CN107806369B - 用于混合动力车辆功率输送的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于混合动力车辆功率输送的方法和系统。本发明提供用于调节混合动力车辆的发动机操作以增加功率输出和燃料效率的方法和系统。在一个示例中，方法可以包括在低于阈值发动机扭矩需求和低于阈值电池荷电状态期间，使用阿特金森循环操作发动机，并且在高于阈值扭矩需求期间使用奥托循环操作发动机。在以奥托循环操作期间，辛烷值促进剂可以喷射到燃料管线，以增加燃料中的辛烷值水平。

Description

用于混合动力车辆功率输送的方法和系统
技术领域
本说明书大体涉及用于增加混合动力车辆的功率输出的方法和系统。
背景技术
混合动力车辆中的发动机可以以阿特金森(Atkinson)循环操作，与奥托(Otto)循环中的操作相比，其提供较高的燃料经济性。当在阿特金森循环中操作时，与奥托循环期间进气门打开的持续时间相比，进气门可以保持打开达较长的持续时间。由于进气门较长时间的打开，阿特金森循环的有效压缩比低于奥托循环所达到的相应压缩比。对于阿特金森循环，有效膨胀比高于压缩比，从而提供较高的燃料效率。因此，通过用阿特金森循环操作发动机所输送的功率可能低于通过用奥托循环操作发动机所输送的功率。另外，可以使用具有较低辛烷值含量的燃料，同时用阿特金森循环操作发动机。
已经使用各种方法来以阿特金森循环操作车辆发动机。在由Clark在US 7765806中示出的一个示例性方法中，在混合动力车辆的发动机中使用阿特金森循环以提高燃料效率。其中，为了在增加的驾驶员需求期间增加阿特金森循环发动机的功率输出，可以使用压缩机来选择性地对进气空气进行加压并提供期望的功率。可以使用电动马达来操作压缩机。进一步地，基于期望的功率需求，可以使用混合动力变速器系统中的电动马达来驱动车辆并且输送用于有效的车辆操作的期望的功率。
本发明人在此已经认识到上述方法的潜在问题。作为一个示例，通过在较高功率需求期间使用电动压缩机，可能增加发动机的能量消耗，这可能增加发动机功率和/或电池电力的寄生损耗，由此降低发动机效率。进一步地，在电池的低荷电状态期间，电动马达可能不有效地用于旋转压缩机和/或驱动车辆。发明人还认识到，即使增加进气空气供给，用阿特金森循环操作的发动机的功率输出也可能不足以满足驾驶员的需求，从而影响车辆性能并增加噪声振动不舒适性(NVH)水平。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过用于混合动力车辆的方法来解决，混合动力车辆包括发动机和马达，该方法包括：响应于低于阈值扭矩需求和低于系统电池的阈值荷电状态中的每个，使用阿特金森循环操作发动机；以及响应于高于阈值扭矩需求，在向喷射的燃料添加辛烷值促进剂(octane booster)的情况下使用奥托循环来操作发动机。以这种方式，响应于驾驶员需要的扭矩的增加，通过向燃料喷射辛烷值添加剂并且通过调节进气门正时以用奥托循环而不是阿特金森循环来操作发动机，可以输送期望的功率。
作为一个示例，在混合动力车辆中，在车辆操作期望的功率低于阈值并且电动马达不能用于输送期望的功率(诸如当电池荷电状态低于阈值时)的状况期间，车辆发动机可以用阿特金森循环来操作以输送期望的功率。在使用阿特金森循环的操作期间，可以适当地调节进气门正时以提供较小压缩比。在用阿特金森循环的发动机操作期间，可以喷射较低辛烷值含量的燃料。在用阿特金森循环的发动机操作期间，电动马达的电池可以被充电。如果期望高于阈值的功率，则可以调节进气门正时以便用奥托循环操作发动机。当使用奥托循环操作时，发动机可以以较大压缩比操作，以输送较高的功率输出。为了进一步促进发动机使用奥托循环操作，可以向燃料系统喷射辛烷值促进剂(添加剂)，以增加供应到用于燃烧的气缸的燃料中的辛烷值含量。喷射的辛烷值促进剂的量可以基于相对于期望功率水平的当前辛烷值水平。此外，可以调节火花正时以使用奥托循环而不是阿特金森循环来操作发动机。
以这种方式，通过适时地向燃料系统喷射辛烷值促进剂并调节进气门正时，可以使用奥托循环来操作发动机，以在混合动力车辆操作期间满足较高的扭矩需求。通过在当期望较低功率输出时和/或当电池荷电状态较低时的状况下使用阿特金森循环操作发动机，可以提高燃料效率并且可以对电池充电。在使用奥托循环的发动机操作期间向喷射的燃料添加辛烷值促进剂的技术效果在于，可以在使用奥托循环操作发动机的同时调节燃料的辛烷值含量，从而允许较高的发动机输出同时提高燃料效率。总体来说，通过使用阿特金森循环和奥托循环适时地操作车辆发动机，可以提高燃料效率，并且可以输送期望的功率输出。
应当理解，提供上述的发明内容以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这不意味着确定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地限定。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示出混合动力车辆的示例性推进系统的示意图。
图2示出混合动力车辆的发动机系统的示意图。
图3示出说明可以实施用于增加混合动力车辆的功率输出和燃料效率的方法的流程图。
图4示出根据本公开的用于输送期望的功率输出的混合动力车辆的发动机的示例性操作。
具体实施方式
以下描述涉及用于增加混合动力车辆的功率输出的系统和方法。具有发动机和电动马达的示例性车辆系统在图1中示出，并且在图2中示出包括燃料系统和辛烷值促进剂(octane booster)系统的发动机系统的详细描述。发动机控制器可以经配置执行控制例程(诸如图3的示例性例程)，以调节发动机操作来输送期望的扭矩输出同时提高燃料效率。在图4中示出输送期望的扭矩输出的示例性发动机操作。
图1示出示例性车辆推进系统100。例如，车辆系统100可以是混合动力电动车辆或插电式混合动力电动车辆。然而，应当理解，虽然图1示出混合动力车辆系统，但是在另一些示例中，车辆系统100可以不是混合动力车辆系统并且可以仅经由发动机110来推进。
车辆推进系统100包括燃料燃烧发动机110和马达120。作为非限制性示例，发动机110包括内燃发动机并且马达120包括电动马达。马达120可以经配置利用或消耗与发动机110不同的能量源。例如，发动机110可以消耗液体燃料(例如，汽油)以产生发动机输出，而马达120可以消耗电能以产生马达输出。因此，具有推进系统100的车辆可以被称为混合动力电动车辆(HEV)。虽然图1描绘了HEV，但是该描述并不意味着限制，并且可以理解，在不脱离本公开的范围的情况下，本文描述的系统和方法可以应用于非HEV。
在一些示例中，车辆推进系统100可以根据车辆推进系统所遇到的工况利用各种不同的操作模式。这些模式中的一些可以使得发动机110能够维持在关闭状态(设定为停用状态)，其中在发动机处的燃料的燃烧被停止。例如，在选择工况下，马达120可以如箭头122所示经由驱动轮130推进车辆而发动机110被停用。
在另一些工况下，发动机110可以被设置为停用状态(如上所述)，而马达120可以被操作以对能量存储装置150充电。例如，马达120可以如箭头122所示从驱动轮130接收车轮扭矩，其中马达可以将车辆的动能转换为电能，以存储在能量存储装置150处，如箭头124所示。该操作可以被称为车辆的再生制动。因此，在一些实施例中，马达120能够提供发电机功能。然而，在另一些实施例中，发电机160可以代替地从驱动轮130接收车轮扭矩，其中发电机可以将车辆的动能转换为电能，以存储在能量存储装置150处，如箭头162所示。
在又一些工况期间，发动机110可以通过燃烧从燃料系统140接收的燃料来操作，如箭头142所示。例如，如箭头112所示，发动机110可以被操作以经由驱动轮130推进车辆，同时马达120被停用。在另一些工况期间，发动机110和马达120可以均被操作以经由驱动轮130推进车辆，分别如箭头112和122所示。发动机和马达都可以选择性地推进车辆的配置可以被称为并行式车辆推进系统。应当注意，在一些实施例中，马达120可以经由第一组驱动轮推进车辆，并且发动机110可以经由第二组驱动轮推进车辆。
在另一些实施例中，车辆推进系统100可以经配置为串行式车辆推进系统，其中发动机不直接推进驱动轮。而是，发动机110可以被操作成给马达120提供动力，马达120可以进而经由驱动轮130推进车辆，如箭头122所示。例如，在选择的工况期间，发动机110可以驱动发电机160，这可以进而供应电能到马达120(如箭头114所指示)或能量存储装置150(如箭头162所示)中的一个或多个。作为另一示例，发动机110可以被操作成驱动马达120，这可以进而提供发电机功能以将发动机输出转换为电能，其中电能可以存储在能量存储装置150处以供马达稍后使用。
燃料系统140可以包括用于在车辆上存储燃料的一个或多个燃料储存箱144。例如，燃料箱144可以存储一种或多种液体燃料，包括但不限于：汽油、柴油和醇燃料。在一些示例中，燃料可以作为两种或多种不同燃料的混合物存储在车辆上。例如，燃料箱144可以经配置存储汽油和醇的混合物(例如E10、E85等)或汽油和甲醇的混合物(例如，M10、M85等)，由此这些燃料或燃料混合物可以如箭头142所示被输送到发动机110。其他合适的燃料或燃料混合物可以被供应到发动机110，其中它们可以在发动机处燃烧以产生发动机输出。辛烷值促进剂系统146可以经由辛烷值促进剂管线147联接到燃料系统。蒸发排放系统(这里也称为燃料蒸汽系统)可以联接到燃料系统140。
发动机输出可以如箭头112所示用于推进车辆，或经由马达120或发电机160对能量存储装置150再充电。在能量存储装置150的荷电状态低于阈值时的低于阈值扭矩需求期间，可以使用具有较小压缩比的阿特金森循环来操作发动机，并且在高于阈值扭矩需求期间，可以使用奥托循环以较大压缩比操作发动机。在一个示例中，辛烷值促进剂系统146可以包括用于存储辛烷值促进剂(流体)的储存器、辛烷值促进剂管线147、泵和喷射器，以响应于来自控制器的信号将期望量的辛烷值促进剂输送到燃料管线。在使用奥托循环的发动机操作期间，可以通过选择性地向燃料系统喷射一定量的辛烷值促进剂，例如响应于发动机爆震，来调节喷射到气缸中用于燃烧的燃料的辛烷值含量。喷射辛烷值促进剂可以包括将辛烷值促进剂喷射到在燃料储存器下游且在燃料喷射器上游的燃料管线。与阿特金森循环发动机相比，该系统可以调节在奥托循环操作期间不同喷射的辛烷值促进剂，特别是对于不同的电池SOC水平、发动机温度、催化剂温度、期望的发动机扭矩等因素。使用阿特金森循环和奥托循环中的每个的发动机操作的进一步细节将参照图3进行讨论。
在一些实施例中，能量存储装置150可以经配置存储电能，该电能可被供应到位于车辆上的(除马达外的)其他电力负载，包括客舱加热和空调、发动机启动、前灯，客舱音频和视频系统等。作为非限制性示例，能量存储装置150可以包括一个或多个电池和/或电容器。
控制系统190可以与发动机110、马达120、燃料系统140、能量存储装置150和发电机160中的一个或多个进行通信。控制系统190可以从发动机110、马达120、燃料系统140、辛烷值促进剂系统146、能量存储装置150、发电机160、车载全球定位系统(GPS)193和车载照相机195中的一个或多个接收传感反馈信息。进一步地，响应于该传感反馈，控制系统190可以将控制信号发送到发动机110、马达120、燃料系统140、辛烷值促进剂系统146、能量存储装置150、发电机160和车载照相机195中的一个或多个。控制系统190可以从车辆操作器102接收车辆推进系统的操作者请求的输出的指示。例如，控制系统190可以接收来自踏板位置传感器194的传感反馈，该踏板位置传感器194与踏板192通信。踏板192可以示意性地指代制动踏板和/或加速器踏板。
能量存储装置150可以周期性地从位于车辆外部(例如，不是车辆的一部分)的电源180接收电能，如箭头184所示。作为非限制性示例，车辆推进系统100可以经配置为插电式混合动力电动车辆(HEV)，其中电能可以经由电能传输电缆182从电源180供应到能量存储装置150。在从电源180向能量存储装置150的再充电操作期间，电力传输电缆182可以电联接能量存储装置150和电源180。当车辆推进系统被操作成推进车辆时，电力传输电缆182可以在电源180和能量存储装置150之间断开。控制系统190可以识别和/或控制存储在能量存储装置处的电能的量，这可以被称为荷电状态(SOC)。
在另一些实施例中，可以省略电力传输电缆182，其中电能可以在能量存储装置150处从电源180无线地接收。例如，能量存储装置150可以经由电磁感应、无线电波和电磁共振中的一个或多个从电源180接收电能。因此，应当理解，可以使用任何合适的方法以从不包括车辆的一部分的电源向能量存储装置150再充电。以这种方式，马达120可以通过利用除发动机110所使用的燃料之外的能量源推进车辆。
燃料系统140可以周期性地从位于车辆外部的燃料源接收燃料。作为非限制性示例，车辆推进系统100可以通过经由燃料分配装置170接收燃料来再加燃料，如箭头172所示。在一些实施例中，燃料箱144可以经配置为存储从燃料分配装置170接收的燃料，直到其被供应到发动机110进行燃烧。在一些实施例中，控制系统190可以经由燃料液位传感器接收储存在燃料箱144处的燃料液位的指示。存储在燃料箱144的燃料的液位(例如，由燃料液位传感器识别)可以例如经由燃料表或车辆仪表板196中的指示通信给车辆操作者。
车辆推进系统100还可以包括环境条件传感器198，诸如用于估计环境温度或环境湿度。车辆仪表板196可以包括(一个或多个)指示灯和/或基于文本的显示器，在该显示器中向操作者显示消息。车辆仪表板196还可以包括用于接收操作者输入的各种输入部分，诸如按钮、刻度盘、触摸屏、语音输入/识别等。在替代实施例中，车辆仪表板196可以在不显示的情况下向操作者传达音频消息。这些装置可以连接到控制系统190。
图2描绘了内燃发动机10的燃烧室或气缸的示例性实施例200。发动机10可以通过包括控制器12的控制系统并通过经由输入装置232来自车辆操作器230的输入至少部分地被控制。在该示例中，输入装置232包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器234。可以经由踏板位置传感器234的输入从加速器踏板位置推断出扭矩需求(驾驶员需求)。基于工况，发动机可以根据奥托循环和阿特金森循环中的一个进行操作。使用奥托循环的操作包括以较高压缩比操作发动机，而使用阿特金森循环的操作包括以较小压缩比操作发动机。例如，响应于低于阈值扭矩需求和低于系统电池的阈值荷电状态中的每个，可以使用阿特金森循环来操作发动机，并且响应于高于阈值的扭矩需求，发动机可以使用奥托循环操作。阈值扭矩需求基于最大允许发动机功率。在使用阿特金森循环的发动机操作期间，电动马达的电池可以被充电。一旦电池荷电状态增加到高于阈值荷电，则电动马达和发动机可以同时操作以输送期望的扭矩需求(例如，如根据踏板位置和当前变速器齿轮比的车辆速度查找表所确定的)。
发动机10的气缸(即，燃烧室)14可以包括其中定位有活塞238的燃烧室壁236。活塞238可以联接到曲轴240，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴240可以经由变速器系统联接到客运车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动马达可以经由飞轮联接到曲轴240，以实现发动机10的起动操作。
气缸14能够经由一系列进气空气通道242、244和246接收进气空气。除了气缸14之外，进气空气通道246还可以与发动机10的其它气缸连通。进气通道244可以包括具有节流板264的节气门262。在该特定示例中，节流板264的位置可以由控制器12经由提供给包括在节气门262中的电动马达或致动器的信号来改变，该配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，可以操作节气门262以改变提供到燃烧室以及其它发动机气缸的进气空气。节流板264的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。空气进气通道242可以包括进气空气温度(IAT)传感器和大气压力(BP)传感器。IAT传感器估计在发动机操作中使用的进气空气温度并向控制器12提供信号。类似地，BP传感器估计发动机操作的环境压力并且向控制器12提供信号。进气通道242可以进一步包括质量空气流量传感器和歧管空气压力传感器222，以用于向控制器12提供相应的信号MAF和MAP。
排气传感器228被示出为联接到排放控制装置278上游的排气通道248。传感器228可以是用于提供排气空气/燃料比(AFR)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)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热EGO)、NOx、HC或CO传感器。氧传感器可以用于估计进气和排气两者的AFR。基于AFR估计，例如加燃料的发动机操作参数可以被调整。
发动机10的每个气缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸14被示出为包括位于气缸14的上部区域的至少一个进气提升阀250和至少一个排气提升阀256。在一些实施例中，发动机10的每个气缸(包括气缸14)可以包括位于气缸的上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
进气门250可以由控制器12经由致动器252控制。类似地，排气门256可以由控制器12经由致动器254控制。在某些状况下，控制器12可以改变提供到致动器252和254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250和排气门256的位置可以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型或凸轮致动型或其组合。可以同时控制进气门正时和排气门正时，或者可以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任一种可能。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮，并且可以利用凸轮廓线变换(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，所述系统可以由控制器12操作以改变气门操作。例如，气缸14可以替代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。在另一些实施例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统来控制。使用阿特金森循环操作发动机包括以第一压缩比和第一进气门正时操作发动机，并且使用奥托循环操作发动机包括以第二压缩比和第二进气门正时操作发动机，第一压缩比第二压缩比低，第一进气门正时长于第二进气门正时。较长的进气门正时包括在进气冲程后延迟进气门关闭。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以包括用于启动燃烧的火花塞292。点火系统290能够在选择操作模式下响应于来自控制器12的火花提前信号SA，经由火花塞292向燃烧室14提供点火火花。使用阿特金森循环操作发动机进一步包括以第一火花正时操作，并且使用奥托循环操作发动机进一步包括以第二火花正时操作，第二火花正时相对于第一火花正时提前。替代地，第二火花正时可以相对于第一火花正时延迟。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞292，诸如，其中，发动机10可以通过自动点火或通过喷射燃料来启动燃烧，如同一些柴油发动机的情况。
在一些实施例中，发动机10的每个气缸可以配置有用于向其供应燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，示出气缸14包括两个燃料喷射器266和270。燃料喷射器266被示出为直接联接到气缸14，以用于在其中与经由电子驱动器268从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器266提供到燃烧气缸14的所谓的燃料直接喷射。而图1示出了作为侧喷射器的喷射器266，其也可以位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞292的位置。在用基于醇的燃料操作发动机时由于一些基于醇的燃料的低挥发性，此位置可以改善混合和燃烧。替代地，喷射器可以位于顶部并靠近进气门以改善混合。燃料可以从包括燃料箱、燃料泵、燃料轨和驱动器268的高压燃料系统272输送到燃料喷射器266。替代地，燃料可以由处于较低压力下的单级燃料泵输送，在这种情况下，与使用高压燃料系统相比，在压缩冲程期间直接燃料喷射的正时可能更受限制。进一步地，虽然未示出，但是燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力换能器。
燃料喷射器270被示出为以一种配置布置在进气通道246中，而不是在气缸14中，该配置为提供燃料到气缸14上游的进气道的所谓的进气道喷射。燃料喷射器270可以与经由电子驱动器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。燃料可以由燃料系统272输送到燃料喷射器270。
在气缸的单个循环期间，燃料可以由两个喷射器输送到气缸。例如，每个喷射器可以输送在气缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。进一步地，从每个喷射器输送的燃料的分布和/或相对量可以随着工况(诸如发动机负载和/或爆震)而变化，如下文所述。
燃料喷射器166和170可以具有不同的特性。不同的特性包括尺寸差别，例如，一个喷射器可能具有比另一个更大的喷射孔。其他差别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270和266之间喷射的燃料的分配比例，可以实现不同的效果。
燃料系统272中的燃料箱可以容纳具有不同燃料品质(诸如不同的燃料成分)的燃料。这些差别可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料混合物和/或它们的组合等。在一个示例中，可以同时将来自多个箱(各自包含不同辛烷值含量的燃料)的燃料供应到燃料喷射器270和266以用于燃烧。在另一示例中，燃料箱272可以具有带有不同辛烷值含量的燃料的独立隔室，并且可以同时喷射一种或多种类型的燃料用于燃烧。
辛烷值促进剂系统280可以联接到燃料系统272，以在使用奥托循环的发动机操作期间将经计量的量的辛烷值促进剂喷射到燃料系统中。辛烷值促进剂系统可以包括辛烷值促进剂储存器280、一个或多个辛烷值促进剂泵284、辛烷值促进剂管线287和辛烷值促进剂喷射器287。在较低的发动机扭矩需求期间，发动机可以使用阿特金森循环进行操作以增加燃料效率(由于较低压缩比)。对于使用阿特金森循环的发动机操作，可以使用较低辛烷值含量的燃料进行燃烧。因此，在此发动机操作期间，可能不期望辛烷值促进剂喷射。然而，在较高的发动机扭矩需求期间，发动机可以使用奥托循环进行操作，以便增加发动机扭矩输出(由于较高压缩比)。对于使用奥托循环的发动机操作，可能期望较高辛烷值含量的燃料。为了增加燃烧燃料中的辛烷值含量，可以向燃料系统喷射辛烷值促进剂。在一个示例中，经计量的量的辛烷值促进剂可以经由辛烷值促进剂喷射器287喷射到燃料管线中。在一个示例中，喷射的辛烷值促进剂的量可以基于喷射燃料的辛烷值含量，随着喷射燃料的辛烷值含量降低，该喷射的辛烷值促进剂的量增加。喷射的辛烷值促进剂的量可以进一步基于实际扭矩需求和阈值扭矩需求之间的差，随着差的增大，该喷射的辛烷值促进剂的量增加。在图3中描述了使用阿特金森循环和奥托循环的发动机操作的详细描述。以这种方式，单个燃料箱可以用于燃料储存，并且基于发动机操作可以使用辛烷值添加剂适时地喷射具有不同辛烷值含量的燃料。
排放控制装置278被示出为沿着排气传感器228下游的排气通道248布置。装置278可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置、微粒过滤器或其组合。
控制器12在图2中示出为微计算机，包括微处理器单元(CPU)206、输入/输出端口(I/O)208、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被示为只读存储器芯片(ROM)210)、随机存取存储器(RAM)212、保活存储器(KAM)214和数据总线。除了先前讨论的信号之外，控制器12还可以接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，包括来自踏板位置传感器234的驾驶员扭矩需求的测量值；来自质量空气流量传感器222的引入的质量空气流量(MAF)；来自联接到冷却套筒218的温度传感器216的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴240的霍尔效应传感器220(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224的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号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。
控制器12从图1和图2的各种传感器接收信号，并且采用图1和图2的各种致动器，以基于接收的信号和存储在控制器12的存储器上的指令来调节发动机操作。在一个示例中，控制器12可以基于来自踏板位置传感器234的输入估计扭矩需求，并且基于低于阈值的扭矩需求和低于(混合动力车辆中的电动马达的)阈值电池荷电状态，控制器可以向一个或多个发动机致动器发送信号以使用阿特金森循环来操作发动机。作为示例，为了使用阿特金森循环操作发动机，控制器12可以向联接到进气门的致动器252发送信号，以增加在进气冲程期间进气门打开的持续时间。如果估计的扭矩需求高于阈值，则控制器可以向一个或多个发动机致动器发送信号以使用奥托循环来操作发动机。作为示例，为了使用奥托循环操作发动机，控制器12可以向联接到进气门的致动器252发送信号，以减少进气冲程期间进气门打开的持续时间。此外，控制器12可以向辛烷值促进剂喷射器287发送脉冲宽度信号，以将期望量的辛烷值促进剂喷射到燃料管线，其中该燃料管线将燃料输送到气缸中用于燃烧。
以这种方式，图1和图2提供了用于混合动力车辆的系统，该系统包括：具有电池的电动马达；具有多个气缸的发动机；具有踏板位置传感器的加速器踏板；联接到每个气缸的进气门、排气门和火花塞；包括燃料箱、燃料泵、燃料管线和燃料喷射器的加燃料系统；包括辛烷值促进剂储存器、辛烷值促进剂泵、辛烷值促进剂管线和联接到燃料管线的辛烷值促进剂喷射器的辛烷值促进剂添加系统；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：基于来自踏板位置传感器的输入推断高于阈值扭矩需求；以及响应于高于阈值扭矩需求，致动辛烷值促进剂喷射器以向燃料管线喷射一定量的辛烷值促进剂，并且以较高压缩比、较短的进气门正时和延迟的火花正时来操作发动机。
图3示出可以被实施为调节发动机操作以输送期望的扭矩输出同时提高燃料效率的示例性方法300。执行方法300和本文包括的其余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结合从发动机系统的传感器(诸如上述参考图1-2所述的传感器)接收的信号来执行。根据下述方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。
在302处，该例程包括估计和/或测量当前车辆工况。评估的状况可以包括例如与电动马达联接的电池的荷电状态、驾驶员扭矩需求、发动机温度、发动机负载、发动机转速、节气门位置、排气压力、排气空气/燃料比等。另外，可以经由燃料传感器估计目前可用于燃烧的燃料的辛烷值含量。在一个示例中，燃料传感器可以包括醇含量传感器。
在304处，该例程包括确定期望的扭矩(功率)需求是否高于阈值扭矩。扭矩需求的估计可以基于加速器踏板位置。随着加速器踏板位置的增加，扭矩需求可以相应地增加。在一个示例中，控制器可以基于来自联接到加速器踏板的传感器的输入来推断加速器踏板位置。阈值扭矩需求可以基于最大发动机功率输出。作为示例，阈值扭矩可以对应于最大发动机功率输出的85％。
如果确定期望的扭矩需求低于阈值，则在306处，该例程包括确定电池荷电状态(SOC)是否大于阈值荷电。阈值荷电可以对应于，通过操作联接到电池的电动马达(即，通过以电模式操作混合动力车辆)操作车辆并供应期望的扭矩所需的荷电状态。如果确定电池荷电状态足以输送期望的扭矩，则在308处，可以停用发动机并且可以使用电动马达来操作车辆。
然而，如果确定电池荷电状态不足以提供期望的扭矩，则在310处，车辆发动机可以使用阿特金森循环进行操作。也就是说，车辆可以转换到发动机模式并且以阿特金森循环操作。在一个示例中，可以在低于阈值扭矩需求期间使用从电动马达抽取的马达扭矩推进车辆，并且响应于系统电池荷电状态的下降，在发动机以较小压缩比操作的情况下车辆操作转换到使用发动机扭矩的车辆推进。阿特金森循环中的压缩比低于膨胀比，从而提供较高的燃料效率。在一个示例中，在使用阿特金森循环的发动机操作期间，压缩比可以是10:1。
使用阿特金森循环操作发动机包括在311处，从燃料箱喷射燃料仍用于燃烧。因此，喷射的燃料可以是较低辛烷值含量的燃料，其是燃料箱中可用的默认燃料。特别地，使用较低辛烷值含量的燃料操作发动机包括不向燃料管线添加辛烷值促进剂。由于在使用阿特金森循环的发动机操作期间不需要添加辛烷值添加剂，所以使用阿特金森循环操作发动机可以是有成本效益的。使用阿特金森循环操作发动机进一步包括在312处，将当前燃烧事件的进气门正时切换到阿特金森循环气门正时。控制器可以向联接到进气门的致动器发送信号以保持进气门打开较长的持续时间。在一个示例中，在阿特金森循环期间，进气门可以在进气冲程且也在压缩冲程的一部分期间保持打开。而且，为了使用阿特金森循环操作发动机，在313处，可以将当前燃烧事件的火花正时调节到阿特金森循环火花正时。在一个示例中，控制器可以向火花塞发送信号以在此发动机操作期间延迟火花正时。在另一示例中，在使用阿特金森循环的发动机操作期间，控制器可以向火花塞发送信号以提前火花正时。
在318处，在使用阿特金森循环的发动机操作期间，可以对电动马达的电池进行充电。在低于阈值的发动机扭矩需求下，一旦电池荷电状态增加到高于阈值荷电，则电动马达和发动机可以同时操作(当发动机使用阿特金森循环操作时)以输送期望的扭矩需求。
然而，如果确定(在304处)期望的扭矩需求高于阈值，则可以推断出不能使用来自电动马达的马达扭矩或来自使用阿特金森循环操作的发动机的发动机扭矩来推进车辆。在一个示例中，可以在低于阈值扭矩需求期间，使用来自电动马达的马达扭矩来推进车辆，并且响应于发动机扭矩需求增加超过阈值扭矩需求，车辆操作被转换到使用发动机扭矩的车辆推进，其中，发动机以较高压缩比操作。因此，为了产生期望的扭矩，在314处，发动机可以使用奥托循环进行操作。奥托循环中的压缩比高于膨胀比，从而提供较高的扭矩输出。在一个示例中，在使用奥托循环的发动机操作期间，压缩比可以是12:1。为了通过使用奥托循环操作发动机来获得较高的扭矩输出，可以喷射较高辛烷值含量的燃料用于燃烧。喷射较高辛烷值含量的燃料包括在315处，在燃料喷射之前，将一定量的辛烷值促进剂经由辛烷值促进剂喷射器从辛烷值促进剂储存器喷射到燃料管线。喷射的辛烷值促进剂的量可以基于燃料箱中可用燃料的辛烷值含量和期望的扭矩输出。在一个示例中，可以将当前(增加的)扭矩需求与阈值扭矩需求进行比较，可以计算在增加的扭矩需求和阈值扭矩需求之间的差，并且可以基于增加的扭矩需求和阈值扭矩需求之间的差调节喷射到燃料管线的辛烷值促进剂的量。该调节可以包括随着该差增加，增加添加到燃料管线的辛烷值促进剂的量。对喷射到燃料管线的辛烷值促进剂量的调节可以进一步基于燃料的辛烷值水平，随着辛烷值水平降低，该量增加。控制器可以将诸如脉冲宽度的信号发送到辛烷值促进剂喷射器，以喷射期望剂量的辛烷值促进剂。辛烷值促进剂可能会增加喷射到气缸中用于燃烧的燃料的辛烷值含量，并且增加的辛烷值含量可能导致扭矩输出增加。
使用奥托循环操作发动机进一步包括在316处，将用于燃烧事件的进气门正时切换到奥托循环气门正时。控制器可以向联接到进气门的致动器发送信号，以将进气门保持打开较短的持续时间，诸如仅在进气冲程期间。使用奥托循环操作发动机进一步包括在317处，将燃烧事件的火花正时调节到奥托循环火花正时。在一个示例中，控制器可以在此发动机操作期间向火花塞发送信号以不再延迟火花正时。在另一示例中，在使用奥托循环的发动机操作期间，可以延迟火花正时。
然后，例程可以进行到318，并且在用奥托循环的发动机操作期间，电动马达的电池可以被充电。在满足对车辆操作的发动机功率的需求之后，可以利用发动机产生的任何剩余功率来对系统电池进行充电。以这种方式，发动机可以适时地用阿特金森循环和奥托循环操作，以提高燃料效率并且对电动马达的电池进行充电。
以这种方式，用于混合动力车辆的方法包括：通过将较低辛烷值含量的燃料喷射到以较小(lower)压缩比、较长进气门正时和第一火花正时操作的发动机中，使用发动机扭矩推进车辆；以及响应于扭矩需求的增加超过阈值扭矩需求，转换到通过将较高辛烷值含量的燃料喷射到以较高压缩比、较短进气门正时和相对于第一火花正时提前的第二火花正时操作的发动机来使用发动机扭矩推进车辆。这里，较低辛烷值含量的燃料和较高辛烷值含量的燃料由相同的基础燃料组成，较高辛烷值含量的燃料通过向基础燃料添加辛烷值促进剂而产生，而较低辛烷值含量的燃料通过不将辛烷值促进剂添加到基础燃料而产生。
图4示出示例性操作序列400，其示出调节发动机操作参数以输送期望的扭矩输出同时提高燃料效率。水平线(x轴线)表示时间，竖直标记t1-t6识别车辆操作中的重要时间。
第一曲线402示出加速器踏板位置(驾驶员需求)随时间的变化。第二曲线404示出车辆发动机的期望的扭矩输出。可以基于踏板位置来估计期望的扭矩需求。虚线405示出阈值发动机扭矩。当期望的发动机扭矩低于阈值扭矩时，发动机可以经由阿特金森循环使用较低压缩比来操作，以提高燃料经济性，并且当期望的发动机扭矩增加到高于阈值扭矩时，发动机可以经由奥托循环使用较高压缩比进行操作，以输送期望的扭矩。第三曲线406示出在不同循环中车辆发动机操作期间气缸的压缩比。第四曲线408示出向燃料系统添加辛烷值促进剂。线409和410表示在不同的时间间隔之间添加到燃料的辛烷值促进剂的量。第五曲线412示出表示在发动机操作期间的进气门打开持续时间的脉冲宽度。第六曲线414示出对用于推进车辆的电动马达供电的电池的荷电状态(SOC)。虚线415示出阈值电池SOC，低于该阈值电池SOC，车辆可能不再仅使用电动马达来推进。第七曲线416示出使用阿特金森循环的发动机操作，并且第八曲线418示出使用奥托循环的发动机操作。
在时间t1之前，车辆发动机可能不可操作，并且可以使用电动马达扭矩推进车辆。在此期间，由于使用来自电池(其向电动马达供应电力)的能量操作车辆，电池的荷电状态(SOC)可以单调减小。
在时间t2处，电池的SOC可以降低到阈值SOC以下，并且电动马达可能不再用于车辆推进。响应于电池SOC的减少，车辆发动机可以在不活动一段时间之后从静止状态起动。在时间t1和t2之间，踏板位置低于阈值，并且相应的发动机扭矩需求可以低于阈值水平。因此，为了在燃料效率方面操作发动机，在t2时，通过调节进气门正时以保持进气门打开持续较长时间(较大的脉冲宽度)，使用阿特金森循环来操作发动机。在使用阿特金森循环的操作期间，压缩比可能较低，导致提高的燃料效率。在以阿特金森循环的发动机操作期间，电池SOC可能保持不变，因为电池不用于为车辆推进提供电力，并且在使用阿特金森循环的发动机操作期间电池也可能不会被明显地充电。替代地，电池可以在使用阿特金森循环的发动机操作期间被适时地充电。
在时间t2，踏板位置可以增加到阈值位置以上，并且因此发动机扭矩需求也可以增加到阈值以上。响应于期望扭矩输出的增加，发动机可以转换为使用奥托循环进行操作。在时间t2和t3之间，为了使用奥托循环来操作发动机，可以调节进气门正时以保持进气门打开较短的持续时间(较小的脉冲宽度)。在使用奥托循环的操作期间，可以向燃料管线喷射辛烷值促进剂。辛烷值促进剂可能会增加喷射到气缸用于燃烧的燃料中的辛烷值含量，并且增加的辛烷值含量可能导致扭矩输出增加。向燃料管线喷射一定量的辛烷值促进剂包括经由辛烷值促进剂管线、辛烷值促进剂泵和辛烷值促进剂喷射器将辛烷值促进剂从辛烷值促进剂储存器喷射到燃料管线。随着扭矩需求和阈值扭矩需求之间的差增加，喷射的辛烷值促进剂的量(如由线409所示)增加，随着燃料箱中可用燃料的辛烷值含量降低，该量进一步增加。在奥托循环的发动机操作期间，可以使用在提供期望的发动机扭矩后的可用发动机功率来对向电动马达提供电力的电池充电，因此可以观察到电池SOC增加。
在时间t3处，踏板位置可以降低到阈值位置以下，并且因此发动机扭矩需求也可以下降到阈值以下。由于较低的扭矩需求，在时间t3和t4之间，发动机可以使用阿特金森循环进行操作，以提高燃料效率。为了从使用阿特金森循环的发动机操作转换为使用奥托循环的发动机操作，可以调节进气门正时以增加进气门打开的持续时间。此外，可以禁用辛烷值促进剂喷射器来暂停辛烷值促进剂喷射，并且可以恢复默认的较低辛烷值含量燃料的输送。在使用阿特金森循环的发动机操作期间，电池SOC可能不会明显变化。
在时间t4处，存在踏板位置增加；然而踏板位置不会增加到阈值位置以上。相应地，发动机扭矩需求可能增加但是继续低于阈值扭矩。在时间t4和t5之间，发动机可以使用阿特金森循环继续以较低压缩比操作。
在时间t5处，可能存在踏板位置降低。也可以推测，此时电池SOC已经增加到阈值SOC以上。因此，在时间t5和t6之间，发动机可以关停，并且车辆可以仅通过使用来自电动马达的电力来推进。
在时间t6处，踏板位置可以增加到高于阈值，并且相应的扭矩需求也可能增加到阈值以上。为了输送期望的功率，可以重新启动发动机，并且可以使用具有较高压缩比的奥托循环来开始发动机操作。可以将辛烷值促进剂添加到燃料系统，以增加喷射到气缸用于燃烧的燃料的辛烷值含量。由于此时的发动机扭矩需求高于时间t2和t2之间的发动机扭矩需求，所以后期时间t6喷射的辛烷值促进剂量(如由线410所示)高于在时间t2和t3之间喷射的辛烷值促进剂量(如由线409所示)。燃料的较高辛烷值含量可以有助于达到期望的功率水平。发动机可以继续使用奥托循环进行操作，直到期望的发动机功率降低到阈值以下，并且然后可以用阿特金森循环操作发动机，以提高燃料经济性。在奥托循环的操作期间，可以产生发动机扭矩以满足高于阈值的扭矩需求，并且同时系统电池可以被充电。
以这种方式，响应于发动机扭矩需求的增加，辛烷值添加剂可以适时地喷射到燃料系统，并且可以调节一个或多个发动机致动器以从使用阿特金森循环的发动机操作转换为奥托循环，以便输送期望的功率输出。
以这种方式，对于混合动力车辆系统，通过基于发动机扭矩需求和系统电池的荷电状态适时地在阿特金森循环和奥托循环之间切换发动机操作，可以优化车辆性能和能量效率。通过在当期望较低功率输出时和/或当电池荷电状态较低时的状况期间使用阿特金森循环操作发动机，可以提高燃料效率。此外，在使用奥托循环的发动机操作期间，系统电池可以同时充电。在奥托循环操作期间向燃料添加辛烷值促进剂的技术效果在于，可以适当地调节燃料的辛烷值含量，而不需要在发动机燃料系统中存在多种燃料，并且可以输送期望的发动机扭矩。通过在奥托循环和阿特金森循环中操作期间调节进气门正时以及火花正时，可以提高总体发动机性能。
一种用于包括发动机和马达的混合动力车辆的示例性方法包括：响应于低于阈值扭矩需求和低于系统电池的阈值荷电状态中的每个，使用阿特金森循环操作发动机，并且响应于高于阈值扭矩需求，使用奥托循环来操作发动机，其中，辛烷值促进剂添加到喷射的燃料。在任意前述示例中，另外或可选地，使用阿特金森循环来操作发动机包括以第一压缩比和第一进气门正时操作发动机，并且使用奥托循环来操作发动机包括以第二压缩比和第二进气门正时操作发动机，第一压缩比低于第二压缩比，第一进气门正时比第二进气门正时长。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，较长的进气门正时包括在进气冲程后延迟进气门关闭。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，使用阿特金森循环操作发动机进一步包括以第一火花正时操作，并且使用奥托循环操作发动机进一步包括用第二火花正时操作，第二火花正时相对于第一个火花正时提前。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，喷射辛烷值促进剂包括将辛烷值促进剂喷射到在燃料储存器下游且在燃料喷射器上游的燃料管线中。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，所喷射的辛烷值促进剂的量基于所喷射燃料的辛烷值含量，随着所喷射燃料的辛烷值含量降低，该量增加。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，喷射的辛烷值促进剂的量进一步基于实际扭矩需求与阈值扭矩需求之间的差，随着该差的增大，该量增加。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，阈值扭矩需求基于最大允许的发动机功率。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，使用阿特金森循环和奥托循环中的一个操作发动机进一步包括对系统电池进行充电。
另一种用于混合动力车辆的示例性方法包括：通过将较低辛烷值含量的燃料喷射到以较小压缩比、较长进气门正时和第一火花正时操作的发动机中，使用发动机扭矩推进车辆；以及响应于扭矩需求的增加超过阈值扭矩需求，转换为通过将较高辛烷值含量的燃料喷射到以较大压缩比、较短进气门正时和第二火花操作的发动机中来使用发动机扭矩推进车辆，其中，第二火花正时相对于第一火花正时被提前。任意前述示例进一步包括，另外或可选地，在低于阈值扭矩需求期间，使用来自电动马达的马达扭矩推进车辆，并且响应于系统电池荷电状态的下降，转换为使用发动机扭矩推进车辆，其中，发动机以较小压缩比操作。任意或全部的前述示例进一步包括：另外或可选地，在低于阈值扭矩需求期间，使用电动马达推进车辆，并且响应于发动机扭矩需求的增加超过阈值扭矩需求，转换为使用发动机扭矩推进车辆，其中，发动机以较大压缩比操作。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，喷射较高辛烷值含量的燃料包括：在从燃料箱喷射燃料之前，将一定量的辛烷值促进剂经由辛烷值促进剂喷射器从辛烷值促进剂储存器添加到将燃料箱联接到发动机的燃料管线，并且其中喷射较低辛烷值含量的燃料包括从燃料箱喷射燃料而不向燃料管线添加辛烷值促进剂。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，增加的扭矩需求基于踏板位置，随着踏板位置增加，扭矩需求增加，并且其中阈值扭矩需求基于最大发动机功率输出。任意或全部前述示例进一步包括，另外或可选地，将增加的扭矩需求与阈值扭矩需求进行比较，计算增加的扭矩需求和阈值扭矩需求之间的差，并且响应于高于阈值扭矩需求，基于增加的扭矩需求和阈值扭矩需求之间的差调节喷射到燃料管线的辛烷值促进剂的量。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，调节包括随着差增加而增加添加到燃料管线的辛烷值促进剂的量，该调节进一步基于燃料箱中的燃料的辛烷值水平，随着燃料箱中燃料的辛烷值水平降低，喷射的辛烷值促进剂的量增加。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，较长的进气门正时包括将进气门保持在打开位置以较长的持续时间，并且较短的进气门正时包括将进气门保持在打开位置以较短的持续时间。
在又一示例中，一种用于混合动力车辆的系统包括：具有电池的电动马达；具有多个气缸的发动机；具有踏板位置传感器的加速器踏板；联接到每个气缸的进气门、排气门和火花塞；包括燃料箱、燃料泵、燃料管线和燃料喷射器的加燃料系统；包括辛烷值促进剂储存器、辛烷值促进剂泵、辛烷值促进剂管线和联接到燃料管线的辛烷值促进剂喷射器的辛烷值促进剂添加系统；以及具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令的控制器，用于：基于来自踏板位置传感器的输入推断高于阈值扭矩需求；以及响应于高于阈值扭矩需求，致动辛烷值促进剂喷射器以向燃料管线喷射一定量的辛烷值促进剂，并且以较大压缩比、较短的进气门正时和延迟的火花正时来操作发动机。在前述示例中，另外或可选地，该控制器包括进一步的指令，用于：响应于低于阈值扭矩需求和低于阈值电池荷电状态，致动辛烷值促进剂喷射器以暂停辛烷值促进剂喷射；以及以较大压缩比、较短的进气门正时和延迟的火花正时操作发动机。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，向燃料管线喷射一定量的辛烷值促进剂包括经由辛烷值促进剂管线、辛烷值促进剂泵和辛烷值促进剂喷射器将辛烷值促进剂从辛烷值促进剂储存器喷射到燃料管线，随着扭矩需求和阈值扭矩需求之间的差增加，该量增加，随着燃料中的辛烷值含量降低，该量进一步增加。在任意或全部前述示例中，另外或可选地，以较大压缩比操作发动机包括产生发动机扭矩以满足高于阈值的扭矩需求，并且同时对电池充电。
替代地，和/或在任意前述示例中，与阿特金森循环发动机相比，系统可以调节在奥托循环操作期间不同地喷射的辛烷值促进剂。与阿特金森循环发动机操作相比，响应于爆震在奥托循环操作期间辛烷值促进剂喷射可能比阿特金森循环操作更积极(例如，响应于爆震的指示可以提供较高的喷射增加，和/或响应于爆震可以提供辛烷值促进剂喷射的较长的保持)。对于不同的电池SOC(至少在一个示例中，包括在响应于爆震提供模式间更大程度的差的较高SOC下)，可以进一步调节操作模式之间的增益差，从而使奥托循环操作在较高的SOC和/或较高的环境空气温度下甚至更积极。
应注意，本文中包括的示例控制和估计例程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时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合来执行。本文中描述的特定例程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。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按照所示的顺序执行，并行执行或在某些情况下被省略。同样地，处理的顺序不一定需要实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点，而是为了便于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略，可以重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要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，其中所描述的动作通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行。
应该理解，本文公开的配置和例程在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于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公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性能的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别地指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以是指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被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/或性能的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论是与原始权利要求相比更宽、更窄、相等或不同的范围，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于包括发动机和马达的混合动力车辆的方法，包括：
响应于低于阈值扭矩需求和低于系统电池的阈值荷电状态中的每个，使用阿特金森循环操作所述发动机；以及
响应于高于阈值扭矩需求，使用具有添加到喷射的燃料的辛烷值促进剂的奥托循环操作所述发动机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述阿特金森循环操作所述发动机包括以第一压缩比、第一进气门正时并在没有辛烷值促进剂被添加到喷射的燃料的情况下操作所述发动机，并且使用所述奥托循环操作所述发动机包括以第二压缩比和第二进气门正时操作所述发动机，所述第一压缩比小于所述第二压缩比，所述第一进气门正时长于所述第二进气门正时。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一进气门正时包括在进气冲程之后延迟进气门关闭。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述阿特金森循环操作所述发动机进一步包括以第一火花正时操作，并且使用所述奥托循环操作所述发动机进一步包括以第二火花正时操作，所述第二火花正时相对于所述第一火花正时被提前。
5.根据权利要求1所述的方法，其中喷射所述辛烷值促进剂包括将所述辛烷值促进剂喷射到在燃料储存器下游且在燃料喷射器上游的燃料管线中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中喷射的辛烷值促进剂的量基于喷射的燃料的辛烷值含量，随着所述喷射的燃料的所述辛烷值含量降低，所述量增加。
7.根据权利要求6所述的方法，其中喷射的辛烷值促进剂的所述量进一步基于实际扭矩需求和所述阈值扭矩需求之间的差，随着所述差增大，所述量增加。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值扭矩需求基于最大允许的发动机功率。
9.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述阿特金森循环和所述奥托循环中的一个操作所述发动机进一步包括对所述系统电池进行充电。
10.一种用于混合动力车辆的方法，包括：
通过将较低辛烷值含量的燃料喷射到以较小压缩比、较长进气门正时和第一火花正时操作的发动机中，使用发动机扭矩推进所述车辆；以及
响应于扭矩需求增加超过阈值扭矩需求，转换到通过将较高辛烷值含量的燃料喷射到以较大压缩比、较短进气门正时和相对于所述第一火花正时被提前的第二火花正时操作的所述发动机，使用发动机扭矩推进所述车辆，其中喷射所述较高辛烷值含量的燃料包括向喷射的燃料中添加辛烷值促进剂。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在低于阈值扭矩需求期间，使用来自电动马达的马达扭矩推进所述车辆，并且响应于系统电池荷电状态的下降，转换到所述发动机以所述较小压缩比操作的使用发动机扭矩进行的车辆推进。
12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在低于阈值扭矩需求期间使用电动马达推进所述车辆，并且响应于发动机扭矩需求增加高于所述阈值扭矩需求，转换到所述发动机以所述较大压缩比操作的使用发动机扭矩进行的车辆推进。
13.根据权利要求10所述的方法，其中喷射较高辛烷值含量的燃料包括在从燃料箱喷射燃料之前，将一定量的辛烷值促进剂经由辛烷值促进剂喷射器从辛烷值促进剂储存器添加到将所述燃料箱联接到所述发动机的燃料管线，并且其中喷射较低辛烷值含量的燃料包括在没有将所述辛烷值促进剂添加到所述燃料管线的情况下喷射来自所述燃料箱的所述燃料。
14.根据权利要求10所述的方法，其中增加的扭矩需求基于踏板位置，随着踏板位置增加，所述扭矩需求增加，并且其中所述阈值扭矩需求基于最大发动机功率输出。
15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：将增加的扭矩需求与所述阈值扭矩需求进行比较，计算所述增加的扭矩需求与所述阈值扭矩需求之间的差，并且响应于高于阈值扭矩需求，基于所述增加的扭矩需求和所述阈值扭矩需求之间的所述差，调节喷射到所述燃料管线的辛烷值促进剂的所述量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述调节包括随着所述差增加而增加添加到所述燃料管线的辛烷值促进剂的所述量，所述调节进一步基于所述燃料箱中的所述燃料的辛烷值水平，随着所述燃料箱中的所述燃料的所述辛烷值水平降低，喷射的辛烷值促进剂的所述量增加。
17.根据权利要求10所述的方法，其中较长的进气门正时包括在进气冲程期间将所述进气门保持在打开位置达较长持续时间，并且较短的进气门正时包括在所述进气冲程期间将所述进气门保持在所述打开位置达较短持续时间。
18.一种用于混合动力车辆的系统，包括：
电动马达，其由电池驱动；
发动机，其具有多个气缸；
加速器踏板，其联接到踏板位置传感器；
进气门、排气门、燃料喷射器和火花塞，其联接到所述多个气缸中的每个；
加燃料系统，其包括燃料箱、燃料泵和燃料管线，所述燃料管线经由相应的燃料喷射器将由所述燃料泵吸入的燃料从所述燃料箱输送到所述多个气缸中的每个；
辛烷值促进剂添加系统，其包括辛烷值促进剂储存器、辛烷值促进剂泵、辛烷值促进剂管线和辛烷值促进剂喷射器，所述辛烷值促进剂喷射器将由所述促进剂泵吸入的辛烷值促进剂输送到所述燃料喷射器上游的所述燃料管线；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，以用于：
基于来自踏板位置传感器的输入推断高于阈值扭矩需求；以及
响应于高于阈值扭矩需求，
致动所述辛烷值促进剂喷射器以向所述燃料管线喷射一定量的辛烷值促进剂，其中喷射的所述辛烷值促进剂的量基于喷射的燃料的辛烷值含量；并且
以较大压缩比、较短的进气门正时和提前的火花正时操作所述发动机。
19.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以用于：
响应于低于阈值扭矩需求和低于阈值电池荷电状态中的每个，
致动所述辛烷值促进剂喷射器以暂停辛烷值促进剂喷射；以及
以较小压缩比、较长的进气门正时和延迟的火花正时操作所述发动机。
20.根据权利要求18所述的系统，其中以所述较大压缩比操作所述发动机包括产生发动机扭矩以满足所述高于阈值扭矩需求，并且同时对所述电池充电。
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