CN107472239A - 用于发动机控制的方法和系统 - Google Patents

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T·G·里昂
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Abstract

本发明涉及用于发动机控制的方法和系统。提供用于在混合动力车辆系统中使多燃料发动机的益处协同作用的方法和系统。在发动机操作期间，响应于驾驶员需求的变化，控制器可选择切换燃料或维持当前燃料同时使用存储的功率辅助。该选择可基于以最低的燃料成本提供最高的发动机效率的燃料和存储的功率补偿的组合。

Description

用于发动机控制的方法和系统
技术领域
本说明书总体涉及用于控制混合动力车辆系统中的发动机的燃料使用的方法和系统。
背景技术
发动机可使用多种不同的燃料操作，这些燃料可以根据工况分开地递送，或以不同的比递送。在给定的工况下，不同的燃料可具有不同的效率。例如，发动机可使用第一燃料(例如，乙醇)和第二燃料(例如，汽油)，每种燃料具有不同的爆震抑制能力，以减少发动机爆震限制同时改善整体燃料经济性。由此，发动机可用的不同燃料可在各种发动机运转条件下具有不同的效率可具有多种原因。作为一个示例，可用的燃料可具有不同的辛烷值，这影响高负载时的火花延迟使用和发动机效率(例如，当不同的燃料是压缩天然气对(versus)汽油，或E85对汽油或常规质量燃料对优质燃料时)。作为另一个示例，不同的燃料可具有不同的泵送功(例如，当不同的燃料包括气态燃料对液体燃料，或进气道喷射燃料对直接喷射燃料时)。作为又一个示例，不同的燃料可具有不同的寄生损耗(诸如，当燃料包括经由高压直接喷射递送的燃料对经由低压进气道喷射递送的燃料时)。
发动机控制系统可基于发动机工况、燃料可用性以及燃料成本从多种可用燃料中选择用于喷射到汽缸中的燃料。Surnilla等人在US 7,703,435中示出了一种示例性方法。其中，燃料选择基于燃料可用性、发动机温度和爆震极限。另一种示例性方法由Williams等人在US20140067540中示出。其中燃料选择基于所关注的地理区域的燃料成本。
然而本发明人已经意识到此类方法的潜在问题。作为一个示例，可存在与燃料选择相关联的约束和折中，诸如当出于成本原因选择特定燃料时降低的效率、扭矩或功率。另一个问题在于，操作者踏板需求的频繁改变，以及频繁的踏板需求过冲可导致发动机负载来回移动，从而造成在燃料之间频繁的切换。由于在转换期间引起的损耗，过度的燃料切换能够使燃料经济性降级。此外，频繁的切换能够导致转速/负载和空气/燃料比干扰。在发动机遇到多次发动机提速(pull-up)和降速(pull-down)的混合动力车辆中(诸如在频繁起动/停止事件期间)，该问题可加剧。
发明内容
本发明人已经意识到，通过确定在驾驶员需求功率下以每种燃料的最有效转速/负载进行的车辆操作的最小成本，同时以电池功率进行补偿，可减少(例如，最小化)具有多燃料发动机的混合动力传动系统的操作成本，并且另外同时使用马达扭矩平滑扭矩瞬变。具体地，能够利用电池功率来减少燃料切换的频率，同时也改善使用给定燃料进行操作的成本，而不受相关联的约束和折中的阻碍。在一个示例中，可通过用于混合动力车辆系统的方法来改善燃料经济性，该方法包括：经由燃烧基于驾驶员需求选择的第一燃料和第二燃料的发动机推进车辆；以及响应于驾驶员需求的变化，基于驾驶员需求变化和电池荷电状态中的每个调节第一燃料和第二燃料相对使用。例如，控制器可在维持第一燃料的使用或转换到第二燃料之间进行选择。因此，能够减少频繁的燃料切换和相关的损失。
作为示例，混合动力车辆系统可配置有通过电池提供动力的电动马达，用来经由马达扭矩推进车轮；以及双燃料发动机，其中两种燃料中的一种用来经由发动机扭矩推进车轮。两种燃料可具有不同的辛烷值并且可经由不同的递送系统递送到发动机。作为一个示例，两种燃料可包括经由直接喷射递送到发动机汽缸的较高辛烷值乙醇燃料和经由进气道喷射递送到发动机汽缸的较低辛烷值汽油燃料。在任何给定的驾驶员需求下，控制器可被配置为比较每种可用燃料的燃料效率对功率，包括发动机当前正在使用其进行操作的燃料和替代的可用燃料。在检索每种燃料的成本(诸如从云)后，可将效率除以成本，以确定每种燃料的“每美元的功”值。然后控制器可重新计算具有电池补偿(offset)范围的每种燃料的效率。电池补偿可基于系统电池的荷电状态确定，并且可包括正补偿(其中经由电池放电的电池功率用于增加发动机输出)和负补偿(其中经由电池充电的电池功率用于调节发动机输出)。假定发动机产生的电池功率的平均周期效率，控制器可计算每种燃料的“每美元的电池功”值。然后通过比较成本，控制器可选择是否继续使用当前燃料(具有或不具有电池补偿)或转换到使用其他燃料(具有或不具有电池补偿)。具体地，如果通过转换到其他燃料实现了高于阈值的效率和成本改善，则可执行转换，否则可维持当前燃料的使用。可使用马达扭矩平滑在转换期间引起的任何瞬变。同样在燃料选择之后，控制器可使用马达扭矩调节，以在所选燃料的效率被优化的窄的转速-负载操作范围中操作发动机，同时维持车辆的给定功率水平。
以这种方式，能够减少车辆系统中的燃料经济性损失。使用电池功率来扩展混合动力车辆中使用给定燃料的多燃料发动机的操作的技术性效果在于，减少了与频繁的燃料切换相关联的损失。具体地，能够使用电池功率来保持在更加有效的功率下以当前燃料操作发动机。当以更加有效和成本有效的燃料操作发动机时，能够使用电池功率达到阈值，以弥补输出上的任何差异，该阈值基于相关联的成本损耗。在选择的发动机工况期间，使用电池功率来满足驾驶员需求同时维持多燃料发动机中的成本有效和有效的燃料使用的技术效果在于能够减少燃料切换。此外，尽管驾驶员或车轮扭矩需求发生变化，但在更加有效和成本有效的燃料方案中的发动机操作仍能够得到扩展。
应当理解，提供上述发明内容是为以简化形式介绍所选概念，其会在具体实施方式中进一步描述。这并非意味着确立所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出用于混合动力电动车辆的示例推进系统。
图2示出部分发动机视图。
图3示出用于响应于混合动力电动车辆的驾驶员需求通过利用电池功率调节燃料选择的高级流程图。
图4示出用于燃料使用选择的示例映射图。
图5示出在混合动力车辆系统操作期间的示例燃料使用调节。
具体实施方式
下面的描述涉及用于改善混合动力车辆系统诸如图1的车辆系统中的燃料经济性的系统和方法。车辆系统可包括多燃料发动机，多燃料发动机被配置为使用两种可用燃料中的至少一种来操作，如参考图2的发动机系统所描述的。控制器可被配置为执行控制程序，诸如图3的示例程序，以在转换到替代燃料和维持当前燃料的使用之间选择，同时使用电池功率和马达扭矩来满足任何需求不足。该选择可以使得对于给定功率水平而言能够使用更有效和更具成本效益的燃料。参考图4示出可以由控制器使用来选择燃料的示例映射图。在图5处示出具有燃料使用调节的示例混合动力车辆操作。以这种方式，双燃料(或多燃料)技术能够与混合动力车辆技术协同作用，以实现显著的燃料经济性改善。
图1描绘用于车辆的混合动力推进系统100。在所描绘的实施例中，车辆为混合动力电动车辆(HEV)，但替代实施例可以包括使用液压、气动、飞轮或其他储能系统和马达的车辆。推进系统100包括具有多个汽缸30的内燃发动机10。可从包括一个或多个燃料箱、一个或多个燃料泵以及喷射器66的燃料系统(未示出)提供燃料到发动机10的每个汽缸。参考图2提供发动机的具体实施例。
发动机10经由扭矩输入轴18递送功率到变速器44。在所描绘的示例中，变速器44是包括行星齿轮组22和一个或多个旋转齿轮元件的功率分流(power-split)变速器(或驱动桥)。变速器44进一步包括发电机24和电动马达26。发电机24和电动马达26也可以称为电机，因为它们中的每个可以作为马达或发电机操作。扭矩从变速器44输出，用于经由功率传送齿轮装置34、扭矩输出轴19以及差速器-和-车轴组件36推进车辆牵引轮52。
发电机24可驱动地连接到电动马达26，使得发电机24和马达26中的每个可使用来自电能存储装置的电能来操作，电能存储装置在本文被描绘为电池54。在一些实施例中，能量转换装置(诸如逆变器)可联接在电池和马达之间，以将电池的DC输出转换成电动马达使用的AC输出。然而，在替代实施例中，逆变器可以配置在电动马达中。由于行星齿轮组的机械特性，发电机24可以通过行星齿轮组22的(在输出侧上的)功率输出元件经由机械连接32来驱动，如下面进一步详细说明的那样。
电动马达26可以再生模式操作，即作为发电机操作，以吸收来自车辆运动和/或发动机的能量，并将吸收的动能转换成适于存储在电池54中的能量形式。此外，电动马达26可按需要作为马达或发电机操作，以增大或吸收发动机提供的扭矩，诸如在发动机10在不同燃烧模式之间转换期间(例如，在火花点火模式和压缩点火模式之间转换期间)。例如，在发动机扭矩输出高于驾驶员需求的条件期间，扭矩差可在马达处被吸收并用于对电池充电，从而平滑扭矩瞬变。
行星齿轮组22包括环形齿轮42、太阳齿轮43以及行星齿轮托架组件46。环形齿轮和太阳齿轮可经由托架互相联接。行星齿轮组22的第一输入侧联接到发动机10，同时行星齿轮组22的第二输入侧联接到发电机24。行星齿轮组的输出侧经由功率传送齿轮装置34联接到车辆牵引轮52，功率传送齿轮装置34包括一个或多个啮合齿轮元件60至68。在一个示例中，啮合齿轮元件60至68可为级比(step ratio)齿轮，其中托架组件46可将扭矩分配到级比齿轮。齿轮元件62、64和66安装在中间轴17上，其中齿轮元件64接合电动马达驱动的齿轮元件70。电动马达26驱动齿轮元件70，齿轮元件70作为用于中间轴齿轮装置的扭矩输入端。以这种方式，行星齿轮托架46(并且因此发动机和发电机)可经由一个或多个齿轮元件联接到车轮和马达。
混合动力推进系统100可在包括完整的混合动力系统的各种实施例中操作，其中车辆仅由发动机和发电机协作驱动，或仅由电动马达驱动或组合驱动。另选地，也可采用辅助或轻度混合动力实施例，其中发动机是扭矩的主要来源，并且电动马达在特定的条件期间，诸如踩下加速器踏板事件期间，选择性地增加扭矩。因此，混合动力推进系统100可在各种操作模式下操作。
例如，车辆可以以第一发动机开启模式驱动，在本文也称为“发动机”模式，其中发动机10与发电机(其向行星齿轮组提供反作用扭矩并且允许净行星齿轮输出扭矩用于推进)结合操作并且用作给车轮52提供动力的扭矩的主要来源(如果在电动机驱动模式(motoring mode)下，发电机也可以向车轮提供扭矩)。在“发动机”模式期间，燃料可经由燃料喷射器66从燃料箱提供给发动机10，使得发动机能够供以燃料地旋转以提供推进车辆的扭矩。具体地，发动机功率被递送到行星齿轮组的环形齿轮。同时，发电机提供扭矩到太阳齿轮43，从而对发动机产生反作用扭矩。因此，扭矩由行星齿轮架输出到中间轴17上的齿轮62、64、66，齿轮62、64、66进而将功率递送到车轮52。任选地，能够操作发动机以输出比推进所需扭矩多的扭矩，在这种情况下，发电机吸收附加功率(在发电模式中)，以对电池54充电或为其他车辆负载提供电功率。在这种模式下，仅使用发动机扭矩推进车轮。
在另一个示例中，车辆可以以第二发动机开启模式驱动，在本文也称为“辅助”模式。在辅助模式期间，发动机10操作并且用作给车轮52提供动力的扭矩的主要来源，并且电动马达用作附加的扭矩来源，以与发动机10提供的扭矩协作并补充发动机10提供的扭矩。在“辅助”模式期间，如在仅发动机的模式中，向发动机10供应燃料，以便使发动机供以燃料地旋转并向车轮提供扭矩。在这种模式下，发动机扭矩和马达扭矩中的每个用于推进车轮。
在又一个示例中，车辆可以以发动机关闭模式驱动，在本文也称为电动模式，其中通过电池提供动力的电动马达26进行操作并且用作驱动车轮52的扭矩的唯一来源。由此，在发动机关闭模式期间，不向发动机10喷射燃料，不论发动机是否旋转。例如，当以稳定的车辆速度巡航时、在制动期间、低速时轻加速、在交通灯处停车时等，可采用“发动机关闭”模式。具体地，马达功率递送到齿轮元件70，齿轮元件70进而驱动中间轴17上的齿轮元件，并且随即驱动车轮52。在这种模式下，仅使用马达扭矩推进车轮。
推进系统100可进一步包括控制系统，控制系统包括控制器12，控制器12被配置为接收来自多个传感器16(本文描述了其多个示例)的信息并且发送控制信号到多个致动器81(本文描述了其多个示例)。作为一个示例，传感器16可包括各种压力和温度传感器、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描述的那些。各种致动器可包括例如变速器齿轮组、汽缸燃料喷射器、联接到发动机进气歧管的空气进气节气门以及其他致动器，诸如参考图2描述的那些。控制器12可接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并且响应于经处理的输入数据，基于与一个或多个程序对应的在其中编程的指令或代码来触发致动器。本文参考图3描述示例控制程序。
图2描绘了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。在一个示例中，发动机10可联接在推进系统中(诸如，道路上的车辆)，诸如图1的混合动力车辆系统。
发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置132来自车辆操作者130的输入控制。在该示例中，输入装置132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134。发动机10的汽缸(即，燃烧室)30可包括燃烧室壁136，其中活塞138定位在其中。活塞138可联接到曲轴140，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴140可经由传动系统联接到客运车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可经由飞轮连接到曲轴140，以实现发动机10的起动操作。
汽缸30能够经由一系列进气通道142、144和146接收进气空气。除汽缸14之外，进气通道146还能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可包括升压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图2示出配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174，以及沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可经由轴180至少部分地通过排气涡轮176来提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在诸如其中发动机10设置有机械增压器的其他示例中，排气涡轮176可任选地省略，其中压缩机174可通过来自马达或发动机的机械输入来提供动力。可沿发动机的进气通道设置包括节流板164的节气门162，以改变提供给发动机汽缸的进气空气的流速和/或压力。例如，节气门162可如图2所示设置在压缩机174的下游，或可选地设置在压缩机174的上游。
除汽缸14之外，排气通道148还能够接收来自发动机10的其他汽缸的排气。所示排气传感器128联接到在排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可为用于提供排气空气/燃料比的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(如图所描绘的)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，所示汽缸30包括位于汽缸30的上部区域处的至少一个进气提升气门150和至少一个排气提升气门156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸，包括汽缸30，可包括位于汽缸的上部区域处的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
控制器12可经由致动器152控制进气门150。类似地，控制器12可经由致动器154控制排气门156。在一些条件期间，控制器12可改变提供到致动器152和致动器154的信号，以控制相应的进气门和排气门的打开和闭合。进气门150和排气门156的位置可由相应的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致动类型或凸轮致动类型，或它们的组合。可同时控制进气门正时和排气门正时，或者可使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时中的可能的任何一种。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮，并且可利用凸轮轮廓线变换系统(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，它们可通过控制器12操作以改变气门操作。例如，汽缸30可以另选地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其他实施例中，进气门和排气门可由共用的气门致动器或致动系统，或可变气门正时致动器或致动系统来控制。
汽缸30能够具有压缩比，该压缩比为当活塞138在底部中心处时与其在顶部中心处时的体积比。通常，压缩比在9：1到10：1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可增加。这可发生在例如当使用较高辛烷值燃料或具有较高的汽化潜焓的燃料时。如果使用直接喷射，则由于其对发动机爆震的影响，压缩比也可增加。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于开始燃烧的火花塞192。响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190能够在选择的操作模式下经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可省略，诸如在发动机10可通过自动点火或通过喷射燃料而开始燃烧的情况下，如同一些柴油发动机的情况一样。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有一个或多个燃料喷射器，用于向其提供燃料。作为非限制性示例，所示汽缸30包括两个燃料喷射器166和170。所示燃料喷射器166直接联接到汽缸30，用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地在汽缸30中直接喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166向燃烧汽缸30中提供所谓的燃料的直接喷射(在下文中被称为“DI”)。虽然图2示出了作为侧喷射器的喷射器166，但其也可以位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料的低挥发性，所以此位置可改善使用醇基燃料操作发动机时的混合和燃烧。另选地，喷射器可位于进气门顶部并且靠近进气门以改善混合。燃料可从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统-1 172递送到燃料喷射器166。另选地，燃料可通过单级燃料泵以较低压力递送，在这种情况下，与使用高压燃料系统的情况相比，在压缩冲程期间，直接燃料喷射的正时可更加受限。进一步地，虽然未示出，但燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力传感器。
所示燃料喷射器170布置在进气通道146中，而不是在汽缸30中，该喷射器处于向汽缸30上游的进气道中提供所谓的燃料进气道喷射(在下文被称为“PFI”)的配置中。燃料喷射器170可与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射燃料。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统-2 173递送到燃料喷射器170。注意，单个驱动器168或171可用于两个燃料喷射系统，或者可使用多个驱动器，例如驱动器168用于燃料喷射器166且驱动器171用于燃料喷射器170，正如所描绘的。
燃料喷射器166和170可具有不同的特性。这些不同包括在尺寸上的差异，例如，一个喷射器可具有比另一个喷射器大的喷射孔。其他差异包括但不限于不同的喷雾角度、不同的操作温度、不同的目标、不同的喷射正时、不同的喷雾特性、不同的位置等。此外，根据喷射器170和166之间的喷射燃料的分配比，可实现不同的效果。
发动机10可被配置为多燃料发动机(在所描绘的示例中为双燃料发动机)，其中发动机可使用可用燃料中一种或多种操作。燃料系统172和173中的燃料箱可容纳具有不同的燃料质量，诸如不同的燃料成分的燃料。这些差异可包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料共混物、不同的燃料挥发性和/或其组合等。具有不同醇含量的燃料的一个示例包括具有较低醇含量的作为第一燃料的汽油和具有较高醇含量的作为第二燃料的乙醇燃料共混物(诸如E85)。在另一个示例中，发动机可使用不同醇含量的乙醇燃料共混物作为第一燃料和第二燃料，诸如被进气道喷射的E10(其大约含10％的乙醇和90％的汽油)作为第一燃料，以及被直接喷射的E85(其大约含85％的乙醇和15％的汽油)作为第二燃料。其他可行的物质包括水、醇和水的混合物、醇的混合物等。在另选示例中，可用燃料可在辛烷值、成分等方面变化。作为另一个示例，具有不同挥发性的燃料包括不同醇含量的燃料，或不同季节或区域级的燃料(例如，冬季级燃料和夏季级燃料，或北方级燃料和南方级燃料)。此外，第一燃料和第二燃料也可在诸如温度、粘度、辛烷值等的差异的其他燃料质量方面不同。在其他示例中，不同的燃料可包括气态燃料(诸如，存储为液态燃料，但在汽缸中可作为气体燃料使用的压缩天然气)和液态燃料(诸如，存储为液态燃料并且在汽缸中作为液态燃料使用的汽油)。
在所描绘的实施例中，发动机10是多燃料发动机系统，使得存储在燃料系统-1172中并且由燃料喷射器166递送的燃料与存储在燃料系统-2 173中并且由燃料喷射器170递送的燃料不同。作为非限制性示例，通过进气道喷射递送的第一燃料可为具有较低醇含量的第一燃料，而通过直接喷射递送的第二燃料可为具有较高醇含量的第二燃料。如以下详细描述的，发动机控制器可调节发动机起动、起动转动(crank)以及怠速控制期间的燃料喷射曲线以利用在燃料系统中可用的不同燃料的燃料性质，以及进气道喷射和直接喷射的益处从而减少排气气体和PM排放。
燃料可在汽缸的单个周期期间通过两个喷射器被递送到汽缸。例如，每个喷射器可递送在汽缸30中燃烧的总燃料喷射的一部分。进一步地，从每个喷射器递送的燃料的分布和/或相对量可随工况诸如发动机转速、负载、排气温度、PM排放等变化。由喷射器170进气道喷射的第一燃料的总量和由直接喷射器166直接喷射(作为一次或多次喷射)的第二燃料的总量的相对分布可称为第一喷射比。例如，经由(进气道)喷射器170喷射较大量的第一燃料用于燃烧事件可为进气道喷射与直接喷射的较高第一比的示例，而经由(直接)喷射器166喷射较大量的第二燃料用于燃烧事件可为进气道喷射与直接喷射的较低第一比的示例。需注意，这些仅仅是不同的喷射比的示例，并且可使用各种其他喷射比。
此外，应当理解，进气道喷射的燃料可在打开的进气门事件、闭合的进气门事件(例如，实质上在进气冲程之前，诸如在排气冲程期间)以及在打开的和闭合的进气门操作二者期间被递送。类似地，直接喷射的燃料可以例如在进气冲程期间以及部分地在先前的排气冲程期间、在进气冲程期间以及部分地在压缩冲程期间被递送。进一步地，直接喷射的燃料可作为单次喷射或多次喷射被递送。这些可包括在进气冲程期间的多次喷射、在压缩冲程期间的多次喷射，或在进气冲程期间的一些直接喷射和在压缩冲程期间的一些直接喷射的组合。当执行多次直接喷射时，在进气冲程(直接)喷射和压缩冲程(直接)喷射之间直接喷射的第二燃料总量的相对分布可被称为第二喷射比。例如，在进气冲程期间直接喷射较大量的第二燃料用于燃烧事件可为进气冲程直接喷射的较高第二比的示例，而在压缩冲程期间直接喷射较大量的第二燃料用于燃烧事件可为进气冲程直接喷射的较低第二比的示例。需注意，这些仅仅是不同的喷射比的示例，并且可使用各种其他喷射比。
由此，即使对于单次燃烧事件，喷射的燃料仍可以以不同的正时从进气道喷射器和直接喷射器喷射。此外，对于单次燃烧事件，每个周期可执行所递送的燃料的多次喷射。可在进气冲程、压缩冲程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。
如参考图3所详细描述的，基于燃料在所要求的功率水平下的效率以及燃料的成本效益，控制器可响应于驾驶员需求选择用于在汽缸中燃烧的燃料。此外，该选择可考虑能够利用来自混合动力车辆的能量存储系统的功率(诸如电池功率)在针对给定燃料优化的操作区域中操作发动机，同时使用电池功率维持功率水平。通过比较成本损耗和相应地选择燃料，尽管驾驶员需求频繁变化，但是仍能够扩展燃料在有效区域中的使用。通过减少频繁的燃料切换而不损害燃料经济性和燃料成本，能够减少与燃料切换相关联的损失和问题。
如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸。由此，每个汽缸可类似地包括它自己的一组进气门/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。
控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在该特定示例中被示出为只读存储器芯片(ROM)110的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(RAM)112、保活存储器(KAM)114以及数据总线。控制器12可接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括：来自质量空气流量传感器122的引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)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124的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。
存储介质只读存储器110能够用表示可由处理器106执行的指令的计算机可读数据进行编程，以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至图2的各种传感器的信号并且基于接收到的信号和存储在控制器的存储器上的指令而采用图1至图2的各种致动器来调节车辆和发动机操作。例如，调节燃料使用可包括激活联接到容纳所选燃料的燃料箱的燃料喷射器，同时停用联接到容纳剩余燃料的燃料箱的燃料喷射器。在图3处描述了可由控制器执行的示例程序。
以这种方式，图1至图2的系统启用了混合动力车辆系统，该混合动力车辆系统包括：经由能量存储系统提供动力的马达；包括汽缸的内燃发动机；用于将第一燃料喷射到汽缸中的第一燃料喷射器；用于将第二燃料喷射到汽缸中的第二燃料喷射器；经由马达扭矩和发动机扭矩中的一个或多个推进的车轮；用于接收操作者扭矩需求的踏板位置传感器；以及控制器。控制器可配置有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：响应于操作者扭矩需求的第一变化，维持第一燃料的喷射，同时改变能量存储系统的荷电状态第一量，以满足扭矩需求；以及响应于操作者扭矩需求的第二不同的变化，转变到第二燃料的喷射，同时改变能量存储系统的荷电状态第二不同的量，以满足扭矩需求。在本文，操作者扭矩需求的第一变化可为需求的减少，其中改变能量存储系统的荷电状态第一量包括给能量存储系统充电。操作者扭矩需求的第二变化可为需求的增加，其中改变能量存储系统的荷电状态第二量包括使能量存储系统放电。控制器可包括进一步的指令，用于：当维持第一燃料的喷射时，在第一发动机转速-负载曲线(profile)中操作发动机，同时维持功率水平；以及当转变到第二燃料的喷射时，在第二发动机转速-负载曲线中操作发动机，同时维持功率水平。
应当理解，虽然本文公开的示例关于具有电力致动的马达的混合动力电动车辆进行讨论，但这并不意味着是限制性的，并且相同的方法可应用于其他混合动力车辆系统，诸如包括飞轮、液压马达和/或气动马达的那些车辆系统。类似地，任何能量存储系统均可用于提供马达扭矩，包括但不限于系统电池。
现在转向图3，描述了示例程序300，其用于协调在双燃料发动机中的燃料选择与在混合动力车辆系统中的马达操作的调节。该方法使马达扭矩调节能够被用来扩展使用具有成本效益和有效的燃料进行的发动机操作，而不管驾驶员扭矩需求的变化。用于实行方法300以及包括在本文的其他方法的指令可由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如以上参考图1至图2描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可根据下述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。例如，控制器可调节递送所选燃料的燃料喷射器的激活和脉冲宽度。
在302处，程序包括估计和/或测量车辆工况。车辆工况可包括例如驾驶员扭矩需求(诸如基于联接到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、电池荷电状态、每个燃料箱中的燃料水平、可用燃料的辛烷值等。此外，可估计诸如歧管压力(MAP)、歧管空气流量(MAF)、发动机温度、催化剂温度、进气温度、爆震极限等发动机工况。
在304处，方法包括基于估计的车辆工况确定车辆操作模式。这包括响应于包括驾驶员需求的发动机工况在推进车辆的马达扭矩和发动机扭矩之间的转变。例如，当扭矩需求较低时、当(一个或多个)燃料箱中的燃料水平较低时和/或者当电池荷电状态较高时，可选择电动操作模式。在电动模式中，车轮可仅经由来自由系统电池提供动力的电动马达的马达扭矩推进。作为另一个示例，当扭矩需求较高时、当(一个或多个)燃料箱中的燃料水平较高时和/或者当电池荷电状态较低时，可以选择发动机操作模式。在发动机模式中，车轮可仅经由来自发动机的发动机扭矩推进。更进一步地，如果扭矩高于仅经由发动机扭矩能够提供的水平，则可选择辅助模式。在其中，车轮可经由电动扭矩和发动机扭矩中的每个来推进。
在306处，可以确认是否选择了电动模式。如果是，则在310处，该方法包括经由马达扭矩推进车辆。如果未确认电动模式，则在308处，可以确认是否选择了发动机模式。如果是，则在310处，该方法包括估计驾驶员需求。在一个示例中，可以根据操作者踏板位置，诸如加速器踏板位置，推断驾驶员扭矩需求。如本文所详细描述的，混合动力车辆可基于驾驶员需求并且响应于驾驶员需求的变化经由燃烧第一燃料的发动机推进，控制器可基于驾驶员需求的变化和电池荷电状态中的每个，在维持第一燃料的使用或转换到第二不同的燃料之间选择。该选择可以进一步基于第一燃料的使用成本相对于第二燃料的使用成本。
具体地，在312处，该方法包括，对于给定的驾驶员需求，确定每种可用燃料(诸如双燃料发动机中的第一燃料和第二燃料)的燃料效率对功率(发动机转速和负载)。这包括燃料辛烷值、泵送功和寄生损失的差异的影响。例如，控制器可基于辛烷值的差异来比较每种燃料的发动机效率，使得较高辛烷值燃料在高扭矩下提供改善的效率，在高扭矩下，较高辛烷值燃料能够减少火花延迟，但是利用两种燃料的效率在低扭矩下可相等，在低扭矩下不需要火花塞，以避免爆震。类似地，控制器可基于泵送功的差异来比较每种燃料的发动机效率，使得气态燃料在低扭矩下提供显著改善的效率，在低扭矩下，泵送功强烈影响效率，但是利用两种燃料的效率在几乎没有泵送功的高扭矩下可几乎相等。控制器还可基于每种燃料递送系统的寄生损失的差异来比较每种燃料的发动机效率，使得在低扭矩下与高压直接喷射的燃料相比，气态或低压进气道喷射的燃料提供改善的效率，在低扭矩下，燃料系统寄生损失强烈地影响效率，但是在高扭矩下，利用两种燃料的效率可几乎相等，在高扭矩下，燃料系统寄生损失对效率的影响非常小。燃料辛烷值、泵送功和寄生损失的组合在每种发动机转速/负载下会不同地影响每种燃料的效率。对于给定的燃料，能够考虑转速和负载的不同组合以实现期望的功率输出，并且可以确定在该功率输出处的燃料的最佳转速/负载。对于不同的期望功率水平重复该过程允许确定用于该燃料的最佳发动机效率对功率，并且该信息能够存储在控制器中用于每种燃料。在实践中，可以存储该信息用于两种燃料的不同使用比，以使得能够利用两种燃料的混合来优化操作，而不是强制在燃料之间进行不同切换。例如，在非常高的负载下，最佳效率可仅利用100％高辛烷值燃料实现，而在非常低的负载下，最佳效率可利用100％的低辛烷值燃料实现，但在两者之间的最佳效率可通过改变两种燃料的相对量来实现，如在US 7730872和US 8127745中所描述。
在314处，该方法包括检索每种燃料的燃料成本。在一个示例中，当车辆控制器配置有无线通信时，可以从云服务器或车外服务器或燃料分配站检索燃料成本。在另一个示例中，燃料成本可以存储在控制器的存储器中的查找表中，燃料成本根据地理位置存储，或者可由车辆驾驶员输入。同样在314处，在检索燃料成本时，对于每种燃料，控制器可以将效率除以燃料成本以获得每种燃料的每美元的功率评估。在一个示例中，控制器可以使用以下公式：
每美元的功率＝燃料效率(以kW/gram/hr为单位)*转换常数/燃料成本(以$/gallon为单位)。
在一个示例中，第一燃料可花费更多而第二燃料可花费较少。进一步地，第一燃料的效率可更高，使得需要较少量的第一燃料来提供与较大量的第二燃料相同的功率。在本文，如果使用较少量的更昂贵的燃料的有效(净)成本小于使用较大量的较便宜的燃料的有效成本，则第一燃料的每美元的功率值可高于第二燃料的每美元的功率值。否则如果使用较少量的更昂贵的燃料的有效(净)成本大于使用较大量的较便宜的燃料的有效成本，则第二燃料的每美元的功率值可高于第一燃料的每美元的功率值。
在316处，该方法包括，对于给定的驾驶员需求，确定具有电池功率补偿的每种燃料的燃料效率对功率。由此，可以评估各种电池功率补偿，电池功率补偿范围基于当前电池荷电状态(指示能够提供的电池功率的量以及能够由电池占用的充电量)选择。电池功率补偿可包括经由使用发动机功率给电池充电来增加电池荷电状态，以及经由使电池放电来补充发动机功率从而减小荷电状态中的一个。例如，假定发动机的电池补偿为5kW、10kW、-5kW和-10kW，控制器可重复效率的计算。在本文，5kW和10kW(正)补偿意味着电池功率被用于提高发动机功率，其中电池被放电以在更有效的操作区域中操作发动机。相比之下，-5KW、-10kW(负)补偿意味着电池功率从发动机功率中提取，其中电池经由发动机功率进行充电，从而在更有效的操作区域中操作发动机。在一个示例中，在使用第一燃料情况下施加的电池功率补偿可与使用第二燃料情况下施加的电池功率补偿不同。在其他示例中，补偿可相同。
基于具有电池补偿、使用第一燃料和第二燃料中的每个递送期望的净功率的成本，控制器可在维持当前燃料的使用和转换到替代可用燃料之间进行选择，该补偿基于电池荷电状态。在318处，该方法包括：假定发动机产生的电池功率的平均周期效率，检索(与电池补偿相关联的)电池功率的估计的成本。控制器可将递送来自电池的功率的效率除以燃料成本加对电池充电的功率成本，以获得每美元的电池功率的评估。在一个示例中，控制器可使用以下公式：
每美元的电池功率＝效率(以每kW输入的kW输出为单位)/电池功率成本(以$/kW输入为单位)*转换常数
在一个示例中，第一燃料可花费更多而第二燃料可花费较少。进一步地，可以通过使用第一量的第一燃料或第二较少量的第一燃料连同第一量的电池功率来满足功率需求。同样地，可以通过使用第三量的第二燃料或第四较少量的第二燃料连同第二量的电池功率来满足功率需求。在本文，如果使用第二较少量的第一燃料连同第一量的电池功率的有效(净)成本小于使用第四较少量的第二燃料连同第二量的电池功率的有效成本，则第一燃料的值可高于第二燃料的值。否则，第二燃料的值可高于第一燃料的值。
在320处，该方法包括：确定具有(或不具有)电池补偿、使用当前燃料操作发动机的成本是否高于具有(或不具有)电池补偿、使用其他燃料操作发动机的成本。进一步地，可确定成本差是否高于阈值量。参考上述示例，控制器可确定通过使用第一量的第一燃料或第二较少量的第一燃料连同第一量的电池功率来提供功率需求的成本是否较低。同样地，控制器可确定通过使用第三量的第二燃料或第四较少量的第二燃料连同第二量的电池功率来提供功率需求的成本是否较低。然后，控制器可以将更加有效的燃料和每种燃料的电池使用组合相互比较。在一个示例中，该比较可包括，比较操作没有电池功率补偿(在给定功率水平下对于第一燃料更加有效)的第一燃料的成本与操作具有电池功率补偿(在给定功率水平下对于第二燃料更加有效)的第二燃料的成本。由此，第一燃料和第二燃料中的一个可为当前在发动机中使用的燃料，而第一燃料和第二燃料中的另一个可为替代的可用燃料。
然后，控制器可基于该比较在维持当前燃料(例如，第一燃料)的使用和转换到不同的燃料(例如，第二替代的燃料)之间进行选择。具体地，如果具有(或不具有)电池补偿、使用当前燃料操作发动机的成本高于具有(或不具有)电池补偿、使用替代燃料操作发动机的成本，并且如果差高于阈值量，则在324处，该方法包括切换到使用替代燃料和对应的电池补偿量。此外，电池功率可被调节到对应的设定，以提供如先前确定的正补偿或负补偿。进一步地，在转换到替代燃料之后，控制器可调节发动机的转速/负载计划，以提供针对替代燃料和电池功率的组合优化的计划。例如，在当前燃料是第一燃料并且替代燃料是第二燃料的情况下，当具有电池补偿的第二燃料的使用成本低于具有电池补偿的第一燃料的使用成本超过阈值量时，控制器可转换到第二燃料的使用。然后，响应于选择第二燃料，控制器可以以(第二)调节的发动机转速-负载曲线操作发动机，同时使用马达扭矩维持车辆的功率水平。可以为第二燃料限定第二调节的发动机转速-负载曲线，并且该曲线可对应于第二燃料的效率被优化的区域。
同样在324处，当从当前燃料转换到另一燃料时，可使用马达扭矩来平滑扭矩瞬变。以这种方式，电池功率用于通过填充由燃料变化引起的扭矩孔(hole)来平滑扭矩瞬变。这通过减少原本对平滑扭矩瞬变所需的火花延迟的需要而导致附加的燃料经济性改善。马达扭矩可以从不限于电池的能量存储系统提取。在其他示例中，马达扭矩可包括电动、液压、飞轮和气动马达扭矩中的一个或多个。
返回到320，如果具有(或不具有)电池补偿、使用当前燃料操作发动机的成本低于具有(或不具有)电池补偿、使用替代燃料操作发动机的成本，或者如果当前燃料的成本较高但是差低于阈值量，则在322处，该方法包括使用发动机扭矩满足驾驶员需求，其中发动机使用当前燃料进行操作。具体地，当具有电池补偿的第二燃料的使用成本低于具有电池功率补偿的第一燃料的使用成本少于阈值量时，控制器维持第一燃料的使用。在维持第一燃料的使用时，控制器可经由来自联接到电池的电动马达的马达扭矩补偿驾驶员需求的不足(如果有的话)。进一步地，响应于选择第一燃料，控制器可以以(第一)调节的发动机转速-负载曲线来操作发动机，同时使用马达扭矩维持车辆的功率水平。可为第一燃料限定第一调节的发动机转速-负载曲线，并且该曲线可对应于第一燃料的效率被优化的区域。
在一个示例中，第一燃料是包括乙醇的较高辛烷值燃料，而第二燃料是包括汽油的低辛烷值燃料。在本文，使用第一燃料包括直接喷射第一燃料，而使用第二燃料包括进气道喷射第二燃料。响应于选择第一燃料，控制器可以以包括较低发动机转速和较高发动机负载的调节的发动机转速-负载曲线来操作发动机。响应于选择第二燃料，控制器可以以包括较高发动机转速和较低发动机负载的调节的发动机转速-负载曲线来操作发动机。
在另一个示例中，控制器可参考映射图，诸如图4的示例映射图，以识别出在发动机中使用的更加成本有效和能量有效的燃料，如参考图3中的步骤312所描述的。参考图4，映射图400描绘了在双燃料发动机中的第一燃料和第二燃料中的每个的驾驶员需求范围内的成本效率曲线。映射图400描绘沿x轴的功率输出和沿y轴的每种燃料的每美元的功率值。曲线图402(虚线)描绘了第一燃料的成本曲线，而曲线图404(实线)描绘了第二燃料的成本曲线。如所描绘的，对于每种燃料，随着功率的增加，每美元的功率随着效率的增加而增加，然后每美元功率保持平稳(plateau)，并且然后每美元的功率开始下降，因为效率在非常高的功率输出下降级。如前所述，由于燃料辛烷值、泵送功和燃料递送系统的寄生损失的差异，这两种燃料在不同的功率水平下具有不同的效率。
两条线402和404在操作点406处相交，操作点406对应于功率水平430。在该操作点处，使用任一燃料进行操作的效率和成本相等。在一个示例中，发动机可在操作点406处使用第一燃料。响应于驾驶员需求的下降，诸如响应于从功率水平430到功率水平420的变化，使用电池补偿412扩展第一燃料的使用，同时将发动机操作移动到操作点408可以是更加成本有效的。在本文，电池补偿412可包括通过发动机对电池充电。因此，在操作点408处，对于功率水平420，使用电池补偿412，发动机可使用第一燃料进行最有效和最具成本效益地操作。
在另一示例中，发动机可在操作点406处使用第二燃料。响应于驾驶员需求的增加，诸如响应于从功率水平430到功率水平440的变化，使用电池补偿414扩展第一燃料的使用，同时将发动机操作移动到操作点410可以是更加成本有效的。在本文，电池补偿414可包括电池被放电以向发动机提供电池升压。因此，在操作点410处，对于功率水平440，使用电池补偿414，发动机可使用第二燃料进行最有效和最具成本效益地操作。
应当理解，虽然本示例提出了用于发动机的两种不同燃料的可能性，但在替代示例中，发动机可以以多种燃料操作，并且控制器可在选择用于在发动机汽缸中燃烧的燃料之前，类似地比较与电池补偿相关联和不相关联的每种燃料的成本。此外，控制器可进一步选择燃料的组合用于在发动机汽缸中燃烧。
以这种方式，混合动力车辆控制器可经由使用基于驾驶员需求选择的第一燃料推进车辆；并且响应于驾驶员需求的变化，控制器可针对驾驶员需求的变化对具有第一电池补偿量、使用第一燃料进行操作的燃料成本比效率的第一值与具有第二不同电池补偿量、使用第二不同燃料进行操作的燃料成本比效率的第二值进行比较。在比较后，当第一值低于第二值时，控制器可维持第一燃料的使用；并且当第一值高于第二值时，转换到第二燃料的使用。进一步地，控制器可基于电池荷电状态、第一燃料和第二燃料的辛烷值以及驾驶员需求的变化中的每个来选择第一电池补偿量和第二电池补偿量。在一个示例中，驾驶员需求的变化可为驾驶员需求的下降，其中在驾驶员需求下降期间，第一电池补偿量大于第二电池补偿量，并且响应于第一值低于第二值而维持第一燃料的使用。在另一个示例中，驾驶员需求的变化可为驾驶员需求的增加，其中在驾驶员需求增加期间，第二电池补偿量大于第一电池补偿量，并且响应于第二值低于第一值而转换到第二燃料的使用。进一步地，在维持第一燃料的使用时，控制器可经由马达扭矩调节将发动机保持在第一调节的发动机转速-负载曲线中。相比之下，当转换到第二燃料的使用时，控制器可经由马达扭矩调节将发动机保持在第二调节的发动机转速-负载曲线中。在一个示例中，第一燃料的辛烷值可高于第二燃料的辛烷值，并且第一调节的发动机转速-负载曲线可包括较低的转速和较高的负载，而第二调节的发动机转速-负载曲线包括较高的转速和较低的负载。此外，在转换期间，控制器可使用来自电池的马达扭矩来减少扭矩瞬变。
现在转向图5，在映射图500处示出在混合动力电动车辆操作期间的示例燃料使用调节。映射图500在曲线图502处描绘操作者踏板位置(PP)的变化，在曲线图504处描绘发动机转速的变化，在曲线图506处描绘(在第一燃料(燃料_1)和第二燃料(燃料_2)之间的)燃料选择的变化，分别在曲线图508处和曲线图509处描绘第一燃料和第二燃料中的每个的燃料使用量的变化，在曲线图510处描绘发动机扭矩输出的变化，在曲线图512处描绘马达扭矩输出的变化，以及在曲线图514处描绘电池荷电状态(SOC)的变化。所示的所有曲线图均随时间(沿x-轴)变化。在t1到t5处示出车辆操作期间的重要时刻。
在t1之前，混合动力车辆以电动模式操作，其中使用马达扭矩推进车轮(曲线图512)。在一个示例中，电动模式下的车辆操作响应于较低的驾驶员需求(曲线图502)。由于使用马达扭矩推进车辆，所以当电池功率被提取以提供马达扭矩时，发动机燃料供给被禁用(曲线图506至509)，并且电池SOC可逐渐减小(曲线图514)。
在t1时，响应于驾驶员需求的增加(诸如由于踩加速器踏板)，车辆可转变到发动机模式，使得发动机扭矩能够用于推进车辆并满足驾驶员需求。具体地，基于驾驶员需求、燃料成本和电池荷电状态，在t1时，使用第一燃料进行操作可以是最成本有效的。因此，在t1和t2之间，发动机使用递送到发动机汽缸的燃料_1进行操作。燃料量可基于驾驶员需求进行调节。此时不使用马达扭矩，由此，电池SOC保持恒定。
在t2时，驾驶员需求少量下降，但是车辆继续以发动机模式操作。在没有马达调节和电池功率补偿的情况下，响应于驾驶员需求的变化，发动机可能需要转变到燃料_2(如虚线507所指示)，并以不同的发动机转速-负载曲线操作。具体地，发动机可以使用较少量的燃料_2操作，如虚线509所指示。然而，燃料切换可具有相关联的功率损失和发动机性能问题。相反，控制器确定在使用导致在t2和t3之间进行电池充电的电池补偿来操作发动机的同时，维持燃料_1的使用是更加有效和成本有效的。具体地，即使需要较少量的燃料_2，但继续使用燃料_1操作发动机总体上仍然更有效。此外，为提高燃料_1使用的效率，经由马达扭矩(在本文为在t2和t3之间施加的负马达扭矩，其中马达充当发电机)和电池充电速率的调节，以针对燃料_1优化的调节的转速-负载曲线操作发动机。针对燃料_1优化的调节的转速-负载曲线可包括高于默认的发动机负载和低于默认的发动机转速(与虚线505处所描绘的未调节的发动机转速曲线相比)。因此，在t2和t3之间的燃料经济性得到改善，并且也消除了燃料切换的需要。
在t3时，驾驶员需求进一步改变。此时，确定燃料_2的燃料效率更高并且因此切换燃料使用。在t3和t4之间，发动机使用递送到发动机汽缸的燃料_2操作。在燃料之间的转换期间，使用马达扭矩平滑扭矩瞬变，如转换时电池SOC的少量下降，随后是SOC的平稳化所指示的。此外，为提高燃料_2的使用效率，以针对燃料_2优化的调节的转速-负载曲线操作发动机，该调节的转速-负载曲线包括低于默认的发动机负载和高于默认的发动机转速(与虚线505处所描述的未调节的发动机转速曲线相比)。
在t4时，驾驶员需求增加，但是车辆继续以发动机模式操作。在没有马达调节和电池功率补偿的情况下，响应于驾驶员需求的变化，发动机可能需要转变到燃料_1(如虚线507所指示)，并以不同的发动机转速-负载曲线操作。具体地，发动机可以使用较少量的燃料_1操作，如实线508所指示。然而，燃料切换可具有相关联的功率损失和发动机性能问题。相反，控制器确定在使用导致在t4和t5之间进行电池放电的电池补偿来操作发动机的同时，维持燃料_2的使用是更加有效和成本有效的。具体地，即使需要较少量的燃料_1，但继续使用燃料_2操作发动机总体上仍然更有效。此外，为提高燃料_2使用的效率，经由马达扭矩(在本文为在t4和t5之间施加的正马达扭矩)和电池放电速率的调节，以针对燃料_2优化的调节的转速-负载曲线操作发动机。针对燃料_2优化的调节的转速-负载曲线可包括低于默认的发动机负载和高于默认的发动机转速(与虚线505处所示的未调节的发动机转速曲线相比)。因此，在t4和t5之间的燃料经济性得到改善，并且也消除了燃料切换的需要。
在t5时，驾驶员需求显著下降(诸如由于松开加速器踏板)。响应于需求的下降，车辆可转变到电动模式，使得马达扭矩能够用于推进车辆和满足驾驶员需求。发动机旋转减慢至静止，并且停用燃料供给。由于在电动模式下操作，所以电池SOC开始下降。
以这种方式，由于频繁的发动机提速和降速(诸如在市区周期的时候)造成的混合动力车辆系统中的燃料经济性损耗能够得以减少。通过使用马达扭矩和电池功率来提供驾驶员需求，同时在更有效的操作区域中维持更加成本有效的燃料，即使在操作者踏板位置频繁改变或振荡或过冲时，仍能减少多燃料发动机中的燃料之间的频繁切换。因此，即使发动机负载在不同燃料的最佳区域之间过度地来回移动，仍能够通过停留在更有效且成本有效的燃料设定中来改善燃料经济性，同时施加少量的电池功率充电或放电以满足驾驶员需求。总体上，通过在操作多燃料发动机时，在燃料选择期间利用混合动力车辆系统的电动部件来实现协合的燃料经济性益处。
用于混合动力车辆的一个示例方法包括：经由燃烧基于驾驶员需求选择的第一燃料和第二燃料的发动机推进车辆；以及响应于驾驶员需求的变化，基于驾驶员需求变化和能量储存系统的荷电状态中的每个，调节第一燃料和第二燃料的相对使用。在先前的示例中，另外地或任选地，所述调节可包括在维持第一燃料的使用和转换到第二燃料之间进行选择，该选择进一步基于第一燃料的使用成本相对于第二燃料的使用成本。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，基于荷电状态的选择包括基于具有存储的功率补偿(其基于荷电状态)的第一燃料和第二燃料中的每个的使用成本进行选择。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，在使用第一燃料情况下施加的存储的功率补偿不同于在使用第二燃料情况下施加的存储的功率补偿。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，存储的功率补偿包括经由使用发动机扭矩给能量存储系统充电来增加荷电状态以及经由使存储功率放电以补充发动机扭矩来减小荷电状态中的一个。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，该选择包括当具有存储的功率补偿的第二燃料的使用成本低于具有存储的功率补偿的第一燃料的使用成本超过阈值量时，转换到第二燃料的使用。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，该选择进一步包括当具有存储的功率补偿的第二燃料的使用成本低于具有存储的功率补偿的第一燃料的使用成本少于阈值量时，维持第一燃料的使用。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，该方法进一步包括当维持第一燃料的使用时，经由来自联接到能量存储系统的马达的扭矩补偿驾驶员需求的不足。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，该方法进一步包括，响应于选择第一燃料，以第一调节的转速-负载曲线操作发动机，同时使用马达扭矩维持车辆的功率水平，以及响应于选择第二燃料，以第二调节的转速-负载曲线操作发动机，同时使用马达扭矩维持车辆的功率水平。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，第一燃料是包括乙醇的高辛烷值燃料，并且其中第二燃料是包括汽油的低辛烷值燃料。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，第一燃料是包括压缩天然气的气态燃料，并且其中第二燃料是包括至少汽油的液态燃料。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，在发动机中使用第一燃料包括直接喷射第一燃料，并且其中在发动机中使用第二燃料包括进气道喷射第二燃料。
用于混合动力车辆的另一个示例方法包括：经由使用基于驾驶员需求选择的第一燃料的发动机推进车辆；以及响应于驾驶员需求的变化，针对驾驶员需求的变化，对具有第一存储的功率补偿量、使用第一燃料进行操作的燃料成本的第一值和具有第二不同的存储的功率补偿量、使用第二不同的燃料进行操作的燃料成本的第二值进行比较；以及当第一值低于第二值时，维持第一燃料的使用；以及当第一值高于第二值时，转换到第二燃料的使用，以递送改变的驾驶员需求。在先前的示例中，另外地或任选地，该方法进一步包括基于能量存储系统的荷电状态、第一燃料和第二燃料的辛烷值、第一燃料和第二燃料的成本以及驾驶员需求的变化中的每个，选择第一存储的功率补偿量和第二存储的功率补偿量。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，驾驶员需求的变化是驾驶员需求的下降，并且其中在驾驶员需求下降期间，第一存储的功率补偿量大于第二存储的功率补偿量，并且响应于第一值低于第二值维持第一燃料的使用。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，驾驶员需求的变化是驾驶员需求的增加，并且其中在驾驶员需求增加期间，第二存储的功率补偿量大于第一存储的功率补偿量，并且响应于第二值低于第一值转换到第二燃料的使用。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，该方法进一步包括，当维持第一燃料的使用时，经由马达扭矩调节将发动机保持在第一调节的发动机转速-负载曲线中，以及当转换到第二燃料的使用时，经由马达扭矩调节将发动机保持在第二调节的发动机转速-负载曲线中，其中第一燃料的辛烷值高于第二燃料的辛烷值，并且其中第一调节的发动机转速-负载曲线包括较低的转速和较高的负载，而第二调节的发动机转速-负载曲线包括较高的转速和较低的负载。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，该方法进一步包括，在转换期间，使用来自能量存储系统的马达扭矩减少扭矩瞬变，该能量存储系统包括电池。
另一个示例混合动力车辆系统包括：经由能量存储系统提供动力的马达；包括汽缸的内燃发动机；用于将第一燃料喷射到汽缸中的第一燃料喷射器；用于将第二燃料喷射到汽缸中的第二燃料喷射器；经由马达扭矩和发动机扭矩中的一个或多个推进的车轮；用于接收操作者扭矩需求的踏板位置传感器；以及控制器。控制器可配置有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：响应于操作者扭矩需求的第一变化，维持第一燃料的喷射，同时改变能量存储系统的荷电状态第一量，以满足扭矩需求；以及响应于操作者扭矩需求的第二不同的变化，转变到第二燃料的喷射，同时改变能量存储系统的荷电状态第二不同的量，以满足扭矩需求。在先前的示例中，另外地或任选地，操作者扭矩要求的第一变化是需求的减少，并且改变能量存储系统的荷电状态第一量包括给能量存储系统充电，并且其中操作者扭矩需求的第二变化是需求的增加，并且改变能量存储系统的荷电状态第二量包括使能量存储系统放电。在先前示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，控制器包括进一步的指令，用于：当维持第一燃料的喷射时，以第一发动机转速-负载曲线操作发动机，同时维持功率水平；以及当转变到第二燃料的喷射时，以第二发动机转速-负载曲线操作发动机，同时维持功率水平。
需注意，本文所包括的示例控制和估计程序能够和各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可通过包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件实施。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。由此，所示的各种动作、操作和/或功能可按照所说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样地，处理次序并非是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。所示动作、操作和/或功能中的一个或多个可根据正使用的特定策略重复执行。进一步地，所述动作、操作和/或功能可图形地表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述动作通过执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令结合电子控制器实施。
应当理解，本文所公开的配置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性意义，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。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/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应该理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过本申请或相关申请中呈现的新权利要求加以要求保护。此类权利要求，无论其范围是否宽于、窄于、等于或不同于原权利要求的范围，仍被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于混合动力车辆的方法，其包括：
经由燃烧基于驾驶员需求选择的第一燃料和第二不同的燃料的发动机推进所述车辆；以及
响应于驾驶员需求的变化，基于驾驶员需求的所述变化和能量储存系统的荷电状态中的每个，调节所述第一燃料和所述第二燃料的相对使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述调节包括在维持所述第一燃料的使用和转换到所述第二燃料之间进行选择，所述选择基于所述第一燃料的使用成本相对于所述第二燃料的使用成本。
3.根据权利要求2所述的方法，其中基于所述能量储存系统的荷电状态的所述调节包括，基于具有存储的功率补偿的所述第一燃料和所述第二燃料中的每个的使用成本在维持所述第一燃料的使用和转换到所述第二燃料之间进行选择，其中所述存储的功率补偿基于所述荷电状态。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在使用所述第一燃料情况下的所述存储的功率补偿不同于在使用所述第二燃料情况下的所述存储的功率补偿。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述存储的功率补偿包括，经由使用发动机扭矩给所述能量存储系统充电来增加所述荷电状态以及经由使所述存储的功率放电以补充所述发动机扭矩来减小所述荷电状态中的一个。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述选择进一步包括，当具有所述存储的功率补偿的所述第二燃料的所述使用成本低于具有所述存储的功率补偿的所述第一燃料的所述使用成本超过阈值量时，转换到所述第二燃料的使用。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述选择进一步包括，当具有所述存储的功率补偿的所述第二燃料的所述使用成本低于具有所述存储的功率补偿的所述第一燃料的所述使用成本少于阈值量时，维持所述第一燃料的使用。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，当维持所述第一燃料的使用时，经由来自联接到所述能量存储系统的马达的扭矩补偿驾驶员需求的不足。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，响应于选择所述第一燃料，以第一调节的转速-负载曲线操作所述发动机，同时使用马达扭矩维持所述车辆的功率水平，以及响应于选择所述第二燃料，以第二调节的转速-负载曲线操作所述发动机，同时使用马达扭矩维持所述车辆的所述功率水平。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一燃料是包括乙醇的高辛烷值燃料，并且其中所述第二燃料是包括汽油的低辛烷值燃料。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一燃料是包括压缩天然气的气态燃料，并且其中所述第二燃料是包括至少汽油的液态燃料。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述发动机中使用所述第一燃料包括直接喷射所述第一燃料，并且其中在所述发动机中使用所述第二燃料包括进气道喷射所述第二燃料。
13.一种用于混合动力车辆的方法，其包括：
经由使用基于驾驶员需求选择的第一燃料的发动机推进所述车辆；以及
响应于驾驶员需求的变化，
针对驾驶员需求的变化，对具有第一存储的功率补偿量、使用所述第一燃料进行操作的燃料成本的第一值与具有第二不同存储的功率补偿量、使用第二不同的燃料进行操作的燃料成本的第二值进行比较；以及
当所述第一值低于所述第二值时，维持所述第一燃料的使用；以及
当所述第一值高于所述第二值时，转换到所述第二燃料的使用以递送所述变化的驾驶员需求。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括基于能量存储系统的荷电状态、所述第一燃料和所述第二燃料的辛烷值、所述第一燃料和所述第二燃料的成本以及驾驶员需求的所述变化中的每个，选择所述第一存储的功率补偿量和所述第二存储的功率补偿量。
15.根据权利要求13所述的方法，其中驾驶员需求的所述变化是驾驶员需求的下降，并且其中在驾驶员需求的所述下降期间，所述第一存储的功率补偿量大于所述第二存储的功率补偿量，并且响应于所述第一值低于所述第二值，维持所述第一燃料的使用。
16.根据权利要求13所述的方法，其中驾驶员需求的所述变化是驾驶员需求的增加，并且其中在驾驶员需求的所述增加期间，所述第二存储的功率补偿量大于所述第一存储的功率补偿量，并且响应于所述第二值低于所述第一值，转换到所述第二燃料的使用。
17.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括，当维持所述第一燃料的使用时，经由马达扭矩调节将所述发动机保持在第一调节的发动机转速-负载曲线中，以及当转换到所述第二燃料的使用时，经由马达扭矩调节将所述发动机保持在第二调节的发动机转速-负载曲线中，其中所述第一燃料的辛烷值高于所述第二燃料的辛烷值，并且其中所述第一调节的发动机转速-负载曲线包括较低的转速和较高的负载，而所述第二调节的发动机转速-负载曲线包括较高的转速和较低的负载。
18.一种混合动力车辆系统，其包括：
经由能量存储系统提供动力的马达；
包括汽缸的内燃发动机；
用于将第一燃料喷射到所述汽缸中的第一燃料喷射器；
用于将第二燃料喷射到所述汽缸中的第二燃料喷射器；
经由马达扭矩和发动机扭矩中的一个或多个推进的车轮；
用于接收操作者扭矩需求的踏板位置传感器；以及
控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：
响应于操作者扭矩需求的第一变化，维持所述第一燃料的喷射，同时改变所述能量存储系统的荷电状态第一量，以满足所述扭矩需求；以及
响应于操作者扭矩需求的第二不同的变化，转变到所述第二燃料的喷射，同时改变所述能量存储系统的所述荷电状态第二不同的量，以满足所述扭矩需求。
19.根据权利要求18所述的系统，其中操作者扭矩需求的所述第一变化是需求的减少，并且改变所述能量存储系统的所述荷电状态第一量包括给所述能量存储系统充电，并且其中操作者扭矩需求的所述第二变化是需求的增加，并且改变所述能量存储系统的所述荷电状态第二量包括使所述能量存储系统放电。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，用于：
当维持所述第一燃料的喷射时，以第一发动机转速-负载曲线操作所述发动机，同时维持功率水平；以及
当转变到所述第二燃料的喷射时，以第二发动机转速-负载曲线操作所述发动机，同时维持所述功率水平。
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