气管。所述驱动系统包括一内燃机以及一进气管和上述排气管，它们两个都与所述内燃机连接。在排气管中，在所述内燃机的下游布置了至少一个氧传感器，利用该氧传感器能够确定在废气中的氧气量。所述水喷射系统布置在进气管中在内燃机的上游，并且被如此设置，从而将预先给定的水量喷射到空气/燃料混合物中。因此，具有确定的水含量的空气/燃料混合物到达所述内燃机。经喷射的水既影响不同的发动机参数以及机动车的功率，又影响所述废气。因此，对于经喷射的水量和水喷射器自身的监控具有重要意义。在所述方法中使用了现有的氧传感器来确定所述废气的水含量，并且因此识别所述水喷射器的系统故障。由此，在必要时能够实施应对措施。

在所述方法中，在开始时关闭所述水喷射器。由此能够执行环境湿度的参考测量。随后，提高所述氧传感器的泵电压，由此来进行水蒸气的电解。在此，水分解为氢气和氧气。由此产生的第一氧气含量现在通过所述氧传感器在所述参考测量中被确定，并且此外计算水-标称量。这给出了在没有附加地喷射水的情况下在所述系统中的当前的水量。

随后，预先确定的水量被喷射到空气/燃料混合物中。在实际-测量中，在预先确定的运行点处确定了第二氧气含量，该第二氧气含量同样如上所述地那样通过水的电解产生。这个第二氧气含量由所述第一氧气含量（其对应于在环境空气中的水量）和对应于附加地喷射的水的氧气组成。如果形成了在所述第二氧气含量和所述第一氧气含量之间的差，则就获得了关于下述氧气含量的结论，该氧气含量由喷射的水产生。然而，所述水含量由所述差和所述水-标称量计算出来，该水-标称量由所述参考测量来确定。

根据本发明的另一方面能够设置的是，使用另外的测量量来确定在所述废气中的、期望的水含量。由在废气中期望的水含量和上述计算的水含量之间的比较能够确定在废气中过低和/或过高的水含量。附加地能够诊断所述水喷射系统的故障功能。例如这些测量量是发动机温度、停机时间和/或环境温度、以及所述水喷射器的操控。有利地得到：基于这些信息能够执行适当的措施来达到期望的水含量。

有利地，所述信息被用于调整所述水喷射器。如果在废气中的水含量过低，则能够对应地重新调整所述水喷射器，并且提高经喷射的水量。如果相反在废气中的水含量过高，则能够关闭所述水喷射器。由此能够优化通过所述水喷射器喷射的水量，并且适配于该机动车的条件状况。

优选地，在诊断到所述水喷射器的故障功能时，能够向所述机动车的驾驶员进行报告。这能够例如委托在车间中的检测和必要时的维修。

根据一个方面能够设置，在多个预先确定的运行点处执行所述氧气含量的实际-测量，所述氧气含量由水蒸气的电解产生。优选这些运行点的不同之处在于水的预先确定的喷射量。例如能够喷射尽可能多的水量（全量）并且能够执行实际-测量。随后，能够减半所喷射的水量（半量），并且同样执行实际-测量。如果分别由全量与水-标称量和半量与水-标称量形成了差，则能够提高结论的准确性。

在本发明的优选的改型方案中能够设置，在所述水蒸气的电解之前实施附加的步骤，以便即使在测量期间也保证所述废气的恒定的质量，因为在测量期间使用了氧传感器并且为此暂时不进行氧调节。为此，一方面实施氧传感器的适配，另一方面检验所述氧调节是否稳定了。此外，用于诊断的运行参数被查询。如果用于诊断的运行参数已经满足了，则所述方法如上所述地被执行。否则的话，不执行所述诊断。

根据另一方面，对于诊断而言所需的运行点能够通过电子控制器进行调节，如果这些运行点不应被驾驶员所开动。由此能够有针对性地开始所述诊断。

所述计算机程序被设置用于实施所述方法的每个步骤，尤其是当它在计算设备或者控制器上执行时。该计算机程序实现了所述方法在一传统的电子控制器中的实施，而不必在其上进行结构上的改变。为此，所述计算机程序存储在机器能够读取的存储介质上。

通过在传统的电子控制器上运行所述计算机程序，得到了下述电子控制器：该电子控制器被设置用于借助于上述方法来控制在废气中的水含量的确定过程。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出，并且在接下来的描述中进一步进行阐述。

图1示意性地示出了一运行系统，以及一进气管，该进气管具有布置在该进气管上的水喷射器，和一排气管，该排气管具有布置在其中的氧传感器，该氧传感器能够借助于根据本发明的方法进行控制。

图2a 示出了根据本发明的方法的实施例的流程图的第一部分。

图2b 示出了根据本发明的方法的实施例的流程图的第二部分，该第二部分延续了出自图2a 的第一部分。

具体实施方式

在图1中示出了驱动系统100，该驱动系统包括内燃机110以及一进气管120和排气管130，它们与所述内燃机110连接。水喷射器121布置在所述进气管120中，在所述内燃机110的上游。该水喷射器将预先确定的水量喷射到进气管120中。在所述排气管130中，在所述内燃机110的下游布置了至少一个氧传感器131，从而使得废气流经该氧传感器。利用所述氧传感器131能够实现的是，测量在废气中的氧气含量。根据本发明的方法的当前实施例公开了下述可能性：同样利用这个氧传感器131来测量在废气中的水含量w。电子控制器140与所述内燃机110、水喷射器121和氧传感器131连接，并且能够控制和监控它们。

图2a和图2b示出了根据本发明的方法的实施例的流程图。参照图2a，在所述方法的开始时执行了在所述系统中的氧传感器131的适配200。视条件而定可能的是，所述系统实施氧调整202，其中所述水含量通过所述水喷射器121的喷射而改变，以便使所述水含量适配于所述条件。为了使根据本发明的方法正确地进行，设置了：所述氧调节202被结束，这在第二步骤201中被检验。如果所述氧调节202不应被结束，则所述方法结束227。此外，开始查询203用于所述诊断的运行参数。如果所述参数没有被满足，同样结束227所述方法。

如果满足了上述前提，则开始所述水喷射器121的诊断，通过关闭204这个水喷射器。接下来，开始所述氧传感器131的泵电压U_P的提高205。这导致所述水蒸气的电解206，从而使得水被分解为氢气和氧气。在参考测量207中，测量第一氧气含量，该氧气含量通过电解206产生。这个第一氧气含量取决于环境湿度或者取决于水含量，它们由外部的影响决定。由所述第一氧气含量随后能够确定208水-标称量W_N，该水-标称量包含上述提及的影响。

为了监控所述水喷射器121，开始了全量的喷射209。这意味着，水喷射器121将尽可能多的水量喷射到了进气管120中。因为此外存在着所述氧传感器131的提高了的泵电压U_P，所以附加喷射的水量通过电解210（对应于电解206）分解为氧气和氢气。因此，第二氧气含量能够在全量的实际-测量211中被确定。所述第二氧气含量一方面包括第一氧气含量，并且附加地包括下述氧气含量，该氧气含量由于喷射209全量的水而产生。通过计算212在实际-测量211和参考测量207之间的差Δ，能够借助于这个差Δ和所述水-标称量W_N来实施在废气中的水含量w的计算213。在进一步的计算中，设置了根据本发明的方法，附加于全量的实际-测量211，研究了另一水量。为此进行了半量的喷射214，该半量对应于全量的水量的一半。所喷射的半量通过电解215（对应于电解210）分解为氧气和氢气。等同于全量的实际-测量211，在半量的实际-测量216中确定了第二氧气含量。以和上述相同的方式，计算217实际-测量216和参考测量207的差Δ。这个差Δ同样与所述水-标称量W_N一起被使用，以便确定在废气中的水含量w。通过在多个预先确定的喷射量时的实际测量，给出了提高的准确性。

所述流程图在图2b中延续。由在图2a中的、全量的实际-测量211和半量的实际-测量216，确定了经计算的水含量w。在另一步骤220中，确定了期望的水含量w₀，其方式为考虑另外的测量量219。除其他外，发动机温度、停机时间和环境温度、以及水喷射器121的操控属于该测量量219。在查询221中，在经计算的水含量w和期望的水含量w₀之间的比例被检测。对于下述情况：经计算的水量w小于期望的水量w₀，实施了所述水喷射器121的重新调整222，其中经喷射的水量被提高。随后，设置了故障存储器登记223，并且结束了227所述过程。如果在所述查询221中确定，经计算的水含量w大于期望的水含量w₀，则实施所述水喷射器121的关闭224，这导致在所述废气中的水含量w的减小。随后设置一故障存储器登记223，并且结束227所述过程。在经计算的水含量w与期望的水含量w₀一致的情况下，所述过程立刻结束227。如果除此之外通过比较经计算的水含量w与期望的水含量w₀诊断出了所述水喷射器121的故障功能，则这在故障功能的查询225中被证实，并且这被告知226所述驾驶员。如果不存在所述水喷射器121的故障功能，则所述过程结束227。

Claims (9)

1.用于确定在机动车中的驱动系统（100）的废气中的水含量（w）的方法，其中水喷射系统（121）将水喷射到空气/燃料混合物中，并且至少一个氧传感器（131）布置在所述驱动系统（100）的排气管（130）中，所述方法包括下述步骤：

- 关闭（204）所述水喷射器（121）；

- 电解（206）水蒸气，通过提高（205）在所述氧传感器（131）中的泵电压（U_P）；

- 通过所述氧传感器（131）参考测量（207）产生于所述水蒸气的电解（206）的、所述废气的第一氧气含量，并且由此确定水-标称量（W_N）；

- 喷射（209）预先确定的喷射量的水到所述空气/燃料混合物中；

- 通过所述氧传感器（131）实际-测量（211）产生于所述水蒸气的电解（210）的、所述废气的第二氧气含量，在预先确定的运行点；

- 计算（212）在所述第二氧气含量和所述第一氧气含量之间的差（Δ）；

- 由所述差（Δ）和所述水-标称量（W_N）计算（213）所述水含量（w）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在另外的测量量（219）的辅助下，确定在所述废气中的、期望的水含量，并且由在所述废气中期望的水含量（w₀）和经计算的水含量（w）之间的比较确定出在所述废气中过低和/或过高的水含量（w），和/或预测（225）所述水喷射系统（121）的故障功能。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在过低的水含量w的情况下，重新调整（222）所述水喷射器（121），并且在过高的水含量（w）的情况下，关闭（224）所述水喷射器（121），并且分别设置一故障存储器登记（223）。

4.根据权利要求2或者3所述的方法，其中向所述机动车的驾驶员进行报告（226），当预测到（225）所述水喷射器（121）的故障功能时。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在多个预先确定的运行点处执行所述氧气含量的实际-测量（211、216），所述氧气含量由水蒸气的电解（210、215）产生，其中这些运行点的不同之处在于水的预先确定的喷射量。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中下述步骤在所述水蒸气的电解之前进行实施：

- 适配所述氧传感器（200）；

- 检验（201）氧调节（202）是否结束；

- 查询用于诊断的运行参数（203）。

7.计算机程序，该计算机程序被设置用于执行根据权利要求1-6中任一项所述的方法的每个步骤。

8.机器能够读取的存储介质，在该存储介质上存储了根据权利要求7所述的计算机程序。

9.电子控制器（140），该电子控制器被设置用于：借助于根据权利要求1-6中任一项所述的方法执行对于在驱动系统（100）的废气中的水含量w的确定。