DE102017122895A1 - Verfahren und System zur Steuerung der Wassereinspritzung - Google Patents

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Abstract

Es werden Verfahren zum Optimieren der Verwendung von Wasser aus einem Wassereinspritzsystem bereitgestellt, welches Wasser als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen wie Klopfen, Abgastemperatur und Verdünnungsbedarf in den Motor einspritzt. Eine Wassermenge, die für Einspritzzwecke ausgewählt ist, sowie eine Reihenfolge der Wassereinspritzung als Reaktion auf die verschiedenen Motorbetriebsbedingungen werden auf der Grundlage eines aktuellen Wasserstands relativ zu einem vorhergesagten zukünftigen Wasserstand variiert. Das Verfahren ermöglich die Maximierung von Wasserverwendungsvorteilen insbesondere dann, wenn die Wasserverfügbarkeit begrenzt ist.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Priorisieren der Wasserverwendung in einem Motor.
  • Hintergrund/Kurzdarstellung
  • Verbrennungsmotoren können Wassereinspritzsysteme beinhalten, die Wasser in eine Vielzahl von Stellen einspritzen, wie zum Beispiel in einen Ansaugkrümmer, stromaufwärts von Motorzylindern oder direkt in Motorzylinder. Die Wassereinspritzung in Motoren stellt verschiedene Vorteile bereit, wie zum Beispiel eine Erhöhung der Kraftstoffeffizienz und Motorleistung sowie eine Reduzierung der Motoremissionen. Insbesondere wird, wenn Wasser in den Motoreinlass oder in die Zylinder eingespritzt wird, Wärme von der Ansaugluft und/oder den Motorkomponenten übertragen, um das Wasser zu verdampfen, was zu einer Ladungskühlung und Motorverdünnung 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 Motorzylindern. 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, eine verbesserte Leistung bei weit geöffneter Drossel, verringerte Wärmeübertragungsverluste und eine verringerte Abgastemperatur ermöglichen. Infolgedessen wird die Kraftstoffeffizienz erhöht. Außerdem kann ein höherer Liefergrad zu einem erhöhten Drehmoment führen. Weiter kann eine gesenkte Verbrennungstemperatur mit Wassereinspritzung NOx-Emissionen reduzieren, während ein effizienteres Kraftstoffgemisch (weniger Anreicherung) Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen reduzieren kann.
  • Motorsteuersysteme können auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel Motorklopfbeschränkungen, wählen, wann sie die Wassereinspritzung einsetzen. Ein Beispiel für einen Ansatz wird von Surnilla et al. in US 20,130,218,438 dargestellt. Darin wird die Wasserverwendung zur Verdünnungssteuerung relativ zur Klopfsteuerung auf der Grundlage von Verbrennungsstabilitätsgrenzen eingestellt. Ein weiteres Beispiel für einen Ansatz wird von Leone et al. in US 20140202434 dargestellt. Darin wird Wassereinspritzung verwendet, wenn die Motorlast über einem Schwellenwert liegt oder der Motor klopfbegrenzt ist.
  • Die Erfinder haben in dieser Schrift erkannt, dass die maximalen Kraftstoffeffizienzvorteile der Wasserverwendung durch die Verfügbarkeit von Wasser an Bord des Fahrzeugs begrenzt sein können. Insbesondere kann die Wasserzufuhr auf der Grundlage dessen begrenzt sein, wie viel Wasser an Bord des Fahrzeugs erzeugt werden kann, im Vergleich dazu, wie viel Wasser zur Klopfsteuerung, Verdünnungssteuerung, Katalysatortemperatursteuerung usw. benötigt wird. Wenn zum Beispiel Wassereinspritzung zur Katalysatortemperatursteuerung aktiviert wird, kann, aufgrund der hohen Wasserverbrauchsrate während der Katalysatortemperatursteuerung, nicht ausreichend Wasser zur Klopfsteuerung verfügbar sein. Folglich kann eine Verzögerung des Zündfunkens zur Klopfsteuerung nötig sein. Der Kraftstoffnachteil, der mit der Verwendung von Spätzündung assoziiert ist, kann den Kraftstoffeffizienzvorteil, der mit der Wasserverwendung zur Katalysatortemperatursteuerung assoziiert ist, ausgleichen oder überwiegen.
  • In einem Beispiel können die vorstehenden Probleme durch ein Verfahren für einen Motor angegangen werden, das Folgendes umfasst: Vergleichen eines aktuellen Wasserstands in einem Wasserbehälter und eines vorhergesagten Wasserstands in dem Behälter über eine Fahrzeugfahrt hinweg mit einer Vielzahl von Schwellenwasserständen und Einspritzen von Wasser aus dem Behälter in den Motor als Reaktion auf jedes von Motorklopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatur auf der Grundlage des Vergleichs. Auf diese Weise kann die Wasserverwendung priorisiert werden, wenn die Wasserverfügbarkeit begrenzt ist.
  • Als ein Beispiel kann ein Motor mit einem Wassereinspritzsystem konfiguriert sein, das ermöglicht, dass Wasser in eine oder mehrere Motorstellen eingespritzt wird, wie zum Beispiel in einen Ansaugkrümmer, in einen Ansaugkanal oder direkt in einen Motorzylinder. Das Wassereinspritzsystem kann eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen, die mit unterschiedlichen Stellen gekoppelt sind, sowie einen Wasserbehälter beinhalten, welcher der/den Einspritzvorrichtung(en) Wasser bereitstellt. Der Wasserbehälter kann manuell durch einen Fahrzeugbediener nachgefüllt werden. Außerdem kann der Wasserbehälter mit einem Wassersammelsystem gekoppelt sein, welches den Behälter opportunistisch mit Wasser nachfüllt, das an Bord des Fahrzeugs erzeugt wurde. Zum Beispiel kann Wasser in der Form von Kondensat von einer oder mehreren Fahrzeugkomponenten wiederlangt werden, wie zum Beispiel ein AGR-Kühler, ein AC-Verdampfer, ein Abgaswärmetauscher, ein Ladeluftkühler, eine Fahrzeugaußenfläche usw. Eine Motorsteuerung kann Motorbetriebsbedingungen bewerten und entsprechende Mengen (und Stellen) an Wasser bestimmen, das in den Motor für jedes von Klopfsteuerung, Abgastemperatursteuerung sowie zum Erfüllen des Motorverdünnungsbedarfs einzuspritzen ist. Die Steuerung kann ebenfalls einen aktuellen Wasserstand in dem Wasserbehälter abrufen und einen erwarteten Wasserstand in dem Behälter über einen Fahrzeugfahrtzyklus hinweg auf der Grundlage von aktuellen und vorhergesagten Raten der Wassererzeugung sowie aktuellen vorhergesagten Raten der Wasserverwendung (z. B. zur Klopf-, Verdünnungs- und Abgastemperatursteuerung) vorhersagen. Auf der Grundlage des aktuellen Wasserstands und des vorhergesagten Wasserstands über den Fahrtzyklus hinweg kann die Steuerung jeder der entsprechenden Wasserverwendungen einen Prioritätswert zuweisen und die Mengen bestimmen, die zur Klopfsteuerung, Abgastemperatursteuerung sowie zum Erfüllen des Motorverdünnungsbedarfs einzuspritzen sind. Außerdem kann die Steuerung auf der Grundlage des aktuellen Wasserstands und des vorhergesagten Wasserstands (sowie des Trends für die Wasserverfügbarkeit von dem aktuellen Wasserstand zu dem vorhergesagten Wasserstand) eine Vielzahl von Wasserstandschwellenwerten bestimmen und die einzuspritzenden Mengen mit diesen Wasserstandschwellenwerten vergleichen. Die ausgewählte Menge für die aktuellen Betriebsbedingungen kann dann auf der Grundlage des Vergleichs eingespritzt werden. Wenn zum Beispiel der Wasserstand bereits niedrig ist und/oder vorhergesagt wird, dass er über den Fahrtzyklus hinweg sinkt, kann der Wassereinspritzmenge zur Klopfsteuerung die höchste Priorität gegeben werden und ausreichend Wasser kann eingespritzt werden, um gute Klopfsteuerung sicherzustellen, es kann jedoch kein Wasser zur Abgastemperatursteuerung oder für den Verdünnungsbedarf eingespritzt werden. Die Priorisierung wird verwendet, um den höchsten Motoreffizienzvorteil pro Wassereinheit zu erreichen, wenn die Wasserzufuhr begrenzt ist. Wenn die Wassereinspritzung nicht zum Erfüllen des Verdünnungsbedarfs verwendet wird, dann kann das Öffnen eines AGR-Ventils auf der Grundlage der ausgewählten Wassereinspritzmenge eingestellt werden, um den Verdünnungsbedarf zu erfüllen. Gleichermaßen, wenn der Wasserstand sehr gering ist und kein Anstieg vorhergesagt wird und die Wassereinspritzung nicht zur Klopfsteuerung verwendet wird, kann dann der Zündzeitpunkt auf der Grundlage der ausgewählten Wassereinspritzmenge zur Klopfsteuerung verzögert werden. In wieder anderen Beispielen kann der Wasserstandschwellenwert, der zum Aktivieren der Wassereinspritzung zur Verdünnungssteuerung benötigt wird, gesenkt werden, wenn der vorhergesagte Wasserstand vom aktuellen Wasserstand aus ansteigt, und angehoben werden, wenn der vorhergesagte Wasserstand von dem aktuellen Wasserstand aus sinkt. Folglich kann die Wasserverwendung zur Verdünnungsteuerung begrenzt werden, wenn erwartet wird, dass die Wasserverfügbarkeit abnimmt.
  • Auf diese Weise kann der Kraftstoffeffizienzvorteil der Wassereinspritzung insbesondere beim Betrieb mit einer begrenzten Wasserzufuhr maximiert werden. Durch das Zuweisen eines Prioritätswerts zu den Wassereinspritzmengen, die bei unterschiedlichen Motorbetriebsbedingungen angewendet werden, und durch das Einspritzen der Wassermenge auf der Grundlage des höchsten Prioritätswerts, wenn die Wasserzufuhr begrenzt ist, kann der Effizienzvorteil pro eingespritzter Wassereinheit wesentlich erhöht werden. Durch das Anhalten oder Reduzieren des Wassers während Betriebsbedingungen mit einem niedrigeren Effizienzvorteil kann die Motorleistung erhöht bleiben, bis der Wasserbehälter leer wird. Durch das Variieren der Auswahl der Wassereinspritzmenge auf der Grundlage der geschätzten Qualität des Wassers, mit welchem der Wasserbehälter nachgefüllt wird, können ebenfalls Wasserverwendungsvorteile über einen größeren Bereich von Motorbetriebsbedingungen ausgedehnt werden, und zwar auch dann, wenn die Wasserzufuhr eine schlechte Qualität aufweist.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um auf vereinfachte Art und Weise eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der ausführlichen Beschreibung weitergehend beschrieben werden. Es wird nicht beabsichtigt, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands festzustellen, dessen Umfang einzig in den Patentansprüchen im Anschluss an die ausführliche 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 Motorsystems, das ein Wassereinspritzsystem beinhaltet.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene zum Variieren der Wasserverwendung aus dem Wassereinspritzsystem aus 1 auf Grundlage eines aktuellen und vorhergesagten Wasserstands.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene zum Zuweisen von Prioritätswerten zu unterschiedlichen Wassereinspritzmengen zum Angehen von jedem von Motorklopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatur.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Wassereinspritzeinstellung zum Maximieren der Wasserverwendung, wenn die Wasserzufuhr begrenzt ist.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Ausnutzen der Vorteile des Einspritzens von Wasser in einen Motor von einem Wassereinspritzungssystem, das an einen Fahrzeugmotor gekoppelt ist, wie unter Bezugnahme auf das Fahrzeugsystem aus 1 beschrieben. Eine Steuerung kann konfiguriert sein, um eine Steuerroutine durchzuführen, wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus 2, um unterschiedlichen Wassereinspritzmengen zur Klopfsteuerung, Verdünnungssteuerung und Abgastemperatursteuerung auf der Grundlage der Wasserverfügbarkeit Prioritätswerte zuzuweisen und dann die Wassereinspritzmenge mit dem höchsten Prioritätswert zur Abgabe auszuwählen. Die Steuerung kann ebenfalls konfiguriert sein, um eine Steuerroutine durchzuführen, wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus 3, um eine Reihenfolge der Wassereinspritzung zur Klopfsteuerung, Verdünnungssteuerung und Abgastemperatursteuerung auf der Grundlage der Wasserverfügbarkeit zu variieren. Eine beispielhafte Wassereinspritzeinstellung wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Auf diese Weise können Kraftstoffeffizienzvorteile der Wassereinspritzung auch dann ausgenutzt werden, wenn die Wasserzufuhr begrenzt ist.
  • 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Motorsystems 100, das mit einem Wassereinspritzsystem 60 konfiguriert ist. Das Motorsystem 100 ist im Kraftfahrzeug 102 gekoppelt, was schematisch veranschaulicht ist. Das Motorsystem 100 beinhaltet einen Motor 10, der hier als ein aufgeladener Motor dargestellt ist, der an einen Turbolader 13 einschließlich eines Verdichters 14 gekoppelt ist, welcher von einer Turbine 116 angetrieben wird. Konkret wird Frischluft entlang eines Ansaugkanals 142 über einen Luftreiniger 31 in den Motor 10 eingebracht und strömt zu dem Verdichter 14. Der Verdichter kann ein geeigneter Ansaugluftverdichter, wie z. B. ein von einem Motor angetriebener oder von einer Antriebswelle angetriebener Verdichter, sein. In dem Motorsystem 100 ist der Verdichter als Turboladerverdichter dargestellt, der über eine Welle 19 mechanisch mit der Turbine 116 gekoppelt ist, wobei die Turbine 116 durch sich ausdehnende Motorabgase 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 Motordrehzahl und anderer Betriebsbedingungen variiert wird.
  • Wie in 1 dargestellt, ist der Verdichter 14 durch einen Ladeluftkühler (Charge Air Cooler – CAC) 118 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 Motoransaugkrümmer 122 gekoppelt. Aus dem Verdichter 14 tritt die warme verdichtete Luftladung in den Einlass des CAC 118 ein, kühlt ab, während sie durch den CAC strömt, und tritt dann aus, um durch das Drosselventil 20 zum Ansaugkrümmer 122 zu gelangen. In der in 1 gezeigten Ausführungsform wird der Druck der Luftladung innerhalb des Ansaugkrümmers durch den Krümmerabsolutdruck(Manifold Absolute Pressure – MAP)-Sensor 124 erfasst und ein Ladedruck wird durch den Ladedrucksensor 24 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. Zum Beispiel kann das Verdichter-Bypass-Ventil als Reaktion auf Verdichterpumpen geöffnet werden.
  • Der Ansaugkrümmer 122 ist durch einen Satz von Einlassventilen (nicht abgebildet) und Saugrohren (z. B. Ansaugkanälen) 185 mit einem Satz von Brennräumen oder Zylindern 180 verbunden. Wie in 1 dargestellt, ist der Ansaugkrümmer 122 allen Brennräumen 180 des Motors 10 vorgelagert. Es können zusätzliche Sensoren, wie zum Beispiel der Krümmerladungstemperatur(Manifold Charge Temperature – MCT)-Sensor 23 und Luftladungstemperatur(Air Charge Temperature – ACT)-Sensor 25, enthalten sein, um die Temperatur der Ansaugluft an den jeweiligen Stellen im Einlasskanal zu bestimmen. Die Lufttemperatur kann ferner in Verbindung mit einer Motorkühlmitteltemperatur verwendet werden, um zum Beispiel die Menge an Kraftstoff zu berechnen, die dem Motor zugeführt wird. Jeder Brennraum kann ferner einen Klopfsensor 183 zum Identifizieren und Differenzieren unnormaler Brennvorgänge, wie zum Beispiel Klopfen und Frühzündung, enthalten. In alternativen Ausführungsformen können ein oder mehrere Klopfsensoren 183 mit ausgewählten Stellen des Motorblocks gekoppelt sein.
  • Die Brennräume sind ferner über einen Satz von Auslassventilen (nicht gezeigt) an den Abgaskrümmer 136 gekoppelt. 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. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 179 kann als eine direkte Einspritzvorrichtung zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum 180 oder als eine Saugrohreinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Ansaugkanal, der einem Einlassventil des Brennraums 180 vorgelagert ist, konfiguriert sein.
  • 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 Brennräumen an unterschiedliche Stellen in dem Motorsystem geleitet wird. Der Darstellung nach ist eine Breitbandlambda(Universal Exhaust Gas Oxygen – UEGO)-Sonde 126 an den Abgaskrümmer 136 gekoppelt, welcher der Turbine 116 vorgelagert ist. Alternativ dazu kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden.
  • Wie in 1 gezeigt, wird Abgas aus einem oder mehreren Abgaskrümmerabschnitten zu der Turbine 116 geleitet, um die Turbine anzutreiben. 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 170. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen 170 einen oder mehrere Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung beinhalten, die dazu konfiguriert sind, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge von einer oder mehreren Substanzen in dem Abgasstrom zu reduzieren.
  • Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuervorrichtung 170 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 konfiguriert, Abgas, das einer Turbine 116 nachgelagert abgenommen 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 Motorsystem 100 dafür eingerichtet, eine externe Niederdruck(Low-Pressure – LP)-AGR bereitzustellen. Die Drehung des Verdichters zusätzlich zu dem relativ langen LP-AGR-Strömungspfad im Motorsystem 100 stellt eine hervorragende Homogenisierung des Abgases in die Ansaugluftladung bereit. Ferner stellt die Anordnung der AGR-Abnahme- und -Mischpunkte eine effektive Kühlung des Abgases für eine erhöhte verfügbare AGR-Masse und eine gesteigerte Leistung bereit. In anderen Ausführungsformen kann das AGR-System ein Hochdruck-AGR-System mit einem AGR-Kanal 151 sein, der eine Verbindung von vor der Turbine 116 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.
  • Der Brennraum 180 empfängt auch Wasser und/oder Wasserdampf über das Wassereinspritzsystem 60. Wasser aus dem Wassereinspritzsystem 60 kann durch eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen 45–48 in den Motoreinlass oder direkt in die Brennräume 180 eingespritzt werden. Als ein Beispiel kann Wasser über die Wassereinspritzvorrichtung 45, die hier auch als zentrale Wassereinspritzvorrichtung bezeichnet wird, in den Ansaugkrümmer 122 eingespritzt werden, welcher der Drossel 20 vorgelagert ist. Als ein anderes Beispiel kann Wasser über die Wassereinspritzvorrichtung 46 in den Ansaugkrümmer 122 stromabwärts der Drossel in eine oder mehrere Stellen eingespritzt werden. Als noch ein weiteres Beispiel kann Wasser in ein oder mehrere Saugrohre (z. B. Ansaugkanäle) 185 über die Wassereinspritzvorrichtung 48 (hier auch als Saugrohrwassereinspritzung bezeichnet) und/oder direkt in den Brennraum 180 über die Wassereinspritzvorrichtung 47 (hier auch als direkte Wassereinspritzung bezeichnet) eingespritzt werden. In einer Ausführungsform kann die in den Saugrohren angeordnete Einspritzvorrichtung 48 in Richtung des Einlassventils des Zylinders, an dem das Saugrohr angebracht ist, angewinkelt und diesem zugewandt sein. Als Ergebnis kann die Einspritzvorrichtung 48 Wasser direkt auf das Einlassventil einspritzen, was zu einer schnelleren Verdampfung des eingespritzten Wassers und einem höheren Verdünnungsvorteil durch den Wasserdampf führt. In einer anderen Ausführungsform kann die Einspritzvorrichtung 48 weg vom Einlassventil gewinkelt und angeordnet sein, um Wasser gegen die Einlassluftströmungsrichtung durch das Saugrohr einzuspritzen. Als Ergebnis kann mehr eingespritztes Wasser in der Luftströmung mitgeführt werden, wodurch sich der Ladungskühlungsvorteil der Wassereinspritzung erhöht.
  • Obwohl in 1 nur eine repräsentative Einspritzvorrichtung 47 und Einspritzvorrichtung 48 gezeigt werden, kann jeder/jedes Brennraum 180 und Saugrohr 185 seine eigene Einspritzvorrichtung beinhalten. In alternativen Ausführungsformen kann das Wassereinspritzsystem 60 Wassereinspritzvorrichtungen beinhalten, die an einer oder mehreren dieser Positionen positioniert sind. Zum Beispiel kann der Motor in einer Ausführungsform nur die Wassereinspritzvorrichtung 46 beinhalten. In einer anderen Ausführungsform kann der Motor jede von der Wassereinspritzvorrichtung 46, den Wassereinspritzvorrichtungen 48 (eine an jedem Saugrohr) und den Wassereinspritzvorrichtungen 47 (eine an jedem Brennraum) beinhalten.
  • Wasser kann als Reaktion auf verschiedene Motorbetriebsbedingungen in den Motor eingespritzt werden. Als ein Beispiel kann Wasser als Reaktion auf ein Motorklopfanzeichen eingespritzt werden (z. B. direkt in den Zylinder). Durch die Verwendung der Wassereinspritzung zur Klopfsteuerung wird der Bedarf an Spätzündung reduziert, wodurch Kraftstoffeffizienzvorteile bereitgestellt werden. Als ein weiteres Beispiel kann Wasser als Reaktion auf einen Bedarf an Motorverdünnung eingespritzt werden (z. B. in den Motoransaugkrümmer). Durch die Verwendung der Wassereinspritzung zur Verdünnung wird der Bedarf an AGR reduziert, wodurch Verbrennungsstabilität und vorübergehende Steuervorteile bereitgestellt werden. Als noch ein weiteres Beispiel kann Wasser als Reaktion auf ein Anzeichen für Abgasüberhitzung eingespritzt werden (z. B. in den Ansaug- oder Abgaskrümmer). Durch die Verwendung der Wassereinspritzung zur Abgastemperatursteuerung wird der Bedarf an Kraftstoffanreicherung reduziert, wodurch Kraftstoffeffizienz- und Abgasemissionsvorteile bereitgestellt werden. Wie unter Bezugnahme auf die Routinen aus den 2–3 ausgearbeitet wird, kann eine Wassermenge, die zur Klopf-, Verdünnungs- und Abgastemperatursteuerung eingespritzt wird, auf der Grundlage einer aktuellen und einer vorhergesagten Wasserverfügbarkeit in einem Wasserbehälter eingestellt werden. Außerdem kann eine Priorisierung der Wassereinspritzung als Reaktion auf jedes von Klopf-, Verdünnungs- und Abgastemperatursteuerung eingestellt werden.
  • Das Wassereinspritzsystem 60 beinhaltet einen Wasserspeichertank 63, eine Wasserhubpumpe 62, ein Sammelsystem 72 und einen Wasserfüllkanal 69. Im Wassertank 63 gespeichertes Wasser wird über den Wasserkanal 61 und die Leitungen 161 an die Wassereinspritzvorrichtungen 45–48 geliefert. In Ausführungsformen, die mehrere Einspritzvorrichtungen enthalten, kann der Wasserkanal 61 ein Ventil 162 (z. B. Umschaltventil, Mehrwegeventil, Proportionalventil etc.) enthalten, um Wasser mittels der entsprechenden Leitungen zu den verschiedenen Wassereinspritzvorrichtungen zu leiten. Alternativ kann jede Rohrleitung (oder Wasserleitung) 161 entsprechende Ventile innerhalb der Wassereinspritzvorrichtungen 45–48 zum Einstellen des Wasserdurchflusses durch diese beinhalten. Zusätzlich zur Wasserhubpumpe 62 können eine oder mehrere zusätzliche Pumpen in den Leitungen 161 bereitgestellt werden, um das zu den Einspritzvorrichtungen gelenkte Wasser unter Druck zu setzen, wie zum Beispiel in der mit der direkten Wassereinspritzvorrichtung 47 gekoppelten Leitung.
  • Der Wasserspeichertank 63 kann einen Wasserstandssensor 65 und einen Wassertemperatursensor 67 enthalten, die Informationen in Bezug auf Wasserverhältnisse an die Steuerung 12 weiterleiten können. Zum Beispiel erkennt der Wassertemperatursensor 67 bei Frostbedingungen, ob das Wasser in dem Tank 63 gefroren oder zur Einspritzung verfügbar ist. In einigen Ausführungsformen kann ein Motorkühlmittelkanal (nicht gezeigt) mit dem Speichertank 63 wärmegekoppelt sein, um gefrorenes Wasser aufzutauen. Der Stand des im Wassertank 63 gespeicherten Wassers, wie durch den Wasserstandssensor 65 festgestellt, kann dem Fahrzeugbediener übermittelt und/oder zur Einstellung des Motorbetriebs verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Wasserstandsanzeiger oder eine Angabe auf einem Fahrzeugarmaturenbrett (nicht gezeigt) verwendet werden, um den Wasserstand zu übermitteln. Falls der Wasserstand im Wassertank 63 höher als ein Schwellenwertstand ist, kann gefolgert werden, dass ausreichend Wasser zur Einspritzung verfügbar ist und entsprechend kann die Wassereinspritzung durch die Steuerung aktiviert werden. Ansonsten, falls der Wasserstand im Wassertank 63 niedriger als das Schwellenwertstand ist, kann gefolgert werden, dass nicht ausreichend Wasser zur Einspritzung verfügbar ist und daher kann die Wassereinspritzung durch die Steuerung deaktiviert werden.
  • 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 mit einer oder mehreren Fahrzeugkomponenten 74 gekoppelt sein, sodass der Wasserspeichertank an Bord des Fahrzeugs mit von verschiedenen Motor- oder Fahrzeugsystemen gesammeltem Kondensat nachgefüllt werden kann. In einem Beispiel kann das Sammelsystem 72 an ein AGR-System und/oder Abgassystem gekoppelt sein, um kondensiertes Wasser aus Abgas, welches das System durchläuft, zu sammeln. In einem anderen Beispiel kann das Sammelsystem 72 mit einem Klimatisierungssystem (nicht gezeigt) für gesammeltes Wasser gekoppelt sein, das aus Luft kondensiert, die einen Verdampfer durchläuft. In noch einem anderen Beispiel kann das Sammelsystem 72 mit einer Fahrzeugaußenfläche gekoppelt sein, um Regen oder atmosphärische Kondensation zu sammeln. Der manuelle Füllkanal 69 kann mit einem Filter 68 fluidgekoppelt sein, der einige im Wasser enthaltene Verunreinigungen entfernen kann. Ein Ablass 92 einschließlich eines Ablassventils 91 kann verwendet werden, um Wasser vom Wasserspeichertank 63 zu einem Standort außerhalb des Fahrzeugs (z. B. auf die Straße) abzulassen, zum Beispiel, wenn eine Qualität des Wassers als niedriger als ein Schwellenwert und nicht zur Einspritzung in den Motor (z. B. aufgrund hoher Leitfähigkeit, hohem Feinstaubanteil) geeignet angesehen wird. In einem Beispiel kann die Qualität des Wassers auf Grundlage der Ausgabe eines Leitfähigkeitssensors 93, der an das Wassereinspritzsystem 60 in der Wasserleitung 61 gekoppelt ist, bewertet werden. In anderen Beispielen kann der Sensor 93 ein Kapazitätssensor, ein optischer Sensor, ein Trübungssensor, ein Dichtesensor oder eine andere Art von Wasserqualitätssensor sein.
  • 1 zeigt ferner ein Steuersystem 28. Das Steuersystem 28 kann kommunikativ an verschiedene Komponenten des Motorsystems 100 gekoppelt sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und -handlungen durchzuführen. Das Steuersystem 28 kann eine elektronische Digitalsteuerung 12 beinhalten. Die Steuerung 12 kann ein Mikrocomputer sein, darunter eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierwerte, Random Access Memory, Keep Alive Memory und ein Datenbus. Die Steuerung 12 kann Beiträge von einer Vielzahl von Sensoren 30 empfangen, wie zum Beispiel den verschiedenen Sensoren aus 1, um Beiträge zu empfangen, darunter Getriebegangposition, Gaspedalposition, Bremsanforderung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Luftmassenstrom durch den Motor, Ladedruck, Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit) usw. Andere Sensoren beinhalten CAC-118-Sensoren, wie zum Beispiel CAC-Einlasslufttemperatur, ACT-Sensor 125, Abgasdruck- und -temperatursensoren 80, 82 und Drucksensor 124, CAC-Auslasslufttemperatursensor und MCT-Sensor 23, Klopfsensor 183 zum Bestimmen der Zündung von Endgasen und/oder der Wasserverteilung unter Zylindern und andere. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann das Einspritzen von Wasser in den Motor das Anpassen einer Impulsbreite der Einspritzvorrichtungen 45–48 beinhalten, um eine Menge an eingespritztem Wasser zu variieren, während auch ein Zeitpunkt der Wassereinspritzung und eine Anzahl von Einspritzimpulsen angepasst werden. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor durchführbar sind, um die nachfolgend beschriebenen Verfahren (z. B. in den 2–3) sowie andere Varianten, die erwartet werden, aber nicht spezifisch aufgelistet sind, durchzuführen.
  • Auf diese Weise ermöglichen die Komponenten aus 1 ein Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor, der einen Ansaugkrümmer und einen Abgaskrümmer beinhaltet; einen Abgaskatalysator, der mit dem Abgaskrümmer gekoppelt ist; einen AGR-Durchlass, der ein AGR-Ventil beinhaltet, zum Rückführen des Abgases von dem Abgaskrümmer zu dem Ansaugkrümmer; ein Wassereinspritzungssystem, das einen Wasserbehälter, eine Wassereinspritzvorrichtung und ein Wassersammelsystem beinhaltet; und einen Wasserstandssensor, der mit dem Wasserbehälter gekoppelt ist; einen Klopfsensor, der mit dem Motor gekoppelt ist; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren, auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Anweisungen zu Folgendem konfiguriert sein: Vergleichen eines aktuellen Wasserstands in dem Behälter mit einem vorhergesagten Wasserstand nach einem Fahrzeugbetriebszeitraum; Bestimmen entsprechender Wassermengen, die als Reaktion auf jedes von Klopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatur in den Motor einzuspritzen sind; Auswählen einer einzuspritzenden Wassermenge aus den entsprechenden Mengen auf der Grundlage des Vergleichs; Abgeben der ausgewählten Wassermenge über die Wassereinspritzvorrichtung; und Einstellen eines Öffnens des AGR-Ventils auf der Grundlage des Verdünnungsbedarfs relativ zu der ausgewählten Wassermenge.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Einstellen der Wassereinspritzung von einem Wassereinspritzsystem in einen Motor als Reaktion auf verschiedene Motorbetriebsbedingungen auf der Grundlage einer aktuellen Wasserverwendungsrate und einer vorhergesagten Wasserverwendungsrate gezeigt. Das Verfahren ermöglicht die Verbesserung der Motorleistung durch das Optimieren der Wasserverwendung, wenn der Wasserstand bereits niedrig ist, oder wenn vorhergesagt wird, dass die Wasserverfügbarkeit während des vorhersehbaren Fahrtzyklus begrenzt wird. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der übrigen hier beinhalteten Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
  • Bei 202 beinhaltet das Verfahren das Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Diese können zum Beispiel Motordrehzahl und -last, Fahrerdrehmomentbedarf, Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur und -luftfeuchtigkeit, Atmosphärendruck usw.), Ladedruck, MAP, MAF, Motortemperatur, Katalysatortemperatur usw. beinhalten.
  • Bei 204 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen des aktuellen Wasserstands in einem Wasserbehälter (oder Wassertank) des Wassereinspritzsystems. Der aktuelle Wasserstand kann direkt durch einen Fluidstandssensor gemessen werden oder er kann auf der Grundlage einer Geschichte der Wasserproduktion, des Wasserverbrauchs und des Auffüllens des Tanks geschätzt werden.
  • In einem Beispiel ist der Motor in einem Fahrzeug gekoppelt und Wasser in dem Wasserbehälter wird an Bord des Fahrzeugs über ein Sammelsystem aufgefüllt, welches Kondensat von einer oder mehreren Motorkomponenten, wie zum Beispiel einem AGR-Kühler, einem Ladeluftkühler, einem AC-Kondensator und einer Fahrzeugaußenfläche, sammelt. Wasser kann ebenfalls manuell durch einen Fahrzeugbediener aus einer Wasserquelle außerhalb des Fahrzeugs nahgefüllt werden.
  • Bei 206 beinhaltet das Verfahren das Vorhersagen eines zukünftigen (oder erwarteten) Wasserstands in dem Wasserbehälter des Wassereinspritzsystems während des vorhersehbaren Fahrtzyklus. Der vorhersehbare Fahrtzyklus kann auf der Grundlage von Zielinformationen von einem Navigationssystem (z. B. GPS) des Fahrzeugs und/oder auf der Grundlage einer vorherigen Fahrzeugfahrtgeschichte (z. B. typische Fahrwege, Geschwindigkeiten, Beschleunigungsraten, Leistungsbedarfe usw.) definiert werden. Der vorhergesagte Wasserstand kann als eine Funktion des anfänglichen Wasserstands in dem Wasserbehälter zu Beginn des Fahrzeugfahrzyklus bestimmt werden und kann ferner auf einer vorhergesagten Rate der Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs relativ zu einer vorhergesagten Rate der Wasserverwendung oder des Wasserverbrauchs an Bord des Fahrzeugs beruhen.
  • In einem Beispiel kann die vorhergesagte Rate der Wasserproduktion als eine Funktion des gleitenden Mittels der Sammelrate des AC-Kondensats über eine letzte Schwellenanzahl an Meilen (oder Minuten) des Fahrzeugbetriebs hinweg sowie des vorhergesagten Kabinenkühlbedarfs bestimmt werden. Gleichermaßen kann die vorhergesagte Rate der Wasserproduktion als eine Funktion des gleitenden Mittels der Sammelrate von Abgaskondensat und/oder Fahrzeugoberflächenkondensat über die letzte Schwellenanzahl an Meilen (oder Minuten) des Fahrzeugbetriebs hinweg bestimmt werden. Die vorhergesagte Rate des Sammelns von AC-Kondensat (und des vorhergesagten Kabinenkühlbedarfs) und des Sammelns von Fahrzeugoberflächenkondensat kann ferner als eine Funktion von vorhergesagten Umgebungsbedingungen bestimmt werden. Zum Beispiel können die erwartete Umgebungstemperatur und -luftfeuchtigkeit die Sammelrate des AC-Kondensats und des Fahrzeugoberflächenkondensats beeinträchtigen (insbesondere kann vorhergesagt werden, dass sich beide Sammelraten erhöhen, wenn sich die Umgebungstemperatur erhöht). Die vorhergesagte Rate des Sammelns von Abgaskondensat kann ferner als eine Funktion der vorhergesagten AGR-Verwendung über den Fahrtzyklus hinweg bestimmt werden.
  • Die vorhergesagte Rate der Wasserproduktion kann ebenfalls als eine Funktion der erwarteten Umgebungsbedingungen gemeinsam mit dem vorhergesagten Fahrtweg auf der Grundlage von Weg- und Zielinformationen von einem Navigationssystem (z. B. GPS) des Fahrzeugs bestimmt werden. Die Weg- und Zielinformationen können zum Beispiel internetbasierte oder übertragene Wetterberichte (z. B. Vorhersage für Regen, Schnee, trockenes Wetter usw.), die vorhergesagte Umgebungstemperatur und -luftfeuchtigkeit (welche den vorhergesagten Kabinenkühlbedarf beeinflussen können), Geländeinformationen für den durch den Bediener ausgewählten Fahrtweg (z. B. erwartete Geländebedingungen, Gegenwart von Bergauf- und Bergab-Segmenten, erwartete Straßenqualität) sowie Wissen über typische Fahrmuster des Bedieners (das heißt Bedienerfahrgeschichte, die Fahrerleistungsvorlieben beinhalten kann) beinhalten.
  • Der vorhergesagte Wasserstand kann ebenfalls als eine Funktion des vorhergesagten Datums, der Zeit und der Rate des Nachfüllens des Wassertanks durch den Fahrer bestimmt werden. Dies kann auf der vorherigen Geschichte des Nachfüllens des Wassertanks beruhen, und zwar durch den Standort (z. B. GPS-Koordinaten des Nachfüllstandorts in Bezug auf den Fahrtweg) sowie Einzelheiten über den Kraftstofftankstand und Wochentag, Monatstag oder die Tageszeit. Als ein Beispiel kann der Bediener eine Geschichte des Nachfüllens des Wassertanks von einmal pro Woche (z. B. jeden Sonntag) aufweisen oder er füllt den Wassertank, wenn er an einer Tankstelle anhält, um Nachzutanken usw. Die manuellen Nachfüllungen können den Wasserstand im Tank beeinflussen.
  • Die vorhergesagte Rate des Wasserverbrauchs kann als eine Funktion des gleitenden Mittels der Wasserverwendung (oder des Rückgangs des Wasserstands des Wasserbehälters) über die letzte Schwellenanzahl an Meilen (oder Minuten) des Fahrzeugbetriebs hinweg bestimmt werden. Wie hier ausgearbeitet, kann Wasser während des Betriebs des Motors für eins oder mehrere des Angehens des Motorklopfens, des Bereitstellens einer gewünschten Menge an Motorverdünnung und Abgastemperatursteuerung eingespritzt worden sein. Die vorhergesagte Rate der Wasserverwendung an Bord des Fahrzeugs kann ebenfalls als Funktion von Umgebungsbedingungen bestimmt werden, darunter Umgebungstemperatur und -luftfeuchtigkeit, der durch den Bediener ausgewählte Fahrtweg (z. B. Geschwindigkeitsbegrenzungen für unterschiedliche Segmente des ausgewählten Wegs, erwartete Geländebedingungen, Position und Anzahl von Bergauf- und Bergab-Segmenten, Straßenqualität, Häufigkeit von Beschleunigung gegenüber konstanter Fahrt über die unterschiedlichen Segmente usw.) sowie die Bedienerfahrtgeschichte (z. B. ob der Bediener das Fahrzeug typischerweise in einem Leistungsmodus, einem Kraftstoffeffizienzmodus oder einem Sportmodus fährt, ob der Bediener zum Rasen neigt, ob der Bediener die Bremsen typischerweise häufig betätigt, ob der Bediener zum Verwenden einer Geschwindigkeitssteuerung neigt oder häufig beschleunigt/abbremst usw.). Die vorhergesagte Rate des Wasserverbrauchs kann ferner als eine Funktion einer typischen vorherigen Fahreraggressivität (z. B. Bremsen- und Gaspedalverwendungsmuster) bestimmt werden. Daher beeinflusst jeder dieser Parameter die Drehzahl-/Lastbereiche, in welchen der Motor der Vorhersage nach abreitet, was wiederum die erwartete Klopfhäufigkeit, die erwartete AGR-Verwendung und die erwarteten Motor- und Abgastemperaturen beeinflusst.
  • Bei 208 kann der aktuelle Wasserstand optional mit dem vorhergesagten Wasserstand verglichen werden. Als ein Beispiel kann eine Differenz zwischen dem aktuellen Wasserstand und dem vorhergesagten Wasserstand bestimmt werden. Als ein weiteres Beispiel kann eine Rate der Änderung des Wasserstands (von dem aktuellen Stand zu dem vorhergesagten Stand) über einen Fahrzeugbetriebszeitraum oder eine -strecke über den vorhersehbaren Fahrzeugfahrtzyklus hinweg bestimmt werden. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob der vorhergesagte Wasserstand in Richtung einer Verringerung oder eines Anstiegs von dem aktuellen Wasserstand aus neigt.
  • Bei 210 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen entsprechender Wassermengen, die als Reaktion auf jedes von Motorklopfen, Motorverdünnungsbedarf und Abgastemperatur in den Motor einzuspritzen sind. Wie bereits besprochen kann Wasser als Reaktion auf Klopfen in den Motor eingespritzt werden, wobei die Ladekühlung des Wassers Klopfentlastung bereitstellt, wodurch die Abhängigkeit von Spätzündung zur Klopfsteuerung reduziert wird. Gleichermaßen kann Wasser in den Motor eingespritzt werden, um eine gewünschte Motorverdünnung breitzustellen, wodurch der Bedarf an AGR reduziert wird. Ferner kann Wasser als Reaktion auf erhöhte Abgastemperaturen in den Motor eingespritzt werden, wobei die Ladekühlung des Wassers Abgastemperatursteuerung ermöglicht, wodurch der Bedarf an Anreicherung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses reduziert wird. In einem Beispiel kann die Steuerung eine erste Wassermenge, die als Reaktion auf Klopfen in den Motor einzuspritzen ist, eine zweite Wassermenge, die als Reaktion die Abgastemperatur in den Motor einzuspritzen ist, und eine dritte Wassermenge bestimmen, die als Reaktion auf einen Verdünnungsbedarf in den Motor einzuspritzen ist. Die erste, zweite und dritte Menge können unterschiedliche Mengen sein. Zusätzlich zum Bestimmen der Wassereinspritzmenge kann die Steuerung ferner eine Stelle der Wassereinspritzung bestimmen. Daher kann das Wassereinspritzsystem mit einer oder mehreren Wassereinspritzvorrichtungen zum Einspritzen von Wasser direkt in den Motorzylinder, in ein Saugrohr und/oder in einen Ansaugkrümmer (stromaufwärts oder stromabwärts der Ansaugdrossel) konfiguriert sein.
  • Bei 212 beinhaltet das Verfahren das Zuweisen eines Prioritätswerts zu jeder der bestimmten Wassereinspritzmengen auf der Grundlage des aktuellen Wasserstands und des vorhergesagten Wasserstands, wie zum Beispiel gemäß der Prozedur aus 3 ausgearbeitet. Die zugewiesenen Prioritätswerte können auf der Grundlage einer vorhergesagten zukünftigen Wasserzufuhr bestimmt werden. Ein erster Satz von Prioritätswerten kann zugewiesen werden, wenn bestimmt wurde, dass der vorhergesagte Wasserstand über dem aktuellen Wasserstand liegt, was angibt, dass das Wasser aktuell begrenzt ist, aber erwartet wird, dass im zukünftigen Teil des Fahrtzyklus (oder über die nächsten mehreren Fahrtzyklen) mehr Wasser verfügbar sein wird. Ein zweiter, unterschiedlicher Satz von Prioritätswerten kann zugewiesen werden, wenn bestimmt wurde, dass der aktuelle Wasserstand über dem vorhergesagten Wasserstand liegt, was angibt, dass aktuell reichlich Wasser verfügbar ist, aber erwartet wird, dass die Wasserverfügbarkeit im zukünftigen Teil des Fahrtzyklus begrenzt wird (oder das Wasser in den nächsten mehreren Fahrtzyklen ausgehen kann). Wie hier ausgearbeitet, ermöglicht das Zuweisen von Prioritätswerten die Maximierung des Kraftstoffeffizienzvorteils der begrenzten Wasserzufuhr durch die Verwendung des Wassers während Bedingungen, die einen höheren Effizienzvorteil pro Wassereinheit erzeugen, während die Wasserverwendung während Bedingungen, die einen geringeren Effizienzvorteil pro Wassereinheit erzeugen, angehalten oder reduziert wird. Die unterschiedliche Prioritätswerte können die Reihenfolge beeinflussen, in welcher die unterschiedlichen Wassermengen in den Motor eingespritzt werden.
  • In einem Beispiel beinhaltet das Zuweisen der Prioritätswerte, wenn der aktuelle Wasserstand über dem vorhergesagten Wasserstand liegt, das Zuweisen eines ersten, höchsten Prioritätswerts zu der ersten Wassermenge, die als Reaktion auf Klopfen einzuspritzen ist, gefolgt von einem zweiten, niedrigeren Prioritätswert zu der zweiten Wassermenge, die als Reaktion auf die Abgastemperatur einzuspritzen ist, gefolgt von einem dritten, niedrigsten Prioritätswert zu der dritten Wassermenge, die als Reaktion auf den Verdünnungsbedarf einzuspritzen ist. Die ist in der relativ gesehen höheren Wasserverbrauchsrate begründet, wenn Wasser zur Abgastemperatursteuerung verwendet wird. Als ein weiteres Beispiel beinhaltet das Zuweisen der Prioritätswerte, wenn der vorhergesagte Wasserstand über dem aktuellen Wasserstand liegt, das Zuweisen eines ersten, höchsten Prioritätswerts zu der ersten Wassermenge, die als Reaktion auf Klopfen einzuspritzen ist, gefolgt von einem zweiten, niedrigeren Prioritätswert zu der dritten Wassermenge, die als Reaktion auf den Verdünnungsbedarf einzuspritzen ist, gefolgt von einem dritten, niedrigsten Prioritätswert zu der zweiten Wassermenge, die als Reaktion auf die Abgastemperatur einzuspritzen ist.
  • Das Zuweisen der Prioritätswerte kann zusätzlich oder alternativ das Einstellen von Wasserstandschwellenwerten als Reaktion darauf beinhalten, welches Wasser zur Klopfsteuerung, Verdünnungssteuerung und Temperatursteuerung injiziert wird. Als ein Beispiel kann Wasser für jede von Klopfsteuerung, Verdünnungssteuerung und Temperatursteuerung eingespritzt werden, wenn der Wasserstand im Wasserbehälter über einem ersten Schwellenwert liegt. Wasser kann für jede von Klopfsteuerung und Temperatursteuerung, aber nicht für Verdünnungssteuerung eingespritzt werden, wenn der Wasserstand in dem Wasserbehälter über einem zweiten Schwellenwert liegt, der niedriger als der erste Schwellenwert ist. Wasser kann nur für Klopfsteuerung eingespritzt werden und nicht für Temperatursteuerung oder Verdünnungssteuerung, wenn der Wasserstand im Wasserbehälter über einem dritten Schwellenwert liegt, der niedriger als jeder des ersten und zweiten Schwellenwerts ist. Wenn sich der aktuelle Wasserstand in Bezug auf den vorhergesagten Wasserstand ändert, können die Schwellenwerte eingestellt werden. Zum Beispiel können der zweite und dritte Schwellenwert in Bezug auf den ersten Schwellenwert eingestellt werden. Als ein Beispiel kann, wenn der vorhergesagte Wasserstand relativ zu dem aktuellen Wasserstand sinkt, eine Wasserknappheit erwartet werden. Um Wasser hauptsächlich für Klopfsteuerung zu sparen, während der erste Schwellenwert beibehalten wird (oder der erste Schwellenwert verringert wird), kann/können einer oder mehrere des zweiten und dritten Schwellenwerts angehoben werden. Eine Rate des Anhebens des zweiten und/oder dritten Schwellenwerts kann auf der Rate der Änderung des Wasserstands vom aktuellen Wasserstand zum vorhergesagten Wasserstand beruhen. Wenn zum Beispiel erwartet wird, dass der vorhergesagte Wasserstand relativ zum aktuellen Wasserstand bei einer schnelleren Rate (schnellere Rate der Leerung) sinkt, kann die Rate des Erhöhens des zweiten und dritten Schwellenwerts ebenfalls entsprechend steigen. Auf der Grundlage der erwarteten Änderung der Abgastemperatur kann ferner ein Ausmaß der Temperatursteuerung relativ zur Verdünnungssteuerung vorhergesagt werden und die Rate des Anhebens des zweiten Schwellenwerts relativ zum ersten Schwellenwert kann variiert werden. Zum Beispiel kann der dritte Schwellenwert bei einer schnelleren Rate als der zweite Schwellenwert angehoben werden, sodass der Verdünnungssteuerung die niedrigste Priorität zugewiesen wird.
  • Als ein weiteres Beispiel kann, wenn der vorhergesagte Wasserstand relativ zu dem aktuellen Wasserstand steigt, ein Wasserüberschuss erwartet werden. Um die Wasserverwendung zu verbessern, während der erste Schwellenwert beibehalten wird (oder der erste Schwellenwert verringert wird), kann/können einer oder mehrere des zweiten und dritten Schwellenwerts verringert werden. Eine Rate des Verringerns des zweiten und/oder dritten Schwellenwerts kann auf der Rate der Änderung des Wasserstands vom aktuellen Wasserstand zum vorhergesagten Wasserstand beruhen. Wenn zum Beispiel erwartet wird, dass der vorhergesagte Wasserstand relativ zum aktuellen Wasserstand bei einer schnelleren Rate (schnellere Rate der Regeneration) steigt, kann die Rate des Verringerns des zweiten und dritten Schwellenwerts ebenfalls entsprechend steigen. Auf der Grundlage der erwarteten Änderung der Abgastemperatur kann ferner ein Ausmaß der Temperatursteuerung relativ zur Verdünnungssteuerung vorhergesagt werden und die Rate des Verringerns des zweiten Schwellenwerts relativ zum ersten Schwellenwert kann variiert werden. Zum Beispiel kann der zweite Schwellenwert bei einer schnelleren Rate als der dritte Schwellenwert verringert werden, sodass der Temperatursteuerung früher eine höhere Priorität zugewiesen werden kann.
  • Bei 214 beinhaltet das Verfahren das Schätzen der Wasserqualität im Wasserbehälter. Daher können die Art der Verunreinigungen, die im Wasser vorhanden sind, sowie der Verunreinigungsgrad auf der Grundlage der Tatsache, aus welcher Quelle der Fahrzeugbediener den Wassertank nachgefüllt hat, der Umgebungsbedingungen (z. B. Umgebungsstaubniveaus) sowie auf der Grundlage eines Anteils des gesamten Wassers im Behälter, der an Bord des Fahrzeugs erzeugt wird, relativ zu dem Anteil des Wassers im Behälter, der außerhalb des Fahrzeugs beschafft wurde, stark variieren. Als ein Beispiel kann es empfohlen sein, den Wassertank mit destilliertem Wasser nachzufüllen, aber der Fahrzeugbediener füllt stattdessen möglicherweise mit Leitungswasser oder Brunnenwasser nach. Daher können die verschiedenen Wasserquellen verschiedene Arten und Mengen von Mineralien und anderen Verunreinigungen enthalten, die, wenn sie eingespritzt werden, möglicherweise Ablagerungen auf Wasserfiltern, Wassereinspritzvorrichtungen, Motorkomponenten, Abgaskatalysatoren etc. verursachen können. Die Katalysatoren könnten ebenfalls chemisch verunreinigt werden. In einem Beispiel kann die Wasserqualität im Wasserbehälter auf der Grundlage der Ausgabe des Wasserqualitätssensors geschätzt werden, der an den Wasserbehälter gekoppelt ist, wobei die Wasserqualitätsschätzung auf einem Leitfähigkeitswert oder der Ionenstärke des Wassers (wie zum Beispiel mittels eines Leitfähigkeitssensors erfasst) beruht. In alternativen Beispielen kann die Wasserqualität auf der Grundlage einer Ionenstärke des Wassers, eines Feinstaubgehalts, eines Trübungssensors, eines Dichtesensors, eines Brechungsindex usw. geschätzt werden.
  • In wieder anderen Beispielen kann die Wasserqualität auf der Grundlage des Wassernachfüllstandortes unter Verwendung der Kenntnis des Fahrzeugstandortes (wie zum Beispiel auf der Grundlage von GPS-Daten, Standorten naher WiFi-Hotspots usw.) in Kombination mit Wissen über die örtliche Wasserqualität an diesem Standort (wie zum Beispiel an Bord des Fahrzeugs bestimmt oder von einer Datenbank abgerufen, wie zum Beispiel einer Internetdatenbank für Wasserqualität für städtische Wassersysteme und Grundwasser) abgeleitet werden. Wenn der Wasserqualitätswert abgeleitet oder von einem entfernten Standort abgerufen wurde, kann die Steuerung die Daten zusätzlich mit bisherigen in der Geschichte erfassten Verunreinigungen nach dem Nachfüllen am gleichen Standort verbessern. Die Geschichte kann auf den Daten beruhen, die an Bord des gegebenen Fahrzeugs gesammelt wurden oder an Bord eines alternativen Fahrzeugs gesammelt und über Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)- oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation abgerufen wurden. In einem Beispiel kann der Wasserqualität ein Indexwert oder eine Bewertungszahl zugewiesen werden. In wieder anderen Beispielen kann die Wasserqualität beim nächsten Nachfüllereignis vorhergesagt werden.
  • Bei 216 beinhaltet das Verfahren ferner das Einstellen der zugewiesenen Prioritätswerte auf der Grundlage der geschätzten Wasserqualität in dem Behälter. Dies kann das Bestimmen, ob die Wassereinspritzung aktiviert oder deaktiviert werden soll, sowie das Einstellen der Wassereinspritzprioritätswerte auf der Grundlage der geschätzten Wasserqualität beinhalten. Als ein Beispiel kann die geschätzte Wasserqualität (z. B. der Indexwert oder die Bewertungsnummer oder der Leitfähigkeitswert) mit einem Schwellenwert verglichen werden, der von dem verwendeten Wasserqualitätssensor abhängt. Zum Beispiel kann einem niedrigeren Messwert eines Trübungssensors ein hoher Wasserqualitätsindexwert zugewiesen werden und Trübungsmesswerte unter 5 NTU können Wasserqualitätsindexwerten über dem Schwellenwert entsprechen. Der Schwellenwert kann einem minimalen Wasserqualitätsniveau entsprechen, das notwendig ist, um Wassereinspritzung in den Motor einzuschalten, ohne die Motorleistung oder Verbrennungseigenschaften zu beeinträchtigen. In einigen Beispielen kann ein gemeinsamer Schwellenwert für alle Wassereinspritzereignisse angewendet werden. In anderen Beispielen können unterschiedliche Schwellenwerte für Wassereinspritzung als Reaktion auf Klopfen im Vergleich zu Wassereinspritzung als Reaktion auf Verdünnungsbedarf oder Abgastemperatursteuerung angewendet werden, da die Tendenz zum Bilden von Ablagerungen von Komponententemperaturen oder anderen Faktoren abhängen kann, die stark mit jeder dieser drei Verwendungsbedingungen korrelieren. In einigen Beispielen kann die geschätzte Wasserqualität mit jedem von einem unteren Schwellenwert, unter dem die Wassereinspritzung immer deaktiviert sein kann, und einem oberen Schwellenwert verglichen werden, über dem die Wassereinspritzung immer aktiviert sein kann. Zwischen dem oberen und dem unteren Schwellenwert kann die Wassereinspritzung begrenzt sein, zum Beispiel kann ein Betriebsfenster begrenzt oder variiert werden, in dem die Wassereinspritzung zulässig ist, was den zugewiesenen Prioritätswert der Wassereinspritzung beeinflussen kann. Wenn zum Beispiel die Wasserqualität geringer ist, kann die Wassereinspritzung als Reaktion auf den Verdünnungsbedarf in Motordrehzahl-/-lastbereichen aktiviert werden, in welchen die Wassereinspritzung als Reaktion auf den Verdünnungsbedarf deaktiviert ist, wenn die Wasserqualität höher ist. Als ein Ergebnis kann Wassermengen, die als Reaktion auf den Verdünnungsbedarf einzuspritzen sind, ein höherer Prioritätswert gegeben werden, wenn die Wasserqualität niedriger ist, als im Vergleich dazu, wenn die Wasserqualität höher ist, um das Wasser zu verwenden, wenn es keine Ablagerungsprobleme verursacht und im Tank Platz für eine Nachfüllung mit Wasser höherer Qualität schafft. Wie auch bei den Schwellenwerten können unterschiedliche Betriebsfenster auf die Wassereinspritzung als Reaktion auf Klopfen im Vergleich zu Wassereinspritzung als Reaktion auf den Verdünnungsbedarf oder die Abgastemperatursteuerung angewendet werden.
  • Bei 218 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen der Wassereinspritzmengen für jedes von Klopfsteuerung, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatursteuerung. Auf der Grundlage des aktuellen Wasserstands und des vorhergesagten Wasserstands über den Fahrtzyklus hinweg kann die Steuerung jeder der entsprechenden Wasserverwendungen einen Prioritätswert zuweisen und die Mengen bestimmen, die zur Klopfsteuerung, Abgastemperatursteuerung sowie zum Erfüllen des Motorverdünnungsbedarfs zu verwenden sind. Dann kann die ausgewählte Gesamtmenge eingespritzt werden. Wenn zum Beispiel der aktuelle Wasserstand niedrig ist und/oder der Wasserstand durchschnittlich ist, aber vorhergesagt wird, dass er über den Fahrtzyklus hinweg niedrig werden wird, kann der Wassereinspritzmenge zur Klopfsteuerung der höchste Prioritätswert gegeben werden und es kann ausreichend Wasser zum Sicherstellen der Klopfsteuerung eingespritzt werden, um den höchsten Motoreffizienzvorteil pro Wassereinheit zu erreichen. In diesem Fall kann nicht ausreichend Wasser zum Erfüllen des Verdünnungsbedarfs verfügbar sein und das Öffnen eines AGR-Ventils kann auf der Grundlage der ausgewählten Wassereinspritzmenge eingestellt werden, um den Verdünnungsbedarf zu erfüllen. In einem weiteren Fall, wenn der aktuelle und der vorhergesagte Wasserstand sehr gering sind und das zur Klopfsteuerung eingespritzte Wasser nicht ausreicht, kann dann der Zündzeitpunkt auf der Grundlage der ausgewählten Wassereinspritzmenge zur Klopfsteuerung verzögert werden. Wenn in einem dritten Beispiel der aktuelle Wasserstand mittel ist und/oder vorhergesagt wird, dass der Wasserstand über den Fahrtzyklus hinweg von einem niedrigen zu einem mittleren Stand ansteigt, kann beiden Wassereinspritzmengen zur Klopfsteuerung und für den Verdünnungsbedarf die höchste Priorität gegeben werden und es kann ausreichend Wasser zum Sicherstellen der Klopfsteuerung und zum Erreichen des Verdünnungsbedarfs eingespritzt werden, um den höchsten Motoreffizienzvorteil pro Wassereinheit zu erreichen. In diesem Fall kann der Verdünnungsbedarf durch die Wassereinspritzung erfüllt werden, sodass wenig oder keine AGR verwendet werden kann, es kann jedoch nicht ausreichend Wasser zur Abgastemperatursteuerung verfügbar sein und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann eingestellt werden, um die Abgastemperatursteuerung zu erreichen. Wenn in einem vierten Beispiel der aktuelle Wasserstand hoch ist und/oder vorhergesagt wird, dass der Wasserstand über den Fahrtzyklus hinweg von einem mittleren zu einem hohen Stand ansteigt, kann allen Wassereinspritzmengen zur Klopfsteuerung und für den Verdünnungsbedarf und zur Abgastemperatur die höchste Priorität gegeben werden und es kann ausreichend Wasser zum Sicherstellen der Klopfsteuerung und zum Erreichen des Verdünnungsbedarfs und zum Erreichen der Abgastemperatursteuerung eingespritzt werden, um den höchsten Motoreffizienzvorteil pro Wassereinheit zu erreichen. In diesem Fall kann der Verdünnungsbedarf durch die Wassereinspritzung erfüllt werden, sodass wenig oder keine AGR verwendet werden kann, und die Abgastemperatursteuerung kann durch die Wassereinspritzung erreicht werden, sodass wenig oder keine Luft-Kraftstoff-Anreicherung zum Erreichen der Abgastemperatursteuerung benötigt wird.
  • Auf diese Weise kann der Kraftstoffeffizienzvorteil der Wassereinspritzung insbesondere beim Betrieb mit einer begrenzten Wasserzufuhr maximiert werden. Durch das Zuweisen eines Prioritätswerts zu den Wassereinspritzmengen, die bei unterschiedlichen Motorbetriebsbedingungen angewendet werden, und durch das Einspritzen einer Wassermenge für jede Verwendungsbedingung auf der Grundlage ihres Prioritätswerts, wenn die Wasserzufuhr begrenzt ist, kann der Effizienzvorteil pro eingespritzter Wassereinheit wesentlich erhöht werden. Durch das Anhalten oder Reduzieren des Wassers während Betriebsbedingungen mit einem niedrigeren Effizienzvorteil kann die Motorleistung erhöht bleiben, bis der Wasserbehälter leer wird. Durch das Variieren der Auswahl der Wassereinspritzmenge auf der Grundlage der geschätzten Qualität des Wassers, mit welchem der Wasserbehälter nachgefüllt wird, können ebenfalls Wasserverwendungsvorteile über einen größeren Bereich von Motorbetriebsbedingungen ausgedehnt werden, und zwar auch dann, wenn die Wasserzufuhr eine schlechte Qualität aufweist.
  • In einem Beispiel kann die Steuerung ein Steuersignal zum Senden an den Wassereinspritzvorrichtungsaktor bestimmen, wie zum Beispiel eine Impulsbreite des Signals. Die Impulsbreite kann auf der Grundlage der Auswahl einer Menge aus den jeweiligen Wassereinspritzmengen bestimmt werden, wobei die Auswahl auf dem Vergleich des aktuellen Wasserstands relativ zum vorhergesagten Wasserstand beruht. Die Steuerung kann die Impulsbreite durch eine Bestimmung, die eine Differenz zwischen dem vorhergesagten und dem aktuellen Wasserstand in dem Tank direkt berücksichtigt, bestimmen, wie zum Beispiel durch das Erhöhen der Impulsbreite, wenn der vorhergesagte Wasserstand steigt. Die Steuerung kann die Impulsbreite alternativ auf der Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen.
  • Bei 220 beinhaltet das Verfahren das Einspritzen der ausgewählten Wassermenge, wobei das Wasser als Reaktion auf jedes von Motorklopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatursteuerung von dem Behälter in den Motor eingespritzt wird. Die ausgewählte Wassermenge wird in eine Wassereinspritzstelle eingespritzt, die auf der Grundlage des höchsten zugewiesenen Prioritätswerts ausgewählt ist. Das Einspritzen des Wassers in den Motor beinhaltet eins oder mehrere von Saugrohreinspritzung des Wassers in ein Saugrohr eines Motorzylinders stromaufwärts eines Einlassventils über eine Wassersaugrohreinspritzvorrichtung, Direkteinspritzung von Wasser in den Motorzylinder über eine Wasserdirekteinspritzvorrichtung und Zentraleinspritzung von Wasser in einen Motoransaugkrümmer stromaufwärts oder stromabwärts einer Ansaugdrossel über eine Wasserzentraleinspritzvorrichtung. Auf der Grundlage der ausgewählten Stelle und der ausgewählten Menge kann der entsprechende Aktor betätigt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Impulsbreitensignal an die entsprechende Wassereinspritzvorrichtung senden, um die ausgewählte Wassermenge an die ausgewählte Stelle abzugeben, während die übrigen Wassereinspritzvorrichtungen deaktiviert bleiben. Wenn in einem Beispiel die erste Wassermenge ausgewählt ist, kann die Steuerung die Direktwassereinspritzvorrichtung betätigen und ein der ersten Menge entsprechendes Impulsbreitensignal an die Direktwassereinspritzvorrichtung senden, um die ausgewählte Wassermenge direkt an den Motorzylinder zur Klopfentlastung abzugeben.
  • Das Einspritzen der ausgewählten Wassermenge kann das Einstellen der Rate der Wassereinspritzung als einen Prozentsatz der Kraftstoffströmungsrate beinhalten. In anderen Beispielen kann die Wassereinspritzung auf eine Ein/Aus-Weise gesteuert werden. Dabei ist die Wassereinspritzung entweder aktiviert (als Reaktion auf Klopfen oder den Verdünnungsbedarf oder die Abgastemperatur) oder sie ist deaktiviert.
  • Durch das Einstellen der Auswahl der Wassereinspritzmengen kann eine Reihenfolge der Wassereinspritzung zur Motorsteuerung variiert werden. In einigen Beispielen können die Auswahl der Wassereinspritzmengen und das Einstellen der Reihenfolge der Wassereinspritzung nur auf der Grundlage des aktuellen Wasserstands relativ zu einem oder mehreren Schwellenwerten eingestellt werden. In einigen Beispielen können die Auswahl der Wassereinspritzmengen und das Einstellen der Reihenfolge der Wassereinspritzung auf der Grundlage des aktuellen Wasserstands und des vorhergesagten Wasserstands über den vorhersehbaren Fahrtzyklus hinweg relativ zu einem oder mehreren Schwellenwerten eingestellt werden.
  • Nach dem Einspritzen der ausgewählten Wassermenge beinhaltet das Verfahren bei 222 das Bestimmen, ob ein Defizit in der bereitgestellten Verdünnung relativ zu dem Verdünnungsbedarf vorhanden ist. In einem Beispiel kann ein Verdünnungsdefizit als Reaktion auf das Begrenzen oder Unterbrechen der Wassereinspritzung zum Befriedigen des Verdünnungsbedarfs vorhanden sein. Das kann auftreten, wenn die tatsächliche oder vorhergesagte Wassermenge zu niedrig ist, um die vollständige Verwendung der Wassereinspritzung zur Verdünnungssteuerung zu gestatten. Wenn ein Verdünnungsdefizit vorhanden ist, dann kann bei 224 ein Grad des Öffnens eines AGR-Ventils als Reaktion auf die Auswahl eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an einen AGR-Ventilaktor senden, um das AGR-Ventil in eine Stellung zu bewegen, in welcher das AGR-Ventil zu einem höheren Grad offen ist, wenn ein Verdünnungsdefizit vorhanden ist. Folglich wird die Rückführung von Abgas von dem Motorauslass zu dem Motoreinlass erhöht. Andernfalls kann die Steuerung ein Signal an den AGR-Ventilaktor senden, um das AGR-Ventil in eine andere Stellung zu bewegen, in welcher das AGR-Ventil zu einem geringeren Grad offen ist, wenn kein Verdünnungsdefizit vorhanden ist. Folglich wird die Rückführung von Abgas von dem Motorauslass zu dem Motoreinlass verringert. Die Änderung des AGR-Stroms kann als eine Funktion des Verdünnungsdefizits bestimmt werden, wobei die AGR-Strömungsrate erhöht ist, wenn sich das Verdünnungsdefizit erhöht. Auf diese Weise kann mindestens ein Teil des Verdünnungsbedarfs durch die Wassereinspritzung bereitgestellt werden, während der Rest des Verdünnungsbedarfs über den AGR-Strom bereitgestellt wird. Dann endet die Routine. Durch die Verwendung der Wassereinspritzung zum Erfüllen eines größeren Teils des Verdünnungsbedarfs, wenn ausreichend Wasser verfügbar ist, können mit der AGR-Verwendung assoziierte Verbrennungsstabilitäts- und vorrübergehende Steuerungsprobleme reduziert werden.
  • Wenn kein Verdünnungsbedarf vorhanden ist, dann kann bei 226 bestimmt werden, ob ein Klopfsteuerungsdefizit vorhanden ist. In einem Beispiel kann ein Klopfsteuerungsdefizit als Reaktion auf das Begrenzen oder Unterbrechen der Wassereinspritzung für die Klopfsteuerung vorhanden sein. Das kann auftreten, wenn die tatsächliche oder vorhergesagte Wassermenge zu niedrig ist, um die vollständige Verwendung der Wassereinspritzung für die Klopfsteuerung zu gestatten. Ein Klopfsteuerungsdefizit kann bestimmt werden, wenn das Motorklopfen auch dann weiterhin auftritt, wenn die ausgewählte Wassermenge eingespritzt wurde. Wenn ein Klopfsteuerungsdefizit vorhanden ist, dann beinhaltet das Verfahren bei 228 das Betreiben des Motors mit einem vom MBT (oder einem anderen Nominalwert) verzögerten Zündzeitpunkt. Das Ausmaß der Spätzündung kann als eine Funktion des Klopfsteuerungsdefizits bestimmt werden, wobei das Ausmaß der Spätzündung erhöht ist, wenn die Klopfhäufigkeit nach der Wassereinspritzung steigt. Auf diese Weise kann mindestens ein Teil des Klopfminderung durch die Wassereinspritzung bereitgestellt werden, während der Rest der Klopfminderung über den AGR-Strom bereitgestellt wird. Dann endet die Routine. Durch die Verwendung der Wassereinspritzung zum Erfüllen eines größeren Teils der Klopfminderung, wenn ausreichend Wasser vorhanden ist, kann die Verwendung der Spätzündung reduziert werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.
  • Wenn kein Klopfsteuerungsdefizit vorhanden ist, dann kann bei 230 bestimmt werden, ob ein Abgastemperatursteuerungsdefizit vorhanden ist. In einem Beispiel kann ein Abgastemperatursteuerungsdefizit als Reaktion auf das Begrenzen oder Unterbrechen der Wassereinspritzung für die Abgastemperatursteuerung vorhanden sein. Das kann auftreten, wenn die tatsächliche oder vorhergesagte Wassermenge zu niedrig ist, um die vollständige Verwendung der Wassereinspritzung für die Abgastemperatursteuerung zu gestatten. Ein Abgastemperatursteuerungsdefizit kann bestimmt werden, wenn die geschätzte Abgastemperatur auch dann erhöht bleibt, wenn die ausgewählte Wassermenge eingespritzt wurde. Wenn ein Abgastemperatursteuerungsdefizit vorhanden ist, dann beinhaltet das Verfahren bei 232 das Betreiben des Motors mit Kraftstoffanreicherung. Das heißt, der Motor kann überstöchiometrisch betrieben werden. Der angewendete Grad an Anreicherung kann als eine Funktion des Abgastemperatursteuerungsdefizits bestimmt werden, wobei der Grad der Anreicherung erhöht ist, wenn die geschätzte Abgastemperatur nach der Wassereinspritzung erhöht bleibt. Auf diese Weise kann mindestens ein Teil der Abgastemperatursteuerung durch die Wassereinspritzung bereitgestellt werden, während der Rest der Abgastemperatursteuerung über Anreicherung bereitgestellt wird. Dann endet die Routine. Durch die Verwendung der Wassereinspritzung zum Erfüllen eines größeren Teils der Abgastemperatursteuerung, wenn ausreichend Wasser vorhanden ist, kann die Verwendung der Kraftstoffanreicherung reduziert werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz und Abgasemissionen verbessert werden.
  • Wenn kein Abgastemperatursteuerungsdefizit vorhanden ist, dann beinhaltet das Verfahren bei 234 das Beibehalten des Zündzeitpunkts und der Stellung der AGR-Ventils. Auf diese Weise können die Motorleistung, die Kraftstoffeffizienz und die Emissionen über den vorhersehbaren Fahrtzyklus hinweg auf der Grundlage dessen, ob die aktuelle oder zukünftige Wasserverfügbarkeit begrenzt ist, optimiert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird ein weiteres beispielhaftes Verfahren 300 zum Einstellen der Wasserverwendung auf der Grundlage eines aktuellen und eines vorhergesagten Wasserstands in einem Wassereinspritzsystem gezeigt. Hier wird eine Priorisierung der Wasserverwendung zur Klopfentlastung, Verdünnungssteuerung und Abgastemperatursteuerung auf der Grundlage eines erwarteten Wasserstands im Behälter eingestellt.
  • Bei 302 werden der aktuelle und der zukünftige Wasserstand in dem Wasserbehälter bestimmt. Wie bereits für 2 (bei 204–206) ausgearbeitet, können die zukünftigen Wasserstand als eine Funktion der aktuellen und vorhergesagten Motorbetriebsbedingungen, der aktuellen und vorhergesagten Umgebungsbedingungen, von Navigationseingaben, der Bedienerfahrtgeschichte usw. vorhergesagt werden. In einigen Beispielen kann ein Nettowasserstand im Behälter auf der Grundlage eines Vergleichs des aktuellen Wasserstands mit dem vorhergesagten Wasserstand bestimmt werden.
  • Bei 306, wie bei 210, beinhaltet das Verfahren das Bestimmen entsprechender Wassermengen, die als Reaktion auf jedes von Motorklopfen, Motorverdünnungsbedarf und Abgastemperatur in den Motor einzuspritzen sind. Die Steuerung kann eine erste Wassermenge, die als Reaktion auf Klopfen in den Motor einzuspritzen ist, eine zweite Wassermenge, die als Reaktion die Abgastemperatur in den Motor einzuspritzen ist, und eine dritte Wassermenge bestimmen, die als Reaktion auf einen Verdünnungsbedarf in den Motor einzuspritzen ist. Die erste, zweite und dritte Menge können unterschiedliche Mengen sein. Zusätzlich zum Bestimmen der Wassereinspritzmenge kann die Steuerung ferner eine Stelle der Wassereinspritzung (z. B. direkt, zentral oder Saugrohr) bestimmen. Die erste, zweite und dritte Menge können in unterschiedliche Stellen des Motors eingespritzt werden. Bei 308 kann bestimmt werden, ob der aktuelle Wasserstand und der vorhergesagte Wasserstand über den vorhersehbaren Fahrtzyklus hinweg über einem ersten Schwellenwert liegen. Ist dies der Fall, beinhaltet das Verfahren bei 310 als Reaktion auf einen Wasserstand in dem Wasserbehälter, der mit einer Wassereinspritzvorrichtung gekoppelt ist, über dem ersten Schwellenwert das Einspritzen der ersten Wassermenge als Reaktion auf das Klopfen und der zweiten Wassermenge als Reaktion auf die Abgastemperatur und der dritten Wassermenge als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf. Das heißt, das Wasser wird bei 310 großzügig verwendet, wenn sowohl der aktuelle als auch der vorhergesagte Wasserstand über dem ersten Schwellenwert liegen.
  • Wenn der Wasserstand nicht über dem ersten Schwellenwert liegt, kann bei 312 bestimmt werden, ob der aktuelle Wasserstand und der vorhergesagte Wasserstand über den vorhersehbaren Fahrtzyklus hinweg unter einem zweiten Schwellenwert liegen, wobei der zweite Schwellenwert unter dem ersten Schwellenwert liegt. Ist dies nicht der Fall, dann beinhaltet das Verfahren bei 314 als Reaktion darauf, dass der aktuelle und der vorhergesagte Wasserstand über dem zweiten Schwellenwert liegt und unter dem ersten Schwellenwert liegt, das Einspritzen der ersten Wassermenge als Reaktion auf das Klopfen und der zweiten Wassermenge als Reaktion auf die Abgastemperatur, aber nicht der dritten Wassermenge als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf. Dies gestattet die moderate Verwendung des Wassers.
  • Wenn der aktuelle und vorhergesagte Wasserstand unter dem zweiten Schwellenwert liegen, kann bei 316 bestimmt werden, ob der aktuelle Wasserstand über den vorhersehbaren Fahrtzyklus hinweg unter einem dritten Schwellenwert liegt, der unter jedem des ersten und zweiten Schwellenwerts liegt. Ist dies nicht der Fall, dann beinhaltet das Verfahren bei 318 als Reaktion darauf, dass der aktuelle Wasserstand über dem dritten Schwellenwert, aber unter jedem des ersten und zweiten Schwellenwerts, liegt, Einspritzen nur der ersten Wassermenge als Reaktion auf das Klopfen, aber nicht der zweiten Wassermenge als Reaktion auf die Abgastemperatur oder der dritten Wassermenge als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf. Dies gestattet die vorsichtige Wasserverwendung, wenn sowohl der aktuelle als auch der vorhergesagte Wasserstand unter dem zweiten Schwellenwert liegen.
  • Wenn der aktuelle Wasserstand (unabhängig vom vorhergesagten Wasserstand) unter dem dritten Schwellenwert liegt, dass kann die Wassereinspritzung bei 320 vorübergehend deaktiviert werden, bis mehr Wasser zur Verfügung steht, zum Beispiel nachdem der Wasserbehälter manuell aufgefüllt wurde. Optional kann dem Fahrzeugbediener eine Angabe bereitgestellt werden, dass das Auffüllen des Wassers erforderlich ist. Darüber hinaus kann die interne Wassererzeugung aktiv erhöht werden. Dies gestattet das Deaktivieren der Wassereinspritzung als Reaktion auf sehr niedrige aktuelle Wasserstände und nicht auf der Grundlage vorhergesagter Wasserstände (zum Beispiel unabhängig von vorhergesagten Wasserständen).
  • Man wird verstehen, dass, obwohl das vorstehende Verfahren den aktuellen und den vorhergesagten Wasserstand mit dem ersten und zweiten Schwellenwert vergleicht, während nur der aktuelle Wasserstand mit dem dritten Schwellenwert verglichen wird, dies nicht einschränkend aufzufassen ist. Daher kann in alternativen Ausführungen eine andere Kombination des aktuellen und vorhergesagten Wasserstands mit einem anderen Logiksatz angewendet werden. In alternativen Ausführungen kann zum Beispiel nur der aktuelle Wasserstand oder nur der vorhergesagte Wasserstand mit den unterschiedlichen Schwellenwerten verglichen werden. Ferner kann eine andere Kombination des aktuellen und vorhergesagten Wasserstands mit dem ersten, zweiten und dritten Schwellenwert verglichen werden.
  • Man wird verstehen, dass die Schwellenwerte dynamische Schwellenwerte sein können, deren Werte auf der Grundlage von Tendenzen des aktuellen Wasserstands und des vorhergesagten Wasserstands variiert werden. Zum Beispiel können der zweite und dritte Schwellenwert in Bezug auf den ersten Schwellenwert eingestellt werden, während der erste Schwellenwert beibehalten wird. Als ein Beispiel kann, wenn der vorhergesagte Wasserstand relativ zu dem aktuellen Wasserstand sinkt, eine Wasserknappheit erwartet werden. Um Wasser hauptsächlich für Klopfsteuerung zu sparen, während der erste Schwellenwert beibehalten wird (oder der erste Schwellenwert verringert wird), kann/können einer oder mehrere des zweiten und dritten Schwellenwerts angehoben werden. Eine Rate des Anhebens des zweiten und/oder dritten Schwellenwerts kann auf der Rate der Änderung des Wasserstands vom aktuellen Wasserstand zum vorhergesagten Wasserstand beruhen. Wenn zum Beispiel erwartet wird, dass der vorhergesagte Wasserstand relativ zum aktuellen Wasserstand bei einer schnelleren Rate (schnellere Rate der Leerung) sinkt, kann die Rate des Erhöhens des zweiten und dritten Schwellenwerts ebenfalls entsprechend steigen. Auf der Grundlage der erwarteten Änderung der Abgastemperatur kann ferner ein Ausmaß der Temperatursteuerung relativ zur Verdünnungssteuerung vorhergesagt werden und die Rate des Anhebens des zweiten Schwellenwerts relativ zum ersten Schwellenwert kann variiert werden. Zum Beispiel kann der dritte Schwellenwert bei einer schnelleren Rate als der zweite Schwellenwert angehoben werden, sodass der Verdünnungssteuerung die niedrigste Priorität zugewiesen wird.
  • Als ein weiteres Beispiel kann, wenn der vorhergesagte Wasserstand relativ zu dem aktuellen Wasserstand steigt, ein Wasserüberschuss erwartet werden. Um die Wasserverwendung zu verbessern, während der erste Schwellenwert beibehalten wird (oder der erste Schwellenwert verringert wird), kann/können einer oder mehrere des zweiten und dritten Schwellenwerts verringert werden. Eine Rate des Verringerns des zweiten und/oder dritten Schwellenwerts kann auf der Rate der Änderung des Wasserstands vom aktuellen Wasserstand zum vorhergesagten Wasserstand beruhen. Wenn zum Beispiel erwartet wird, dass der vorhergesagte Wasserstand relativ zum aktuellen Wasserstand bei einer schnelleren Rate (schnellere Rate der Regeneration) steigt, kann die Rate des Verringerns des zweiten und dritten Schwellenwerts ebenfalls entsprechend steigen. Auf der Grundlage der erwarteten Änderung der Abgastemperatur kann ferner ein Ausmaß der Temperatursteuerung relativ zur Verdünnungssteuerung vorhergesagt werden und die Rate des Verringerns des zweiten Schwellenwerts relativ zum ersten Schwellenwert kann variiert werden. Zum Beispiel kann der zweite Schwellenwert bei einer schnelleren Rate als der dritte Schwellenwert verringert werden, sodass der Temperatursteuerung früher eine höhere Priorität zugewiesen werden kann.
  • Ein Beispiel für das Maximieren der Wasserverwendung auf der Grundlage des aktuellen und vorhergesagten Wasserstands wird in Bezug auf 4 gezeigt. Die Abbildung 400 stellt die Abgastemperatur (exhaust temperature – Texh) bei Verlauf 402, die Motorlast bei Verlauf 404, den AGR-Strom (durchgezogene Linie) bei Verlauf 406 relativ zum Motorverdünnungsbedarf (gestrichelte Linie) bei Verlauf 407, den aktuellen Wasserstand in einem Wasserbehälter (durchgezogene Linie) bei Verlauf 408 relativ zu einem vorhergesagten zukünftigen Wasserstand in dem Behälter (gestrichelte Linie) bei Verlauf 409, die Klopfsensorausgabe bei Verlauf 410, den Zündzeitpunkt relativ zu MBT bei Verlauf 412, das Verbrennungs-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air-fuel ratio – AFR) relativ zur Stöchiometrie bei Verlauf 414 und die Wassereinspritzung (aktiviert oder deaktiviert) bei Verlauf 416 dar. Alle Verläufe werden im Laufe der Zeit entlang der x-Achse dargestellt.
  • Vor t1 arbeitet der Motor bei niedrigen Lasten mit niedrigen Abgastemperaturen. Die AGR-Strömungsrate ist so eingestellt, dass sie den niedrigeren Verdünnungsbedarf erfüllt. Der Motor ist nicht klopfbegrenzt. Dementsprechend arbeitet der Motor auf der Grundlage der Betriebsbedingungen mit keiner Spätzündung und mit einer AGR bei der oder um die Stöchiometrie. Da die Klopfentlastung und die Abgastemperaturentlastung bei diesem Zeitpunkt nicht benötigt werden, wird die Wassereinspritzung deaktiviert. Außerdem wird der niedrigere Verdünnungsbedarf über den AGR-Strom erfüllt. Bei diesem Zeitpunkt sind sowohl der aktuelle als auch der vorhergesagte Wasserstand ausreichend hoch, um Wasser bereitzustellen, wenn die Wassereinspritzung aktiviert wäre.
  • Bei t1 ist ein Anstieg der Motorlast auf den mittleren Lastbereich vorhanden, wie zum Beispiel aufgrund eines Anstiegs des Fahrerbedarfs (z. B. aufgrund einer Bedienerpedalbetätigungsereignisses). Als Reaktion auf den Anstieg der Motorlast wird der Motor klopfanfällig, da die Ausgabe des Klopfsensors sich in Richtung des Klopfschwellenwerts (knock threshold – Knk_Thr) zu bewegen beginnt. Außerdem beginnt die Abgastemperatur anzusteigen. Ferner erhöht sich der Motorverdünnungsbedarf. Bei diesem Zeitpunkt wird, da sowohl der aktuelle als auch der vorhergesagte Wasserstand ausreichend hoch sind, die Wassereinspritzung aktiviert. Die Wassereinspritzmengen werden so eingestellt, dass sie zuerst Klopfentlastung, dann Verdünnungssteuerung und dann Abgastemperatursteuerung bereitstellen. Wenn kein Wasser eingespritzt wurden wäre, würde sich daher die Motorklopfhäufigkeit erhöht haben, wobei die Klopfsensorausgabe Knk_Thr übersteigt, wie durch das gestrichelte Segment 411 angegeben. Wenn kein Wasser eingespritzt wurden wäre, würde sich die Abgastemperatur gleichermaßen auf überhitze Niveaus erhöht haben, wie durch die gestrichelte Linie 403 angegeben. Durch das Bereitstellen des Verdünnungsbedarfs über die Wassereinspritzung kann die AGR-Strömungsrate bei einem niedrigeren Niveau gehalten werden, wodurch verbesserte Verbrennungsstabilität gestattet wird. Durch das Bereitstellen der Klopfentlastung über die Wassereinspritzung kann der Zündzeitpunkt bei MBT zwischen t1 und t2 beibehalten werden. Gleichermaßen kann durch das Bereitstellen der Temperaturentlastung über die Wassereinspritzung die AGR zwischen t1 und t2 bei Stöchiometrie gehalten werden. Wenn Wasser zur Motorsteuerung eingespritzt wird, beginnt der aktuelle Wasserstand zwischen t1 und t2 zu sinken. Der vorhergesagte Wasserstand bleibt jedoch in Erwartung eines Wassernachfüllereignisses und/oder ausreichender Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs über den aktuellen Fahrtzyklus hinweg hoch.
  • Zwischen t2 und t3 sinkt die Motorlast erneut mit einem Rückgang der Klopfneigung und der Abgastemperatur. Folglich wird die Wassereinspritzung zur Klopf- und Temperaturentlastung deaktiviert. Es ist ebenfalls eine Verringerung des Verdünnungsbedarfs vorhanden. Aufgrund des Rückgangs des aktuellen Wasserstands zwischen t1 und t2 wird der niedrigere Verdünnungsbedarf über Einstellungen des AGR-Stroms (anstatt über die Wassereinspritzung) erfüllt, wodurch ein schnellerer Anstieg des aktuellen Wasserstands gestattet wird, da die Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs fortgesetzt wird.
  • Kurz vor t3 beginnt der vorhergesagte Wasserstand zu sinken, dies zeigt an, dass die Wasserverfügbarkeit in der Zukunft begrenzt sein kann. In einem Beispiel kann der vorhergesagte Wasserstand aufgrund dessen sinken, dass das Fahrzeug in Richtung einer Region mit niedrigerer Umgebungsluftfeuchtigkeit und höherer Umgebungstemperatur navigiert, wodurch die interne Wassererzeugung nicht ausreichen kann. In einem anderen Beispiel kann der vorhergesagte Wasserstand aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Wasserauffüllstationen mit sauberem Wasser entlang des Navigationswegs sinken.
  • Bei t3 ist ein Anstieg der Motorlast auf den hohen Lastbereich vorhanden, wie zum Beispiel aufgrund eines Anstiegs des Fahrerbedarfs. Als Reaktion auf den Anstieg der Motorlast wird der Motor klopfanfällig, da die Ausgabe des Klopfsensors sich in Richtung des Klopfschwellenwerts (Knk_Thr) zu bewegen beginnt. Außerdem beginnt die Abgastemperatur anzusteigen. Der Motorverdünnungsbedarf bleibt auf dem niedrigeren Niveau. Aufgrund dessen, dass der aktuelle Wasserstand ausreichend hoch ist, aber der vorhergesagte Wasserstand niedrig ist, begrenzt die Steuerung die Wasserverwendung beim aktuellen Zeitpunkt, um die Wassereinspritzvorteile zu maximieren. Insbesondere ist die Wassereinspritzung zwischen t3 und t4 nur zur Klopfentlastung aktiviert. Wenn kein Wasser eingespritzt wurden wäre, würde sich die Motorklopfhäufigkeit erhöht haben, wobei die Klopfsensorausgabe Knk_Thr übersteigt, wie durch das gestrichelte Segment 411 angegeben. Aufgrund der begrenzten zukünftigen Wasserverfügbarkeit wird die Abgastemperaturentlastung durch das Betreiben des Motors mit Kraftstoffanreicherung bereitgestellt, wie durch die angereicherte Exkursion des AGR angegeben. Der Grad der Anreicherung der angereicherten Exkursion wird als eine Funktion der erforderlichen Temperaturentlastung eingestellt (angegeben durch den Unterschied zwischen der durchgezogenen Linie 402 und der gestrichelten Linie 403). Außerdem wird der Verdünnungsbedarf nur über Einstellungen des AGR-Stroms erfüllt.
  • Bei diesem Zeitpunkt wird, da sowohl der aktuelle als auch der vorhergesagte Wasserstand ausreichend hoch sind, die Wassereinspritzung aktiviert. Die Wassereinspritzmengen werden so eingestellt, dass sie zuerst Klopfentlastung, dann Verdünnungssteuerung und dann Abgastemperatursteuerung bereitstellen. Wenn kein Wasser eingespritzt wurden wäre, würde sich daher die Motorklopfhäufigkeit erhöht haben, wobei die Klopfsensorausgabe Knk_Thr übersteigt, wie durch das gestrichelte Segment 411 angegeben. Wenn kein Wasser eingespritzt wurden wäre, würde sich die Abgastemperatur gleichermaßen auf überhitze Niveaus erhöht haben, wie durch die gestrichelte Linie 403 angegeben. Durch das Bereitstellen des Verdünnungsbedarfs über die Wassereinspritzung kann die AGR-Strömungsrate bei einem niedrigeren Niveau gehalten werden, wodurch verbesserte Verbrennungsstabilität gestattet wird. Durch das Bereitstellen der Klopfentlastung über die Wassereinspritzung kann der Zündzeitpunkt bei MBT zwischen t1 und t2 beibehalten werden. Gleichermaßen kann durch das Bereitstellen der Temperaturentlastung über die Wassereinspritzung die AGR zwischen t1 und t2 bei Stöchiometrie gehalten werden. Wenn Wasser zur Motorsteuerung eingespritzt wird, beginnt der aktuelle Wasserstand zwischen t1 und t2 zu sinken. Der vorhergesagte Wasserstand bleibt jedoch in Erwartung eines Wassernachfüllereignisses und/oder ausreichender Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs über den aktuellen Fahrtzyklus hinweg hoch. Wenn Wasser zur Motorklopfsteuerung eingespritzt wird, beginnt der aktuelle Wasserstand zwischen t3 und t4 zu sinken.
  • Bei t4 sind sowohl der aktuelle als auch der vorhergesagte Wasserstand niedrig. Folglich kann sich nicht ausreichend Wasser an Bord des Fahrzeugs zur Motorsteuerung befinden. Zwischen t4 und t5 liegt ein weiterer Anstieg der Motorlast vor. Aufgrund der begrenzten aktuellen und vorhergesagten Wasserverfügbarkeit bei diesem Zeitpunkt wird die Wassereinspritzung vorübergehend deaktiviert. Dir Klopfentlastung wird durch das Verzögern des Zündzeitpunkts vom MBT bereitgestellt. Die Temperaturentlastung wird durch das Betreiben des Motors mit einem überstöchiometrischen AFR bereitgestellt. Der Motorverdünnungsbedarf durch Einstellungen des AGR-Stroms erfüllt. Gleichzeitig wird die interne Wassererzeugung erhöht, wie zum Beispiel durch erhöhte Abgaswärme-/Kondensatrückgewinnung. Als ein Ergebnis er erhöhten internen Wassererzeugung beginnt sich der aktuelle Wasserstand zu erhöhen. Außerdem beginnt sich der vorhergesagte Wasserstand aufgrund einer Änderung der vorhergesagten Wetterbedingungen entlang des Fahrtwegs zu erhöhen.
  • Dementsprechend wird nach t5 die Wassereinspritzung zu Klopfentlastung, Temperaturentlastung und Verdünnungssteuerung aufgrund der Wasserverfügbarkeit erneut aktiviert.
  • Auf diese Weise kann die Wasserverwendung zur Klopfsteuerung, Verdünnungssteuerung und Abgastemperatursteuerung maximiert werden. Der technische Effekt des Auswählens, ob die Wassermenge entsprechend der Klopfsteuerung, Verdünnungssteuerung oder Abgastemperatursteuerung auf der Grundlage eines Vergleichs des aktuellen Wasserstands und/oder der vorhergesagten zukünftigen Wasserverfügbarkeit an Bord des Fahrzeugs einzuspritzen ist, besteht darin, dass die Wasserverwendung priorisiert werden kann. Dies gestattet das Beschränken der Wasserverwendung auf Bedingungen, bei welchen die Effizienzvorteile der Wasserverwendung höher sind, wenn Wasser begrenzt ist. Außerdem kann die Wasserverwendung für Bedingungen, bei welchen höhere Raten des Wasserverbrauchs erwartet werden (wie zum Beispiel während der Abgastemperatursteuerung), begrenzt werden. Im Allgemeinen kann die Verwendung der Wassereinspritzung in einen Motor auch dann verlängert werden, wenn die Wasserverfügbarkeit begrenzt ist und/oder die Wasserqualität niedrig ist. Außerdem wird durch die Verwendung von Wasser zur Motorsteuerung die Abhängigkeit von Kraftstoffanreicherung und Spätzündung reduziert, wodurch Kraftstoffeffizienz-, Abgasemissions- und Motorleistungsvorteile bereitgestellt werden.
  • Ein beispielhaftes Verfahren für einen Fahrzeugmotor umfasst: Vergleichen eines aktuellen Wasserstands in einem Wasserbehälter und/oder eines vorhergesagten Wasserstands über einen Fahrzeugfahrtzyklus hinweg mit einer Vielzahl von Schwellenwasserständen und Einspritzen von Wasser aus dem Behälter in den Motor als Reaktion auf jedes von Motorklopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatur auf der Grundlage des Vergleichs. In dem vorhergehenden Beispiel beinhaltet das Einspritzen zusätzlich oder optional: Bestimmen entsprechender Wassermengen, die als Reaktion auf jedes von Klopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatur einzuspritzen sind: Auswählen aus den entsprechenden Mengen auf der Grundlage des Vergleichs; und Einspritzen der ausgewählten Menge. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die Vielzahl von Schwellenwasserständen zusätzlich oder optional einen ersten Schwellenwert, einen zweiten Schwellenwert und einen dritten Schwellenwert, wobei der zweite Schwellenwert unter dem ersten Schwellenwert liegt, wobei der dritte Schwellenwert unter dem zweiten Schwellenwert liegt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird das Einspritzen ferner als eine Funktion einer geschätzten Wasserqualität in dem Behälter eingestellt, wobei die geschätzte Wasserqualität auf einem oder mehreren einer Leitfähigkeit, eines Partikelgehalts, eines Gehalts an gelösten Mineralien und des pH-Werts des Wassers beruht, das Einspritzen wird während einer ersten Bedingung deaktiviert, bei welcher die geschätzte Qualität unter einer Schwellenqualität liegt, und ein Motorbetriebsfenster des Einspritzens wird während einer zweiten Bedingung erweitert, bei welcher die geschätzte Qualität unter der Schwellenqualität liegt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Verfahren zusätzlich oder optional Einstellen eines Grads des Öffnens eines AGR-Ventils als Reaktion auf das Auswählen, wobei das Einstellen Öffnen des AGR-Ventils um einen geringeren Grad, wenn eine dritte Wassermenge zum Einspritzen für den Verdünnungsbedarf ausgewählt wird, und Öffnen des AGR-Ventils um einen höheren Grad umfasst, wenn die dritte Wassermenge zum Einspritzen für den Verdünnungsbedarf nicht ausgewählt wird. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Einspritzen von Wasser in den Motor zusätzlich oder optional eins oder mehrere von Saugrohreinspritzung von Wasser in ein Saugrohr eines Motorzylinders stromaufwärts eines Einlassventils über eine Wassersaugrohreinspritzvorrichtung, Direkteinspritzung von Wasser in den Motorzylinder über eine Wasserdirekteinspritzvorrichtung und Zentraleinspritzung von Wasser in einen Motoransaugkrümmer stromaufwärts oder stromabwärts einer Ansaugdrossel über eine Wasserzentraleinspritzvorrichtung. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional Vorhersagen einer Rate der Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und -luftfeuchtigkeit, des Kabinenkühlbedarfs und der AGR-Verwendung über den Fahrtzyklus hinweg; Vorhersagen einer Rate der Wasserverwendung an Bord des Fahrzeugs auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und -luftfeuchtigkeit, des Fahrtwegs und der Bedienerfahrgeschichte; und Vorhersagen des Wasserstands in dem Wasserbehälter über den Fahrtzyklus hinweg auf der Grundlage der vorhergesagten Rate der Wassererzeugung und der vorhergesagten Rate der Wasserverwendung. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der Motor zusätzlich oder optional in ein Fahrzeug gekoppelt und wobei das Wasser im Behälter an Bord des Fahrzeugs mittels eines Sammelsystems nachgefüllt wird, wobei das Sammelsystem Kondensat von einem oder mehreren von einem AGR-Kühler, einem Ladeluftkühler, einem AC-Kondensator und einer Fahrzeugaußenfläche sammelt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Einspritzen zusätzlich oder optional, wenn der vorhergesagte Wasserstand über dem aktuellen Wasserstand liegt, Einspritzen des Wasser zum Befriedigen der Klopfsteuerung, des Verdünnungsbedarfs und der Abgastemperatursteuerung; wenn der vorhergesagte Wasserstand um eine erste Menge unter den aktuellen Wasserstand sinkt, Fortsetzen des Einspritzens des Wasser zum Befriedigen der Klopfsteuerung, Begrenzen der Wassereinspritzung zum Befriedigen des Verdünnungsbedarfs und Unterbrechen der Wassereinspritzung zur Abgastemperatursteuerung; wenn der vorhergesagte Wasserstand um eine zweite Menge, die größer als die erste Menge ist, unter den aktuellen Wasserstand sinkt, Fortsetzen des Einspritzens des Wassers zum Befriedigen der Klopfsteuerung und Unterbrechen der Wassereinspritzung zum Befriedigen von jedem von dem Verdünnungsbedarf und der Abgastemperatursteuerung; und wenn der aktuelle Wasserstand um eine dritte Menge, die größer als die zweite Menge ist, unter den vorhergesagten Wasserstand fällt, unabhängig vom vorhergesagten Wasserstand, Unterbrechen der Wassereinspritzung zum Befriedigen von jedem von der Klopfsteuerung, dem Verdünnungsbedarf und der Abgastemperatursteuerung. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional, als Reaktion auf das Einschränken oder Unterbrechen der Wassereinspritzung, um den Verdünnungsbedarf zu befriedigen, Erhöhen der Rückführung des Abgases von dem Motorauslass zu dem Motoreinlass, als Reaktion auf das Unterbrechen der Wassereinspritzung für die Abgastemperatursteuerung, überstöchiometrisches Betreiben des Motors und als Reaktion auf das Unterbrechen der Wassereinspritzung für die Klopfsteuerung, Betreiben des Motors mit Zündzeitpunktverzögerung.
  • In einer weiteren Darstellung des vorstehenden beispielhaften Verfahren beinhaltet das Einspritzen, wenn der aktuelle und der vorhergesagte Wasserstand über einem ersten Schwellenwert liegen, Einspritzen des Wassers zum Befriedigen der Klopfsteuerung, des Verdünnungsbedarfs und der Abgastemperatursteuerung; wenn der aktuelle und der vorhergesagte Wasserstand unter den ersten Schwellenwert sinken, aber über einem zweiten Schwellenwert liegen, Fortsetzen des Einspritzens des Wassers zum Befriedigen der Klopfsteuerung, Begrenzen der Wassereinspritzung zum Befriedigen des Verdünnungsbedarfs und Unterbrechen der Wassereinspritzung zur Abgastemperatursteuerung; wenn der aktuelle und der vorhergesagte Wasserstand unter den zweiten Schwellenwert sinken, aber über einem dritten Schwellenwert liegen, Fortsetzen des Einspritzens des Wassers zur Befriedigung der Klopfsteuerung und Unterbrechen der Wassereinspritzung zum Befriedigen von jedem von dem Verdünnungsbedarf und der Abgastemperatursteuerung; und wenn der aktuelle Wasserstand unter den dritten Schwellenwert sinkt, unabhängig vom vorhergesagten Wasserstand, Unterbrechen der Wassereinspritzung zum Befriedigen von jedem von der Klopfsteuerung, dem Verdünnungsbedarf und der Abgastemperatursteuerung. In noch einer weiteren Darstellung beruht der aktuelle Wasserstand in dem Wasserbehälter zusätzlich oder optional auf einem Flüssigkeitsstandsensor.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für einen Fahrzeugmotor umfasst: Bestimmen einer ersten, zweiten und dritten Wassermenge, die auf jedes von Klopfen, Verdünnungsbedarf bzw. Abgastemperatur in den Motor einzuspritzen ist; als Reaktion auf darauf, dass der Wasserstand in einem mit einer Wassereinspritzvorrichtung gekoppelten Wasserbehälter über einem ersten Schwellenwert liegt, Einspritzen der ersten Wassermenge als Reaktion auf das Klopfen, dann der zweiten Wassermenge als Reaktion auf die Abgastemperatur und dann der dritten Wassermenge als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarfs; als Reaktion darauf, dass der Wasserstand über einem zweiten Schwellenwert, aber unter dem ersten schwellenwert, liegt, Einspritzen der ersten Wassermenge als Reaktion auf das Klopfen, dann der zweiten Wassermenge als Reaktion auf die Abgastemperatur und nicht der dritten Wassermenge als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf; als Reaktion darauf, dass der Wasserstand über einem dritten Schwellenwert, aber unter dem zweiten Schwellenwert, liegt, Einspritzen von nur der ersten Wassermenge als Reaktion auf das Klopfen, aber nicht der zweiten Wassermenge als Reaktion auf die Abgastemperatur oder der dritten Wassermenge als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf; und als Reaktion darauf, dass der Wasserstand unter jedem des ersten, zweiten und dritten Schwellenwerts liegt, vorübergehendes Deaktivieren der Wassereinspritzung. In dem vorhergehenden Beispiel werden die erste, zweite und dritte Wassermenge zusätzlich oder optional in unterschiedliche Stellen des Motors eingespritzt, wobei der Wasserstand ein aktueller Wasserstand ist, und wobei jeder des ersten, zweiten und dritten Schwellenwerts auf einem vorhergesagten Wasserstand in dem Wasserbehälter beruht. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird der aktuelle Wasserstand zusätzlich oder optional als Funktion einer aktuellen Rate der Wasserverwendung relativ zu einer aktuellen Rate der Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs geschätzt, und wobei der vorhergesagte Wasserstand als Funktion einer vorhergesagten Rate der Wasserverwendung relativ zu jedem einer vorhergesagten Rate der Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs und einem vorhergesagten Wassernachfüllereignis geschätzt wird. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird die aktuelle Rate der Wasserverwendung zusätzlich oder optional als eine erste Funktion der Umgebungstemperatur, der Umgebungsluftfeuchtigkeit, des Fahrtwegs und der Bedienerfahrtgeschichte bestimmt, und wobei die vorhergesagte Rate der Wasserverwendung als eine zweite, unterschiedliche Funktion der Umgebungstemperatur, der Umgebungsluftfeuchtigkeit, des Fahrtwegs und der Bedienerfahrtgeschichte bestimmt wird. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird Wasser zusätzlich oder optional über ein Sammelsystem an Bord des Fahrzeugs erzeugt, welches Kondensat von einem oder mehreren von einem AGR-Kühler, einem Ladeluftkühler, einem AC-kondensator und einer Fahrzeugaußenfläche sammelt, und wobei das Wasser ferner manuell von einer Wasserquelle außerhalb des Fahrzeugs in den Behälter nachgefüllt wird. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird jeder des ersten, zweiten und dritten Schwellenwerts zusätzlich oder optional auf der Grundlage einer geschätzten Wasserqualität in dem Wasserbehälter eingestellt, wobei jeder des ersten, zweiten und dritten Schwellenwerts gesenkt wird, wenn die geschätzte Qualität unter eine Schwellenqualität sinkt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner Öffnen eines AGR-Ventils in eine erste, weniger offene Stellung als Reaktion darauf, dass die dritte Wassermenge eingespritzt wird; und Öffnen des AGR-Ventils in eine zweite, weiter offene Stellung als Reaktion darauf, dass die dritte Wassermenge nicht eingespritzt wird.
  • Ein weiteres beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst: einen Motor, der einen Ansaugkrümmer und einen Abgaskrümmer beinhaltet; einen Abgaskatalysator, der mit dem Abgaskrümmer gekoppelt ist; einen AGR-Durchlass, der ein AGR-Ventil beinhaltet, zum Rückführen des Abgases von dem Abgaskrümmer zu dem Ansaugkrümmer; ein Wassereinspritzungssystem, das einen Wasserbehälter, eine Wassereinspritzvorrichtung und ein Wassersammelsystem beinhaltet; und einen Wasserstandssensor, der mit dem Wasserbehälter gekoppelt ist; einen Klopfsensor, der mit dem Motor gekoppelt ist; und eine Steuerung. Die Steuerung ist mit computerlesbaren, auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Anweisungen konfiguriert zum Vergleichen eines aktuellen Wasserstands in dem Behälter mit einem vorhergesagten Wasserstand nach einem Fahrzeugbetriebszeitraum; Bestimmen entsprechender Wassermengen, die als Reaktion auf jedes von Klopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatur in den Motor einzuspritzen sind; Auswählen einer einzuspritzenden Wassermenge aus den entsprechenden Mengen auf der Grundlage des Vergleichs; Abgeben der ausgewählten Wassermenge über die Wassereinspritzvorrichtung; und Einstellen eines Öffnens des AGR-Ventils auf der Grundlage des Verdünnungsbedarfs relativ zu der ausgewählten Wassermenge.
  • In einer weiteren Darstellung des vorhergehenden Fahrzeugsystems kann die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes beinhalten: wenn der vorhergesagte Wasserstand über dem aktuellen Wasserstand liegt, Fortsetzen des Einspritzens des Wasser als Reaktion auf das Klopfen, dann als Reaktion auf die Katalysatortemperatur und dann als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf; wenn der vorhergesagte Wasserstand um geringere Menge unter dem aktuellen Wasserstand liegt, Einspritzen des Wassers als Reaktion auf das Klopfen, dann als Reaktion die Katalysatortemperatur und nicht als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf; und wenn der vorhergesagte Wasserstand um eine größere Menge unter dem aktuellen Wasserstand liegt, Einspritzen des Wassers als Reaktion auf das Klopfen, nicht als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf und nicht als Reaktion auf die Katalysatortemperatur. In einer weiteren Darstellung des vorhergehenden Fahrzeugsystems kann die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes beinhalten: wenn der aktuelle Wasserstand unter einem Schwellenwert liegt, unabhängig vom vorhergesagten Wasserstand, vorübergehendes Deaktivieren der Wassereinspritzung. In noch einer weiteren Darstellung des vorhergehenden Fahrzeugsystems kann die Steuerung ferner Anweisungen für Folgendes beinhalten: wenn der vorhergesagte Wasserstand um eine geringere Menge unter dem aktuellen Wasserstand liegt, Erhöhen eines Öffnens des AGR-Ventils auf der Grundlage des Verdünnungsbedarfs; und wenn der vorhergesagte Wasserstand um eine größere Menge unter dem aktuellen Wasserstand liegt, Erhöhen des Öffnens des AGR-Ventils auf der Grundlage des Verdünnungsbedarfs und Betreiben des Motors mit einem überstöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wobei ein Grad der Anreicherung auf der Katalysatortemperatur beruht. In noch einer weiteren Darstellung des vorhergehenden Fahrzeugsystems kann das System ferner einen Wasserqualitätssensor beinhalten, wie zum Beispiel einen Leitfähigkeitssensor, der mit dem Wasserbehälter gekoppelt ist, zum Schätzen einer Wasserqualität in dem Behälter, und die Steuerung kann ferner Anweisungen für Folgendes beinhalten: wenn die geschätzte Wasserqualität unter einem Schwellenwert liegt, Ändern der Wasserverwendung als Reaktion auf jedes des Klopfens, des Verdünnungsbedarfs und der Katalysatortemperatur.
  • Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift 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 Motorhardware 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 beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der 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 auf nichtflüchtigem Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, 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. Beispielsweise kann die vorstehende Technik 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 weitere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
  • Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Schutzumfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, darüber hinaus als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20130218438 [0003]
    • US 20140202434 [0003]

Claims (15)

  1. Verfahren für einen Fahrzeugmotor, umfassend: Vergleichen eines aktuellen Wasserstands in einem Wasserbehälter und eines vorhergesagten Wasserstands in dem Behälter über einen Fahrzeugfahrtzyklus mit einer Vielzahl von Schwellenwasserständen; und Einspritzen von Wasser aus dem Behälter in den Motor als Reaktion auf jedes von Motorklopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatur auf der Grundlage des Vergleichs.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einspritzen Folgendes umfasst: Bestimmen entsprechender Wassermengen, die als Reaktion auf jedes von Klopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatur einzuspritzen sind; Auswählen aus den entsprechenden Mengen auf der Grundlage des Vergleichs; und Einspritzen der ausgewählten Menge.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Schwellenwasserständen einen ersten Schwellenwert, einen zweiten Schwellenwert und einen dritten Schwellenwert beinhaltet, wobei der zweite Schwellenwert unter dem ersten Schwellenwert liegt, wobei der dritte Schwellenwert unter dem zweiten Schwellenwert liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei jeder des ersten, zweiten und dritten Schwellenwerts auf der Grundlage des aktuellen Wasserstands relativ zu dem vorhergesagten Wasserstand eingestellt werden kann.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Einstellen Anheben des zweiten und dritten Schwellenwert relativ zu dem ersten Schwellenwert beinhaltet, wenn der vorhergesagt Wasserstand relativ zu dem aktuellen Wasserstand sinkt, wobei eine Rate des Anhebens als eine Funktion der Rate des vorhergesagten Wasserstands bestimmt wird, der relativ zu dem aktuellen Wasserstand sinkt, wobei die Rate des Anhebens steigt, wenn die Rate des vorhergesagten Wasserstands, der relativ zu dem aktuellen Wasserstand fällt, steigt.
  6. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einspritzen ferner als eine Funktion einer geschätzten Wasserqualität in dem Behälter eingestellt wird, das Einspritzen während einer ersten Bedingung deaktiviert wird, bei welcher die geschätzte Qualität unter einer Schwellenqualität liegt, und ein Motorbetriebsfenster des Einspritzens während einer zweiten Bedingung erweitert, bei welcher die geschätzte Qualität unter der Schwellenqualität liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Einstellen eines Grads des Öffnens eines AGR-Ventils als Reaktion auf das Auswählen, wobei das Einstellen Öffnen des AGR-Ventils um einen geringeren Grad, wenn eine dritte Wassermenge zum Einspritzen für den Verdünnungsbedarf ausgewählt wird, und Öffnen des AGR-Ventils um einen höheren Grad umfasst, wenn die dritte Wassermenge zum Einspritzen für den Verdünnungsbedarf nicht ausgewählt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Einspritzen von Wasser in den Motor eins oder mehrere von Saugrohreinspritzung von Wasser in ein Saugrohr eines Motorzylinders stromaufwärts eines Einlassventils über eine Wassersaugrohreinspritzvorrichtung, Direkteinspritzung von Wasser in den Motorzylinder über eine Wasserdirekteinspritzvorrichtung und Zentraleinspritzung von Wasser in einen Motoransaugkrümmer stromaufwärts oder stromabwärts einer Ansaugdrossel über eine Wasserzentraleinspritzvorrichtung beinhaltet.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Vorhersagen einer Rate der Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und -luftfeuchtigkeit, des Kabinenkühlbedarfs und der AGR-Verwendung über den Fahrtzyklus hinweg; Vorhersagen einer Rate der Wasserverwendung an Bord des Fahrzeugs auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und -luftfeuchtigkeit, des Fahrtwegs und der Bedienerfahrgeschichte; und Vorhersagen des Wasserstands in dem Wasserbehälter über den Fahrtzyklus hinweg auf der Grundlage der vorhergesagten Rate der Wassererzeugung und der vorhergesagten Rate der Wasserverwendung.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor in ein Fahrzeug gekoppelt ist und wobei das Wasser im Behälter an Bord des Fahrzeugs mittels eines Sammelsystems nachgefüllt wird, wobei das Sammelsystem Kondensat von einem oder mehreren von einem AGR-Kühler, einem Ladeluftkühler, einem AC-Kondensator und einer Fahrzeugaußenfläche sammelt.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einspritzen Folgendes umfasst: wenn der vorhergesagte Wasserstand den aktuellen Wasserstand übersteigt, Einspritzen von Wasser, um die Klopfsteuerung, den Verdünnungsbedarf und die Abgastemperatursteuerung zu befriedigen; wenn der vorhergesagte Wasserstand um eine erste Menge unter den aktuellen Wasserstand sinkt, Fortsetzen des Einspritzens von Wasser, um die Klopfsteuerung, zu befriedigen, Einschränken der Wassereinspritzung, um den Verdünnungsbedarf zu befriedigen, und Unterbrechen der Wassereinspritzung für die Abgastemperatursteuerung; wenn der vorhergesagte Wasserstand um eine zweite Menge, die größer als die erste Menge ist, unter den aktuellen Wasserstand sinkt, Fortsetzen des Einspritzens von Wasser, um die Klopfsteuerung zu befriedigen, und Unterbrechen der Wassereinspritzung, um den Verdünnungsbedarf und die Abgastemperatursteuerung zu befriedigen; und wenn der aktuelle Wasserstand um eine dritte Menge, die größer als die zweite Menge ist, unter den vorhergesagten Wasserstand sinkt, Unterbrechen jeder Wassereinspritzung, um die Klopfsteuerung, den Verdünnungsbedarf und die Abgastemperatursteuerung zu befriedigen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11 ferner umfassend, als Reaktion auf das Einschränken oder Unterbrechen der Wassereinspritzung, um den Verdünnungsbedarf zu befriedigen, Erhöhen der Rückführung des Abgases von dem Motorauslass zu dem Motoreinlass, als Reaktion auf das Unterbrechen der Wassereinspritzung für die Abgastemperatursteuerung, überstöchiometrisches Betreiben des Motors und als Reaktion auf das Unterbrechen der Wassereinspritzung für die Klopfsteuerung, Betreiben des Motors mit Zündzeitpunktverzögerung.
  13. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor, der einen Ansaugkrümmer und einen Abgaskrümmer beinhaltet; einen Abgaskatalysator, der mit dem Abgaskrümmer gekoppelt ist; einen AGR-Durchlass, der ein AGR-Ventil beinhaltet, zum Rückführen des Abgases von dem Abgaskrümmer zu dem Ansaugkrümmer; ein Wassereinspritzungssystem, das einen Wasserbehälter, eine Wassereinspritzvorrichtung und ein Wassersammelsystem beinhaltet; einen Wasserstandssensor, der mit dem Wasserbehälter gekoppelt ist; einen Klopfsensor, der mit dem Motor gekoppelt ist; und eine Steuerung mit auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherten computerlesbaren Anweisungen zum: Vergleichen eines aktuellen Wasserstands in dem Behälter mit einem vorhergesagten Wasserstand nach einem Fahrzeugbetriebszeitraum; Bestimmen entsprechender Wassermengen, die als Reaktion auf jedes von Klopfen, Verdünnungsbedarf und Abgastemperatur in den Motor einzuspritzen sind; Auswählen einer einzuspritzenden Wassermenge aus den entsprechenden Mengen auf der Grundlage des Vergleichs; Abgeben der ausgewählten Wassermenge über die Wassereinspritzvorrichtung; und Einstellen eines Öffnens des AGR-Ventils auf der Grundlage des Verdünnungsbedarfs relativ zu der ausgewählten Wassermenge.
  14. System nach Anspruch 13, wobei das Abgeben Folgendes umfasst: Bestimmen einer ersten, zweiten und dritten Wassermenge, die in den Motor als Reaktion auf jedes des Klopfens, des Verdünnungsbedarfs bzw. der Abgastemperatur einzuspritzen sind; als Reaktion darauf, dass der aktuelle Wasserstand in dem Wasserbehälter über einem ersten Schwellenwert liegt, Einspritzen der ersten Wassermenge als Reaktion auf das Klopfen, dann der zweiten Wassermenge als Reaktion auf die Abgastemperatur und dann der dritten Wassermenge als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf; als Reaktion darauf, dass der aktuelle Wasserstand über einem zweiten Schwellenwert, aber unter dem ersten Schwellenwert, liegt, Einspritzen der ersten Wassermenge als Reaktion auf das Klopfen, dann der zweiten Wassermenge als Reaktion auf die Abgastemperatur und nicht der dritten Wassermenge als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf; als Reaktion darauf, dass der Wasserstand über einem dritten Schwellenwert, aber unter dem zweiten Schwellenwert, liegt, Einspritzen nur der ersten Wassermenge als Reaktion auf das Klopfen, aber nicht der zweiten Wassermenge als Reaktion auf die Abgastemperatur oder der dritten Wassermenge als Reaktion auf den Motorverdünnungsbedarf; und als Reaktion darauf, dass der Wasserstand unter jedem des ersten, zweiten und dritten Schwellenwerts liegt, temporäres Deaktivieren der Wassereinspritzung, wobei jeder des ersten, zweiten und dritten Schwellenwert auf dem vorhergesagten Wasserstand in dem Wasserbehälter beruht.
  15. System nach Anspruch 14, wobei die erste, zweite und dritte Wassermenge in unterschiedliche Stellen des Motors eingespritzt werden, wobei der aktuelle Wasserstand als Funktion einer aktuellen Rate der Wasserverwendung relativ zu einer aktuellen Rate der Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs geschätzt wird, und wobei der vorhergesagte Wasserstand als Funktion einer vorhergesagten Rate der Wasserverwendung relativ zu jedem einer vorhergesagten Rate der Wassererzeugung an Bord des Fahrzeugs und einem vorhergesagten Wassernachfüllereignis geschätzt wird.
DE102017122895.0A 2016-10-04 2017-10-02 Verfahren und System zur Steuerung der Wassereinspritzung Pending DE102017122895A1 (de)

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US15/285,311 2016-10-04
US15/285,311 US9957921B2 (en) 2016-10-04 2016-10-04 Method and system for controlling water injection

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