DE102017130380A1 - Verfahren und system zur motorwassereinspritzung - Google Patents

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Daniel A. Makled
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Einstellen von Wassereinspritzung an verschiedenen Stellen eines Motors auf Grundlage eines gesamten Wassereinspritzfehlers, der von einer Ausgabe einer Abgaslambdasonde bestimmt wird, bereitgestellt. Das Verfahren kann das Einspritzen von Wasser an verschiedenen Stellen auf Grundlage einer Kühlungsanforderung und einer Verdünnungsanforderung beinhalten. Ferner kann das Verfahren das Verteilen des gesamten Einspritzfehlers auf jeweilige Wassereinspritzvorrichtungen beinhalten, sowie Einstellen der Motorbetriebsparameter, um gewünschte Motorkühlung und -verdünnung bereitzustellen.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern der Wassereinspritzung, um eine Motorladungsverdünnung bereitzustellen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK/KURZDARSTELLUNG
  • Verbrennungsmotoren können Wassereinspritzsysteme beinhalten, die Wasser in eine Vielzahl von Stellen einspritzen, einschließlich in einen Ansaugkrümmer, stromaufwärts der Motorzylinder oder direkt in Motorzylinder. Durch Einspritzen von Wasser in die Motoransaugluft können die Kraftstoffeffizienz und die Motorleistung erhöht und Motoremissionen reduziert werden. Wenn Wasser in den Motoreinlass oder in die Zylinder eingespritzt wird, wird Wärme von der Ansaugluft und/oder den Motorkomponenten auf das Wasser übertragen. Diese Wärmeübertragung verursacht eine Verdampfung, was zu einer Kühlung führt. Das Einspritzen von Wasser in die Ansaugluft (z. B. in den Ansaugkrümmer) senkt sowohl die Temperatur der Ansaugluft als auch eine Verbrennungstemperatur an den Motorzylindern. Durch das Kühlen der Ansaugluftladung kann eine Klopftendenz verringert werden, ohne das Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis anzureichern. Dies kann auch ein höheres Verdichtungsverhältnis, einen vorgezogenen Zündzeitpunkt und eine verringerte Abgastemperatur ermöglichen. Infolgedessen wird die Kraftstoffeffizienz erhöht. Außerdem kann ein höherer Liefergrad zu einem erhöhten Drehmoment führen. Des Weiteren kann eine gesenkte Verbrennungstemperatur mit Wassereinspritzung NOx reduzieren, während ein effizienteres Kraftstoffgemisch Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen reduzieren kann.
  • Wassereinspritzung kann auf Grundlage von Rückkopplung einer Abgaslambdasonde gesteuert werden. Insbesondere kann das eingespritzte Wasser einen Verdünnungseffekt erzeugen und die Lambdasonde kann eine Änderung im Sauerstoffgehalt des Abgases aufgrund der Anwesenheit der hinzugefügten Verdünnung lernen. Zum Beispiel ist wie von Leone et al. in US 8,960,133 gezeigt eine Menge von Wasser, die zur Klopfentlastung eingespritzt ist, auf Grundlage von überschüssigem Sauerstoff, der von einer Abgaslambdasonde erkannt wird, gesteuert.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei einem derartigen Ansatz erkannt. Der Ansatz von ‘ 133 ist stark davon abhängig, dass eine einzelne Wassereinspritzvorrichtung gleichzeitig betrieben wird. Folglich wird der Wassereinspritzfehler, der über die Abgaslambdasonde gelernt wird, nur dieser Wassereinspritzung zugewiesen, die dann ordnungsgemäß korrigiert wird. In Motorsystemen, die mit mehreren Wassereinspritzvorrichtungen konfiguriert sind, können zu jedem Zeitpunkt unterschiedliche Mengen von Wasser in verschiedene Motorstellen eingespritzt werden, um Ladungskühlung, Komponentenkühlung und Ladungsverdünnung (zum Beispiel gleichzeitig) anzugehen. Dies kann das Zuweisen von Wassereinspritzfehlern zu verschiedenen Einspritzungen und das Durchführen einer Wassereinspritzkorrektur komplizierter gestalten. Das System kann stattdessen auf mehrere Sensoren angewiesen sein, die an verschiedenen Orten positioniert sind, was zu zusätzlichen Kosten und erhöhter Komplexität führt. Als anderes Beispiel kann jede Wassereinspritzvorrichtung aufgrund der Stelle der Wassereinspritzung sowie der vorherrschenden Motorbetriebsbedingungen verschiedene Einspritzgrenzen aufweisen. Zum Beispiel kann der Ausgang einer KrümmerWassereinspritzvorrichtung durch die Krümmerfeuchtigkeit eingeschränkt sein, die wiederum eine Funktion der Krümmerlufttemperatur und des Krümmerluftdrucks ist. Der Unterschied bei den Einspritzgrenzen kann die Wassereinspritzfehlerkorrektur komplizierter gestalten. Fehler bei der Wassereinspritzung können zu Motorklopfen, Zylinderfehlzündungsereignis, sowie Verbrennungsinstabilität führen.
  • In einem Beispiel können einige der vorstehenden Probleme durch ein Verfahren für einen Motor angegangen werden, das Folgendes umfasst: Einspritzen von Wasser in verschiedene Motorstellen als Reaktion auf jede einer Motorverdünnungsanforderung und einer Motorkühlungsanforderung; und Korrigieren einer gesamten Wassereinspritzmenge auf Grundlage von Rückkopplung von einer Abgaslambdasonde, die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird. Auf diese Weise können Wassereinspritzfehler besser angegangen werden.
  • Als Beispiel kann Wasser gleichzeitig in mehrere Stellen eines Motors eingespritzt werden, um jede einer Motorkühlungsanforderung (z. B. für Klopfentlastung) und einer Motorverdünnungsanforderung zu erfüllen. Zum Beispiel kann Wasser über eine Krümmereinspritzvorrichtung in einen Ansaugkrümmer und über eine Rohreinspritzvorrichtung in ein Ansaugrohr eingespritzt werden. Eine gesamte Menge von Wasser, der befohlen wird, in den Motor eingespritzt zu werden, sowie ein Verhältnis der gesamten Menge von Wasser, die zu jedem Ort befohlen wird, kann auf der Motorkühlungsanforderung relativ zur Motorverdünnungsanforderung basieren. Ferner kann die Motorverdünnungsanforderung in Abstimmung mit der Nutzung von Abgasrückführung (AGR) erfüllt werden. Eine Abgaslambdasonde kann vor und nach der Wassereinspritzung in einem variablen Spannungsmodus betrieben werden und der überflüssige Sauerstoff im Abgas, der von der Sonde gemessen wird, kann der gesamten Menge von Wasser, die im Motor aufgenommen wurde, zugewiesen werden. Ein Wassereinspritzfehler kann dann auf Grundlage der gesamten befohlenen Menge und der gesamten gemessenen Menge bestimmt werden. Eine Motorsteuerung kann dann die Einspritzgrenzen für jede Wassereinspritzvorrichtung lernen, einschließlich oberen und unteren Schwellenwerten und Fehlertoleranzen. Auf Grundlage des anfänglichen Wassereinspritzverhältnisses, der Größe und Ausrichtung des Wassereinspritzfehlers, sowie der Einspritzgrenzen für jede Wassereinspritzvorrichtung können Befehle an die verschiedenen Einspritzvorrichtungen aktualisiert werden. Zum Beispiel kann der Fehler asymmetrisch geteilt werden, falls der Fehler es erfordert, eine zusätzliche Menge von Wasser hinzuzufügen, und falls der Fehler aufgrund eines Erreichens einer Einspritzgrenze einer Einspritzvorrichtung nicht symmetrisch zwischen den beiden Einspritzvorrichtungen teilbar ist. In einem Beispiel kann der Fehler durch Erhöhen der Wassereinspritzmenge der Krümmereinspritzvorrichtung angegangen werden, bis ein Krümmerwassersättigungspunkt erreicht wurde, wonach der Fehler durch Erhöhen der Wassereinspritzung über die Ansaugrohreinspritzvorrichtung kompensiert werden kann.
  • Auf diese Weise kann Wassereinspritzung als Ersatz für AGR verwendet werden, sowie gleichzeitig für Klopfentlastung, und eine Abgaslambdasonde kann zur Rückkopplungssteuerung der flüssigen AGR und der Klopfentlastung verwendet werden. Der technische Effekt der Verwendung von Rückkopplung der Lambdasonde, um einen gesamten Wassereinspritzfehler zu bestimmen, und des Kompensierens des Fehlers durch Verteilen der Fehlermenge zwischen verschiedenen Wassereinspritzvorrichtungen auf Grundlage deren individueller Einspritzgrenzen ist, dass ein Wasserfehler besser kompensiert werden kann. Durch Verwendung von Wasser, um eine Motorverdünnungsanforderung und eine Motorkühlungsanforderung zu erfüllen, können Klopf- und Verbrennungsinstabilitätsprobleme mit reduzierter Abhängigkeit von Zündungsverzögerung angegangen werden, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Durch Betreiben einer Abgaslambdasonde in einem variablen Spannungsmodus kann überschüssiges Wasser im Motor von allen Wassereinspritzstellen losgelöst werden und eine gesamte Änderung der Sauerstoffmenge kann der gesamten Wassereinspritzung zugeordnet werden. Durch die Abhängigkeit von einer bestehenden Abgaslambdasonde zur Rückkopplungssteuerung von Wassereinspritzung aus mehreren Einspritzvorrichtungen wird der Bedarf nach spezifischen Sensoren, einschließlich Sensoren für jede verschiedene Wassereinspritzung, reduziert.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weitergehend beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig in den Patentansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Motorsystems, das zur Wassereinspritzung konfiguriert ist.
    • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm auf höherer Ebene zum Bereitstellen von geschlossener Wassereinspritzsteuerung auf Grundlage von Ausgabe von einer Abgaslambdasonde, die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird.
    • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm auf höherer Ebene zum Lernen eines Wassereinspritzfehlers und Einstellen von Wassereinspritzung auf Grundlage des Fehlers.
    • 4 zeigt ein Diagramm, das beispielhafte Einstellungen der Wassereinspritzung an verschiedenen Stellen darstellt, auf Grundlage von Rückkopplung von einer Abgaslambdasonde.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum akkuraten Schätzen von Wassereinspritzfehlern nach einer Wassereinspritzung aus einem Wassereinspritzsystem, das an einen Fahrzeugmotor gekoppelt ist, wie unter Bezugnahme auf das Fahrzeugsystem aus 1 beschrieben. Das Motorsystem kann dazu konfiguriert sein, Wasser an verschiedenen Stellen einzuspritzen, wie etwa in einen Ansaugkrümmer, ein Ansaugrohr und direkt in einen Zylinder, um diverse Wassereinspritzvorteile, wie etwa Ladungsluftkühlung, Motorkomponentenkühlung und Motorverdünnung bereitzustellen. Eine Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerungsroutine durchzuführen, wie etwa die Beispielroutinen aus den 2-3, um einen Wassereinspritzfehler auf Grundlage der Ausgabe einer Abgaslambdasonde, die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird, zu lernen. Die Steuerung kann dann den Fehler kompensieren, indem sie Wassereinspritzmengen von verschiedenen Wassereinspritzvorrichtungen unterschiedlich einstellt. Ein Beispiel für das Lernen und Kompensieren eines Wassereinspritzfehlers ist in 4 gezeigt. Durch Ermöglichen, dass mehr Wasser akkurater in den Motor eingespritzt wird, können Wassereinspritzvorteile über einen breiteren Bereich der Motorbetriebsbedingungen erstreckt werden. Infolgedessen kann Wassernutzung verbessert werden, um deutliche Kraftstoffeffizienzverbesserungen einer Fahrzeugleistung zu ermöglichen.
  • In Bezug auf die Figuren zeigt 1 eine Ausführungsform eines Wassereinspritzsystems 60 und eines Motorsystems 100 in einem Kraftfahrzeug 102, die schematisch dargestellt ist. In der abgebildeten Ausführungsform ist der Motor 10 ein aufgeladener Motor, der mit einem Turbolader 13, einschließlich eines Verdichters 14, gekoppelt ist, der von einer Turbine 16 angetrieben wird. Konkret wird Frischluft entlang des Ansaugkanals 142 über den Luftreiniger 11 in den Motor 10 eingeführt und strömt zu dem Verdichter 14. Der Verdichter kann ein geeigneter Ansaugluftverdichter, wie etwa ein von einem Elektromotor angetriebener oder von einer Antriebswelle angetriebener Kompressorverdichter, sein. Im Motorsystem 100 ist der Verdichter als ein Turboladerverdichter gezeigt, der mechanisch über eine Welle 19 an die Turbine 16 gekoppelt ist, wobei die Turbine 16 durch sich ausdehnende Motorabgase angetrieben wird. In einer Ausführungsform können der Verdichter und die Turbine innerhalb eines Twin-Scroll-Turboladers gekoppelt sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Turbolader ein Variable-Geometrie-Turbolader (variable geometry turbochager - VGT-Lader) sein, wobei die Turbinengeometrie aktiv in Abhängigkeit der Motordrehzahl und anderer Betriebsbedingungen variiert wird.
  • Wie in 1 dargestellt, ist der Verdichter 14 durch einen Ladeluftkühler (charge air cooler - CAC) 18 an ein Drosselventil (z. B. die Ansaugdrossel) 20 gekoppelt. Der CAC kann zum Beispiel ein Luft-Luft- oder Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher sein. Das Drosselventil 20 ist an den Motoransaugkrümmer 22 gekoppelt. Aus dem Verdichter 14 tritt die warme verdichtete Luftladung in den Einlass des CAC 18 ein, kühlt ab, während sie durch den CAC strömt, und tritt dann aus, um durch das Drosselventil 20 zum Ansaugkrümmer 22 zu gelangen. In der in 1 dargestellten Ausführungsform wird der Druck der Luftladung im Ansaugkrümmer durch den Krümmerluftdruck(manifold air pressure - MAP)-Sensor 24 erfasst und ein Ladedruck wird durch einen Ladedrucksensor 124 erfasst. Ein Verdichter-Bypass-Ventil (nicht dargestellt) kann zwischen dem Einlass und dem Auslass des Verdichters 14 in Reihe gekoppelt sein. Das Verdichter-Bypass-Ventil kann ein normal geschlossenes Ventil sein, das dazu konfiguriert ist, sich unter ausgewählten Betriebsbedingungen zu öffnen, um übermäßigen Ladedruck abzulassen. Beispielsweise kann das Verdichter-Bypass-Ventil während Bedingungen einer abnehmenden Motordrehzahl geöffnet werden, um ein Verdichterpumpen zu verhindern.
  • Der Ansaugkrümmer 22 ist durch eine Reihe von Einlassventilen (nicht gezeigt) an eine Reihe von Brennkammern oder Zylindern 180 gekoppelt. Wie in 1 dargestellt, ist der Ansaugkrümmer 22 stromaufwärts aller Brennkammern 180 des Motors 10 angeordnet. Sensoren wie etwa ein Krümmerladungstemperatur(manifold charge temperature - MCT)-Sensor 23 und ein Luftladungstemperatur(air charge temperature - ACT)-Sensor 125 können enthalten sein, um die Temperatur der Ansaugluft an den jeweiligen Stellen im Ansaugkanal zu bestimmen. In manchen Beispielen können die MCT- und die ACT-Sensoren Thermistoren sein und die Ausgabe der Thermistoren kann verwendet werden, um die Temperatur der Ansaugluft im Kanal 142 zu bestimmen. Der MCT-Sensor 23 kann zwischen der Drossel 20 und den Einlassventilen der Brennräume 180 positioniert sein. Der ACT-Sensor 125 kann stromaufwärts des CAC 18, wie dargestellt, angeordnet sein, in alternativen Ausführungsformen kann der ACT-Sensor 125 jedoch stromaufwärts des Verdichters 14 positioniert sein. Die Lufttemperatur kann ferner in Verbindung mit einer Motorkühlmitteltemperatur verwendet werden, um zum Beispiel die Menge an Kraftstoff zu berechnen, die dem Motor zugeführt wird.
  • Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) an den Abgaskrümmer 136 gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform ist ein einzelner Abgaskrümmer 136 gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann der Abgaskrümmer jedoch eine Vielzahl von Abgaskrümmerteilabschnitten beinhalten. Konfigurationen, die eine Vielzahl von Abgaskrümmerteilabschnitten aufweisen, können ermöglichen, dass Abwasser aus unterschiedlichen Brennkammern an unterschiedliche Stellen im Motorsystem geleitet wird. Der Darstellung nach ist eine Breitbandlambda(universal exhaust gas oxygen - UEGO)-Sonde 126 an den Abgaskrümmer 136 gekoppelt, welcher stromaufwärts der Turbine 16 angeordnet ist. Alternativ dazu kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Abgaslambdasonde ersetzt werden.
  • Wie in 1 gezeigt, wird Abgas aus einem oder mehreren Abgaskrümmerteilabschnitten zu der Turbine 16 geleitet, um die Turbine anzutreiben. Wenn ein reduziertes Turbinendrehmoment gewünscht ist, kann etwas Abgas stattdessen durch ein Wastegate (nicht gezeigt) geleitet werden und damit die Turbine umgehen. Der kombinierte Strom aus der Turbine und dem Wastegate strömt dann durch die Emissionssteuervorrichtung 70. Im Allgemeinen können eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen 70 einen oder mehrere Katalysatoren zur Abgasnachbehandlung beinhalten, die dazu konfiguriert sind, den Abgasstrom katalytisch zu behandeln und dadurch eine Menge einer oder mehrerer Substanzen im Abgasstrom zu reduzieren. In einem Beispiel kann die Emissionssteuervorrichtung 70 einen Dreiwegekatalysator (three-way catalyst - TWC) beinhalten.
  • Das behandelte Abgas aus der Emissionssteuervorrichtung 70 kann ganz oder teilweise über den Abgaskanal 35 in die Atmosphäre abgegeben werden. Je nach Betriebsbedingungen kann stattdessen jedoch etwas Abgas zu einem Abgasrückführungs(AGR)-Kanal 151, durch einen AGR-Kühler 50 und ein AGR-Ventil 152, zum Einlass des Verdichters 14 umgeleitet werden. Auf diese Weise ist der Verdichter dazu konfiguriert, Abgas, das stromabwärts der Turbine 16 abgegriffen (z. B. entnommen) wird, zuzulassen. Das AGR-Ventil 152 kann geöffnet werden, um eine kontrollierte Menge an gekühltem Abgas für eine wünschenswerte Verbrennungs- und Emissionssteuerleistung zu dem Verdichtereinlass zuzulassen. Auf diese Weise ist das Motorsystem 100 dafür eingerichtet, eine externe Niederdruck(Low-Pressure - LP)-AGR bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen kann das AGR-System ein Hochdruck-AGR-System mit einem AGR-Kanal 151 sein, der eine Verbindung von stromaufwärts der Turbine 16 bis stromabwärts des Verdichters 14 bereitstellt. In einigen Ausführungsformen kann der MCT-Sensor 23 positioniert sein, um die Krümmerladungstemperatur zu bestimmen, und kann durch den AGR-Kanal 151 rückgeführte Luft und rückgeführtes Abgas beinhalten.
  • Die Brennkammern sind ferner über eine Reihe von Auslassventilen (nicht gezeigt) an den Abgaskrümmer 136 gekoppelt. Die Brennkammern 180 sind durch einen Zylinderkopf 182 abgedeckt und sind an Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 179 gekoppelt (während in 1 nur eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung dargestellt ist, beinhaltet jede Brennkammer eine daran gekoppelte Kraftstoffeinspritzvorrichtung). Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 179 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler beinhaltet. Außerdem saugt die Brennkammer 180 Wasser und/oder Wasserdampf an, das/der durch eine Vielzahl von Wassereinspritzvorrichtungen 45-48 in den Motoreinlass oder die Brennkammern 180 selbst eingespritzt werden kann. In der abgebildeten Ausführungsform ist das Wassereinspritzsystem dazu konfiguriert, Wasser stromaufwärts der Drossel 20 über die Wassereinspritzvorrichtung 45, stromabwärts der Drossel und in den Ansaugkrümmer 22 über die Einspritzvorrichtung 46, in eines oder mehrere Saugrohre (z. B. Ansaugrohre) 185 über die Einspritzvorrichtung 48 und direkt in eine oder mehrere Brennkammern 180 über die Einspritzvorrichtung 47 einzuspritzen. In einer Ausführungsform kann die in den Saugrohren angeordnete Einspritzvorrichtung 48 in Richtung des Einlassventils des Zylinders, an dem das Saugrohr angebracht ist, angewinkelt und diesem zugewandt sein. Infolgedessen kann die Einspritzvorrichtung 48 das Wasser direkt auf das Einlassventil einspritzen (dies kann zu einer schnellen Verdampfung des eingespritzten Wassers führen und den Verdünnungsvorteil verstärken, der mit der Verwendung von Wasserdampf als AGR zum Reduzieren von Pumpverlusten einhergeht). In einer anderen Ausführungsform kann die Einspritzvorrichtung 48 von dem Einlassventil abgewinkelt und dazu angeordnet sein, Wasser gegen die Ansaugluftströmungsrichtung durch das Saugrohr einzuspritzen. Infolgedessen kann mehr eingespritztes Wasser in dem Luftstrom mitgeführt werden, was den Kühlungsvorteil verstärkt.
  • Obwohl in 1 nur eine repräsentative Einspritzvorrichtung 47 und Einspritzvorrichtung 48 gezeigt werden, kann jede Brennkammer 180 und jedes Saugrohr 185 ihre/seine eigene Einspritzvorrichtung beinhalten. In alternativen Ausführungsformen kann ein Wassereinspritzsystem Wassereinspritzvorrichtungen beinhalten, die an einer oder mehreren dieser Positionen angeordnet sind. Zum Beispiel kann ein Motor in einer Ausführungsform nur die Wassereinspritzvorrichtung 46 beinhalten. In einer anderen Ausführungsform kann der Motor jede von der Wassereinspritzvorrichtung 46, den Wassereinspritzvorrichtungen 48 (eine an jedem Saugrohr) und den Wassereinspritzvorrichtungen 47 (eine an jeder Brennkammer) beinhalten. Das Wasser kann den Wassereinspritzvorrichtungen 45-48 durch das Wassereinspritzsystem 60 zugeführt werden, wie nachfolgend ferner beschrieben.
  • Das Wassereinspritzsystem 60 beinhaltet einen Wasserspeichertank (oder - behälter) 63, eine Wasserpumpe 62 und einen Wasserfüllkanal (z. B. manuellen Wasserfüllkanal) 69. Zusätzlich ist das Wassereinspritzsystem 60 an ein Wassersammelsystem 172 gekoppelt, das Wasser (z. B. in Form von flüssigem Kondensat) aus einer Klimaanlage extrahiert, wie nachfolgend ferner beschrieben. Im Wasserspeichertank 63 gespeichertes Wasser wird der Wassereinspritzvorrichtung 33 über einen Wasserkanal 61 zugeführt. In einer anderen Ausführungsform kann wie vorstehend beschrieben im Wasserspeichertank 63 gespeichertes Wasser mehreren Wassereinspritzvorrichtungen zugeführt werden, die an den Einlass gekoppelt sind. In Ausführungsformen, die mehrere Einspritzvorrichtungen beinhalten, kann der Wasserkanal 61 ein oder mehrere Ventile und Wasserkanäle (nicht gezeigt) beinhalten, um zwischen verschiedenen Wassereinspritzvorrichtungen oder einer oder mehreren Wasserpumpen auszuwählen, die jeweils an einen Wassereinspritzkanal für eine oder mehrere Einspritzvorrichtungen gekoppelt sind. Die Wasserpumpe 62 kann durch eine Steuerung 12 betrieben werden, um der Wassereinspritzvorrichtung 33 über den Kanal 61 Wasser bereitzustellen.
  • Es versteht sich, dass jede der Ansauglambdasonde 34 und UEGO-Sonde 126 in verschiedenen Modi betrieben werden können, auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen und ferner auf Grundlage des Wesens der Schätzung, die von der Sonde durchgeführt wird. Zum Beispiel kann die Ansauglambdasonde während Kraftstoffzufuhrbedingungen, bei denen Verdünnungs-/AGR-Schätzung erforderlich ist, in einem nominalen Modus mit einer (festgelegten) Referenzspannung, die auf die Sonde angewendet wird, betrieben werden, wobei die Referenzspannung während des Erfassens beibehalten wird. Während Kraftstoffzufuhrbedingungen bei denen eine Schätzung des Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses erforderlich ist, kann die Abgaslambdasonde in einem nominalen Modus mit einer (festgelegten) Referenzspannung, die auf die Sonde angewendet wird, betrieben werden, wobei die Referenzspannung während des Erfassens beibehalten wird. In einem Beispiel kann die Referenzspannung 450 mV betragen. Während anderer Bedingungen, wie etwa während Motorzuständen ohne Kraftstoffzufuhr (z. B. während einer DFSO), kann die Ansauglambdasonde, wenn eine Umgebungsluftfeuchtigkeitsschätzung (in der Ansaugluftlast) erforderlich ist, in einem variablen Spannungsmodus betrieben werden, wobei die Referenzspannung, die auf die Sonde angewendet ist, moduliert ist. In noch einem anderen Beispiel kann die Sonde im variablen Spannungsmodus betrieben werden, wenn AGR- oder Verdünnungsschätzung durchgeführt wird, während Kraftstoffdampfspülung (aus einem Kraftstoffsystemkanister) oder positive Kurbelwellenbelüftung (der Motorkurbelwelle) ermöglicht ist. Gleichermaßen kann die UEGO-Sonde bei Bedingungen, bei denen Abgasverdünnungsschätzung nach einer Wassereinspritzung erfordert ist, im variablen Spannungsmodus betrieben werden. Darin wird die Referenzspannung der Lambdasonde zwischen der nominalen Referenzspannung von 450 mV und einer höheren Referenzspannung von 800 mV (oder 950 mV) moduliert. Durch Ändern der Referenzspannung der Ansauglambdasonde, oder der Nernst-Spannung, wechselt die Sonde vom Reagieren von Kohlenwasserstoff mit umgebendem Sauerstoff an der Sonde zum Loslösen der Produkte der Reaktion (Wasser und Kohlenstoffdioxid). Durch Betreiben der UEGO-Sonde im VVs-Modus kann die Steuerung eine Gesamtmenge von Wasser bestimmen, das von mehreren Einspritzvorrichtungsstellen eingespritzt wurde. Auf Grundlage des Unterschieds zwischen der befohlenen Menge und der bestimmten Gesamtmenge kann die Steuerung einen Wassereinspritzfehler bestimmen. Wie ferner nachstehend unter Bezug auf das in 2 gezeigte Verfahren beschrieben, kann dieser Fehler dann auf Grundlage von individuellen Wassereinspritzgrenzen der Wassereinspritzvorrichtungen zwischen unterschiedlichen Wassereinspritzvorrichtungen verteilt werden, um die Genauigkeit der Wassereinspritzung zu erhöhen.
  • Der Wasserspeichertank 63 kann einen Wasserstandssensor 65, einen Wasserqualitätssensor 66 und einen Wassertemperatursensor 67 beinhalten, die Informationen an die Steuerung 12 übertragen können. Zum Beispiel erkennt der Wassertemperatursensor 67 bei Frostbedingungen, ob das Wasser in dem Tank 63 gefroren oder zur Einspritzung verfügbar ist. In einigen Ausführungsformen kann ein Motorkühlmittelkanal (nicht gezeigt) mit dem Speichertank 63 wärmegekoppelt sein, um gefrorenes Wasser aufzutauen. Der Wasserqualitätssensor 66 kann erkennen, ob das Wasser im Wasserspeichertank 63 für die Einspritzung geeignet ist. Als ein Beispiel kann der Wasserqualitätssensor 66 ein Leitfähigkeitssensor sein. Der Stand des im Wassertank 63 gespeicherten Wassers, wie durch den Wasserstandssensor 65 identifiziert, kann dem Fahrzeugführer übermittelt und/oder zur Einstellung des Motorbetriebs verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Wasserstandsanzeiger oder eine Anzeige auf einem Fahrzeugarmaturenbrett (nicht gezeigt) verwendet werden, um den Wasserstand zu übermitteln. In einem anderen Beispiel kann der Wasserstand im Wassertank 63 verwendet werden, um zu bestimmen, ob genügend Wasser zur Einspritzung verfügbar ist, wie nachstehend in Bezug auf 2 ferner beschrieben. In der abgebildeten Ausführungsform kann der Wasserspeichertank 63 über den Wasserfüllkanal 69 manuell nachgefüllt werden und/oder automatisch durch das Sammelsystem 72 über den Wassertankfüllkanal 76 nachgefüllt werden. Das Sammelsystem 72 kann an eine oder mehrere Komponenten 74 gekoppelt sein, die den Wasserspeichertank mit Kondensat, das aus verschiedenen Motor- oder Fahrzeugsystemen gesammelt wurde, nachfüllen. In einem Beispiel kann das Sammelsystem 72 an ein AGR-System gekoppelt sein, um Wasser zu sammeln, das aus Abgas kondensiert, welches das AGR-System durchströmt. In einem anderen Beispiel kann das Sammelsystem 72 an eine Klimaanlage gekoppelt sein. Der manuelle Füllkanal 69 kann an einen Filter 68 fluidgekoppelt sein, der geringfügige im Wasser enthaltene Verunreinigungen entfernen kann, die Motorkomponenten möglicherweise beschädigen könnten.
  • 1 zeigt ferner ein Steuersystem 28. Das Steuersystem 28 kann kommunikativ an verschiedene Komponenten des Motorsystems 100 gekoppelt sein, um die hier beschriebenen Steuerroutinen und -handlungen durchzuführen. Wie in 1 gezeigt, kann das Steuersystem 28 zum Beispiel eine elektronische digitale Steuerung 12 beinhalten. Die Steuerung 12 kann ein Mikrocomputer sein, einschließlich einer Mikroprozessoreinheit, Eingangs-/Ausgangsanschlüssen, eines elektronischen Speichermediums für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, Direktzugriffsspeicher, Keep-Alive-Speicher und eines Datenbus. Wie abgebildet kann die Steuerung 12 Eingaben von einer Vielzahl von Sensoren 30 empfangen, die Benutzereingaben und/oder Sensoren (wie etwa zum Erfassen einer Getriebegangstellung, Gaspedaleingabe (z. B. Pedalstellung), Bremspedaleingabe, Getriebewählhebelstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Motordrehzahl, Luftmassenstrom durch den Motor, Ladedruck, Umgebungstemperatur, Umgebungsluftfeuchtigkeit, Ansauglufttemperatur, Lüfterdrehzahl usw.), Kühlsystemsensoren (wie etwa einen ECT-Sensor und Sensoren zum Erfassen einer Lüfterdrehzahl, Temperatur in der Fahrgastzelle, Umgebungsluftfeuchtigkeit usw.), CAC-Sensoren 18 (wie etwa CAC-Ansauglufttemperatursensor, ACT-Sensor 125, CAC-Auslasslufttemperatursensor, MCT-Sensor 23 usw.), Klopfsensoren 183 zum Bestimmen der Zündung von Endgasen und/oder der Wasserverteilung zwischen Zylindern, Wassereinspritzsystemsensoren (wie etwa Wasserstandssensor 65, Wasserqualitätssensor 66 und Wassertemperatursensor 67), Abgasdruck- und Temperatursensoren 80, 82, und andere beinhalten können. Ferner kann die Steuerung 12 mit verschiedenen Betätigungselementen 32 kommunizieren, die Motorbetätigungselemente (wie etwa Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, eine elektronisch gesteuerte Ansaugluft-Drosselklappe, Zündkerzen 184, die verschiedenen Wassereinspritzvorrichtungen, Wastegate, AGR-Ventil usw.) beinhalten können. In einigen Beispielen kann das Speichermedium (z. B. Speicher) mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor ausgeführt werden können, um die nachstehend beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten, die vorgesehen, aber nicht konkret aufgeführt sind, durchzuführen.
  • Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Betätigungselemente aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Beispielsweise kann das Einspritzen von Wasser in den Motor Einstellen eines Betätigungselements der Einspritzvorrichtungen 45-48 zum Einspritzen von Wasser beinhalten und das Einstellen der Wassereinspritzung kann Einstellen einer Wassermenge, die über die Einspritzvorrichtung eingespritzt wird, auf einen Arbeitszyklus der Einspritzvorrichtung beinhalten. In einem anderen Beispiel kann das Einstellen von Wassereinspritzparametern des Wassereinspritzsystems 60, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 ferner beschrieben, das Empfangen einer Ausgabe einer UEGO-Sonde 126 und Einstellen eines Betätigungselements der Wassereinspritzvorrichtungen 45-48 beinhalten, um eine Menge von Wasser einzustellen, die in den Motor eingespritzt wird.
  • Auf diese Weise ermöglicht das System aus 1 ein System, das Wasser in verschiedene Motorstellen einspritzt, als Reaktion auf jede einer Motorverdünnungsanforderung und einer Motorkühlungsanforderung; und Korrigieren einer gesamten Wassereinspritzmenge auf Grundlage von Rückkopplung einer Abgaslambdasonde, die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird.
  • In 2 ist ein beispielhaftes Verfahren 200 zum Lernen von Wassereinspritzfehlern und Einstellen einer Wassereinspritzung von einer oder mehreren Wassereinspritzvorrichtungen zur Kompensierung des Fehlers gezeigt. Das Einspritzen von Wasser kann ein Einspritzen von Wasser über eine oder mehrere Wassereinspritzvorrichtungen eines Wassereinspritzsystems beinhalten, wie etwa des in 1 gezeigten Wassereinspritzsystems 60. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 200 und der übrigen in dieser Schrift enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung (wie etwa die in 1 gezeigte Steuerung 12) auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Motorbetätigungselemente des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Impulsbreitensignal für eine bestimmte Wassereinspritzvorrichtung an ein Betätigungselement senden, um eine Menge von Wasser einzuspritzen, die dieser Impulsbreite an der gegebenen Stelle des Motors entspricht. Das Verfahren ermöglicht es Wassermengen, an einer oder mehreren Stellen in einen Motor eingespritzt zu werden, als Reaktion auf eine Verdünnungsanforderung und eine Kühlungsanforderung, die auf Grundlage von Rückkopplung von eine Abgaslambdasonde korrigiert werden müssen.
  • Das Verfahren 200 beginnt bei 202 mit dem Schätzen und/oder Messen der Motorbetriebsbedingungen. Motorbetriebsbedingungen können Fahrerdrehmomentforderung, Ansaugkrümmerdruck (manifold pressure - MAP), Luft-Kraftstoff-Verhältnis (air-fuel ratio - A/F), Zündzeitpunkt, Umgebungsbedingungen einschließlich Umgebungstemperatur, -druck und -luftfeuchtigkeit, Ladedruck, eine Abgasrückführungs(AGR)-Rate, Luftmassenstrom (mass air flow - MAF), Krümmerladungstemperatur (manifold charge temperature - MCT), Motordrehzahl und/oder -last, einen Motorklopfpegel usw. beinhalten. Bei 204 beinhaltet das Verfahren das Wählen eines AGR-Plans auf Grundlage der Betriebsbedingungen. Zum Beispiel kann die Steuerung einen festgelegten oder variablen AGR-Plan wählen. In einem Beispiel kann die Steuerung den AGR-Plan (einschließlich einer AGR-Rate, eines Prozentsatzes, einer Menge, einer Temperatur usw.) auf Grundlage von Motordrehzahl und Lastbedingungen bestimmen. In einem anderen Beispiel kann der AGR-Plan auf Grundlage einer Drehzahl-Last-Tabelle, die im Speicher der Steuerung 12 gespeichert ist, bestimmt werden. AGR kann zu einem festgelegten AGR-Plan während Motorbetriebsbedingungen im Bereich des festgelegten Plans bereitgestellt werden, wobei der AGR-Prozentsatz von Ansaugluftstrom über den festgelegten Drehzahl- und Lastbereich konstant bleibt. In einem Beispiel kann der festgelegte AGR-Planbereich alle Motorlasten von Mittellast bis zur minimalen Motorlast und/oder Motordrehzahlen, die niedriger als ein Schwellenwert wie etwa 3500 Upm sind, beinhalten. AGR kann zu dem variablen AGR-Plan während Motorbetriebsbedingungen im Bereich des variablen Plans bereitgestellt werden, wobei der AGR-Prozentsatz von Ansaugluftstrom auf Grundlage von Motordrehzahl- und Motorlaständerungen variiert. Der Betriebsbereich des variablen AGR-Plans kann Motordrehzahl- und -lastbedingungen außerhalb des Bereichs des festgelegten Plans beinhalten, und kann in einigen Beispielen alle Motorlasten über Mittellast (z. B. über 50 % Motorlast) und alle Motordrehzahlen über einem Schwellenwert wie etwa 3500 Upm beinhalten. Ferner kann der AGR-Plan auf Wassereinspritzparametern basiert sein. Zum Beispiel kann die Steuerung den festgelegten AGR-Plan auf Grundlage von Motordrehzahl- und -lastbedingungen während Wassereinspritzbedingungen wählen. Infolgedessen bleibt der AGR-Prozentsatz des Ansaugluftstroms über die festgelegte Drehzahl und den Lastbereich hinweg wie vorstehend beschrieben konstant und Wassereinspritzung ist eingestellt, um wie nachstehend ferner beschrieben eine gewünschte vollständige Verdünnung bereitzustellen. Auf diese Weise kann Wassereinspritzung als flüssige AGR verwendet werden und mit dem AGR-Plan koordiniert werden, um eine Verdünnungsanforderung des Motors zu erfüllen.
  • Als Nächstes beinhaltet das Verfahren bei 206 das Bestimmen, ob Einspritzbedingungen erfüllt wurden. Wassereinspritzung kann angefordert werden, um einen oder mehrere Vorteile, die mit Wassereinspritzung verbunden sind, zu nutzen. Zum Beispiel kann Wassereinspritzung bei niedrigen bis mittleren Motorlasten angefordert werden, um Ladungsverdünnung zu erhöhen und somit Verbrennungsstabilität im niedrigen bis mittleren Motorbetriebslastbereich zu verbessern. Als anderes Beispiel kann Wassereinspritzung bei mittleren bis hohen Motorlasten angefordert werden, um Ladungskühlung zu erhöhen und somit Klopfentlastung im mittleren bis hohen Motorbetriebslastbereich zu verbessern. Noch ferner kann Wassereinspritzung bei hohen Lasten angefordert werden, um Komponentenkühlung bereitzustellen, wie etwa um das Abgas abzukühlen, einen Abgaskatalysator abzukühlen usw. Wassereinspritzbedingungen können als Reaktion darauf, dass eine Motorlast eine Schwellenlast überschreitet (unter der Motorverbrennungsstabilität beeinträchtigt sein kann) und darauf, dass ein Zündzeitpunkt um mehr als eine Schwellenwertmenge verzögert (z. B. von dem MBT) ist, als erfüllt angesehen werden.
  • In einem Beispiel kann Wassereinspritzung als Reaktion darauf, dass eine Krümmertemperatur einen Schwellenwert überschreitet, angefordert werden. Zusätzlich kann Wassereinspritzung angefordert werden, wenn eine Schwellendrehzahl oder -last des Motors erreicht wurde. In einem wieder anderen Beispiel kann Wassereinspritzung auf Grundlage eines über einem Schwellenwert liegenden Motorklopfpegels angefordert werden. Ferner kann Wassereinspritzung als Reaktion darauf, dass eine Abgastemperatur eine Schwellentemperatur überschreitet, angefordert werden, wobei die Schwellenwerttemperatur eine Temperatur ist, über der eine Verschlechterung der Motorkomponenten stromabwärts der Zylinder auftreten kann. Zusätzlich kann Wasser eingespritzt werden, wenn die abgeleitete Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs einen Schwellenwert unterschreitet.
  • Das Bestätigen, ob Wassereinspritzbedingungen erfüllt wurden kann ferner das Bestätigen, dass Wasser zur Einspritzung verfügbar ist, durch Schätzen und/oder Messen der Wasserverfügbarkeit beinhalten. Die Wasserverfügbarkeit zur Einspritzung kann auf Grundlage der Ausgabe einer Vielzahl von Sensoren bestimmt werden, wie etwa eines Wasserstandssensors, eines Wasserqualitätssensors und/oder eines Wassertemperatursensors, die im Wasserspeichertank des Wassereinspritzsystems des Motors angeordnet sind (wie etwa des in 1 dargestellten Wasserstandssensors 65, Wasserqualitätssensors 66 und Wassertemperatursensors 67). Zum Beispiel kann Wasser im Wasserspeichertank unter Frostbedingungen (z. B., wenn die Wassertemperatur im Tank einen Schwellenwert unterschreitet, wobei sich der Schwellenwert bei oder nahe einer Gefriertemperatur befindet) nicht für eine Einspritzung zur Verfügung stehen. In einem anderen Beispiel kann der Wasserstand im Wasserspeichertank einen Schwellenwert unterschreiten, wobei der Schwellenwert auf einer Wassermenge, die für ein Einspritzereignis oder einen Zeitraum von Einspritzzyklen erforderlich ist, basiert ist. Als Reaktion darauf, dass der Wasserstand des Wasserspeichertanks den Schwellenwert unterschreitet, kann ein Nachfüllen des Tanks angezeigt sein.
  • Falls Wassereinspritzbedingungen nicht erfüllt sind, beinhaltet das Verfahren bei 208 das Unterbinden von Wassereinspritzung. In einem Beispiel, bei dem die Wassereinspritzbedingungen aufgrund von nicht angeforderter Wassereinspritzung nicht erfüllt sind, beinhaltet das Verfahren das Fortsetzen des Motorbetriebs ohne Wassereinspritzung. In einem anderen Beispiel, bei dem Wassereinspritzbedingungen aufgrund von nicht verfügbarem Wasser zur Einspritzung nicht erfüllt sind, wie etwa wenn der Wasserstand des Wasserspeichertanks einen Schwellenwert unterschreitet, kann die Steuerung die fahrzeugseitige Wassererzeugung bei 210 erhöhen. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 210 das Nachfüllen des Wassertanks durch Erhöhen der fahrzeugseitigen Sammlung von Wasser von einem oder mehreren Fahrzeugsystemen beinhalten, wie etwa durch Sammeln von Wasser aus einem Wassersammelsystem, das an einen Wasserspeichertank eines Wassereinspritzsystems des Fahrzeugs gekoppelt ist (wie etwa das in 1 gezeigte Wassersammelsystem 72). Dies beinhaltet das Erhöhen des Kondensatorbetriebs der Klimaanlage (air conditioning - AC), um das AC-Kondensat zu sammeln, Erhöhen der AGR-Kondensatsammlung, Erhöhen der CAC-Kondensatsammlung usw. Zusätzlich kann die Steuerung bei 210 anzeigen, dass (manuelles) Nachfüllen des Tanks erfordert ist. Zusätzlich kann das Verfahren bei 212 ferner das Einstellen von Motorbetriebsparametern beinhalten, falls Wassereinspritzbedingungen nicht erfüllt sind und Wassereinspritzung unterbunden wird. Falls in einem Beispiel eine Wassereinspritzung zur Reduktion von Klopfen angefordert wurde, dann können die Einstellungen des Motorbetriebs ein Anreichern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, ein Reduzieren des Maßes der Drosselöffnung zum Verringern des Drucks im Krümmer, ein Verzögern des Zündzeitpunkts usw. beinhalten. Als ein anderes Beispiel, falls Wassereinspritzung angefordert wurde, um Ladungsverdünnung zu erhöhen, können Motorbetriebseinstellungen das Erhöhen des AGR-Stroms beinhalten. Auf diese Weise werden Motorbetriebsparameter eingestellt, um den Mangel an Wassereinspritzung zu kompensieren.
  • Jedoch fährt das Verfahren bei 220 fort, falls die Wassereinspritzbedingungen bei 206 erfüllt sind, und beinhaltet Empfangen einer ersten Ausgabe (UEGO_1) von einer Abgas-UEGO. Die Steuerung kann eine Ausgabe von der Abgas-UEGO (wie etwa der in 1 gezeigten UEGO 126) empfangen, die auf Grundlage von Motorkraftstoffzufuhrbedingungen in einem nominalen Modus oder einem variablen Spannungsmodus (variable voltage mode - Ws) betrieben wird, wie ferner nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Ausgabe der UEGO kann eine Pumpstrom(Ip)-Ausgabe von der Sonde nach Anwendung einer Spannung beinhalten. In einem Beispiel kann die UEGO-Sonde in einem variablen Spannungsmodus betrieben werden, wobei die Referenzspannung, die auf die Sonde angewendet wird, moduliert wird, wenn der Motor mit Kraftstoffzufuhr betrieben wird. In einem alternativen Beispiel kann die UEGO-Sonde in einem nominalen Modus betrieben werden, wobei eine einzelne, nominale Referenzspannung auf die Sonde angewendet wird, wenn der Motor ohne Kraftstoffzufuhr betrieben wird.
  • Bei 222 beinhaltet das Verfahren das Schätzen der Motorkühlungsanforderung und Verdünnungsanforderung auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen. Die Kühlungsanforderung des Motors kann auf Grundlage einer Anzeige von Klopfen (z. B. Erkennen von Klopfen oder Voraussehen von Klopfen) bestimmt werden. Die Steuerung kann auf Grundlage davon, dass die Ausgabe von einem oder mehreren Motorklopfsensoren (wie etwa in 1 gezeigte Klopfsensoren 183) einen Klopfschwellenwert übersteigt, bestimmen, ob Klopfen erfolgt. In einem alternativen Beispiel kann Klopfen vorausgesehen werden, wenn die Motordrehzahl und -last einen Schwellenwert überschreiten. Noch ferner kann die Wahrscheinlichkeit von Klopfen in einem oder mehreren Zylindern auf dem Klopfverlauf (z. B. Klopfanzahl) des Motors basieren. Wenn der Motor klopfbegrenzt ist kann Wassereinspritzung angefordert werden, um Ladungskühlung bereitzustellen. Ferner kann Wasser eingespritzt werden, um die Ansaugladungsverdünnung zu erhöhen und Pumpverluste zu reduzieren. In einem Beispiel kann erhöhte Verdünnung als Reaktion auf eine Motordrehzahl/-last, die einen Schwellenwert unterschreitet, angefordert werden, wenn die Schwellenmotordrehzahl/-last einen Drehzahl-/Lastbereich anzeigt, bei dem Pumpverluste wahrscheinlicher sind. In einem weiteren Beispiel kann Ladungsverdünnung gefordert werden, wenn sich der Motor an oder nahe der Verbrennungsstabilitätsgrenze befindet.
  • Als nächstes beinhaltet das Verfahren bei 224 das Befehlen einer ersten Wassereinspritzmenge an einer ersten Stelle und einer zweiten Wassereinspritzmenge an einer zweiten Stelle auf Grundlage der Motorkühlungsanforderung und Verdünnungsanforderung. Als ein Beispiel kann die Steuerung als Reaktion auf eine Kühlungsanforderung Wasser an einer Stelle aus Wassereinspritzvorrichtungen einspritzen, die Wasser in den Krümmer und in von den Einlassventilen entfernte Ansaugrohre einspritzen. Ferner kann Einspritzen von Wasser als Reaktion auf eine Verdünnungsanforderung das Einspritzen von Wasser während des Öffnens des Einlassventils beinhalten. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung Wasser aus Wassereinspritzvorrichtungen, die Wasser auf das Einlassventil und/oder die Krümmeroberfläche über Ansaugrohre einspritzen, als Reaktion auf eine Verdünnungsanforderung einspritzen. Ferner kann Einspritzen von Wasser als Reaktion auf eine Verdünnungsanforderung Einspritzen von Wasser auf ein geschlossenes Einlassventil beinhalten. Die Steuerung kann anfangs eine Gesamtmenge von Wasser bestimmen, die in den Motor eingespritzt wird, um die Kühlungsanforderung und die Verdünnungsanforderung zu erfüllen. Dann kann die Steuerung ein Proportionieren der Gesamtmenge in die erste Wassereinspritzmenge an der ersten Stelle und in die zweite Wassereinspritzmenge an der zweiten Stelle (und in eine dritte Menge an einer dritten Stelle und so weiter, wie benötigt) auf Grundlage der Ladungskühlungsanforderung relativ zur Verdünnungsanforderung und ferner auf Grundlage von Motorbedingungen zum Zeitpunkt der Einspritzung bestimmen. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an ein Betätigungselement von jeder Wassereinspritzvorrichtung senden, um die Impulsbreite der Wassereinspritzvorrichtungen, die der ersten und der zweiten Stelle entsprechen, zu variieren, und somit die bestimmte erste und zweite Menge von Wasser befehlen.
  • Die Steuerung kann die erste und die zweite Wassereinspritzmenge und die erste und zweite Stelle auf Grundlage der Verdünnungsanforderung relativ zur Kühlungsanforderung bestimmen, wie bei 222 des Verfahrens bestimmt. In einem Beispiel kann die Steuerung mehr Wasser über eine Krümmerwassereinspritzvorrichtung (wie etwa die in 1 gezeigte Wassereinspritzvorrichtung 45) relativ zu einer Menge von Wasser einspritzen, die über eine Ansaugrohrwassereinspritzvorrichtung eingespritzt wurde, die von einem Einlassventil weggerichtet ist, als Reaktion darauf, dass eine Verdünnungsanforderung höher ist als eine Kühlungsanforderung. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung befehlen, dass mehr Wasser über Ansaugrohrwassereinspritzvorrichtungen relativ zur Krümmerwassereinspritzvorrichtung als Reaktion auf eine Kühlungsanforderung, die relativ zu einer Verdünnungsanforderung größer ist, eingespritzt wird. Zusätzlich kann das Proportionieren auf der Stelle der Einspritzvorrichtungen, der gesamten befohlenen Menge im Verhältnis zum Arbeitszyklus der individuellen Einspritzvorrichtungen, Einspritzvorrichtungseinschränkungen, sowie Krümmerluftfeuchtigkeitsgrenzen basiert sein. Auf diese Weise kann Wasser am Motor eingespritzt werden, um sowohl Kühlung als auch Verdünnung bereitzustellen.
  • Nach dem Befehlen der Wassereinspritzung beinhaltet das Verfahren bei 226 das Empfangen einer zweiten Ausgabe (UEGO_2) von der Abgas-UEGO-Sonde, die im nominalen oder variablen Spannungsmodus betrieben wird. Dann beinhaltet das Verfahren bei 228 das Bestimmen eines Wassereinspritzfehlers auf Grundlage eines Unterschieds zwischen den Ausgaben als: Wassereinspritzfehler = f [ ( UEGO _ 2 ) − ( UEGO _ 1 ) ] .
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  • Die Steuerung kann die erste Ausgabe der UEGO-Sonde von vor der Wassereinspritzung mit der zweiten Sondenausgabe nach der Wassereinspritzung vergleichen, um die tatsächliche Menge von Wasser, die im Motor aufgenommen wurde zu bestimmen (das heißt, die tatsächliche Menge, die zum Effekt der Ladungskühlung und/oder -verdünnung beigetragen hat). Wie vorstehend erläutert kann die tatsächliche Wassereinspritzmenge von der befohlenen Wassereinspritzmenge aufgrund von Einspritzvorrichtungsfehlern, aufgrund von Wasserspritzaufprallfehlern, Verdampfungsproblemen aufgrund von Bedingungen in der Nähe der Einspritzvorrichtung usw. abweichen. Dies kann zu einem Wassereinspritzfehler führen der, falls nicht berücksichtigt, die beabsichtigten Vorteile der Wassereinspritzung reduzieren und die Motorleistung sogar verschlechtern können.
  • Die Steuerung kann sich auf eine Lookup-Tabelle beziehen, die den Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe der UEGO-Sonde als eine Eingabe verwendet und Wassereinspritzfehler als eine Ausgabe bereitstellt. Der gesamte Wassereinspritzfehler ist eine Summe von Wassereinspritzfehlern von jeder Einspritzvorrichtung. Durch Bestimmen des gesamten Wassereinspritzfehlers kann der Fehler auf jede Einspritzvorrichtung verteilt werden, um den bestimmten Fehler zu kompensieren. Auf diese Weise kann die Ausgabe der UEGO-Sonde verwendet werden, um den gesamten Wassereinspritzfehler im Motor auf Grundlage einer gesamten Menge von Wasser, deren Einspritzen befohlen wurde, relativ zum gesamten Wasser, das im Motor erfasst wurde, zu bestimmen, und dann kann wie nachstehend ferner beschrieben Wassereinspritzung von jeder der ersten und der zweiten Einspritzvorrichtung auf Grundlage des gesamte Wassereinspritzfehlers eingestellt werden.
  • Das Verfahren fährt bei 230 fort und beinhaltet das Bestimmen von Einspritzgrenzen/- bereichen für die erste und die zweite Einspritzvorrichtung. Als solches kann es für jede Wassereinspritzvorrichtung eine Obergrenze geben, über der zusätzliches Wasser nicht zugeführt werden kann, und eine Untergrenze, die einer Mindestmenge von Wasser entspricht, die über diese Einspritzvorrichtung zugeführt werden muss. Die Ober- und die Untergrenze können daher einen Betriebsbereich der Einspritzvorrichtung definieren und einen Wassereinspritzmengenbereich wiedergeben, der von dieser Einspritzvorrichtung zugeführt werden kann. Für jede Einspritzvorrichtung können sich die Ober- und die Untergrenze auf Grundlage der Stelle der Wassereinspritzung und der lokalen Motorbedingungen ändern, wodurch der Bereich beschränkt oder erweitert wird. Die Ober- und die Untergrenze können sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und mit unterschiedlichen Ausrichtungen ändern. Als ein Beispiel kann sowohl die Ober- als auch die Untergrenze auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen (relativ zu einer nominalen Einstellung) ansteigen oder abfallen. Als ein weiteres Beispiel kann eine der Ober- und Untergrenze (relativ zu der nominalen Einstellung) ansteigen während die andere abfällt.
  • In einem Beispiel kann die Wassereinspritzgrenze der Einspritzvorrichtung eine Impulsbreitengrenze der Einspritzvorrichtung beinhalten. In einem anderen Beispiel kann die Wassereinspritzgrenze der Einspritzvorrichtung erreicht werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Einspritzvorrichtung eine Grenze erreicht. In noch einem anderen Beispiel kann die Wassereinspritzgrenze der Einspritzvorrichtung erreicht werden, wenn die Luftfeuchtigkeit in der Nähe der Einspritzvorrichtung eine Sättigungsgrenze erreicht. Als solches kann die Grenze der ersten Einspritzvorrichtung unterschiedlich zur Grenze der zweiten Einspritzvorrichtung sein. Zusätzlich können die Einschränkungen und Grenzen von jeder Einspritzvorrichtung unterschiedlich variieren, wenn sich die Motorbetriebsbedingungen ändern. Zum Beispiel kann sich die Einspritzobergrenze einer ersten Wassereinspritzvorrichtung (z B. Krümmereinspritzvorrichtung) verringern während sich die Einspritzobergrenze einer zweiten Wassereinspritzvorrichtung (z. B. direkte Einspritzvorrichtung) erhöht, wenn sich die Umgebungsluftfeuchtigkeit erhöht.
  • Als nächstes beinhaltet das Verfahren bei 232 das Bestimmen, ob sich der bestimmte gesamte Wassereinspritzfehler innerhalb der Grenzen beider Einspritzvorrichtungen befindet. Falls sich der Fehler innerhalb der Grenzen beider Einspritzvorrichtungen befindet, fährt das Verfahren bei 234 fort und beinhaltet das Aktualisieren einer Einspritzmenge, die an beide Einspritzvorrichtungen befohlen wird. Da sich der Wassereinspritzfehler innerhalb der bestimmten Grenzen beider Einspritzvorrichtungen befindet, kann der Wassereinspritzfehler durch Einstellen der Wassereinspritzung an beide Einspritzvorrichtungen kompensiert werden. Einstellen der Wassereinspritzung kann das Einstellen der Menge von Wasser und/oder des Zeitpunkts von Wasser, das von jeder der gewählten Wassereinspritzvorrichtung(en) für eine nachfolgende Wassereinspritzung zugeführt wurde (z. B. eine unmittelbar nachfolgende Wassereinspritzung ohne Wassereinspritzung dazwischen oder eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Wassereinspritzungen nach der Wassereinspritzung mit dem Fehler) auf Grundlage des bestimmten Fehlers beinhalten. Zum Beispiel kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass die tatsächliche Wassereinspritzmenge, die am Motor aufgenommen wurde, weniger ist als die zur Verdünnung und Ladungskühlung befohlene Menge, sowohl die erste Wassereinspritzmenge aus der ersten Einspritzvorrichtung als auch die zweite Wassereinspritzmenge aus der zweiten Einspritzvorrichtung erhöhen. In einem Beispiel kann die Steuerung die erste Wassereinspritzmenge aus der ersten Einspritzvorrichtung und die zweite Wassereinspritzmenge aus der zweiten Einspritzvorrichtung symmetrisch erhöhen, wobei die Impulsbreite der ersten Wassereinspritzvorrichtung um eine Menge erhöht werden kann und die Impulsbreite der zweiten Wassereinspritzvorrichtung um die gleiche Menge erhöht werden kann (oder um den gleichen Grad). In einem alternativen Beispiel kann die Steuerung die erste Wassereinspritzmenge aus der ersten Einspritzvorrichtung und die zweite Wassereinspritzmenge aus der zweiten Einspritzvorrichtung asymmetrisch erhöhen, wobei die Impulsbreite der ersten Wassereinspritzvorrichtung um eine Menge, die auf dem Ladungskühlungs-/verdünnungseffekt der ersten Einspritzung basiert, erhöht werden kann und die Impulsbreite der zweiten Wassereinspritzvorrichtung um eine Menge, die auf dem Ladungskühlungs-/verdünnungseffekt der zweiten Einspritzung erhöht werden kann. In einem anderen Beispiel kann die Steuerung Wassereinspritzung über die Ansaugrohrwassereinspritzvorrichtung als Reaktion darauf erhöhen, dass die tatsächliche Wassereinspritzmenge weniger ist als die befohlene Menge für einen gewünschten Kühlungsvorteil. In noch einem anderen Beispiel kann die Steuerung Krümmerwassereinspritzung verringern, um einen kondensierten Abschnitt des eingespritzten Wassers zu kompensieren, falls die tatsächliche Wassereinspritzmenge, die am Motor für eine Verdünnungsanforderung aufgenommen wurde, weniger war, als die befohlene Menge.
  • Jedoch fährt das Verfahren bei 236 fort, falls sich der Fehler nicht innerhalb der Grenzen beider Einspritzvorrichtungen befindet, wobei bestimmt wird, ob sich der Fehler innerhalb der Grenzen von nur einer Einspritzvorrichtung befindet.
  • Falls sich der Fehler innerhalb der Grenzen von einer Einspritzvorrichtung befindet (und außerhalb der Grenzen der anderen Einspritzvorrichtung), beinhaltet das Verfahren bei 238 das Aktualisieren einer Einspritzmenge, die der gewählten Einspritzvorrichtung befohlen wurde, und nicht das Kompensieren des Fehlers über Einstellungen der anderen Einspritzvorrichtung. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren bei 238 das Einstellen der Motorbetriebsparameter. In einem Beispiel kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass die erfasste Wassereinspritzmenge weniger ist als die befohlene Wassereinspritzmenge, die Menge von Wasser, die für die nächste Wassereinspritzung über nur die gewählte Wassereinspritzvorrichtung zugeführt wird, erhöhen (zum Beispiel durch Befehlen einer größeren Impulsbreite), während die Menge von Wasser für die Wassereinspritzvorrichtung, die an der Grenze ist, beibehalten wird. Noch ferner kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass der Fehler außerhalb der Grenzen einer der Einspritzvorrichtungen liegt, den Motorbetrieb einstellen, um den bestimmten Fehler zu kompensieren. Zum Beispiel können Zündzeitpunkteinstellungen verwendet werden, um den bestimmten Fehler des eingespritzten Wassers zu kompensieren, wenn die Wassereinspritzung zur Kühlung verwendet wurde. Als ein Beispiel kann ein größerer Abschnitt von Wasser aus Ansaugrohreinspritzvorrichtungen relativ zur Krümmereinspritzvorrichtung als Reaktion auf eine Verdünnungsanforderung, die größer ist als eine Kühlungsanforderung, eingespritzt werden. Danach kann die Steuerung auf Grundlage des gesamten Einspritzfehlers und der Krümmereinspritzung an der Obergrenze die Ansaugrohrwassereinspritzmenge erhöhen, bis die Obergrenze erreicht ist, und den AGR-Strom erhöhen, um die gewünschte Gesamtverdünnung bereitzustellen. Als anderes Beispiel kann ein größerer Abschnitt von Wasser aus Krümmereinspritzvorrichtungen relativ zu den Ansaugrohreinspritzvorrichtungen als Reaktion auf eine größere Kühlungsanforderung eingespritzt werden. Nach der Wassereinspritzung kann die Steuerung als Reaktion auf den gesamten Einspritzfehler und die Krümmereinspritzung an der Obergrenze gegenwärtige Wassereinspritzparameter beibehalten und eine Menge von Zündungsverzögerung erhöhen, um den gewünschten Kühlungsvorteil bereitzustellen.
  • Das Verfahren fährt bei 240 fort, falls sich der Fehler nicht innerhalb der Grenzen einer Einspritzvorrichtung befindet, wobei bestimmt wird, ob sich der Fehler außerhalb der Grenzen beider Einspritzvorrichtungen befindet. Falls sich der Fehler nicht außerhalb der Grenzen beider Einspritzvorrichtungen befindet, kehrt das Verfahren zum Verfahren bei 232 zurück. Falls sich der Fehler außerhalb der Grenzen beider Einspritzvorrichtungen befindet, beinhaltet das Verfahren bei 242 das Beibehalten der Einspritzmengen, die an beide Einspritzvorrichtungen befohlen werden. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren bei 242 das Kompensieren des Wassereinspritzfehlers durch Einstellen eines oder mehrerer Motorbetriebsparameter, wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Verfahren bei 238 erläutert. Da sich der Wassereinspritzfehler außerhalb der Grenzen beider Einspritzvorrichtungen befindet, kompensiert die Steuerung den gesamten Wassereinspritzfehler durch Einstellen der Motorbetriebsparameter. Das Einstellen der Motorbetriebsparameter auf Grundlage des bestimmten Fehlers kann das Einstellen eines oder mehrerer von Zündzeitpunkt, AGR-Strom (über Einstellungen einer AGR-Ventilposition), Motorkraftstoffzufuhr, Drosselposition, Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis usw. beinhalten. Zum Beispiel können AGR-Einstellungen verwendet werden, um den bestimmten Fehler des eingespritzten Wassers zu kompensieren, wenn die Wassereinspritzung zur Verdünnungssteuerung verwendet wurde. Falls Wassereinspritzung als Reaktion auf eine Verdünnungsanforderung, die höher ist als eine Kühlungsanforderung, angefordert wurde, kann die Steuerung den AGR-Strom erhöhen (z. B. durch Erhöhen eines Öffnungsgrads des AGR-Ventils) während die befohlenen Wassereinspritzmengen zur Verdünnung als Reaktion auf ein Wassereinspritzdefizit (weniger Wasser wurde tatsächlich erfasst als befohlen wurde) beibehalten werden. In einem anderen Beispiel können Zündzeitpunkteinstellungen verwendet werden, um den bestimmten Fehler des eingespritzten Wassers zu kompensieren, wenn die Wassereinspritzung zur Ladungskühlung oder Klopfsteuerung verwendet wurde. Die Steuerung kann den Zündzeitpunkt einstellen, um den bestimmten Fehler des eingespritzten Wassers zu kompensieren, wenn die Wassereinspritzung zur Klopfsteuerung (und Ladungskühlung) verwendet wurde, als Reaktion darauf, dass der Wassereinspritzfehler außerhalb der Grenzen beider Einspritzvorrichtungen liegt. Darin kann der Zündzeitpunkt als Reaktion auf ein Wassereinspritzdefizit (weniger Wasser wurde tatsächlich erfasst als befohlen wurde) verzögert werden (z. B. von dem MBT), eine Menge von Zündungsverzögerung kann erhöht werden, während sich der Wassereinspritzfehler erhöht. In noch einem anderen Beispiel kann eine Kraftstoffeinspritzmenge auf Grundlage des bestimmten Wassereinspritzfehlers eingestellt werden.
  • Auf diese Weise kann Wassereinspritzung von einer oder mehreren Wassereinspritzvorrichtungen an unterschiedlichen Motorstellen auf Grundlage des bestimmten Wassereinspritzfehlers und der Grenzen der Einspritzvorrichtungen eingestellt werden, um dem Motor einen gewünschten Wassereinspritzvorteil bereitzustellen. Zusätzlich können Motorbetriebsparameter zum Kompensieren des Wassereinspritzfehlers eingestellt werden, wenn sich eine oder beide Wassereinspritzvorrichtungen an einer Ober- oder Untergrenze befinden, sodass Wassereinspritzung nicht zum Kompensieren des Wassereinspritzfehlers verwendet werden kann.
  • In 3 ist ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Lernen eines Wassereinspritzfehlers und Bestimmen einer zuzuführenden Wassereinspritzmenge zum Kompensieren des Fehlers gezeigt. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Verfahren 200 in 2 erläutert kann eine Abgas-UEGO-Sonde (wie etwa die in 1 gezeigte UEGO 126) verwendet werden, um eine eingespritzte Gesamtmenge von Wasser nach einer Wassereinspritzung aus einer ersten Wassereinspritzvorrichtung an einer ersten Stelle und einer zweiten Wassereinspritzung an einer zweiten Stelle zu bestimmen. Die UEGO-Sonde kann in verschiedenen Modi betrieben werden, auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen und ferner auf Grundlage des Wesens der Schätzung, die von der Sonde durchgeführt wird. Während Motorkraftstoffzufuhrbedingungen kann die Abgas-UEGO in einem nominalen Modus mit einer (festgelegten) Referenzspannung, die auf den Sensor angewendet wird, betrieben werden. Dahingegen kann die UEGO-Sonde während anderen Bedingungen, wie etwa während Motorbedingungen ohne Kraftstoffzufuhr (z. B. während einer DFSO), in dem variablen Spannungsmodus betrieben werden. Als solches zeigt das Verfahren 300 ein beispielhaftes Verfahren zum Bestimmen der Wassereinspritzmenge auf Grundlage der Motorbetriebsparameter und zum Auswählen eines Betriebsmodus der Abgas-UEGO, der Wassereinspritzfehlererkennung ermöglicht.
  • Das Verfahren bei 300 beginnt bei 302 mit Bestimmen, ob Wassereinspritzbedingungen erfüllt wurden. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 206 des Verfahrens 200 beschrieben können Wassereinspritzbedingungen als erfüllt angesehen werden, wenn Wassereinspritzung an einem Motor angefordert wird und Wasser zur Wassereinspritzung verfügbar ist. In einem Beispiel kann Wassereinspritzung als Reaktion darauf, dass eine Krümmertemperatur einen Schwellenwert überschreitet, angefordert werden. Zusätzlich kann Wassereinspritzung angefordert werden, wenn eine Schwellendrehzahl oder - last des Motors erreicht wurde. In einem wieder anderen Beispiel kann Wassereinspritzung auf Grundlage eines über einem Schwellenwert liegenden Motorklopfpegels angefordert werden. Ferner kann Wassereinspritzung als Reaktion auf eine Abgastemperatur, die über einer Schwellenwerttemperatur liegt, angefordert werden, wobei die Schwellenwerttemperatur eine Temperatur ist, über der eine Verschlechterung der Motorkomponenten stromabwärts der Zylinder auftreten kann. Zusätzlich kann Wasser eingespritzt werden, wenn die abgeleitete Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs einen Schwellenwert unterschreitet. Ferner kann das Bestimmen, ob Wassereinspritzbedingungen bei 302 des Verfahrens erfüllt wurden, das Schätzen und/oder Messen von Wasserverfügbarkeit zur Einspritzung beinhalten. Die Wasserverfügbarkeit zur Einspritzung kann auf Grundlage der Ausgabe einer Vielzahl von Sensoren, wie etwa eines Wasserstandssensors und/oder eines Wassertemperatursensors, die im Wasserspeichertank des Wassereinspritzsystems des Motors angeordnet sind (wie z. B. des in 1 gezeigten Wasserstandssensors 65 und Wassertemperatursensors 67), bestimmt werden. Zum Beispiel kann Wasser im Wasserspeichertank unter Frostbedingungen (z. B., wenn die Wassertemperatur im Tank einen Schwellenwert unterschreitet, wobei sich der Schwellenwert bei oder nahe einer Gefriertemperatur befindet) nicht für eine Einspritzung zur Verfügung stehen. In einem anderen Beispiel kann der Wasserstand im Wasserspeichertank einen Schwellenwert unterschreiten, wobei der Schwellenwert auf einer Wassermenge, die für ein Einspritzereignis oder einen Zeitraum von Einspritzzyklen erforderlich ist, basiert ist. Als Reaktion darauf, dass der Wasserstand des Wasserspeichertanks den Schwellenwert unterschreitet, kann ein Nachfüllen des Tanks angezeigt sein.
  • Falls Wassereinspritzbedingungen bei 302 nicht erfüllt sind, fährt das Verfahren bei 304 fort, um die unterbundene Wassereinspritzung beizubehalten. In einem Beispiel ist Wassereinspritzung nicht angefordert und das Verfahren beinhaltet das Fortführen des Motorbetriebs. In einem anderen Beispiel ist Wassereinspritzung nicht zur Einspritzung verfügbar. Falls Wasser nicht zur Einspritzung verfügbar ist, kann das Verfahren bei 304 das Beschleunigen des Sammelns von Wasser von einem oder mehreren Fahrzeugsystemen beinhalten, wie etwa durch Sammeln von Wasser aus einem Wassersammelsystem, das mit einem Wasserspeichertank eines Wassereinspritzsystems des Fahrzeugs gekoppelt ist (wie etwa das in 1 gezeigte Wassersammelsystem 72). Zusätzlich oder alternativ kann die Steuerung eine Benachrichtigung an einen Fahrzeugführer senden, um den Tank manuell nachzufüllen. Die Routine endet dann und der Motor wird ohne Wassereinspritzung betrieben.
  • Falls Wassereinspritzbedingungen bei 302 erfüllt sind, fährt das Verfahren zu 306 fort, wobei bestimmt wird, ob Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr (z. B. DFSO) erfolgen. Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr können Motorbetriebsbedingungen beinhalten, bei denen die Kraftstoffzufuhr unterbrochen ist, der Motor sich jedoch weiterhin dreht und mindestens ein Einlassventil und ein Auslassventil arbeiten; somit strömt Luft durch einen oder mehrere der Zylinder, jedoch wird kein Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt. Unter Bedingungen ohne Kraftstoffzufuhr wird keine Verbrennung durchgeführt und kann sich die Umgebungsluft durch den Zylinder vom Ansaugkanal zum Abgaskanal bewegen. Motorzustände ohne Kraftstoffzufuhr können zum Beispiel Ereignisse einer Kraftstoffabschaltung beim Bremsen (deceleration fuel shut off - DFSO) beinhalten. Die DFSO kann als Reaktion auf ein Freigabeereignis des Gaspedals erfolgen und kann wiederholt während eines Fahrzyklus erfolgen. Wie vorstehend beschrieben können Kraftstoffzufuhrbedingungen des Motors verwendet werden, um den Betriebsmodus der Abgas-UEGO zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Abgas-UEGO-Sonde während Kraftstoffzufuhrbedingungen bei denen eine Schätzung des Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses erfordert wird, in einem nominalen Modus mit einer (festgelegten) Referenzspannung, die auf die Sonde angewendet wird, betrieben werden, wobei die Referenzspannung während des Erfassens beibehalten wird. In einem Beispiel kann die Referenzspannung 450 mV betragen. Während anderen Bedingungen, wie etwa während Motorbedingungen ohne Kraftstoffzufuhr (z. B. während einer DFSO), kann die UEGO-Sonde in dem variablen Spannungsmodus betrieben werden. Darin wird die Referenzspannung der Lambdasonde zwischen der nominalen Referenzspannung von 450 mV und einer höheren Referenzspannung von 800 mV (oder 950 mV) moduliert.
  • Falls der Motor nicht unter DFSO-Bedingungen betrieben wird, beinhaltet das Verfahren bei 308 das Empfangen einer ersten Ausgabe von der Abgas-UEGO, die in einem variablen Spannungs(VVs)-Modus (UEGO_VV_1) betrieben wird. Insbesondere beinhaltet das Verfahren bei 315 das Schätzen eines Abgassauerstoffpegels (oder einer abgeleiteten Abgasluftfeuchtigkeit) auf Grundlage von Ausgabe von einer Abgaslambdasonde (oder UEGO-Sonde, wie etwa der in 1 gezeigten UEGO 126), die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird. Im variablen Spannungsmodus wird die Sonde zwischen einer niedrigeren Referenzspannung (wie etwa 450 mV) und einer höheren Referenzspannung (wie etwa 950 mV) moduliert. Die höhere Spannung führt zu Loslösen von jeglichem Wasser im Abgas in Sauerstoff und die Sonde erfasst den überschüssigen Sauerstoff. Die Steuerung kann die Pumpstromausgabe durch die Sonde an der niedrigeren Spannung mit der Pumpstromausgabe durch die Sonde an der höheren Spannung vergleichen und eine erste Sondenausgabe als den Unterschied zwischen den Pumpströmen bei den Referenzspannungen vor Wassereinspritzung lernen.
  • Bei 310 beinhaltet das Verfahren das Einspritzen von Wasser gemäß dem bestimmten Plan, wie vorstehend für Verfahren 200 in 2 beschrieben. Dies beinhaltet das Bestimmen einer ersten Einspritzmenge von einer ersten Stelle und einer zweiten Einspritzmenge von einer zweiten Stelle auf Grundlage einer Kühlungsanforderung relativ zu einer Verdünnungsanforderung. Als nächstes beinhaltet das Verfahren bei 312 das Empfangen einer zweiten Ausgabe von der Abgas-UEGO-Sonde, die im VVs-Modus (UEGO_VV_2) betrieben wird. Die Steuerung kann die Pumpstromausgabe durch die Sonde bei der niedrigeren Referenzspannung mit der Pumpstromausgabe durch die Sonde bei der höheren Referenzspannung vergleichen und eine zweite Sondenausgabe als den Unterschied zwischen den Pumpströmen bei den Referenzspannungen nach der befohlenen Wassereinspritzung lernen.
  • Nach der Wassereinspritzung empfängt die Steuerung die zweite Ausgabe der UEGO-Sonde und bestimmt eine erfasste Wassereinspritzmenge auf Grundlage des Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe, wie nachstehend unter Bezugnahme auf das Verfahren bei 326 beschrieben.
  • Jedoch fährt das Verfahren bei 320 fort und beinhaltet das Empfangen einer ersten Ausgabe von einer Abgas-UEGO-Sonde, die im nominalen Modus (UEGO_nom_1) betrieben wird, falls der Motor bei 306 unter DFSO-Bedingungen betrieben wird. Während Kraftstoffzufuhrbedingungen bei denen der Motor nicht in DFSO-Bedingungen steht, kann die UEGO in einem nominalen Modus mit einer (festgelegten) Referenzspannung, die auf die Sonde angewendet wird, betrieben werden, wobei die Referenzspannung während des Erfassens beibehalten wird (z. B. kann die Referenzspannung 450 mV sein). Als nächstes beinhaltet das Verfahren bei 322 das Einspritzen von Wasser gemäß dem bestimmten Plan, wie vorstehend für Verfahren 200 in 2 beschrieben. Bei 324 beinhaltet das Verfahren das Empfangen einer zweiten Ausgabe von der Abgas-UEGO-Sonde, die im nominalen Modus (UEGO_nom2) betrieben wird.
  • Sowohl das Verfahren bei 312 als auch das Verfahren bei 324 fahren zu 326 fort, wobei das Verfahren das Bestimmen einer Änderung des Sauerstoffpegels (ΔO2) auf Grundlage des Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe beinhaltet. Nach dem Befehlen der Wassereinspritzung beinhaltet das Verfahren das Bestimmen des Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe der UEGO-Sonde, die in einem nominalen oder VVs-Modus betrieben wird. Dann fährt das Verfahren zu 328 fort und beinhaltet das Bestimmen eines Wassereinspritzfehlers auf Grundlage des ΔO2. Durch Vergleichen der ersten Sondenausgabe, die vor dem Befehlen einer Wassereinspritzung gemessen wurde, mit einer zweiten Sondenausgabe nach der Wassereinspritzung, kann die Steuerung eine Menge von eingespritztem Wasser bestimmen, die im Motor verdampft ist und zur Ladungsverdünnung beigetragen hat. Die Steuerung kann damit eine erfasste oder tatsächliche Menge von Wasser, die im Motor verdampft ist, auf Grundlage eines Unterschieds zwischen der ersten und der zweiten Ausgabe bestimmen, wobei sich die erfasste Menge erhöhte, während sich der Unterschied verringert. Bei 330 beinhaltet das Verfahren das Kalibrieren der Wassereinspritzvorrichtung auf Grundlage des bestimmten Wassereinspritzvorrichtungsfehlers. In einem Beispiel beinhaltet das Kalibrieren der Wassereinspritzvorrichtung das Einstellen einer Menge von eingespritztem Wasser in nachfolgenden Wassereinspritzereignissen auf Grundlage eines Unterschieds zwischen einer befohlenen Einspritzmenge und des bestimmten Wassereinspritzfehlers. In einem anderen Beispiel kann das Kalibrieren der Wassereinspritzvorrichtung das Zuführen einer Reihe von Impulsen und/oder das Zuführen von Impulsen an einer Ober- und einer Untergrenze der Wassereinspritzvorrichtung beinhalten, um einen mittleren Fehler zu bestimmen und nachfolgende Wassereinspritzmengen auf Grundlage des bestimmten mittleren Fehlers der Wassereinspritzvorrichtung einzustellen.
  • Auf diese Weise kann die UEGO-Sonde, die entweder in einem nominalen oder einem variablen Spannungsmodus betrieben wird, verwendet werden, um die tatsächliche Menge von im Motor aufgenommenem Wasser und den Wassereinspritzfehler zu bestimmen, sodass die Wassereinspritzvorrichtung kalibriert werden kann, wodurch die Genauigkeit eines Wassereinspritzsystems verbessert werden kann.
  • In 4, veranschaulicht Diagramm 400 beispielhafte Einstellungen von Wassereinspritzung auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen. Diagramm 400 veranschaulicht das Einspritzen von Wasser über eine oder mehrere Einspritzvorrichtungen eines Wassereinspritzsystems (wie etwa das in 1 gezeigte Wassereinspritzsystem 60), um eine Menge von Wasser, die Ladungskühlungs- oder Ladungsverdünnungsvorteile bereitstellt, zuzuführen. Ferner veranschaulicht das Diagramm das Erfassen einer gesamten Menge von eingespritztem Wasser auf Grundlage einer Abgaslambdasondenausgabe und das Einstellen der Wassereinspritzung, sowie der Motorbetriebsparameter, wie etwa Zündzeitpunkt und AGR-Strom, nach einer Wassereinspritzung. Konkret zeigt das Diagramm 400 bei Verlauf 402 Änderungen der Motordrehzahl, bei Verlauf 404 eine befohlene Menge von Wasser, die über eine Ansaugrohrwassereinspritzvorrichtung eingespritzt ist (wie etwa die in 1 gezeigte Wassereinspritzvorrichtung 48), bei Verlauf 406 eine befohlene Menge von Wasser, die über eine Krümmerwassereinspritzvorrichtung eingespritzt ist ( wie etwa die in 1 gezeigte Wassereinspritzvorrichtung 45), bei Verlauf 410 Änderungen einer Ausgabe einer Abgas-UEGO-Sonde (wie etwa die in 1 gezeigte UEGO 126), bei Verlauf 412 Änderungen des AGR-Stroms und bei Verlauf 414 Änderungen des Zündzeitpunkts. Zusätzlich werden bei Verlauf 403, 404, 407 und 408 Ober- und Untergrenzen für Wassereinspritzung bei einer gewählten Einspritzvorrichtung gezeigt. Für jeden Betriebsparameter ist die Zeit entlang der horizontalen Achse dargestellt und sind die Werte jedes entsprechenden Betriebsparameters entlang der vertikalen Achse dargestellt.
  • Konkret zeigt das Diagramm 400 bei 402-404 eine befohlene Menge von über eine gewählte Wassereinspritzvorrichtung eingespritztem Wasser, bei Verlauf 406 Motorklopfen (z. B. Klopfausgabe von einem oder mehreren Klopfsensoren), bei Verlauf 408 Motorverdünnungsanforderung, bei Verlauf 410 Änderungen einer Ausgabe eines Krümmerladungstemperatursensors, bei Verlauf 412 Änderungen einer Ausgabe einer Abgas-UEGO-Sonde und bei Verlauf 414 eine geschätzte Menge von eingespritztem Wasser (wie auf Grundlage der Ausgabe des MCT-Sensors erfasst). Wassereinspritzung über eine Krümmerwassereinspritzvorrichtung wird über eine gestrichelte Linie bei Verlauf 402 gezeigt; eine gestrichelte Linie entspricht Wassereinspritzung über Ansaugrohrwassereinspritzvorrichtungen, die zum Ansaugkrümmer (Verlauf 404) angewinkelt sind, und eine durchgezogene Linie entspricht Wassereinspritzung über Ansaugrohrwassereinspritzvorrichtung, die in die Einlassventile (Verlauf 406) angewinkelt sind. Für jeden Betriebsparameter ist die Zeit entlang der horizontalen Achse dargestellt und sind die Werte jedes entsprechenden Betriebsparameters entlang der vertikalen Achse dargestellt.
  • Vor der Zeit tl unterschreitet die Motordrehzahl/-last einen Schwellenwert (Verlauf 402) und sind Wassereinspritzbedingungen aufgrund davon, dass Wassereinspritzung nicht benötigt wird, nicht bestätigt. Während dieser Zeit wird Wassereinspritzung unterbunden.
  • Bei Zeit t1 gibt es eine Erhöhung der Motordrehzahl/-last (Verlauf 402) aufgrund einer Erhöhung der Drehmomentanforderung. Aufgrund der Bewegung von Niedriglast- zu Mittellastbedingungen, erhöht sich eine Motorverdünnungsanforderung. Zusätzlich kann sich Klopftendenz aufgrund einer Erhöhung der Lastbedingungen erhöhen und eine Motorkühlungsanforderung erhöht sich. Aufgrund dessen, dass Wassereinspritzbedingungen erfüllt sind, wird Wasser am Motor auf Grundlage der Verdünnungsanforderung und der Kühlungsanforderung eingespritzt. Als Reaktion auf eine Wassereinspritzanforderung befiehlt die Steuerung das Einspritzen einer ersten Menge von Wasser aus der Ansaugrohrwassereinspritzvorrichtung (Verlauf 404) und einer zweiten Menge von Wasser aus der Krümmereinspritzvorrichtung (Verlauf 406) auf Grundlage der Verdünnungsanforderung bzw. der Kühlungsanforderung des Motors. Als Ergebnis der Wassereinspritzung wird der Zündzeitpunkt (Verlauf 414) zwischen Zeit t1 und t2 vorgezogen. Zusätzlich erhöht sich die Ausgabe der UEGO-Sonde (Verlauf 410).
  • Nach der Wassereinspritzung bei Zeit tl bestimmt die Steuerung einen Wassereinspritzfehler auf Grundlage einer Änderung der Ausgabe von der UEGO-Sonde vor und nach der Wassereinspritzung. Die Steuerung bestimmt auf Grundlage des gelernten Wassereinspritzfehlers, dass ein Wassereinspritzdefizit vorliegt. Hier befindet sich der Fehler innerhalb der Grenze von sowohl der Ansaugrohr- als auch der Krümmerwassereinspritzvorrichtung. Infolgedessen stellt die Steuerung zwischen der Zeit t2 und t3 sowohl die erste als auch die zweite Wassereinspritzmenge aus der Ansaugrohr- bzw. der Krümmerwassereinspritzvorrichtung auf Grundlage des bestimmten Wassereinspritzfehlers ein. Die Steuerung erhöht die Menge von Wasser, die von sowohl der Ansaugrohr- als auch der Krümmereinspritzvorrichtung eingespritzt wird, von einer geplante Wassereinspritzmenge (als gestrichelte Linien gezeigt) auf Grundlage des bestimmten Defizit. Aufgrund der erhöhten Wassereinspritzmenge, wird der Zündzeitpunkt (Verlauf 414) vorgezogen und das UEGO-Signal erhöht sich zwischen Zeit t2 und t3.
  • Bei Zeit t3 erhöht sich die Motordrehzahl/-last (Verlauf 402) erneut aufgrund einer Erhöhung der Drehmomentanforderung. Aufgrund der Erhöhung von Motordrehzahl/-last zu einer relativ hohen Motordrehzahl/-last erhöht sich eine Motorkühlungsanforderung. Als Reaktion auf die erhöhte Kühlungsanforderung erhöht die Steuerung Wassereinspritzung von der Ansaugrohrwassereinspritzvorrichtung bei Zeit t3. Das UEGO-Sondensignal verringert sich (Verlauf 410) bei Zeit t3, trotzt erhöhter Wassereinspritzung. Die Steuerung bestimmt auf Grundlage davon, dass eine Änderung der UEGO-Sondenausgabe niedriger ist als erwartet, dass ein Wassereinspritzdefizit vorliegt. Infolgedessen erhöht die Steuerung die Wassereinspritzmenge (Verlauf 404) weiter. Jedoch erreicht die Ansaugrohrwassereinspritzung zwischen Zeit t3 und t4 eine Obergrenze (Verlauf 403). Als Reaktion darauf, dass sich die Ansaugrohrwassereinspritzung an der Obergrenze befindet, erhöht die Steuerung eine befohlene Krümmerwassereinspritzmenge (Verlauf 406) von einer geplanten Menge (gestrichelte Linie), um den Wassereinspritzfehler zu kompensieren und eine gewünschte Kühlungsanforderung zu erreichen. Zusätzlich verzögert die Steuerung den Zündzeitpunkt von dem MBT (Verlauf 414), um eine bleibende Kühlungsanforderung nach Erhöhen der Krümmerwassereinspritzung bereitzustellen.
  • Bei Zeit t4 verringert sich die Motordrehzahl/-last (Verlauf 402) aufgrund einer Verringerung der Drehmomentanforderung. Zusätzlich erhöht sich die Verdünnungsanforderung des Motors relativ zu einer Kühlungsanforderung bei Zeit t4 aufgrund einer Verringerung der Motordrehzahl/-last. Ferner ändern sich die Ober-(Verlauf 407) und Untergrenze (Verlauf 408) für Krümmerwassereinspritzung. Als Reaktion auf Krümmerwassereinspritzung an der Untergrenze erhöht die Steuerung den AGR-Strom, um eine verbleibende Verdünnungsanforderung nach der Wassereinspritzung mit AGR bereitzustellen.
  • Zwischen Zeit t5 und t6 fährt die Motordrehzahl/-last (Verlauf 402) bei einer Mittellastbedingung fort. Zusätzlich bestimmt die Steuerung auf Grundlage des Wassereinspritzfehlers, der auf Grundlage der Änderung der UEGO-Ausgabe (Verlauf 410) gelernt wurde, dass ein Wassereinspritzdefizit vorliegt. Jedoch erreicht die Krümmerwassereinspritzung die Obergrenze (Verlauf 407). Infolgedessen erhöht die Steuerung die Ansaugrohrwassereinspritzung (Verlauf 404) von der geplanten Einspritzmenge (gestrichelte Linie), um den bestimmen Wassereinspritzfehler zu kompensieren. Zusätzlich kann die Steuerung weiterhin die Zündung von dem MBT (Verlauf 414) zwischen Zeit t5 und t6 auf Grundlage des bestimmten Wassereinspritzdefizits verzögern, um eine verbleibende Kühlungsanforderung bereitzustellen. Ferner verringert die Steuerung den AGR-Strom (Verlauf 412) zwischen Zeit t5 und t6 aufgrund von erhöhter Verdünnung als eine Folge von erhöhter Wassereinspritzung.
  • Bei Zeit t6 erhöht sich eine Verdünnungsanforderung des Motors. Als Reaktion darauf, dass Ansaugrohr- (Verlauf 404) und Krümmerwassereinspritzung (Verlauf 406) beide an der Obergrenze liegen, erhöht die Steuerung den AGR-Strom (Verlauf 412), um eine verbleibende gewünschte Verdünnungsanforderung mit AGR bereitzustellen. Ferner wird der Zündzeitpunkt als Reaktion auf Wassereinspritzung vorgezogen (Verlauf 414).
  • Bei Zeit t7 fährt die Motordrehzahl/-last (Verlauf 402) bei einer Mittellastbedingung fort. Nach Wassereinspritzung zwischen Zeit t6 und Zeit t7, ist eine gewünschte Kühlungsanforderung und eine gewünschte Verdünnungsanforderung erreicht. Infolgedessen verringert die Steuerung Wassereinspritzung von sowohl der Ansaugrohr- als auch der Krümmerwassereinspritzvorrichtung auf Grundlage der gewünschten Kühlungsanforderung und der gewünschten Verdünnungsanforderung. Zusätzlich verringert die Steuerung den AGR-Strom auf Grundlage einer verringerten verbleibenden Verdünnungsanforderung nach Wassereinspritzung. Ferner kann die Steuerung Zündung zu dem MBT (Verlauf 414) verzögern.
  • Auf diese Weise kann Wassereinspritzung verwendet werden, um gleichzeitig Motorkühlung und Motorverdünnung durch Einspritzen von Wasser in verschiedene Stellen des Motors gleichzeitig bereitzustellen. Zusätzlich kann die Rückkopplung einer Abgaslambdasonde verwendet werden, um Wassereinspritzung auf Grundlage einer gesamten Wassereinspritzmenge zu steuern. Eine anfängliche Wassereinspritzung, die jeder der Einspritzvorrichtungen befohlen wurde, und die gemessene Gesamtmenge von Wasser, sowie die Grenzen jeder Einspritzvorrichtung, können verwendet werden, um Wassereinspritzung bei jeder Einspritzvorrichtung einzustellen. Der technische Effekt der Verwendung von Rückkopplung von der Lambdasonde, um einen gesamten Wassereinspritzfehler zu bestimmen ist, dass Wassereinspritzfehler durch Einstellen von Wassereinspritzmengen zwischen unterschiedlichen Wassereinspritzvorrichtungen auf Grundlage deren individueller Einspritzvorrichtungsgrenzen kompensiert werden können. Durch Einstellen der Wassereinspritzung von jeder Wassereinspritzvorrichtung können Wassereinspritzfehler besser kompensiert werden. Zusätzlich wird der Bedarf nach spezifischen Sensoren, einschließlich Sensoren für jede verschiedene Wassereinspritzung, durch die Abhängigkeit von einer bestehenden Abgaslambdasonde zur Rückkopplungssteuerung von Wassereinspritzung von mehreren Einspritzvorrichtungen reduziert. Ferner kann Wassereinspritzung durch Einspritzen von Wasser an mehreren Motorstellen und Einstellen für Fehler verwendet werden, um gleichzeitig Klopfentlastung und flüssige AGR bereitzustellen, wodurch die Abhängigkeit von Zündungsverzögerung, um Klopf- und Verbrennungsinstabilitätsproblemen anzugehen, reduziert wird, während Wassereinspritzung verwendet wird, um Motorverdünnung bereitzustellen. Durch Reduzieren der Abhängigkeit von Zündungsverzögerung, um Klopftendenz anzugehen, kann die Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
  • Als eine Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren Einspritzen von Wasser in verschiedene Motorstellen, als Reaktion auf jede einer Motorverdünnungsanforderung und einer Motorkühlungsanforderung; und Korrigieren einer gesamten Wassereinspritzmenge auf Grundlage von Rückkopplung von einer Abgaslambdasonde, die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird. In einem ersten Beispiel des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner das Betreiben des Motors mit einer Menge von Abgasrückführung (AGR) während Einspritzens des Wassers. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste Beispiel und beinhaltet ferner wobei die Menge von Abgasrückführung (AGR) AGR zu einem festgelegten AGR-Prozentsatz von frischem Luftstrom bereitstellt, sogar wenn sich die Motorlast (von einer Mittellast zu einer Mindestlast) ändert. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise eine oder mehrere des ersten und des zweiten Beispiels, und beinhaltet ferner wobei Einspritzen von Wasser in die verschiedenen Motorstellen das Einspritzen von Wasser in einen oder mehrere eines Ansaugkrümmers, stromabwärts einer Ansaugdrossel, eines Ansaugrohrs, stromaufwärts eines Einlassventils und eines Motorzylinders beinhaltet. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels, und beinhaltet ferner wobei Einspritzen von Wasser in verschiedene Motorstellen ferner das Einspritzen von Wasser in den Motor in unterschiedliche Richtungen beinhaltet, wobei die unterschiedlichen Richtungen eine erste Richtung zum Einlassventil hin und eine zweite Richtung vom Einlassventil weg beinhalten. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste bis vierte Beispiel und beinhaltet ferner das Wählen einer ersten Wassereinspritzvorrichtung zum Einspritzen in eine erste Stelle der verschiedenen Motorstellen und einer zweiten Wassereinspritzvorrichtung zum Einspritzen in eine zweite Stelle der verschiedenen Motorstellen auf Grundlage der Motorverdünnungsanforderung relativ zur Motorkühlungsanforderung, wobei die erste Stelle ein Ansaugrohr beinhaltet und die zweite Stelle ein Ansaugrohr beinhaltet, wenn die Motorverdünnungsanforderung höher ist als die Motorkühlungsanforderung, und wobei die erste Stelle ein Ansaugrohr beinhaltet und die zweite Stelle einen Motorzylinder beinhaltet, wenn die Motorverdünnungsanforderung niedriger ist als die Motorkühlungsanforderung. Ein sechstes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste bis fünfte Beispiel und beinhaltet ferner wobei das Einspritzen das Einspritzen der gesamten Wassereinspritzmenge als eine erste Menge von Wasser, die von einer ersten Wassereinspritzvorrichtung an einer ersten Stelle eingespritzt ist und eine zweite Menge von Wasser, die von einer zweiten Wassereinspritzvorrichtung an einer zweite, unterschiedlichen Stelle eingespritzt ist, beinhaltet, und wobei das Korrigieren das Schätzen einer tatsächlichen Wassereinspritzmenge auf Grundlage der Rückkopplung beinhaltet, das Schätzen eines Fehlers zwischen der gesamten Wassereinspritzmenge und der tatsächlichen Wassereinspritzmenge, und Einstellen der ersten Menge relativ zur zweiten Menge auf Grundlage des Fehlers. Ein siebtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste bis sechste Beispiel und beinhaltet ferner wobei jede der ersten Menge und der zweite Menge auf der Motorverdünnungsanforderung und der Motorkühlungsanforderung basiert und ferner auf Motordrehzahl und Motorlast basiert, und wobei das Einstellen Folgendes beinhaltet: Einstellen nur der ersten Menge auf Grundlage des Fehlers während die zweite Menge beibehalten wird, wenn der Fehler innerhalb der ersten Grenze der ersten Einspritzvorrichtung liegt; Einstellen nur der zweiten Menge auf Grundlage des Fehlers während die erste Menge beibehalten wird, wenn sich der Fehler innerhalb einer zweiten Grenze der zweiten Einspritzvorrichtung befindet; und Einstellen sowohl der ersten Menge als auch der zweiten Menge auf Grundlage des Fehlers, wenn sich der Fehler innerhalb der ersten Grenze der ersten Einspritzvorrichtung und der zweiten Grenze der zweiten Einspritzvorrichtung befindet. Ein achtes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste bis siebte Beispiel, und beinhaltet ferner wobei die erste Grenze der ersten Einspritzvorrichtung und die zweite Grenze der zweiten Einspritzvorrichtung jeweils auf einer oder mehreren einer Motortemperatur, Ansaugluftfeuchtigkeit und Menge von AGR während des Einspritzens basiert ist. Ein neuntes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste bis achte Beispiel, und umfasst ferner das Beibehalten von sowohl der ersten Menge als auch der zweiten Menge während des Einstellens von einem oder mehreren der Menge von AGR und des Zündzeitpunkts auf Grundlage des Fehlers, wenn sich der Fehler außerhalb der ersten Grenze der ersten Einspritzvorrichtung und außerhalb der zweiten Grenze der zweiten Einspritzvorrichtung befindet. Ein zehntes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste bis neunte Beispiel und beinhaltet ferner wobei die Abgaslambdasonde, die in dem variablen Spannungsmodus betrieben wird, eine Referenzspannung der Lambdasonde beinhaltet, die zwischen jedem einer ersten, niedrigeren Spannung und einer zweiten, höheren Spannung moduliert wird, und wobei das Korrigieren das Schätzen eines Netto-Wassereinspritzfehlers auf Grundlage einer ersten Ausgabe der Sonde, die im variablen Spannungsmodus betrieben wird, vor dem Einspritzen des Wassers, und einer zweiten Ausgabe der Sonde, die im variablen Spannungsmodus betrieben wird, nach dem Einspritzen des Wassers, beinhaltet.
  • Als eine andere Ausführungsform umfasst ein Verfahren während des Betreibens eines Motors mit einer Menge von Abgasrückführung (AGR) das Einspritzen einer ersten Menge von Wasser in eine erste Motorstelle und einer zweiten Menge von Wasser in eine zweite Motorstelle, wobei die erste und zweite Menge vorwärtsgekoppelt gewählt sind, um jede einer Motorkühlungsanforderung und einer Motorverdünnungsanforderung zu erfüllen, wobei die erste und zweite Menge auf Grundlage eines über eine Abgaslambdasonde, die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird, geschätzten Netto-Wassereinspritzfehlers rückkopplungseingestellt ist. In einem ersten Beispiel des Verfahrens beinhaltet das Verfahren ferner das Bestimmen eines ersten Fehlerschwellenwerts für die erste Einspritzvorrichtung und eines zweiten Fehlerschwellenwerts für die zweite Einspritzvorrichtung auf Grundlage von Motortemperatur, Ansaugluftfeuchtigkeit, der ersten Motorstelle relativ zur zweiten Motorstelle, und der Menge von AGR, und wobei die Rückkopplungseinstellung das Einstellen der ersten Menge und der zweiten Menge auf Grundlage des Netto-Wassereinspritzfehlers relativ zu jedem des ersten Fehlerschwellenwert und des zweiten Fehlerschwellenwerts beinhaltet. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste Beispiel und beinhaltet ferner wobei die Rückkopplungseinstellung Folgendes umfasst: gleiches Einstellen der ersten und zweiten Menge auf Grundlage des Netto-Wassereinspritzfehlers bis einer des ersten Fehlerschwellenwerts und des zweiten Fehlerschwellenwerts erreicht ist, und danach Einstellen nur der ersten Menge nachdem der zweite Fehlerschwellenwert erreicht ist und Einstellen nur der zweiten Menge, nachdem der erste Fehlerschwellenwert erreicht ist. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise ein oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner ferner umfassend das Einstellen der Menge von AGR auf Grundlage der Rückkopplungseinstellung der ersten Menge und der zweiten Menge umfasst. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste bis dritte Beispiel und beinhaltet ferner wobei das Schätzen des Netto-Wassereinspritzfehlers über die Abgaslambdasonde Folgendes beinhaltet: Modulieren einer Referenzspannung der Sonde zwischen einer ersten niedrigeren Spannung und einer zweiten höheren Spannung vor und nach dem Einspritzen; Bestimmen eines ersten Unterschieds zwischen einem Pumpstrom des Sensors bei der ersten Spannung und bei der zweiten Spannung, als Reaktion auf die Modulation vor dem Einspritzen; Bestimmen eines zweiten Unterschieds zwischen dem Pumpstrom der Sonde bei der ersten Spannung und bei der zweiten Spannung, als Reaktion auf die Modulation nach dem Einspritzen; und Bestimmen des Netto-Wassereinspritzfehlers auf Grundlage des ersten Unterschieds relativ zum zweiten Unterschied. Ein fünftes Beispiel des Verfahrens beinhaltet wahlweise das erste bis vierte Beispiel und beinhaltet ferner wobei die erste Einspritzvorrichtung eine Ansaugrohrwassereinspritzvorrichtung ist und wobei die erste Stelle eine Einlassventiloberfläche beinhaltet, wenn ein Einlassventil geschlossen ist, und eine Ansaugrohroberfläche, wenn das Einlassventil geöffnet ist, und wobei die zweite Einspritzvorrichtung eine Krümmerwassereinspritzvorrichtung ist und die zweite Stelle einen Ansaugkrümmer, stromabwärts einer Ansaugdrossel beinhaltet.
  • Als noch eine andere Ausführungsform, beinhaltet ein System einen Motor; eine erste Wassereinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Wasser in ein Ansaugrohr; eine zweite Wassereinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Wasser in einen Ansaugkrümmer; eine Lambdasonde, die an einen Abgaskrümmer gekoppelt ist; einen AGR-Durchlass, der ein AGR-Ventil zum Rückführen des Abgases von dem Abgaskrümmer zu dem Ansaugkrümmer beinhaltet; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen zum: Schätzen jeder einer Motorverdünnungsanforderung und einer Motorkühlungsanforderung auf Grundlage von Motordrehzahl und -last; Bestimmen einer gesamten Wassereinspritzmenge, die jede der Motorverdünnungsanforderung und der Motorkühlungsanforderung erfüllt; Befehlen einer gesamten Wassereinspritzmenge als ein anfängliches Verhältnis einer ersten Wassereinspritzmenge von der ersten Wassereinspritzvorrichtung und einer zweiten Wassereinspritzmenge von der ersten Wassereinspritzvorrichtung, wobei das anfängliche Verhältnis auf der gesamten Wassereinspritzmenge und Einspritzgrenzen von jeder der ersten und der zweiten Wassereinspritzvorrichtung basiert; Schätzen einer tatsächlichen Menge von Wasser, das in den Motor eingespritzt wurde, auf Grundlage von Rückkopplung von der Lambdasonde, die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird; und Aktualisieren des anfänglichen Verhältnisses auf Grundlage eines Fehlers zwischen der befohlenen gesamten Wassereinspritzmenge und der bestimmten tatsächlichen Menge von Wasser. In einem ersten Beispiel des Systems beinhaltet das System ferner wobei das Aktualisieren Folgendes umfasst: Aktualisieren der ersten Menge auf Grundlage des Fehlers relativ zur Einspritzgrenze der ersten Einspritzvorrichtung; Aktualisieren der zweiten Menge auf Grundlage des Fehlers relativ zur Einspritzgrenze der zweiten Einspritzvorrichtung; Aktualisieren einer Position des AGR-Ventils auf Grundlage eines Motorverdünnungsdefizits nach dem Aktualisieren; und Verzögern eines Zündzeitpunkts auf Grundlage eines Motorkühlungsdefizits nach dem Aktualisieren. Ein zweites Beispiel des Systems beinhaltet wahlweise das erste Beispiel und beinhaltet ferner wobei das Aktualisieren ferner Folgendes umfasst: Aktualisieren der ersten Menge und der zweiten Menge mit einer gleichen Geschwindigkeit, wenn sich der Fehler innerhalb der Einspritzgrenzen von jeder der ersten Einspritzvorrichtung und der zweiten Einspritzvorrichtung befindet; und Aktualisieren der ersten Menge und der zweiten Menge in einer ungleichen Geschwindigkeit, wenn sich der Fehler innerhalb der Einspritzgrenze der ersten Einspritzvorrichtung und der zweiten Einspritzvorrichtung befindet.
  • Es ist zu beachten, dass die hier beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemauslegungen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem programmiert wird, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der unterschiedlichen Systeme und Anordnungen und weitere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8960133 [0003]

Claims (14)

  1. Verfahren, das Folgendes umfasst: Einspritzen von Wasser in verschiedene Motorstellen als Reaktion auf jede einer Motorverdünnungsanforderung und einer Motorkühlungsanforderung; und Korrigieren einer gesamten Wassereinspritzmenge auf Grundlage von Rückkopplung von einer Abgaslambdasonde, die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Betreiben des Motors mit einer Menge von Abgasrückführung (AGR) während des Einspritzens des Wassers.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Menge von Abgasrückführung (AGR) AGR zu einem festgelegten AGR-Prozentsatz von frischem Luftstrom bereitstellt, auch wenn sich die Motorlast (von einer Mittellast zu einer Mindestlast) ändert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Einspritzen von Wasser in die verschiedenen Motorstellen das Einspritzen von Wasser in einen oder mehrere eines Ansaugkrümmers, stromabwärts einer Ansaugdrossel, eines Ansaugrohrs, stromaufwärts eines Einlassventils, und eines Motorzylinders beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Einspritzen von Wasser in verschiedene Motorstellen ferner das Einspritzen von Wasser in den Motor in unterschiedliche Richtungen beinhaltet, wobei die unterschiedlichen Richtungen eine erste Richtung zum Einlassventil hin und eine zweite Richtung vom Einlassventil weg beinhalten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend das Wählen einer ersten Wassereinspritzvorrichtung zum Einspritzen in eine erste Stelle der verschiedenen Motorstellen und einer zweiten Wassereinspritzvorrichtung zum Einspritzen in eine zweite Stelle der verschiedenen Motorstellen auf Grundlage der Motorverdünnungsanforderung relativ zur Motorkühlungsanforderung, wobei die erste Stelle ein Ansaugrohr beinhaltet und die zweite Stelle ein Ansaugrohr beinhaltet, wenn die Motorverdünnungsanforderung höher ist als die Motorkühlungsanforderung, und wobei die erste Stelle ein Ansaugrohr beinhaltet und die zweite Stelle einen Motorzylinder beinhaltet, wenn die Motorverdünnungsanforderung niedriger ist als die Motorkühlungsanforderung.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einspritzen das Einspritzen der gesamten Wassereinspritzmenge als eine erste Menge von Wasser, die von einer ersten Wassereinspritzvorrichtung an einer ersten Stelle eingespritzt wird, und eine zweite Menge von Wasser, die von einer zweiten Wassereinspritzvorrichtung an einer zweiten, unterschiedlichen Stelle eingespritzt wird, beinhaltet, und wobei das Korrigieren das Schätzen einer tatsächlichen Wassereinspritzmenge auf Grundlage der Rückkopplung, das Schätzen eines Fehlers zwischen der gesamten Wassereinspritzmenge und der tatsächlichen Wassereinspritzmenge, und das Einstellen der ersten Menge relativ zur zweiten Menge auf Grundlage des Fehlers beinhaltet.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei jede der ersten Menge und der zweiten Menge auf der Motorverdünnungsanforderung und der Motorkühlungsanforderung basiert sind, und ferner auf Motordrehzahl und Motorlast basiert, und wobei das Einstellen Folgendes umfasst: Einstellen nur der ersten Menge auf Grundlage des Fehlers während die zweite Menge beibehalten wird, wenn sich der Fehler innerhalb einer ersten Grenze der ersten Einspritzvorrichtung befindet; Einstellen nur der zweiten Menge auf Grundlage des Fehlers während die erste Menge beibehalten wird, wenn sich der Fehler innerhalb einer zweiten Grenze der zweiten Einspritzvorrichtung befindet; und Einstellen sowohl der ersten Menge als auch der zweiten Menge auf Grundlage des Fehlers, wenn sich der Fehler innerhalb der ersten Grenze der ersten Einspritzvorrichtung und der zweiten Grenze der zweiten Einspritzvorrichtung befindet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste Grenze der ersten Einspritzvorrichtung und die zweite Grenze der zweiten Einspritzvorrichtung jeweils auf einem oder mehreren einer Motortemperatur, Ansaugluftfeuchtigkeit und der Menge von AGR während des Einspritzens basiert.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend das Beibehalten von sowohl der ersten Menge als auch der zweiten Menge während des Einstellens von einer oder mehreren der Menge von AGR und Zündzeitpunkt auf Grundlage des Fehlers, wenn sich der Fehler außerhalb der ersten Grenze der ersten Einspritzvorrichtung und außerhalb der zweiten Grenze der zweiten Einspritzvorrichtung befindet.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abgaslambdasonde, die in dem variablen Spannungsmodus betrieben wird, eine Referenzspannung der Lambdasonde beinhaltet, die zwischen jeder einer ersten, niedrigeren Spannung und einer zweiten, höheren Spannung moduliert wird, und wobei das Korrigieren das Schätzen eines Netto-Wassereinspritzfehlers auf Grundlage einer ersten Ausgabe der Sonde, die im variablen Spannungsmodus betrieben wird, vor dem Einspritzen des Wassers, und einer zweiten Ausgabe der Sonde, die im variablen Spannungsmodus betrieben wird, nach dem Einspritzen des Wassers, beinhaltet.
  12. Motorsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor; eine erste Wassereinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Wasser in ein Ansaugrohr; eine zweite Wassereinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Wasser in einen Ansaugkrümmer; eine Lambdasonde, die an einen Abgaskrümmer gekoppelt ist; einen AGR-Durchlass, der ein AGR-Ventil zum Rückführen des Abgases von dem Abgaskrümmer zu dem Ansaugkrümmer beinhaltet; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen zum: Schätzen jeder einer Motorverdünnungsanforderung und einer Motorkühlungsanforderung auf Grundlage von Motordrehzahl und -last; Bestimmen einer gesamten Wassereinspritzmenge, die jede der Motorverdünnungsanforderung und der Motorkühlungsanforderung erfüllt; Befehlen der gesamten Wassereinspritzmenge als ein anfängliches Verhältnis einer ersten Wassereinspritzmenge von der ersten Wassereinspritzvorrichtung und einer zweiten Wassereinspritzmenge von der ersten Wassereinspritzvorrichtung, wobei das anfängliche Verhältnis auf der gesamten Wassereinspritzmenge und Einspritzgrenzen von jeder der ersten und der zweiten Wassereinspritzvorrichtung basiert; Schätzen einer tatsächlichen Menge von Wasser, das in den Motor eingespritzt wurde, auf Grundlage von Rückkopplung von der Lambdasonde, die in einem variablen Spannungsmodus betrieben wird; und Aktualisieren des anfänglichen Verhältnisses auf Grundlage eines Fehlers zwischen der befohlenen gesamten Wassereinspritzmenge und der geschätzten tatsächlichen Menge von Wasser.
  13. System nach Anspruch 12, wobei das Aktualisieren Folgendes beinhaltet: Aktualisieren der ersten Menge auf Grundlage des Fehlers relativ zur Einspritzgrenze der ersten Einspritzvorrichtung; Aktualisieren der zweiten Menge auf Grundlage des Fehlers relativ zur Einspritzgrenze der zweiten Einspritzvorrichtung; Aktualisieren einer Position des AGR-Ventils auf Grundlage eines Motorverdünnungsdefizits nach dem Aktualisieren; und Verzögern eines Zündzeitpunkts auf Grundlage eines Motorkühlungsdefizits nach dem Aktualisieren.
  14. System nach Anspruch 12, wobei das Aktualisieren ferner Folgendes beinhaltet: Aktualisieren der ersten Menge und der zweiten Menge zu einer gleichen Geschwindigkeit, wenn sich der Fehler innerhalb der Einspritzgrenze von jeder der ersten Einspritzvorrichtung und der zweiten Einspritzvorrichtung befindet; und Aktualisieren der ersten Menge und der zweiten Menge zu einer ungleichen Geschwindigkeit, wenn sich der Fehler innerhalb der Einspritzgrenze von einer der ersten Einspritzvorrichtung und der zweiten Einspritzvorrichtung befindet.
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