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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen eines Wasserdrucksensors einer Wassereinspritzvorrichtung sowie eine Wassereinspritzvorrichtung, welche ein derartiges Verfahren ausführen kann. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, welche eine derartige Wassereinspritzvorrichtung umfasst.
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Aufgrund steigender Anforderungen an reduzierte Kohlenstoffdioxidemissionen werden Brennkraftmaschinen zunehmend hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs optimiert. Allerdings können bekannte Brennkraftmaschinen in Betriebspunkten mit hoher Last nicht optimal im Hinblick auf den Verbrauch betrieben werden, da der Betrieb durch Klopfneigung und hohe Abgastemperaturen begrenzt ist. Eine mögliche Maßnahme zur Reduzierung der Klopfneigung und zur Senkung der Abgastemperaturen ist die Einspritzung von Wasser. Hierzu sind üblicherweise separate Wassereinspritzvorrichtungen vorhanden. So ist z.B. aus der
WO 2014/080266 A1 ein Wassereinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung bekannt, bei dem das Wasser in den Massenstrom der Abgasrückführung eingespritzt wird.
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Bei Wassereinspritzvorrichtungen wird üblicherweise ein Wasserdrucksensor eingesetzt, um einen Wasserdruck in Leitungen der Wassereinspritzvorrichtung zu erfassen. Der erfasste Wert des Wasserdrucks wird dann bei einer Druckregelung verwendet, die beispielsweise durch eine Regelschleife des Wasserdrucksensors, eine Steuereinheit der Brennkraftmaschine, eine Steuereinheit eines zum Fördern von Wasser benutzten Förderelements und des Förderelements selbst realisiert wird. Wenn der Wasserdrucksensor eine Messungenauigkeit aufweist, wird nicht der zum Zeitpunkt der Messung tatsächlich herrschende Wasserdruck erfasst. Dies führt dazu, dass sich aufgrund der Druckregelung im Betrieb ein abweichender Wasserdruck einstellt. Bei der Berechnung einer Einspritzzeit bzw. eines Einspritzwinkels wird in diesem Fall ein falscher Wasserdruck zugrunde gelegt, wodurch wiederum eine falsche erforderliche Wassermenge bestimmt wird. Bei einer zu großen eingespritzten Wassermenge ist der Wasserverbrauch gegebenenfalls höher als notwendig, was eine häufigere Wasserbefüllung zur Folge hat. Andererseits kann bei zu kleinen Wasserraten je nach Betriebspunkt eine ungewünschte höhere Klopfneigung entstehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Abgleichen eines Wasserdrucksensors einer Wassereinspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass nach dem Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ein korrektes Erfassen bzw. Anzeigen des Wertes eines in der Wassereinspritzvorrichtung tatsächlich herrschenden Druckes sichergestellt wird oder ein defekter Wasserdrucksensor erkannt wird. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Erkennen und Eliminieren einer potenziellen Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors erreicht. Die Wassereinspritzvorrichtung weist dabei ein Förderelement und mindestens einen Wasserinjektor zum Einspritzen von Wasser in einen Einspritzraum auf, wobei der Wasserdrucksensor in einem Systembereich an einer Druckseite des Förderelements, insbesondere zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor, angeordnet ist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei abgestellter Brennkraftmaschine im Wasserinjektor und im Systembereich befindliches Wasser durch das Förderelement angesaugt und der Wasserinjektor geöffnet. Durch das Öffnen des Wasserinjektors wird Luft in den Wasserinjektor und den Systembereich an der Druckseite des Förderelements, insbesondere zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor, angesaugt. Ferner wird das Förderelement abgestellt, und der Wasserinjektor insbesondere geschlossen.
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Erfindungsgemäß wird ein Druck-Istwert der durch den Wasserinjektor angesaugten Luft mittels des Wasserdrucksensors erfasst und der erfasste Druck-Istwert der Luft mit einem Druck-Sollwert zum Ermitteln des Vorhandenseins einer Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors verglichen. Als Druck-Istwert ist ein durch den Wasserdrucksensor gemessener Druckwert zu verstehen. In ähnlicher Weise bedeutet ein Druck-Sollwert einen unter den jeweiligen Umständen erwarteten Druckwert, wenn der Wasserdrucksensor den tatsächlichen Druck genau messen kann. Der Wasserdrucksensor ist eingerichtet, sowohl einen Wasserdruck als auch einen Luftdruck zu erfassen. Als Druckseite wird der Bereich des Förderelements verstanden, der sich am Förderelement stromabwärts befindet, wenn im Normalbetrieb Wasser zum Wasserinjektor gefördert wird.
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Bei einer ermittelten Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors, wenn eine Druckabweichung zwischen dem erfassten Druck-Istwert und dem Druck-Sollwert kleiner oder größer 0 ist, wird erfindungsgemäß der Wasserdrucksensor abgeglichen. Nachdem das in dem Wasserinjektor und im Systembereich an der Druckseite des Förderelements, insbesondere zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor, befindliche Wasser durch das Förderelement angesaugt worden ist und Luft in den Wasserinjektor eingetreten ist, sind die Wassereinspritzvorrichtung im Systembereich an der Druckseite des Förderelements, insbesondere zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor, sowie der Wasserinjektor nur noch mit Luft befüllt. Somit findet ein Druckausgleich im Systembereich der Wassereinspritzvorrichtung, in welcher der Wasserdrucksensor angeordnet ist, und im Wasserinjektor zum Einspritzraum und damit, aufgrund der abgestellten Brennkraftmaschine, zur Umgebung statt, da im Einspritzraum Umgebungsdruck oder ein anderer bekannter Druckwert herrscht. Somit lässt sich in einfacher Weise eine Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors erkennen und der Wasserdrucksensor abgleichen. Dies führt dazu, dass bei einer späteren Wassereinspritzung der Wasserdruck richtig erfasst wird und dadurch auch eine richtige benötigte Wassereinspritzmenge berechnet bzw. eingespritzt werden kann. Eine Vermeidung oder Verringerung von Klopfneigung der Brennkraftmaschine und eine Absenkung der Abgastemperaturen können somit in effizienter Weise erzielt werden. Gegebenenfalls kann auch ein Druckausgleich zu einem Wassertank erfolgen, welcher stromabwärts vor dem Förderelement in einer Förderrichtung zum Wasserinjektor angeordnet ist, wenn das Förderelement in einem abgestellten Zustand des Förderelements undicht ist. Als Förderelement kann z.B. eine Zahnradpumpe benutzt werden.
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Der Einspritzraum kann vorzugsweise als Saugrohr oder ein Einlasskanal zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine oder der Brennraum selbst bei direkter Wassereinspritzung ausgebildet sein. Der Systembereich an der Druckseite des Förderelements, insbesondere zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor, ist vorzugsweise ein Leitungsbereich oder eine Leitung mit einem Verteiler bzw. Rail.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise ist der Wasserdrucksensor als Relativdrucksensor ausgebildet. Ein Relativdrucksensor misst und zeigt einen Druck in Bezug zum Luftdruck der Umgebung an. Da ein Druckausgleich zum Einspritzraum bzw. zur Umgebung stattgefunden hat, ist bei einem messgenauen Wasserdrucksensor zu erwarten, dass der angezeigte Druck gleich 0 ist. In anderen Worten ist der Druck-Sollwert bei Benutzung von einem Relativdrucksensor gleich 0. Dies bedeutet, dass, sofern der erfasste Druck-Istwert des Wasserdrucksensors größer oder kleiner 0 ist, von einer Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors ausgegangen wird. Dabei ist die Druckabweichung gleich dem zu diesem Zeitpunkt erfassten Druck-Istwert.
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Nach einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Wasserdrucksensor als Absolutdrucksensor ausgebildet. Bei einem Absolutdrucksensor wird ein Druck in Bezug auf ein Vakuum gemessen und angezeigt. Aufgrund des vorgenannten Druckausgleichs würde ein als Absolutdrucksensor ausgebildeter Wasserdrucksensor, der keine Messungenauigkeiten aufweist, einen Umgebungsdruck anzeigen. Der Druck-Sollwert ist insofern hier gleich mit dem Umgebungsdruck. Eine Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors liegt vor, wenn der erfasste Druck-Istwert nicht dem Umgebungsdruck entspricht, das heißt, wenn eine Druckabweichung des Druck-Istwertes vom Umgebungsdruck kleiner oder größer 0 ist. Die Druckabweichung entspricht der Differenz zwischen dem erfassten Druck-Istwert und dem Umgebungsdruck.
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Unabhängig davon, ob ein Relativdrucksensor oder ein Absolutdrucksensor benutzt wird, wird bevorzugt die Druckabweichung ermittelt und in einem nicht flüchtigen Speicher einer Steuereinheit der Brennkraftmaschine abgespeichert. Der abgespeicherte Wert wird als Korrekturwert für den erfassten Druck-Istwert des Wasserdrucksensors verwendet. Der erfasste Druck-Istwert wird korrigiert, indem die abgespeicherte Druckabweichung vom erfassten Druck-Istwert abgezogen wird. Nach einem Abgleich des Wasserdrucksensors entspricht ein neu ausgegebener, korrigierter Druck-Istwert dem Wert 0 bei Verwendung eines Relativdrucksensors und dem Umgebungsdruck bei Benutzung eines Absolutdrucksensors. In anderen Worten entspricht der neu ausgegebene, korrigierte Druck-Istwert der Differenz zwischen dem erfassten Druck-Istwert und der abgespeicherten Druckabweichung.
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Im Falle eines als Absolutdrucksensor ausgebildeten Wasserdrucksensors wird vorzugsweise der Umgebungsdruck durch einen zusätzlichen Drucksensor erfasst. Somit wird immer der aktuelle Umgebungsdruck als Druck-Sollwert mitberücksichtigt, wenn die Wassereinspritzvorrichtung in unterschiedlichen Umgebungen betrieben wird. Wenn der Umgebungsdruck bekannt ist, kann der Umgebungsdruck als der Druck-Sollwert in der Steuereinheit gespeichert sein.
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Bevorzugt wird ein Signal des zusätzlichen Drucksensors gefiltert. Somit wird eine Auswirkung von Drucksensorrauschen des zusätzlichen Drucksensors bei dem Abgleichen des Wasserdrucksensors reduziert.
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In vorteilhafter Weise erfolgt der Schritt des Erfassens des Druck-Istwertes nach einer vorbestimmten Wartezeit nach einem Abstellen des Förderelements. Somit wird eine Trägheit der Wassereinspritzvorrichtung berücksichtigt, wodurch sichergestellt wird, dass ein Ausgleich des Druckes im Bereich der Wassereinspritzvorrichtung, in dem der Wasserdrucksensor angeordnet ist, und im Wasserinjektor mit dem Druck im Einspritzraum bzw. zur Umgebung stattgefunden hat.
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Die Wartezeit kann bevorzugt eingestellt werden, sodass ein sehr genaues Abgleichen des Wasserdrucksensors unter allen betriebs- und umgebungsbedingten Umständen möglich ist. Insbesondere beträgt die Wartezeit vorzugsweise von zwei Sekunden bis zehn Sekunden. Es ist ferner von Vorteil, wenn die ermittelte Druckabweichung auf Plausibilität geprüft wird. Vorzugsweise wird die ermittelte Druckabweichung zum Abgleichen des Wasserdrucksensors nur dann benutzt, wenn die Druckabweichung innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches liegt. Nach diesem
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Plausibilitätstest wird bevorzugt die ermittelte Druckabweichung im Speicher der Steuereinheit der Brennkraftmaschine abgespeichert.
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Liegt jedoch die ermittelte Druckabweichung außerhalb des vorbestimmten Toleranzbereiches, so wird vorteilhafterweise ein Fehler des Wasserdrucksensors daraus geschlossen. Nachfolgend kann dieser Fehler bevorzugt durch die Steuereinheit der Brennkraftmaschine plausibilisiert und ausgegeben werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Wassereinspritzvorrichtung, welche ein Förderelement, mindestens einen Wasserinjektor zum Einspritzen von Wasser in einen Einspritzraum, wobei der Wasserdrucksensor an einer Druckseite des Förderelements, angeordnet ist, und eine Steuereinheit umfasst, welche eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Dabei kann der Wasserdrucksensor insbesondere zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor, oder in einer Rücklaufleitung zu einem Wassertank angeordnet sein. Die im Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile sind auch hier gegeben.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine, welche eine erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung umfasst.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der Zeichnung ist:
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1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einer Wassereinspritzvorrichtung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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2 eine vereinfachte schematische Ansicht der Wassereinspritzvorrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel im normalen Betrieb,
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3 eine vereinfachte schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Wassereinspritzvorrichtung, anhand derer das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird, und
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4 eine vereinfachte schematische Ansicht der Wassereinspritzvorrichtung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 einer Wassereinspritzvorrichtung 1 einer Brennkraftmaschine 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine 2 nach dem Otto-Prinzip und mit Benzindirekteinspritzung betrieben.
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In 1 ist die Brennkraftmaschine 2, welche eine Vielzahl von Zylindern aufweist, sowie ein Teil der erfindungsgemäßen Wassereinspritzvorrichtung 1 schematisch dargestellt. Die Brennkraftmaschine 2 umfasst pro Zylinder einen Brennraum 20, in welchem ein Kolben 21 hin und her bewegbar ist. Ferner weist vorzugsweise die Brennkraftmaschine 2 pro Zylinder einen Einspritzraum 29, in welchen Wasser eingespritzt wird.
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Der Einspritzraum 29 ist vorzugsweise als ein Einlasskanal 22 ausgebildet. Über den Einlasskanal wird Luft zum Brennraum 20 zugeführt. Abgas wird über einen Abgaskanal 23 abgeführt. Hierzu sind am Einlasskanal 22 ein Einlassventil 25 und am Abgaskanal 23 ein Auslassventil 26 angeordnet. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet ferner ein Kraftstoffeinspritzventil.
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Zum Einspritzen von Wasser ist ferner am Einlasskanal 22 ein Wasserinjektor 6 angeordnet, welcher über eine Steuereinheit 10 Wasser in den Einlasskanal 22 der Brennkraftmaschine 2 einspritzt.
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Alternativ kann der Wasserinjektor 6 Wasser direkt in den Brennraum 20 einspritzen. In einem solchen Fall ist der Brennraum 20 als der Einspritzraum im Rahmen der vorliegenden Erfindung anzusehen.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Wasserinjektor 6 pro Zylinder vorgesehen. Alternativ können zur besseren Aufbereitung oder zur Erhöhung der pro Verbrennungszyklus maximal einspritzbaren Wassermenge zwei Wasserinjektoren pro Zylinder angeordnet sein.
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In 2 ist die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung 1 im Detail gezeigt. Die Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst ein als Pumpe ausgebildetes Förderelement 3 und einen elektrischen Antrieb 4 zum Antreiben der Pumpe. Des Weiteren ist ein Wassertank 5 vorgesehen, welcher durch eine erste Leitung 7 mit dem Förderelement 3 verbunden ist. Eine zweite Leitung 8 verbindet das Förderelement 3 mit einem Verteiler 9 bzw. einem Rail, an welchem eine Vielzahl von Wasserinjektoren 6 angeschlossen ist. Die zweite Leitung 8 entspricht einem Leitungsbereich bzw. Systembereich an der Druckseite des Förderelements 3, insbesondere zwischen dem Förderelement 3 und den Wasserinjektoren 6, bzw. einem Dichtsitz an den Wasserinjektoren 6. Die Anzahl der Wasserinjektoren kann je nach Design der Brennkraftmaschine und Anforderungen der Verbrennung variieren. Als Druckseite ist die Seite des Förderelements 3 zu verstehen, die sich am Förderelement 3 stromabwärts befindet, wenn im Normalbetrieb Wasser in Richtung vom Wassertank 5 zu den Wasserinjektoren 6 gefördert wird, das heißt der Systembereich vor den Wasserinjektoren 6.
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In 2 ist die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung 1 im normalen Betrieb dargestellt. Als normaler Betrieb ist der Betrieb zu verstehen, bei welchem Wasser in einer ersten Förderrichtung X1 vom Wassertank 5 zu den Wasserinjektoren 6 gefördert wird, so dass das Wasser in die Einspritzräume 29 der Brennkraftmaschine 2 eingespritzt wird.
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Dafür wird zum Beispiel ein Kondensat eines nicht gezeigten Verdampfers einer Klimaanlage verwendet, wozu die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung 1 eine Zulaufleitung 11 aufweist.
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Alternativ oder zusätzlich zum Kondensat kann deionisiertes Wasser über eine Nachfüllleitung 12 in den Wassertank 5 gefördert werden. In der Nachfüllleitung 12 kann optional ein Sieb vorgesehen sein. Ferner sind ein Vorfilter 16 in der ersten Leitung 7 und ein Feinfilter 17 in der zweiten Leitung 8 angeordnet, welche optional beheizt werden können.
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Wird nun über die Steuereinheit 10, welche bevorzugt als die Steuereinheit der Brennkraftmaschine 2 ausgebildet ist, eine Wassereinspritzung angefordert, so wird mittels des Förderelements 3 Wasser aus dem Wassertank 5 angesaugt. Zum Einstellen des gewünschten Systemdrucks im Verteiler 9 ist ein Druckregler 15 in der Form einer Blende 15a und eines Rückschlagventils 15b in einer Rücklaufleitung 13 angeordnet, welche die zweite Leitung 8 mit dem Wassertank 5 verbindet. Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann nur das Rückschlagventil 15b als der Druckregler 15 benutzt werden. Zur Druckregelung ist ferner ein Wasserdrucksensor 14 in der zweiten Leitung 8 vorgesehen. Des Weiteren ist ein Temperatur- bzw. Füllstandssensor 18 vorgesehen.
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Alternativ kann der Wasserdrucksensor 14 in der Rücklaufleitung 13 angeordnet sein. Die Rücklaufleitung 13 ist Teil des Systembereichs an der Druckseite des Förderelements 3. Der Wasserdrucksensor 14 ist in einem solchen Fall eingerichtet, einen Wasserdruck bzw. einen Luftdruck in der Rücklaufleitung 13 zu erfassen.
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Der Wasserdrucksensor 14 ist eingerichtet, einen Wasserdruck in der zweiten Leitung 8 zu erfassen, welcher bei der Druckregelung benutzt wird. Dadurch wird ein Betriebswasserdruck im Betrieb eingestellt. Der Betriebswasserdruck wird wiederum bei der Berechnung einer Einspritzzeit bzw. eines Einspritzwinkels des Wasserinjektors 6 zugrunde gelegt.
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Eine mögliche Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors 14 führt zu einem falschen erfassten Wasserdruck, der nicht dem tatsächlich in der zweiten Leitung 8 herrschenden Wasserdruck entspricht. Da wegen des ungenauen erfassten Wasserdrucks ein falscher Betriebswasserdruck in der zweiten Leitung 8 eingestellt wird, wird eine benötigte Wassereinspritzmenge bei einer betriebsbedingten Wassereinspritzung über die Wasserinjektoren 6 ungenau bestimmt.
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Eine zu hohe eingespritzte Wassereinspritzmenge verursacht einen höheren Wasserverbrauch als notwendig, was zu einer häufigeren Wasserbefüllung des Wassertanks 5 führt. Auf der anderen Seite kann eine niedrigere eingespritzte Wassermenge je nach Betriebspunkt eine ungewünschte höhere Klopfneigung bzw. Abgastemperatur bewirken.
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Um die negativen Effekte einer Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors 14 zu minimieren bzw. eliminieren, wird das erfindungsgemäße Verfahren angewandt. Dies wird anhand von 3 näher beschrieben.
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Dabei wird das Wasser, welches sich bei abgestellter Brennkraftmaschine 2 im Systembereich an der Druckseite des Förderelements 3 insbesondere in den Wasserinjektoren 6, dem Verteiler 9 und der zweiten Leitung 8, befindet, aus dem Systembereich abgesaugt. Dazu wird der Antrieb 4 des Förderelements 3 über die Steuereinheit 10 gesteuert, die Betriebsrichtung des Förderelements 3 zu ändern, so dass das Wasser in einer zweiten Förderrichtung X2 durch die erste Leitung 7 und die zweite Leitung 8 zum Wassertank 5 zugeführt wird.
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Durch die Umkehrung der Betriebsrichtung des Förderelements 3 wird Unterdruck in der zweiten Leitung 8 aufgebaut. Um das Rücksaugen des Wassers aus den Wasserinjektoren 6 zu unterstützen, werden vorzugsweise die Wasserinjektoren 6 über die Steuereinheit 10 geöffnet. In diesem Ausführungsbeispiel werden alle Wasserinjektoren 6 gleichzeitig geöffnet. Die Wasserströme von den Wasserinjektoren 6 sind mit den Bezugszeichen Wa, Wb, Wc und Wd bezeichnet. Diese Wasserströme bilden zusammen mit dem Wasser, welches sich möglicherweise in der zweiten Leitung befindet, den Wasserstrom W, welcher zum Wassertank 5 geführt wird.
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Alternativ kann das Öffnen der Wasserinjektoren 6 sequenziell erfolgen. "Sequenziell" bedeutet, dass die Wasserinjektoren 6 nacheinander geöffnet werden.
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Beim Öffnen der Wasserinjektoren 6 dringt Luft in die Wasserinjektoren 6 aufgrund des Unterdrucks in der zweiten Leitung 8 ein, was mit dem Bezugszeichen P bezeichnet ist. Durch die eintretende Luft wird das Wasser schnell zum Wassertank 5 gefördert.
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Da neben dem Rücksaugen des Wassers aus den Wasserinjektoren 6 die Wasserinjektoren 6 geöffnet werden und Luft in die Wasserinjektoren 6 eintritt, findet ein Druckausgleich der zweiten Leitung 8 bzw. den Wasserinjektoren 6 zu den Einspritzräumen 29 und damit, aufgrund der abgestellten Brennkraftmaschine 2, zur Umgebung statt.
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Durch das Ausgleichen des Druckes in der zweiten Leitung 8 mit dem Druck in den Einspritzräumen 29 bzw. mit dem Druck der Umgebung lässt sich eine mögliche Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors 14 bestimmen, wenn das Förderelement 3 abgeschaltet wird.
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Es sei angemerkt, dass der Wasserdrucksensor 14 eingerichtet ist, sowie einen Wasserdruck, z.B. im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine, als auch einen Luftdruck, wenn die zweite Leitung 8 und die Wasserinjektoren 6 mit Luft befüllt sind, zu erfassen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Druck-Istwert der in der zweiten Leitung 8 befindlichen Luft durch den Wasserdrucksensor 14 erfasst. Wenn der Wasserdrucksensor 14 in der Rücklaufleitung 13 vorgesehen ist, wird ein Druck-Istwert in der Rücklaufleitung 13 befindlichen Luft durch den Wasserdrucksensor 14 erfasst. Der erfasste Druck-Istwert der Luft wird mit einem Druck-Sollwert verglichen, so dass das Vorhandensein einer Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors 14 ermittelt werden kann. Der Druck-Sollwert entspricht dem Druck, welcher angezeigt sein sollte, wenn der Wasserdrucksensor 14 keine Messungenauigkeit aufweisen würde.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Wasserdrucksensor 14 als Relativdrucksensor ausgebildet. Der Druck-Sollwert ist insofern gleich 0. Insbesondere wird eine Differenz zwischen dem erfassten Druck-Istwert und dem Druck-Sollwert berechnet. Ist diese Differenz, d. h. eine Druckabweichung zwischen dem erfassten Druck-Istwert und dem Druck-Sollwert ungleich 0, wird eine Messungenauigkeit des Wasserdrucksensors 14 geschlossen. Dabei ist es unerheblich, ob der Druck-Sollwert vom Druck-Istwert abgezogen wird oder umgekehrt.
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In vorteilhafter Weise wird die berechnete Druckabweichung gegen eine positive Druckschwelle und gegen eine negative Druckschwelle verglichen. Wenn die Druckabweichung außerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches liegt, der durch die positive und negative Druckschwelle definiert ist, lässt dies auf einen Fehler des Wasserdrucksensors 14 schließen. Dieser Fehler wird durch die Steuereinheit 10 plausibilisiert und ausgegeben.
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Wenn die Druckabweichung innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereiches liegt, wird bevorzugt die berechnete Druckabweichung in einem Speicher der Steuereinheit 10 abgespeichert und zum Abgleichen des Wasserdrucksensors 14 benutzt.
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Das Abgleichen des Wasserdrucksensors 14 erfolgt indem die Druckabweichung vom erfassten Druck-Istwert oder umgekehrt abgezogen wird, je nachdem wie die Druckabweichung berechnet wurde.
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Beim abgeglichenen Wasserdrucksensor 14 entspricht ein neu angezeigter Druck-Istwert dem Wert 0.
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Das Erfassen des Druck-Istwertes durch den Wasserdrucksensor 14, welches dann mit dem Druck-Sollwert verglichen wird, wird vorzugsweise nach einer vorbestimmten Wartezeit nach dem Abstellen des Förderelements 3 bewirkt. Das Einhalten einer Wartezeit ist vorteilhaft, weil somit die Trägheit der Wassereinspritzvorrichtung 1 berücksichtigt wird. In anderen Worten stellt das Einhalten der Wartezeit sicher, dass ein Ausgleichen des Drucks in der zweiten Leitung 8 mit dem Umgebungsdruck stattgefunden hat.
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Besonders bevorzugt ist die Wartezeit je nach Anwendung einstellbar.
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Alternativ kann das Erfassen des Druck-Istwertes direkt nach Beenden des Rücksaugvorgangs, nämlich des Öffnens der Wasserinjektoren 6, des Ansaugens vom in den Wasserinjektoren 6 befindlichen Wasser und des Abstellens des Förderelements 3, durchgeführt werden.
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Die zuvor beschriebenen Schritte des Ansaugens und des Öffnens der Wasserinjektoren 6 werden vorzugsweise für alle Zylinder wiederholt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedes Mal nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine 2 erfolgen. Alternativ kann der Wasserdrucksensor 14 in vorbestimmten Intervallen oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Abstellvorgängen durchgeführt werden.
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Durch das Abgleichen des Wasserdrucksensors 14 wird sichergestellt, dass ein tatsächlicher Wasserdruck in der zweiten Leitung 8 während des normalen Betriebs erfasst wird. Somit wird eine benötigte Wassereinspritzmenge richtig bestimmt und in die Einspritzräume 29 eingespritzt.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel grundsätzlich dadurch, dass der Wasserdrucksensor 14 hier als Absolutdrucksensor ausgebildet ist. Dabei ist der Druck-Sollwert gleich mit einem Umgebungsdruck.
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Wenn der Umgebungsdruck unbekannt ist, wird zum Messen des Umgebungsdrucks ein zusätzlicher Drucksensor 19 benutzt. Dieser Drucksensor wird vorzugsweise ebenso durch die Steuereinheit 10 gesteuert. Der zusätzliche Drucksensor 19 ist eingerichtet, den Umgebungsdruck direkt zu erfassen.
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Alternativ kann der Drucksensor 19 den Umgebungsdruck indirekt erfassen, indem der Drucksensor 19 derart angeordnet ist, den Druck in den Einlasskanälen 22 zu erfassen.
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Um eine genauere Messung des Umgebungsdrucks sicherzustellen, wird ein Signal des zusätzlichen Drucksensors 19 gefiltert. Die Filterung des Signals trägt bei der Reduzierung der Auswirkung von Rauschen des zusätzlichen Drucksensors 19 bei.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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