CN110080897A - 用于注水的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于注水的方法和装置，其中根据用于在第一时间点(t1)打开以及在第二时间点(t2)关闭的控制(200)来控制注水器(104)，其中测量水压曲线(300)并且根据该水压曲线(300)来确定水压曲线的变化(400)，其中根据所述水压曲线(300)以及根据所述水压曲线的变化(400)来测定注水器(104)是否由于所述控制(200)而被打开，和/或其中根据所述水压曲线(300)以及根据所述水压曲线的变化(400)来测定注水器(104)是否由于所述控制(200)而被关闭。

Description

用于注水的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于尤其向燃烧发动机的燃烧室或吸气管中注水的方法和装置。
背景技术
EP 0787 900 B1和EP 0825341 B1公开了一种用于注水的方法，其中检测水流压力的变化，以便识别出注水系统中的故障。
发明内容
本发明的目的是，给出一种与此相应地改进的方法。
这通过根据独立权利要求1所述的方法实现。
同样给出一种根据独立权利要求9所述的用于注水的相应装置。
关于用于注水的方法提出，根据用于在第一时间点打开以及在第二时间点关闭的控制来控制注水器，其中测量水压曲线并且根据该水压曲线来确定水压曲线的变化，其中根据所述水压曲线以及根据所述水压曲线的变化来测定该注水器是否由于所述控制而被打开，和/或其中根据所述水压曲线以及根据所述水压曲线的变化来测定该注水器是否由于所述控制而被关闭。根据检查结果可以实现后续诊断功能，该后续诊断功能例如能够可靠地识别出故障。
如果注水器被过早或过晚打开，则有利地识别出故障。
如果没有完全打开注水器，则有利地识别出故障。
如果注水器被过早或过晚关闭，则有利地识别出故障。
如果没有完全关闭注水器，则有利地识别出故障。
有利地检查以下条件中的至少一个条件：
a.在打开该注水器之前所述水压曲线是否高于第一极限值，
b.在第一时间窗口内在所述水压曲线的变化过程中压差是否低于第二极限值，
c.在打开注水器之后所述水压曲线是否低于第三极限值，
d.在第二时间窗口内在所述水压曲线的变化过程中压差是否高于第四极限值，
e.在关闭该注水器之后所述水压曲线是否高于第五极限值。
这些条件能够特别可靠地识别出故障。
有利地，所述水压曲线被作为水压信号由压力传感器检测，其中对水压信号进行低通滤波，并且其中水压曲线的变化被作为经低通滤波的水压信号的一阶导数来确定。这实现了特别高效的信号处理。
有利地，水压曲线被作为在水轨中的水轨压力曲线来测量。例如只需要将压力传感器用于带有水轨的注水系统。
该装置包括注水器、压力传感器和控制装置，其中该控制装置被设计成用于接收来自该压力传感器的水压信号并且根据方法来控制该注水器。
附图说明
其他有利的设计方案从以下说明和附图中得出。在附图中：
图1示意性地示出带有注水装置的燃烧发动机，
图2示意性地示出对注水器的控制，
图3示意性地示出水轨压力曲线，
图4示意性地示出水轨压力曲线的一阶导数曲线。
具体实施方式
图1示意性地示出带有注水装置的燃烧发动机100。
在此示例中提出具有多个气缸102和一个注水系统的燃烧发动机100。在图1中示出这些气缸102中的一个气缸。借助注水器104向这些气缸102中的每一个气缸中注水。在此示例中，为每个气缸102配设至少一个注水器104。经由水轨106给这些注水器104供给水和约10Bar的压力(由水泵108产生)。在此示例中，喷射是在进气道110中进行的，即紧挨在用于气缸102的进气阀112的前方。
普遍来说，注水也可以在燃烧发动机100的空气收集器或燃烧室114中进行。喷射的位置对所述方法不重要。
注水器104也可以用于整个燃烧发动机100。随后向空气收集器中进行喷射。
在燃烧室114中以常规的方式还提供燃料-空气混合物作为用于燃烧的工作气体。
在注水时，利用水中的蒸发焓来冷却增压空气或工作气体以及因此冷却燃烧物或排气。
由水来实现额外的冷却。通过这种冷却使燃烧发动机100的爆震极限延迟。例如可以以更高的压缩和/或更早的点火时间点使奥托发动机运行。这对奥托发动机的效率产生有利影响。
在下文中描述了诊断策略，该诊断策略能够识别出注水系统的功能故障，尤其注水系统的失效或所输送的水量与目标水量的偏差。
为了检查注水系统的功能性，监测水轨压力曲线。为此，在燃烧发动机中布置有至少一个压力传感器116。在此示例中压力传感器116测量在水轨106中的水压。控制装置118经由第一信号导线120与注水器104连接并且经由第二信号导线122与压力传感器116连接。控制装置118包括带有指示的微控制器，该微控制器用于分析压力传感器116的压力信号并且用于控制注水器104，如以下描述的。例如分析经低通滤波的水轨压力信号及其根据时间的一阶导数。
图2示意性地示出关于时间t绘出的对注水器104的控制200。例如由控制装置118预先确定控制200。注水器104在第一运行状态Z中在第一时间点t0与第二时间点t1之间关闭。在时间点t1打开注水器104。随后在第二运行状态O中使注水器104打开运行至时间点t2。在时间点t2关闭注水器104并且随后在第一运行模式下使该注水器关闭运行。这个控制200可以周期性地反复发生。
在注水器104的控制200期间出现了在图3中示意性地示出的关于时间t的水轨压力曲线300。图3中的水轨压力曲线300相当于由压力传感器116检测到的、经低通滤波的水轨压力信号。
图4示意性地示出一阶导数曲线以作为根据图3的水轨压力曲线300关于时间t的变化400。该一阶导数例如由控制装置118从经低通滤波的水轨压力信号中确定。
注水系统也可以被实施为不具有水轨。代替水轨压力信号，也可以在注水系统的另一位置处测量水压信号。就此而言，该方法可用于水压曲线以及水压力曲线中的变化。
注入的水量与注水阀被打开的持续时间相关。根据水轨压力中的压降来确定打开注水器104的时间点t1。通过水轨压力的增大来确定注水器104的关闭过程中的时间点t2。通过询问以下描述的条件1-3来测定：所涉及的注水器104是否由于对它的控制而被打开。通过以下描述的条件4和5来检查：所涉及的注水器104是否由于对它的控制而被关闭。
1.在打开注水器104之前水轨压力曲线300是否高于第一极限值G1？
2.在求导数400的过程中、尤其紧接在打开之后在第一时间窗口Z1内压差是否低于第二极限值G2？
3.在打开注水器104之后水轨压力曲线300是否低于第三极限值G3？
4.在第二时间窗口Z2内、尤其紧接在关闭之后压差是否高于第四极限值G4？
5.在关闭注水器104之后水轨压力曲线300是否高于第五极限值G5？
借助条件1至3检查注水器104是否被打开。如果注水器104被过早或过晚打开，则在示例中识别出故障。如果没有完全打开注水器104，则在示例中识别出故障。借助条件4和5检查注水器104是否被关闭。如果注水器104被过早或过晚关闭，则在示例中识别出故障。如果没有完全关闭注水器104，则在示例中识别出故障。
借助这五个条件分析注水系统是否按照目标规定运转。根据单独的要求可以将这些条件中的一个、多个或所有条件用于诊断系统。例如根据注水系统和公差来选择极限值和时间窗口并且将其存储在控制装置118中。
在启动燃烧发动机100时例如执行诊断。在燃烧发动机100的运行期间也可以执行诊断。

Claims (9)

1.一种用于注水的方法，其特征在于，根据用于在第一时间点(t1)打开以及在第二时间点(t2)关闭的控制(200)来控制注水器(104)，其中测量水压曲线(300)并且根据该水压曲线(300)来确定水压曲线的变化(400)，其中根据所述水压曲线(300)以及根据所述水压曲线的变化(400)来测定该注水器(104)是否由于所述控制(200)而被打开，和/或其中根据所述水压曲线(300)以及根据所述水压曲线的变化(400)来测定该注水器(104)是否由于所述控制(200)而被关闭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果注水器(104)被过早或过晚打开，则识别出故障。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如果没有完全打开注水器(104)，则识别出故障。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如果注水器(104)被过早或过晚关闭，则识别出故障。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如果没有完全关闭注水器(104)，则识别出故障。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，检查以下条件中的至少一个条件：
a.在打开该注水器(104)之前所述水压曲线(300)是否高于第一极限值(G1)，
b.在第一时间窗口(Z1)内在所述水压曲线的变化(400)过程中压差是否低于第二极限值(G2)，
c.在打开注水器(104)之后所述水压曲线(300)是否低于第三极限值(G3)，
d.在第二时间窗口(Z2)内在所述水压曲线的变化(400)过程中压差是否高于第四极限值(G4)，
e.在关闭注水器(104)之后所述水压曲线(300)是否高于第五极限值(G5)。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述水压曲线(300)被作为水压信号由压力传感器(116)检测，其中对水压信号进行低通滤波，并且其中所述水压曲线的变化(400)被作为经低通滤波的水压信号的一阶导数来确定。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述水压曲线(300)被作为在水轨(106)中的水轨压力曲线来测量。
9.一种用于注水的装置，其特征在于，该装置包括注水器(104)、压力传感器(116)和控制装置(118)，其中该控制装置(118)被设计成用于接收来自该压力传感器(116)的水压信号并且根据权利要求1至8之一所述的方法来控制该注水器(104)。
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