本说明书总体上涉及用于控制车辆系统中的水收集和水喷射的方法和系统。
背景技术：
诸如用于提供原动力来推进车辆的内燃机系统由于发动机中的高燃烧温度而经常在高温下操作。高温可能引起发动机燃烧稳定性问题和/或部件劣化。这样，一些发动机系统可以被配置成在高温条件期间增加提供到发动机的燃料的量。空气-燃料比的这种富化可能降低燃烧温度并且防止部件劣化，但是这样做会增加燃料消耗并且可能增加排放。
在美国专利no.9,169,755中提出了用于在不富化空气-燃料比的情况下减轻高发动机/燃烧温度的影响的一个示例方法。其中，水可以被喷射到一个或多个停用的汽缸中以降低催化剂温度，从而防止可能导致催化剂劣化的过度的催化剂温度。
但是，本发明人在此已经认识到上述方法的问题。虽然将水喷射到一个或多个停用的汽缸可以有助于在一些条件期间降低催化剂温度，但是将水喷射到一个或多个停用的汽缸中在所有汽缸都是活动的较高负载条件期间不能抵抗高温排气。此外，将水喷射到停用的汽缸中不能利用充气稀释效应或可以用水喷射实现的其他效率增益。
技术实现要素：
在一个示例中，上述问题可以通过一种用于车辆的方法来解决，该方法包括：响应于涡轮温度高于阈值温度，将储存在水贮存器处的水喷射到涡轮增压器的涡轮增压器涡轮的入口，响应于涡轮温度小于阈值温度并且确定的效率增益大于阈值增益，将储存在水贮存器处的水喷射到涡轮增压器涡轮的入口，以及响应于涡轮温度小于阈值温度并且确定的效率增益小于阈值增益，阻止将储存在水贮存器处的水喷射到涡轮增压器涡轮的入口。以这种方式，可以在涡轮入口处喷射水以便降低涡轮温度，从而避免响应于延长暴露于高排气温度而可能发生的潜在的涡轮劣化。此外，如果若喷射水则涡轮将表现的效率增益高于阈值，即使在涡轮温度不高的情况下，也可以执行水喷射。效率增益可以包括由于水的喷射和随后的蒸发而作用在涡轮上的气体体积增加所引起的涡轮速度的增加。通过这样做，在实际上任何发动机工况期间不富化空气-燃料比的情况下可以避免涡轮劣化，同时在至少一些条件期间增加涡轮效率。
在另一个示例中，一种用于车辆的方法包括基于发动机工况，通过水喷射系统的一个或多个水喷射器将储存在水贮存器处的水喷射到发动机汽缸、排气歧管和涡轮增压器涡轮入口中的一个或多个中。该方法还包括响应于第一条件，基于挡风玻璃刮水器系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统中的相应水位而选择性地将储存在水贮存器处的水供应到挡风玻璃刮水器系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统中的一个或多个；以及响应于第二条件，不管挡风玻璃刮水器系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统中的相应水位如何，阻挡将储存在水贮存器处的水供应到挡风玻璃刮水器系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统中的一个或多个。
以这种方式，水贮存器可以用于基于工况向一个或多个水喷射器供应水，并且水贮存器也可以用于将水供应到车辆的其他耗水装置。为了确保在命令水喷射时水可用，从而防止可能浪费燃料的不必要的富化，在某些条件期间，诸如当水贮存器中的水位低时，可以阻止将水从贮存器供应到其他耗水装置。通过这样做，可以在发动机系统中的各个地方处使用水喷射来降低气体温度并增加发动机效率，并且水可以全部从单个贮存器供应到辅助的耗水系统，从而简化到耗水装置的水供应的包装并且降低成本。
应当理解，上面的发明内容被提供是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。并不旨在确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附的权利要求书唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了包括水喷射系统的发动机系统的示意图。
图2示出了被配置成在涡轮增压器涡轮的入口处喷射水的示例水喷射器的图。
图3示出了用于基于喷射请求将水喷射到发动机中的示例方法的流程图。
图4示出了用于响应于发动机工况来确定发动机系统中的水喷射位置的示例方法的流程图。
图5示出了用于控制水贮存器的水位和向包括水喷射系统的各种耗水装置的水分配的示例方法的流程图。
图6示出了用于非侵入式水喷射系统诊断的示例方法的流程图。
图7示出了用于侵入式水喷射系统诊断的示例方法的流程图。
图8示出了描绘响应于发动机工况的发动机系统中的多个位置处的水喷射的示例曲线图。
图9是示出了可以如何响应于水贮存器中的水位而将水选择性地供应到各种耗水装置的示例曲线图。
具体实施方式
以下描述涉及用于使用水喷射系统在发动机系统(诸如图1中所示的发动机系统)中的多个位置处执行水喷射的系统和方法。具体地，可以将水直接喷射到发动机的汽缸中，喷射在发动机的排气歧管处或者喷射到涡轮增压器涡轮的上游。为了承受涡轮增压器涡轮处的高温，可以使用专用的耐热水喷射器，图2中示出了其示例。可以根据图3的示例性方法执行水喷射，其中例如根据图4的方法，响应于发动机工况，确定水喷射位置。作为确定是否要执行水喷射的一部分，控制器可以确定被配置成向各种耗水装置供应水的水贮存器中的水位，所述耗水装置包括水喷射系统、挡风玻璃刮水器系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统。根据水位可以将水选择性地供应到每个耗水装置。例如，如图5的方法所示，当水位低时，可以优先将水供应到水喷射系统，并且可以从各种水源(包括在空气调节系统压缩机处形成的冷凝物)收集水，以补充供水。图6和图7示出了用于诊断水喷射系统以确保按照指令递送水的示例方法。图6示了出非侵入式水喷射系统诊断方法，而图7示出侵入式水喷射系统诊断方法。图8图形地示了响应于发动机工况(例如根据图3和图4的方法)而在发动机的排气歧管处并且在涡轮增压器涡轮的上游执行直接进入发动机汽缸的水喷射。图9示出了可以如何根据水位(例如，根据图5的方法)将来自水贮存器的水选择性地供应到各种耗水装置的预示性示例曲线图。此外，图8和图9两者都示出了当贮存器下降到阈值水位以下时可以如何再填充水贮存器。例如，水贮存器可以用冷凝物(例如从空气调节系统压缩机、增压空气冷却器、排气等收集的)或从燃料分离的水进行再填充，以便随后在包括水喷射系统的耗水装置中使用。
内燃机可以包括将水喷射多个位置中的水喷射系统。通常，水喷射发生在发动机汽缸上游的进气歧管处。将水喷射到发动机进气中可以增加燃料经济性和发动机性能，并减少发动机排放。当将水喷射到发动机进气装置中时，热量从进气和/或发动机部件被传递到水。这种传热导致蒸发，这导致冷却。将水喷射到(例如，进气歧管中的)进气中降低了进气温度和发动机汽缸处的燃烧温度。通过冷却进气充气，可以在不富化燃烧空气-燃料比的情况下降低爆震趋势。这也可以允许较高的压缩比、提前的点火正时以及降低的排气温度。因此，提高燃料效率。此外，更大的容积效率可以导致扭矩增加。此外，借助水喷射降低燃烧温度可以减少氮氧化物(nox)的产生，而更有效的燃料混合物可以减少一氧化碳和碳氢化合物的排放。
包括用于向发动机提供升压进气的涡轮增压器的涡轮增压发动机也增加燃料效率并且附加地减少二氧化碳排放。但是，涡轮效率的附加提高可以进一步减少二氧化碳排放。作为示例，用涡轮增压器的压缩机压缩空气迅速地增加进气的温度，并且进而增加排气和部件(诸如涡轮增压器的涡轮)的温度。燃料富化可以用来降低这些温度。但是，为了冷却目的而增加燃料使用是低效的。
如上所述，水喷射可以用来冷却进气充气。较冷的进气充气可以导致较冷的排气和部件。然而，如果在进气歧管处执行水喷射，则在一些情况下，能够喷射的水的量可能不足以提供冷却，因为所需的量可能超过发动机的燃烧容差。另外，喷射的水必须在进气歧管中蒸发，排出空气，并且降低空气充气在峰值流量条件期间进入发动机汽缸的能力。任何不蒸发的水都不到达发动机汽缸，这限制了可以使用的水的量。
直接进入发动机汽缸的水喷射可以克服进气歧管水喷射的限制。另外，在发动机系统的其他位置处(诸如在排气歧管处)的水喷射可以在不影响发动机稀释的情况下提供排气冷却。
水可以储存在车辆中以根据需要提供用于喷射的水。但是，为了满足发动机的水喷射需求，车辆需要有充足的供水。在一个示例中，水喷射系统的储水箱(例如，贮存器)可以由车辆操作者手动填充。然而，在一些情况下，用于再填充箱的水(诸如蒸馏水)可能不容易获得，并且不得不再填充箱对于车辆操作者来说可以是不可取的。
转到附图，图1示出了机动车辆102中的水喷射系统60和发动机系统100的实施例的示意图。在所示出的实施例中，发动机10是耦接到涡轮增压器13的增压发动机，涡轮增压器13包括由涡轮16驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气可以通过空气净化器11沿进气通道142被引入发动机10，并且流到压缩机14。压缩机可以是合适的进气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的增压器压缩机。在发动机系统100中，压缩机14被示为经由轴19机械地耦接到涡轮16的涡轮增压器压缩机，涡轮16通过使发动机排气膨胀而被驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以耦接在双涡流式涡轮增压器内。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何形状的涡轮增压器(vgt)，其中涡轮几何形状根据发动机转速和其他工况主动地改变。
如图1所示，压缩机14通过增压空气冷却器(cac)18耦接到节流阀(例如，进气节气门)20。例如，cac18可以是空气-空气或空气-冷却剂热量交换器。节流阀20耦接到发动机进气歧管22。来自压缩机14的热的压缩空气充气进入cac18的入口，在其行进通过cac18时冷却，然后通过节流阀20到达进气歧管22。在图1所示的实施例中，进气歧管内的空气充气压力由歧管空气压力(map)传感器24感测，并且升压压力由升压压力传感器124感测。压缩机旁通阀(未示出)可以串联耦接在压缩机14的入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是常闭阀，其被配置成在选择的工况下打开以释放过量的升压压力。例如，在减小的发动机转速的条件期间可以打开压缩机旁通阀，以避免压缩机喘振。
进气歧管22通过一系列进气门(未示出)和进气流道(例如进气道)185耦接到一系列燃烧室或汽缸180。如图1所示，进气歧管22布置在发动机10的所有燃烧室180的上游。可以包括诸如歧管充气温度(mct)传感器23和空气充气温度传感器(act)125的传感器以确定进气通道中的相应位置处的进气的温度。在一些示例中，mct传感器和act传感器可以是热敏电阻器，并且热敏电阻器的输出可以用于确定进气通道142中的进气温度。mct传感器23可以定位在节流阀20与燃烧室180的进气门之间。act传感器125可以如图所示位于cac18的上游；然而，在另选的实施例中，act传感器125可以定位在压缩机14的上游。例如，可以进一步将空气温度与如由ect传感器25测量的发动机冷却剂温度(ect)一起用于计算递送到发动机的燃料的量。
每个燃烧室180还可以包括用于响应于来自控制器12的火花提前信号而提供点火火花的火花塞184以及用于识别异常燃烧事件的爆震传感器183。每个燃烧室180的爆震传感器的输出可以用于检测水到每个燃烧室180的分配不均，其中水在所有燃烧室180的上游被喷射。在另选的实施例中，一个或多个爆震传感器183可以耦接到发动机缸体的所选择的位置。
燃烧室通过一系列排气门(未示出)进一步耦接到排气歧管136。燃烧室180被汽缸盖182盖住并且耦接到燃料喷射器179(尽管图1中仅示出一个燃料喷射器，但每个燃烧室包括耦接到其的燃料喷射器)。通过包括燃料箱、燃料泵以及燃料轨的燃料系统(未示出)，可以将燃料递送到燃料喷射器179。此外，燃烧室180吸入水和/或水蒸汽，水和/或水蒸汽可以通过一个或多个水喷射器被喷射到发动机进气装置或燃烧室180本身中。在所描绘的实施例中，水喷射系统60包括用于将水直接喷射到一个或多个燃烧室180中的水喷射器47。尽管在图1中仅示出了一个代表性的喷射器47，但是每个燃烧室180可以包括其自己的喷射器。
如图1所示，水喷射系统60还被配置成经由水喷射器45在涡轮16的上游(例如，在涡轮16的入口处)喷射水，并且经由水喷射器46将水喷射到排气歧管136中。由于涡轮16入口处的潜在高温，水喷射器45可以是如关于图2所描述的绝热和热屏蔽的专用喷射器。类似地，由于排气歧管136处的高温，水喷射器46也可以是专用的喷射器。在另一个实施例中，水喷射系统可以被配置成在附加的位置处喷射水。例如，水喷射系统可以被配置成在节流阀20的上游喷射水，或者在节流阀20下游将水喷射到进气歧管22中。
在另选的实施例中，水喷射系统可以包括定位在这些位置中的一个或多个处的水喷射器。例如，在一个实施例中，发动机可以仅包括水喷射器45。在另一个实施例中，发动机可以包括水喷射器45、水喷射器46和水喷射器47(每个燃烧室处有一个)中的每一个。如下面进一步描述的，水可以通过水喷射系统60被递送到水喷射器45、46和47。
在所描绘的实施例中，示出单个排气歧管136。但是，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管节段。具有多个排气歧管节段的配置可以使来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统中的不同位置。宽域/通用排气氧(uego)传感器126被示出耦接到涡轮16上游的排气歧管136。可替代地，双态排气氧传感器可以代替uego传感器126。
如图1所示，来自排气歧管136的排气被引导到涡轮16以驱动涡轮。当期望降低的涡轮扭矩时，可以代替地将一些排气引导通过废气门(未示出)，从而绕过涡轮。来自涡轮16和废气门的组合流然后流过排放控制装置70。一般来说，一个或多个排放控制装置70可以包括一个或多个排气后处理催化剂，该排气后处理催化剂被配置成处理排气流，并且减少排气流中一种或多种物质的量。
来自排放控制装置70的经处理的排气的全部或一部分可以经由排气通道35释放到大气中。然而，根据工况，排气的一部分可以代替地被转向到排放控制装置70上游和涡轮16下游的排气再循环(egr)通道151，并且通过egr冷却器50和egr阀152行进到压缩机14的入口。以这种方式，压缩机14被配置成允许从涡轮16的下游捕集排气。egr阀152可以被打开以允许受控量的冷却排气流向压缩机14的入口以获得期望的燃烧和排放控制性能。以这种方式，发动机系统100适于提供外部的低压(lp)egr。除了发动机系统100中的相对较长的lpegr流动路径之外，压缩机的旋转提供进入进气充气的排气的优异的均匀化。此外，egr拾取和混合点的设置提供了排气的有效冷却，以增加可用的egr质量和提高的性能。在其他实施例中，egr系统可以是高压egr系统，其中egr通道151从涡轮16的上游连接到压缩机14的下游。在一些实施例中，mct传感器23可以被定位成确定歧管充气温度，并且可以包括通过egr通道151再循环的空气和排气。
进气氧传感器34被配置成提供关于接收在进气歧管中的新鲜空气的氧含量的估计。另外，当egr正在流动时，由氧传感器34测量的氧浓度的变化可以用于推断egr量并且用于精确的egr流量控制，如下面进一步描述的。在所描绘的示例中，氧传感器34定位在节流阀20的下游和增压空气冷却器18的下游。然而，在另选的实施例中，进气氧传感器34可以定位在节流阀20的上游。
进气氧传感器34可以用于估计进气氧浓度，并且基于打开egr阀152时进气氧浓度的变化来推断通过发动机的egr流的量。具体地，可以将打开egr阀时传感器输出的变化与其中传感器在没有egr的情况下操作的参考点(零点)进行比较。基于与不提供egr时相比氧量的变化(例如减少)，可以计算当前提供到发动机的egr流。例如，在将参考电压(vs)施加到进气氧传感器34时，通过传感器输出泵浦电流(ip)。氧浓度的变化可以与相对于在不存在egr的情况下的传感器输出(零点)由传感器输出的泵浦电流的变化(δip)成比例。基于估计的egr流与期望(或目标)egr的偏差，可以执行进一步的egr控制。
以类似的方式，uego传感器126被配置成测量接收在排气歧管136中的排气的氧含量，该氧含量可以随着燃烧空气-燃料比、燃料醇含量和环境湿度而变化。uego传感器126也可以用于基于水喷射后氧浓度的变化推断喷射到燃烧室180中的水的量。
应当理解，基于发动机工况，并且进一步基于由传感器执行的估计的性质，进气氧气传感器34和uego传感器126中的每一个可以以各种模式操作。例如，在需要稀释/egr估计的发动机燃料加注条件期间，进气氧传感器34可以在标称模式下操作，其中(固定的)参考电压被施加到传感器并且在感测期间被保持。类似地，在需要排气空气-燃料比估计的发动机燃料加注条件期间，uego传感器126可以在标称模式下操作，其中(固定的)参考电压被施加到传感器并且在感测期间被保持。在一个示例中，参考电压可以是450mv。在其他条件期间，诸如在需要湿度估计时的发动机非燃料加注条件期间，进气氧传感器34和uego传感器126中的一个或多个可以在可变电压模式下操作，其中施加到传感器的参考电压被调制。在另一个示例中，当在启用燃料蒸汽吹扫(从燃料系统罐)或(发动机曲轴箱的)曲轴箱强制通风时执行egr或稀释估计时，传感器可以在可变电压模式下操作。类似地，在喷射水之后需要执行排气稀释估计时的条件期间，uego传感器126可以在可变电压模式下操作。其中，氧传感器的参考电压被调制在标称参考电压(例如450mv)和较高参考电压(例如950mv)之间。例如，标称参考电压可以是不离解(dissociate)分子水(h2o)的电压，并且较高的参考电压可以是离解h2o的电压。以这种方式，可以确定进气(由进气氧传感器34测量)和/或排气(由uego传感器126测量)的湿度(例如，水的量)。
继续参考图1，水喷射系统60包括水贮存器63、水泵62、水收集系统72和水填充通道69。在包括多个喷射器的实施例中，被配置成将来自水贮存器63的水分配到(在其他耗水装置中的)水喷射器的公共水通道61可以包含一个或多个阀，诸如电磁阀，以在不同的水喷射器(和其他耗水装置)之间进行选择。例如，如图1所示，来自公共水通道61的水可以通过阀91和从公共水通道61分支的通道90中的一个或多个转向，以将水递送到喷射器45。类似地，水可以经由阀93和通道92从公共水通道61被递送到喷射器46，并且水可以经由阀97和通道96被递送到喷射器45。此外，包括多个喷射器的实施例可以包括靠近每个喷射器的多个温度传感器，以确定一个或多个水喷射器处的发动机温度。多个附加的耗水装置71也可以从公共水通道61(包括附加的水通道和用于控制向每个装置递送水的阀)分支。例如，如图1所示，多个附加的耗水装置71可以包括耦接到具有定位在其中的阀78的水通道79的挡风玻璃刮水器流体系统73，耦接到具有定位在其中的阀86的水通道87的发动机冷却剂系统75，以及耦接到具有定位在其中的阀88的水通道89的饮用水系统77。
公共水通道61可以流体耦接到过滤器68，过滤器68可以去除容纳在水中的可能损坏发动机部件的小杂质。例如，过滤器68可以是具有银的标准碳炭(carboncharcoal)过滤器。在其他示例中，过滤器68可以包括一系列过滤器，其包括各种细孔尺寸的颗粒过滤器(例如，范围为从用于去除粗颗粒的较大的细孔过滤器(诸如10微米)到用于去除微生物的较小的细孔过滤器(诸如0.1微米))、碳炭过滤器和离子交换树脂，用于生产饮用水。在其他示例中，附加的过滤器可以耦接到附加的水通道，诸如手动填充通道69。
水泵62可以由控制器12操作以经由公共水通道61向水喷射器45、46和47提供水。例如，水泵62可以是低压泵(lpp)。在图1的示例中，每个水喷射器附加地具有被配置成进一步对水加压以用于喷射的高压泵(hpp)。水喷射器45被示出从耦接到通道90的hpp85接收经加压的水，水喷射器46被示出从耦接到通道92的hpp83接收经加压的水，并且水喷射器47被示出从耦接到通道96的hpp84接收经加压的水。在另选的实施例中，水喷射系统60可以包括用于将水递送到水喷射器的单个水泵(诸如水泵62)。另外，喷射系统可以包括可以执行高压泵送和喷射两者的自加压活塞泵。例如，喷射器中一个或多个可以包括或耦接到自加压活塞泵。
阀98可以被包括在水贮存器63和水泵62之间的公共水通道61中并且耦接到排水通道58。例如，阀98可以被致动以将水贮存器63与耗水部件(诸如水喷射器)隔离，以便清洁过滤器68，如将参考图5所描述的。在标称条件下，阀98可以定位成允许水从水贮存器63流到水泵62，并且阻止到排水通道58的水流。在过滤器清洁条件下，阀98可以被定位成阻止从水贮存器63到水泵62的水流，并且允许包含在公共水通道61中的水反向流动(例如通过使水泵62的泵送方向反向)并且经由排水通道58排放到车辆外部。
水贮存器63可以包括水位传感器65、水质传感器66和水温传感器67，这些传感器可以将信息中继到控制器12。例如，在冻结条件下，水温传感器67检测贮存器63中的水是否冻结或可用于喷射。在一些实施例中，发动机冷却剂通道(未示出)可以与贮存器63热耦接以解冻冻结水。水质传感器66可以检测水贮存器63中的水是否适合于喷射。作为一个示例，水质传感器66可以是电导率传感器。如由水位传感器65所识别的储存在水箱63中的水的水位可以被传送到车辆操作者和/或用于调整发动机操作。例如，可以使用车辆仪表板(未示出)上的水位计或指示来传达水位。在另一个示例中，如以下参考图3和图5所述，水贮存器63中的水位可以用于确定是否可得到用于喷射的足够的水。在所描绘的实施例中，水贮存器63可以经由水填充通道69手动地再填充，和/或经由水贮存器填充通道76由收集系统72自动地再填充。收集系统72可以耦接到一个或多个部件74，一个或多个部件74利用从各种发动机或车辆系统收集的冷凝物再填充水贮存器。在一个示例中，收集系统72可以与egr系统耦接以收集从通过egr系统的排气冷凝的水。在另一个示例中，收集系统72可以与空气调节系统耦接。收集系统72可以进一步耦接到cac18和用于回收冷凝物的排气通道35，以及在燃料到达燃料箱的路上将水与燃料隔离的水-燃料分离器。当从排气冷凝物和燃料收集的水可能包含污染物(例如，溶解的烃、二氧化硫、nox等)时，如上所述，水可以在其被分配到饮用水系统之前被充分净化以变成可饮用的。在另一个示例中，从排气冷凝物和燃料收集的水储存在单独的水贮存器中，并且不包括在分配到饮用水系统的水中。
水贮存器63还可以包括溢水管线64，当水贮存器63被填充超过最大容量时，溢水管线64可以允许水从水贮存器63流到车辆外部。此外，具有包括在其中的阀99的排水通道59可以耦接到水贮存器63，使得当阀99被致动打开时，水从水贮存器63被排放到车辆外部。例如，响应于确定例如由水质传感器66测量的水不适合喷射，可以将水贮存器63清空。在另一个示例中，可以周期性地清空水贮存器63(例如，在经过持续时间之后)。
图1进一步示出了控制系统28。控制系统28可以通信地耦接到发动机系统100的各种部件以进行在本文描述的控制例程和动作。例如，如图1所示，控制系统28可以包括控制器12，控制器12可以是电子数字控制器。控制器12可以是微型计算机，该微型计算机包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器、不失效存储器和数据总线。控制器12被示出接收来自多个传感器30的输入，传感器30可以包括用户输入和/或传感器。除了先前描述的那些之外，传感器30还可以包括用于确定变速器档位的传感器、踏板位置传感器、制动器输入传感器、变速器选择器位置传感器、用于给出车辆速度的指示的车轮速度传感器、发动机转速传感器、耦接到排气通道35的排气压力传感器80、耦接到排气通道35的排气温度传感器82等。此外，控制器12可以与可以包括发动机致动器(诸如燃料喷射器179、节流阀20、火花塞、各种水喷射器、废气门、egr阀152等等)的各种致动器32通信。在一些示例中，存储介质可以用表示可由处理器执行的指令的计算机可读数据进行编程，所述指令用于执行下面描述的方法以及预期但未具体列出的其他变型。
控制器12接收来自图1的各种传感器的信号并且采用图1的各种致动器，以基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。例如，将水喷射到发动机系统可以包括调整喷射器45、喷射器46和/或喷射器47的致动器以喷射水，并且调整水喷射可以包括通过调整喷射器的占空比来调整喷射的水的量或正时。
以这种方式，图1的系统呈现了可以用于在发动机中的一个或多个位置处喷射水(诸如直接喷射到发动机汽缸中、喷射到排气歧管中以及喷射在涡轮入口处)的示例系统。直接进入汽缸的水喷射可以用于降低汽缸内温度，由此减少爆震，并且提高发动机的容积效率。另外，汽缸内水喷射可以用来增加发动机稀释，并且从而减少发动机泵送损失。排气歧管处的水喷射例如可以用于排气冷却以防止催化剂过热。涡轮入口处的水喷射也可以用于排气冷却以及增加发动机和/或涡轮效率。值得注意的是，排气歧管水喷射器、涡轮水喷射器和/或被配置成冷却催化剂的任何其他喷射器可以定位在距离催化剂或可以易受热冲击的其他部件的至少阈值距离处，以便允许水在到达部件之前接近排气温度。在不同的发动机工况(诸如不同的发动机负载和/或速度条件)下，在另一个位置之上的一个位置处喷射水以实现增加的冷却、稀释、燃料效率或发动机功率可以是有利的，如将关于图3和图4进一步描述的。
如上所述，被配置成将水递送到涡轮增压器涡轮的入口的水喷射器可以是专用的水喷射器，以便经受涡轮入口处的高温。图2示出了可以对应于图1的水喷射器45的水喷射器245的示例实施例的图。例如，水喷射器245可以被配置成在排气系统中的涡轮216的上游喷射水。在其他示例中，水喷射器245可以被配置成在车辆系统内的可能暴露于高温的其他位置处(诸如在排气歧管处)喷射水。
如图2所示，来自水贮存器的水可以经由低压泵(诸如图1的水泵62)、水通道290和高压泵285被递送到水喷射器245。水喷射器245可以包括喷射器主体246和将喷射器主体246连接到长而窄的喷嘴250的绝热连接器248。喷嘴250可以耦接到涡轮216上游的排气通道236，使得高压水可以被喷射到涡轮入口处的排气通道236中。喷嘴250的长度用于增加喷射器主体246与排气系统的部件相距的距离，所述部件由于热排气在其内流动而可以是热的。喷射器主体246还通过可以由气隙(airgap)分开的第一隔热罩252和第二隔热罩254与排气通道236隔离。隔热罩252和隔热罩254可以由任何耐热材料(诸如金属或陶瓷)组成。需注意，图2的部件是用于说明的目的，并且不一定按比例绘制。
转到图3，示出了用于将水喷射到发动机中的示例方法300。基于存储在控制器的存储器上的指令，并且结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1所述的传感器)接收的信号，通过控制器(诸如图1所示的控制器12)可以执行用于进行方法300和包括在本文的其余方法的指令。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器以根据下面描述的方法调整发动机操作。在一个示例中，使用储存在水喷射系统的水贮存器(诸如图1所示的水喷射系统60的水贮存器63)中的水通过一个或多个水喷射器可以喷射水。
方法300在302开始，并且包括估计和/或测量发动机工况。例如，发动机工况可以包括驾驶员扭矩需求；由map传感器(诸如图1的map传感器24)测量的歧管压力(map)；由发动机排出的气体的空气-燃料比(例如，由图1的uego传感器126测量的)；火花正时；包括环境温度、压力和湿度的环境条件；升压压力(例如，由图1的升压压力传感器124测量的)；排气再循环(egr)速率；空气质量流量(maf)；歧管充气温度(mct)(例如，由图1的mct传感器23测量的)；发动机转速和/或负载；发动机爆震水平等等。
在304处，方法300包括确定是否请求水喷射。可以要求水喷射以利用与水喷射相关联的一个或多个益处。例如，在低-中发动机负载下可以请求水喷射以增加充气稀释，由此改善低-中负载发动机操作区域中的燃烧稳定性。作为另一个示例，在中-高发动机负载下可以请求水喷射以增加充量冷却，由此改善中-高负载发动机操作区域中的爆震减轻。此外，在高负载下可以请求水喷射以提供部件冷却，诸如以冷却排气、排气催化剂等。此外，响应于发动机负载高于阈值负载(低于该阈值负载时，发动机燃烧稳定性可能受到影响)，并且火花正时被延迟(例如，从mbt)超过阈值量，可以请求水喷射。
在一个示例中，响应于歧管温度大于第一阈值温度，可以请求水喷射。另外，当达到阈值发动机转速或负载时，可以请求水喷射。在另一个示例中，基于发动机爆震水平高于阈值，可以请求水喷射。此外，响应于排气温度高于第二阈值温度，可以请求水喷射。另外，当所使用的燃料的推断辛烷值低于阈值时，可以喷射水。
如果不请求水喷射，则方法300进行到306并且包括禁用水喷射。例如，发动机操作在没有水喷射的情况下继续。
在308处，方法300包括调整发动机操作参数以满足稀释或充气冷却需求。例如，发动机操作参数调整可以包括富化空气-燃料比，减小节气门开度的量以减小歧管压力，或者延迟火花正时以提供爆震减轻。作为另一个示例，发动机操作调整可以包括诸如通过调整egr阀(例如，图1的egr阀152)的开度来调整egr流以改变充气稀释。例如，为了增加充气稀释，egr阀的开度可以增加，并且为了减小充气稀释，egr阀的开度可以减小。在308之后，方法300结束。
返回到304，如果请求水喷射，则方法300进行到310，并且包括估计和/或测量水可用性。基于设置在发动机的水喷射系统的水贮存器中的多个传感器，诸如水位传感器、水质传感器和/或水温传感器(诸如图1所示的水位传感器65、水质传感器66和水温传感器67)的输出，可以确定水可用性。
在312处，确定水是否可用于喷射。例如，在冻结条件下(例如，当水箱中的水温低于阈值水平时，其中阈值水平处于或接近冻结温度)，水贮存器中的水可能不能用于喷射。在另一个示例中，如果水贮存器中的水位低于阈值水位，则水贮存器中的水可能不能用于喷射，其中阈值水位基于喷射事件所需的水的量或喷射周期的时间段。如果水不能用于喷射，则方法300进行到314，并且包括不命令水喷射和调整车辆操作以收集水。例如，如关于图5进一步描述的，控制器可以通过增加来自一个或多个车辆系统的车上水收集来再填充水贮存器。在314之后，方法300结束。
相反，如果水可用于水喷射，则方法300进行到316并且包括确定(多个)水喷射位置，如关于图4所描述的。例如，在涡轮增压器(例如，图1的涡轮增压器13)的涡轮(例如图1的涡轮16)的上游可以请求水喷射，以便冷却排气系统的涡轮和其他部件，诸如催化剂(例如图1的排放控制装置70)，和/或增加涡轮增压器的效率。在另一个示例中，在排气歧管(例如，图1的排气歧管136)处可以请求水喷射，以便降低排气温度，尤其是在非涡轮应用期间。在另一个示例中，可以请求直接进入发动机的一个或多个汽缸(例如，图1的汽缸180)的水喷射，以便增加充气稀释，减少爆震，以及/或者降低排气温度。
在318处，方法300包括在确定的(多个)位置处水喷射水。在确定的(多个)位置处喷射水包括，如在320处所指示的确定期望的水流率，以及如在322处指示的确定将给出期望的水流率的水喷射器激活的占空比。例如，控制器可以基于发动机转速/负载、温度和爆震中的一个或多个来确定要喷射的水的量。例如，控制器可以参考查找表，查找表使用发动机转速和负载作为输入，并且提供命令水喷射的净(总)水量作为输出，然后可以将该输出转换成流率。此外，基于请求的水喷射的(多个)期望位置，控制器可以确定经由不同的水喷射器递送的总命令的水喷射量的比例(在本文也称为水喷射比)。该比例可以基于水喷射的期望结果(例如，冷却对充气稀释)和关于各个喷射器的占空比和喷射器约束的总命令的量。用于在确定的位置处将水递送到喷射器的通道中的阀可以被打开以使水能够从水贮存器流到选择的喷射器，其中每个阀根据水喷射比打开。例如，如果相比于第二水喷射器更大比例的水被递送到第一水喷射器，则相比于耦接到用于将水递送到第二喷射器的第二通道的第二阀，耦接到用于将水递送到第一水喷射器的第一通道的第一阀可以打开到更大程度。在所确定的(多个)位置处水喷射水还包括增加被配置成在所确定的(多个)位置处将水递送到喷射器的高压泵处的压力，如在324处所指示的，并且在所确定的(多个)位置处打开(多个)水喷器，并且以所确定的占空比进行脉动，如在326处所指示的。例如，控制器可以向所选择的水喷射器的致动器发送信号以改变喷射器的脉冲宽度，从而递送确定量的水。另外，通过调整高压泵的压力，打开水喷射器，和/或调整水喷射器的占空比，可以将用于喷射的水的温度保持在蒸发点以下。
应该认识到，响应于所命令的水喷射，可以调整一个或多个发动机操作参数。作为示例，响应于水喷射，火花正时可以被提前(例如，从当前的正时朝向mbt，当前的正时从mbt延迟)。在一个示例中，随着水喷射量增加，火花提前的程度可以增加。
在328处，方法300包括诊断水喷射系统，如将在下面关于图6和图7进一步描述的。简而言之，控制器可以将来自水喷射之前的所选择的传感器(诸如湿度传感器或温度传感器)的输出与水喷射之后的传感器输出进行比较，以确定命令的量的水是否被递送到发动机。如先前所讨论的，由于喷射器误差，喷水撞击误差，来自喷射器附近的条件的蒸发问题等，实际的水喷射量可以从命令的水喷射量变化。这可能导致水喷射误差，如果不加以考虑，水喷射误差可能降低水喷射的预期效益，并且可能降低发动机性能。在328之后，方法300结束。
以这种方式，可以命令水喷射，以利用在水喷射的不同位置处的不同的益处，包括增加的冷却、发动机效率和燃料经济性。
图4示出了用于基于发动机工况选择水喷射位置的示例方法400。方法400可以作为图3的方法的一部分(诸如在316处)被执行。如上所述，水喷射可以用来降低汽缸内温度，并且由此减少爆震。另外，喷射水可以用来增加发动机稀释，并且由此减少发动机泵送损失。基于发动机工况根据期望的水喷射益处，水可以在不同位置处被喷射到发动机中，诸如被直接喷射到发动机汽缸(例如，图1的汽缸180)中，喷射到发动机的排气歧管(例如，图1的排气歧管136)中，以及喷射到涡轮增压器涡轮(例如，图1的涡轮16)的上游。
方法400在402处开始，并且包括估计和/或测量发动机工况，例如，如在图3的302处进一步描述的。发动机工况可以包括排气温度、汽缸内温度、升压量、egr量等等。发动机工况可以由发动机的传感器(例如，图1的传感器30)测量，或者基于可用的数据进行推断。
在404处，确定涡轮的温度(tturbine)是否大于第一阈值温度。例如，涡轮的温度可以通过定位在涡轮入口处的温度传感器测量，或者基于排气温度估计，所述排气温度可以由排气温度传感器(诸如图1的排气温度传感器82)测量，或者使用模型进行计算。在一个示例中，控制器可以参考查找表，其中进气质量空气流量、燃料喷射量、升压压力和egr量作为输入，并且估计的涡轮温度作为输出。第一阈值温度可以被设置为保护阈值，在该阈值之上涡轮可能被损坏。例如，在高负载条件期间，涡轮的温度可能接近第一阈值。
如果涡轮的温度不大于第一阈值温度，则方法400进行到406并且包括确定在涡轮上游喷射水的效率增益。在涡轮上游喷射水的效率增益对应于由在涡轮的上游喷射水引起的发动机性能和效率的增加。例如，涡轮上游的水喷射导致对于相同量的燃料的更大的涡轮驱动力，因为水质量增加了排气质量流量，并且水蒸气增加了驱动涡轮的容积，这进而可以增加涡轮增压器的压缩机的质量流量。此外，性能和效率的增加还可以是在化学计量下或贫燃料条件下运行发动机的结果，而不是使用富的燃料条件来冷却涡轮和其他排气系统部件的结果。此外，发动机的热效率(η)可以增加，如以下公式所示：
在408处，方法400包括确定在涡轮上游喷射水的效率增益(如在406处确定的)是否大于第一阈值。第一阈值被设定成使得如果效率增益高于第一阈值，则燃料效率和发动机功率的增加优于涡轮入口处的水喷射的缺点，该缺点可以包括不必要地耗尽来自水贮存器的水、将排气冷却到期望的温度以下(例如，这可以降低催化剂效率)、增加涡轮上的冷凝物(这可以导致涡轮随时间的劣化)和/或其他缺点。
如果在涡轮上游喷射水的效率增益不大于第一阈值，则方法400进行到412并且包括在涡轮的上游不命令水喷射。例如，通过阻止到定位在涡轮入口处的水喷射器(例如，图1的水喷射器45)的水流，例如，通过闭合阀(例如，图1的阀91)(或者保持阀闭合)、不增加将水供应到涡轮入口处的水喷射器高压泵(例如，图1的高压泵85)处的压力、以及不打开涡轮入口处的水喷射器，可以防止涡轮增压器涡轮入口处的水喷射。
如果在涡轮上游喷射水的效率增益大于第一阈值，则方法400进行到410并且包括命令在涡轮上游(例如，在涡轮入口处)的水喷射。例如，限制从水贮存器到涡轮上游的喷射器的水流的阀可以被命令打开，并且可以如关于图3所描述的执行水喷射。
返回到404，如果涡轮的温度大于第一阈值，则方法400进行到410并且包括如上所述地命令在涡轮上游的水喷射。
在414处，方法400包括确定催化剂的温度(tcatalyst)是否大于第二阈值温度。例如，基于排气温度可以估计催化剂的温度，排气温度可以使用排气温度传感器进行测量或者使用模型进行计算，如上面在404处所描述的。在另一个示例中，基于供应到诸如uego传感器126的排气氧传感器的加热器的电压的占空比可以确定排气温度，其中占空比随着排气温度增加而减小。第二阈值温度可以被设置为第二保护阈值，在该阈值之上催化剂可能被损坏。例如，在高负载条件期间，催化剂的温度可以接近第二阈值。在一个示例中，第二阈值是与在404处定义的第一阈值相同的值。在另一个示例中，第二阈值是与第一阈值不同(例如，大于或小于第一阈值)的值。此外，如果命令涡轮入口处的水喷射(诸如在410处)，这也可以降低催化剂的温度，则控制器可以确定是否指示进一步的催化剂冷却。例如，如果催化剂的温度是至少高于第二阈值的阈值，则可以指示进一步的冷却。
如果催化剂的温度不大于第二阈值温度，则方法400进行到416并且包括在排气歧管处不喷射水。例如，通过阻止到耦接到排气歧管的水喷射器(例如，图1的水喷射器46)的水流，例如，通过闭合阀(例如，图1的阀93)(或者保持阀闭合)、不增加将水供应到排气歧管水喷射器的高压泵(例如，图1的高压泵83)处的压力、以及不打开排气歧管水喷射器，可以防止排气歧管处的水喷射。
如果催化剂的温度大于第二阈值，则方法400进行到418并且包括在排气歧管处命令水喷射。例如，限制从水贮存器到耦接到排气歧管的喷射器的水流的阀可以被命令打开，并且可以如关于图3所描述的执行水喷射。此外，发动机可以在化学计量下或贫燃料条件下运行，而不是使用过富化来冷却催化剂，这可以增加发动机的功率和燃料效率。在非涡轮应用期间，例如，当涡轮增压的发动机在非升压(例如，自然发动机抽吸)条件下操作时，或者当发动机没有配备涡轮增压器时，在排气歧管处的水喷射可以尤其有益于冷却催化剂。
在420处，方法400包括计算所请求的汽缸内压力和温度。例如，可以基于ect、发动机转速和负载以及火花正时计算所请求的汽缸内压力和温度。控制器可以参考查找表，该查找表使用ect、发动机转速和负载以及火花正时作为输入，并且提供汽缸内压力和温度作为输出。在另一个示例中，可以根据由汽缸盖温度传感器进行的测量推断汽缸内温度。
在422处，确定汽缸的温度(tcylinder)是否大于第三阈值温度。例如，第三阈值温度可以对应于这样一个汽缸内温度，在该汽缸内温度以上爆震趋势增加。
如果汽缸的温度不大于第三阈值温度，则方法400进行到424并且包括确定将水直接喷射到汽缸中的效率增益。将水直接喷射到汽缸中的效率增益对应于发动机的性能和效率的增加，例如由于来自水喷射的增加的火花余量以及来自水蒸发的增加的汽缸内压力。例如，控制器可以参考查找表，该查表找使用火花正时、汽缸内压力和来自水蒸发的温度损失作为输入，并且使用将水直接喷射到汽缸中的效率增益作为输出。此外，来自直接进入汽缸的水喷射的稀释可以比egr更快地被消除，从而避免来自过度egr的燃烧不稳定性。因此，通过直接进入汽缸的水喷射可实现的火花效益和冷却器进气门温度可以优于高水平的egr，并且可以进一步避免使用燃料富化以进行冷却。相反，如果由汽缸内水喷射引起的增加的汽缸内压力将超过峰值汽缸压力，则可以禁止水喷射。
在426处，确定将水直接喷射到汽缸中的效率增益是否大于第二阈值。第二阈值被设定成使得如果效率增益高于第二阈值，则燃料效率和发动机功率的增加优于汽缸内水喷射的缺点，所述缺点可以包括不必要地耗尽来自水贮存器的水、潜在的燃烧稳定性问题和/或其他缺点。
如果将水直接喷射到汽缸中的效率增益不大于第二阈值，则方法400进行到428，并且包括不命令进入汽缸的水喷射。例如，通过阻止到定位成将水直接喷射到汽缸中的水喷射器(例如，图1的水喷射器47)的水流，例如，通过闭合阀(例如，图1的阀97)(或者保持阀闭合)、不增加在将水供应到水喷射器的高压泵(例如，图1的高压泵84)处的压力、以及不打开水喷射器，可以防止直接进入的汽缸的水喷射。在428之后，方法400结束。
返回到426，如果将水喷射到汽缸中的效率增益大于第二阈值，则方法400进行到430并且包括命令进入汽缸的水喷射。例如，限制水从水贮存器到定位成将水直接喷射到汽缸中的喷射器的水流的阀可以被命令打开，并且可以如关于图3所描述的执行水喷射。在430之后，方法400结束。
返回到422，如果汽缸的温度大于第三阈值温度，则方法400进行到430，并且包括如上所述地命令进入汽缸的水喷射。
因此，基于发动机工况可以在一个或多个位置处喷射水。例如，在催化剂温度特别高时的高负载、高升压条件下，可以在所有三个位置处(涡轮入口，排气歧管，以及直接进入汽缸)喷射水。在另一个示例中，当涡轮入口处的水喷射将提供催化剂的充分冷却时，可以在涡轮入口处而不是在排气歧管处执行水喷射。在另一个示例中，可以执行直接进入汽缸的水喷射，以便补充或替代egr，因为尤其是在瞬态发动机条件下，来自水喷射的稀释可以具有比egr更快的控制响应。
为了具有可用于根据需要而执行水喷射的水，在不影响燃料经济性和车辆驾驶性能的情况下收集尽可能多的水可以是有益的。转到图5，提供了用于监测和控制水喷射系统(图1的水喷射系统60)的水贮存器(例如，图1的水贮存器63)的水位的方法500。，可以响应于水贮存器的水位低的指示而执行方法500。例如，可以作为图3(诸如在314处)的方法300的一部分通过控制器(例如，图1的控制器12)执行方法500。在另一个示例中，可以连续执行方法500，而不管水喷射状态如何。
方法500在502处开始并且包括确定水贮存器中的水位。例如，可以通过水位传感器(诸如图1的水位传感器65)测量水位。
在504处，确定水位是否高于第一阈值。第一阈值可以是相对较高的阈值，使得即使当命令水喷射时，高于第一阈值的水位也可以指示没有正在从水贮存器消耗水。如果水位高于第一阈值，则方法500进行到506并且包括推断水过滤器堵塞量。当水位高于第一阈值时，可以指示水过滤器中阻止水流出贮存器的堵塞物，并且因此确定了水过滤器堵塞量。例如，基于水过滤器(例如，图1的过滤器68)两端的压降可以推断水过滤器堵塞量。在另一个示例中，通过追踪随时间通过水过滤器的流的量可以推断水过滤器堵塞量。
在508处，方法500包括确定水过滤器堵塞量是否高于堵塞阈值。例如，如果基于水过滤器两端的压降推断水过滤器堵塞量，则如果过滤器两端的压降大于阈值压力，则可以确定水过滤器堵塞量高于堵塞阈值。在另一个示例中，如果基于随时间流过过滤器的水的量推断水过滤器堵塞量，则如果已经流过水过滤器的水的量大于阈值量，则可以确定水过滤器堵塞量高于堵塞阈值。
如果水过滤器堵塞量高于堵塞阈值，则方法500进行到510并且包括调整排水阀位置以将水贮存器与水喷射器隔离并且开启到排水通道的流。例如，诸如图1的阀98的排水阀可以被致动一定位置，该位置阻止从水贮存器到水喷射器的水流，同时允许从水喷射器到排水通道(例如，图1的排水通道58)的水流。
在512处，方法500包括使水泵反向流动一段持续时间。例如，水泵(例如，图1的水泵62)的泵送方向可以被反向，以促进从水喷射器返回通过水过滤器并且到排水通道的水流，由此推出可以积聚在过滤器中并且促进过滤器堵塞的碎屑。包含过滤器碎屑的水然后可以通过排水通道排放到车辆外部并且不返回到水贮存器，这是由于排水阀被定位成阻挡从水泵到水贮存器的水流。在一个示例中，持续时间在3秒至8秒的范围内(例如，5秒)。
在514处，方法500包括停止水泵、关闭排水阀、以及恢复贮存器连接到水喷射器。例如，排水阀可以被致动到一定位置，该位置允许水从水贮存器流到水泵(以及水泵下游的水喷射器)而不通过排水通道。在514之后，方法500结束。
返回到508，如果水过滤器堵塞量不大于堵塞阈值(例如，其小于或等于堵塞阈值)，则方法500进行到522，并且包括响应于发动机需求而继续水喷射，如关于图3所描述的。在522之后，方法500结束。
返回到504，如果水位不高于第一阈值(例如，其小于或等于第一阈值)，则方法500进行到516，并且包括确定水位是否小于低于第一阈值的第二阈值。第二阈值可以是中间阈值，使得水可用于消耗，但是如果耗水率高，则水可能快速耗尽。例如，如果水在指定的持续时间(例如，一个小时)内被多个耗水装置(例如，水喷射系统、发动机冷却剂系统、挡风玻璃刮水器流体系统和饮用水系统)使用，则水消耗的速率可以是高的。如果水位不低于第二阈值，则方法500进行到522并且包括响应于发动机需求而继续水喷射，如关于图3所描述的。
如果在516处确定水位小于第二阈值，则方法继续进行以再填充水贮存器。因此，方法500进行到518，并且包括在发动机减速事件期间打开ac压缩机。当ac压缩机冷却空气时，水可以在ac压缩机处冷凝。因此，ac压缩机可以用于从空气中产生水。例如，在制动事件期间，控制器可以增加ac压缩机上的负载并且打开流体耦接到ac压缩机的阀，以将来自ac压缩机的冷凝物供应到水贮存器，从而再填充水贮存器。
应该注意的是，也可以从其他水源收集水，如关于图1所描述的。例如，可以从egr冷却器、增压空气冷却器和排气通道收集冷凝物，特别是当环境湿度高(例如，高于阈值湿度水平)时或者在水喷射事件之后。在一个示例中，当环境湿度大于阈值时，通过打开流体耦接到增压空气冷却器的阀，将冷凝物从增压空气冷却器供应到水贮存器。在另一个示例中，当环境湿度大于阈值时，通过打开流体耦接到排气冷凝物收集器的阀，将冷凝物从排气通道供应到水贮存器。还可以从燃料-水分离器供应水，该燃料-水分离器在燃料箱再填充事件期间可以将水储存在燃料-水分离器收集箱中。随后，通过打开流体耦接到燃料-水分离器收集箱的阀，可以将水从燃料-水分离器收集箱供应到水贮存器。
在520处，确定水位是否小于低于第二阈值的第三阈值。第三阈值可以是相对较低的阈值，使得有限量的水可用于消耗，并且因此可以根据耗水装置对剩余水的使用进行优先化。如果水位不小于第三阈值(例如，水位大于或等于第三阈值)，则方法500进行到522并且包括响应于发动机需求而继续水喷射，如上所述。如果水位小于第三阈值，则方法500进行到524，并且包括响应于发动机需求而执行水喷射，如关于图3所描述的，同时禁用(例如阻挡)到其他车辆系统耗水部件(例如，挡风玻璃刮水器流体系统、发动机冷却剂系统、饮用水系统等)的水分配。作为直到水位恢复到大约(在516处定义的)第二阈值之前的一次性例外，如果发动机冷却剂系统中的冷却剂液位低于阈值冷却剂液位，则发动机冷却剂系统可以接收一部分(例如，一半)剩余的水。
在另一个示例中，车辆操作者可以采用水系统的手动控制。例如，如果车辆正在被驱动通过诸如沙漠的干燥荒芜的环境，则一旦水位达到第三阈值，车辆操作者就可以禁用水喷射，并且为饮用水系统预留水。因此，即使水喷射可以导致增加的发动机效率和功率，车辆操作者也可以选择放弃这些益处，以便使水可用于饮用。
在526处，方法500包括确定水位是否小于低于第三阈值的第四阈值。例如，如果水位处于第四阈值，则水贮存器可以几乎是空的。如果水位不小于第四阈值(例如，水位大于或等于第四阈值)，则方法500返回到524，并且包括响应于发动机需求而执行水喷射，如关于图3所描述的，同时禁用到如上所述的其他车辆系统部件的水分配。如果在526处水位小于第四阈值，则方法进行到528并且包括禁用水喷射并且设置水贮存器水位为低的通知。例如，如果水位小于第四阈值，则可能没有足够的水来可靠地喷射命令量的水。在528之后，方法500结束。
以这种方式，可以使用方法500来监测和控制水贮存器中的水的量，其不仅可以供应用于水喷射的水，而且供应用于多个耗水装置的水。通过在水位被确定为低(例如，低于第二阈值)时主动地收集水，水再填充事件可以从可以被动地发生的事件增加。此外，通过基于供水发动机效率来控制哪些耗水装置可以接收水，并且可以增加燃料经济性(例如，通过相对于挡风玻璃刮水器流体供应优先考虑水喷射)，其中车辆操作者的选择切换到手动控制。
为了确保发动机系统中的水喷射系统(诸如图1的水喷射系统60)如预期那样起作用，控制器(例如，图1的控制器12)可以对水喷射系统执行诊断测试。例如，如果水喷射系统的部件劣化，则可能喷射与所命令的不同量的水，相比于喷射命令量的水，这可能导致降低的发动机效率和功率。图6和图7示出了用于诊断水喷射系统的两个示例方法。图6的方法600是非侵入式诊断测试，并且因此可以机会性地(opportunistically)执行方法600(例如，不改变水喷射命令)。图7的方法700是侵入式诊断测试，并且可以被执行以验证图6的非侵入式诊断测试的结果或者响应于执行侵入式诊断测试的命令而被执行，诸如当非侵入式诊断测试将不产生满意的结果时。例如，在自执行最后一次侵入式诊断测试以来经过第一阈值持续时间(例如3个月)之后，可以命令侵入式诊断测试。在另一个示例中，如果发动机在没有命令的水喷射的情况下已经操作第二阈值持续时间，则可以执行侵入式诊断测试。
从图6开始，方法600在602处开始，并且包括估计和/或测量发动机工况，例如，如在图3的302处进一步描述的。发动机工况可以包括发动机转速和负载、升压量、egr量等。发动机工况可以由发动机的传感器(例如图1的传感器30)测量或者基于可用数据进行推断。
在604处，确定是否满足非侵入式诊断测试的进入条件。例如，进入条件可以包括发动机是温热的(例如，高于阈值温度)。例如，发动机温度可以使用诸如图1的ect传感器25的发动机冷却剂温度传感器来测量。如果不满足非侵入式诊断测试的进入条件，则方法600进行到606并且包括保持发动机工况。例如，将不执行非侵入式诊断测试，并且将不改变水喷射命令。在606之后，方法600结束。
如果满足非侵入式的进入条件，则方法600进行到608并且包括使用发动机模型估计在不执行水喷射时的排气温度(tmodel1)。例如，可以基于当前的afr、火花正时、egr量、升压量、发动机转速和发动机负载估计排气温度。控制器可以参考查找表，其中afr、火花正时、egr量、升压量、发动机转速和发动机负载作为输入，并且接收估计的排气温度作为输出。
在610处，方法600包括测量在不执行水喷射时(例如，与在608处确定tmodel1同时)的排气温度。例如，排气温度可以使用排气温度传感器(例如，图1的排气温度传感器82)来测量，或者可以基于诸如图1的uego传感器126的uego加热器的激活的占空比来确定。
在612处，方法600包括确定在不执行水喷射时建模的排气温度(tmodel1，如在608处估计的)和测量的排气温度(t，如在610处所测量的)之间的差值的绝对值。例如，可以从建模的排气温度减去测量的排气温度(|tmodel1–t|)，反之亦然，因为确定了差值的大小。该值然后可以存储在控制器的存储器中。
在614处，方法600包括响应于发动机需求而执行水喷射，如关于图3所描述的。因为方法600是非侵入式诊断测试，所以不会仅仅为了测试目的而命令水喷射。
在616处，方法600包括使用如上面在608处所描述的发动机模型估计在水喷射之后的排气温度(tmodel2)。使用发动机模型没有考虑水喷射产生的冷却效果，所以预期tmodel2将高于实际的排气温度。
在618处，方法600包括测量在水喷射之后(例如，与在616处确定tmodel2同时)的排气温度(twater)。无论喷射位置如何，由于喷射的水的蒸发冷却效果，预期排气的温度下降。因此，预期twater是比tmodel2低的值。
在620处，方法600包括确定在水喷射之后的建模的排气温度(如在616处估计的tmodel2)与在水喷射之后的测量的排气温度(如在618处测量的twater)之间的差的绝对值。例如，可以从水喷射之后的建模的排气温度减去水喷射之后的测量的排气温度(|tmodel2–twater|)，反之亦然，因为确定了差值的大小。然后可以将该值存储在控制器的存储器中。
在622处，确定|tmodel2–twater|是否大于|tmodel1–t|。如上所述，在水喷射期间，预期排气的温度降低。因此，如果水喷射系统起作用，则预期在水喷射之后的测量的排气温度(twater)与在水喷射之后的建模的排气温度(tmodel2，其不考虑水喷射的冷却效果)之间的差值大于在不执行水喷射时的测量的排气温度(t)与在不执行水喷射时的建模的排气温度(tmodel1)之间的差值。
如果|tmodel2–twater|大于|tmodel1–t|，则方法600进行到624，并且包括将测试结果记录在控制器处，并且响应于发动机需求而继续水喷射，如关于图3所描述的。例如，可以记录执行了非侵入式测试并且测试通过了。
如果|tmodel2–twater|不大于|tmodel1–t|，则方法600进行到626，并且包括设置诊断故障码(dtc)并将测试结果记录在控制器处。例如，dtc可以指示水喷射系统劣化。
在628处，方法600可选地包括执行侵入式诊断测试(例如，图7的方法700)。如下所述，可以执行侵入式诊断测试以确认水喷射系统劣化。在628之后，方法600结束。
继续到图7，方法700在702处开始，并且包括估计和/或测量发动机工况，例如，如在图3的302处进一步描述的。发动机工况可以包括发动机转速和负载、发动机温度、升压量、egr量等。发动机工况可以由发动机的传感器(例如图1的传感器30)测量或者基于可用数据进行推断。
在704处，确定是否满足侵入式测试的进入条件。例如，进入条件可以包括发动机是温热的(例如，高于阈值温度)以及在稳态下操作。例如，稳态可以定义为发动机转速/负载处于阈值范围内达连续的持续时间(例如，一秒)。
如果不满足侵入式测试的进入条件，则方法700进行到706，并且包括保持发动机工况。例如，将不改变水喷射命令，并且将不执行侵入式诊断测试。在706之后，方法700结束。
如果在704处满足侵入式测试的进入条件，则方法700进行到708并且包括禁用水喷射系统达第一持续时间。在一个非限制性示例中，第一持续时间在1秒和5秒之间(例如2秒)。
在710处，方法700包括测量排气湿度(h1)或测量排气温度(t1)。由于两个参数在水喷射之后都表现出可测量的变化，所以可以使用排气湿度或排气温度来确定水喷射系统的条件，如下面进一步所描述的。在一个示例中，排气湿度由湿度传感器测量。在另一个示例中，可以使用排气氧传感器(例如，图1的uego传感器126)确定排气湿度，如关于图1所描述的。类似地，排气温度可以通过排气温度传感器(例如，图1的排气温度传感器82)来测量，或者可以基于供应到排气氧传感器的加热器的功率的量来确定。
在712处，方法700包括激活水喷射系统并且喷射水达第二持续时间。水喷射可以发生在发动机系统中的一个或多个位置处。在一些示例中，可以在每次执行方法700时在一个位置喷射水，以便识别水喷射系统的特定位置的劣化。在一个非限制性示例中，第二持续时间在1秒和5秒之间。例如，第二持续时间可以与第一持续时间相同。
在714处，方法700包括测量排气湿度(h2)或测量排气温度(t2)。因此，h1对应于在第一时间(例如，在水喷射之前)的排气湿度(如在710处测量的)，并且h2对应于在第二时间(例如，在水喷射之后)的排气湿度。类似地，t1对应于在第一时间的排气温度(诶在710处测量的)，并且t2对应于在第二时间的排气温度。
在716处，方法700包括计算h2与h1之间的差值(h2–h1)或者计算t1与t2之间的差值(t1–t2)。如果在710和714处测量排气湿度，则确定h2与h1之间的差值；如果在710和714处测量排气温度，则确定t1与t2之间的差值。然而预期排气湿度在水喷射之后增加(例如预期h2大于h1)，而预期排气温度在水喷射之后降低(例如预期t1大于t2)。
在718处，确定h2–h1是否大于湿度阈值，或者t1–t2是否大于温度阈值。在716处，使用h2–h1还是t1–t2取决于在710和714处测量排气湿度还是排气温度。湿度阈值可以被设置为限定如果喷射命令量的水则引起的排气湿度的预期增加的最小值。类似地，温度阈值可以被设定为定义如果喷射命令量的水则引起的排气温度的预期降低的最小值。
如果h2–h1大于湿度阈值或者t1–t2大于温度阈值，则方法700进行到720，并且包括将测试结果记录在控制器处并且如所请求的继续水喷射，如关于图3所描述的。例如，可以记录执行了测试并且测试通过了。如果方法700作为图6的方法600(非侵入式水喷射系统诊断测试)的一部分而被执行(例如，在628处)，则可以假设(除水喷射系统之外的)另一个劣化源导致非侵入式诊断测试不通过。在720之后，方法700结束。
如果在718处h2–h1不大于湿度阈值或者t1–t2不大于温度阈值，则方法700进行到722并且包括设置dtc并将测试结果记录在控制器处。例如，dtc可以指示水喷射系统劣化。
在724处，方法700包括禁用水喷射系统(或者如果仅一个水喷射器被确定为劣化，而其他喷射器正在起作用，则方法可以包括禁用用于劣化的水喷射器的水喷射，同时保持起作用的喷射器处的水喷射)并且调整发动机操作参数以提供所请求的功率和冷却。例如，燃料富化可以用于催化剂和涡轮冷却。在724之后，方法700结束。
以这种方式，图6和图7提供了用于确定水喷射系统是否如预期那样起作用的示例方法。例如，如果水喷射用于冷却，则如果水喷射系统劣化，则冷却量可能比预期的少，这可能导致例如催化剂过热、涡轮过热和/或爆震发生增加。此外，发动机可能不会从增加的功率和效率中受益。
图8示出了用于在涡轮增压的发动机系统(例如，图1的发动机系统100)中的各个位置处执行水喷射(包括直接进入发动机的汽缸、发动机的排气歧管中或涡轮增压器的涡轮的入口处的水喷射)的示例时间线800。例如，可以根据图3的方法执行水喷射，其中(例如，根据图4的示例方法)响应于发动机需求选择(多个)水喷射位置。曲线802处示出了发动机负载，曲线804处示出了汽缸内水喷射，曲线806处示出了排气歧管水喷射，曲线808处示出了涡轮入口水喷射，曲线810处示出了mct，曲线812处示出了map，曲线816处示出了排气温度，曲线820处示出了水位。此外，大气压力由虚线814指示，阈值排气温度由虚线818指示，第一阈值水位由虚线822a指示，第二阈值水位由虚线822b指示，第三阈值水位由虚线822c指示，并且第四阈值水位由虚线822d指示。对于上述所有情况，x轴表示时间，其中时间从左向右增加。y轴是指标记的参数，其中除了曲线804、806和808以外值从底部到顶部增加，在曲线804、806和808中，指定位置处的水喷射被指示为“开”或“关”。
在时间t0开始，如曲线812所示并且由map传感器(例如，图1的map传感器24)测量的map小于大气压力(由虚线814指示)。例如，在时间t0处，发动机负载(曲线802)为低，并且因此发动机在自然吸气条件下操作。由于低的发动机负载，由温度传感器(诸如图1的排气温度传感器82)测量的排气温度(曲线816)也为低。如关于图4所描述的，排气温度可以用于确定涡轮增压器涡轮的温度和催化剂的温度。因此，在排气温度低于由虚线818指示的阈值排气温度(在该阈值排气温度之上时可能发生对诸如涡轮和催化剂的排气部件的损坏)的情况下，排气歧管处的水喷射(曲线806)和涡轮入口处的水喷射(曲线808)不被命令并保持关闭。此外，由温度传感器(例如，图1的mct传感器23)测量的mct也保持相对较低。高mct可以导致高的汽缸内温度。在低mct和低发动机负载下，汽缸内水喷射(曲线804)保持关闭。
在其他水用途中，储存用于水喷射的水的水贮存器(例如，图1的水贮存器63)的水位(曲线820)高于由虚线822a指示的第一阈值，表明水可用于根据命令进行喷射。如关于图5所描述的，在水位高于第一阈值的情况下，控制器可以确定在将水贮存器耦接到水喷射器的通道中的水过滤器是否堵塞。
在时间t0和时间t1之间，发动机负载(曲线802)响应于驾驶员需求而增加。随着发动机负载增加，更多的燃料被燃烧，排气温度(曲线816)增加。map(曲线812)也增加，因为产生更多排气增加涡轮增压器涡轮的速度，这进而增加涡轮增压器的压缩机的速度。在时间t1处，响应于map大于大气压力(虚线814)，发动机在升压条件下操作。如曲线810所示，由于涡轮增压器压缩机压缩进气产生的热量，mct也增加。
在t2处，响应于排气温度(曲线816)达到阈值排气温度(虚线818)，在涡轮入口处执行水喷射(曲线808)，直到排气温度降低到阈值排气温度以下。通过改变以下项中的一个或多个可以控制喷射的水的量：限制从水贮存器到涡轮入口处的水喷射器(例如，图1的水喷射器45)的水流的阀的位置、涡轮入口处的水喷射器的激活的占空比，以及被配置成将加压的水递送到涡轮入口处的水喷射器的高压泵的激活的占空比。
虽然涡轮增压器涡轮入口处的水喷射和排气歧管处的水喷射都可以导致更冷的排气温度(以及因此更冷的排气系统部件)，但是在涡轮应用期间涡轮入口处的水喷射可以优于排气歧管处的水喷射。例如，涡轮入口处的水喷射由于喷射水的质量增加而增加涡轮效率，导致升压压力增加，如通过在涡轮入口水喷射之后的map的增加(曲线812)所示。由于通过压缩机的增加的压缩，升压压力的增加进一步增加mct(曲线810)。因此，在时间t3处，例如执行汽缸内水喷射(曲线804)以减小汽缸内温度并且减少爆震的发生。这进一步冷却排气温度，如图816所示。
在时间t4，尽管排气温度(曲线816)保持低于阈值排气温度(虚线818)，但是由于在涡轮上游喷射水的效率增益大于阈值效率增益，因此在涡轮入口处再次执行水喷射，如关于图4所描述的。这再次导致map(曲线812)的增加，因为增加的涡轮速度导致增加的压缩机速度。如上所述，在map增加之后，mct(曲线810)也增加。此外，通过在延长的高负载条件期间保持涡轮冷却，发动机可以以化学计量操作而不是使用燃料富化来冷却涡轮。
在时间t2和时间t5之间，当通过水喷射消耗水时，水位(曲线820)下降。例如，在时间t4和时间t5之间，水位降低到第三阈值水位(虚线822c)以下。因此，可以响应于发动机需求而执行水喷射，但是可以禁用到其他车辆系统部件(诸如冷却剂系统和饮用水系统)的水分配，如关于图5所描述的并且如图9进一步所示。因为水位也小于第二阈值(虚线822b)，所以ac系统压缩机可以在发动机减速事件期间被接通，以便用在ac系统压缩机处冷凝的水再填充箱，也如关于图5所描述的。
在时间t5处，发生发动机减速事件，如发动机负载(曲线802)减小所示。如map(曲线812)降低到大气压力(虚线814)以下所示，发动机从升压操作转变到自然发动机吸气。接通ac系统压缩机，并且随着冷凝水被收集，水位增加(曲线820)。还可以从其他车辆水源收集水，诸如从增压空气冷却器，通过排气回收等。
在减速事件之后(例如，在达到最小值之后)，发动机负载再次增加，如曲线802所示。然而，对于升压条件，发动机负载不够高，并且map(曲线812)保持低于大气压力(虚线814)。响应于发动机负载的增加，随着消耗更多的燃料，排气温度(曲线816)增加。在时间t6处，排气温度超过阈值排气温度(虚线818)。因此，如曲线806所示，在排气歧管处命令水喷射以降低排气温度。当在排气歧管处水喷射水时，水位(曲线820)再次降低并下降到第二阈值水位(虚线822b)以下。在水位低于第二阈值水位的情况下，ac压缩机可以在下一次发动机减速事件期间再次接通。
转向图9，示出了例如根据图5的方法，响应于水贮存器(例如，图1的水贮存器63)中的水位而调节车辆(例如，图1的机动车辆102)中不同的耗水装置的示例时间线900。如关于图5所描述的，根据水位可以对不同的耗水装置进行优先化，耗水装置包括水喷射系统(例如，图1的水喷射系统60)、挡风玻璃刮水器流体系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统。曲线902中示出了水喷射系统，曲线904处示出了挡风玻璃刮水器流体系统，曲线906处示出了发动机冷却剂系统，并且曲线908处示出了饮用水系统。类似于图8的曲线820，曲线920处示出水位，其中通过虚线922a指示第一阈值水位，通过虚线922b指示第二阈值水位，通过虚线922c指示第三阈值水位，并且通过虚线922d指示第四阈值水位。对于上述所有情况，x轴表示时间，其中时间沿着x轴从左向右增加。y轴对应于标记的参数。对于曲线902、曲线904、曲线906和曲线908，所指示的装置的水消耗被示为“启用”或“禁用”。需注意，当对于特定装置启用水消耗时，装置不一定主动使用水；例如，即使启用水喷射系统，也可以不命令水喷射。相反，“启用”是指每个耗水装置响应于车辆需求从水贮存器抽取水的能力。对于曲线920，y轴(水位)从底部到顶部增加。
在时间t1之前，水位(曲线920)高于第一阈值水位(虚线922a)。水喷射系统(曲线902)、挡风玻璃刮水器流体系统(曲线904)、发动机冷却剂系统(曲线906)和饮用水系统(曲线908)全部启用。此外，如关于图5所描述的，在水位高于第一阈值水位的情况下，如果确定堵塞，则可以清洁水过滤器。
当耗水装置使用水时，水位(曲线920)下降。在时间t1处，水位下降到第一阈值水位以下(虚线922a)。因此，可以不再清洁水过滤器。然而，通过水喷射系统(曲线902)、挡风玻璃刮水器流体系统(曲线904)、发动机冷却剂系统(曲线906)和饮用水系统(曲线908)的水消耗保持启用。
在时间t2处，随着水被消耗，水位(曲线920)降低到第二阈值水位(虚线922b)以下。当水位低于第二阈值水位时，基于供水条件可以从一个或多个水源供应水。在一个示例中，控制器可以在发动机制动事件期间接通ac系统的压缩机。过多的交流发电机能量在发动机制动事件期间可以是可用的，这可以用来增加ac压缩机上的负载。在另一个示例中，当环境湿度高(例如，大于阈值环境湿度)时，可以从耦接到进气通道的增压空气冷却器或从排气冷凝物收集器供应冷凝物。在另一个示例中，在燃料箱再填充事件期间，水可以被收集在燃料-水分离器收集箱中，该燃料-水分离器收集箱然后通过打开阀可以将水供应到贮存器。如曲线920中所示，在时间t2和时间t3之间，水贮存器用来自一个或多个水源的水再填充并且增加到第二阈值水位(虚线922b)以上。然而，随着水继续被消耗，水位(曲线920)降低到第二阈值水位(虚线922b)以下并且继续下降。
在时间t3处，水位(曲线920)下降到第三阈值水位(虚线922c)以下。响应于水位降低到第三阈值水位以下，使挡风玻璃刮水器流体系统(曲线904)、发动机冷却剂系统(曲线906)和饮用水系统(曲线908)不能接收来自水贮存器的水。水喷射系统(曲线902)保持启用，因为向水喷射系统供应水是优先的。然而，在图9的示例中，发动机冷却剂水位下降到阈值冷却剂水位(未示出)以下。因此，暂时启用发动机冷却剂系统(曲线906)，剩余水的一半被供应到发动机冷却剂系统，如水位(曲线920)的降低所示。响应于发动机需求，水也继续被供应到水喷射系统(曲线902)。
在时间t4处，水位降低到第四阈值水位(虚线922d)以下，如曲线920中所示。因此，禁用水喷射系统(曲线902)。挡风玻璃刮水器流体系统(曲线904)、发动机冷却剂系统(曲线906)和饮用水系统(曲线908)保持禁用。
水贮存器经历再填充事件，并且在时间t5处，水位(曲线920)超过第四阈值水位(虚线922d)。因此，启用水喷射系统，如曲线902中所示。挡风玻璃刮水器流体系统(曲线904)、发动机冷却剂系统(曲线906)和饮用水系统(曲线908)保持禁用，直到水位(曲线920)超过第三阈值水位(虚线922c)，在该时间处这些系统被启用。
在时间t6处，水位(曲线920)再次降低到第三阈值水位(虚线922c)以下。因此，挡风玻璃刮水器流体系统(曲线904)、发动机冷却剂系统(曲线906)和饮用水系统(曲线908)被禁用。水喷射系统(曲线902)保持启用。然而，在图9的示例中，车辆操作者采用水分配的手动控制并且禁用水喷射系统(曲线902)而启用饮用水系统(曲线908)。因此，车辆操作者能够优先考虑用于引用的水。例如，代替使用水喷射进行冷却，控制器可以替代地使用燃料富化来降低催化剂或涡轮增压器涡轮的温度。
以这种方式，基于工况，可以将水从单个水贮存器供应到车辆中的多个耗水装置(包括一个或多个水喷射器)。通过使用单个贮存器，可以降低制造成本。此外，为了确保在命令水喷射时水可用，可以监测水贮存器的水位，并且当水贮存器低时通过水收集系统再填充水贮存器。此外，当水贮存器的水位低时，水喷射可以优先于其他耗水装置。通过确保在命令水喷射时水可用，可以实现发动机冷却和效率的益处。例如，可以在发动机系统中的各个位置处(包括在发动机汽缸内，在排气歧管处，以及在涡轮增压器涡轮的入口处)使用水喷射，以降低排气温度并且增加发动机效率，从而增加燃料经济性。
基于发动机工况，通过水喷射系统的一个或多个水喷射器将储存在水贮存器处的水喷射到发动机汽缸、排气歧管和涡轮增压器涡轮入口中的一个或多个中的技术效果是可以增加发动机功率和效率。
作为一个示例，提供了一种方法，其包括：响应于涡轮温度高于阈值温度，将储存在水贮存器处的水喷射到涡轮增压器的涡轮的入口；响应于涡轮温度小于阈值温度并且确定的效率增益大于阈值增益，将储存在水贮存器处的水喷射到涡轮的入口；以及响应于涡轮温度小于阈值温度并且所确定的效率增益小于阈值增益，阻止将储存在水贮存器处的水喷射到涡轮的入口。在前述示例中，附加地或另选地，基于由来自喷射的水的增加的排气质量流量增加涡轮的速度引起的涡轮增压器的压缩机的增加的质量流量，确定所确定的效率增益，其中基于喷射的水的期望流率和喷射水的期望的持续时间，确定增加的排气质量流量。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，将储存在水贮存器处的水喷射到涡轮的入口包括通过定位在涡轮的入口处的水喷射器喷射水，并且还包括通过以下项中的一个或多个将水喷射器中的水的温度保持在蒸发点以下：调整来自被配置成将水供应到水喷射器的高压泵的压力、打开水喷射器、以及调整水喷射器的占空比。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，方法还包括响应于在涡轮温度大于阈值温度时将储存在水贮存器处的水喷射到涡轮的入口，以化学计量空气-燃料比操作定位在涡轮上游的发动机。
作为另一个示例，提供了一种方法，该方法包括基于发动机工况，通过水喷射系统的一个或多个水喷射器将储存在水贮存器处的水喷射到发动机汽缸、排气歧管和涡轮增压器涡轮入口中的一个或多个中；响应于第一条件，基于挡风玻璃刮水器系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统中的相应水位而选择性地将储存在水贮存器处的水供应到挡风玻璃刮水器系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统中的一个或多个；以及响应于第二条件，不管挡风玻璃刮水器系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统中的相应水位如何，阻挡将储存在水贮存器处的水供应到挡风玻璃刮水器系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统中的一个或多个。在前述示例中，附加地或另选地，第一条件包括水贮存器的水位高于第一阈值水位，并且其中第二条件包括水位低于第一阈值水位。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，方法还包括响应于水位低于第二阈值水位，基于供水条件将水从一个或多个水源供应到水贮存器。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，基于供水条件将水从一个或多个水源供应到水贮存器包括以下项中的一个或多个：当环境湿度大于阈值时，打开流体耦接到增压空气冷却器的第一阀，以将来自增压空气冷却器的冷凝物供应到水贮存器；在制动事件期间，增加空气调节(ac)压缩机的负载并且打开流体耦接到所述ac压缩机的第二阀，以将来自ac压缩机的冷凝物供应到水贮存器；在燃料箱再填充事件期间，将水收集在燃料-水分离器收集箱中并且打开流体耦接到燃料-水分离器收集箱的第三阀，以将来自燃料-水分离器收集箱的水供应到水贮存器；以及当环境湿度大于阈值时，打开流体耦接到排气冷凝物收集器的第四阀，以将来自排气冷凝物收集器的冷凝物供应到水贮存器。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，方法包括响应于水位高于第三阈值水位并且水贮存器的过滤器两端的压降大于阈值压力，将水贮存器与一个或多个水喷射器隔离，打开安全阀，并且使耦接到水贮存器的水泵的流反向。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，响应于发动机汽缸内的温度高于阈值温度以及将水喷射到发动机汽缸中的确定的效率增益高于阈值增益中的一个或多个，将储存在水贮存器处的水喷射到发动机汽缸中。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，基于由将储存在水贮存器处的水喷射到发动机汽缸内引起的发动机汽缸内的压力的增加和与水蒸发的温度损失相平衡的允许的火花增加，确定将水喷射到发动机汽缸中的确定的效率增益。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，响应于催化剂的温度高于阈值温度，将储存在水贮存器处的水喷射到排气歧管中。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，响应于涡轮增压器涡轮入口的温度大于阈值温度以及在涡轮增压器涡轮入口处喷射水的所确定的效率增益大于阈值增益中的一个或多个，将储存在水贮存器处的水喷射到涡轮增压器涡轮入口中。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，基于将由在涡轮增压器涡轮入口处喷射储存在水贮存器处的水引起的增加的排气质量流量、排气体积和由涡轮增压器涡轮驱动的压缩机的增加的质量流量，确定在涡轮增压器涡轮入口处喷射水的所确定的效率增益。
作为另一个示例，提供了一种系统，该系统包括：流体耦接到水收集系统和多个耗水装置的水贮存器，耗水装置中的每一个由从公共输水通道分支的单独的水通道供给；多个电磁阀，每个电磁阀耦接到相应的单独的水通道以允许或限制到耗水装置中每一个的水流；低压泵，其耦接到公共输水通道；过滤器，其耦接到公共输水通道；排水通道，其耦接到公共输水通道和水贮存器，排水阀耦接在排水通道中；耦接到水贮存器的水位传感器，该水位传感器被配置成测量水贮存器中的水位；以及控制器，其存储指令，所述指令可执行以：基于水贮存器中的水位，通过致动打开供给每个相应的选择的耗水装置的每个相应单独的水通道中的每个相应的电磁阀，允许从水贮存器到多个耗水装置中所选择的耗水装置的水流；响应于水贮存器中的水位高于第一阈值水位，通过将排水阀致动到一个位置并且使低压泵的泵送方向反向来清洁水过滤器，所述位置允许从公共输水通道到所排水通道的流，并且阻止从水贮存器到低压泵的流；以及响应于水贮存器中的水位低于第二阈值水位，用来自水收集系统的水再填充水贮存器。在前述示例中，附加地或另选地，水收集系统包括空气调节系统压缩机、增压空气冷却器、排气冷凝物收集器和燃料-水分离器中的一个或多个。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，控制器还存储可执行指令以：响应于水贮存器中的水位小于第二阈值水位，在发动机制动条件期间增加空气调节系统压缩机上的负载。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，一个或多个耗水装置包括水喷射系统、挡风玻璃刮水器流体系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，响应于水贮存器中的水位高于第三阈值水位，选择的耗水装置包括水喷射系统、挡风玻璃刮水器流体系统、发动机冷却剂系统和饮用水系统。在前述示例中的任一个或所有中，附加地或另选地，响应于水贮存器中的水位低于第三阈值水位，选择的耗水装置仅包括水喷射系统。
需注意，包括在本文中的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂态存存储器中，并且可以由控制系统进行，所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其他发动机硬件组合的控制器。本文描述的专用程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。这样，示出的各种动作、操作和/或功能可以以示出的顺序执行、并行执行或在一些情况中被省略。同样地，处理的顺序不是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必须需要的，而是为了便于说明和描述被提供的。根据使用的特定策略，可以重复执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图示地表示被编程进发动机控制系统中计算机可读存储介质的非暂时性存储器的代码，其中通过执行系统中的指令进行所述动作，所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。
应该理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，且这些具体实施例不应视为限制性意义，因为许多变化是可能的。例如，以上技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4以及其他的发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应该理解，这些权利要求包括一个或更多这些元件的结合，既不要求也不排除两个或更多这些元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修正或通过在这个或相关申请的新权利要求的提出被要求保护。这些权利要求，无论是更宽于、更窄于、等于或不同于原始的权利要求的范围，也被视为包括在本公开的主题之内。