DE102017109288A1 - Verfahren und system zur motorsteuerung - Google Patents

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Abstract

Es sind Verfahren und Systeme zum Bilden von Synergien der Vorteile eines Mehrstoffverbrennungsmotors in einem Hybridfahrzeugsystem bereitgestellt. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors kann die Steuerung als Reaktion auf eine Änderung der Anforderung des Fahrers wählen, zwischen den Kraftstoffen umzuschalten oder einen aktuellen Kraftstoff beizubehalten, während Hilfe durch gespeicherte Energie verwendet wird. Die Auswahl kann auf der Kombination von Kraftstoff und einem Ausgleich gespeicherter Energie basieren, die den höchsten Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors bei den niedrigsten Kraftstoffkosten bereitstellt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern der Kraftstoffnutzung eines Motors in einem Hybridfahrzeugsystem.
  • Hintergrund/Kurzdarstellung
  • Verbrennungsmotoren können unter Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Kraftstoffe betrieben werden, die in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen separat zugeführt werden können oder in variierenden Verhältnissen zugeführt werden. Die unterschiedlichen Kraftstoffe können bei einer konkreten Betriebsbedingung unterschiedlich effizient sein. Zum Beispiel kann ein Verbrennungsmotor einen ersten Kraftstoff (z. B. Ethanol) und einen zweiten Kraftstoff (z. B. Benzin) verwenden, von denen jeder unterschiedliche Fähigkeiten zur Klopfunterdrückung aufweist, um die Motorklopfgrenzen zu verringern, während die Gesamtkraftstoffeffizienz verbessert wird. Im Grunde genommen können verschiedene Gründe dafür existieren, warum unterschiedliche, für den Verbrennungsmotor verfügbare Kraftstoffe bei unterschiedlichen Motorbetriebsbedingungen unterschiedlich effizient sein können. Zum Beispiel können die verfügbaren Kraftstoffe unterschiedliche Oktanzahlen aufweisen, was sich auf die Spätzündungsverwendung und den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors bei hohen Lasten auswirkt (zum Beispiel, wenn es sich bei den unterschiedlichen Kraftstoffen um komprimiertes Erdgas im Vergleich zu Benzin oder um E85 im Vergleich zu Benzin oder Kraftstoff mit normaler Qualität im Vergleich zu Kraftstoff mit Premiumqualität handelt). Darüber hinaus können unterschiedliche Kraftstoffe beispielsweise eine unterschiedliche Pumparbeit aufweisen (zum Beispiel, wenn die unterschiedlichen Kraftstoffe einen gasförmigen Kraftstoff im Vergleich zu einem flüssigen Kraftstoff oder einen über ein Saugrohr eingespritzten Kraftstoff im Vergleich zu einem direkt eingespritzten Kraftstoff umfassen). Ferner können unterschiedliche Kraftstoffe beispielsweise zu unterschiedlichen parasitären Verlusten führen (zum Beispiel, wenn die Kraftstoffe einen Kraftstoff, der über Hochdruck-Direkteinspritzung zugeführt wird, im Vergleich zu einem Kraftstoff, der durch Niederdruck-Saugrohreinspritzung zugeführt wird, umfassen).
  • Motorsteuerungssysteme können auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen, der Kraftstoffverfügbarkeit sowie der Kraftstoffkosten einen Kraftstoff aus den vielen verfügbaren Kraftstoffen zum Einspritzen in Zylinder auswählen. Ein Beispiel für einen Ansatz wird von Surnilla et al. in US 7,703,435 dargestellt. Darin basiert die Kraftstoffauswahl auf der Kraftstoffverfügbarkeit, der Motortemperatur und den Klopfgrenzen. Ein weiteres Beispiel für einen Ansatz wird von Williams et al. in US20140067540 dargestellt. Darin basiert die Kraftstoffauswahl auf den Kraftstoffkosten in einem interessierenden geografischen Gebiet.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Ansätzen erkannt. Zum Beispiel können Einschränkungen und Abstriche im Zusammenhang mit der Kraftstoffauswahl vorliegenden, zum Beispiel verringerter Wirkungsgrad, verringertes Drehmoment oder verringerte Leistung, wenn ein bestimmter Kraftstoff aus Kostengründen ausgewählt wird. Ein weiteres Problem besteht darin, dass häufige Veränderungen in Bezug auf Pedalanforderungen des Bedieners wie häufige, übersteigerte Pedalanforderungen bewirken können, dass sich die Motorlast vor- und zurückbewegt, was ein häufiges Umschalten zwischen den Kraftstoffen zur Folge hat. Ein übermäßiges Umschalten zwischen den Kraftstoffen kann die Kraftstoffeffizienz aufgrund der während der Übergänge auftretenden Verluste herabsetzen. Darüber hinaus kann das häufige Umschalten Störungen des Drehzahl/Last- und des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zur Folge haben. Das Problem kann bei einem Hybridfahrzeug, bei dem der Verbrennungsmotor einen mehrfachen Motoranlauf und- ablauf erlebt (zum Beispiel bei häufigen Start/Stopp-Ereignissen), verschärft sein.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass die Betriebskosten eines Hybridantriebs mit Mehrstoffverbrennungsmotor durch das Bestimmen minimaler Kosten für den Fahrzeugbetrieb bei effizientester Drehzahl/Last für jeden Kraftstoff bei der vom Fahrer angeforderten Leistung verringert (z. B. minimiert) werden können, während ein Ausgleich mit Batterieenergie erfolgt und während darüber hinaus Drehmomentschwankungen unter Verwendung von Elektromotordrehmoment ausgeglichen werden. Insbesondere kann Batterieenergie zur Verringerung der Häufigkeit des Umschaltens zwischen Kraftstoffen genutzt werden, während darüber hinaus die Kosten für den Betrieb mit einem bestimmten Kraftstoff verbessert werden, ohne durch Einschränkungen und Abstriche in Verbindung damit beeinträchtigt zu werden. Zum Beispiel kann die Kraftstoffeffizienz durch ein Verfahren für ein Hybridfahrzeugsystem verbessert werden, das Folgendes umfasst: Antreiben des Fahrzeugs über einen Verbrennungsmotor, der einen ersten Kraftstoff und einen zweiten Kraftstoff auf Grundlage der Anforderung des Fahrers verbrennt; und als Reaktion auf eine Veränderung der Anforderung des Fahrers Einstellen der relativen Verwendung des ersten Kraftstoffs und des zweiten Kraftstoffs auf Grundlage von jedem von der Veränderung der Anforderung des Fahrers und einem Batterieladestatus. Zum Beispiel kann eine Steuerung zwischen dem Beibehalten der Verwendung des ersten Kraftstoffs oder dem Übergehen zu dem zweiten Kraftstoff auswählen. Infolgedessen können ein häufiges Umschalten zwischen den Kraftstoffen und damit verbundene Verluste verringert werden.
  • Zum Beispiel kann ein Hybridfahrzeugsystem mit einem batteriebetriebenen Elektromotor zum Antreiben der Fahrzeugräder mittels eines Elektromotordrehmoments sowie einem Zweistoffverbrennungsmotor konfiguriert sein, wobei einer der zwei Kraftstoffe zum Antreiben der Fahrzeugräder mittels eines Verbrennungsmotordrehmoments verwendet wird. Die zwei Kraftstoffe können unterschiedliche Oktanzahlen aufweisen und dem Motor über einzelne Zufuhrsysteme zugeführt werden. Zum Beispiel können die zwei Kraftstoffe einen Ethanolkraftstoff mit höherer Oktanzahl umfassen, der einem Motorzylinder per Direkteinspritzung zugeführt wird, und einen Benzinkraftstoff mit geringerer Oktanzahl, der dem Motorzylinder per Saugrohreinspritzung zugeführt wird. Bei einer bestimmten Anforderung des Fahrers kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, die Kraftstoffeffizienz mit der Energie für jeden verfügbaren Kraftstoff, einschließlich eines Kraftstoffs, mit dem der Motor aktuell betrieben wird, sowie eines alternativen verfügbaren Kraftstoffs, zu vergleichen. Bei Abruf der Kosten für jeden Kraftstoff (zum Beispiel aus der Cloud) kann die Effizienz durch die Kosten geteilt werden, um einen Wert zur „Arbeit pro Dollar“ für jeden Kraftstoff zu bestimmen. Die Steuerung kann die Effizienz jedes Kraftstoffs im Anschluss mit einem Bereich von Batterieausgleichswerten neu berechnen. Die Batterieausgleichswerte können auf Grundlage des Batteriesystemladestatus bestimmt werden und einen positiven Ausgleich (bei dem Batterieenergie mittels Batterieentladung zur Steigerung der Motorleistung verwendet wird) sowie einen negativen Ausgleich (bei dem Batterieenergie mittels Batterieaufladung zum Einstellen der Motorleistung verwendet wird) beinhalten. Unter der Annahme einer durchschnittlichen Takteffizienz für Batterieenergie, die von dem Motor erzeugt wird, kann die Steuerung die Werte zur „Batteriearbeit pro Dollar“ für jeden Kraftstoff berechnen. Die Steuerung kann anschließend durch Vergleichen der Kosten auswählen, ob sie die Verwendung des aktuellen Kraftstoffs (mit oder ohne Batterieausgleich) fortsetzt oder zur Verwendung des anderen Kraftstoffs (mit oder ohne Batterieausgleich) übergeht. Insbesondere kann, wenn durch den Übergang zu dem anderen Kraftstoff eine größere Verbesserung der Effizienz und Kosten als ein Schwellenwert erzielt wird, der Übergang unter Aufrechterhaltung der sonstigen Verwendung des aktuellen Kraftstoffs ausgeführt werden. Sämtliche Schwankungen, die sich während des Übergangs ergeben, können unter Verwendung von Drehmoment des Elektromotors ausgeglichen werden. Ebenfalls im Anschluss an die Kraftstoffauswahl kann die Steuerung Einstellungen des Elektromotordrehmoments auf einen Betrieb des Verbrennungsmotors in einem schmalen Betriebsbereich in Bezug auf die Drehzahl/Last verwenden, bei denen die Effizienz des ausgewählten Kraftstoffs optimiert wird, während ein konkretes Leistungsniveau des Fahrzeugs beibehalten wird.
  • Auf diese Weise können Verluste hinsichtlich der Kraftstoffeffizienz bei einem Fahrzeugsystem verringert werden. Eine der technischen Auswirkungen der Verwendung von Batterieenergie zum Verlängern des Betriebs eines Mehrstoffmotors mit einem konkreten Kraftstoff in einem Hybridfahrzeug besteht darin, dass Verluste, die mit einem häufigen Umschalten zwischen den Kraftstoffen verbunden sind, reduziert werden. Insbesondere kann Batterieenergie verwendet werden, um den Betrieb des Verbrennungsmotors mit einem aktuellen Kraftstoff bei einer effizienteren Leistung beizubehalten. Während des Betriebs des Motors mit dem effizienteren und kostengünstigeren Kraftstoff kann Batterieenergie bis zu einem Schwellenwert verwendet werden, um Differenzen in Bezug auf die Leistung auszugleichen, wobei der Schwellenwert auf einem damit verbundenen Kostenaufwand basiert. Die technische Wirkung der Verwendung von Batterieenergie zum Erfüllen der Anforderungen des Fahrers während eine kostengünstige und effiziente Kraftstoffverwendung in einem Mehrstoffmotor während ausgewählter Motorbetriebsbedingungen beibehalten wird, besteht darin, dass ein Umschalten zwischen den Kraftstoffen verringert werden kann. Darüber hinaus kann der Betrieb des Verbrennungsmotors in einem effizienteren und kostengünstigeren Kraftstoffmodus trotz Änderungen in Bezug auf die Anforderung des Fahrers oder die Raddrehmomentanforderung verlängert werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um auf vereinfachte Art und Weise eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands herauszustellen, dessen Schutz- und Geltungsbereich einzig und allein in den Ansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in irgendeinem Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein beispielhaftes Antriebssystem für ein Hybridelektrofahrzeug.
  • 2 zeigt eine Teilansicht des Verbrennungsmotors.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm auf höherer Ebene zum Einstellen der Kraftstoffauswahl als Reaktion auf eine Anforderung des Fahrers in einem Hybridelektrofahrzeug durch Nutzen von Batterieenergie.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Darstellung zur Auswahl der Kraftstoffverwendung.
  • 5 zeigt beispielhafte Einstellungen der Kraftstoffverwendung während des Betriebs eines Hybridfahrzeugsystems.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz in einem Hybridfahrzeugsystem wie dem Fahrzeugsystem aus 1. Das Fahrzeugsystem kann einen Mehrstoffmotor umfassen, der dazu konfiguriert ist, mit mindestens einem von zwei verfügbaren Kraftstoffen entsprechend der Beschreibung unter Bezugnahme auf das Verbrennungsmotorsystem aus 2 betrieben zu werden. Eine Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerungsroutine wie die Beispielroutine aus 3 durchzuführen, um zwischen dem Übergang zu einem alternativen Kraftstoff und dem Beibehalten der Verwendung eines aktuellen Kraftstoffs zu wählen, während Defizite in Bezug auf Anforderungen unter Verwendung von Batterieenergie und Elektromotordrehmoment bewältigt werden. Die Auswahl kann ermöglichen, dass der effizientere und kostengünstigere Kraftstoff für das konkrete Leistungsniveau verwendet wird. Eine beispielhafte Darstellung, die von der Steuerung zum Auswählen eines Kraftstoffs verwendet werden kann, ist unter Bezug auf 4 dargestellt. Ein beispielhafter Hybridfahrzeugbetrieb mit Einstellungen der Kraftstoffverwendung ist in 5 dargestellt. Auf diese Weise kann Zweistofftechnologie(oder Mehrstoff-) eine Synergie mit der Hybridfahrzeugtechnologie bilden, um wesentliche Verbesserungen in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz zu erzielen.
  • 1 bildet ein Hybridantriebssystem 100 für ein Fahrzeug ab. In der abgebildeten Ausführungsform handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Hybridelektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle – HEV), doch alternative Ausführungsformen könnten Hybridfahrzeuge beinhalten, die hydraulische, pneumatische, Schwungrad- oder sonstige Energiespeichersysteme und Elektromotoren verwenden. Das Antriebssystem 100 umfasst einen inneren Verbrennungsmotor 10 mit einer Vielzahl von Zylindern 30. Der Kraftstoff kann jedem Zylinder des Motors 10 über ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, das eine oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und Einspritzvorrichtungen 66 beinhaltet. Eine detaillierte Ausführungsform des Verbrennungsmotors ist in Bezug auf 2 dargestellt.
  • Der Motor 10 führt dem Getriebe 44 über die Drehmomenteingabewelle 18 Leistung zu. In dem abgebildeten Beispiel handelt es sich bei dem Getriebe 44 um ein Leistungsverzweigungsgetriebe (oder Transaxle-Getriebe), das ein Planetengetriebe 22 und ein oder mehrere rotierende Getriebeelemente beinhaltet. Das Getriebe 44 umfasst ferner einen elektrischen Generator 24 und einen Elektromotor 26. Der elektrische Generator 24 und der Elektromotor 26 können auch als elektrische Maschinen bezeichnet werden, da sie jeweils entweder als Motor oder als Generator betrieben werden können. Das Drehmoment wird aus dem Getriebe 44 zum Antreiben der Fahrzeugantriebsräder 52 über eine Getriebeübersetzung zur Kraftübertragung 34, eine Drehmomentausgabewelle 19 und eine Differential-und-Achs-Anordnung 36 ausgegeben.
  • Der Generator 24 ist antreibbar mit dem Elektromotor 26 verbunden, sodass jeder von dem elektrischen Generator 24 und dem Elektromotor 26 unter Verwendung elektrischer Energie von einer Speichervorrichtung für elektrische Energie betrieben werden kann, die hier als Batterie 54 abgebildet ist. In einigen Ausführungsformen kann eine Energieumwandlungsvorrichtung wie zum Beispiel ein Wechselrichter zwischen der Batterie und dem Motor angeschlossen sein, um den DC-Ausgang der Batterie in einen AC-Ausgang zur Verwendung durch den Elektromotor umzuwandeln. In alternativen Ausführungsformen kann der Wechselrichter jedoch in dem Elektromotor konfiguriert sein. Aufgrund der mechanischen Eigenschaften des Planetengetriebes kann der Generator 24 durch ein Leistungsausgabeelement (an einer Ausgabeseite) des Planetengetriebes 22 mittels mechanischer Verbindung 32 angetrieben werden, wie nachstehend näher erläutert.
  • Der Elektromotor 26 kann in einem Regeneriermodus betrieben werden, d. h. als Generator, um Energie von einer Fahrzeugbewegung und/oder dem Motor aufzunehmen und die aufgenommene kinetische Energie in eine zum Speichern in der Batterie 54 geeignete Energieform umzuwandeln. Ferner kann der Elektromotor 26 bei Bedarf als Motor oder Generator betrieben werden, um von dem Verbrennungsmotor bereitgestelltes Drehmoment zu erweitern oder aufzunehmen, zum Beispiel während eines Umschaltens eines Verbrennungsmotors 10 zwischen unterschiedlichen Verbrennungsbetrieben (z. B. während des Umschaltens zwischen einem Funkentzündungs- und einem Kompressionsentzündungsbetrieb). Zum Beispiel kann unter Bedingungen, bei denen die Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors höher als die Anforderung des Fahrers ist, die Drehmomentdifferenz an dem Elektromotor absorbiert und zum Laden der Batterie verwendet werden, wodurch die Drehmomentschwankung ausgeglichen wird.
  • Das Planetengetriebe 22 umfasst ein Hohlrad 42, ein Sonnenrad 43 und eine Planetenträgeranordnung 46. Das Hohlrad und das Sonnenrad können über den Träger aneinander gekoppelt sein. Eine erste Eingabeseite des Planetengetriebes 22 ist an den Verbrennungsmotor 10 gekoppelt, während eine zweite Eingabeseite des Planetengetriebes 22 an den Generator 24 gekoppelt ist. Eine Ausgabeseite des Planetengetriebes ist über eine Getriebeübersetzung zur Lastübertragung 34, die ein oder mehrere in Eingriff stehende Zahnradelemente 60–68 beinhaltet, an die Fahrzeugantriebsräder 52 gekoppelt. In einem Beispiel kann es sich bei den in Eingriff stehenden Zahnradelementen 60–68 um Stufenverhältniszahnradelemente handeln, wobei die Trägeranordnung 46 den Stufenverhältniszahnrädern Drehmoment zuführen kann. Die Zahnradelemente 62, 64 und 66 sind an einer Vorgelegewelle 17 befestigt, wobei das Zahnradelement 64 ein durch den Elektromotor angetriebenes Zahnradelement 70 in Eingriff nimmt. Der Elektromotor 26 treibt das Zahnradelement 70 an, das als Drehmomenteingabe für das Vorgelegegetriebe fungiert. Auf diese Weise kann der Planetenträger 46 (und folglich der Verbrennungsmotor und der Generator) über ein oder mehrere Zahnradelemente an die Fahrzeugräder und den Elektromotor gekoppelt sein.
  • Das Hybridantriebssystem 100 kann in verschiedenen Ausführungsformen betrieben werden, die ein Vollhybridsystem beinhalten, wobei das Fahrzeug nur von dem Verbrennungsmotor und dem Generator zusammen oder nur von dem Elektromotor oder von einer Kombination angetrieben wird. Alternativ können Hilfs- oder Mildhybridausführungsformen ebenfalls verwendet werden, wobei es sich bei dem Verbrennungsmotor um die primäre Drehmomentquelle handelt und der Elektromotor selektiv unter bestimmten Bedingungen, zum Beispiel während eines Gasbetätigungsereignisses, Drehmoment hinzufügt. Dementsprechend kann das Hybridantriebssystem 100 in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden.
  • Zum Beispiel kann das Fahrzeug in einem ersten Modus mit angelassenem Verbrennungsmotor angetrieben werden, der hier ebenfalls als „Verbrennungsmotor“-Modus bezeichnet wird, wobei der Verbrennungsmotor 10 zusammen mit dem elektrischen Generator (der dem Planetengetriebe Reaktionsdrehmoment bereitstellt und ein Nettoplanetenleistungsdrehmoment für den Antrieb ermöglicht) betrieben und als primäre Drehmomentquelle für die Antriebsräder 52 verwendet wird (der Generator kann den Rädern ebenfalls Drehmoment bereitstellen, wenn der Elektromotor-Modus verwendet wird). Während des „Verbrennungsmotor“-Modus kann dem Verbrennungsmotor 10 aus einem Kraftstofftank über die Einspritzvorrichtung 66 Kraftstoff zugeführt werden, sodass der Verbrennungsmotor unter Kraftstoffversorgung laufen kann, um das Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Insbesondere wird dem Hohlrad des Planetengetriebes Leistung des Verbrennungsmotors zugeführt. Gleichzeitig stellt der Generator dem Sonnenrad 43 Drehmoment bereit, wodurch ein Reaktionsdrehmoment auf den Verbrennungsmotor produziert wird. Infolgedessen wird vom Planetenträger Drehmoment an die Zahnräder 62, 64, 66 an der Vorgelegewelle 17 ausgegeben, die die Leistung wiederum den Rädern 52 zuführt. Gegebenenfalls kann der Verbrennungsmotor so betrieben werden, dass mehr Drehmoment als zum Antreiben benötigt ausgegeben wird, wobei die zusätzliche Leistung in diesem Fall von dem Motor (im Generiermodus) aufgenommen wird, um die Batterie 54 aufzuladen oder elektrische Energie für sonstige Fahrzeuglasten bereitzustellen. In diesem Modus wird nur Verbrennungsmotordrehmoment zum Antreiben der Fahrzeugräder verwendet.
  • In einem weiteren Beispiel kann das Fahrzeug in einem zweiten Modus mit angelassenem Verbrennungsmotor angetrieben werden, der hier auch als „Hilfs“-Modus bezeichnet wird. Während des Hilfsmodus wird der Verbrennungsmotor 10 als primäre Drehmomentquelle zum Antreiben der Räder 52 betrieben und verwendet, und der Elektromotor wird als zusätzliche Drehmomentquelle verwendet, um mit dem von dem Motor 10 bereitgestellten Drehmoment zusammenzuwirken und dieses zu ergänzen. Während des „Hilfs“-Modus wird dem Verbrennungsmotor 10 wie in dem Nur-Verbrennungsmotor-Modus Kraftstoff zugeführt, um den Motor unter Kraftstoffversorgung laufen zu lassen und den Fahrzeugrädern Drehmoment bereitzustellen. In diesem Modus wird nur Verbrennungsmotordrehmoment zum Antreiben der Fahrzeugräder verwendet.
  • In einem weiteren Beispiel kann das Fahrzeug in einem Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor angetrieben werden, der in der vorliegenden Schrift auch als Elektromodus bezeichnet wird, wobei der batteriebetriebene Elektromotor 26 als einzige Drehmomentquelle zum Antreiben der Räder 52 verwendet wird. Daher kann während des Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor unabhängig davon, ob der Verbrennungsmotor läuft oder nicht, kein Kraftstoff in den Motor 10 eingespritzt werden. Der Modus „mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor“ kann zum Beispiel beim Fahren mit konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit, während des Bremsens, während leichter Beschleunigung bei niedrigen Drehzahlen, während des Haltens an Ampeln usw. verwendet werden. Insbesondere wird Elektromotorleistung dem Zahnradelement 70 zugeführt, das wiederum die Zahnradelemente auf der Vorgelegewelle 17 antreibt und daraufhin die Räder 52 antreibt. In diesem Modus wird nur Elektromotordrehmoment zum Antreiben der Fahrzeugräder verwendet.
  • Das Antriebssystem 100 kann ferner ein Steuerungssystem umfassen, das eine Steuerung 12 umfasst, die dazu konfiguriert ist, Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind) zu empfangen, und Steuersignale an eine Vielzahl von Betätigungselementen 81 (für die hier verschiedene Beispiele beschrieben sind) sendet. Zum Beispiel können die Sensoren 16 verschiedene Druck- und Temperatursensoren, einen Füllstandssensor, verschiedene Abgassensoren und sonstige Sensoren wie die in Bezug auf 2 beschriebenen umfassen. Die verschiedenen Betätigungselemente können beispielsweise den Getriebezahnradsatz, die Zylindereinspritzventile, einen mit der Luftansaugdrossel gekoppelten Ansaugkrümmer des Motors und sonstige Betätigungselemente wie die in Bezug auf 2 beschriebenen beinhalten. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Betätigungselemente als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage der Anweisung oder des darin programmierten Codes entsprechend einer oder mehreren Routinen auslösen. Beispielhafte Steuerungsroutinen sind in der vorliegenden Schrift unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
  • 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform einer Brennkammer oder eines Zylinders eines Verbrennungsmotors 10 dar. In einem Beispiel kann der Verbrennungsmotor 10 an ein Antriebssystem (zum Beispiel einem Straßenfahrzeug) wie zum Beispiel dem Hybridfahrzeugsystem aus 1 gekoppelt sein.
  • Der Verbrennungsmotor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, zu dem die Steuerung 12 gehört, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (d. h. die Brennkammer) 30 des Verbrennungsmotors 10 kann Brennkammerwände 136 umfassen, in denen ein Kolben 138 angeordnet ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem an mindestens ein Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startvorgang des Verbrennungsmotors 10 zu ermöglichen.
  • Der Zylinder 30 kann Ansaugluft über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 empfangen. Der Ansaugluftkanal 146 kann zusätzlich zu Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Verbrennungsmotors 10 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Ansaugkanäle eine Aufladevorrichtung wie einen Turbolader oder einen mechanischen Lader beinhalten. Zum Beispiel zeigt 2 den Verbrennungsmotor 10, der mit einem Turbolader einschließlich eines Kompressors 174 konfiguriert ist, der zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 und einer Abgasturbine 176 angeordnet ist, die entlang eines Auslasskanals 148 angeordnet ist. Der Kompressor 174 kann zumindest teilweise über eine Welle 180 durch die Abgasturbine 176 mit Energie versorgt werden, wobei die Aufladevorrichtung als Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, zum Beispiel wenn der Verbrennungsmotor 10 mit einem mechanischen Lader versehen ist, kann die Abgasturbine 176 gegebenenfalls jedoch weggelassen werden, wobei der Kompressor 174 durch mechanische Eingabe von einem Elektromotor oder dem Verbrennungsmotor mit Energie versorgt werden kann. Eine Drossel 162, die eine Drosselplatte 164 beinhaltet, kann entlang eines Einlasskanals des Verbrennungsmotors zum Variieren der Durchflussrate und/oder des Drucks der Ansaugluft bereitgestellt sein, die den Zylindern des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die Drossel 162 dem Kompressor 174 nachgelagert angeordnet sein, wie in 2 dargestellt ist, oder alternativ dazu dem Kompressor 174 vorgelagert bereitgestellt sein.
  • Der Auslasskanal 148 kann Abgase von anderen Zylindern des Verbrennungsmotors 10 zusätzlich zu Zylinder 14 empfangen. Der Abgassensor 128 ist an einen Auslasskanal 148 gekoppelt dargestellt, der der Emissionssteuerungsvorrichtung 178 vorgelagert ist. Bei dem Sensor 128 kann es sich um einen beliebigen Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses handeln, zum Beispiel eine lineare Lambdasonde oder UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen), eine Zweizustands-Lambda-Sonde oder EGO (Exhaust Gas Oxygen) (wie abgebildet), eine HEGO (beheizte EGO), einen NOx-, HC- oder CO-Sensor. Bei der Emissionssteuervorrichtung 178 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator (Three Way Catalyst – TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuerungsvorrichtungen oder Kombinationen davon handeln.
  • Jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 kann ein oder mehrere Ansaugventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Zum Beispiel wird der Zylinder 30 als mindestens ein Ansaugtellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156 beinhaltend dargestellt, das an einem oberen Bereich des Zylinders 30 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 einschließlich des Zylinders 30 mindestens zwei Ansaugtellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile beinhalten, die an einem oberen Bereich des Zylinders angeordnet sind.
  • Das Ansaugventil 150 kann über ein Betätigungselement 152 von der Steuerung 12 gesteuert werden. Analog kann das Auslassventil 156 über ein Betätigungselement 154 von der Steuerung 12 gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann die Steuerung 12 die den Betätigungselementen 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der entsprechenden Ansaug- und Auslassventile zu steuern. Die Position von Einlassventil 150 und Auslassventil 156 kann durch entsprechende Ventilpositionssensoren (nicht dargestellt) bestimmt werden. Die Ventilbetätigungselemente können vom Typ der elektrischen Ventilansteuerung oder dem Typ der Nockenansteuerung oder eine Kombination daraus sein. Die Ansaug- und die Auslassventilsteuerung können gleichzeitig gesteuert werden oder es kann eine beliebige von einer Möglichkeit zur variablen Ansaugnockensteuerung, zur variablen Steuerung zweier variabler Nocken oder zur festgelegten Nockenansteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann ein oder mehrere Nocken beinhalten und ein oder mehrere der folgenden Systeme verwenden: Nockenprofilverstell-(CPS), variable Nockenansteuerungs-(VCT), variable Ventilansteuerungs-(VVT) und/oder variable Ventilhubsysteme (VVL), die durch die Steuerung 12 bedient werden können, um die Ventilbetätigung zu variieren. Beispielsweise kann zu Zylinder 30 alternativ ein über elektronische Ventilansteuerung gesteuertes Ansaugventil und ein über Nockenansteuerungssysteme gesteuertes Auslassventil gehören, einschließlich CPS und/oder VCT. Bei anderen Ausführungsformen können die Ansaug- und Auslassventile durch ein gemeinsames Ventilbetätigungselement oder Ventilansteuerungssystem oder ein Betätigungselement zur variablen Ventilsteuerung oder variables Ventilsteuerungssystem gesteuert werden.
  • Der Zylinder 30 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, bei dem es sich um das Verhältnis der Volumina handelt, bei denen sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt befindet bis hin zum oberen Totpunkt. Traditionell liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Hierzu kann es beispielsweise kommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann bei Verwendung von Direkteinspritzung aufgrund ihrer Wirkung auf Motorklopfen ebenfalls höher sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann zu jedem Zylinder des Verbrennungsmotors 10 eine Zündkerze 192 gehören, um die Verbrennung zu initiieren. Das Zündsystem 190 kann der Brennkammer 14 über Zündkerze 192 einen Zündfunken als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von Steuerung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch entfallen, wie beispielsweise wenn der Verbrennungsmotor 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch das Einspritzen von Kraftstoff initiieren kann, was bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
  • In einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder des Verbrennungsmotors 10 mit einer oder mehreren Einspritzvorrichtungen zum Bereitstellen von Kraftstoff an diesen konfiguriert sein. Als nicht einschränkendes Beispiel ist Zylinder 30 so dargestellt, dass er zwei Einspritzvorrichtungen 166 und 170 umfasst. Die Einspritzvorrichtung 166 ist in der Darstellung direkt an den Zylinder 30 gekoppelt, um Kraftstoff proportional zur Pulsbreite eines Signals FPW-1 direkt in diesen einzuspritzen, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangen wird. So bietet die Einspritzvorrichtung 166 eine als direkte Einspritzung bekannte Einspritzung (im Folgenden als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 30. Wenngleich 2 die Einspritzvorrichtung 166 als seitliche Einspritzvorrichtung zeigt, kann sie sich auch über dem Kolben befinden, wie beispielsweise in der Nähe der Position der Zündkerze 192. Eine solche Position kann das Mischen und Verbrennen verbessern, wenn der Verbrennungsmotor mit einem alkoholbasierten Kraftstoff betrieben wird, da einige alkoholbasierte Kraftstoffe eine niedrige Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann die Einspritzvorrichtung oberhalb und in der Nähe des Ansaugventils angeordnet sein, um das Mischen zu verbessern. Der Kraftstoff kann der Einspritzvorrichtung 166 über ein Hochdruckkraftstoffsystem-1 172 zugeführt werden, zu dem Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffzuteiler gehören. Alternativ kann der Kraftstoff bei einem niedrigeren Druck durch eine einstufige Kraftstoffpumpe zugeführt werden, wobei hier die Zeitsteuerung der direkten Kraftstoffeinspritzung während des Verdichtungstakts stärker begrenzt sein kann als bei Verwendung eines Hochdruckkraftstoffsystems. Darüber hinaus kann der Kraftstofftank, wenngleich nicht abgebildet, einen Druckwandler aufweisen, der der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt.
  • Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 ist in der Darstellung in dem Einlasskanal 146 statt im Zylinder 30 in einer Konfiguration angeordnet, die Saugrohreinspritzung von Kraftstoff (im Folgenden als „PFT"“ bezeichnet) in den Einlasskanal bereitstellt, der dem Zylinder 30 nachgelagert ist. Die Einspritzvorrichtung 170 kann Kraftstoff proportional zur Pulsbreite eines Signals FPW-2 einspritzen, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 171 empfangen wird. Der Kraftstoff kann der Einspritzvorrichtung 170 durch Kraftstoffsystem-2 173 zugeführt werden, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffzuteiler gehören. Es ist zu beachten, dass entsprechend der Darstellung ein einziger Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann oder mehrere Treiber, zum Beispiel Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und Treiber 171 für Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 verwendet werden können.
  • Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese können Unterschiede in Bezug auf die Größe aufweisen, zum Beispiel kann eine Einspritzvorrichtung eine größere Einspritzöffnung als die andere aufweisen. Andere Unterschiede umfassen unterschiedliche Spritzwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliche Zielsetzungen, unterschiedliche Einspritzzeitpunkte, unterschiedliche Spritzeigenschaften, unterschiedliche Positionen usw., wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist. Darüber hinaus können je nach Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs unter den Einspritzvorrichtungen 170 und 166 unterschiedliche Wirkungen erzielt werden.
  • Der Verbrennungsmotor 10 kann als Mehrstoffverbrennungsmotor (Zweistoffverbrennungsmotor in dem abgebildeten Beispiel) konfiguriert sein, bei dem der Verbrennungsmotor unter Verwendung eines oder mehrerer der verfügbaren Kraftstoffe betrieben werden kann. Kraftstofftanks in den Kraftstoffsystemen 172 und 173 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Eigenschaften enthalten, zum Beispiel mit unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Diese Unterschiede können Unterschiede in Bezug auf den Alkoholgehalt, die Oktanzahl, Verdampfungswärmen, Kraftstoffgemische, Kraftstoffflüchtigkeit und/oder Kombinationen davon usw. beinhalten. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlichem Alkoholgehalt beinhaltet Benzin als ersten Kraftstoff mit geringerem Alkoholgehalt und ein Ethanolkraftstoffgemisch (zum Beispiel E85) als zweiten Kraftstoff mit einem höheren Alkoholgehalt. In einem anderen Beispiel kann der Verbrennungsmotor Ethanolkraftstoffgemische mit variierendem Alkoholgehalt als ersten und zweiten Kraftstoff verwenden, zum Beispiel E10 (das zu etwa 10 % aus Ethanol und zu 90 % aus Benzin besteht) als ersten Kraftstoff, der über das Saugrohr eingespritzt wird, und E85 (das zu etwa 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht) als zweiten Kraftstoff, der direkt eingespritzt wird. Weitere mögliche Stoffe umfassen Wasser, ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Alkoholen usw. In alternativen Ausführungsformen können die verfügbaren Kraftstoffe hinsichtlich der Oktanzahl, Zusammensetzung usw. variieren. Darüber hinaus können Kraftstoffe mit unterschiedlicher Flüchtigkeit beispielsweise Kraftstoff mit unterschiedlichem Alkoholgehalt oder Kraftstoffe mit saisonalen oder regionalen Gütegraden umfassen (z. B. einen Kraftstoff mit Gütegrad für den Winter und einen Kraftstoff mit Gütegrad für den Sommer oder einen Kraftstoff mit Gütegrad für den Norden und einen Kraftstoff mit Gütegrad für den Süden). Darüber hinaus können sich der erste und der zweite Kraftstoff auch in Bezug auf weitere Kraftstoffeigenschaften zum Beispiel einen Unterschied hinsichtlich der Temperatur, Viskosität, Oktanzahl usw. unterscheiden. Außerdem können die unterschiedlichen Kraftstoffe beispielsweise einen gasförmigen Kraftstoff (zum Beispiel komprimiertes Erdgas, das als flüssiger Kraftstoff gespeichert wird, doch als gasförmiger Kraftstoff im Zylinder verfügbar ist) und einen flüssigen Kraftstoff (zum Beispiel Benzin, das in dem Zylinder als flüssiger Kraftstoff gespeichert und verfügbar ist) beinhalten.
  • In der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor 10 um ein Mehrstoffverbrennungsmotorsystem, sodass sich der in dem Kraftstoffsystem-1 172 gespeicherte und von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 zugeführte Kraftstoff von dem in dem Kraftstoffsystem-2 173 und von der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 zugeführten Kraftstoff unterscheidet. Als nicht einschränkendes Beispiel kann es sich bei dem ersten Kraftstoff, der per Saugrohreinspritzung zugeführt wird, beispielsweise um einen ersten Kraftstoff handeln, der einen geringeren Alkoholgehalt aufweist, während es sich bei dem zweiten Kraftstoff, der per Direkteinspritzung zugeführt wird, um einen zweiten Kraftstoff handeln kann, der einen höheren Alkoholgehalt aufweist. Wie nachfolgend ausgeführt kann die Verbrennungsmotorsteuerung die Kraftstoffeinspritzprofile während eines Motorstarts, der Ankurbelung und der Leerlaufdrehzahlsteuerung einstellen, um die Kraftstoffeigenschaften der unterschiedlichen Kraftstoffe, die in dem Kraftstoffsystem verfügbar sind, sowie die Vorteile von Saugrohr- und Direkteinspritzung zu nutzen, um Abgas- und Feinstaubemissionen zu verringern.
  • Der Kraftstoff kann während eines einzigen Takts des Zylinders durch beide Einspritzvorrichtungen dem Zylinder zugeführt werden. Zum Beispiel kann jede Einspritzvorrichtung einen Teil der Gesamtkraftstoffeinspritzung bereitstellen, die in Zylinder 30 verbrannt wird. Ferner kann die zugeführte und/oder die relative Kraftstoffmenge, die von jeder Einspritzvorrichtung zugeführt wird, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen wie zum Beispiel Motordrehzahl, Last, Abgastemperatur, Feinstaubemissionen usw. variieren. Die relative Zufuhr der Gesamtmenge des ersten Kraftstoffs, der mittels Einspritzvorrichtung 170 per Saugrohr eingespritzt wurde, und der Gesamtmenge des zweiten Kraftstoffs, der von der Direkteinspritzungsvorrichtung 166 direkt (in Form einer oder mehrerer Einspritzungen) eingespritzt wurde, kann als erstes Einspritzverhältnis bezeichnet werden. Zum Beispiel kann das Einspritzen einer größeren Menge des ersten Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis über (Saugrohr-)Einspritzvorrichtung 170 ein Beispiel für ein höheres erstes Verhältnis der Saugrohr- im Vergleich zur Direkteinspritzung sein, wobei das Einspritzen einer größeren Menge des zweiten Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis mittels (Direkt-)Einspritzvorrichtung 166 ein geringeres erstes Verhältnis von Saugrohr- zu Direkteinspritzung sein kann. Es ist zu beachten, dass es sich hierbei lediglich um Beispiele für unterschiedliche Einspritzverhältnisse handelt und verschiedene andere Einspritzverhältnisse verwendet werden können.
  • Darüber hinaus versteht es sich, dass der mittels Saugrohr eingespritzte Kraftstoff während eines Ereignisses mit geöffnetem Einlasskanal, einem Ereignis mit geschlossenem Einlasskanal (z. B. im Wesentlichen vor einem Ansaugtakt, zum Beispiel während eines Ausstoßtakts) sowie sowohl während eines Betriebs bei offenem als auch geschlossenem Ansaugventil zugeführt werden kann. Gleichermaßen kann direkt eingespritzter Kraftstoff beispielsweise während eines Ansaugtakts sowie teilweise während eines vorhergehenden Ausstoßtakts, während des Ansaugtakts und teilweise während des Verdichtungstakts zugeführt werden. Ferner kann direkt zugeführter Kraftstoff in Form einer einzigen Einspritzung oder mehrerer Einspritzungen zugeführt werden. Diese können mehrere Einspritzungen während des Ansaugtakts, mehrere Einspritzungen während des Verdichtungstakts oder eine Kombination einiger Direkteinspritzungen während des Ansaugtakts und einiger während des Verdichtungstakts beinhalten. Wenn mehrere Direkteinspritzungen ausgeführt werden, kann die relative Zufuhr der Gesamtmenge des zweiten Kraftstoffs, der direkt zwischen einer Ansaugtakt(direkt)einspritzung und einer Verbrennungstakt(direkt)einspritzung eingespritzt wird, als zweites Einspritzverhältnis bezeichnet werden. Zum Beispiel kann das direkte Einspritzen einer größeren Menge des zweiten Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis während eines Ansaugtakts ein Beispiel für ein höheres zweites Verhältnis der Ansaugtaktdirekteinspritzung sein, während das Einspritzen einer größeren Menge des zweiten Kraftstoffs für ein Verbrennungsereignis während eines Verdichtungstakts ein Beispiel für ein geringeres zweites Verhältnis der Ansaugtaktdirekteinspritzung sein kann. Es ist zu beachten, dass es sich hierbei lediglich um Beispiele für unterschiedliche Einspritzverhältnisse handelt und verschiedene andere Einspritzverhältnisse verwendet werden können.
  • Im Grunde genommen kann selbst bei einem einzigen Verbrennungsereignis eingespritzter Kraftstoff zu unterschiedlichen Zeiten aus einer Saugrohr- und Direkteinspritzvorrichtung eingespritzt werden. Ferner können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Takt durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Ansaugtakts, Verdichtungstakts oder geeigneter Kombinationen davon durchgeführt werden.
  • Wie unter Bezugnahme auf 3 ausgeführt kann die Steuerung einen Kraftstoff zur Verbrennung im Zylinder als Reaktion auf eine Anfrage des Fahrers auf Grundlage der Effizienz des Kraftstoffs bei dem angefragten Leistungsniveau sowie der Kosteneffizienz des Kraftstoffs auswählen. Darüber hinaus kann die Auswahl berücksichtigen, dass Leistung aus einem Energiespeichersystem des Hybridfahrzeugs wie zum Beispiel Batterieenergie genutzt werden kann, um den Verbrennungsmotor in einem Betriebsbereich zu betreiben, der für einen konkreten Kraftstoff optimiert ist, während das Leistungsniveau unter Verwendung der Batterieenergie beibehalten wird. Durch Vergleichen der Kostenaufwände und entsprechendes Auswählen kann die Verwendung eines Kraftstoffs in einem effizienten Bereich trotz häufiger Änderungen der Anforderungen des Fahrers verlängert werden. Durch Verringern eines häufigen Umschaltens zwischen den Kraftstoffen ohne die Kraftstoffeffizienz und die Kraftstoffkosten zu beeinträchtigen, können Verluste und Probleme in Verbindung mit dem Umschalten zwischen den Kraftstoffen verringert werden.
  • Wie vorstehend beschrieben zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylinderverbrennungsmotors. Im Grunde genommen kann jeder Zylinder gleichermaßen seine eigene Gruppe von Einlass/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), Zündkerze usw. umfassen.
  • Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer dargestellt, zu dem eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, in diesem konkreten Beispiel als Nurlesespeicher 110 dargestellt, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und ein Datenbus gehören. Die Steuerung 12 empfängt zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von an den Verbrennungsmotor 10 gekoppelten Sensoren, einschließlich der Messung von eingeleitetem Luftmassenstrom (MAF) von Luftmassenstromsensor 122; Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von Temperatursensor 116, der mit Kühlhülse 118 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) von Hall-Effekt-Sensor 120 (oder anderer Art), der mit Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; Drosselklappenstellung (TP) von einem Drosselklappenstellungssensor; und Krümmerabsolutdrucksignal (MAP) von Sensor 124. Das Motordrehzahlsignal RPM kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um einen Unterdruck oder Druck im Ansaugkrümmer anzuzeigen.
  • Auf einem Nurlesespeichermedium 110 können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von Prozessor 106 zum Durchführen der unten beschriebenen Verfahren ausführbar sind, sowie sonstige Varianten, die vorausgesetzt und nicht explizit aufgezählt werden. Die Steuerung 12 empfängt Signale von verschiedenen Sensoren aus 1–2 und verwendet die verschiedenen Betätigungselemente aus 1–2, um den Fahrzeug- und Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und der auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen einzustellen. Zum Beispiel kann das Einstellen der Kraftstoffverwendung das Aktivieren einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die an einen Kraftstofftank, der einen ausgewählten Kraftstoff beinhaltet, gekoppelt ist, während eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die an einen Kraftstofftank gekoppelt ist, der einen verbleibenden Kraftstoff beinhaltet, deaktiviert wird. Eine Beispielroutine, die von der Steuerung durchgeführt werden kann, ist in 3 beschrieben.
  • So aktiviert das System aus 1–2 ein Hybridfahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: einen Elektromotor, der über ein Energiespeichersystem mit Energie versorgt wird; einen inneren Verbrennungsmotor mit einem Zylinder; eine erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in den Zylinder; eine zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs in den Zylinder; Fahrzeugräder, die über einen oder mehrere von einem Elektromotordrehmoment und einem Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben werden; einen Pedalpositionssensor zum Empfangen einer Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die auf einem nichttransienten Speicher gespeichert sind, um: als Reaktion auf eine erste Änderung der Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers das Einspritzen des ersten Kraftstoffs beizubehalten, während ein Ladestatus des Energiespeichersystems durch eine erste Menge geändert wird, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen; und als Reaktion auf eine zweite, unterschiedliche Änderung der Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers auf das Einspritzen des zweiten Kraftstoffs umzustellen, während der Ladestatus des Energiespeichersystem durch eine zweite, unterschiedliche Menge verändert wird, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen. Hier kann es sich bei der ersten Änderung der Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers um eine Verringerung der Anforderung handeln, wobei das Ändern des Ladestatus des Energiespeichersystems durch eine erste Menge das Laden des Energiespeichersystems beinhaltet. Bei der zweiten Änderung der Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers kann es sich um eine Erhöhung der Anforderung handeln, wobei das Ändern des Ladestatus des Energiespeichersystems durch eine zweite Menge das Entladen des Energiespeichersystems beinhaltet. Die Steuerung kann ferner Anweisungen beinhalten, um: während des Beibehaltens des Einspritzens des ersten Kraftstoffs den Verbrennungsmotor mit einem ersten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors zu betreiben, während ein Leistungsniveau beibehalten wird; und während des Umschaltens auf das Einspritzen des zweiten Kraftstoffs den Verbrennungsmotor mit einem zweiten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors zu betreiben, während das Leistungsniveau beibehalten wird.
  • Es versteht sich, dass, wenngleich die hier offenbarten Beispiele in Bezug auf ein Hybridelektrofahrzeug mit einem elektrisch betätigten Motor erörtert werden, dies nicht als einschränkend zu verstehen ist und dass derselbe Ansatz auf andere Hybridfahrzeugsysteme angewandt werden kann, wie zum Beispiel jene, die ein Schwungrad-, einen hydraulischen und/oder pneumatischen Motor aufweisen. Gleichermaßen kann jede beliebige Energiespeichervorrichtung zum Bereitstellen von Elektromotordrehmoment verwendet werden, einschließlich unter anderem einer Systembatterie, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist.
  • In Bezug auf 3 ist nun eine Beispielroutine 300 zum Koordinieren von Einstellungen für die Kraftstoffauswahl in einem Zweistoffverbrennungsmotor mit Elektromotorbetrieb in einem Hybridfahrzeugsystem beschrieben. Das Verfahren ermöglicht, dass Einstellungen des Elektromotordrehmoments genutzt werden, um den Verbrennungsmotorbetrieb mit einem kostengünstigen und effizienten Kraftstoff trotz Änderungen der Drehmomentanforderung des Fahrers zu verlängern. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf der Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Verbrennungsmotorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa die vorstehend unter Bezugnahme auf 1–2 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann entsprechend den nachstehend beschriebenen Verfahren Betätigungselemente des Motors verwenden, um den Motorbetrieb einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung die Aktivierung und Pulsbreite einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, die einen ausgewählten Kraftstoff zuführt, einstellen.
  • Bei 302 umfasst die Routine das Schätzen und/oder Messen von Fahrzeugbetriebsbedingungen. Diese können zum Beispiel eine Drehmomentanforderung des Fahrers (zum Beispiel auf Grundlage einer Ausgabe eines Pedalpositionssensors, der an ein Pedal des Fahrzeugführers gekoppelt ist), Umgebungstemperatur, -druck und -feuchtigkeit, Verbrennungsmotortemperatur, Batterieladestatus, Kraftstoffstand in jedem Kraftstofftank, Oktanzahl verfügbarer Kraftstoffe usw. beinhalten. Zusätzlich können Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen wie Krümmerdruck (MAP), Krümmerdurchflussgeschwindigkeit (MAF), Verbrennungsmotortemperatur, Katalysatortemperatur, Ansaugtemperatur, Klopfgrenzen usw. geschätzt werden.
  • Bei 304 umfasst das Verfahren das Bestimmen eines Fahrzeugbetriebsmodus auf Grundlage der geschätzten Fahrzeugbetriebsbedingungen. Dies umfasst das Wechseln zwischen dem Antreiben des Fahrzeugs mit Elektromotordrehmoment und mit Verbrennungsmotordrehmoment als Reaktion auf Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen, einschließlich der Anforderung des Fahrers. Zum Beispiel kann ein elektrischer Betriebsmodus ausgewählt werden, wenn die Drehmomentanforderung niedriger ist, wenn der Kraftstoffstand in dem/den Kraftstofftank(s) niedriger ist und/oder wenn der Batterieladestatus höher ist. In dem Elektromodus können die Fahrzeugräder nur über Elektromotordrehmoment von einem Elektromotor angetrieben werden, der durch eine Systembatterie angetrieben wird. Außerdem kann ein Verbrennungsbetriebsmodus zum Beispiel ausgewählt werden, wenn die Drehmomentanforderung höher ist, wenn der Kraftstoffstand in dem/den Kraftstofftank(s) höher ist und/oder wenn der Batterieladestatus geringer ist. In dem Verbrennungsmotormodus können die Fahrzeugräder nur über Verbrennungsmotordrehmoment von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Ferner kann ein Hilfsmodus ausgewählt werden, wenn das Drehmoment höher als ein Niveau ist, das nur über Verbrennungsmotordrehmoment bereitgestellt werden kann. In diesem können die Fahrzeugräder über jedes von Elektromotordrehmoment und Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben werden.
  • Bei 306 kann bestätigt werden, dass der Elektromodus ausgewählt wurde. Lautet die Antwort ja, beinhaltet das Verfahren bei 310 dann das Antreiben des Fahrzeugs über Elektromotordrehmoment. Wenn der Elektromodus nicht bestätigt wurde, kann bei 308 bestätigt werden, dass der Verbrennungsmotormodus ausgewählt wurde. Lautet die Antwort ja, beinhaltet das Verfahren bei 310 dann das Schätzen der Anforderung des Fahrers. In einem Beispiel kann die Drehmomentanforderung des Fahrers aus einer Pedalposition des Fahrzeugführers abgeleitet werden, zum Beispiel einer Gaspedalposition. Wie hier dargelegt kann das Hybridfahrzeug durch Verbrennen eines ersten Kraftstoffs auf Grundlage der Anforderung des Fahrers im Verbrennungsmotor angetrieben werden, und als Reaktion auf eine Änderung der Anforderung des Fahrers kann die Steuerung zwischen dem Beibehalten der Verwendung des ersten Kraftstoffs oder dem Übergehen zu einem zweiten, unterschiedlichen Kraftstoff auf Grundlage jeder Änderung der Anforderung des Fahrers und eines Batterieladestatus auswählen. Das Auswählen kann ferner auf Kosten für die Verwendung des ersten im Vergleich zu Kosten für die Verwendung des zweiten Kraftstoffs basieren.
  • Insbesondere umfasst das Verfahren bei 312 für die konkrete Anforderung des Fahrers das Bestimmen der Kraftstoffeffizienz im Vergleich zur Leistung (Motordrehzahl und -last) für jeden verfügbaren Kraftstoff, zum Beispiel für einen ersten Kraftstoff und einen zweiten Kraftstoff in einem Zweistoffverbrennungsmotor. Dies beinhaltet die Auswirkungen der Unterschiede hinsichtlich der Oktanzahl des Kraftstoffs, der Pumparbeit und parasitärer Verluste. Zum Beispiel kann die Steuerung die Effizienz des Verbrennungsmotors für jeden Kraftstoff auf Grundlage der Unterschiede hinsichtlich der Oktanzahl vergleichen, sodass ein Kraftstoff mit höherer Oktanzahl eine bessere Effizienz bei hohen Drehmomenten aufweist, bei denen Kraftstoff mit hoher Oktanzahl eine reduzierte Spätzündung ermöglicht, doch die Effizienz kann bei den zwei Kraftstoffen bei geringen Drehmomenten, bei denen eine Spätzündung nicht benötigt wird, um Klopfen zu vermeiden, gleich sein. Gleichermaßen kann die Steuerung die Effizienz des Verbrennungsmotors für jeden Kraftstoff auf Grundlage der Unterschiede hinsichtlich der Pumparbeit vergleichen, sodass ein gasförmiger Kraftstoff eine wesentlich bessere Effizienz bei geringen Drehmomenten aufweist, bei denen Pumparbeit die Effizienz stark beeinflusst, doch die Effizienz kann bei den zwei Kraftstoffen bei hohen Drehmomenten, bei denen eine geringe Pumparbeit vorliegt, nahezu gleich sein. Darüber hinaus kann die Steuerung die Effizienz des Verbrennungsmotors für jeden Kraftstoff auf Grundlage der Unterschiede hinsichtlich parasitärer Verluste für jedes Kraftstoffzufuhrsystem vergleichen, sodass ein gasförmiger oder mittels Saugrohr mit Niederdruck eingespritzter Kraftstoff im Vergleich zu direkt mit Hochdruck eingespritztem Kraftstoff eine bessere Effizienz bei geringen Drehmomenten aufweist, bei denen parasitäre Verluste des Kraftstoffsystems die Effizienz stark beeinflussen, doch die Effizienz kann bei den zwei Kraftstoffen bei hohen Drehmomenten, bei denen parasitäre Verluste des Kraftstoffsystems eine sehr geringe Auswirkung auf die Effizienz, nahezu gleich sein. Die Kombination der Oktanzahl des Kraftstoffs, der Pumparbeit und parasitärer Verluste wirkt sich bei jeder Drehzahl/Last des Verbrennungsmotors unterschiedlich auf die Effizienz jedes Kraftstoffs aus. Für einen bestimmten Kraftstoff können unterschiedliche Kombinationen von Drehzahl und Last in Betracht gezogen werden, um eine gewünschte Leistungsausgabe zu erzielen, und bei dieser Leistungsausgabe kann eine optimale Drehzahl/Last für diesen Kraftstoff bestimmt werden. Das Wiederholen dieses Vorgangs für unterschiedliche gewünschte Leistungsniveaus ermöglicht ein Bestimmen eines optimalen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors im Vergleich zur Leistung für diesen Kraftstoff, und diese Information kann in der Steuerung für jeden Kraftstoff gespeichert werden. In der Praxis kann diese Information für unterschiedliche Verwendungsverhältnisse der zwei Kraftstoffe gespeichert werden, um einen optimierten Betrieb mit einem Gemisch aus den zwei Kraftstoffen zu ermöglichen, statt ein deutliches Umschalten zwischen den Kraftstoffen zu erzwingen. Zum Beispiel kann bei sehr hohen Lasten der optimale Wirkungsgrad nur bei 100 % Kraftstoff mit hoher Oktanzahl erzielt werden und bei sehr geringer Last der optimale Wirkungsgrad bei 100 % Kraftstoff mit geringer Oktanzahl erzielt werden, doch dazwischen kann der optimale Wirkungsgrad, wie in US7730872 und US8127745 beschrieben, durch Variieren der relativen Mengen der zwei Kraftstoffe erzielt werden.
  • Bei 314 beinhaltet das Verfahren das Abrufen der Kraftstoffkosten für jeden Kraftstoff. In einem Beispiel können die Kraftstoffkosten aus einem Cloud-Server oder einem fahrzeugexternen Server oder einer Kraftstoffabgabestation abgerufen werden, wenn die Fahrzeugsteuerung mit Drahtloskommunikation konfiguriert ist. In einem weiteren Beispiel können die Kraftstoffkosten in einer Nachschlagetabelle im Speicher der Steuerung gespeichert sein, wobei die Kraftstoffkosten als Funktion des geografischen Standorts gespeichert sein können oder von dem Fahrer des Fahrzeugs eingegeben werden können. Ebenfalls bei 314 kann die Steuerung nach Erhalt der Kraftstoffkosten für jeden Kraftstoff die Effizienz durch die Kraftstoffkosten teilen, um eine Beurteilung hinsichtlich der Energie pro Dollar für jeden Kraftstoff zu erhalten. In einem Beispiel kann die Steuerung die folgende Gleichung verwenden: EnergieProDollar = Kraftstoffeffizienz (in kW/Gramm/h)·Umwandlungskonstante/Kraftstoffkosten (in $/Gallone).
  • In einem Beispiel kann ein erster Kraftstoff mehr und ein zweiter Kraftstoff weniger kosten. Ferner kann die Effizienz des ersten Kraftstoffs höher sein, sodass eine geringere Menge des ersten Kraftstoffs benötigt wird, um die gleiche Energie bereitzustellen wie eine größere Menge des zweiten Kraftstoffs. Hier kann, wenn die effektiven (Netto-)Kosten für die Verwendung der geringeren Menge teureren Kraftstoffs geringer sind als die effektiven Kosten für die Verwendung der größeren Menge günstigeren Kraftstoffs, der Wert der EnergieProDollar des ersten Kraftstoffs höher sein als der für den zweiten Kraftstoff. Außerdem kann, wenn die effektiven (Netto-)Kosten für die Verwendung der geringeren Menge teureren Kraftstoffs höher sind als die effektiven Kosten für die Verwendung der größeren Menge günstigeren Kraftstoffs, der Wert der EnergieProDollar des zweiten Kraftstoffs höher sein als der für den ersten Kraftstoff.
  • Bei 316 umfasst das Verfahren für die konkrete Anforderung des Fahrers das Bestimmen der Kraftstoffeffizienz im Vergleich zur Energie für jeden Kraftstoff mit einem Batterieenergieausgleich. Daher können verschiedene Batterieenergieausgleichswerte bewertet werden, wobei der Batterieenergieausgleichsbereich auf Grundlage eines aktuellen Batterieladestatus ausgewählt wird (der auf eine Menge an Batterieenergie hindeutet, die bereitgestellt werden kann, sowie eine Menge an Ladung, die von der Batterie aufgenommen werden kann). Die Batterieenergieausgleichswerte können eine von einer Steigerung des Batterieladestatus durch das Aufladen der Batterie unter Verwendung von Verbrennungsmotorleistung und einer Verringerung des Batterieladestatus durch Abgabe der Batterieenergie zur Ergänzung der Verbrennungsmotorleistung beinhalten. Zum Beispiel kann die Steuerung die Effizienzberechnung unter der Annahme von Batterieausgleichswerten von 5, 10, –5 und –10 kW an den Verbrennungsmotor wiederholen. Hier deuten (positive) Ausgleichswerte von 5 und 10 kW darauf hin, dass Batterieenergie verwendet wird, um die Motorleistung zu steigern, wobei die Batterie entladen wird, um den Verbrennungsmotor in einem effizienteren Betriebsbereich zu betreiben. Im Vergleich dazu deuten (negative) Ausgleichswerte von –5, –10 kW darauf hin, dass Batterieenergie aus der Motorleistung bezogen wird, wobei die Batterie über die Motorleistung aufgeladen wird, um den Verbrennungsmotor in einem effizienteren Betriebsbereich zu betreiben. In einem Beispiel kann sich der unter Verwendung des ersten Kraftstoffs angewendete Batterieausgleich von dem unter Verwendung eines zweiten Kraftstoffs angewendeten Batterieausgleich unterscheiden. In anderen Beispielen können die Ausgleichswerte gleich sein.
  • Die Steuerung kann zwischen dem Beibehalten der Verwendung eines aktuellen Kraftstoffs und dem Übergehen zu einem alternativ verfügbaren Kraftstoff auf Grundlage von Kosten für die Zufuhr der gewünschten Nettoleistung mit jedem von dem ersten und dem zweiten Kraftstoff mit einem Batterieausgleich auswählen, wobei der Ausgleich auf dem Batterieladestatus basiert. Bei 318 beinhaltet das Verfahren das Abrufen geschätzter Kosten für die Batterieenergie (in Verbindung mit dem Batterieausgleich) unter der Annahme einer durchschnittlichen Takteffizienz für die Batterieenergie, die von dem Verbrennungsmotor erzeugt wird. Die Steuerung kann die Effizienz der Zufuhr von Energie aus der Batterie durch die Kraftstoffkosten plus die Kosten für die Energie für das Aufladen der Batterie teilen, um eine Bewertung der Leistung pro Dollar zu erhalten. In einem Beispiel kann die Steuerung die folgende Gleichung verwenden: BatterieenergieProDollar = Effizienz (in kW-Ausgabe pro kW-Eingabe)/Kosten der Batterieenergie (in $/kW-Eingabe)·Umwandlungskonstante
  • In einem Beispiel kann ein erster Kraftstoff mehr und ein zweiter Kraftstoff weniger kosten. Ferner kann eine Leistungsanforderung durch Verwendung einer ersten Menge des ersten Kraftstoffs oder einer zweiten, geringeren Menge des ersten Kraftstoffs zusammen mit einer ersten Menge an Batterieenergie erfüllt werden. Ebenso kann die Leistungsanforderung durch Verwendung einer dritten Menge des zweiten Kraftstoffs oder einer vierten, geringeren Menge des zweiten Kraftstoffs zusammen mit einer zweiten Menge an Batterieenergie erfüllt werden. Hier kann, wenn die effektiven (Netto-)Kosten für die Verwendung der zweiten, geringeren Menge des ersten Kraftstoffs zusammen mit einer ersten Menge an Batterieenergie geringer sind als die effektiven Kosten für die Verwendung der vierten, geringeren Menge des zweiten Kraftstoffs zusammen mit einer zweiten Menge an Batterieenergie, der Wert für den ersten Kraftstoff höher sein als der für den zweiten Kraftstoff. Außerdem kann der Wert für den zweiten Kraftstoff höher sein als der für den ersten Kraftstoff.
  • Bei 320 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob die Kosten für den Betrieb des Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Kraftstoff mit (oder ohne) einen Batterieausgleich höher sind als die Kosten für den Betrieb des Verbrennungsmotors mit dem sonstigen Kraftstoff mit (oder ohne) einen Batterieausgleich. Ferner kann bestimmt werden, ob der Unterschied hinsichtlich der Kosten größer als eine Menge in Höhe eines Schwellenwerts ist. Unter Bezugnahme auf das vorstehend erläuterte Beispiel kann die Steuerung bestimmen, ob die Kosten für das Bereitstellen einer Leistungsanforderung durch Verwenden einer ersten Menge des ersten Kraftstoffs oder einer zweiten, geringeren Menge des ersten Kraftstoffs zusammen mit einer ersten Menge an Batterieenergie geringer ist. Ebenso kann die Steuerung bestimmen, ob die Kosten für das Bereitstellen der Leistungsanforderung durch das Verwenden der dritten Menge des zweiten Kraftstoffs oder einer vierten, geringeren Menge des zweiten Kraftstoffs zusammen mit einer zweiten Menge an Batterieenergie geringer ist. Anschließend kann die Steuerung die Kombination von effizienterem Kraftstoff und Batterieverwendung für jeden Kraftstoff mit dem anderen vergleichen. In einem Beispiel kann der Vergleich das Vergleichen der Kosten für das Betreiben mit einem ersten Kraftstoff ohne Batterieenergieausgleich (was für den ersten Kraftstoff bei dem konkreten Leistungsniveau effizienter ist) mit den Kosten für das Betreiben mit einem zweiten Kraftstoff mit Batterieenergieausgleich (was für den zweiten Kraftstoff bei dem konkreten Leistungsstand effizienter ist) beinhalten. Demnach kann es sich bei einem von dem ersten und dem zweiten Kraftstoff um einen Kraftstoff handeln, der aktuell in dem Verbrennungsmotor verwendet wird, während es sich bei dem anderen von dem ersten und dem zweiten Kraftstoff um den alternativen verfügbaren Kraftstoff handeln kann.
  • Die Steuerung kann anschließend zwischen dem Beibehalten der Verwendung des aktuellen Kraftstoffs (z. B. einem ersten Kraftstoff) und dem Übergehen zu einem zweiten Kraftstoff (z. B. einem zweiten, alternativen Kraftstoff) auf Grundlage des Vergleichs auswählen. Insbesondere beinhaltet, wenn die Kosten für das Betreiben des Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Kraftstoff mit (oder ohne) Batterieausgleich höher als die Kosten für das Betreiben des Verbrennungsmotors mit dem alternativen Kraftstoff mit (oder ohne) Batterieausgleich sind und wenn der Unterschied größer als eine Menge in Höhe eines Schwellenwerts sind, das Verfahren bei 324 das Umschalten auf die Verwendung des alternativen Kraftstoffs und der entsprechenden Menge an Batterieausgleich. Darüber hinaus kann die Batterieenergie auf die entsprechende Einstellung eingestellt werden, um den positiven oder negativen Ausgleich entsprechend der vorangegangenen Bestimmung bereitzustellen. Ferner kann die Steuerung nach dem Übergang zu dem alternativen Kraftstoff die Drehzahl/Last-Planung des Verbrennungsmotors einstellen, um die Planung bereitzustellen, die für die Kombination des alternativen Kraftstoffs und der Batterieenergie optimiert ist. Zum Beispiel kann die Steuerung, wenn es sich bei dem aktuellen Kraftstoff um einen ersten Kraftstoff und bei dem alternativen Kraftstoff um einen zweiten Kraftstoff handelt, zur Verwendung des zweiten Kraftstoffs übergehen, wenn die Kosten für die Verwendung des zweiten Kraftstoffs mit dem Batterieausgleich um mehr als eine Menge in Höhe eines Schwellenwerts geringer sind als die Kosten für die Verwendung des ersten Kraftstoffs mit dem Batterieenergieausgleich. Anschließend kann die Steuerung als Reaktion auf das Auswählen des zweiten Kraftstoffs den Verbrennungsmotor mit einem (zweiten) eingestellten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors betreiben, während das Leistungsniveau des Kraftstoffs unter Verwendung von Drehmoment des Elektromotors beibehalten wird. Das zweite eingestellte Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors kann für den zweiten Kraftstoff definiert sein und einem Bereich entsprechen, in dem die Effizienz des zweiten Kraftstoffs optimiert ist.
  • Ebenfalls bei 324 können Drehmomentschwankungen während des Übergangs von dem aktuellen Kraftstoff zu dem anderen Kraftstoff unter Verwendung von Elektromotordrehmoment ausgeglichen werden. So wird Batterieenergie verwendet, um Drehmomentschwankungen durch das Füllen von Drehmomentlücken auszugleichen, die durch die Änderung der Kraftstoffe entstehen. Dies hat weitere Verbesserungen in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz zur Folge, indem die Notwendigkeit zur Spätzündung reduziert wird, die andernfalls erforderlich wäre, um die Drehmomentschwankungen auszugleichen. Das Drehmoment des Elektromotors kann von einem Energiespeichersystem bezogen werden, das nicht auf eine Batterie beschränkt ist. In einem anderen Beispiel kann das Drehmoment des Elektromotors ein oder mehrere von elektrischem, hydraulischem, Schwungrad- und pneumatischem Elektromotordrehmoment beinhalten.
  • Unter erneutem Bezug auf 320 beinhaltet, wenn die Kosten für das Betreiben des Verbrennungsmotors mit dem aktuellen Kraftstoff mit (oder ohne) Batterieausgleich geringer als die Kosten für das Betreiben des Verbrennungsmotors mit dem alternativen Kraftstoff mit (oder ohne) Batterieausgleich sind oder wenn die Kosten für den aktuellen Kraftstoff höher sind, doch der Unterschied geringer als die Menge in Höhe des Schwellenwerts sind, das Verfahren bei 322 das Erfüllen der Anforderung des Fahrers unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment mit dem Verbrennungsmotor, der mit dem aktuellen Kraftstoff betrieben wird. Insbesondere behält die Steuerung die Verwendung des ersten Kraftstoffs bei, wenn die Kosten für die Verwendung des zweiten Kraftstoffs mit dem Batterieausgleich um weniger als die Menge in Höhe des Schwellenwerts geringer sind als die Kosten für die Verwendung des ersten Kraftstoffs mit dem Batterieausgleich. Während die Verwendung des ersten Kraftstoffs beibehalten wird, kann die Steuerung ein Defizit in Bezug auf die Anforderung des Fahrers (sofern vorhanden) über Elektromotordrehmoment von einem Elektromotor ausgleichen, der an die Batterie gekoppelt ist. Ferner kann die Steuerung als Reaktion auf das Auswählen des ersten Kraftstoffs den Verbrennungsmotor mit einem (ersten) eingestellten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors betreiben, während das Leistungsniveau des Kraftstoffs unter Verwendung von Drehmoment des Elektromotors beibehalten wird. Das erste eingestellte Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors kann für den ersten Kraftstoff definiert sein und einem Bereich entsprechen, in dem die Effizienz des ersten Kraftstoffs optimiert ist.
  • In einem Beispiel handelt es sich bei dem ersten Kraftstoff um einen Kraftstoff mit höherer Oktanzahl, der Ethanol umfasst, während es sich bei dem zweiten Kraftstoff um einen Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl handelt, der Benzin umfasst. Hier beinhaltet die Verwendung des ersten Kraftstoffs eine Direkteinspritzung des ersten Kraftstoffs, während die Verwendung des zweiten Kraftstoffs eine Saugrohreinspritzung des zweiten Kraftstoffs beinhaltet. Als Reaktion auf das Auswählen des ersten Kraftstoffs kann die Steuerung den Verbrennungsmotor mit einem eingestellten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors betreiben, das eine geringere Verbrennungsmotordrehzahl und eine höhere Verbrennungsmotorlast beinhaltet. Als Reaktion auf das Auswählen des zweiten Kraftstoffs kann die Steuerung den Verbrennungsmotor mit einem eingestellten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors betreiben, das eine höhere Verbrennungsmotordrehzahl und eine geringere Verbrennungsmotorlast beinhaltet.
  • In einem weiteren Beispiel kann die Steuerung auf ein Diagramm verweisen, zum Beispiel die beispielhafte Darstellung aus 4, um den kosten- und energieeffizienteren Kraftstoff zur Verwendung in dem Verbrennungsmotor herauszustellen, wie in Bezug auf Schritt 312 in 3 beschrieben ist. In Bezug auf 4 bildet das Diagramm 400 ein Kosteneffizienzprofil über eine große Spanne von Anforderungen des Fahrers für jeden von einem ersten und einem zweiten Kraftstoff in einem Zweistoffverbrennungsmotor ab. Das Diagramm 400 bildet die Leistungsausgabe entlang der X-Achse und die Werte zur EnergieProDollar für jeden Kraftstoff entlang der y-Achse ab. Die Darstellung 402 (gestrichelte Linie) bildet das Kostenprofil für einen ersten Kraftstoff ab, während die Darstellung 404 (durchgezogene Linie) das Kostenprofil für einen zweiten Kraftstoff abbildet. Wie in der Abbildung steigt für jeden Kraftstoff mit zunehmender Energie der Wert zur EnergieProDollar, da die Effizienz steigt, anschließend stabilisiert sich die EnergieProDollar und anschließend beginnt die EnergieProDollar abzufallen, da die Effizienz bei sehr hohen Leistungsausgaben herabgesetzt wird. Die zwei Kraftstoffe weisen aufgrund der Unterschiede hinsichtlich der Oktanzahl des Kraftstoffs, der Pumparbeit und parasitärer Verluste der Kraftstoffzufuhrsysteme wie vorstehend beschrieben eine unterschiedliche Effizienz bei unterschiedlichen Leistungsniveaus auf.
  • Die zwei Linien 402 und 404 schneiden sich an Betriebspunkt 406, der dem Leistungsniveau 430 entspricht. An diesem Betriebspunkt sind die Effizienz und die Betriebskosten bei jedem der Kraftstoffe gleich. In einem Beispiel kann der Verbrennungsmotor den ersten Kraftstoff an Betriebspunkt 406 verwenden. Als Reaktion auf einen Abfall der Anforderung des Fahrers, zum Beispiel als Reaktion auf eine Änderung von Leistungsniveau 430 zu Leistungsniveau 420, kann es kostengünstiger sein, Batterieausgleich 412 zu verwenden, um die Verwendung des ersten Kraftstoffs zu verlängern, während der Verbrennungsmotorbetrieb zu Betriebspunkt 408 übergeht. Hier kann der Batterieausgleich 412 beinhalten, dass die Batterie von dem Verbrennungsmotor aufgeladen wird. Demnach kann an Betriebspunkt 408 mit Batterieausgleich 412 der Verbrennungsmotor am effizientesten und kostengünstigsten mit dem ersten Kraftstoff für Leistungsniveau 420 betrieben werden.
  • In einem weiteren Beispiel kann der Verbrennungsmotor den zweiten Kraftstoff an Betriebspunkt 406 verwenden. Als Reaktion auf einen Anstieg der Anforderung des Fahrers, zum Beispiel als Reaktion auf eine Änderung von Leistungsniveau 430 zu Leistungsniveau 440, kann es kostengünstiger sein, Batterieausgleich 414 zu verwenden, um die Verwendung des zweiten Kraftstoffs zu verlängern, während der Verbrennungsmotorbetrieb zu Betriebspunkt 410 übergeht. Hier kann der Batterieausgleich 414 beinhalten, dass die Batterie entladen wird, um dem Verbrennungsmotor eine Batterieaufladung bereitzustellen. Demnach kann an Betriebspunkt 410 mit Batterieausgleich 414 der Verbrennungsmotor am effizientesten und kostengünstigsten mit dem zweiten Kraftstoff für Leistungsniveau 440 betrieben werden.
  • Es versteht sich, dass, wenngleich das vorliegende Beispiel Möglichkeiten für zwei einzelne Kraftstoffe für den Verbrennungsmotor vorstellt, in alternativen Beispielen der Verbrennungsmotor mit mehreren Kraftstoffen betreibbar ist und die Steuerung gleichermaßen Kosten vergleichen kann, die mit und ohne Batterieausgleich für jeden Kraftstoff anfallen, bevor ein Kraftstoff zur Verbrennung im Zylinder des Verbrennungsmotors ausgewählt wird. Darüber hinaus kann die Steuerung ferner eine Kombination aus Kraftstoffen zur Verbrennung im Zylinder des Verbrennungsmotors auswählen.
  • Auf diese Weise kann eine Hybridfahrzeugsteuerung das Fahrzeug über einen Verbrennungsmotor unter Verwendung eines ersten Kraftstoffs antreiben, der auf Grundlage der Anforderung des Fahrers ausgewählt wird; und als Reaktion auf eine Änderung der Anforderung des Fahrers kann die Steuerung für die Änderung der Anforderung des Fahrers einen ersten Wert der Kraftstoffkosten gegenüber der Effizienz für das Betreiben mit dem ersten Kraftstoff mit einer ersten Menge an Batterieausgleich mit einem zweiten Wert der Kraftstoffkosten gegenüber der Effizienz für das Betreiben mit einem zweiten, unterschiedlichen Kraftstoff mit einer zweiten, unterschiedlichen Menge an Batterieausgleich vergleichen. Im Anschluss an den Vergleich kann die Steuerung die Verwendung des ersten Kraftstoffs beibehalten, wenn der erste Wert geringer als der zweite Wert ist; und zur Verwendung des zweiten Kraftstoffs übergehen, wenn der erste Wert höher als der zweite Wert ist. Ferner kann die Steuerung die erste und die zweite Menge des Batterieausgleichs auf Grundlage jedes von einem Batterieladestatus, einer Oktanzahl des ersten und des zweiten Kraftstoffs und der Veränderung der Anforderung des Fahrers auswählen. In einem Beispiel kann es sich bei der Änderung der Anforderung des Fahrers um einen Abfall der Anforderung des Fahrers handeln, wobei während des Abfalls der Anforderung des Fahrers die erste Menge des Batterieausgleichs größer als die zweite Menge des Batterieausgleichs ist, und die Verwendung des ersten Kraftstoffs wird als Reaktion darauf, dass der erste Wert niedriger als der zweite Wert ist, beibehalten. In einem weiteren Beispiel kann es sich bei der Änderung der Anforderung des Fahrers um eine Steigerung der Anforderung des Fahrers handeln, wobei während der Steigerung der Anforderung des Fahrers die zweite Menge des Batterieausgleichs größer als die erste Menge des Batterieausgleichs ist, und es wird als Reaktion darauf, dass der zweite Wert niedriger als der erste Wert ist, zur Verwendung des zweiten Kraftstoffs übergegangen. Ferner kann, während die Verwendung des ersten Kraftstoffs beibehalten wird, die Steuerung den Verbrennungsmotor über Einstellungen des Elektromotordrehmoments in einem ersten eingestellten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors halten. Im Vergleich dazu kann während des Übergangs zur Verwendung des zweiten Kraftstoffs die Steuerung den Verbrennungsmotor über Einstellungen des Elektromotordrehmoments in einem zweiten eingestellten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors halten. In einem Beispiel kann eine Oktanzahl des ersten Kraftstoffs höher als die Oktanzahl des zweiten Kraftstoffs sein, und das erste eingestellte Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors kann eine geringere Drehzahl und eine höhere Last beinhalten, während das zweite eingestellte Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors eine höhere Drehzahl und eine geringere Last umfasst. Ferner kann die Steuerung während des Übergangs Drehmomentschwankungen unter Verwendung von Elektromotordrehmoment von der Batterie verringern.
  • In Bezug auf 5 sind beispielhafte Einstellungen der Kraftstoffverwendung während des Betriebs eines Hybridelektrofahrzeugs in Diagramm 500 dargestellt. Diagramm 500 bildet Änderungen einer Pedalposition (PP) des Fahrzeugführers bei Darstellung 502, Verbrennungsmotordrehzahl bei Darstellung 504, Kraftstoffauswahl (zwischen einem ersten Kraftstoff (Kraftstoff_1) und einem zweiten Kraftstoff (Kraftstoff_2) bei Darstellung 506, Kraftstoffverwendungsmengen für jeden von dem ersten und dem zweiten Kraftstoff bei den Darstellungen 508 bzw. 509, Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors bei Darstellung 510, Drehmomentausgabe des Elektromotors bei Darstellung 512 und einen Batterieladestatus (State Of Charge – SOC) bei Darstellung 514 ab. Alle Linien sind gegen die Zeit (entlang der X-Achse) dargestellt. Wesentliche Zeitpunkte während des Fahrzeugbetriebs sind bei t1–t5 dargestellt.
  • Vor t1 wird das Hybridfahrzeug in einem Elektromodus betrieben, bei dem die Fahrzeugräder unter Verwendung von Elektromotordrehmoment angetrieben werden (Darstellung 512). In einem Beispiel erfolgt der Fahrzeugbetrieb im Elektromodus als Reaktion auf eine geringere Anforderung des Fahrers (Darstellung 502). Da das Fahrzeug unter Verwendung von Elektromotordrehmoment angetrieben wird, wird die Kraftstoffversorgung des Verbrennungsmotors deaktiviert (Darstellung 506–509) und der SOC der Batterie kann allmählich abnehmen (Darstellung 514), da Batterieenergie entzogen wird, um das Elektromotordrehmoment bereitzustellen.
  • Bei t1 kann das Fahrzeug als Reaktion auf eine Erhöhung der Anforderung des Fahrers (zum Beispiel während einer Betätigung des Gaspedals) in den Verbrennungsmotormodus überführt werden, sodass Verbrennungsmotordrehmoment verwendet werden kann, um das Fahrzeug anzutreiben und die Anforderung des Fahrers zu erfüllen. Insbesondere kann auf Grundlage der Anforderung des Fahrers, der Kraftstoffkosten und des Batterieladestatus bei t1 ein Betrieb mit dem ersten Kraftstoff am kostengünstigsten sein. Dementsprechend wird der Verbrennungsmotor zwischen t1 und t2 mit Kraftstoff_1 betrieben, der Zylindern des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Die Kraftstoffmenge kann auf Grundlage der Anforderung des Fahrers eingestellt werden. Es wird zu dieser Zeit kein Elektromotordrehmoment verwendet, weshalb der SOC der Batterie konstant bleibt.
  • Bei t2 kommt es zu einem geringen Abfall der Anforderung des Fahrers, doch das Fahrzeug wird weiterhin im Verbrennungsmotormodus betrieben. Bei Nichtvorhandensein von Motoreinstellungen und Batterieenergieausgleich hätte der Verbrennungsmotor als Reaktion auf die Änderung der Anforderung des Fahrers möglicherweise auf Kraftstoff_2 umgeschaltet werden müssen, worauf die gestrichelte Linie 507 hinweist, und mit einem anderen Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors betrieben werden müssen. Insbesondere könnte der Verbrennungsmotor mit einer geringeren Menge an Kraftstoff_2 betrieben werden, worauf die gestrichelte Linie 509 hinweist. Das Umschalten des Kraftstoffs kann jedoch mit Energieverlusten und Problemen in Bezug auf die Leistung des Verbrennungsmotors verbunden sein. Stattdessen bestimmt die Steuerung, dass es effizienter und kostengünstiger ist, die Verwendung von Kraftstoff_1 während des Betriebs des Verbrennungsmotors mit einem Batterieausgleich, der eine Aufladung der Batterie zwischen t2 und t3 bewirkt, beizubehalten. Insbesondere kann es, selbst wenn eine geringere Menge an Kraftstoff_2 benötigt wird, insgesamt effizienter sein, den Betrieb des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff_1 fortzusetzen. Darüber hinaus wird der Verbrennungsmotor, um die Effizienz der Verwendung von Kraftstoff_1 zu steigern, mit einem eingestellten Drehzahl/Last-Profil, das für Kraftstoff_1 optimiert ist, über Einstellungen am Drehmoment des Elektromotors (hier negatives Elektromotordrehmoment, das zwischen t2 und t3 angelegt wird, wobei der Motor als Generator fungiert) und der Geschwindigkeit der Batterieaufladung betrieben. Das eingestellte Drehzahl/Last-Profil, das für Kraftstoff_1 optimiert wurde, kann eine höhere als eine standardmäßige Verbrennungsmotorlast und eine geringere als eine standardmäßige Verbrennungsmotordrehzahl beinhalten (Vergleich mit dem nicht eingestellten Drehzahlprofil des Verbrennungsmotors, das durch die gestrichelte Linie 505 dargestellt ist). Infolgedessen wird die Kraftstoffeffizienz zwischen t2 und t3 verbessert und der Notwendigkeit zum Umschalten zwischen den Kraftstoffen wird ebenfalls vorgebeugt.
  • Bei t3 kommt es zu einer weiteren Änderung der Anforderung des Fahrers. Zu dieser Zeit wird bestimmt, dass die Kraftstoffeffizienz von Kraftstoff_2 höher ist und die Kraftstoffverwendung wird dementsprechend umgestellt. Zwischen t3 und t4 wird der Verbrennungsmotor mit Kraftstoff_2 betrieben, der den Zylindern des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Während des Übergangs zwischen den Kraftstoffen werden Drehmomentschwankungen unter Verwendung von Drehmoment des Elektromotors ausgeglichen, worauf ein geringer Abfall der SOC der Batterie beim Übergang hinweist, auf den eine Stabilität des SOC folgt. Darüber hinaus wird der Verbrennungsmotor, um die Effizienz der Verwendung von Kraftstoff_2 zu steigern, mit einem eingestellten Drehzahl/Last-Profil verwendet, das für Kraftstoff_2 optimiert ist und eine geringere als eine standardmäßige Verbrennungsmotorlast und eine höhere als eine standardmäßige Verbrennungsmotordrehzahl beinhaltet (Vergleich mit dem nicht eingestellten Drehzahlprofil des Verbrennungsmotors, das durch die gestrichelte Linie 505 dargestellt ist).
  • Bei t4 kommt es zu einem Anstieg der Anforderung des Fahrers, doch das Fahrzeug wird weiterhin im Verbrennungsmotormodus betreiben. Bei Nichtvorhandensein von Motoreinstellungen und Batterieenergieausgleich hätte der Verbrennungsmotor als Reaktion auf die Änderung der Anforderung des Fahrers möglicherweise auf Kraftstoff_1 umgeschaltet werden müssen, worauf die gestrichelte Linie 507 hinweist, und mit einem anderen Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors betrieben werden müssen. Insbesondere könnte der Verbrennungsmotor mit einer geringeren Menge an Kraftstoff_1 betrieben werden, worauf die durchgezogene Linie 508 hinweist. Das Umschalten des Kraftstoffs kann jedoch mit Energieverlusten und Problemen in Bezug auf die Leistung des Verbrennungsmotors verbunden sein. Stattdessen bestimmt die Steuerung, dass es effizienter und kostengünstiger ist, die Verwendung von Kraftstoff_2 während des Betriebs des Verbrennungsmotors mit einem Batterieausgleich, der eine Entladung der Batterie zwischen t4 und t5 bewirkt, beizubehalten. Insbesondere kann es, selbst wenn eine geringere Menge an Kraftstoff_1 benötigt wird, insgesamt effizienter sein, den Betrieb des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff_2 fortzusetzen. Darüber hinaus wird der Verbrennungsmotor, um die Effizienz der Verwendung von Kraftstoff_2 zu steigern, mit einem eingestellten Drehzahl/Last-Profil, das für Kraftstoff_2 optimiert ist, über Einstellungen am Drehmoment des Elektromotors (hier positives Elektromotordrehmoment, das zwischen t4 und t5 angelegt wird) und der Geschwindigkeit der Batterieentladung verwendet. Das eingestellte Drehzahl/Last-Profil, das für Kraftstoff_2 optimiert wurde, kann eine geringere als eine standardmäßige Verbrennungsmotorlast und eine höhere als eine standardmäßige Verbrennungsmotordrehzahl beinhalten (Vergleich mit dem nicht eingestellten Drehzahlprofil des Verbrennungsmotors, das durch die gestrichelte Linie 505 dargestellt ist). Infolgedessen wird die Kraftstoffeffizienz zwischen t4 und t5 verbessert und der Notwendigkeit zum Umschalten zwischen den Kraftstoffen wird ebenfalls vorgebeugt.
  • Bei t5 kommt es zu einem wesentlichen Abfall der Anforderung des Fahrers (zum Beispiel aufgrund einer Freigabe des Gaspedals). Als Reaktion auf einen Abfall der Anforderung kann das Fahrzeug in den Elektromodus überführt werden, sodass Elektromotordrehmoment verwendet werden kann, um das Fahrzeug anzutreiben und die Anforderung des Fahrers zu erfüllen. Der Verbrennungsmotor läuft aus und ruht, und die Kraftstoffzufuhr wird deaktiviert. Infolge des Betriebs im Elektromodus beginnt der SOC der Batterie, abzufallen.
  • Auf diese Weise können Verluste in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz in einem Hybridfahrzeugsystem aufgrund des häufigen Verbrennungsmotoranlaufs und -ablaufs (zum Beispiel bei einem Stadtzyklus) verringert werden. Durch das Verwenden von Elektromotordrehmoment und Batterieenergie, um eine Anforderung des Fahrers bereitzustellen, während ein kostengünstigerer Kraftstoff in einem effizienteren Betriebsbereich verwendet wird, wird ein häufiges Umschalten zwischen den Kraftstoffen in einem Mehrstoffverbrennungsmotor verringert, selbst wenn eine Pedalposition des Fahrzeugführers sich häufig ändert oder schwankt oder übersteigert ist. Folglich kann, selbst wenn die Verbrennungsmotorlast sich extrem zwischen dem optimalen Bereich unterschiedlicher Kraftstoffe vor- und zurückbewegt, die Kraftstoffeffizienz durch das Beibehalten einer effizienteren und kostengünstigeren Kraftstoffeinstellung verbessert werden, während eine geringe Menge an Batterieenergieladung oder -entladung angewendet wird, um die Anforderung des Fahrers zu erfüllen. Insgesamt werden synergistische Vorteile in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz durch das Nutzen elektrischer Komponenten eines Hybridfahrzeugsystems während der Kraftstoffauswahl bei Betrieb eines Mehrstoffverbrennungsmotors genutzt.
  • Ein beispielhaftes Verfahren für ein Hybridfahrzeugsystem umfasst Folgendes: Antreiben des Fahrzeugs über einen Verbrennungsmotor, der einen ersten Kraftstoff und einen zweiten Kraftstoff auf Grundlage der Anforderung des Fahrers verbrennt; und als Reaktion auf eine Änderung der Anforderung des Fahrers Einstellen der relativen Verwendung des ersten Kraftstoffs und des zweiten Kraftstoffs auf Grundlage von jedem von der Änderung der Anforderung des Fahrers und einem Ladestatus eines Energiespeichersystems. In dem vorstehenden Beispiel umfasst das Einstellen zusätzlich oder optional das Auswählen zwischen dem Beibehalten der Verwendung des ersten Kraftstoffs und dem Übergehen zu dem zweiten Kraftstoff, wobei das Auswählen ferner auf Kosten für die Verwendung des ersten Kraftstoffs im Vergleich zu Kosten für die Verwendung des zweiten Kraftstoffs basiert. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Auswählen auf Grundlage des Ladestatus das Auswählen auf Grundlage der Kosten für die Verwendung von jedem von dem ersten und dem zweiten Kraftstoff mit einem gespeicherten Energieausgleich auf Grundlage des Ladestatus. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele unterscheidet sich der gespeicherte Energieausgleich, der mit der Verwendung des ersten Kraftstoffs angewendet wird, zusätzlich oder optional von dem gespeicherten Energieausgleich, der unter Verwendung eines zweiten Kraftstoffs angewendet wird. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet der gespeicherte Energieausgleich zusätzlich oder optional einen von einer Steigerung des Ladestatus durch Aufladen des Energiespeichersystems unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment und einer Verringerung des Ladestatus durch Abgeben der gespeicherten Energie, um das Verbrennungsmotordrehmoment zu ergänzen. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Auswählen zusätzlich oder optional ferner das Übergehen zur Verwendung des zweiten Kraftstoffs, wenn die Kosten für die Verwendung des zweiten Kraftstoffs mit dem gespeicherten Energieausgleich um mehr als eine Menge in Höhe eines Schwellenwerts geringer sind als die Kosten für die Verwendung des ersten Kraftstoffs mit dem gespeicherten Energieausgleich. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Auswählen zusätzlich oder optional ferner das Beibehalten der Verwendung des zweiten Kraftstoffs, wenn die Kosten für die Verwendung des zweiten Kraftstoffs mit dem gespeicherten Energieausgleich um weniger als eine Menge in Höhe eines Schwellenwerts geringer sind als die Kosten für die Verwendung des ersten Kraftstoffs mit dem gespeicherten Energieausgleich. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional, wenn die Verwendung des ersten Kraftstoffs beibehalten wird, das Ausgleichen eines Defizits der Anforderung des Fahrers über Drehmoment von einem an das Energiespeichersystem gekoppelten Elektromotor. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner als Reaktion auf das Auswählen des ersten Kraftstoffs, das Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem ersten eingestellten Drehzahl/Last-Profil, während ein Leistungsniveau des Fahrzeugs unter Verwendung von Elektromotordrehmoment beibehalten wird, und als Reaktion auf das Auswählen des zweiten Kraftstoffs das Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem zweiten eingestellten Drehzahl/Last-Profil, während das Leistungsniveau des Fahrzeugs unter Verwendung von Elektromotordrehmoment beibehalten wird. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele handelt es sich bei dem ersten Kraftstoff zusätzlich oder optional um einen Kraftstoff mit hoher Oktanzahl, der Ethanol umfasst, wobei es sich bei dem zweiten Kraftstoff um einen Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl handelt, der Benzin umfasst. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele handelt es sich bei dem ersten Kraftstoff zusätzlich oder optional um einen gasförmigen Kraftstoff, der komprimiertes Erdgas umfasst, wobei es sich bei dem zweiten Kraftstoff um einen flüssigen Kraftstoff handelt, der mindestens Benzin umfasst. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Verwenden des ersten Kraftstoffs in dem Verbrennungsmotor zusätzlich oder optional das Direkteinspritzen des ersten Kraftstoffs, wobei das Verwenden des zweiten Kraftstoffs in dem Verbrennungsmotor das Saugrohreinspritzen des zweiten Kraftstoffs beinhaltet.
  • Ein weiteres beispielhaftes Verfahren für ein Hybridfahrzeug umfasst Folgendes: Antreiben des Fahrzeugs über einen Verbrennungsmotor unter Verwendung eines ersten Kraftstoffs, der auf Grundlage einer Anforderung des Fahrers ausgewählt wird; und als Reaktion auf eine Änderung der Anforderung des Fahrers Vergleichen eines ersten Werts der Kraftstoffkosten für das Betreiben mit dem ersten Kraftstoff mit einer ersten Menge an gespeichertem Energieausgleich mit einem zweiten Wert der Kraftstoffkosten für das Betreiben mit einem zweiten, unterschiedlichen Kraftstoff mit einer zweiten, unterschiedlichen Menge des gespeicherten Kraftstoffausgleichs für die Änderung der Anforderung des Fahrers; und Beibehalten der Verwendung des ersten Kraftstoffs wenn der erste Wert geringer als der zweite Wert ist; und Übergehen zur Verwendung des zweiten Kraftstoffs, wenn der erste Wert höher als der zweite Wert ist, um die geänderte Anforderung des Fahrers bereitzustellen. In dem vorstehenden Beispiel umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner das Auswählen der ersten und der zweiten Menge an gespeichertem Energieausgleich auf Grundlage eines Ladezustands eines Energiespeichersystems, einer Oktanzahl des ersten und zweiten Kraftstoffs, Kosten für den ersten und den zweiten Kraftstoff und der Änderung der Anforderung des Fahrers. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele handelt es sich bei der Änderung der Anforderung des Fahrers zusätzlich oder optional um einen Abfall der Anforderung des Fahrers, wobei während des Abfalls der Anforderung des Fahrers die erste Menge des gespeicherten Energieausgleichs größer als die zweite Menge des gespeicherten Energieausgleichs ist, und die Verwendung des ersten Kraftstoffs wird als Reaktion darauf, dass der erste Wert niedriger als der zweite Wert ist, beibehalten. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele handelt es sich bei der Änderung der Anforderung des Fahrers zusätzlich oder optional um einen Anstieg der Anforderung des Fahrers, wobei während des Anstiegs der Anforderung des Fahrers die zweite Menge des gespeicherten Energieausgleichs größer als die erste Menge des gespeicherten Energieausgleichs ist, und es wird als Reaktion darauf, dass der zweite Wert niedriger als der erste Wert ist, zur Verwendung des zweiten Kraftstoff übergegangen. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner, während die Verwendung des ersten Kraftstoffs beibehalten wird, das Halten des Verbrennungsmotors in einem ersten eingestellten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors über Einstellungen des Elektromotordrehmoments, und während des Übergangs zur Verwendung des zweiten Kraftstoffs, das Halten des Verbrennungsmotors in einem zweiten eingestellten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors über Einstellungen des Elektromotordrehmoments, wobei eine Oktanzahl des ersten Kraftstoffs höher als die Oktanzahl des zweiten Kraftstoffs ist und wobei das erste eingestellte Drehzahl/last-Profil des Verbrennungsmotors eine geringere Drehzahl und eine höhere Last beinhaltet, während das zweite eingestellte Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors eine höhere Drehzahl und eine geringere Last beinhaltet. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner während des Übergangs das Verringern von Drehmomentschwankungen unter Verwendung von Elektromotordrehmoment aus dem Energiespeichersystem, wobei das Energiespeichersystem eine Batterie umfasst.
  • Ein weiteres beispielhaftes Hybridfahrzeugsystem umfasst Folgendes: einen Elektromotor, der über ein Energiespeichersystem mit Energie versorgt wird; eine erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen eines ersten Kraftstoffs in den Zylinder; eine zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen eines zweiten Kraftstoffs in den Zylinder; Fahrzeugräder, die über einen oder mehrere von einem Elektromotordrehmoment und einem Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben werden; einen Pedalpositionssensor zum Empfangen einer Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die auf einem nichttransienten Speicher gespeichert sind, um: als Reaktion auf eine erste Änderung der Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers das Einspritzen des ersten Kraftstoffs beizubehalten, während ein Ladestatus des Energiespeichersystems durch eine erste Menge geändert wird, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen; und als Reaktion auf eine zweite, unterschiedliche Änderung der Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers auf Einspritzung des zweiten Kraftstoffs umzustellen, während der Ladestatus des Energiespeichersystem durch eine zweite, unterschiedliche Menge verändert wird, um die Drehmomentanforderung zu erfüllen. Im vorstehenden Beispiel handelt es sich bei der ersten Änderung der Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers zusätzlich oder optional um eine Verringerung der Anforderung, und das Ändern des Ladestatus des Energiespeichersystems durch eine erste Menge umfasst das Aufladen des Energiespeichersystems, wobei es sich bei der zweiten Änderung der Drehmomentanforderung des Fahrzeugführers um eine Erhöhung der Anforderung handelt und das Ändern des Ladestatus des Energiespeichersystems durch eine zweite Menge das Entladen des Energiespeichersystems umfasst. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet die Steuerung zusätzlich oder optional ferner Anweisungen, um: während des Beibehaltens des Einspritzens des ersten Kraftstoffs den Verbrennungsmotor mit einem ersten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors zu betreiben, während ein Leistungsniveau beibehalten wird; und während des Umschaltens auf das Einspritzen des zweiten Kraftstoffs den Verbrennungsmotor mit einem zweiten Drehzahl/Last-Profil des Verbrennungsmotors zu betreiben, während das Leistungsniveau beibehalten wird.
  • Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen auf einem nichttransienten Speicher gespeichert und durch das Steuerungssystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und anderer Verbrennungsmotorhardware beinhaltet. Die konkreten hier beschriebenen Routinen können für eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien stehen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen. Daher können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern sie ist zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch für einen Code stehen, der auf einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem programmiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, durchgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und weitere in der vorliegenden Schrift offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neu und nicht naheliegend erachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartiger Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Schutz- und Geltungsbereich im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, darüber hinaus als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (10)

  1. Verfahren für ein Hybridfahrzeug, umfassend: Antreiben des Fahrzeugs über einen Verbrennungsmotor, der einen ersten Kraftstoff und einen zweiten, unterschiedlichen Kraftstoff auf Grundlage einer Anforderung des Fahrers verbrennt; und als Reaktion auf eine Änderung der Anforderung des Fahrers die relative Verwendung des ersten Kraftstoffs und des zweiten Kraftstoffs auf Grundlage jeder von der Änderung der Anforderung des Fahrers und einem Ladestatus eines Energiespeichersystems einstellt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Einstellen das Auswählen zwischen dem Beibehalten der Verwendung des ersten Kraftstoffs und dem Übergehen zu dem zweiten Kraftstoff beinhaltet, wobei das Auswählen auf Kosten für die Verwendung des ersten Kraftstoffs im Vergleich zu Kosten für die Verwendung des zweiten Kraftstoffs basiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Einstellen auf Grundlage des Ladestatus des Energiespeichersystems das Auswählen zwischen dem Beibehalten der Verwendung des ersten Kraftstoffs und dem Übergehen zu dem zweiten Kraftstoff auf Grundlage von Kosten für die Verwendung von jedem von dem ersten Kraftstoff und dem zweiten Kraftstoff mit einem gespeicherten Energieausgleich auf Grundlage des Ladestatus beinhaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei sich der gespeicherte Energieausgleich, der mit der Verwendung des ersten Kraftstoffs angewendet wird, von dem gespeicherten Energieausgleich unterscheidet, der unter Verwendung eines zweiten Kraftstoffs angewendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der gespeicherte Energieausgleich einen von einer Steigerung des Ladestatus durch Aufladen des Energiespeichersystems unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment und einer Verringerung des Ladestatus durch Abgeben der gespeicherten Energie beinhalten, um das Verbrennungsmotordrehmoment zu ergänzen.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Auswählen ferner das Übergehen zur Verwendung des zweiten Kraftstoffs beinhaltet, wenn die Kosten für die Verwendung des zweiten Kraftstoffs mit dem gespeicherten Energieausgleich um mehr als eine Menge in Höhe eines Schwellenwerts geringer sind als die Kosten für die Verwendung des ersten Kraftstoffs mit dem gespeicherten Energieausgleich.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Auswählen ferner das Beibehalten der Verwendung des ersten Kraftstoffs beinhaltet, wenn die Kosten für die Verwendung des zweiten Kraftstoffs mit dem gespeicherten Energieausgleich um weniger als eine Menge in Höhe eines Schwellenwerts geringer sind als die Kosten für die Verwendung des ersten Kraftstoffs mit dem gespeicherten Energieausgleich.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, das, wenn die Verwendung des ersten Kraftstoffs beibehalten wird, ferner Folgendes umfasst: Ausgleichen eines Defizits der Anforderung des Fahrers über Drehmoment von einem an das Energiespeichersystem gekoppelten Elektromotor.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, das als Reaktion auf das Auswählen des ersten Kraftstoffs ferner Folgendes umfasst: Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem ersten eingestellten Drehzahl/Last-Profil, während ein Leistungsniveau des Fahrzeugs unter Verwendung von Elektromotordrehmoment beibehalten wird, und als Reaktion auf das Auswählen des zweiten Kraftstoffs Betreiben des Verbrennungsmotors mit einem zweiten eingestellten Drehzahl/Last-Profil, während das Leistungsniveau des Fahrzeugs unter Verwendung von Elektromotordrehmoment beibehalten wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem ersten Kraftstoff um einen Kraftstoff mit hoher Oktanzahl handelt, der Ethanol umfasst, und wobei es sich bei dem zweiten Kraftstoff um einen Kraftstoff mit geringer Oktanzahl handelt, der Benzin umfasst, und wobei das Verwenden des ersten Kraftstoffs in dem Verbrennungsmotor das Direkteinspritzen des ersten Kraftstoffs beinhaltet und wobei das Verwenden des zweiten Kraftstoffs in dem Verbrennungsmotor das Saugrohreinspritzen des zweiten Kraftstoffs beinhaltet.
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