DE102019113498B4

DE102019113498B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Wassereinspritzung

Info

Publication number: DE102019113498B4
Application number: DE102019113498.6A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Voss
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2039-05-22
Also published as: DE102019113498A1

Abstract

Verfahren und Vorrichtung (100) zur Wassereinspritzung insbesondere an einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung (100) eine Vorgabeeinrichtung (102), die ausgebildet ist eine Wasser-Einspritzmenge vorzugeben, eine erste Einspritzeinrichtung (104), die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, eine zweite Einspritzeinrichtung (106), die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, und eine Ansteuereinrichtung (108), die ausgebildet ist, die erste Einspritzeinrichtung (104) und die zweite Einspritzeinrichtung (106) zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge anzusteuern, umfasst.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Wassereinspritzung insbesondere an einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs.
DE 10 2017 117 202 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zum Auswählen einer Stelle für eine Wassereinspritzung während eines Wassereinspritzereignisses auf Grund von Motorbetriebsbedingungen.
EP 0412076 B1 schlägt vor, Wasser-Einspritzmengen im Motorkennfeld der Motorelektronik zu hinterlegen.
Weiterhin ist es aus DE 2944318 A1 bekannt, für jeden Betriebspunkt des Verbrennungsmotors in einem Motorkennfeld eine optimale Wassereinspritzmenge zu hinterlegen.
Demgegenüber wird eine Anpassung der Wasser-Einspritzmenge durch die Vorrichtung und das Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen verbessert.
Die Vorrichtung umfasst eine Vorgabeeinrichtung, die ausgebildet ist eine Wasser-Einspritzmenge vorzugeben, eine erste Einspritzeinrichtung, die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, eine zweite Einspritzeinrichtung, die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, und eine Ansteuereinrichtung, die ausgebildet ist, die erste Einspritzeinrichtung und die zweite Einspritzeinrichtung zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge anzusteuern. Die Vorgabeeinrichtung ist ausgebildet, die Wasser-Einspritzmenge für die erste Einspritzeinrichtung und die zweite Einspritzeinrichtung abhängig von einem Kennfeld für open-valve-injection vorzugeben. Dies ermöglicht es zwei Injektoren bspw. je Zylinder eines Verbrennungsmotors zur Anpassung von kleinst- und größtmöglichen Mengen anzusteuern.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine erste Endstufe für die erste Einspritzeinrichtung und eine zweite Endstufe für die zweite Einspritzeinrichtung, wobei die Ansteuereinrichtung ausgebildet ist, die erste Endstufe unabhängig von der zweiten Endstufe anzusteuern. Dies ermöglicht eine unabhängige Ansteuerung. Diese verbessert die Anpassung an die vom Kennfeld vorgegebenen kleinst- und größtmöglichen Mengen zusätzlich.
Vorzugsweise ist die Ansteuereinrichtung ausgebildet, zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge nur die erste Einspritzeinrichtung anzusteuern, wenn die Wasser-Einspritzmenge kleiner als ein erster Schwellwert ist. Die Ansteuerung von einem Injektor dient der Anpassung der Wassereinspritzung für kleinstmögliche Mengen.
Vorzugsweise ist die Ansteuereinrichtung ausgebildet, zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge die erste Einspritzeinrichtung und die zweite Einspritzeinrichtung gleichzeitig anzusteuern, wenn die Wasser-Einspritzmenge größer als ein zweiter Schwellwert ist. Die Ansteuerung von beiden Injektoren dient der Anpassung der Wassereinspritzung für größtmögliche Mengen.
Das Verfahren umfasst eine Vorgabe einer Wasser-Einspritzmenge für eine erste Einspritzeinrichtung, die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, eine zweite Einspritzeinrichtung, die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, und eine Ansteuerung der ersten Einspritzeinrichtung und/oder der zweiten Einspritzeinrichtung zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge. Dies ermöglicht es zwei Injektoren zur Anpassung von kleinst- und größtmöglichen Mengen wahlweise oder gemeinsam anzusteuern. Die Wasser-Einspritzmenge für die erste Einspritzeinrichtung und die zweite Einspritzeinrichtung wird abhängig von einem Kennfeld, insbesondere für open-valve-injection vorgegeben. Dies stellt für zwei Einspritzeinrichtungen ein besonders effizientes Vorgehen dar.
Vorzugsweise wird eine erste Endstufe für die erste Einspritzeinrichtung unabhängig von einer zweiten Endstufe für die zweite Einspritzeinrichtung angesteuert. Dies ermöglicht es nur eine der Einspritzeinrichtungen für kleinstmögliche Mengen oder beide Einspritzeinrichtungen für größtmögliche Mengen anzusteuern. Der Mengenbereich der so dosierbar ist wird dadurch gegenüber baugleichen einzelnen Ventilen vergrößert.
Vorzugsweise wird zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge nur die erste Einspritzeinrichtung angesteuert, wenn die Wasser-Einspritzmenge kleiner als ein erster Schwellwert ist. So sind kleinstmögliche Mengen insbesondere bei open-valve-injection dosierbar.
Vorzugsweise werden zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge die erste Einspritzeinrichtung und die zweite Einspritzeinrichtung gleichzeitig angesteuert, wenn die Wasser-Einspritzmenge größer als ein zweiter Schwellwert ist. So sind größtmögliche Mengen durch Ventile dosierbar, die alleine nur kleinere Mengen dosieren könnten.
Vorzugsweise ist eine Steuerung ausgebildet, eine Einzelzylinder-Anpassung der Wassereinspritzung derart vorzunehmen, dass die einzuspritzende Wassermasse über die Einspritzzeit je Zylinder unterschiedlich einstellbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

1 schematisch eine Vorrichtung zur Wassereinspritzung an einem Verbrennungsmotor,
2 schematisch Schritte in einem Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Vorrichtung.

1 stellt schematisch Teile einer Vorrichtung 100 zur Wassereinspritzung an einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs dar. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Vorgabeeinrichtung 102, eine erste Einspritzeinrichtung 104, eine zweite Einspritzeinrichtung 106 und eine Ansteuereinrichtung 108.
Die Vorgabeeinrichtung 102 ist ausgebildet eine Wasser-Einspritzmenge vorzugeben. Die Vorgabeeinrichtung 102 ist im Beispiel ausgebildet, die Wasser-Einspritzmenge für die erste Einspritzeinrichtung 104 und die zweite Einspritzeinrichtung 106 abhängig von einem Kennfeld, insbesondere für open-valve-injection vorzugeben.
Die erste Einspritzeinrichtung 104 und die zweite Einspritzeinrichtung 106 sind ausgebildet zur Wassereinspritzung. Die Einspritzeinrichtungen sind beispielsweise Ventile, die für open-valve-injection ausgebildet sind.
Die Ansteuereinrichtung 108 ist ausgebildet, die erste Einspritzeinrichtung 104 und die zweite Einspritzeinrichtung 106 zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge anzusteuern. Im Beispiel sind die erste Einspritzeinrichtung 104 und die zweite Einspritzeinrichtung 106 baugleich und können, von Toleranzen abgesehen, Wasser in identischen Mengenbereichen dosieren. Es können auch verschiedene Einspritzeinrichtungen vorgesehen sein, die ausgebildet sein können Wassermengen in unterschiedlichen Mengenbereichen zu dosieren. Die Ansteuerung kann direkt oder über wenigstens eine Endstufe für die Ventile erfolgen.
Die Vorrichtung 100 umfasst im Beispiel eine erste Endstufe 110 für die erste Einspritzeinrichtung 104 und eine zweite Endstufe 112 für die zweite Einspritzeinrichtung 106.
Die Ansteuereinrichtung 108 ist im Beispiel ausgebildet, die erste Endstufe 110 unabhängig von der zweiten Endstufe 112 anzusteuern. Im Beispiel sind zwei verschiedene Signalleitungen 114 und 116 dazu vorgesehen. Eine integrierte Schaltung ist ebenfalls möglich. Die Ansteuereinrichtung 108 und die Vorgabeeinrichtung 102 sind im Beispiel über einen Leitung 118 verbunden. Diese Bauteile können in einem Mikroprozessor integriert sein.
Die Ansteuereinrichtung 108 ist ausgebildet, zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge nur die erste Einspritzeinrichtung 104 anzusteuern, wenn die Wasser-Einspritzmenge kleiner als ein erster Schwellwert ist. Der erste Schwellwert ist beispielsweise eine Menge an Wasser, die von nur einem der Ventile dosierbar ist.
Die Ansteuereinrichtung 108 ist ausgebildet, zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge die erste Einspritzeinrichtung 104 und die zweite Einspritzeinrichtung 106 gleichzeitig anzusteuern, wenn die Wasser-Einspritzmenge größer als ein zweiter Schwellwert ist. Der zweite Schwellwert ist beispielsweise eine Menge an Wasser, die nicht mehr von einem der Ventile alleine dosierbar ist. Der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert können dieselben Werte aufweisen. Der erste Schwellwert kann kleiner als der zweite Schwellwert sein. Der zweite Schwellwert definiert in diesem Fall eine Menge an Wasser, die von nur einem der Ventile dosierbar ist. Damit wird eine Umschalt-Hysterese erreicht.
Beispielsweise sind die Vorgabeeinrichtung 102, die erste Endstufe 110, die zweite Endstufe 112 und die Ansteuereinrichtung 108 in einem Steuergerät angeordnet, das ausgebildet ist, die am Verbrennungsmotor außerhalb des Steuergeräts angeordneten Einspritzeinrichtungen anzusteuern.
Das Verfahren geht davon aus, dass der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert identisch sind und eine Menge angeben, die von der ersten Einspritzeinrichtung 104 alleine dosiert werden kann. Es wird somit nur ein Schwellwert verwendet. Das Verfahren umfasst einen Schritt 202.
Im Schritt 202 erfolgt eine Vorgabe einer Wasser-Einspritzmenge. Die Wasser-Einspritzmenge für die erste Einspritzeinrichtung 104 und die zweite Einspritzeinrichtung 106 wird abhängig vom Kennfeld insbesondere für open-valve-injection vorgegeben.
Anschließend wird ein Schritt 204 ausgeführt.
Im Schritt 204 wird geprüft ob die Wasser-Einspritzmenge kleiner als der Schwellwert ist. Wenn die Wasser-Einspritzmenge kleiner als der Schwellwert ist, wird ein Schritt 206 ausgeführt. Anderenfalls wird ein Schritt 208 ausgeführt.
Im Schritt 206 wird zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge nur die erste Einspritzeinrichtung angesteuert. Genauer wird im Beispiel die erste Endstufe 110 für die erste Einspritzeinrichtung 104 unabhängig von der zweiten Endstufe 112 für die zweite Einspritzeinrichtung 106 angesteuert.
Anschließend wird der Schritt 202 ausgeführt.
Im Schritt 208 werden zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge die erste Einspritzeinrichtung 104 und die zweite Einspritzeinrichtung 106 gleichzeitig angesteuert. Genauer werden im Beispiel die erste Endstufe 110 für die erste Einspritzeinrichtung 104 und die zweite Endstufe 112 für die zweite Einspritzeinrichtung 106 unabhängig voneinander angesteuert.
Anschließend wird der Schritt 202 ausgeführt.
Das Verfahren beginnt beispielsweise, wenn ein Verbrennungsmotor gestartet wird, und endet beispielsweise wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird.

Claims

Vorrichtung (100) zur Wassereinspritzung an einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, mit einer Vorgabeeinrichtung (102), die ausgebildet ist eine Wasser-Einspritzmenge vorzugeben, eine erste Einspritzeinrichtung (104), die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, eine zweite Einspritzeinrichtung (106), die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, und eine Ansteuereinrichtung (108), die ausgebildet ist, die erste Einspritzeinrichtung (104) und/oder die zweite Einspritzeinrichtung (106) zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabeeinrichtung (102) ausgebildet ist, die Wasser-Einspritzmenge für die erste Einspritzeinrichtung (104) und die zweite Einspritzeinrichtung (106) abhängig von einem Kennfeld für open-valve-injection vorzugeben.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine erste Endstufe (110) für die erste Einspritzeinrichtung (104) und eine zweite Endstufe (112) für die zweite Einspritzeinrichtung (106) umfasst, wobei die Ansteuereinrichtung (108) ausgebildet ist, die erste Endstufe (110) unabhängig von der zweiten Endstufe (112) anzusteuern.
Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (108) ausgebildet ist, zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge nur die erste Einspritzeinrichtung (104) anzusteuern, wenn die Wasser-Einspritzmenge kleiner als ein erster Schwellwert ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuereinrichtung (108) ausgebildet, zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge die erste Einspritzeinrichtung (104) und die zweite Einspritzeinrichtung (106) gleichzeitig anzusteuern, wenn die Wasser-Einspritzmenge größer als ein zweiter Schwellwert ist.
Steuergerät, gekennzeichnet durch eine Vorgabeeinrichtung (102) nach Anspruch 1.
Verfahren, aufweisend eine Vorgabe (202) einer Wasser-Einspritzmenge, und eine Ansteuerung einer ersten Einspritzeinrichtung (104), die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, und/oder einer zweiten Einspritzeinrichtung (106), die ausgebildet ist zur Wassereinspritzung, zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge an einem Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser-Einspritzmenge für die erste Einspritzeinrichtung (104) und die zweite Einspritzeinrichtung (106) abhängig von einem Kennfeld für open-valve-injection vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Endstufe (110) für die erste Einspritzeinrichtung (104) unabhängig von einer zweiten Endstufe (112) für die zweite Einspritzeinrichtung (106) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge nur die erste Einspritzeinrichtung angesteuert wird (206), wenn die Wasser-Einspritzmenge kleiner als ein erster Schwellwert ist (204).
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspritzen der Wasser-Einspritzmenge die erste Einspritzeinrichtung (104) und die zweite Einspritzeinrichtung (106) gleichzeitig angesteuert werden (208), wenn die Wasser-Einspritzmenge größer als ein zweiter Schwellwert ist (204).
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung ausgebildet ist, eine Einzelzylinder-Anpassung der Wassereinspritzung vorzunehmen, derart, dass die einzuspritzende Wassermasse über die Einspritzzeit je Zylinder unterschiedlich einstellbar ist.