-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Betreiben von wenigstens einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs.
-
Aufgeladene Verbrennungsmotoren in Form von Ottomotoren sind üblicherweise im Bereich hoher Lasten stark klopfbegrenzt. Um ein Klopfen des Verbrennungsmotors zu verhindern, kann ein Zündwinkel von seinem für den Betrieb des Verbrennungsmotors optimalen Wert nach „Spät” verschoben werden. Hierdurch verschlechtert sich jedoch der Wirkungsgrad der in dem Verbrennungsmotor erfolgenden Verbrennung. Dadurch erhöht sich der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors, was mit einer erhöhten Schadstoffemission einhergeht. Zudem verringert sich die Leistung des Verbrennungsmotors und es muss der Luftmassendurchsatz erhöht werden, um ein gewünschtes Drehmoment halten zu können. Hierdurch entsteht ein erhöhter Kühlleistungsbedarf. Des Weiteren steigt die Abgastemperatur an, so dass zum Schutz von Bauteilen im Abgassystem eines Kraftfahrzeugs eventuell eine Anfettung erfolgen muss.
-
Durch eine Einspritzung eines Kühlfluids, beispielsweise in Form einer Emulsion, in eine dem Verbrennungsmotor vorgeschaltete Sauganlage kann eine Zylinderladung in einem Brennraum des Verbrennungsmotors gekühlt werden, wodurch die Klopfneigung des Verbrennungsmotors verringerbar ist. Ein Zündwinkel kann dann in Richtung „Früh” verstellt werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch und die damit einhergehenden Schadstoffemissionen verringert werden. Die Leistung des Verbrennungsmotors wird gesteigert und die Abgastemperatur reduziert.
-
Das zum Einspritzen in die Brennräume eines Verbrennungsmotors verwendete Kühlfluid kann in einem Tank an einem Kraftfahrzeug bevorratet werden. Der Tank kann über eine Fluidleitung mit einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs verbunden sein, wobei über die Fluidleitung an einem Verdampfer der Klimaanlage kondensiertes Wasser als Kühlfluid dem Tank zugeführt werden kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand zum Kühlen von Zylinderladungen in Brennräumen eines Verbrennungsmotors und somit zum Betreiben eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
-
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben, die jeweils für sich genommen oder in unterschiedlicher Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
-
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben von wenigstens einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs wird
- – ein Füllstand in einem Tank zum Bevorraten von Wasser, das wenigstens einem Brennraum eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zur Kühlung einer darin befindlichen Zylinderladung zuführbar ist, überwacht,
- – der während der Überwachung des Füllstands in dem Tank jeweilig erfasste Füllstand mit einem vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert verglichen, wobei, wenn aus dem jeweiligen Vergleich folgt, dass der jeweilig erfasste Füllstand den vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert unterschreitet,
- – ein momentaner Massenstrom einer einen Verdampfer einer über wenigstens eine Fluidzuleitung mit dem Tank verbundenen Klimaanlage des Kraftfahrzeugs umströmenden Luft ermittelt wird, wobei über die Fluidzuleitung ein an dem Verdampfer kondensiertes Wasser dem Tank zugeleitet wird,
- – ein momentaner Feuchtegehalt der den Verdampfer umströmenden Luft ermittelt wird,
- – ein momentaner Massenstrom des dem Brennraum zuzuführenden Wassers ermittelt wird,
- – ein theoretischer Füllstand in dem Tank aus dem jeweilig ermittelten momentanen Massenstrom der Luft, dem jeweilig ermittelten momentanen Feuchtegehalt der Luft und dem jeweilig ermittelten momentanen Massenstrom des Wassers modelliert wird, und
- – die Funktionseinheit in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder eines jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands betrieben wird.
-
Erfindungsgemäß wird ein theoretischer Füllstand in dem Tank modelliert, wenn der jeweilig erfasste Füllstand in dem Tank den vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert unterschreitet. Herkömmlich kann lediglich erfasst werden, dass der jeweilig erfasste Füllstand in dem Tank den vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert unterschreitet. Aufgrund eines meist sehr begrenzten Bauraums wird hierzu herkömmlich ein Füllstandssensor, auch „Einpunkt-Sensor” genannt, eingesetzt, der den Füllstand in dem Tank nur an einer bestimmten Füllhöhe erfassen kann und der auch im Rahmen der Erfindung eisetzbar ist. Mit einem solchen Füllstandssensor ist somit ein Vorhandensein eines Restvolumens an Wasser in dem Tank erfassbar. Ein solcher Füllstandssensor kann keine Aussage über den tatsächlichen aktuellen Füllstand in dem Tank geben, insbesondere nicht, wenn der aktuelle Füllstand in dem Tank unterhalb des vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwertes liegt.
-
Durch die erfindungsgemäße Modellierung des theoretischen Füllstands kann ein aktueller Füllstand in dem Tank sehr exakt ermittelt werden. Um ein Nachfüllen des Tanks mit Wasser zu vermeiden oder zu verzögern, wird erfindungsgemäß die wenigstens Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands betrieben. Hierzu kann eine geeignete Auswertungs-Software eingesetzt werden, die auf einer Recheneinheit ausgeführt wird. Durch das Vermeiden bzw. Verzögern von Nachfüllvorgängen kann der Aufwand zum Kühlen von Zylinderladungen in Brennräumen eines Verbrennungsmotors und somit zum Betreiben eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs reduziert werden.
-
Über die Ermittlung des momentanen Massenstroms der den Verdampfer umströmenden Luft und des momentanen Feuchtegehalts der den Verdampfer umströmenden Luft kann ein Eintrag von Wasser in den Tank über die Klimaanlage ermittelt werden. Über die Ermittlung des momentanen Massenstroms des dem Brennraum zuzuführenden Wassers kann ein Austrag von Wasser aus dem Tank zum Versorgen des Verbrennungsmotors ermittelt werden. Es kann zudem eine Wasserbilanz zwischen dem ermittelten Eintrag von Wasser in den Tank und dem Austrag von Wasser aus dem Tank ermittelt werden. Zu dieser Ermittlung der Wasserbilanz kann eine geeignete Auswertungs-Software eingesetzt werden, die auf einer Recheneinheit ausgeführt wird. Auf Basis der jeweilig ermittelten Wasserbilanz kann der theoretische Füllstand in dem Tank ermittelt werden. Die wenigstens eine Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs kann in Abhängigkeit der jeweilig ermittelten Wasserbilanz einerseits und des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands andererseits betrieben werden.
-
Im Rahmen der Erfindung können auch zwei oder mehrere Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands betrieben werden. Zusätzlich kann die jeweilig ermittelte Wasserbilanz zum Betreiben dieser Funktionseinheiten verwendet werden.
-
Unter einer Funktionseinheit ist im Rahmen der Erfindung insbesondere eine solche Funktionseinheit zu verstehen, deren Betrieb einen Einfluss auf den Füllstand in dem Tank hat. Alternativ kann die Funktionseinheit Informationen über den mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten tatsächlichen aktuellen Füllstand in dem Tank signalisieren.
-
Die Überwachung des Füllstands in dem Tank kann durch eine kontinuierliche oder zeitlich diskrete Messung des aktuellen Füllstands in dem Tank erfolgen, der größer oder gleich dem vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert ist.
-
Der Vergleich des während der Überwachung des Füllstands in dem Tank jeweilig erfassten Füllstands mit dem vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert und die Bewertung, ob der jeweilig erfasste Füllstand den vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert unterschreitet, kann mittels einer geeigneten Auswertungs-Software realisiert sowie kontinuierlich oder zeitlich diskret vorgenommen werden.
-
Über den Verdampfer strömt eine Mischung aus Umluft und Frischluft. Die Umluft kann bereits entfeuchtet sein. Der Massenstrom der den Verdampfer umströmenden Frischluft kann aus der jeweiligen Ansteuerung von Luftklappen der Klimaanlage ermittelt werden. Der momentane Feuchtegehalt der Frischluft kann über wenigstens einen Feuchtesensor erfasst werden. Der momentane Massenstrom der den Verdampfer insgesamt umströmenden Luft kann unter Verwendung des ermittelten Massenstroms der den Verdampfer umströmenden Frischluft und eines Mischungsverhältnisses zwischen Umluft und Frischluft modelliert und hierdurch ermittelt werden. Der Feuchtegehalt der den Verdampfer insgesamt umströmenden Luft kann unter Verwendung des erfassten Feuchtegehalts der Frischluft und des Mischungsverhaltnisses zwischen Umluft und Frischluft modelliert und hierdurch ermittelt werden.
-
Der momentane Massenstrom des dem Brennraum zuzuführenden Wassers kann aus einer jeweilig gegebenen Ansteuerung bzw. Öffnung von Ventilen, die zum Zuleiten des in dem Tank befindlichen Wassers zu dem wenigstens einen Brennraum des Verbrennungsmotors verwendet bzw. geöffnet werden, und dem jeweiligen Fluiddruck innerhalb von zur Zuleitung verwendeten Fluidleitungen modelliert und ermittelt werden. Das in dem Tank befindliche Wasser kann auch zwei oder mehreren, insbesondere allen, Brennräumen des Verbrennungsmotors zugeführt werden.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als Funktionseinheit die Klimaanlage verwendet, die in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands aktiviert wird. Beispielsweise kann die Klimaanlage eingeschaltet oder hochgefahren werden, wenn erfasst wird, dass der jeweilig modellierte theoretische Füllstand in dem Tank nicht für eine beabsichtigte Einspritzung einer Menge an Wasser in den Verbrennungsmotor ausreicht, wenn also absehbar ist, dass der Tank bei dieser Einspritzung vollständig geleert werden würde, bevor die beabsichtigte Einspritzung abgeschlossen ist. Durch das Einschalten bzw. Hochfahren der Klimaanlage würde mehr Wasser an dem Verdampfer der Klimaanlage kondensieren und dem Tank zugeleitet werden. Alternativ oder additiv kann die Klimaanlage eingeschaltet oder hochgefahren werden, wenn aus dem jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands absehbar ist, dass der Füllstand in dem Tank derart schnell abnimmt, dass der Tank bei der jeweilig beabsichtigten Einspritzung vollständig geleert werden würde, bevor die beabsichtigte Einspritzung abgeschlossen ist. Durch die gesteigerte Zuleitung an Wasser zu dem Tank kann ein Nachfüllen des Tanks mit Wasser verhindert oder reduziert werden, so dass der Aufwand zum Kühlen von Zylinderladungen in Brennräumen des Verbrennungsmotors und somit zum Betreiben eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs reduziert wird.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird als Funktionseinheit der Verbrennungsmotor verwendet, wobei ein zum Betreiben des Verbrennungsmotors verwendetes Kennfeld in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands aus einer Menge an Kennfeldern ausgewählt wird. Insbesondere kann ein Kennfeld ausgewählt werden, welches mit einem verringerten Wasserverbrauch des Verbrennungsmotors verbunden ist. Des Weiteren kann ein herkömmliches Kennfeld ausgewählt werden, nach dem der Zündwinkel, das Abgaslambda und dergleichen an einer verringerte Kühlung mittels der Wassereinspritzung angepasst werden, um maximal zulässige Temperaturen von Bauteilen im Abgasstrang nicht zu überschreiten und dadurch Schäden an diesen Bauteilen zu vermeiden. Bei dem herkömmlichen Kennfeld kann eine Zylinderladung in einem Brennraum gegebenenfalls durch eine Einspritzung von Kraftstoff auf einen maximal zulässigen Wert gekühlt werden. Der verringerte Wasserverbrauch ist mit einer Verzögerung oder Vermeidung von Nachfüllvorgängen verbunden, wodurch der Aufwand zum Kühlen von Zylinderladungen in Brennräumen des Verbrennungsmotors und somit zum Betreiben eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs reduziert wird.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass als Funktionseinheit der Verbrennungsmotor verwendet wird, wobei ein maximales Drehmoment des Verbrennungsmotors auf einen vorgegebenen maximalen Drehmomentgrenzwert begrenzt wird, und wobei der vorgegebene maximale Drehmomentgrenzwert in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands aus einer Menge an vorgegebenen maximalen Drehmomentgrenzwerten ausgewählt wird. Durch die Begrenzung des maximalen Drehmoments des Verbrennungsmotors wird dessen Klopfneigung verringert und es treten geringere Abgastemperaturen auf, so dass die Kühlung von Zylinderladungen mittels Wassereinspritzung verringert werden kann oder nicht erfolgen muss. Hierdurch kann ein Nachfüllen des Tanks mit Wasser vermieden oder verzögert werden, wodurch der Aufwand zum Kühlen von Zylinderladungen in Brennräumen des Verbrennungsmotors und somit zum Betreiben eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs reduziert wird.
-
Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn als Funktionseinheit eine Anzeigeeinheit des Kraftfahrzeugs verwendet wird, die zum Anzeigen eines Nachfüllsignals bezüglich einer Nachfüllung des Tanks mit Wasser in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands angesteuert wird. Hierdurch kann einem Fahrer des Kraftfahrzeugs ein kritischer Füllstand in dem Tank signalisiert werden. Der Fahrer kann daraufhin seinen Fahrstil an die gegebene Situation anpassen, indem er den Verbrennungsmotor bei niedrigen Drehzahlen betreibt. Hierdurch kann eine Kühlung von Zylinderladungen reduziert oder abgestellt werden, was mit einem reduzierten Wasserverbrauch des Verbrennungsmotors einhergeht. Dies ist wiederum mit einer Reduzierung des Aufwands zum Kühlen von Zylinderladungen in Brennräumen des Verbrennungsmotors und somit des Aufwands zum Betreiben eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs verbunden.
-
Vorteilhafterweise wird die Anzeigeeinheit zum Anzeigen des Nachfüllsignals derart angesteuert, dass des Anzeigen des Nachfüllsignals mit einem Anzeigen eines weiteren Nachfüllsignals bezüglich einer Nachfüllung eines Kraftstofftanks des Kraftfahrzeugs mit Kraftstoff synchronisiert wird. Durch diese Synchronisation muss kein zusätzlicher Stopp zum Nachfüllen des Tanks mit Wasser erfolgen, was den Aufwand zum Kühlen von Zylinderladungen in Brennräumen des Verbrennungsmotors bzw. zum Betreiben eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs weitergehender reduziert.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Temperatur von wenigstens einem Bauteil eines Abgassystems des Kraftfahrzeugs erfasst, wobei als Funktionseinheit eine Zuführeinrichtung zum Zuführen des in dem Tank befindlichen Wassers zu dem Brennraum verwendet wird, und wobei die Zuführeinrichtung eingeschaltet oder eine Leistung der Zuführeinrichtung erhöht wird, wenn die jeweilig erfasste Temperatur des Bauteils einen vorgegebenen maximalen Temperaturgrenzwert überschreitet. Hiernach wird die thermische Trägheit der in dem Abgasstrang befindlichen Bauteile des Kraftfahrzeugs genutzt, um Wasser einzusparen. Dies verzögert ein Nachfüllen des Tanks mit Wasser, was wiederum den Aufwand zum Kühlen von Zylinderladungen in Brennräumen des Verbrennungsmotors und somit zum Betreiben eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs weitergehender reduziert. Bei insbesondere durch einen Beschleunigungsvorgang bedingten hohen Lasten erfolgt zwangsläufig ein Sprung zu einem hohen Abgasmassendurchsatz und hohen Abgastemperaturen über einem maximal zulässigen Temperaturgrenzwert. Der Verbrennungsmotor kann zunächst mit der erhöhten Abgastemperatur betrieben werden, bis die Bauteile des Abgassystems, beispielsweise die Auslassventile, der Krümmer, der Abgasturbolader, der Katalysator, die Lambdasonden und dergleichen, ihre maximal zulässige Temperatur erreicht haben. Bis zu diesem Zeitpunkt kann kein oder wenig Wasser zum Kühlen von Zylinderladungen verbraucht werden. Ab diesem Zeitpunkt kann die Abgastemperatur durch das Einspritzen von Wasser in die Brennräume des Verbrennungsmotors auf einen maximal zulässigen Temperaturgrenzwert eingeregelt werden, bei dem eine maximal zulässige Bauteiltemperatur nicht überschritten wird.
-
Das erfindungsgemäße System zum Betreiben von wenigstens einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug wenigstens einen Tank zum Bevorraten von Wasser, das wenigstens einem Brennraum eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zuführbar ist, wenigstens eine Klimaanlage und wenigstens eine die Klimaanlage mit dem Tank verbindende Fluidzuleitung, über die ein an wenigstens einem Verdampfer der Klimaanlage kondensiertes Wasser dem Tank zuleitbar ist, aufweist, umfasst:
- – wenigstens einen an dem Tank anordbaren Füllstandssensor, mit dem ein momentaner Füllstand in dem Tank erfassbar ist;
- – wenigstens einen an der Klimaanlage anordbaren Feuchtesensor, mit dem ein momentaner Feuchtegehalt einer den Verdampfer umströmenden Frischluft erfassbar ist, die in einer den Verdampfer umströmenden Luft enthalten ist, die zusätzlich einen Umluftanteil enthält; und
- – wenigstens eine kommunikationstechnisch mit der Funktionseinheit, dem Füllstandssensor und dem Feuchtesensor verbindbare Steuer- und/oder Regeleinheit, die eingerichtet ist,
- – zu erfassen, ob ein Füllstand in dem Tank einen vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert unterschreitet, und, wenn der Füllstand in dem Tank den vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert unterschreitet einen momentanen Massenstrom der den Verdampfer umströmenden Frischluft aus einer jeweiligen Ansteuerung von Luftklappen der Klimaanlage zu ermitteln,
- – einen momentanen Massenstrom der den Verdampfer umströmenden Luft unter Verwendung des ermittelten Massenstroms der den Verdampfer umströmenden Frischluft zu ermitteln,
- – einen Feuchtegehalt der den Verdampfer umströmenden Luft unter Verwendung des erfassten Feuchtegehalts der Frischluft zu ermitteln, einen momentanen Massenstrom des dem Brennraum zuzuführenden Wassers aus einer jeweilig gegebenen Ansteuerung bzw. Öffnung von Ventilen, die zum Zuleiten des in dem Tank befindlichen Wassers zu dem Brennraum verwendet bzw. geöffnet werden, und einem jeweilig erfassten Fluiddruck innerhalb einer zur Zuleitung des Wassers zu dem Brennraum verwendeten Fluidleitung zu ermitteln,
- – aus dem jeweilig ermittelten momentanen Massenstrom der Luft, dem jeweilig ermittelten momentanen Feuchtegehalt der Luft und dem jeweilig ermittelten momentanen Massenstrom des Wassers einen theoretischen Füllstand in dem Tank zu modellieren, und
- – den Betrieb der Funktionseinheit in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder eines Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands zu steuern und/oder zu regeln.
-
Mit dem System sind die oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Mit dem System sind auch zwei oder mehrere Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs betreibbar. Das System kann auch zwei oder mehrere Füllstandssensoren und/oder Feuchtesensoren aufweisen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann eingerichtet sein, die oben beschriebene Wasserbilanz zu ermitteln und bei der Steuerung und/oder Regelung des Betriebs der wenigstens einen Funktionseinheit zu berücksichtigen.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Funktionseinheit die Klimaanlage, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit eingerichtet ist, die Klimaanlage in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands zu aktivieren. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden.
-
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Funktionseinheit der Verbrennungsmotor, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit eingerichtet ist, ein zum Betreiben des Verbrennungsmotors verwendetes Kennfeld in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands aus einer Menge an Kennfeldern auszuwählen. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Funktionseinheit der Verbrennungsmotor ist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit eingerichtet ist, ein maximales Drehmoment des Verbrennungsmotors auf einen vorgegebenen maximalen Drehmomentgrenzwert zu begrenzen und den vorgegebenen maximalen Drehmomentgrenzwert in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands aus einer Menge an vorgegebenen maximalen Drehmomentgrenzwerten auszuwählen. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden.
-
Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn die Funktionseinheit eine Anzeigeeinheit des Kraftfahrzeugs ist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit eingerichtet ist, die Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Nachfüllsignals bezüglich einer Nachfüllung des Tanks mit Wasser in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands anzusteuern. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden.
-
Vorteilhafterweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit eingerichtet, die Anzeigeeinheit zum Anzeigen des Nachfüllsignals derart anzusteuern, dass das Anzeigen des Nachfüllsignals mit einem Anzeigen eines weiteren Nachfüllsignals bezüglich einer Nachfüllung eines Kraftstofftanks des Kraftfahrzeugs mit Kraftstoff synchronisiert ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das System wenigstens eine kommunikationstechnisch mit der Steuer und/oder Regeleinheit verbindbare Sensoreinheit, mit der eine Temperatur von wenigstens einem Bauteil eines Abgassystems des Kraftfahrzeugs erfassbar ist, wobei die Funktionseinheit eine Zuführeinrichtung zum Zuführen des in dem Tank befindlichen Wassers zu dem Brennraum ist, wobei die Steuer- und/oder Regeleinheit eingerichtet ist, die Zuführeinrichtung einzuschalten oder eine Leistung der Zuführeinrichtung zu erhöhen, wenn die jeweilig mittels der Sensoreinheit erfasste Temperatur des Bauteils einen vorgegebenen maximalen Temperaturgrenzwert überschreitet. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figur. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung eines mit einem Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes System ausgestatteten Kraftfahrzeugs.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1, das mit einem Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes System zum Betreiben von wenigstens einer Funktionseinheit des Kraftfahrzeugs 1 ausgestattet ist.
-
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Tank 2 zum Bevorraten von Wasser, das Brennräumen 3 eines Verbrennungsmotors 4 des Kraftfahrzeugs 1 zuführbar ist, wobei in 1 lediglich ein Brennraum 3 dargestellt ist. In jedem Brennraum 3 ist ein Kolben 18 mittels eines Pleuels 19 bewegbar angeordnet. Des Weiteren umfasst das Kraftfahrzeug 1 eine Klimaanlage 5 und eine die Klimaanlage 5 mit dem Tank 2 verbindende Fluidzuleitung 6, über die ein an einem Verdampfer 7 der Klimaanlage 5 kondensiertes Wasser, das durch die Tropfen angedeutet ist, dem Tank 2 zuleitbar ist.
-
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Kraftstoffleitung 8, eine Hochdruckpumpe 9, eine weitere Fluidleitung 10, eine Schiene 11 mit nicht gezeigtem Volumenteiler und nicht gezeigtem Drucksensor sowie ein Hochdruckeinspritzventil 12, über die den Brennräumen 3 ein Kraftstoff zugeführt werden kann. Das Hochdruckeinspritzventil 12 ist an einem Zylinderkopf 13 des Verbrennungsmotors 4 angeordnet, an dem auch Einlassventile 14 und Auslassventile 15 angeordnet sind. Über die Einlassventile 14 sind die Brennräume 3 fluidleitend mit einer dem Verbrennungsmotor 4 vorgeschalteten Sauganlage 16 des Kraftfahrzeugs 1 verbindbar. Eine Einlassöffnung der Sauganlage 16 ist mittels eines Schließelementes 17 schließbar oder freigebbar.
-
An dem Tank 2 ist ein Füllrohr 20 mit Sieb 21 und nicht gezeigter Belüftung angeordnet. Des Weiteren ist an dem Tank 2 ein Überlauf 22 angeordnet. Zudem ist an dem Tank 2 eine Ablassleitung 39 mit einem Ablassventil 40 angeordnet.
-
Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine digitale Motorelektronik 26, die insbesondere den Betrieb des Verbrennungsmotors 4 steuert und/oder regelt.
-
Des Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Zuführeinrichtung zum Zuführen des in dem Tank 2 befindlichen Wassers zu den Brennräumen 3. Die Zuführeinrichtung umfasst eine Pumps 27, deren Motor 28 über einen Leistungsregler 39 mittels der digitalen Motorelektronik 26 ansteuerbar ist. Die Pumpe 27 ist über eine Fluidleitung 30, in der ein Feinfilter 31 angeordnet ist, mit einem Dosierventil 32 zum Einleiten von Wasser in die Hochdruckpumpe 9 und einem Einspritzventil 33 zum Einspritzen von Wasser in die Sauganlage 16 verbunden. Von der Fluidleitung 30 zweigt eine Fluidleitung 34 ab, an der ein Druckregelventil 35 und ein Drucksensor 36 angeordnet sind, wobei der Drucksensor 36 kommunikationstechnisch mit der digitalen Motorelektronik 26 verbunden ist. Über den Drucksensor 36 ist ein Fluiddruck in der Fluidleitung 30 erfassbar. Die Pumpe 27 ist des Weiteren fluidleitend mit einer Ansaugleitung 37 verbunden, an der ein Vorfilter 38 angeordnet ist.
-
Das System umfasst einen an dem Tank 2 angeordneten Füllstandssensor 23, mit dem ein momentaner Füllstand in dem Tank 2 erfassbar ist. Zudem kann mit dem Füllstandssensor 23 eine Qualität und eine Temperatur des in dem Tank 2 befindlichen Wassers erfasst werden. Der Füllstandssensor 23 ist kommunikationstechnisch mit der digitalen Motorelektronik 26 verbunden.
-
Das System umfasst des Weiteren einen an der Klimaanlage 5 angeordneten Feuchtesensor 24, mit dem ein momentaner Feuchtegehalt einer den Verdampfer 7 umströmenden Frischluft erfassbar ist, die in einer den Verdampfer 7 umströmenden Luft, die durch die Pfeile 25 angedeutet ist, enthalten ist, die zusätzlich einen Umluftanteil enthält. Der der Feuchtesensor 24 ist kommunikationstechnisch mit der digitalen Motorelektronik 26 verbunden.
-
Zudem umfasst das System eine kommunikationstechnisch mit der Funktionseinheit, dem Füllstandssensor 23 und dem Feuchtesensor 24 verbindbare Steuer- und/oder Regeleinheit, die zumindest teilweise durch die digitale Motorelektronik 26 ausgebildet ist. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist eingerichtet, zu erfassen, ob ein Füllstand in dem Tank 2 einen vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert unterschreitet, und, wenn der Füllstand in dem Tank 2 den vorgegebenen minimalen Füllstandgrenzwert unterschreitet, einen momentanen Massenstrom der den Verdampfer 7 umströmenden Frischluft aus einer jeweiligen Ansteuerung von nicht gezeigten Luftklappen der Klimaanlage 5 zu ermitteln, einen momentanen Massenstrom der den Verdampfer 7 umströmenden Luft unter Verwendung des ermittelten Massenstroms der den Verdampfer 7 umströmenden Frischluft zu ermitteln, einen Feuchtegehalt der den Verdampfer 7 umströmenden Luft unter Verwendung des erfassten Feuchtegehalts der Frischluft zu ermitteln, einen momentanen Massenstrom des dem Brennraum 3 zuzuführenden Wassers aus einer jeweilig gegebenen Ansteuerung bzw. Öffnung von Ventilen 32 (Dosierventil) und 33 (Einspritzventil), die zum Zuleiten des in dem Tank 2 befindlichen Wassers zu dem wenigstens einen Brennraum 3 des Verbrennungsmotors 4 verwendet bzw. geöffnet werden, und einem jeweilig über einen Drucksensor 36 erfassten Fluiddruck innerhalb einer zur Zuleitung des Wassers zu dem Brennraum 3 verwendeten Fluidleitung 30 zu ermitteln, aus dem jeweilig ermittelten momentanen Massenstrom der Luft, dem jeweilig ermittelten momentanen Feuchtegehalt der Luft und dem jeweilig ermittelten momentanen Massenstrom des Wassers einen theoretischen Füllstand in dem Tank 2 zu modellieren, und den Betrieb der Funktionseinheit in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder eines Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands zu steuern und/oder zu regeln. Es wird somit der absolute Feuchtegehalt der Ansaugluft ermittelt. Zudem kann die bei der jeweilig gegebenen Temperatur des Verdampfers 7 ausfallende Wassermenge berechnet werden, um eine oben erwähnte Wasserbilanz aufstellen zu können.
-
Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist eingerichtet, als Funktionseinheit die Klimaanlage 5 in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands zu aktivieren.
-
Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist des Weiteren eingerichtet, ein zum Betreiben des als weitere Funktionseinheit verwendeten Verbrennungsmotors 4 verwendetes Kennfeld in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands aus einer Menge an Kennfeldern auszuwählen. Alternativ oder additiv kann die Steuer- und/oder Regeleinheit eingerichtet sein, ein maximales Drehmoment des Verbrennungsmotors 4 auf einen vorgegebenen maximalen Drehmomentgrenzwert zu begrenzen und den vorgegebenen maximalen Drehmomentgrenzwert in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands aus einer Menge an vorgegebenen maximalen Drehmomentgrenzwerten auszuwählen.
-
Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann des Weiteren eingerichtet sein, als weitere Funktionseinheit eine nicht gezeigte Anzeigeeinheit des Kraftfahrzeugs 1 zum Anzeigen eines Nachfüllsignals bezüglich einer Nachfüllung des Tanks 2 mit Wasser in Abhängigkeit des jeweilig modellierten theoretischen Füllstands und/oder des jeweiligen Gradienten des modellierten theoretischen Füllstands anzusteuern. Insbesondere kann die Steuer- und/oder Regeleinheit eingerichtet sein, die Anzeigeeinheit zum Anzeigen des Nachfüllsignals derart anzusteuern, dass das Anzeigen des Nachfüllsignals mit einem Anzeigen eines weiteren Nachfüllsignals bezüglich einer Nachfüllung eines Kraftstofftanks des Kraftfahrzeugs mit Kraftstoff synchronisiert ist.
-
Das System umfasst ferner eine kommunikationstechnisch mit der Steuer- und/oder Regeleinheit verbindbare, nicht gezeigte Sensoreinheit, mit der eine Temperatur von wenigstens einem Bauteil, beispielsweise des Auslassventils 15, eines Abgassystems des Kraftfahrzeugs 1 erfassbar ist, wobei als weitere Funktionseinheit die Zuführeinrichtung zum Zuführen des in dem Tank 2 befindlichen Wassers zu den Brennräumen 3 verwendet wird. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist eingerichtet, die Zuführeinrichtung einzuschalten oder eine Leistung der Zuführeinrichtung durch eine Ansteuerung der Pumpe 28, des Dosierventils 33 und/oder des Einspritzventils 34 zu erhöhen, wenn die jeweilig mittels der Sensoreinheit erfasste Temperatur des Bauteils einen vorgegebenen maximalen Temperaturgrenzwert überschreitet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Tank
- 3
- Brennraum
- 4
- Verbrennungsmotor
- 5
- Klimaanlage
- 6
- Fluidzuleitung
- 7
- Verdampfer
- 8
- Kraftstoffleitung
- 9
- Hochdruckpumpe
- 10
- Fluidleitung
- 11
- Schiene
- 12
- Hochdruckeinspritzventil
- 13
- Zylinderkopf
- 14
- Einlassventil
- 15
- Auslassventil
- 16
- Sauganlage
- 17
- Schließelement
- 18
- Kolben
- 19
- Pleuel
- 20
- Füllrohr
- 21
- Sieb
- 22
- Überlauf
- 23
- Füllstandssensor
- 24
- Feuchtesensor
- 25
- Pfeil
- 26
- Motorelektronik
- 27
- Pumpe
- 28
- Motor
- 29
- Leistungsregler
- 30
- Fluidleitung
- 31
- Feinfilter
- 32
- Dosierventil
- 33
- Einspritzventil
- 34
- Fluidleitung
- 35
- Druckregelventil
- 36
- Drucksensor
- 37
- Ansaugleitung
- 38
- Vorfilter
- 39
- Ablassleitung
- 40
- Ablassventil
