DE102017121743A1 - System und verfahren zum extrahieren von wasser aus einem hlk-system für die wassereinspritzung - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Einstellen einer Position eines Luftrückführventils eines HLK-Systems zum Einstellen eines Verhältnisses von Umgebungs- zu rückgeführter Luft, die durch einen AC-Verdampfer geleitet wird, um kondensiertes Wasser zur Wassereinspritzung in einen Motor zu sammeln, bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein Verfahren ein Einstellen der Position des Luftrückführventils des HLK-Systems auf Grundlage eines Wasserfüllstands in einem Wasserspeichertank des Wassereinspritzsystems beinhalten. Ferner kann das Verfahren das Einstellen der Position des Luftrückführventils des HLK-Systems auf Grundlage einer bestimmten Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft und einer bestimmten Luftfeuchtigkeit der rückgeführten Luft beinhalten.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme für ein Heizungs-, Lüftungs-, Klimatisierungs-(HLK)-System und ein Wassereinspritzsystem eines Motors.
  • Hintergrund/Kurzdarstellung
  • Verbrennungsmotoren können Wassereinspritzsysteme beinhalten, die Wasser aus einem Speichertank in eine Vielzahl von Stellen, einschließlich eines Ansaugkrümmers, die den Verbrennungsmotorzylindern vorgelagert sind, oder direkt in die Verbrennungsmotorzylinder einspritzen. Durch Einspritzen von Wasser in die Verbrennungsmotoransaugluft können die Kraftstoffeffizienz und die Verbrennungsmotorleistung erhöht und Verbrennungsmotoremissionen reduziert werden. Wenn Wasser in den Verbrennungsmotoreinlass oder in die Zylinder eingespritzt wird, wird Wärme von der Ansaugluft und/oder den Verbrennungsmotorkomponenten auf das Wasser übertragen. Diese Wärmeübertragung verursacht eine Verdunstung, was zu einer Kühlung führt. Das Einspritzen von Wasser in die Ansaugluft (z. B. in den Ansaugkrümmer) senkt sowohl die Temperatur der Ansaugluft als auch eine Verbrennungstemperatur bei den Verbrennungsmotorzylindern. Durch das Kühlen der Ansaugluftladung kann eine Klopftendenz verringert werden, ohne das Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis anzureichern. Dies kann auch ein höheres Verdichtungsverhältnis, einen vorgezogenen Zündzeitpunkt und eine verringerte Abgastemperatur ermöglichen. Infolgedessen wird die Kraftstoffeffizienz erhöht. Außerdem kann ein höherer Liefergrad zu einem erhöhten Drehmoment führen. Des Weiteren kann eine gesenkte Verbrennungstemperatur mit Wassereinspritzung NOx reduzieren, während ein effizienteres Kraftstoffgemisch Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen reduzieren kann. Wie oben erwähnt, kann Wasser in einem Fahrzeug gespeichert werden, um Wasser bei Bedarf für die Einspritzung bereitzustellen. Um jedoch die Wassereinspritzanforderungen eines Verbrennungsmotors zu erfüllen, muss das Fahrzeug über eine ausreichende Wasserversorgung verfügen. In einem Beispiel kann ein Wasserspeichertank einer Wassereinspritzung manuell von einem Fahrzeugbediener nachgefüllt werden. In manchen Situationen allerdings kann Wasser zum Nachfüllen des Tanks nicht leicht zugänglich sein, weshalb das Nachfüllen des Tanks für den Bediener unerwünscht sein kann.
  • Andere Ansätze zum Nachfüllen eines Wasserspeichertanks beinhalten das Sammeln von Wasser (oder Kondensat) aus anderen Fahrzeugsystemen an Bord des Fahrzeugs, wie etwa Sammeln von Wasser aus einer Klimaanlage (AC) eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK)-Systems. Zum Beispiel beinhaltet der von John Michael Ette in EP2607647 A1 gezeigte Ansatz ein Extrahieren von Wasser aus einem HLK-System. Darin basiert das Sammeln von Kondensat auf einer Menge von in einem Wasserspeicherbehälter (z. B. Tank) gespeichertem Wasser und günstigen Umgebungsbedingungen. Kondensat wird aus einem HLK-System gesammelt, wenn eine Umgebungstemperatur hoch ist und ein Wasserspeicherbehälterniveau unter einem Niveau für den Wassereinspritzbedarf ist. Die Erfinder haben jedoch mögliche Probleme bei solchen Verfahren erkannt. Insbesondere kann es unzureichend sein, Wasser aus einem HLK-System nur dann zu sammeln, wenn die Umgebungsbedingungen für die Kondensaterzeugung förderlich sind, um die Wassereinspritzanforderungen eines Motors zu erfüllen. Ferner kann das Betreiben eines AC-Verdichters des HLK-Systems, wenn Umgebungsbedingungen günstig sind, aber keine Klimatisierung angefordert worden ist, um Kondensat zu sammeln, zusätzliche Kraftstoffzufuhr erfordern und den Vorteil der Kraftstoffeffizienz der Wassereinspritzung beeinträchtigen.
  • In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für ein Fahrzeug angesprochen werden, beinhaltend das Einstellen einer Position eines Luftrückführventils eines HLK-Systems des Fahrzeugs zum Variieren eines Verhältnisses von frischer Umgebungsluft zu rückgeführter Kabinenluft, die durch einen AC-Verdampfer des HLK-Systems geleitet wird, auf Grundlage des Füllstands von Wasser in einem Wasserbehälter, der mit einem Wassereinspritzsystem verbunden ist. Ein Wassereinspritzsystem, einschließlich des Wasserbehälters, kann fluidisch mit dem HLK-System verbunden sein. Somit kann das HLK-Rückführventil, wenn der AC-Verdichter betrieben wird (z. B. wenn sich die AC-Verdichterlast erhöht), eingestellt werden und Wasser kann von dem AC-System des HLK-Systems gesammelt werden. Die Position des HLK-Rückführventils kann eingestellt werden, um das Verhältnis von Umgebungs- zu rückgeführter Luft, die auf den AC-Verdampfer gerichtet ist, auf Grundlage einer bestimmten Umgebungsluftfeuchtigkeit und Rückführluftfeuchtigkeit als Reaktion auf einen Wasserfüllstand in dem Wasserbehälter einzustellen. Gesammeltes Wasser wird dann zur Verwendung in dem Wassereinspritzsystem in dem Wasserbehälter gespeichert. Auf diese Weise wird das Luftrückführventil eingestellt, während der AC-Verdichter betrieben wird, um Wasser für ein Wassereinspritzsystem zu sammeln, wodurch Wasser zur Einspritzung über das Einspritzsystem bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann das Einstellen der Position des HLK-Luftrückführventils das Reduzieren eines Verhältnisses von Umgebungsluft zu rückgeführter Kabinenluft, um eine Menge an rückgeführter Kabinenluft, die durch den AC-Verdampfer geleitet wird, zu erhöhen, als Reaktion darauf, dass der Wasserfüllstand in dem Wasserbehälter (z. B. Tank) geringer als ein Schwellenfüllstand ist und eine Bestimmung einer höheren Rückführluftfeuchtigkeit relativ zu einer Umgebungsluftfeuchtigkeit beinhalten. Zusätzlich kann dies das Einstellen einer Position der HLK-Rückführung in eine Position beinhalten, die sich von einer vom Kraftfahrzeugführer ausgewählten Position unterscheidet, auf Grundlage einer gewünschten Position für die Wassersammlung, und das Takten des AC-Verdichters, um eine vom Fahrgast angeforderte Kabinentemperatur bereitzustellen. Auf diese Weise kann die Position des HLK-Luftrückführventils während des AC-Betriebs eingestellt werden, um eine Menge an gesammeltem Kondensat zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann eine größere Menge an Kondensat aus dem HLK-System über eine breitere Spanne an Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen gesammelt werden, um Wasser für das Wassereinspritzsystem zu sammeln. Außerdem kann der Wasserfüllstand in dem Wasserbehälter des Wassereinspritzsystems automatisch ohne manuelles Füllen wieder aufgefüllt werden und es können ausreichende Füllstände für den Betrieb des Wassereinspritzsystems beibehalten werden. Ferner kann durch Reduzieren der Wahrscheinlichkeit des Ausgangs von Wasser oder des Betriebs des AC-Verdichters für die Wassersammlung, wenn keine Klimatisierung angefordert ist, mehr Wasser für die Wassereinspritzung verfügbar sein und/oder kann weniger Energie von dem AC-Verdichter verbraucht werden, wodurch sich die Kraftstoffeffizienz verbessert.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig in den Patentansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die Nachteile lösen, die oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung erwähnt sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotorsystems, das ein Wassereinspritzsystem beinhaltet.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems, das ein Wassereinspritzsystem, ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK)-System und einen Verbrennungsmotor beinhaltet.
  • 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines HLK-Systems und eines Wassersammelsystems.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einspritzen von Wasser in einen Verbrennungsmotor auf der Grundlage einer Einspritzanforderung.
  • 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Sammeln von Kondensat aus einem HLK-System und Speichern des extrahierten Kondensates zur Wassereinspritzung bei einem Verbrennungsmotor.
  • 6 zeigt einen Verlauf, der Einstellungen an einem Luftrückführventil eines HLK-Systems in Reaktion auf einen Füllstand eines Wasserspeichertanks und eine gewünschte Wassereinspritzmenge darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Einstellen eines HLK-Rückführventils eines HLK-Systems zum Verändern des Verhältnisses von Umgebungs- zu rückgeführter Luft, die auf einen AC-Verdichter gerichtet ist, auf Grundlage des Wasserstands in einem Wasserspeichertank eines Fahrzeugsystems. Wenn ein AC-Verdichter arbeitet, kann die Position des HLK-Rückführventils eingestellt werden, um Wasser zur Einspritzung in einen Verbrennungsmotor von dem HLK-System zu sammeln. Die Position des HLK-Rückführventils kann in eine Position eingestellt werden, die mehr Umgebungsluft durch den AC-Verdampfer leitet, auf Grundlage auf einer höheren bestimmten Umgebungsluftfeuchtigkeit relativ zu einer Rückführluftfeuchtigkeit. Umgekehrt kann die Position des HLK-Rückführventils in eine Position eingestellt werden, die mehr rückgeführte Luft durch den AC-Verdampfer leitet, auf Grundlage auf einer höheren bestimmten Rückführluftfeuchtigkeit relativ zu einer Umgebungsluftfeuchtigkeit. Das gesammelte Wasser kann in dem Wasserspeichertank eines Wassersammelsystems gespeichert und dann über eine oder mehrere mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte Wassereinspritzvorrichtungen eingespritzt werden. Eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verbrennungsmotorsystems, das ein Wassersammelsystem beinhaltet, das gesammeltes Kondensat aus einem HLK-System empfängt und das gesammelte Wasser in den Verbrennungsmotor einspritzt, wird in 1 gezeigt. In 2 wird eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugsystems gezeigt, das im Wesentlichen das gleiche Verbrennungsmotorsystem und Wassereinspritzsystem wie das in 1 dargestellte beinhaltet. Überdies zeigt 2 die Kopplung zwischen dem HLK-System, dem Verbrennungsmotor und dem Wassersammelsystem. Durch Einstellen des Verhältnisses von Umgebungs- zu rückgeführter Luft, die während des HLK-Betriebs zu dem AC-Verdampfer geleitet wird, auf Grundlage der bestimmten Luftfeuchtigkeit der Umgebungs- und rückgeführten Luft und des Wasserfüllstands in dem Wasserspeichertank, kann Wasser von dem HLK-System gesammelt werden, um den Wasserspeichertank in dem Wassereinspritzsystem wieder aufzufüllen, um Wasser für die Wassereinspritzung in den Verbrennungsmotor bereitzustellen. In 3 wird eine schematische Darstellung eines beispielhaften HLK-Systems gezeigt, welches im Wesentlichen dasselbe wie das in 2 gezeigte HLK-System ist, das mit Verbrennungsmotor und Wassereinspritzsystemen verbunden ist. 4–5 veranschaulichen beispielhafte Verfahren zum Sammeln von Kondensat aus dem HLK-System durch Einstellen der Position des HLK-Rückführventils zum Einstellen des Verhältnisses von Umgebungs- zu rückgeführter Luft, die zu dem AC-Verdampfer geleitet wird. Konkret zeigt 4 ein Verfahren zum Bestimmen, ob Wasser in einen Verbrennungsmotor eingespritzt werden soll, auf Grundlage der Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen. 5 zeigt ein Verfahren zum Sammeln von Wasser (z. B. Kondensat oder kondensiertes Wasser) von dem HLK-System durch Einstellen der Position des HLK-Rückführventils als Reaktion auf einen Wasserfüllstand in dem Wasserspeichertank und der bestimmten Kabinen- und Umgebungsluftfeuchtigkeit. In einem Beispiel kann das HLK-Rückführventil auf eine Position gesetzt werden, die für das Wassersammeln gewünscht wird, auf Grundlage der Kabinenluftfeuchtigkeit und Rückführluftfeuchtigkeit, und ein AC-Verdichter des HLK kann auf Grundlage einer Fahrzeugführeranfrage zum Erhöhen der Wassersammelmenge als Reaktion auf einen geringen Wasserfüllstand in dem Wasserspeichertank und Beibehalten der Fahrgastkomforteinstellungen getaktet werden. Schließlich stellt 6 Einstellungen an der Position des HLK-Rückführventils des HLK-Systems als Reaktion auf einen Füllstand eines Wasserspeichertanks grafisch dar. Zum Beispiel kann während des HLK-Betriebs das HLK-Rückführventil in eine Position befohlen werden, die mehr Umgebungsluft und weniger rückgeführte Luft zu dem AC-Verdampfer leitet, als Reaktion darauf, dass eine bestimmte Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft höher als diejenige der rückgeführten Luft ist. Folglich kann mehr Wasser aus dem AC-System zur Einspritzung über das Wassereinspritzsystem gesammelt werden. Auf diese Weise können Wasserkondensatsammelparameter auf Grundlage des Wasserstands im Wasserspeichertank und der Wassereinspritzanforderungen des Verbrennungsmotors eingestellt werden. Infolgedessen kann der Wasserspeichertank automatisch mit Kondensat, das aus dem HLK-System gesammelt wurde, zur nachfolgenden Verwendung in einem Wassereinspritzsystem nachgefüllt werden.
  • In Bezug auf die Figuren zeigt 1 eine Ausführungsform eines Wassereinspritzsystems 60 und eines Verbrennungsmotorsystems 100 in einem Kraftfahrzeug 102, die schematisch dargestellt ist. In der abgebildeten Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 10 ein aufgeladener Verbrennungsmotor, der an einen Turbolader 13, einschließlich eines Verdichters 14, gekoppelt ist, welcher von einer Turbine 16 angetrieben wird. Konkret wird Frischluft entlang eines Ansaugkanals 142 über einen Luftreiniger 11 in den Verbrennungsmotor 10 eingespeist und strömt zu dem Verdichter 14. Der Verdichter kann ein geeigneter Ansaugluftverdichter, wie z. B. ein von einem Verbrennungsmotor angetriebener oder von einer Antriebswelle angetriebener Verdichter, sein. In dem Verbrennungsmotorsystem 100 ist der Verdichter als Turboladerverdichter dargestellt, der über eine Welle 19 mechanisch mit der Turbine 16 gekoppelt ist, wobei die Turbine 16 durch sich ausdehnende Verbrennungsmotorabgase angetrieben wird. In einer Ausführungsform können der Verdichter und die Turbine innerhalb eines Twin-Scroll-Turboladers gekoppelt sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Variable-Geometrie-Lader (VGT-Lader) sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv in Abhängigkeit der Verbrennungsmotordrehzahl und anderer Betriebsbedingungen variiert wird.
  • Wie in 1 dargestellt, ist der Verdichter 14 durch einen Ladeluftkühler (Charge Air Cooler – CAC) 18 an ein Drosselventil (z. B. die Ansaugdrossel) 20 gekoppelt. Der CAC kann zum Beispiel ein Luft-Luft- oder Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher sein. Das Drosselventil 20 ist mit einem Verbrennungsmotoransaugkrümmer 22 gekoppelt. Aus dem Verdichter 14 tritt die warme verdichtete Luftladung in den Einlass des CAC 18 ein, kühlt ab, während sie durch den CAC strömt, und tritt dann aus, um durch das Drosselventil 20 zum Ansaugkrümmer 22 zu gelangen. In der in 1 dargestellten Ausführungsform wird der Druck der Luftladung im Ansaugkrümmer durch einen Krümmerluftdruck-(Manifold Air Pressure – MAP)-Sensor 24 erfasst und wird ein Ladedruck durch einen Ladedrucksensor 124 erfasst. Ein Verdichter-Bypass-Ventil (nicht gezeigt) kann zwischen dem Einlass und dem Auslass des Verdichters 14 in Reihe gekoppelt sein. Das Verdichter-Bypass-Ventil kann ein normal geschlossenes Ventil sein, das dazu ausgelegt ist, sich unter ausgewählten Betriebsbedingungen zu öffnen, um übermäßigen Ladedruck abzulassen. Beispielsweise kann das Verdichter-Bypass-Ventil während Bedingungen einer abnehmenden Verbrennungsmotordrehzahl geöffnet werden, um ein Verdichterpumpen zu verhindern.
  • Der Ansaugkrümmer 22 ist durch eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) an eine Reihe von Brennräumen oder Zylindern 180 gekoppelt. Wie in 1 dargestellt, ist der Ansaugkrümmer 22 allen Brennräumen 180 des Verbrennungsmotors 10 vorgelagert. Sensoren wie etwa ein Krümmerladungstemperatur-(Manifold Charge Temperature – MCT)-Sensor 23 und Luftladungstemperatur-(Air Charge Temperature – ACT)-Sensor 125 können enthalten sein, um die Temperatur der Ansaugluft an den jeweiligen Stellen im Ansaugkanal zu bestimmen. In manchen Beispielen können die MCT- und die ACT-Sensoren Thermistoren sein und kann die Ausgabe der Thermistoren verwendet werden, um die Temperatur der Ansaugluft im Kanal 142 zu bestimmen. Der MCT-Sensor 23 kann zwischen der Drossel 20 und den Einlassventilen der Brennräume 180 positioniert sein. Der ACT-Sensor 125 kann dem CAC 18, wie dargestellt, vorgelagert sein, in alternativen Ausführungsformen kann der ACT-Sensor 125 jedoch dem Verdichter 14 vorgelagert sein. Die Lufttemperatur kann ferner in Verbindung mit einer Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur verwendet werden, um zum Beispiel die Menge an Kraftstoff zu berechnen, die dem Verbrennungsmotor zugeführt wird.
  • Die Brennräume sind ferner über einen Satz von Auslassventilen (nicht gezeigt) an den Abgaskrümmer 136 gekoppelt. In der abgebildeten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 136 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abwasser aus unterschiedlichen Brennkammern an unterschiedliche Stellen in dem Verbrennungsmotorsystem geleitet wird. Der Darstellung nach ist eine Breitbandlambda-(Universal Exhaust Gas Oxygen – UEGO)-Sonde 126 an den Abgaskrümmer 136 gekoppelt, welcher der Turbine 16 vorgelagert ist. Alternativ dazu kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden.
  • Wie in 1 dargestellt, wird Abgas zum Antreiben der Turbine aus einem oder mehreren Abgaskrümmerabschnitten zu der Turbine 16 geleitet. Wenn ein reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann etwas Abgas stattdessen durch ein Wastegate (nicht gezeigt) geleitet werden und damit die Turbine umgehen. Der kombinierte Strom aus der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch die Emissionssteuervorrichtung 70. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen 70 einen oder mehrere Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung beinhalten, die dazu ausgelegt sind, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge einer oder mehrerer Substanzen im Abgasstrom zu reduzieren. In einem Beispiel kann die Emissionssteuervorrichtung 70 einen Dreiwegekatalysator (TWC) beinhalten.
  • Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuervorrichtung 70 kann ganz oder teilweise über einen Abgaskanal 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. Je nach Betriebsbedingungen kann stattdessen jedoch etwas Abgas zu einem Abgasrückführungs-(AGR)-Kanal 151, durch einen AGR-Kühler 50 und ein AGR-Ventil 152, zum Einlass des Verdichters 14 umgeleitet werden. Auf diese Weise ist der Verdichter dazu ausgelegt, Abgas, das einer Turbine 16 nachgelagert abgegriffen (z. B. entnommen) wird, aufzunehmen. Das AGR-Ventil 152 kann geöffnet werden, um eine kontrollierte Menge an gekühltem Abgas für eine wünschenswerte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung zu dem Verdichtereinlass aufzunehmen. Dadurch ist das Verbrennungsmotorsystem 100 dafür eingerichtet, eine externe Niederdruck-(LP)-AGR bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen kann das AGR-System ein Hochdruck-AGR-System mit einem AGR-Kanal 151 sein, der eine Verbindung von vor der Turbine 16 bis hinter dem Verdichter 14 bereitstellt. In einigen Ausführungsformen kann der MCT-Sensor 23 positioniert sein, um die Krümmerladungstemperatur zu bestimmen, und kann durch den AGR-Kanal 151 rückgeführte Luft und rückgeführtes Abgas beinhalten.
  • Die Brennräume 180 sind durch einen Zylinderkopf 182 abgedeckt und sind an Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 179 gekoppelt (während in 1 nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung dargestellt ist, beinhaltet jeder Brennraum eine daran gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung). Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 179 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffzuteiler beinhaltet. Ferner saugt der Brennraum 180 Wasser und/oder Wasserdampf an, das/der durch die Wassereinspritzvorrichtung 33 in den Verbrennungsmotoreinlass eingespritzt werden kann. Wie in 1 dargestellt, ist die Wassereinspritzvorrichtung 33 im Ansaugkrümmer 22 der Drossel 20 nachgelagert und allen Brennräumen (z. B. Zylindern) 180 des Verbrennungsmotors 10 vorgelagert angeordnet. In einer anderen Ausführungsform kann die Wassereinspritzvorrichtung 33 der Drossel 20 nachgelagert in einem oder mehreren Saugrohren (z. B. Anschlüssen; nicht gezeigt), die zu einem der Brennräume 180 führen, oder in einer oder mehreren Brennräumen 180, um Wasser direkt einzuspritzen, positioniert sein. In einer wieder anderen Ausführungsform kann das Wassereinspritzsystem eine Vielzahl von Wassereinspritzvorrichtungen beinhalten, die an einer oder mehreren dieser Stellen positioniert sind. Beispielsweise kann ein Verbrennungsmotor in einer Ausführungsform jeweils eine Wassereinspritzvorrichtung, die in einem Ansaugkrümmer 22 positioniert ist, Wassereinspritzvorrichtungen, die an jedem Saugrohr positioniert sind, und Wassereinspritzvorrichtungen, die an jedem Brennraum positioniert sind, beinhalten. Wasser kann den Wassereinspritzvorrichtungen 33 durch das Wassereinspritzsystem 60 zugeführt werden.
  • Das Wassereinspritzsystem 60 beinhaltet einen Wasserspeichertank (oder -behälter) 63, eine Wasserpumpe 62 und einen Wasserfüllkanal (z. B. manuellen Wasserfüllkanal) 69. Zusätzlich ist das Wassereinspritzsystem 60 an ein Wassersammelsystem 172 gekoppelt, das Wasser (z. B. in Form eines flüssigen Kondensats) aus einer Klimaanlage extrahiert, wie weiter unten beschrieben. Im Wasserspeichertank 63 gespeichertes Wasser wird der Wassereinspritzvorrichtung 33 über einen Wasserkanal 61 zugeführt. In einer anderen Ausführungsform kann im Wasserspeichertank 63 gespeichertes Wasser mehreren Wassereinspritzvorrichtungen zugeführt werden, die an den Einlass gekoppelt sind, wie oben beschrieben. In Ausführungsformen, die mehrere Einspritzvorrichtungen beinhalten, kann der Wasserkanal 61 ein oder mehrere Ventile und Wasserkanäle (nicht gezeigt) beinhalten, um zwischen verschiedenen Wassereinspritzvorrichtungen oder einer oder mehreren Wasserpumpen auszuwählen, die jeweils an einen Wassereinspritzkanal für eine oder mehrere Einspritzvorrichtungen gekoppelt ist. Die Wasserpumpe 62 kann durch eine Steuerung 12 betrieben werden, um der Wassereinspritzvorrichtung 33 über den Kanal 61 Wasser bereitzustellen.
  • Der Wasserspeichertank 63 kann einen Wasserstandssensor 65, einen Wasserqualitätssensor 66 und einen Wassertemperatursensor 67 beinhalten, die Informationen an die Steuerung 12 übertragen können. Zum Beispiel erkennt der Wassertemperatursensor 67 bei Frostbedingungen, ob das Wasser in dem Tank 63 gefroren oder zur Einspritzung verfügbar ist. In einigen Ausführungsformen kann ein Verbrennungsmotorkühlmittelkanal (nicht gezeigt) mit dem Speichertank 63 wärmegekoppelt sein, um gefrorenes Wasser aufzutauen. Der Wasserqualitätssensor 66 kann erkennen, ob das Wasser im Wasserspeichertank 63 für die Einspritzung geeignet ist. Als ein Beispiel kann der Wasserqualitätssensor 66 ein Leitfähigkeitssensor sein. Der Stand des im Wassertank 63 gespeicherten Wassers, wie durch den Wasserstandssensor 65 festgestellt, kann dem Fahrzeugführer übermittelt und/oder zur Einstellung des Verbrennungsmotorbetriebs verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Wasserstandsanzeiger oder eine Angabe auf einem Fahrzeugarmaturenbrett (nicht gezeigt) verwendet werden, um den Wasserstand zu übermitteln. In einem anderen Beispiel kann der Wasserstand im Wassertank 63 verwendet werden, um zu bestimmen, ob genügend Wasser zur Einspritzung verfügbar ist, wie weiter unten in Bezug auf 3 beschrieben. In der abgebildeten Ausführungsform kann der Wasserspeichertank 63 über den Wasserfüllkanal 69 manuell nachgefüllt werden und/oder automatisch durch das Sammelsystem 72 über den Wassertankfüllkanal 76 nachgefüllt werden. Das Sammelsystem 72 kann an eine oder mehrere Komponenten 74 gekoppelt sein, die den Wasserspeichertank mit Kondensat, das aus verschiedenen Verbrennungsmotor- oder Fahrzeugsystemen gesammelt wurde, nachfüllen. In einem Beispiel kann das Sammelsystem 72 an ein AGR-System gekoppelt sein, um Wasser, das aus Abgas kondensiert, welches das AGR-System durchströmt, zu sammeln. In einem anderen Beispiel kann das Sammelsystem 72 an ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK)-System gekoppelt sein (wie in 2 und 3 gezeigt). Der manuelle Füllkanal 69 kann an ein Filter 68 fluidgekoppelt sein, das geringfügige im Wasser enthaltene Verunreinigungen entfernen kann, die Verbrennungsmotorkomponenten möglicherweise beschädigen könnten.
  • Zusätzlich ist der Verbrennungsmotor 10 thermisch an das Kühlmittelsystem 120 gekoppelt. Das Kühlmittelsystem 120 kann einen Radiator 130 als ein Wärmetauscher beinhalten. Wärmeres Kühlmittel (was Wasser oder andere mögliche Kühlmittel sein kann) tritt in den Radiator 130 an, wo Wärme von dem Kühlmittel zum Radiator übertragen wird. Dann tritt gekühltes Kühlmittel aus dem Radiator 130 und strömt über die Kühlmittelschleife 131 zu den Verbrennungsmotorkomponenten. (Gestrichelte Linien stellen den Strom des Kühlmittels in einer Schleife dar und Pfeile geben die Richtung des Kühlmittelstroms an). Kühlmittel innerhalb der Schleife 131 kann zum Verbrennungsmotorzylinderkopf 182 und/oder über zum EGR-Kühler 50 zirkulieren. In der dargestellten Ausführungsform wird ein einzelner Radiator mit Kühlmittelschleife 131 gezeigt. Allerdings kann das Kühlmittelsystem in einigen Ausführungsformen ein Doppelschleifenkühlmittelsystem sein, das Kühlmittel zu Verbrennungsmotorkomponenten über separate Kühlmittelschleifen strömt, wobei jede Schleife mit einem Radiator ausgestattet ist.
  • 1 zeigt ferner ein Steuersystem 28. Das Steuersystem 28 kann kommunikativ an verschiedene Komponenten des Verbrennungsmotorsystems 100 gekoppelt sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und -vorgänge durchzuführen. Wie in 1 dargestellt, kann das Steuersystem 28 z. B. eine elektronische digitale Steuerung 12 beinhalten. Die Steuerung 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, Direktzugriffsspeicher, Keep-Alive-Speicher und einen Datenbus beinhaltet. Der Abbildung entsprechend kann die Steuerung 12 Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren 30 empfangen, was Benutzereingaben und/oder Sensoren (wie z. B. Getriebegangstellung, Gaspedaleingabe (z. B. Pedalstellung), Bremseingabe, Getriebewählhebelstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Luftmassenstrom durch den Motor, Ladedruck, Umgebungstemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit, Ansauglufttemperatur, Lüfterdrehzahl usw.), Kühlsystemsensoren (wie z. B. ECT-Sensor, Lüfterdrehzahl, Temperatur in der Fahrgastzelle, Umgebungsluftfeuchtigkeit usw.), CAC-Sensoren 18 (wie z. B. CAC-Ansauglufttemperatur, ACT-Sensor 125 und -Druck, CAC-Auslasslufttemperatur, MCT-Sensor 23 und -Druck usw.), Klopfsensoren 183 zum Bestimmen der Zündung von Endgasen und/oder der Wasserverteilung zwischen Zylindern, Wassereinspritzsystemsensoren (wie z. B. Wasserstandssensor 65, Wasserqualitätssensor 66 und Wassertemperatursensor 67) und andere beinhalten kann. Ferner kann die Steuerung 12 mit verschiedenen Aktoren 32 kommunizieren, die Verbrennungsmotoraktoren (wie z. B. Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, eine elektronisch gesteuerte Ansaugluft-Drosselklappe, Zündkerzen, Wassereinspritzvorrichtungen, Wasserpumpen usw.) beinhalten können. In einigen Beispielen kann das Speichermedium (z. B. Speicher) mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, welche durch den Prozessor durchführbar sind, um die weiter unten beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten, die vorgesehen, aber nicht konkret aufgeführt sind, durchzuführen.
  • Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Verbrennungsmotorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Beispielsweise kann das Einspritzen von Wasser in den Verbrennungsmotor Einstellen eines Aktors der Einspritzvorrichtung 33 zum Einspritzen von Wasser beinhalten und das Einstellen der Wassereinspritzung kann Einstellen einer Wassermenge, die über die Einspritzvorrichtung eingespritzt wird, oder eines Zeitpunkts davon beinhalten. In einem anderen Beispiel kann das Sammeln von Kondensat für ein Wassereinspritzsystem 60 ein Einstellen des Betriebs des Wassersammelsystems 72, wie z. B. eines HLK-Systems, beinhalten.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Klimaanlage 290, die an ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungs-(HLK)-System 201 in einem Fahrzeug 202 gekoppelt ist, in schematischer Darstellung. Das in 2 dargestellte Fahrzeug 202 kann ähnliche Elemente wie das in 1 dargestellte Fahrzeug 102 aufweisen, wie z. B. einen in 1 dargestellten Verbrennungsmotor 10. Daher sind der Kürze halber Komponenten in 2, die jenen aus 1 ähnlich sind, ähnlich gekennzeichnet und nachfolgend nicht wiederholt beschrieben.
  • Das Fahrzeugsystem 202 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 10 und ein HLK-System 201, das mit einem Wassersammelsystem 72 gekoppelt ist. Ferner kann das Fahrzeugsystem 202 einen Endantrieb/Räder 218, die eine Straßenoberfläche kontaktieren können, eine Fahrgastzelle oder Kabine 204 und einen Unterhaubenraum 203 beinhalten. Der Unterhaubenraum 203 kann verschiedene Unterhaubenkomponenten unter der Haube (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs 202 aufnehmen. Zum Beispiel kann der Unterhaubenraum 203 den Verbrennungsmotor 10 aufnehmen. Der Verbrennungsmotor 10 weist Brennkammern oder Zylinder 30 auf.
  • Das HLK-System 201 kann konfiguriert sein, um durch eine oder eine Vielzahl von Entlüftungen 291 einen klimagesteuerten Luftstrom in eine Kabine oder Fahrgastzelle 204 bereitzustellen. Das HLK-System 201 beinhaltet eine Klimaanlage 290 und einen Kühler 292. Außerdem kann das HLK-System 201 verschiedene Pumpen, Ventile und Wärmetauscher zum Zirkulieren eines geeigneten Kühlfluids wie zum Beispiel Wasser, Kühlmittel oder eines anderen geeigneten Fluids durch den Verbrennungsmotor 10, um Abwärme zu absorbieren, beinhalten. Die Abwärme kann verwendet werden, um die Fahrgastzelle 204 zu heizen (z. B. wenn Kabinenheizung angefordert wird). Zusätzlich oder optional kann die Abwärme von dem Fahrzeug in Umgebungsluft abgeleitet werden, zum Beispiel durch Betreiben des Kühlers 292.
  • Ein oder mehrere Gebläse (nicht gezeigt) und Kühllüfter können im HLK-System 201 enthalten sein, um Luftstromstütze bereitzustellen und einen Kühlluftstrom durch die Unterhaubenkomponenten zu erhöhen. Zum Beispiel kann ein mit dem Kühler 292 verbundener Kühllüfter betrieben werden, wenn sich das Fahrzeug bewegt und der Verbrennungsmotor arbeitet, um Kühlluftstromstütze durch den Kühler 292 bereitzustellen. Der Kühllüfter kann auch einen Kühlluftstrom in den Unterhaubenraum 203 durch eine Öffnung am vorderen Ende des Fahrzeugs 202 ziehen, zum Beispiel durch den Grill 212. Ein solcher Kühlluftstrom kann dann von dem Kühler 292 und anderen Unterhaubenkomponenten (z. B. Kraftstoffsystemkomponenten, Batterien usw.) verwendet werden, um den Verbrennungsmotor und/oder das Getriebe kühl zu halten. Ferner kann in einigen Beispielen der Luftstrom verwendet werden, um Wärme von der Klimaanlage 290 abzulehnen. Noch weiter kann der Luftstrom zusätzlich oder alternativ verwendet werden, um die Leistung eines turboaufgeladenen/superaufgeladenen Verbrennungsmotors zu verbessern, der mit Zwischenkühlern ausgestattet ist, die die Temperatur der Luft reduzieren, die in den Ansaugkrümmer/Verbrennungsmotor geht.
  • Noch weiter kann das HLK-System 201 eine oder mehrere Hilfskühlgeräte (nicht gezeigt) beinhalten, die ein entferntes oder eigenständiges Wärmesteuersystem beinhalten. Wenn enthalten, kann sich das Hilfsgerät (oder eigenständige System oder entfernte Wärmesteuersystem) an der Rückseite des Fahrzeugs befinden und kann als ein Beispiel eine Kühlpumpe oder einen Verdichter, einen Kondensator, Kühllüfter und Leitungen, die mit einem Dampfkühler in einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems des Fahrzeugs verbunden sind, enthalten. Das Hilfs- oder entfernte Kühlsystem kann geteilt werden, um andere Hardware zu kühlen, wie zum Beispiel Kühlen einer Batterie in einem Hybridfahrzeug, oder lediglich exklusiv zum Kühlen des Dampfkühlers des Kraftstofftanks verwendet werden.
  • Das HLK-System 201 ist ferner an ein Wassersammelsystem 72 fluidgekoppelt, das zu dem in 1 dargestellten Wassersammelsystem 72 im Wesentlichen ähnlich ist, um Wasser aus der Klimaanlage 290 zur Wassereinspritzung in den Verbrennungsmotor 10 zu extrahieren. Während Luft gekühlt wird, bildet sich Kondensat an einem Verdampfer (nicht gezeigt) der Klimaanlage 290. Das Kondensat wird dann dem Wassersammelsystem 72 über einen Kondensatabfluss (nicht gezeigt) und einen Wassertankfüllkanal 76 zugeführt.
  • Luft von dem HLK-System 201 kann zur Fahrgastzelle 204 durch Lüftungskanäle 291 geleitet werden, wie durch Pfeile veranschaulicht. Die Steuerung 12 lenkt Luftstrom von dem HLK-System 201 zu der Fahrgastzelle 204 gemäß Bedienereinstellungen, die über das Fahrzeugarmaturenbrett 298 eingegeben werden können, sowie Klimasensoren. In der Fahrgastzelle (z. B. Kabine) kann ein Fahrzeugbediener oder Fahrgast gewünschte Klimaparameter über ein Fahrzeugarmaturenbrett 298 eingeben. In einem Beispiel kann das Fahrzeugarmaturenbrett 298 einen oder mehrere Eingabeabschnitte zum Empfangen einer Benutzereingabe umfassen, wie z. B. Knöpfe, Berührungsbildschirme, Spracheingabe/-erkennung usw. In dem abgebildeten Beispiel kann das Fahrzeugarmaturenbrett 298 Eingabeabschnitte zum Empfangen von Bedienereingaben für das HLK-System 201 (z. B. Ein/Aus-Zustand der Klimaanlage, gewünschte Fahrgastzellentemperatur, Lüfterdrehzahl und Verteilungsweg für Kabinenluft) beinhalten. Ferner kann das Fahrzeugarmaturenbrett 298 eine oder mehrere Anzeigeleuchten und/oder eine textbasierte Anzeige beinhalten, über die Nachrichten an einen Bediener angezeigt werden. In einem anderen Beispiel kann eine Vielzahl von Sensoren 30 einen oder mehrere Klimasensoren beinhalten, welche die Temperatur eines AC-Verdampfers des HLK-Systems 201 und der Fahrgastzelle 204 sowie die Umgebungstemperatur an die Steuerung 12 anzeigen können. Ferner können die Sensoren 30 Luftfeuchtigkeitssensoren beinhalten, um die Luftfeuchtigkeit in der Fahrgastzelle 204 und Umgebungsluft sowie die Luftfeuchtigkeit von durch das HLK-System 201 geleiteter Luft zu messen. Die Luftfeuchtigkeitssensoren können absolute Luftfeuchtigkeit, spezifische Luftfeuchtigkeit und/oder relative Luftfeuchtigkeit messen, wobei relative Luftfeuchtigkeit bestimmt werden kann als ein Verhältnis der Dampfmasse zu gesättigter Dampfmasse oder ein Verhältnis des tatsächlichen Dampfdrucks zu Sättigungsdampfdruck bei einer gegebenen Temperatur.
  • 2 zeigt ferner ein Steuersystem 28. Das Steuersystem 28 ist dem in 1 dargestellten Steuersystem 28 im Wesentlichen ähnlich und beinhaltet eine Steuerung 12, die Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren 30 empfangen und mit verschiedenen Aktoren 32 kommunizieren kann. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 2 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 2 ein, um den Verbrennungsmotorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann das Sammeln von Wasser von einem HLK-System das Einstellen eines Luftrückführventils, wie weiter nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, eines HLK-Systems, wie zum Beispiel dem HLK 201, beinhalten. Die Steuerung kann Signale von Sensoren empfangen, wie zum Beispiel Signale eines Umgebungsluftfeuchtigkeitsstands, eines Fahrgastzellen-/Kabinenluftfeuchtigkeitsstands, einer Position eines Luftrückführventils oder eines Wasserfüllstands in einem Wasserspeichertank und kann Aktoren des Luftrückführventils einsetzen, um die Position des Luftrückführventils einzustellen. In einem Beispiel kann die Steuerung die Position des Luftrückführventils in eine erste Position einstellen, um mehr Umgebungsluft und weniger rückgeführte Luft zu dem AC-Verdampfer zu leiten, als Reaktion auf Ausgaben von Luftfeuchtigkeitssensoren, die angeben, dass Umgebungsluft eine höhere Luftfeuchtigkeit als die rückgeführte Luft aufweist. In einem anderen Beispiel stellt die Steuerung die Position des Luftrückführventils in eine zweite Position ein, um mehr rückgeführte Luft und weniger Umgebungsluft zu dem AC-Verdampfer eines HLK-Systems, wie zum Beispiel des HLK-Systems 201, zu leiten, als Reaktion auf Ausgaben von Luftfeuchtigkeitssensoren, die angeben, dass die Luftfeuchtigkeit der rückgeführten Luft höher als diejenige der Umgebungsluft ist. Zusätzlich kann die Steuerung 12 Signale von dem Armaturenbrett 298 empfangen, wie zum Beispiel eine gewünschte Fahrgastzellen-/Kabinentemperatur oder Position des Luftrückführventils, und kann den Betrieb des HLK-Systems 201 auf Grundlage der empfangenen Signale einstellen. In einem Beispiel kann die Steuerung die Position des Luftrückführventils als Reaktion auf Ausgaben von dem Armaturenbrett auf Grundlage einer gewünschten Position des Luftrückführventils einstellen.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 3 eine beispielhafte Ausführungsform 300 der Komponenten und des Betriebs eines Fahrzeug-HLK-Systems 320 beschrieben. In einem Beispiel kann das HLK-System 320 aus 3 ähnliche Elemente wie das in 2 gezeigte HLK-System 201 sein und kann als das HLK-System in 2 verwendet werden. Somit kann die Temperatur und der Fluss von Luft, die in den Kabinenraum des Fahrzeugs geliefert wird, eingestellt werden, indem das Verhältnis von heißer Luft (erzeugt unter Verwendung von Heizelementen) und kalter Luft (erzeugt unter Verwendung von Kühlelementen) eingestellt wird. Das HLK-System 320 beinhaltet einen Frisch-/Umgebungsluftkanal 302 zum Bereitstellen von Umgebungs- oder Frischluft von außerhalb des Fahrzeugs und einen Rückführluftkanal 304 zum Bereitstellen von rückgeführter Luft von innerhalb der Kabine/Fahrgastzelle, wie zum Beispiel der Fahrgastzelle 204, gezeigt unter Bezugnahme auf 2. Ein Verhältnis aus Frischluft zu rückgeführter Luft wird durch den Aktor 306 als Reaktion auf ausgewählte HLK-Einstellungen und Wassersammelsystemanforderungen eingestellt. Wenn zum Beispiel ein höherer Anteil an rückgeführter Luft benötigt wird, kann der Aktor in der Nähe der Mündung des Frischluftkanals 302 (wie in durchgezogenen Linien gezeigt) positioniert werden. Alternativ kann, wenn ein höherer Anteil an Frischluft benötigt wird, der Aktor 306 in der Nähe der Mündung des Rückführluftkanals 304 (wie in gestrichelten Linien gezeigt) positioniert werden. In einem anderen Beispiel kann als Reaktion auf eine Anforderung der Erhöhung der Wassersammlung für ein Wassereinspritzsystem, wie zum Beispiel das unter Bezugnahme auf 1 gezeigte Wassereinspritzsystem 60, der Aktor 306 in der Nähe der Mündung des Frischluftkanals 302 oder in der Nähe der Mündung des Rückführluftkanals 304 positioniert werden, abhängig davon, welche Luftquelle ein höheres Maß an Luftfeuchtigkeit relativ zu der anderen aufweist, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 detaillierter beschrieben. Der Aktor 306 kann von einem Vakuummotor (nicht gezeigt) zwischen den verschiedenen Positionen angetrieben werden. Alternativ kann der Aktor 306 von einem elektrischen Servomotor angetrieben werden.
  • Das geeignete Gemisch aus frischer und rückgeführter Luft wird dann durch HLK-Kühlelemente gegeben, die ausgelegt sind, um Klimatisierung zu ermöglichen. Insbesondere wird die Luft durch das Gebläse 308 und den Verdampferkern 312 entlang der Leitung 310 gegeben. Das Gebläse 308 beinhaltet einen Gebläsemotor mit variabler Geschwindigkeit und ein Gebläserad oder einen Lüfter. In dem Verdampferkern 312 bewirkt die Verdampfung eines Niedrigdruckkühlfluids oder -kühlmittels 334 (zum Beispiel Freon) zu einem Niedrigdruckgas einen Kühleffekt, welcher wiederum die dort hindurch fließende Luft kühlt. Auf Grundlage der Temperatureinstellungen des HLK-Systems kann ein geeigneter Anteil von kalter Luft 314, gekühlt durch den Durchlauf durch den Verdampferkern 312, dann in das Leitungssystem 322 gegeben und über Entlüftungen 324 an die Kabine verteilt werden. Nach dem Verlassen des Verdampferkerns durchläuft der Kühlmitteldampf einen Verdichter 340 und kommt als heißes verdichtetes Gas heraus. Das heiße verdichtete Kühlmittelgas wird anschließend durch einen Kondensator (nicht gezeigt) gegeben, wird zu einer gekühlten verdichteten Flüssigkeit, woraufhin sie durch ein Expansionsventil (nicht gezeigt) gegeben wird, zu einem kalten Flüssigkeits-/Dampfgemisch wird, bevor es schließlich erneut in den Verdampferkern 312 eingeführt wird.
  • Ebenso kann heiße Luft 320 durch den Durchlass von frischer und/oder rückgeführter Luft durch HLK-Heizelemente, die ausgelegt sind, um eine Lufterwärmung zu ermöglichen, erzeugt werden. Insbesondere wird Luft durch einen Heizkern 316 gegeben. Verbrennungsmotorkühlmittel 318, welches von dem Verbrennungsmotor empfangen wird, wird durch den Heizkern zirkuliert. Der Heizkern 316 kann sich dann als ein Wärmetauscher verhalten, der dem Verbrennungsmotorkühlmittel Wärme entzieht und die entzogene Wärme an ihn durchlaufende Luft überträgt. Auf diese Weise kann in der Leitung 330 heiße Luft erzeugt und in das Leitungssystem 322 gegeben werden. Ein klimagesteuerter Luftstrom, der eine geeignete Menge an heißer Luft und kalter Luft umfasst, kann in dem Leitungssystem 322 zum anschließenden Durchlass zu Fahrzeugentlüftungen erzeugt werden. Insbesondere kann ein Verhältnis von heißer Luft 320 zu kalter Luft 314 als Reaktion auf ausgewählte HLK-Einstellungen durch den Aktor 332 eingestellt werden. Wenn zum Beispiel Luftstrom mit einer höheren Temperatur angefordert wird, kann der Aktor in der Nähe der Mündung der Kaltluftleitung 310 (wie in gestrichelten Linien gezeigt) positioniert werden. Alternativ kann, wenn Luftstrom mit einer niedrigeren Temperatur angefordert wird, der Aktor in der Nähe der Mündung der Heißluftleitung 330 (wie in durchgehenden Linien gezeigt) positioniert werden. Der Aktor 332 kann von einem Vakuummotor oder einem elektrischen Servomotor (nicht gezeigt) angetrieben werden. Der Luftstrom mit den angeforderten Einstellungen der Flussrate und Temperatur kann dann jeweils als Reaktion auf die vom Fahrgast angegebene Richtung des Luftstroms entlang des Leitungssystems 324, 326 und/oder 328 zu dem Fahrzeugboden, Kabinenraum und Platten geleitet werden. Auf diese Weise können die Heiz- und Kühlelemente des HLK-Systems 320 verwendet werden, um einen Luftstrom mit einem angemessenen Verhältnis von heißer und kalter Luft zu einem angeforderten Standort zu liefern, mit einer angeforderten Flussrate, um dadurch den Fahrzeugfahrgästen einen klimagesteuerten Luftstrom bereitzustellen.
  • Zusätzlich ist der Verdampfer 312 ferner an ein Wassersammelsystem 72 fluidgekoppelt, das dem in 1 dargestellten Wassersammelsystem 72 im Wesentlichen ähnlich ist, um Wasser aus dem HLK-System 201 zur Wassereinspritzung in einen Verbrennungsmotor, wie zum Beispiel den in 1 gezeigten Verbrennungsmotor 10, zu extrahieren. Am Verdampfer 312 bildet sich Kondensat, während sich die Luft abkühlt, und das Kondensat wird dann dem Wassersammelsystem 72 über einen Kondensatabfluss (nicht gezeigt) und einen Wassertankfüllkanal 76 zugeführt. Eine Menge an durch das Wassersammelsystem 72 aus dem Verdampfer 312 extrahiertem Kondensat kann erhöht werden, wenn sich die Luftfeuchtigkeit der Luft, die den Verdampfer 312 durchläuft, erhöht. Somit kann durch Einstellen des Luftrückführventils, um eine Menge an Luft zu erhöhen, die von einer Luftquelle mit einer höheren Luftfeuchtigkeit relativ zu der anderen (z. B. von dem Frischluftkanal 302 oder dem Rückführluftkanal 304 geleitete Luft) zu dem Verdampfer 312 geleitet wird, die Wassersammlung erhöht werden.
  • Auf diese Weise stellen die Systeme aus 1–3 beispielhafte Systeme dar, die verwendet werden können, um Wasser (z. B. Kondensat) aus einer Klimaanlage eines HLK-Systems zu extrahieren und gesammeltes Wasser zur Einspritzung aus einem Wassereinspritzsystem in einem Verbrennungsmotor zu speichern. Die Verwendung eines Wassereinspritzsystems kann durch die Wassermenge, die in einem Wasserspeichertank gespeichert ist, begrenzt sein. So kann durch Koppeln eines HLK-Systems an ein Wassersammelsystem zum Sammeln von Wasser an einem Kondensator einer Klimaanlage eines HLK-Systems, wie in 1–3 gezeigt, ein Wassersammelsystem Wasser für das Wassereinspritzsystem bereitstellen. Das Sammeln von Wasser für ein Wassersammelsystem kann in Reaktion auf eines oder mehrere aus einem Wasserspeicherstand, Wassereinspritzanforderungen und verschiedenen Verbrennungsmotorbetriebsparametern, wie in den in 4 und 5 abgebildeten Verfahren dargestellt, eingestellt werden. Beispielsweise kann das Luftrückführventil eines HLK-Systems eingestellt werden, um Wasser für das Wassersammelsystem in Reaktion auf einen Wasserstand in einem Wasserspeichertank, wie in den in 4 und 5 abgebildeten Verfahren gezeigt, zu sammeln.
  • In Bezug auf 4 wird ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Einspritzen von Wasser in einen Verbrennungsmotor dargestellt. Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 400 und der übrigen hier aufgeführten Verfahren können durch eine Steuerung (wie z. B. die in den 1–2 dargestellte Steuerung 12) auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Verbrennungsmotorsystems, wie z. B. den oben im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Sensoren, empfangenen Signalen ausgeführt werden. Die Steuerung kann Verbrennungsmotoraktoren des Verbrennungsmotorsystems einsetzen, um den Verbrennungsmotorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen. In einem Beispiel kann Wasser über eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen unter Verwendung von Wasser, das in einem Wasserspeichertank eines Wassereinspritzsystems (wie z. B. dem Wasserspeichertank 63 des in 1 dargestellten Wassereinspritzsystems 60) gespeichert ist, eingespritzt werden.
  • Das Verfahren 400 beginnt bei 402 mit dem Schätzen und/oder Messen der Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen. Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen können Druck im Ansaugkrümmer (MAP), Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F), Zündzeitpunkt, Menge oder Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, eine Abgasrückführungs-(EGR)-Rate, Luftmassenstrom (MAF), Verteilerladungstemperatur (MCT), Verbrennungsmotordrehzahl und/oder -last, ein Level des Verbrennungsmotorklopfens usw. beinhalten. Als nächstes, bei 404, beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob Wassereinspritzung angefordert wurde. In einem Beispiel kann die Wassereinspritzung als Reaktion darauf, dass eine Krümmertemperatur größer als ein Schwellenwert ist, angefordert werden. Zusätzlich kann die Wassereinspritzung angefordert werden, wenn eine Schwellendrehzahl oder -last des Verbrennungsmotors erreicht wurde. In einem wieder anderen Beispiel kann die Wassereinspritzung auf der Grundlage eines Verbrennungsmotorklopfpegels, der über einem Schwellenwert liegt, angefordert werden. Ferner kann die Wassereinspritzung als Reaktion auf eine Abgastemperatur, die über einer Schwellentemperatur liegt, angefordert werden, wobei die Schwellentemperatur eine Temperatur ist, über der eine Verschlechterung der den Zylindern nachgelagerten Verbrennungsmotorkomponenten auftreten kann. Zusätzlich kann Wasser eingespritzt werden, wenn die abgeleitete Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs einen Schwellenwert unterschreitet.
  • Wurde keine Wassereinspritzung angefordert, so fährt der Verbrennungsmotorbetrieb bei 406 fort, ohne Wasser einzuspritzen. Wenn eine Wassereinspritzung angefordert wurde, fährt das Verfahren alternativ dazu bei 408 fort, um die Verfügbarkeit von Wasser zur Einspritzung zu schätzen und/oder zu messen. Die Wasserverfügbarkeit zur Einspritzung kann auf Grundlage der Ausgabe einer Vielzahl von Sensoren, wie z. B. eines Wasserstandssensors und/oder eines Wassertemperatursensors, die im Wasserspeichertank des Wassereinspritzsystems des Motors angeordnet sind (wie z. B. des in den 1 dargestellten Wasserstandssensors 65 und Wassertemperatursensors 67), bestimmt werden. Zum Beispiel kann es sein, dass Wasser im Wasserspeichertank unter Frostbedingungen (z. B., wenn die Wassertemperatur im Tank einen Schwellenwert unterschreitet, wobei sich der Schwellenwert bei oder nahe einer Gefriertemperatur befindet) nicht für eine Einspritzung zur Verfügung steht. In einem anderen Beispiel kann der Wasserstand im Wasserspeichertank einen Schwellenwert unterschreiten, wobei der Schwellenwert auf einer Wassermenge, die für ein Einspritzereignis oder einen Zeitraum von Einspritzzyklen erforderlich ist, beruhen kann. Als Reaktion darauf, dass der Wasserstand des Wasserspeichertanks den Schwellenwert unterschreitet, kann ein Nachfüllen des Tanks angezeigt werden. Bei 410 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob Wasser zur Einspritzung verfügbar ist. Wenn kein Wasser zur Einspritzung verfügbar ist, fährt das Verfahren bei 412 fort, um Fahrzeugbetriebsparameter so einzustellen, dass Wasser gesammelt wird. Dies kann Sammeln von Wasser aus Fahrzeugsystemen, wie einem HLK-System, beinhalten, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Das Verfahren bei 412 kann ferner ein Speichern des gesammelten Wassers im Wasserspeichertank beinhalten. In einer Ausführungsform kann die Steuerung zusätzlich eine Benachrichtigung an einen Fahrzeugbediener senden, um den Tank manuell nachzufüllen. Wenn jedoch Wasser zur Einspritzung verfügbar ist, fährt das Verfahren bei 414 fort, um Wasser (das im Wasserspeichertank gespeichert ist) auf der Grundlage der Wassereinspritzanforderung einzuspritzen. Das Einspritzen von Wasser kann das Betätigen eines Aktors einer oder mehrerer Wassereinspritzvorrichtungen (wie z. B. der in 1 dargestellten Wassereinspritzvorrichtung 33) des Verbrennungsmotors über eine Steuerung beinhalten, um im Wasserspeichertank gespeichertes Wasser in einen Ansaugkrümmer (oder an eine andere Stelle im Einlass des Verbrennungsmotors und/oder in Verbrennungsmotorzylindern des Verbrennungsmotors) einzuspritzen. Das Einspritzen von Wasser kann das Einspritzen einer angeforderten Wassermenge über einen Zeitraum oder als ein oder mehrere Impulse beinhalten.
  • 5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Extrahieren von Wasser (z. B. in Form eines Kondensats) aus einer mechanischen Klimaanlage eines Fahrzeugs. Wie oben beschrieben, kann Wasser für ein Wassereinspritzsystem aus einem fahrzeuginternen System, wie z. B. einem HLK-System (z. B. dem in 2 gezeigten HLK-System 201 und dem in 3 gezeigten HLK-System 320) gesammelt werden. Das Extrahieren von Kondensat aus dem HLK-System, wie zum Beispiel dem in 2 gezeigten HLK-System 201 oder dem in 3 gezeigten HLK-System 320, kann ein Extrahieren von Wasser unter Verwendung eines Wassersammelsystems, wie z. B. des in den 1–3 dargestellten Wassersammelsystems 72, beinhalten.
  • Das Verfahren 500 beginnt bei 502 mit dem Schätzen und/oder Messen der Fahrzeugbetriebsbedingungen. Fahrzeugbetriebsbedingungen können Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel Luftdruck im Ansaugkrümmer (MAP), Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F), Zündzeitpunkt, Menge oder Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, Menge oder Zeitpunkt der Wassereinspritzung und Verbrennungsmotordrehzahl und/oder -last, beinhalten. Andere Fahrzeugbetriebsbedingungen können einen Wasserstand in einem Wasserspeichertank, eine AC-Verdichterlast, eine Position eines HLK-Rückführventils usw. beinhalten. Der Wasserstand im Wasserspeichertank kann auf Grundlage einer Ausgabe von einem Sensor bestimmt werden, wie etwa einem Wassertankstandssensor, der in einem Wasserspeichertank eines Wassereinspritzsystems des Motors (wie etwa der in 1 gezeigte Wasserstandssensor 65) angeordnet ist. Der Wasserstand des Wasserspeichertanks kann z. B. über einen innerhalb des Tanks gekoppelten Sensor gemessen werden. Die Steuerung kann die Position des HLK-Rückführventils, wie zum Beispiel eines HLK-Rückführventils eines HLK-Systems eines Fahrzeugs (wie zum Beispiel dem in 3 gezeigten HLK-Rückführventil 306) auf Grundlage von Ausgaben von einem Sensor des HLK-Rückführventils bestimmen. Außerdem kann die Steuerung die Position des HLK-Rückführventils unter einer Vielzahl von Positionen zwischen einer Mündung eines Umgebungsluftkanals und einer Mündung eines Rückführluftkanals (z. B. zwischen den Verläufen für Umgebungs- oder Rückführluftstrom) einstellen. Die Steuerung kann die Position des HLK-Rückführventils auf Grundlage einer Ausgabe von verschiedenen Sensoren einstellen, darunter Umgebungs- und Kabinenluftfeuchtigkeitssensoren. In einem Beispiel kann die Steuerung das HLK-Rückführventil in eine Position einstellen, sodass rückgeführte Luft zu dem HLK-System fließt. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung die Position des HLK-Rückführventils derart einstellen, dass Umgebungsluft zu dem HLK-System fließt. In noch einem anderen Beispiel kann die Steuerung das HLK-Rückführventil zu einer Vielzahl von Positionen zwischen dem Umgebungsluftkanal und dem Rückführluftkanal auf Grundlage eines gewünschten Verhältnisses von Umgebungsluft zu rückgeführter Luft einstellen. Wenn zum Beispiel ein höherer Anteil an rückgeführter Luft benötigt wird, kann das Ventil in der Nähe zu der Mündung des Frischluftkanals relativ zu dem Rückführluftkanal positioniert werden. Umgekehrt kann die Steuerung, falls ein höheres Verhältnis von Umgebungs- zu Rückführluft gewünscht wird, die Position des Ventils näher zu dem Rückführluftkanal relativ zu dem Frischluftkanal einstellen. In noch einem anderen Beispiel kann die Steuerung die Position des HLK-Rückführventils zwischen der Position, die die Mündung des (z. B. an dem) Umgebungsluftkanals bedeckt und einer Position, die die Mündung des Rückführluftkanals bedeckt, modulieren, um ein gewünschtes Gesamtverhältnis von Umgebungs- zu rückgeführter Luft zu erreichen. Auf diese Weise kann die Steuerung eine logische Bestimmung der Position (oder Modulation) des HLK-Rückführventils auf Grundlage von logischen Regeln, die eine Funktion des Füllstands von Wasser in dem Wasserbehälter, der Umgebungsluftfeuchtigkeit und der Kabinenluftfeuchtigkeit sind, vornehmen.
  • Als Nächstes beinhaltet das Verfahren bei 504 das Bestimmen, ob der Wasserstand im Wasserspeichertank einen Schwellenwert unterschreitet. In einem Beispiel basiert der Schwellenwert auf einer Wassermenge, die für ein angefordertes Einspritzereignis oder einen Zeitraum von Einspritzzyklen erforderlich (z. B. angefordert) ist. In einem anderen Beispiel kann der Schwellenwert für Wasser in dem Wasserspeichertank ein festgelegter Füllstand sein, der größer als null, aber kleiner als ein voller Wassertankfüllstand ist. Falls der Wasserfüllstand nicht unter dem Schwellenwert ist, wird das Verfahren bei 506 fortgesetzt, um den AC-Verdichter zu betreiben und das Rückführventil auf Grundlage von Fahrgastkomfort und/oder Temperatureinstellungen und nicht des Wasserfüllstands einzustellen. Beispielsweise kann die Steuerung die Betriebslast des AC-Verdichters auf Grundlage (z. B. in Abhängigkeit von) der Bedienereingabe (z. B. einer festgelegten Temperatur für die AC-Anlage und einer aktuellen Fahrgastzellentemperatur) und nicht auf Grundlage des Wasserstands im Wasserspeichertank bestimmen. Konkret kann die Steuerung eine logische Bestimmung der gewünschten AC-Verdichterlast auf Grundlage von Logikregeln durchführen, die von der Bedienereingabe (z. B. Temperaturanforderung oder Ein/Aus-Zustand der AC-Anlage) und nicht vom Wasserstand abhängen. Daraufhin kann die Steuerung ein Signal auf Grundlage der logischen Bestimmung an einen Aktor des AC-Verdichters senden, um den AC-Verdichter auf Grundlage der bestimmten Betriebslast zu betreiben. Ferner kann die Steuerung die Position des HLK-Rückführventils auf Grundlage von Bedienereingaben (z. B. angeforderte Umgebungs- oder rückgeführte Luft für das HLK-System) und nicht auf Grundlage des Wasserfüllstands in dem Wasserspeichertank bestimmen.
  • Wenn bei 504 der Wasserstand nicht unter dem Schwellenwert liegt, fährt das Verfahren mit 508 fort, um zu bestimmen, ob Klimatisierung angefordert wurde. In einem Beispiel kann Klimatisierung durch einen Fahrzeugbediener unter Verwendung eines Bedienfelds in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs (wie z. B. des in 2 dargestellten Bedienfelds 298) angefordert werden. Beispielsweise kann die Steuerung ein Signal von dem Bedienfeld empfangen, das anfordert, dass die AC-Anlage eingeschaltet und auf einem festgelegten Temperaturniveau betrieben wird. Wenn Klimatisierung bei 508 nicht angefordert wurde, dann beinhaltet das Verfahren bei 510 das Sammeln von Wasser zur Einspritzung aus einem alternativen System. Das Verfahren kann bei 510 das Extrahieren von Kondensat aus einem anderen Wassersammelsystem des Fahrzeugs, wie z. B. einem Abgasrückführungssystem, in einem Beispiel beinhalten. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren bei 510 das Anzeigen einer Nachfüllanforderung für den Wasserspeichertank beinhalten. In einem Beispiel kann die Steuerung eine Benachrichtigung (z. B. eine visuelle Anzeige oder ein hörbares Signal) an den Fahrzeugbediener zum manuellen Nachfüllen des Wasserspeichertanks senden.
  • Wenn Klimatisierung bei 508 angefordert wurde, dann beinhaltet das Verfahren bei 512 das Bestimmen der Kabinen- und Umgebungsluftfeuchtigkeit. Beispielsweise kann die Steuerung Signale von einem Fahrgastzellenluftfeuchtigkeitssensor und einem Umgebungsluftfeuchtigkeitssensor empfangen. Dann beinhaltet das Verfahren bei 514 das Bestimmen, ob die Kabinenluftfeuchtigkeit höher als die Umgebungsluftfeuchtigkeit ist. Falls bei 514 die Kabinenluftfeuchtigkeit nicht höher als die Umgebungsluftfeuchtigkeit ist, geht das Verfahren zu 516 über, wo das Verfahren das Einstellen der Luftrückführventilposition für die Wassersammlung in eine erste Position, die mehr Umgebungsluft und weniger rückgeführte Luft zu dem AC-Verdampfer leitet, beinhaltet. In einem Beispiel kann die Steuerung ein Signal an einen Aktor des Luftrückführventils senden, um die Menge der Öffnung zwischen dem Luftrückführventil und einer Öffnung (z. B. Einlassöffnung) des Umgebungsluftkanals als Reaktion darauf, dass die Umgebungsluftfeuchtigkeit höher als die Kabinenfeuchtigkeit ist, zu erhöhen. Zum Beispiel kann dies beinhalten, dass die Steuerung das Luftrückführventil betätigt, sodass es sich weg von der Öffnung des Umgebungsluftkanals und in Richtung der Öffnung des Rückführluftkanals bewegt, wodurch sich die Menge an rückgeführter Luft reduziert und sie Menge an Umgebungsluft, die zu dem Verdampfer fließt, erhöht. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung die Position des Luftrückführventils zwischen einer Position, die die Öffnung des Umgebungsluftkanals zumindest teilweise bedeckt und einer Position, die die Öffnung des Rückführluftkanals zumindest teilweise bedeckt, modulieren und während der Modulation die Dauer der Öffnung des Luftrückführventils zu dem Umgebungsluftkanal erhöhen, um mehr Umgebungsluft zu dem AC-Verdampfer zu leiten. Zum Beispiel kann die Steuerung das Luftrückführventil über einen Zeitraum modulieren, sodass sich ein höherer Prozentsatz an Umgebungsluft zu dem AC-Verdampfer bewegt als rückgeführte Luft. Auf diese Weise kann das Einstellen der Luftrückführventilposition das Bestimmen einer Menge an Modulation des Ventils zwischen Luftstromverläufen der Umgebungs- und Rückführluftkanäle beinhalten. Ferner kann bei 516 die Menge der Einstellung des Luftrückführventils in die erste Position, die die Menge an Umgebungsluft, die zu dem AC-Verdampfer gerichtet ist, erhöht, das Einstellen der Position des Luftrückführventils auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit beinhalten. In einem Beispiel kann die Steuerung die Menge an Öffnung zwischen dem Luftrückführventil und dem Umgebungsluftkanal reduzieren, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung eine Dauer an Öffnung zwischen dem Luftrückführventil und dem Umgebungsluftkanal reduzieren, wenn sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht. Auf diese Weise kann die Menge an Öffnung des Luftrückführventils zu dem Umgebungsluftstromverlauf reduziert werden, wenn sich die Flussrate durch den Umgebungsluftkanal erhöht.
  • Bei 514 wird das Verfahren, falls die Kabinenluftfeuchtigkeit höher als die Umgebungsluftfeuchtigkeit ist, dann bei 518 fortgesetzt, um die Ventilposition für die Wassersammlung in eine zweite Position zu setzen, die mehr rückgeführte Luft und weniger Umgebungsluft zu einem AC-Verdampfer leitet. In einem Beispiel ist die zweite Position des Luftrückführventils eine Position, die die Menge an Öffnung zwischen dem Luftrückführventil und einer Öffnung (z. B. Einlassöffnung) des Rückführluftkanals als Reaktion darauf, dass die Kabinenluftfeuchtigkeit höher als die Umgebungsluftfeuchtigkeit ist, erhöht. Zum Beispiel kann dies beinhalten, dass die Steuerung das Luftrückführventil betätigt, sodass es sich weg von der Öffnung des Rückführluftkanals und in Richtung der Öffnung des Umgebungsluftkanals bewegt, wodurch sich die Menge an Umgebungsluft reduziert und sie Menge an rückgeführter Luft, die zu dem Verdampfer fließt, erhöht. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung die Position des Luftrückführventils zwischen einer Position, die die Öffnung des Rückführluftkanals zumindest teilweise bedeckt und einer Position, die die Öffnung des Umgebungsluftkanals zumindest teilweise bedeckt, modulieren und während der Modulation die Dauer der Öffnung des Luftrückführventils zu dem Rückführluftkanal erhöhen, um mehr rückgeführte Luft zu dem AC-Verdampfer zu leiten. Zum Beispiel kann die Steuerung das Luftrückführventil über einen Zeitraum modulieren, sodass sich ein höherer Prozentsatz an rückgeführter Luft zu dem AC-Verdampfer bewegt als Umgebungsluft. Auf diese Weise basiert die festgelegte Luftrückführventilposition darauf, welche von der Umgebungs- oder rückgeführten Luft ein höheres relatives Maß an Luftfeuchtigkeit aufweist. Zum Beispiel kann die Steuerung die erste und zweite Position auf Grundlage von Signalen bestimmen, die von Sensoren in Bezug auf die Umgebungsluftfeuchtigkeit, die Kabinenluftfeuchtigkeit, den Wasserfüllstand in einem Wasserspeichertank und einer Wassereinspritzmenge/-rate empfangen wurden. In einem Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf Sensorausgaben zu der Umgebungsluftfeuchtigkeit und Rückführluftfeuchtigkeit das HLK-Rückführventil in eine erste Position einstellen, wenn sich die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft relativ zu der rückgeführten Luft erhöht. Umgekehrt kann die Steuerung das HLK-Rückführventil in eine zweite Position einstellen, wenn sich die Luftfeuchtigkeit der rückgeführten Luft relativ zu der Umgebungsluft erhöht. Als ein Ergebnis wird die Ventilposition auf eine Position festgelegt, die die Menge an für ein Wassereinspritzsystem gesammeltem Wasser erhöhen kann.
  • Zusätzlich oder alternativ können die erste und zweite Position des Luftrückführventils ferner auf Grundlage von einer oder mehreren Nachschlagetabellen bestimmt werden, die in einem Speicher einer Steuerung des Fahrzeugs (wie zum Beispiel der in 1–2 gezeigten Steuerung 12) gespeichert sind, die eine Nachschlagetabelle eines Kraftstoffeffizienzvorteils des Sammelns von zusätzlichem Wasser für die Wassereinspritzung und eine Nachschlagetabelle eines Kraftstoffeffizienzvorteils einer Quelle mit Luft von geringerer Luftfeuchtigkeit beinhalten, wobei die Umgebungsluftfeuchtigkeit, die Umgebungstemperatur und Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur Eingaben in der ersten Nachschlagetabelle und der zweiten Nachschlagetabelle sind. Der Kraftstoffeffizienzvorteil des Sammelns von zusätzlichem Wasser für die Wassereinspritzung und der Kraftstoffeffizienzvorteil einer Quelle mit Luft von geringerer Luftfeuchtigkeit, welche jeweils Ausgaben der ersten Nachschlagetabelle und der zweiten Nachschlagetabelle sind, sind Eingaben in einer dritten Nachschlagetabelle zur Bestimmung der Position des Luftrückführventils auf Grundlage des Kraftstoffeffizienzvorteils des Sammelns von zusätzlichem Wasser und einer Quelle mit Luft von geringerer Luftfeuchtigkeit. In einem Beispiel kann die Steuerung die Position des Luftrückführventils in eine Position einstellen, die Luft mit einer höheren relativen Luftfeuchtigkeit zu dem AC-Verdampfer auf Grundlage eines Kraftstoffeffizienzvorteils des Sammelns von zusätzlichem Wasser für die Wassereinspritzung, der größer ist als der Kraftstoffeffizienzvorteil einer Quelle mit Luft von geringerer Luftfeuchtigkeit leitet, was durch die dritte Nachschlagetabelle bestimmt wird, die eine Funktion der ersten und zweiten Nachschlagetabelle ist.
  • Sowohl das Verfahren 516 als auch 518 werden mit dem Verfahren bei 520 fortgesetzt, wo das Verfahren das Bestimmen einer gewünschten Ventilposition für Fahrgastkomfort auf Grundlage von aktueller Kabinentemperatur und Bediener-AC-Einstellungen beinhaltet. Die gewünschte Ventilposition für den Fahrgastkomfort kann auf Eingabesignalen von einem Fahrzeugführer in Bezug auf eine gewünschte Fahrgastzellentemperatur und Ausgaben einer Vielzahl von Sensoren, wie z. B. Sensoren für Umgebungstemperatur und Fahrgastzellentemperatur, beruhen. Beispielsweise kann die Steuerung Signale von einem AC-Temperatursensor, einem Fahrgastzellentemperatursensor und einem Umgebungslufttemperatursensor empfangen. Als nächstes beinhaltet das Verfahren bei 522 optional das Bestimmen, ob die Ventilposition für das Wassersammeln die gleiche wie die Position für den Fahrgastkomfort ist. Falls die Ventilposition für das Wassersammeln und den Fahrgastkomfort bei 522 die gleichen sind, wird das Verfahren bei 526 fortgesetzt und beinhaltet das Einstellen des Ventils in die gewünschte Position. In einem Beispiel bei 526 kann die Steuerung, falls die gewünschte Ventilposition sowohl für das Wassersammeln als auch für den Fahrgastkomfort die erste Position ist, die mehr Umgebungsluft und weniger rückgeführte Luft zu dem AC-Verdampfer leitet, das HLK-Rückführventil in die erste Position einstellen. In einem anderen Beispiel bei 526 kann die Steuerung, falls die gewünschte Ventilposition sowohl für das Wassersammeln als auch für den Fahrgastkomfort die zweite Position ist, die mehr rückgeführte Luft und weniger Umgebungsluft zu dem AC-Verdampfer leitet, das HLK-Rückführventil in die zweite Position einstellen. Falls jedoch bei 522 die gewünschten Ventilpositionen für das Wassersammeln und den Fahrgastkomfort nicht dieselben sind, dann beinhaltet das Verfahren bei 524 das Einstellen des Ventils in eine gewünschte Position zum Wassersammeln und das An- und Abschalten des AC-Verdichters auf Grundlage des Fahrgastkomforts und/oder der Temperatureinstellungen. In einem Beispiel kann die Steuerung das Ventil auf Grundlage der bestimmten Luftfeuchtigkeit der Kabinenluft und Umgebungsluft in die erste Position einstellen und den AC-Verdichter an- und abschalten, um eine gewünschte Fahrgasttemperatureinstellung zu erreichen. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung die Ventilposition zum Wassersammeln in die zweite Position einstellen und den AC-Verdichter auf Grundlage einer vom Fahrgast geforderten Temperatureinstellung betreiben.
  • Sowohl das Verfahren bei 524 als auch das Verfahren bei 526 fahren mit 528 fort. Das Verfahren bei 528 beinhaltet das Betreiben des AC-Verdichters, das Sammeln von Wasser von dem HLK-System und das Speichern von Wasser in dem Wassertank. Auf diese Weise zeigt das Verfahren 500 ein Verfahren zum Sammeln von Kondensat aus einem HLK-System. Während des Betriebs des AC-Verdichters kann Wasser opportunistisch gesammelt und in einem Wasserspeichertank gespeichert werden. Durch Einstellen der Ventilposition eines HLK-Rückführventils auf Grundlage der Luftfeuchtigkeit der Umgebungs- und rückgeführten Luft kann Kondensat zur Verwendung in dem Wassereinspritzsystem aus dem HLK-System extrahiert werden.
  • Schließlich zeigt 6 einen Verlauf 600, der Einstellungen einer Position eines HLK-Rückführventils als Reaktion auf einen Wasserfüllstand in einem Wasserspeichertank und verschiedene Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen darstellt. Der Wasserspeichertank kann ein Wasserspeichertank eines Wassereinspritz- und Wassersammelsystems sein, wie oben beschrieben. Das HLK-Rückführventil kann Teil eines HLK-Systems, wie zum Beispiel dem oben beschriebenen HLK-System, sein. Ferner kann Wasser zur Wassereinspritzung aus einem AC-System gesammelt werden, während ein AC-Verdichter betrieben wird, und im Wasserspeichertank gespeichert werden. Zu den im Verlauf 600 veranschaulichten Betriebsparametern gehören der Wassertankfüllstand bei Kurve 602, die Wassereinspritzmenge (eingespritzt über eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen des Wassereinspritzsystems) bei Kurve 604, die Umgebungsluftfeuchtigkeit bei Kurve 606 (dargestellt als eine durchgezogene Linie), die Kabinen-/Fahrgastzellenluftfeuchtigkeit bei Kurve 605 (dargestellt als gestrichelte Linie) und eine befohlene Position des HLK-Rückführventils bei Kurve 608. Wie vorstehend erläutert, kann die HLK-Rückführventilposition die Position des Ventils beinhalten, die von der Steuerung durch Senden eines Betätigungssignals an das HLK-Rückführventils befohlen wird. Die befohlenen Positionen des HLK-Rückführventils beinhalten eine erste Position, die eine Menge an Öffnung zu einem Umgebungsluftkanal relativ zu einem Rückführluftkanal erhöht, um mehr Luftstrom aus dem Umgebungsluftkanal zu einem AC-Verdampfer zu ermöglichen (hierin als der Umgebungskanalflussverlauf bezeichnet) und eine zweite Position, die eine Menge an Öffnung zu dem Rückführluftkanal relativ zu dem Umgebungsluftkanal erhöht, um mehr Fluss von dem Rückführluftkanal zu dem AC-Verdampfer zu ermöglichen (hierin als der Rückführkanalflussverlauf bezeichnet). Somit kann das HLK-Rückführventil in eine Vielzahl von Positionen zwischen einer Position, die vollständig offen zu dem Umgebungsluftkanal und vollständig offen zu dem Rückführluftkanal ist, eingestellt werden. Ferner, wie vorstehend beschrieben, kann das HLK-Rückführventil zwischen mehreren verschiedenen Positionen moduliert oder durchgehend in verschiedene Positionen zwischen den zwei vollständig offenen Positionen bewegt werden. Auf diese Weise kann die Position des HLK-Rückführventils zwischen dem Umgebungskanal- und Rückführkanalflussverlauf eingestellt werden, sodass die Steuerung ein Verhältnis von Umgebungs- zu rückgeführter Luft an das AC-System richten kann. Schwellenwerte für verschiedene Betriebsparameter (wie z. B. Wasserstand und Wassereinspritzmenge) sind als gestichelte horizontale Linie dargestellt. Bei jedem Betriebsparameter ist die Zeit auf der horizontalen Achse dargestellt und sind die Werte jedes entsprechenden Betriebsparameters auf der vertikalen Achse dargestellt.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 nimmt der Wasserstand (Kurve 602) im Wasserspeichertank des Wassereinspritzsystems ab, sodass der Wasserstand bei Zeitpunkt t1 einen Schwellenwert T1 unterschreitet. Der Wasserstand im Wasserspeichertank kann durch einen Wasserstandssensor (wie z. B. den in 1 dargestellten Wasserstandssensor 65) angezeigt werden. Zusätzlich arbeitet zum Zeitpunkt t1 der Verdichter (z. B. betreibt die Steuerung den AC-Verdichter als Reaktion auf eine Anforderung von Klimatisierung in einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs). Als Reaktion darauf, dass der Wasserstand im Wasserspeichertank unter dem Schwellenwert T1 liegt, während der AC-Verdichter arbeitet, stellt die Steuerung das HLK-Rückführventil ein, um zum Zeitpunkt t1 Wasser für das Wassereinspritzsystem aus dem AC-System zu sammeln. Da zum Zeitpunkt t1 die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft (Kurve 606) höher als die Luftfeuchtigkeit der rückgeführten Luft (Kurve 605) ist, befiehlt die Steuerung die Position des HLK-Rückführventils (Kurve 608) zu dem Umgebungskanalflussverlauf. In einem Beispiel richtet die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Umgebungsluftfeuchtigkeit höher als die Rückführluftfeuchtigkeit ist, den gesamten Luftstrom von dem Umgebungsluftkanalverlauf zu dem AC-Verdampfer (z. B. eine HLK-Rückführventilposition, die vollständig für den Umgebungskanalflussverlauf offen ist und vollständig für den Rückführkanalflussverlauf geschlossen ist). In einem anderen Beispiel stellt die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Umgebungsluftfeuchtigkeit höher als die Rückführluftfeuchtigkeit ist, die Position des HLK-Rückführventils in eine Position zwischen dem Umgebungsluft- und Rückführkanalverlauf ein, sodass relativ zu rückgeführter Luft ein größerer Teil von Umgebungsluft zu dem AC-Verdampfer geleitet wird (z. B. eine HLK-Rückführventilposition, die teilweise offen zu dem Umgebungskanalflussverlauf ist und teilweise geschlossen zu dem Rückführkanalflussverlauf ist). Als ein Ergebnis des Einstellens der HLK-Position zu dem Flussverlauf mit einer höheren relativen Luftfeuchtigkeit, während der AC-Verdichter arbeitet, erhöht sich der Wasserfüllstand in dem Wasserspeichertank (Kurve 602) zum Zeitpunkt t2 über den Schwellenwert T1.
  • Zum Zeitpunkt t3 liegt der Wasserfüllstand in dem Wasserspeichertank (Kurve 602) über dem Schwellenwert T1 und der AC-Verdichter arbeitet. Als Reaktion darauf, dass der Wasserfüllstand in dem Wasserspeichertank (Kurve 602) über dem Schwellenwert T1 liegt, kann die Steuerung den AC-Verdichter bedienen und das HLK-Rückführventil auf Grundlage des Fahrgastkomforts und/oder von Temperatureinstellungen und nicht auf Grundlage des Wasserfüllstands in dem Wasserspeichertank einstellen. Zum Beispiel kann die Steuerung die HLK-Rückführventilposition auf Grundlage von Bediener-AC-Einstellungen und einer aktuellen Kabinentemperatur in die gewünschte Position für Fahrgastkomfort befehlen. (z. B. eine Position des HLK-Rückführventils, die nicht auf einer Ventilposition zum Wassersammeln basiert). In einem anderen Beispiel kann die Steuerung, falls der Wasserspeichertank mehr Wasser speichern kann (z. B. der Wasserfüllstand des Wasserspeichertanks unter einem oberen Schwellenwert liegt), das HLK-Rückführventil auf Grundlage von Fahrgastkomfort und/oder Temperatureinstellungen einstellen und Wasser aus dem AC-System sammeln.
  • Vom Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t3 erhöht sich die Wassereinspritzmenge (Kurve 604). Anschließend verringert sich der Wasserstand im Wasserspeichertank zwischen dem Zeitpunkt t3 und dem Zeitpunkt t4. Zum Zeitpunkt t4 liegt der Wasserfüllstand in dem Wasserspeichertank unter dem Schwellenwert T1 und der AC-Verdichter arbeitet. Als Reaktion auf den Wasserfüllstand unter dem Schwellenwert T1 (Kurve 602), während der AC-Verdichter arbeitet, kann die Steuerung das HLK-Rückführventil auf Grundlage der Luftfeuchtigkeit der Umgebungs- und rückgeführten Luft einstellen, um Wasser für das Wassereinspritzsystem zu sammeln. Zum Zeitpunkt t4 ist die Luftfeuchtigkeit der rückgeführten Luft höher als diejenige der Umgebungsluft. Als Reaktion darauf, dass die rückgeführte Luft relativ zu der Umgebungsluft ein höheres Maß an Feuchtigkeit aufweist, befiehlt die Steuerung die Position des HLK-Rückführventils (Kurve 608) zu dem Rückführluftkanalflussverlauf. In dem dargestellten Beispiel stellt die Steuerung die Position des HLK-Rückführventils in eine Position zwischen dem Umgebungsluft- und Rückführkanalverlauf ein, sodass relativ zu Umgebungsluft ein größerer Teil von rückgeführter Luft zu dem AC-Verdampfer geleitet wird (z. B. eine HLK-Rückführventilposition, die teilweise offen zu dem Rückführkanalflussverlauf ist und teilweise geschlossen zu dem Umgebungskanalflussverlauf ist). In einem anderen Beispiel richtet die Steuerung als Reaktion darauf, dass die Rückführluftfeuchtigkeit höher als die Umgebungsluftfeuchtigkeit ist, den gesamten Luftstrom von dem Rückführluftkanalverlauf zu dem AC-Verdampfer (z. B. eine HLK-Rückführventilposition, die vollständig für den Rückführkanalflussverlauf offen ist und vollständig für den Umgebungsluftkanalflussverlauf geschlossen ist). Als ein Ergebnis des Einstellens der HLK-Position zu dem Flussverlauf mit einer höheren relativen Luftfeuchtigkeit, während der AC-Verdichter arbeitet, erhöht sich der Wasserfüllstand in dem Wasserspeichertank (Kurve 602) zum Zeitpunkt t5 über den Schwellenwert T1.
  • Auf diese Weise kann die Position eines HLK-Rückführventils eingestellt werden, um Wasser aus dem HLK-System für ein Wassereinspritzsystem auf Grundlage eines Wasserfüllstands in einem Wasserspeichertank, der mit dem Wassereinspritzsystem verbunden ist, zu sammeln. Während des Betriebs des AC-Verdichters, kann das Verhältnis von Umgebungs- zu rückgeführter Luft, die auf einen AC-Verdampfer gerichtet ist, eingestellt werden, indem die Position des HLK-Rückführventils auf Grundlage der Luftfeuchtigkeit der Umgebungs- und rückgeführten Luft als Reaktion darauf, dass der Wasserfüllstand unter einem Schwellenwert ist, eingestellt wird. Falls zum Beispiel die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft relativ zu der rückgeführten Luft höher ist, kann die Steuerung die Position des HLK-Rückführventils in eine Position einstellen, die mehr Umgebungs- und weniger rückgeführte Luft zu dem AC-Verdampfer leitet. Durch Einstellen des Verhältnisses von Umgebungs- zu rückgeführter Luft, die auf den AC-Verdampfer gerichtet ist, kann mehr Wasser für die Wassereinspritzung gesammelt werden. Zusätzlich kann die Steuerung, falls sich eine gewünschte HLK-Ventilposition zum Wassersammeln von derjenigen für den Fahrgastkomfort angeforderten unterscheidet, das HLK-Rückführventil in die Position befehlen, die für das Wassersammeln gewünscht wird und die AC-Verdichterlast auf Grundlage der AC-Einstellungen einstellen. Als ein Ergebnis kann Wasser für die Wassereinspritzung wie für ein Wassereinspritzsystem benötigt gesammelt werden und kann der Fahrgastkomfort beibehalten werden. Dies kann eine Wahrscheinlichkeit dafür verringern, dass Wasser zur Wassereinspritzung zur Neige geht. Ferner kann auf diese Weise das Sammeln von Wasser aus dem HLK-System eine Belastung für den Fahrzeugbediener hinsichtlich des Nachfüllens des Wasserspeichertanks reduzieren. Der technische Effekt des Einstellens der Position des HLK-Rückführventils während des Betriebs des HLK-Systems auf Grundlage des Wasserfüllstands des Wasserspeichertanks ist die Bereitstellung von Wasser für die Wassereinspritzung in einen Verbrennungsmotor.
  • Als eine Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren das Einstellen einer Position eines Luftrückführventils eines HLK-Systems des Fahrzeugs zum Variieren eines Verhältnisses von frischer Umgebungsluft zu rückgeführter Kabinenluft, die durch einen AC-Verdampfer des HLK-Systems geleitet wird, auf Grundlage des Füllstands von Wasser in einem Wasserbehälter, der mit einem Wassereinspritzsystem verbunden ist. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet das Verfahren ferner, dass das Einstellen der Position des Luftrückführventils das Einstellen der Position des Luftrückführventils zwischen einer ersten Position, die mehr Umgebungsluft und weniger Kabinenluft durch den AC-Verdampfer leitet, und einer zweiten Position, die mehr Kabinenluft und weniger Umgebungsluft durch den AC-Verdampfer leitet, beinhaltet, auf Grundlage des Füllstands von Wasser, einer bestimmten Umgebungsluftfeuchtigkeit der Umgebungsluft und einer bestimmten Kabinenluftfeuchtigkeit der Kabinenluft, wobei die Kabinenluft Luft von einer Fahrgastkabine des Fahrzeugs ist und die Umgebungsluft frische Luft von außerhalb des Fahrzeugs ist. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und umfasst ferner das Bestimmen der Umgebungsluftfeuchtigkeit auf Grundlage von einem oder mehreren der über einen Fahrzeugtemperatursensor gemessenen Umgebungstemperatur, einem Betriebszustand von Scheibenwischern des Fahrzeugs und an einer Steuerung des Fahrzeugs über eines oder mehrere von einer Internetverbindung, Fahrzeug-mit-Fahrzeug-Kommunikation und Fahrzeug-mit-Infrastruktur-Kommunikation empfangenen Wetterberichten. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel, und umfasst das Bestimmen der Kabinenluftfeuchtigkeit auf Grundlage von einem oder mehreren von Umgebungsluftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur, einer Temperatur der Kabinenluft, Luftstrom durch die Kabine, einer Luftrückführrate in der Kabine, einer Anzahl von Fahrgästen in der Kabine und einem Gewicht von Fahrgästen in der Kabine. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten bis dritten Beispiel und umfasst ferner das Bestimmen einer ersten gewünschten Position des Luftrückführventils zum Wassersammeln auf Grundlage der Umgebungsluftfeuchtigkeit, Kabinenluftfeuchtigkeit und Füllstands von Wasser und Bestimmen einer zweiten gewünschten Position des Luftrückführventils zum Erreichen einer angeforderten Kabinentemperatur auf Grundlage der angeforderten Kabinentemperatur, aktuellen Kabinentemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit und Kabinenluftfeuchtigkeit. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste bis vierte Beispiel und beinhaltet ferner optional das Einstellen des Luftrückführventils in die erste Position als Reaktion darauf, dass die Umgebungsluftfeuchtigkeit höher als die Kabinenluftfeuchtigkeit ist. Ein sechstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste bis fünfte Beispiel und umfasst ferner das An- und Abschalten des AC-Verdichters zum Erreichen der angeforderten Kabinentemperatur als Reaktion darauf, dass sich die erste gewünschte Position von der zweiten gewünschten Position unterscheidet. Ein siebtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste bis sechste Beispiel und beinhaltet ferner optional das Einstellen des Luftrückführventils in die zweite Position als Reaktion darauf, dass die Kabinenluftfeuchtigkeit höher als die Umgebungsluftfeuchtigkeit ist. Ein achtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste bis siebte Beispiel und umfasst ferner das An- und Abschalten des AC-Verdichters zum Erreichen der angeforderten Kabinentemperatur als Reaktion darauf, dass sich die erste gewünschte Position von der zweiten gewünschten Position unterscheidet. Ein neuntes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional das erste bis achte Beispiel und umfasst ferner das Sammeln von Wasser, das durch den AC-Verdampfer während des Betreibens des HLK-Systems erzeugt wird, und Speichern des gesammelten Wassers im Wasserbehälter. Ein zehntes Beispiel für das Verfahren beinhaltet optional das erste bis neunte Beispiel und umfasst ferner Einspritzen des im Wasserbehälter gespeicherten Wassers in eines oder mehrere eines Ansaugkrümmers, eines Saugrohrs eines Verbrennungsmotorzylinders und eines Verbrennungsmotorzylinders über eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen des Wassereinspritzsystems auf Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen.
  • Als eine andere Ausführungsform umfasst ein Verfahren während eines ersten Zustands das Betreiben eines Verdichters eines HLK-Systems des Fahrzeugs und das selektive Einstellen eines Luftrückführventils des HLK-Systems zwischen einer ersten Position, in der frische Umgebungsluft durch einen Verdampfer des HLK-Systems fließt, und einer zweiten Position, in der rückgeführte Kabinenluft durch den Verdampfer fließt, auf Grundlage eines Wasserfüllstands eines Wasserbehälters, der mit einem Wassereinspritzsystem verbunden ist, und einer Temperatureinstellung einer Fahrgastkabine des Fahrzeugs; und während eines zweiten Zustands das Betreiben des Verdichters und das selektive Einstellen des Luftrückführventils zwischen der ersten Position und zweiten Position auf Grundlage der Temperatureinstellung und nicht des Wasserfüllstands. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet das Verfahren ferner, dass der erste Zustand beinhaltet, dass der Wasserfüllstand höher als ein Schwellenwasserfüllstand ist und der zweite Zustand beinhaltet, dass der Wasserfüllstand niedriger als der Schwellenwasserfüllstand ist. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass das Einstellen des Luftrückführventils während des ersten Zustands Folgendes beinhaltet: Einstellen des Luftrückführventils in die erste Position als Reaktion darauf, dass eine erste Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft höher als eine zweite Luftfeuchtigkeit der Fahrgastkabine ist; und das Einstellen des Luftrückführventils in die zweite Position als Reaktion darauf, dass die zweite Luftfeuchtigkeit höher als die erste Luftfeuchtigkeit ist. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere von dem ersten und zweiten Beispiel und umfasst ferner das An- und Abschalten des Verdichters, um die Temperatureinstellung als Reaktion auf eine gewünschte Position des Luftrückführventils zu erreichen, um zu erreichen, dass sich die Temperatureinstellung von einer gewünschten Position des Luftrückführventils zum Sammeln von Wasser aus dem Verdampfer unterscheidet. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste bis dritte Beispiel und umfasst ferner das Bestimmen der zweiten Luftfeuchtigkeit der Fahrgastkabine auf Grundlage von einem oder mehreren von Umgebungsluftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur, einer Temperatur von Luft in der Fahrgastkabine, Luftstrom durch die Fahrgastkabine, einer Luftrückführrate in der Fahrgastkabine, einer Anzahl von Fahrgästen in der Fahrgastkabine und einem Gewicht von Fahrgästen in der Fahrgastkabine. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste bis vierte Beispiel und beinhaltet ferner, dass die Temperatureinstellung eine vom Fahrzeugführer gesteuerte Temperatureinstellung ist, mit der das HLK-System aufgefordert wird, die Fahrgastkabine bei der Temperatureinstellung zu halten.
  • Als noch eine andere Ausführungsform beinhaltet ein System ein HLK-System mit einem AC-Verdichter, einem AC-Verdampfer und einem Luftrückführventil, das ausgelegt ist, um ein Verhältnis von frischer Umgebungsluft zu rückgeführter Kabinenluft, die durch den AC-Verdampfer geleitet wird, einzustellen; ein Wassereinspritzsystem, das einen Wasserbehälter, der mit dem AC-Verdampfer fluidgekoppelt ist, und eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen, die mit einem Motor des Fahrzeugs gekoppelt sind, beinhaltet; und eine Steuerung, die einen nichtflüchtigen Speicher mit computerlesbaren Anweisungen beinhaltet zum: Einstellen einer Position des Luftrückführventils, wenn der AC-Verdichter arbeitet, auf Grundlage eines Wasserfüllstands des Wasserbehälters, einer Umgebungsluftfeuchtigkeit von Umgebungsluft und einer Kabinenluftfeuchtigkeit von Kabinenluft. In einem ersten Beispiel des Systems beinhaltet das System ferner, dass die eine oder mehreren Wassereinspritzvorrichtungen mit jedem von dem Wasserbehälter und einem Einlasssystem des Motors verbunden sind und dass die computerlesbaren Anweisungen ferner Anweisungen beinhalten zum: Einspritzen von Wasser aus dem Wasserbehälter über die eine oder mehreren Wassereinspritzvorrichtungen als Reaktion auf eine Wassereinspritzanforderung. Ein zweites Beispiel des Systems beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass das System ferner eine Fahrgastkabine beinhaltet, wobei das HLK-System fluidisch mit der Fahrgastkabine verbunden ist, und wobei die computerlesbaren Anweisungen ferner das Schätzen der Kabinenluftfeuchtigkeit auf Grundlage von zwei oder mehreren von Umgebungsluftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur, einer Temperatur von Luft in der Fahrgastkabine, Luftstrom durch die Fahrgastkabine, einer Luftrückführrate in der Fahrgastkabine, einer Anzahl von Fahrgästen in der Fahrgastkabine und einem Gewicht von Fahrgästen in der Fahrgastkabine beinhalten.
  • Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, einschließlich der Steuerung, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Verbrennungsmotorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Demnach 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 hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern wird vielmehr zur übersichtlicheren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) 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 grafisch 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, einschließlich der verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten 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 Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
  • Die folgenden Ansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen und zwei oder mehrere solcher 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 im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, ebenfalls 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
    • EP 2607647 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Verfahren für ein Fahrzeug, umfassend: Einstellen einer Position eines Luftrückführventils eines HLK-Systems des Fahrzeugs zum Variieren eines Verhältnisses von frischer Umgebungsluft zu rückgeführter Kabinenluft, die durch einen AC-Verdampfer des HLK-Systems geleitet wird, auf Grundlage des Füllstands von Wasser in einem Wasserbehälter, der mit einem Wassereinspritzsystem verbunden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen der Position des Luftrückführventils das Einstellen der Position des Luftrückführventils zwischen einer ersten Position, die mehr Umgebungsluft und weniger Kabinenluft durch den AC-Verdampfer leitet, und einer zweiten Position, die mehr Kabinenluft und weniger Umgebungsluft durch den AC-Verdampfer leitet, beinhaltet, auf Grundlage des Füllstands von Wasser, einer bestimmten Umgebungsluftfeuchtigkeit der Umgebungsluft und einer bestimmten Kabinenluftfeuchtigkeit der Kabinenluft, wobei die Kabinenluft Luft von einer Fahrgastkabine des Fahrzeugs ist und die Umgebungsluft frische Luft von außerhalb des Fahrzeugs ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Bestimmen der ersten Position und der zweiten Position des Luftrückführventils auf Grundlage eines Kraftstoffeffizienzvorteils eines erhöhten Wasserfüllstands in dem Wasserbehälter und eines Kraftstoffeffizienzvorteils einer Quelle mit Luft von geringerer Luftfeuchtigkeit, wobei der Kraftstoffeffizienzvorteil des erhöhten Wasserfüllstands in dem Wasserbehälter auf einer ersten Nachschlagetabelle basiert, die im Speicher einer Steuerung des Fahrzeugs gespeichert ist und der Kraftstoffeffizienzvorteil der Quelle mit Luft von geringerer Luftfeuchtigkeit auf einer zweiten Nachschlagetabelle basiert, die in dem Speicher gespeichert ist, wobei Umgebungsluftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur und Motorkühlmitteltemperatur Eingaben in der ersten Nachschlagetabelle und der zweiten Nachschlagetabelle sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Bestimmen der Umgebungsluftfeuchtigkeit auf Grundlage von einem oder mehreren der über einen Fahrzeugtemperatursensor gemessenen Umgebungstemperatur, einem Betriebszustand von Scheibenwischern des Fahrzeugs und an einer Steuerung des Fahrzeugs über eines oder mehrere von einer Internetverbindung, Fahrzeug-mit-Fahrzeug-Kommunikation und Fahrzeug-mit-Infrastruktur-Kommunikation empfangenen Wetterberichten.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Bestimmen der Kabinenluftfeuchtigkeit auf Grundlage von einem oder mehreren von Umgebungsluftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur, einer Temperatur der Kabinenluft, Luftstrom durch die Kabine, einer Luftrückführrate in der Kabine, einer Anzahl von Fahrgästen in der Kabine und einem Gewicht von Fahrgästen in der Kabine.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend das Bestimmen einer ersten gewünschten Position des Luftrückführventils zum vermehrten Wassersammeln auf Grundlage der Umgebungsluftfeuchtigkeit, Kabinenluftfeuchtigkeit und Füllstands von Wasser und Bestimmen einer zweiten gewünschten Position des Luftrückführventils zum Erreichen von einem oder mehreren von einer angeforderten Kabinentemperatur und Luftfeuchtigkeit auf Grundlage der angeforderten Kabinentemperatur, aktuellen Kabinentemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit und aktuellen Kabinenluftfeuchtigkeit.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Einstellen des Luftrückführventils in die erste Position als Reaktion darauf, dass die Umgebungsluftfeuchtigkeit höher als die Kabinenluftfeuchtigkeit ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend das An- und Abschalten des AC-Verdichters zum Erreichen von einem oder mehreren von der angeforderten Kabinentemperatur und Luftfeuchtigkeit als Reaktion darauf, dass sich die erste gewünschte Position von der zweiten gewünschten Position unterscheidet.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Einstellen des Luftrückführventils in die zweite Position als Reaktion darauf, dass die Kabinenluftfeuchtigkeit höher als die Umgebungsluftfeuchtigkeit ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das An- und Abschalten des AC-Verdichters zum Erreichen der angeforderten Kabinentemperatur als Reaktion darauf, dass sich die erste gewünschte Position von der zweiten gewünschten Position unterscheidet.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Sammeln von durch den AC-Verdampfer während des Betreibens des HLK-System produziertem Wasser, Speichern des gesammelten Wassers in dem Wasserbehälter und Einspritzen des im Wasserbehälter gespeicherten Wassers in eines oder mehrere von einem Ansaugkrümmer, einem Saugrohr eines Verbrennungsmotorzylinders und einem Verbrennungsmotorzylinder über eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen des Wassereinspritzsystems auf Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen.
  12. System für ein Fahrzeug, umfassend: ein HLK-System mit einem AC-Verdichter, einem AC-Verdampfer und einem Luftrückführventil, das ausgelegt ist, um ein Verhältnis von frischer Umgebungsluft zu rückgeführter Kabinenluft, die durch den AC-Verdampfer geleitet wird, einzustellen; ein Wassereinspritzsystem, das einen Wasserbehälter, der mit dem AC-Verdampfer fluidgekoppelt ist, und eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen, die mit einem Motor des Fahrzeugs gekoppelt sind, beinhaltet; und eine Steuerung, die einen nichtflüchtigen Speicher mit computerlesbaren Anweisungen beinhaltet zum: Einstellen einer Position des Luftrückführventils, wenn der AC-Verdichter arbeitet, auf Grundlage eines Wasserfüllstands des Wasserbehälters, einer Umgebungsluftfeuchtigkeit von Umgebungsluft und einer Kabinenluftfeuchtigkeit von Kabinenluft.
  13. System nach Anspruch 12, wobei die eine oder mehreren Wassereinspritzvorrichtungen mit jedem von dem Wasserbehälter und einem Einlasssystem des Verbrennungsmotors verbunden sind
  14. System nach Anspruch 12, wobei die computerlesbaren Anweisungen ferner Anweisungen beinhalten zum: Einspritzen von Wasser aus dem Wasserbehälter über die eine oder mehreren Wassereinspritzvorrichtungen als Reaktion auf eine Wassereinspritzanforderung.
  15. System nach Anspruch 12, wobei das System ferner eine Fahrgastkabine beinhaltet, wobei das HLK-System fluidisch mit der Fahrgastkabine verbunden ist, und wobei die computerlesbaren Anweisungen ferner das Schätzen der Kabinenluftfeuchtigkeit auf Grundlage von zwei oder mehreren von Umgebungsluftfeuchtigkeit, Umgebungstemperatur, einer Temperatur von Luft in der Fahrgastkabine, Luftstrom durch die Fahrgastkabine, einer Luftrückführrate in der Fahrgastkabine, einer Anzahl von Fahrgästen in der Fahrgastkabine und einem Gewicht von Fahrgästen in der Fahrgastkabine beinhalten.
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