DE102016118220A1 - Verfahren zum Bestimmen eines Lambda-Wertes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Lambda-Wertes und ein Verbrennungsmotor. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird einem Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors eine Wassermenge gezielt zugeführt, auf einer Auslassseite der Verbrennungsmotors mittels einer Lambda-Sonde im Abgas ein Lambda-Wert gemessen wird, und bei der Bestimmung eines korrigierten Lambda-Wertes die gezielt zugeführte Wassermenge berücksichtigt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Lambda-Wertes und einen Verbrennungsmotor.
- Es ist bekannt, eine Wassermenge gezielt in einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors einzuführen, um ein Klopfen, d.h., eine unkontrollierte Zündung eines sich im Verbrennungsraum befindlichen Kraftstoffes, zu unterdrücken. Ein solches Verfahren offenbart beispielsweise die
US 8352162 B2 , bei der Wasser mittels eines Injektors direkt in den Verbrennungsraum eingespritzt wird. Des Weiteren ist es bekannt, für die Steuerung des Verbrennungsmotors und/oder einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung, die beispielsweise einen Katalysator umfasst, Lambda-Sonden einzusetzen. Mittels einer Lambda-Sonde lässt sich das Verbrennungsluftverhältnis Lambda bestimmen. - Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen eines Lambda-Wertes sieht vor, dass einem Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors eine Wassermenge gezielt zugeführt wird, auf einer Auslassseite der Verbrennungsmotors mittels einer Lambda-Sonde im Abgas ein Lambda-Wert gemessen wird, und bei der Bestimmung eines korrigierten Lambda-Wertes die gezielt zugeführte Wassermenge berücksichtigt wird.
- Dabei heißt „gezielt zuführen“ im Rahmen der Erfindung das Zuführen einer definierten Wassermenge in einem definierten Zeitraum.
- Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass ein Wassergehalt im Abgas die von einer Lambda-Sonde gemessenen Lambda-Werte nicht unerheblich beeinflussen kann. Eine mögliche Folge solch einer Beeinflussung ist die Bildung eines aufgrund verfälschter Lambda-Werte ungünstigen Luft-Kraftstoffgemischs, was zu erhöhten Abgasemissionen führen kann. Durch die Berücksichtigung der gezielt zugeführten Wassermenge wird ein korrigierter Lambda-Wert bestimmt, wodurch dieser Nachteil zumindest reduziert werden kann.
- Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor umfasst einen Verbrennungsraum, eine Einlassseite, eine Auslassseite, eine in der Auslassseite angeordnete Lambda-Sonde und einen in der Einlassseite oder im Verbrennungsraum angeordneten Injektor, und eine mit der Lambdasonde verbundene Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines korrigierten Lambda-Wertes. Die Bestimmungseinheit ist derart eingerichtet, beim Bestimmen des Lambda-Wertes eine mittels des Injektors dem Verbrennungsmotor gezielt zugeführte Wassermenge zu berücksichtigen.
- Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verfahrens und Verbrennungsmotors werden anhand der folgenden Figur näher erläutert.
- Die
1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor1 . - Der Verbrennungsmotor
1 ist hier ein Otto-Motor. Der Verbrennungsmotor1 umfasst einen Verbrennungsraum2 , eine Einlassseite3 und eine Auslassseite4 . Auf der Einlassseite3 ist ein Wasserinjektor6 angeordnet, mittels dem sich dem Verbrennungsraum2 eine Wassermenge gezielt zuführen lässt. Der Wasserinjektor6 ist zu diesem Zweck über eine Verrohrung mit einem nicht näher dargestellten Wassertank und einer Pumpe verbunden. Auf der Auslassseite4 ist ein Katalysator10 und eine Lambda-Sonde angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind es zwei Lambda-Sonden5a ,5b , wobei eine Lambda-Sonde5a stromaufwärts und die anderen Lambda-Sonde5b stromabwärts des Katalysators angeordnet sind. - In diesem Ausführungsbeispiel wird über die Einlassseite
3 angesaugte Luft eine Wassermenge gezielt zugeführt, um die Luft zu kühlen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine am Verbrennungsmotor1 anliegende Last hoch ist. Durch die Kühlung der Luft mittels Wassers wird eine unkontrollierte Selbstzündung an lokalen Punkten eines sich im Verbrennungsraum2 befindenden Kraftstoff-Luft-Gemischs (Klopfen) verhindert oder kann reduziert werden. Die Kühlung kann zusätzlich zu einer in der Einlassseite angeordneten Kühlvorrichtung9 erfolgen. Alternativ erfolgt eine Kühlung ohne Kühlvorrichtung9 . - Der Wasserinjektor
6 ist vorzugsweise möglichst nahe, wie hier stromab einer Drossel8 , oder alternativ direkt im Verbrennungsraum (nicht gezeigt), beispielsweise in einem Zylinderkopf, angeordnet. Auf diese Weise lassen sich Drehzahl und/oder Last des Verbrennungsmotors schnell ändern, ohne durch eine nicht abgestimmte Wassermenge in der Einlassseite beeinträchtigt zu werden. - Des Weiteren umfasst der Verbrennungsmotor
1 eine Bestimmungseinheit7 . Die Bestimmungseinheit7 kann Teil eines Steuergeräts sein (nicht dargestellt), mit dem sich die Zusammensetzung des Kraftstoffgemischs steuern lässt. Die Bestimmungseinheit ist mit den Lambda-Sonden5a und5b sowie mit dem Wasserinjektor6 oder einer sonstigen Einheit, mit der sich die eingespritzte Wassermenge bestimmen lässt, verbunden. Eine Bestimmungseinheit7 kann beispielsweise einen Prozessor aufweisen. - Erfindungsgemäß wird mittels der Lambda-Sonde
5a und/oder5b ein Lambda-Wert im Abgas gemessen und bei der Bestimmung eines korrigierten Lambda-Wertes, hier durch die Bestimmungseinheit7 , die mittels des Wasserinjektors6 gezielt zugeführte Wassermenge berücksichtigt. Dabei wird, was zwecks Verbesserung der Korrekturwerte vorteilhaft ist, neben der Wassermenge zumindest ein Betriebspunkt des Verbrennungsmotors2 berücksichtigt. Ein Betriebspunkt ist dabei durch eine Drehzahl des Verbrennungsmotors und eine an diesem anliegende Last gekennzeichnet. Die Berücksichtigung erfolgt derart, dass Wassermenge und Betriebspunkt Eingangsparameter eines Modells sind, dass als Ausgangsparameter mindestens einen Korrekturwert für einen an den Lambda Sonden5a ,5b gemessenen Lambda-Wert bestimmt. Dabei kann das Modell auf Kennfeldern oder Algorithmen beruhen. Die Erstellung solch eines Modells ist dem Fachmann hinlänglich bekannt, weswegen hierauf nicht im Detail eingegangen wird. Mit dem Korrekturwert und den gemessenen Lambda-Wert wird ein korrigierter Lambda-Wert bestimmt. Mit dem korrigierten Lambda-Wert kann ein Luft-Kraftstoffgemisch geregelt werden. Eine Alternative ist es, anstatt eines einzelnen Wertes eine Korrekturkurve zu bestimmen, mit der eine Lambda-Kurve korrigiert werden kann. - Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird als Eingangsparameter die zugeführte Wassermenge als Verhältnis der zugeführten Wassermenge zu dem Verbrennungsraum zugeführten Kraftstoff berücksichtigt. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass ein Durchsatz bzw. Masse bezogener Parameter entsteht und die Lambda-Korrektur ohnehin in Abhängigkeit zum Wasseranteil gesetzt wird.
- Obwohl hier anhand eines Beispiels mit einem Katalysator
10 und zwei Lambda-Sonden5a ,5b gezeigt, ist das erfindungsgemäße Verfahren auf andere Systeme anwendbar, beispielsweise Systeme, die nur eine Lambda-Sonde aufweisen oder die mehrere Katalysatoren umfassen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 8352162 B2 [0002]
Claims (5)
- Verfahren zum Bestimmen eines Lambda-Wertes, wobei einem Verbrennungsraum (
2 ) eines Verbrennungsmotors (1 ) eine Wassermenge gezielt zugeführt wird, auf einer Auslassseite (4 ) des Verbrennungsmotors (1 ) mittels einer Lambda-Sonde (5a ,5b ) im Abgas ein Lambda-Wert gemessen wird, und bei der Bestimmung eines korrigierten Lambda-Wertes die gezielt zugeführte Wassermenge berücksichtigt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der Bestimmung des korrigierten Lambda-Wertes neben der zugeführten Wassermenge zumindest ein Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (
1 ) berücksichtigt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 und 2, wobei die Berücksichtigung der zugeführten Wassermenge derart erfolgt, dass mittels eines Modells mit der zugeführten Wassermenge und des Betriebspunktes als Eingangsparameter mindestens ein Korrekturwert als Ausgangsparameter ermittelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, wobei als Eingangsparameter die zugeführte Wassermenge als Verhältnis der zugeführten Wassermenge zu dem Verbrennungsraum (
2 ) zugeführten Kraftstoff berücksichtigt wird. - Verbrennungsmotor mit einem Verbrennungsraum (
2 ), einer Einlassseite (3 ), einer Auslassseite (4 ), einer in der Auslassseite (4 ) angeordneten Lambda-Sonde (5a ,5b ) und mindestens einen in der Einlassseite (3 ) oder im Verbrennungsraum (2 ) angeordneten Wasserinjektor (6 ), und eine mit der Lambdasonde verbundene Bestimmungseinheit (7 ) zum Bestimmen eines korrigierten Lambda-Wertes, wobei die Bestimmungseinheit (7 ) eingerichtet ist, beim Bestimmen des Lambda-Wertes eine mittels des Wasserinjektors (6 ) dem Verbrennungsmotor (1 ) gezielt zugeführte Wassermenge zu berücksichtigen.
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DE102016118220A1 true DE102016118220A1 (de) | 2017-07-20 |
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ID=59256429
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DE102016118220.6A Pending DE102016118220A1 (de) | 2016-09-27 | 2016-09-27 | Verfahren zum Bestimmen eines Lambda-Wertes |
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- 2016-09-27 DE DE102016118220.6A patent/DE102016118220A1/de active Pending
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