CN107345502A - 用于发动机控制的方法和系统 - Google Patents

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CN107345502A CN201710286300.4A CN201710286300A CN107345502A CN 107345502 A CN107345502 A CN 107345502A CN 201710286300 A CN201710286300 A CN 201710286300A CN 107345502 A CN107345502 A CN 107345502A
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K·J·米勒
D·R·马丁
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

本申请公开用于发动机控制的方法和系统，提供用于协作混合动力车辆系统中的电动燃料分离器的益处的方法和系统。车辆控制器可以将发动机保持在选定的较高辛烷值的燃料馏分或较低辛烷值的燃料馏分的使用是最佳的同时利用马达和/或CVT调整来解决当驾驶员需求改变时产生的瞬变的窄运转范围内。控制器还可以在再生制动期间适时地调整燃料分离器速度/压力以最大化电气使用，以及在低负载状况下在燃料更高效的负载区域中实现延长的发动机运转。

Description

用于发动机控制的方法和系统
技术领域
本发明总体涉及用于控制混合动力车辆系统的发动机中的燃料使用的方法和系统。
背景技术
发动机可以使用多种不同的燃料来运转，根据工况，所述多种不同的燃料可以被单独输送或以变化比被输送。例如，发动机可以使用均具有不同爆震抑制能力的第一燃料(例如，乙醇)和第二燃料(例如，汽油)，以减少发动机爆震限制同时改善总体燃料经济性。作为另一示例，不同的燃料可以导致不同的发动机泵气功(例如，当不同的燃料包括气体燃料与液体燃料或进气道喷射的燃料与直接喷射的燃料时)。作为又一示例，不同的燃料可以导致不同的寄生损失(诸如当燃料包括经由高压直接喷射输送的燃料与经由低压进气道喷射输送的燃料时)。作为又一示例，发动机可以使用燃料喷射和水喷射。
各种途径可以被用来将不同的燃料和其他物质(诸如用于水喷射的水)存储在车辆上。例如，不同的物质可以被单独存储在不同的存储箱中，并且因此被单独填充。替代地，不同的物质可以以混合的状态(诸如乙醇和汽油)被存储，并且然后在车辆上进行分离以实现到发动机的输送的单独控制。对于不同的物质在车辆上进行分离的车辆系统，各种分离器系统可以被包括在车辆中。
Leone等人在US7,845,315中示出一种用于车载燃料分离的示例途径。Dearth等人在US8,015,951中示出另一示例途径。示例途径经由电动泵给燃料加压，并且然后在经过热交换器时给加压燃料加热，所述热交换器实现与冷却剂或排气的热传递。接下来，热加压燃料经过隔膜单元，所述隔膜单元将混合燃料分离为较高辛烷值的馏分(fraction)(诸如乙醇)和较低辛烷值的馏分(诸如汽油)。较高辛烷值的馏分作为蒸汽离开分离器，但是在热交换器中被冷凝并且利用电动泵被泵送到存储箱内。热的较低辛烷值的燃料作为液体燃料保留在分离器中。该馏分在另一热交换器中被冷却并且返回到主燃料箱。除了上面提到的电气部件外，当车辆速度低时，电扇可以用于热交换器。
然而，发明人在此已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，由于大量的电气运转的部件被需要用于燃料分离，车辆系统上的电气负载可以是大量的。因此，在当发动机正在高电气负载运转时的状况期间，燃料分离系统不能被可靠地运转。例如，可能存在低效的高电流。这能够引起燃料分离受限制。燃料分离也会由于在较低负载下的差发动机效率并且因此产生分离器所需的电力的差效率而在较低发动机负载下低效。因此，在那些状况期间，来自较高辛烷值的燃料的可用性和使用的燃料经济性益处可以在较低的发动机负载下被与燃料分离相关的燃料损失(penalty)遮蔽。另一潜在问题是车辆的驱动桥不能在针对给定燃料馏分为最佳的速度-负载状况下运转。同样地，在驾驶员需求的变化期间，可能存在能够引起发动机以针对给定燃料小于最佳点运转的快速速度-负载转变。所有这些问题都导致车载燃料分离系统的最佳燃料经济性益处不被实现。
发明内容
发明人在此已经认识到通过将燃料分离系统集成到混合动力车辆系统内，各种协作能够被实现。例如，混合动力技术能够使发动机被安排以不同的发动机速度-负载点运转，根据不同的发动机速度-负载点，燃料被选择使用。此外，混合动力车辆的较高电压系统架构能够改善电动燃料分离器的效率。在一个示例中，潜在协作通过一种用于包括发动机的混合动力车辆的方法获得，该方法包含：将发动机输出传递到发电机，并且从所述发电机向电动燃料分离器供应电功率，而使所述电动燃料分离器运转所需的功率不被存储在电池中；以及在所述分离器处将燃料分离为较高辛烷值的馏分和较低辛烷值的馏分。此外，分离器输出可以在选定状况期间(诸如在低负载状况期间和在再生制动期间)被适时地增加。以此方式，车辆的燃料经济性能够被提高。
作为一个示例，混合动力车辆系统可以被配置为具有用于经由马达扭矩推进车辆车轮的电池提供动力的电动马达(或马达/发电机)以及用于经由发动机扭矩推进车辆车轮的发动机，所述发动机包括车载电动燃料分离器。燃料分离器可以在发动机运行状况期间被运转，以将燃料箱中的燃料分离为较高辛烷值的燃料馏分和较低辛烷值的燃料馏分。发动机然后可以以较高辛烷值的燃料馏分和较低辛烷值的燃料馏分中的一种或多种运转。特别地，发动机可以被运转为产生足够的扭矩来推进车辆并且使马达运转，马达输出然后被用来驱动燃料分离器，用于燃料分离器的电功率不被存储在系统电池中。因此，混合动力车辆的电动马达可以具有比在传统车辆上使用的电动马达(例如，12V)更高的输出(例如，48V)。通过在发动机运行期间经由发电机驱动燃料分离器，混合动力车辆的较高的额定电气系统能够被用来将较高电压和较低电流施加于电动燃料分离器，从而使燃料分离更燃料高效。此外，通过从过多马达/发电机功率运行分离器，而不将过多马达/发电机功率存储在电池中并且以后从电池提取该功率，与电池充电/放电相关联的效率损失能够被减少。燃料分离器运转还可以在选定状况下被适时地增加，诸如当车辆电力需求较低时、当发动机负载在最小负载处或附近时或当过多电能在车辆处可用时(例如，在再生制动期间)。在这种状况下，燃料分离器输出(例如，速度或压力)可以被适时地增加以最大化燃料分离。在一个示例中，通过在发动机负载低时增加燃料分离器压力，发动机负载可以被升高。添加的电气负载可以使发动机在更高效的速度-负载处运转，并且因此具有较高的燃料经济性。燃料分离器可以在当车辆电力需求较高时的发动机运行状况期间被禁用。如果足够量的燃料已经被分离，则当发动机未正在运行时(诸如当车辆仅由马达扭矩来推进时)，进一步的燃料分离可以被禁用。
此外，在发动机运转期间，混合动力车辆的电动马达和/或连续可变变速器可以被用来使发动机利用针对正在被使用的燃料进行优化同时提供驶员扭矩需求的发动机速度-负载廓线运转。作为一个示例，当使发动机以较高辛烷值的燃料馏分运转时，可以选择使发动机以较低的发动机速度和较高的发动机扭矩(针对给定功率水平)运转的CVT的速度比，以利用较高辛烷值的燃料的较大抗爆震性和较高效率。作为另一示例，当使发动机以较低辛烷值的燃料馏分运转时，如果发动机受爆震限制，则CVT速度比可以被用来使发动机以较高的发动机速度和较低的发动机扭矩(针对给定功率水平)运转，以减少爆震减轻所需的火花延迟(和相关联的燃料损失)的量。此外，如果发动机受爆震限制，则一些电池功率可以被用来减少发动机功率/扭矩，以便使发动机以相同发动机速度和较低的发动机扭矩运转(针对给定驾驶员请求的车辆功率水平)，以减少爆震减轻所需的火花延迟(和相关联的燃料损失)的量。
以此方式，混合动力车辆系统中的燃料经济性能够被改善。将车载燃料分离技术集成在混合动力车辆中的技术效果中的一个是：即使当电气负载改变时，电动地提供动力的燃料分离器也可以被更可靠地运转。通过从发电机而不经过电池来驱动电动燃料分离器，燃料分离可以被实现，同时与给系统电池充电和放电相关联的效率损失被减少。通过将混合动力车辆的较高电压用于车载燃料分离，较低电流和较高效率能够通过燃料分离器实现。通过改善燃料分离的可靠性，燃料使用并且由此燃料经济性被改善。此外，通过经由对混合动力马达和/或连续可变变速器的调整而针对给定燃料安排发动机速度-负载，爆震缺陷被减少，从而进一步改善燃料经济性。将混合动力电动车辆的较高电压系统用于使发动机的电动燃料分离器运转的技术效果是：燃料分离能够在需要时以减少的寄生损失被完成，因为较高电压系统以较低电流运转，这导致较低的损失，因为电功率损失与电流的平方成比例(P损失＝i2R)。此外，尽管驾驶员或车轮扭矩需求变化，但是选定的燃料馏分的使用能够被延长。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1图示说明用于混合动力车辆的示例推进系统。
图2示出局部发动机视图。
图3示出可以与混合动力车辆发动机一起使用的燃料分离器的示例实施例。
图4示出用于协调混合动力车辆系统的车载电动燃料分离器的运转的高水平流程图。
图5示出用于基于发动机工况调整电动燃料分离器的输出的高水平流程图。
图6示出用于协调经由CVT和/或马达扭矩影响的发动机速度-负载调整与燃料分离和燃料使用调整以改善混合动力电动车辆的燃料经济性的高水平流程图。
图7示出在混合动力车辆的运转期间的示例燃料分离和燃料使用调整。
具体实施方式
以下描述涉及用于改善混合动力车辆(诸如图1的车辆系统)中的燃料经济性的系统和方法。该车辆系统可以包括被配置用于车载燃料分离和分离的燃料馏分的使用的发动机，如参考图2的发动机系统和图3的燃料分离系统描述的。车辆控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图4的示例程序)，以基于燃料加注要求以及混合动力车辆工况使燃料分离器运转。控制器可以在选定状况下增加燃料分离器的输出以最大化燃料分离效率，如在图5处详述的。控制器可以被进一步配置为使用马达和/或CVT调整来使发动机以基于选定燃料的发动机速度-负载廓线运转，所述调整使发动机爆震限制能够被减少，如参考图6详述的。图7示出利用车载燃料分离、示例燃料使用以及马达调整的示例混合动力车辆运转。以此方式，车载燃料分离技术能够与混合动力车辆技术协作以实现显著的燃料经济性改善。
图1示意性地示出用于车辆的示例混合动力推进系统100。推进系统100包括发动机110和马达130，所述发动机110和马达130均配置为经由变速器160为车辆的至少一个或多个驱动车轮170选择性地提供推进力，如在190、192和194指示的。另外，发动机110和马达130还能够从驱动车轮170选择性地接收能量，以便提供所谓的车辆的再生制动。应当认识到，发动机110和马达130能够以并联或串联的构造进行布置，以使发动机和马达中的一个或两个能够向驱动车轮170供应扭矩或从驱动车轮170接收扭矩。因此，图1中示出的示例不应当限于特定的混合动力车辆构造。例如，在其他示例中，推进系统100可以包括两个或更多个马达和/或可以包括设置在变速器160与发动机110相反的一侧上的马达130。作为又一示例，发动机110可以替代地与动力传动系统分开，其中发动机可以被选择性地运转为产生可由马达130用于推进车辆的能量。作为一个非限制性示例，马达130可以包括能够被供应能量以提供扭矩并且能够被运转为响应于输入扭矩而产生电能的电动马达。
推进系统100还可以包括与马达130连通的能量存储装置140，如在196处指示的。作为一个示例，推进系统100可以被配置为混合动力电动车辆(HEV)，其中能量存储装置140包括用于存储电能的一个或多个电池或电容器。因此，如图1所示，马达130能够从能量存储装置140接收能量或向能量存储装置140供应能量，如在196处指示的。另外，能量存储装置140能够从车辆外部的能量源接收能量，如在142处指示的。例如，推进系统100可以被配置为插电式混合动力电动车辆，其中能量存储装置140能够经由合适的电线或电缆被连接到外部电能供应装置以实现能量存储装置的再充电。在替代示例中，能量存储装置140可以被配置为飞轮、液压能量存储装置、气动能量存储装置等。因此，马达130可以被配置为气动、液压或其他马达。
电动马达130可以以再生模式(即，作为发电机)运转，以从车辆运动和/或发动机吸收能量并且将吸收的动能转换为适合于存储在能量存储装置140中的能量形式。此外，电动马达130可以根据需要而作为马达或发电机运转，以诸如在不同的燃烧模式之间的发动机110的转变期间(例如，在火花点火模式与压缩点火模式之间的转变期间)增加或吸收由发动机提供的扭矩。例如，在当发动机扭矩输出高于驾驶员需求时的状况期间，扭矩差可以在马达处被吸收并且被用来给电池充电，由此使扭矩瞬变平滑。
图1示出包括多个汽缸或燃烧室30的发动机110。发动机110能够在选定工况下经由压缩机112从环境接收进气，如在118处指示的。在其他状况期间，至少一部分进气能够通过压缩机旁通阀117绕过压缩机。在图1示出的特定示例中，压缩机112由涡轮114提供动力，涡轮114以可以被称为涡轮增压器的构造布置在发动机的排气通道中。涡轮114被示为经由轴116被耦接至压缩机112。发动机110能够在一些状况期间经由包括涡轮114的排气通道排出由发动机产生的气体，以便为压缩机112提供动力。在其他状况期间，排气能够通过涡轮旁通阀(或废气门阀)115绕过涡轮。然而，在其他示例中，压缩机112能够由发动机或马达提供动力，而不需要以可以被称为机械增压器的构造的涡轮。因此，压缩机112可以被配置为在有或没有排气涡轮的情况下为发动机提供升压的进气。以此方式，发动机汽缸中的每一个能够从环境接收进气，如在118处指示的，并且将燃烧产物排至环境，如在120处指示的。发动机110的详细实施例参考图2进行描述。
发动机110还能够选择性地接收两种物质或流体，如在174和176处指示的。作为一个示例，包括燃料或燃料混合物的第一物质可以被输送给发动机汽缸，如在174处指示的。例如，第一物质可以包括诸如汽油、柴油的燃料或燃料和其他物质的混合物。不同于第一物质的第二物质可以被输送给发动机汽缸，如在176处指示的。作为一个非限制性示例，第二物质可以包括比第一物质更大的爆震抑制物质浓度。例如，如在176处指示的被选择性地输送给发动机的爆震抑制物质可以包括醇(诸如乙醇或甲醇)，或作为另一示例可以包括水。然而，如关于第一物质指示的，如在174处指示的被输送给发动机的燃料还可以包括比第二物质更低的爆震抑制物质浓度。因此，应当认识到，第一物质和第二物质可以包括不同浓度的类似成分。如参考图3详述的，可以用单一燃料为发动机供给燃料，所述单一燃料然后经由燃料分离系统被分离为第一燃料馏分(例如，具有较高辛烷值的燃料馏分)和第二燃料馏分(例如，具有较低辛烷值的燃料馏分)。发动机然后可以接收第一燃料馏分和第二燃料馏分作为第一物质174和第二物质176。作为一个特定的非限制性示例，如在174处指示的被选择性地提供给发动机的第一物质包括液体汽油或液体汽油和乙醇的混合物，并且如在176处指示的被选择性地提供给发动机的第二物质包括至少液体乙醇。爆震抑制物质可以在某些工况下被选择性地用来降低发动机爆震的发生或可能性。
图1进一步示出第一物质如何可以从第一存储箱122被单独输送给发动机并且第二物质如何可以从第二存储箱124被单独输送给发动机。在该特定示例中，第一存储箱122能够例如在燃料加注运转期间接收燃料混合物，如在126处指示的。在第一存储箱122处接收的燃料混合物可以包括燃料和爆震抑制物质两者。例如，如在126处指示，在第一存储箱122处接收的燃料混合物可以包括汽油和乙醇的混合物(诸如为大约85％乙醇和15％汽油的E85)；汽油和甲醇的混合物(诸如为大约85％甲醇和15％汽油的M85)；汽油和水的混合物；醇、水和汽油的混合物；柴油和水的混合物；柴油和醇的混合物；或包括燃料和爆震抑制物质的其他合适的混合物，所述爆震抑制物质在比燃料混合物中含有的燃料更大的程度上抑制爆震。此外，应当认识到，经由126接收的燃料混合物能够包括不同的燃料加注站之间的变化比的燃料和爆震抑制物质。因此，本文中描述的系统可以被配置为针对给定的车辆操作者输入为一系列燃料混合物提供改善的且更一致的推进系统输出。
作为一个非限制性示例，在126处接收的燃料混合物可以包括以液体形式的汽油和乙醇的混合物。至少一些爆震抑制物质(例如，乙醇)可以经由分离器173和通道172与燃料混合物(例如，汽油和乙醇)分离。分离器173还可以包括实现爆震抑制物质与燃料混合物的分离并且实现爆震抑制物质经由通道172从箱122到箱124的输送的泵。然而，在一些实施例中，箱124可以被省略，由此爆震抑制物质经由分离器173被直接提供给发动机110。在其他实施例中，第三存储箱可以被提供，由此燃料混合物最初被接收在第一存储箱处，由此第一物质和第二物质被分别分离到第二箱和第三箱。在其他实施例中，箱122和124可以分别单独充满第一物质和第二物质，由此不需要包括第一物质和第二物质的燃料混合物的分离。不管特定燃料系统构造如何，都应当认识到，第一物质和第二物质可以响应于工况而以变化的相对量被提供给发动机的至少一个汽缸。参考图3描述可以在车辆系统100中使用的燃料分离系统的详细实施例。
混合动力推进系统100可以在包括全混合动力系统的各种实施例中运转，其中车辆仅由发动机和发电机协作地或仅由电动马达或组合驱动。替代地，辅助或轻度混合动力实施例也可以被采用，其中发动机是主要扭矩源，并且电动马达在具体工况期间(诸如踩踏板事件期间)选择性地添加扭矩。因此，混合动力推进系统100可以以各种运转模式运转。
例如，混合动力车辆可以在第一发动机开启模式(在本文中也被称为“发动机”模式)下被驱动，其中发动机110被运转并且被用作为车轮170提供动力的主要功率源(如果在马达/驾驶模式下，则马达/发电机也可以为车轮提供扭矩)。在“发动机”模式期间，选定的燃料(或燃料混合物)可以经由燃料喷射器从燃料箱被供应给发动机110，使得发动机能够在燃料加注的情况下旋转以提供用于推进车辆的扭矩。具体地，发动机功率经由变速器被输送给车轮。可选地，发动机能够被运转为输出比用于推进更多的功率，在此情况下，附加功率被马达(作为发电机运转)吸收以给能量存储装置140充电或为其他车辆负载供应电功率。在一个示例中，在发动机模式下，仅发动机功率可以被用来推进车辆车轮。
在另一示例中，混合动力车辆可以在第二发动机开启模式(在本文中也被称为“辅助”模式)下被驱动。在辅助模式期间，发动机110被运转并且被用作用于为车轮170提供动力的主要功率源，而马达130被用作与由发动机110提供的扭矩协作并且补充由发动机110提供的扭矩的附加扭矩源。在“辅助”模式期间，如在仅发动机模式下，燃料被供应给发动机110以便使发动机在燃料加注的情况下旋转并且为车辆车轮提供动力。在该模式下，发动机功率和马达功率中的每一个被用来推进车辆车轮。
在又一示例中，车辆可以在发动机关闭模式(在本文中也被称为电动模式)下被驱动，其中马达130(诸如电池提供动力的电动马达)被运转并且被用作用于驱动车轮170的唯一扭矩源。因此，在发动机关闭模式期间，不管发动机是否正在旋转，燃料都不会被喷射到发动机110内。例如，当以稳定的车辆速度巡航时、在制动、低速下的轻加速期间、当在交通灯处停止时等，“发动机关闭”模式可以被采用。在该模式下，仅马达扭矩被用来推进车辆车轮。
推进系统100可以进一步包括控制系统150，所述控制系统150包括被配置为从多个传感器(在本文中并且在图2-3处描述其各种示例)接收信息并且向多个致动器(在本文中并且在图2-3处描述其各种示例)发送控制信号的控制器。例如，控制系统150能够从传感器接收被存储在箱122中的第一物质的量的指示，如在186处指示的，并且能够从传感器接收被存储在箱124中的第二物质的量的指示，如在188处指示的。另外，在一些示例中，控制系统150能够接收被存储在箱122中的第一物质内含有的第二物质(例如，爆震抑制物质)的浓度的指示，如在188处指示的。控制系统150还能够从用户输入装置181接收用户输入信号，所述用户输入装置181在图2中更新详细地示出。作为一个示例，用户输入装置181可以包括被配置为使车辆操作者能控制车辆的加速度和速度的加速器踏板。控制系统150还能够接收除图1中示出的那些之外的图2中示出的各种其他输入。传感器可以进一步包括各种压力传感器和温度传感器、燃料水平传感器、各种排气传感器以及其他传感器(诸如参考图2-3描述的那些)。
各种致动器可以包括例如CVT或混合动力变速器、汽缸燃料喷射器、燃料分离器泵、耦接至发动机进气歧管的进气节气门以及其他致动器(诸如参考图2-3描述的那些)。控制系统150可以从各种传感器接收输入数据、处理输入数据并且响应于已处理的输入数据基于对应于一个或多个程序被编程在其中的指令或代码来触发致动器。示例控制程序在本文中关于图4-5描述。
作为一个示例，响应于由控制系统接收的各种输入，控制系统150能够控制变速器160的运转，并且从变速器160接收工况信息，如在182处指示的。在一个实施例中，变速器160包含具有多个可选速度比的电子控制的变速器。变速器160还可以包含各种其他齿轮，诸如，例如最终传动比(未示出)。在所描绘的示例中，变速器160是连续可变变速器(CVT)。CVT可以是自动变速器，与提供有限数量的固定齿轮比(速度比)的其他机械变速器相比，所述自动变速器能够通过连续范围的有效速度比无缝地改变。CVT的速度比灵活性允许输入轴维持更优化的角速度。如参考图4-5详述的，通过调整CVT的速度比，车辆控制系统150可以被配置为改变发动机速度-负载廓线同时维持需求的发动机的功率输出。例如，通过将CVT调整到较低的速度比，发动机速度可以被降低，而发动机负载被对应地增加以维持功率输出。作为另一示例，通过将CVT调整到较高的速度比，发动机速度可以被升高，而发动机负载被对应地减小以维持功率输出。这使以选定燃料运转发动机的燃料经济性益处能够被更好地利用。
在其他示例中，响应于由控制系统接收的各种输出，控制系统150可以改变提供有变速器的液力变矩器的锁定和/或解锁安排。控制系统150还能够控制发动机110的运转，并且从发动机110接收工况信息，如在184处指示并且如参考图2进一步描述的。控制系统150还能够控制马达130和/或能量存储装置140的运转，并且从这些装置接收工况信息，如在180处指示的。控制系统150能够控制由分离器173提供的分离的速率，如在175处指示并且如参考图4进一步描述的。除图1中示出的各种控制路径之外，控制系统150还能够控制压缩机112、涡轮114的运转以及旁通阀115和117的位置。作为一个示例，涡轮114可以被配置为可变几何涡轮(VGT)，由此涡轮的几何形状可以由控制系统150控制以改变由压缩机112提供给发动机的升压量。
现在转向图2，其示出示例汽缸视图。在一个示例中，所描绘的视图是图1中示出的推进系统100的发动机110的汽缸30。在图1所示，发动机110可以由控制系统150控制。控制系统150可以包括响应于经由输入装置181从车辆操作者232接收的输入而控制发动机110的运转的电子控制器212。在该示例中，输入装置181包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器234。
发动机110的燃烧室(即汽缸)30可以包括燃烧室壁232，活塞236被设置在其中。活塞236可以被耦接至曲轴240，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴240可以经由中间变速器系统耦接至车辆的至少一个驱动轮，例如，如图1所示。此外，起动机马达可以经由飞轮耦接至曲轴240，以实现发动机110的起动运转。作为一个非限制性示例，图1中示出的马达130可以被可运转地耦接至曲轴240，以使扭矩能够在发动机与马达之间交换。
燃烧室230能够经由进气通道242从进气歧管244接收进气，并且能够经由排气通道248排出燃烧气体。如图1所示，燃烧室230能够经由升压装置(诸如压缩机)从环境接收升压的进气，并且能够经由包括涡轮的排气通道48排出气体。替代地，压缩机和/或涡轮可以被至少部分地绕过以实现被提供给汽缸的升压量可以改变的至少一种方式。进气歧管244和排气通道248可以经由相应的进气门52和排气门54与燃烧室230选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室230可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
作为一个非限制性示例，进气门252的位置可以由控制器212经由电动或电磁气门致动器(EVA)251控制。类似地，排气门254的位置可以由控制器212经由EVA 253控制。在一些状况期间，控制器212可以改变提供给致动器251和253的信号，以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。进气门252和排气门254的位置可以分别通过气门位置传感器255和257确定。在替代实施例中，进气门和排气门中的一个或多个可以由一个或多个凸轮致动，并且可以利用所谓的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个来改变气门运转。例如，汽缸230可以替代地至少包括经由包括CPS、VCT、VVT和/或VVL中的一个或多个的凸轮致动控制的进气门或排气门。因此，应当认识到，发动机110不应当限于本文中以示例的方式描述的各种气门系统构造。
另外，燃烧室230可以被配置为具有第一喷射器266和第二喷射器268。第一喷射器可以被配置为响应于由第一电子驱动器267供应的信号而向燃烧室提供第一物质和第二物质中的一种(诸如图1的第一物质174)。第二喷射器可以被配置为响应于由第二电子驱动器269供应的信号而向燃烧室提供第一物质和第二物质中的另一种(诸如图1的第二物质176)。作为图2中示出的一个非限制性示例，第一喷射器266可以沿着进气歧管244以可以被称为进气道喷射的构造进行布置，并且第二喷射器268可以以可以被称为直接喷射的构造被直接耦接至燃烧室230。然而，应当认识到，在其他示例中，喷射器266还可以被配置为直接喷射器，或喷射器268还可以被配置为进气道喷射器。替代地，单个直接喷射器可以被用来通过被布置在喷射器上游的混合阀直接为燃烧室提供变化相对量的第一物质和第二物质。因此，发动机110的汽缸中的一些或全部可以被配置为依据工况以变化比接收燃料和/或其他物质(例如，爆震抑制物质)。
如图1所示，发动机110的汽缸中的一些或全部能够单独以不同的相对量接收第一物质和第二物质。例如，第一物质可以包括燃料或包括汽油、柴油或其他合适的燃料的燃料混合物，而第二物质可以包括比第一物质更大的爆震抑制物质浓度。例如，第二物质可以包括比第一物质更大的醇或水浓度。在另一示例中，可以用燃料混合物为发动机加注燃料，所述燃料混合物然后通过车载燃料分离系统(在图3处详述的)分离，所述车载燃料分离系统将燃料混合物分离为第一较高辛烷值的燃料馏分第二较低辛烷值的燃料馏分，所述第一燃料馏分和第二燃料馏分通过不同的喷射器以不同的量被输送给发动机。因此，在至少一个实施例中，喷射器266可以被配置为经由进气道喷射为燃烧室30提供包括汽油的第一物质，并且喷射器268可以被配置为经由直接喷射为燃烧室30提供包括比第一物质更大浓度的乙醇的第二物质。在其他示例中，第一物质和第二物质可以经由单个直接喷射器或进气道喷射器例如通过利用被布置在单个喷射器上游的混合阀以变化相对量被选择性地提供给燃烧室30。因此，应当认识到，本文中描述的控制系统可以被配置为响应于工况(诸如发动机负载、发动机速度、发动机输出或爆震的指示、发动机耦接的混合动力车辆发动机的能量存储装置的电荷状态等)而改变被输送给燃烧室的第一物质(诸如汽油)和第二物质(诸如乙醇)的绝对量和/或相对量。
进气通道242可以包括具有节流板264的节气门262。在这个特定示例中，控制器212可以通过提供给被包括节气门262的电动马达或致动器而改变节流板264的位置，这种构造可以被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门262可以被运转为改变提供给燃烧室230以及其他发动机汽缸的进气的流速和进气歧管244内的压力。节流板264的位置可以通过节气门位置信号TP被提供给控制器212。应当认识到，节气门可以沿着进气通道被布置在压缩机的上游或下游。进气歧管242可以包括质量空气流量传感器220和歧管空气压力传感器222，用于向控制器212提供相应的信号MAF和MAP。作为一个示例，歧管空气压力传感器222可以被布置在压缩机的下游以使控制系统能够估计由升压装置提供的升压水平。
点火系统288能够被运转为在选定工况下响应于来自控制器212的火花提前信号SA而经由火花塞92为燃烧室230提供点火火花。尽管示出了火花点火部件，但是在一些实施例中，在具有或不具有点火火花的情况下，可以以压缩点火模式使发动机110的燃烧室230或一个或多个其他燃烧室运转。
排气传感器226被示为耦接至排放控制装置270上游的排气通道248。传感器226可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置270被示为沿排气传感器226下游的排气通道248布置。排放控制装置270可以包括三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些实施例中，在发动机110的运转期间，排放控制装置270可以通过使发动机中的至少一个汽缸在特定空燃比范围内运转而周期性地重置或抽取。
应当认识到，如上面描述的，图2仅示出多缸发动机110的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
控制器212在图2中被示为微型计算机，其包括微处理器单元202、输入/输出端口204、用于可执行程序和校准值的电子存储介质—在这个特定示例中被示为只读存储器芯片206、随机存取存储器208、不失效活存取器210和数据总线。如参考图1描述的，包括控制器212的控制系统150能够与推进系统的各种部件交换控制信号。除了之前描述的那些外，控制器212还能够发送和接收包括以下的各种控制信号：来自质量空气流量传感器220的进气质量空气流量计(MAF)的测量；来自耦接至冷却套筒214的温度传感器212的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接至曲轴240的霍尔效应传感器218(或其他类型的传感器)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器222的歧管绝对压力信号MAP。发动机速度信号RPM可以由控制器212根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号可以被用来提供进气歧管内的真空或压力的指示。注意，可以使用上述传感器的各种组合，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，反之亦然。在化学计量运转期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器连同检测的发动机速度可以提供引入汽缸内的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机速度传感器的传感器218可以在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲。
控制器212从图1-3的各种传感器接收信号，并且基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令而采用图1-3的各种致动器来调整车辆运转(包括发动机和马达运转)。例如，控制器可以基于针对发动机燃料加注选择的燃料馏分调整CVT速度比和/或马达扭矩输出，以便使发动机以针对给定燃料馏分最高效的速度-负载设定点运转，同时维持车辆的功率水平。非临时性存储介质只读存储器210可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器206执行的指令，用于执行以下所述方法以及期望但没有具体列出的其他变体。
应当认识到，虽然本文中公开的示例关于具有电动致动马达的混合动力电动车辆讨论，但是这不意味着限制，并且相同途径可以被应用其他混合动力车辆系统，诸如包括飞轮、液压和/或气动马达的那些。同样地，任何能量存储系统可以被用于提供马达扭矩，包括但不限于系统电池。
图3示出用于分离车辆(诸如图1的混合动力车辆)上的燃料混合物的示例燃料分离系统300。燃料分离系统300可以被用来分离燃料并将燃料输送到混合动力车辆的发动机。在一个示例中，燃料分离系统300被耦接至图1-2的混合动力车辆系统中的发动机110。
燃料分离系统300可以包括能够被配置为存储液体燃料混合物10的燃料存储箱310。燃料存箱储310能够包括用于为控制系统150提供被容纳在燃料存储箱310中的燃料量的指示的燃料传感器316。燃料存储箱310还能够包括用于为控制系统150提供燃料成分的指示的燃料传感器318。
在该特定示例中，燃料存储箱310能够经由多个燃料路径与发动机110连通。例如，来自被存储在燃料存储箱310中的液体燃料混合物的蒸发性蒸汽能够经由燃料蒸汽通道312进入在340处指示的蒸汽分离系统，其中碳氢化合物成分能够通过使蒸发性蒸汽经过一个或多个滤罐342和344而从燃料蒸汽被移除，从而使醇成分能够经过蒸汽分离系统340。碳氢化合物成分能够通过滤罐经由蒸汽中含有的碳氢化合物到存在于滤罐内的吸附固体或其他合适的材料上的吸附从燃料蒸汽被移除。作为一个非限制性示例，为了选择性地从蒸汽中含有的醇中除去汽油成分，蒸汽能够经过包括TENAX床、碳床或对于醇具有低亲和力但是对于碳氢化合物和芳烃具有高亲和力的其他合适的材料床的滤罐。通过将滤罐暴露于较冷的气体(诸如环境空气)，滤罐能够被周期性地抽取其吸附的成分，所述较冷的气体能够引起滤罐吸附汽油成分。在替代实施例中，选择性可渗透的燃料分离隔膜可以被用于分离成分。
燃料蒸汽通道312能够包括在314处示意性地示出的单向止回阀，以减少或阻止燃料从通道372回到燃料存储箱内的流动。燃料蒸汽通道312能够与燃料存储箱的燃料蒸汽形成区域流体地耦接，所述燃料蒸汽形成区域可以存在于由燃料箱限定的存储体积的上部区域附近(相对于重力向量)。以此方式，在燃料再加注运转期间或在燃料混合物的日常加热和冷却期间，源自燃料混合物的燃料蒸汽能够被转移到分离系统340，所述分离系统340也被配置为从蒸发器330接收燃料蒸汽。
以液体状态的燃料混合物经由燃料通道370被提供给燃料蒸发器330，由此燃料混合物的更易挥发馏分的蒸发或汽化可以通过热和/或真空的应用来执行。燃料通道370能够包括止回阀371以减少或阻止燃料从蒸发器330回到燃料存储箱内的流动。蒸发器330能够与在332处示意性地示出的热源(诸如发动机冷却剂、发动机排气装置、或电加热器)热连通。从热源传递到蒸发器的热能够被用来将燃料混合物加热到合适的温度，以促进燃料混合物的更易挥发馏分(至少包括醇成分)的汽化或蒸发。
蒸发器的温度能够通过改变热源的运转参数(例如，温度或热能功率输出)和/或热源与燃料混合物之间的热传递速率控制，以便将燃料混合物维持在小于燃料混合物中含有的较重的碳氢化合物容易被汽化的温度的温度。作为一个示例，热源与燃料混合物之间的热交换速率能够通过改变经由通道332被提供给蒸发器330的工作流体的流速来调整。例如，在313处总体指示的恒温器能够为阀315提供燃料混合物温度的指示，以便控制回路332内的工作流体的流速。
燃料混合物的液体部分(包括燃料的更不易挥发碳氢化合物馏分)能够经由燃料通道374返回到燃料存储箱。燃料通道374能够包括阀334，所述阀334可以通过控制系统来调整以调节返回到燃料存储箱的燃料的流动。在一些示例中，燃料通道374可以包括用于在液体燃料返回到燃料箱之前降低液体燃料的温度的热交换器。以此方式，燃料箱处的燃料温度的附加增加能够在燃料返回到箱的情况下减小。此外，在一些示例中，燃料混合物的更不易挥发部分(至少包括较重的碳氢化合物)能够经由燃料通道376提供给发动机。
燃料混合物的更易挥发蒸汽部分(至少包括醇成分和可能稍微较轻的碳氢化合物)能够经由燃料蒸汽通道372被提供给分离系统340，所述燃料蒸汽通道372与蒸发器330的蒸汽形成区域流体地耦接。燃料通道374和/或376能够与燃料蒸发器的下部区域连通(例如，经由排出管)，并且燃料蒸汽通道372能够与燃料蒸发器的上部区域连通，由此改善燃料混合物的较重液相与燃料混合物的较轻汽相的分离。此外，真空能够经由蒸汽通道372从进气歧管26被应用在蒸发器处，以进一步帮助更易挥发燃料蒸汽从蒸发器330的移除。作为一个示例，发动机的进气节气门能够被调整以改变发动机的进气通道内的压力，由此改变经由通道372被应用于蒸发器的真空。
在蒸发器330处产生的燃料混合物的汽相能够经由与通道372连通的一个或多个蒸汽通道被提供给分离系统340。在该特定示例中，分离系统340包括两个吸附滤罐342和344，所述两个吸附滤罐342和344能够分别经由通道2336和335与燃料蒸汽通道372连通。空气可以从环境接收，如在88处指示的，并且能够经由空气通道338被提供给通道336和经由空气通道337被提供给通道335以便从滤罐抽取存储的碳氢化合物。在333处指示的阀能够通过控制系统150来调整，以使滤罐342能够经由通道338接收进气或替代地经由通道336从蒸发器接收燃料蒸汽。类似地，在331处指示的阀能够通过控制系统150来调整，以使滤罐344能够经由通道337接收进气或经由通道335接收燃料蒸汽。阀333和331能够包括三通阀或用于使控制系统150能够选择两个流动路径中的哪一个路径与吸附滤罐连通的其他合适的阀。
根据阀343和341的位置，滤罐342和344能够分别经由蒸汽通道346和345与冷凝器350连通，并且能够分别经由蒸汽通道348和347与抽取通道380连通。
经由一个或多个滤罐(或其他合适的分离系统)经过分离系统340的醇蒸汽能够通过与通道345和346连通的蒸汽通道377被提供给冷凝器350。冷凝器350能够被配置为将从分离系统接收的醇蒸汽冷凝到液体状态。以液体状态的醇能够经由燃料通道379被提供给发动机。作为一个示例，冷凝器350能够被配置为增加被应用于醇蒸汽的压力和/或温度以便促进冷凝。冷凝器350能够经由冷却回路352接收工作流体，所述冷却回路352具有比从分离系统接收的醇蒸汽更低的温度。例如，工作流体可以包括环境空气或由车载空气调节单元所使用的制冷剂。作为又一示例，热电冷却装置可以被用来在冷凝器处冷却醇蒸汽。恒温器353能够为调节通过冷却回路252的工作流体的流动的阀355提供冷凝器350内的醇的温度的指示。蒸汽通道377能够冷凝器350的上部区域连通，并且用于接收液体醇的燃料通道379能够与冷凝器350的下部区域(例如，排出管)连通，以促进醇的汽相和液相的分离。
以此方式，图3的系统使燃料混合物能被分离为第一燃料(富醇燃料)和第二燃料(富碳氢化合物燃料)，所述第一燃料具有比第二燃料更高的醇浓度和更低的碳氢化合物浓度。至少包括液体醇的第一燃料能够经由在22处总体指示的第一燃料喷射系统被提供给发动机汽缸中的每一个。至少包括液体碳氢化合物的第二燃料能够经由在24处总体指示的第二燃料喷射系统被提供给发动机汽缸中的每一个。
作为一个非限制性示例，用于富醇燃料的燃料喷射系统22可以包括用于每个汽缸的喷射器，所述喷射器与用于第二燃料的燃料喷射系统24的喷射器分开。然而，在其他示例中，富醇燃料和富碳氢化合物燃料能够在单个喷射器通过混合阀组合，以使富醇燃料和富碳氢化合物燃料的混合物能够以变化比被提供给发动机。不管富醇燃料和富碳氢化合物燃料如何被提供给发动机，这些燃料能够被燃烧以产生机械功，并且燃烧的产物能够经由排气通道328从发动机排出。
燃料分离系统300能够包括各种燃料缓冲器以即使在瞬变状况期间也维持由发动机所使用的富醇燃料和/或富碳氢化合物燃料的合适供应。例如，存储箱306可以沿着燃料通道379被提供在冷凝器350的下游以存储富醇燃料。存储箱306可以包括用于为控制系统150提供被存储在箱306中的富醇燃料的量的指示的传感器305。箱306还可以包括用于提供被存储在箱306中的燃料的成分的指示(包括富醇燃料中的醇的浓度的指示)的传感器307。在一些示例中，存储箱308可以被提供用于富碳氢化合物燃料。箱308也能够包括用于提供被存储在箱308中的富碳氢化合物燃料的量的指示的传感器309和/或用于提供被存储在箱308中的燃料的成分的指示的传感器303。以此方式，控制系统能够识别可用于发动机的富醇燃料和富碳氢化合物燃料的量和/或成分。然而，在一些示例中，存储箱306和/或308可以被省略。
响应于例如由传感器305提供的富醇燃料的低可用性的指示(例如，当箱306正在接近空状况时)，控制系统能够增加蒸发器330处的蒸发、分离器340处的分离和/或冷凝器350处的冷凝的速率，以增加醇燃料成分与碳氢化合物燃料成分的分离速率。类似地，响应于富醇燃料的更大可用性的指示(例如，当箱306正在接近满状况时)，蒸发、分离、和/或冷凝的速率可以被降低。燃料蒸汽产生的速率能够通过增加到蒸发器的混合燃料的流速和/或通过增加经由加热回路332被提供给蒸发器的热量来增加。燃料蒸汽产生的速率能够通过降低到蒸发器的混合燃料的流速和/或通过减少经由加热回路332被提供给蒸发器的热量来降低。类似地，醇馏分的冷凝速率能够通过调整经由冷却回路352流过冷凝器350的冷却剂的流速来增加或降低。
作为又一示例系统，控制系统能够监测每种燃料类型的使用速率(例如，经由燃料存储量和/或燃料喷射器脉宽和喷射频率的变化)，并且能够相应地调整燃料混合物的处理速率(例如，蒸发、分离和冷凝)以确保足够量的每种燃料成分可用于发动机。
作为又一示例，当控制系统识别燃料箱310中容纳的燃料包括不足的醇浓度时，为了分离燃料成分，控制系统可以减少或中断蒸发器330、蒸汽分离器340和/或冷凝器350处的各种运转。例如，在燃料箱310中容纳的燃料包括纯汽油的情况下，控制系统可以切断蒸发器330和冷凝器350以节省能量。在这种情况下，燃料能够通过通道301和376被直接提供给发动机，由此绕过蒸发器、分离器和/或冷凝器。
控制系统还能够通过调整未在图2中示出的中间阀和/或泵的运转来实现燃料流速、流过回路332的工作流体的流速和流过回路352的工作流体的流速的增加或降低。例如，燃料通道370可以包括由控制系统150控制的燃料泵。作为另一示例，燃料通道376和379能够包括用于为燃料喷射系统提供足够燃料压力的燃料泵。通过增加泵气功和/或压力增加，到蒸发器的燃料的流速能够被增加。通过打开阀332或增加被提供给加热回路332的泵气功，工作流体的流速可以增加。以此方式，控制系统能够调整燃料输送系统的各种参数以满足发动机的特定燃料消耗速率。
如在本文中详述的，通过将燃料分离系统集成到混合动力车辆系统内，混合动力车辆的较高功率马达能够被用于满足燃料分离系统的电气负载，同时还满足车辆的变化的电气负载和需求。此外，通过当发动机正在运行时经由混合动力车辆的马达直接驱动燃料分离器系统(即，其中发动机产生满足推进的扭矩，并且超过推进所需的量的过多扭矩经由马达/发电机驱动燃料分离器，并且不给电池充电)，与电池充电/放电循环相关联的寄生损失被减少。以此方式，附加协同燃料经济性益处被实现。
以此方式，具有较高挥发性(例如，较高蒸汽压力)的初始燃料混合物的一部分能够通过热到燃料混合物和/或局部真空在蒸汽形成区域或液体燃料混合物的自由表面处的应用而被蒸发或汽化。燃料混合物的更易挥发的汽化部分的醇成分能够通过碳氢化合物成分到固体上的选择性吸附或通过允许燃料蒸汽的醇成分比碳氢化合物成分的更大转移的选择性隔膜与碳氢化合物成分分离。这允许富醇燃料能够与燃料混合物分离，其中它能够以相对于其余富碳氢化合物燃料的变化量被提供给发动机。
燃料混合物的液相能够被提供给蒸发或汽化阶段以将较高挥发性蒸汽馏分(例如，具有较高蒸汽压力)与较低挥发性液体馏分(例如，具有较低蒸汽压力)分离。与较高挥发性蒸汽馏分分离的较低挥发性液体馏分能够具有比原始燃料混合物更高的辛烷值，其中燃料混合物的碳氢化合物成分的较轻冷凝物包含分离的较高挥发性蒸汽馏分的至少一部分。
燃料混合物的分离可以包括加热燃料混合物以将较高挥发性馏分(至少包括具有较低沸腾温度(例如，较高蒸汽压力)和/或较高蒸发速率的醇和/或碳氢化合物成分)与较低挥发性馏分(包括具有较高沸腾温度(例如，较低蒸汽压力)和/或较低蒸发速率的碳氢化合物)分离。例如，除了通过蒸发或汽化从燃料混合物分离的醇蒸汽外，汽油的更易挥发部分可以提供包括丁烷、戊烷、己烷和芳烃(诸如苯、甲苯和二甲苯)的蒸汽的混合物。因此，应当认识到，燃料混合物的更易挥发馏分可以包括除醇蒸汽之外的一些碳氢化合物蒸汽。此外，在一些示例中，局部真空可以被应用在燃料混合物的蒸汽形成区域处，以便增加更易挥发馏分从燃料混合物的蒸发的速率。局部真空能够由在进气通道的面积减小区域处或进气节气门的下游处与发动机的进气通道连通的通道提供。
接下来，通过将碳氢化合物成分吸附在被容纳在吸附滤罐内的固体处同时允许醇成分经过滤罐而不被吸附，所指示的燃料混合物的更易挥发馏分能够经历附加分离。作为另一非限制性示例，选择性可渗透隔膜能够经受更易挥发燃料蒸汽馏分，由此该隔膜允许醇成分通过该隔膜的唯一输送或醇成分比碳氢化合物成分通过该隔膜的更快输送。此外，源自初始燃料混合物的蒸发性蒸汽也能够经历分离而不必经过蒸发或汽化过程。
燃料混合物的更易挥发馏分的富碳氢化合物成分能够以汽相被提供给发动机，或能够被冷凝以获得液相。燃料混合物的更易挥发馏分的富醇成分也能够被冷凝成液相，并且被提供给发动机。在每个冷凝过程中，通过增加蒸汽的温度和/或压力，燃料蒸汽能够被冷凝到液相。
以此方式，图1-3的系统实现一种混合动力车辆系统，所述混合动力车辆系统包含：发动机，其被耦接至车辆车轮；电动马达，其被耦接至所述车辆车轮，所述电动马达也被耦接至电池；燃料分离器，其由被耦接至所述电池的另一电动马达驱动，所述分离器将燃料分离为高辛烷值馏分和低辛烷值馏分；第一燃料喷射器，其用于将所述高辛烷值馏分从第一燃料箱输送到所述发动机内；第二燃料喷射器，其用于将所述低辛烷值馏分从第二燃料箱输送到所述发动机内；连续可变变速器(CVT)；以及控制器。所述控制器可以被配置为具有被存储在非临时性存储器上用于以下的计算机可读指令：将发动机输出转移给所述马达，并且从所述马达向所述电动燃料分离器供应电功率，而所述供应的功率不被存储在电池中；将所述燃料分离为高辛烷值馏分和低辛烷值馏分；当将所述高辛烷值燃料喷射到所述发动机内时，调整所述CVT的速度比以使所述发动机在针对给定功率水平具有较低发动机速度和较高发动机负载的第一经调整的速度-负载廓线处运转；以及当将所述低辛烷值燃料喷射到所述发动机内时，调整所述CVT的速度比以使所述发动机在针对所述给定功率水平具有较高发动机速度和较低发动机负载的第二经调整的速度-负载廓线处运转。所述控制器可以进一步包括用于以下的指令：响应于再生制动事件，增加所述燃料分离器的输出，所述输出包括燃料分离的速度和压力中的一个；以及响应于低于阈值发动机负载，增加所述燃料分离器的所述输出，其中响应于所述再生制动事件的增加大于响应于低于阈值发动机负载的增加。
现在转向图4，其描述用于协调混合动力车辆系统中的发动机处的燃料分离和燃料使用的调整与马达运转和/或CVT调整的示例程序400。尽管驾驶员扭矩需求的改变和车辆电气负载的改变，该方法也实现了更可靠且更经济的燃料分离。此外，通过利用混合动力车辆中的发动机燃料使用与马达使用之间的协同，该方法使混合动力车辆的发动机能够以更优化的方式以选定的燃料运转。用于执行方法400以及本文中包括的其他方法的指令可以由控制器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(诸如在上面参考图1-3描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据在下面描述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运转。
在402处，该程序包括估计和/或测量车辆工况。这些可以包括例如驾驶员扭矩需求(诸如基于耦接至操作者踏板的踏板位置传感器的输出)、环境温度、压力和湿度、发动机温度、电池电荷状态、燃料箱中的燃料水平、(一种或多种)可用燃料的燃料辛烷值等。此外，可以估计发动机工况，诸如歧管压力(MAP)、歧管空气流量(MAF)、发动机温度、催化剂温度、进气温度、爆震限制等。
在404处，该方法包括基于估计的车辆工况确定车辆运转模式。这包括响应于发动机工况(包括驾驶员需求)而在利用马达扭矩与发动机扭矩推进车辆之间转变。例如，当扭矩要求较低时、当燃料箱中的(未分离的燃料或具体燃料馏分的)燃料水平较低时和/或当电池电荷状态较高时，电动运转模式可以被选择。在电动模式下，车辆车轮可以仅经由来自由系统电池提供动力的电动马达的马达扭矩来推进。作为另一示例，当扭矩需求较高时、当燃料箱中的(未分离的燃料或具体燃料馏分的)燃料水平较高时和/或当电池电荷状态较低时，发动机运转模式可以被选择。在发动机模式下，车辆车轮可以仅经由来自发动机的发动机扭矩来推进。此外，如果扭矩高于能够仅经由发动机扭矩提供的水平，则辅助模式(未描绘)可以被选择。其中车辆车轮可以经由马达扭矩和发动机扭矩中的每一个推进。
在406处，可以确认电动模式是否被选择。如果是，则在408处，该方法包括经由马达扭矩推进车辆。特别地，马达可以利用来自能量存储装置(诸如系统电池)的能量旋转，并且马达扭矩可以被传递给车辆车轮。在410处，该方法包括估计高辛烷值燃料(或燃料馏分)的可用量并且将其与阈值比较。因此，高辛烷值燃料可以已经经由燃料分离器与被再加注在燃料箱中的燃料分离，并且已经被存储在单独的缓冲箱中。例如，车辆燃料箱可以用汽油-乙醇混合物(诸如E85)再加注，并且燃料可以被分离为较高辛烷值的乙醇燃料馏分和较低辛烷值的汽油燃料馏分。如果高辛烷值燃料的可用量高于阈值，则在412处，该方法包括不使电动燃料分离器运转。以此方式，车辆上的电气负载被减少，并且当足够的高辛烷值燃料可用时，燃料分离器不被运转。否则，如果燃料的可用量低于阈值，则在414处，该方法包括在可能时使电动燃料分离器运转。在一个示例中，当车辆经由马达扭矩推进时，燃料分离器可以被运转。
如果电动模式未被确认，则在418处可以确认发动机模式是否被选择。如果是，则在420处可以确定使电动燃料分离器运转的状况是否被满足。如果燃料分离状况不被满足，则在422处燃料分离器可以不被运转。在一个示例中，如果缓冲箱中可用的高辛烷值燃料的量高于阈值水平，则可以不需要燃料分离。作为另一示例，燃料分离器可以在发动机上的较高电气负载/需求的状况期间不被运转。如果燃料分离状况被满足，则在424处燃料分离器可以被运转。特别地，足够的发动机输出可以被产生以经由混合动力系统的马达/发电机推进车辆并且运行燃料分离器。例如，控制器可以利用发动机输出来推进车辆。同时，控制器可以将发动机输出转移给马达/发电机，并且从马达/发电机向电动燃料分离器供应电功率，而无需使分离器运转所需的所述供应的功率被存储在系统电池中。
然后，燃料可以在分离器处被分离为较高辛烷的燃料馏分和较低辛烷值的燃料馏分。然而，应当认识到，如果发动机输出较高(高于请求的车轮扭矩)使得所供应的电功率高于使燃料分离器运转所需的功率，则使燃料分离器运转所需的电功率的部分不被存储在电池中(但是被用来使燃料分离器运转同时绕过电池)，而剩余的过多电功率被存储在电池中。作为一个示例，如果发电机产生超出推进车辆车轮所需的5kW的功率，并且燃料分离器使用2kW，则3kW的过多功率被存储在电池中。通过直接经由发电机使燃料分离器运转，与电池充电/放电相关联的效率损失被降低。应当认识到，被直接运转的燃料分离器包括被绕过的电池。因此，燃料分离器可以经由一个或多个中间电气装置(诸如用于将发电机的AC功率转换为用于分离器的DC功率的逆变器)从发电机接收电功率。如参考图5详述的，当发动机上的电气负载不高时和/或当过多电能在低增量燃料成本下可用时，燃料分离器可以在发动机运转期间被运转。例如，当发动机正在再生制动期间运行时或当发动机上的电气负载低时，电动燃料分离器可以被运转。同样如在图5处详述的，燃料分离器输出(例如，压力或速度)可以经由对泵送燃料通过分离器的电动泵的调整来调整。例如，只要可能，燃料分离器输出就可以被适时地增加(或最大化)。
该方法从422和424中的每一个移动到426，其中燃料馏分基于驾驶员需求和工况被选择用于发动机。如先前详述的，燃料箱中的燃料可以在电动分离器处被分离为高辛烷值馏分和低辛烷值馏分。例如，乙醇-汽油燃料混合物可以被分离为较高辛烷值的乙醇馏分和较低辛烷值的汽油馏分。发动机控制器可以选择较高辛烷值的馏分和较低辛烷值的馏分中的一种或多种用于输送到发动机并且在发动机中燃烧。作为一个示例，当发动机更爆震受限时，较高辛烷值的馏分的使用可以被增加。作为一个示例，在较低负载下并且当发动机较不爆震受限时，较低辛烷值的馏分的使用可以被增加。
在428处，发动机运转可以被调整以便将发动机速度-负载维持在对于燃料分离器效率最佳的范围中。例如，当分离燃料时，控制器可以使发动机以经调整的速度-负载运转，所述经调整的速度-负载基于至少较高辛烷值燃料馏分的可用性并且进一步基于高辛烷值燃料馏分的使用。如参考图6详述的，混合动力车辆可以在发动机与车辆车轮之间包括被耦接至发动机的CVT变速器，并且控制器可以选择输送匹配请求的经调整的速度-负载的速度的CVT速度比。替代地，经由混合动力车辆的电动马达的电池充电/放电的速率可以被改变以针对给定的驾驶员需求的车轮功率调整发动机功率，以便独立于发动机速度来调整发动机负载。例如，如果发动机扭矩被降低以消除爆震，则发动机速度不必被增加，因为电池正在添加功率。在430处，车辆可以利用发动机扭矩推进，该推进通过在发动机汽缸中的燃烧分离的燃料馏分中的一种或多种提供。
以此方式，燃料分离器可以与混合动力车辆(包括轻度混合动力、混合动力电动车辆以及液压或飞轮混合动力)集成在一起。这样一来，混合动力的较高电压电气系统能够被用于燃料分离，这改善了电动驱动的燃料分离器的效率。例如，燃料分离器系统可以为传统的12V车辆架构提供净燃料经济性益处。然而，益处可以利用混合动力电动车辆的较高电压系统(诸如具有48V或更高的架构的较高电压系统)来大体上增加，其中寄生损失被最小化。
现在转向图5，方法500描绘用于基于发动机状况调整燃料分离器输出的示例程序500。该方法使高辛烷值燃料馏分的产生和使用能够被增加，并且由此使燃料经济性能够被改善。因此，当发动机正在运行并且发动机的输出正在被用来推进车辆并使混合动力车辆马达运转来驱动燃料分离器时，图5的方法可以被执行。
在502处，可以确定发动机是否正以阈值之下(诸如下限阈值之下)的电气负载运转。替代地，可以确定发动机是否正以低发动机负载(或低功率)运转。例如，可以确定发动机的电气负载是否小于最小发动机负载。在一个示例中，当乘客加热或冷却被请求时，发动机的电气负载可能低。如果发动机负载在阈值之上，则在504处，该方法包括禁用燃料分离器以便不将附加电气负载添加到发动机上。通过在高发动机负载状况期间禁用燃料分离器，燃料分离器在运转不可靠的状况期间(诸如当燃料分离器处可能存在低效的高电流时)不被运转。
在一些示例中，除了确定发动机负载是否低之外，可以进一步确定分离的高辛烷值燃料的量是否高于阈值(即，足够的燃料分离是否已经发生)。响应于当较高辛烷值的馏分的可用性在阈值水平之上时低于阈值发动机负载，控制器可以关闭发动机并且禁用燃料分离器。此外，控制器可以转变为利用来自马达/发电机的马达扭矩来推进车辆。
如果发动机负载低，则在506处，该方法包括使燃料分离器运转。此外，当发动机正在低功率下运行时，燃料分离器可以被运转并且分离器的输出(诸如分离器的电动泵的速度或压力)可以被增加，使得燃料分离器的添加的电气负载改善发动机效率。在一个示例中，响应于低于阈值发动机负载，并且附加地当较高辛烷值的燃料的可用性低于阈值水平时，控制器可以增加燃料分离器的输出以将发动机负载升高至阈值负载之上。因此，当正在阈值负载处或之下(例如，在最小发动机负载处)运转时，发动机效率会低。这可能是由于以更多花火延迟运转的需要。在本文中，通过在低发动机负载状况下增加燃料分离器输出，除了增加高辛烷值燃料的可用性外，发动机上的电气负载可以被增加，从而使发动机能以较少花火延迟运转。以此方式，发动机的燃料经济性被改善。此外，高辛烷值燃料的增加的可用性促进高辛烷值燃料的增加的使用，导致爆震减轻和进一步的燃料经济性益处。增加燃料分离器的输出可以包括增加分离器泵压力和燃料分离的速度中的一个或多个。在一个示例中，燃料分离器输出可以增加至最大输出或朝向最大输出增加。增加燃料分离器输出的程度可以基于发动机的电气负载，增加的程度随着发动机负载与最小发动机负载之间的差增加而升高。在另一示例中，升高发动机负载的程度可以基于相对于阈值水平的较高辛烷值的燃料馏分的可用性。发动机可以在升高的负载下运转，直至较高辛烷值的燃料馏分的可用性在阈值水平之上。因此，当分离燃料时，该程序可以进一步包括响应于升高的发动机负载而将较高辛烷值的馏分和较低辛烷值的馏分中的一种或多种喷射到发动机内(例如，通过致动对应的喷射器)并且增加较高辛烷值的馏分的使用。
应当认识到，响应于较高辛烷值的馏分在升高的发动机负载下的使用速率超过利用来自发电机的电功率的燃料分离速率，控制器可以减少燃料分离器的输出以降低发动机负载。例如，分离器输出可以被减少以恢复原始发动机负载(在阈值负载处或之上)。该方法从504和506中的每一个移动到508，其中确定再生制动事件是否正在发生。在一个示例中，再生制动可以在车辆减速事件期间发生，其中混合动力车辆的电动马达利用车轮扭矩作为发电机运转。如果再生制动未被确认，则在510处，则燃料分离器可以在运行的情况下被维持运行，或则燃料分离器可以在未运行的情况下被维持禁用。如果再生制动被确认，则在512处，燃料分离器可以在输出(诸如分离器的电动泵的速度或压力)被增加至最大输出或朝向最大输出被增加的情况下被运转。具体地，响应于再生制动事件，该方法包括将车轮扭矩转移给发电机并且从马达/发电机向燃料分离器供应电功率以增加燃料分离器输出。在一个示例中，所有车轮扭矩都可以被转移给马达/发电机并且在其上被转移给燃料分离器而不将供应的电功率存储在系统电池中。在替代示例中，在马达/发电机处接收的车轮扭矩的较大部分可以被用来增加燃料分离器的输出，而在马达处接收的车轮扭矩的剩余较小部分被用来给电池充电。增加燃料分离器输出的程度可以基于在再生制动事件时产生的过多电能的量(即，否则将会在该事件期间被输送给系统电池的电荷量)。增加的程度可以随着在制动事件时产生的过多电能的量增加而被升高。以此方式，通过在再生制动期间增加燃料分离器输出，当过多电能在低增量燃料成本下可用时，燃料分离器能够被运行。
在514处，可以确定足够量的燃料是否已经被分离。例如，可以确定缓冲箱中的高辛烷值燃料馏分的量是否高于阈值量。如果阈值量的燃料已经被分离，则在518处，燃料分离器可以被禁用并且进一步的燃料分离可以被中断。否则，在516处，燃料分离器状态可以被维持。例如，燃料分离器可以继续以增加的输出运转。
以此方式，如果发动机在低效状况(诸如低发动机负载)下，则更好的燃料经济性可以通过增加发动机负载以产生用于分离器的功率来实现。因此，相比于当发动机已经正在高效地运行时，当存在较大机会改善发动机效率时(诸如通过经由分离器的电气负载将发动机负载从较低增加至较高)，使分离器运行会更高效，此时开启燃料分离器不会增加发动机效率。
现在转向图6，其示出用于调整在燃料分离器运转期间的发动机速度-负载廓线以改善发动机效率同时维持混合动力车辆的功率水平的示例方法600。该方法使发动机运转能够被保持在燃料分离器运转和选定的燃料馏分的使用也高效的窄范围内，即使当驾驶员需求改变时。方法600的步骤可以作为图4的程序的一部分(诸如在428处)被执行。应当认识到，当电动燃料分离器被启用并且将液体燃料分离为较高辛烷值的燃料馏分和较低辛烷值的燃料馏分时，方法600的步骤可以被执行。
在601处，基于发动机工况，燃料喷射廓线可以被确定，包括选择用于喷射的分离的燃料馏分，以及确定要被喷射的燃料量、喷射的类型(例如，直接或进气道喷射)和燃料喷射正时。其他喷射参数可以被确定。在一个示例中，较高辛烷值的燃料可以在较低发动机负载下被使用，而较低辛烷值的燃料可以在较高发动机负载下被使用。在另一示例中，当发动机正在更靠近爆震限制运转时，较高辛烷值的燃料可以被使用。在又一示例中，燃料使用可以基于燃料可用性来确定，其中如果较高辛烷值的燃料的可用性高于阈值水平，则较高辛烷值的燃料被选择以便使用。否者如果较高辛烷值的燃料的可用性低于阈值水平，则较低辛烷值的燃料可以被选择用于喷射。
在602处，可以确定发动机是否正在以较高辛烷值的燃料运行。如果是，则在604处，该方法包括经由对混合动力车辆的电动马达和/或CVT速度比的调整来调整发动机的目标发动机速度-负载廓线，以使发动机以较低发动机速度和较高扭矩运转同时维持功率水平。通过以较低发动机速度和较高扭矩运行，较高辛烷值的燃料的较大抗爆震性和较高效率能够被用于燃料经济性的进一步改善。
如果发动机未正在以较高辛烷值的燃料运行，则在608处，该方法推测发动机正在以较低辛烷值的燃料运行。在610处，当以较低辛烷值的燃料运行时，可以确定是否存在任何爆震限制。例如，可以确定爆震传感器的爆震输出是否高于爆震阈值。作为另一示例，可以确定当以较低辛烷值的燃料运转时发动机的爆震倾向性是否较高。如果是，则在612处，该方法包括经由对混合动力车辆的电动马达和/或CVT速度比的调整来调整发动机的目标发动机速度-负载廓线，以使发动机以较高发动机速度和较低扭矩运转同时维持功率水平。通过转变为较高速度和较低扭矩，由于爆震，对过多花火延迟的需要被降低。虽然在这种状况下发动机效率可能不与利用较高辛烷值的燃料的发动机运转一样高，但是较低辛烷值的燃料的效率损失通过利用混合动力车辆系统的以CVT功能控制发动机速度-负载的能力来最小化。如果发动机受爆震限制，则在614处，现有的CVT速度比被维持，并且发动机在给定功率水平下以较低速度和较高扭矩运转。以此方式，混合动力车辆的电气部件能够被用来“安排”发动机在取决于使用的燃料的不同的速度-负载点处运转。
以此方式，混合动力车辆控制器可以使发动机运转以推进所述车辆并且使电动马达旋转，而不给耦接至所述马达的电池充电，所述马达也被耦接至车辆车轮；在由所述旋转的马达驱动的电动燃料分离器处将所述车辆车载的液体燃料分离为高辛烷值燃料馏分和低辛烷值燃料馏分；以及选择所述高辛烷值燃料馏分和低辛烷值燃料馏分中的一种用于喷射到所述发动机内。在本文中，当分离所述燃料时使所述发动机运转可以包括使所述发动机在经调整的发动机速度-负载下运转，所述经调整的发动机速度-负载基于所述选择并且进一步基于所述高辛烷燃料馏分的可用量。在一个示例中，所述车辆可以包括被耦接在所述发动机与车辆车轮之间的连续可变变速器，其中使所述发动机在所述经调整的发动机速度-负载下运转包括选择匹配所述经调整的发动机速度-负载的CVT速度比。当所述低辛烷馏分被选择用于喷射到所述发动机内时，所述经调整的发动机速度-负载可以包括较高速度和较低负载，所述较高速度随着发动机爆震的指示增加而被升高。当高辛烷馏分被选择用于喷射到所述发动机内时，所述经调整的发动机速度-负载可以包括较低速度和较高负载。另外，响应于再生制动事件，控制器可以通过将车轮扭矩转移给所述马达来制动车辆车轮，在所述马达处接收的所述车轮扭矩的较大部分被用来增加所述燃料分离器的输出，在所述马达处接收的所述车轮扭矩的较小剩余部分被用来给所述电池充电。此外，响应于发动机负载降至阈值负载之下，控制器可以增加所述燃料分离器的输出以将所述发动机负载维持在所述阈值负载之上，并且增加至少所述高辛烷值馏分的使用。
现在转向图7，其示出对混合动力车辆中的发动机和燃料分离器运转的示例调整。映射图700在曲线702处描绘发动机负载、在曲线704处描绘分离的高辛烷值燃料使用、在曲线706处描绘分离的低辛烷值燃料使用、在曲线708处描绘分离器速度并且在曲线710处描绘电池电荷状态(SOC)。所有曲线都沿着x-轴随时间示出。
在t1之前，车辆在电动模式下运转，其中车辆仅利用来自电动马达的马达扭矩来推进。因此，耦接至马达的电池的电荷状态随着马达扭矩被使用而下降。燃料分离器此时不被运转。缓冲箱中可用的高辛烷值燃料的量在阈值705之下，同时缓冲箱中可用的低辛烷燃料的量在阈值707之下。
在t1处，响应于驾驶员需求的上升，车辆被转变为发动机模式并且发动机被重新起动。发动机扭矩然后被用来推进车辆。此外，发动机扭矩被转移给电动马达以驱动燃料分离器，使得燃料箱中的液体燃料能够被分离为高辛烷值燃料和低辛烷值燃料。由于更多的低辛烷值燃料的可用性，发动机中的低辛烷值燃料使用增加。
在t2处，由于驾驶员需求的改变，发动机负载可以降至阈值负载，诸如最小发动机负载。因此，发动机效率可能由于对附加火花延迟的需要而在此位置低。为了改善发动机效率，在t2处，燃料分离器速度被增加以升高发动机上的电气负载。因此，燃料分离速率增加，并且高辛烷值燃料和低辛烷值燃料中的每一种被更多地产生。由于高辛烷值燃料的可用性低于阈值705，发动机中的低辛烷值燃料使用被维持。
在t3处，高辛烷值燃料可用性超过阈值705。因此，在t3处，燃料分离器速度被降低，并且施加在发动机上的电气负载也被降低。此外，由于更多的高辛烷值燃料的可用性，发动机中的高辛烷值燃料使用增加。另外，为了在使用高辛烷值燃料时改善发动机效率，CVT速度比被调整以使发动机针对给定的功率水平以较低的发动机速度和较高的发动机负载运转。因此，在不存在CVT调整的情况下，发动机可能已经正在以相对较高的发动机速度(未示出)和较低的发动机负载(如在虚线701处描绘的)运转。
在t4处，车辆可以被减速，并且发动机再生制动事件可以发生。此时，燃料分离器速度可以被适时地增加。在该示例中，响应于再生制动事件的分离器速度的增加是比响应于低发动机负载的分离器速度的增加更高的速度。例如，分离器速度在再生制动事件期间在t4处增加至最大速度。
在t5处，由于驾驶员需求的改变，发动机负载可以增加。此时，由于存在足够量的高辛烷值燃料和低辛烷值燃料，燃料分离器速度被降低。此外，由于低辛烷值燃料的较高可用性和较高的驾驶员需求，发动机中的低辛烷值燃料使用被增加。另外，为了在使用低辛烷值燃料时改善发动机效率，CVT速度比被调整以使发动机针对给定的功率水平以较高的发动机速度和较低的发动机负载运转。因此，在不存在CVT调整的情况下，发动机可能已经正在以相对较低的发动机速度(未示出)和较高的发动机负载(如在虚线701处描绘的)运转。
在t6处，驾驶员需求可以下降。由于较低的发动机负载以及足够量的高辛烷值燃料和低辛烷值燃料的存在，燃料分离器被禁用。此时，发动机扭矩被用来推进车辆，并且任何过多扭矩都被用来给系统电池充电，导致电池电荷状态的上升。在t7处，车辆可以转变为电动模式，并且车辆可以利用马达扭矩来推进。此外，燃料分离器可以被维持禁用。
以此方式，电动燃料分离器可以被集成到混合动力车辆内以提供附加燃料经济性益处。通过基于燃料可用性以及发动机负载调整分离器输出，燃料分离和高辛烷值燃料使用可以增加，从而改善发动机性能和燃料经济性。通过增加分离器速度和/或压力以增加发动机上的电气负载，发动机可以以较高效率被运转。此外，通过在再生制动事件期间增加分离器速度和/或压力，燃料分离能够利用过多电能并且在降低的燃料成本的情况下被适时地增加。通过利用混合动力车辆的马达和/或CVT变速器将发动机运转保持在即使当驾驶员要求改变时选定的燃料馏分的使用是最佳的同时还维持功率水平的窄运转范围内，燃料分离系统的益处可以在车辆运转的较宽范围内被延长。通过在车辆工况的较大范围内提高燃料分离和高辛烷值燃料使用，燃料经济性被改善并且爆震发生率被降低。总的来说，车辆性能和燃料经济性能够通过混合动力车辆技术与燃料分离技术的协作益处来改善。
一种用于包括发动机的混合动力车辆的示例方法包含：将发动机输出转移给发电机，并且从所述发电机向电动燃料分离器供应电功率，其中所述供应的功率不被存储在电池中；以及在所述分离器处将燃料分离为较高辛烷值的馏分和较低辛烷值的馏分。在前述示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：当所述较高辛烷值的馏分的可用性低于阈值水平时，响应于低于阈值发动机负载，增加所述燃料分离器的输出以将所述发动机负载升高至所述阈值之上。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，增加所述燃料分离器的所述输出包括增加分离器泵压力和燃料分离的速度中的一个或多个。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述发动机在所述升高的负载下运转，直至所述较高辛烷值的馏分的所述可用性在所述阈值水平之上，升高发动机负载的程度基于相对于所述阈值水平的所述较高辛烷值的馏分的所述可用性。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：当分离所述燃料时，将所述较高辛烷值的馏分和所述较低辛烷值的馏分中的一种或多种喷射到所述发动机内，并且响应于所述升高的发动机负载而增加所述较高辛烷值的馏分的使用。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：响应于所述升高的发动机负载下的所述较高辛烷值的馏分的使用速率超过利用来自所述发电机的所述电功率的燃料分离速率，减少所述燃料分离器的所述输出以降低所述发动机负载。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：响应于发动机电气负载高于阈值电气负载，禁用所述燃料分离器。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：响应于再生制动事件，将车轮扭矩转移给所述发电机并且从所述发电机向所述燃料分离器供应电功率，以增加燃料分离器输出而不将所述供应的功率存储在所述电池中。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：当分离所述燃料时，使所述发动机在经调整的发动机速度-负载处运转，所述经调整的发动机速度-负载基于所述较高辛烷值的馏分的所述可用性并且进一步基于所述发动机中的所述较高辛烷值的馏分和较低辛烷值的馏分的使用。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述车辆包括耦接至所述发动机的连续可变变速器(CVT)，并且其中使所述发动机在所述经调整的发动机速度-负载处运转包括选择匹配所述经调整的发动机速度-负载的CVT速度比。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：当在所述发动机中使用所述较低辛烷值的馏分时，响应于爆震的指示，进一步调整所述CVT速度比以升高所述发动机速度同时降低所述发动机负载并且维持所述车辆的功率水平。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，在所述经调整的发动机速度-负载处运转包括，调整给耦接至所述发电机的所述电池充电/放电的速率同时维持所述车辆的功率水平。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：当所述较高辛烷值的馏分的可用性在所述阈值水平之上时，响应于低于阈值发动机负载，关闭所述发动机、禁用所述燃料分离器并且利用来自所述发电机的马达扭矩来推进所述车辆。
用于混合动力车辆的另一示例方法包含：使发动机运转以推进所述车辆并且使电动马达旋转，而不给耦接至所述马达的电池充电，所述马达也被耦接至车辆车轮；在由所述旋转的马达驱动的电动燃料分离器处将所述车辆车载的液体燃料分离为高辛烷值燃料馏分和低辛烷值燃料馏分；以及选择所述高辛烷值燃料馏分和低辛烷值燃料馏分中的一种用于喷射到所述发动机内。在前述示例中，附加地或可选地，当分离所述燃料时，使所述发动机运转包括使所述发动机在经调整的发动机速度-负载处运转，所述经调整的发动机速度-负载基于所述选择并且进一步基于所述高辛烷值燃料馏分的可用量。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述车辆包括被耦接在所述发动机与车辆车轮之间的连续可变变速器，并且其中使所述发动机在所述经调整的发动机速度-负载处运转包括选择匹配所述经调整的发动机速度-负载的CVT速度比。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，当所述低辛烷馏分被选择用于喷射到所述发动机内时，所述经调整的发动机速度-负载包括较高速度和较低负载，所述较高速度随着发动机爆震的指示增加而被升高，并且其中当所述高辛烷值馏分被选择用于喷射到所述发动机内时，所述经调整的发动机速度-负载包括较低速度和较高负载。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：响应于再生制动事件，通过将车轮扭矩转移给所述马达来制动车辆车轮，在所述马达处接收的所述车轮扭矩的较大部分被用来增加所述燃料分离器的输出，在所述马达处接收的所述车轮扭矩的较小剩余部分被用来给所述电池充电。在前述示例中的一个或全部中，附加地或可选地，所述方法进一步包含：响应于发动机负载降至阈值负载之下，增加所述燃料分离器的输出以将所述发动机负载维持在所述阈值负载之上，并且增加至少高辛烷值馏分的使用。
另一示例混合动力车辆系统包含：发动机，其被耦接至车辆车轮；电动马达，其被耦接至所述车辆车轮，所述电动马达也被耦接至电池；燃料分离器，其由耦接至所述电池的另一电动马达驱动，所述分离器将燃料分离为高辛烷值馏分和低辛烷值馏分；第一燃料喷射器，其用于将所述高辛烷值馏分从第一燃料箱输送到所述发动机内；第二燃料喷射器，其用于将所述低辛烷值馏分从第二燃料箱输送到所述发动机内；连续可变变速器(CVT)；以及控制器。所述控制器可以被配置为具有被存储在非临时性存储器上用于以下的计算机可读指令：将发动机输出转移给所述马达，并且从所述马达向所述电动燃料分离器供应电功率，而所述供应的功率不被存储在电池中；将所述燃料分离为高辛烷值馏分和低辛烷值馏分；当将所述高辛烷值燃料喷射到所述发动机内时，调整所述CVT的速度比以使所述发动机在针对给定功率水平具有较低的发动机速度和较高的发动机负载的第一经调整的速度-负载廓线处运转；以及当将所述低辛烷值燃料喷射到所述发动机内时，调整所述CVT的速度比以使所述发动机在针对所述给定功率水平具有较高的发动机速度和较低的发动机负载的第二经调整的速度-负载廓线处运转。在前述示例中，附加地或可选地，控制器进一步包括用于以下的指令：响应于再生制动事件，增加所述燃料分离器的输出，所述输出包括燃料分离的速度和压力中的一个；以及响应于低于阈值发动机负载，增加所述燃料分离器的所述输出，其中响应于所述再生制动事件的所述增加大于响应于所述低于阈值发动机负载的所述增加。
在进一步的描述中，一种用于混合动力车辆的方法包含：使发动机运转以推进所述车辆并且使马达旋转；以及在由所述旋转马达驱动的电动燃料分离器处分离所述车辆车载的燃料。在又一描述中，一种方法包含：当利用发动机扭矩推进车辆时，在电动燃料分离器处分离所述车辆车载的燃料，所述分离器由耦接至所述发动机的电动马达驱动；以及响应于再生制动事件，增加所述马达和/或所述燃料分离器的速度。在又一描述中，一种用于混合动力车辆的方法包含：当利用发动机扭矩推进车辆时，在电动燃料分离器处分离所述车辆车载的燃料，所述分离器由耦接至所述发动机的电动马达驱动；以及响应于所述发动机负载在阈值负载之下，增加所述马达和/或所述燃料分离器的速度以将所述发动机负载升高至所述阈值负载之上。
注意，包括在本文中的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/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存储为非临时性存储器中的可执行指令，并且可以由包括控制器与各种传感器、致动器和其它发动机硬件的控制系统执行。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种行为、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行地执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现本文面描述的实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述提供。根据使用的特定策略，所示的行为、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复地执行。此外，所述的行为、操作和/或功能可以图形化地被程序化到发动机控制系统的计算机可读存储介质的非临时性存储器之内的代码，其中所述的行为通过执行包括各种发动机硬件组件与电子控制器的系统中的指令而被执行。
应当认识到，本文所公开的构造和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义，因为许多变体是可能的。例如，上述技术可以使用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置和其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附的权利要求具体指出被认为新颖的和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这样的元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以通过修改本申请的权利要求或通过在本申请或相关的申请中提出新权利要求被要求保护。这样的权利要求，无论比原权利要求范围更宽、更窄、等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于包括发动机的混合动力车辆的方法，包含：
将发动机输出转移给发电机，并且从所述发电机向电动燃料分离器供应电功率，而使所述电动燃料分离器运转所需的功率不被存储在电池中；以及
在所述分离器处将燃料分离为较高辛烷值的馏分和较低辛烷值的馏分。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：当所述较高辛烷值的馏分的可用性低于阈值水平时，响应于低于阈值发动机负载，增加所述燃料分离器的输出以将所述发动机负载升高至所述阈值之上。
3.根据权利要求2所述的方法，其中增加所述燃料分离器的所述输出包括增加分离器泵压力和燃料分离的速度中的一个或多个。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述发动机在所述升高的负载下运转，直至所述较高辛烷值的馏分的所述可用性在所述阈值水平之上，升高发动机负载的程度基于相对于所述阈值水平的所述较高辛烷值的馏分的所述可用性。
5.根据权利要求2所述的方法，进一步包含：当分离所述燃料时，将所述较高辛烷值的馏分和所述较低辛烷值的馏分中的一种或多种喷射到所述发动机内，并且响应于所述升高的发动机负载而增加所述较高辛烷值的馏分的使用。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包含：响应于发动机电气负载高于阈值电气负载，禁用所述燃料分离器。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包含：响应于再生制动事件，将车轮扭矩转移给所述发电机并且从所述发电机向所述燃料分离器供应电功率，以增加燃料分离器输出而不将使所述电动燃料分离器运转所需的所述功率存储在所述电池中。
8.根据权利要求5所述的方法，进一步包含：当分离所述燃料时，使所述发动机在经调整的发动机速度-负载处运转，所述经调整的发动机速度-负载基于所述较高辛烷值的馏分的所述可用性并且进一步基于所述发动机中的所述较高辛烷值的馏分和所述较低辛烷值的馏分的使用。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述车辆包括耦接至所述发动机的连续可变变速器即CVT，并且其中使所述发动机在所述经调整的发动机速度-负载处运转包括选择匹配所述经调整的发动机速度-负载的CVT速度比。
10.根据权利要求9所述的方法，进一步包含：当在所述发动机中使用所述较低辛烷值的馏分时，响应于爆震的指示，进一步调整所述CVT速度比以升高所述发动机速度同时降低所述发动机负载并且维持所述车辆的功率水平。
11.根据权利要求8所述的方法，其中在所述经调整的发动机速度-负载处运转包括调整耦接至所述发电机的所述电池充电/放电的速率同时维持所述车辆的功率水平。
12.根据权利要求2所述的方法，进一步包含：当所述较高辛烷值的馏分的可用性在所述阈值水平之上时，响应于低于阈值发动机负载，关闭所述发动机、禁用所述燃料分离器并且利用来自所述发电机的马达扭矩推进所述车辆。
13.一种用于混合动力车辆的方法，包含：
使发动机运转以推进所述车辆并且使电动马达旋转，而不给耦接至所述马达的电池充电，所述马达也被耦接至车辆车轮；
在由所述旋转的马达驱动的电动燃料分离器处将所述车辆车载的液体燃料分离为高辛烷值燃料馏分和低辛烷值燃料馏分；以及
选择所述高辛烷值燃料馏分和低辛烷值燃料馏分中的一种用于喷射到所述发动机内。
14.根据权利要求13所述的方法，其中当分离所述燃料时，使所述发动机运转包括使所述发动机在经调整的发动机速度-负载处运转，所述经调整的发动机速度-负载基于所述选择并且进一步基于所述高辛烷值燃料馏分的可用量。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述车辆包括耦接在所述发动机与车辆车轮之间的连续可变变速器，并且其中使所述发动机在所述经调整的发动机速度-负载处运转包括选择匹配所述经调整的发动机速度-负载的CVT速度比。
16.根据权利要求14所述的方法，其中当所述低辛烷值馏分被选择用于喷射到所述发动机内时，所述经调整的发动机速度-负载包括较高速度和较低负载，所述较高速度随着发动机爆震的指示增加而被升高，并且其中当所述高辛烷值馏分被选择用于喷射到所述发动机内时，所述经调整的发动机速度-负载包括较低速度和较高负载。
17.根据权利要求13所述的方法，进一步包含：响应于再生制动事件，通过将车轮扭矩转移给所述马达制动车辆车轮，在所述马达处接收的所述车轮扭矩的较大部分被用来增加所述燃料分离器的输出，在所述马达处接收的所述车轮扭矩的较小剩余部分被用来给所述电池充电。
18.根据权利要求13所述的方法，进一步包含：响应于发动机负载降至阈值负载之下，增加所述燃料分离器的输出以将所述发动机负载维持在所述阈值负载之上。
19.一种混合动力车辆系统，包含：
发动机，其被耦接至车辆车轮；
电动马达，其被耦接至所述车辆车轮，所述电动马达也被耦接至电池；
燃料分离器，其由耦接至所述电池的另一电动马达驱动，所述分离器将燃料分离为高辛烷值馏分和低辛烷值馏分；
第一燃料喷射器，其用于将所述高辛烷值馏分从第一燃料箱输送到所述发动机内；
第二燃料喷射器，其用于将所述低辛烷值馏分从第二燃料箱输送到所述发动机内；
连续可变变速器即CVT；以及
控制器，其具有被存储在非临时性存储器上用于以下的计算机可读指令：
将发动机输出转移给所述马达，并且从所述马达向所述电动燃料分离器供应电功率，而所述供应的功率不被存储在电池中；
将所述燃料分离为较高的辛烷值馏分和较低的辛烷值馏分；
当将所述高辛烷值燃料喷射到所述发动机内时，调整所述CVT的速度比以使所述发动机在针对给定功率水平具有较低的发动机速度和较高的发动机负载的第一经调整的速度-负载廓线处运转；以及
当将所述低辛烷值馏分燃料喷射到所述发动机内时，调整所述CVT的速度比以使所述发动机在针对所述给定功率水平具有较高的发动机速度和较低的发动机负载的第二经调整的速度-负载廓线处运转。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器进一步包括用于以下的指令：
响应于再生制动事件，增加所述燃料分离器的输出，所述输出包括燃料分离的速度和压力中的一个；以及
响应于低于阈值发动机负载，增加所述燃料分离器的所述输出，其中响应于所述再生制动事件的所述增加大于响应于所述低于阈值发动机负载的所述增加。
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