DE102019107425A1

DE102019107425A1 - Verfahren und system zur wassersammlung und -nutzung an bord eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019107425A1
Application number: DE102019107425.8A
Authority: DE
Inventors: Douglas Martin; John Rollinger
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2019-09-26
Also published as: US20190291666A1; US10844774B2; CN110360033A

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Verfahren und System zur Wassersammlung und -nutzung an Bord eines Fahrzeugs bereit. Es werden Verfahren und Systeme zum Optimieren der Sammlung, Nutzung und Aufbereitung von Wasser an Bord eines Fahrzeugs bereitgestellt. Wasser wird aus verschiedenen Stellen des Fahrzeugs gewonnen, einschließlich aus dem Motorbetrieb, Kondenswasser an der Oberfläche und über Entfeuchtung. Wasser wird auf Grundlage der Quelle des Wassers sowie der beabsichtigten Verwendung unterschiedlich aufbereitet.

Description

GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern der Sammlung, Aufbereitung und Nutzung von Wasser an Bord eines Fahrzeugs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Wasser kann an einer Vielzahl von Stellen in einem Fahrzeugsystem verwendet (z. B. eingespritzt, eingesprüht usw.) werden, um ein breites Spektrum von Problemen zu beheben. Zum Beispiel kann Wasser in einen Motoransaugkrümmer eingespritzt werden, um die Luftladung zu befeuchten, oder in einen Abgaskrümmer, um das Abgas zu reinigen. Als ein anderes Beispiel kann Wasser zur Klopfsteuerung oder Temperatursteuerung direkt in eine Brennkammer eingespritzt werden. In noch anderen Beispielen kann Wasser auf die Oberfläche einer Fahrzeugkomponente gesprüht werden, um die Komponente zu reinigen oder zu kühlen (wie etwa auf eine Windschutzscheibe, eine Kameralinse, eine Fahrzeugkarosserie usw.) oder um Feinstaub zu entfernen. Noch ferner kann das Wasser aufbereitet (z. B. filtriert oder destilliert) werden, um Trinkwasser bereitzustellen, das durch einen Fahrzeuginsassen verbraucht werden kann.
Das ausgegebene Wasser kann aus einem Wassergewinnungssystem stammen, das an Bord des Fahrzeugs vorhanden ist. Zum Beispiel kann Wasser, das als Nebenprodukt während des Fahrzeugbetriebs erzeugt wird, wie etwa während der Kraftstoffverbrennung in einem Zylinder, während des Betriebs eines Klimatisierungssystems, aufgrund von Kondensation auf einer Fahrzeugoberfläche usw., durch das Wassergewinnungssystem gewonnen, aufbereitet und gespeichert werden. Ein Beispiel für ein Wassergewinnungssystem, das an Bord eines Fahrzeugs verfügbar ist, ist von Martin et al. in US20160083936 gezeigt. Zusätzlich oder optional kann das Wassererzeugungssystem einen elektrischen Wassererzeuger beinhalten, der elektrische Leistung verwendet, um Wasser aus Umgebungsluftfeuchtigkeit zu gewinnen. Ein Beispiel für ein Wassererzeugungssystem, das an ein Fahrzeug gekoppelt ist, ist von Engel et al. in US20040040322 gezeigt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die Vorteile der Wassernutzung durch die Verfügbarkeit von Wasser an Bord des Fahrzeugs begrenzt sein können. Demnach können zusätzliche Gelegenheiten vorliegen, um Wasser während des Fahrzeugbetriebs zu gewinnen, die bisher ungenutzt bleiben. Es kann zudem schwierig sein, die Wassernutzung angesichts der unterschiedlichen Wassernutzungsstellen sowie der Toleranz der verschiedenen Nutzungen gegenüber der Wasserqualität zu optimieren. Zum Beispiel kann Wasser schlechter Qualität zur Einspritzung in einen Zylinder ungeeignet sein, aber zum Reinigen einer Scheibe oder zum Sprühen auf eine heiße Fahrzeugkomponente verwendbar sein. Falls das Wasser aufgrund von schlechter Qualität entsorgt wird, kann es sein, dass nicht genügend Wasser zum Kühlen der Fahrzeugkomponente verfügbar ist. Falls das Wasser schlechter Qualität andererseits zurückgehalten wird und zur Einspritzung in einen Zylinder verwendet wird, können die Verbrennungsstabilität und Leistung gefährdet werden.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können die vorstehenden Probleme durch ein Verfahren für ein Fahrzeug behoben werden, das Folgendes umfasst: selektives Betreiben einer Pumpe während eines Motorstarts zum Saugen von Kondensat aus einem Ansaugkrümmer in einen Wasserbehälter eines Wassererzeugungssystems an Bord des Fahrzeugs. Das während des Motorstarts aus dem Ansaugkrümmer gesammelte Kondensat kann anders aufbereitet werden als während des Motorbetriebs aus einer Fahrzeugklimatisierungseinheit (air-conditioning unit - AC-Einheit) gesammeltes Kondensat. Zusätzlich kann das Kondensat aus dem Ansaugkrümmer an einer anderen Stelle verwendet werden als das AC-Kondensat. Auf diese Art und Weise kann die Wassersammlung, -aufbereitung und -nutzung optimiert werden.
Als ein Beispiel kann ein Fahrzeug mit einem Wassererzeugungssystem zum Gewinnen von an Bord des Fahrzeugs erzeugtem Wasser sowie in Umgebungsluft eingeschlossenem Wasser konfiguriert sein. Das Wassererzeugungssystem kann einen Wassersammler beinhalten, der dazu konfiguriert ist, während des Motorbetriebs Kondensat aus einer AC-Einheit zu sammeln. Das aus einem Verflüssiger der AC-Einheit gesammelte AC-Kondensat kann in einem ersten Wasserbehälter gespeichert werden. Das Wassererzeugungssystem kann einen anderen pumpenbetriebenen Sammler beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Kondensat während eines Motorstarts nach einer längeren Motorabstellung (wie etwa einer Motorabstellung, die länger als ein Schwellenwert ist, bei kalten Umgebungsbedingungen) vom Boden eines Ansaugkrümmers (intake manifold - IM) zu sammeln. Das IM-Kondensat kann an einem zweiten Wasserbehälter gespeichert werden. Zusätzlich zum Speichern der Kondensate an unterschiedlichen Stellen können die Kondensate an Bord des Fahrzeugs auf unterschiedliche Grade aufbereitet und zu unterschiedlichen Zwecken verwendet werden. Zum Beispiel kann das IM-Kondensat auf einen höheren Grad filtriert werden (als das AC-Kondensat) und dann zur Einspritzung in Zylinder während der Motorklopfsteuerung verwendet werden. Dies liegt daran, dass das IM-Kondensat etwas Kraftstoffverunreinigung aufweisen kann, da es aus dem Ansaugkrümmer gesammelt ist. Demzufolge wird es vorzugsweise an einer Stelle verwendet, wo der verunreinigende Kraftstoff verbrannt werden kann, ohne dass Probleme bei der Motorleistung verursacht werden. Das zusätzliche Filtrationsniveau gewährleistet, dass das in den Zylinder eingespritzte Wasser keinerlei Partikel aufweist, die Verbrennungsinstabilität verursachen können. Im Vergleich dazu kann das AC-Kondensat auf einen niedrigeren Grad filtriert werden und zum Sprühen auf Reifen und Bremsbeläge zur Partikelunterdrückung verwendet werden.
Auf diese Art und Weise kann die Wassernutzung besser mit Wassersammlungs- und Wasseraufbereitungsereignissen koordiniert werden. Indem Wasser gesammelt wird, das während eines Motorkaltstarts in einem Ansaugkrümmer kondensiert, werden die Gelegenheiten zur Wassersammlung erweitert. Die technische Wirkung davon, dass Wasser aus unterschiedlichen Quellen an unterschiedlichen Behältern gesammelt und diese auf Grundlage der Quelle des Wassers und der beabsichtigten Verwendung unterschiedlich aufbereitet werden, besteht darin, dass ein höherer Wirkungsgradvorteil des Fahrzeugs (oder Motors) pro Wassereinheit erreicht werden kann. Zum Beispiel können die Größe, Lebensdauer und Reinigungsanforderungen von Aufbereitungskomponenten (z. B. Filtern), die jeder Wasserleitung zugehörig sind, gemäß den Bedürfnissen jeder Verwendung optimiert werden, statt dass es erforderlich ist, dass das gesamte gesammelte Wasser für eine maximale Aufreinigungsanforderung aufbereitet wird. Die individuell angepasste Aufbereitung reduziert zudem den Leistungsverbrauch durch das Wassererzeugungssystem, was die Kraftstoffökonomie des Fahrzeugs insgesamt verbessert. Indem Nutzungen von Wassereinspritzung auf Grundlage von aktuellen Betriebsbedingungen sowie Wasserständen (aktuell und vorhergesagt) in einem Wasserbehälter ein Prioritätswert zugeordnet wird und indem Wasser auf Grundlage der Prioritätswerte eingespritzt wird, wird die Wassernutzung verbessert. Indem das an Bord des Fahrzeugs verfügbare Wassererzeugungssystem auf Grundlage von Änderungen des Wasserstands während Wassersammlungs- und -nutzungsereignissen diagnostiziert wird, kann ein Systemleck rechtzeitig festgestellt und behoben werden. Indem die Wassernutzung auf Grundlage der Umgebungstemperatur eingestellt wird, wie etwa durch Herausspülen des Wassers in Wasserleitungen des Wassererzeugungssystems während ausgedehnter kalter Bedingungen, wird das Gefrieren von Wasser in den Leitungen reduziert. Infolgedessen wird eine Beschädigung des Systems, die aus gefrorenem Wasser in den Leitungen hätte hervorgehen können, reduziert. Insgesamt können die Wassernutzungsvorteile bei einem Fahrzeug über ein breiteres Spektrum von Betriebsbedingungen und über einen größeren Abschnitt eines Fahrzyklus ausgedehnt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems, das ein bordeigenes Wassererzeugungssystem beinhaltet.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines bordeigenen Wassererzeugungssystems, das in dem Fahrzeugsystem aus 1 enthalten sein kann.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm auf hoher Ebene zum Gewinnen von Wasser aus unterschiedlichen Wasserquellen an Bord eines Fahrzeugs und Aufbereiten des Wassers auf unterschiedliche Art und Weise auf Grundlage der beabsichtigten Wasserverwendung.
4 zeigt ein prognostisches Beispiel für die Wassersammlung, -aufbereitung und -nutzung an Bord eines Fahrzeugs.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Koordinieren der Sammlung, Aufbereitung und Nutzung von Wasser an Bord eines Fahrzeugs, wie etwa des Fahrzeugsystems aus 1. Ein Wassererzeugungssystem, wie etwa das System aus 2, kann dazu konfiguriert sein, Wasser zu gewinnen und zu sammeln, das während des Fahrzeugbetriebs, wie etwa während der Zylinderverbrennung, des Klimaanlagenbetriebs, der Kondensation von Umgebungswasser usw., an Bord des Fahrzeugs erzeugt wird. Zusätzlich kann das Wassererzeugungssystem dazu konfiguriert sein, elektrische Leistung zum Gewinnen von Wasser aus der Umgebungsluft zu verwenden. Eine Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerroutine wie etwa die beispielhafte Routine aus 3 durchzuführen, um die Sammlung und Aufbereitung von Wasser von verschiedenen Stellen des Fahrzeugs zu koordinieren. Ein Entweichen von Wasser aus einem Wasserbehälter kann auf Grundlage von erfassten Änderungen des Wasserstands des Behälters abgeleitet werden. Ein beispielhafter Wasseraufbereitungsvorgang ist in 4 gezeigt. Auf diese Art und Weise können die Fahrzeugleistungsvorteile der Wasserverwendung ausgedehnt werden.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeugantriebssystem 100. Das Fahrzeugantriebssystem 100 beinhaltet einen Elektromotor 120 und einen Kraftstoffverbrennungsmotor 110. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist der Motor 110 eine Brennkraftmaschine und ist der Elektromotor 120 ein elektrischer Motor. Der Elektromotor 120 kann dazu konfiguriert sein, eine andere Energiequelle zu verwenden oder zu verbrauchen als der Motor 110. Zum Beispiel kann der Motor 110 einen Flüssigkraftstoff (z. B. Benzin) verbrauchen, um eine Motorleistung zu erzeugen, während der Elektromotor 120 elektrische Energie verbrauchen kann, um eine Elektromotorleistung zu erzeugen. Demnach kann ein Fahrzeug mit dem Antriebssystem 100 als Hybridelektrofahrzeug (hybrid electric vehicle - HEV) bezeichnet werden.
Das Fahrzeugantriebssystem 100 kann in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen, denen das Fahrzeugantriebssystem ausgesetzt ist, vielfältige unterschiedliche Betriebsmodi verwenden. Einige dieser Modi können ermöglichen, dass der Motor 110 in einem ausgeschalteten Zustand (z. B. auf einen abgeschalteten Zustand festgelegt) gehalten wird, in dem die Verbrennung von Kraftstoff in dem Motor unterbrochen ist. Zum Beispiel kann der Elektromotor 120 das Fahrzeug unter ausgewählten Betriebsbedingungen über das Antriebsrad 130 antreiben, wie durch den Pfeil 122 angegeben, während der Motor 110 abgeschaltet ist (hier auch als reiner Elektromodus bezeichnet).
Während anderer Betriebsbedingungen kann der Motor 110 auf einen abgeschalteten Zustand festgelegt sein (wie vorstehend beschrieben), während der Elektromotor 120 dazu betrieben werden kann, eine Energiespeichervorrichtung 150 aufzuladen. Zum Beispiel kann der Elektromotor 120 ein Raddrehmoment von dem Antriebsrad 130 empfangen, wie durch den Pfeil 122 angegeben, und die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zur Speicherung in der Energiespeichervorrichtung 150 umwandeln, wie durch einen Pfeil 124 angegeben. Dieser Betrieb kann als Nutzbremsen des Fahrzeugs bezeichnet werden. Somit kann der Elektromotor 120 in einigen Beispielen als Generator fungieren. In anderen Beispielen kann stattdessen jedoch ein Generator 125 ein Raddrehmoment von dem Antriebsrad 130 empfangen und die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zur Speicherung in der Energiespeichervorrichtung 150 umwandeln, wie durch einen Pfeil 114 angegeben. Als ein zusätzliches Beispiel kann der Elektromotor 120 in der Energiespeichervorrichtung 150 gespeicherte Energie verwenden, um den Motor 110 bei einem Startbetrieb anzulassen, wie durch einen Pfeil 116 angegeben. In dieser Schrift ist die Energiespeichervorrichtung 150 eine Hochspannungsspeichervorrichtung wie etwa eine Systembatterie, die an eine elektrische Architektur mit 48 V des Fahrzeugs gekoppelt ist. In einem Beispiel ist die Systembatterie eine Lithium-Ionen-Batterie.
Während noch anderer Betriebsbedingungen kann der Motor 110 betrieben werden, indem Kraftstoff verbrannt wird, der aus einem Kraftstoffsystem 140 aufgenommen wird, wie durch einen Pfeil 142 angegeben. Zum Beispiel kann der Motor 110 betrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie durch einen Pfeil 112 angegeben, während der Elektromotor 120 abgeschaltet ist. Während anderer Betriebsbedingungen können sowohl der Motor 110 als auch der Elektromotor 120 jeweils betrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie durch die Pfeile 112 bzw. 122 angegeben. Eine Konfiguration, bei der sowohl der Motor als auch der Elektromotor das Fahrzeug selektiv antreiben können, kann als Fahrzeugantriebssystem vom Paralleltyp bezeichnet werden. Es ist anzumerken, dass in einigen Beispielen der Elektromotor 120 das Fahrzeug über einen ersten Satz von Antriebsrädern antreiben kann und der Motor 110 das Fahrzeug über einen zweiten Satz von Antriebsrädern antreiben kann.
In anderen Beispielen kann das Fahrzeugsystem 100 als Fahrzeugantriebssystem vom Serientyp konfiguriert sein, wodurch der Motor die Antriebsräder nicht direkt antreibt. Vielmehr kann der Motor 110 betrieben werden, um den Elektromotor 120 mit Leistung zu versorgen, der wiederum das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 antreiben kann, wie durch den Pfeil 122 angegeben. Zum Beispiel kann der Motor 110 während ausgewählter Betriebsbedingungen den Generator 125 antreiben, wie durch den Pfeil 117 angegeben, der wiederum einem oder mehreren von dem Elektromotor 120, wie durch einen Pfeil 114 angegeben, oder der Energiespeichervorrichtung 150, wie durch den Pfeil 162 angegeben, elektrische Energie zuführen kann. Als ein anderes Beispiel kann der Motor 110 betrieben werden, um den Elektromotor 120 anzutreiben, der wiederum als Generator fungieren kann, um die Motorleistung in elektrische Energie umzuwandeln. Die elektrische Energie kann zum Beispiel zur späteren Verwendung durch den Elektromotor in der Energiespeichervorrichtung 150 gespeichert werden.
Das Kraftstoffsystem 140 kann einen oder mehrere Kraftstofftanks zum Speichern von Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs beinhalten. Zum Beispiel kann der Kraftstofftank einen oder mehrere Flüssigkraftstoffe speichern, einschließlich unter anderem: Benzin, Diesel und Alkoholkraftstoffe. In einigen Beispielen kann der Kraftstoff als ein Gemisch aus zwei oder mehr unterschiedlichen Kraftstoffen an Bord des Fahrzeugs gespeichert sein. Zum Beispiel kann der Kraftstofftank dazu konfiguriert sein, ein Gemisch aus Benzin und Ethanol (z. B. E10, E85 usw.) oder ein Gemisch aus Benzin und Methanol (z. B. MIO, M85 usw.) zu speichern, wodurch diese Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische dem Motor 110 zugeführt werden können, wie durch den Pfeil 142 angegeben. Es können noch andere geeignete Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische dem Motor 110 zugeführt werden, wobei sie in dem Motor verbrannt werden können, um eine Motorleistung zu erzeugen. Die Motorleistung kann dazu verwendet werden, Elektrizität zu erzeugen, indem die Lichtmaschine 126 betrieben wird, wobei die Elektrizität dazu verwendet wird, den Elektromotor 120 direkt mit Leistung zu versorgen oder die Energiespeichervorrichtung 150 wiederaufzuladen.
In einem Beispiel ist die Lichtmaschine 126 eine intelligente Lichtmaschine. Wie unter Bezugnahme auf 3-4 ausgeführt, kann die intelligente Lichtmaschine dazu konfiguriert sein, während des Motorbremsens, wie etwa während eines Verzögerungsereignisses, große Leistungsmengen zu erzeugen. Diese Leistung kann dazu verwendet werden, ein Wassererzeugungssystem 160 zu betreiben, wobei die Leistung dann in der Form von gewonnenem Wasser in einem Wasserbehälter 168 an Bord des Fahrzeugs gespeichert wird.
In einigen Ausführungsformen kann die Energiespeichervorrichtung 150 dazu konfiguriert sein, elektrische Energie zu speichern, die anderen elektrischen Verbrauchern (als dem Elektromotor) zugeführt werden kann, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden, wozu ein Heizungs- und Klimatisierungssystem für die Kabine, Motorstartsystem, Scheinwerfer, Audio- und Videosysteme für die Kabine usw. gehören. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Energiespeichervorrichtung 150 eine(n) oder mehrere Batterien und/oder Kondensatoren beinhalten.
Das Antriebssystem 100 beinhaltet ferner ein Wassererzeugungssystem 160, das dazu konfiguriert ist, Wasser an Bord des Fahrzeugs zu erzeugen und zu speichern. Das Wassererzeugungssystem 160 kann einen Elektromotor zum Gewinnen von Wasser aus der Luftfeuchtigkeit in der Umgebungsluft beinhalten. Zusätzlich kann das Wassererzeugungssystem Wasserdampf und Kondenswasser auffangen, die an dem Fahrzeugsystem auftreten. Das aufgefangene Kondenswasser kann als Nebenprodukt verschiedener Fahrzeugabläufe erzeugt (oder emittiert) werden, wie etwa Kondensat, das an einem oder mehreren Wärmetauschern des Fahrzeugsystems eingeschlossen wird. Wenn der Motor 110 als ein Beispiel ein aufgeladener Motor ist, der einen Ansaugverdichter beinhaltet, kann Kondensat während des aufgeladenen Motorbetriebs an einem Ladeluftkühler erzeugt werden, der stromabwärts von dem Verdichter an den Motoreinlass gekoppelt ist. Wenn der Motor als ein anderes Beispiel ein Klimatisierungssystem beinhaltet, kann Kondensat während eines Fahrzeugkabinenkühlbetriebs an einem Verflüssiger des Klimatisierungssystems erzeugt werden. Als noch ein anderes Beispiel kann Wasser durch einen Kraftstoffabscheider erzeugt werden, der an das Kraftstoffsystem 140 gekoppelt ist. Zu noch anderen Fahrzeugkomponenten, deren Betrieb Kondensat erzeugen kann, gehören der Elektromotor 120, eine Brennstoffzelle, ein Elektromotorkühlsystem usw.
Wie unter Bezugnahme auf 2 ausgeführt, kann Wasser erzeugt und zu einem Behälter befördert werden, wo das Wasser aufbereitet wird, bevor es für verschiedene Anwendungen an Bord des Fahrzeugsystems verwendet wird. Dementsprechend kann das Wassererzeugungssystem verschiedene Komponenten wie etwa eine oder mehrere Pumpen 163, ein oder mehrere Ventile 164 (wie etwa Durchflussregelventile, Rückschlagventile, Dosierventile usw.), eine oder mehrere Wasseraufbereitungsvorrichtungen (wie etwa Filter, Destillierapparate, Ionenaustauscher usw.) 166 und einen oder mehrere Behälter 168 beinhalten. Es können noch andere Komponenten in dem Wassererzeugungssystem 160 enthalten sein, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen.
Das gewonnene Wasser kann dazu verwendet werden, auf Grundlage von Betriebsbedingungen auf verschiedene Fahrzeugkomponenten gesprüht oder in diese eingespritzt zu werden. Als ein Beispiel kann Wasser über eine Wassereinspritzvorrichtung 32 in einen Motorzylinder 30 eingespritzt werden. Die Wassereinspritzvorrichtung 32 kann Wasser direkt in den Motorzylinder 30 einspritzen, zum Beispiel als Reaktion auf eine Angabe von Motorklopfen. Zusätzlich oder optional kann die Wassereinspritzvorrichtung 32 Wasser in einen Ansaugkrümmer des Motors 110 einspritzen. Zum Beispiel kann Wasser als Reaktion auf einen Bedarf an Motorverdünnung in den Ansaugkrümmer eingespritzt werden, wie etwa, wenn die Verbrennungsstabilität begrenzt ist.
Als ein anderes Beispiel kann Wasser durch die Zylinderkopfdüse 34 auf den Motor gesprüht werden, wie etwa auf einen Zylinderkopf. Wasser kann zur Motortemperatursteuerung auf den Zylinderkopf gesprüht werden. Wenn zum Beispiel ein Motorkühlsystem ausfällt, kann die Zylinderkopftemperatur eine Motorabschalttemperatur übersteigen, bevor reihum erfolgende Abschaltungen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen die Temperaturzunahme an dem Motor begrenzen können. Als Reaktion auf den Anstieg der Zylinderkopftemperatur (z. B. eine Temperatur über einem Schwellenwert oder eine Temperaturanstiegsrate über einem Schwellenwert) kann eine Pumpe des Wassererzeugungssystems 160 dazu betrieben werden, Wasser über die Zylinderkopfdüse 34 auf den Zylinderkopf zu sprühen. Der Betrieb der Düse kann einen Nebel erzeugen, der den schnellen Temperaturanstieg an dem Zylinderkopf begrenzt oder verlangsamt. Die abgegebene Wassermenge kann von dem Temperaturanstieg abhängig sein.
Als ein anderes Beispiel kann aus dem Wassererzeugungssystem 160 gepumptes Wasser einem Scheibenwischersystem zugeführt werden, das die Reinigung einer Fahrzeugscheibe 68 ermöglicht. Die Scheibe 68 kann eine Front- oder Heckscheibe des Fahrzeugs sein. Das Scheibenwischersystem beinhaltet mindestens einen Scheibenwischer 70, der durch einen Wischermotor (nicht gezeigt) betrieben wird. Als Reaktion auf einen Bedienerbedarf und auf Grundlage von Eingaben von der Steuerung 190 kann der Wischermotor mit Energie versorgt werden, was bewirkt, dass der Scheibenwischer 70 mehrere Schwungzyklen vornimmt, die als Wischvorgänge oder Schwünge über die Scheibe 68 bekannt sind. Die Wischvorgänge oder Schwünge ermöglichen, dass das Wischerblatt 71 Feuchtigkeit, Ablagerungen und Fremdkörper von der Oberfläche der Scheibe 68 entfernt. Während das Wischerblatt 71 schwingt, kann die Steuerung 190 auf Grundlage einer Anforderung von einem Fahrzeugführer intermittierend ein Scheibenwischwasser (hier auch als Scheibenwaschwasser bezeichnet) über die Wischereinspritzvorrichtung 74 auf die Scheibe einspritzen oder verspritzen. In einem Beispiel beinhaltet das Scheibenwischwasser Wasserquellen aus einem Behälter des Wassererzeugungssystems 160. Alternativ kann Scheibenwaschwasser in einem Scheibenwischwasserbehälter gespeichert sein, aus dem es der Scheibe zugeführt wird, und kann dem Behälter Wasser aus dem Wassererzeugungssystem 160 bereitgestellt werden, wie etwa, um das Scheibenwaschwasser aufzufüllen. Das in dem Behälter gespeicherte Scheibenwaschwasser kann eine Kombination aus Wasser und Alkohol beinhalten, wie etwa Methanol oder Isopropanol.
Als ein anderes Beispiel kann Wasser durch die Zylinderkopfdüse 34 auf den Motor gesprüht werden, wie etwa auf einen Zylinderkopf. Wasser kann zur Motortemperatursteuerung auf den Zylinderkopf gesprüht werden. Wenn zum Beispiel ein Motorkühlsystem ausfällt, kann die Zylinderkopftemperatur eine Motorabschalttemperatur übersteigen, bevor reihum erfolgende Abschaltungen von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen die Temperaturzunahme an dem Motor begrenzen können. Als Reaktion auf den Anstieg der Zylinderkopftemperatur (z. B. eine Temperatur über einem Schwellenwert oder eine Temperaturanstiegsrate über einem Schwellenwert) kann eine Pumpe des Wassererzeugungssystems 160 dazu betrieben werden, Wasser über die Zylinderkopfdüse 34 auf den Zylinderkopf zu sprühen. Der Betrieb der Düse kann einen Nebel erzeugen, der den schnellen Temperaturanstieg an dem Zylinderkopf begrenzt oder verlangsamt. Die abgegebene Wassermenge kann von dem Temperaturanstieg abhängig sein. Die Düse kann dazu optimiert sein, den Düsenstrahl über eine maximale Fläche des Zylinderkopfs auszubreiten, oder dazu optimiert sein, den Düsenstrahl auf einen örtlich eingegrenzten heißen Bereich an dem Kopf zu konzentrieren, wie es durch das Wärmemuster vorgegeben ist, das während der Kühlsystembeeinträchtigung in dem Zylinderkopf erzeugt wird. Das einzelne Sprühmuster kann durch die Ausgestaltung einer Düse ausgewählt sein, die anhand von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgelegt ist, deren Sprühmuster bekannt ist. Für Düsen, die von Wasser mit Partikeln durchströmt werden, kann ein einzelnes größeres Loch für die Düse verwendet werden, damit der Schmutz dieses durchströmt und eine Verunreinigung oder Blockierung der Düse ausgeschlossen wird.
Ebenso kann Wasser über die Bremsdüse 38 auf Bremsbeläge 44 gesprüht werden, die an das Antriebsrad 130 gekoppelt sind. Die Bremsdüse 38 kann ebenfalls an einer Stelle über dem Antriebsrad 130 und benachbart zu der Reifendüse 36 an das Fahrgestell 174 gekoppelt sein. Wasser kann durch die Bremsdüse 38 auf die Bremsbeläge 44 oder in deren Richtung gesprüht werden, um Partikelunterdrückung zu ermöglichen. Konkret koaguliert das gesprühte Wasser Feinstaub aus der Luft, wenn er den Bremsbelag verlässt. Zum Beispiel kann die Reifendüse 38 betrieben werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert liegt, wie etwa über 3 mph. Zusätzlich kann der Betrieb der Reifendüse 38 in Abhängigkeit von der Reifentemperatur oder der Bodentemperatur bestimmt werden. Wenn die Bodentemperatur und demzufolge die Reifentemperatur steigt, kann das Sprühen von Wasser auf Reifen erhöht werden. Alternativ kann Wasser durch die Bremsdüse 38 an einer Stelle, an der Bremsstaub aus den Bremsbelägen und zugehörigen Bremsscheiben austritt, in die Luft gesprüht werden, wie etwa hinter dem hinteren unteren Abschnitt der Reifen, wo er während der Drehung vom Boden abrollt. Da die Bremsstauberzeugung während Bremsereignissen zunimmt, kann die Bremsdüse 38 selektiv während Bremsmanövern des Fahrzeugs betrieben werden. Zum Beispiel kann die Bremsdüse 38 betrieben werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem oberen Schwellenwert, aber über einem unteren Schwellenwert liegt, wie etwa zwischen 3 und 55 mph. Dies ermöglicht, dass die aus den Bremsbelägen 44 in die Luft freigesetzten Partikel in dem Sprühnebel koaguliert werden und auf den Boden fallen, statt in der Luft zu bleiben.
Noch ferner kann, wie unter Bezugnahme auf 2 ausgeführt, durch das Wassererzeugungssystem 160 gewonnenes Wasser aufbereitet werden, um Trinkwasser (und Eis) herzustellen, das an Bord des Fahrzeugs einem Fahrzeugführer zur Verfügung steht.
Das Fahrzeugsystem 100 kann zudem eine oder mehrere Solarzellen 108 beinhalten, die dazu betriebsfähig sind, einfallende Sonneneinstrahlung in elektrische Energie umzuwandeln. Die Solarzellen 108 können über eine Ladesteuerung 42 elektrisch an eine Solarbatterie 40 gekoppelt sein. Die Solarzellen 108 und die Ladesteuerung 42 sind dazu betriebsfähig, elektrischen Strom zum Laden der Solarbatterie 40 zuzuführen. In diesem Beispiel ist die Solarbatterie 40 innerhalb der Energiespeichervorrichtung 150 untergebracht und elektrisch an diese gekoppelt, doch in anderen Konfigurationen kann die Solarbatterie 40 elektrisch an die Energiespeichervorrichtung 150 gekoppelt sein, während sie separat untergebracht ist. Die Solarbatterie 40 kann somit dazu konfiguriert sein, Ladung in Abhängigkeit von Motorbetriebsbedingungen, Ladestatus und Batterieanforderung(en) bereitzustellen oder von der Energiespeichervorrichtung 150 aufzunehmen. In noch anderen Konfigurationen kann die Solarbatterie 40 sowohl physisch als auch elektrisch gegenüber der Energiespeichervorrichtung 150 isoliert sein. In einigen Beispielen kann die Solarbatterie 40 dazu konfiguriert sein, Ladung unabhängig direkt Fahrzeugaktoren und -vorrichtungen zuzuführen. In noch weiteren Beispielen kann die Ladesteuerung 42 dazu verwendet werden, Fahrzeugaktoren und -vorrichtungen direkt Leistung zuzuführen, ohne dass es erforderlich ist, dass zuerst Ladung in der Solarbatterie 40 gespeichert wird.
Die Solarzellen 108 können an einer beliebigen zweckmäßigen Außenfläche des Fahrzeugs montiert sein, zum Beispiel einem Dach, einer Motorhaube, einem Kofferraum usw. des Fahrzeugs. Die Solarzellen 108 können jedoch zusätzlich oder alternativ im Innenraum des Fahrzeugs montiert sein, wie etwa an einem Armaturenbett oder einer anderen Oberfläche der Fahrgastzelle in der Nähe eines Fensters oder einer Glühbirne im Innenraum. Im Allgemeinen sind die Solarzellen dazu betriebsfähig, darauf einfallende Sonneneinstrahlung in elektrische Energie umzuwandeln. In einigen Ausführungsformen können die Solarzellen 108 eine Reihe von Fotovoltaikzellen umfassen, die aus einem amorphen Halbleitermaterial wie etwa Silicium ausgebildet sind. Zusätzlich können einzelne Fotovoltaikzellen miteinander verbunden sein, sodass sie einem gemeinsamen Ausgangskabel 188, das die Solarzellen 108 elektrisch an die Ladesteuerung 42 und die Solarbatterie 40 koppelt, einen konstanten Fluss von elektrischer Energie bereitstellen. Auf diese Art und Weise können die Solarzellen 108 elektrische Energie erzeugen, mit der das Fahrzeug angetrieben wird oder ein(e) oder mehrere Fahrzeugaktoren und -vorrichtungen mit Leistung versorgt werden, zu denen Komponenten (z. B. ein Elektromotor und/oder Pumpen) des Wassererzeugungssystems 160 gehören.
Das Steuersystem 190 kann mit einem oder mehreren von dem Motor 110, dem Elektromotor 120, dem Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und der Lichtmaschine 125 kommunizieren. Das Steuersystem 190 kann sensorische Rückkopplungsinformationen von einem oder mehreren von dem Motor 110, dem Elektromotor 120, dem Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und der Lichtmaschine 125 empfangen. Ferner kann das Steuersystem 190 als Reaktion auf diese sensorische Rückkopplung Steuersignale an einen oder mehrere von dem Motor 110, dem Elektromotor 120, dem Kraftstoffsystem 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und der Lichtmaschine 125 senden. Das Steuersystem 190 kann eine Angabe einer durch einen Bediener angeforderten Leistung des Fahrzeugantriebssystems von einem Fahrzeugführer 102 empfangen. Zum Beispiel kann das Steuersystem 190 eine sensorische Rückkopplung von dem Pedalpositionssensor (PP-Sensor) 194 empfangen, der mit dem Pedal 192 kommuniziert. Das Pedal 192 kann sich schematisch auf ein Bremspedal und/oder ein Fahrpedal beziehen.
Die Energiespeichervorrichtung 150 kann periodisch elektrische Energie aus einer Leistungsquelle 180 aufnehmen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet (z. B. nicht Teil des Fahrzeugs ist), wie durch den Pfeil 184 angegeben. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 100 als Plug-in-Hybridfahrzeug konfiguriert sein, wodurch der Energiespeichervorrichtung 150 elektrische Energie aus der Leistungsquelle 180 über ein Übertragungskabel 182 für elektrische Energie zugeführt werden kann. Während eines Wiederaufladebetriebs der Energiespeichervorrichtung 150 anhand der Leistungsquelle 180 kann das elektrische Übertragungskabel 182 die Energiespeichervorrichtung 150 und die Leistungsquelle 180 elektrisch koppeln. Während das Fahrzeugantriebssystem betrieben wird, um das Fahrzeug anzutreiben, kann das elektrische Übertragungskabel 182 von der Leistungsquelle 180 und der Energiespeichervorrichtung 150 getrennt werden. Das Steuersystem 190 kann die in der Energiespeichervorrichtung gespeicherte Menge an elektrischer Energie, die als Ladezustand (state of charge - SOC) bezeichnet werden kann, feststellen und/oder steuern.
In anderen Ausführungsformen kann das elektrische Übertragungskabel 182 weggelassen werden, wobei elektrische Energie drahtlos an der Energiespeichervorrichtung 150 aus der Leistungsquelle 180 aufgenommen werden kann. Zum Beispiel kann die Energiespeichervorrichtung 150 elektrische Energie über eines oder mehrere von elektromagnetischer Induktion, Funkwellen und elektromagnetischer Resonanz aus der Leistungsquelle 180 aufnehmen. Demnach versteht es sich, dass ein beliebiger geeigneter Ansatz zum Wiederaufladen der Energiespeichervorrichtung 150 anhand einer Leistungsquelle, die nicht Teil des Fahrzeugs ist, verwendet werden kann. Auf diese Art und Weise kann der Elektromotor 120 das Fahrzeug antreiben, indem eine andere Energiequelle verwendet wird als der Kraftstoff, der durch den Motor 110 verwendet wird.
Das Kraftstoffsystem 140 kann periodisch Kraftstoff aus einer Kraftstoffquelle aufnehmen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Fahrzeugantriebssystem 100 betankt werden, indem Kraftstoff über eine Kraftstoffabgabevorrichtung 170 aufgenommen wird, wie durch den Pfeil 172 angegeben. In einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem 140 dazu konfiguriert sein, den Kraftstoff zu speichern, der aus der Kraftstoffabgabevorrichtung 170 aufgenommen worden ist, bis er dem Motor 110 zur Verbrennung zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann das Steuersystem 190 eine Angabe des Füllstands des Kraftstoffs, der in einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems gespeichert ist, über einen Füllstandssensor empfangen. Der Füllstand des Kraftstoffs, der in dem Kraftstoffsystem 140 gespeichert ist (z. B. wie durch den Füllstandssensor festgestellt), kann dem Fahrzeugführer zum Beispiel über eine Kraftstoffanzeige oder eine Angabe in einem Fahrzeugarmaturenbrett 196 kommuniziert werden. Das Fahrzeugarmaturenbrett 196 kann (eine) Anzeigeleuchte(n) und/oder eine textbasierte Anzeige, auf der einem Bediener Nachrichten angezeigt werden, beinhalten. Das Fahrzeugarmaturenbrett 196 kann zudem verschiedene Eingabeabschnitte zum Empfangen einer Bedienereingabe wie etwa Knöpfe, Touchscreens, Spracheingabe/-erkennung usw. beinhalten. Zum Beispiel kann das Fahrzeugarmaturenbrett 196 einen Betankungsknopf 197 beinhalten, der durch einen Fahrzeugführer manuell betätigt oder gedrückt werden kann, um das Betanken einzuleiten. Zum Beispiel kann als Reaktion darauf, dass der Fahrzeugführer den Betankungsknopf 197 betätigt, der Druck in einem Kraftstofftank in dem Fahrzeug herabgesetzt werden, sodass das Betanken durchgeführt werden kann. Als ein anderes Beispiel kann ein Wasserstand in einem Wasserbehälter 168 des Wassererzeugungssystems 160 einem Fahrzeugführer über das Armaturenbrett 196 angezeigt werden. Wie unter Bezugnahme auf 2 ausgeführt, kann das Kraftstoffsystem ferner einen Kraftstoffabscheider beinhalten, der ermöglicht, dass Wasser aus Kraftstoff in dem Kraftstofftank oder aus dem Kraftstoff auf dem Weg zu dem Kraftstofftank extrahiert wird. In einem Beispiel kann Wasser aus einem Kraftstoff auf Ethanolbasis (wie etwa einem Ethanol-Benzin-Kraftstoffgemisch) extrahiert werden.
Das Fahrzeugsystem 100 kann zudem einen oder mehrere Sensoren beinhalten, wie etwa einen Umgebungstemperatur- oder Luftfeuchtigkeitssensor 198, einen Motortemperatursensor 185 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 199. In einem Beispiel ist der Motortemperatursensor 185 ein Motorkühlmitteltemperatursensor (engine coolant temperature sensor - ECT-Sensor), wobei die Motortemperatur von der Motorkühlmitteltemperatur abgeleitet wird. In einem anderen Beispiel ist der Motortemperatursensor 185 ein Zylinderkopftemperatursensor (cylinder head temperature sensor - CHT-Sensor), wobei die Motortemperatur von der Zylinderkopftemperatur abgeleitet wird. Noch andere Sensoren können an das Fahrzeugsystem gekoppelt sein, wie etwa Wasserstandssensoren, wie bei 2 erörtert.
Das Steuersystem 190 (hier auch als Steuerung 190 bezeichnet) kann unter Verwendung verschiedener zweckmäßiger Kommunikationstechniken kommunikativ an andere Fahrzeuge oder Infrastrukturen gekoppelt sein. Zum Beispiel kann das Steuersystem 190 über ein Drahtlosnetzwerk 135, das WLAN, Bluetooth, eine Art von Mobilfunkdienst, ein drahtloses Datenübertragungsprotokoll und so weiter umfassen kann, an andere Fahrzeuge oder Infrastrukturen gekoppelt sein. Das Steuersystem 190 kann Informationen in Bezug auf Fahrzeugdaten, Fahrzeugdiagnose, Verkehrsbedingungen, Fahrzeugstandortinformationen, Fahrzeugbetriebsabläufe usw. über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-(V2V-), Fahrzeug-zu-Infrastruktur-zu-Fahrzeug-(V2I2V-) und/oder Fahrzeug-zu-Infrastruktur-(V2I- oder V2X-)Technik senden (und empfangen). Die Informationen, die zwischen Fahrzeugen ausgetauscht werden, können entweder direkt zwischen Fahrzeugen oder über Multi-Hop kommuniziert werden. In einigen Beispielen können Kommunikationen mit längerer Reichweite (z. B. WiMax) anstelle von oder in Verbindung mit V2V oder V2I2V verwendet werden, um den Abdeckungsbereich um einige Meilen zu erweitern. In noch anderen Beispielen kann das Fahrzeugsteuersystem 190 über das Drahtlosnetzwerk 135 und das Internet (z. B. die Cloud) kommunikativ an andere Fahrzeuge oder Infrastrukturen gekoppelt sein.
Das Fahrzeugsystem 100 kann zudem ein bordeigenes Navigationssystem 132 wie etwa ein globales Positionsbestimmungssystem (Global Positioning System - GPS) beinhalten, mit dem ein Fahrzeugführer interagieren kann. Das Navigationssystem 132 kann einen oder mehrere Standortsensoren zum Unterstützen beim Schätzen der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeughöhe, der Fahrzeugposition/des Fahrzeugstandorts usw. beinhalten. Diese Informationen können zudem dazu verwendet werden, Motorbetriebsparameter abzuleiten, wie etwa den örtlichen Barometerdruck. Zusätzlich können die Informationen zur Fahrroutenplanung einschließlich Wetter-, Straßen- und Verkehrsbedingungen entlang einer geplanten Fahrtroute verwendet werden. Wie vorstehend erörtert, kann das Steuersystem 190 ferner dazu konfiguriert sein, Informationen über das Internet oder andere Kommunikationsnetzwerke zu empfangen. Von dem GPS empfangene Informationen können auf Informationen querverwiesen sein, die über das Internet verfügbar sind, um örtliche Wetterbedingungen, örtliche Fahrzeugvorschriften usw. zu bestimmen. Auf diese Art und Weise ist das Steuersystem 190 dazu konfiguriert, eine Navigationseingabe von dem Navigationssystem 132 zu empfangen.
Die Steuerung 190 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung auf Grundlage von Signalen, die von einem Wasserstandssensor des Kraftstoffsystems empfangen werden, ein Signal zum Betreiben des Wassererzeugungssystems senden, um Wasser zu erzeugen. Als ein anderes Beispiel kann die Steuerung auf Grundlage von Signalen, die von einem Klopfsensor des Motors empfangen werden, ein Signal zum Betreiben einer Einspritzvorrichtung senden, um Wasser in einen klopfenden Motorzylinder zuzuführen.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen, in der eine detaillierte Ausführungsform 200 für ein Wassererzeugungssystem 202 gezeigt ist, das in einem Fahrzeug 201 gekoppelt ist, das zum Straßenantrieb konfiguriert ist. Die Ausführungsform ermöglicht, dass Wasser aus einer oder mehreren Komponenten des Fahrzeugs sowie aus der Umgebungsluftfeuchtigkeit gewonnen wird. Komponenten, die zuvor in 1 eingeführt worden sind, sind gleich nummeriert und werden der Kürze halber nicht erneut eingeführt. In einem Beispiel beinhaltet das Wassererzeugungssystem 202 das Wassererzeugungssystem 160 aus 1 und beinhaltet das Fahrzeug 201 das Fahrzeugsystem 100 aus 1.
Das Wassererzeugungssystem 202 ist an verschiedene Komponenten des Fahrzeugs 201 gekoppelt. Zum Beispiel ist das Wassererzeugungssystem 202 an ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System) 208 gekoppelt. Das HLK-System 208 ist dazu konfiguriert, eine Temperatur der Fahrzeugkabine 204 auf Grundlage von Eingaben von einem Fahrzeuginsassen einzustellen. Das HLK-System 208 beinhaltet einen Verflüssiger 210, einen Verdampfer 212 und einen Verdichter 214. Der Verflüssiger 210 ist im Wesentlichen ein Wärmetauscher, der außerhalb einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs angeordnet ist, während der Verdampfer im Wesentlichen ein Wärmetauscher ist, der innerhalb der Fahrgastzelle des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Verdichter 214 kann durch den Motor 110 angetrieben werden, wie etwa durch die Verwendung eines Hilfsantriebsriemens an einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) oder eines Hilfsantriebsriemens an einer elektrischen Maschine (wie etwa dem Elektromotor 120 der Hybridkraftübertragung aus 1) oder durch einen separaten Verdichtermotor (nicht gezeigt). Dem Verdichtermotor kann Energie aus einer bordeigenen Energiespeichervorrichtung, bei der es sich um eine Hochspannungstraktionsbatterie handeln kann, oder aus einer 12-Volt-Batterie (nicht gezeigt) bereitgestellt werden.
Zu anderen Komponenten, die in dem HLK-System 208 enthalten sein können, jedoch nicht gezeigt sind, gehören ein Druckregler, ein Expansionsventil, ein Akkumulator, ein Empfänger, ein Trockenmittelfilter oder dergleichen. Eine Reihe von Rohren kann klimatisierte Luft aus dem Verdampfer 212 in die Fahrzeugkabine 204 leiten. Optional kann ein Lüfter (nicht gezeigt) benachbart zu dem Verflüssiger 210 eingesetzt sein, um bei einem verbesserten Luftstrom über die Wärmetauscher zu helfen, und/oder ein Lüfter kann innerhalb der Reihe von Rohren angeordnet sein, um beim Luftstrom über die Wärmetauscher zu helfen.
Wenn das HLK-System 208 läuft, kann Wasser an dem Verflüssiger 210 und dem Verdampfer 212 kondensieren. Kondensation ist im Allgemeinen als Änderung des Zustands von Wasserdampf zu flüssigem Wasser bei Kontakt mit einer beliebigen Oberfläche bekannt. Wenn das HLK-System 208 zum Kühlen der Fahrzeugkabine 204 verwendet wird, kann im Allgemeinen mindestens an dem Verflüssiger 210, der sich außerhalb der Fahrzeugkabine 204 befindet und mit der Umgebung in Fluidkontakt steht, Kondensation auftreten. Das Wasser, das an dem Verflüssiger 210 kondensiert, stammt aus Wasserdampf, der ehemals innerhalb von Luft enthalten war, die den Verflüssiger umgibt.
Das Wassererzeugungssystem 202 kann einen HLK-Wassersammler 220 beinhalten, der nahe dem Verflüssiger 210 angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, kondensiertes Wasser aus dem Verflüssiger 208 zu sammeln. Der Sammler kann unter dem Verflüssiger 208 (oder an einer Stelle nahe einer unteren Oberfläche des Verflüssigers 208) angeordnet sein, sodass Wasser unter Verwendung der Schwerkraft von dem Verflüssiger 210 an den HLK-Wassersammler 220 übertragen werden kann. Der HLK-Sammler 220 kann mit einer oder mehreren HLK-Wasseraufbereitungskomponenten 222 fluidverbunden sein, die ein HLK-Wassersammelventil beinhalten. Andere Wasseraufbereitungskomponenten 222, die an die HLK-Wasserleitung 224 gekoppelt sind, können eine Sammelpumpe, ein Sammelfilter usw. beinhalten.
Zum Beispiel kann das Sammelventil ein Dreiwegeventil oder eine Reihe von T-förmigen Ventilen sein, die elektrisch betätigt werden können. Indem der Betrieb des Sammelventils eingestellt wird, kann Wasser von dem HLK-Wassersammler 220 zu einem gemeinsamen Wasserbehälter 268 umgeleitet werden. In einigen Ausführungsformen kann aus dem HLK-System gesammeltes Wasser anfangs in einem von einer Vielzahl von Wasserbehältern 168 gespeichert werden, wie etwa einem Wasserbehälter, der für das Sammeln von Wasser aus dem HLK-System vorgesehen ist. Das Wasser kann örtlich in dem dafür vorgesehenen Wasserbehälter behandelt und aufbereitet werden, bevor es in den gemeinsamen Wasserbehälter 268 übertragen wird, wo das aus dem HLK-System gesammelte Wasser mit aus anderen Quellen gesammeltem Wasser zusammengeführt wird.
Als ein anderes Beispiel kann die HLK-Wasserleitung 224 ein Filter mit einem Maschensieb sein, das zur Abscheidung von Feststoffen (wie etwa kleinen Partikeln) aus dem gesammelten Fluid verwendet wird, indem ein Medium dazwischen eingefügt wird, durch das das Fluid hindurchströmen kann, aber keine Feststoffe, die größer sind als die Maschenweite. Das Filter kann zudem eine chemische oder Ultraviolett-Filtrationsvorrichtung sein, die dazu verwendet werden kann, unerwünschte Bakterien, organische Kohlenstoffe oder dergleichen herauszufiltern. Das Filter kann nach oder vor dem Sammelventil in der HLK-Wasserleitung 224 enthalten sein. Gleichermaßen kann die HLK-Wasserleitung 224 eine Pumpe beinhalten, die vor oder nach dem Filter angeordnet ist. Das System kann zudem ohne ein Filter oder eine Pumpe betrieben werden oder mit mehreren Filtern und Pumpen entlang der HLK-Wasserleitung 224, um einen gewünschten Filtrationsgrad bereitzustellen, um Wasser zu bewegen oder um Druck bereitzustellen, wo es gewünscht ist.
Wie es in dieser Schrift ausgeführt wird, kann jede der unterschiedlichen Wasserleitungen einen anderen Satz von Wasseraufbereitungskomponenten beinhalten, um Wasser auf Grundlage der Quelle des Wassers sowie der beabsichtigten Verwendung des Wassers unterschiedlich aufzubereiten. Falls das aus dem HLK-System 208 gewonnene Wasser zum Beispiel vorwiegend zum Einspritzen auf den Zylinderkopf (wie etwa über die Zylinderkopfdüse 34 aus 1), auf Reifen (wie etwa über die Reifendüse 36) und/oder auf Bremsbeläge (wie etwa über die Bremsdüse 38 aus 1) verwendet wird, kann ein niedrigerer Wasseraufbereitungsgrad erforderlich sein. Beispielsweise kann ein Filter, das eine größere Maschenweite aufweist, oder keine Filtrierung in der HLK-Wasserleitung 224 enthalten sein. Falls im Vergleich dazu das aus dem HLK-System 208 gewonnene Wasser vorwiegend zum Einspritzen in den Zylinder (wie etwa über die Wassereinspritzvorrichtung 32 aus 1) verwendet wird, kann ein höherer Wasseraufbereitungsgrad erforderlich sein. Beispielsweise kann ein Filter, das eine kleinere Maschenweite aufweist, in der HLK-Wasserleitung 224 enthalten sein.
In einigen Beispielen kann eine Fahrzeugsteuerung das HLK-System 208 aktiv betreiben, um kondensiertes Wasser auch dann zu erzeugen, wenn sich das Fahrzeug 100 in einem Zustand mit ausgeschalteter Zündung befindet. Das HLK-System 208 kann auf Grundlage von Eingaben von dem Wassererzeugungssystem 202 (wie etwa auf Grundlage eines Wasserstands in dem Behälter 268) betrieben werden, um kondensiertes Wasser zu erzeugen. In einem Beispiel wird Wasser dadurch erzeugt, dass das HLK-System betrieben wird, während das Fahrzeug 100 in eine externe Leistungsquelle eingesteckt ist, um eine Energiespeichervorrichtung des Systems wiederaufzuladen. In einem anderen Beispiel wird Wasser dadurch erzeugt, dass das HLK-System betrieben wird, während das Fahrzeug betrieben wird, wie etwa, indem die Last an dem Verflüssiger 210 erhöht wird.
Das Wassererzeugungssystem 202 kann zudem an dem Motor 110 kondensiertes Wasser sammeln. Insbesondere kann der Motorwassersammler 230 an einer Stelle, von der durch die Motorzylinder 30 (aufgrund der Zylinderverbrennung), den Ladeluftkühler 216 (aufgrund des aufgeladenen Motorbetriebs) und einen AGR-Kühler (der an ein AGR-System 215 gekoppelt ist) erzeugtes Wasser gesammelt werden kann, an einen Motorblock gekoppelt sein. Der Sammler 230 kann unter dem LLK 216 (oder an einer Stelle nahe einer unteren Oberfläche des LLK 216) angeordnet sein, sodass Wasser unter Verwendung der Schwerkraft von dem LLK 216 und anderen Motorwärmetauschern an den Motorwassersammler 230 übertragen werden kann.
Wasser kann zudem aus einem Motoransaugkrümmer 282 gesammelt werden. Insbesondere kann Wasser nach einer Abstellung in dem Ansaugkrümmer 282 kondensieren. Die Menge des gesammelten Kondensats kann mehr sein, wenn eine Dauer der Motorabschaltung zunimmt sowie falls die Umgebungstemperatur während der Abschaltung kalt ist (z. B. unter einer Schwellentemperatur liegt). Das Kondenswasser in dem Ansaugkrümmer sammelt sich vorwiegend bei einem Motorstart an, wobei sich das Kondensat am Boden des Ansaugkrümmers sammelt. Wie bei 3 ausgeführt, kann nach einem Motorstart, während des Anlassens oder unmittelbar vor der Wiederaufnahme der Zylinderverbrennung (wie etwa, während die Motordrehzahl bei oder unter 50 RPM liegt) das Kondenswasser in dem Ansaugkrümmer über den Betrieb einer Pumpe des Wassererzeugungssystems herausgepumpt werden. Das Kondenswasser kann durch eine Röhre herausgepumpt werden, die zu einem Behälter führt. Der Behälter kann ein gemeinsamer Behälter sein. Alternativ kann das Wasser zu einem Behälter geleitet werden, der für die Einspritzung in den Motor vorgesehen ist. Da in dem Krümmer Kraftstoff vorhanden sein kann, kann es sein, dass ein Anteil dieses Wassers mit Kraftstoff vermischt ist. Demzufolge wird in einem Beispiel das als Kondenswasser in dem Ansaugkrümmer gesammelte Wasser lediglich (oder vorwiegend) zur Einspritzung in den Motor verwendet.
Wasser kann zudem über einen Kraftstoffabscheider aus einem Kraftstoffsystem 140 gesammelt werden. Der Kraftstoffabscheider kann zum Beispiel in der Form einer Membran oder eines Massenfliehkraftabscheiders vorliegen. Wasser kann aus dem Kraftstoff wie etwa aus einem Benzin-Ethanol-Kraftstoffgemisch abgeschieden werden, während der Kraftstoff in einem Kraftstofftank gespeichert ist oder wenn der Kraftstoff während eines Tanknachfüllungsereignisses in den Kraftstofftank abgegeben wird. Im Fall eines Benzin-Ethanol-Kraftstoffgemischs nimmt die Wassermenge, die extrahiert werden kann, zu, wenn der Ethanolgehalt des Kraftstoffgemischs zunimmt. Wie bei dem Wasser, das aus dem Kondenswasser in dem Ansaugkrümmer gesammelt wird, kann aus dem Kraftstoffsystem gewonnenes Wasser eine geringe Menge (z. B. Restmenge) von Kraftstoff enthalten. Demzufolge kann das Wasser in einem gesonderten Behälter gesammelt und aufbereitet werden, der für die Wassereinspritzung in den Motor vorgesehen ist, wie etwa einem Behälter, der aus Materialien hergestellt ist, die widerstandsfähig gegenüber Beeinträchtigung durch Kraftstoff sind, und nicht für Trinkwasser hergestellt ist.
Der Motorsammler 230 kann mit einer oder mehreren Motorwasseraufbereitungskomponenten 232 fluidverbunden sein, die ein Motorwassersammelventil, eine Sammelpumpe, ein Sammelfilter usw. beinhalten. Diese Komponenten können den bereits unter Bezugnahme auf das HLK-System 208 beschriebenen ähneln. Das gesammelte Wasser wird dann entlang der Motorwasserleitung 234 dem gemeinsamen Behälter 268 zugeführt. Zum Beispiel kann aus dem Motor 110 gesammeltes Wasser anfangs in einem von einer Vielzahl von Wasserbehältern 168 gespeichert werden, wie etwa einem Wasserbehälter, der für das Sammeln von Wasser aus dem Motorsystem vorgesehen ist. Das Wasser kann örtlich in dem dafür vorgesehenen Wasserbehälter behandelt und aufbereitet werden, bevor es in den gemeinsamen Wasserbehälter 268 übertragen wird, wo das aus dem Motorsystem gesammelte Wasser mit aus den anderen Quellen gesammeltem Wasser zusammengeführt wird.
Das Wassererzeugungssystem 202 kann zudem an der Fahrzeugoberfläche 206 kondensiertes Wasser sowie in der Fahrzeugkabine 202 kondensiertes Wasser sammeln. Zum Beispiel kann der Oberflächenwassersammler 250 an Auffangkanäle gekoppelt sein, die in eines oder mehrere von der Seite der Scheibe, der Scheibensäule, der an die Scheibe angrenzenden Gummidichtung, einer Außenkante einer Seitentür, dem Abstand zwischen der Seitentür und der Scheibensäule integriert sind. Mindestens einige dieser Auffangkanäle können eine Vorderkante beinhalten, die von der Außenfläche des Fahrzeugs nach außen hervorsteht, um das Auffangen von Wasser zu verbessern. Die Auffangkanäle verhindern, dass das Wasser in das Innere der Fahrzeugkabine gelangt. Über diese Kanäle kann an der Oberfläche des Fahrzeugs kondensiertes Wasser, Wasser aus Niederschlag wie etwa Regen oder anderes Wasser, das durch die Kraft des Winds, der aus der Fahrt des Fahrzeugs hervorgeht, über die Oberfläche des Fahrzeugs geblasen wird, an dem Oberflächenwassersammler 250 gewonnen werden.
Gleichermaßen kann der Kabinenwassersammler 240 an Auffangkanäle gekoppelt sein, die in das Innere der Fahrzeugkabine integriert sind, wie etwa entlang einer Innenkante einer Seitentür. Über diese Kanäle kann an der Innenfläche des Fahrzeugs kondensiertes Wasser, wie etwa aufgrund der Umgebungsluftfeuchtigkeit und von Kabineninsassen, an dem Kabinenwassersammler 240 gewonnen werden.
Wie der HLK- und Motorwassersammler 220, 230 können der Oberflächenwassersammler 250 und der Kabinenwassersammler 240 mit einer oder mehreren Wasseraufbereitungskomponenten 252 bzw. 242 fluidverbunden sein, die entsprechende Wassersammelventile, Sammelpumpen, Sammelfilter usw. beinhalten. Diese Komponenten können den bereits unter Bezugnahme auf das HLK-System 208 und Motorsystem 110 beschriebenen ähneln. Das gesammelte Wasser wird dann entlang der Oberflächenwasserleitung 254 bzw. Kabinenwasserleitung 244 dem gemeinsamen Behälter 268 zugeführt. Zum Beispiel kann von jedem von der Fahrzeugoberfläche 206 und der Fahrzeugkabine 204 gesammeltes Wasser anfangs in einem unterschiedlichen von einer Vielzahl von Wasserbehältern 168 gespeichert werden. In dem dargestellten Beispiel werden die Wasserleitungen 244, 254 stromaufwärts von dem Behälter in eine gemeinsame Wasserleitung 246 zusammengeführt, obwohl es in anderen Beispielen sein kann, dass die Wasserleitungen nicht zusammengeführt werden. Das Wasser kann örtlich in den dafür vorgesehenen Wasserbehältern behandelt und aufbereitet werden, bevor es in den gemeinsamen Wasserbehälter 268 übertragen wird, wo das aus dem Motorsystem gesammelte Wasser mit aus den anderen Quellen gesammeltem Wasser zusammengeführt wird.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Sammlern, die passiv Wasser gewinnen, kann Wasser zudem aktiv über den Betrieb eines Extraktors 290 erzeugt werden, der dazu in der Lage ist, Wasser aus der Umgebungsluft zu extrahieren. Insbesondere kann der Extraktor 290 dazu konfiguriert sein, Umgebungsluft (wie etwa von außerhalb des Fahrzeugs oder von innerhalb der Fahrzeugkabine) durch ein Filter 260 einzusaugen und gereinigte Luft unter Verwendung von elektrischer Leistung durch einen Verdampfer 217 und einen Verflüssiger 218 zu leiten. In einem Beispiel können der Verdampfer und der Verflüssiger miteinander aufgewickelt und verschachtelt sein, was einen größeren Flächeninhalt sowohl des Verflüssigers als auch des Verdampfers ermöglicht und den Wirkungsgrad des Extraktors 290 erhöht. Insbesondere kann die aufgewickelte Konfiguration ermöglichen, dass größere Luftmengen durch den Extraktor 290 bewegt werden, wodurch die Kondenswasserabgabe erhöht wird. Der Extraktor 290 kann unter Verwendung von Energie betrieben werden, die von einer elektrischen Maschine 219 abgeleitet wird, wobei es sich um einen Elektromotor handeln kann. Während Bedingungen, bei denen die Wasserstände in dem Behälter 268 niedrig sind und eine erhöhte Wassernutzung über einen Fahrzyklus erforderlich oder vorweggenommen ist, kann der Wasserextraktor 290 dadurch betrieben werden, dass elektrische Energie aus einer Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs (z. B. 48-V-Batterie) entnommen wird, um Wasser zu erzeugen. Alternativ kann der Extraktor 290 Leistung aus einer anderen Energiequelle an Bord des Fahrzeugs entnehmen, wie etwa einer Batterie, einer Lichtmaschine oder Solarzellen (wie etwa der Batterie 150, der Lichtmaschine 126 oder den Solarzellen 108 aus 1). An dem Verdampfer 217 gesammeltes Kondenswasser wird zu einer oder mehreren Wasseraufbereitungskomponenten 262 geleitet, die Wassersammelventile, Sammelpumpen, Sammelfilter usw. beinhalten. Diese Komponenten können den bereits unter Bezugnahme auf das HLK-System 208 und Motorsystem 110 beschriebenen ähneln. Das gesammelte Wasser wird dann entlang der Extraktionswasserleitung 264 dem gemeinsamen Behälter 268 zugeführt. Zum Beispiel kann durch den Extraktor 220 gesammeltes Wasser anfangs in einem von einer Vielzahl von Wasserbehältern 168 gespeichert werden. Das Wasser kann örtlich in den dafür vorgesehenen Wasserbehältern behandelt und aufbereitet werden, bevor es in den gemeinsamen Wasserbehälter 268 übertragen wird, wo das aus dem Motorsystem gesammelte Wasser mit aus den anderen Quellen gesammeltem Wasser zusammengeführt wird.
Auf Grundlage der Quelle des Wassers sowie der beabsichtigten Verwendung können die eine oder mehreren Motorwasseraufbereitungskomponenten, die an jede Wasserleitung 224, 234, 244, 254, 264 gekoppelt sind, unterschiedlich sein. Zum Beispiel können unter Vorwegnahme von mehr Schmutzpartikeln in dem Wasser zusätzliche Filter in der Oberflächenwasserleitung enthalten sein. Als ein anderes Beispiel können unter Vorwegnahme davon, dass das extrahierte Wasser eine niedrigere Temperatur aufweist, zusätzliche Wasserheizelemente in der Extraktionswasserleitung vorhanden sein. Als noch ein anderes Beispiel können unter Vorwegnahme davon, dass das aus dem Motor gesammelte Wasser eine höhere Temperatur aufweist, zusätzliche Wasserkühlelemente in der Motorwasserleitung vorhanden sein. Als ein Beispiel kann, wenn Wasser zum Unterdrücken von Klopfen notwendig ist (auf Grundlage von Abbildungsdaten oder Klopfdetektion), das gesammelte Wasser auf dem Weg zu dem Motor durch ein Filter gepumpt werden. Alternativ kann nur Wasser, das aus Stellen stammt, an denen Restkraftstoff mit dem Wasser vermischt sein kann (wie etwa aus dem Ansaugkrümmer oder aus einem Kraftstoffsystem gesammeltes Wasser) zur Einspritzung in Zylinder verwendet werden, um Klopfen abzuschwächen. Als ein anderes Beispiel kann Wasser, das zum menschlichen Verbrauch verwendet werden soll, aus einem dafür vorgesehenen Verflüssiger entnommen und über ein Filter, einen Ionenaustauscher und/oder einen Destillierapparat aufbereitet werden. Zur Wasserkühlung verwendetes Wasser kann nur mit Maschenfiltration aufbereitet werden. Zum Reinigen von Fahrzeugkameras verwendetes Wasser kann aus einem HLK-System stammen und mit einem Maschenfilter aufbereitet werden, um Schlieren oder Schmutzflecken zu verhindern.
Der gemeinsame Behälter 268 ist mit den verschiedenen Wasserleitungen (das heißt den Wasserleitungen 224, 234, 244, 246 und 254) fluidverbunden, um Wasser von den entsprechenden Wärmetauschern und Wasserquellen zu sammeln. Der gemeinsame Behälter 268 kann innerhalb oder außerhalb der Fahrzeugkabine 204 angeordnet sein und kann einen Wasserstandssensor 266 beinhalten. In einem Beispiel ist der gemeinsame Behälter 268 an einer hohen Stelle des Fahrzeugs positioniert (wobei er sich in Bezug auf andere Komponenten des Wassererzeugungssystems in einer größeren Höhe befindet), um Schwerkraftzufuhr zum Verwendungsort zu ermöglichen. Dies reduziert die erforderliche Pumpleistung, um Wasser aus dem Behälter den verschiedenen Einspritzvorrichtungen und Düsen zuzuführen. Der Wasserstandssensor 266 kann ein Schwimmer sein, der innerhalb des Behälters angeordnet ist und auf angesammeltem Wasser schwimmt, oder ein beliebiger anderer bekannter Sensor. In einigen Ausführungsformen kann der gemeinsame Wasserbehälter 268 zudem ein Heizelement aufweisen, das dazu konfiguriert ist, das angesammelte Wasser zu erwärmen. Wenn es enthalten ist, kann das Heizelement innerhalb des Wassers angeordnet sein oder in einer Wand des Behälters angeordnet sein. Wasser kann zudem durch eine oder mehrere Wasseraufbereitungskomponenten vorgewärmt werden, die in den Wasserleitungen enthalten sind, wie etwa über Warmwasserbereiter oder Wärmetauscher, die an die Wasserleitungen gekoppelt sind. Zum Beispiel kann Wasser in der Motorleitung 234 beim Durchströmen durch oder nahe dem Motor 110 vorgewärmt werden. Ebenso kann, wenn das Wassererzeugungssystem mehrere Behälter beinhaltet, jeder einen dafür vorgesehenen Wasserstandssensor aufweisen.
Optional kann der gemeinsame Wasserbehälter einen Temperatursensor 267 beinhalten, der dazu konfiguriert ist, eine Temperatur des angesammelten Wassers bereitzustellen. Wenn er enthalten ist, kann der Temperatursensor 267 in das Wasser eingetaucht sein, sich in einer Wand des Behälters befinden oder Teil des Heizelements sein. Gemeinsam können der Wasserstandssensor 266 und der Wassertemperatursensor 267 Informationen hinsichtlich Wasserbedingungen an die Steuerung 190 weiterleiten. Zum Beispiel detektiert der Wassertemperatursensor 267 bei Frostbedingungen, ob das Wasser in dem Behälter 268 gefroren oder zum Abgeben verfügbar ist. In einigen Ausführungsformen kann ein Motorkühlmitteldurchlass (nicht gezeigt) mit dem gemeinsamen Behälter 268 wärmegekoppelt sein, um gefrorenes Wasser aufzutauen. Der Stand des in dem gemeinsamen Behälter 268 gespeicherten Wassers, der durch den Wasserstandssensor 266 festgestellt wird, kann dem Fahrzeugführer kommuniziert und/oder zum Einstellen des Fahrzeugbetriebs verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Wasserstandsanzeiger oder eine Angabe auf einem Fahrzeugarmaturenbrett (nicht gezeigt) dazu verwendet werden, den Wasserstand zu kommunizieren. Falls der Wasserstand über einem Schwellenstand liegt, kann abgeleitet werden, dass ausreichend Wasser zur Einspritzung und zum Sprühen verfügbar ist, und dementsprechend kann die Wassereinspritzung durch die Steuerung aktiviert werden, während der Betrieb des Wasserextraktors selektiv auf Bedingungen begrenzt wird, bei denen überschüssige elektrische Energie verfügbar ist. Falls ansonsten der Wasserstand in dem Behälter 268 unter dem Schwellenstand liegt, kann abgeleitet werden, dass unzureichend Wasser zur Einspritzung verfügbar ist, und demzufolge kann die Wassererzeugung unter Verwendung von elektrischer Leistung aus dem Batteriesystem des Fahrzeugs aktiv ermöglicht werden. Wie bei 3 ausgeführt, können die Wasserstände in einem gegebenen Behälter vor und nach jedem Wassererzeugungsereignis (wobei Wasser erzeugt und in dem gegebenen Behälter gespeichert wird) geschätzt werden. Zudem können die Wasserstände in dem gegebenen Behälter vor und nach jedem Wassernutzungsereignis (wobei Wasser zur Verwendung aus dem gegebenen Behälter entnommen wird) geschätzt werden. Auf Grundlage eines Vergleichs der Wasserstände vor und nach dem Erzeugungs- oder Nutzungsereignis kann das Wassererzeugungssystem diagnostiziert werden. Falls sich der geschätzte Stand zum Beispiel um mehr als einen Schwellenbetrag ändert, kann ein Wassererzeugungssystemleck angegeben werden.
Ferner kann auf Grundlage der Wassertemperatur Eisbildung vorweggenommen werden und das Wasser herausgespült werden. Zum Beispiel kann als Reaktion darauf, dass die Wassertemperatur in einem gegebenen Wasserbehälter unter einen ersten Schwellenwert fällt, eine Wasserbehälterheizung (z. B. Wicklungen, eine PTC-Heizung oder Miralon-Heizung) betrieben werden, um die Wassertemperatur zu steigern. In einem Beispiel, in dem das Fahrzeug ein PHEV ist, kann der Wasserbehälter, wenn das Fahrzeug in eine Wandsteckdose eingesteckt ist oder induktiv geladen wird, beheizt werden, um die Wassertemperatur bei oder über dem ersten Schwellenwert (z. B. bei oder über 40 °F) zu halten. Als Reaktion darauf, dass die Wassertemperatur in einem gegebenen Wasserbehälter unter einen zweiten Schwellenwert fällt, der niedriger als der erste Schwellenwert ist, kann Wasser herausgespült oder über einen Abfluss entsorgt werden. Bei Ausgestaltungen, bei denen das Wasser in einem gehärteten Behälter und Leitungen belassen wird, kann die Steuerung zudem gewährleisten, dass die Wasserstände ausreichend unter einem Höchststand gehalten werden, um eine Ausdehnung von Eis in Behältern und Strömungsleitungen zu ermöglichen.
In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Wasserbehälter 230 ferner dazu konfiguriert sein, Wasser bei Temperaturen über dem Gefrierpunkt unabhängig von der Umgebungstemperatur für eine längere Dauer zurückzuhalten. Zum Beispiel kann der gemeinsame Wasserbehälter 268 als vakuumisolierter Tank konfiguriert sein. Zusätzlich kann der Tank mit Motorkühlmittel oder einem Phasenwechselmaterial (phase change material - PCM) umhüllt sein. Darin können Kanäle bereitgestellt sein, die das Kühlmittel oder das Phasenwechselmaterial um eine Außenfläche des Wasserbehälters umwälzen, um einen Phasenübergang des Materials zu bewirken, was die latente Wärme für später speichert. Die physische Trennung des Behälters von der äußeren Umgebung reduziert die Übertragung von kalten Temperaturen durch die Vakuumwand zu dem Behälter erheblich. Ferner wird der Tank während einer ausgedehnten Zeit warm gehalten, bis die gesamte latente Energie aus dem Material im Anschluss an seine Umkehr in die ursprüngliche Phase zurückgewonnen worden ist.
Noch andere Sensoren können an den Wasserbehälter 268 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann die Qualität des in dem Behälter 268 gesammelten Wassers auf Grundlage der Ausgabe eines an den Wasserbehälter gekoppelten Leitfähigkeitssensors beurteilt werden. In anderen Beispielen kann die Wasserqualität durch einen Kapazitätssensor, optischen Sensor, Trübungssensor, Dichtesensor oder eine andere Art von Wasserqualitätssensor erfasst werden. Der Wasserbehälter 268 kann ferner einen Abfluss 270 beinhalten, der ein Abflussventil beinhaltet, um Wasser aus dem Behälter an eine Stelle außerhalb des Fahrzeugs (z. B. auf die Straße) abzulassen, wie etwa, wenn eine Qualität des Wassers als unter einem Schwellenwert und nicht zur Einspritzung in den Motor geeignet befunden wird (z. B. aufgrund von hoher Leitfähigkeit oder hohem Feinstaubgehalt).
Auf Grundlage der beabsichtigten Verwendung können ein oder mehrere Aufbereitungselemente ebenfalls an den gemeinsamen Behälter 268 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann ein Heizelement enthalten sein, um das angesammelte Wasser zu erwärmen oder abzukochen. Das Abkochen des Wassers kann erfolgen, um zusätzliche Verunreinigungen zu entfernen. Ein Kühlelement kann ebenfalls enthalten sein, um das Wasser zu kühlen, nachdem es abgekocht worden ist. Zusätzlich können das Heiz- und Kühlelement dazu verwendet werden, das angesammelte Wasser bei einer gegebenen Temperatur oder innerhalb eines definierten Temperaturbereichs zu halten.
Der gemeinsame Behälter 268 kann an ein Auslassventil 272 gekoppelt sein. Das Auslassventil 272 kann ein Dreiwegeventil, ein Proportionalventil oder eine andere Ventilkonfiguration sein. Das Auslassventil 272 kann betätigt werden, um zu ermöglichen, dass das Wasser aus dem Behälter 268 heraus auf Grundlage der beabsichtigten Verwendung und des Prioritätswerts des Wasserbedarfs zu unterschiedlichen Stellen strömt. Zum Beispiel kann Wasser entlang einer ersten Abgabeleitung 276 abgegeben werden, die sich von dem Auslassventil 272 zu einem ersten Satz von Einspritzvorrichtungen, Sprühern und Düsen erstreckt, wie etwa Motorwassereinspritzvorrichtungen, Reifensprühdüsen, Bremssprühdüsen usw. In noch weiteren Beispielen können unterschiedliche Abgabeleitungen an unterschiedliche Einspritzvorrichtungen und Düsen gekoppelt sein. Eine zweite Abgabeleitung 274 kann sich von dem Auslassventil 272 zu einem Trinkwasserbehälter erstrecken, der im Inneren des Fahrzeugs gekoppelt ist, wie etwa im Inneren einer Fahrgastzelle der Fahrzeugkabine.
In alternativen Beispielen kann eine Einzelpumpe das Wasser aus dem Behälter zu einem Wasserverteiler, der das Wasser zum Verwendungsort sendet, mit Druck beaufschlagen. Die Verwendung einer Einzelpumpe kann wirtschaftlich sein. Ein zwischen der Pumpe und dem Behälter positioniertes Rückschlagventil kann eine Druckbeaufschlagung des Behälters verhindern. Ein Einzelfilter am Eintritt zu dem Wasserverteiler kann ebenfalls verwendet werden. Jeder Hahn an dem Verteiler kann ein Magnetventil aufweisen, um zu ermöglichen, dass Wasser zu jedem Verwendungsort strömt. In weiteren Beispielen kann ein separates kleineres Filter neben jedem Verwendungsort in Reihe gekoppelt sein. Da jeder Verwendungsort Wasser erfordert, kann dem Magnetventil für die erforderliche Zeit auf Grundlage des Drucks in dem Wasserverteiler eine offene Stellung befohlen werden.
Das Wassererzeugungssystem 202 kann zudem eine Anzeige 280 beinhalten, um einem Fahrzeugführer Informationen zu dem Wassererzeugungssystem 202 anzuzeigen. Zu den Informationen können Daten wie etwa der Wasserstand in dem bzw. den Behälter(n), die Wassertemperatur, ob das angesammelte Wasser aufgereinigt worden ist, verstrichene Zeit, seit das angesammelte Wasser aufgereinigt worden ist, Wasserqualität usw. gehören. Die Anzeige 280 kann an einer Stelle angeordnet sein, die für einen Benutzer in der Fahrzeugkabine 204 sichtbar ist.
Das Wassererzeugungssystem 202 kann kommunikativ an die Fahrzeugsteuerung 190 gekoppelt sein. Auf Grundlage von Eingaben von den verschiedenen Sensoren, die an das Wassererzeugungssystem 202 gekoppelt sind, sowie anderen Sensoren, die an das Fahrzeugsystem 100 gekoppelt sind (wie etwa denjenigen, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben sind), kann die Steuerung 190 Signale erzeugen, die an die verschiedenen Aktoren, die an das Wassererzeugungssystem 202 gekoppelt sind, sowie andere Aktoren, die an das Fahrzeugsystem 100 gekoppelt sind (wie etwa diejenigen, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben sind), gesendet werden. Zum Beispiel kann auf Grundlage von Eingaben von einem Motorklopfsensor und ferner auf Grundlage eines Wasserstands in dem Behälter 268 die Steuerung 190 eine Wassermenge befehlen, die aus dem Behälter über das Auslassventil 272 abzugeben ist, wobei das abgegebene Wasser dann über eine Zylinderwassereinspritzvorrichtung in den Motorzylinder eingespritzt wird. Als ein anderes Beispiel kann auf Grundlage von Eingaben von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor die Steuerung 190 eine Wassermenge befehlen, die über eine Reifensprühdüse und/oder eine Bremssprühdüse auf Fahrzeugreifen und/oder Fahrzeugbremsen zu sprühen ist. Als noch ein anderes Beispiel kann die Steuerung auf Grundlage eines Wasserstands in dem Behälter 268 sowie eines Ladezustands einer Systembatterie den Betrieb des elektrischen Wassererzeugers zur Wassererzeugung einstellen.
Auf diese Art und Weise ermöglichen die Komponenten aus 1-2 ein Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor, der einen Ansaugkrümmer und einen Zylinder beinhaltet; ein Wassergewinnungssystem, das einen Extraktor zum Entfeuchten von Umgebungsluft, einen ersten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus dem Ansaugkrümmer, einen zweiten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus einer Fahrzeugklimatisierungseinheit, einen dritten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus Kanälen, die an einer Fahrzeugoberfläche bereitgestellt sind, und ein Behältersystem einschließlich einer Vielzahl von Behältern beinhaltet, einen Wasserstandssensor, der an jeden der Vielzahl von Behältern des Behältersystems gekoppelt ist; eine Reifendüse zum Sprühen von Wasser auf einen Fahrzeugreifen; eine Bremsdüse zum Sprühen von Wasser auf einen Bremsbelag; eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Wasser direkt in einen Motorzylinder; einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: während eines Motorstarts und vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl Betreiben des Wassererzeugungssystems zum selektiven Sammeln von Kondensat an dem ersten Sammler; und Einspritzen von Kondensat aus einem ersten der Vielzahl von Behältern, der an den ersten Sammler gekoppelt ist, in den Motorzylinder über die Einspritzvorrichtung auf Grundlage einer Klopfsensorausgabe; und nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl Betreiben des Wassererzeugungssystems zum selektiven Sammeln von Kondensat an dem zweiten und dritten Sammler; und Zuführen von Kondensat aus einem zweiten der Vielzahl von Behältern über die Reifendüse, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Schwellengeschwindigkeit liegt, und über die Bremsdüse, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Schwellengeschwindigkeit liegt. Die Steuerung beinhaltet weitere Anweisungen zum Übertragen des Kondensats von dem ersten Sammler zu dem ersten Behälter über ein erstes Filter; und Übertragen des Kondensats von dem zweiten und dem dritten Sammler zu dem zweiten Behälter über ein zweites Filter, wobei das erste Filter eine kleinere Maschenweite aufweist als das zweite Filter. Das System kann ferner einen Drucksensor umfassen, der an eine Wasserleitung stromaufwärts von dem ersten und dem zweiten Filter gekoppelt ist, und die Steuerung kann ferner dazu konfiguriert sein, ein Wassererzeugungssystemleck als Reaktion auf einen Druck unter einem Schwellenwert in der Wasserleitung während des Übertragens des Kondensats durch das erste oder das zweite Filter anzugeben. Als Reaktion auf eine Dauer einer Motorabschaltung, die länger als ein Schwellenwert ist, bei einer Temperatur unter einem Schwellenwert vor dem Motorstart kann die Steuerung ein Abflussventil öffnen, um das gesamte Wasser aus dem Behältersystems zu spülen. Die Steuerung beinhaltet weitere Anweisungen zu Folgendem: als Reaktion auf eine Bedieneranforderung von Trinkwasser Übertragen des gesamten Wassers aus dem Behältersystem zu einem Destillierapparat an Bord des Fahrzeugs. Die Steuerung kann zudem einen Wasserstand in dem Behältersystem während des Motorstarts vor dem Betreiben des Wassererzeugungssystems mit dem Wasserstand in dem Behältersystem bei einer unmittelbar vorhergehenden Motorabschaltung vergleichen; und ein Leck des Behältersystems als Reaktion auf einen Unterschied über einem Schwellenwert angeben.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen, in der ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Koordinieren der Wassersammlung, -aufbereitung und -nutzung Einspritzung an einem Wassererzeugungssystem an Bord eines Fahrzeugs als Reaktion auf verschiedene Fahrzeugbetriebsbedingungen gezeigt ist. Das Verfahren ermöglicht, dass die Fahrzeugleistung verbessert wird, indem die Wassernutzung optimiert wird. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit Signalen ausgeführt werden, die von Sensoren des Fahrzeugsystems empfangen werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1-2 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 302 beinhaltet das Verfahren Schätzen und/oder Messen von Fahrzeugbetriebsbedingungen. Diese können Motorbetriebsbedingungen wie etwa Motordrehzahl und -last, Fahrerdrehmomentbedarf, Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur und -luftfeuchtigkeit, Barometerdruck usw.), Ladedruck, MAP, MAP, Motortemperatur, Katalysatortemperatur usw. beinhalten. Zusätzlich können Fahrzeugbetriebsbedingungen einschließlich Fahrzeuggeschwindigkeit, Batterieladezustand, Fahrzeugemissionswert, Navigationseingabe hinsichtlich einer Route von einem Ursprungsort zu einem Bestimmungsort (wie etwa Routeninformationen, Wetterbedingungen entlang der Route, Verkehrsbedingungen entlang der Route usw.) bestimmt werden. Die Navigationseingabe kann aus einem Navigationssystem (z. B. globalen Positionsbestimmungssystem oder GPS) abgerufen werden, das kommunikativ an die Fahrzeugsteuerung gekoppelt ist und zudem kommunikativ an ein Internetnetzwerk gekoppelt ist, wie etwa über drahtlose Kommunikation.
Bei 304 beinhaltet das Verfahren Bestimmen, ob ein Motorkaltstart vorliegt. In einem Beispiel, in dem das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, kann ein Motor als Reaktion auf eine Zunahme des von dem Fahrer angeforderten Drehmoments gestartet werden, das durch einen Elektromotor der Kraftübertragung des Fahrzeugs nicht erfüllt werden kann (wie etwa aufgrund von Einschränkungen des Batterie-SOC). Bei einem herkömmlichen Fahrzeug kann der Motor als Reaktion auf einen Drehmomentbedarf des Bedieners gestartet werden. In jedem Fall, in dem der Motor gestartet wird, kann ferner bestimmt werden, ob die Umgebungstemperatur unter einer Schwellentemperatur liegt (wie etwa unter 35 °F). Falls ein Motorkaltstart nicht bestätigt wird, kann bei 306 bestimmt werden, ob der Motor nach einer ausgedehnten Kaltabschaltung gestartet wird. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob der Motor (vor dem gegebenen Start) länger als eine Schwellendauer abgeschaltet war. Die Schwellendauer kann von der Umgebungstemperatur abhängig sein, wobei die Schwellendauer reduziert wird, wenn die Umgebungstemperatur abnimmt. Falls eine ausgedehnte Kaltabschaltung bestätigt wird, dann beinhaltet das Verfahren bei 308 Spülen von Wasser aus dem bzw. den Wasserbehälter(n) des Wassererzeugungssystems, um das Gefrieren von Wasser in den Wasserleitungen zu verhindern. Falls es nicht herausgespült wird, könnte das gefrorene Wasser zu einer Beschädigung des Wassertanks und der Leitungen führen. Wasser kann aus allen Wasserbehältern des Wassererzeugungssystems oder aus einer Teilmenge aller Wasserbehälter gespült werden. Das Verfahren endet dann.
Falls eine ausgedehnte Kaltabschaltung nicht bestätigt wird (sondern ein Motorkaltstart bestätigt wird), dann beinhaltet das Verfahren bei 310 Betreiben einer Heizung zum Beheizen des Wassers in dem bzw. den Behälter(n). Zum Beispiel kann die Steuerung ein Befehlssignal an elektrische Heizungen im Inneren des Tanks senden, damit sie eine Dauer lang betrieben werden, wobei ein den Heizungen befohlenes Tastverhältnis in Abhängigkeit von der Wassertemperatur und der Umgebungstemperatur bestimmt wird. In anderen Beispielen kann eine Pumpe dazu betrieben werden, warmes Kühlmittel oder ein Phasenwechselmaterial um eine Außenfläche des Wasserbehälters herum zu pumpen, um die Wassertemperatur zu steigern. Das Beheizen kann durchgeführt werden, bis die Wassertemperatur über einer Schwellentemperatur liegt, wie etwa bei oder über 40 °F. Von 310 geht das Verfahren zu 312 über. Es versteht sich, dass das vorliegende Beispiel zwar die Wassertemperatur bei dem Motorstart beurteilt, doch in anderen Beispielen die Steuerung alle paar Stunden aufgeweckt werden kann, während der Motor abgeschaltet ist, um die Wassertemperatur zu beurteilen und das gespeicherte Wasser herauszuspülen, falls Gefrieren vorweggenommen wird.
Falls ein Motorkaltstart bestätigt wird, beinhaltet das Verfahren bei 312 Betreiben einer Pumpe zum Sammeln von Kondenswasser, das sich während eines Motorkaltstarts in dem Ansaugkrümmer sammelt. Wasser kondensiert nach einer Abstellung in dem Ansaugkrümmer. Das Wasser sammelt sich am Boden des Krümmers. Nach dem Start oder unmittelbar vor der Wiederaufnahme der Motorkraftstoffzufuhr (wie etwa, während die Motordrehzahl weniger als 50 rpm beträgt), wird das Wasser durch eine Röhre herausgepumpt, die zu einem Behälter führt, der für die Einspritzung in den Motor vorgesehen ist. Da in dem Krümmer Kraftstoff vorhanden sein kann, kann es sein, dass ein Anteil dieses Wassers mit Kraftstoff vermischt ist. Demzufolge wird dieses Wasser lediglich zur Einspritzung in den Motor verwendet.
Bei 314 wird Wasser von verschiedenen anderen Motorsystemstellen gewonnen, nachdem der Motorstart abgeschlossen ist. Zum Beispiel kann Wasser während des Betriebs einer Klimatisierungseinheit zur Fahrzeugkabinentemperatursteuerung aus einem HLK-System gewonnen werden. Als ein anderes Beispiel kann Wasser aus dem Betrieb einer Brennstoffzelle gewonnen werden. Als noch ein anderes Beispiel kann Wasser während der Verbrennung aus Motorzylindern, während des aufgeladenen Motorbetriebs aus einem LLK und während des Motorbetriebs mit AGR aus einem AGR-Kühler gewonnen werden. Bei 316 kann Wasser von Stellen an der Fahrzeugoberfläche gesammelt werden. Zum Beispiel kann Kondensat über Kanäle, die die Oberfläche des Fahrzeugs an einen Wasserbehälter koppeln, von der Oberfläche des Fahrzeugs gesammelt werden. Zusätzlich kann Niederschlag, wie etwa in der Form von Regen oder Schnee, über die Kanäle gesammelt werden. Optional kann Wasser zudem durch Betreiben eines Wasserextraktors erzeugt werden, der die Umgebungsluft entfeuchtet, um Wasser zu erzeugen. Dabei kann der Wasserextraktor unter Verwendung von elektrischer Leistung aus einer Systembatterie betrieben werden. In einem Beispiel kann der Wasserextraktor selektiv betrieben werden, wenn ein Wasserstand in einem zentralen Behälter unter einen Schwellenwert fällt, um zu gewährleisten, dass ausreichend Wasser verfügbar ist, um Wasserbedarfe zu decken. In einigen Beispielen kann der Schwellenwert in Echtzeit eingestellt werden, wenn sich der aktuelle Wasserbedarf ändert. Ferner kann ein Wasserbedarf über den Fahrzyklus vorhergesagt werden und der Wasserextraktor auf Grundlage des vorhergesagten Wasserbedarfs betrieben werden, während die anderen Wasserquellen berücksichtigt werden (einschließlich des Motors und der Stellen an der Fahrzeugoberfläche). Wasser kann zudem aus den Regenkanälen auf dem Dach des Autos zurückgewonnen werden. Eine Vorhersage von keinem Regen während einer ausgedehnten Zeit kann die Extraktion aus Luft eher auslösen als dann, wenn Regen vorhergesagt ist.
In noch weiteren Beispielen, wie etwa, wenn das Fahrzeug mit den Fähigkeiten zum autonomen Fahren konfiguriert ist, kann eine Fahrzeugsteuerung eine Route der Fahrt des Fahrzeugs als Reaktion auf eine Fernanforderung und/oder andere Bedingungen so einstellen, dass die Wassersammlung von der Fahrzeugoberfläche erhöht wird. Zum Beispiel kann als Reaktion darauf, dass die Wasserstände in dem Behälter niedriger sind, die Steuerung eine Navigationsroute von einem Ursprungsort zu einem Bestimmungsort auf Grundlage von Wetterdaten (die von einem GPS-System empfangen werden) auswählen. Dies kann beinhalten, dass das Fahrzeug durch Gebiete mit erhöhtem Niederschlag (wie etwa Gebiete, in denen Regen oder Schnee vorliegt) gefahren wird, wenn der Wasserstand in dem Behälter unter einem positiven Schwellenwert ungleich null liegt, um den Regen über die Kanäle an der Oberfläche des Fahrzeugs zu sammeln. Als ein anderes Beispiel, in dem die Wasserstände in dem Behälter unter dem Schwellenwert liegen, kann das autonome Fahrzeug durch Gebiete gefahren werden, die eine höhere Umgebungsluftfeuchtigkeit aufweisen, sodass die Feuchtigkeit in der Luft über den Betrieb des Wasserextraktors aufgefangen werden kann, während der Bestimmungsort dennoch innerhalb einer gewünschten Ankunftszeit erreicht wird, die durch einen Fahrgast oder über eine Fernanforderung vorgegeben ist.
Bei 318 beinhaltet das Verfahren Übertragen des gesammelten Wassers zu einem Behälter. In einem Beispiel kann bei 320 Wasser aus unterschiedlichen Quellen in unterschiedlichen Wasserbehältern gespeichert werden. Zum Beispiel kann aus dem HLK-System gewonnenes Wasser in einem ersten Behälter gespeichert werden, während von der Oberfläche des Fahrzeugs gesammeltes Wasser in einem zweiten, anderen Behälter gespeichert wird. Ebenso kann durch den Wasserextraktor erzeugtes oder aus den Motorstellen gesammeltes Wasser in unterschiedlichen Behältern gespeichert werden. Dies liegt daran, dass das Wasser aus jeder der Quellen unterschiedliche Wasserqualitäten aufweisen kann. Zum Beispiel kann Wasser, das aus dem Ansaugkrümmer oder dem Kraftstoffsystem stammt, mindestens etwas Kraftstoffverunreinigung aufweisen, die mit dem Wasser vermischt ist. Als ein anderes Beispiel kann von der Fahrzeugoberfläche gesammeltes Wasser höhere Partikelwerte und/oder einen niedrigeren pH-Wert aufweisen als durch den Extraktor erzeugtes Wasser. Zusätzlich oder alternativ kann Wasser aus den unterschiedlichen Quellen auf Grundlage ihrer beabsichtigten Verwendung zu unterschiedlichen Behältern übertragen werden. Zum Beispiel kann aus dem Ansaugkrümmer und dem Kraftstoffsystem gesammeltes Wasser zu einem ersten Behälter übertragen werden, aus dem Wasser zum Einspritzen direkt in einen Motorzylinder während der Klopfsteuerung entnommen wird. Dies ermöglicht, dass das Wasser, das potentielle Kraftstoffverunreinigung aufweist, lediglich an Stellen verwendet wird, an denen die Kraftstoffverunreinigung keine negative Auswirkung hat. Als ein anderes Beispiel kann von den Stellen an der Fahrzeugoberfläche gesammeltes Wasser zu einem zweiten Behälter übertragen werden, aus dem Wasser zum Sprühen auf eine Reifenoberfläche, einen Bremsbelag, eine Scheibe, einen Zylinderkopf oder zu anderen Reinigungs- oder Oberflächenkühlungszwecken entnommen wird. Als noch ein anderes Beispiel kann durch den Extraktor erzeugtes Wasser zu einem Behälter zum Erzeugen von Trinkwasser übertragen werden. In noch anderen Beispielen kann aus allen Quellen (oder einer Teilmenge aller Quellen) gesammeltes Wasser über Rohrleitungen zu einem gemeinsamen (oder zentralen) Wasserbehälter übertragen werden. Wasser kann aus internem Auslaufen aus einem Trinkwasserabgabesystem zurückgewonnen werden. In einigen Fällen, in denen mehrere Behälter vorhanden sind, kann zur Verwendung als Trinkwasser gespeichertes Wasser für andere Verwendungen umgeleitet werden, wie etwa zum Auffüllen von Kühlmittel. Die weniger sauberen Wasserquellen können jedoch nicht zur Verwendung als Trinkwasser umgeleitet werden.
Bei 324 beinhaltet das Verfahren Aufbereiten des gesammelten Wassers in den zugehörigen Behältern. Das Aufbereiten verbessert die Nutzbarkeit des gesammelten Wassers. Dies beinhaltet bei 326 unterschiedliches Aufbereiten des Wassers auf Grundlage der unterschiedlichen Wasserquelle. Zum Beispiel kann von Fahrzeugoberflächen gesammeltes Wasser Filtern durch ein Siebgewebe, das eine kleinere Porengröße aufweist, unterzogen werden, um den höheren Partikelwert zu entfernen, der in dem Wasser erwartet wird, während aus Motorstellen gesammeltes Wasser Filtern durch ein Siebgewebe, das eine größere Porengröße aufweist, unterzogen werden kann. Als ein anderes Beispiel kann über den Wasserextraktor erzeugtes Wasser filtriert, ionenausgetauscht und destilliert werden. Das Aufbereiten kann zusätzlich oder optional bei 328 unterschiedliches Aufbereiten des Wassers auf Grundlage der beabsichtigten Verwendung beinhalten. Zum Beispiel kann Wasser, das zur Verwendung als Trinkwasser beabsichtigt ist, filtriert, ionenausgetauscht und destilliert werden, während Wasser, das zum Sprühen auf Komponentenoberflächen zur Partikelunterdrückung oder Kühlung beabsichtigt ist, minimal filtriert werden kann. Als ein anderes Beispiel kann Wasser, das zum Einspritzen in einen Zylinder zur Klopfsteuerung beabsichtigt ist, auf einen höheren Grad filtriert werden, um Probleme bei der Verbrennungsstabilität aus der Einspritzung von Wasser schlechter Qualität zu reduzieren. Wasser, das zur Verwendung zum Reinigen von Kameralinsen beabsichtigt ist, kann ein feines Siebgewebe aufweisen, um zu verhindern, dass Partikel auf den Linsen zurückbleiben. Alternativ kann destilliertes Wasser für die Linsen verwendet werden, um Mineralaufbau zu verhindern.
Bei 330 beinhaltet das Verfahren Schätzen und Vergleichen eines Wasserstands in jedem Behälter vor und nach jedem Wassererzeugungsereignis. Zum Beispiel kann eine Ausgabe eines Wasserstandssensors, der an einen gegebenen Wasserbehälter gekoppelt ist, vor und nach jedem Wassererzeugungsereignis vermerkt werden. Als ein Beispiel kann der Wasserstand eines Wasserbehälters, der an den Wasserextraktor gekoppelt ist, vor und nach dem Betreiben des Wasserextraktors vermerkt werden. In alternativen Beispielen kann ein Wasserstand an jedem Behälter nach einer Fahrzeugabschaltung geschätzt werden und dann erneut zu einem Zeitpunkt eines unmittelbar anschließenden Fahrzeugstarts (ohne Fahrzeugbetrieb dazwischen).
Bei 332 beinhaltet das Verfahren Diagnostizieren des Wassererzeugungssystems auf Grundlage eines Vergleichs der geschätzten Wasserstände und ferner auf Grundlage eines Drucks, der an unterschiedlichen Stellen der Wassersammlung und -aufbereitung geschätzt wird. Unter Bezugnahme auf das frühere Beispiel kann die Steuerung auf Grundlage der Umgebungsluftfeuchtigkeit und ferner auf Grundlage einer Dauer (und Leistungseinstellung) des Betreibens des Wasserextraktors eine erwartete Wassermenge vorhersagen, die in einem Behälter nutzbar gemacht worden ist, der dem Wasserextraktor zugehörig ist. Indem diese Menge zu dem Wasserstand in dem Behälter addiert wird, der vor der Wassererzeugung erfasst worden ist, kann die Steuerung dazu in der Lage sein, einen erwarteten Wasserstand in dem Behälter nach der Erzeugung vorherzusagen. Falls der nach der Wassererzeugung erfasste tatsächliche Wasserstand um mehr als einen Schwellenbetrag niedriger als der vorhergesagte Betrag ist, kann abgeleitet werden, dass eine Beeinträchtigung des Wassererzeugungssystems vorliegt. Zum Beispiel kann abgeleitet werden, dass ein Systemleck vorliegt, wie etwa in dem zugehörigen Wasserbehälter. Alternativ kann abgeleitet werden, dass der Wasserextraktor nicht wie erwartet funktionierte. In noch einem anderen Beispiel kann in dem Fall, dass sich der zum Zeitpunkt des Fahrzeugstarts geschätzte Wasserstand von dem zum Zeitpunkt der unmittelbar vorhergehenden Fahrzeugabschaltung geschätzten Wasserstand ändert, abgeleitet werden, dass das Wassererzeugungssystem ein Leck aufweist. Ein Fahrzeugführer kann über das Leck durch Beleuchten eines Anzeigeelements benachrichtigt werden.
In noch anderen Beispielen kann die Ausgabe von Drucksensoren, die an unterschiedliche Stellen des Wassererzeugungssystems gekoppelt sind, dazu verwendet werden, das Wassererzeugungssystem zu diagnostizieren. Zum Beispiel kann während des Aufbereitens von Wasser aus einem Behälter durch ein Filter ein Druck stromaufwärts von dem Filter gemessen werden. Falls der erfasste Druck einen Schwellenwert übersteigt, kann die Steuerung eine Leuchte beleuchten, die angibt, dass das Filter ausgetauscht werden muss. Falls der Druck andernfalls unter dem Schwellenwert liegt, kann die Steuerung einen Systemleckanzeiger beleuchten. Falls eine Wasserquelle einem Scheibenwaschsystem Wasser zuführt, sollte die Verwendung des Systems das Regendetektionssystem auslösen. Falls die Detektion andernfalls nach mehreren Versuchen nicht ausgelöst wird, kann die Steuerung eine Ausfallanzeige für das Zuführen eines Wasserstrahls beleuchten.
Als Nächstes beinhaltet das Verfahren bei 334 Bestimmen der unterschiedlichen Wasserbedarfe des Fahrzeugs. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuerung auf Grundlage der Betriebsbedingungen jeweilige Wassermengen zum Einspritzen (z. B. direkt in einen Motorzylinder) zur Motorklopfsteuerung, zum Bereitstellen eines gewünschten Ausmaßes von Motorverdünnung (z. B. in einen Ansaugkrümmer), zur Zylindertemperatursteuerung, zur Steuerung der Abgastemperatur oder -zusammensetzung usw. schätzen. Wasser kann als Reaktion auf Klopfen in den Motor eingespritzt werden, wobei die Ladekühlung anhand des Wassers Klopfminderung bereitstellt, wodurch die Abhängigkeit von Spätzündung zur Klopfsteuerung reduziert wird. Ebenso kann Wasser in den Motorkrümmer eingespritzt werden, um eine gewünschte Motorverdünnung bereitzustellen, was den Bedarf an AGR reduziert. Ferner kann Wasser als Reaktion auf erhöhte Abgastemperaturen in den Motor eingespritzt werden, wobei die Ladekühlung anhand des Wassers Abgastemperatursteuerung ermöglicht, was den Bedarf an Anfettung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses reduziert. Die Steuerung kann zudem andere Wasserbedarfe bestimmen, wie etwa die Wassermenge, die zur Zylinderkopftemperatursteuerung auf einen Zylinderkopf, zur Reifenstaubsteuerung auf Reifen oder zur Bremsstaubsteuerung auf Bremsbeläge gesprüht werden muss. Noch ferner kann der Wasserbedarf zur Scheibenwischernutzung bestimmt werden. Als noch ein anderes Beispiel kann der Wasserbedarf zum Nachfüllen verschiedener Fluide, wie etwa Scheibenwischwasser oder Kühlmittelfluid, in ihren jeweiligen Tanks bestimmt werden.
In einem Beispiel kann die Wassernutzung auf aktuellen Fahrzeug- und Motorbetriebsbedingungen beruhen sowie auf vorhergesagten Betriebsbedingungen über den gegebenen Fahrzyklus beruhen. Die Vorhersage kann mindestens auf einer Navigationseingabe beruhen, die an der Steuerung von einem Navigationssystem wie etwa einem GPS empfangen wird. Die Navigationseingabe kann zum Beispiel Verkehrsinformationen entlang einer geplanten Fahrroute von einem aktuellen Ursprungsort zu einem ausgewählten Bestimmungsort beinhalten. Die Navigationseingabe kann ferner Wetterinformationen entlang der Route und am Bestimmungsort, Straßenbedingungen (z. B. Straßenneigung, Straßentemperatur, Vorhandensein von Schlaglöchern oder anderen Hindernissen), Umgebungsbedingungen (wie etwa Luftfeuchtigkeit oder Höhe), Entfernung zu den nächsten Tankstellen oder elektrischen Ladestationen usw. beinhalten. Als ein Beispiel kann während einer Fahrt des Fahrzeugs durch ein trockenes Gebiet oder in großer Höhe eine erhöhte Wassernutzung zur Klopfsteuerung vorhergesagt werden. Als ein anderes Beispiel kann während einer Fahrt des Fahrzeugs einen Berg hinab eine erhöhte Wassernutzung zum Sprühen auf Reifen und Bremsbeläge vorweggenommen werden.
Bei 336 beinhaltet das Verfahren Zuordnen eines Prioritätswerts zu jedem der Wasserbedarfe (und den entsprechenden Wassereinspritzmengen) auf Grundlage der Betriebsbedingungen sowie der Wasserverfügbarkeit. Die zugeordneten Prioritätswerte können ferner auf der Quelle des Wassers sowie der Bedienereingabe beruhen. Die zugeordneten Prioritätswerte können zudem auf Grundlage der aktuellen Wasserversorgung (z. B. im Verhältnis zu einer vorhergesagten künftigen Wasserversorgung über den Fahrzyklus) bestimmt werden. Ein erster Satz von Prioritätswerten kann zugeordnet werden, wenn bestimmt wird, dass der vorhergesagte Wasserstand über dem aktuellen Wasserstand liegt, was angibt, dass das Wasser aktuell begrenzt ist, aber erwartet wird, dass im künftigen Teil des Fahrzyklus (oder über die nächsten mehreren Fahrzyklen) mehr Wasser verfügbar sein wird. Ein zweiter, anderer Satz von Prioritätswerten kann zugeordnet werden, wenn bestimmt wird, dass der aktuelle Wasserstand über dem vorhergesagten Wasserstand liegt, was angibt, dass aktuell reichlich Wasser verfügbar ist, aber erwartet wird, dass die Wasserverfügbarkeit im künftigen Teil des Fahrzyklus begrenzt wird (oder das Wasser in den nächsten mehreren Fahrzyklen ausgehen kann). Die zugeordneten Prioritätswerte können zudem in Abhängigkeit von Fahrzeugbetriebsbedingungen eingestellt werden. Wenn zum Beispiel die Wasserverfügbarkeit begrenzt ist, kann Wasser zuerst zur Zylindertemperatursteuerung bereitgestellt werden, bevor es zur Partikelsteuerung bereitgestellt wird. Die Feststellung von und der Aufenthalt in einer städtischen „grünen Umweltzone“ können bewirken, dass die Priorität der Brems- und Reifenstaubunterdrückung erhöht wird (z. B. auf die höchste Priorität steigt), bis das Fahrzeug die grüne Zone verlässt. Diese Zone würde durch GPS-Koordinaten oder durch ein örtlich ausgesendetes Signal auf Grundlage von örtlichen PM-Detektoren festgestellt. Auch innerhalb der Wassereinspritzung zur PM-Steuerung kann die Reihenfolge der Wassereinspritzung auf Grundlage des Alters der Bremsbeläge und der Reifen eingestellt werden. Zum Beispiel können Bremsbeläge mehr PM freisetzen, wenn sie erstmals eingebaut werden. Somit kann (in Bezug auf die Reifenstelle) mehr Wasser auf die Bremsstelle eingespritzt werden, wenn das Alter der Bremsbeläge unter einem Schwellenwert liegt. Wenn die Bremsbeläge altern, kann dann zur PM-Steuerung mehr Wasser auf die Reifenstelle in Bezug auf die Bremsstelle eingespritzt werden.
Als noch ein anderes Beispiel können das Zuordnen von Prioritätswerten und die Reihenfolge der Wassereinspritzung auf Grundlage der Reifentemperatur eingestellt werden, die von der Straßen-/Asphalttemperatur oder Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig sein kann. Wenn die Sonnenbelastung einer Straße zunimmt, kann die Straßentemperatur zunehmen, was die Temperatur von Reifen erhöht, die auf der Straße gefahren werden. Wenn die Bodentemperatur zunimmt, kann demzufolge zur PM-Steuerung mehr Wasser auf die Reifenstelle in Bezug auf die Bremsstelle eingespritzt werden, um eine erhöhte Verdunstung auszugleichen. Ebenso kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, die Reifentemperatur steigen und zur PM-Steuerung mehr Wasser auf die Reifenstelle in Bezug auf die Bremsstelle eingespritzt werden.
In einem anderen Beispiel kann, wenn ein Fahrzeugverzögerungsereignis auftritt, zur PM-Steuerung mehr Wasser auf die Bremsstelle in Bezug auf die Reifenstelle eingespritzt werden. Unter einer Schwellenfahrzeuggeschwindigkeit (wie etwa 3 mph oder weniger) kann das Sprühen von Wasser auf sowohl die Reifen als auch die Bremsen deaktiviert werden, um Wasser für andere Verwendungen einzusparen.
In einem weiteren Beispiel kann das Zuordnen von Prioritätswerten durch Bedienereingaben beeinflusst werden. Falls der Bediener zum Beispiel Eingaben bereitstellt, die angeben, dass er das Wasser zum Zwecke des Trinkens verwenden möchte, kann mehr des Wassers in Richtung der Aufbereitung geleitet werden, um Trinkwasser herzustellen, und weniger Wasser in Richtung der Bremsen und der Reifen oder des Zylinderkopfes geleitet werden.
Als noch ein anderes Beispiel kann das Zuordnen von Prioritätswerten durch die Quelle des Wassers beeinflusst werden, wie etwa auf Grundlage davon, ob Wasser aus einem HLK-System, aus der Umgebungsluft, von einer Fahrzeugoberfläche usw. gesammelt worden ist. Falls zum Beispiel ein größerer Teil (z. B. alles) des verfügbaren Wassers von der Fahrzeugoberfläche gesammelt ist, können darin Schmutz und Feinstaub enthalten sein, und deshalb kann der Wassernutzung zur Zylinderkopfkühlung ein höherer Prioritätswert im Vergleich zur Wassernutzung zur PM-Steuerung zugeordnet werden. Falls im Vergleich dazu ein größerer Teil (z. B. alles) des verfügbaren Wassers aus dem HLK-System gesammelt ist, kann der Wassernutzung zur Zylinderkopfkühlung ein niedrigerer Prioritätswert im Vergleich zur Wassernutzung zur PM-Steuerung zugeordnet werden. Falls ein niedriger Kühlmittelstand detektiert wird, kann die Wiederauffüllung des Kühlmittel stands auf einen Mindestschwellenwert zur obersten Priorität werden und ihr eine höhere Gewichtung zugeordnet werden.
Das Zuordnen von Prioritätswerten ermöglicht die Maximierung des Kraftstoffökonomie- und Leistungsvorteils der begrenzten Wasserversorgung durch die Verwendung des Wassers während Bedingungen, die einen höheren Wirkungsgradvorteil pro Wassereinheit erzeugen, während die Wassernutzung während Bedingungen, die einen geringeren Wirkungsgradvorteil pro Wassereinheit erzeugen, angehalten oder reduziert wird. Die unterschiedlichen Prioritätswerte können sich auf die Reihenfolge auswirken, in der die unterschiedlichen Wassermengen in dem Fahrzeug abgegeben werden.
Optional kann das Einstellen der zugeordneten Prioritätswerte ferner auf einer geschätzten Qualität von Wasser in dem Behälter beruhen. Dies kann beinhalten, dass bestimmt wird, ob die Wasserzufuhr aktiviert oder deaktiviert werden soll, sowie die Wassereinspritzprioritätswerte auf Grundlage der geschätzten Wasserqualität eingestellt werden. Demnach können die Art der Verunreinigungen, die in dem Wasser vorhanden sind, sowie der Verunreinigungsgrad auf Grundlage der Wasserquelle sowie auf Grundlage eines Prozentsatzes des gesamten Wassers in dem Behälter, das an Bord des Fahrzeugs aus einer verunreinigten Quelle erzeugt oder gewonnen worden ist, deutlich variieren. Zum Beispiel kann von einer Fahrzeugoberfläche gesammeltes Wasser einen höheren Verunreinigungsgrad aufweisen als aus einem HLK-System gesammeltes Wasser. Die Qualität des Wassers in dem Wasserbehälter kann auf Grundlage der Ausgabe eines Wasserqualitätssensors geschätzt werden, der an den Wasserbehälter gekoppelt ist, wobei die Wasserqualitätsschätzung auf einem Leitfähigkeitswert oder der Ionenstärke des Wassers (wie etwa über einen Leitfähigkeitssensor erfasst) beruht. In alternativen Beispielen kann die Qualität des Wassers auf Grundlage einer Ionenstärke des Wassers, eines Feinstaubgehalts, eines Trübungssensors, eines Dichtesensors, eines Brechungsindex usw. geschätzt werden.
Als ein Beispiel kann die geschätzte Wasserqualität (z. B. der Indexwert oder die Bewertungsnummer oder der Leitfähigkeitswert) mit einem Schwellenwert verglichen werden, der von dem verwendeten Wasserqualitätssensor abhängt. Zum Beispiel kann einem niedrigeren Messwert eines Trübungssensors ein hoher Wasserqualitätsindexwert zugewiesen werden und können Trübungsmesswerte unter 5 NTU Wasserqualitätsindexwerten über dem Schwellenwert entsprechen. Der Schwellenwert kann einem minimalen Wasserqualitätsniveau entsprechen, das erforderlich ist, um Wassernutzung zu aktivieren, ohne die Fahrzeugleistung oder Motorverbrennungseigenschaften zu gefährden. In einigen Beispielen kann ein gemeinsamer Schwellenwert für alle Wassereinspritzereignisse angewendet werden. In anderen Beispielen können andere Schwellenwerte für die Wassereinspritzung als Reaktion auf Klopfen angewendet werden als für die Wasserzufuhr zur Motortemperatursteuerung oder zur PM-Steuerung, da eine Tendenz zum Bilden von Ablagerungen von Komponententemperaturen oder anderen Faktoren abhängen kann, die stark mit den verschiedenen Nutzungsbedingungen korrelieren. In einigen Beispielen kann die geschätzte Wasserqualität mit jedem von einem unteren Schwellenwert, unter dem die Wassereinspritzung immer deaktiviert sein kann, und einem oberen Schwellenwert, über dem die Wassereinspritzung immer aktiviert sein kann, verglichen werden. Zwischen dem oberen und dem unteren Schwellenwert kann die Wassereinspritzung begrenzt sein, zum Beispiel kann ein Betriebsfenster begrenzt oder variiert werden, in dem die Wassereinspritzung zulässig ist, was sich auf den zugeordneten Prioritätswert der Wassereinspritzung auswirken kann. Wenn zum Beispiel die Wasserqualität niedriger ist, kann die Wasserzufuhr als Reaktion auf PM-Werte in breiteren Motordrehzahl-/-lastbereichen aktiviert werden, die Bereiche beinhalten, in denen erhöhte Motortemperaturen vorweggenommen werden (sogar bevor sie tatsächlich detektiert werden).
Bei 338 beinhaltet das Verfahren Einplanen der Wassernutzung auf Grundlage der zugeordneten Prioritätswerte, wobei der Wasserbedarf, der den höchsten Prioritätswert aufweist, zuerst erfüllt wird. Insbesondere kann die Steuerung die bestimmten Wassermengen, die den unterschiedlichen Wasserbedarfen entsprechen, in einer Reihenfolge auf Grundlage der zugeordneten Prioritätswerte auf ihre entsprechende Stelle einspritzen oder sprühen. Auf Grundlage der Menge und Stelle des Wasserbedarfs kann die entsprechende Einspritzvorrichtung oder Sprühdüse betätigt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Impulsbreitensignal an die entsprechende Wassereinspritzvorrichtung oder Sprühdüse senden, um die ausgewählte Wassermenge an die ausgewählte Stelle zuzuführen, während die übrigen Wassereinspritzvorrichtungen deaktiviert bleiben. Wenn in einem Beispiel Wasser zur Klopfsteuerung eingespritzt werden soll, kann die Steuerung eine Direktwassereinspritzvorrichtung betätigen, die an einen Motorzylinder gekoppelt ist, und ein der Klopfsteuermenge entsprechendes Impulsbreitensignal an die Direktwassereinspritzvorrichtung senden. Wenn in einem anderen Beispiel Wasser zur Motortemperatursteuerung eingespritzt werden soll, kann die Steuerung eine Zylinderkopfwasserdüse betätigen, die an einen Motorzylinderkopf gekoppelt ist, und ein der Temperatursteuermenge entsprechendes Impulsbreitensignal an die Wasserdüse senden.
Bei 340 beinhaltet das Verfahren Schätzen und Vergleichen eines Wasserstands in jedem Behälter vor und nach jedem Wassernutzungsereignis. Zum Beispiel kann eine Ausgabe eines Wasserstandssensors, der an einen gegebenen Wasserbehälter gekoppelt ist, vor und nach jedem Wassernutzungsereignis vermerkt werden.
Bei 342 beinhaltet das Verfahren Diagnostizieren des Wassererzeugungssystems auf Grundlage eines Vergleichs der geschätzten Wasserstände und ferner auf Grundlage eines Drucks, der an unterschiedlichen Stellen der Wassernutzung und -aufbereitung geschätzt wird. Zum Beispiel kann die Steuerung auf Grundlage einer Betriebsdauer und eines Tastverhältnisses, die einer Wasserdüse befohlen werden, eine erwartete Wassermenge vorhersagen, die aus einem Behälter entnommen worden ist. Indem diese Menge von dem Wasserstand in dem Behälter subtrahiert wird, der vor der Wassernutzung erfasst worden ist, kann die Steuerung dazu in der Lage sein, einen erwarteten Wasserstand in dem Behälter nach der Nutzung vorherzusagen. Falls der nach der Wassernutzung erfasste tatsächliche Wasserstand um mehr als einen Schwellenbetrag niedriger als der vorhergesagte Betrag ist, kann abgeleitet werden, dass eine Beeinträchtigung des Wassererzeugungssystems vorliegt. Zum Beispiel kann abgeleitet werden, dass ein Systemleck vorliegt, wie etwa in dem zugehörigen Wasserbehälter. Alternativ kann abgeleitet werden, dass die Wasserdüse leckt. Ein Fahrzeugführer kann über das Leck durch Beleuchten eines Anzeigeelements benachrichtigt werden. Falls Wasser aus einem Behälter in einen anderen übertragen wird, wird bestätigt, dass die Abnahme der Volumenstandsangabe aus dem ersten Behälter zu einer Zunahme des angegebenen Stands des zweiten Behälters wird. Eine Übertragung in zwei Richtungen kann als Diagnose des Füllstandssensors dienen, falls bei einer Übertragung in einer Richtung keine korrekte Volumenübertragung verzeichnet worden ist.
In noch anderen Beispielen kann die Ausgabe von Drucksensoren, die an unterschiedliche Stellen des Wassererzeugungssystems gekoppelt sind, dazu verwendet werden, das Wassererzeugungssystem zu diagnostizieren. Zum Beispiel kann während des Entnehmens von Wasser aus einem Behälter durch ein Filter ein Druck stromaufwärts von dem Filter gemessen werden. Falls der erfasste Druck einen Schwellenwert übersteigt, kann die Steuerung eine Leuchte beleuchten, die angibt, dass das Filter ausgetauscht werden muss. Falls der Druck andernfalls unter dem Schwellenwert liegt, kann die Steuerung einen Systemleckanzeiger beleuchten. Falls eine Wasserquelle einem Scheibenwaschsystem Wasser zuführt, sollte die Verwendung des Systems das Regendetektionssystem auslösen. Falls die Detektion andernfalls nach mehreren Versuchen nicht ausgelöst wird, kann die Steuerung eine Ausfallanzeige für das Zuführen eines Wasserstrahls beleuchten.
Es wird nun auf 4 Bezug genommen, in der ein Beispiel für die Wassersammlung, -aufbereitung und -nutzung an Bord eines Fahrzeugs gezeigt ist. Das Kennfeld 400 stellt die Motordrehzahl bei Verlauf 402 dar. Der Betrieb einer Einlassablaufpumpe ist bei Verlauf 404 gezeigt. Der Wasserstand in einem ersten Wasserbehälter (in dem Wasser anfangs gesammelt wird) ist bei Verlauf 406 gezeigt. Der Wasserstand in einem zweiten Wasserbehälter (in den Wasser aus dem ersten Behälter übertragen wird, nachdem es über ein Filter aufbereitet worden ist) ist bei Verlauf 408 gezeigt. Niederschlag auf das Fahrzeug (in der Form von Regen) ist bei Verlauf 410 gezeigt. Alle Verläufe sind im Zeitablauf entlang der x-Achse gezeigt.
Vor t1 ist der Motor abgeschaltet. Die Einlassablaufpumpe des Fahrzeugs wird nicht betrieben. Die Wasserstände in dem ersten und zweiten Behälter bleiben konstant, da weder Wasser gesammelt noch verwendet wird.
Bei t1 wird der Motor nach einer langen Abschaltung als Reaktion auf einen Drehmomentbedarf des Bedieners erneut gestartet. Der Motor wird gestartet, indem der Motor anfangs über einen Anlassermotor angelassen wird und dann die Motorkraftstoffzufuhr wiederaufgenommen wird. Aufgrund der ausgedehnten Abstellung, bevor der Motor gestartet wird, wird erwartet, dass sich Kondenswasser in dem Ansaugkrümmer des Motors sammelt. Dementsprechend wird zwischen t1 und t2, während die Motordrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegt (zum Beispiel unter 50 rpm), eine Einlassablaufpumpe betrieben. Die Ablaufpumpe ist an einen Boden des Ansaugkrümmers gekoppelt und dazu konfiguriert, in dem Ansaugkrümmer gesammeltes Kondensat herauszupumpen und es zu dem ersten Behälter zu übertragen. Demzufolge beginnt der Wasserstand in dem ersten Behälter zwischen t1 und t2, wenn die Pumpe betrieben wird, zu steigen. Bei t2 wird die Ansaugkrümmerpumpe angehalten. Der Motor läuft zu diesem Zeitpunkt mit Kraftstoffzufuhr. Es wird kein Wasser an Bord des Fahrzeugs verwendet und deshalb bleiben die Wasserstände in dem Behälter konstant.
Bei t3 wird Wasser über ein Filter aus dem ersten Behälter zu dem zweiten Behälter gepumpt. Die Übertragung und Aufbereitung von Wasser zwischen t3 und t4 führt zu einem Abfall des Wasserstands in dem ersten Behälter und einem entsprechenden Anstieg des Wasserstands in dem zweiten Behälter.
Bei t5 tritt Regen auf. Der Regen wird über Kanäle gesammelt, die an die Oberfläche des Fahrzeugs gekoppelt sind, und das gesammelte Regenwasser wird in den ersten Behälter abgelassen, was zu einem Anstieg des Wasserstands in dem ersten Behälter führt.
Zwischen t6 und t7 wird eine Scheibenwaschdüse betrieben, die aus dem zweiten Behälter entnommenes Wasser auf die Scheibe sprüht. Dies führt zu einem Abfall des Wasserstands in dem zweiten Behälter. Nach t7 wird die Wassernutzung beendet.
Auf diese Art und Weise können die Wassernutzung, Wassersammlung, Wasseraufbereitung an Bord eines Fahrzeugs optimiert und koordiniert werden. Indem Wasser, das an verschiedenen Stellen eines Motors kondensiert, während eines Motorstarts sowie während des Motorbetriebs (einschließlich des aufgeladenen Motorbetriebs) gesammelt wird, werden die Gelegenheiten zur Wassersammlung über einen gesamten Fahrzyklus ausgedehnt. Indem das Wasser in unterschiedliche Behälter gesammelt wird und das Wasser der unterschiedlichen Behälter dann auf Grundlage der Quelle und/oder der beabsichtigten Verwendung unterschiedlich aufbereitet wird, können die Wassereigenschaften individuell angepasst werden. Indem ein höherer Aufbereitungsgrad auf Grundlage der Quelle oder der beabsichtigten Verwendung nur auf eine Teilmenge des gesamten gesammelten Wassers angewendet wird, wird abgewendet, dass das gesamte Wasser aufbereitet werden muss. Dies ermöglicht Komponenten- und Kostenvorteile zusätzlich zur Verbesserung der Kraftstoffökonomie. Zusätzlich wird die Lebensdauer von Komponenten verlängert. Indem eine Reihenfolge der Wassernutzung auf Grundlage der Wasserverfügbarkeit, Wasserqualität und Betriebsbedingungen variiert wird, wird der Wirkungsgrad pro erzeugter und verwendeter Wassereinheit verbessert. Indem die Wassernutzung verbessert wird, wird die Fahrzeugleistung verbessert.
Ein beispielhaftes Verfahren für ein Fahrzeug umfasst Folgendes: selektives Betreiben einer Pumpe während eines Motorstarts zum Saugen von Kondensat aus einem Ansaugkrümmer in einen Wasserbehälter eines Wassererzeugungssystems an Bord des Fahrzeugs. In dem vorhergehenden Beispiel beinhaltet zusätzlich oder optional das selektive Betreiben ein Betreiben während eines Motorstarts nach einer Motorabstellung, die länger als ein Schwellenwert ist, wobei die Pumpe betrieben wird, während die Motordrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegt und bevor die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor während des Motorstarts wiederaufgenommen wird. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das selektive Betreiben ferner als Reaktion darauf, dass die Umgebungstemperatur während der Motorabstellung, die länger als der Schwellenwert ist, unter einer Schwellentemperatur liegt, Spülen von Wasser aus dem Behälter. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional der Wasserbehälter vakuumisoliert, wobei das Verfahren ferner Umwälzen eines von einem Kühlmittel und einem Phasenwechselmaterial um den Wasserbehälter herum umfasst. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional der Wasserbehälter ein erster Behälter, wobei das Verfahren ferner nach dem Motorstart Sammeln von AC-Kondensat aus einer Klimatisierungseinheit des Fahrzeugs umfasst, wobei das AC-Kondensat in einem zweiten, anderen Behälter gespeichert wird. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst zusätzlich oder optional das Verfahren ferner Folgendes: Aufbereiten des Kondensats aus dem Ansaugkrümmer über einen höheren Filtergrad; und Aufbereiten des AC-Kondensats über einen niedrigeren Filtergrad. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst zusätzlich oder optional das Verfahren ferner Folgendes: Zuführen des Kondensats aus dem Ansaugkrümmer zu einer ersten Fahrzeugstelle, während das AC-Kondensat einer zweiten, anderen Fahrzeugstelle zugeführt wird. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die erste Fahrzeugstelle direkt in einen Motorzylinder, und wobei die zweite Stelle auf eine Reifenfläche beinhaltet. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional das Kondensat aus dem Ansaugkrümmer als Reaktion auf eine erste Fahrzeugbetriebsbedingung der ersten Stelle zugeführt, und wobei das AC-Kondensat als Reaktion auf eine zweite, andere Fahrzeugbetriebsbedingung der zweiten Stelle zugeführt wird. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die erste Fahrzeugbetriebsbedingung eine Ausgabe von einem Motorklopfsensor über einem Schwellenwert, und wobei die zweite Fahrzeugbetriebsbedingung eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert beinhaltet.
Ein anderes beispielhaftes Verfahren für ein Fahrzeug umfasst Folgendes: Sammeln von Wasser, das aus einer ersten Fahrzeugkomponente gewonnen wird, wenn ein Motor mit einer ersten Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben wird, in einem ersten Behälter; Sammeln von Wasser, das aus einer zweiten, anderen Fahrzeugkomponente gewonnen wird, wenn der Motor mit einer zweiten, anderen Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben wird, in einem zweiten Behälter, und Aufbereiten des Wassers aus dem ersten Behälter anders als das Wasser aus dem zweiten Behälter, bevor das Wasser einer Fahrzeugstelle zugeführt wird. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional das Sammeln aus der ersten Fahrzeugkomponente passives Sammeln von Kondensat aus der ersten Fahrzeugkomponente, und wobei das Sammeln aus der zweiten Fahrzeugkomponente aktives Sammeln von Kondensat aus der zweiten Fahrzeugkomponente über Betrieb einer Pumpe beinhaltet. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst zusätzlich oder optional das Verfahren ferner Folgendes: Zuführen von Wasser aus dem ersten Behälter zu einer ersten Fahrzeugstelle als Reaktion auf eine erste Fahrzeugbetriebsbedingung; und Zuführen von Wasser aus dem zweiten Behälter zu einer zweiten, anderen Fahrzeugstelle als Reaktion auf eine zweite, andere Fahrzeugbetriebsbedingung. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die erste Fahrzeugstelle auf eine Reifen- oder Bremsoberfläche, und wobei die zweite Fahrzeugstelle in einen Motorzylinder beinhaltet, wobei die erste Fahrzeugkomponente eines von einem Ansaugkrümmer und einem Ladeluftkühler beinhaltet und wobei die zweite Fahrzeugkomponente eines von einer Klimatisierungseinheit und einem elektrischen Luftentfeuchter beinhaltet.
Ein beispielhaftes Fahrzeugsystem umfasst Folgendes: einen Motor, der einen Ansaugkrümmer und einen Zylinder beinhaltet; ein Wassergewinnungssystem, das einen Extraktor zum Entfeuchten von Umgebungsluft, einen ersten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus dem Ansaugkrümmer, einen zweiten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus einer Fahrzeugklimatisierungseinheit, einen dritten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus Kanälen, die an einer Fahrzeugoberfläche bereitgestellt sind, und ein Behältersystem einschließlich einer Vielzahl von Behältern beinhaltet, einen Wasserstandssensor, der an jeden der Vielzahl von Behältern des Behältersystems gekoppelt ist; eine Reifendüse zum Sprühen von Wasser auf einen Fahrzeugreifen; eine Bremsdüse zum Sprühen von Wasser auf einen Bremsbelag; eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Wasser direkt in einen Motorzylinder; einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: während eines Motorstarts und vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl Betreiben des Wassererzeugungssystems zum selektiven Sammeln von Kondensat an dem ersten Sammler; und Einspritzen von Kondensat aus einem ersten der Vielzahl von Behältern, der an den ersten Sammler gekoppelt ist, in den Motorzylinder über die Einspritzvorrichtung auf Grundlage einer Klopfsensorausgabe; und nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl Betreiben des Wassererzeugungssystems zum selektiven Sammeln von Kondensat an dem zweiten und dritten Sammler; und Zuführen von Kondensat aus einem zweiten der Vielzahl von Behältern über die Reifendüse, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Schwellengeschwindigkeit liegt, und über die Bremsdüse, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Schwellengeschwindigkeit liegt. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem: Übertragen des Kondensats von dem ersten Sammler zu dem ersten Behälter über ein erstes Filter; und Übertragen des Kondensats von dem zweiten und dem dritten Sammler zu dem zweiten Behälter über ein zweites Filter, wobei das erste Filter eine kleinere Maschenweite aufweist als das zweite Filter. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst zusätzlich oder optional das System ferner einen Drucksensor, der an eine Wasserleitung stromaufwärts von dem ersten und dem zweiten Filter gekoppelt ist, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Angeben eines Wassererzeugungssystemlecks als Reaktion auf einen Druck unter einem Schwellenwert in der Wasserleitung während des Übertragens des Kondensats durch das erste oder das zweite Filter. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem: als Reaktion auf eine Dauer einer Motorabschaltung, die länger als ein Schwellenwert ist, bei einer Temperatur unter einem Schwellenwert vor dem Motorstart Öffnen eines Abflussventils zum Spülen des gesamten Wassers aus dem Behältersystem. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem: als Reaktion auf eine Bedieneranforderung von Trinkwasser Übertragen des gesamten Wassers aus dem Behältersystem zu einem Destillierapparat an Bord des Fahrzeugs. In beliebigen oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet zusätzlich oder optional die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem: Vergleichen eines Wasserstands in dem Behältersystem während des Motorstarts vor dem Betreiben des Wassererzeugungssystems mit dem Wasserstand in dem Behältersystem bei einer unmittelbar vorhergehenden Motorabschaltung; und Angeben eines Lecks des Behältersystems als Reaktion auf einen Unterschied über einem Schwellenwert.
In einer weiteren Darstellung ist das Fahrzeugsystem ein Hybridfahrzeugsystem. In noch einer anderen Darstellung ist das Fahrzeug mit Fähigkeiten zum autonomen Fahren konfiguriert. In dem vorhergehenden Beispiel wird eine Navigationsroute des autonomen Fahrzeugs durch eine Fahrzeugsteuerung auf Grundlage eines Wasserstands in einem Wasserbehälter an Bord des Fahrzeugs und ferner auf Grundlage von Wetterdaten, die von einem Navigationssystem empfangen werden, eingestellt. In dem vorhergehenden Beispiel beinhaltet das Einstellen Leiten des autonomen Fahrzeugs durch ein Gebiet, das Niederschlag (z. B. Regen) aufweist, als Reaktion auf einen Wasserstand in dem Wasserbehälter unter einem Schwellenwert.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung 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 einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, 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 sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten 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 anderen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für ein Fahrzeug selektives Betreiben einer Pumpe während eines Motorstarts zum Saugen von Kondensat aus einem Ansaugkrümmer in einen Wasserbehälter eines Wassererzeugungssystems an Bord des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das selektive Betreiben ein Betreiben während eines Motorstarts nach einer Motorabstellung, die länger als ein Schwellenwert ist, wobei die Pumpe betrieben wird, während die Motordrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegt und bevor die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor während des Motorstarts wiederaufgenommen wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das selektive Betreiben ferner als Reaktion darauf, dass die Umgebungstemperatur während der Motorabstellung, die länger als der Schwellenwert ist, unter einer Schwellentemperatur liegt, Spülen von Wasser aus dem Behälter.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Wasserbehälter vakuumisoliert, wobei das Verfahren ferner Umwälzen eines von einem Kühlmittel und einem Phasenwechselmaterial um den Wasserbehälter herum umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Wasserbehälter ein erster Behälter, wobei das Verfahren ferner nach dem Motorstart Sammeln von AC-Kondensat aus einer Klimatisierungseinheit des Fahrzeugs umfasst, wobei das AC-Kondensat in einem zweiten, anderen Behälter gespeichert wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Aufbereiten des Kondensats aus dem Ansaugkrümmer über einen höheren Filtergrad; und Aufbereiten des AC-Kondensats über einen niedrigeren Filtergrad.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Zuführen des Kondensats aus dem Ansaugkrümmer zu einer ersten Fahrzeugstelle, während das AC-Kondensat einer zweiten, anderen Fahrzeugstelle zugeführt wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Fahrzeugstelle direkt in einen Motorzylinder, und wobei die zweite Stelle auf eine Reifenfläche beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Kondensat aus dem Ansaugkrümmer als Reaktion auf eine erste Fahrzeugbetriebsbedingung der ersten Stelle zugeführt, und wobei das AC-Kondensat als Reaktion auf eine zweite, andere Fahrzeugbetriebsbedingung der zweiten Stelle zugeführt wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Fahrzeugbetriebsbedingung eine Ausgabe von einem Motorklopfsensor über einem Schwellenwert, und wobei die zweite Fahrzeugbetriebsbedingung eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert beinhaltet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren für ein Fahrzeug Sammeln von Wasser, das aus einer ersten Fahrzeugkomponente gewonnen wird, wenn ein Motor mit einer ersten Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben wird, in einem ersten Behälter; Sammeln von Wasser, das aus einer zweiten, anderen Fahrzeugkomponente gewonnen wird, wenn der Motor mit einer zweiten, anderen Fahrzeuggeschwindigkeit betrieben wird, in einem zweiten Behälter, und Aufbereiten des Wassers aus dem ersten Behälter anders als das Wasser aus dem zweiten Behälter, bevor das Wasser einer Fahrzeugstelle zugeführt wird.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Sammeln aus der ersten Fahrzeugkomponente passives Sammeln von Kondensat aus der ersten Fahrzeugkomponente, und wobei das Sammeln aus der zweiten Fahrzeugkomponente aktives Sammeln von Kondensat aus der zweiten Fahrzeugkomponente über Betrieb einer Pumpe beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch Folgendes gekennzeichnet: Zuführen von Wasser aus dem ersten Behälter zu einer ersten Fahrzeugstelle als Reaktion auf eine erste Fahrzeugbetriebsbedingung; und Zuführen von Wasser aus dem zweiten Behälter zu einer zweiten, anderen Fahrzeugstelle als Reaktion auf eine zweite, andere Fahrzeugbetriebsbedingung, wobei die erste Fahrzeugstelle auf eine Reifen- oder Bremsoberfläche beinhaltet und wobei die zweite Fahrzeugstelle in einen Motorzylinder beinhaltet, wobei die erste Fahrzeugkomponente eines von einem Ansaugkrümmer und einem Ladeluftkühler beinhaltet und wobei die zweite Fahrzeugkomponente eines von einer Klimatisierungseinheit und einem elektrischen Luftentfeuchter beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet passives Sammeln von Wasser Sammeln von Wasser von einer Fahrzeugoberfläche über Kanäle an der Fahrzeugoberfläche, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: autonomes Fahren des Fahrzeugs ohne Bedienereingabe entlang einer Route, die auf Grundlage eines erfassten Wasserstands des ersten Wasserbehälters und von Wetterdaten ausgewählt wird, wobei das Fahrzeug als Reaktion auf einen Wasserstand des ersten Behälters unter einem Schwellenwert durch ein Gebiet mit Regen geleitet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motor, der einen Ansaugkrümmer und einen Zylinder beinhaltet; ein Wassergewinnungssystem, das einen Extraktor zum Entfeuchten von Umgebungsluft, einen ersten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus dem Ansaugkrümmer, einen zweiten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus einer Fahrzeugklimatisierungseinheit, einen dritten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus Kanälen, die an einer Fahrzeugoberfläche bereitgestellt sind, und ein Behältersystem einschließlich einer Vielzahl von Behältern beinhaltet, einen Wasserstandssensor, der an jeden der Vielzahl von Behältern des Behältersystems gekoppelt ist; eine Reifendüse zum Sprühen von Wasser auf einen Fahrzeugreifen; eine Bremsdüse zum Sprühen von Wasser auf einen Bremsbelag; eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Wasser direkt in einen Motorzylinder; einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: während eines Motorstarts und vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl Betreiben des Wassererzeugungssystems zum selektiven Sammeln von Kondensat an dem ersten Sammler; und Einspritzen von Kondensat aus einem ersten der Vielzahl von Behältern, der an den ersten Sammler gekoppelt ist, in den Motorzylinder über die Einspritzvorrichtung auf Grundlage einer Klopfsensorausgabe; und nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl Betreiben des Wassererzeugungssystems zum selektiven Sammeln von Kondensat an dem zweiten und dritten Sammler; und Zuführen von Kondensat aus einem zweiten der Vielzahl von Behältern über die Reifendüse, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Schwellengeschwindigkeit liegt, und über die Bremsdüse, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Schwellengeschwindigkeit liegt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem: Übertragen des Kondensats von dem ersten Sammler zu dem ersten Behälter über ein erstes Filter; und Übertragen des Kondensats von dem zweiten und dem dritten Sammler zu dem zweiten Behälter über ein zweites Filter, wobei das erste Filter eine kleinere Maschenweite aufweist als das zweite Filter.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner durch einen Drucksensor gekennzeichnet, der an eine Wasserleitung stromaufwärts von dem ersten und dem zweiten Filter gekoppelt ist, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Angeben eines Wassererzeugungssystemlecks als Reaktion auf einen Druck unter einem Schwellenwert in der Wasserleitung während des Übertragens des Kondensats durch das erste oder das zweite Filter.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem: als Reaktion auf eine Dauer einer Motorabschaltung, die länger als ein Schwellenwert ist, bei einer Temperatur unter einem Schwellenwert vor dem Motorstart Öffnen eines Abflussventils zum Spülen des gesamten Wassers aus dem Behältersystem; und als Reaktion auf eine Bedieneranforderung von Trinkwasser Übertragen des gesamten Wassers aus dem Behältersystem zu einem Destillierapparat an Bord des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem: Vergleichen eines Wasserstands in dem Behältersystem während des Motorstarts vor dem Betreiben des Wassererzeugungssystems mit dem Wasserstand in dem Behältersystem bei einer unmittelbar vorhergehenden Motorabschaltung; und Angeben eines Lecks des Behältersystems als Reaktion auf einen Unterschied über einem Schwellenwert.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem: autonomes Fahren des Fahrzeugs entlang einer Route von einem durch einen Bediener ausgewählten Ursprungsort zu einem durch den Bediener ausgewählten Bestimmungsort; und Auswählen der Route auf Grundlage einer Ausgabe des Wasserstandssensors und ferner auf Grundlage von Wetterdaten von einem Navigationssystem, wobei das Auswählen Leiten des Fahrzeugs durch ein Gebiet mit Niederschlag als Reaktion auf eine Ausgabe des Wasserstandssensors unter einem Schwellenwert beinhaltet.
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 20160083936 [0003]
US 20040040322 [0003]

Claims

Verfahren für ein Fahrzeug, umfassend: selektives Betreiben einer Pumpe während eines Motorstarts zum Saugen von Kondensat aus einem Ansaugkrümmer in einen Wasserbehälter eines Wassererzeugungssystems an Bord des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das selektive Betreiben ein Betreiben während eines Motorstarts nach einer Motorabstellung, die länger als ein Schwellenwert ist, beinhaltet, wobei die Pumpe betrieben wird, während die Motordrehzahl unter einer Schwellendrehzahl liegt und bevor die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor während des Motorstarts wiederaufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das selektive Betreiben ferner als Reaktion darauf, dass die Umgebungstemperatur während der Motorabstellung, die länger als der Schwellenwert ist, unter einer Schwellentemperatur liegt, Spülen von Wasser aus dem Behälter beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wasserbehälter vakuumisoliert ist, wobei das Verfahren ferner Umwälzen eines von einem Kühlmittel und einem Phasenwechselmaterial um den Wasserbehälter herum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wasserbehälter ein erster Behälter ist, wobei das Verfahren ferner nach dem Motorstart Sammeln von AC-Kondensat aus einer Klimatisierungseinheit des Fahrzeugs umfasst, wobei das AC-Kondensat in einem zweiten, anderen Behälter gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Aufbereiten des Kondensats aus dem Ansaugkrümmer über einen höheren Filtergrad; und Aufbereiten des AC-Kondensats über einen niedrigeren Filtergrad.
Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend: Zuführen des Kondensats aus dem Ansaugkrümmer zu einer ersten Fahrzeugstelle, während das AC-Kondensat einer zweiten, anderen Fahrzeugstelle zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erste Fahrzeugstelle direkt in einen Motorzylinder beinhaltet und wobei die zweite Stelle auf eine Reifenfläche beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Kondensat aus dem Ansaugkrümmer als Reaktion auf eine erste Fahrzeugbetriebsbedingung der ersten Stelle zugeführt wird und wobei das AC-Kondensat als Reaktion auf eine zweite, andere Fahrzeugbetriebsbedingung der zweiten Stelle zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Fahrzeugbetriebsbedingung eine Ausgabe von einem Motorklopfsensor über einem Schwellenwert beinhaltet und wobei die zweite Fahrzeugbetriebsbedingung eine Fahrzeuggeschwindigkeit über einem Schwellenwert beinhaltet.
Fahrzeugsystem, umfassend: einen Motor, der einen Ansaugkrümmer und einen Zylinder beinhaltet; ein Wassergewinnungssystem, das einen Extraktor zum Entfeuchten von Umgebungsluft, einen ersten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus dem Ansaugkrümmer, einen zweiten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus einer Fahrzeugklimatisierungseinheit, einen dritten Sammler zum Sammeln von Kondensat aus Kanälen, die an einer Fahrzeugoberfläche bereitgestellt sind, und ein Behältersystem einschließlich einer Vielzahl von Behältern beinhaltet, einen Wasserstandssensor, der an jeden der Vielzahl von Behältern des Behältersystems gekoppelt ist; eine Reifendüse zum Sprühen von Wasser auf einen Fahrzeugreifen; eine Bremsdüse zum Sprühen von Wasser auf einen Bremsbelag; eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Wasser direkt in einen Motorzylinder; einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: während eines Motorstarts und vor dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl Betreiben des Wassererzeugungssystems zum selektiven Sammeln von Kondensat an dem ersten Sammler; und Einspritzen von Kondensat aus einem ersten der Vielzahl von Behältern, der an den ersten Sammler gekoppelt ist, in den Motorzylinder über die Einspritzvorrichtung auf Grundlage einer Klopfsensorausgabe; und nach dem Erreichen der Leerlaufdrehzahl Betreiben des Wassererzeugungssystems zum selektiven Sammeln von Kondensat an dem zweiten und dritten Sammler; und Zuführen von Kondensat aus einem zweiten der Vielzahl von Behältern über die Reifendüse, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Schwellengeschwindigkeit liegt, und über die Bremsdüse, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter der Schwellengeschwindigkeit liegt.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem beinhaltet: Übertragen des Kondensats von dem ersten Sammler zu dem ersten Behälter über ein erstes Filter, und Übertragen des Kondensats von dem zweiten und dem dritten Sammler zu dem zweiten Behälter über ein zweites Filter, wobei das erste Filter eine kleinere Maschenweite aufweist als das zweite Filter.
System nach Anspruch 12, ferner umfassend einen Drucksensor, der an eine Wasserleitung stromaufwärts von dem ersten und dem zweiten Filter gekoppelt ist, wobei die Steuerung weitere Anweisungen beinhaltet, die bei Ausführung die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Angeben eines Wassererzeugungssystemlecks als Reaktion auf einen Druck unter einem Schwellenwert in der Wasserleitung während des Übertragens des Kondensats durch das erste oder das zweite Filter.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem beinhaltet: als Reaktion auf eine Dauer einer Motorabschaltung, die länger als ein Schwellenwert ist, bei einer Temperatur unter einem Schwellenwert vor dem Motorstart Öffnen eines Abflussventils zum Spülen des gesamten Wassers aus dem Behältersystem; und als Reaktion auf eine Bedieneranforderung von Trinkwasser Übertragen des gesamten Wassers aus dem Behältersystem zu einem Destillierapparat an Bord des Fahrzeugs.
System nach Anspruch 11, wobei die Steuerung weitere Anweisungen zu Folgendem beinhaltet: autonomes Fahren des Fahrzeugs entlang einer Route von einem durch einen Bediener ausgewählten Ursprungsort zu einem durch den Bediener ausgewählten Bestimmungsort; und Auswählen der Route auf Grundlage einer Ausgabe des Wasserstandssensors und ferner auf Grundlage von Wetterdaten von einem Navigationssystem, wobei das Auswählen Leiten des Fahrzeugs durch ein Gebiet mit Niederschlag als Reaktion auf eine Ausgabe des Wasserstandssensors unter einem Schwellenwert beinhaltet.