DE102008040593A1 - Method for determining measure of water entry into exhaust duct of internal combustion engine, involves determining measure of water entry according to measure of supplied heat energy by heating element of exhaust sensor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ermitteln wenigstens eines Maßes für einen Wassereintrag in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine und von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The The invention is based on a method for determining at least a measure of a water entry into the exhaust duct an internal combustion engine and a device for implementation the method according to the preamble of the independent claims.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Steuergerätprogramm sowie ein Steuergerät-Programmprodukt.object The present invention also includes a controller program and a controller program product.
Stand der TechnikState of the art
Abgassensoren, insbesondere keramische Abgassensoren werden in Abgasreinigungsvorrichtungen von Brennkraftmaschinen zur Messung des Sauerstoffgehalts des Abgases und letztlich zur Emissionsreduzierung eingesetzt. Für die Abgasreinigung ist die schnelle Betriebsbereitschaft des Abgassensors wichtig, da ein Großteil der Abgase in der Startphase der Brennkraftmaschine anfällt. Das keramische Sensorelement des Abgassensors wird mit einer Temperatur von beispielsweise 800°C betrieben und kann im Betrieb durch Kondenswassertropfen beschädigt werden, die bei kaltem Abgas auftreten können. Ein kaltes Abgas liegt insbesondere in der Startphase der Brennkraftmaschine oder beispielsweise nach einer Schubabschaltungsphase vor.Exhaust gas sensors, In particular, ceramic exhaust gas sensors are used in exhaust gas purification devices of internal combustion engines for measuring the oxygen content of the exhaust gas and ultimately used to reduce emissions. For Exhaust gas cleaning is the fast operational readiness of the exhaust gas sensor important because much of the exhaust gases in the starting phase of Internal combustion engine accumulates. The ceramic sensor element of the exhaust gas sensor is at a temperature of, for example, 800 ° C operated and may be damaged by condensation drops during operation which can occur with cold exhaust gas. A cold one Exhaust gas is in particular in the starting phase of the internal combustion engine or for example after a fuel cut-off phase.
Ein anderer Abgassensor ist ein Partikelsensor, der in Abhängigkeit von seiner Ausgestaltung ebenfalls beheizt sein kann. Eine Sensorheizung ist insbesondere bei einem sammelnden resistiven Partikelsensor vorgesehen, die den Partikelsensor in einem Regenerationsprozess auf besonders hohe Temperaturen zum Freibrennen des Parti kelsensors von den angesammelten Partikeln aufheizt, die aber auch im Dauerbetrieb beispielsweise zum Beeinflussung der Partikelanlagerung und/oder beispielsweise zum Verdampfen von Flüssigkeitsniederschlägen auf dem Sensorelement den Partikelsensor beheizen kann.One another exhaust gas sensor is a particle sensor, which depends on may also be heated by its design. A sensor heater is especially in a collecting resistive particle sensor provided that the particle sensor in a regeneration process to particularly high temperatures for burning the Parti kelsensors of heats the accumulated particles, but also in continuous operation For example, to influence the particle accumulation and / or for example for evaporation of liquid precipitates on the sensor element can heat the particle sensor.
Zur Ermittlung wenigstens eines Maßes für den Wassereintrag in den Abgaskanal werden zum Einen Endoskopaufnahmen verwendet, mit denen zwar bestimmt werden kann, ob Wassertropfen im Abgaskanal vorhanden sind, mit denen jedoch das Wassertropfenvolumen, die Anzahl der Wassertropfen beziehungsweise die Wassermenge insgesamt nur qualitativ angegeben werden können. Zum Anderen wird mit dem Kriterium Endes der Taupunktunterschreitung gearbeitet. Das Ende der Taupunktunterschreitung entspricht einer Temperatur, ab der keine Wasser mehr im Abgassystem mehr auftreten kann. Daher sind mit dem zweiten Verfahren prinzipiell keine Aussagen über ein Wassertropfenvolumen möglich.to Determination of at least one measure of the water input in the exhaust duct on the one hand Endoskopaufnahmen used with which, although it can be determined whether water droplets in the exhaust duct are present, but with which the water drop volume, the number the drop of water or the total amount of water only can be specified qualitatively. On the other hand, with the criterion end of dew point undershoot worked. The End of the dew point below corresponds to a temperature, from that no more water can occur in the exhaust system anymore. Therefore are in principle no statements about the second method a drop of water volume possible.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Ermitteln wenigstens eines Maßes für einen Wassereintrag in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.Of the Invention is based on the object, a simple method for Determining at least one measure for a water entry in the exhaust passage of an internal combustion engine and an apparatus for Indicate the implementation of the procedure.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Ermitteln eines Maßes für den Wassereintrag in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine sieht vor, dass das Maß für den Wassereintrag anhand wenigstens eines Maßes für die einem Heizelement eines im Abgaskanal angeordneten Abgassensors zugeführte Heizenergie ermittelt wird. Während des Messvorganges wird der Abgassensor mit einem Abgassensor-Diagnosetemperatur-Sollwert betrieben, der oberhalb der Verdampfungstemperatur von Wasser und unterhalb der Gefährdungstemperatur des Abgassensors liegt, ab welcher eine Beschädigung des Abgassensors beim Auftreffen des Wassereintrags auf den Abgassensor auftreten kann.The Inventive procedure for determining a measure of the water entry into the exhaust duct an internal combustion engine provides that the measure of the water input on the basis of at least one measure of a heating element of an exhaust gas arranged in the exhaust duct supplied heating energy is determined. While the measurement process, the exhaust gas sensor with an exhaust gas sensor diagnostic temperature setpoint operated above the evaporation temperature of water and is below the endangerment temperature of the exhaust gas sensor, from which damage to the exhaust gas sensor upon impact the water entry can occur on the exhaust gas sensor.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise eignet sich insbesondere zur Applikation beispielsweise eines Steuergeräts für die Brennkraftmaschine. Basierend auf der Robustheit des jeweiligen Abgassensortyps gegenüber einem Wassereintrag in den Abgaskanal kann damit ein applikationsspezifisches Kriterium festgelegt werden, unter welchen Bedingungen der Abgassensor auf den Abgassensor-Nenntemperatur-Sollwert aufgeheizt werden darf, ohne dass es zur Schädigung des Abgassensors kommt.The inventive approach is particularly suitable for the application of, for example, a control device for the internal combustion engine. Based on the robustness of each Exhaust gas type compared to a water entry into the exhaust duct can be used to set an application-specific criterion, under which conditions the exhaust gas sensor to the exhaust gas sensor nominal temperature setpoint may be heated without damaging it Exhaust gas sensor comes.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist gleichermaßen während des Dauerbetriebs des Abgassensors im Abgaskanal anwendbar. Bei dieser Anwendung steht der Schutz des Abgassensors im Vordergrund.The The procedure according to the invention is the same during continuous operation of the exhaust gas sensor in the exhaust passage applicable. In this application stands the protection of the exhaust gas sensor in the foreground.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise kann die bereits beschriebenen Verfahren wie beispielsweise das Endoskopie-Verfahren oder das Verfahren zur Ermittlung des Endes der Taupunktunterschreitung ergänzen oder ersetzen. Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Vorgehensweise eine quantitative Bestimmung der in den Abgaskanal eingetragenen Wassermenge, der Anzahl von Wassertropfen oder des Wassertropfenvolumens. Damit kann einerseits wenigstens eine dieser Kenngrößen angegeben werden. Andererseits kann durch einen Vergleich mit einem Schwellenwert, vorzugsweise wenigstens näherungsweise dem Wert Null, festgestellt werden, dass kein Wassereintrag vorliegt oder ein bislang aufgetretener Wassereintrag aufgehört hat.The The inventive method can already described methods such as the endoscopy method or the method for determining the end of the dew point undershoot supplement or replace. In particular, allows the procedure of the invention is a quantitative Determination of the amount of water drawn into the exhaust duct, the Number of drops of water or water drop volume. So that can on the one hand indicated at least one of these parameters become. On the other hand, by comparing it with a threshold, preferably at least approximately zero be that there is no water entry or a previously occurred Water entry has stopped.
Als beheizte Abgassensoren können beispielsweise Lambdasensoren, NOx-Sensoren, Partikel-Sensoren, NH3-Sensoren etc. vorgesehen sein.When heated exhaust gas sensors may be, for example, lambda sensors, NOx sensors, particle sensors, NH3 sensors, etc. may be provided.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.advantageous Further developments and refinements of the invention Approach arise from dependent claims.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass als Maß für den Wassereintrag die Wassermenge bereitgestellt wird, die mittels einer Integration wenigstens eines Maßes für die Heizleistung ermittelt werden kann.A Design provides that as a measure of the Water input is provided the amount of water by means of a Integration of at least one measure of the heating power can be determined.
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass als Maß für den Wassereintrag das Wassertropfenvolumen bereitgestellt wird, das ebenfalls mittels einer Integration wenigstens eines Maßes für die Heizleistung ermittelt wird. Eine Unterschreitung zwischen einzelnen Wassertropfen und einem Wasserschwall kann anhand einer Bewertung der Integrationsdauer erfolgen.A another embodiment provides that as a measure of the water entry the water drop volume is provided this also by means of an integration of at least one measure for the heating power is determined. A shortfall between individual drops of water and a stream of water can be based an assessment of the integration period.
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass als Maß für den Wassereintrag die Anzahl der Wassertropfen bereitgestellt wird, die anhand von Zählvorgängen von Änderungen der Heizleistung ermittelt werden kann. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird bereits ein Zählen von Änderungen der Heizleistung als wenigstens ein Maß für die dem Heizelement des Abgassensors zugeführte Heizenergie angesehen.A another embodiment provides that as a measure of the water input is provided the number of water drops, the counting of changes the heating power can be determined. In the sense of the present Invention is already counting changes the heating power as at least a measure of the considered heating energy supplied to the heating element of the exhaust gas sensor.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Änderung der Heizleistung ermittelt wird und dass die Integration bei einem Anstieg der Heizleistung gestartet und bei einem Abfall beendet wird. Die Änderung der Heizleistung kann in einem Differenzierer durch Vergleich mit einem Gradienten-Schwellenwert bewertet werden.A Embodiment provides that a change in heating power is determined and that the integration with an increase in heating power started and ended with a waste. The change The heating power can be used in a differentiator by comparison with be rated at a gradient threshold.
Gemäß einer einfachen Ausgestaltung sieht die Integration eines Maßes für die Heizleistung lediglich die Ermittlung der Zeit zwischen einem Anstieg und einem Abfall der Heizleistung vor.According to one simple embodiment sees the integration of a measure for the heating power only the determination of time between an increase and a decrease in heating power.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist eine Integration der gesamten Heizleistung zwischen dem Anstieg und dem Abfall der Heizleistung vorgesehen.According to one alternative embodiment is an integration of the entire heating power between the increase and the decrease of the heating power provided.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausgestaltung wird bei der Integration diejenige Heizenergie berücksichtigt und subtrahiert, die zum normalen Beheizen des Abgassensors mit dem Abgassensor-Messtemperatur-Sollwert benötigt wird, um ein genaues Maß für den Wassereintrag ohne Offset zu erhalten. Hierzu wird vorzugsweise die zu Beginn der Integration vorliegende Heizleistung gespeichert und als Offset bei der Integration berücksichtigt. Der Offset wird von der aktuell vorliegenden Heizleistung subtrahiert und das Ergebnis integriert.According to one advantageous development of this embodiment is in the integration takes into account and subtracts the heating energy that for normal heating of the exhaust gas sensor with the exhaust gas sensor measurement temperature setpoint needed to be an accurate measure of to get the water entry without offset. This is preferably done stored at the beginning of the integration heating power and considered as an offset during integration. Of the Offset is subtracted from the currently available heating power and integrated the result.
Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, das Maß für den Wassereintrag nur dann zu ermitteln, wenn ein quasi-stationärer Zustand bei der Beheizung des Abgassensors vorliegt, in welchem zumindest die Abgassensor-Diagnosetemperatur-Sollwert eingeregelt ist und/oder ein quasi-stationärer Zustand im Abgaskanal vorliegt, in welchem zumindest die Abgastemperatur wenigstens näherungsweise konstant ist. Dadurch erhöht sich die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise beim Ermitteln des Maßes für den Wassereintrag.According to one Design is provided, the measure of the Water input only to be determined if a quasi-stationary State in the heating of the exhaust gas sensor is present, in which at least the exhaust gas sensor diagnostic temperature setpoint adjusted is and / or a quasi-stationary state in the exhaust duct is present, in which at least the exhaust gas temperature at least approximately is constant. This increases the accuracy of the invention How to determine the measure for the Water entry.
Der Abgassensor-Diagnosetemperatur-Sollwert wird auf einen Wert festgelegt, der oberhalb der Verdampfungstemperatur von Wasser, also oberhalb von 100°C liegt. Der maximale Abgassensor-Diagnosetemperatur-Sollwert wird auf einen Wert festgelegt, der unterhalb der Gefährdungstemperatur des Abgassensors liegt, ab welcher mit einer Beschädigung des Abgassensors gerechnet werden muss. Die Gefährdungstemperatur liegt bei keramischen Abgassensoren derzeit bei höchstens 200°C.Of the Exhaust gas sensor diagnostic temperature set point is set to a value the above the evaporation temperature of water, ie above 100 ° C is located. The maximum exhaust gas sensor diagnostic temperature setpoint is set to a value below the hazard temperature the exhaust gas sensor is located, from which with damage to the Exhaust gas sensor must be expected. The hazard temperature is currently at maximum for ceramic exhaust gas sensors 200 ° C.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Maß für den Wassereintrag in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine anhand der Heizenergie ermittelt wird, die einem Heizelement eines Lambdasensors und/oder eines Partikelsensors zugeführt wird. Derartige Abgassensoren können Temperatursensoren enthalten, die unmittelbar ein Maß für den Abgassensor-Temperatur-Istwert bereitstellen. Die von derartigen Abgassensoren bereitgestellten Messsignale, die nicht speziell Temperatursignale widerspiegeln, können weiterhin zumindest in bestimmten Betriebsphasen dahingehend bewertet werden, dass zumindest ein näherungsweises Maß für die Temperatur des Abgassensors erhalten werden kann.A Design provides that the measure of the Water entry in the exhaust gas region of the internal combustion engine based the heating energy is determined, which is a heating element of a lambda sensor and / or a particle sensor is supplied. such Exhaust gas sensors may include temperature sensors that directly a measure of the exhaust gas temperature sensor actual value provide. The provided by such exhaust gas sensors Measurement signals that do not specifically reflect temperature signals can continue to be assessed at least in certain operating phases be that at least an approximate measure of the temperature of the exhaust gas sensor can be obtained.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betrifft zunächst ein speziell hergerichtetes Steuergerät, das Mittel zur Durchführung des Verfahrens enthält. Als Mittel sind beispielsweise ein Temperaturregler und ein Integrator vorgesehen. Gegebenenfalls sind weiterhin ein Differenzierer oder eine Abfrage vorgesehen, wobei der Differenzierer den Integrationsbeginn und das Integrationsergebnis steuert und die Abfrage feststellt, ob ein Wassereintrag vorliegt, beziehungsweise ob ein stattgefundener Wassereintrag inzwischen aufgehört hat.The inventive device for implementation of the method initially relates to a specially prepared Control device, the means of carrying out the process contains. As a means, for example, a temperature controller and an integrator provided. Optionally, continue to be a differentiator or a query, wherein the differentiator starts the integration and controls the integration result, and the query determines if a water entry is present, or if an occurred Water entry has now stopped.
Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in welchem die Verfahrensschritte als Steuergerätprogramm abgelegt sind.The Control unit preferably contains at least one electrical memory, in which the process steps as a control unit program are stored.
Das erfindungsgemäße Steuergerät-Programm sieht vor, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn es in einem Steuergerät abläuft.The Control unit program according to the invention provides that all steps of the invention Procedure to be executed when it is in a control unit expires.
Das erfindungsgemäße Steuergerät-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode führt das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn das Programm in einem Steuergerät abläuft.The Control unit program product according to the invention with a stored on a machine-readable carrier Program code carries the inventive Procedure when the program runs in a controller.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention are illustrated in the drawing and in the following description explained in more detail.
Kurzbeschreibung der FigurBrief description of the figure
Die Figur zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft.The Figure shows a technical environment in which an inventive Procedure expires.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description the embodiments
Die
Figur zeigt eine Brennkraftmaschine
Im
Abgaskanal
Das
Steuergerät
Zumindest
ein Maß für die Heizleistung P_HZ wird einem Integrator
Das
Messprinzip zur Ermittlung des Wassereintrags
Zur
Ermittlung zumindest eines Maßes m_Fl, Vol_Tro, n_Tro für
den Wassereintrag
Trifft
ein Wassereintrag
Das
Heizelement
Diese
beiden Energieanteile lassen sich anhand von der Masse, der spezifischen
Wärmekapazität und der Temperatur eines Wassertropfens,
einer Anzahl n von mehreren Wassertropfen oder der Wassermenge ermitteln,
die in einem vorgegebenen Zeitraum in den Abgaskanal
Die
Energie kann aus der Fläche unter einer Leistungskurve
ermittelt werden, wobei der für die Beheizung des Abgassensors
Die
Integration der Heizleistung P_HZ erfolgt mittels des Integrators
Die
beiden Schwellenwert-Durchschreitungen legen die Integrationszeit
des Integrators
Eine
einfachere Ausgestaltung sieht vor, dass der Integrator
Eine
noch einfachere Ausgestaltung sieht vor, dass der Integrator
Wie
bereits weiter oben erwähnt, wird bereits das Zählen
der Anstiege beziehungsweise der Abfälle der Heizleistung,
wobei der Zählvorgange für das Ermitteln der Anzahl
n von Wassertropfen herangezogen werden kann, als eine Ermittlung
wenigstens eines Maßes für die dem Heizelement
Der
Differenzierer
Alternativ
oder vorzugsweise zusätzlich wird überprüft,
ob die Abgastemperatur te_Abg wenigstens näherungsweise
konstant ist. Zur Überprüfung dieser Voraussetzung
wird dem Differenzierer
Der
Integrator
Das
Maß m_Fl, Vol_Tro, n_Tro für den Wassereintrag
Das
Maß m_Fl, Vol_Tro, n_Tro für den Wassereintrag
Alternativ
oder zusätzlich kann das Maß m_Fl, Vol_Tro, n_Tro
für den Wassereintrag
Um
die Reaktionszeit des Sensors zu erhöhen, ist ein Temperatur-Regelkreis
mit einer Abtastrate > 10
Hz, beispielsweise 1 kHz zu verwenden. Außerdem ist die
Verwendung eines Sensormaterials zu empfehlen, welches eine hohe
Wärmeleitfähigkeit besitzt. Soll zudem die Dämpfung
des vom Wassereintrag
Für
Einbauorte in der Nähe der Brennkraftmaschine
In der Praxis ließen sich mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise Wassertropfenvolumen im Bereich von beispielsweise 1 bis 15 μl mit hoher Genauigkeit ermitteln.In the practice could be with the invention Procedure waterdrop volume in the range of, for example Detect 1 to 15 μl with high accuracy.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 102005041661 A1 [0008] DE 102005041661 A1 [0008]
- - EP 635148 B1 [0009] - EP 635148 B1 [0009]
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