DE102017109391A1 - Verfahren und system zur steuerung von hybridfahrzeugen - Google Patents

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English (en)
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Thomas G. Leone
Kenneth James Miller
Douglas Raymond Martin
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Bilden von Synergien der Vorteile eines durch Verbrennungsmotorabgas angetriebenen Kraftstoffreformers in einem Hybridfahrzeugsystem bereitgestellt. Eine Fahrzeugsteuerung kann den Verbrennungsmotor in einem schmalen Betriebsbereich halten, in dem der Betrieb des Kraftstoffreformers optimal ist, während Elektromotor- und/oder CVT-Einstellungen verwendet werden, um Schwankungen anzugehen, die erzeugt werden, wenn sich die Anforderung des Fahrers ändert. Die Steuerung kann darüber hinaus einen Betriebstemperaturbereich des Reformers einstellen, um noch nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors des Hybrids eine verlängerte Kraftstoffreformierung zu ermöglichen.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern der Kraftstoffreformierung in einem Motor eines Hybridfahrzeugsystems.
  • Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
  • Kraftstoffreformer können dazu verwendet werden, Alkoholkraftstoffe in gasförmige Kraftstoffe (Reformate) umzuwandeln, um einen Motor mit Kraftstoff zu versorgen. Zum Beispiel kann ein Ethanolreformer Ethanol in ein Reformatgas reformieren, das Wasserstoff (H2), Kohlenstoffmonoxid (CO) und Methan (CH4) zur Verbrennung in einem Motor umfasst. Der Wasserstoffgehalt des Kraftstoffs verbessert die Verbrennungsstabilität, wodurch ein Betrieb des Motors bei höheren Verdünnungsgraden (zum Beispiel bei höheren AGR-Graden) ermöglicht wird, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Ein Beispiel für ein Ethanolreformierungssystem wird von Kerns et al. in US 8,539,914 dargestellt. Darin ist ein kraftstoffflexibler Motor mit einem Kraftstoffreformer konfiguriert, der einen variablen Ethanolkraftstoff in ein gasförmiges Kraftstoffreformat reformiert.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass die Vorteile des Reformierungssystems in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz u. a. aufgrund des temperaturabhängigen Wirkungsgrads des Reformers eingeschränkt sein können. Da der Reformer zum Antreiben der endothermen Reformierungsreaktion auf Abgasenergie angewiesen ist, ist insbesondere eine Kraftstoffreformierung bei geringeren Motorlasten, wenn die Abgastemperatur geringer ist, unter Umständen nicht möglich. Ebenso kann aufgrund des sich mit der Abgastemperatur ändernden Wirkungsgrads des Reformers ein gewünschter Motorbetriebspunkt, der für den Reformer optimal ist, in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Motorbetriebspunkt zum Zeitpunkt der Reformierung wesentlich variieren. All diese Probleme haben zur Folge, dass der Vorteil des Kraftstoffreformers in Bezug auf eine optimale Kraftstoffeffizienz nicht realisiert wird.
  • Vor dem Hintergrund dieser Probleme haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass durch das Integrieren eines Kraftstoffreformierungssystems in ein Hybridfahrzeugsystem verschiedene Synergien erzielt werden können. In einem Beispiel werden potenzielle Synergien durch ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug erzielt, das Folgendes umfasst: als Reaktion auf eine Motorlast, die geringer als ein Schwellenwert ist, während ein verfügbares Reformat auf einem Stand vorliegt, der niedriger als ein Schwellenwert ist, Erhöhen der Motorlast über die Schwellenwertlast und Aufladen einer Systembatterie unter Verwendung von überschüssigem Motordrehmoment; und Reformieren eines flüssigen Kraftstoffs unter Verwendung von Abgasenergie, wobei der Motor mit der erhöhten Last betrieben wird, bis das verfügbare Reformat auf einem Stand vorliegt, der höher als der Schwellenwert ist. Darüber hinaus kann der Motor als Reaktion auf eine Anfrage zur Motorabschaltung abgeschaltet werden, während die Kraftstoffreformierung fortgesetzt wird, bis eine Reformertemperatur unter einem Schwellenwert liegt. Auf diese Weise kann die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs mit einem integrierten Reformer verbessert werden.
  • Zum Beispiel kann ein Hybridfahrzeug mit einem batteriebetriebenen Elektromotor (oder Motor/Generator) zum Antreiben der Fahrzeugräder mittels eines Elektromotordrehmoments sowie einem Verbrennungsmotor zum Antreiben der Fahrzeugräder mittels eines Verbrennungsmotordrehmoments konfiguriert sein, wobei der Verbrennungsmotor einen Kraftsstoffreformer umfasst. Der Verbrennungsmotor kann mit einem ersten, flüssigen Kraftstoff wie einem Ethanol-Benzin-Kraftstoffgemisch angetrieben werden. Darüber hinaus kann der Reformer, wenn nicht genügend gasförmiger Kraftstoff verfügbar ist, unter Verwendung von Motorabgasenergie betrieben werden, um den flüssigen Kraftstoff in einen gasförmigen Kraftstoff zu reformieren. Zum Beispiel kann der Ethanolkraftstoff in Methan, Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid reformiert werden, wobei der Wasserstoffgehalt des Reformats die Verbrennungsstabilität des Motors verbessert. Unter Bedingungen, bei denen das Fahrzeug über den Verbrennungsmotor angetrieben wird und die Motorlast groß genug, um erhöhte Abgastemperaturen (und demnach erhöhte Reformertemperaturen) aufrechtzuerhalten, kann der Reformer betrieben werden und das Vorhandensein von Wasserstoff in dem Reformat kann einen Betrieb des Motors bei höheren Motorverdünnungen ermöglichen (zum Beispiel bei höheren AGR-Graden). Im Vergleich dazu kann unter Bedingungen mit geringerer Last auf Grundlage des Batterieladestatus der Fahrzeugbetrieb auf eine Verlängerung der Reformatverwendung eingestellt werden. Zum Beispiel kann, wenn der Batterieladestatus niedriger ist (und die Batterie in der Lage ist, Ladung aufzunehmen), die Motorleistung über ein zum Antreiben erforderliches Niveau gesteigert werden, während der Drehmomentüberschuss zum Laden der Batterie verwendet wird. Hier erhöht die gesteigerte Motorleistung die Abgastemperatur, sodass der Reformer effizient betrieben werden kann, während der Drehmomentüberschuss in der Batterie gespeichert wird, um damit verbundene Probleme in Bezug auf das Fahrverhalten zu verringern. Außerdem kann, wenn die Batterie keine weitere Ladung aufnehmen kann, die Last, bei der der Motor abgeschaltet wird, erhöht werden, sodass das Fahrzeug in einem Elektrobetrieb angetrieben werden kann, statt den Motor in einem Schwachlastbetrieb zu betreiben, bei dem eine Kraftstoffreformierung nicht möglich ist. Immer wenn der Reformer betrieben wird, kann der Motor auf Grundlage der Reformerbedingungen in einem schmaleren Motordrehzahl-Last-Bereich gehalten werden, der einen optimalen Wirkungsgrad des Reformers bereitstellt, während Drehmomentschwankungen über den Systemmotor/die Batterie abgefangen werden. Dies ermöglicht eine erhöhte Kraftstoffreformierung bei höheren Wirkungsgraden der Reformierung. Darüber hinaus kann im Anschluss an eine Anfrage zur Motorabschaltung selbst nach einem Abschalten des Motors der Betrieb des Reformers fortgesetzt werden, solange die Abgastemperatur hoch genug ist, um die Reformierung zu unterstützen. Ferner kann eine Temperatur, bei der der Reformer deaktiviert wird, auf Grundlage der Menge verfügbaren Reformats eingestellt werden.
  • Auf diese Weise können durch Verbinden eines durch Motorabgas angetriebenen Kraftstoffreformers mit einem Elektromotor in einem Hybridfahrzeug verschiedene Synergien erzielt werden, die die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessern. Die technische Wirkung der Steigerung einer Motorlast selbst dann, wenn der Drehmomentbedarf gering ist, und der Erhöhung der Ladung einer Systemenergiespeichervorrichtung besteht darin, dass erhöhte Abgastemperaturen beibehalten werden können und der Reformerbetrieb verlängert werden kann. Durch das Einstellen eines Schwellenwerts für die Last, bei dem ein Motor abgeschaltet wird, kann der Motorbetrieb bei höheren Lasten maximiert werden, während der Motorbetrieb bei geringeren Lasten minimiert wird, wodurch die Vorteile in Bezug auf die Reformierung vergrößert werden. Durch das Verlängern des Reformerbetriebs nach einem Abschalten des Motors als Reaktion auf eine Abgastemperatur können die Reformierungsbedingungen verlängert werden. Durch das Ermöglichen einer Reformaterzeugung unter zahlreichen Fahrzeugbetriebsbedingungen kann die Verbrennungsstabilität des Motors verbessert werden und die AGR-Verwendung gesteigert werden, wodurch Kraftstoffeffizienz und Vorteile in Bezug auf Emissionen bereitgestellt werden. Die technische Wirkung der Verwendung von Batterie/Motorleistung, um den Motor in einem schmalen Betriebsbereich zu halten, der auf Grundlage der Reformerbedingungen ausgewählt wird, kann trotz Änderungen in Bezug auf die Anforderung des Fahrers oder die Raddrehmomentanforderung bei einem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden. Insgesamt kann die Fahrzeugleistung verbessert werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um auf vereinfachte Art und Weise eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands herauszustellen, dessen Umfang einzig 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 Hybridfahrzeug, das einen Kraftstoffreformer umfasst.
  • 2 zeigt eine Teilansicht des Verbrennungsmotors.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm auf höherer Ebene zum Abstimmen der Kraftstoffreformierung mit Verbrennungsmotor- und Elektromotorbetrieben in einem Hybridfahrzeug.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm auf höherer Ebene zur Verwendung eines Elektromotors zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem ausgewählten Drehzahl-Last-Bereich auf Grundlage des Wirkungsgrads des Reformers.
  • 5 zeigt beispielhafte Einstellungen zur Kraftstoffreformierung 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 Verbrennungsmotor umfassen, der mit einem durch Abgas angetriebenen Reformer konfiguriert ist, der das Reformieren eines flüssigen Kraftstoffs in ein gasförmiges Reformat ermöglicht, was in Bezug auf das Motorsystem aus 2 beschrieben ist. Eine Steuerung kann dazu konfiguriert sein, eine Steuerungsroutine wie die Beispielroutine aus 3 auszuführen, um den Motorbetrieb während des Betriebs eines Reformers auf Grundlage einer verfügbaren Menge an gasförmigem Kraftstoff/Reformat einzustellen. Die Steuerung kann darüber hinaus eine Routine wie die Beispielroutine aus 4 ausführen, um den Elektromotorbetrieb während des Reformierens dazu einzurichten, um es zu ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor in einem schmalen Betriebsbereich gehalten wird, während ein gewünschtes Leistungsniveau beibehalten wird. Ein beispielhafter Hybridfahrzeugbetrieb mit Einstellungen der Kraftstoffreformierung ist in 5. dargestellt. Auf diese Weise kann die Kraftstoffreformertechnologie 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 Motoren verwenden. Das Antriebssystem 100 umfasst einen Verbrennungsmotor 10 mit einer Vielzahl von Zylindern 30. Der Kraftstoff kann jedem Zylinder des Motors 10 über ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, das einen oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und Einspritzvorrichtungen 66 beinhaltet. Eine detaillierte Ausführungsform des Motors ist in Bezug auf 2 dargestellt. Wie hier erläutert kann der Motor 10 mit einem Kraftstoffreformer konfiguriert sein, der an das Abgassystem des Motors gekoppelt ist, um einen flüssigen Kraftstoff in einen gasförmigen Kraftstoff/ein Reformat zu reformieren. Durch Einspritzen sowohl des flüssigen Kraftstoffs als auch des gasförmigen Reformats in einen Motorzylinder kann der Motor effektiv als Zweistoffmotor betrieben werden, obwohl der Kraftstofftank nur mit einem einzigen Kraftstoff wiederbefüllt wird. Darüber hinaus können verschiedene Vorteile des Motorbetriebs unter Vorhandensein von Reformat ausgenutzt werden.
  • Der Motor 10 führt dem Getriebe 22 über die Drehmomenteingangswelle 18 Kraft zu. Das Getriebe 22 umfasst ein elektronisch gesteuertes Getriebe mit einer Vielzahl auswählbarer Drehzahlverhältnisse. Das Getriebe 22 kann darüber hinaus verschiedene sonstige Antriebe wie zum Beispiel eine Achsübersetzung umfassen (nicht dargestellt). Zum Beispiel handelt es sich bei dem Getriebe 22 um ein stufenloses Getriebe (Continuously Variable Transmission – CVT). Bei dem CVT kann es sich um ein Automatikgetriebe handeln, das fließend durch einen kontinuierlichen Bereich effektiver Drehzahlverhältnisse wechseln kann, im Gegensatz zu sonstigen mechanischen Getrieben, die eine begrenzte Anzahl festgesetzter Übersetzungen (Drehzahlverhältnisse) bieten. Die Flexibilität des Drehzahlverhältnisses des CVT ermöglicht es der Eingangswelle, eine besser optimierte Winkelgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten. Der Motor kann über einen zwischengeschalteten Drehmomentwandler (nicht dargestellt) an das Getriebe 22 gekoppelt sein. Das Drehmoment wird aus dem Getriebe 22 zum Antreiben der Fahrzeugtraktionsräder 52 über die Drehmomentausgangswelle 19 und der Differential-und-Achs-Anordnung 36 ausgegeben. Bei einigen Beispielen kann eine Getriebeübersetzung zur Kraftübertragung zusätzlich zwischen dem Getriebe 22 und der Ausgangswelle 19 gekoppelt sein.
  • Die Fahrzeugräder können darüber hinaus unter Verwendung eines Drehmoments angetrieben werden, das von dem Motor 26 empfangen wird, der hier als Elektromotor konfiguriert ist. Insbesondere kann der Elektromotor 26 unter Verwendung elektrischer Energie aus einer Speichervorrichtung für elektrische Energie betrieben werden, die hier als Batterie 54 dargestellt 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.
  • 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 des Verbrennungsmotors 10 zwischen unterschiedlichen Verbrennungsbetrieben (z. B. während des Umschaltens zwischen einem Funkzünd- und einem Kompressionszündbetrieb). Zum Beispiel kann unter Bedingungen, bei denen der Verbrennungsmotordrehmomentausgang höher als die Anforderung des Fahrers ist, die Drehmomentdifferenz an dem Elektromotor absorbiert werden und zum Laden der Batterie verwendet werden, wodurch die Drehmomentschwankung ausgeglichen wird.
  • 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 eingesetzt werden, wobei der Verbrennungsmotor die primäre Drehmomentquelle ist 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 auch als „Motor“-Modus bezeichnet wird, wobei der Motor 10 als primäre Drehmomentquelle zum Versorgen der Räder 52 mit Energie verwendet wird. Während des „Motor“-Modus kann dem Motor 10 aus einem Kraftstofftank über die Einspritzvorrichtung 66 Kraftstoff zugeführt werden, sodass der Motor unter Kraftstoffversorgung laufen kann, um das Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Gegebenenfalls kann der Verbrennungsmotor so betrieben werden, dass mehr Drehmoment als zum Antreiben benötigt ausgegeben wird, wobei die zusätzliche Energie 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 wie in dem Nur-Verbrennungsmotor-Modus Kraftstoff dem Motor 10 zugeführt, um den Motor unter Kraftstoffversorgung laufen zu lassen und den Fahrzeugrädern Drehmoment bereitzustellen. In diesem Modus wird sowohl Verbrennungsmotordrehmoment als auch Elektromotordrehmoment zum Antreiben der Fahrzeugräder verwendet.
  • In einem weiteren Beispiel kann das Fahrzeug in einem Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor angetrieben werden, der hier auch als Elektromodus bezeichnet wird, wobei der batteriebetriebene Elektromotor 26 als einzige Drehmomentquelle zum Antreiben der Räder 52 betrieben und verwendet wird. So 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. eingesetzt werden. 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 Füllstandsensor, verschiedene Abgassensoren und sonstige Sensoren wie die in Bezug auf 2 beschriebenen umfassen. Die verschiedenen Betätigungselemente können beispielsweise den Getriebezahnradsatz, die Zylindereinspritzvorrichtungen, eine mit dem Ansaugkrümmer des Motors gekoppelte Luftansaugdrossel und sonstige Betätigungselemente wie die in Bezug auf 2 beschriebenen umfassen. 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 hier unter Bezugnahme auf 3–4 beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist nun ein Zylinder des Verbrennungsmotors 10, der eine Vielzahl von Zylindern entsprechend der Darstellung in 1 umfasst, dargestellt. Der Motor 10 wird durch eine elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor 10 umfasst eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 132 mit einem Kolben 136, der darin angeordnet ist und mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist. Die Brennkammer 30 ist so dargestellt, dass sie mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Abgaskrümmer 48 über ein Ansaugventil 152 bzw. Abgasventil 154 in Verbindung steht. Jedes Ansaug- und Abgasventil kann durch einen Ansaugnocken 151 und einen Abgasnocken 153 betrieben werden. Alternativ dazu können ein oder mehrere der Ansaug- und Abgasventile durch eine elektromechanisch gesteuerte Ventilspule und Ankeranordnung gesteuert werden. Die Position des Ansaugnockens 151 kann durch den Ansaugnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Abgasnockens 153 kann durch den Abgasnockensensor 57 bestimmt werden.
  • Der Ansaugkrümmer 44 ist so dargestellt, dass er über eine optionale elektronische Drossel 62 mit einem Luftsammler 42 in Verbindung steht. Die Drosselklappe 64 steuert den Luftstrom durch die elektronische Drossel 62.
  • Der Ansaugkrümmer 44 ist darüber hinaus so dargestellt, dass er mit dem Motorzylinder, der mit der Einspritzvorrichtung 66 gekoppelt ist, gekoppelt ist, um flüssigen Kraftstoff proportional zur Pulsweite des Signals FPW von der Steuerung 12 zuzuführen. Der Kraftstoff wird der Einspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem zugeführt, das einen Kraftstofftank 91, eine Kraftstoffpumpe (nicht dargestellt), Kraftstoffleitungen (nicht dargestellt) und einen Kraftstoffzuteiler (nicht dargestellt) umfasst. In einem Beispiel kann ein Direkteinspritzsystem mit Niederdruck verwendet werden, bei dem der Kraftstoffdruck auf etwa 20–30 bar erhöht werden kann. Alternativ dazu kann ein zweistufiges Kraftstoffsystem mit Hochdruck verwendet werden, um höhere Kraftstoffdrücke zu erzeugen. Der Motor 10 ist so konfiguriert, dass der Kraftstoff direkt in den Motorzylinder eingespritzt wird, was dem einschlägigen Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Alternativ kann flüssiger Kraftstoff über eine Saugrohreinspritzung eingespritzt werden, wobei der Kraftstoff einem Ansaugkanal zugeführt wird, der dem Ansaugventil vorgelagert ist. Der Einspritzvorrichtung 66 wird Betriebsstrom von dem Fahrer 68 bereitgestellt, der auf die Steuerung 12 reagiert.
  • Es versteht sich ferner, dass, während die abgebildete Ausführungsform darstellt, dass der Motor durch Einspritzen von Kraftstoff über eine einzelne Direkteinspritzvorrichtung betrieben wird, in alternativen Ausführungsformen der Motor durch Verwendung von zwei oder mehr Einspritzvorrichtungen (zum Beispiel eine Direkteinspritzvorrichtung und eine Saugrohreinspritzvorrichtung pro Zylinder oder zwei Direkteinspritzvorrichtungen/zwei Saugrohreinspritzvorrichtungen pro Zylinder usw.) und durch Variieren einer relativen Einspritzmenge in den Zylinder aus jeder Einspritzvorrichtung betrieben werden kann.
  • Der Kraftstoff kann während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch die Einspritzvorrichtung dem Zylinder zugeführt werden. Ferner kann die Verteilung der und/oder die relative Kraftstoffmenge, die von der Einspritzvorrichtung zugeführt wird, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen variieren. Ferner können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, Ansaugtakts oder geeigneten Kombinationen davon durchgeführt werden. Zudem kann Kraftstoff während des Zyklus eingespritzt werden, um das Verhältnis der Luft zum eingespritzten Kraftstoff (Air-Fuel Ratio – AFR) der Verbrennung einzustellen. Zum Beispiel kann Kraftstoff unter Bereitstellung eines stöchiometrischen AFR eingespritzt werden. Ein AFR-Sensor kann enthalten sein, um eine Schätzung des AFR im Zylinder bereitzustellen. Beispielsweise kann es sich bei dem AFR-Sensor um einen Abgassensor wie eine Lambdasonde 126 handeln. Durch das Messen einer Menge Restsauerstoff (für magere Gemische) oder unverbrannter Kohlenwasserstoffe (für fette Gemische) im Abgas kann der Sensor das AFR bestimmen. Dabei kann das AFR als Lambda(λ)-Wert bereitgestellt werden, das heißt, als Verhältnis des tatsächlichen AFR zur Stöchiometrie für ein konkretes Gemisch. Demnach deutet ein Lambda-Wert von 1,0 auf ein stöchiometrisches Gemisch hin, Gemische, die fetter als stöchiometrische Gemische sind, weisen einen Lambda-Wert kleiner als 1,0 auf, und Gemische, die magerer als stöchiometrische Gemische sind, weisen einen Lambdawert größer als 1 auf.
  • Gasförmiger Kraftstoff kann mittels eines Einspritzventils 89 in den Ansaugkrümmer 44 eingespritzt werden. In einer anderen Ausführungsform kann gasförmiger Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 eingespritzt werden. Gasförmiger Kraftstoff wird aus dem Vorratstank 93 über eine Pumpe 96 und ein Rückschlagventil 82 der Einspritzvorrichtung 89 zugeführt. Die Pumpe 96 beaufschlagt den dem Vorratstank 93 von dem Kraftstoffreformer 97 zugeführten gasförmigen Kraftstoff mit Druck. Alternativ kann auf die Pumpe 96 verzichtet werden. Das Rückschlagventil 82 begrenzt den Strom von gasförmigem Kraftstoff aus dem Vorratstank 93 in den Kraftstoffreformer 97, wenn die Ausgabe der Pumpe 96 mit einem geringeren Druck erfolgt als bei dem Vorratstank 93. Der Kraftstoffreformer 97 umfasst den Katalysator 72 und kann ferner eine optionale elektrische Heizung 98 zum Reformieren von aus dem Kraftstofftank 91 zugeführtem Alkohol beinhalten.
  • Der Kraftstofftank 91 kann dazu konfiguriert sein, Alkohol oder ein Gemisch aus Benzin und Alkohol zu beinhalten. Der flüssige Kraftstoff kann zum Beispiel ein Benzin-Alkohol-Gemisch wie E85 (das 85 % Ethanol und 15 % Benzin aufweist), E10 (das 10 % Ethanol und 90 % Benzin aufweist), E10, E22 sowie Methanol-Benzin-Gemische umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der Alkohol von einem Benzin/Alkohol-Gemisch getrennt werden, bevor er in den Kraftstoffreformer 97 gelangt. Der Kraftstoffreformer 97 ist mit dem Abgassystem gekoppelt dargestellt, das dem Katalysator 70 und dem Abgaskrümmer 48 nachgelagert ist. Der Kraftstoffreformer 97 kann jedoch mit dem Abgaskrümmer 48 gekoppelt und dem Katalysator 70 vorgelagert angeordnet sein. Der Kraftstoffreformer 97 kann Abgaswärme zum Antreiben einer endothermen Reaktion von Alkohol, der von dem Kraftstofftank 91 zugeführt wird, und zur Förderung der Kraftstoffreformierung (z. B. in ein Gemisch aus H2, CH4 und CO) verwenden.
  • Wenngleich in Bezug auf das Beispiel die Reformierung eines flüssigen Kraftstoffs in einen gasförmigen Kraftstoff erörtert wird, versteht es sich, dass es sich hierbei nicht um eine Einschränkung handeln soll. Daher kann dem Motor ein erster Kraftstoff aus einem ersten Kraftstofftank (damit der Motor läuft) zugeführt werden und er kann den ersten Kraftstoff in einen zweiten Kraftstoff mit höherer Oktanzahl reformieren, der in einem zweiten, separaten Kraftstofftank gespeichert wird. Auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen kann der zweite Kraftstoff mit der höheren Oktanzahl ebenfalls in den Motor eingespritzt werden (z. B. allein oder zusammen mit dem ersten Kraftstoff), um in nicht beschränkenden Beispielen größere Vorteile in Bezug auf die Verbrennungsstabilität, in Bezug auf die Verringerung des Klopfens usw. bereitzustellen.
  • Durch Wiederbefüllen des Kraftstofftanks mit einem flüssigen Kraftstoff und anschließendes Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs in den Motor sowie durch Einspritzen eines gasförmigen, aus dem flüssigen Kraftstoff abgeleiteten Reformats kann der Motor effektiv als Zweistoffmotor verwendet werden. Der Wasserstoffgehalt des Reformats verbessert die Verbrennungsstabilität des Motors bei Betrieb mit dem flüssigen Kraftstoff, wodurch ein Betrieb des Motors mit einer höheren Ladungsverdünnung ermöglicht wird, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.
  • Das verteilerlose Zündsystem 88 stellt der Brennkammer 30 als Reaktion auf die Steuerung 12 über Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. Der Breitbandlambdasensor (UEGO – Universal Exhaust Gas Oxygen) 126 ist mit dem Abgaskrümmer 48 gekoppelt dargestellt, der dem katalytischen Konverter 70 vorgelagert ist. Alternativ dazu kann der Breitbandlambdasensor 126 durch eine Lambdasonde für zwei Zustände ersetzt werden.
  • Der Konverter 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorbausteine umfassen. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuerungsvorrichtungen, die jeweils mehrere Bausteine aufweisen, verwendet werden. Bei dem Konverter 70 kann es sich in einem Beispiel um einen Katalysator des Dreiwegetyps handeln.
  • Ein System 140 zur Abgasrückführung (AGR) kann einen gewünschten Teil Abgas über einen AGR-Kanal 162 aus dem Abgasrohr 48 in den Ansaugkrümmer 44 leiten. Die AGR verbessert die Ladungsverdünnung und verringert die Pumparbeit eines Motors infolge der gesteigerten Kraftstoffeffizienz. Darüber hinaus kühlt die AGR die Temperaturen in der Brennkammer ab, wodurch die Bildung von NOx verringert und die Emissionsqualität verbessert wird. Eine AGR kann auch verwendet werden, um die Temperatur des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer zu regulieren, wodurch ein Verfahren zum Steuern des Zeitpunkts der Zündung in einigen Verbrennungsmodi bereitgestellt wird. Die Öffnung des AGR-Ventils 144 kann zur Steuerung der Menge und der Durchflussrate der Abgasrückführung eingestellt werden, die dem Ansaugkrümmer zugeführt wird. Wie hier ausgeführt kann der Motor unter Bedingungen, unter denen eine größere Menge gasförmiger Kraftstoff/gasförmiges Reformat verfügbar ist, mit gasförmigem Reformat (zusätzlich zu dem flüssigen Kraftstoff) betrieben werden, während er mit einer höheren Ladungsverdünnung betrieben wird, die durch die Erhöhung des AGR-Stroms zum Motoreinlass bereitgestellt wird.
  • Die Steuerung 12 ist in 2 als herkömmlicher Mikrocomputer dargestellt, der Folgendes beinhaltet: Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs/Ausgangskanäle 104, Nur-Lese-Speicher 106, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 12 empfängt in der Darstellung verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen, die Folgende beinhalten: Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 112, der mit der Kühlhülse 114 gekoppelt ist; einen Positionssensor 134, der mit einem Gaspedal 130 zum Erfassen der von dem Fuß 132 angewendeten Kraft gekoppelt ist; eine Messung des Saugrohrdrucks des Motors (Manifold Pressure – MAP) von dem Drucksensor 122, der mit dem Ansaugkrümmer 44 gekoppelt ist; einen Motorpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung des Drucks im Kraftstoffreformertank von dem Drucksensor 85; eine Messung der Temperatur des Kraftstoffreformertanks von dem Temperatursensor 87; eine Messung der Luftmasse, die in den Motor gelangt, von Sensor 120; und eine Messung der Drosselposition von Sensor 58. Der Atmosphärendruck kann auch zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht dargestellt). Der Motorpositionssensor 118 kann eine vorab festgelegte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Drehung der Kurbelwelle erzeugen, anhand derer die Motordrehzahl (RPM) bestimmt werden kann.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Motor mit einem Elektromotor/Batteriesystem in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein, was zum Beispiel in 1 dargestellt ist. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelkonfiguration, Reihenkonfiguration oder eine Abwandlung oder Kombinationen davon aufweisen.
  • Während des Betriebs wird jeder Zylinder in dem Motor 10 einem Viertaktzyklus unterzogen: der Zyklus umfasst den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt sich im Allgemeinen das Abgasventil 154 und öffnet sich das Ansaugventil 152. Die Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennkammer 30 eingebracht, und der Kolben 136 bewegt sich zum unteren Teil des Zylinders, um das Volumen in der Brennkammer 30 zu erhöhen. Die Position, an der sich der Kolben 136 nahe dem unteren Teil des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird vom einschlägigen Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Ansaugventil 152 und das Abgasventil 154 geschlossen. Der Kolben 136 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfs, um die Luft in der Brennkammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 136 am Ende seines Takts und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr geringstes Volumen aufweist), wird vom einschlägigen Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. In einem im Folgenden als Einspritzen bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in die Brennkammer eingebracht. In einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel wie eine Zündkerze 92 gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 136 zurück in den UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt die Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Kurbelwelle um. Schließlich öffnet sich das Abgasventil 154 während des Ausstoßtakts, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 freizusetzen, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es ist zu beachten, dass Vorstehendes lediglich als Beispiel dient und dass die Zeitpunkte für das Öffnen und/oder Schließen des Eingangs- und Ausgangsventils variieren können, beispielsweise um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Ansaugventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
  • Die Steuerung 12 empfängt Signale von verschiedenen Sensoren aus 1–2 und setzt die verschiedenen Betätigungselemente aus 1–2 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und der im Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen einzustellen. Zum Beispiel kann auf Grundlage der Signale von der Steuerung ein Drehzahlverhältnis des Getriebes aus 1 abgewandelt werden, um ein Drehzahl-Last-Profil des Motors mit einer bestimmten Leistung zu verändern. Als weiteres Beispiel kann als Reaktion auf eine geringe Verfügbarkeit von gasförmigem Kraftstoff die Motorleistung erhöht werden, um eine Temperatur des Motorabgases zu steigern, was eine stärkere Flüssigkraftstoffreformierung am Reformer antreibt.
  • Auf einem nichttransitorischen Nur-Lese-Speichermedienspeicher 110 können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die von einem Prozessor 106 zum Durchführen der unten beschriebenen Verfahren ausführbar sind, sowie sonstige Varianten, die naheliegend und nicht explizit aufgezählt sind.
  • So stellen die Systeme aus 1–2 ein Hybridfahrzeugsystem bereit, das Folgendes umfasst: einen Motor, der einen Einlass und einen Auslass beinhaltet; einen AGR-Kanal, der ein AGR-Ventil beinhaltet, das den Auslass mit dem Einlass kuppelt; eine erste Einspritzvorrichtung zum Zuführen eines flüssigen Kraftstoffs aus einem ersten Kraftstofftank in den Motor; eine zweite Einspritzvorrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs aus einem zweiten Kraftstofftank in den Motor; einen von einer Batterie angetriebenen Elektromotor; ein stufenloses Getriebe; einen mit dem Motorauslass gekoppelten Reformer; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die auf nichttransitorischem Speicher gespeichert sind, um: den Reformer zum Reformieren mindestens eines Teils des flüssigen Kraftstoffs in den gasförmigen Kraftstoff zu betreiben; als Reaktion auf einen ersten Abfall des geforderten Drehmoments, während ein Stand des gasförmigen Kraftstoffs in dem zweiten Tank höher als ein Schwellenwert ist, zum Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung des Elektromotordrehmoments bei einer ersten Last des Verbrennungsmotors überzugehen; und als Reaktion auf einen zweiten Abfall des geforderten Drehmoments, während ein Stand des gasförmigen Kraftstoffs in dem zweiten Tank geringer als der Schwellenwert ist, zum Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung des Elektromotordrehmoments bei einer zweiten Last des Verbrennungsmotors überzugehen, die höher als die erste Last ist, wenn ein Batterieladestatus höher als ein Schwellenwert ist, wodurch die Last des Verbrennungsmotors gesteigert wird, um ein höheres als das geforderte Drehmoment bereitzustellen, während das überschüssige Drehmoment zum Aufladen der Batterie verwendet wird. Die Steuerung kann weitere Anweisungen umfassen, um: während des ersten Abfalls des geforderten Drehmoments den Verbrennungsmotor abzuschalten, während der Reformerbetrieb beibehalten wird, bis die Abgastemperatur niedriger als ein Schwellenwert ist, wobei der Schwellenwert in Bezug auf die Temperatur auf dem Stand des gasförmigen Kraftstoffs in dem zweiten Tank basiert. Die Steuerung kann weitere Anweisungen zum Einstellen eines Grads der Erhöhung der Motorlast auf Grundlage des Stands des gasförmigen Kraftstoffs in Bezug auf den Schwellenwert umfassen, wobei die Motorlast durch Einstellen eines Drehzahlverhältnisses des CVT eingestellt wird; und während des Betreibens des Motors durch Einstellen des AGR-Ventils auf eine Erhöhung der Zylinderladungsverdünnung, wenn der Stand des gasförmigen Kraftstoffs steigt, und auf eine Verringerung der Zylinderladungsverdünnung, wenn der Stand des gasförmigen Kraftstoffs abnimmt.
  • In Bezug auf 3 ist eine Beispielroutine 300 zum Abstimmen der Einstellungen für den Motorbetrieb auf Grundlage von gasförmigem Kraftstoff, der an einem Kraftstoffreformer erzeugt wurde, und auf Grundlage von Hybridfahrzeugbedingungen beschrieben. Das Verfahren ermöglicht die Aufnahme der Kraftstoffreformertechnologie in die Hybridfahrzeugtechnologie, um synergistische Vorteile in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz zu erzielen. Wenngleich das Beispiel in Bezug auf einen gasförmigen Kraftstoff, der aus flüssigem Kraftstoff reformiert wurde, dargestellt ist, wobei der Motor dann mit einem oder beiden von dem flüssigen Kraftstoff und dem gasförmigen Kraftstoff betrieben wird, versteht es sich, dass in Alternativbeispielen der Motor mit einem ersten Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl betrieben werden kann, der in einen zweiten Kraftstoffbestandteil mit höherer Oktanzahl reformiert wird, wobei der Motor dann mit einem oder beiden von dem Kraftstoff mit geringerer Oktanzahl und dem Kraftstoff mit höherer Oktanzahl betrieben wird. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf Grundlage von in einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Motorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf 1–2 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann entsprechend den nachstehend beschriebenen Verfahren Betätigungselemente des Motors einsetzen, um den Motorbetrieb einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung das Öffnen eines AGR-Ventils auf Grundlage einer Kraftstoffmenge einstellen, die von dem Reformer reformiert wurde.
  • Bei 302 beinhaltet das Verfahren, dass bestätigt wird, dass der Motor läuft (das heißt, sich unter Kraftstoffverbrennung in den Zylindern dreht). Zum Beispiel kann der Motor laufen, wenn das Hybridfahrzeug in einem Motorbetrieb läuft, zum Beispiel wenn die Drehmomentanforderung höher als ein Schwellenwert ist oder wenn ein Batterieladestatus niedriger ist. So kann der Motor laufen, wenn ein flüssiger Brennstoff in die Motorzylinder eingespritzt wird. Wenn der Motor nicht läuft, befindet sich das Hybridfahrzeug möglicherweise in einem Elektrobetrieb. Dementsprechend umfasst das Verfahren das Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung von Elektromotordrehmoment. Darüber hinaus geht das Verfahren zu 334 über, um auf Grundlage der Reformertemperatur zu bestimmen, ob der Kraftstoffreformer betrieben werden soll, während der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist. Wie nachstehend ausgeführt ist, kann, wenn auf Grundlage des Kraftstoffstroms durch den Reformer und auf Grundlage der Abgastemperatur abgeleitet wird, dass die Reformertemperatur zu niedrig ist, der mit dem Motorauslass gekoppelte Kraftstoffreformer deaktiviert werden. Ansonsten kann, wenn der Reformer heiß genug ist, obwohl der Verbrennungsmotor nicht betrieben wird, der Kraftstoffreformer aktiv gehalten und der Kraftstoff weiterhin reformiert werden.
  • Wenn der Motor läuft, beinhaltet das Verfahren bei 303 das Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment. Bei 306 kann ein Stand des gasförmigen Kraftstoffs (hier auch als Reformat oder Kraftstoff mit höherer Oktanzahl bezeichnet), der in einem Kraftstofftank verfügbar ist, bestimmt werden. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob der Stand des gasförmigen Kraftstoffs unter einem Schwellenwert liegt. Wenn dies nicht der Fall ist, das heißt, wenn der verfügbare Stand des gasförmigen Kraftstoffs über einem Schwellenwert liegt, so beinhaltet das Verfahren bei 308 das Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment. Darüber hinaus kann, da genügend gasförmiger Kraftstoff verfügbar ist, der an den Verbrennungsmotor gekoppelte Kraftstoffreformer nicht betrieben werden. Das heißt, dass als Reaktion darauf, dass der Stand des verfügbaren Reformats über einem Schwellenwert liegt, der Reformer deaktiviert wird.
  • Im vorliegenden System kann zusätzlich zum Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs in die Motorzylinder, um den Motor drehen zu lassen, ein gasförmiger Kraftstoff, der am Kraftstoffreformer aus dem flüssigen Kraftstoff reformiert wurde, ebenfalls opportunistisch in die Motorzylinder eingespritzt werden, um die Motorleistung zu verbessern. Beispielsweise kann der Motor mit einem flüssigen Ethanol-Benzin-Gemisch (zum Beispiel E85) betrieben werden, das den Motorzylindern aus einem ersten Kraftstofftank zugeführt wird. Das Ethanol-Benzin-Gemisch kann in Ethanol- und Benzinfraktionen unterteilt werden (z. B. in situ im Tank), und die Ethanolfraktion kann unter Herstellung von Wasserstoffgas reformiert werden, das in einem dafür vorgesehenen Tank gespeichert wird (einem zweiten, von dem ersten Kraftstofftank gesonderten Kraftstofftank). Wasserstoff kann dem Motor bei Bedarf wieder zugeführt werden (zum Beispiel bei einem sich an die Grenzen der Verbrennungsstabilität annähernden Betrieb). Zum Beispiel kann die Verwendung von gasförmigem Kraftstoff während eines Kaltstarts des Motors verwendet werden, um das Warmlaufen des Motors zu verbessern. Von daher kann die Verwendung von gasförmigem Kraftstoff unter Kaltstartbedingungen zu einer Verbesserung der Homogenität des Gemischs und der Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses führen. Darüber hinaus kann das Erreichen der optimalen Betriebstemperatur des Katalysators beschleunigt werden. Das schnellere Erreichen der optimalen Betriebstemperatur des Katalysators mit verringerter Notwendigkeit einer Spätzündung (ermöglicht durch verbesserte Verbrennungsstabilität mit Wasserstoff in dem gasförmigen Kraftstoff) kann auch die Kaltstartabgasemissionen verbessern.
  • Darüber hinaus kann als Reaktion auf die Verfügbarkeit von Reformat bei 310 ein Betätigungselement des Motors darauf eingestellt werden, die Zylinderladungsverdünnung zu variieren. Das Einstellen kann eine Erhöhung der Zylinderladungsverdünnung beinhalten, wenn das verfügbare Reformat zunimmt (z. B. wenn der verfügbare Reformatstand den Schwellenwert übersteigt). Das Betätigungselement kann ein oder mehrere AGR-Ventile umfassen, die mit einem AGR-Kanal (zwischen dem Ansaugkrümmer und dem Abgaskrümmer des Fahrzeugs) gekoppelt sind, und ein Betätigungselement für die Nockenwellenverstellung (Variable Cam Timing – VCT). Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an das VCT-Betätigungselement senden, um den Zeitpunkt in Bezug auf einen aktuellen Zeitpunkt vor- oder zurückzustellen, um die Ladungsverdünnung zu erhöhen. Als weiteres Beispiel kann die Steuerung ein Signal an ein mit dem AGR-Ventil gekoppeltes Betätigungselement senden, um das Ventil in eine offenere Position zu bewegen, wodurch der AGR-Strom/die AGR-Menge erhöht und die Ladungsverdünnung gesteigert wird. Einstellungen der Ladungsverdünnung sind unter Bezugnahme auf 4 näher erläutert.
  • Wenn der Stand des verfügbaren Reformats unter dem Schwellenwert liegt, kann bei 312 bestimmt werden, ob ein Abfall der Motorlast auf eine Last unter dem Schwellenwert vorliegt. In einem Beispiel kann der Abfall der Motorlast als Reaktion auf einen Abfall der Anforderung des Fahrers erfolgen. Von daher wird der Reformerbetrieb, da der endotherme Reformerbetrieb von der Abgastemperatur angetrieben wird, bei geringeren Motorlasten unter Umständen nicht ausreichend unterstützt. Wenn die Motorlast nicht abgefallen ist, beinhaltet das Verfahren bei 314 das Betreiben des Kraftstoffreformers unter Verwendung der Abgasenergie des Motors, um den verfügbaren Gaskraftstoffstand zu steigern. Insbesondere kann der Reformerbetrieb erhöht werden, um einen in dem Kraftstofftank verfügbaren Kraftstoff in einen Kraftstoff mit hoher Oktanzahl zu reformieren (zum Beispiel einen gasförmigen Wasserstoffkraftstoff, der aus einem Ethanol-Benzin-Gemisch hergestellt wird), der in einem dafür vorgesehenen Kraftstofftank gespeichert wird. Ein Grad der Erhöhung des Reformerbetriebs als Reaktion auf die Last, die über dem Schwellenwert liegt, kann auf dem verfügbaren Reformat (Menge oder Stand) basieren.
  • Darüber hinaus kann ein Drehzahl-Last-Profil des Motors während der Kraftstoffreformierung auf Grundlage des Wirkungsgrades des Reformers eingestellt werden. Wie unter Bezugnahme auf 4 ausgeführt, können der Motor und/oder das CVT-Getriebe des Hybridfahrzeugs vorteilhaft verwendet werden, um die Motordrehzahl/-last in einem schmalen Betriebsbereich entsprechend dem optimalen Wirkungsgrad des Reformers zu halten, selbst wenn sich die Anforderung des Fahrers ändert. Die Gaskraftstoffstände können als Reaktion auf den Reformerbetrieb aktualisiert werden.
  • So wird als Reaktion auf eine Motorlast, die über dem Schwellenwert liegt, der Reformerbetrieb gesteigert, wobei der Grad der Erhöhung auf dem verfügbaren Reformat basiert, und als Reaktion auf eine Motorlast, die unter dem Schwellenwert liegt, während der verfügbare Reformatstand über dem Schwellenwert liegt, der Reformer deaktiviert wird.
  • Unter erneutem Bezug auf 312 schätzt das Verfahren bei 316, wenn ein Abfall der Motorlast vorliegt, ein Ladungsniveau einer Systemenergiespeichervorrichtung, zum Beispiel einen Ladestatus (State Of Charge – SOC) der Systembatterie. Wenn der Batterieladestatus über einem Schwellenwert liegt, das heißt, die Batterie nicht in der Lage ist, Ladung aufzunehmen, so geht das Verfahren zu 318 über, wo ein Schwellenwert der Last, bei der der Motor abgeschaltet wird, eingestellt wird. Mit anderen Worten kann eine Motorlast, unter der ein Abschalten des Motors eingeleitet wird, eingestellt werden, zum Beispiel kann die Last erhöht werden. Von daher minimiert dies den Motorbetrieb bei der geringen Last, da die geringen Lasten aufgrund der damit verbundenen geringeren Abgastemperaturen für den Kraftstoffreformer nicht von Vorteil sind. Das Einstellen der Last steigert darüber hinaus den elektrischen Betrieb des Hybridfahrzeugs bei den geringen Lasten, sodass sich eine mangelnde Kraftstoffreformierung mit einem Fahrzeugbetrieb deckt, bei dem eine Verwendung von gasförmigem Kraftstoff nicht gefordert ist. Von 318 geht das Verfahren zu 328 über, wie nachfolgend ausgeführt, wobei bei der eingestellten Last ein Abschalten des Motors eingeleitet und das Fahrzeug mit Elektromotordrehmoment angetrieben wird.
  • Wenn der SOC der Batterie unter dem Schwellenwert liegt (entsprechend der Schätzung bei 316), das heißt, wenn die Batterie in der Lage ist, Ladung aufzunehmen, so geht das Verfahren zu 320 über, wobei als Reaktion darauf, dass die Motorlast unter dem Schwellenwert liegt, während der Stand des verfügbaren Reformats unter dem Schwellenwert liegt, die Motorlast auf eine Last über dem Schwellenwert erhöht wird. Insbesondere wird die Motorlast erhöht, um die Motorleistung auf eine Leistung zu steigern, die über der zum Antrieb des Fahrzeugs erforderlichen liegt, während gleichzeitig Motorabgasenergie verwendet wird, um den Kraftstoffreformer anzutreiben und einen flüssigen Kraftstoff zu reformieren. Durch das Steigern der Motorlast auf eine Last, die über der zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlichen liegt, kann hier ein Betrieb bei hoher Motorlast maximiert werden, da die höheren Lasten aufgrund der damit verbundenen höheren Abgastemperaturen von Vorteil für den Kraftstoffreformer sind. Der Motor kann anschließend bei der erhöhten Last betrieben werden, bis die verfügbare Reformatmenge über dem Schwellenwert liegt (das heißt, der Motor kann mindestens so lange bei der höheren Last betrieben werden, bis das Reformat ausreichend aufgefüllt worden ist). Ein Grad der Erhöhung der Motorlast kann darüber hinaus auf der verfügbaren Reformatmenge in Bezug auf den Schwellenwert basieren, wobei der Grad der Erhöhung der Motorlast erhöht werden kann, wenn die verfügbare Reformatmenge unter den Schwellenwert fällt. Der Grad der Erhöhung kann ferner auf einer Reformertemperatur basieren. Zum Beispiel kann, wenn die Reformertemperatur abnimmt (zum Beispiel unter eine Temperatur, die dem optimalen Wirkungsgrad des Reformers entspricht), der Grad der Erhöhung der Motorlast erhöht werden. Wenn Kraftstoff reformiert wird, kann eine Schätzung des verfügbaren Reformats aktualisiert werden. Bei 322 umfasst das Verfahren das Aufladen der Systembatterie unter Verwendung des überschüssigen Verbrennungsmotordrehmoments (das das zum Antreiben des Fahrzeugs erforderliche übersteigt).
  • Bei 324 wie bei 310 kann ein Betätigungselement des Motors so eingestellt werden, dass es die Zylinderladungsverdünnung auf Grundlage des verfügbaren Reformats variiert. Das Einstellen kann eine Erhöhung der Zylinderladungsverdünnung beinhalten, wenn das verfügbare Reformat zunimmt, und das Verringern der Zylinderladungsverdünnung, wenn das verfügbare Reformat abnimmt. Das Betätigungselement kann ein oder mehrere AGR-Ventile und eine VCT-Verstellung umfassen. Einstellungen der Ladungsverdünnung werden unter Bezugnahme auf 4 näher erläutert.
  • In einigen Beispielen (wie in 4. ausgeführt) kann das Betätigungselement des Motors als Reaktion auf einen geringeren Wirkungsgrad des Reformers als den Schwellenwert ferner so eingestellt sein, dass die Ladungsverdünnung verringert wird. Dabei wird davon ausgegangen, dass dies den Wirkungsgrad des Reformers verbessert. Wenn sich der Wirkungsgrad des Reformers jedoch nicht verbessert, kann abgeleitet werden, dass ein Abbau des Reformers vorliegt und die Reformatverwendung kann verringert (oder unterbrochen) werden. Daher kann die Steuerung als Reaktion auf eine fehlende Verbesserung des Wirkungsgrads des Reformers nach dem Verringern der Ladungsverdünnung die Verwendung des Reformats verringern. Von daher ermöglicht dies auch eine Einsparung des übrig gebliebenen Reformats.
  • Bei 326 wie bei 314 kann ein Drehzahl-Last-Profil des Motors während der Kraftstoffreformierung auf Grundlage des Wirkungsgrades des Reformers eingestellt werden. Wie unter Bezugnahme auf 4 ausgeführt, können der Motor und/oder das CVT-Getriebe des Hybridfahrzeugs vorteilhaft verwendet werden, um die Motordrehzahl/-last in einem schmalen Betriebsbereich entsprechend dem optimalen Wirkungsgrad des Reformers zu halten, selbst wenn sich die Anforderung des Fahrers ändert. Insbesondere kann der Motor mit einer eingestellten Drehzahl/Last betrieben werden, wobei die Drehzahl-Last auf Grundlage des Wirkungsgrads des Reformers und der Temperatur des Reformers eingestellt wird. In einem Beispiel umfasst das Fahrzeug ein mit dem Motor gekoppeltes stufenloses Getriebe, und das Betreiben des Motors bei der eingestellten Motordrehzahl/-last umfasst das Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses, das mit der eingestellten Motordrehzahl/-last übereinstimmt. Darüber hinaus kann während des Betriebs des Motors bei der erhöhten Last eine Geschwindigkeit des Aufladens der Systembatterie auf Grundlage der eingestellten Motordrehzahl/-last eingestellt werden, um ein Leistungsniveau des Fahrzeugs beizubehalten.
  • Bei 328 kann bestimmt werden, ob die Bedingungen für ein Abschalten des Verbrennungsmotors erfüllt sind. In einem Beispiel sind die Bedingungen für ein Abschalten des Verbrennungsmotors erfüllt, wenn eine Anforderung des Fahrers zurückgeht, wenn eine Abschaltanfrage empfangen wird oder wenn das Fahrzeug in einen Elektrobetrieb überführt wird. Wenn die Bedingungen für ein Abschalten des Verbrennungsmotors nicht erfüllt sind, wird bei 330 der Betrieb des Motors und des Kraftstoffreformers bei 330 fortgesetzt. Bei 332 umfasst das Verfahren als Reaktion auf die Abschaltanfrage das Abschalten des Verbrennungsmotors, während die Reformierung des flüssigen Kraftstoffs fortgesetzt wird, bis die Reformertemperatur unter einen Schwellenwert für die Temperatur fällt. In herkömmlichen Verbrennungsmotorsystemen wird ein Kraftstoffreformer abgeschaltet, wenn der Motor abgeschaltet wird. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass bei einem Hybridfahrzeug über einen Zeitraum nach dem Abschalten des Motors hinweg der Reformer warm genug bleibt, um die Kraftstoffreformierung effektiv fortzusetzen. Demnach kann durch das Hinauszögern des Abschaltens des Reformers nach dem Abschalten des Motors auf Grundlage der Temperatur des Reformers eine weitere Kraftstoffreformierung erzielt werden. Dementsprechend umfasst das Verfahren bei 334 das Messen oder Ableiten der Temperatur des Reformers. In einem Beispiel kann die Temperatur des Reformers durch einen mit dem Reformer gekoppelten Temperatursensor gemessen werden. In einem weiteren Beispiel kann die Temperatur des Reformers auf Grundlage eines oder mehrerer oder jedes von der Kraftstoffdurchflussrate durch den Reformer und der Abgastemperatur des Motors abgeleitet werden. Dabei kann die Temperatur des Reformers ansteigen, wenn die Abgastemperatur ansteigt (aufgrund eines gestiegenen Wärmeaustauschs), und die Temperatur des Reformers kann sinken, wenn der Kraftstoffstrom zunimmt.
  • Darüber hinaus kann der annehmbare Temperaturbereich für den Betrieb des Reformers auf Grundlage des Gaskraftstoffstands in dem Pufferkraftstofftank eingestellt werden. Zum Beispiel kann das Verfahren bei 335 das Einstellen des Schwellenwerts für die Temperatur für den Reformer auf Grundlage des verfügbaren Reformats umfassen, wobei der Schwellenwert für die Temperatur herabgesetzt wird, wenn das verfügbare Reformat abnimmt. Von daher kann der Schwellenwert, wenn ausreichend Reformat verfügbar ist, uneingestellt bleiben oder höher eingestellt werden. Bei 336 umfasst das Verfahren das Vergleichen der gemessenen oder abgeleiteten Temperatur des Reformers mit dem eingestellten Schwellenwert für die Temperatur. Wenn die Temperatur des Reformers über dem Schwellenwert für die Temperatur liegt, kann der Betrieb des Reformers bei 338 beibehalten werden. Ansonsten kann der Betrieb des Reformers, wenn die Temperatur des Reformers unter dem Schwellenwert für die Temperatur liegt, bei 340 deaktiviert werden. Von jedem von 330, 338 und 340 kann das Verfahren zu 342 übergehen, um die Reformatmenge (z. B. den Stand des gasförmigen Kraftstoffs im Puffertank) zu aktualisieren. Daher kann der Reformer im Anschluss an ein Abschalten des Motors die Möglichkeit erhalten, länger weiterbetrieben zu werden, und kann deaktiviert werden, wenn der Reformer unter eine niedrigere (kältere) Temperatur fällt, wenn der verfügbare gasförmige Kraftstoff geringer ist. Im Vergleich kann der Reformer bei einer höheren Temperatur deaktiviert werden, wenn der verfügbare gasförmige Kraftstoff höher ist. So kann selbst nach einem Abschalten des Motors der Betrieb des Reformers fortgesetzt werden, solange dies möglich ist, um das Reformat aufzufüllen.
  • In Bezug auf 4 ist ein Beispielverfahren 400 zum Einstellen des Drehzahl/Last-Profils des Motors während des Betriebs des Reformers zum Verbessern des Wirkungsgrads des Reformers während des Beibehaltens eines Leistungsniveaus eines Hybridfahrzeugs dargestellt. Das Verfahren ermöglicht, dass der Betrieb des Motors in einem schmalen Bereich gehalten wird, in dem der Reformer selbst dann effizient ist, wenn sich die Anforderung des Fahrers ändert. Die Schritte von Verfahren 400 können als Teil der Routine in 3 ausgeführt werden, wie zum Beispiel bei 310, 314 und 326. Es versteht sich, dass die Schritte von Verfahren 400 durchgeführt werden können, während ein Reformer aktiviert ist und einen flüssigen Kraftstoff in einen gasförmigen Kraftstoff mit höherer Oktanzahl reformiert.
  • Bei 402 umfasst das Verfahren das Schätzen und/oder Messen einer Temperatur des Reformers. In einem Beispiel kann die Temperatur des Reformers von einem mit dem Reformer gekoppelten, dafür vorgesehenen Temperatursensor gemessen werden. In einem weiteren Beispiel kann die Temperatur des Reformers auf Grundlage eines oder mehrerer oder jedes von der Kraftstoffdurchflussrate durch den Reformer und der Abgastemperatur des Motors abgeleitet werden. Von daher variiert der Wirkungsgrad des Reformers in Abhängigkeit von der Temperatur, was sowohl durch die Abgastemperatur (über einen Wärmetauscher) als auch durch die Durchflussrate des Kraftstoffs beeinflusst wird, der durch den Reformer strömt. Insbesondere steigt die Temperatur des Reformers, wenn die Abgastemperatur steigt. Wenngleich der Benzinbestandteil des flüssigen Kraftstoffs nicht an dem Reformer reagiert (dies ist nur bei dem Ethanol/Alkoholbestandteil der Fall), kühlt er den Reformer ab. Demnach nimmt die Temperatur des Reformers ab, wenn der Kraftstoffstrom durch diesen zunimmt.
  • Bei 404 umfasst das Verfahren das Bestimmen eines Zielbetriebsbereichs in Bezug auf die Motordrehzahl/-last auf Grundlage der Temperatur des Reformers. Zum Beispiel kann sich die Steuerung auf eine Nachschlagetabelle beziehen, die in dem Speicher der Steuerung gespeichert ist, um den Zielbetriebsbereich in Bezug auf die Motordrehzahl/-last auf Grundlage der Temperatur des Reformers zu bestimmen. Dabei kann bei einer bestimmten Temperatur des Reformers die Zieldrehzahllast des Motors einem schmalen Betriebsbereich entsprechen, in dem der Betrieb des Reformers optimal ist (den höchsten Wirkungsgrad der Reformierung aufweist). In einem Beispiel kann sich die Zieldrehzahlzahl des Motors, wenn die Temperatur des Reformers ansteigt, in Richtung eines höheren Motordrehzahlbereichs und eines niedrigeren Motorlastbereichs oder eines niedrigeren Motordrehzahlbereichs und eines höheren Motorlastbereichs verschieben.
  • Bei 406 kann die Steuerung den Motor in dem Zieldrehzahllastbereich des Motors halten, in dem die Hybridbestandteile des Hybridfahrzeugs genutzt werden, während außerdem das von dem Fahrer geforderte Leistungsniveau beibehalten wird. Insbesondere umfasst das Verfahren eins oder mehrere vom Einstellen einer Motorleistung (z. B. Elektromotordrehmomentleistung und/oder Batterielade-/-entladegeschwindigkeit über den Motor) und einem Drehzahlverhältnis eines CVT-Getriebes, das zwischen dem Verbrennungsmotor und den Fahrzeugrädern angekoppelt ist, um den Verbrennungsmotor in dem Zieldrehzahllastbereich zu betreiben, während die Fahrzeugleistung beibehalten wird. Durch das Betreiben des Motors in dem schmalen Betriebsbereich während der Kraftstoffreformierung wird die Funktion des Reformers verbessert. In einem Beispiel kann das CVT-Drehzahlverhältnis auf ein Drehzahlverhältnis eingestellt werden, das die Zieldrehzahllast bereitstellt. In einem anderen Beispiel kann eine Batterielade-/-entladegeschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit eingestellt werden, die die Zieldrehzahllast des Motors bereitstellt. In einem weiteren Beispiel kann die Elektromotordrehzahlleistung vom Elektromotor eingestellt werden, während der Verbrennungsmotor auf der Zieldrehzahllast gehalten wird, sodass sämtliche Schwankungen über den Elektromotor angegangen werden, während ein Leistungsniveau des Fahrzeugs auch trotz Änderungen hinsichtlich der Anforderung des Fahrers beibehalten wird.
  • Bei 408 kann der Kraftstoffstand des Reformats beurteilt werden und es kann bestimmt werden, ob er über einem Schwellenwert liegt. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob der Stand des in dem Puffertank verfügbaren gasförmigen Kraftstoffs über einem Schwellenwert liegt. Wenn dies der Fall ist, umfasst das Verfahren bei 410 ein weiteres Einstellen der Zieldrehzahllast des Verbrennungsmotors durch Einstellungen am Elektromotor und/oder CVT-Drehzahlverhältnis, um den Verbrennungsmotor bei höherer Drehzahl und geringerem Drehmoment zu betreiben, während das Leistungsniveau beibehalten wird. Darüber hinaus wird bei 412 die Ladungsverdünnung des Verbrennungsmotors (beispielsweise durch Einstellungen an einem AGR-Ventil und/oder einem VCT-Betätigungselement) erhöht. Hier kann der Verbrennungsmotor aufgrund der höheren Verfügbarkeit von gasförmigem Kraftstoff bei der höheren Drehzahl betrieben werden, bei der der Motor toleranter gegenüber der höheren Verdünnung ist.
  • Wenn der Stand des im Puffertank verfügbaren gasförmigen Kraftstoffs unter dem Schwellenwert liegt, umfasst das Verfahren bei 414 ein weiteres Einstellen der Zieldrehzahllast des Verbrennungsmotors durch Einstellungen am Elektromotor und/oder CVT-Drehzahlverhältnis, um den Verbrennungsmotor bei geringerer Drehzahl und höherem Drehmoment zu betreiben, während das Leistungsniveau beibehalten wird. Darüber hinaus wird bei 416 die Ladungsverdünnung des Verbrennungsmotors (beispielsweise durch Einstellungen an einem AGR-Ventil und/oder einem VCT-Betätigungselement) verringert. Hier wird der Verbrennungsmotor aufgrund der geringeren Verfügbarkeit von gasförmigem Kraftstoff auf die geringere Drehzahl umgestellt, bei der der Motor toleranter gegenüber der geringeren Verdünnung ist.
  • Von jedem von 412 und 416 geht das Verfahren zu 418 über, um zu bestimmen, ob die tatsächliche Leistung am Reformer geringer als die erwartete Leistung ist. In einem Beispiel kann dies als Reaktion auf einen geringeren Reformerdruck als erwartet oder eine geringere hergestellte Menge Reformat als erwartet (oder einen geringeren Anstieg des Stands des Reformats als erwartet) bestätigt werden. Wenn die tatsächliche Leistung des Reformers nicht geringer als die erwartete Leistung ist, so wird an 420 möglicherweise kein Abbau des Reformers angezeigt. Wenn die tatsächliche Leistung des Reformers geringer als die erwartete Leistung ist, so kann die Steuerung an 422 eine oder mehrere Betriebsbedingungen des Motors ändern, um die Leistung des Reformers zu verbessern. Zum Beispiel kann die Steuerung die Ladungsverdünnung über die Verwendung der verringerten AGR und/oder VCT-Einstellungen verringern, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass eine höhere Abgastemperatur die Leistung des Reformers verbessert. Darüber hinaus kann beispielsweise die Steuerung die Verwendung des gasförmigen Feststoffs verringern. Außerdem kann beispielsweise ein Motorbetätigungselement (z. B. AGR-Ventil oder VCT-Betätigungselement) auf eine Verringerung der Ladungsverdünnung eingestellt werden. Wenn sich der Wirkungsgrad des Reformers infolge der Verringerung der Ladungsverdünnung jedoch nicht verbessert und die Abgastemperatur erhöht, kann jedoch abgeleitet werden, dass der Reformer abgebaut wurde und die Reformatverwendung kann dann verringert (oder unterbrochen) werden. Daher kann die Steuerung als Reaktion auf eine fehlende Verbesserung des Wirkungsgrads des Reformers nach dem Verringern der Ladungsverdünnung die Verwendung des Reformats verringern. Von daher ermöglicht dies eine Einsparung des übrig gebliebenen Reformats.
  • So kann während des Betriebs eines Hybridfahrzeugs eine Steuerung dazu konfiguriert werden, einen Motor mit einem ersten Kraftstoff zu betreiben, während gleichzeitig der erste Kraftstoff an einem von der Abgasenergie des Motors angetriebenen Reformer in einen gasförmigen Kraftstoff reformiert wird; und als Reaktion auf eine Anfrage zur Abschaltung des Verbrennungsmotors kann die Steuerung den Verbrennungsmotor abschalten, während mit der Reformierung des ersten Kraftstoffs fortgefahren wird, bis eine Reformertemperatur unter einem Schwellenwert liegt. Hier kann der Schwellenwert auf Grundlage einer verfügbaren Menge des gasförmigen Kraftstoffs eingestellt werden, wobei der Schwellenwert verringert wird, während die verfügbare Menge abnimmt. Das Betreiben des Motors während des Reformierens des ersten Kraftstoffs kann das Betreiben des Motors bei einer eingestellten Motordrehzahl/-last umfassen, wobei die eingestellte Motordrehzahl/-last auf einem oder mehreren von der Reformertemperatur und der verfügbaren Menge an gasförmigem Kraftstoff basiert. In einem Beispiel umfasst das Fahrzeug ein zwischen dem Motor und den Fahrzeugrädern gekoppeltes stufenloses Getriebe, und das Betreiben des Motors bei der eingestellten Motordrehzahl/-last umfasst das Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses, das mit der eingestellten Motordrehzahl/-last übereinstimmt. Die eingestellte Motordrehzahl/-last umfasst ein Verbrennungsmotordrehmoment mit überschüssigem Verbrennungsmotordrehmoment, als zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlich ist, wobei die Steuerung ferner eine Systembatterie mit dem Drehmomentüberschuss auflädt. Darüber hinaus kann die Steuerung, während der Motor mit der eingestellten Motordrehzahl/-last betrieben wird, das Motordrehmoment eines Elektromotors verwenden, um ein Leistungsniveau des Fahrzeugs auf einem vom Bediener geforderten Leistungsniveau zu halten. Die Steuerung kann darüber hinaus ein Betätigungselement des Motors auf das Variieren der Zylinderladungsverdünnung als Reaktion auf die verfügbare Menge an gasförmigem Kraftstoff einstellen, wobei das Betätigungselement eins oder mehrere von einem AGR-Ventil und einem Betätigungselement für die Nockenwellenverstellung beinhaltet, wobei das Einstellen das Vergrößern einer Öffnung des AGR-Ventils und/oder das Einstellen (z. B. Vorstellen/Zurückstellen) der Nockenwelle beinhaltet, wenn die verfügbare Menge an gasförmigem Kraftstoff zunimmt. Darüber hinaus kann, wenn mehr AGR verwendet wird, der Zündzeitpunkt vorgestellt werden. Ebenso kann der Zündzeitpunkt, wenn die Verwendung von weniger flüchtigem Kraftstoff gesteigert wird, vorgestellt werden (und die Verwendung von Frühzündung kann gesteigert werden), und die AGR-Verwendung kann verringert werden. Als weiteres Beispiel kann die Verwendung von Frühzündung, wenn die Verwendung von flüchtigerem Kraftstoff gesteigert wird, verringert werden und die AGR-Verwendung kann gesteigert werden.
  • In Bezug auf 5 sind Beispieleinstellungen für einen Motor- und Reformerbetrieb in einem Hybridfahrzeug dargestellt. Die Karte 500 stellt die Motordrehzahl an Darstellung 502 dar, den AGR-Strom an Darstellung 504, die Reformertemperatur (T_Reformer) an Darstellung 506, die Kraftstoffreformierung (aktiviert oder deaktiviert) an Darstellung 508, einen Stand des gasförmigen Kraftstoffs in einem Puffertank an Darstellung 510 und einen Batterieladestatus an Darstellung 512. Alle Darstellungen sind gegen die Zeit entlang der X-Achse abgebildet.
  • Vor dem Zeitpunkt t1 kann der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden, und das Fahrzeug wird im Elektromodus betrieben, bei dem das Fahrzeug über das Drehmoment des Elektromotors angetrieben wird, was sich durch einen Abfall des Batterieladestatus zeigt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kraftstoffreformer ebenfalls deaktiviert, und es erfolgt keine Kraftstoffreformierung.
  • Bei t1 kann das Hybridfahrzeug als Reaktion auf eine Veränderung der Anforderung des Fahrers aus dem Elektromodus in den Verbrennungsmotormodus umschalten, bei dem das Fahrzeug mit dem Drehmoment des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Bei t1 wird der Verbrennungsmotor neu gestartet. Die Motorleistung ist jedoch nicht hoch genug, um eine Abgastemperatur bereitzustellen, die den Reformerbetrieb unterstützt. Demnach bleibt der Reformer deaktiviert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor mit Ladungsverdünnung betrieben, die auf Grundlage der Motorlast und des verfügbaren gasförmigen Kraftstoffs über Einstellungen eines AGR-Stroms bereitgestellt wird.
  • Bei t2 wird als Reaktion darauf, dass die Abgastemperatur und somit die Reformertemperatur den Schwellenwert 505 übersteigt, der Reformerbetrieb aktiviert. Infolgedessen beginnen die Gaskraftstoffstände in dem Kraftstofftank zu steigen, und die Verwendung des gasförmigen Kraftstoffs (zusammen mit der Verwendung des flüssigen Kraftstoffs in dem Motor) steigt ebenfalls. Vor dem Hintergrund der gesteigerten Verfügbarkeit und Verwendung von gasförmigem Kraftstoff wird die Motorladungsverdünnung durch die Zuführung von mehr AGR erhöht. Darüber hinaus kann der Motor zur Steigerung des Wirkungsgrads des Reformers bei einer höheren Drehzahl und einem geringeren Drehmoment betrieben werden, während über einen Zeitraum hinweg ein Betrieb mit der höheren Ladungsverdünnung erfolgt. Die höhere Motordrehzahl und das geringere Drehmoment können über Einstellungen einer Motorleistung und einer Batterieladegeschwindigkeit beibehalten werden, sodass der Motor in einem schmalen Betriebsbereich betrieben wird, bei dem zusätzlich zu der erhöhten AGR-Toleranz der Wirkungsgrad des Reformers optimiert wird. Nach dem Zeitraum kann, sobald der Gaskraftstoffstand um eine Menge angestiegen ist, die Motordrehzahl verringert werden.
  • Bei t3 wird eine Anfrage zum Abschalten des Motors empfangen, auf die mit einer Abschaltung des Motors und einer Unterbrechung der AGR-Zufuhr reagiert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Fahrzeug unter Verwendung von Drehmoment des Elektromotors angetrieben. Wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, ist der Reformer warm genug (über Schwellenwert 505), um effizient mit der Kraftstoffreformierung fortzufahren. Demnach wird der Reformer an t3 nicht deaktiviert, und der Reformerbetrieb wird fortgesetzt. Bei t4 kann, wenn die Temperatur des Reformers auf den Schwellenwert 505 abfällt, bestimmt werden, dass der Reformer nicht warm genug ist, und der Reformer wird deshalb deaktiviert. In alternativen Beispielen kann der Schwellenwert 505 an t3 während des Abschaltens des Verbrennungsmotors auf Grundlage der in dem Puffertank verfügbaren Menge an gasförmigem Kraftstoff eingestellt werden, sodass der Reformerbetrieb fortgesetzt werden kann, bis eine Kraftstoffmenge in Höhe des Schwellenwerts gespeichert ist.
  • Zwischen t4 und t5 wird das Fahrzeug mit Drehmoment des Elektromotors weiterbetrieben. Kurz vor t5 wird der Verbrennungsmotor neu gestartet. Bei t5 wird die AGR-Zufuhr wieder aufgenommen. Darüber hinaus kann der Motor mit gasförmigem Kraftstoff betrieben werden, der zugegeben wird, wenn möglich. Da die Reformertemperatur unter dem Schwellenwert 505 liegt, bleibt der Reformer deaktiviert. Hier wird der Motor nach dem Neustart zwischen t5 und t6 aufgrund der geringeren Anforderung des Fahrers bei einer geringen Drehzahl/Last betrieben. Daher wäre ein Reformerbetrieb, wenn der Motor in diesem niedrigeren Lastbereich bliebe, aufgrund der unzureichenden Abgaswärme nicht über einen längeren Zeitraum hinweg möglich, und die Vorteile des reformierten Kraftstoffs würden nicht erzielt. Um diese Probleme zu bewältigen, wird an t6 die Motordrehzahl und Motorlast über die Werte erhöht, die zum Antreiben des Fahrzeugs und Erfüllen der Anforderung des Fahrers erforderlich sind, wobei das Drehmoment, das die Anforderung übersteigt, zum Aufladen der Systembatterie verwendet wird (die beginnt, zuzunehmen). Die erhöhte Motordrehzahl/-last ermöglicht eine rasante Steigerung der Abgastemperatur und somit der Reformertemperatur, wodurch die Betriebsfähigkeit des Reformers beschleunigt wird. Sobald eine Kraftstoffmenge in Höhe des Schwellenwerts reformiert wurde, wird das Erhöhen der Motordrehzahl/-last über ein Niveau auf Grundlage der Anforderung des Fahrers unterbrochen. Die Motordrehzahl/-last wird auf das Niveau auf Grundlage der Anforderung des Fahrers zurückgesetzt, und die Batterieladegeschwindigkeit kann verringert werden.
  • So kann ein Kraftstoffreformer in ein Hybridfahrzeug integriert werden, um zusätzliche Vorteile in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz bereitzustellen (z. B. eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz von 2–3 %). Durch Einstellen der Ladungsverdünnung auf Grundlage der Reformatverfügbarkeit kann die Reformatverwendung erhöht werden, wodurch die Verbrennungsstabilität und die Motorleistung erhöht werden. Durch Maximieren des Betriebs bei hoher Motorlast und Minimieren des Betriebs bei geringer Last über Einstellungen einer Motorlast, einer Batterieladegeschwindigkeit und/oder einer Lastschwelle, bei der der Motor abgeschaltet wird, können über einen längeren Zeitraum höhere Abgastemperatur bereitgestellt werden, die den Reformerbetrieb ermöglichen. Darüber hinaus kann der erhöhte Wirkungsgrad des Reformers beibehalten werden. In einem Beispiel kann die Umwandlung der Abgaswärme in chemische Energie an dem Reformer einen Vorteil in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz in Höhe von weiteren 0,7–1 % bereitstellen. Durch Verwenden des Elektromotors des Hybridfahrzeugs und/oder eines CVT-Getriebes, um den Betrieb des Verbrennungsmotors in einem schmalen Betriebsbereich zu halten, bei dem der Wirkungsgrad des Reformers optimal ist, während auch das Leistungsniveau beibehalten wird, selbst wenn sich die Anforderung des Fahrers ändert, können die Vorteile des Reformersystems auf einen umfassenderen Bereich des Fahrzeugbetriebs ausgedehnt werden. Durch das Verstärken einer Reformaterzeugung und -verwendung über einen größeren Bereich von Fahrzeugbetriebszuständen kann die Verbrennungsstabilität des Motors verbessert und die AGR-Verwendung gesteigert werden, wodurch Kraftstoffeffizienz und Vorteile in Bezug auf Emissionen bereitgestellt werden. Insgesamt können die Fahrzeugleistung und die Kraftstoffeffizienz über synergistische Vorteile von Hybridfahrzeugtechnologie und Kraftstoffreformierungstechnologie verbessert werden.
  • Ein Beispielverfahren für ein Hybridfahrzeug umfasst Folgendes: als Reaktion auf eine Motorlast, die geringer als ein Schwellenwert ist, während ein verfügbares Reformat auf einem Stand vorliegt, der niedriger als ein Schwellenwert ist, Erhöhen der Motorlast über die Schwellenwertlast und Aufladen einer Systembatterie unter Verwendung von überschüssigem Motordrehmoment; und Reformieren eines flüssigen Kraftstoffs unter Verwendung von Abgasenergie, wobei der Motor mit der erhöhten Last betrieben wird, bis das verfügbare Reformat auf einem Stand vorliegt, der höher als der Schwellenwert ist. Im vorstehenden Beispiel basiert zusätzlich oder optional ein Grad der Erhöhung der Motorlast auf dem verfügbaren Reformat in Bezug auf den Schwellenwert für den Stand und basiert ferner auf der Reformertemperatur. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner als Reaktion auf eine Anfrage zum Abschalten des Motors das Abschalten des Motors, während die Reformierung des flüssigen Kraftstoffs fortgesetzt wird, bis die Reformertemperatur unter einer Temperaturschwelle liegt. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele wird die Temperaturschwelle zusätzlich oder optional auf Grundlage des verfügbaren Reformats eingestellt, wobei die Temperaturschwelle verringert wird, während das verfügbare Reformat abnimmt. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Betreiben des Motors bei der erhöhten Last zusätzlich oder optional, dass der Motor bei einer eingestellten Motordrehzahl/-last auf Grundlage der Reformertemperatur betrieben wird, wobei eine Geschwindigkeit der Aufladung der Systembatterie auf Grundlage der eingestellten Motordrehzahl/-last eingestellt wird, um ein Leistungsniveau des Fahrzeugs beizubehalten. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Fahrzeug zusätzlich oder optional ein mit dem Motor gekoppeltes stufenloses Getriebe (CVT), wobei das Betreiben des Motors bei der eingestellten Motordrehzahl/-last das Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses umfasst, das mit der eingestellten Motordrehzahl/-last übereinstimmt. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele wird die Reformertemperatur zusätzlich oder optional auf Grundlage jeder von einer Kraftstoffdurchflussrate durch den Reformer und einer Abgastemperatur des Motors abgeleitet. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner das Einstellen des Motorbetätigungselements auf das Variieren der Zylinderladungsverdünnung als Reaktion auf das verfügbare Reformat, wobei das Betätigungselement eins oder mehrere von einem AGR-Ventil und einem Betätigungselement für die Nockenwellenverstellung beinhaltet, wobei das Einstellen das Erhöhen der Zylinderladungsverdünnung während des Anstiegs des verfügbaren Reformats beinhaltet. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional als Reaktion auf einen Wirkungsgrad des Reformers, der unter einem Schwellenwert liegt, ferner das Einstellen des Betätigungselements für den Motor, um die Ladungsverdünnung zu verringern, und als Reaktion auf eine fehlende Verbesserung des Wirkungsgrads des Reformers nach dem Verringern der Ladungsverdünnung das Verringern der Verwendung des Reformats. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Motorlast, die über dem Schwellenwert liegt, ferner ein Steigern des Reformerbetriebs, wobei ein Grad der Erhöhung auf dem verfügbaren Reformat basiert, und als Reaktion auf eine Motorlast, die unter dem Schwellenwert liegt, während die verfügbare Reformatmenge über dem Schwellenwert liegt, ein Deaktivieren des Reformers.
  • Ein anderes beispielhaftes Verfahren für ein Hybridfahrzeug umfasst Folgendes: Betreiben eines Motors mit einem ersten Kraftstoff, während gleichzeitig der erste Kraftstoff an einem von der Abgasenergie des Motors angetriebenen Reformer in einen gasförmigen Kraftstoff reformiert wird; und als Reaktion auf eine Anfrage zur Abschaltung des Verbrennungsmotors Abschalten des Verbrennungsmotors, während mit der Reformierung des ersten Kraftstoffs fortgefahren wird, bis eine Reformertemperatur unter einem Schwellenwert liegt. Im vorstehenden Beispiel kann der Schwellenwert zusätzlich oder optional auf Grundlage einer verfügbaren Menge des gasförmigen Kraftstoffs eingestellt werden, wobei der Schwellenwert verringert wird, während die verfügbare Menge abnimmt. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet das Betreiben des Motors während des Reformierens des ersten Kraftstoffs zusätzlich oder optional das Betreiben des Motors bei einer eingestellten Motordrehzahl/-last, wobei die eingestellte Motordrehzahl/-last auf einem oder mehreren von der Reformertemperatur und der verfügbaren Menge an gasförmigem Kraftstoff basiert. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Fahrzeug zusätzlich oder optional ein zwischen dem Motor und den Fahrzeugrädern gekoppeltes stufenloses Getriebe, wobei das Betreiben des Motors mit der eingestellten Motordrehzahl/-last das Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses umfasst, das mit der eingestellten Motordrehzahl/-last übereinstimmt. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele beinhaltet die eingestellte Motordrehzahl/-last zusätzlich oder optional ein Verbrennungsmotordrehmoment mit überschüssigem Verbrennungsmotordrehmoment, das zum Antreiben des Fahrzeugs erforderlich ist, wobei das Verfahren ferner das Aufladen einer Systembatterie mit dem überschüssigen Drehmoment umfasst. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner, dass, während der Motor mit der eingestellten Motordrehzahl/-last betrieben wird, das Motordrehmoment eines Elektromotors verwendet wird, um ein Leistungsniveau des Fahrzeugs auf einem vom Bediener geforderten Leistungsniveau zu halten. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder alternativ ferner das Einstellen eines Betätigungselements des Motors auf das Variieren der Zylinderladungsverdünnung als Reaktion auf die verfügbare Menge an gasförmigem Kraftstoff, wobei das Betätigungselement eins oder mehrere von einem AGR-Ventil und einem Betätigungselement für die Nockenwellenverstellung beinhaltet, wobei das Einstellen das Vergrößern einer Öffnung des AGR-Ventils und/oder das Einstellen (z. B. Vorstellen/Zurückstellen) der Nockenwelle beinhaltet, wenn die verfügbare Menge an gasförmigem Kraftstoff zunimmt.
  • Ein anderes beispielhaftes Hybridfahrzeugsystem umfasst Folgendes: einen Motor, der einen Einlass und einen Auslass umfasst; einen AGR-Kanal, der ein AGR-Ventil umfasst, das den Auslass mit dem Einlass koppelt; eine erste Einspritzvorrichtung zum Zuführen eines flüssigen Kraftstoffs aus einem ersten Kraftstofftank in den Motor; eine zweite Einspritzvorrichtung zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffs aus einem zweiten Kraftstofftank in den Motor; einen von einer Batterie angetriebenen Elektromotor; ein stufenloses Getriebe; einen mit dem Motorauslass gekoppelten Reformer; und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert sein, die in nichttransitorischem Speicher gespeichert sind, um: den Reformer zum Reformieren mindestens eines Teils des flüssigen Kraftstoffs in den gasförmigen Kraftstoff zu betreiben; als Reaktion auf einen ersten Abfall des geforderten Drehmoments, während ein Stand des gasförmigen Kraftstoffs in dem zweiten Tank höher als ein Schwellenwert ist, zum Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung des Elektromotordrehmoments bei einer ersten Last des Verbrennungsmotors überzugehen; und als Reaktion auf einen zweiten Abfall des geforderten Drehmoments, während ein Stand des gasförmigen Kraftstoffs in dem zweiten Tank geringer als der Schwellenwert ist, zum Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung des Elektromotordrehmoments bei einer zweiten Last des Verbrennungsmotors überzugehen, die höher als die erste Last ist, wenn ein Batterieladestatus höher als ein Schwellenwert ist; und wenn der Ladestatus der Batterie niedriger als der Schwellenwert in Bezug auf die Ladung ist, die Last des Verbrennungsmotors zu steigern, um ein höheres als das geforderte Drehmoment bereitzustellen, während das überschüssige Drehmoment zum Aufladen der Batterie verwendet wird. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst die Steuerung zusätzlich oder optional weitere Anweisungen, um: während des ersten Abfalls des geforderten Drehmoments den Verbrennungsmotor abzuschalten, während der Betrieb des Reformers beibehalten wird, bis die Abgastemperatur niedriger als ein Schwellenwert ist, wobei der Schwellenwert in Bezug auf die Temperatur auf dem Stand des gasförmigen Kraftstoffs in dem zweiten Tank basiert. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst die Steuerung zusätzlich oder optional nähere Anweisungen zum Einstellen eines Grads der Erhöhung der Motorlast auf Grundlage des Stands des gasförmigen Kraftstoffs in Bezug auf den Schwellenwert, wobei die Motorlast durch Einstellen eines Drehzahlverhältnisses des CVT eingestellt wird; und während des Betreibens des Motors zum Einstellen des AGR-Ventils, um die Zylinderladungsverdünnung zu erhöhen, wenn der Stand des gasförmigen Kraftstoffs steigt, und die Zylinderladungsverdünnung zu verringern, wenn der Stand des gasförmigen Kraftstoffs abnimmt.
  • In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug Folgendes: Betreiben eines Kraftstoffreformers unter Verwendung von Motorabgas, um einen flüssigen Kraftstoff in einen gasförmigen Kraftstoff zu reformieren; Betreiben des Motors mit dem flüssigen Kraftstoff und gegebenenfalls mit dem gasförmigen Kraftstoff, wobei der Motor mit einer eingestellten Motordrehzahl/last betrieben wird, bei der der Wirkungsgrad des Reformers höher als ein Schwellenwert ist, wobei der Wirkungsgrad des Reformers auf Grundlage einer Durchflussrate des flüssigen Kraftstoffs durch den Reformer und auf Grundlage der Abgastemperatur geschätzt wird. Hier wird der Verbrennungsmotor über Einstellungen an einem Drehzahlverhältnis eines an den Motor gekoppelten CVT auf der eingestellten Motordrehzahl/-last gehalten. Alternativ dazu kann der Verbrennungsmotor mit einem batteriebetriebenen Elektromotor gekoppelt sein, und der Verbrennungsmotor wird über Einstellungen für eine Lade/-Entladegeschwindigkeit der Systembatterie auf der eingestellten Motordrehzahl/-last gehalten. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors mit der eingestellten Motordrehzahl/-last kann ein Leistungsniveau des Fahrzeugs beibehalten werden.
  • In einer anderen Darstellung kann eine Steuerung einen Wirkungsgrad des Reformers bei einer aktuellen Motordrehzahl/-last mit dem Wirkungsgrad des Reformers bei einer eingestellten Motordrehzahl/-last vergleichen; und als Reaktion auf eine Verbesserung des Wirkungsgrads des Reformers bei der eingestellten Motordrehzahl/-last über den Schwellenwert kann der Motor auf die eingestellte Motordrehzahl/last umgestellt werden, während ein Leistungsniveau unter Verwendung eines Systemelektromotors aufrechterhalten wird. Das Aufrechterhalten eines Leistungsniveaus unter Verwendung eines Systemelektromotors beinhaltet das Einstellen eines Motordrehmomentausgangs eines Elektromotors, der mit dem Verbrennungsmotor und den Fahrzeugrädern gekoppelt ist; und/oder das Einstellen einer Lade-/Entladegeschwindigkeit der Batterie, die an den Motor gekoppelt ist. Ansonsten kann als Reaktion auf eine Verbesserung des Wirkungsgrads, die unter dem Schwellenwert liegt, eine aktuelle, nicht eingestellte Motordrehzahl/-last beibehalten werden.
  • In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug, das einen mit einem Reformer gekoppelten Verbrennungsmotor umfasst, wobei der Verbrennungsmotor ferner an einen Elektromotor gekoppelt ist, Folgendes: während eines ersten Zustands das Umschalten von einem Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung des Drehmoments des Verbrennungsmotors auf das Antreiben über ein Drehmoment des Elektromotors als Reaktion darauf, dass eine Motorlast unter einem ersten Schwellenwert liegt; und während eines zweiten Zustands das Umschalten vom Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung von Drehmoment des Verbrennungsmotors auf das Antreiben über Drehmoment des Elektromotors als Reaktion darauf, dass eine Motorlast unter einem zweiten Schwellenwert liegt, der höher als der erste Schwellenwert ist, wobei das Umschalten auf dem verfügbaren Reformat in einem Puffertank basiert. Während des ersten Zustands ist der Reformatstand niedriger und während des zweiten Zustands ist der Reformatstand höher. Ferner kann der zweite Schwellenwert in Bezug auf den ersten Schwellenwert erhöht werden, wenn der Reformatstand in dem Puffertank unter einen Schwellenwert fällt.
  • Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichttransitorischem Speicher gespeichert werden und von dem Steuersystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Betätigungselementen und anderer Motorhardware 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. Dabei können verschiedene dargestellte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge durchgeführt werden, 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 dargestellten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch für einen Code stehen, der auf nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem programmiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System durchgeführt werden, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne 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 hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
  • Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neu und nicht naheliegend betrachtet 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 solcher Elemente beinhalten und zwei oder mehr solcher 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 Umfang 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8539914 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren für ein Hybridfahrzeug, umfassend: als Reaktion auf eine Last eines Verbrennungsmotors, die unter einem Schwellenwert liegt, während ein Stand des verfügbaren Reformats unter einem Schwellenwert liegt, Erhöhen der Last des Verbrennungsmotors über den Schwellenwert für die Motorlast und Aufladen einer Systembatterie unter Verwendung von überschüssigem Verbrennungsmotordrehmoment; und Reformieren eines flüssigen Kraftstoffs unter Verwendung von Abgasenergie, wobei der Verbrennungsmotor mit der erhöhten Motorlast betrieben wird, bis der Stand des verfügbaren Reformats höher ist als der Schwellenwert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Grad der Erhöhung der Motorlast auf dem verfügbaren Reformat in Bezug auf den Schwellenwert für den Stand basiert und ferner auf der Reformertemperatur basiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass als Reaktion auf eine Anfrage zum Abschalten des Verbrennungsmotors der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird, während die Reformierung des flüssigen Kraftstoffs fortgesetzt wird, bis die Reformertemperatur unter einem Schwellenwert für die Temperatur liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Schwellenwert für die Temperatur auf Grundlage des verfügbaren Reformats eingestellt wird, wobei der Schwellenwert für die Temperatur verringert wird, während das verfügbare Reformat abnimmt.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der mit der erhöhten Last betriebene Verbrennungsmotor beinhaltet, dass der Motor bei einer eingestellten Motordrehzahl/-last auf Grundlage der Reformertemperatur betrieben wird, wobei eine Geschwindigkeit der Aufladung der Systembatterie auf Grundlage der eingestellten Motordrehzahl/-last eingestellt wird, um ein Leistungsniveau des Fahrzeugs beizubehalten.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Fahrzeug ein mit dem Verbrennungsmotor gekoppeltes stufenloses Getriebe (CVT) umfasst und wobei das Betreiben des Motors bei der eingestellten Motordrehzahl/-last das Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses umfasst, das mit der eingestellten Motordrehzahl/-last übereinstimmt.
  7. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Reformertemperatur auf Grundlage jeder von einer Kraftstoffdurchflussrate durch den Reformer und einer Abgastemperatur des Motors abgeleitet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Einstellen des Motorbetätigungselements auf das Variieren der Zylinderladungsverdünnung als Reaktion auf das verfügbare Reformat, wobei das Betätigungselement eins oder mehrere von einem AGR-Ventil und einem Betätigungselement für die Nockenwellenverstellung beinhaltet, wobei das Einstellen das Erhöhen der Zylinderladungsverdünnung während des Anstiegs des verfügbaren Reformats beinhaltet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend: als Reaktion auf einen Wirkungsgrad des Reformers, der unter einem Schwellenwert liegt, weiteres Einstellen des Betätigungselements für den Motor, um die Ladungsverdünnung zu verringern, und als Reaktion auf eine fehlende Verbesserung des Wirkungsgrads des Reformers nach dem Verringern der Ladungsverdünnung Verringern der Verwendung des Reformats.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: als Reaktion auf eine Motorlast, die über dem Schwellenwert liegt, Steigern des Reformerbetriebs, wobei der Grad der Erhöhung auf dem verfügbaren Reformat basiert, und als Reaktion auf eine Motorlast, die unter dem Schwellenwert liegt, während die verfügbare Reformatmenge über dem Schwellenwert liegt, Deaktivieren des Reformers.
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