(57)【要約】【課題】  水噴射のための方法およびデバイスを提供する。【解決手段】  水噴射のための方法およびデバイスであって、水噴射装置（１０４）は、第１の時間（ｔ１）に開き、かつ第２の時間（ｔ２）に閉じるように制御（２００）に従って起動され、水圧プロファイル（３００）は、測定され、および水圧プロファイルの変化（４００）は、水圧プロファイル（３００）に基づいて決定され、水圧プロファイル（３００）および水圧プロファイルの変化（４００）に依存して、水噴射装置（１０４）が制御（２００）の結果として開かれているかどうかが決定され、および／または水圧プロファイル（３００）および水圧プロファイルの変化（４００）に依存して、水噴射装置（１０４）が制御（２００）の結果として閉じられているかどうかが決定される、方法およびデバイス。【選択図】      図１
2019127943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水噴射のための方法であって、水噴射装置（１０４）は、第１の時間（ｔ１）に開き、かつ第２の時間（ｔ２）に閉じるように制御（２００）に従って起動され、水圧プロファイル（３００）は、測定され、および前記水圧プロファイルの変化（４００）は、前記水圧プロファイル（３００）に基づいて決定され、前記水圧プロファイル（３００）および前記水圧プロファイルの前記変化（４００）に依存して、前記水噴射装置（１０４）が前記制御（２００）の結果として開かれているかどうかが決定され、および／または前記水圧プロファイル（３００）および前記水圧プロファイルの前記変化（４００）に依存して、前記水噴射装置（１０４）が前記制御（２００）の結果として閉じられているかどうかが決定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記水噴射装置（１０４）が開かれたのが早過ぎるかまたは遅過ぎる場合、故障が検出されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水噴射装置（１０４）が完全に開かれていない場合、故障が検出されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記水噴射装置（１０４）が閉じられたのが早過ぎるかまたは遅過ぎる場合、故障が検出されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記水噴射装置（１０４）が完全に閉じられていない場合、故障が検出されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
以下の条件：
ａ．前記水圧プロファイル（３００）は、前記水噴射装置（１０４）を開く前に第１極限値（Ｇ１）を上回るか、
ｂ．前記水圧プロファイルの前記変化（４００）の過程における圧力勾配は、第１の時間窓（Ｚ１）内で第２極限値（Ｇ２）を下回るか、
ｃ．前記水圧プロファイル（３００）は、前記水噴射装置（１０４）を開いた後に第３極限値（Ｇ３）を下回るか、
ｄ．前記水圧プロファイルの前記変化（４００）の過程における圧力勾配は、第２の時間窓（Ｚ２）内で第４極限値（Ｇ４）を上回るか、
ｅ．前記水圧プロファイル（３００）は、前記水噴射装置（１０４）を閉じた後に第５極限値（Ｇ５）を上回るか
の少なくとも１つが確認されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記水圧プロファイル（３００）は、圧力センサ（１１６）によって水圧信号として記録され、前記水圧信号は、低域フィルタリングされ、前記水圧プロファイルの前記変化（４００）は、前記低域フィルタリングされた水圧信号の一次導関数として決定されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記水圧プロファイル（３００）は、水レール（１０６）における水レール圧力プロファイルとして測定されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
水噴射のためのデバイスであって、水噴射装置（１０４）、圧力センサ（１１６）および制御デバイス（１１８）を含み、前記制御デバイス（１１８）は、前記圧力センサ（１１６）から水圧信号を受信し、かつ請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法に従って前記水噴射装置（１０４）を起動するように設計されることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に内燃機関の燃焼室または吸気パイプ内への水噴射のための方法およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
（特許文献１）および（特許文献２）は、水噴射システムにおける故障を検出するために水流圧の変化が記録される水噴射のための方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許第０７８７９００Ｂ１号明細書
【特許文献２】欧州特許第０８２５３４１Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、対比により改良された方法を特定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これは、独立請求項１において特許請求される方法によって達成される。
【０００６】
水噴射のための対応するデバイスは、独立請求項９において特許請求されるとおりに同様に特定される。
【０００７】
水噴射のための方法に関して、水噴射装置は、第１の時間に開き、かつ第２の時間に閉じるようにコントロール（制御、Ａｎｓｔｅｕｅｒｕｎｇ）に従って起動されるようになっており、水圧プロファイルは、測定され、および水圧プロファイルの変化は、水圧プロファイルに基づいて決定され、水圧プロファイルおよび水圧プロファイルの変化に依存して、水噴射装置がコントロールの結果として開かれているかどうかが決定され、および／または水圧プロファイルおよび水圧プロファイルの変化に依存して、水噴射装置がコントロールの結果として閉じられているかどうかが決定される。確認の結果に依存して、下流診断機能が有効となり、この下流診断機能は、例えば、機能不全の信頼性のある検出を可能にする。
【０００８】
有利には、水噴射装置が開かれたのが早過ぎるかまたは遅過ぎる場合、故障が検出される。
【０００９】
有利には、水噴射装置が完全に開かれていない場合、故障が検出される。
【００１０】
有利には、水噴射装置が閉じられたのが早過ぎるかまたは遅過ぎる場合、故障が検出される。
【００１１】
有利には、水噴射装置が完全に閉じられていない場合、故障が検出される。
【００１２】
有利には、以下の条件
ａ．水圧プロファイルは、水噴射装置を開く前に第１極限値を上回るか、
ｂ．水圧プロファイルの変化の過程における圧力勾配は、第１の時間窓内で第２極限値を下回るか、
ｃ．水圧プロファイルは、水噴射装置を開いた後に第３極限値を下回るか、
ｄ．水圧プロファイルの変化の過程における圧力勾配は、第２の時間窓内で第４極限値を上回るか、
ｅ．水圧プロファイルは、水噴射装置を閉じた後に第５極限値を上回るか
の少なくとも１つが確認される。
【００１３】
これらの条件は、故障の特に信頼性のある検出を可能にする。
【００１４】
有利には、水圧プロファイルは、圧力センサによって水圧信号として記録され、水圧信号は、低域（ｌｏｗ−ｐａｓｓ）フィルタリングされ、水圧プロファイルの変化は、低域フィルタリングされた水圧信号の一次導関数として決定される。これは、特に効率的な信号処理を可能にする。
【００１５】
有利には、水圧プロファイルは、水レールにおける水レール圧力プロファイルとして測定される。例えば、水レールを備えた水噴射システムのために、１つのみの圧力センサが必要とされる。
【００１６】
本デバイスは、水噴射装置、圧力センサおよび制御デバイスを含み、制御デバイスは、圧力センサから水圧信号を受信し、かつ本方法に従って水噴射装置を起動するように設計される。
【００１７】
さらなる有利な改良形態が以下の説明および図面から明らかとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】水噴射を有する内燃機関を概略的に示す。
【図２】水噴射装置のコントロールを概略的に示す。
【図３】水レール圧力プロファイルを概略的に示す。
【図４】水レール圧力プロファイルの一次導関数のプロファイルを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、水噴射を有する内燃機関１００を概略的に表す。
【００２０】
本例において、複数のシリンダ１０２と水噴射システムとを有する内燃機関１００が提供される。図１において、シリンダ１０２の１つが示されている。水は、水噴射装置１０４により、シリンダ１０２の各々の中に噴射される。本発明の例では、各シリンダ１０２のために少なくとも１つの水噴射装置１０４がある。前記水噴射装置１０４には、水レール１０６を介して、水と水ポンプ１０８によって発生された約１０バー（ｂａｒ）の圧力が供給される。噴射は、本例では、入口チャネル１１０において、すなわちシリンダ１０２のための入口バルブ１１２の直接上流で行われる。
【００２１】
概して、水の噴射は、空気マニホールドまたは内燃機関１００の燃焼室１１４でも行われ得る。噴射の位置は、説明される本方法では影響を及ぼさない。
【００２２】
内燃機関１００全体のために１つの水噴射装置１０４が使用されることも可能である。このとき、噴射は、空気マニホールド内へ行われる。
【００２３】
燃焼室１１４において、燃料−空気混合物も燃焼のための作動ガスとして従来の方法で提供される。
【００２４】
水噴射中、水の蒸発エンタルピーは、充填空気または作動ガス、したがって燃焼または排出ガスを冷却するために使用される。
【００２５】
追加的な冷却が水によってもたらされる。この冷却の結果として、内燃機関１００のノック限界が変位される。例えば、ガソリンエンジンは、より高い圧縮比および／またはより早い点火点で作動され得る。これは、ガソリンエンジンの効率にプラスの効果がある。
【００２６】
以下の文章では、水噴射システムの不具合、特に水噴射システムの不具合、または水の供給量の意図された水量からの逸脱を検出することができる診断戦略が説明される。
【００２７】
水噴射システムの機能性を確認するために、水レール圧力のプロファイルが監視される。この目的のために、少なくとも１つの圧力センサ１１６が内燃機関に配置される。圧力センサ１１６は、本例では、水レール１０６における水圧を測定する。制御デバイス１１８は、第１信号ライン１２０を介して水噴射装置１０４に、かつ第２の信号ライン１２２を介して圧力センサ１１６に接続される。制御デバイス１１８は、圧力センサ１１６からの圧力信号を評価するための、および以下に記載のとおり水噴射装置１０４を起動するための命令を有するマイクロコントローラを含む。例えば、低域フィルタリングされた水レール圧力信号および時間に関するその一次導関数が評価される。
【００２８】
図２は、時間ｔに対してプロットされた水噴射装置１０４のコントロール（制御、Ａｎｓｔｅｕｅｒｕｎｇ）２００を概略的に示す。コントロール２００は、例えば、制御デバイス１１８によって予め定義される。第１作動状態Ｚにおいて、水噴射装置１０４は、第１の時間ｔ０と第２の時間ｔ１との間で閉じている。時間ｔ１では水噴射装置１０４が開かれる。次いで、水噴射装置１０４は、時間ｔ２まで第２作動状態Ｏにおいて開いた状態で作動される。時間ｔ２では水噴射装置１０４が閉じられ、次いで第１作動状態で閉じた状態で作動される。このコントロール２００は、周期的に繰り返され得る。
【００２９】
水噴射装置１０４のコントロール２００中、図３において時間ｔにわたって概略的に示された水レール圧力プロファイル３００が確立される。図３における水レール圧力プロファイル３００は、圧力センサ１１６によって記録される低域フィルタリングされた水レール圧力信号に対応する。
【００３０】
図４は、一次導関数のプロファイルを時間ｔにわたって図３による水レール圧力プロファイル３００の変化４００として概略的に示す。一次導関数は、例えば、制御デバイス１１８により、低域フィルタリングされた水レール圧力信号から決定される。
【００３１】
水噴射システムは、水レールなしでも実装され得る。水レール圧力信号の代わりに、水圧信号が同様に水噴射システムの異なるポイントで測定され得る。この点で、本方法は、水圧プロファイルおよび水圧プロファイルの変化に適用され得る。
【００３２】
噴射された水量は、水噴射バルブが開いている間の期間と相関関係にある。水噴射装置１０４が開く時間ｔ１は、水レール圧力の圧力低下によって決定される。水噴射装置１０４が閉じる時間ｔ２は、水レール圧力の上昇を通じて決定される。以下に記載の条件１〜３の質問により、関連する水噴射装置１０４がそのコントロールの結果として開かれているかどうかが決定される。以下に記載の条件４および５により、関連する水噴射装置１０４がそのコントロールの結果として閉じられているかどうかの確認がなされる。
【００３３】
１．水レール圧力プロファイル３００は、水噴射装置１０４を開く前に第１極限値Ｇ１を上回るか？
２．導関数４００の過程における圧力勾配は、特に開いた直後に第１の時間窓Ｚ１内で第２極限値Ｇ２を上回るか？
３．水レール圧力プロファイル３００は、水噴射装置１０４を開いた後に第３極限値Ｇ３を下回るか？
４．圧力勾配は、特に閉じた直後に第２の時間窓Ｚ２内で第４極限値Ｇ４を上回るか？
５．水レール圧力プロファイル３００は、水噴射装置１０４を閉じた後に第５極限値Ｇ５を上回るか？
【００３４】
条件１〜３を使用することにより、水噴射装置１０４が開かれているかどうかに関しての確認がなされる。水噴射装置１０４が開かれたのが早過ぎるかまたは遅過ぎる場合、本例では故障が検出される。水噴射装置１０４が完全に開かれていない場合、本例では故障が検出される。条件４および５を使用することにより、水噴射装置１０４が閉じられているかどうかに関しての確認がなされる。水噴射装置１０４が閉じられたのが早過ぎるかまたは遅過ぎる場合、本例では故障が検出される。水噴射装置１０４が完全に閉じられていない場合、本例では故障が検出される。
【００３５】
５つの条件を使用することにより、水噴射システムが必要値に従って機能しているかどうかが評価される。個々の要件に依存して、１つの、より多くの、または全てのこれらの条件が診断システムのために使用され得る。極限値および時間窓は、例えば、水噴射システムおよび公差に依存して選択され、かつ制御デバイス１１８に格納される。
【００３６】
例えば、内燃機関１００が始動されるときに診断が実施される。診断は、内燃機関１００の作動中にも実施され得る。
【符号の説明】
【００３７】
１０４  水噴射装置
２００  コントロール（制御）
３００  水圧プロファイル
４００  水圧プロファイルの変化
ｔ１  第１の時間
ｔ２  第２の時間
【図１】
2019127943.tif 000003
【図２】
2019127943.tif 000004
【図３】
2019127943.tif 000005
【図４】
2019127943.tif 000006
【外国語明細書】
2019127943000001.pdf