WO2017194570A1 - Verfahren zur bestimmung eines wassergehalts im abgas eines antriebsystems - Google Patents

Verfahren zur bestimmung eines wassergehalts im abgas eines antriebsystems Download PDF

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WO2017194570A1
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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a
  • the present invention relates to a computer program that executes each step of the method when running on a computing device and to a machine-readable storage medium that stores the computer program. Finally, the invention relates to an electronic control device which is set up to carry out the method.
  • Air / fuel mixture changed various engine parameters. For example, thus the ignition timing can be changed in the engine.
  • the water is injected via a water injection, which is upstream of the
  • DE 10 2010 021 281 AI relates to a system for an exhaust gas sensor, for example, an oxygen sensor with an exhaust system of a
  • the document relates to a method in which the exhaust gas sensor, in addition to an amount of oxygen additionally indicates an amount of water in the fuel.
  • a pumping current can be varied, whereby it can be selected which of the above-mentioned components are determined.
  • the pumping current is increased, so that the amount of oxygen contained in water molecules can be measured by the exhaust gas sensor.
  • the method relates to a water injection system, as well as to an exhaust tract of a drive system in a motor vehicle.
  • the drive system comprises an internal combustion engine, as well as an intake tract and the aforementioned exhaust tract, both of which are connected to the internal combustion engine.
  • Exhaust tract downstream of the internal combustion engine at least one lambda sensor is arranged, with which it is possible to determine an amount of oxygen in the exhaust gas.
  • the water injection system is upstream of one
  • the water injection is turned off. This makes it possible to carry out a reference measurement of ambient humidity. Subsequently, the pumping voltage of the lambda sensor is increased, whereby an electrolysis of water vapor takes place. The water is split into hydrogen and oxygen. A resulting first oxygen content is now determined in the reference measurement by the lambda sensor and further calculates a nominal water quantity. This gives the current
  • a second oxygen content is determined, which is also caused by the electrolysis of the water, as described above.
  • This second oxygen content is composed of the first
  • Oxygen content which corresponds to the amount of water in the ambient air
  • oxygen which corresponds to the additional injected water.
  • Water has formed.
  • the water content is calculated from the difference and the nominal water quantity, which is determined from the reference measurement
  • provision may be made for using further measured quantities in order to achieve a desired water content in the
  • Water content and the above calculated water content in the exhaust gas can be determined too low and / or high water content in the exhaust gas.
  • a malfunction of the water injection system can be diagnosed.
  • these parameters are engine temperature, shutdown time and / or
  • the information is used to control the water injection. If the water content in the exhaust gas is too low, the water content in the exhaust gas is too low, the water content in the exhaust gas is too low, the
  • Water injection are readjusted accordingly and the injected amount of water can be increased. On the other hand, if the water content in the exhaust gas is too high, the water injection can be switched off. This allows the injected amount of water can be optimized via the water injection and adapted to the conditions of the motor vehicle.
  • Water injection to be informed a driver of the motor vehicle. This can then, for example, commission a review and possibly a repair in a workshop.
  • the actual measurement of the oxygen content resulting from the electrolysis of the water vapor is carried out at a plurality of predetermined operating points.
  • these differ by the predetermined injection quantities of water.
  • a maximum amount of water can be injected and an actual measurement can be performed.
  • the injected amount of water can be halved (half amount) and also an actual measurement can be performed. Forming the difference in each case from the full quantity with the nominal water quantity and from the half quantity with the nominal water quantity, the accuracy of the statements can be increased.
  • the operating parameters for a diagnosis are queried. If the operating parameters for a diagnosis are met, the procedure is initiated as described above. Otherwise the diagnosis will not be carried out.
  • operating points needed for diagnostics may be adjusted by an electronic controller should they not be powered up by the driver.
  • diagnosis can be started specifically.
  • the computer program is set up to perform each step of the method, in particular when it is performed on a computing device or controller. It allows the implementation of the method in a conventional electronic control unit without having to make any structural changes. For this it is on the machine-readable
  • the electronic control unit is obtained, which is adapted to control the determination of the water content in the exhaust gas by means of the method described above.
  • FIG. 1 schematically shows a drive system and an intake tract with water injection arranged thereon and an exhaust tract with the lambda sensor arranged therein, which can be controlled by means of the method according to the invention.
  • FIG. 2a shows a first part of a flow chart of a
  • FIG. 2b shows a second part of the flowchart, which is the continuation of the first part of FIG. 2a, of an embodiment of the invention
  • a drive system 100 is shown, the an internal combustion engine 110, and a Ansaug Statl20 and an exhaust tract 130, which with the
  • Combustion engine 110 are connected includes.
  • a water injection 121 is at the intake tract 120, upstream of the internal combustion engine 110 arranged. This injects a predetermined amount of water in the
  • At least one lambda sensor 131 is arranged downstream of the internal combustion engine 110, so that the exhaust gas flows past it. With the lambda sensor 131, it is possible to use a
  • the present embodiment of the method according to the invention discloses a possibility with this lambda sensor 131 also to measure a water content w in the exhaust gas.
  • An electronic control unit 140 is connected to the internal combustion engine 110, the water injection 121 and the lambda sensor 131 and can control and monitor them.
  • FIG. 2a shows a flow diagram of the embodiment of the method according to the invention.
  • an adaptation 200 of the lambda sensor 131 in the system is carried out at the beginning of the method.
  • the system it is possible for the system to perform a lambda control 202 in which the water content is varied by injecting the water injection 121 to adapt it to the conditions.
  • the method according to the invention it is provided that the
  • Lambda control 202 is completed, which is checked in a second step 201. If the lambda control 202 has not been completed, the method is ended 227. Furthermore, a query 203 of the
  • Water injection 121 by turning off 204 of these.
  • an increase 205 of the pump voltage UP of the lambda sensor 131 takes place.
  • a reference measurement 207 a first oxygen content is measured that has been produced by the electrolysis 206.
  • This first oxygen content is dependent on the ambient humidity or the water content due to external influences.
  • a nominal water quantity W can then be determined 208, which includes the influences mentioned above.
  • an injection 209 of a full amount is initiated. This means that the water injection 121 injects a maximum amount of water into the intake tract 120.
  • the second oxygen content comprises on the one hand the first
  • Injection 209 of the full amount of water has arisen.
  • a calculation 213 of the water content w in the exhaust gas can be carried out with the aid of this difference ⁇ and the nominal water quantity WN.
  • the method according to the invention provides, in addition to the actual measurement 211 of the full quantity, to examine a further quantity of water.
  • an injection 214 of a half amount corresponding to half the amount of water of the full amount initiated.
  • the injected half-amount is, by an electrolysis 215, according to the electrolysis 210, split into oxygen and hydrogen.
  • a second oxygen content is determined in the actual measurement 216 of the half-quantity.
  • a difference ⁇ of the actual measurement 216 and the reference measurement 207 is calculated 217.
  • This difference ⁇ is also used with the nominal water quantity W in order to determine the water content w in the exhaust gas.
  • a calculated water content w is thus determined.
  • a desired water content is determined where other measurands 219 are included.
  • These measurement variables 219 include, inter alia, an engine temperature, a shutdown time and an ambient temperature, as well as a triggering of the water injection 121.
  • the measurement variables 219 include, inter alia, an engine temperature, a shutdown time and an ambient temperature, as well as a triggering of the water injection 121.
  • Error memory entry 223 is applied and the process is terminated 227.
  • the process is terminated immediately 227.
  • the calculated water content w is certified in a query 225 of the malfunction and informed the driver 226. If there is no malfunction of the water injection 121, the process is terminated 227.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Wassergehalts (w) im Abgas einem Antriebssystem in einem Kraftfahrzeug. Dabei spritzt ein Wassereinspritzsystem Wasser in ein Luft/Kraftstoffgemisch ein. Des Weiteren ist mindestens ein Lambda-Sensor in einem Abgastrakt des Antriebssystems angeordnet. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Zuerst wird die Wassereinspritzung abgeschaltet (204). Durch Anheben (205) einer Pumpspannung (UP) im Lambda-Sensor findet eine Elektrolyse (206) von Wasserdampf statt. In einer Referenzmessung (207) wird ein aus der Elektrolyse (206) des Wasserdampfs entstandener erster Sauerstoffgehalt des Abgases durch den Lambda-Sensor und daraus eine Wasser-Nominalmenge (WN) ermittelt (208). Anschließend wird eine vorgegebene Wassermenge in das Luft/Kraftstoffgemisch eingespritzt (209, 213). Es folge eine Ist-Messung (211, 216), in der ein aus der Elektrolyse (210, 215) entstandener zweiter Sauerstoffgehalt des Abgases durch den Lambda-Sensor bei einem vorgegeben Betriebspunkt ermittelt wird. Des Weiteren wird eine Differenz (Δ) zwischen dem zweiten Sauerstoffgehalt und dem ersten Sauerstoffgehalt berechnet (212, 217) und diese zusammen mit der Wasser-Nominalmenge (WN) zur Berechnung (213, 218) des Wassergehalts (w) benutzt.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zur Bestimmung eines Wassergehalts im Abgas eines Antriebsystems
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines
Wassergehalts im Abgas eines Antriebssystems. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn sie auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Heutzutage werden durch ein Einspritzen von Wasser in ein
Luft/Kraftstoffgemisch verschiedene Motorparameter geändert. Zum Beispiel kann somit der Zündzeitpunkt im Verbrennungsmotor verändert werden. Das Wasser wird über eine Wassereinspritzung, die sich stromaufwärts des
Verbrennungsmotors befindet in den Ansaugtrakt eingespritzt. Außerdem sind Systeme bekannt, bei der die Wassereinspritzung Wasser direkt in die Zylinder des Verbrennungsmotors einspritzt. Da die Wassermenge Einfluss einerseits auf die Leistung des Fahrzeugs, andererseits auf die Zusammensetzung des Abgases hat, ist eine Überwachung des Wassereinspritzsystems notwendig. Obendrein hat der Einfluss auf die Zusammensetzung zur Folge, dass der Gesetzgeber eine Diagnose des Systems fordert. Üblicherweise werden elektrische Diagnosen der einzelnen Wassereinspritzkomponenten eingesetzt, die jedoch nur elektrische Fehler, wie z.B. einen Leitungsabfall, erkennen.
Darüber hinaus werden im Abgastrakt weitere Bestandteile des Abgases überwacht. Dazu gehört unter anderem ein Sauerstoffgehalt, der mittels Lambda- Sensoren, die im Abgastrakt angeordnet sind, überwacht wird. Die DE 10 2010 021 281 AI betrifft ein System für einen Abgassensor, beispielsweise ein Sauerstoffsensor der mit einer Abgasanlage eines
Verbrennungsmotors verbunden ist. Des Weiteren betrifft das Dokument ein Verfahren, bei dem der Abgassensor, neben einer Sauerstoffmenge zusätzlich eine Wassermenge im Kraftstoff anzeigt. Ein Pumpstrom kann variiert werden, wodurch ausgewählt werden kann welche der oben genannten Bestandteile ermittelt werden. Zur Bestimmung der Wassermenge wird der Pumpstrom erhöht, sodass die in Wassermolekülen enthaltene Sauerstoffmenge durch den Abgassensor gemessen werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren bezieht sich auf ein Wassereinspritzsystem, sowie auf einen Abgastrakt eines Antriebssystems in einem Kraftfahrzeug. Das Antriebssystem umfasst einen Verbrennungsmotor, sowie ein Ansaugtrakt und den erwähnten Abgastrakt, die beide mit dem Verbrennungsmotor verbunden sind. Im
Abgastrakt ist stromabwärts des Verbrennungsmotors mindestens ein Lambda- Sensor angeordnet, mit dem es möglich ist eine Sauerstoffmenge im Abgas zu ermitteln. Das Wassereinspritzsystem ist stromaufwärts eines
Verbrennungsmotors an dem Ansaugtrakt angeordnet und so eingerichtet, dass es eine vorgegebene Wassermenge in das Luft/Kraftstoffgemisch einspritzt. Folglich erreicht ein Luft/Kraftstoffgemisch mit einem feststehenden
Wassergehalt den Verbrennungsmotor. Das eingespritzte Wasser hat sowohl Einfluss auf verschiedenen Motorparameter und somit auf eine Leistung des Kraftfahrzeugs, als auch auf das Abgas. Daher ist eine Überwachung der eingespritzten Wassermenge und der Wassereinspritzung selbst von großer Bedeutung. Im Verfahren werden die schon vorhandenen Lambda-Sensoren genutzt, um den Wassergehalt des Abgases zu ermitteln und somit einen Systemfehler der Wassereinspritzung zu erkennen. Dadurch können
gegebenenfalls Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
Zu Beginn wird in dem Verfahren die Wassereinspritzung abgeschaltet. Dadurch ist es möglich eine Referenzmessung einer Umgebungsfeuchte auszuführen. Anschließend wird die Pumpspannung des Lambda-Sensors erhöht, wodurch eine Elektrolyse von Wasserdampf erfolgt. Dabei wird das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespaltet. Ein hieraus entstandener erster Sauerstoffgehalt wird nun in der Referenzmessung durch den Lambda-Sensor ermittelt und weiterhin eine Wasser-Nominalmenge berechnet. Diese gibt die aktuelle
Wassermenge im System, ohne zusätzliches Einspritzen von Wasser, an.
Anschließend wird eine vorgegebene Wassermenge in das
Lufl Kraftstoffgemisch eingespritzt. In einer Ist-Messung, bei einem
vorgegebenen Betriebspunkt wird ein zweiter Sauerstoffgehalt ermittelt, der ebenfalls durch die Elektrolyse des Wassers, wie oben beschrieben, entstanden ist. Dieser zweite Sauerstoffgehalt setzt sich zusammen aus dem ersten
Sauerstoffgehalt, der der Wassermenge in der Umgebungsluft entspricht, und dem Sauerstoff, der dem zusätzlich eingespritzten Wasser entspricht. Bildet man eine Differenz zwischen dem zweiten und dem ersten Sauerstoffgehalt, erhält man eine Aussage über den Sauerstoffgehalt, der durch das eingespritzte
Wasser entstanden ist. Der Wassergehalt wird indes aus der Differenz und der Wasser-Nominalmenge, die aus der Referenzmessung ermittelt wird, errechnet
Gemäß einem weiteren Aspekt des Verfahrens kann vorgesehen werden, weitere Messgrößen zu verwenden, um einen gewünschten Wassergehalt im
Abgas zu ermitteln. Aus einem Vergleich zwischen dem gewünschten
Wassergehalt und dem oben errechneten Wassergehalt im Abgas kann ein zu niedriger und/oder zu hoher Wassergehalt im Abgas ermittelt werden. Zusätzlich kann eine Fehlfunktion des Wassereinspritzsystems diagnostiziert werden.
Beispielsweise sind diese Messgrößen Motortemperatur, Abstellzeit und/oder
Umgebungstemperatur, sowie eine Ansteuerung der Wassereinspritzung. Als Vorteil ergibt sich, dass es auf Grundlage dieser Informationen möglich ist, passende Maßnahmen einzuleiten, um den gewünschten Wassergehalt zu erreichen.
Vorzugsweise werden die Informationen dazu genutzt, die Wassereinspritzung zu regeln. Ist der Wassergehalt im Abgas zu niedrig, kann die
Wassereinspritzung entsprechend nachgeregelt werden und die eingespritzte Wassermenge erhöht werden. Ist der Wassergehalt im Abgas hingegen zu hoch, kann die Wassereinspritzung abgeschaltet werden. Dadurch kann die eingespritzte Wassermenge über die Wassereinspritzung optimiert werden und an die Bedingungen des Kraftfahrzeugs angepasst werden.
Vorzugsweise kann bei einer Diagnose einer Fehlfunktion der
Wassereinspritzung ein Fahrer des Kraftfahrzeugs informiert werden. Dieser kann dann beispielsweise eine Überprüfung und gegebenenfalls eine Reparatur in einer Werkstatt beauftragen.
Gemäß einem Aspekt kann vorgesehen werden, dass die Ist-Messung des aus der Elektrolyse des Wasserdampfs entstandenen Sauerstoffgehalts bei mehreren vorgegebenen Betriebspunkten durchgeführt wird. Vorzugsweise unterscheiden sich diese durch die vorgegebenen Einspritzmengen von Wasser. Beispielsweise kann eine größtmögliche Wassermenge (Vollmenge) eingespritzt werden und eine Ist-Messung durchgeführt werden. Anschließend kann die eingespritzte Wassermenge halbiert werden (Halbmenge) und ebenfalls eine Ist-Messung durchgeführt werden. Bildet man die Differenz jeweils aus der Vollmenge mit der Wasser-Nominalmenge und aus der Halbmenge mit der Wasser-Nominalmenge, kann die Genauigkeit der Aussagen erhöht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen werden, dass vor der Elektrolyse des Wasserdampfs zusätzliche Schritte durchgeführt werden, um eine konstante Qualität des Abgases auch während den Messungen zu gewährleisten, da während den Messungen die Lambda-Sensoren verwendet werden und hierfür die Lambdaregelung kurzzeitig außer Kraft gesetzt wird. Hierfür wird einerseits eine Adaption des Lambda-Sensors durchgeführt, andererseits wird überprüft, ob eine Lambdaregelung eingeschwungen ist.
Außerdem werden die Betriebsparameter für eine Diagnose abgefragt. Falls die Betriebsparameter für eine Diagnose erfüllt sind wird das Verfahren wie oben beschrieben eingeleitet. Andernfalls wird die Diagnose nicht durchgeführt.
Gemäß einem weiteren Aspekt können Betriebspunkte, die für die Diagnose benötigt werden, durch ein elektronisches Steuergerät eingestellt werden, sollten diese nicht durch den Fahrer angefahren werden. Dadurch kann die Diagnose gezielt gestartet werden. Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät durchgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des Verfahrens in einem herkömmlichen elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren
Speichermedium gespeichert.
Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches
elektronisches Steuergerät, wird das elektronische Steuergerät erhalten, welches eingerichtet ist, um die Bestimmung des Wassergehalts im Abgas mittels des oben beschriebenen Verfahrens zu steuern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch ein Antriebssystem, sowie ein Ansaugtrakt mit daran angeordneter Wassereinspritzung und einen Abgastrakt mit dem darin angeordneten Lambda-Sensor, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gesteuert werden können.
Figur 2a zeigt einen ersten Teil eines Ablaufdiagramms eines
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 2b zeigt einen zweiten Teil des Ablaufdiagramms, der die Fortsetzung des erstens Teils aus Figur 2a ist, eines Ausführungsbeispiels des
erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausführungsbeispiel der Erfindung
In Figur 1 ist ein Antriebssystem 100 dargestellt, die einen Verbrennungsmotor 110, sowie ein Ansaugtraktl20 und einen Abgastrakt 130, die mit dem
Verbrennungsmotor 110 verbunden sind, umfasst. Eine Wassereinspritzung 121 ist an dem Ansaugtrakt 120, stromaufwärts des Verbrennungsmotors 110 angeordnet. Diese spritzt eine vorgegebene Wassermenge in den
Ansaugtraktl20 ein. Im Abgastrakt 130 ist mindestens einen Lambda-Sensor 131 stromabwärts des Verbrennungsmotors 110 angeordnet, sodass das Abgas daran vorbei strömt. Mit dem Lambda-Sensor 131 ist es möglich, einen
Sauerstoffgehalt im Abgas zu messen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart eine Möglichkeit mit diesem Lambda- Sensor 131 ebenfalls einen Wassergehalt w im Abgas zu messen. Ein elektronisches Steuergerät 140 ist mit dem Verbrennungsmotor 110, der Wassereinspritzung 121 und dem Lambda-Sensor 131 verbunden und kann diese steuern und überwachen.
Die Figuren 2a und 2b zeigen ein Ablaufdiagramm des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Bezug auf Figur 2a wird zu Beginn des Verfahrens eine Adaption 200 des Lambda-Sensors 131 im System ausgeführt. Je nach Bedingung ist es möglich, dass das System eine Lambdaregelung 202 durchführt, bei der der Wassergehalt durch Einspritzen der Wassereinspritzung 121 verändert wird, um ihn an die Bedingungen anzupassen. Damit das erfindungsgemäße Verfahren korrekt abläuft, ist vorgesehen, dass die
Lambdaregelung 202 abgeschlossen ist, was in einem zweiten Schritt 201 überprüft wird. Sollte die Lambdaregelung 202 nicht abgeschlossen sein, wird das Verfahren beendet 227. Des Weiteren wird eine Abfrage 203 der
Betriebsparameter für die Diagnose gestartet. Sind diese nicht erfüllt wird das Verfahren ebenfalls beendet 227. Sind die oben genannten Voraussetzungen erfüllt, startet die Diagnose der
Wassereinspritzung 121, durch Abschalten 204 dieser. Als nächstes findet eine Anhebung 205 der Pumpspannung UP des Lambda-Sensors 131 statt. Dies führt zu einer Elektrolyse 206 des Wasserdampfs, sodass Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespaltet wird. In einer Referenzmessung 207 wird ein erster Sauerstoffgehalt gemessen, der durch die Elektrolyse 206 entstanden ist. Dieser erste Sauerstoffgehalt ist abhängig von der Umgebungsfeuchte bzw. vom Wassergehalt bedingt durch äußere Einflüsse. Aus dem ersten Sauerstoffgehalt kann anschließend eine Wasser-Nominalmenge W ermittelt werden 208, die die oben erwähnten Einflüsse beinhaltet. Um die Wassereinspritzung 121 zu überwachen, wird eine Einspritzung 209 einer Vollmenge eingeleitet. Das bedeutet, dass die Wassereinspritzung 121 eine größtmögliche Wassermenge in den Ansaugtrakt 120 einspritzt. Da weiterhin eine angehobene Pumpspannung UP des Lambda-Sensors 131 vorliegt, wird die zusätzlich eingespritzte Wassermenge durch eine Elektrolyse 210, entsprechend der Elektrolyse 206, in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespaltet. Somit kann ein zweiter Sauerstoffgehalt in einer Ist-Messung 211 der Vollmenge bestimmt werden. Der zweite Sauerstoffgehalt umfasst einerseits den ersten
Sauerstoffgehalt und zusätzlich den Sauerstoffgehalt, der aufgrund der
Einspritzung 209 der Vollmenge Wasser entstanden ist. Durch Berechnung 212 der Differenz Δ zwischen der Ist-Messung 211 und der Referenzmessung 207 kann man, mit Hilfe dieser Differenz Δ und der Wasser-Nominalmenge WN, eine Berechnung 213 des Wassergehalt w im Abgas durchgeführt werden. In einem weiteren Schritt sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, zusätzlich zur Ist- Messung 211 der Vollmenge eine weitere Wassermenge zu untersuchen. Hierfür wird eine Einspritzung 214 einer Halbmenge, die Hälfte der Wassermenge der Vollmenge entspricht, eingeleitet. Die eingespritzte Halbmenge wird, durch eine Elektrolyse 215, entsprechend der Elektrolyse 210, in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespaltet. Äquivalent zur Ist-Messung 211 der Vollmenge, wird bei der Ist- Messung 216 der Halbmenge ein zweiter Sauerstoffgehalt ermittelt. In gleicher
Weise wie oben beschrieben wird eine Differenz Δ der Ist-Messung 216 und der Referenzmessung 207 berechnet 217. Diese Differenz Δ wird ebenfalls mit der Wasser-Nominalmenge W verwendet, um den Wassergehalt w im Abgas zu ermitteln. Durch mehrere Ist-Messungen bei verschiedenen vorgegebenen Einspritzmengen ist eine höhere Genauigkeit gegeben.
Das Ablaufdiagramm wird in Figur 2b fortgesetzt. Aus der Ist-Messung 211 der Vollmenge und der Ist-Messung 216 der Halbmenge, in Figur 2a, wird also ein berechneter Wassergehalt w bestimmt. In einem weiteren Schritt 220 wird ein gewünschter Wassergehalt wo ermittelt, indem weitere Messgrößen 219 miteinbezogen werden. Zu diesen Messgrößen 219 zählen unter anderem eine Motortemperatur, eine Abstellzeit und eine Umgebungstemperatur, sowie eine Ansteuerung der Wassereinspritzung 121. In einer Abfrage 221 wird das
Verhältnis zwischen berechnetem Wassergehalt w und gewünschtem
Wassergehalt wo überprüft. Für den Fall dass die berechnete Wassermenge w kleiner als die gewünschte Wassermenge wo ist, wird eine Nachregelung 222 der Wassereinspritzung 121 durchgeführt, bei der die eingespritzte Wassermenge erhöht wird. Anschließend wird ein Fehlerspeichereintrag 223 angelegt und der Prozess beendet 227. Wird in der Abfrage 221 festgestellt, dass der berechnete Wassergehalt w größer als der gewünschte Wassergehalt wo ist, wird ein Abschalten 224 der Wassereinspritzung 121 durchgeführt, was zu einer
Verminderung des Wassergehalts w im Abgas führt. Anschließend ein
Fehlerspeichereintrag 223 angelegt und der Prozess beendet 227. Im Falle eines Übereinstimmens des berechneten Wassergehalts w mit dem gewünschten Wassergehalt wo, wird der Prozess sofort beendet 227. Wird darüber hinaus durch den Vergleich des berechneten Wassergehalts w mit dem gewünschten Wassergehalt wo, eine Fehlfunktion der Wassereinspritzung 121 diagnostiziert, wird dies in einer Abfrage 225 der Fehlfunktion bescheinigt und der Fahrer informiert 226. Liegt keine Fehlfunktion der Wassereinspritzung 121 vor, wird der Prozess beendet 227.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung eines Wassergehalts (w) im Abgas eines Antriebssystems (100) in einem Kraftfahrzeug, wobei ein
Wassereinspritzsystem (121) Wasser in ein Luft/Kraftstoffgemisch einspritzt und mindestens ein Lambda-Sensor (131) in einem Abgastrakt
(130) des Antriebsystems (100) angeordnet ist, umfassend folgende Schritte:
- Abschalten (204) der Wassereinspritzung (121);
- Elektrolyse (206) von Wasserdampf durch Anheben (205) einer
Pumpspannung (UP) im Lambda-Sensor (131);
- Referenzmessung (207) eines aus der Elektrolyse (206) des
Wasserdampfs entstandenen ersten Sauerstoffgehalts des Abgases durch den Lambda-Sensor (131) und daraus erfolgende Ermittlung einer Wasser-Nominalmenge (WN);
- Einspritzen (209) einer vorgegebenen Einspritzmenge Wasser in das Lufl Kraftstoffgemisch;
- Ist-Messung (211) eines aus der Elektrolyse (210) des Wasserdampfs entstandenen zweiten Sauerstoffgehalts des Abgases durch den Lambda-Sensor (131) bei einem vorgegeben Betriebspunkt;
- Berechnung (212) einer Differenz (Δ) zwischen dem zweiten
Sauerstoffgehalt und dem ersten Sauerstoffgehalt;
- Berechnung (213) des Wassergehalts (w) aus der Differenz (Δ) und der Wasser-Nominalmenge (WN).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei unter Zuhilfenahme von weiteren Messgrößen (219) ein gewünschter Wassergehalt im Abgas ermittelt wird und aus einem Vergleich zwischen gewünschtem Wassergehalt (wo) und errechnetem Wassergehalt (w) im Abgas ein zu niedriger und/oder zu hoher Wassergehalt (w) im Abgas ermittelt wird und/oder eine Fehlfunktion des Wassereinspritzsystems (121) diagnostiziert wird (225).
Verfahren nach Ansprüche 2, wobei bei zu niedrigem Wassergehalt w die Wassereinspritzung (121) nachgeregelt wird (222) und bei zu hohem Wassergehalt (w) eine Abschaltung (224) der Wassereinspritzung (121) erfolgt und jeweils ein Fehlerspeichereintrag (223) angelegt wird
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Fahrer des Kraftfahrzeugs informiert wird (226), wenn eine Fehlfunktion der Wassereinspritzung (121) diagnostiziert wird (225).
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Ist-Messung (211, 216) des aus der Elektrolyse (210, 215) des Wasserdampfs entstandenen Sauerstoffgehalts bei mehreren vorgegebenen
Betriebspunkten durchgeführt wird, wobei sich diese durch vorgegebene Einspritzmengen von Wasser unterscheiden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei folgende Schritte vor der Elektrolyse des Wasserdampfs durchgeführt werden:
- Adaption des Lambda-Sensors (200);
- Überprüfen (201) ob eine Lambdaregelung (202) abgeschlossen ist;
- Abfrage der Betriebsparameter für eine Diagnose (203).
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein
Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (140), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eine Bestimmung des Wassergehalts w im Abgas einem Antriebssystem (100) durchzuführen.
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