DE102017130366A1 - Verfahren und system zur motorwassereinspritzung - Google Patents

Abstract

Bereitgestellt werden Verfahren und Systeme zum Beurteilen der Qualität von Wasser in einem Wassereinspritzsystem unter Verwendung existierender Motorsensoren. Eine Veränderung der Krümmerladetemperatur nach einer Wassereinspritzung kann mit einer Veränderung der Ansaugsauerstoffmenge verglichen werden, um einen Fehler zwischen einer Menge an Wasser, die an den Motor abgegeben wird, und einer Menge an Wasser zu bestimmen, die tatsächlich im Motor verwendet wird. Der Fehler kann mit der Wasserqualität korreliert und zum Korrigieren anschließender Wassereinspritzbefehle verwendet werden.

Description

• GEBIET
• Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein Verfahren und Systeme zum Beurteilen der Qualität von Wasser, das in einen Motor eingespritzt wird.
• ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK/KURZDARSTELLUNG
• Verbrennungsmotoren können Wassereinspritzsysteme beinhalten, die Wasser in eine Vielzahl von Positionen einspritzen, wie etwa in einen Ansaugkrümmer, stromaufwärts der Motorzylinder oder direkt in Motorzylinder. Die Motorwassereinspritzung stellt verschiedene Vorteile bereit, wie etwa eine Erhöhung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit und der Motorleistung sowie eine Reduzierung der Motoremissionen. Insbesondere wenn Wasser in die Motoransaugung oder -zylinder eingespritzt wird, wird Wärme von der Ansaugluft und/oder den Motorkomponenten auf das Wasser übertragen, was zur Ladungskühlung führt. Das Einspritzen von Wasser in die Ansaugluft (z. B. in den Ansaugkrümmer) senkt sowohl die Ansauglufttemperatur als auch eine Verbrennungstemperatur an den Motorzylindern. Durch Kühlen der Ansaugladeluft kann eine Klopfneigung unter Anreicherung des Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnisses gesenkt werden. Dies kann auch ein höheres Verdichtungsverhältnis, einen früheren Zündzeitpunkt, eine verbesserte Leistung bei weit geöffneter Drossel und eine verringerte Abgastemperatur ermöglichen. Auf diese Weise wird der Kraftstoffgebrauch gesenkt. Auch kann eine größere Volumeneffizienz zu erhöhtem Drehmoment führen. Ferner kann eine gesenkte Verbrennungstemperatur mit Wassereinspritzung NOx-Emissionen reduzieren, während ein effizienteres (weniger fettes) Kraftstoffgemisch den Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffausstoß senken kann.
• Wassereinspritzsysteme beinhalten einen Wasserbehälter, der manuell sowie bei Gelegenheit mit Wasser, das an Bord des Fahrzeugs erzeugt wird, aufgefüllt werden kann. Beispielsweise kann Wasser in der Form von Kondensat von einer oder mehreren Komponenten gewonnen werden, etwa einer EGR-Kühleinrichtung, einem AC-Verdampfer, einem Abgaswärmetauscher, einer Ladungsluftkühleinrichtung, einer Fahrzeugaußenfläche usw. Je nach der Wasserquelle kann jedoch die Qualität von in den Motor eingespritztem Wasser variieren. Insbesondere können die Art von Verunreinigungen, die im Wasser vorhanden sind, sowie der Verunreinigungsgrad je nachdem, von woher der Fahrzeugführer den Wassertank aufgefüllt hat, stark variieren. Beispielsweise kann empfohlen werden, den Wassertank mit destilliertem Wasser aufzufüllen, doch kann der Fahrzeugführer stattdessen Leitungswasser oder Brunnenwasser nachfüllen. Diese Variation kann bewirken, dass sich Mineralien an Wasserfiltern, Wassereinspritzdüsen, Motorteilen, Abgaskatalysatoren usw. ablagern, was die Motorleistung beeinträchtigt und möglicherweise die Motorhardware beschädigt.
• Es wurden verschiedene Ansätze entwickelt, um die Qualität von Wasser zu prüfen, das an Bord eines Fahrzeugwassereinspritzsystems verfügbar ist. Beispielsweise können verschiedene spezielle Wasserqualitätssensoren bereitgestellt werden, wie etwa Leitfähigkeitssensoren, Trübungssensoren, pH-Sensoren usw. Allerdings kann das Hinzufügen spezieller Sensoren zur Wasserqualitätsbeurteilung die Motorkosten erhöhen. Ferner müssen möglicherweise Motorsteuerelemente modifiziert werden, um die Sensoren periodisch zu diagnostizieren. Darüber hinaus können verschiedenste Sensoren erforderlich sein, um die Wasserqualität genau zu beurteilen, da die Art der Verunreinigungen im Wasser stark variieren kann. Das Zurückgreifen auf einen einzelnen Sensortyp zur Bestimmung, ob das verfügbare Wasser von schlechter Qualität ist, kann die Fehlerneigung erhöhen.
• In einem Beispiel können einige der oben angeführten Probleme wenigstens teilweise durch ein Verfahren für einen Motor in einem Fahrzeug behoben werden, umfassend: Einspritzen einer Menge an Wasser aus einem Wasserbehälter in einen Motor; Vergleichen einer ersten Schätzung der Wassereinspritzmenge auf Grundlage einer Veränderung der Krümmerladetemperatur mit einer zweiten Schätzung der Wassereinspritzmenge auf Grundlage einer Veränderung der Ansaugsauerstoffmenge; und Einstellen einer anschließenden Wassereinspritzung in den Motor auf Grundlage des Vergleichens. Auf diese Weise kann die Qualität des eingespritzten Wassers beurteilt werden, und die Wassereinspritzung kann entsprechend eingestellt werden.
• Als ein Beispiel kann ein Motor mit einem Wassereinspritzsystem konfiguriert sein, das das Einspritzen von Wasser in eine oder mehrere Motorpositionen wie etwa einen Ansaugkrümmer ermöglicht. Das Wassereinspritzsystem kann eine Wassereinspritzdüse sowie einen Wasserbehälter beinhalten, der die Einspritzdüse mit Wasser versorgt. Der Wasserbehälter kann manuell von einem Fahrzeugführer aufgefüllt werden. Außerdem kann der Wasserbehälter an ein Wasserauffangsystem gekoppelt sein, das bei Gelegenheit den Behälter mit Wasser aufgefüllt, das an Bord des Fahrzeugs erzeugt wird. Beispielsweise kann Wasser in der Form von Kondensat von einer oder mehreren Komponenten gewonnen werden, etwa einer EGR-Kühleinrichtung, einem AC-Verdampfer, einem Abgaswärmetauscher, einer Ladungsluftkühleinrichtung, einer Fahrzeugaußenfläche usw. Je nach den Motorbetriebsbedingungen kann eine Menge an Wasser in den Motoransaugkrümmer geleitet werden. Eine Steuerung kann auf Grundlage einer Veränderung der Krümmerladetemperatur (manifold charge temperature - MCT) nach dem Einspritzen auf eine tatsächliche Menge an Wasser schließen, die an den Motor geleitet wird. Außerdem kann die Steuerung auf Grundlage einer Veränderung eines Ansaugverdünnungsmaßes (oder einer Ansaugsauerstoffmenge) auf die tatsächliche Menge an Wasser schließen, die in den Motor dispergiert wird (also den Anteil der Einspritzung, der die tatsächliche Ladungskühlwirkung bereitstellt). Somit kann eine Diskrepanz zwischen der Menge an eingespritztem Wasser und der Menge an dispergiertem (oder verdampftem) Wasser auf die Qualität des Wassers zurückzuführen sein. Insbesondere kann mit abnehmender Qualität des Wassers ein geringerer Anteil des eingespritzten Wassers verdampfen. Daher können die Verunreinigungen die Wirksamkeit der Wassereinspritzung reduzieren. Als ein Beispiel kann mit zunehmendem Salz- oder Ionengehalt des Wassers die Siedetemperatur der Wasserlösung ansteigen, was bewirkt, dass ein kleinerer Anteil des Wassers verdampft und in die Ansaugladeluft und bei einer gegebenen Ladelufttemperatur dispergiert. Somit kann die Steuerung die Wasserqualität mit einem Wassereinspritzfehler korrelieren, den sie auf Grundlage einer Differenz zwischen der Veränderung der MCT relativ zur Veränderung der Ansaugsauerstoffmenge nach der Wassereinspritzung feststellt. Während eines anschließenden Wassereinspritzereignisses kann die angewiesene Einspritzmenge mit einem Korrekturfaktor eingestellt werden, der den festgestellten Wassereinspritzfehler ausgleicht. Wenn die Wasserqualität für schlecht befunden wird (etwa wenn die Wasserqualität niedriger als ein Schwellenwert ist), kann außerdem der Wassergebrauch eingestellt werden, etwa durch Erhöhen des Wassergebrauch in einem definierten Betriebsfenster, um die Wassemachfüllung zu beschleunigen.
• Auf diese Weise kann die Wasserqualität zuverlässig mithilfe existierender Sensoren beurteilt werden. Die technische Wirkung des Feststellens eines Wassereinspritzfehlers auf Grundlage separater Sätze von Motorbetriebsparametern bei derselben Motorbetriebsbedingung nach einer gegebenen Wassereinspritzung liegt darin, dass selbst kleine Differenzen zwischen dem Wasser, das eingespritzt wird, und dem Wasser, das verdampft ist, mit bereits im System vorhandenen Sensoren zuverlässig gemessen werden können. Als Ergebnis kann der Wassereinspritzfehler zuverlässig ohne Zurückgreifen auf teure und spezielle Wasserqualitätssensoren bestimmt werden, und die Wassereinspritzung kann entsprechend eingestellt werden. Durch Korrelieren der Fehler in der Wassereinspritzmenge mit einer Wasserqualität kann die Wasserqualität zuverlässig beurteilt werden, was Systemschäden durch verunreinigtes Wasser reduziert. Ferner werden durch Einstellen des Wassergebrauchs auf Grundlage der beurteilten Wasserqualität parasitische Verluste und finanzielle Kosten der Reinigung des Wassers minimiert. Die technische Wirkung des Integrierens des Wassereinspritzsystems mit einem Steuersystem, das vor dem Gebrauch von verunreinigtem Wasser schützt, besteht darin, dass ein fortgesetztes Auffüllen eines Wasserbehälters mit verunreinigtem Wasser reduziert wird, was die Lebensdauer der Motorkomponenten verlängert. Durch Verbessern des Wassergebrauchs kann der Nutzen der Wassereinspritzung erweitert werden.
• Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung eine Auswahl von Konzepten vorstellen soll, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Sie soll nicht die entscheidenden oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Umfang einzig durch die Ansprüche im Anschluss an die ausführliche Beschreibung definiert sind. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die die oben oder in beliebigen Teilen dieser Offenbarung aufgeführten Nachteile lösen.
• Figurenliste
• 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motorsystems, das ein Wassereinspritzsystem beinhaltet.
• 2 zeigt ein übergeordnetes Ablaufdiagramm zum Feststellen eines Wassereinspritzfehlers auf Grundlage von einem oder mehreren Motorparametern und Schätzen einer Wasserqualität auf Grundlage des festgestellten Wassereinspritzfehlers.
• 3 zeigt eine beispielhafte Wasserqualitätsbeurteilung und Wassereinspritzeinstellung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
• Die nachfolgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verbessern des Gebrauchs von Wasser aus einem Wassereinspritzsystem, das an einen Fahrzeugmotor gekoppelt ist, wie unter Bezugnahme auf das Fahrzeugsystem aus 1 beschrieben. Eine Steuerung kann zum Durchführen einer Steuerroutine konfiguriert sein, wie etwa die Beispielroutine aus 2, um die Qualität von Wasser, das in einem Wasserbehälter verfügbar ist, auf Grundlage eines festgestellten Wassereinspritzfehlers zu beurteilen. Ferner kann auf Grundlage der festgestellten Wasserqualität ein anschließender Wassergebrauch eingestellt werden. Eine beispielhafte Wasserqualitätsfeststellung und Wassereinspritzeinstellung wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Auf diese Weise kann der Wassergebrauch verbessert werden, um wesentliche Verbesserungen der Kraftstoffwirtschaftlichkeit für die Fahrzeugleistung zu ermöglichen.
• 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Motorsystems 100, das mit einem Wassereinspritzsystem 60 konfiguriert ist. Das Motorsystem 100 ist an ein schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug 102 gekoppelt. Das Motorsystem 100 beinhaltet einen Motor 10, der hier als ein verstärkter Motor gezeigt ist, der an einen Turbolader 13 mit einem Verdichter 14 gekoppelt ist, der von einer Turbine 116 angetrieben wird. Insbesondere wird Frischluft durch einen Ansaugkanal 142 über einen Luftreiniger 31 in den Motor 10 eingebracht und strömt zum Verdichter 14. Bei dem Verdichter kann es sich um einen geeigneten Ansaugluftverdichter wie etwa einen motorbetriebenen oder antriebwellenbetriebenen Ladeverdichter handeln. Im Motorsystem 100 ist der Verdichter als ein Turboladerverdichter gezeigt, der über eine Welle 19 mechanisch an die Turbine 116 gekoppelt ist, wobei die Turbine 116 durch Ausdehnen des Motorabgases angetrieben wird. In einer Ausführungsform können der Verdichter und die Turbine in einem Doppelschneckenturbolader gekoppelt sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Turbolader mit variabler Geometrie (variable geometry turbocharger - VGT) sein, wobei die Turbinengeometrie in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und anderen Betriebsbedingungen aktiv variiert wird.
• Wie in 1 gezeigt, ist der Verdichter 14 durch eine Ladeluftkühlung (charge air cooler - CAC) 118 an das Drosselventil (z.B. Ansaugdrossel) 20 gekoppelt. Die CAC kann beispielsweise ein Luft-an-Luft- oder Luft-an-Kühlmittel-Wärmetauscher sein. Das Drosselventil 20 ist an den Motoransaugkrümmer 122 gekoppelt. Aus dem Verdichter 14 tritt die heiße verdichtete Ladeluft in den Einlass der CAC 118 ein, kühlt auf ihrem Weg durch die CAC ab und tritt aus, um durch das Drosselventil 20 in den Ansaugkrümmer 122 einzutreten. In der Ausführungsform aus 1 wird der Druck der Ladeluft im Ansaugkrümmer von einem Ansaugkrümmerabsolutdruck(manifold absolute pressure - MAP)-Sensor 124 erfasst und ein Ladedruck wird von einem Ladedrucksensor 24 erfasst. Ein Verdichterumgehungsventil (nicht dargestellt) kann in Reihe zwischen den Einlass und den Auslass des Verdichters 14 gekoppelt sein. Das Verdichterumgehungsventil kann ein normalerweise geschlossenes Ventil sein, das sich unter ausgewählten Betriebsbedingungen öffnen kann, um überschüssigen Ladedruck zu entlasten. Beispielsweise kann das Verdichterumgehungsventil in Reaktion auf einen Verdichterstoß öffnen.
• Der Ansaugkrümmer 122 ist durch eine Reihe von Ansaugventilen (nicht dargestellt) und Saugrohren (z. B. Ansaugkanälen) 185 an eine Reihe von Verbrennungskammern oder Zylinder 180 gekoppelt. Wie in 1 gezeigt, ist der Ansaugkrümmer 122 stromaufwärts aller Verbrennungskammern 180 des Motors 10 angeordnet. Weitere Sensoren wie etwa ein Ansaugkrümmerladetemperatur(manifold charge temperature - MCT)-Sensor 33 und ein Ladeluftstemperaturesensor (air charge temperature - ACT) 25 können einbezogen sein, um die Temperatur der Ansaugluft an den jeweiligen Positionen im Ansaugkanal zu bestimmen. Die Lufttemperatur kann beispielsweise ferner in Verbindung mit einer Motorkühlmitteltemperatur verwendet werden, um die Menge an Kraftstoff zu berechnen, die an den Motor geleitet wird.
• Wie hier dargelegt, kann nach dem Einspritzen von Wasser in den Ansaugkrümmer eine Ausgabe des MCT-Sensors 33 überwacht werden. Da die Freisetzung von Wasser in den Ansaugkrümmer eine Ladungskühlung bewirkt, kann eine Menge an Wasser, die tatsächlich in den Motoransaugkrümmer freigesetzt oder abgegeben wird, in Abhängigkeit von der Veränderung der MCT nach dem Anweisen einer Wassereinspritzung festgestellt werden. Auf diese Weise kann sich die Menge an freigesetztem Wasser von der Menge an Wasser unterscheiden, die in den Motor dispergiert oder verdampft wird. Die Menge an verdampftem Wasser kann auf Grundlage der Ausgabe eines Ansaugsauerstoffsensors 34 bestimmt werden, der stromabwärts der Ansaugdrossel an den Motoransaugkrümmer gekoppelt ist. Wie hier dargelegt, kann durch Vergleichen der Veränderung der MCT mit der Veränderung des Ansaugsauerstoffs (oder der Ansaugfeuchtigkeit) nach der Wassereinspritzung ein Wassereinspritzfehler festgestellt und eine Qualität des in den Motor eingespritzten Wassers beurteilt werden.
• Jede Verbrennungskammer kann ferner einen Klopfsensor 183 beinhalten, um abnormale Verbrennungsereignisse zu identifizieren und zu differenzieren, wie etwa Klopfen und Frühzündung. In alternativen Ausführungsformen können ein oder mehrere Klopfsensoren 183 an ausgewählte Positionen des Motorblocks gekoppelt sein.
• Die Verbrennungskammern sind ferner über eine Reihe von Abgasventilen (nicht dargestellt) an einen Abgaskrümmer 136 gekoppelt. Die Verbrennungskammern 180 sind durch einen Zylinderkopf 182 gedeckelt und an Kraftstoffeinspritzdüsen 179 gekoppelt (wobei zwar nur eine Kraftstoffeinspritzdüse in 1 gezeigt ist, jede Verbrennungskammer jedoch eine daran gekoppelte Kraftstoffeinspritzdüse beinhaltet). Ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt), das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoffschiene beinhaltet, kann Kraftstoff an die Kraftstoffeinspritzdüse 179 leiten. Die Kraftstoffeinspritzdüse 179 kann als eine Direkteinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in die Verbrennungskammer 180 oder als eine Kanaleinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Ansaugkanal stromaufwärts eines Ansaugventils der Verbrennungskammer 180 konfiguriert sein.
• In der dargestellten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 136 gezeigt. Allerdings kann der Abgaskrümmer in anderen Ausführungsformen eine Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten beinhalten. Konfigurationen mit einer Vielzahl von Abgaskrümmerabschnitten können Ausfluss aus verschiedenen Verbrennungskammern an verschiedene Positionen im Motorsystem leiten. Ein UEGO(Universal Exhaust Gas Oxygen)-Sensor 126 ist an den Abgaskrümmer 136 stromaufwärts der Turbine 116 gekoppelt. Alternativ kann ein Zweizustands-Abgassauerstoffsensor den UEGO-Sensor 126 ersetzen.
• Wie in 1 gezeigt, kann Abgas von dem einen oder den mehreren Abgaskrümmerabschnitten an die Turbine 116 geleitet werden, um die Turbine anzutreiben. Wenn ein reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht wird, kann etwas Abgas stattdessen unter Umgehung der Turbine durch ein Ladedruckregelventil (nicht dargestellt) geleitet werden. Die kombinierte Strömung von der Turbine und dem Ladedruckregelventil strömt dann durch eine Emissionssteuervorrichtung 170. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen 170 einen oder mehrere Nachbehandlungskatalysatoren beinhalten, die dazu konfiguriert sind, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge von einem oder mehreren Stoffen im Abgasstrom zu reduzieren.
• Ein Teil oder die Gesamtheit des behandelten Abgases von der Emissionssteuervorrichtung 170 kann über eine Abgasleitung 35 an die Atmosphäre freigesetzt werden. Abhängig von den Betriebsbedingungen kann jedoch etwas Abgas stattdessen durch den EGR-Kühler 50 und das EGR-Ventil 152 zum Einlass des Verdichters 14 an einen Abgasrezirkulations(exhaust gas recirculation - EGR)-Kanal 151 umgelenkt werden. Auf diese Weise ist der Verdichter dazu konfiguriert, stromabwärts der Turbine 116 abgezapftes Abgas aufzunehmen. Das EGR-Ventil 152 kann geöffnet werden, um eine gesteuerte Menge an gekühltem Abgas an den Verdichtereinlass zur wünschenswerten Verbrennung und Emissionssteuerleistung aufzunehmen. Auf diese Weise ist das Motorsystem 100 dazu angepasst, eine externe EGR mit niedrigem Druck (low pressure - LP) bereitzustellen. Die Drehung des Verdichters, zusätzlich zum relativ langen LP-EGR-Strömungsweg im Motorsystem 100, stellt eine ausgezeichnete Homogenisierung des Abgases in die Ansaugladeluft bereit. Ferner sorgt die Bereitstellung von EGR-Start- und Mischpunkten für eine effektive Kühlung des Abgases für mehr verfügbare EGR-Masse und gesteigerte Leistung. In anderen Ausführungsformen kann das EGR-System ein Hochdruck-EGR-System mit EGR-Kanal 151 sein, das eine Verbindung von stromaufwärts der Turbine 116 nach stromabwärts des Verdichters 14 herstellt. In einigen Ausführungsformen kann der MCT-Sensor 33 dazu positioniert sein, die Abgaskrümmerladetemperatur zu bestimmen, wobei die Ladung durch den EGR-Kanal 151 rezirkulierte Luft und Abgas beinhalten kann.
• Der Ansaugkrümmer 122 kann ferner einen Ansauggassauerstoffsensor 34 beinhalten. In einem Beispiel ist der Sauerstoffsensor ein UEGO-Sensor. Der Ansauggassauerstoffsensor kann dazu konfiguriert sein, eine Schätzung zum Sauerstoffgehalt der Frischluft bereitstellen, die in den Ansaugkrümmer aufgenommen wird. Wenn EGR strömt, kann außerdem eine Veränderung der Sauerstoffkonzentration am Sensor verwendet werden, um auf eine EGR-Menge zu schließen, und zur genauen EGR-Strömungssteuerung verwendet werden. In dem dargestellten Beispiel ist der Sauerstoffsensor 34 stromabwärts der Drossel 20 und stromabwärts der Ladeluftkühlung 118 positioniert. In alternativen Ausführungsformen kann der Sauerstoffsensor jedoch stromaufwärts der Drossel positioniert sein. Der Ansaugsauerstoffsensor 34 kann zum Schätzen einer Ansaugsauerstoffkonzentration und Schließen auf eine Menge an EGR-Strömung durch den Motor auf Grundlage einer Veränderung der Ansaugsauerstoffkonzentration nach dem Öffnen des EGR-Ventils 152 verwendet werden. Insbesondere kann eine Veränderung in der Sensorausgabe nach dem Öffnen des EGR-Ventils mit einem Bezugspunkt verglichen werden, an dem der Sensor ohne EGR arbeitet (dem Nullpunkt). Auf Grundlage der Veränderung (z. B. Abnahme) der Sauerstoffmenge von der Zeit des Betriebs ohne EGR kann eine EGR-Strömung berechnet werden, die aktuell an den Motor bereitgestellt wird. Beispielsweise wird beim Anlegen einer Bezugsspannung (Vs) an den Sensor ein Pumpstrom (Ip) vom Sensor ausgegeben. Die Veränderung der Sauerstoffkonzentration kann zur Veränderung des Pumpstroms (delta Ip), der durch den Sensor in Anwesenheit von EGR ausgegeben wird, relativ zum Sensorausgabe in Abwesenheit von EGR (dem Nullpunkt) proportional sein. Auf Grundlage einer Abweichung der geschätzten EGR-Strömung von der erwarteten (oder Soll-) EGR-Strömung kann eine weitere EGR-Steuerung durchgeführt werden.
• Es versteht sich, dass der Ansaugsauerstoffsensor 34 auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen und ferner auf Grundlage der Art der vom Sensor durchgeführten Schätzung in verschiedenen Modi betrieben werden kann. Unter Motorkraftstoffzufuhrbedingungen, unter denen eine Verdünnung/EGR-Schätzung erforderlich ist, kann, wie oben erörtert, der Ansaugsauerstoffsensor in einem Nennmodus mit einer an den Sensor angelegten (festen) Bezugsspannung betrieben werden, wobei die Bezugsspannung während der Erfassung beibehalten werden kann. In einem Beispiel kann die Bezugsspannung 450 mV betragen. Unter anderen Bedingungen, wie etwa Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr an den Motor (z. B. bei einem DFSO), wenn eine Schätzung der Umgebungsfeuchtigkeit (in der Ansaugladeluft) erforderlich ist, kann der Ansaugsauerstoffsensor in einem Modus mit variabler Spannung betrieben werden, wobei die an den Sensor angelegte Bezugsspannung moduliert wird. In noch einem weiteren Beispiel kann der Sensor im Modus mit variabler Spannung betrieben werden, wenn die EGR-Schätzung durchgeführt wird, während Kraftstoffdampfspülung (aus einem Kraftstoffsystemkanister) oder positive Kurbelgehäuseentlüftung (des Motorkurbelgehäuses) aktiviert ist. Dabei wird die Bezugsspannung des Sauerstoffsensors moduliert, um die Kohlenwasserstoffwirkung der Spülung auf den Ansaugsauerstoffsensor zu reduzieren. In einem Beispiel kann die Bezugsspannung zwischen der Nennbezugsspannung von 450mV und einer höheren Bezugsspannung von 800 mV (oder 950mV) moduliert werden. Durch Ändern der Bezugsspannung des Ansaugsauerstoffsensors, oder der Nernst-Spannung geht der Sensor vom Umsetzen von Kohlenwasserstoffen mit Umgebungssauerstoff am Sensor zum Trennen der Reaktionsprodukte (Wasser und Kohlendioxid) über. Außerdem kann die Bezugsspannung zwischen der höheren Spannung und der niedrigeren Spannung in Anwesenheit und Abwesenheit der HCs in der Spül- und PCV-Luft moduliert werden, um einen Spül- und PCV-Gehalt in der Ansaugladeluft zu schätzen. Wir hier dargelegt, kann eine Menge an Wasser, die im Motor nach der Wassereinspritzung verdampft, auf Grundlage der Ausgabe des Ansaugsauerstoffsensors 34 bestimmt werden. Ferner kann die geschätzte Menge an verdampftem Wasser auf Grundlage des Betriebsmodus des Sauerstoffsensors variieren.
• Insbesondere variiert die vom Sauerstoffsensor gemessene Menge an Wasser mit den Betriebsbezugsspannungen. Diese Veränderungen werden durch Charakterisieren des Sensors bei variierten Betriebsbedingungen mit variierten Mengen an verdampftem Wasser quantifiziert. Durch diese Charakterisierung kann die Schätzung der Menge an verdampftem Wasser über den Bereich der Betriebsbezugsspannungen hinweg korrigiert werden. Die Bezugsspannung des Sensors wird geändert, um die Konzentration von Wasser zu messen, die dann mit der erwarteten Konzentration von Wasser verglichen wird, um die Wasserqualität zu bestimmen. Es kann eine spezifische Bezugsspannung für die Wasserqualitätsbeurteilung ausgewählt werden, die sich von der Bezugsspannung unterscheidet, die für die Luft-Kraftstoff-Verhältnis- oder Verdünnungsschätzung ausgewählt wird. Auf Grundlage der oben beschriebenen Charakterisierung kann ein Fehler, der durch die ausgewählte Bezugsspannung verursacht wird, festgestellt und korrigiert werden.
• Die Verbrennungskammer 180 erhält auch Wasser und/oder Wasserdampf über das Wassereinspritzsystem 60. Wasser vom Wassereinspritzsystem 60 kann durch eine oder mehrere Wassereinspritzdüsen 45-48 in den Motoransaugkanal oder direkt in die Verbrennungskammern 180 eingespritzt werden. Als ein Beispiel kann Wasser über die Wassereinspritzdüse 45 stromaufwärts der Drossel 20 in den Ansaugkrümmer 122 eingespritzt werden, was hier auch als zentrale Wassereinspritzung bezeichnet wird. Als weiteres Beispiel kann Wasser über die Wassereinspritzdüse 46 stromabwärts der Drossel in den Ansaugkrümmer 122 eingespritzt werden. Als noch weiteres Beispiel kann Wasser über die Wassereinspritzdüse 48 in ein oder mehrere Saugrohre (z. B. Ansaugkanäle) 185 eingespritzt werden (hier auch als Kanalwassereinspritzung bezeichnet), und/oder über die Wassereinspritzdüse 47 direkt in die Verbrennungskammer 180 (hier auch als direkte Wassereinspritzung bezeichnet). In einer Ausführungsform kann die Einspritzdüse 48, die in den Saugrohren angeordnet ist, zum Ansaugventil des Zylinders hin abgewinkelt sein, an dem das Saugrohr angebracht ist, und diesem zugewandt sein. Auf diese Weise kann die Einspritzdüse 48 Wasser direkt zum Ansaugventil einspritzen, was zu einer schnelleren Verdampfung des eingespritzten Wassers und einem höheren Verdünnungsnutzen aus dem Wasserdampf führt. In einer anderen Ausführungsform kann die Einspritzdüse 48 vom Ansaugventil weg gewinkelt sein und dazu angeordnet sein, Wasser gegen die Ansaugluftströmungsrichtung durch das Saugrohr einzuspritzen. Auf diese Weise kann mehr von dem eingespritzten Wasser in den Luftstrom mitbefördert werden, wodurch der Ladungskühlungsnutzen der Wassereinspritzung erhöht wird.
• Obwohl nur eine repräsentative Einspritzdüse 47 und Einspritzdüse 48 in 1 gezeigt sind, können die Verbrennungskammern 180 und die Saugrohre 185 jeweils eine eigene Einspritzdüse beinhalten. In alternativen Ausführungsformen kann das Wassereinspritzsystem 60 Wassereinspritzdüsen beinhalten, die an einer oder mehreren dieser Positionen positioniert sind. Beispielsweise kann der Motor in einer Ausführungsform nur eine Wassereinspritzdüse 46 beinhalten. In einer anderen Ausführungsform kann der Motor jede von der Wassereinspritzdüse 46, der Wassereinspritzdüsen 48 (eine an jedem Saugrohr), und Wassereinspritzdüsen 47 (eine an jeder Verbrennungskammer) beinhalten.
• Das Wassereinspritzsystem 60 kann einen Wasserspeichertank 63, eine Wasserhebepumpe 62, ein Auffangsystem 72 und einen Wassereinfülldurchlass 69 beinhalten. Im Wassertank 63 gespeichertes Wasser wird durch den Wasserdurchlass 61 und Rohre oder Leitungen 161 an die Wassereinspritzdüsen 45-48 geleitet. In Ausführungsformen mit mehreren Einspritzdüsen kann der Wasserdurchlass 61 ein Ventil 162 (z. B. ein Abzweigventil, Mehrwegeventil, Dosierventil usw.) enthalten, um Wasser über entsprechende Leitungen an verschiedene Wassereinspritzdüsen zu leiten. Alternativ kann jede Leitung (oder jedes Wasserrohr) 161 jeweilige Ventile in den Wassereinspritzdüsen 45-48 beinhalten, um den Wasserstrom durch diese hindurch einzustellen. Zusätzlich zu der Wasserhebepumpe 62 können eine oder mehrere weitere Pumpen in Leitungen 161 vorgesehen sein, um das Wasser, das an die Einspritzdüsen geleitet wird, mit Druck zu beaufschlagen, etwa in der Leitung, die an die direkte Wassereinspritzdüse 47 gekoppelt ist.
• Der Wasserspeichertank 63 kann einen Wasserpegelsensor 65 und einen Wassertemperatursensor 67 beinhalten, die Informationen zu den Wasserbedingungen an die Steuerung 12 übermitteln können. Bei gefrierenden Bedingungen beispielsweise erfasst der Wassertemperatursensor 67, ob das Wasser im Tank 63 gefroren oder zur Einspritzung bereit ist. In einigen Ausführungsformen kann ein Motorkühlmitteldurchlass (nicht dargestellt) an den Speichertank 63 wärmegekoppelt sein, um gefrorenes Wasser aufzutauen. Der Pegel des Wassers im Wassertank 63, wie er von dem Wasserpegelsensor 65 identifiziert wird, kann dem Fahrzeugführer mitgeteilt und/oder zum Einstellen des Motorbetriebs verwendet werden. Beispielsweise kann eine Wasseranzeige oder -angabe am Fahrzeuginstrumentenfeld (nicht dargestellt) zum Mitteilen des Wasserpegels verwendet werden. Wenn der Wasserpegel im Wassertank 63 höher als ein Schwellenwert ist, kann geschlossen werden, dass ausreichend Wasser zur Einspritzung verfügbar ist, und die Wassereinspritzung kann entsprechend von der Steuerung aktiviert werden. Wenn aber der Wasserpegel im Wassertank 63 niedriger als der Schwellenwert ist, kann geschlossen werden, dass nicht genügend Wasser zur Einspritzung verfügbar ist, und die Wassereinspritzung kann daher von der Steuerung deaktiviert werden.
• In der dargestellten Ausführungsform kann der Wasserspeichertank 63 manuell über den Wassereinfülldurchlass 69 aufgefüllt und/oder automatisch vom Auffangsystem 72 über den Wassertankeinfülldurchlass 76 aufgefüllt werden. Das Auffangsystem 72 kann an eine oder mehrere Fahrzeugkomponenten 74 gekoppelt sein, so dass der Wasserspeichertank an Bord des Fahrzeugs mit Kondensat aufgefüllt werden kann, das von verschiedenen Motor- oder Fahrzeugsystemen aufgefangen wird. In einem Beispiel kann das Auffangsystem 72 an ein EGR-System und/oder Abgassystem gekoppelt sein, um Wasser aufzufangen, das aus Abgas aufgefangen wurde, das durch das System strömt. In einem anderen Beispiel kann das Auffangsystem 72 an ein Klimatisierungssystem (nicht dargestellt) für aufgefangenes Wasser gekoppelt sein, das aus Luft kondensiert ist, die durch einen Verdampfer geströmt ist. In wieder einem anderen Beispiel kann das Auffangsystem 72 an eine Fahrzeugaußenfläche gekoppelt sein, um Regen oder Kondensation aus der Luft aufzufangen. Der manuelle Einfülldurchlass 69 kann fluidisch an einen Filter 68 gekoppelt sein, was einige Unreinheiten aus dem Wasser entfernen kann. Ein Ablauf 92 mit einem Ablaufventil 91 kann verwendet werden, um Wasser aus dem Wasserspeichertank 63 an eine Position außerhalb des Fahrzeugs (z. B. auf die Straße) abzulassen, wie etwa wenn die Qualität des Wassers für niedriger als ein Schwellenwert befunden wird und nicht zur Einspritzung in den Motor geeignet ist (z. B. aufgrund hoher Leitfähigkeit, hohem Partikelgehalt). In einem Beispiel kann die Qualität des Wassers auf Grundlage der Ausgabe eines Sensors beurteilt werden, der im Wasserrohr 61 an das Wassereinspritzsystem 60 gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Wasserqualität auf Grundlage der Ausgabe eines Leitfähigkeitssensors, eines Kapazitätssensors, eines optischen Sensors, eines Trübungssensors, eines Dichtesensors oder einer anderen Art von Wasserqualitätssensor beurteilt werden. Allerdings können diese Sensoren die Systemkosten und die Komplexität erhöhen. Wie unter Bezugnahme auf 2 dargelegt, kann eine Steuerung einen Wassereinspritzfehler nach einem Wassereinspritzbefehl auf Grundlage einer Menge an Wasser, die an den Motor geleitet wird, im Vergleich zur Menge an Wasser feststellen, das im Motor verdampft. Die Steuerung kann dann die Wasserqualität in Abhängigkeit von dem festgestellten Wassereinspritzfehler beurteilen. Insbesondere kann auf Grundlage des Verunreinigungsgrads des Wassers sowie der Art der Verunreinigungen im Wasser die Siedetemperatur des eingespritzten Wassers variieren, was eine Veränderung des Anteils des verdampften Wassers bewirkt. In einem Beispiel kann mit zunehmendem Salz- oder Ionengehalt des Wassers die Siedetemperatur des Wassers ansteigen, was bewirkt, dass ein kleinerer Anteil des Wassers verdampft und in die Ansaugladeluft und bei einer gegebenen Ladelufttemperatur dispergiert. Der Wassergebrauch kann auf Grundlage der Wasserqualität variiert werden. Als ein Beispiel kann der Wassergebrauch erhöht werden, wenn die Wasserqualität niedrig ist, um die Wasserbehälterauffüllung zu beschleunigen.
• Der Ansaugluftsauerstoffmengensensor (IA02) wird hier verwendet, um zu prüfen, ob die Menge an eingespritztem Wasser die Erwartung erfüllt. Die Erwartung ist in der Steuerstrategie definiert, die verlangt, dass eine bestimmte Menge an Wasser eingespritzt wird. Der MCT-Sensor misst eine Veränderung der Temperatur aufgrund der Einspritzung und der IAO2-Sensor prüft, ob die Menge an eingespritztem Wasser die Erwartung erfüllt. Wenn der MCT-Sensor den erwarteten Temperaturabfall nicht erfasst, stellt der IAO2-Sensor zusätzliche Informationen hinsichtlich der Qualität der Wassereinspritzung bereit. Wenn der IAO2-Sensor misst, dass die erwartete Menge nicht erreicht wird, kann dies ein Zeichen für Verunreinigung des eingespritzten Wassers sein. Spezifisch kann die Einspritzdüse die gewünschte Menge an Flüssigkeit gespritzt haben, doch handelt es sich bei dieser Flüssigkeit möglicherweise nicht um Wasser. Alternativ kann das Wasser durch das Eindringen in Systeme verunreinigt worden sein, die Wiedergewinnung nutzen, etwa indem der Kunde den Wassertank mit einer anderen Flüssigkeit gefüllt hat. Die Ausgabe des IA02-Sensors kann möglicherweise keine Identität der Flüssigkeit bereitstellen, doch teilt sie dem System die prozentuale „Verunreinigung“ der Einspritzung mit. Der Vergleich zwischen den Ausgaben des MCT- und des IAO2-Sensors liefert auch Feedback an das System. Wenn der IA02-Sensor misst, dass die erwartete Menge an Wassereinspritzung erreicht wurde, aber der Temperaturabfall des MCT-Sensors die Erwartung nicht erfüllt, kann das Steuersystem Anpassungen für künftige Einspritzungen vornehmen, wie bei 2 dargelegt.
• 1 zeigt weiter ein Steuersystem 28. Das Steuersystem 28 kann kommunizierend an verschiedene Komponenten des Motorsystems 100 gekoppelt sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und Aktionen auszuführen. Das Steuersystem 28 kann eine elektronische digitale Steuerung 12 sein. Die Steuerung 12 kann ein Mikrocomputer sein, der eine Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrationswerte, Direktzugriffsspeicher, Keep-Alive-Speicher und einen Datenbus beinhalten. Die Steuerung 12 kann Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren 30 empfangen, wie etwa den verschiedenen Sensoren aus 1, um Eingaben zur Getriebeposition, Gaspedalposition, Bremsnachfrage, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Massenluftstrom durch den Motor, Ladedruck, Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck, Feuchtigkeit) usw. zu empfangen. Andere Sensoren beinhalten Sensoren der CAC 118, wie etwa CAC-Einlasslufttemperatur, ACT-Sensor 125, Abgasdruck- und - temperatursensoren 80, 82 und einen Drucksensor 124, einen CAC-Auslasslufttemperatursensor und einen MCT-Sensor 33, einen Ansaugsauerstoffsensor 34, einen Klopfsensor 183 zum Bestimmen des Zündens von Endgasen und/oder der Wasserverteilung unter den Zylindern, und weitere. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und verwendet die verschiedenen Stellglieder aus 1, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen einzustellen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind. Beispielsweise kann das Einspritzen von Wasser in den Motor das Einstellen einer Pulsweite der Einspritzdüsen 45-48 beinhalten, um eine Menge an Wasser zu variieren, die eingespritzt wird, während auch ein Zeitpunkt der Wassereinspritzung und eine Anzahl von Einspritzimpulsen eingestellt wird. In einigen Beispielen kann das Speichermedium mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von dem Prozessor ausführbar sind, um die unten (z. B. bei 2) beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten auszuführen, die vorgesehen, aber nicht ausdrücklich aufgeführt sind.
• Auf diese Weise ermöglicht das System aus 1 ein Fahrzeugsystem, umfassend einen Motor mit einem Ansaugkrümmer; ein Wassereinspritzsystem mit einem Wasserbehälter, eine Wassereinspritzdüse, und ein Wasserauffangsystem; einen Temperatursensor, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, um eine Krümmerladetemperatur zu schätzen; einen Sauerstoffsensor, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, um eine Ansaugsauerstoffmenge zu schätzen; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die in nicht transitorischem Speicher gespeichert sind, zum: Anweisen einer Wassereinspritzmenge in den Motor in Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen; Schätzen einer ersten Menge an Wasser, die in den Motor freigesetzt wird, auf Grundlage einer Veränderung der Krümmerladetemperatur nach dem Anweisen; Schätzen einer zweiten Menge an Wasser, das in den Motor verdampft wird, auf Grundlage einer Veränderung der Ansaugsauerstoffmenge nach dem Anweisen; und Einstellen einer anschließenden Wassereinspritzung an den Motor auf Grundlage einer Differenz zwischen der ersten Menge und der zweiten Menge. Die Steuerung kann ferner Anweisungen beinhalten zum: Betreiben des Sauerstoffsensors in einem ersten Nennmodus während einer ersten Motorbetriebsbedingung, wobei eine Bezugsspannung, die an den Sensor angelegt wird, beibehalten wird; und Betreiben des Sauerstoffsensors in einem zweiten Modus mit variabler Spannung während einer zweiten, anderen Motorbetriebsbedingung, wobei die Bezugsspannung, die an den Sensor angelegt wird, moduliert wird, wobei die zweite Menge an Wasser, die geschätzt wird, wenn der Sauerstoffsensor sich in einem ersten Modus befindet, sich von der zweiten Menge an Wasser unterscheidet, die geschätzt wird, wenn der Sauerstoffsensor sich im zweiten Modus befindet. In einem Beispiel beinhaltet die erste Motorbetriebsbedingung eine Bedingung mit Kraftstoffversorgung des Motors und die zweite Motorbetriebsbedingung beinhaltet eine Bedingung ohne Kraftstoffversorgung des Motors. Die Steuerung kann ferner Anweisungen beinhalten zum: Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Abgas, das in den Ansaugkrümmer rezirkuliert wird, wenn der Sauerstoffsensor im ersten Modus betrieben wird; und Schätzen einer Umgebungsfeuchtigkeit in Ansaugladeluft, wenn der Sauerstoffsensor im zweiten Modus betrieben wird. Außerdem kann die Steuerung weitere Anweisungen beinhalten zum: Schätzen einer Qualität des Wassers auf Grundlage der Differenz zwischen der ersten Menge und der zweiten Menge; Erhöhen einer Häufigkeit des Wassergebrauchs und Einstellen eines Motorbetriebsfensters, in dem die Wassereinspritzung aktiviert wird, während die geschätzte Qualität abnimmt; und Erhöhen eines Reinigungsmaßes des Wassers, während die geschätzte Qualität zunimmt. Beispielsweise kann die Steuerung entscheiden, die Häufigkeit des Wassergebrauchs einzuschränken, wenn die Qualität unter einem bestimmten Schwellenwert, aber die Häufigkeit über andere Schwellenwerte anheben, um den Tank schneller von „unreinem“ Wasser zu reinigen.
• Nun Bezug nehmend auf 2 wird ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Feststellen eines Wassereinspritzfehlers und Korrelieren des Fehlers mit der Qualität von Wasser gezeigt, das in den Motor eingespritzt wird. Das Verfahren ermöglicht es, den Wassergebrauch auf Grundlage der Wasserqualität zu variieren, was Schäden an Motorkomponenten durch verunreinigtes Wasser reduziert. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 können von einer Steuerung auf Grundlage von Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren des Motorsystems, wie etwa den oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen, empfangen werden. Die Steuerung kann Motorstellglieder des Motorsystems verwenden, um den Motorbetrieb gemäß den unten beschriebenen Verfahren einzustellen.
• Bei 202 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob der Wasserpegel in einem Wassertank oder -behälter eines Motorwassereinspritzsystems höher als ein Schwellenpegel ist, wie etwa über 10 % der Kapazität. Der Schwellenpegel kann einen Wasserpegel reflektieren, über dem die Wassereinspritzung aktiviert werden kann. Wenn nicht, beinhaltet das Verfahren bei 204 das Anfordern einer manuellen Auffüllung des Wassertanks und/oder Erhöhen des Wasserauffangs an Bord des Fahrzeugs. Das Wassereinspritzsystem kann an einen Motor eines Fahrzeugs gekoppelt sein, und das Wasser im Behälter kann manuell von einer Wasserquelle aufgefüllt werden, die nicht an Bord des Fahrzeugs ist, wie etwa einem Wasserhahn oder einem Brunnen. Zusätzlich oder alternativ kann der Behälter an Bord des Fahrzeugs über ein Auffangsystem aufgefüllt werden, das Kondensat von einer oder mehreren Komponenten auffängt, etwa einer EGR-Kühleinrichtung, einem AC-Verdampfer, einem Abgaswärmetauscher und einer Fahrzeugaußenfläche. Wie unter Bezugnahme auf das System aus 1 dargelegt, kann der Wasserbehälter mit Kondensat aufgefüllt werden, das, als nicht einschränkende Beispiele, Wasser aufgefangen wird, das aus Abgas kondensiert ist, welches durch ein EGR-System strömt, und Wasser, das aus Luft kondensiert ist, die durch einen Verdampfer eines Fahrzeugluftaufbereitungssystems strömt.
• Wenn der Wasserpegel ausreichend hoch ist, beinhaltet das Verfahren bei 206 das Schätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Dazu können beispielsweise Motordrehzahl, Motorlast, vom Fahrer angefordertes Drehmoment, Motortemperatur, Umgebungsbedingungen (z. B. Umgebungsdruck, -temperatur und -feuchtigkeit), Ladedruck, MAP, MAF usw. gehören. Auf Grundlage der geschätzten Motorbetriebsbedingungen können bei 208 eine Wassereinspritzmenge und -position bestimmt werden. Die Steuerung kann eine oder mehrere Wassereinspritzdüsen unter Zentral-, Kanal- und Direktwassereinspritzdüse auswählen, um die Wassereinspritzung zu aktivieren. Als ein Beispiel kann Wassereinspritzung in den Ansaugkrümmer, stromaufwärts oder stromabwärts einer Ansaugdrossel, über eine zentrale Wassereinspritzdüse angefordert werden, um einen Motorverdünnungsbedarf zu erfüllen. Als ein weiteres Beispiel kann Wassereinspritzung in den Ansaugkrümmer über die zentrale Wassereinspritzdüse oder die Kanalwassereinspritzdüse zur Katalysator- oder Abgastemperatursteuerung angefordert werden. Als noch ein weiteres Beispiel kann Wassereinspritzung in einen Motorzylinder über eine Direktwassereinspritzdüse zur Klopfregelung angefordert werden, wobei das Wasser in Reaktion auf die Anzeige von Klopfen (empfangen von einem Klopfsensor) eingespritzt wird. Das Bestimmen der Wassereinspritzmenge kann das Bestimmen einer Anzahl von Wassereinspritzimpulsen beinhalten, über die die Einspritzmenge abgegeben werden soll, sowie eine Impulsbreite für jede Wassereinspritzung. Außerdem kann ein Zeitpunkt der Wassereinspritzung (beispielsweise in Beziehung zur Zylinderkolbenposition oder Zylinderventilposition) bestimmt werden. Bei 210 beinhaltet das Verfahren das Einspritzen einer Menge an Wasser aus dem Wasserbehälter in den Motor. Insbesondere kann die Wassereinspritzung auf Grundlage der Wassernachfrage angewiesen werden. Dies beinhaltet, dass die Steuerung ein Signal an die ausgewählte(n) Wassereinspritzdüse(n) sendet, wobei das Signal der bestimmten Impulsbreite der Einspritzung zum bestimmten Einspritzzeitpunkt entspricht.
• Bei 212 beinhaltet das Verfahren das Überwachen einer Veränderung der Krümmerladetemperatur (MCT) nach der Wassereinspritzung. Die Steuerung kann dann eine erste Schätzung der Wassereinspritzmenge (hier auch als erste Menge oder erste Schätzung bezeichnet) auf Grundlage der beobachteten Veränderung der MCT bestimmen. Die erste Schätzung kann auf einer Ausgabe eines Temperatursensors basieren, der an den Motoransaugkrümmer gekoppelt ist. Somit kann die erste Menge eine Menge an Wasser reflektieren, die von der Wassereinspritzdüse in den Motor freigesetzt oder abgegeben wird, und kann sich von der Menge an Wasser unterscheiden, die zur Freigabe aus der Wassereinspritzdüse in den Motor angewiesen wurde.
• Bei 214 beinhaltet das Verfahren das Überwachen einer Veränderung der Ansaugsauerstoffmenge (IAO2) nach der Wassereinspritzung. Die Steuerung kann dann eine zweite Schätzung der Wassereinspritzmenge (hier auch als zweite Menge oder zweite Schätzung bezeichnet) auf Grundlage der beobachteten Veränderung der IAO2 bestimmen. Die zweite Schätzung kann auf einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors basieren, der an den Motoransaugkrümmer gekoppelt ist. Die zweite Schätzung kann ferner auf einem Betriebsmodus des IAO2-Sensors basieren. Der Sensor kann in einem von einem Nennmodus (wobei eine Bezugsspannung angelegt und beibehalten wird) und einem Modus mit variabler Spannung (wobei die angelegte Bezugsspannung zwischen einer höheren Bezugsspannung und einer niedrigeren Bezugsspannung moduliert wird). In einem Beispiel kann der IAO2-Sensor zur EGR Schätzung (etwa bei Bedingungen mit Kraftstoffversorgung des Motors) im Nennmodus betrieben werden, und kann zur Schätzung der Ansaugfeuchtigkeit (etwa bei Bedingungen ohne Kraftstoffversorgung des Motors bei einem Abbremsereignis mit Unterbrechung der Kraftstoffversorgung) im Modus mit variabler Spannung betrieben werden. Die zweite Schätzung kann auf Grundlage einer ersten gemessenen Veränderung der Ausgabe des IAO2-Sensors basieren, wenn der Sensor zum Zeitpunkt der Wassereinspritzung im Nennmodus betrieben wird, oder auf einer zweiten, anderen gemessenen Veränderung der Ausgabe des IAO2-Sensors, wenn der Sensor zum Zeitpunkt der Wassereinspritzung im Modus mit variabler Spannung betrieben wird. Der IA02-Sensor erfasst die Menge an Wasser durch Betrachten der Veränderung der Verdünnung von Sauerstoff in der Ansaugluft aufgrund des eingespritzten Wassers. Alternativ kann ein Modus mit variabler Bezugsspannung verwendet werden, um den Sauerstoff im Wasser abzuspalten und eine Deltamessung vom Basissauerstoff in der Ansaugluft zur abgespaltenen Messung vorzunehmen, um die Menge an Wasser zu erfassen. Somit kann die zweite Menge eine Menge an Wasser reflektieren, die in den Motor verdampft, und kann sich von der Menge an Wasser unterscheiden, die die Wassereinspritzdüse in den Motor abgegeben hat. Wenn beispielsweise das Wasser im Behälter einen hohen Salz- oder Mineralgehalt aufweist, kann die effektive Siedetemperatur der Wasserlösung höher als die Siedetemperatur von reinem Wasser sein. Auf diese Weise kann bei einer gegebenen Ladelufttemperatur der Anteil an Wasser, der bei Freisetzung aus der Wassereinspritzdüse verdampft, niedriger als der Anteil sein, dessen Verdampfung und Dispergierung im Motor erwartet wurde. Beispielsweise kann der IAO2-Sensor weniger Verdünnung des Sauerstoffs erfassen, wenn die dispergierte Flüssigkeit kein „reines Wasser“ darstellt. Im Modus mit variabler Spannung (oder Spaltung) spaltet der IAO2-Sensor weniger Sauerstoff aus der Flüssigkeit ab, auch wenn die Einspritzdüse die passende Menge an Flüssigkeit nach Volumen freigesetzt hat.
• Bei 216 beinhaltet das Verfahren das Vergleichen der ersten Schätzung der Wassereinspritzmenge (auf Grundlage der Veränderung der MCT) mit der zweiten Schätzung der Wassereinspritzmenge (auf Grundlage der Veränderung der IAO2), und das Feststellen eines Wassereinspritzfehlers auf Grundlage des Vergleichens. Beispielsweise kann die Steuerung einen Wassereinspritzfehler auf Grundlage (z. B. in direkter Abhängigkeit von) einer Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung schätzen.
• In noch weiteren Beispielen kann die tatsächliche Veränderung der MCT mit einer erwarteten Veränderung der MCT verglichen werden, wobei die erwartete Veränderung der MCT auf der Impulsbreite der angewiesenen Wassereinspritzung basiert. Die Steuerung kann bestimmen, ob das Maß der erreichten Temperaturreduzierung (gemessen durch den MCT-Sensor) mit der erwarteten Temperaturreduzierung korreliert. Ebenso kann die tatsächliche Veränderung des IAO2-Pegel mit einer erwarteten Veränderung des IAO2-Pegels verglichen werden, wobei der erwartete Veränderung der IAO2 auf der Impulsbreite der angewiesenen Wassereinspritzung und/oder der tatsächlichen Veränderung der MCT basiert. Wenn beispielsweise die erwartete Temperaturreduzierung erfüllt wurde (auf Grundlage der MCT-Veränderung), aber der IAO2-Sensor mehr oder weniger Wasser als erwartet erfasst, können künftige Einspritzungen zum Ausgleichen dieser Diskrepanz angepasst werden. Wenn die erwartete Temperaturreduzierung nicht erfüllt wurde, aber der IAO2-Sensor mehr oder weniger Wasser als erwartet erfasst, können wieder künftige Einspritzungen auf Grundlage der Diskrepanz angepasst werden. Auf Grundlage dessen, dass die Differenz zwischen der tatsächlichen Veränderung der MCT und der erwarteten Veränderung der MCT größer als ein Schwellenwert ist, kann ein Einspritzfehler bestimmt werden. Ebenso kann auf Grundlage dessen, dass die Differenz zwischen der tatsächlichen Veränderung der IA02 und der erwarteten Veränderung der IAO2 größer als ein Schwellenwert ist, ein Einspritzfehler bestimmt werden. Wenn beispielsweise die erwartete Temperaturreduzierung jenseits eines Schwellenwerts nicht erfüllt wird und der IAO2-Sensor jenseits eines Schwellenwerts nicht die passende Menge an Wasser erfasst, kann die Diskrepanz einer Verunreinigung des Wassers zugeordnet werden.
• Das Feststellen des Wassereinspritzfehlers kann das Feststellen eines prozentualen Wassermangels beinhalten. Beispielsweise kann der Wassereinspritzfehler einen erwarteten prozentualen Wassermangel beinhalten und die Wassereinspritzmenge kann anschließend zum Ausgleichen des Mangels eingestellt werden.
• Bei 218 beinhaltet das Verfahren das Einstellen einer anschließenden Wassereinspritzung an den Motor auf Grundlage des Vergleichens. Beispielsweise kann die Steuerung einen Korrekturfaktor zur Anwendung auf eine angewiesene Wassereinspritzimpulsbreite während einer anschließenden Wassereinspritzung auf Grundlage des geschätzten Wassereinspritzfehlers feststellen. Die Steuerung kann auf eine Lookup-Tabelle Bezug nehmen, die den festgestellten Wassereinspritzfehler (oder die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Schätzung) als Eingabe aufweist und die den Korrekturfaktor zur Anwendung auf eine angewiesene Wassereinspritzimpulsbreite als Ausgabe aufweist.
• Es versteht sich, dass zusätzlich zum Einstellen der anschließenden Wassereinspritzung an den Motor auf Grundlage des festgestellten Wassereinspritzfehlers die Steuerung auch einen oder mehrere Motorbetriebsparameter auf Grundlage des Vergleichs der ersten Schätzung relativ zur zweiten Schätzung einstellen kann. Das Einstellen kann beispielsweise in Reaktion auf eine weitere oder anschließende Anzeige von Klopfen das Verzögern des Zündzeitpunkts um ein größeres Maß, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung größer ist (das heißt, wenn der Wassereinspritzfehler größer ist), und das Verzögern des Zündzeitpunkts um ein geringeres Maß beinhalten, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung kleiner ist (das heißt, wenn der Wassereinspritzfehler kleiner ist). Dies ermöglicht es, die Verwendung der Wassereinspritzung und der Zündverzögerung zur verbesserten Klopfentlastung besser zu koordinieren. Als weiteres Beispiel kann in Reaktion eine anschließende Nachfrage nach Motorverdünnung mehr EGR zugeführt werden (indem das EGR-Ventil weiter geöffnet wird), wenn der Wassereinspritzdüsenfehler größer ist, während weniger EGR zugeführt werden kann (indem das EGR-Ventil weniger weit geöffnet wird), wenn der Wassereinspritzdüsenfehler kleiner ist. Dies ermöglicht es, die Verwendung der Wassereinspritzung und EGR zur Verdünnungsregelung besser zu koordinieren, ohne die Verbrennungsstabilität zu verschlechtern.
• In einigen Beispielen können während einer anschließenden Wassereinspritzung die Wassereinspritzmenge und die angewiesene Impulsbreite der Wassereinspritzung weiter auf Grundlage eines jeweiligen Vergleichs einer dritten Schätzung der Wassereinspritzmenge mit der ersten und der zweiten Schätzung eingestellt werden. Dabei kann die dritte Schätzung auf einer Impulsbreite der Wassereinspritzung basieren, die der Wassereinspritzdüse während des Einspritzens angewiesen wird. Ein erster Wassereinspritzfehler, der eine Differenz zwischen der Menge an Wasser, die zum Abgeben über eine Wassereinspritzdüse angewiesen wurde, und der Menge reflektiert, die tatsächlich über die Wassereinspritzdüse abgegeben (und beim Ansaugkrümmer am Auslass der Wassereinspritzdüse aufgenommen) wurde, kann auf Grundlage der Differenz zwischen der ersten Schätzung und der dritten Schätzung festgestellt werden. Ferner kann ein zweiter Wassereinspritzfehler, der eine Differenz zwischen der Menge an Wasser, die zum Abgeben über die Wassereinspritzdüse angewiesen wurde, und der Menge, die tatsächlich im Motor verdampft wurde (die „nützliche“ Menge an Wasser) auf Grundlage der Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung festgestellt werden.
• Dies kann bei einer adaptiven Steuerung der Wassereinspritzung verwendet werden, wobei die Dauer einer Impulsbreite auf Grundlage der tatsächlich erfassten Menge an verdampftem Wasser modifiziert wird, um die erwartete Menge der Wassereinspritzung genauer zu erfüllen.
• In einem Beispiel kann die Steuerung ein anfängliches Steuersignal zum Senden an das Wassereinspritzdüsenstellglied, wie etwa eine Impulsbreite des Signals, auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen einschließlich einer erforderlichen Bestimmung von Klopfentlastung oder Abgastemperaturentlastung bestimmen. Die erforderliche Klopfentlastung kann auf einer gemessenen Klopfsensorausgabe basieren. Ebenso kann die erforderliche Abgastemperaturentlastung auf einer gemessenen Abgastemperatursensorausgabe basieren oder auf Grundlage von Betriebsbedingungen wie etwa Motordrehzahl/-last und Dauer des Motorbetriebs bei einer gegebenen Motordrehzahl/- last bestimmt werden. Die Steuerung kann dann das anfängliche Impulsbreitensignal mit einer Korrektur auf Grundlage des festgestellten Wassereinspritzfehlers aktualisieren. Der Korrekturfaktor kann durch eine Bestimmung bestimmt werden, die unmittelbar den festgestellten Wassereinspritzfehler berücksichtigt, indem etwa der Korrekturfaktor erhöht wird, um die Impulsbreite mit ansteigendem Wassereinspritzfehler zu erhöhen. Die Steuerung kann alternativ die aktualisierte Impulsbreite auf Grundlage einer Berechnung unter Verwendung einer Lookup-Tabelle bestimmen, wobei die Eingabe die anfängliche Impulsbreite und der Einspritzfehler und die Ausgabe die aktualisierte Impulsbreite ist. Als weiteres Beispiel kann die Steuerung eine logische Bestimmung (z. B. zu einer Position eines Stellglieds der Wassereinspritzdüse) auf Grundlage logischer Regeln vornehmen, die vom festgestellten Einspritzfehler abhängig sind. Die Steuerung kann ein Steuersignal erzeugen, das an das Wassereinspritzdüsenstellglied gesendet wird.
• In einem Beispiel kann die Steuerung Wasser aus dem Wasserbehälter in Reaktion auf eine Anzeige von Klopfen oder eine Verdünnungsnachfrage in einen Motoransaugkrümmer einspritzen. Die Steuerung kann dann eine Vorwärtsschätzung eines Wassereinspritzfehlers auf Grundlage einer gemessenen Veränderung der Krümmerladetemperatur nach dem Einspritzen vornehmen. Die Steuerung kann ferner den vorwärts geschätzten Wassereinspritzfehler auf Grundlage einer gemessenen Veränderung des Ansaugsauerstoffs nach dem Einspritzen rückkoppelnd einstellen. Bei einem anschließenden Wassereinspritzereignis kann die Steuerung in Abhängigkeit von einer angewiesenen Wassereinspritzmenge und dem rückkoppelnd eingestellten Wassereinspritzfehler Wasser in den Motor einspritzen. Beispielsweise kann die Steuerung in Abhängigkeit von der angewiesenen Wassereinspritzmenge und dem rückkoppelnd eingestellten Wassereinspritzfehler Wasser in den Motor einspritzen, indem sie eine Einspritzimpulsbreite, die der angewiesenen Wassereinspritzmenge entspricht, mit einem Korrekturfaktor auf Grundlage des rückkoppelnd eingestellten Wassereinspritzfehlers einstellt.
• Beispielsweise kann eine Einspritzimpulsbreite einer Wassereinspritzdüse während des Einspritzens von Wasser aus dem Wasserbehälter in den Motor in Reaktion auf Klopfen eingestellt werden. Wenn in einem Beispiel der prozentuale Wassereinspritzfehler (oder prozentuale Wassermangel) auf Grundlage der Veränderung der MCT relativ zur Veränderung der IA02 als 30 % bestimmt wird, dann kann während eines anschließenden Wassereinspritzereignisses, bei dem 50 % Wasserfluss erforderlich ist (z. B. gegen Klopfen), die angewiesene Wassereinspritzung 50 % + 30 % = 80 % Wasserströmung beinhalten. Die Steuerung kann ein Steuersignal erzeugen, das an das Wassereinspritzdüsenstellglied gesendet wird.
• Bei 220 beinhaltet das Verfahren das Schätzen einer Qualität des Wassers, das aus dem Wasserbehälter in den Motor eingespritzt wird, auf Grundlage des Vergleichens der ersten Schätzung mit der zweiten Schätzung. Alternativ kann die Qualität des Wassers (festgestellt als eine prozentuale Wasserqualität, wobei sich 100 % auf 100 % Wasser beziehen) auf Grundlage der tatsächlichen Veränderung der MCT relativ zur erwarteten Veränderung der MCT (hier auch als MCT-Fehler) gemäß Gleichung (1) bestimmt werden: $$\text{Wasserqualität}=f\left(\text{Abs}\left(\text{tatsächliche MCT}-\text{erwartete MCT}\right)\text{/tatsächliche MCT}\right)$$

  
• Als weiteres Beispiel kann die Qualität des Wassers auf Grundlage der tatsächlichen Veränderung der IA02 relativ zur erwarteten Veränderung der IAO2 (hier auch als der IAO2-Fehler bezeichnet) gemäß Gleichung (2) bestimmt werden: $$\text{Wasserqualität}=f\left(\text{Abs}\left(\text{tatsächliche IAO2}-\text{erwartete IAO2}\right)\text{/tatsächliche IAO2}\right)$$

  
• Die prozentuale Verunreinigung kann dann auf Grundlage der prozentualen Wasserqualität gemäß Gleichung (3) bestimmt werden: $$\text{Verunreinigung}=\left(1-\text{Wasser\_Qualität}\right)*100$$

  
• Die Steuerung kann auf eine Lookup-Tabelle Bezug nehmen, die im Speicher der Steuerung gespeichert ist und den Einspritzfehler (oder MCT-Fehler und/oder IAO2-Fehler) als eine Eingabe verwendet und eine Ausgabe bereitstellt, die die geschätzte Wasserqualität angibt. Beispielsweise kann die Ausgabe ein Maß an Veränderung oder Herabsetzung der Wasserqualität von einem Anfangsmaß beinhalten. Als ein Beispiel kann ein Wassereinspritzfehler von 5 % mit einer Abnahme der Wasserqualität um 5 % (oder alternativen Funktion von 5 %) korrelieren. Wenn also die anfängliche Wasserbewertung 100 % beträgt (z. B. Wasser rein und ohne Verunreinigung ist), dann kann die Wasserbewertung auf Grundlage des Fehlers auf 95 % herabgesetzt werden. In noch weiteren Beispielen kann die Steuerung auf ein Modell zurückgreifen, das die Veränderung der MCT oder IAO2 mit einer Veränderung in der Enthalpie oder Verdampfung des Wassers korreliert, und korreliert ferner die Veränderung der Enthalpie oder Verdampfung des Wassers mit einer Veränderung (z. B. Abnahme) der Wasserqualität (oder des Verunreinigungsgrads).
• Die Art der Verunreinigungen, die in dem Wasser im Wasserbehälter vorliegen, sowie der Grad der Verunreinigung können stark auf Grundlage dessen variieren, von woher der Fahrzeugführer den Wassertank aufgefüllt hat. Als ein Beispiel kann empfohlen werden, den Wassertank mit destilliertem Wasser aufzufüllen, doch kann der Fahrzeugführer stattdessen Leitungswasser oder Brunnenwasser nachfüllen. Die verschiedenen Wasserquellen können verschiedene Arten und Mengen von Mineralien und andere Verunreinigungen enthalten, die bewirken, dass die Siedetemperatur der resultierenden Wasserlösung von der erwarteten Siedetemperatur des Wassers abweicht. Außerdem können die Verunreinigungen Ablagerungen an Wasserfiltern, Wassereinspritzdüsen, Motorkomponenten, Abgaskatalysatoren usw. verursachen. Die Katalysatoren können auch chemisch verunreinigt werden. Die Erfinder haben erkannt, dass die Differenz zwischen der Menge an Wasser, die im Motor aufgenommen wird, und der Menge an Wasser, die im Motor verdampft, wenigstens teilweise auf die Wasserqualität zurückführbar ist. Wie erwähnt, kann auf Grundlage des Verunreinigungsgrads des Wassers sowie der Art der Verunreinigungen im Wasser die Siedetemperatur des eingespritzten Wassers variieren, was eine Veränderung des Anteils des verdampften Wassers bewirkt. In einem Beispiel kann mit zunehmendem Salz- oder Ionengehalt des Wassers die Siedetemperatur des Wassers ansteigen, was bewirkt, dass ein kleinerer Anteil des Wassers verdampft und in die Ansaugladeluft und bei einer gegebenen Ladelufttemperatur dispergiert. Das Angeben der Wasserqualität auf Grundlage des Vergleichens kann das Angeben einer höheren Qualität des Wassers beinhalten, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung kleiner als ein Schwellenwert ist. Ferner kann das Angeben das Angeben einer niedrigeren Qualität des Wassers beinhalten, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung größer als ein Schwellenwert ist. Auf diese Weise kann auf Wasser von höherem Reinheitsgrad geschlossen werden, wenn der festgestellte Wassereinspritzfehler kleiner, und auf Wasser von niedrigerem Reinheitsgrad geschlossen werden, wenn der festgestellte Wassereinspritzfehler größer ist.
• In einigen Beispielen kann der Schwellenwert zum Beurteilen der Wasserqualität auf Grundlage eines Nachfüllstandorts und/oder einer Wasserquelle sowie einer Geschichte der Wasserqualität der Wasserquelle ausgewählt werden. Beispielsweise kann der Schwellenwert auf Grundlage des Wassernachfüllstandorts mithilfe von Informationen zum Fahrzeugstandort (etwa auf Grundlage von GPS-Daten, Position nahegelegener WLAN-Hotspots usw.) kombiniert mit Informationen zur lokalen Wasserqualität an diesem Standort (etwa an Bord bestimmt oder aus einer Datenbank abgerufen, wie etwa einer Internet-Datenbank der Wasserqualität für städtische Wassersysteme und Grundwasser) eingestellt werden. Die Steuerung kann den Schwellenwert außerdem mit einer Geschichte vergangener Verunreinigung verfeinern, die nach dem Nachfüllen an demselben Standort erfasst wurde (wie unten dargelegt). Die Geschichte kann auf Daten basieren, die an Bord des gegebenen Fahrzeugs oder an Bord eines anderen Fahrzeugs gesammelt und durch Fahrzeug-Fahrzeug(V2V)- oder Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation abgerufen werden. In einem Beispiel kann die Qualität des Wassers mit einem Indexwert oder einer Beurteilungszahl versehen werden.
• Bei 222 wird die geschätzte Wasserqualität (z. B. der Indexwert oder die Beurteilungszahl, mit denen das Wasser versehen ist) mit einer ersten Schwellenwasserqualität verglichen. Die erste Schwellenwasserqualität kann einem oberen Wasserqualitätsschwellenwert entsprechen, oberhalb dessen die Wassereinspritzung in den Motor stets aktiviert sein kann, ohne die Motorleistung oder die Verbrennungscharakteristiken zu beeinträchtigen. Wenn die Wasserqualität über der ersten Schwellenqualität liegt, beinhaltet das Verfahren bei 224 wahlweise das Reinigen des Wassers vor dem Einspritzen des Wassers in Reaktion auf die höhere Qualität des Wassers. Das Reinigen des Wassers kann eins oder mehrere von Filtration (einschließlich Filtern des Wassers zum Entfernen von Partikeln), Destillation, Umkehrosmose und Ionenaustausch beinhalten. Destillation an Bord des Fahrzeugs kann unter Verwendung von Abwärme des Motors und/oder des Abgases einen gereinigten Wasserstrom erzeugen. Umkehrosmose kann eins von verschiedenen membranbasierten Verfahren beinhalten. Ionenaustausch kann mit einem Festbett verwendet werden, das entweder zwischen verschiedenen gelösten Materialien wie etwa Calcium und Magnesium in Austausch gegen Natrium wechseln kann oder die erwähnten Ionen gegen Ionen austauschen kann, die Wasser (H⁺ und OH^-) umfassen.
• In einigen Beispielen können ein Reinigungsmaß sowie eine Art der Reinigung auf Grundlage der geschätzten Wasserqualität ausgewählt werden. Insbesondere kann ausreichende Reinigung bereitgestellt werden, um das Ablagerungsproblem zu verringern, während eine übermäßige Reinigung vermieden wird, die parasitische Verluste (z. B. Energie zum Verdampfen von Wasser für die Destillation oder Pumpen von Wasser durch einen Filter) und finanzielle Kosten (z. B. Kosten für den Austausch von Filtern oder Ionenaustauschbett) mit sich bringen würde, und die Kundenzufriedenheit senken würde (aufgrund des zusätzlichen Aufwands und der Kosten der Systemwartung). Ein Reinigungsmaß kann in Abhängigkeit von der Menge/Proportion von Wasser ausgewählt werden, das unter Umgehung des Reinigungssystems an den Motor geleitet wird, oder in Abhängigkeit davon, wie viel Zeit das Wasser im Reinigungssystem verbringt. Wenn beispielsweise die umgeleitete Menge an Wasser abnimmt oder wenn die im Reinigungssystem verbrachte Zeit zunimmt, kann das Reinigungsmaß entsprechend erhöht werden.
• Wenn die Wasserqualität unter der ersten Schwellenwasserqualität liegt, beinhaltet das Verfahren bei 226 das Vergleichen der Wasserqualität mit einer zweiten Schwellenwasserqualität, die niedriger als die erste Schwellenwasserqualität ist. Die zweite Schwellenwasserqualität kann einem niedrigen Schwellenwasserqualitätsmaß (oder Mindestwasserqualitätsmaß) entsprechen, unterhalb dessen die Wassereinspritzung in den Motor stets deaktiviert sein kann, um die Motorleistung oder die Verbrennungscharakteristiken nicht zu beeinträchtigen. Wenn die Wasserqualität unter der zweiten Schwellenwasserqualität ist, beinhaltet das Verfahren bei 230 das Ablassen von Wasser aus dem Wasserbehälter in Reaktion auf die niedrigere Qualität des Wassers. Wenn ferner Wasser aus einer Wasserquelle nachgefüllt wird, die nicht an Bord des Fahrzeugs angeordnet ist, kann die Steuerung in Reaktion darauf, dass die Qualität des Wassers niedriger als die zweite Schwellenwasserqualität ist, angeben, dass die Wasserquelle verunreinigt ist, und eine künftige Auffüllung des Wasserbehälters aus der Wasserquelle deaktivieren.
• Wenn die Wasserqualität zwischen der ersten und der zweiten Schwellenwasserqualität liegt, beinhaltet das Verfahren bei 228 das Erhöhen des Wassergebrauchs in einem Motorbetriebsfenster, das auf Grundlage der angegebenen Wasserqualität bestimmt wird. Durch Erhöhen des Wassergebrauchs kann die Auffüllung des Wasserbehälters beschleunigt werden. Außerdem kann ein Motorbetriebsfenster, in dem die Wassereinspritzung zulässig ist, auf Grundlage der Art und/oder des Grads der Verunreinigung eingeschränkt werden. Insbesondere kann ein Wassereinspritzfenster ausgewählt werden, das das Maß und die Art von Verunreinigungen im Wasser besser toleriert.
• In einem Beispiel kann die Steuerung das Motorbetriebsfenster, in dem die Wassereinspritzung zulässig ist, erweitert werden, wenn die geschätzte Wasserqualität von der ersten Schwellenwasserqualität zur zweiten Schwellenwasserqualität abnimmt. Die Steuerung kann das Fenster unter Bedingungen, in denen es vorteilhaft ist, die gespeicherte Menge an Wasser zu entleeren, selektiv erweitern, falls erfasst wird, dass die Qualität abnimmt. Wenn sich aber die Qualität über einen definierten Schwellenwert hinaus verschlechtert hat (z. B. einen Mindestschwellenwert), kann das Fenster verengt werden, um die Einspritzung einer potenziell schädlichen oder unbekannten Flüssigkeit zu verhindern. Außerdem kann eine Rate der Erweiterung oder Verengung des Fensters auf Grundlage des Abfalls der Wasserqualität eingestellt werden. Beispielsweise kann die Rate der Fenstereinstellung mit der Veränderungsrate der Wasserqualität korrelieren. Eine schnellere Abnahmerate der geschätzten Wasserqualität kann beispielsweise mit einer schnelleren Verengung des Fensters korreliert werden. Wenn als ein Beispiel die Wasserqualität um 80 % verschlechtert ist (oder nur zu 20 % rein ist) kann das Motorbetriebsfenster zur Wassereinspritzung erweitert werden, um die verunreinigte Flüssigkeit zu entleeren. Wenn dagegen die Wasserqualität um 60 % verschlechtert ist (oder zu 40 % rein ist), kann das Fenster verengt werden, um die negativen Wirkungen der Einspritzung von verunreinigtem Wasser zu reduzieren. Als weitere Beispiel kann das Motorbetriebsfenster zur Wassereinspritzung verengt werden, wenn die geschätzte Qualität zu einem ersten Schwellenwert hin abnimmt, und wenn dann die geschätzte Qualität den ersten Schwellenwert erreicht, kann das Motorbetriebsfenster zur Wassereinspritzung erweitert werden, wenn die geschätzte Qualität zu einem zweiten Schwellenwert unter dem ersten Schwellenwert hin abnimmt. Wenn dann die geschätzte Qualität den zweiten Schwellenwert erreicht, kann die Wassereinspritzung deaktiviert werden, das verbleibende Wasser im Behälter kann abgelassen werden, und eine weitere Wassereinspritzung darf erst wieder aktiviert werden, wenn der Wasserbehälter wieder aufgefüllt wurde.
• In einem anderen Beispiel kann das Fenster schneller erweitert oder verengt werden, wenn die Veränderungsrate der Wasserqualität zunimmt (das heißt, wenn die Wasserqualität von einer erwarteten Wasserqualität weiter abfällt). In einigen Beispielen kann die Wassereinspritzung in Betriebsfenstern eingeleitet werden, in denen die Wassereinspritzung anderenfalls nicht verwendet werden würde (unter der Annahme, dass die Verbrennungsstabilität nicht beeinflusst wird), um die Auffüllung des Wassertanks zu beschleunigen. Wenn dann die geschätzte Qualität unter die zweite Schwellenwasserqualität fällt, kann das verbleibende Wasser im Wasserbehälter abgelassen und die Wassereinspritzung kann deaktiviert werden, bis der Behälter wieder aufgefüllt wird.
• So kann die Steuerung die gemessene Veränderung der Krümmerladetemperatur nach dem Einspritzen mit der gemessenen Veränderung des Ansaugsauerstoffs nach dem Einspritzen vergleichen und eine Qualität des Wassers im Wasserbehälter auf Grundlage des Vergleichens schätzen. Die Steuerung kann eins oder mehrere von Wassereinspritzgebrauch und ein Motorbetriebsfenster zur Wassereinspritzung auf Grundlage der geschätzten Qualität einstellen.
• Auf diese Weise können Wassereinspritzfehler festgestellt und ausgeglichen werden. Außerdem kann eine Wasserqualität unter Verwendung der existierenden Motorhardware aus dem Wassereinspritzfehler geschlossen werden.
• Nun Bezug nehmend auf 3 wird ein beispielhaftes Feststellen einer Wasserqualität auf Grundlage eines gemessenen Wassereinspritzfehlers und eine anschließende Wassereinspritzeinstellung gezeigt. Kennfeld 300 stellt die Motordrehmomentausgaben bei Kurve 302, die gemessene MCT bei Kurve 304 (durchgezogene Linie), die erwartete MCT bei Kurve 303 (gestrichelte Linie), die gemessene Ansaugluftsauerstoffmenge (IAO2) bei Kurve 306 (durchgezogene Linie), die erwartete IA02 bei Kurve 307 (gestrichelte Linie), die Motorwassereinspritzung bei Kurve 310, den Motorwassermangel bei Kurve 312 und die geschätzte Wasserqualität bei Kurve 314 dar. Alle Kurven sind im Zeitverlauf des Motorbetriebs an der x-Achse dargestellt.
• Vor t1 kann der Motor aufgrund einer niedrigeren Fahrernachfrage mit einer niedrigeren Motordrehmomentausgabe (einschließlich des niedrigeren Motordrehzahl- und -lastbreichs) betrieben werden. Daher kann der Motor vor t1 ohne Wassereinspritzung betrieben werden. Bei t1 kann der Motor in Reaktion auf einen Anstieg der Drehmomentnachfrage mit einer höheren Motordrehmomentausgabe (einschließlich des mittleren Motordrehzahl- und - lastbreichs) betrieben werden. In diesem Betriebsbereich kann verlangt werden, dass die Wassereinspritzung die Motorverdünnungsnachfrage erfüllt. Entsprechend wird bei t1 die Wassereinspritzung aktiviert, und die Einspritzung einer Menge an Wasser, die zum Erfüllen der Verdünnungsnachfrage erforderlich ist, wird angewiesen.
• Zwischen t1 und t2, während Wasser eingespritzt wird, werden eine Veränderung der MCT und eine Veränderung der IAO2 beobachtet. MCT fällt bei Wassereinspritzung aufgrund der Ladungskühlungswirkung der Einspritzung ab. IAO2 steigt bei Wassereinspritzung aufgrund der Verdünnungswirkung der Einspritzung an. Im dargestellten Beispiel ist der tatsächliche Abfall der MCT (durchgezogene Linie, Kurve 304) geringer als der erwartete Abfall der MCT (gestrichelte Linie, Kurve 303), wobei der erwartete Abfall auf der angewiesenen Wassereinspritzung beruht. Entsprechend wird auf Grundlage der Differenz zwischen dem tatsächlichen Abfall der MCT relativ zum erwarteten Abfall der MCT ein MCT-Fehler 305 festgestellt. Außerdem ist der tatsächliche Anstieg der IAO2 (durchgezogene Linie, Kurve 306) geringer als der erwartete Anstieg der IA02 (gestrichelte Linie, Kurve 307), wobei der erwartete Anstieg ebenfalls auf der angewiesenen Wassereinspritzung beruht. Entsprechend wird ein IAO2-Fehler 308 auf Grundlage der Differenz zwischen dem tatsächlichen Anstieg der IAO2 relativ zum erwarteten Anstieg der IAO2 festgestellt. Dabei wird der MCT-Fehler darauf zurückgeführt, dass ein Anteil der angewiesenen Wassermenge nicht an den Motor abgegeben wird, während der IAO2-Fehler darauf zurückgeführt wird, dass ein Anteil der angewiesenen Wassermenge nicht im Motor verdampft. Ferner werden sowohl der MCT-Fehler als auch der IAO2-Fehler auf Probleme mit einer Qualität des eingespritzten Wassers zurückgeführt.
• Bei t2 wird auf Grundlage des MCT-Fehlers 305 relativ zum IA02-Fehler 308 ein prozentualer Wassermangel (oder Einspritzfehler) bestimmt. Im dargestellten Beispiel wird ein prozentuales Wassermangelmaß 311 festgestellt und im Speicher der Steuerung gespeichert. In einem Beispiel kann auf Grundlage des MCT-Fehlers relativ zu IAO2 nach dem Anweisen einer Wassereinspritzung ein Wassermangel von 30 % bestimmt werden. Außerdem wird auf Grundlage des MCT-Fehlers 305 relativ zum IA02-Fehler 308 die geschätzte Qualität des eingespritzten Wassers herabgesetzt, um anzugeben, dass die Wasserqualität niedriger ist.
• Zwischen t2 und t3 arbeitet der Motor in Drehzahl-Last-Bereichen, in denen keine Wassereinspritzung erforderlich ist, und die Wassereinspritzung bleibt deaktiviert. Bei t3 wird in Reaktion auf einen Anstieg der Drehmomentnachfrage des Fahrers und einen entsprechenden Anstieg des Motorausgangsdrehmoments eine Wassereinspritzung angewiesen. Als ein Beispiel wird unter Berücksichtigung der Menge an Wasser, die zur Klopfentlastung und Abgaskatalysatortemperatursteuerung bei den gegebenen Betriebsbedingungen eine Menge an Wasser in den Motor eingespritzt. Ferner wird die Menge an eingespritztem Wasser auf Grundlage des festgestellten prozentualen Wassermangels eingestellt. Insbesondere wird die Wassereinspritzung in einem höheren Maß 309 bereitgestellt, als angewandt worden wäre, wenn der Wassermangel 0 % wäre. Unter Bezugnahme auf das zuvor erwähnte Beispiel, in dem ein Wassermangel von 30 % bestimmt wurde, wird die Wassereinspritzung in einem Maß bereitgestellt, das um 30 % höher als die Wassermenge ist, die angewandt worden wäre, wenn der Wassermangel 0 % wäre.
• Außerdem kann in Reaktion auf die Angabe einer niedrigeren Wasserqualität der Wassergebrauch erhöht werden. Beispielsweise kann die Wassereinspritzung im mittleren Drehzahl-/Lastbereich (etwa den Betriebsbereichen zwischen t2 und t3) verwendet werden, in dem Wassereinspritzung anderenfalls nicht verwendet worden wäre. Durch Einstellen des Betriebsfensters zur Wassereinspritzung kann das Nachfüllen von Wasser (mit Wasser höherer Qualität) beschleunigt werden.
• Auf diese Weise können Veränderungen einer Krümmerladetemperatur und einer Ansaugsauerstoffmenge nach einer Wassereinspritzung mit der Qualität des eingespritzten Wassers korreliert werden. Durch Zurückgreifen auf Abweichung der Ladungskühlungswirkung des eingespritzten Wassers sowie Abweichung der Feuchtigkeitswirkung des eingespritzten Wassers kann der Anteil der Wassereinspritzung, der in den Motor gespritzt wurde, zuverlässiger von dem Anteil der Wassereinspritzung unterschieden werden, der tatsächlich im Motor verdampft ist. Außerdem können die Abweichungen vorteilhaft zur Beurteilung der Qualität des eingespritzten Wassers verwendet werden. Daher wird die Notwendigkeit spezieller Wasserqualitätssensoren reduziert, ohne die Zuverlässigkeit der Wasserqualitätsbeurteilung zu beeinträchtigen. Durch Einstellen von Wassergebrauch und Motorbetrieb auf Grundlage der beurteilten Wasserqualität können Motorhardwareschäden durch verunreinigtes Wasser reduziert werden, während weiterhin der Kraftstoffwirtschaftlichkeitsnutzen einer Wassereinspritzung erzielt wird.
• Ein beispielhaftes Verfahren umfasst: Einspritzen einer Menge an Wasser aus einem Wasserbehälter in einen Motor; Vergleichen einer ersten Schätzung der Wassereinspritzmenge auf Grundlage einer Veränderung der Krümmerladetemperatur mit einer zweiten Schätzung der Wassereinspritzmenge auf Grundlage einer Veränderung der Ansaugsauerstoffmenge; und Einstellen einer anschließenden Wassereinspritzung in den Motor auf Grundlage des Vergleichens. In dem vorstehenden Beispiel wird das Wasser zusätzlich oder wahlweise in Reaktion auf eine Angabe von Klopfen in den Motor eingespritzt, und wobei das Wasser in einen Ansaugkrümmer stromaufwärts oder stromabwärts einer Ansaugdrossel über eine Wassereinspritzdüse eingespritzt wird. In einem oder allen vorstehenden Beispielen basiert die erste Schätzung zusätzlich oder wahlweise auf einer Ausgabe eines Temperatursensors, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, und wobei die zweite Schätzung auf einer Ausgabe eines Sauerstoffsensors basiert, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist. In einem oder allen vorstehenden Beispielen basiert die zweite Schätzung zusätzlich oder wahlweise ferner auf einem Betriebsmodus des Sauerstoffsensors, wobei der Sauerstoffsensor in einem von einem Nennmodus und einem Modus mit variabler Spannung betrieben wird. In einem oder allen vorstehenden Beispielen beinhaltet das Einstellen zusätzlich oder wahlweise: Schätzen eines Wassereinspritzfehlers auf Grundlage einer Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung; und Einstellen einer Einspritzimpulsbreite der Wassereinspritzdüse während der anschließenden Wassereinspritzung mit einem Korrekturfaktor auf Grundlage des geschätzten Wassereinspritzfehlers. In einem oder allen vorstehenden Beispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner das Einstellen von einem oder mehreren Motorbetriebsparametern auf Grundlage des Vergleichens, wobei das Einstellen in Reaktion auf eine Angabe von Klopfen Verzögern des Zündzeitpunkts um ein größeres Maß, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung größer ist, und Verzögern des Zündzeitpunkts um ein kleineres Maß beinhaltet, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung kleiner ist. In einem oder allen vorstehenden Beispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner Angeben einer Qualität des Wassers im Wasserbehälter auf Grundlage des Vergleichens, wobei das Angeben Folgendes beinhaltet: Angeben einer höheren Qualität des Wassers, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung niedriger als ein Schwellenwert ist; und Angeben einer niedrigeren Qualität des Wassers, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung höher als ein Schwellenwert ist, wobei der Schwellenwert auf Grundlage eines Nachfüllstandorts und/oder einer Wasserquelle ausgewählt wird. In einem oder allen vorstehenden Beispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner Reinigen des Wassers vor dem Einspritzen des Wassers in Reaktion auf die höhere Qualität des Wassers; und Ablassen des Wassers aus dem Wasserbehälter oder Erhöhen des Gebrauchs des Wassers in einem Motorbetriebsfenster, das auf Grundlage der angegebenen Qualität bestimmt wird, in Reaktion auf die niedrigere Qualität des Wassers. In einem oder allen vorstehenden Beispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner in Reaktion darauf, dass die angegebene Qualität von Wasser niedriger als eine Schwellenwasserqualität ist, wobei das Wasser aus einer Wasserquelle nachgefüllt wird, die nicht an Bord des Fahrzeugs ist, Angeben, dass die Wasserquelle verunreinigt ist, und Deaktivieren des künftigen Auffüllens des Wasserbehälters an der Wasserquelle. In einem oder allen vorstehenden Beispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner weiteres Einstellen der anschließenden Wassereinspritzung auf Grundlage eines Vergleichs einer dritten Schätzung der Wassereinspritzmenge mit jeweils der ersten und zweiten Schätzung, wobei die dritte Schätzung auf einer Impulsbreite basiert, die der Wassereinspritzdüse während des Einspritzens angewiesen wird.
• Ein weiteres beispielhaftes Verfahren umfasst: Einspritzen von Wasser aus einem Wasserbehälter in einen Motoransaugkrümmer in Reaktion auf Klopfen; vorwärts gerichtetes Schätzen eines Wassereinspritzfehlers auf Grundlage einer gemessenen Veränderung der Krümmerladetemperatur nach dem Einspritzen; rückkoppelndes Einstellen des vorwärtsgerichtet geschätzten Wassereinspritzfehlers auf Grundlage einer gemessenen Veränderung des Ansaugsauerstoffs nach dem Einspritzen; und Einspritzen von Wasser in den Motor in Abhängigkeit von einer angewiesenen Wassereinspritzmenge und dem rückkopplungseingestellten Wassereinspritzfehler. In dem vorstehenden Beispiel umfasst das Verfahren zusätzlich oder wahlweise ferner Vergleichen der gemessenen Veränderung der Krümmerladetemperatur nach dem Einspritzen mit der gemessenen Veränderung des Ansaugsauerstoffs nach dem Einspritzen; Schätzen einer Qualität des Wassers im Wasserbehälter auf Grundlage des Vergleichens; und Einstellen von einem oder mehreren von Wassereinspritzgebrauch und einem Motorbetriebsfenster zur Wassereinspritzung auf Grundlage der geschätzten Qualität. In einem oder allen vorstehenden Beispielen beinhaltet das Einstellen zusätzlich oder wahlweise Erhöhen des Wassereinspritzgebrauchs und Erweitern oder Verengen des Motorbetriebsfensters, wenn die geschätzte Qualität zu einem Schwellenwert hin abnimmt. und wenn die geschätzte Qualität unter den Schwellenwert fällt, Ablassen des Wassers aus dem Wasserbehälter. In einem oder allen vorstehenden Beispielen wird die gemessene Veränderung des Ansaugsauerstoffs zusätzlich oder wahlweise durch einen Ansaugkrümmersauerstoffsensor geschätzt, und wobei die gemessene Veränderung eine erste gemessene Veränderung, wenn der Ansaugkrümmersauerstoffsensor in einem Nennmodus zur EGR Schätzung betrieben wird, und eine zweite gemessene Veränderung beinhaltet, wenn der Ansaugkrümmersauerstoffsensor in einem Modus mit variabler Spannung zur Ansaugfeuchtigkeitsschätzung betrieben wird. In einem oder allen vorstehenden Beispielen ist der Motor zusätzlich oder wahlweise in einem Fahrzeug gekoppelt, und wobei das Wasser im Behälter manuell von einer Wasserquelle nachgefüllt wird, die nicht an Bord des Fahrzeugs ist, oder an Bord des Fahrzeugs über ein Auffangsystem nachgefüllt wird, wobei das Auffangsystem Kondensat von einem oder mehreren eines EGR-Kühlers, eines Ladekuftkühlers, eines AC-Verdampfers, eines Abgaswärmetauschers und einer Fahrzeugaußenfläche auffängt. In einem oder allen vorstehenden Beispielen beinhaltet das Einspritzen des Wassers in den Motor in Abhängigkeit von der angewiesenen Wassereinspritzmenge und des rückkoppelnd eingestellten Wassereinspritzfehlers zusätzlich oder wahlweise Einstellen einer Einspritzimpulsbreite, die der angewiesenen Wassereinspritzmenge entspricht, mit einem Korrekturfaktor auf Grundlage des rückkoppelnd eingestellten Wassereinspritzfehlers.
• Ein weiteres beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst einen Motor beinhaltend einen Ansaugkrümmer; ein Wassereinspritzsystem beinhaltend einen Wasserbehälter, eine Wassereinspritzdüse und ein Wasserauffangsystem; einen Temperatursensor, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, zum Schätzen einer Krümmerladetemperatur; einen Sauerstoffsensor, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, zum Schätzen einer Ansaugsauerstoffmenge; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nicht transitorischem Speicher gespeichert sind, zum: Anweisen einer Wassereinspritzmenge in den Motor in Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen; Schätzen einer ersten Menge an Wasser, die in den Motor freigesetzt wird, auf Grundlage einer Veränderung der Krümmerladetemperatur nach dem Anweisen; Schätzen einer zweiten Menge an Wasser, das in den Motor verdampft, auf Grundlage einer Veränderung der Ansaugsauerstoffmenge nach dem Anweisen; und Einstellen einer anschließenden Wassereinspritzung an den Motor auf Grundlage einer Differenz zwischen der ersten Menge und der zweiten Menge. In dem vorstehenden Beispiel beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder wahlweise Anweisungen zum Betreiben des Sauerstoffsensors in einem ersten Nennmodus während einer ersten Motorbetriebsbedingung, wobei eine Bezugsspannung, die an den Sensor angelegt wird, beibehalten wird; und Betreiben des Sauerstoffsensors in einem zweiten Modus mit variabler Spannung während einer zweiten, anderen Motorbetriebsbedingung, wobei die Bezugsspannung, die an den Sensor angelegt wird, moduliert wird, wobei die zweite Menge an Wasser, die geschätzt wird, wenn der Sauerstoffsensor sich in einem ersten Modus befindet, sich von der zweiten Menge an Wasser unterscheidet, die geschätzt wird, wenn der Sauerstoffsensor sich im zweiten Modus befindet. In einem oder allen vorstehenden Beispielen beinhaltet die erste Motorbetriebsbedingung zusätzlich oder wahlweise eine Bedingung mit Kraftstoffversorgung des Motors und die zweite Motorbetriebsbedingung beinhaltet eine Bedingung ohne Kraftstoffversorgung des Motors, und wobei die Steuerung ferner Anweisungen zum Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Abgas beinhaltet, das an den Ansaugkrümmer rezirkuliert wird, wenn der Sauerstoffsensor im ersten Modus betrieben wird; und Schätzen einer Umgebungsfeuchtigkeit in Ansaugladeluft, wenn der Sauerstoffsensor im zweiten Modus betrieben wird. In einem oder allen vorstehenden Beispielen beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder wahlweise, Anweisungen zum Schätzen einer Qualität des Wasser auf Grundlage der Differenz zwischen der ersten Menge und der zweiten Menge; Erhöhen einer Häufigkeit von Wassergebrauch und Verengen eines Motorbetriebsfensters, in dem Wassereinspritzung aktiviert ist, wenn die geschätzte Qualität auf einen Schwellenwert abnimmt, und danach Erweitern des Motorbetriebsfensters, wenn die geschätzte Qualität unter den Schwellenwert abnimmt; und Erhöhen eines Reinigungsmaßes des Wassers, wenn die geschätzte Qualität zunimmt.
• Es sei angemerkt, dass die vorliegenden beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht transitorischem Speicher gespeichert sein und können von dem Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die spezifischen hier beschriebenen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgetrieben, unterbrechungsgetrieben, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Auf diese Weise können verschiedene dargestellte Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen wegfallen. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile der Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern wird zur leichteren Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Vorgänge und/oder Funktionen Code zum Programmieren in nicht transitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem grafisch darstellen, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet.
• Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Art sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht als einschränkend zu betrachten sind, da zahlreiche Abwandlungen möglich sind. Beispielsweise kann die obenstehende Technik auf die Motortypen V-6, I-4, I-6, V-12 im Gegensatz zu 4 und weitere angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuartigen und nicht auf der Hand liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderen Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein, die hier offenbart wurden.
• Die folgenden Ansprüche legen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen im Einzelnen dar, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder dessen Äquivalent verweisen. Diese Ansprüche sind derart auszulegen, dass sie die Einbeziehung von einem oder mehreren dieser Elemente einschließen, und dabei zwei oder mehr dieser Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Diese Ansprüche, seien sie weiter oder enger gefasst oder von gleichem oder unterschiedlichem Umfang als die ursprünglichen Ansprüche, gelten ebenfalls als in den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung mit einbezogen.

Claims (14)

1. Verfahren, umfassend: Einspritzen einer Menge an Wasser aus einem Wasserbehälter in einen Motor; Vergleichen einer ersten Schätzung der Wassereinspritzmenge auf Grundlage einer Veränderung einer Krümmerladetemperatur mit einer zweiten Schätzung der Wassereinspritzmenge auf Grundlage einer Veränderung einer Ansaugsauerstoffmenge; und Einstellen einer anschließenden Wassereinspritzung an den Motor auf Grundlage des Vergleichens.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Wasser in Reaktion auf eine Angabe von Klopfen in den Motor eingespritzt wird, und wobei das Wasser in einen Ansaugkrümmer stromaufwärts oder stromabwärts einer Ansaugdrossel über eine Wassereinspritzdüse eingespritzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Schätzung auf einer Ausgabe eines Temperatursensors basiert, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, und wobei die zweite Schätzung auf der Ausgabe eines Sauerstoffsensors basiert, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zweite Schätzung ferner auf einem Betriebsmodus des Sauerstoffsensors basiert, wobei der Sauerstoffsensor in einem von einem Nennmodus und einem Modus mit variabler Spannung betrieben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einstellen Folgendes beinhaltet: Schätzen eines Wassereinspritzfehlers auf Grundlage einer Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung; und Einstellen einer Einspritzimpulsbreite der Wassereinspritzdüse während der anschließenden Wassereinspritzung mit einem Korrekturfaktor auf Grundlage des Wassereinspritzfehlers.
6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Einstellen von einem oder mehreren Motorbetriebsparametern auf Grundlage des Vergleichens, wobei das Einstellen in Reaktion auf eine Angabe von Klopfen Verzögern des Zündzeitpunkts um ein größeres Maß, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung größer ist, und Verzögern des Zündzeitpunkts um ein kleineres Maß beinhaltet, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung kleiner ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Angeben einer Qualität des Wassers im Wasserbehälter auf Grundlage des Vergleichens, wobei das Angeben Folgendes beinhaltet: Angeben einer höheren Qualität des Wassers, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung kleiner als ein Schwellenwert ist; und Angeben einer niedrigeren Qualität des Wassers, wenn die Differenz zwischen der ersten Schätzung und der zweiten Schätzung größer als ein Schwellenwert ist, wobei der Schwellenwert auf Grundlage eines Nachfüllstandorts und/oder einer Wasserquelle ausgewählt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: in Reaktion auf die höhere Qualität des Wassers, Reinigen des Wassers vor dem Einspritzen des Wassers; und in Reaktion auf die niedrigere Qualität des Wassers, Ablassen des Wassers aus dem Wasserbehälter oder Erhöhen des Gebrauchs des Wassers in einem Motorbetriebsfenster, das auf Grundlage einer angegebenen Qualität des Wassers bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, in Reaktion darauf, dass die angegebene Qualität von Wasser niedriger als eine Schwellenwasserqualität ist, wobei das Wasser aus einer Wasserquelle nachgefüllt wird, die nicht an Bord des Fahrzeugs ist, Angeben, dass die Wasserquelle verunreinigt ist, und Deaktivieren des künftigen Auffüllens des Wasserbehälters an der Wasserquelle.
10. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend weiteres Einstellen der anschließenden Wassereinspritzung auf Grundlage eines Vergleichs einer dritten Schätzung der Wassereinspritzmenge mit jeweils der ersten und zweiten Schätzung, wobei die dritte Schätzung auf einer Impulsbreite basiert, die der Wassereinspritzdüse während des Einspritzens angewiesen wird.
11. Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor mit einem Ansaugkrümmer; ein Wassereinspritzsystem mit einem Wasserbehälter, einer Wassereinspritzdüse und einem Wasserauffangsystem; einen Temperatursensor, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, zum Schätzen einer Krümmerladetemperatur; einen Sauerstoffsensor, der an den Ansaugkrümmer gekoppelt ist, zum Schätzen einer Ansaugsauerstoffmenge; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in einem nicht transitorischen Speicher gespeichert sind, zum: Anweisen einer Wassereinspritzmenge in den Motor in Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen; Schätzen einer ersten Menge an Wasser, die in den Motor freigesetzt wird, auf Grundlage einer Veränderung der Krümmerladetemperatur nach dem Anweisen; Schätzen einer zweiten Menge an Wasser, das in den Motor verdampft, auf Grundlage einer Veränderung der Ansaugsauerstoffmenge nach dem Anweisen; und Einstellen einer anschließenden Wassereinspritzung an den Motor auf Grundlage einer Differenz zwischen der ersten Menge und der zweiten Menge.
12. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet zum: Betreiben des Sauerstoffsensors in einem ersten Nennmodus während einer ersten Motorbetriebsbedingung, wobei eine Bezugsspannung, die an den Sensor angelegt wird, beibehalten wird; und Betreiben des Sauerstoffsensors in einem zweiten Modus mit variabler Spannung während einer zweiten, anderen Motorbetriebsbedingung, wobei die Bezugsspannung, die an den Sensor angelegt wird, moduliert wird, wobei die zweite Menge an Wasser, die geschätzt wird, wenn der Sauerstoffsensor sich in einem ersten Modus befindet, sich von der zweiten Menge an Wasser unterscheidet, die geschätzt wird, wenn der Sauerstoffsensor sich im zweiten Modus befindet.
13. System nach Anspruch 12, wobei die erste Motorbetriebsbedingung eine Bedingung mit Kraftstoffversorgung des Motors beinhaltet und die zweite Motorbetriebsbedingung eine Bedingung ohne Kraftstoffversorgung des Motors beinhaltet, und wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet zum: Schätzen eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von Abgas, das an den Ansaugkrümmer rezirkuliert wird, wenn der Sauerstoffsensor im ersten Modus betrieben wird; und Schätzen einer Umgebungsfeuchtigkeit in Ansaugladeluft, wenn der Sauerstoffsensor im zweiten Modus betrieben wird.
14. System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet zum: Schätzen einer Qualität des Wassers auf Grundlage der Differenz zwischen der ersten Menge und der zweiten Menge; Erhöhen einer Häufigkeit von Wassergebrauch und Verengen eines Motorbetriebsfensters, in dem Wassereinspritzung aktiviert ist, wenn die geschätzte Qualität auf einen Schwellenwert abnimmt, und danach Erweitern des Motorbetriebsfensters, wenn die geschätzte Qualität unter den Schwellenwert abnimmt; und Erhöhen eines Reinigungsmaßes des Wassers, wenn die geschätzte Qualität zunimmt.

Images