DE102017118584A1

DE102017118584A1 - Wassereinspritzgefrierschutzsystem

Info

Publication number: DE102017118584A1
Application number: DE102017118584.4A
Authority: DE
Inventors: Kenneth James Miller; Thomas G. Leone
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2017-08-15
Publication date: 2018-02-22
Also published as: RU2017127513A; CN107762682A; CN107762682B; US10364775B2; US20180051658A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Übertragen von Wärme von einem Kühlmittel auf einen Wassereinspritzsystembehälter, der mit einem Motor eines Fahrzeugs gekoppelt ist, bereitgestellt. Der Wassereinspritzsystembehälter kann einen ersten Behälter beinhalten, der fluidisch mit einem zweiten Behälter gekoppelt ist, wobei der erste Behälter vertikal höher ist als der zweite Behälter. Das Kühlmittel kann Abwärme vom Motor oder vom Leistungselektroniksystem eines Hybridelektrofahrzeugs aufnehmen und Wärme auf den Wasserbehälter übertragen, um zu verhindern, dass das Wasser gefriert, selbst wenn die Umgebungstemperatur bei oder unter der Gefriertemperatur von Wasser liegt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Erwärmen eines Wassereinspritzsystembehälters eines Fahrzeugmotors.
Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
Das Einspritzen von Wasser in ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft in einem Verbrennungsmotor verringert eine Betriebstemperatur in einer Brennkammer des Verbrennungsmotors. Außerdem verringert das Einspritzen von Wasser in das Gemisch aus Kraftstoff und Luft die Erzeugung unerwünschter Nebenprodukte der Kraftstoffverbrennung wie beispielsweise NOx, Kohlenmonoxid (CO) und verschiedener Kohlenwasserstoffe und verbessert dadurch die Emissionen. Ein Wasserbehälter kann zum Einspritzen von Wasser in die Brennkammer mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt sein. Das Wasser aus dem Wasserbehälter kann aufgrund hoher Temperaturen schnell verdampfen, wenn sich der Wasserbehälter in nächster Nähe des Motors befindet. Somit kann der Wasserbehälter in einem Bereich eines Fahrzeugs positioniert sein, in dem die Temperatur näher an der Umgebungstemperatur liegt (zum Beispiel in der Nähe eines heckseitigen Kofferraums, entlang einer Seitenkarosserie oder in der Nähe eines Kraftstofftanks des Fahrzeugs). Das Wasser in dem Wasserbehälter kann jedoch gefrieren, wenn die Umgebungstemperatur unter den Gefrierpunkt sinkt, sodass die Wasserzufuhr zu einem Wassereinspritzsystem unterbrochen wird.
Andere Versuche, das Problem des Gefrierens von Wasser in dem Wasserbehälter des Wassereinspritzsystems zu lösen, beinhalten das Lagern und Einspritzen einer Mischung aus Wasser und Ethanol aus dem Wasserbehälter, um das Gefrieren des Wassers im Wasserbehälter zu verhindern. Bei einem anderen Ansatz kann das Wasser in dem Wasserbehälter elektrisch durch ein oder mehrere Heizelemente, die mit dem Wasserbehälter gekoppelt sind, erwärmt werden.
Die Erfinder haben hierin jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel erhöht das Mischen von Wasser und Ethanol die Kosten und macht das Wassereinspritzsystem komplizierter, was komplizierte Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerungen beinhaltet. Zusätzlich erhöht das elektrische Erwärmen des Wasserbehälters den Kraftstoffverbrauch.
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Wassereinspritzsystem gelöst werden, das Folgendes beinhaltet: einen ersten Behälter, der fluidisch mit einem zweiten Behälter gekoppelt ist, wobei der zweite Behälter auf einer vertikal niedrigeren Ebene als der erste Behälter positioniert ist, wobei der zweite Behälter fluidisch mit einer Wassereinspritzvorrichtung eines Motors gekoppelt ist, eine erste Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem zweiten Behälter und ein erstes Kühlmittelventil entlang der ersten Kühlmittelleitung, stromaufwärts vom zweiten Behälter, das ausgelegt ist, um den Strom des Kühlmittels durch die erste Kühlmittelleitung zu regeln.
In einem Beispiel kann die Wärmetauschbeziehung zwischen der Kühlmittelleitung und dem Wasser in dem zweiten Behälter durch Übertragen/Leiten von Wärme von dem Kühlmittel durch Wände der Kühlmittelleitung auf das Wasser in dem zweiten Behälter erfolgen. Der zweite Behälter kann Wärme durch Wände, die Flächen mit beiden Behältern teilen, auf den ersten Behälter übertragen. In einem Beispiel kann Wärme durch Kühlmittel, das durch eine zweite Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter fließt, auf den ersten Behälter übertragen werden. Durch die Wärmeübertragung auf den ersten Behälter kann Eis schmelzen, das sich aufgrund einer niedrigen Umgebungstemperatur im ersten Behälter gebildet hat. Das Wasser des geschmolzenen Eises kann von dem ersten Behälter in den fluidisch verbundenen zweiten Behälter hinunter tropfen. Wasser aus dem zweiten Behälter kann durch die Wassereinspritzleitung zur Einspritzung in eine Brennkammer des Motors geleitet werden. In einem weiteren Beispiel kann das Kühlmittel, welches das Wasser im zweiten Behälter erwärmt, Abwärme vom Leistungselektroniksystem eines Hybridelektrofahrzeugs (Hybrid Electric Vehicle – HEV) aufnehmen. Eine Stellung des Kühlmittelventils kann auf Grundlage einer Temperatur des zweiten Behälters und auf Grundlage einer Kühlmitteltemperatur am Motor oder am HEV-Leistungselektroniksystem geregelt werden.
Auf diese Weise stellt das vorstehend beschriebene Wassereinspritzsystem die Zufuhr von Wasser zur Einspritzung in die Brennkammer des Motors sicher, selbst wenn die Umgebungstemperatur unter der Gefriertemperatur von Wasser liegt. In einem Beispiel wird das Wassereinspritzsystem über ein Motorsystemkühlmittel erwärmt und in einem weiteren Beispiel wird der Wasserbehälter über ein HEV-Leistungselektronikkühlmittel erwärmt. Dadurch kann das Wassereinspritzsystem bei kalten Umgebungsbedingungen auf energieeffiziente Weise erwärmt werden, sodass die Zufuhr von Wasser zur Einspritzung in die Brennkammer des Motors sichergestellt ist.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weitergehend beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands festzustellen, dessen Umfang einzig in den Ansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Umsetzungen beschränkt, die oben stehende oder in jeglichem Teil dieser Offenbarung vermerkte Nachteile beheben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorsystems eines Fahrzeugs.
2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Wasserbehälters eines Wassereinspritzsystems.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Wasserbehälters eines Wassereinspritzsystems.
4. veranschaulicht ein Kühlmittelsystem eines Fahrzeugs, das Wärme für einen Wassereinspritzsystembehälter des Fahrzeugs bereitstellt.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Übertragen von Wärme von einem Kühlmittel auf einen Wassereinspritzsystembehälter.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Erwärmen von Wasser in einem Behälter eines Wassereinspritzsystems, das ausgelegt ist, um Wasser in eine Brennkammer eines Motors einzuspritzen. Ein Fahrzeugmotor, wie in 1 gezeigt, kann mit zwei oder mehreren Behältern gekoppelt sein, die einen Primärkraftstoff und/oder ein Sekundärfluid (z. B. Wasser) zum Einspritzen in die Zylinder des Motors enthalten können. Wasser kann in eine Brennkammer des Motors eingespritzt werden, um die Verbrennungstemperatur zu senken und unerwünschte Nebenprodukte der Verbrennung, wie beispielsweise NOx, CO usw. in Fahrzeugemissionen zu verringern. Bei einem Absinken der Umgebungstemperatur kann das im Behälter gelagerte Wasser jedoch gefrieren, wodurch die Wasserzufuhr vom Behälter zu einer Einspritzvorrichtung, die mit einer Brennkammer des Motors gekoppelt ist, unterbrochen werden kann. Somit kann gemäß den hier offenbarten Ausführungsformen ein Wassereinspritzsystem einen Wasserbehälter beinhalten, der die Wasserzufuhr vom Wasserbehälter zum Motor selbst bei einer niedrigen Umgebungstemperatur in der flüssigen Phase hält. Um dies zu erreichen kann das Wassereinspritzsystem Kühlmittel vom Motor oder von einem Leistungselektroniksystem (z. B. wenn es sich bei dem Fahrzeug, in dem der Motor eingebaut ist, um ein Hybridelektrofahrzeug handelt) zum Wassereinspritzsystembehälter leiten, um das Wasser zu erwärmen und die Wasserzufuhr zur Einspritzung in die Brennkammer des Motors aufrecht zu erhalten. Die 2 und 3 veranschaulichen Ausführungsformen von Wasserbehältern von Wassereinspritzsystemen mit Kühlmittel, das in Wärmetauschbeziehung mit den Wasserbehältern fließt. Ein Kühlmittelströmungskreislauf zum Erwärmen des Wassers in einem Wassereinspritzsystembehälter ist in 4 veranschaulicht. Ein Verfahren zur Regelung des Kühlmittelstroms zum Wassereinspritzsystembehälter durch Regeln einer Stellung eines Kühlmittelventils auf Grundlage einer Temperatur des Kühlmittels und einer Temperatur des Wassers in dem Wasserbehälter ist in einem Ablaufdiagramm in 5 veranschaulicht.
Unter Bedingungen, wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist (bei oder unter der Gefriertemperatur von Wasser, 32 °F), kann Wasser in einem Wassereinspritzsystembehälter gefrieren und die Bildung von Eis im Behälter kann die Wasserzufuhr zu einer Einspritzvorrichtung, die mit dem Motor gekoppelt ist, unterbrechen. Abwärme, die von einem Kühlmittel vom Motor (z. B. vom Motor selbst oder vom Motorabgas) aufgenommen wird, kann verwendet werden, um die Temperatur des Wassereinspritzsystembehälters zu regeln, um eine Zufuhr von Wasser zur Einspritzung in den Motor aufrecht zu erhalten. In einem Beispiel kann das Kühlmittel, das Wärme auf den Wassereinspritzsystembehälter überträgt, Abwärme von einem HEV-Leistungselektroniksystem aufnehmen.
Eine Ausführungsform eines Wasserbehältersystems kann zwei fluidisch gekoppelte Behälter beinhalten. Die relative Positionierung der zwei Behälter kann derart gestaltet sein, dass ein erster Behälter vertikal höher ist als ein zweiter Behälter. Die fluidische Kupplung des ersten Behälters und des zweiten Behälters kann so ausgelegt sein, dass eine Flüssigkeit in dem ersten Behälter so geleitet wird, dass sie aufgrund der Schwerkraft durch eine Leitung in den vertikal niedrigeren zweiten Behälter fließt. Wasser aus dem zweiten Behälter kann durch eine oder mehrere Wassereinspritzleitungen zur Einspritzung in Brennkammern eines Motors geleitet werden, um die Verbrennungstemperatur zu verringern. Erwärmtes Kühlmittel kann durch einen Kühlmittelkanal in Wärmetauschbeziehung mit dem zweiten Behälter fließen und das Wasser im zweiten Behälter erwärmen. In einem Beispiel, in dem der zweite Behälter und der erste Behälter physisch Flächen miteinander teilen, kann Wärme vom zweiten Behälter auf den ersten Behälter übertragen werden, wodurch wenigstens ein Teil des Eises, das sich in dem ersten Behälter gebildet hat, schmelzen kann. Das geschmolzene Eis/Wasser aus dem ersten Behälter kann in den vertikal niedrigeren zweiten Behälter fließen und im zweiten Behälter angesammeltes Wasser kann dann durch die Wassereinspritzleitung zur Einspritzung zum Motor geleitet werden.
In einem weiteren Beispiel können der erste Behälter und der zweite Behälter jeweils Wärme vom Kühlmittel aufnehmen, das in Kühlmittelleitungen in Wärmetauschbeziehung mit jedem der Behälter fließt, sodass die Temperatur in den Behältern erhöht wird. Wenigstens ein Teil des Eises, das sich im ersten Behälter gebildet hat, kann aufgrund von Wärmeübertragung vom Kühlmittel auf den ersten Behälter schmelzen. Wasser aus dem ersten Behälter kann zum vertikal niedrigeren zweiten Behälter fließen, der dann zur Einspritzung in die Brennkammern des Motors verwendet werden kann. Die Regelung des Kühlmittelstroms zum Erwärmen des Wasserbehältersystems kann auf einem Eingang von einer Vielzahl von Temperatursensoren basieren, die an eine Steuerung weitergegeben wird. Auf Grundlage der Signale von der Vielzahl von Temperatursensoren kann die Steuerung dann eine Stellung von einem oder mehreren Ventilen einstellen, um den Kühlmittelstrom zu regeln, um Wärme auf das Wasserbehältersystem zu übertragen, wie in Bezug auf die 1–5 nachfolgend erörtert wird.
1–4 zeigen beispielhafte Vorrichtungen mit einer relativen Anordnung der verschiedenen Komponenten. Wenn sie sich der Darstellung nach direkt berühren oder direkt miteinander gekoppelt sind, dann können solche Elemente zumindest in einem Beispiel jeweils als sich direkt berührend bzw. direkt miteinander gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die der Darstellung nach aneinander angrenzend oder miteinander benachbart sind, in wenigstens einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. miteinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die sich Flächen miteinander teilen, als sich Flächen teilend bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen nur eine Lücke und keine anderen Komponenten befinden, in wenigstens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel können Elemente, die der Darstellung nach über-/untereinander, auf gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander angeordnet sind, ferner in Bezug aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in wenigstens einem Beispiel als „Oberteil“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterteil“ der Komponente bezeichnet werden. Im hier verwendeten Sinne kann sich Oberteil/Unterteil, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Anordnung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Von daher sind Elemente, die über anderen Elementen dargestellt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen angeordnet. Als ein weiteres Beispiel können ferner Formen der Elemente, die in den Figuren dargestellt sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die der Darstellung nach einander kreuzen, in wenigstens einem Beispiel als kreuzende Elemente oder einander kreuzend bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
1 stellt ein beispielhaftes Fahrzeugsystem 101 mit dem Motor 10 dar. Der Motor 10 kann einen Primärkraftstoff erhalten und zusätzlich ein Sekundärfluid erhalten. Bei dem Sekundärfluid kann es sich um Wasser handeln, das in den Motor eingespritzt werden kann, um die Verbrennungstemperatur zu verringern. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei dem Sekundärfluid um ein Alkohol-Wasser-Gemisch handeln. Der Motor 10 kann Steuerungsparameter von einem Steuersystem, das die Steuerung 12 beinhaltet, und eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 empfangen. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Ein Zylinder (hier auch als „Brennkammer“ bezeichnet) 14 des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 beinhalten, in denen ein Kolben 138 angeordnet ist. Der Kolben 138 kann mit einer Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem mit wenigstens einem Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann Ansaugluft über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 erhalten. Der Ansaugluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere von den Ansaugkanälen eine Aufladevorrichtung, wie beispielsweise einen Turbolader oder einen mechanischen Lader, beinhalten. Zum Beispiel zeigt 1 den Motor 10, der mit einem Turbolader konfiguriert ist, welcher einen Kompressor 174 beinhaltet, der zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 und einer Abgasturbine 176 angeordnet ist, die entlang eines Abgaskanals 148 angeordnet ist. Der Kompressor 174 kann zumindest teilweise über eine Welle 180 durch die Abgasturbine 176 mit Energie versorgt werden, wobei die Aufladevorrichtung als der Turbolader ausgelegt ist. In anderen Beispielen, wie beispielsweise wenn der Motor 10 mit einem mechanischen Lader versehen ist, kann die Abgasturbine 176 jedoch gegebenenfalls weggelassen werden, wobei der Kompressor 174 durch mechanische Eingaben von einem Elektromotor oder dem Verbrennungsmotor mit Energie versorgt werden kann. Eine Drossel 162, die eine Drosselplatte 164 beinhaltet, kann entlang eines Ansaugkanals des Motors zum Variieren der Durchflussrate und/oder des Drucks der Ansaugluft bereitgestellt sein, die den Zylindern des Motors bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Drossel 162 stromabwärts vom Kompressor 174 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt, oder sie kann alternativ stromaufwärts vom Kompressor 174 bereitgestellt sein.
Der Abgaskanal 148 kann Abgase von anderen Zylindern des Motors 10 zusätzlich zu dem Zylinder 14 empfangen. Eine Lambdasonde 128 mit variabler Spannung (Variable Voltage – VVs) ist an den Abgaskanal 148 stromaufwärts von der Emissionssteuerungsvorrichtung 178 gekoppelt gezeigt. Die VVs-Lambdasonde 128 kann verwendet werden, um den Sauerstoffgehalt von Abgas, das vom Motor ausgestoßen wird, zu schätzen und/oder zu messen. Die VVs-Lambdasonde kann auch verwendet werden, um eine Menge an Alkohol in dem im Motor verbrannten Kraftstoff und die Umgebungsfeuchtigkeit zu schätzen.
Die Abgastemperatur kann durch einen oder mehrere Temperatursensoren (nicht gezeigt) gemessen werden, die in dem Abgaskanal 148 angeordnet sind. Alternativ kann die Abgastemperatur auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen wie beispielsweise der Drehzahl, Last, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Air-Fuel Ratio – AFR), der Spätzündung usw. abgeleitet werden. Es versteht sich, dass die Abgastemperatur alternativ durch eine beliebige Kombination der hier aufgeführten Temperaturschätzungsverfahren geschätzt werden kann.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Zum Beispiel wird der Zylinder 14 als wenigstens ein Einlasstellerventil 150 und wenigstens ein Auslasstellerventil 156 beinhaltend gezeigt, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders 14 befinden. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10, was den Zylinder 14 beinhaltet, wenigstens zwei Einlasstellerventile und wenigstens zwei Auslasstellerventile beinhalten, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders befinden.
Das wenigstens eine Einlasstellerventil 150 kann durch die Steuerung 12 über ein Nockenbetätigungssystem 151 durch Nockenbetätigung gesteuert werden. Gleichermaßen kann das wenigstens eine Auslasstellerventil 156 über ein Nockenbetätigungssystem 153 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme 151 und 153 können jeweils einen oder mehrere Nocken beinhalten und eines oder mehrere der Folgenden verwenden: Nockenprofilverstell-(Cam Profile Switching – CPS), variable Nockenansteuerungs-(Variable Cam Timing – VCT), variable Ventilansteuerungs-(Variable Valve Timing – VVT) und/oder variable Ventilhubsysteme (Variable Valve Lift – VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Der Betrieb des wenigstens einen Einlasstellerventils 150 und des wenigstens einen Auslasstellerventils 156 kann jeweils durch Ventilstellungssensoren (nicht gezeigt) und/oder Nockenwellenstellungssensoren 155 und 157 ermittelt werden. In alternativen Ausführungsformen können das Einlass- und/oder Auslassventil durch eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ Folgendes beinhalten: ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigungssysteme gesteuert wird, die CPS- und/oder VCT-Systeme beinhalten. In anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile ferner durch ein gemeinsames Ventilbetätigungselement oder -betätigungssystem oder ein Betätigungselement oder Betätigungssystem zur variablen Ventilansteuerung gesteuert werden. Eine Nockenansteuerung kann eingestellt sein (durch Vorziehen oder Verzögern des VCT-Systems), eine Verwässerung im Motor in Koordination mit einem AGR-Strom und/oder einer Direkteinspritzung eines Fluids zur Klopfregelung einzustellen und dadurch AGR-Transienten zu verringern und die Motorleistung zu verbessern.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um das Verhältnis des Volumens handelt, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt befindet, zum Volumen am oberen Totpunkt. Herkömmlicherweise liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Hierzu kann es beispielsweise kommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 beinhalten, um die Verbrennung zu initiieren. Das Zündsystem 190 kann der Brennkammer 14 über die Zündkerze 192 einen Zündfunken als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch entfallen, wie beispielsweise, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch das Einspritzen von Kraftstoff initiieren kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Einspritzvorrichtungen konfiguriert sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 14 als eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 beinhaltend gezeigt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 ist direkt mit dem Zylinder 14 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff proportional zur Pulsbreite eines Signals FPW, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 eine so genannte Direkteinspritzung (Direct Injection – im Folgenden auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bereit. Zwar zeigt 1 die ´Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 als seitliche Einspritzvorrichtung, jedoch kann sie auch über dem Kolben angeordnet sein, wie beispielsweise nahe der Position der Zündkerze 192. Eine solche Position kann das Mischen und Verbrennen verbessern, wenn der Motor mit einem alkoholbasierten Kraftstoff betrieben wird, da einige alkoholbasierte Kraftstoffe eine geringere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Einlassventils angeordnet sein, um das Mischen zu verbessern.
Der Primärkraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 über ein Hochdruckkraftstoffsystem 8 zugeführt werden, das einen oder mehrere Kraftstofftanks 78, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffverteilerrohr beinhaltet. Alternativ kann der Kraftstoff bei einem niedrigeren Druck durch eine einstufige Kraftstoffpumpe zugeführt werden, wobei hier die Zeitsteuerung der Direktkraftstoffeinspritzung während des Verdichtungstakts stärker begrenzt sein kann als bei einer Verwendung eines Hochdruckkraftstoffsystems. Ferner können die Kraftstofftanks 78, wenngleich nicht gezeigt, einen Druckwandler aufweisen, welcher der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt. Man wird verstehen, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 in einer alternativen Ausführungsform eine Saugrohreinspritzvorrichtung sein kann, die Kraftstoff in den Ansaugkanal stromaufwärts vom Zylinder 14 bereitstellt.
Ein Sekundärfluid kann in einem Behälter 76 gelagert sein. In einem Beispiel kann der Behälter 76 über eine gedämmte Wassereinspritzleitung 75 mit einer Wassereinspritzvorrichtung 77 gekoppelt sein. In einem Beispiel kann die Wassereinspritzvorrichtung 77 ausgelegt sein, Wasser in einen Luftstrom einzuspritzen, der entlang des Ansaugkanals zwischen dem Kompressor 174 und der Brennkammer strömt, wie in 1 veranschaulicht. In einem weiteren Beispiel kann die Wassereinspritzvorrichtung 77 direkt mit der Brennkammer von Zylinder 14 gekoppelt sein, um Wasser direkt in die Brennkammer einzuspritzen. In einem weiteren Beispiel kann der Behälter 76 im Kraftstoffsystem 8 beinhaltet sein, wobei Wasser zusammen mit Kraftstoff durch eine Direkteinspritzvorrichtung des Zylinders, zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166, eingespritzt werden kann. Der Wasser enthaltende Behälter 76 kann auch mit einem Scheibenwischersystem (nicht gezeigt) gekoppelt sein, das für Scheibenwischzwecke verwendet werden kann. Man wird außerdem verstehen, dass der Behälter 76 nur Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Alkohol oder jegliches andere Fluid, das durch eine mit dem Motor gekoppelte Einspritzvorrichtung eingespritzt werden kann, beinhalten kann.
Der Kraftstoff und das Sekundärfluid können dem Zylinder während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch die Einspritzvorrichtung zugeführt werden. Ferner kann die zugeführte und/oder die relative Kraftstoff- oder Sekundärfluidmenge, die von der Einspritzvorrichtung zugeführt wird, je nach den Betriebsbedingungen, wie beispielsweise der Luftfüllungstemperatur, variieren. Darüber hinaus können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Takt durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, Ansaugtakts oder einer beliebigen geeigneten Kombinationen davon durchgeführt werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Sekundärfluid an Bord des Fahrzeugs aus Abgaskondensat, Ladeluftkühlerkondensat, Klimaanlagenkondensatabfluss oder Regenwasserabfluss erzeugt werden. Zum Beispiel kann das Wasser im Behälter 76 aus Wasser, das vom Abgasladeluftkühler, Klimaanlagen- und/oder Regenwasserabfluss usw. abläuft, selbsterzeugt sein. Durch das Selbsterzeugen des Sekundärfluids kann die Anzahl der Verbrauchsmaterialien im Fahrzeugsystem verringert werden.
Obwohl nicht gezeigt, wird man verstehen, dass der Motor ferner einen oder mehrere Abgasrückführkanäle zum Umleiten wenigstens eines Teils des Abgases vom Motorabgas zum Motoreinlass beinhalten kann. Damit kann durch das Rückführen eines Teils des Abgases eine Verwässerung im Motor erreicht werden, welche die Motorleistung verbessern kann, indem das Motorklopfen, die Spitzenzylinderverbrennungstemperaturen und -drücke, Drosselverluste und NOx-Emissionen verringert werden. Der eine oder die mehreren AGR-Kanäle können einen ND-AGR-Kanal beinhalten, der zwischen dem Motoreinlass stromaufwärts vom Turboladeverdichter und dem Motorabgas stromabwärts von der Turbine gekoppelt ist und ausgelegt ist, um eine Niederdruck-AGR (ND) bereitzustellen. Der eine oder die mehreren AGR-Kanäle können ferner einen HD-AGR-Kanal beinhalten, der zwischen dem Motoreinlass stromabwärts vom Kompressor und dem Motorabgas stromaufwärts von der Turbine gekoppelt ist und ausgelegt ist, um Hochdruck-AGR (HD) bereitzustellen. In einem Beispiel kann ein HD-AGR-Strom bereitgestellt werden, unter Bedingungen wie beispielsweise dem Fehlen von Ladung, die durch den Turboladeverdichter bereitgestellt wird, während ein ND-AGR-Strom während Bedingungen bereitgestellt werden kann, wie beispielsweise dem Vorhandensein einer Ladung durch den Turboladeverdichter und/oder wenn eine Abgastemperatur über einem Schwellenwert liegt. Der ND-AGR-Strom durch den ND-AGR-Kanal kann über ein ND-AGR-Ventil eingestellt werden, während der HD-AGR-Strom durch den HD-AGR-Kanal über ein HD-AGR-Ventil eingestellt werden kann (nicht gezeigt).
Ein Kühlmittelsystem (nicht gezeigt) kann Kühlmittel durch Kühlmittelleitungen entlang des Motors 10 und durch Kühlmittelleitungen entlang eines Abgasrückführungskühlers (nicht gezeigt) zirkulieren. Das erwärmte Kühlmittel, das entlang Kühlmittelleitungen fließt, kann Wärme auf verschiedene Komponenten des Fahrzeugs übertragen, zum Beispiel auf den Behälter 76, auf einen Kühler (nicht gezeigt), auf eine Fahrgastkabine (nicht gezeigt) usw. Nach der Wärmeübertragung vom Kühlmittel auf die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs kann das Kühlmittel zurück zum Motor 10 fließen, um wieder Wärme aufzunehmen. Eine oder mehrere Pumpen können mit dem Kühlmittelsystem gekoppelt sein, um das Kühlmittel zu zirkulieren.
In einer Ausführungsform kann das Kühlmittel in Kühlmittelkanäle fließen, die in Wärmeübertragungsbeziehung mit einem Leistungselektroniksystem eines HEV stehen, um Abwärme aufzunehmen und dadurch die Leistungselektroniksysteme zu kühlen. Das erwärmte Kühlmittel kann dann zu anderen Komponenten des Fahrzeugs fließen, um Wärme zu übertragen, um die Komponenten zu erwärmen. Ein Kühlmittelsystem des Fahrzeugs zum Kühlen verschiedener Komponenten, was ein Wasserbehältersystem beinhaltet, wird im Einzelnen unter Bezug auf 4 beschrieben.
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, in diesem konkreten Beispiel als Nurlesespeicherchip 110 dargestellt, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erläuterten Signalen verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, was die Messung von Folgendem beinhaltet: eingeleiteter Luftmassenstrom (Mass Air Flow – MAF) von einem Luftmassenstromsensor 122; Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature – ECT) von einem Temperatursensor 116, der mit einer Kühlhülse 118 gekoppelt ist; ein Profilzündungsaufnahmesignal (Profile Ignition Pickup – PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder anderer Art), der mit einer Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; eine Drosselklappenposition (Throttle Position – TP) von einem Drosselklappenpositionssensor; und ein Ansaugkrümmer-Absolutdruck-Signal (Manifold Absolute Pressure – MAP) von Sensor 124. Das Motordrehzahlsignal RPM kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP generiert werden. Das Krümmerdrucksignal (MAP) vom Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe von Unterdruck oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Ferner können weitere Sensoren Füllstandsensoren und Kraftstoffzusammensetzungssensoren, die mit dem/den Kraftstofftank(s) des Kraftstoffsystems gekoppelt sind, und/oder einen Klopfsensor beinhalten. In Reaktion auf die von den verschiedenen Sensoren empfangenen Signale kann die Steuerung verschiedene Motoraktoren betreiben. Beispielhafte Aktoren beinhalten die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166, die Drossel 162, die Nocken 151 und 153 usw.
Ein Speichermedium des Nurlesespeichers 110 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die vom Mikroprozessor 106 zum Durchführen der unten beschriebenen Verfahren sowie anderer Varianten, die vorweggenommen, jedoch nicht explizit aufgezählt werden, ausführbar sind. Ein Beispiel für einen Ablauf, der ausgeführt werden kann, ist in Bezug auf 5 erläutert.
Nun wird unter Bezugnahme auf 2 eine erste Ausführungsform eines Wasserbehältersystems 200 veranschaulicht, das einer Einspritzvorrichtung eines Wassereinspritzsystems Wasser zuführen kann, ähnlich dem Behälter 76 zum Zuführen des Sekundärfluids zum Zylinder 14 des Motors 10, der in 1 veranschaulicht ist. Das Wasserbehältersystem 200 beinhaltet einen ersten Behälter 202 und einen zweiten Behälter 208, die über eine Leitung 230 fluidisch miteinander gekoppelt sind. Eine Kühlmittelleitung 218 kann in den zweiten Behälter 208 eintreten und Kühlmittel, das durch ein Wärmetauschsegment 219 der Kühlmittelleitung 218 fließt, kann in Wärmetauschbeziehung mit Wasser 210 im zweiten Behälter 208 stehen. Der Wärmeaustausch kann zwischen Kühlmittel im Wärmetauschsegment 219 und dem Wasser 210 im zweiten Behälter 208 erfolgen. Am Ende des Wärmetauschsegments 219 tritt die Kühlmittelleitung 218 aus dem zweiten Behälter 208 aus. In einem Beispiel kann das Wärmetauschsegment 219 nicht in den zweiten Behälter eintreten und außen um einen Umfang des zweiten Behälters vorliegen. In einem weiteren Beispiel kann ein Teil des Wärmetauschsegments 219 innerhalb und ein Teil des Wärmetauschsegments kann außerhalb des zweiten Behälters liegen. Die Richtung des Kühlmittelstroms entlang der Kühlmittelleitung 218 und im Wärmetauschsegment 219 ist durch die Pfeile 220 angegeben. Die Kühlmittelleitung 218 kann einen zylindrischen Schlauch oder ein Rohr beinhalten, die Folgendes aufweisen: eine Außenwand, die in den Innenraum des zweiten Behälters entlang des Wärmetauschsegments 219 zeigt, und eine Innenwand, die ein Innenvolumen definiert, durch das Kühlmittel fließt. Das Wärmetauschsegment 219 kann eines von einer Vielzahl von Standardwärmetauscheinheiten sein, die in dem Gebiet allgemein bekannt sind, die zum Beispiel mehrere Kanäle mit externen Rippen zum Verteilen der Wärme beinhalten können. Das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 218 wird getrennt von dem Wasser im zweiten Behälter 208 entlang des gesamten Wärmetauschsegments 219 gehalten und das Kühlmittel und das Wasser vermischen sich an keiner Stelle in dem zweiten Behälter.
Der erste Behälter 202 kann vertikal höher als der zweite Behälter 208 sein. In einem Beispiel kann sich der zweite Behälter 208 direkt unter dem ersten Behälter 202 befinden, wie in 2 veranschaulicht. In einem Beispiel kann eine untere Wand 203 gegenüber einer oberen Wand 201 des ersten Behälters 202 über einer oberen Wand 205 des zweiten Behälters 208 positioniert sein. Die untere Wand 203 des ersten Behälters kann wenigstens teilweise Flächen mit der oberen Wand 201 des zweiten Behälters teilen. Eine erste Länge L1 des ersten Behälters 202 kann größer sein als eine zweite Länge L2 des zweiten Behälters 208, wobei ein Teil der zweiten Länge L2 oder die gesamte zweite Länge L2 der oberen Wand 205 des zweiten Behälters 208 Flächen mit wenigstens einem Teil der ersten Länge L1 der unteren Wand 203 des ersten Behälters teilen kann. Durch das Teilen von Flächen kann Wärme zwischen der oberen Wand des zweiten Behälters und der unteren Wand 203 des ersten Behälter 202 übertragen werden.
In einem Beispiel kann ein Volumen des ersten Behälters 202 größer sein als ein Volumen des zweiten Behälters 208. In einem anderen Beispiel kann ein Volumen des ersten Behälters und des zweiten Behälters jeweils gleich sein. In einem weiteren Beispiel kann das Volumen des zweiten Behälters 208 größer sein als das Volumen des ersten Behälters 202.
Die Leitung 230 kann sich von einer Öffnung an der unteren Wand 203 des ersten Behälters und einer entsprechenden Öffnung in der oberen Wand 205 des zweiten Behälters erstrecken, wodurch eine fluidische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter hergestellt wird. Die Öffnung in der unteren Wand 203 des ersten Behälters kann vertikal höher sein als die Öffnung in der oberen Wand des zweiten Behälters. Fluid kann aufgrund der Schwerkraft entlang der Fluidleitung 230 aus dem ersten Behälter in den zweiten Behälter tropfen.
Wenn die Umgebungstemperatur unter der Gefriertemperatur von Wasser liegt, kann das Wasser im ersten Behälter gefrieren und Eis 204 bilden. Daher kann die Wasserzufuhr vom ersten Behälter zum zweiten Behälter durch die Leitung 230 unterbrochen sein. Das Wasser 210 im zweiten Behälter kann nicht gefrieren, wenn warmes Kühlmittel durch das Wärmetauschsegment 219 der Kühlmittelleitung 218 einströmt und das Wasser 210 im zweiten Behälter erwärmt, selbst wenn die Umgebungstemperatur unter der Gefriertemperatur von Wasser liegt. Bei dem zweiten Behälter kann es sich um einen gedämmten Behälter handeln. Das erwärmte Wasser aus dem zweiten Behälter kann durch eine Wassereinspritzleitung 207 zu einer Einspritzvorrichtung (nicht gezeigt) zum Einspritzen von Wasser in eine Brennkammer des Motors fließen. Die Wassereinspritzleitung 207 kann gedämmt sein, um eine Temperatur des Wassers, das entlang der Wassereinspritzleitung zum Motor fließt, über der Gefriertemperatur zu halten. In Beispielen, in denen der zweite Behälter nicht gedämmt ist, kann das Wasser im zweiten Behälter unter Niedrigtemperaturbedingungen ebenfalls gefrieren. Bei einem Anlassen des Motors kann jedoch das Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung fließt, das Eis in dem zweiten Behälter schnell schmelzen, da der Behälter ein relativ kleines Volumen aufweist.
Die Wärme von dem warmen Wasser 210 im zweiten Behälter kann durch die geteilten Flächen zwischen der oberen Wand 205 des zweiten Behälters 208 und der unteren Wand 203 des ersten Behälters 202 geleitet werden, um die Temperatur des ersten Behälters zu erhöhen. Durch die Temperaturerhöhung im ersten Behälter kann das Eis 204 zu Wasser 206 schmelzen, das sich entlang der unteren Wand 203 des ersten Behälters ansammeln kann.
Das Wasser 206 kann durch die Leitung 230 und in den zweiten Behälter 208 tropfen, wo das gesammelte Wasser auf Grundlage des Kühlmittelstroms und der Kühlmitteltemperatur entlang des Wärmetauschsegments 219 der Kühlmittelleitung 218 weiter erwärmt werden kann. Ein Temperatursensor 232 kann eine Temperatur des Wassers 210 im zweiten Behälter messen und ein Flüssigkeitsstandsensor 214 kann den Stand des Wasser 210 messen und die Signaleingänge an eine Steuerung, zum Beispiel die Steuerung 12 aus 1 weitergeben, die wiederum den Kühlmittelstrom entlang der Kühlmittelleitung 218 regeln kann.
Der Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelleitung 218 kann durch eine Stellung eines Kühlmittelventils 216 entlang der Kühlmittelleitung 218 geregelt werden. Das Kühlmittelventil 216 kann mit der Kühlmittelleitung 218 stromaufwärts vom Wärmetauschsegment 219 der Kühlmittelleitung gekoppelt sein. Bei dem Kühlmittelventil 216 kann es sich um ein elektrisch betätigtes Ventil handeln. In einem anderen Beispiel kann es sich beim Kühlmittelventil 218 um ein thermisch betätigtes Ventil (wie beispielsweise ein Thermostatventil) handeln. Bei dem Kühlmittelventil kann es sich um ein Zwei-Stellungs-Ventil (offen und geschlossen) handeln. In einem anderen Beispiel kann es sich bei dem Kühlmittelventil 216 um ein Ventil mit variabler Stellung von vollständig geöffnet über teilweise geöffnet bis hin zu vollständig geschlossen handeln. In anderen Ausführungsformen können zusätzliche Ventile entlang der Kühlmittelleitung vorhanden sein.
Ein Temperatursensor 212 kann mit dem Wärmetauschsegment 219 der Kühlmittelleitung 218 stromabwärts vom Kühlmittelventil 216 gekoppelt sein. Zusätzliche Temperatursensoren können mit der Kühlmittelleitung 218 gekoppelt sein, um eine Temperatur des Kühlmittels in der Kühlmittelleitung 218 zu messen. In einem Beispiel kann die Steuerung, auf Grundlage einer Temperatur, die von dem Temperatursensor 212 entlang des Wärmetauschsegments 219 der Kühlmittelleitung 218 an die Steuerung weitergegeben wird, und auf Grundlage zusätzlicher Temperatureingangssignale von anderen Temperatursensoren an die Steuerung, die Stellung des Kühlmittelventils 216 regeln, um den Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelleitung 218 zu erhöhen oder zu verringern. Die Regelung des Kühlmittelstroms durch die Kühlmittelleitung wird in Bezug auf die 4 und 5 nachstehend erörtert.
Bei dem Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung 218 fließt, kann es sich um ein Motorkühlmittel handeln, zum Beispiel ein Kühlmittel, das Abwärme vom Motor 10 in 1 aufnimmt. In einem anderen Beispiel kann das Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung 218 fließt Wärme vom Motorabgassystem aufnehmen. Zum Beispiel kann das Motorkühlmittel heißem Abgas, das durch ein Abgaswärmerückgewinnungssystem (Exhaust Gas Heat Recovery – EGHR) fließt, oder heißem Abgas, das durch einen AGR-Kühler (nicht gezeigt) fließt, Wärme entziehen. In einem anderen Beispiel kann es sich bei dem Kühlmittel um das Kühlmittel handeln, das in Kühlmittelkanälen entlang eines HEV-Leistungselektroniksystems fließt, wobei das Kühlmittel den HEV-Leistungselektroniksystemen Wärme entziehen kann, was zu einer Absenkung der HEV-Leistungselektroniktemperatur führt. Erwärmtes Kühlmittel kann entlang einer Richtung, die durch einen Pfeil 222 angegeben ist, vom Motor oder der HEV-Leistungselektronik wegfließen und kann so geleitet werden, dass es zur Kühlmittelleitung 218 oder entlang der durch einen Pfeil 224 angegebenen Richtung zu einem Kühler (nicht gezeigt) fließt. Kühlmittel fließt durch die Kühlmittelleitung 218 entlang der Richtung 220 und tritt, nach dem Wärmeaustausch mit dem Wasser 210 im zweiten Behälter, aus dem zweiten Behälter aus. Kühlmittel mit niedrigerer Temperatur, das aus dem zweiten Behälter austritt, kann in eine Richtung fließen, die durch einen Pfeil 220 angegeben ist und kann entlang der Richtung, die durch den Pfeil 226 angegeben ist, zusammen mit dem Kühlmittel aus dem Kühler, das entlang einer durch einen Pfeil 228 angegebenen Richtung fließt, zum Motor fließen. Der Kühlmittelstrom zu dem und von dem Wasserbehältersystem 200 wird ferner in Bezug auf 4 erörtert.
Nun wird unter Bezugnahme auf 3 eine zweite Ausführungsform eines Wasserbehältersystems 300 veranschaulicht. Einige Teile, die vorher in 2 eingeführt wurden, sind ähnlich nummeriert und werden in 3 nicht erneut eingeführt.
Im Wasserbehältersystem 300 können sich der erste Behälter 202 und der zweite Behälter 208 in vertikal unterschiedlichen Ebenen befinden, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform des Wasserbehältersystems 200, das in 2 veranschaulicht ist. Der zweite Behälter kann oder kann nicht benachbart zum ersten Behälter sein und sich nicht direkt unter dem ersten Behälter befinden. Somit können die untere Wand des ersten Behälters und die obere Wand des zweiten Behälters keine Fläche teilen. In einem Beispiel kann eine Leitung 330 den ersten Behälter fluidisch mit dem zweiten Behälter verbinden. Ein Einlass 331 der Leitung 330 kann mit der unteren Wand 203 gekoppelt sein und ein Auslass 333 der Leitung 330 kann mit einer oberen Wand des zweiten Behälters 208 gekoppelt sein. In anderen Beispielen kann die Leitung 330 mit anderen Wänden des ersten Behälters und/oder des zweiten Behälters gekoppelt sein, wobei der Einlass 331 der Leitung 330 vertikal höher sein kann als der Auslass 333.
Da die untere Wand 203 des ersten Behälters und die obere Wand 205 des zweiten Behälters 208 keine Fläche teilen, wird wenig oder keine Wärme zwischen dem ersten Behälter und dem zweiten Behälter durch die Wände übertragen. Stattdessen kann das Eis 204 im ersten Behälter durch Wärmeübertragung von einem Kühlmittel auf den ersten Behälter geschmolzen werden. Zusätzlich zum Wärmetauschsegment 219 der Kühlmittelleitung 218 im zweiten Behälter kann sich eine Kühlmittelleitung 332 in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter befinden. Die Kühlmittelleitung 332 kann von der Kühlmittelleitung 218 stromabwärts vom Kühlmittelventil 216 und stromaufwärts vom zweiten Behälter abzweigen, wie in 3 veranschaulicht.
Ein Kühlmittelventil 328 kann mit der Kühlmittelleitung 332 gekoppelt sein, wobei das Kühlmittelventil 328 den Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelleitung 332 regeln kann. In einer anderen Ausführungsform können das Kühlmittelventil 328 und das Kühlmittelventil 216 durch ein einzelnes Kühlmittelventil mit mehreren Stellungen ersetzt werden, um den Kühlmittelstrom zu lenken oder den Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelleitung 332 anzuhalten. Das einzelne Kühlmittelventil kann auch den Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelleitung 218 regeln. In einem Beispiel kann eine Drosselung 323 in der Kühlmittelleitung 218 stromaufwärts vom zweiten Behälter 208 vorhanden sein, um einen Rückstau sicherzustellen, sodass das Kühlmittel durch die Kühlmittelleitung 332 fließt, wenn die Kühlmittelleitung 218 ebenfalls für den Kühlmittelstrom geöffnet ist.
Ein Temperatursensor 326 kann entlang einer Kühlmittelleitung 332 gekoppelt sein. Das Kühlmittel kann durch das Kühlmittelventil 328 entlang der Kühlmittelleitung 332 in die von den Pfeilen angegebene Richtung fließen. Die Kühlmittelleitung 332 kann in physischem Kontakt entlang (einer) Außenfläche(n) des ersten Behälters stehen und Wärme kann zwischen dem Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 332 und dem ersten Behälter ausgetauscht werden. In einem weiteren Beispiel kann die Kühlmittelleitung 332 in den ersten Behälter ein- und aus diesem austreten und sie kann ausgelegt sein in Wärmetauschbeziehung mit dem Inhalt in dem ersten Behälter zu stehen. Die Kühlmittelleitung 332 kann sich nach dem Wärmeaustausch mit dem ersten Behälter wieder mit der Kühlmittelleitung 218 an einer Kreuzung 334 vor dem zweiten Behälter verbinden, wie in 3 veranschaulicht. Somit kann Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung 332 fließt, wieder in die Kühlmittelleitung 218 zurückgeführt werden, um zum Wärmetauschsegment 219 zu fließen.
Wenn der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmitteln in der Kühlmittelleitung 332 und dem ersten Behälter stattfindet, kann das Eis 204 schmelzen und das Wasser 206 kann durch die Leitung 330 zum zweiten Behälter fließen, um sich mit dem Wasser 210 zu vermischen. Der Kühlmittelstrom zu und von der Kühlmittelleitung 218 im Wasserbehältersystem 300 kann ähnlich dem Kühlmittelstrom sein, der vorstehend unter Bezug auf 2 beschrieben wurde und wird ferner in Bezug auf 4 erörtert.
Auf dieses Weise kann gemäß der ersten, in 2 veranschaulichten Ausführungsform Eis, das sich im ersten Behälter 202 aufgrund einer niedrigen Umgebungstemperatur gebildet hat, geschmolzen werden, indem Wärme von einem warmen Kühlmittel auf den zweiten Behälter übertragen wird und dann kann Wärme von dem zweiten Behälter auf den ersten Behälter im Wasserbehältersystem 200 übertragen werden, das in 2 veranschaulicht ist. In einer weiteren Ausführungsform kann der erste Behälter Wärme direkt von einem Kühlmittel erhalten, das in einer Kühlmittelleitung fließt, die in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter steht, wie in 3 veranschaulicht. Das Wasser, das im ersten Behälter durch das Schmelzen von Eis nach der Wärmeübertragung entsteht, kann aufgrund der Schwerkraft durch die Leitung in den zweiten Behälter fließen. Das Wasser in dem zweiten Behälter kann durch Kühlmittel weiter erwärmt werden, das im Wärmetauschsegment der Kühlmittelleitung fließt.
Somit kann im zweiten Behälter ausreichend Wasser für das Zuführen durch die Wassereinspritzleitung zur Einspritzvorrichtung, die mit dem Motorzylinder gekoppelt ist, zur Verfügung stehen, selbst wenn sich im ersten Behälter aufgrund einer niedrigen Umgebungstemperatur Eis gebildet hat. In einem Beispiel kann ein Rückschlagventil (nicht gezeigt) zwischen dem zweiten Behälter und der Wassereinspritzleitung vorhanden sein, das sich in einer geschlossenen Stellung befinden kann, wenn im zweiten Behälter kein Wasser zur Verfügung steht. Zusätzlich können einer oder mehrere Temperatursensoren mit der Wassereinspritzleitung gekoppelt sein.
In einem Beispiel kann, wenn sich Wasser für einen längeren Zeitraum in der Wassereinspritzleitung befunden hat, wobei das Wasser in der Wassereinspritzleitung nahe der Gefriertemperatur von Wasser ist (zum Beispiel 3 °F mehr als die Gefriertemperatur von 32 °F), das Wasser in der Wassereinspritzleitung zurück in den zweiten Behälter abgelassen werden, um zu verhindern, dass die Wassereinspritzleitung durch die Bildung von Eis blockiert wird. Sobald die Temperatur im zweiten Behälter wesentlich über dem Gefrierpunkt ist und/oder wenn die Motorsteuerung eine potentielle Notwendigkeit für eingespritztes Wasser in der nächsten Minute schätzt, sodass sich das Wasser nicht für einen längeren Zeitraum in den Wassereinspritzleitungen befinden wird (der Motor wird zum Beispiel nicht abgeschaltet und läuft nicht noch warm), kann der Wasserstrom vom zweiten Behälter in die Wassereinspritzleitung fortgesetzt werden. Die Stellung von einem oder mehreren Ventilen (nicht gezeigt) entlang der Wassereinspritzleitung kann geregelt werden, um das Wasser von der Wassereinspritzleitung zurück in den zweiten Behälter abzulassen.
Unter Bezugnahme auf 4 wird nun ein Kühlmittelsystem 400 veranschaulicht. Das Kühlmittelsystem 400 kann mit einem Wasserbehältersystem 450 eines Wassereinspritzsystems gekoppelt sein. In 4 ähnelt der Wasserbehälter 450 dem Wasserbehältersystem 300 aus 3. In weiteren Ausführungsformen ähnelt der Wasserbehälter 450 dem Wasserbehältersystem 200, das in 2 veranschaulicht ist. Der Kühlmittelstrom entlang den Kühlmittelleitungen und die Eintritts- und Austrittspunkte für die Kühlmittelleitungen sind schematisch veranschaulicht und die tatsächliche mechanische Anordnung der Kühlmittelleitungen und die tatsächlichen Eintritts- und Austrittspunkte der Kühlmittelleitungen sind nicht gezeigt.
Ein Motor 408 ähnlich dem Motor 10 aus 1 kann Kühlmittelkanäle (nicht gezeigt) beinhalten, die in Kontakt mit verschiedenen Komponenten des Motors 408 sind, durch die Kühlmittel fließen kann. Eine Kühlmittelleitung 409 kann Kühlmittel so leiten, dass es in die Kühlmittelkanäle im Motor 408 fließt. Das Kühlmittel, das in den Motor 408 eintritt, kann eine niedrigere Temperatur haben als eine Temperatur des Motors 408. Wärme von den verschiedenen Motorkomponenten kann auf das Kühlmittel übertragen werden, das durch die Kühlmittelkanäle fließt, sodass der Motor gekühlt wird. Kühlmittel kann auch Abwärme aus dem Motorabgas aufnehmen, zum Beispiel indem es in Kühlmittelkanälen durch einen AGR-Kühler (nicht gezeigt) oder einen anderen geeigneten Abgaswärmetauscher fließt. Das erwärmte Kühlmittel kann durch eine Kühlmittelleitung 407 aus dem Motor fließen, wobei eine Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Motor 408 austritt, höher sein kann als die Temperatur des Kühlmittels, das durch die Kühlmittelleitung 409 in den Motor eintritt.
Warmes Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung 407 fließt, kann so geleitet werden, dass es eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten 410 erwärmt. Die eine oder mehreren Fahrzeugkomponenten 410 können einen Fahrgastkabinenheizkern, eine oder mehrere Wärmespeichervorrichtungen usw. beinhalten. Kühlmittel kann zu dem einen oder den mehreren Fahrzeugkomponenten 410 durch eine Kühlmittelleitung 416 fließen, die von der Kühlmittelleitung 407 abzweigt. Ein Ventil 415 kann den Strom durch die Kühlmittelleitung 416 zu der einen oder den mehreren Fahrzeugkomponenten 410 regeln. Eine Stellung des Ventils 415 kann durch eine Steuerung, zum Beispiel die Steuerung 12 aus 1, auf Grundlage eines Signals von Temperatursensoren, die mit der einen oder den mehreren Fahrzeugkomponenten gekoppelt sind, geregelt werden. Die Kühlmittelleitung 416 und das Ventil 415 sind nur eine schematische Darstellung des Kühlmittelstroms entlang der einen oder den mehreren Fahrzeugkomponenten. Es können jedoch mehrere Kühlmittelleitungen von der Kühlmittelleitung 407 abzweigen und ein oder mehrere Kühlmittelventile können den Kühlmittelstrom entlang jeder der Kühlmittelleitungen regeln, durch die Kühlmittel zu der einen oder den mehreren Fahrzeugkomponenten fließt. In einigen Beispielen kann eine Systemdrosselung, wie eine Öffnung, verwendet werden, um die Verteilung des Kühlmittelstroms durch verschiedene Leitungen des Kühlmittelsystems zu steuern. Dadurch können ein beliebiges oder mehrere der vorgenannten Ventile ersetzt werden oder die Drosselung kann zusätzlich zu dem/den Ventil(en) erfolgen.
Unterdessen kann Kühlmittel, das entlang der Kühlmittelleitung 407 fließt, auch zum Wasserbehälter 450 fließen. Eine Kühlmittelleitung 464 kann von der Kühlmittelleitung 407 ausgehen und Kühlmittel zum Wasserbehälter 450 leiten.
Das Wasserbehältersystem 450 kann einen ersten Behälter 452 in fluidischer Kommunikation durch eine Leitung 468 mit einem zweiten Behälter 454 beinhalten, der dem Wasserbehältersystem 300 ähnelt, das in 3 veranschaulicht ist. Das Kühlmittel in der Kühlmittelleitung 464 kann durch den zweiten Behälter fließen, wobei Kühlmittel in einem Wärmetauschsegment 465 Wärme auf das Wasser 462 im zweiten Behälter 454 übertragen kann. Ein Flüssigkeitsstandsensor 436 kann mit dem zweiten Behälter gekoppelt sein. Ein Temperatursensor kann auch mit dem zweiten Behälter gekoppelt sein. Ein Kühlmittelstrom von der Kühlmittelleitung 407 zur Kühlmittelleitung 464 kann durch ein Ventil 417 geregelt werden. Bei dem Ventil 417 kann es sich um ein elektrisch betätigtes Ventil handeln. In einem anderen Beispiel kann es sich beim Kühlmittelventil 417 um ein thermisch betätigtes Ventil (wie beispielsweise ein Thermostatventil) handeln. Bei dem Kühlmittelventil kann es sich um ein Zwei-Stellungs-Ventil (z. B. nur auf eine offene und geschlossene Stellung einstellbar) handeln. In einem anderen Beispiel kann es sich bei dem Kühlmittelventil 417 um ein Ventil mit variabler Stellung von vollständig geöffnet über teilweise geöffnet bis hin zu vollständig geschlossen handeln. In anderen Ausführungsformen können zusätzliche Ventile entlang der Kühlmittelleitung vorhanden sein. Ein Temperatursensor 434 kann mit einem Wärmetauschsegment 465 der Kühlmittelleitung 464 stromabwärts vom Kühlmittelventil 417 gekoppelt sein.
Kühlmittel kann durch eine Kühlmittelleitung 422 zu dem ersten Behälter fließen, wobei die Kühlmittelleitung 422 von der Kühlmittelleitung 464 abzweigen kann, wie in 4 veranschaulicht. Ein Kühlmittelstrom zu der Kühlmittelleitung 432 von der Kühlmittelleitung 464 kann durch ein Ventil 421 geregelt werden. Ein Temperatursensor kann mit der Kühlmittelleitung 432 gekoppelt sein. In einem weiteren Beispiel kann eine Kühlmittelleitung zum ersten Behälter nicht von der Kühlmittelleitung 464 abzweigen, sondern direkt von der Kühlmittelleitung 407 ausgehen.
Die Kühlmittelleitung 422 kann in Wärmetauschbeziehung mit einer unteren Wand des ersten Behälters 452 stehen, wobei Wärme vom Kühlmittel übertragen wird, um Eis zu schmelzen, das sich im ersten Behälter aufgrund einer niedrigen Umgebungstemperatur gebildet hat. Das geschmolzene Eis sammelt sich als Wasser 456 entlang der unteren Wand 453 und kann durch die Fluidleitung 468 zum zweiten Behälter 454 fließen.
Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung 407 über den Wasserbehälter 450 hinaus fließt, kann durch eine Kühlmittelleitung 422 zu einem Kühler 420 fließen. Ein Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelleitung 422 zum Kühler 420 kann durch ein Ventil 419 entlang der Kühlmittelleitung 422 geregelt werden.
Kühlmittel, das durch den Kühler 420 fließt, kann in Wärmetauschbeziehung mit der Umgebungsluft gekühlt werden und nachdem Wärme auf die Umgebungsluft übertragen wurde, fließt das Kühlmittel durch eine Kühlmittelleitung 418 aus dem Kühler, um zum Kühlen des Motors zum Motor zu fließen. Das Kühlmittel, das entlang der Kühlmittelleitung 418 zum Motor 408 fließt, kann eine niedrigere Temperatur haben als das Kühlmittel, das vom Motor in der Kühlmittelleitung 407 fließt.
Die Kühlmittelleitung 418 kann auch Kühlmittel mit niedriger Temperatur von zusätzlichen Kühlmittelleitungen erhalten. Kühlmittel, das aus dem zweiten Behälter des Wasserbehälters 450 entlang einer Kühlmittelleitung 466 austritt, kann wieder in die Kühlmitteleleitung 418 strömen, die Kühlmittel zum Motor leitet. Kühlmittel, das nach dem Übertragen von Wärme auf die eine oder mehreren Komponenten des Fahrzeugs 410 fließt, kann durch eine Kühlmittelleitung 414 fließen, die in die Kühlmittelleitung 418 einmündet. Somit kann Kühlmittel nach dem Übertragen von Wärme auf verschiedene Systeme durch die Kühlmittelleitung 418 und Kühlmittelleitung 409 zum Motor 408 fließen, um den Motor zu kühlen und Wärme vom Motorabgas zurückzugewinnen.
In einem Beispiel kann das Kühlmittel Wärme vom HEV-Leistungselektroniksystem anstatt vom Motor 408 zurückgewinnen. Die Wärme, die zurückgewonnen wurde, indem das Kühlmittel durch Kühlkanäle in nächster Nähe des HEV-Leistungselektroniksystems fließt, kann eine Temperatur der HEV-Leistungselektroniksysteme senken. Das wärmere Kühlmittel nach dem Aufnehmen der Wärme von der Leistungselektronik kann dann zum Erwärmen verschiedener Komponenten des Fahrzeugs, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden.
In einem Beispiel kann das Wasserbehältersystem 200 mit der Kühlmittelleitung 464 gekoppelt sein, wobei der Kühlmittelstrom durch das Wärmetauschsegment der Kühlmittelleitung Wärme auf das Wasser in dem zweiten Behälter übertragen kann. Der erste Behälter und der zweite Behälter können wenigstens teilweise Flächen miteinander teilen, wie in 2 veranschaulicht, wobei Wärme vom zweiten Behälter auf den ersten Behälter übertragen werden kann und Eis im ersten Behälter schmelzen kann. Das Wasser von dem geschmolzenen Eis im ersten Behälter kann durch die Leitung 230 in den zweiten Behälter tropfen wie vorstehend in Bezug auf 2 beschrieben. Ein Kühlmittelstrom kann durch den zweiten Behälter geregelt werden, indem die Stellung des Ventils 417 geregelt wird. In dieser Ausführungsform kann kein Kühlmittelstrom zum ersten Behälter geleitet werden. Wasser aus dem zweiten Behälter kann durch die Wassereinspritzleitung 463 fließen, um in den Motor eingespritzt zu werden. Ein Temperatursensor kann mit der Wassereinspritzleitung gekoppelt sein.
Somit kann die Abwärme, die das Kühlmittel vom Motor oder von den HEV-Leistungselektroniksystemen aufnimmt, an das Wasserbehältersystem übertragen werden, um die Bildung von Eis zu verhindern, wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist, sodass die Wasserzufuhr zum Wassereinspritzsystem, das mit dem Motor gekoppelt ist, dadurch aufrecht erhalten wird. Zusätzlich kann Wärmeenergie vom Kühlmittel auch auf andere Komponenten des Fahrzeugs übertragen werden, um die Temperatur der Komponenten zu erhöhen. Das Kühlmittel hat nach dem Übertragen der Wärmeenergie auf verschiedene Komponenten eine niedrigere Temperatur als Kühlmittel vor dem Übertragen der Wärmeenergie. Das Kühlmittel mit der niedrigen Temperatur kann dann zurück zum Motor geleitet werden, um Abwärme aufzunehmen. Auf diese Weise kann das Kühlmittel im Kühlmittelsystem des Fahrzeugs auf energieeffiziente Weise sowohl für Kühlfunktionen (den Motor, die HEV-Leistungselektronik) als auch für Heizfunktionen (den Wasserbehälter, andere Fahrzeugkomponenten) verwendet werden.
Ein Verfahren 500 zum Regeln des Kühlmittelstroms zu einem Wasserbehältersystem ist in einem Ablaufdiagramm in 5 veranschaulicht. Das Kühlmittel kann Wärme auf das Wasserbehältersystem übertragen, wenn die Umgebungstemperatur unter der Gefriertemperatur von Wasser liegt, um zu verhindern, dass das Wasser in dem Wasserbehälter gefriert und dadurch die Wasserzufuhr im Wasserbehältersystem zur Einspritzung in einen Motor flüssig zu halten. In einem Beispiel kann das Verfahren 500 einen Kühlmittelstrom zum Wasserbehältersystem 200 (veranschaulicht in 2) oder zum Wasserbehältersystem 300 (veranschaulicht in 3) entlang des Kühlmittelkreises 400, der in 4 dargestellt ist, regeln. Der Wasserbehälter kann den ersten Behälter 202 beinhalten, der vertikal höher ist als der zweite Behälter 208 und fluidisch mit dem zweiten Behälter 208 verbunden ist. Ein Kühlmittelstrom entlang der Kühlmittelleitung 218 durch den zweiten Behälter kann durch das Kühlmittelventil 216 entlang der Kühlmittelleitung geregelt werden, um das Wasser im zweiten Behälter zu erwärmen. Wärme kann vom zweiten Behälter auf den ersten Behälter übertragen werden, da diese zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter, wie in 2 veranschaulicht, Flächen teilen. In einer weiteren Ausführungsform kann der erste Behälter Wärme von dem Kühlmittel erhalten, das durch die Kühlmittelleitung fließt, die in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter steht, wie in 3 und 4 veranschaulicht.
Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 500 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung, zum Beispiel die Steuerung 12 aus 1, auf der Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie beispielsweise den vorstehend unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschriebenen Temperatursensoren 212 und 232 und dem Flüssigkeitsstandsensor 214. Die Steuerung kann gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um eine Position von einem oder mehreren Ventilen, wie beispielsweise dem Kühlmittelventil 216 aus 2 und 3 einzustellen, die einen Kühlmittelstrom regeln, um das Wasser im Wasserbehältersystem zu erwärmen.
Das Verfahren 500 beginnt bei 502 durch Ermitteln der Motorbetriebsbedingungen auf Grundlage von Rückkopplung von einer Vielzahl von Motorsensoren. Motorbetriebsbedingungen können unter anderem Motordrehzahl und -last, Motortemperatur, Abgastemperatur, Kühlmitteltemperatur am Motor, Wassertemperatur im zweiten Wasserbehälter des Wassereinspritzsystems, Flüssigkeitsstand im Wasserbehälter des Wassereinspritzsystems, Motorklopfen, eine Sauerstoffkonzentration des Abgases usw. beinhalten.
Bei 504 ermittelt ein Verfahren 500 eine Temperatur von Wasser in dem zweiten Behälter (T_WIT) des Wasserbehältersystems. Bei dem zweiten Behälter kann es sich um den zweiten Behälter 208 handeln (veranschaulicht in 2 und 3). Ein mit dem zweiten Behälter gekoppelter Temperatursensor kann die Wassertemperatur T_WIT an die Steuerung weitergeben, zum Beispiel kann der Temperatursensor 232 aus 2 und 3 der Steuerung 12 (1) T_WIT bereitstellen.
Bei 506 ermittelt das Verfahren 500 die Kühlmitteltemperatur T_CT an der Wärmeabsorptionsquelle durch das Kühlmittel. In einem Beispiel kann es sich bei der Wärmeabsorptionsquelle für das Kühlmittel um den Motor handeln, wobei das Kühlmittel Wärme, was heißes Motorabgas beinhaltet, absorbieren kann, um den Motor und das Abgas zu kühlen. In einem anderen Beispiel kann es sich bei der Wärmeabsorptionsquelle für das Kühlmittel um das HEV-Leistungselektroniksystem handeln, wobei das Kühlmittel Wärme von der Leistungselektronik absorbiert, um das Leistungselektroniksystem zu kühlen. Einer oder mehrere Temperatursensoren, wie beispielsweise der Temperatursensor 116 aus 1, können mit dem Kühlmittelsystem an der Wärmeabsorptionsquelle gekoppelt sein und können T_CT als Eingangssignal an die Steuerung bereitstellen.
Bei 508 ermittelt das Verfahren 500 die Temperatur des Kühlmittels in der Nähe des zweiten Behälters, zum Beispiel im Wärmetauschsegment des zweiten Behälters, T_CT-WIT. In einem Beispiel kann der Temperatursensor 212, der mit dem Wärmetauschsegment 219 der Kühlmittelleitung 218 aus 2 und 3 gekoppelt ist, T_CT-WIT an die Steuerung weitergeben.
Bei 509 bewertet das Verfahren 500, ob die T_WIT unter einer ersten Schwellenwerttemperatur liegt. Die erste Schwellenwerttemperatur kann ein paar Grad (zum Beispiel 6 °F) mehr als die Gefriertemperatur von Wasser (32 °C) betragen. In einem Beispiel kann der erste Schwellenwert 38 °F betragen. Bei 509 ermittelt das Verfahren 500 auch, ob T_CT über einer zweiten Schwellenwerttemperatur liegt, wobei die zweite Schwellenwerttemperatur höher ist als die erste Schwellenwerttemperatur. In einem Beispiel kann der zweite Schwellenwert 50 °F höher sein als der erste Schwellenwert. Bei 509 ermittelt das Verfahren 500 auch, ob T_CT-WIT unter einem dritten Schwellenwert liegt, wobei der dritte Schwellenwert über dem ersten Schwellenwert und über dem zweiten Schwellenwert liegt. In einem Beispiel kann T_CT-WIT nahe der Siedetemperatur von Wasser sein (zum Beispiel 212 °F).
Wenn T_WIT nicht unter dem ersten Schwellenwert liegt, T_CT nicht über dem zweiten Schwellenwert liegt und/oder T_CT-WIT über dem dritten Schwellenwert liegt, geht bei 509 das Verfahren zu 526 über, wobei das Kühlmittelventil in der geschlossenen Stellung gehalten wird, derart, dass kein Kühlmittel zum Wasserbehälter fließt. Wenn die T_WIT über der ersten Schwellenwerttemperatur (zum Beispiel 100 °F) liegt, ist das Wasser im zweiten Behälter nicht nahe der Gefriertemperatur. Somit ist kein Kühlmittelstrom zum Erwärmen des Wassers erforderlich. Wenn T_CT bei 509 nicht über dem zweiten Schwellenwert liegt, verfügt das Kühlmittel nicht über ausreichende Wärmeenergie, um das Wasser im zweiten Behälter zu erwärmen, wenn eine Erwärmung des Wassers gewünscht ist.
Wenn T_CT-WIT außerdem nicht unter dem dritten Schwellenwert liegt, kann das Wasser im zweiten Behälter aufgrund der übermäßigen Temperatur des Kühlmittels im Wärmetauschsegment, die auf das Wasser übertragen werden kann, beginnen zu kochen. Daher wird bei 526 die geschlossene Kühlmittelventilstellung aufrecht erhalten. Anschließend kehrt das Verfahren 500 zurück.
Wenn das Wasser im zweiten Behälter bei 38 °F liegt und die Temperatur des Motorkühlmittels, das durch das Wärmetauschsegment der Kühlmittelleitung (T_CT-WIT) fließt, die durch den zweiten Behälter führt, nahe der Siedetemperatur von 212 °F liegt, kann in einem Beispiel für einen kurzen Zeitraum (zum Beispiel mehr als eine Minute) ein lokalisiertes Sieden/Verdampfen des Wassers an der Oberfläche des Wärmetauschsegments auftreten, bevor die Wärme durch die Wassermasse im zweiten Behälter abgeleitet wird, um die Behältertemperatur auf über 42 °F zu erhöhen. Wenigstens in einigen Beispielen kann ein derartiges Sieden unerwünscht sein, da es zur Verschlechterung des Wärmetauschers oder sonstigen Problemen führen kann.
Wenn ein Kühlmittel im Wärmetauschsegment des Wasserbehälters zu heiß ist, kann der Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelleitung, die zu dem Wärmetauschsegment im zweiten Behälter führt, angehalten werden, indem das Kühlmittelventil in einer geschlossenen Stellung angeordnet wird. Während sich das Kühlmittelventil in der geschlossenen Position befindet, überträgt heißes Kühlmittel im Wärmetauschsegment einen Teil der Wärme auf das Wasser in dem Wasserbehälter und kühlt ab. In einem Beispiel kann das Kühlmittelventil auf Grundlage der gemessenen Temperatur T_CT-WIT in einem Betriebszyklus betrieben werden, bei dem sich das Kühlmittelventil 10 % der Zeit in einer offenen Stellung befinden kann und 90 % der Zeit in der geschlossenen Stellung befinden kann, um die Geschwindigkeit, mit der Wärme von dem Wärmetauschsegment der Kühlmittelleitung auf das Wasser im zweiten Behälter übertragen wird, zu steuern.
Wenn T_WIT jedoch bei 509 unter dem ersten Schwellenwert liegt, T_CT über dem zweiten Schwellenwert liegt und T_CT-WIT unter dem dritten Schwellenwert liegt, geht das Verfahren zu 510 über, wobei das Kühlmittelventil geöffnet wird, um einen Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem zweiten Wasserbehälter zu leiten. Das Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung fließt, überträgt Wärme, um das Wasser im zweiten Behälter zu erwärmen. Da T_WIT unter dem ersten Schwellenwert liegt, verhindert das Erwärmen des Wasserbehälters die Eisbildung, da Eis die Wasserzufuhr zur Wassereinspritzvorrichtung, die mit dem Motor gekoppelt ist, unterbrechen kann. Wenn die T-CT über dem zweiten Schwellenwert liegt, zeigt dies an, dass ausreichende Wärme im Kühlmittel vorhanden ist, die über die Kühlmittelleitung übertragen werden kann, um das Wasser in dem zweiten Behälter zu erwärmen. Da T_CT-WIT jedoch nicht über dem dritten Schwellenwert liegt, kann das Kühlmittel in dem Wärmetauschsegment der Kühlmittelleitung nicht mehr als die gewünschte Wärme auf das Wasser im zweiten Behälter übertragen und somit siedet das Wasser im zweiten Behälter nicht und verdampft nicht lokal aufgrund übermäßiger Wärmeübertragung vom Wärmetauschsegment der Kühlmittelleitung. In einem Beispiel, wie bei 512 angegeben, kann das Öffnen des Kühlmittelventils zum Ermöglichen der Wärmeübertragung auf den ersten Behälter durch den zweiten Behälter erfolgen, wobei sich der erste Behälter vertikal über dem zweiten Behälter befindet und wenigstens teilweise Flächen mit einer Wand des zweiten Behälters teilt (wie beispielsweise dem Wasserbehältersystem 200, das in 2 veranschaulicht ist). Wenn der Kühlmittelstrom durch die Kühlmittelleitung eine T_WIT im zweiten Behälter erhöht, kann Wärme vom zweiten Behälter durch die Wände mit den geteilten Flächen zum ersten Behälter geleitet werden, wodurch die Temperatur im ersten Behälter erhöht wird.
Bei 516 erwärmt das Kühlmittel, das durch das Wärmetauschsegment der Kühlmittelleitung fließt, das Wasser im zweiten Behälter. Das Wasser im zweiten Behälter steht jetzt zur Einspritzung durch die Wassereinspritzleitung in den Motor zur Verfügung. Die Temperatur des Kühlmittels im Wärmetauschsegment der Kühlmittelleitung (T_CT-WIT) kann überwacht werden und das Kühlmittelventil kann geschlossen werden, wenn die T_CT-WIT über den dritten Schwellenwert steigt.
Bei 518 ermittelt das Verfahren 500, ob der zweiter Behälterwasserstand über einem Schwellenwertstand liegt. Der Schwellenwertstand kann ein Mindestwasservolumen im zweiten Behälter angeben, um die Zuführung durch die Wassereinspritzleitung zur mit dem Motor gekoppelten Einspritzvorrichtung für die Wassereinspritzung zu ermöglichen. Der Wasserstand kann von einem Flüssigkeitsstandsensor, der mit dem zweiten Behälter gekoppelt ist (zum Beispiel dem Flüssigkeitsstandsensor 214, der mit dem zweiten Behälter 208 in 2 und 3 gekoppelt ist), bewertet werden und das Wasserstandsignal kann an die Steuerung weitergegeben werden.
Wenn der Wasserstand bei 518 nicht über dem Schwellenwertstand liegt, steht im zweiten Behälter nicht ausreichend Wasser zur Verfügung, das in die mit dem Motor gekoppelte Wassereinspritzvorrichtung geleitet werden kann. Das Verfahren 500 geht zu 528 über, wobei ein Kühlmittelstrom zum zweiten Behälter durch das offene Kühlmittelventil fortgeführt wird, um Wärme vom Kühlmittel auf den zweiten Behälter zu übertragen und Wärme auf den ersten Behälter übertragen wird. In einem Beispiel, wie bei 530 angegeben, kann die Wärmeübertragung auf den ersten Behälter durch den zweiten Behälter erfolgen, wobei sich der erste Behälter vertikal über dem zweiten Behälter befindet und wenigstens teilweise Flächen mit einer Wand des zweiten Behälters teilt (wie beispielsweise dem Wasserbehältersystem 200, das in 2 veranschaulicht ist). In einem weiteren Beispiel, wie bei 532 angegeben, kann die Wärmeübertragung auf den ersten Behälter durch Öffnen eines zweiten Kühlmittelventils erfolgen, um warmes Kühlmittel durch eine zweite Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter zu leiten. Das Kühlmittel in der zweiten Kühlmittelleitung kann Wärme auf den ersten Behälter (wie beispielsweise im Wasserbehältersystem 300, das in 3 veranschaulicht ist) übertragen.
Wenn das Kühlmittel weiterhin Wärme auf die Wasserbehälter übertragt, geht das Verfahren 500 zu 534 über, wobei das geschmolzene Eis als Wasser vom ersten Behälter in den zweiten Behälter tropft und den Wasserstand im zweiten Behälter zur Wassereinspritzung erhöht. Das Verfahren 500 kehrt dann zu 518 zurück, um zu bewerten, ob der Wasserstand im zweiten Behälter über dem Schwellenwertstand liegt.
Das Verfahren 500 geht zu 520 über, wenn der Wasserstand im zweiten Behälter bei 518 über dem Schwellenwertstand liegt, um zu ermitteln, ob T_WIT unter der ersten Schwellenwerttemperatur liegt. Wenn dies der Fall ist geht das Verfahren 500 zu 524 über, wobei das Kühlventil in der offenen Stellung gehalten wird, um Kühlmittel zum ersten Behälter zu leiten, um das Erwärmen des Wassers im ersten Behälter fortzuführen. Anschließend kehrt das Verfahren 500 zurück.
Wenn jedoch bei 520 T_WIT nicht unter dem ersten Schwellenwert liegt, gibt dies an, dass das Wasser im zweiten Behälter ausreichend erwärmt ist. Das Verfahren 500 geht zu 522 über, wobei das Kühlmittelventil geschlossen wird, um den Kühlmittelstrom durch den zweiten Behälter anzuhalten, da das Wasser nicht weiter erwärmt werden muss. In einem Beispiel kann das Kühlmittelventil geschlossen sein, wenn T_WIT einige Grad über dem ersten Schwellenwert liegt (z. B. kann der erste Schwellenwert 38 °F sein und das Kühlmittelventil kann geschlossen sein, wenn T_WIT 42 °F ist). Das erwärmte Wasser kann durch die Wassereinspritzleitung vom ersten Behälter in die mit dem Motor gekoppelte Einspritzvorrichtung zur Wassereinspritzung geleitet werden. Anschließend kehrt das Verfahren 500 zurück.
Auf diese Weise kann das Kühlmittel, das Abwärme von dem Motor oder dem HEV-Leistungselektroniksystem zurückgewinnt, die Wärme auf das Wasserbehältersystem übertragen, um eine Wasserzufuhr in dem zweiten Behälter zur Wassereinspritzung in den Motor aufrecht zu erhalten, selbst wenn die Umgebungstemperatur bei oder unter der Gefriertemperatur von Wasser liegt. Das Wasser im zweiten Behälter wird durch das Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung fließt und Wärme auf das Wasser überträgt, erwärmt. Der erste Behälter, der vertikal höher als der zweite Behälter und fluidisch mit dem zweiten Behälter gekoppelt sein kann, kann durch Wärmeübertragung vom zweiten Behälter durch physischen Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter erwärmt werden. Alternativ kann der erste Behälter durch Kühlmittel erwärmt werden, dass durch eine zweite Kühlmittelleitung fließt, die in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter steht. Eine Wärmeübertragung auf den ersten Behälter kann Eis im ersten Behälter schmelzen und das geschmolzene Eis (Wasser) tropft aufgrund der Schwerkraft in den zweiten Behälter herunter. Somit kann selbst bei niedriger Umgebungstemperatur eine Wasserzufuhr durch die Wassereinspritzleitung zum Einspritzen in den Motor im zweiten Behälter verfügbar sein.
Der technische Effekt des Übertragens von Wärme von einem Kühlmittel auf einen Wasserbehälter eines Wassereinspritzsystems beinhaltet das Aufrechterhalten einer Wasserzufuhr im Wasserbehälter selbst bei niedriger Umgebungstemperatur. Die Verwendung von Abwärme, die durch das Kühlmittel entweder von einem Motor oder von einem HEV-Leistungselektroniksystem zurückgewonnen wird, und deren Übertragung auf den Wasserbehälter stellt ein energieeffizientes System zum Verwenden des Kühlmittels sowohl für Kühl- als auch für Heizfunktionen im Fahrzeug dar. Das Aufrechterhalten einer Wasserzufuhr im Wasserbehälter zur Wassereinspritzung selbst bei niedriger Umgebungstemperatur ermöglicht das Einspritzen von Wasser, um die Verbrennungstemperatur in den Zylindern des Motors zu verringern, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Zusätzlich verringert das Einspritzen von Wasser die Bildung von Verbrennungsnebenprodukten, wie beispielsweise NOx, CO usw., wodurch die Fahrzeugemissionen verbessert werden.
Ein beispielhaftes Wassereinspritzsystem beinhaltet einen ersten Behälter, der fluidisch mit einem zweiten Behälter gekoppelt ist, wobei der zweite Behälter auf einer vertikal niedrigeren Ebene als der erste Behälter positioniert ist, wobei der zweite Behälter fluidisch mit einer Wassereinspritzvorrichtung eines Motors gekoppelt ist, eine erste Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem zweiten Behälter und ein erstes Kühlmittelventil entlang der ersten Kühlmittelleitung, stromaufwärts vom zweiten Behälter, das ausgelegt ist, den Strom des Kühlmittels durch die erste Kühlmittelleitung zu regeln. Wärmetauschbeziehung kann die Wärmeübertragung von dem Kühlmittel in der ersten Kühlmittelleitung durch eine Wand der ersten Kühlmittelleitung auf den zweiten Behälter ohne Vermischen des Kühlmittels mit dem Inhalt des zweiten Behälters beinhalten. Ein erstes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet, dass ein erstes Volumen des ersten Behälters größer ist als ein zweites Volumen des zweiten Behälters. Ein zweites Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass eine untere Wand des ersten Behälters und eine obere Wand des zweiten Behälters wenigstens teilweise Flächen miteinander teilen. Ein drittes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel und beinhaltet ferner, dass ein Einlass einer Fluidleitung, die den ersten Behälter fluidisch mit dem zweiten Behälter koppelt, sich in der unteren Wand des ersten Behälters befindet und sich ein Auslass der Fluidleitung in der oberen Wand des zweiten Behälters befindet. Ein viertes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel und beinhaltet ferner umfassend eine zweite Kühlmittelleitung, die ein zweites Kühlmittelventil beinhaltet, wobei die zweite Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter steht. Ein fünftes Beispiel des Wassereinspritzsystem umfasst optional eines oder mehrere von dem ersten bis vierten Beispiel und beinhaltet ferner, dass die zweite Kühlmittelleitung von einem Verzweigungspunkt entlang der ersten Kühlmittelleitung stromabwärts von dem ersten Kühlmittelventil ausgeht und die zweite Kühlmittelleitung nach dem Wärmeaustausch mit dem ersten Behälter fluidisch mit der ersten Kühlmittelleitung stromaufwärts von dem zweiten Behälter und stromabwärts von dem Verzweigungspunkt verbindet. Ein sechstes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten bis fünften Beispiel und beinhaltet ferner, dass die erste Kühlmittelleitung durch ein Innenvolumen des zweiten Behälters führt. Ein siebtes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten bis siebten Beispiel und beinhaltet ferner, dass sich die erste Kühlmittelleitung entlang einer unteren Fläche des zweiten Behälters befindet. Ein achtes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten bis siebten Beispiel und beinhaltet ferner, dass es sich bei dem Kühlmittel um ein Motorkühlmittel handelt. Ein neuntes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten bis achten Beispiel und beinhaltet ferner, dass es sich bei dem Kühlmittel um ein Kühlmittel einer Leistungselektronik eines Hybridelektrofahrzeugs handelt. Ein zehntes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten bis neunten Beispiel und beinhaltet ferner, dass eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um das erste Kühlmittelventil in Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Temperatur im zweiten Behälter unter einem ersten Schwellenwert liegt. Ein elftes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten bis zehnten Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, um das erste Kühlmittelventil in Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Temperatur eines Kühlmittels an einer Wärmerückgewinnungsquelle zum Erwärmen des Kühlmittels über einem zweiten Schwellenwert liegt.
Ein beispielhaftes Verfahren, das folgendes beinhaltet: Öffnen eines ersten Kühlmittelventils in Reaktion darauf, dass eine Temperatur eines ersten Behälters unter einem ersten Schwellenwert liegt und eine Temperatur des Kühlmittels an einer Wärmerückgewinnungsquelle über einem zweiten Schwellenwert liegt und Kühlmittel durch die erste Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter fließt, der erste Behälter fluidisch mit einem zweiten Behälter und einer Wassereinspritzvorrichtung eines Motors gekoppelt ist, und Schließen des ersten Kühlmittelventils in Reaktion darauf, dass die Temperatur des ersten Behälters über dem ersten Schwellenwert liegt, womit das Strömen des Kühlmittels durch die erste Kühlmittelleitung angehalten wird. Ein erstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet, dass der erste Schwellenwert niedriger als ein zweiter Schwellenwert ist. Ein zweites Beispiel des Verfahrens des ersten Beispiels beinhaltet optional, dass es sich bei der Wärmerückgewinnungsquelle um einen Motor handelt. Ein neuntes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten bis achten Beispiel und beinhaltet ferner, dass es sich bei dem Kühlmittel um ein Kühlmittel einer Leistungselektronik eines Hybridelektrofahrzeugs handelt. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel und beinhaltet ferner ein Einstellen einer Stellung eines zweiten Kühlmittelventils entlang einer zweiten Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem zweiten Behälter. Ein viertes Beispiel des Wassereinspritzsystems beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel und beinhaltet ferner ein Einstellen der Stellung des zweiten Kühlmittelventils, umfasst das Öffnen des zweiten Kühlmittelventils in Reaktion darauf, dass ein Wasserstand im ersten Behälter unter einem Schwellenwertwasserstand liegt, um den Kühlmittelstrom zur zweiten Kühlmittelleitung durch das zweite Kühlmittelventil zu leiten.
Ein weiteres Beispielsystem beinhaltet einen ersten Behälter, der fluidisch mit einem zweiten Behälter gekoppelt ist, den zweiten Behälter, der fluidisch mit einer Wassereinspritzleitung zu einem Motor gekoppelt ist, eine erste Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem zweiten Behälter, ein erstes Kühlmittelventil entlang der ersten Kühlmittelleitung, die ausgelegt ist, um den Strom des Kühlmittels durch die erste Kühlmittelleitung zu regeln und ein zweites Kühlmittelventil entlang der zweiten Kühlmittelleitung, das ausgelegt ist, um den Strom des Kühlmittels durch die zweite Kühlmittelleitung zu regeln. Ein erstes Beispiel des Systems beinhaltet, dass der zweite Behälter vertikal niedriger als der erste Behälter ist und keine Flächen mit dem ersten Behälter teilt.
Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -abläufe können als ausführbare Anweisungen auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und von dem Steuersystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und anderer Motorhardware beinhaltet. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen. Somit können verschiedene dargestellte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier 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 Verbrennungsmotorsteuersystem programmiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließlich der verschiedenen Verbrennungsmotorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen 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 V-6, I-4, I-6, V-12, 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. Solche Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen und zwei oder mehr solche 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. Solche Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Schutzumfang aufweisen, darüber hinaus als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.

Claims

Wassereinspritzsystem, umfassend: einen ersten Behälter, der fluidisch mit einem zweiten Behälter gekoppelt ist, wobei der zweite Behälter auf einer vertikal niedrigeren Ebene als der erste Behälter positioniert ist, wobei der zweite Behälter fluidisch mit einer Wassereinspritzvorrichtung eines Motors gekoppelt ist; eine erste Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem zweiten Behälter; und ein erstes Kühlmittelventil entlang der ersten Kühlmittelleitung, das ausgelegt ist, den Strom des Kühlmittels durch die erste Kühlmittelleitung zu regeln.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei ein erstes Volumen des ersten Behälters größer ist als ein zweites Volumen des zweiten Behälters.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei eine erste Wand des ersten Behälters und eine zweite Wand des zweiten Behälters wenigstens teilweise Flächen miteinander teilen.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 3, wobei sich ein Einlass einer Fluidleitung, die den ersten Behälter fluidisch mit dem zweiten Behälter koppelt, in der ersten Wand des ersten Behälters befindet und sich ein Auslass der Fluidleitung in der zweiten Wand des zweiten Behälters befindet.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 1, das ferner eine zweite Kühlmittelleitung umfasst, die ein zweites Kühlmittelventil beinhaltet, wobei sich die zweite Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter befindet.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 5, wobei die zweite Kühlmittelleitung von einem Verzweigungspunkt entlang der ersten Kühlmittelleitung ausgeht und die zweite Kühlmittelleitung, nach dem Wärmeaustausch mit dem ersten Behälter, mit der ersten Kühlmittelleitung stromaufwärts vom zweiten Behälter und stromabwärts vom Verzweigungspunkt fluidisch verbunden ist.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Kühlmittelleitung durch ein Innenvolumen des zweiten Behälters führt.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei sich die erste Kühlmittelleitung entlang einer unteren Fläche des zweiten Behälters befindet.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Kühlmittelleitung fluidisch mit einem Kühlmittelsystem verbunden ist.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um das erste Kühlmittelventil in Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Temperatur im zweiten Behälter unter einem ersten Schwellenwert liegt.
Wassereinspritzsystem nach Anspruch 10, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, um das erste Kühlmittelventil in Reaktion darauf zu öffnen, dass eine Temperatur eines Kühlmittels an einer Wärmerückgewinnungsquelle zum Erwärmen des Kühlmittels über einem zweiten Schwellenwert liegt.
Verfahren, umfassend: Öffnen eines ersten Kühlmittelventils in Reaktion darauf, dass eine Temperatur eines ersten Behälters unter einem ersten Schwellenwert liegt und eine Temperatur des Kühlmittels an einer Wärmerückgewinnungsquelle über einem zweiten Schwellenwert liegt, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist und Kühlmittel durch die erste Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem ersten Behälter fließt, der erste Behälter fluidisch mit einem zweiten Behälter und einer Wassereinspritzvorrichtung eines Motors gekoppelt ist; und Schließen des ersten Kühlmittelventils in Reaktion darauf, dass die Temperatur des ersten Behälters über dem ersten Schwellenwert liegt, womit das Strömen des Kühlmittels durch die erste Kühlmittelleitung angehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei es sich bei der Wärmerückgewinnungsquelle um einen Motor handelt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei es sich bei der Wärmerückgewinnungsquelle um eine Leistungselektronik eines Hybridelektrofahrzeugs handelt.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend Einstellen einer Stellung eines zweiten Kühlmittelventils entlang einer zweiten Kühlmittelleitung in Wärmetauschbeziehung mit dem zweiten Behälter, wobei das Einstellen der Stellung des zweiten Kühlmittelventils das Öffnen des zweiten Kühlmittelventils in Reaktion darauf, dass ein Wasserstand im ersten Behälter unter einem Schwellenwertwasserstand liegt, um den Kühlmittelstrom zur zweiten Kühlmittelleitung durch das zweite Kühlmittelventil zu leiten, umfasst.