DE102017116322A1 - Verfahren und System zur Steuerung der Wassereinspritzung - Google Patents

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Thomas G. Leone
Kenneth James Miller
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Integrieren der Motorwassereinspritztechnologie mit einem CVT-Getriebe bereitgestellt. Als Reaktion auf einen Fahrerbedarf kann eine Steuerung auf Grundlage von jedem von der Effizienz des Übergangs, der Wasserverfügbarkeit und beliebigen Motorbeschränkungen, die bei der Motordrehzahl-Last-nach dem Übergang auftreten können, bestimmen, ob ein aktueller Wassereinspritzzustand beibehalten oder zu einem alternativen Wassereinspritzzustand übergegangen werden soll. Um den Nettokraftstoffökonomievorteil zu verbessern, während die Motorbeschränkung angesprochen wird, kann der Übergang des Wassereinspritzzustands mit einem CVT-angepassten Motordrehzahl-Last-Regime kombiniert werden, während die Motorleistung beibehalten wird.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zur Steuerung des Wasserverbrauchs eines Motors, der mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) gekoppelt ist.
  • Hintergrund/Kurzdarstellung
  • Verbrennungsmotoren können Wassereinspritzsysteme beinhalten, die Wasser in eine Vielzahl von Stellen einspritzen, wie zum Beispiel in einen Ansaugkrümmer, stromaufwärts von Motorzylindern oder direkt in Motorzylinder. Die Wassereinspritzung in Motoren stellt verschiedene Vorteile bereit, wie zum Beispiel eine erhöhte Kraftstoffökonomie und Motorleistung sowie eine Reduzierung der Motoremissionen. Insbesondere wird, wenn Wasser in den Motoreinlass oder in die Zylinder eingespritzt wird, Wärme von der Ansaugluft und/oder den Motorkomponenten übertragen, um das Wasser zu verdampfen, was zu einer Ladungskühlung führt. Das Einspritzen von Wasser in die Ansaugluft (z. B. in den Ansaugkrümmer) senkt sowohl die Temperatur der Ansaugluft als auch eine Verbrennungstemperatur an den Motorzylindern. Durch Kühlen der Ansaugluftladung kann eine Klopftendenz reduziert werden, ohne das Verhältnis von Verbrennungsluft zu Kraftstoff anzureichern. Dies kann auch ein höheres Verdichtungsverhältnis, einen vorgezogenen Zündzeitpunkt, eine verbesserte Leistung bei weit geöffneter Drossel und eine reduzierte Abgastemperatur ermöglichen. Infolgedessen wird die Kraftstoffeffizienz erhöht. Außerdem kann ein höherer Liefergrad zu einem erhöhten Drehmoment führen. Weiter kann eine gesenkte Verbrennungstemperatur mit Wassereinspritzung NOx-Emissionen reduzieren, während ein effizienteres Kraftstoffgemisch (weniger Anreicherung) Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen reduzieren kann.
  • Motorsteuersysteme können auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel Motorklopfbeschränkungen, wählen, wann sie die Wassereinspritzung einsetzen. Ein Beispiel für einen Ansatz wird von Surnilla et al. in US 8,096,283 dargestellt. Darin basiert der Wasserverbrauch auf der Wasserverfügbarkeit, auf Klopfbeschränkungen, auf Verdünnungsanforderungen und auf Zündungseinschränkungen. Ein weiterer beispielhafter Ansatz wird von Connor in US 5,148,776 gezeigt. Darin wird der Wasserverbrauch auf Grundlage der Menge an Kühlung, die erforderlich ist, um eine vorzeitige Zündung eines Luftkraftstoffgemischs in Motorzylindern zu überwinden, angepasst.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Ansätzen erkannt. Als ein Beispiel kann der optimale Kraftstoffökonomiegewinn, der mit dem Wasserverbrauch assoziiert wird, möglicherweise aufgrund des festgesetzten Übersetzungsverhältnisses des Getriebes nicht umgesetzt werden. Insbesondere kann es, bei einem gegebenen Fahrerbedarf, auf Grundlage dessen, ob Wasser eingespritzt wird oder nicht, eine assoziierte feste Spanne der Motordrehzahl- und -last geben, die den Fahrerbedarf erfüllt. Eine Motorsteuerung kann die Wassereinspritzung auf Grundlage der Wasserverfügbarkeit an Bord des Fahrzeugs nutzen. Wenn jedoch zwischen dem Betrieb mit oder ohne Wassereinspritzung gewechselt wird, kann es bei der assoziierten Motordrehzahl-Last auftretende Motorbeschränkungen geben, die den Vorteil der Kraftstoffökonomie des Übergangs reduzieren können. Als ein Beispiel kann der Motor, wenn keine Wassereinspritzung verwendet wird, bei hohen Lasten stärker klopfbeschränkt werden. Folglich kann sich die optimale Motordrehzahl-Last für den Fahrerbedarf von derjenigen, wenn Wassereinspritzung verwendet wird, unterscheiden. Ein anderes Problem besteht darin, dass häufige Änderungen des Pedalbedarfs durch den Fahrzeugführer dazu führen können, dass sich die Motorlast vor- und zurück bewegt, was zu einem häufigen Ein- und Ausschalten der Wassereinspritzung führt. Ein übermäßiges Schalten kann die Kraftstoffökonomie aufgrund von beim Wechseln auftretenden Verlusten herabsetzen und kann die Lebensdauer der Komponenten herabsetzen und kann Luft-Kraftstoff-Störungen bewirken, die sich weg von der idealen Stöchiometrie bewegen.
  • Die Erfinder hierin haben erkannt, dass die Vorteile der Kraftstoffökonomie eines Motors, der mit Wassereinspritzung ausgelegt ist, durch Integration mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) wirksamer eingesetzt werden können. Insbesondere kann das CVT ermöglichen, dass die Motordrehzahl und -last auf Grundlage des Wasserverbrauchs (und der Verfügbarkeit) angepasst wird, während die Leistung des Motors beibehalten wird. In einem Beispiel kann die Kraftstoffökonomie durch ein Verfahren für einen mit Wassereinspritzung ausgelegten Motor verbessert werden, wobei der Motor mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) gekoppelt ist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: für ein vom Fahrer gefordertes Leistungsniveau Vergleichen der Kraftstoffökonomie ohne Wassereinspritzung mit der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei einer ersten angepassten Motordrehzahl-Last; und als Reaktion auf eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei der angepassten Motordrehzahl-Last, die höher als die Schwelle ist, Einspritzen einer Menge an Wasser in den Motor und Wechseln zur ersten angepassten Motordrehzahl-Last über das stufenlose Getriebe (CVT). Auf diese Weise kann ein Motor mit Wassereinspritzung betrieben werden, während eine verbesserte Kraftstoffökonomie für einen gegebenen Fahrerbedarf bereitgestellt wird, indem die maximale Last, die ohne Klopfen erreicht werden kann, erhöht wird, oder anders gesagt, indem die Klopfbeschränkung erhöht wird.
  • Als ein Beispiel kann ein Motor mit einem Wassereinspritzsystem ausgelegt sein, das ermöglicht, dass Wasser in einen Ansaugkrümmer, in einen Ansaugkanal oder direkt in einen Motorzylinder eingespritzt wird. Auf Grundlage der Wasserverfügbarkeit (wie zum Beispiel in einem entsprechenden Wassertank) kann sich das Wassereinspritzsystem in einem aktiven Zustand (mit aktivierter Wassereinspritzung) oder in einem inaktiven Zustand (mit deaktivierter Wassereinspritzung) befinden. Bei einem beliebigen gegebenen Fahrerbedarf kann die Steuerung ausgelegt sein, um die Kraftstoffeffizienz mit der Leistung für jeden Wassereinspritzzustand zu vergleichen. Die Auswirkungen von Klopfbeschränkungen, die mit jedem Wassereinspritzzustand assoziiert werden, sind in Daten über die Effizienz gegenüber der Leistung enthalten, die im Speicher der Steuerung enthalten sind. Falls der aktuelle Wassereinspritzzustand nicht der effizientere Zustand ist, kann die Steuerung vorhersagen, ob es Beschränkungen gibt, wie zum Beispiel Klopfbeschränkungen, die mit der entsprechenden Motordrehzahl-Last assoziiert werden. Falls dies der Fall ist, kann die Steuerung ferner bestimmen, ob die Motordrehzahl-Last geändert werden kann, während der aktuelle Wassereinspritzzustand beibehalten wird und während die geforderte Motorleistung und damit verbundene Kraftstoffnachteile beibehalten werden. Anders gesagt kann die Steuerung bestimmen, ob sich die optimale Motordrehzahl-Last mit dem kosteneffizienteren Wassereinspritzzustand von der aktuellen Motordrehzahl-Last unterscheidet. Wenn sich der Fahrerbedarf ändert, falls die Effizienz des aktuellen Wassereinspritzzustands (z. B. um mehr als eine Schwellenmenge) unter die Effizienz des anderen Wassereinspritzzustands fällt, wird der Wassereinspritzzustand gewechselt. Ansonsten wird der aktuelle Wassereinspritzzustand beibehalten. Insbesondere kann die Steuerung, falls die Motordrehzahl-Last geändert werden kann, während die Nutzung des aktuellen Wassereinspritzzustands mit einer Nettokraftstoffökonomieverbesserung beibehalten wird, den aktuellen Wassereinspritzzustand beibehalten und zur optimalen Drehzahl-Last-Spanne für den ausgewählten Zustand wechseln. Ansonsten kann der Motor zum anderen Wassereinspritzzustand schalten und zur optimalen Drehzahl-Last-Spanne für diesen Zustand wechseln. Als ein Beispiel kann der Motor bei Betrieb mit inaktiver Wassereinspritzung bei geringeren Lasten klopfbeschränkt sein als wenn die Wassereinspritzung aktiv ist. Daher muss eine Motorsteuerung, um während des Betriebs ohne Wassereinspritzung erwartetes Klopfen anzusprechen, möglicherweise das CVT betätigen, um die Motordrehzahl zu erhöhen, während die Motorlast reduziert wird, um die geforderte Motorleistung beizubehalten, was einen Nettokostenvorteil bereitstellen kann oder nicht. Ebenso kann die CVT bei Betrieb mit aktiver Wassereinspritzung betätigt werden, um die Motordrehzahl (relativ zur vorherigen Motordrehzahl, als die Wassereinspritzung inaktiv war) zu senken, während die Last (im Vergleich zur vorherigen Last, als die Wassereinspritzung inaktiv war) erhöht wird, was einen Nettokostenvorteil bereitstellen kann. Da die Menge an Wasser im Behälter begrenzt ist, zielt die Steuerung darauf ab, das Wasser nur zu verwenden, wenn eine zuvor festgelegte Verbesserung der Kraftstoffeffizienz stattfinden wird; daher spritzt sie das Wasser nur dann ein und passt die Drehzahl-Last an, wenn die Verbesserung der „Wasser“-Effizienz eine Schwelle über der Nicht-Wasser-Drehzahl-Last-Effizienz übersteigt.
  • Auf diese Weise können Vorteile der Kraftstoffökonomie verbessert werden. Der technische Effekt der Integration der Wassereinspritztechnologie in ein Fahrzeug, das ein CVT-Getriebe aufweist, ist derjenige für eine vom Fahrer geforderte Leistung; die Vorteile der Wassereinspritzung können besser genutzt werden. Insbesondere können die Motordrehzahl und das Drehmoment für eine gegebene vom Fahrer geforderte Leistung angepasst werden, um Klopfbeschränkungen bei höheren Lasten zu reduzieren, um die maximale Last zu erhöhen, und um Reibungsverluste bei höheren Lasten zu reduzieren, während Änderungen der Klopfbeschränkungen aufgrund von Wassereinspritzeigenschaften berücksichtigt werden. Der technische Effekt der Beurteilung des Kraftstoffökonomievorteils des Wechsels von Wassereinspritzzuständen mit dem Kraftstoffnachteil, der mit dem Betrieb beim Motordrehzahl-Last-Profil, das einem ausgewählten Wassereinspritzzustand entspricht, assoziiert wird, ist, dass ein häufiges Schalten zwischen Wassereinspritzzuständen reduziert werden kann. Während der Motor mit dem effizienteren und kosteneffektiveren Wassereinspritzzustand betrieben wird, können CVT-Anpassungen verwendet werden, um den Motorbetrieb mit Wassereinspritzung trotz Änderungen der Fahrer- oder Reifendrehmomentanforderung zu verlängern, und für Zustände, bei denen der Vorteil der Wassereinspritzung gering ist, können CVT-Anpassungen verwendet werden, um den Motorbetrieb ohne Wassereinspritzung trotz Änderungen der Fahrer- oder Reifendrehmomentanforderung zu verlängern. Durch Optimieren des Wasserverbrauchs können die Vorteile der Wassereinspritzung über einen längeren Teil eines Fahrzyklus erweitert werden, auch wenn die Wasserverfügbarkeit begrenzt ist.
  • Es versteht sich, dass die vorangehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um auf vereinfachte Art und Weise eine Auswahl an Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands festzustellen, dessen Umfang einzig in den Patentansprüchen im Anschluss an die ausführliche Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, welche die vorangehenden oder in jedwedem Teil dieser Offenbarung anführten Nachteile beheben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen beispielhaften Fahrzeugantriebsstrang.
  • 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Motorsystems mit einem Wassereinspritzsystem.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm auf höherer Ebene für die Auswahl eines Wassereinspritzzustands zur Verwendung im Motorsystem aus 1 auf Grundlage von gleichzeitigen Anpassungen eines Motordrehzahl-Last-Profils über ein stufenloses Getriebe.
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Diagramm für die Auswahl des Wasserverbrauchs.
  • 5 zeigt beispielhaften Wasserverbrauch und CVT-Anpassungen während des Motorbetriebs.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zur Verbesserung der Kraftstoffökonomie in einem Fahrzeug, das ein stufenloses Getriebe (hierin auch als CVT bezeichnet) aufweist, wie zum Beispiel den Antriebsstrang aus 1. Das Fahrzeug kann ein Motorsystem beinhalten, das für die Wassereinspritzung ausgelegt ist, wie unter Bezugnahme auf das Motorsystem aus 2 beschrieben. Eine Steuerung kann ausgelegt sein, um eine Steuerroutine durchzuführen, wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus 3, um einen Wassereinspritzzustand (aktiv oder inaktiv) auf Grundlage der Wasserverfügbarkeit auszuwählen, während ein Motordrehzahl-Last-Profil durch Anpassungen eines Drehzahlverhältnisses des CVT angepasst wird, um die Kraftstoffökonomievorteile der Wassereinspritzung besser zu nutzen. Ein beispielhaftes Diagramm, das von der Steuerung verwendet werden kann, um zu wählen, ob Wassereinspritzzustände beibehalten oder gewechselt werden sollen, wird unter Bezugnahme auf 4 gezeigt. Ein beispielhafter Motorbetrieb mit Wasserverbrauch und CVT-Anpassungen wird in 5 gezeigt. Auf diese Weise kann die Wassereinspritztechnologie integriert und mit der CVT-Technologie kombiniert werden, um erhebliche Verbesserungen in Bezug auf die Kraftstoffökonomie zu erreichen.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 1 ein Verbrennungsmotor 10, hierin weiter besonders in Bezug auf 2 beschrieben, über die Kurbelwelle 40 mit dem Drehmomentwandler 11 gekoppelt gezeigt. Der Motor 10 kann ausgelegt sein, um mit Benzinkraftstoff, Ethanolkraftstoff, Kraftstoffgemischen, Dieselkraftstoff usw. zu arbeiten. Wie in 2 ausgearbeitet, kann der Motor 10 mit Wassereinspritzfähigkeiten ausgelegt sein. Der Drehmomentwandler 11 ist ebenfalls über die Turbinenwelle 17 mit dem Getriebe 15 gekoppelt. In einer Ausführungsform umfasst das Getriebe 15 ein elektronisch gesteuertes Getriebe mit einer Vielzahl von auswählbaren Drehzahlverhältnissen. Das Getriebe 15 kann auch verschiedene andere Antriebe, wie zum Beispiel eine Achsübersetzung umfassen (nicht gezeigt). In dem dargestellten Beispiel ist das Getriebe 15 ein stufenloses Getriebe (CVT). Bei dem CVT kann es sich um ein Automatikgetriebe handeln, das fließend durch einen kontinuierlichen Bereich wirksamer Drehzahlverhältnisse wechseln kann, im Gegensatz zu anderen mechanischen Getrieben, die eine begrenzte Anzahl festgesetzter Übersetzungen (Drehzahlverhältnisse) bieten. Die Flexibilität des Drehzahlverhältnisses des CVT ermöglicht es der Eingangswelle, eine besser optimierte Winkelgeschwindigkeit beizubehalten. Wie unter Bezugnahme auf 3 ausgeführt, kann eine Motorsteuerung durch Anpassen eines Drehzahlverhältnisses des CVT ausgelegt sein, um ein Drehzahl-Last-Profil des Verbrennungsmotors zu verändern, während eine angeforderte Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors beibehalten wird. Zum Beispiel kann eine Drehzahl des Verbrennungsmotors gesenkt werden, während eine Last des Verbrennungsmotors entsprechend erhöht wird, um eine Leistungsausgabe durch Anpassen des CVT an ein niedrigeres Drehzahlverhältnis beizubehalten. Als ein weiteres Beispiel kann eine Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht werden, während eine Last des Verbrennungsmotors entsprechend verringert wird, um eine Leistungsausgabe durch Anpassen des CVT an ein höheres Drehzahlverhältnis beizubehalten. Dies ermöglicht die bessere Nutzung von Vorteilen der Kraftstoffökonomie beim Betreiben eines Motors mit Wassereinspritzung.
  • Der Drehmomentwandler 11 weist eine Bypass-Kupplung (nicht gezeigt) auf, die in Eingriff genommen, gelöst oder teilweise in Eingriff genommen sein kann. Wenn die Kupplung entweder gelöst ist oder gelöst wird, wird gesagt, dass sich der Drehmomentwandler in einem unverriegelten Zustand befindet. Die Turbinenwelle 17 ist auch als Getriebeeingangswelle bekannt.
  • Das Getriebe 15 kann ferner über die Achse 21 mit dem Reifen 19 gekoppelt sein. Der Reifen 19 verbindet das Fahrzeug (nicht gezeigt) mit der Straße 23. Es ist anzumerken, dass dieser Antriebsstrang in einer beispielhaften Ausführungsform in einem Personenfahrzeug gekoppelt ist, das sich auf der Straße bewegt. Während verschiedene Fahrzeugkonfigurationen verwendet werden können, ist der Motor in einem Beispiel die einzige Antriebsenergiequelle und somit ist das Fahrzeug kein Hybrid-Elektro, Hybrid-Plug-in usw. In anderen Ausführungsformen kann das Verfahren in ein Hybridfahrzeug einbezogen werden.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Motorsystems 100, das mit einem Wassereinspritzsystem 60 ausgelegt ist. Das Motorsystem 100 ist im Motorfahrzeug 102 gekoppelt, schematisch veranschaulicht. Das Motorsystem 100 beinhaltet einen Motor 10, der den Motor 10 aus 1 beinhalten kann. In der abgebildeten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der mit einem Turbolader 13, einschließend einen Verdichter 14, gekoppelt ist, der von einer Turbine 16 angetrieben wird. Insbesondere wird Frischluft entlang des Ansaugkanals 142 über den Luftreiniger 31 in den Motor 10 eingespeist und strömt zu dem Verdichter 14. Der Verdichter kann ein geeigneter Ansaugluftverdichter, wie etwa ein von einem Motor angetriebener oder von einer Antriebswelle angetriebener Superladeverdichter, sein. Im Motorsystem 100 ist der Verdichter als ein Turboladerverdichter gezeigt, der mechanisch über eine Welle 19 an die Turbine 16 gekoppelt ist, wobei die Turbine 16 durch sich ausdehnende Motorabgase angetrieben wird. In einer Ausführungsform können der Verdichter und die Turbine in einem Twin-Scroll-Turbolader gekoppelt sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Variable-Turbinengeometrie-Lader (VGT-Lader) sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv als Funktion der Motordrehzahl und anderer Betriebsbedingungen variiert wird.
  • Wie in 1 gezeigt wird, ist der Verdichter 14 durch den Ladeluftkühler (CAC) 18 mit dem Drosselventil (z. B. der Ansaugdrossel) 20 gekoppelt. Der CAC kann zum Beispiel ein Luft-Luft- oder Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher sein. Das Drosselventil 20 ist an den Ansaugkrümmer 22 des Motors gekoppelt. Aus dem Verdichter 14 tritt die heiße verdichtete Luftladung in den Einlass des CAC 18 ein, kühlt ab, während sie sich durch den CAC bewegt, und tritt dann aus, um durch das Drosselventil 20 zum Ansaugkrümmer 22 zu gelangen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftfüllung innerhalb des Ansaugkrümmers durch den Krümmerluftdruck-(MAP)-Sensor 24 erfasst und wird ein Ladedruck durch den Ladedrucksensor 124 erfasst. Ein Verdichter-Bypass-Ventil (nicht gezeigt) kann in Reihe zwischen dem Einlass und dem Auslass des Verdichters 14 gekoppelt sein. Das Verdichter-Bypass-Ventil kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das dazu ausgelegt ist, sich unter ausgewählten Betriebsbedingungen zu öffnen, um übermäßigen Ladedruck abzulassen. Zum Beispiel kann das Verdichter-Bypass-Ventil als Reaktion auf Verdichterpumpen geöffnet werden.
  • Der Ansaugkrümmer 22 ist durch eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) und Saugrohren (z. B. Einlasskanälen) 185 mit einer Reihe von Brennkammern oder Zylindern 180 gekoppelt. Wie in 1 gezeigt, ist der Ansaugkrümmer 22 stromaufwärts aller Brennkammern 180 des Motors 10 angeordnet. Es können zusätzliche Sensoren, wie zum Beispiel der Verteilerladungstemperatur-(MCT)-Sensor 33 und Luftladungstemperatursensor (ACT) 125, enthalten sein, um die Temperatur der Ansaugluft an den jeweiligen Stellen im Einlasskanal zu bestimmen. Die Lufttemperatur kann ferner in Verbindung mit einer Motorkühlmitteltemperatur verwendet werden, um zum Beispiel die Menge an Kraftstoff zu berechnen, die dem Motor zugeführt wird. Jede Brennkammer kann ferner einen Klopfsensor 183 zum Identifizieren und Differenzieren unnormaler Brennvorgänge, wie zum Beispiel Klopfen und Frühzündung, enthalten. In alternativen Ausführungsformen können ein oder mehrere Klopfsensoren 183 mit ausgewählten Stellen des Motorblocks verbunden werden.
  • Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Abgasventilen (nicht abgebildet) mit dem Abgaskrümmer 136 verbunden. Die Brennkammern 180 werden durch den Zylinderkopf 182 bedeckt und sind mit Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 179 gekoppelt (während in 2 nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung gezeigt wird, beinhaltet jede Brennkammer eine damit gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung). Der Kraftstoff kann der Einspritzvorrichtung 179 durch ein Kraftstoffsystem (nicht abgebildet) zugeführt werden, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffzuteiler gehören. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 179 kann als eine direkte Einspritzvorrichtung zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer 180 oder als Saugrohreinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Ansaugkanal, der einem Einlassventil der Brennkammer 180 vorgelagert ist, ausgelegt sein.
  • In der abgebildeten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 136 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten aufweisen. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abwasser aus unterschiedlichen Brennkammern zu unterschiedlichen Stellen in dem Motorsystem gelenkt wird. Der Darstellung nach ist eine Breitbandlambda-(UEGO)-Sonde 126 mit dem Abgaskrümmer 136 verbunden, der der Turbine 16 vorgelagert ist. Alternativ kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden.
  • Wie in 2 gezeigt, wird Abgas aus einem oder mehreren Abgaskrümmerabschnitten zu der Turbine 16 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Wenn ein reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann etwas Abgas stattdessen durch das Wastegate (nicht gezeigt) geleitet werden und damit die Turbine umgehen. Der kombinierte Strom aus der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch die Emissionssteuerungsvorrichtung 70. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionsregelungsvorrichtungen 70 einen oder mehrere Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung beinhalten, die dazu ausgelegt sind, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge von einer oder mehreren Substanzen im Abgasstrom zu reduzieren.
  • Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuerungsvorrichtung 70 kann ganz oder teilweise über das Abgasrohr 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. Abhängig von den Betriebsbedingungen kann jedoch etwas Abgas stattdessen zu einem Abgasrückführungs-(EGR)-Kanal 151, durch den EGR-Kühler 50 und das EGR-Ventil 152, zum Einlass des Verdichters 14 umgelenkt werden. Auf diese Weise ist der Verdichter dazu ausgelegt, Abgas, das einer Turbine 16 nachgelagert abgenommen wird, aufzunehmen. Das EGR-Ventil 152 kann geöffnet werden, um für eine gewünschte Verbrennungs- und Emissionsregulationsleistung eine kontrollierte Menge an gekühltem Abgas zum Verdichtereinlass aufzunehmen. Auf diese Weise ist das Motorsystem 100 dafür angepasst, eine externe Niedrigdruck-(LP)-EGR bereitzustellen. Die Drehung des Verdichters zusätzlich zu dem relativ langen LP-EGR-Strömungspfad im Motorsystem 100 stellt eine hervorragende Homogenisierung des Abgases in die Ansaugluftladung bereit. Ferner verschafft die Anordnung der EGR-Abnahme- und Mischpunkte eine effektive Kühlung des Abgases für eine erhöhte verfügbare EGR-Masse und eine gesteigerte Leistung. In anderen Ausführungsformen kann das EGR-System ein Hochdruck-EGR-System mit einem EGR-Durchlass 151 sein, welcher der Turbine 16 vorgelagerte Stellen mit dem Verdichter 14 nachgelagerten Stellen verbindet. In einigen Ausführungsformen kann der MCT-Sensor 23 positioniert sein, um die Verteilerladungstemperatur zu bestimmen und kann durch den EGR-Kanal 151 rückgeführte(s) Luft und Abgas enthalten.
  • Die Brennkammer 180 empfängt auch Wasser und/oder Wasserdampf über das Wassereinspritzsystem 60. Wasser aus dem Wassereinspritzsystem 60 kann durch eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen 45–48 in den Motoreinlass oder direkt in die Brennkammern 180 eingespritzt werden. Als ein Beispiel kann Wasser über die Wassereinspritzvorrichtung 45, die hierin auch als zentrale Wassereinspritzvorrichtung bezeichnet wird, in den Ansaugkrümmer 22 eingespritzt werden, der der Drossel 20 vorgelagert ist. Als ein anderes Beispiel kann Wasser über die Wassereinspritzvorrichtung 46 in den Ansaugkrümmer 22 eingespritzt werden, der der Drossel nachgelagert ist. Als noch ein anderes Beispiel kann Wasser in ein oder mehrere Saugrohre (z. B. Einlasskanäle) 185 über die Wassereinspritzvorrichtung 48 (hierin auch als Saugrohrwassereinspritzung bezeichnet) und/oder direkt in die Brennkammer 180 über die Wassereinspritzvorrichtung 47 (hierin auch als direkte Wassereinspritzung bezeichnet) eingespritzt werden. In einer Ausführungsform kann die in den Saugrohren angeordnete Einspritzvorrichtung 48 in Richtung des Einlassventils des Zylinders, an dem das Saugrohr angebracht ist, gewinkelt und diesem zugewandt sein. Als Ergebnis kann die Einspritzvorrichtung 48 Wasser direkt auf das Einlassventil einspritzen, was zu einer schnelleren Verdampfung des eingespritzten Wassers und einem höheren Verdünnungsvorteil durch den Wasserdampf führt. In einer anderen Ausführungsform kann die Einspritzvorrichtung 48 weg vom Einlassventil gewinkelt und angeordnet sein, um Wasser gegen die Einlassluftströmungsrichtung durch das Saugrohr einzuspritzen. Als Ergebnis kann mehr eingespritztes Wasser in der Luftströmung mitgeführt werden, wodurch sich der Ladungskühlungsvorteil der Wassereinspritzung erhöht.
  • Obwohl in 1 nur eine repräsentative Einspritzvorrichtung 47 und Einspritzvorrichtung 48 gezeigt werden, kann jede(s) Brennkammer 180 und Saugrohr 185 ihre/seine eigene Einspritzvorrichtung beinhalten. In alternativen Ausführungsformen kann das Wassereinspritzsystem 60 Wassereinspritzvorrichtungen beinhalten, die an einer oder mehreren dieser Positionen positioniert sind. Zum Beispiel kann der Motor in einer Ausführungsform nur die Wassereinspritzvorrichtung 46 beinhalten. In einer anderen Ausführungsform kann der Motor jede von der Wassereinspritzvorrichtung 46, den Wassereinspritzvorrichtungen 48 (eine an jedem Saugrohr) und den Wassereinspritzvorrichtungen 47 (eine an jeder Brennkammer) beinhalten.
  • Das Wassereinspritzsystem 60 beinhaltet einen Wasserspeichertank 63, eine Wasserhubpumpe 62, ein Sammelsystem 72 und einen Wasserfüllkanal 69. Im Wassertank 63 gespeichertes Wasser wird über den Wasserkanal 61 und die Leitungen 161 an die Wassereinspritzvorrichtungen 45–48 geliefert. In Ausführungsformen, die mehrere Einspritzvorrichtungen enthalten, kann der Wasserkanal 61 ein Ventil 162 (z. B. Umschaltventil, Mehrwegeventil, Proportionalventil usw.) enthalten, um Wasser über die entsprechenden Leitungen zu den verschiedenen Wassereinspritzvorrichtungen zu leiten. Alternativ kann jede Leitung 161 jeweilige Ventile in den Wassereinspritzvorrichtungen 45–48 enthalten, um den Wasserfluss dort hindurch anzupassen. Zusätzlich zur Wasserhubpumpe 62 können eine oder mehrere zusätzliche Pumpen in den Leitungen 161 bereitgestellt werden, um das zu den Einspritzvorrichtungen gelenkte Wasser unter Druck zu setzen, wie zum Beispiel in der mit der direkten Wassereinspritzvorrichtung 47 gekoppelten Leitung.
  • Der Wasserspeichertank 63 kann einen Wasserstandssensor 65 und einen Wassertemperatursensor 67 enthalten, die Informationen in Bezug auf Wasserverhältnisse an die Steuerung 12 weiterleiten können. Zum Beispiel erkennt der Wassertemperatursensor 67 bei Frostbedingungen, ob das Wasser in dem Tank 63 gefroren oder zur Einspritzung verfügbar ist. In manchen Ausführungsformen kann ein Motorkühlmittelkanal (nicht abgebildet) mit dem Speichertank 63 wärmegekoppelt sein, um gefrorenes Wasser aufzutauen. Der Stand des im Wassertank 63 gespeicherten Wassers, wie durch den Wasserstandssensor 65 identifiziert, kann dem Fahrzeugführer kommuniziert und/oder zur Anpassung des Motorbetriebs verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Wasserstandsanzeiger oder eine Angabe auf einem Fahrzeugarmaturenbrett (nicht abgebildet) verwendet werden, um den Wasserstand zu kommunizieren. Falls der Wasserstand im Wassertank 63 höher als ein Schwellenniveau ist, kann gefolgert werden, dass es ausreichend zur Einspritzung verfügbares Wasser gibt und entsprechend kann die Wassereinspritzung durch die Steuerung aktiviert werden. Ansonsten, falls der Wasserstand im Wassertank 63 niedriger als das Schwellenniveau ist, kann gefolgert werden, dass es nicht ausreichend zur Einspritzung verfügbares Wasser gibt und daher kann die Wassereinspritzung durch die Steuerung deaktiviert werden.
  • In der abgebildeten Ausführungsform kann der Wasserspeichertank 63 über den Wasserfüllkanal 69 manuell wieder aufgefüllt werden und/oder automatisch durch das Sammelsystem 72 über den Wassertankfüllkanal 76 wieder aufgefüllt werden. Das Sammelsystem 72 kann mit einer oder mehreren Fahrzeugkomponenten 74 gekoppelt sein, sodass der Wasserspeichertank an Bord des Fahrzeugs mit von verschiedenen Motor- oder Fahrzeugsystemen gesammeltem Kondensat wieder aufgefüllt werden kann. In einem Beispiel kann das Sammelsystem 72 mit einem EGR-System verbunden sein, um aus Abgas kondensiertes Wasser, das das EGR-System durchläuft, zu sammeln. In einem anderen Beispiel kann das Sammelsystem 72 mit einem Klimaanlagensystem (nicht gezeigt) für gesammeltes Wasser, das aus Kältemittel, das einen Kondensator durchläuft, kondensiert ist, gekoppelt sein. Der manuelle Füllkanal 69 kann fluidisch mit einem Filter 68 gekoppelt sein, der im Wasser enthaltene kleine Unreinheiten entfernen kann.
  • 2 zeigt ein weiteres Steuersystem 28. Das Steuersystem 28 kann kommunikativ mit verschiedenen Komponenten des Motorsystems 100 verbunden sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und Vorgänge durchzuführen. Das Steuersystem 28 kann eine elektronische Digitalsteuerung 12 beinhalten. Die Steuerung 12 kann ein Mikrocomputer sein, darunter eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, Random Access Memory, Keep Alive Memory und ein Datenbus. Die Steuerung 12 kann Beiträge von einer Vielzahl von Sensoren 30 empfangen, wie zum Beispiel den verschiedenen Sensoren aus 1–2, um Beiträge zu empfangen, darunter Getriebegangposition, Gaspedalposition, Bremsanforderung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Luftmassenstrom durch den Motor, Ladedruck, Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit) usw. Andere Sensoren beinhalten CAC-18-Sensoren, wie zum Beispiel CAC-Einlasslufttemperatur, ACT-Sensor 125 und Drucksensor 124, CAC-Auslasslufttemperatursensor und MCT-Sensor 23, Klopfsensor 183 zum Bestimmen der Zündung von Endgasen und/oder der Wasserverteilung unter Zylindern und andere. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1–2 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1–2 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann das Einspritzen von Wasser in den Motor das Anpassen einer Pulsbreite der Einspritzvorrichtungen 45–48 beinhalten, um eine Menge an eingespritztem Wasser zu variieren, während auch ein Zeitpunkt der Wassereinspritzung und eine Anzahl von Einspritzimpulsen angepasst werden. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor durchführbar sind, um die nachfolgend beschriebenen Verfahren (z. B. in 3) sowie andere Varianten, die erwartet werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, durchzuführen.
  • Auf diese Weise aktiviert das System aus 1–2 ein Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor, eine Kraftstoffeinspritzung, um Kraftstoff aus einem Kraftstofftank an den Motor zu liefern; eine Wassereinspritzvorrichtung, um Wasser aus einem Wasserbehälter an den Motor zu liefern; ein stufenloses Getriebe (CVT), das den Motor mit Fahrzeugreifen koppelt, wobei das CVT eine Vielzahl von Drehzahlverhältnissen aufweist; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die auf nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, um: eine erste Effizienz, die mit dem Betrieb des Motors mit deaktivierter Wassereinspritzvorrichtung assoziiert wird und eine zweite Effizienz, die mit dem Betrieb des Motors mit einem ersten modifizierten Motordrehzahl-Last-Profil und aktivierter Wassereinspritzvorrichtung assoziiert wird, zu schätzen; falls die zweite Effizienz höher als die erste Effizienz ist und ein Wasserstand im Wasserbehälter höher als eine Schwelle ist, Aktivieren der Wassereinspritzvorrichtung, während eines aus der Vielzahl von Drehzahlverhältnissen des CVT ausgewählt wird, um das erste modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen; und falls die zweite Effizienz geringer als die erste Effizienz ist oder der Wasserstand im Wasserbehälter niedriger als die Schwelle ist, Deaktivieren der Wassereinspritzvorrichtung, während ein anderes aus der Vielzahl von Drehzahlverhältnissen des CVT ausgewählt wird, um ein zweites modifiziertes Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen, das sich vom ersten modifizierten Motordrehzahl-Last-Profil unterscheidet. Im vorhergehenden Beispiel basiert zusätzlich oder optional das erste modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil auf einer Motorklopfbeschränkung und Motorreibung bei Betrieb mit Wassereinspritzung, wobei das zweite modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil auf einer Motorklopfbeschränkung und Motorreibung bei Betrieb ohne Wassereinspritzung basiert und wobei das erste modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil eine geringere Motordrehzahl und eine höhere Motorlast als das zweite modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil aufweist.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 3 eine beispielhafte Routine 300 zum Koordinieren der Anpassungen einer Auswahl eines Wassereinspritzzustands in einem Motor mit Anpassungen an ein Drehzahlverhältnis eines stufenlosen Getriebes (CVT) beschrieben. Auf diese Weise kann ein Antriebsstrangprofil des Motors (darunter Motordrehzahl und -last) angepasst werden, während eine geforderte Leistung des Motors beibehalten wird und während die Ladungskühlungswirkungseigenschaften (wie zum Beispiel Oktanzahl und Fähigkeit der Klopfverringerung) Kraftstoffökonomievorteile von jeder von der Wassereinspritzung und der CVT-Anpassung genutzt werden. Das Verfahren ermöglicht Verbesserungen der Kraftstoffökonomie trotz häufiger Änderungen der Leistungsanforderung durch den Fahrer. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf der Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Verbrennungsmotorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1–2 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann entsprechend den nachstehend beschriebenen Verfahren Stellglieder des Verbrennungsmotors verwenden, um den Verbrennungsmotorbetrieb anzupassen.
  • Bei 302 schließt die Routine das Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen ein. Diese können zum Beispiel Leistungsanforderung des Fahrers (wie zum Beispiel auf Grundlage des Beitrags eines Pedalpositionssensors, der mit einem Bedienerpedal gekoppelt ist, und einer gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit), Umgebungstemperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit, Motortemperatur, Kraftstoffpegel in einem Kraftstofftank, Wasserpegel im Wassertank, Kraftstoffoktan, Verteilerdruck (MAP), Verteilerluftströmung (MAF), Katalysatortemperatur, Einlasstemperatur, Ladedruckpegel usw. beinhalten.
  • Bei 304 beinhaltet das Verfahren für die gegebene Leistungsanforderung des Fahrers den Vergleich der Effizienz des gegebenen Kraftstoffs des Motors in jedem Wassereinspritzzustand. Die verschiedenen Wassereinspritzzustände beinhalten einen aktiven Wassereinspritzzustand, wobei die Wassereinspritzung aktiviert ist und Wasser in den Motor (wie zum Beispiel in den Zylinder, in den Ansaugkanal oder in den Ansaugkrümmer) eingespritzt wird, und einen deaktivierten Wassereinspritzzustand, wobei die Wassereinspritzung deaktiviert ist. So kann der aktive Wassereinspritzzustand nur aktiviert sein, wenn es ausreichend Wasser im Wassertank gibt. Als ein Beispiel kann die Kraftstoffeffizienz des Motors mit aktivierter Wassereinspritzung mit der Kraftstoffeffizienz des Motors mit deaktivierter Wassereinspritzung verglichen werden.
  • Bei Ausführungsformen, bei denen es mehrere Wassereinspritzoptionen gibt, kann die Kraftstoffeffizienz mit jeder von den verschiedenen Wassereinspritzoptionen (wie zum Beispiel direkte Einspritzung, Saugrohreinspritzung und zentrale Einspritzung von Wasser) verglichen werden. Zum Beispiel kann die Kraftstoffeffizienz des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung mit der Effizienz des Einspritzens von Wasser direkt in einen Motorzylinder über eine direkte Wassereinspritzvorrichtung, und mit dem Einspritzen von Wasser in einen Ansaugkanal, der einem Einlassventil vorgelagert ist, über eine Saugrohrwassereinspritzvorrichtung, und auch mit dem Einspritzen von Wasser in einen Ansaugkrümmer, der einer Ansaugdrossel vorgelagert oder nachgelagert ist, über eine zentrale Wassereinspritzvorrichtung verglichen werden.
  • Wie hierin verwendet kann die Kraftstoffeffizienz des Motors als die Menge an Arbeit definiert werden, die für eine gegebene Menge an Kraftstoff in jedem Wassereinspritzzustand erzeugt wird, wobei eine häufig verwendete Metrik auf dem Gebiet BSFC für bremsspezifischen Kraftstoffverbrauch ist. In einem Beispiel kann die Steuerung die Kraftstoffeffizienz der zwei Wassereinspritzzustände vergleichen, indem der bremsspezifische Kraftstoffverbrauch (BSFC) des Motors für jeden Zustand verglichen wird. Der BSFC des Motors in jedem Wassereinspritzzustand kann in Tabellen, Diagrammen und/oder Gleichungen als eine Funktion von Betriebszuständen wie zum Beispiel UpM, Last, Drehmoment, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Kraftstoffoktan usw. gespeichert werden. Insbesondere kann die Steuerung für den Fahrerbedarf den BSFC des Motors mit deaktivierter Wassereinspritzung bestimmen und dann die Effizienz invers zum BSFC bestimmen. Dann kann die Steuerung eine Menge an Wasser bestimmen, die eingespritzt werden muss, und die Kraftstoffeffizienz mit aktivierter Wassereinspritzung berechnen (darunter die Kraftstoffeffizienz mit der bestimmten Menge an Wasser, die über direkte Einspritzung, Saugrohreinspritzung und/oder zentrale Einspritzung bereitgestellt wird) und die Effizienz invers zum BSFC bestimmen.
  • Bei 306 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob sich die Effizienz des Motors um mehr als eine Schwellenmenge verbessert, indem der Wassereinspritzzustand von dem aktuellen Zustand, in dem sich der Motor befindet, in den anderen Zustand gewechselt wird. Zum Beispiel kann der Motor aktuell mit deaktivierter Wassereinspritzung tätig sein und als Reaktion auf eine Änderung des Fahrerbedarfs kann bestimmt werden, ob sich die Kraftstoffeffizienz des Motors um mehr als eine Schwellenmenge verbessert, indem zum Betrieb mit aktivierter Wassereinspritzung übergegangen wird. In einem anderen Beispiel kann der Motor aktuell mit aktivierter Wassereinspritzung tätig sein und als Reaktion auf eine Änderung des Fahrerbedarfs kann bestimmt werden, ob sich die Kraftstoffeffizienz des Motors um mehr als eine Schwellenmenge verbessert, indem zum Betrieb mit deaktivierter Wassereinspritzung übergegangen wird. Als solche kann die Steuerung den Wassereinspritzzustand als den effizienteren Zustand wählen, der den niedrigeren BFSC bereitstellt.
  • Falls sich die Effizienz des Motors nicht um mehr als die Schwellenmenge verbessert, dann beinhaltet das Verfahren bei 318 das Beibehalten des aktuellen Wassereinspritzzustands des Motors. Hierin wird, falls die Wassereinspritzung bereits aktiviert war, die Wassereinspritzvorrichtung aktiviert gehalten. Optional können CVT-Anpassungen verwendet werden, um das Motordrehzahl-Last-Profil im aktuellen Wassereinspritzzustand anzupassen, um zusätzliche Kraftstoffökonomievorteile zu erzielen. Falls zum Beispiel der aktuelle Zustand beinhaltet, dass die Wassereinspritzung aktiviert ist, kann die Motordrehzahl gesenkt werden, während die Motorlast erhöht wird, um Reibungsverluste bei geringen Lasten im aktuellen Kraftstoff zu reduzieren und während ein gefordertes Leistungsniveau des Motors beibehalten wird. Alternativ könnte die Schwelle, wenn der aktuelle Zustand Wasser ist, negativ sein, sodass das Wasser abgeschaltet wird, wenn der Kraftstoffvorteil von Wasser noch vorhanden ist, aber sehr klein ist. Dies würde das Wasser für zukünftige Ereignisse mit einem höheren Vorteil der Kraftstoffeffizienz sparen.
  • Falls sich die Effizienz des Motors um mehr als die Schwellenmenge verbessert (auf Grundlage des Vergleichs der Kraftstoffeffizienz bei 304), dann beinhaltet das Verfahren bei 308 das Vorhersagen der Motordrehzahl und -last nach dem Übergang zum alternativen Wassereinspritzzustand. Insbesondere kann, um die Leistung als Reaktion auf den Fahrerbedarf beizubehalten, der Wechsel des Wassereinspritzzustands zu einem anderen Motordrehzahl-Last-Profil führen. Zum Beispiel kann der Motor für einen gegebenen Fahrerbedarf die gleiche Leistung bereitstellen, indem er mit einer geringeren Motordrehzahl und einer höheren Motorlast mit aktivierter Wassereinspritzung oder mit einer höheren Motordrehzahl und geringerer Motorlast mit deaktivierter Motoreinspritzung arbeitet.
  • Bei 310 kann bestimmt werden, ob Motorbetriebsbeschränkungen bei der vorhergesagten Motordrehzahl-Last für den effizienteren Wassereinspritzzustand erwartet werden. Diese können zum Beispiel Klopfbeschränkungen oder Reibungsverluste umfassen. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob es wahrscheinlich ist, dass bei der vorhergesagten Motordrehzahl-Last ein Klopfen auftritt.
  • Falls bei der vorhergesagten Motordrehzahl-Last kein Klopfen erwartet wird, dann beinhaltet das Verfahren bei 312 den Wechsel des Motors zum alternativen Wassereinspritzzustand. In einem Beispiel, wenn der alternative Wassereinspritzzustand als Reaktion darauf, dass kein Klopfen erwartet wird, das Deaktivieren der Wassereinspritzung beinhaltet, kann die Steuerung ein Signal an einen Stellantrieb senden, der mit der Wassereinspritzvorrichtung gekoppelt ist, die das Wasser an den Motor liefert, um die Wassereinspritzvorrichtung zu deaktivieren/abzuschalten. Als ein anderes Beispiel, wenn der alternative Wassereinspritzzustand als Reaktion darauf, dass kein Klopfen erwartet wird, das Aktivieren der Wassereinspritzung beinhaltet, kann die Steuerung ein Signal an den Stellantrieb senden, der mit der Wassereinspritzvorrichtung gekoppelt ist, die das Wasser an den Motor liefert, um die Wassereinspritzvorrichtung zu aktivieren/einzuschalten.
  • Die Routine kann dann zu 320 übergehen, wobei die Steuerung das CVT anpasst, um das Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen, das für den ausgewählten Wassereinspritzzustand optimal ist. Zum Beispiel kann das CVT als Reaktion auf einen Übergang zum aktiven Wassereinspritzzustand an ein geringeres Drehzahlverhältnis angepasst werden, wodurch die Motordrehzahl gesenkt wird. Als ein anderes Beispiel kann das CVT als Reaktion auf einen Übergang weg vom aktiven Wassereinspritzzustand an ein höheres Drehzahlverhältnis angepasst werden, wodurch die Motordrehzahl angehoben wird.
  • Zusätzlich zum Betätigen des CVT kann die Steuerung auch eines oder mehrere von der Motoransaugdrossel, dem Einlass- und/oder Auslassnocken, dem Ventilhub, dem Ladedruck und dem Zündzeitpunkt betätigen, um die/das optimale Last und Drehmoment für den ausgewählten Kraftstoff zu liefern.
  • Zurück zu 310 beinhaltet das Verfahren, falls ein Klopfen bei der vorhergesagten Motordrehzahl-Last erwartet wird, dann bei 314 das Vorhersagen eines Kraftstoffnachteils, der mit einer klopfverringernden Anpassung assoziiert wird. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob das Motordrehzahl-Last-Profil (durch Anpassungen an ein Drehzahlverhältnis des CVT) modifiziert werden kann, um das Klopfen zu reduzieren. Das Anpassen an das angepasste/modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil kann das Auswählen eines Drehzahlverhältnisses des CVT, das zum angepassten Motordrehzahl-Last-Profil passt, beinhalten. Dies kann die Auswahl eines Drehzahlverhältnisses beinhalten, das im wasserdeaktivierten Zustand die Motordrehzahl erhöht, während die Motorlast gesenkt wird, um die Leistung des Motors beizubehalten, während das Klopfen reduziert wird. Dies liegt daran, dass der Motor bei höheren Motorlasten klopfbeschränkter wird, wenn keine Wassereinspritzung verwendet wird. In einem anderen Beispiel kann die Motordrehzahl erhöht werden, während die Motorlast reduziert wird, während sich der Motorbetrieb im wasserdeaktivierten Zustand der Klopfbeschränkung nähert. Als solche haben die Erfinder erkannt, dass das Motordrehzahl-Last-Profil variiert werden kann, während die Motorleistung durch Anpassungen an ein Drehzahlverhältnis des CVT beibehalten werden kann. Dann können die Kraftstoffeffizienz des Motors im neuen Motordrehzahl-Last-Profil und der ausgewählte Wassereinspritzzustand berechnet werden (im vorliegenden Beispiel die Kraftstoffeffizienz bei der höheren Drehzahl und geringeren Last des Kraftstoffs mit höherer Oktanzahl).
  • In einem Beispiel kann sich die Steuerung auf ein Diagramm beziehen, um zu bestimmen, ob die Änderung der Motordrehzahl-Last zu einem Übergang des Motors von einer ersten Linie (oder Insel) der besten Effizienz zu einer zweiten, anderen Linie (oder Insel) der besten Effizienz führt, wobei die zweite Linie im Vergleich zur ersten Linie eine geringere Effizienz aufweist. Hierin kann ein Kraftstoffnachteil auf Grundlage eines Rückgangs der Effizienz geschätzt werden (z. B. auf Grundlage eines Unterschieds zwischen der Effizienz an der ersten Linie relativ zur zweiten Linie). Unter Bezugnahme auf das vorstehend beschriebene Beispiel kann eine erste Effizienz des Motors mit deaktivierter Wassereinspritzung mit der standardmäßigen geringeren Motordrehzahl und höheren Motorlast mit einer zweiten Effizienz mit aktivierter Wassereinspritzung mit der CVT-angepassten höheren Motordrehzahl und geringeren Motorlast verglichen werden. In einem alternativen Beispiel kann eine Menge an Zündverzögerung, die erforderlich ist, um das Klopfen zu verringern, bestimmt werden und kann der entsprechende Kraftstoffnachteil berechnet werden.
  • Bei 316 kann der vorhergesagte Kraftstoffnachteil, der mit Klopfen assoziiert wird (Knk_fuel penalty), mit der Kraftstoffökonomieänderung verglichen werden, die mit dem Übergang zum ausgewählten Wassereinspritzzustand (Fuel_ economy) assoziiert wird. Anders gesagt wird eine Kraftstoffökonomie, die mit dem Betrieb des Motors im aktuellen Wassereinspritzzustand assoziiert wird, mit der Kraftstoffökonomieänderung verglichen, die mit dem Betrieb des Motors im alternativen Wassereinspritzzustand mit dem modifizierten Motordrehzahl-Last-Profil assoziiert wird. Hierin kann der Motor im aktuellen Wassereinspritzzustand entweder mit einem standardmäßigen Motordrehzahl-Last-Profil oder einem modifizierten Drehzahl-Last-Profil betrieben werden, modifiziert auf Grundlage von Motorbeschränkungen im aktuellen Wassereinspritzzustand (die die gleichen wie oder andere als die Motorbeschränkungen des alternativen Kraftstoffs sein können). Somit kann sich das modifizierte Drehzahl-Last-Profil im aktuellen Wassereinspritzzustand von dem modifizierten Drehzahl-Last-Profil im alternativen Wassereinspritzzustand unterscheiden. Zum Beispiel kann das modifizierte Drehzahl-Last-Profil im aktuellen Wassereinspritzzustand in Bezug auf Reibungsverluste angepasst werden, während das modifizierte Drehzahl-Last-Profil im alternativen Wassereinspritzzustand in Bezug auf Klopfbeschränkungen angepasst werden kann. Jedoch wird in jedem Modus des Motorbetriebs (mit standardmäßigem oder modifiziertem Drehzahl-Last-Profil) ein Leistungsniveau des Motors beibehalten.
  • Falls der Kraftstoffnachteil geringer als die Kraftstoffökonomieänderung aufgrund des Wassereinspritzübergangs ist, also das Nettoergebnis auch mit der Änderung des Motordrehzahl-Last-Profils und dem Wasserzustandsübergang ein Nettovorteil ist, dann bewegt sich das Verfahren zu 317, um zu bestimmen, ob es Gründe dafür gibt, warum es nicht möglich sein kann, zum alternativen Wassereinspritzzustand zu wechseln. In einem Beispiel beinhaltet der aktuelle Wassereinspritzzustand die inaktive Wassereinspritzung, beinhaltet der alternative Wassereinspritzzustand die aktive Wassereinspritzung, wobei es möglicherweise nicht möglich ist, den alternativen Wassereinspritzzustand zu wechseln, da ein Wasserstand in einem Wassertank des Wassereinspritzsystems niedriger als ein Schwellenstand ist (oder da die verfügbare Wassermenge geringer als die zum Einspritzen gewünschte Menge ist). Als ein anderes Beispiel ist es möglicherweise aufgrund dessen, dass eine Komponente des Wassereinspritzsystems beeinträchtigt wird (z. B. beeinträchtige Wassereinspritzvorrichtung, beeinträchtige Wasserpumpe usw.) nicht möglich, zum alternativen Wassereinspritzzustand überzugehen.
  • Falls es möglich ist, in den alternativen Zustand zu wechseln, dann geht das Verfahren bei 312 dazu über, den Motor durch Anpassungen an den entsprechenden Einspritzvorrichtungen in den Wassereinspritzzustand mit der höheren Effizienz zu wechseln. Außerdem kann die Steuerung bei 320 das CVT und den Motor anpassen, um das Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen, das für den ausgewählten Wassereinspritzzustand optimal ist, und um die gegebenen Klopfbeschränkungen anzusprechen. Zum Beispiel kann der Motor zum aktivierten Wassereinspritzzustand wechseln, während das CVT an ein Drehzahlverhältnis angepasst wird, das die Motordrehzahl reduziert und der Motor simultan die Motorlast anhebt, während die gleiche Leistung des Antriebsstrangs beibehalten wird.
  • Falls es nicht möglich ist, in den alternativen Zustand zu wechseln, dann geht das Verfahren bei 318 dazu über, den aktuellen Wassereinspritzzustand im Motor beizubehalten. Somit kann die Steuerung, auch wenn der andere Wassereinspritzzustand kraftstoffeffizienter für den gegebenen Fahrerbedarf ist, den Motor angesichts der Unfähigkeit, aufgrund von Beschränkungen des Wassereinspritzsystems die geforderte Wassereinspritzung bereitzustellen, im aktuellen Wassereinspritzzustand halten. Außerdem kann die Steuerung bei 320 das CVT anpassen, um das Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen, das für den aktuellen Wassereinspritzzustand optimal ist. Dies kann das Beibehalten eines standardmäßigen Motordrehzahl-Last-Profils, während der aktuelle Wassereinspritzzustand beibehalten wird, oder das Anpassen des Motordrehzahl-Last-Profils für den aktuellen Wassereinspritzzustand durch Anpassungen des CVT-Drehzahlverhältnisses beinhalten.
  • Erneut unter Bezugnahme auf 316, falls der Kraftstoffnachteil aufgrund des Übergangs höher als die Kraftstoffökonomie ist, das heißt, das Nettoergebnis auch mit der Änderung des Motordrehzahl-Last-Profils und dem Wassereinspritzübergang ein Kraftstoffverlust ist, dann geht das Verfahren zu 318 über, um den aktuellen Wassereinspritzzustand im Motor beizubehalten. Somit kann die Steuerung, auch wenn der andere Wassereinspritzzustand nominal kraftstoffeffizienter für den gegebenen Fahrerbedarf sein kann, den Motor angesichts Beschränkungen, die beim Betrieb im anderen Wassereinspritzzustand erlebt werden können, im aktuellen Wassereinspritzzustand halten. Außerdem kann die Steuerung bei 320 das CVT anpassen, um das Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen, das für den ausgewählten Wassereinspritzzustand optimal ist. Dies kann das Beibehalten eines standardmäßigen Motordrehzahl-Last-Profils, während der aktuelle Wassereinspritzzustand beibehalten wird, beinhalten. Alternativ kann dies das Anpassen des Motordrehzahl-Last-Profils für den aktuellen Wassereinspritzzustand durch Anpassungen des CVT-Drehzahlverhältnisses, während der aktuelle Wassereinspritzzustand beibehalten wird, beinhalten.
  • Es ist anzumerken, dass, während das vorstehende Verfahren die Vorhersage von Klopfbeschränkungen bei der vorhergesagten Motordrehzahl-Last bei 310 und die Vorhersage eines klopfverringernden Kraftstoffnachteils bei 314 bespricht, dies nicht als einschränkend gedacht ist. In einem alternativen Beispiel kann die Steuerung Reibungsverluste bei der vorhergesagten Motordrehzahl-Last vorhersagen und dann einen reibungsverringernden Kraftstoffnachteil vorhersagen. Zum Beispiel kann in ausgewählten Zuständen Reibung gegen Klopfbeschränkungen eingetauscht werden.
  • Auf diese Weise kann die Steuerung für ein Leistungsniveau die Kraftstoffökonomie ohne Wassereinspritzung mit der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei einer angepassten Motordrehzahl-Last vergleichen. Dann kann die Steuerung als Reaktion auf eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei der angepassten Motordrehzahl-Last, die höher als eine Schwelle ist, zum Einspritzen einer Menge an Wasser in den Motor und Wechseln zur angepassten Motordrehzahl-Last übergehen. Ansonsten kann die Steuerung als Reaktion auf die Verbesserung der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei der angepassten Motordrehzahl-Last, die höher als die Schwelle ist, aber einen Wasserstand in einem Wasserbehälter, der geringer als eine Schwelle ist, den Motorbetrieb ohne Wassereinspritzung beibehalten. Als ein Beispiel kann nach dem Übergang zur Verwendung der Wassereinspritzung der Motor zu einer ersten angepassten Motordrehzahllast gewechselt werden, die auf einer Klopfbeschränkung des Motorbetriebs mit Wassereinspritzung basiert, wohingegen, während der Motorbetrieb ohne Wassereinspritzung beibehalten wird, der Motor zu einer zweiten angepassten Motordrehzahl-Last gewechselt werden kann, die sich von der ersten angepassten Motordrehzahl-Last unterscheidet, die auf einer Klopfbeschränkung des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung basiert. In jedem Fall kann ein CVT-Drehzahlverhältnis ausgewählt werden, das zur (ersten oder zweiten) angepassten Motordrehzahl-Last passt. Zum Beispiel kann die erste angepasste Motordrehzahl-Last eine geringere als standardmäßige Motordrehzahl und eine höhere als standardmäßige Motorlast beinhalten, während die zweite angepasste Motordrehzahl-last eine höhere als standardmäßige Motordrehzahl und eine geringere als standardmäßige Motorlast beinhaltet. Ferner kann die Motordrehzahl der ersten angepassten Motordrehzahl-Last reduziert werden und eine Motorlast der ersten angepassten Motordrehzahl-Last erhöht werden, um das Leistungsniveau beizubehalten, während sich der Klopfgrenze des Motorbetriebs mit Wassereinspritzung genähert wird. Im Vergleich kann die Motordrehzahl der zweiten angepassten Motordrehzahl-Last erhöht werden und die Motorlast der zweiten angepassten Motordrehzahl-Last reduziert werden, um das Leistungsniveau beizubehalten, während sich der Klopfgrenze des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung genähert wird. Es ist anzumerken, dass das Leistungsniveau bei jedem von dem Motorbetrieb ohne Wassereinspritzung und Motorbetrieb mit Wassereinspritzung mit der angepassten Motordrehzahl-Last beibehalten wird, wobei das Leistungsniveau eine Ausgabe des Antriebsstrangs des Motors beinhaltet, die als Produkt der Motorlast und Motordrehzahl bestimmt wird.
  • In einem Beispiel, wie unter Bezugnahme auf 4 ausgearbeitet, können die Daten von Datendiagrammen über Kraftstoffinseln für jeden Wassereinspritzzustand auf zwei Linien der besten Effizienz reduziert werden, zwischen denen die Steuerung in Echtzeit schneller interpolieren kann. Ansonsten müsste die Steuerung an jedem Diagramm eine Optimierung durchführen und dann versuchen, einen Punkt zwischen den zwei Wassereinspritzzuständen weiter zu optimieren. Im vorliegenden Ansatz kann die Steuerung Kraftstoffinseldiagramme verwenden, um eine Linie der optimalen Effizienz festzulegen. Dann kann die Steuerung für den aktuellen Leistungsbedarf Linien der optimalen Effizienz für eine aktuelle Betriebsleistung nachschlagen und die zwei Kurven auswerten, um die optimale Effizienz zu bestimmen. Die Steuerung kann linear zwischen der Linie der optimalen Effizienz für einen aktivierten Wassereinspritzzustand und einen deaktivierten Wassereinspritzzustand interpolieren. Obwohl die Linie möglicherweise nicht exakt linear ist, können die Änderungen klein genug sein, dass eine lineare Annäherung eine angemessene Echtzeitannäherung sein kann.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 4 ein beispielhaftes Diagramm 400 zum Vergleichen der mit verschiedenen Wassereinspritzzuständen für eine gegebene vom Fahrer geforderte Leistung assoziierten Kraftstoffeffizienzen sowie zum Vergleichen der mit verschiedenen Motordrehzahl-Last-Profilen für einen gegebenen Wassereinspritzzustand assoziierten Kraftstoffeffizienzen gezeigt. In einem Beispiel kann das Diagramm aus 4 während der Motorkalibrierung erzeugt und im Speicher der Motorsteuerung gespeichert werden. Die Steuerung kann dann während des Motorbetriebs das Diagramm referenzieren, um zu bestimmen, ob die Nutzung eines aktuellen Wassereinspritzzustands beibehalten werden oder als Reaktion auf einen geänderten Fahrerbedarf zu einem alternativen Wassereinspritzzustand übergegangen werden soll.
  • Das Diagramm 400 stellt eine erste Linie der besten Effizienz gegenüber der Leistung mit deaktivierter Wassereinspritzung dar, hierin auch als erste Kraftstoffoptimum-Effizienz-Lastgrenze 404 (dargestellt als durchgezogene Linie) bezeichnet. Das Diagramm 400 stellt auch eine zweite Linie der besten Effizienz gegenüber der Leistung mit aktivierter Wassereinspritzung dar, hierin auch als eine zweite Optimum-Effizienz-Lastgrenze 406 bezeichnet (dargestellt als gestrichelte Linie). Die Darstellungen werden mit Motordrehzahl entlang der x-Achse und Motorlast oder Drehmoment entlang der y-Achse gezeigt. Eine beispielhafte BSFC-Insel (hierin oval) der besten Kraftstoffeffizienz für den Zustand mit deaktivierter Wassereinspritzung überlagert die gestrichelte Linie 408, während eine entsprechende Insel für den Zustand mit aktiver Wassereinspritzung die gestrichelte Linie 409 überlagert. Es ist anzumerken, dass die Inseln 408 und 409 die innerste Insel des geringsten Kraftstoffverbrauchs darstellen und dass Kraftstoffinseln außerhalb dieser Insel hierin aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt werden. Als solche ändern sich die genauen Positionen der Ovale der konstanten Effizienz abhängig von aktuellen Klopfbeschränkungen, die mit Kraftstoffoktan, Temperatur, Feuchtigkeit und Verdichtungsverhältnis variieren. Das maximale Drehmoment des Motors bei einer gegebenen Motordrehzahl wird durch die Kurve 402 gezeigt. Linien der konstanten Leistung entsprechend 10kW–50kW werden jeweils bei den Leistungslinien 450–490 dargestellt.
  • Eine erste Anpassung wird unter Bezugnahme auf die Betriebspunkte 410–416 gezeigt. Auf Grundlage eines aktuellen Fahrerbedarfs kann sich der Motor am Betriebspunk 410 auf dem Motordrehzahl-Last-Diagramm befinden. Insbesondere kann der Motor auf Grundlage der Motorlast entsprechend einer Position an der (oder direkt unterhalb der) ersten Optimum-Effizienz-Lastgrenze 404 und eines Leistungsbedarfs von 10kW beim Betriebspunkt 410 mit deaktivierter Wassereinspritzung und mit einer Motordrehzahl/-last entlang der Leistungslinie 450 arbeiten. Die Motordrehzahl-Last an diesem Punkt kann auf Grundlage der BSFC-Insel 408 ausgewählt werden.
  • Falls es einen Anstieg des Fahrerbedarfs auf 20kW gibt (wie zum Beispiel aufgrund einer Pedalbetätigung des Bedieners, während der Motor mit deaktivierter Wassereinspritzung arbeitet), kann der Motor zum Betrieb entlang der Leistungslinie 460 übergehen und auf Grundlage von Änderungen der Kraftstoffeffizienz bestimmen, ob die Wassereinspritzung aktiviert werden soll. Als eine erste Option könnte der Motor entlang der Leistungslinie 460 zum Betriebspunkt 412 bewegt werden. Hierin wird der Fahrerbedarf bereitgestellt, während die deaktivierte Wassereinspritzung beibehalten wird. Als eine zweite Option könnte der Motor zum Betriebspunkt 414 entlang der Leistungslinie 460 bewegt werden, wo die gleiche Leistung bereitgestellt wird, während zum Betrieb mit aktivierter Wassereinspritzung übergegangen wird. Als solche wird für den gegebenen Fahrerbedarf eine höhere Kraftstoffeffizienz bereitgestellt, indem die Wassereinspritzung aufgrund dessen, dass der Motor an einer Inseln mit höherer Kraftstoffeffizienz bei Punkt 414 arbeitet, deaktiviert gehalten wird. Jeder kann die Steuerung ferner bestimmen, dass der Betriebspunkt 414 mit einer Beschränkung (z. B. einer Klopfbeschränkung) assoziiert wird, die als dritte Option durch Übergang zum Betriebspunkt 416, wo die Motorlast erhöht ist und die Motordrehzahl reduziert ist, während auf der Leistungslinie 460 geblieben wird, angesprochen werden kann. Die Anpassung der Motordrehzahl-Last kann durch Anpassungen an ein Drehzahlverhältnis für das CVT durchgeführt werden. Der Übergang zum Betriebspunkt 416 würde relativ zum Verbleiben beim Betriebspunkt 414 zu einem Rückgang der Kraftstoffökonomie (das heißt, Auftreten eines Kraftstoffnachteils) führen. Jedoch ist der Kraftstoffnachteil, der mit dem Übergang von Betriebspunkt 414 zu Betriebspunkt 416 assoziiert wird, kleiner als die Kraftstoffverbesserung, die mit dem Übergang von Betriebspunkt 412 zu Betriebspunkt 414 assoziiert wird. Folglich ist es als Reaktion auf den erhöhten Fahrerbedarf kraftstoffeffizienter, sich vom Betriebspunkt 410 zu 416 zu bewegen, indem auf den Betrieb mit aktivierter Wassereinspritzung übergegangen wird, während die Motordrehzahl reduziert und die Motorlast gesenkt werden.
  • Es ist anzumerken, dass, falls die Anpassung der Motordrehzahl-Last, die erforderlich ist, um die Beschränkung anzusprechen, den Motor als vierte Option zu Betriebspunkt 418 (wo die Motorlast weiter erhöht wird und die Motordrehzahl weiter reduziert wird, während auf der Leistungslinie 460 verblieben wird) bewegen würde, würde die Bewegung einen größeren Kraftstoffnachteil erleben. In diesem Fall würde der Kraftstoffnachteil, der mit dem Übergang von Betriebspunkt 414 zu Betriebspunkt 418 assoziiert wird, als kleiner als die Kraftstoffverbesserung vorhergesagt, die mit dem Übergang von Betriebspunkt 412 zu Betriebspunkt 414 assoziiert wird. Folglich wäre es als Reaktion auf den erhöhten Fahrerbedarf kraftstoffeffizienter, sich vom Betriebspunkt 410 zu 414 zu bewegen.
  • Eine zweite Anpassung wird unter Bezugnahme auf die Betriebspunkte 420–424 gezeigt. Auf Grundlage eines aktuellen Fahrerbedarfs kann sich der Motor am Betriebspunk 420 auf dem Motordrehzahl-Last-Diagramm befinden. Insbesondere kann der Motor auf Grundlage der Motorlast entsprechend einer Position an der (oder direkt unterhalb der) ersten Optimum-Effizienz-Lastgrenze 404 und eines Leistungsbedarfs von 40kW beim Betriebspunkt 420 mit deaktivierter Wassereinspritzung und mit einer Motordrehzahl/-last entlang der Leistungslinie 480 arbeiten. Die Motordrehzahl-Last am aktuellen Wassereinspritzzustand kann auf Grundlage der BSFC-Insel 409 ausgewählt werden.
  • Falls es einen Anstieg des Fahrerbedarfs auf 50kW gibt (wie zum Beispiel aufgrund einer Pedalbetätigung des Bedieners, während der Motor mit dem Kraftstoff mit höherer Oktanzahl arbeitet), kann der Motor zum Betrieb entlang der Leistungslinie 490 übergehen und auf Grundlage von Änderungen der Kraftstoffeffizienz bestimmen, ob die Wassereinspritzung weiter deaktiviert bleiben oder dazu übergegangen werden soll, die Wassereinspritzung zu aktivieren. Als eine erste Option könnte der Motor entlang der Leistungslinie 490 zum Betriebspunkt 422 bewegt werden. Hierin wird der Fahrerbedarf bereitgestellt, während der aktuelle Wassereinspritzzustand (inaktiv) beibehalten wird. Als eine zweite Option könnte der Motor zum Betriebspunkt 424 entlang der Leistungslinie 490 bewegt werden, wo die gleiche Leistung bereitgestellt wird, während zum anderen Wassereinspritzzustand (aktiv) übergegangen wird. Als solche wird für den gegebenen Fahrerbedarf eine höhere Kraftstoffeffizienz im aktuellen Wassereinspritzzustand bereitgestellt, wie auf Grundlage eines Vergleichs ihrer BSFC-Inseln bestimmt. Folglich ist es als Reaktion auf den erhöhten Fahrerbedarf kraftstoffeffizienter, sich vom Betriebspunkt 420 zu 424 zu bewegen, indem der Motorbetrieb mit deaktivierter Wassereinspritzung beibehalten wird. Zusätzlich können weitere Vorteile der Kraftstoffökonomie durch CVT-Anpassungen erreicht werden. Insbesondere kann ein Drehzahlverhältnis des CVT angepasst werden, um den Motor entlang der Leistungslinie 490 zum Betriebspunkt 426 zu bewegen, wo die gleiche Leistung bereitgestellt wird, während die deaktivierte Wassereinspritzung beibehalten wird, während die Motorlast reduziert und die Motordrehzahl erhöht wird.
  • Auf diese Weise kann eine Motorsteuerung für einen gegebenen Fahrerbedarf eine erste Kraftstoffökonomie schätzen, die mit dem Beibehalten eines ersten Wassereinspritzzustands, in dem die Wassereinspritzung deaktiviert ist, assoziiert wird, zu einer zweiten Kraftstoffökonomie, die mit dem Übergang zu einem zweiten Wassereinspritzzustand, bei dem die Wassereinspritzung aktiviert ist, assoziiert wird, während mit einem klopfangepassten Motordrehzahl-Last-Profil gearbeitet wird. Falls die zweite Kraftstoffökonomie höher als die erste Kraftstoffökonomie ist, kann die Steuerung bestimmen, dass es kraftstoffeffizienter ist, zu wechseln, und die Steuerung kann den Motor in den zweiten Wassereinspritzzustand wechseln. Außerdem kann die Steuerung den Motor durch Anpassungen auf ein Drehzahlverhältnis des CVT zum klopfangepassten Motordrehzahl-Last-Profil wechseln.
  • Nun zu 5 übergehend, werden beispielhafte Anpassungen des Kraftstoffverbrauchs, die mit CVT-Anpassungen koordiniert werden, in Diagramm 500 gezeigt. Das Diagramm 500 stellt Änderungen einer Motordrehzahl bei Darstellung 502, einer Motorlast bei Darstellung 504, einer Motorleistung bei Darstellung 506, einer Auswahl des Wassereinspritzzustands (zwischen einem ersten Zustand mit deaktivierter Wassereinspritzung und einem zweiten Zustand mit aktivierter Wassereinspritzung) bei Darstellung 508 und einer Klopfangabe bei Darstellung 510 dar. Alle Verläufe werden gegenüber der Zeit (entlang der x-Achse) gezeigt. Wesentliche Zeitpunkte während des Fahrzeugbetriebs werden bei t1–t4 gezeigt. Es ist anzumerken, dass die Motorleistung wie hierin verwendet als ein Produkt der Motordrehzahl und Motorlast (oder des Drehmoments) bestimmt wird. Außerdem werden die Motordrehzahl-Last-Anpassungen durch Anpassungen an ein Drehzahlverhältnis eines CVT, das zwischen dem Motor und einer Ausgangswelle gekoppelt ist, erreicht. Im vorliegenden Beispiel ist der Wassereinspritzzustand zwischen einem aktiven und einem inaktiven Zustand wechselbar, obwohl in alternativen Beispielen mehrere aktive Zustände vorhanden sein können, die jeweils eine(n) andere(n) Modus/Stelle der Wassereinspritzung (z. B. direkt oder durch Saugrohr oder zentrale Wassereinspritzung) repräsentieren.
  • Vor t1, kann der Motor arbeiten, um eine Leistung bereitzustellen, die über das dargestellte Motordrehzahl-Last-Profil abgegeben wird, und wobei der Motor mit aktivierter Wassereinspritzung arbeitet (wie zum Beispiel aufgrund dessen, dass Wasserstände in einem Wassertank höher als ein Schwellenstand sind). Bei t1 kann als Reaktion auf einen Anstieg des Fahrerbedarfs die Leistung des Motors erhöht werden. Hierin wird die Leistung erhöht, indem zum Motorbetrieb mit deaktivierter Wassereinspritzung übergegangen wird, da der inaktive Zustand effizienter ist. Außerdem werden weitere Kraftstoffökonomievorteile erreicht, indem das Motordrehzahl-Last-Profil durch CVT-Anpassungen angepasst wird, während im inaktiven Wassereinspritzzustand gearbeitet wird, sodass die gleiche Motorleistung unter Verwendung einer höheren als der standardmäßigen Motordrehzahl und einer geringeren als der standardmäßigen Last bereitgestellt wird. Die standardmäßige Motordrehzahl und -last (für den gegebenen Kraftstoff) werden hier als gestrichelte Linien dargestellt. Insbesondere wäre der Motor, falls der Motor mit beibehaltener Wassereinspritzung betrieben würde und mit der standardmäßigen Motordrehzahl-Last betrieben würde, klopfbeschränkt gewesen, wie durch die vorhergesagte Klopfsensorausgabe 512 (gestricheltes Segment) angegeben, die die Klopfschwelle (Knk_Thr) übersteigt. Hierin wird durch Übergang zum Zustand mit deaktivierter Wassereinspritzung und einer geringeren Motorlast durch CVT-Anpassungen das Klopfen bei höheren Lasten angesprochen, während die Gesamtkraftstoffökonomie des Motors angesprochen wird, und ohne dass die Motorleistung kompromittiert wird.
  • Der Motor kann über eine Dauer bis t2 mit der höheren als standardmäßigen Motordrehzahl und geringeren als standardmäßigen Motorlast mit dem Kraftstoff mit der geringeren Oktanzahl arbeiten. Bei t2 kann der Motor als Reaktion auf einen Rückgang des Fahrerbedarfs mit beibehaltener Wassereinspritzung im inaktiven Zustand betrieben werden, während die standardmäßige Motordrehzahl und standardmäßige Motorlast aufgrund dessen, dass der Motor nicht mehr klopfbeschränkt ist, wieder aufgenommen werden. Dieser Betrieb kann bis t3 beibehalten werden.
  • Bei t3 kann als Reaktion auf einen Rückgang des Fahrerbedarfs die Leistung des Motors reduziert werden. Hierin wird die Leistung reduziert, indem zum Betrieb des Motors mit aktivierter Wassereinspritzung übergegangen wird, da der aktive Zustand kraftstoffeffizienter ist. Außerdem werden weitere Kraftstoffökonomievorteile erreicht, indem das Motordrehzahl-Last-Profil durch CVT-Anpassungen angepasst wird, sodass die gleiche Motorleistung unter Verwendung einer geringeren als der standardmäßigen Motordrehzahl und einer höheren als der standardmäßigen Last bereitgestellt wird. Die standardmäßige Motordrehzahl und -last (für den gegebenen Kraftstoff) werden hier als gestrichelte Linien dargestellt. Insbesondere hätte der Motor, falls der Motor zum aktiven Wassereinspritzzustand wechseln würde und mit der standardmäßigen Motordrehzahl-Last betrieben würde, reibungsbeschränkt gewesen sein können. Hierin werden durch Übergang zur geringeren Motordrehzahl und höheren Motorlast durch CVT-Anpassungen, während zum Einsatz der Wassereinspritzung übergegangen wird, Reibungsverluste bei geringeren Lasten reduziert, während die Gesamtkraftstoffökonomie des Motors verbessert wird, und ohne dass die Motorleistung kompromittiert wird.
  • Es ist anzumerken, dass, falls die Wasserverfügbarkeit bei t3 gering ist (wie zum Beispiel aufgrund dessen, dass ein Wasserstand in einem Wassertank niedriger als ein Schwellenstand ist), dann auch, obwohl der Betrieb mit der Wassereinspritzung effizienter ist, dies möglich sein kann. In solch einem Szenario kann die Steuerung den Motorbetrieb mit deaktivierter Wassereinspritzung beibehalten. Außerdem kann das Motordrehzahl-Last-Profil im inaktiven Wassereinspritzzustand durch CVT-Anpassungen angepasst werden. Zum Beispiel kann die gleiche Motorleistung unter Verwendung einer höheren als standardmäßigen Motordrehzahl und einer geringeren als standardmäßigen Motorlast bereitgestellt werden.
  • Auf diese Weise kann die Kraftstoffeffizienz eines Motors durch Integration der Wassereinspritztechnologie in die CVT-Technologie verbessert werden. Durch Nutzen der verschiedenen Kombinationen der Motordrehzahl-Last, die für eine gegebene Motorleistung durch CVT-Anpassungen erreichbar sind, kann eine Motorsteuerung Motorbeschränkungen wie zum Beispiel Klopfbeschränkungen, die mit einem Übergang des Wassereinspritzzustands assoziiert werden, genauer ansprechen. So ermöglicht dies, dass die Kosten, die mit einem Übergang assoziiert werden, genauer bestimmt werden können, wodurch sich die Häufigkeit ineffektiver Wechsel als Reaktion auf häufige Änderungen des Fahrer- oder Reifendrehmomentbedarfs oder aufgrund von Änderungen der Wasserverfügbarkeit reduziert. Insgesamt kann die Kraftstoffökonomie eines Motors verbessert werden.
  • Ein beispielhaftes Verfahren für einen mit Wassereinspritzung ausgelegten Motor, wobei der Motor mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) gekoppelt ist, umfasst: für ein Leistungsniveau Vergleichen der Kraftstoffökonomie ohne Wassereinspritzung mit der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei einer angepassten Motordrehzahl-Last; und als Reaktion auf eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei der angepassten Motordrehzahl-Last, die höher als die Schwelle ist, Einspritzen einer Menge an Wasser in den Motor und Wechseln zur angepassten Motordrehzahl-Last. Im vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf die Verbesserung der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei der angepassten Motordrehzahl-Last, die höher als die Schwelle ist, aber einen Wasserstand in einem Wasserbehälter, der geringer als eine Schwelle ist, das Beibehalten des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist die angepasste Motordrehzahl-Last zusätzlich oder optional eine erste angepasste Motordrehzahllast, wobei das Verfahren ferner, während der Motorbetrieb ohne Wassereinspritzung beibehalten wird, den Übergang zu einer zweiten angepassten Motordrehzahl-Last, die sich von der ersten angepassten Motordrehzahl-Last unterscheidet, umfasst. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie, die geringer als eine Schwelle ist, das Beibehalten des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung und den Übergang zur zweiten angepassten Motordrehzahl-Last. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele basiert zusätzlich oder optional die erste angepasste Motordrehzahl-Last auf einer Klopfbeschränkung des Motorbetriebs mit Wassereinspritzung und basiert die zweite angepasste Motordrehzahl-Last auf einer Klopfbeschränkung des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst zusätzlich oder optional die erste angepasste Motordrehzahl-Last eine geringere als die Standardmotordrehzahl und eine höhere als die Standardmotorlast. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst zusätzlich oder optional die zweite angepasste Motordrehzahl-Last eine höhere als die Standardmotordrehzahl und eine geringere als die Standardmotorlast. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional eine Motordrehzahl der ersten angepassten Motordrehzahl-Last reduziert und eine Motorlast der ersten angepassten Motordrehzahl-Last erhöht, um das Leistungsniveau beizubehalten, während sich der Klopfgrenze des Motorbetriebs mit Wassereinspritzung genähert wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional die Motordrehzahl der zweiten angepassten Motordrehzahl-Last erhöht und die Motorlast der zweiten angepassten Motordrehzahl-Last reduziert, um das Leistungsniveau beizubehalten, während sich der Klopfgrenze des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung genähert wird. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Wechseln zur angepassten Motordrehzahl-Last das Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses, das mit der angepassten Motordrehzahl-Last übereinstimmt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird das Leistungsniveau zusätzlich oder optional bei jedem von dem Motorbetrieb ohne Wassereinspritzung und Motorbetrieb mit Wassereinspritzung mit der angepassten Motordrehzahl-Last beibehalten, und wobei das Leistungsniveau eine Ausgabe des Antriebsstrangs des Motors ist, die als Produkt der Motorlast und Motordrehzahl bestimmt wird. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Einspritzen einer Menge an Wasser eines oder mehrere von direktem Einspritzen von Wasser in einen Motorzylinder über eine direkte Wassereinspritzvorrichtung, Einspritzen von Wasser in einen Ansaugkanal, der einem Einlassventil vorgelagert ist, über eine Saugrohrwassereinspritzvorrichtung, und Einspritzen von Wasser in einen Ansaugkrümmer, der einer Ansaugdrossel vorgelagert oder nachgelagert ist, über eine zentrale Wassereinspritzvorrichtung.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren für einen Motor, der mit einem stufenlosen Getriebe (CVT) gekoppelt ist, umfasst: für einen Fahrerbedarf das Schätzen einer ersten Effizienz, die mit dem Betrieb des Motors mit deaktivierter Wassereinspritzung assoziiert wird und einer zweiten Effizienz, die mit dem Betrieb des Motors mit aktivierter Wassereinspritzung assoziiert wird, während des Betriebs mit einem klopfangepassten und reibungsangepassten Motordrehzahl-Last-Profil; und als Reaktion darauf, dass die zweite Effizienz höher als die erste Effizienz ist und eine Wasserverfügbarkeit höher als eine Schwelle ist, das Aktivieren der Wassereinspritzung und den Übergang zum klopfangepassten und reibungsangepassten Motordrehzahl-Last-Profil durch Anpassungen an ein Drehzahlverhältnis des CVT. Im vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion darauf, dass die zweite Effizienz geringer als die erste Effizienz ist oder die Wasserverfügbarkeit geringer als die Schwelle ist, das Beibehalten der deaktivierten Wassereinspritzung und optional das Übergehen zum klopfangepassten und reibungsangepassten Motordrehzahl-Last-Profil durch Anpassungen des Drehzahlverhältnisses des CVT. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele liegt zusätzlich oder optional die Wasserverfügbarkeit, die geringer als eine Schwelle ist, an einem von einem Wasserstand in einem Wasserbehälter eines Wassereinspritzsystems, der geringer als eine Schwelle ist und einer Beeinträchtigung einer Komponente des Wassereinspritzsystems, wobei die Komponente eine Wassereinspritzvorrichtung und eine Wasserpumpe einschließt. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional der Übergang zum klopfangepassten und reibungsangepassten Motordrehzahl-Last-Profil den Übergang von einem standardmäßigen Motordrehzahl-Last-Profil des Motorbetriebs mit deaktivierter Wassereinspritzung, und wobei eine Motorleistung während des Motorbetriebs mit deaktivierter Wassereinspritzung und dem standardmäßigen Motordrehzahl-Last-Profil die gleiche ist wie die Motorleistung während des Motorbetriebs mit aktivierter Wassereinspritzung und dem klopfangepassten und reibungsangepassten Motordrehzahl-Last-Profil. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das reibungsangepasste Motordrehzahl-Last-Profil eine geringere Motordrehzahl und eine höhere Motorlast im Vergleich zum standardmäßigen Motordrehzahl-Last-Profil. In einem beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Aktivieren der Wassereinspritzung das Aktivieren von einem oder mehreren von einer direkten Wassereinspritzvorrichtung, die mit einem Motorzylinder gekoppelt ist, einer Saugrohrwassereinspritzvorrichtung, die mit einem Ansaugkanal gekoppelt ist, und einer zentralen Wassereinspritzvorrichtung, die mit einem Ansaugkrümmer gekoppelt ist.
  • Ein weiteres beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst: einen Motor, eine Kraftstoffeinspritzung, um Kraftstoff aus einem Kraftstofftank an den Motor zu liefern; eine Wassereinspritzvorrichtung, um Wasser aus einem Wasserbehälter an den Motor zu liefern; ein stufenloses Getriebe (CVT), das den Motor mit Fahrzeugreifen koppelt, wobei das CVT eine Vielzahl von Drehzahlverhältnissen aufweist; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die auf nichtflüchtigem Speicher gespeichert sind, um: eine erste Effizienz, die mit dem Betrieb des Motors mit deaktivierter Wassereinspritzvorrichtung assoziiert wird und eine zweite Effizienz, die mit dem Betrieb des Motors mit einem ersten modifizierten Motordrehzahl-Last-Profil und aktivierter Wassereinspritzvorrichtung assoziiert wird, zu schätzen; falls die zweite Effizienz höher als die erste Effizienz ist und ein Wasserstand im Wasserbehälter höher als eine Schwelle ist, Aktivieren der Wassereinspritzvorrichtung, während eines aus der Vielzahl von Drehzahlverhältnissen des CVT ausgewählt wird, um das erste modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen; und falls die zweite Effizienz geringer als die erste Effizienz ist oder der Wasserstand im Wasserbehälter niedriger als die Schwelle ist, Deaktivieren der Wassereinspritzvorrichtung, während ein anderes aus der Vielzahl von Drehzahlverhältnissen des CVT ausgewählt wird, um ein zweites modifiziertes Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen, das sich vom ersten modifizierten Motordrehzahl-Last-Profil unterscheidet. Im vorhergehenden Beispiel basiert zusätzlich oder optional das erste modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil auf einer Motorklopfbeschränkung und Motorreibung bei Betrieb mit Wassereinspritzung, wobei das zweite modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil auf einer Motorklopfbeschränkung und Motorreibung bei Betrieb ohne Wassereinspritzung basiert und wobei das erste modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil eine geringere Motordrehzahl und eine höhere Motorlast als das zweite modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil aufweist.
  • Es ist zu beachten, dass die hierin eingeschlossenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, einschließend die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Verbrennungsmotorhardware, ausgeführt werden. Die spezifischen hierin beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und Ähnliches. Somit können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch Code darstellen, der in einem nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem programmiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließend die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, I-4, I-6, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
  • Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Schutzumfang im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen aufweisen, darüber hinaus als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • 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 8096283 [0003]
    • US 5148776 [0003]

Claims (15)

  1. Verfahren für einen Motor, der mit Wassereinspritzung ausgelegt ist, umfassend: für ein Leistungsniveau Vergleichen der Kraftstoffökonomie ohne Wassereinspritzung mit der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei einer angepassten Motordrehzahl-Last; und als Reaktion auf eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei der angepassten Motordrehzahl-Last, Einspritzen einer Menge an Wasser in den Motor und Wechseln zur angepassten Motordrehzahl-Last über ein stufenloses Getriebe (CVT).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend als Reaktion auf die Verbesserung der Kraftstoffökonomie mit Wassereinspritzung bei der angepassten Motordrehzahl-Last, die höher als die Schwelle ist, aber einen Wasserstand in einem Wasserbehälter, der geringer als eine Schwelle ist, das Beibehalten des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die angepasste Motordrehzahl-Last eine erste angepasste Motordrehzahllast ist, wobei das Verfahren ferner, während der Motorbetrieb ohne Wassereinspritzung beibehalten wird, den Übergang zu einer zweiten angepassten Motordrehzahl-Last, die sich von der ersten angepassten Motordrehzahl-Last unterscheidet, umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, ferner umfassend als Reaktion auf eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie, die geringer als eine Schwelle ist, das Beibehalten des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung und den Übergang zur zweiten angepassten Motordrehzahl-Last.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die erste angepasste Motordrehzahl-Last auf einer Klopfbeschränkung des Motorbetriebs mit Wassereinspritzung basiert und die zweite angepasste Motordrehzahl-Last auf einer Klopfbeschränkung des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung basiert.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste angepasste Motordrehzahl-Last eine geringere als die Standardmotordrehzahl und eine höhere als die Standardmotorlast beinhaltet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die zweite angepasste Motordrehzahl-Last eine höhere als die Standardmotordrehzahl und eine geringere als die Standardmotorlast beinhaltet.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Motordrehzahl der ersten angepassten Motordrehzahl-Last reduziert wird und eine Motorlast der ersten angepassten Motordrehzahl-Last erhöht wird, um das Leistungsniveau beizubehalten, während sich der Klopfgrenze des Motorbetriebs mit Wassereinspritzung genähert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Motordrehzahl der zweiten angepassten Motordrehzahl-Last erhöht wird und die Motorlast der zweiten angepassten Motordrehzahl-Last reduziert wird, um das Leistungsniveau beizubehalten, während sich der Klopfgrenze des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung genähert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Wechseln zur angepassten Motordrehzahl-Last das Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses, das mit der angepassten Motordrehzahl-Last übereinstimmt, beinhaltet.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Leistungsniveau bei jedem von dem Motorbetrieb ohne Wassereinspritzung und Motorbetrieb mit Wassereinspritzung mit der angepassten Motordrehzahl-Last beibehalten wird, und wobei das Leistungsniveau eine Ausgabe des Antriebsstrangs des Motors ist, die als Produkt der Motorlast und Motordrehzahl bestimmt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einspritzen einer Menge an Wasser eines oder mehrere von direktem Einspritzen von Wasser in einen Motorzylinder über eine direkte Wassereinspritzvorrichtung, Einspritzen von Wasser in einen Ansaugkanal, der einem Einlassventil vorgelagert ist, über eine Saugrohrwassereinspritzvorrichtung, und Einspritzen von Wasser in einen Ansaugkrümmer, der einer Ansaugdrossel vorgelagert oder nachgelagert ist, über eine zentrale Wassereinspritzvorrichtung beinhaltet.
  13. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor; eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, um Kraftstoff aus einem Kraftstofftank an den Motor zu liefern; eine Wassereinspritzvorrichtung, um Wasser aus einem Wasserbehälter an den Motor zu liefern; ein stufenloses Getriebe (CVT), das den Motor mit Fahrzeugreifen koppelt, wobei das CVT eine Vielzahl von Drehzahlverhältnissen aufweist; und eine Steuerung mit in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Schätzen einer ersten Effizienz, die mit dem Betrieb des Motors mit deaktivierter Wassereinspritzvorrichtung assoziiert wird und einer zweiten Effizienz, die mit dem Betrieb des Motors mit einem ersten modifizierten Motordrehzahl-Last-Profil und aktivierter Wassereinspritzvorrichtung assoziiert wird; falls die zweite Effizienz höher als die erste Effizienz ist und ein Wasserstand im Wasserbehälter höher als eine Schwelle ist, Aktivieren der Wassereinspritzvorrichtung, während eines aus der Vielzahl von Drehzahlverhältnissen des CVT ausgewählt wird, um das erste modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen; und falls die zweite Effizienz geringer als die erste Effizienz ist, oder der Wasserstand im Wasserbehälter niedriger als die Schwelle ist, Deaktivieren der Wassereinspritzvorrichtung, während ein anderes aus der Vielzahl von Drehzahlverhältnissen des CVT ausgewählt wird, um ein zweites modifiziertes Motordrehzahl-Last-Profil bereitzustellen, das sich vom ersten modifizierten Motordrehzahl-Last-Profil unterscheidet.
  14. System nach Anspruch 13, wobei das erste modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil auf einer Motorklopfbeschränkung und Motorreibung bei Betrieb mit Wassereinspritzung basiert, wobei das zweite modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil auf einer Motorklopfbeschränkung und Motorreibung bei Betrieb ohne Wassereinspritzung basiert und wobei das erste modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil eine geringere Motordrehzahl und eine höhere Motorlast als das zweite modifizierte Motordrehzahl-Last-Profil aufweist.
  15. System nach Anspruch 13, wobei die Wassereinspritzvorrichtung eines oder mehrere von einer direkten Wassereinspritzvorrichtung, die mit einem Motorzylinder gekoppelt ist, einer Saugrohrwassereinspritzvorrichtung, die mit einem Ansaugkanal gekoppelt ist, und einer zentralen Wassereinspritzvorrichtung, die mit einem Ansaugkrümmer des Motors gekoppelt ist, beinhaltet.
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