DE102017109396A1 - Verfahren und system zur verbrennungsmotorsteuerung - Google Patents

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Kenneth James Miller
Douglas Raymond Martin
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Abstract

Es sind Verfahren und Systeme zum Bilden von Synergien der Vorteile eines elektrischen Kraftstoffabscheiders in einem Hybridfahrzeugsystem bereitgestellt. Eine Fahrzeugsteuerung kann den Verbrennungsmotor in einem schmalen Betriebsbereich halten, in dem die Nutzung einer ausgewählten Kraftstofffraktion mit höherem Oktangehalt oder niedrigerem Oktangehalt optimal ist, während Elektromotor- und/oder CVT-Anpassungen verwendet werden, um Übergänge anzugehen, die erzeugt werden, wenn sich die Anforderung des Fahrers ändert. Die Steuerung kann ebenfalls eine(n) Kraftstoffabscheidergeschwindigkeit/-druck während des regenerativen Bremsens opportunistisch anpassen, um die elektrische Nutzung bei niedrigen Lastzuständen ebenfalls zu maximieren, um einen längeren Verbrennungsmotorbetrieb in einem kraftstoffeffizienteren Lastbereich zu ermöglichen.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme zum Steuern der Kraftstoffnutzung in einem Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeugsystems.
  • Hintergrund/Kurzdarstellung
  • Verbrennungsmotoren können unter Verwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen Kraftstoffen betrieben werden, die separat geliefert werden können oder in variierenden Verhältnissen geliefert werden – in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen. Zum Beispiel kann ein Verbrennungsmotor einen ersten Kraftstoff (z. B. Ethanol) und einen zweiten Kraftstoff (z. B. Benzin) nutzen, jeder mit unterschiedlichen Klopfunterdrückungsfähigkeiten, um Klopfbeschränkungen des Verbrennungsmotors zu reduzieren, während die Gesamtkraftstoffeffizienz verbessert wird. Als ein weiteres Beispiel können unterschiedliche Kraftstoffe zu unterschiedlicher Verbrennungsmotorpumparbeit führen (zum Beispiel, wenn die unterschiedlichen Kraftstoffe einen gasförmigen Kraftstoff gegenüber einem flüssigen Kraftstoff oder einen über ein Saugrohr eingespritzten Kraftstoff gegenüber einem direkt eingespritzten Kraftstoff umfassen). Als noch ein weiteres Beispiel können unterschiedliche Kraftstoffe zu unterschiedlichen parasitären Verlusten führen (zum Beispiel, wenn die Kraftstoffe einen Kraftstoff, der über Hochdruck-Direkteinspritzung geliefert wird, gegenüber einem Kraftstoff, der durch Niederdruck-Saugrohreinspritzung geliefert wird, umfassen). Als noch ein weiteres Beispiel kann ein Verbrennungsmotor Kraftstoffeinspritzung und Wassereinspritzung nutzen.
  • Verschiedene Ansätze können eingesetzt werden, um unterschiedliche Kraftstoffe und andere Substanzen (zum Beispiel Wasser für Wassereinspritzung) an Bord eines Fahrzeuges aufzubewahren. Zum Beispiel können die unterschiedlichen Substanzen in unterschiedlichen Speichertanks separat aufbewahrt und somit separat eingefüllt werden. Alternativ können unterschiedliche Substanzen in einem gemischten Zustand aufbewahrt werden (zum Beispiel Ethanol und Benzin) und dann an Bord des Fahrzeugs getrennt werden, um eine individuelle Steuerung der Lieferung an den Verbrennungsmotor zu ermöglichen. Bei Fahrzeugsystemen, bei welchen die unterschiedlichen Substanzen an Bord getrennt werden, kann das Fahrzeug verschiedene Abscheidersysteme beinhalten.
  • Ein Beispiel für einen Ansatz für eine bordeigene Kraftstofftrennung wird von Leone et al. in US 7,845,315 dargestellt. Ein weiteres Beispiel für einen Ansatz wird von Dearth et al. in US 8,015,951 dargestellt. Die beispielhaften Ansätze setzen den Kraftstoff über eine elektrische Pumpe unter Druck und Erhitzen den unter Druck stehenden Kraftstoff dann bei Durchgang durch einen Wärmetauscher, wobei der Wärmetauscher Wärmeübertragung mit Kühlmittel oder Abgas ermöglicht. Anschließend wird der heiße, unter Druck stehende Kraftstoff durch eine Membraneinheit geleitet, welche den gemischten Kraftstoff in Fraktionen mit höherem Oktangehalt (zum Beispiel Ethanol) und Fraktionen mit niedrigerem Oktangehalt (zum Beispiel Benzin) trennt. Die Fraktionen mit höherem Oktangehalt verlassen den Abscheider als ein Dampf, werden jedoch in einem Wärmetauscher kondensiert und mit einer elektrischen Pumpe in einen Speichertank gepumpt. Heißer Kraftstoff mit niedrigerem Oktangehalt verbleibt als ein flüssiger Kraftstoff in dem Abscheider. Diese Fraktion wird in einem anderen Wärmetauscher abgekühlt und in den Hauptkraftstofftank zurückgeleitet. Zusätzlich zu den oben erwähnten elektrischen Komponenten können elektrische Gebläse für Wärmetauscher verwendet werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist.
  • Die Erfinder haben hier jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Aufgrund der großen Anzahl von elektrisch betriebenen Komponenten, die für Kraftstofftrennung erforderlich sind, kann zum Beispiel die elektrische Last auf dem Fahrzeugsystem signifikant sein. Bei Bedingungen, wenn der Verbrennungsmotor mit hohen elektrischen Lasten betrieben wird, kann das Kraftstofftrennungssystem infolgedessen nicht zuverlässig betrieben werden. Zum Beispiel kann es ineffiziente hohe Ströme geben. Dies kann verursachen, dass doe Kraftstofftrennung eingeschränkt wird. Die Kraftstofftrennung kann bei niedrigeren Verbrennungsmotorlasten aufgrund geringer Verbrennungsmotoreffizienz bei niedrigeren Lasten und somit geringer Effizienz des Erzeugens der für den Abscheider erforderlichen Elektrizität ebenfalls ineffizient sein. Bei jenen Bedingungen kann der Kraftstoffeffizienzvorteil durch die Verfügbarkeit und die Nutzung des Kraftstoffs mit höherem Oktangehalt durch den Kraftstoffnachteil überschattet werden, der mit Kraftstofftrennung bei niedrigeren Verbrennungsmotorlasten assoziiert ist. Ein weiteres mögliches Problem besteht darin, dass der Transaxle-Antrieb des Fahrzeugs nicht bei einem Drehzahl-Last-Zustand betrieben werden kann, der optimal für eine konkrete Kraftstofffraktion ist. Gleichermaßen können bei Änderungen der Anforderungen des Fahrers schnelle Drehzahl-Last-Übergänge auftreten, die verursachen können, dass der Verbrennungsmotor bei einem weniger optimalen Punkt für den konkreten Kraftstoff arbeitet. All diese Probleme haben zur Folge, dass der optimale Kraftstoffeffizienzvorteil des bordeigenen Kraftstofftrennungssystems nicht realisiert wird.
  • Die Erfinder haben hier festgestellt, dass durch das Integrieren eines Kraftstofftrennungssystems in ein Hybridfahrzeugsystem verschiedene Synergien erzielt werden können. Zum Beispiel kann die Hybridtechnologie ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor geplant werden kann, um bei unterschiedlichen Drehzahl-Last-Punkten des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von dem zur Nutzung ausgewählten Kraftstoff zu arbeiten. Zusätzlich kann die Systemarchitektur mit höherer Spannung des Hybridfahrzeugs die Effizienz des elektrischen Kraftstoffabscheiders verbessern. In einem Beispiel werden mögliche Synergien durch ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug mit Verbrennungsmotor erreicht, das Folgendes umfasst: Übertragen von Verbrennungsmotorleistung an einen Generator und Leiten von elektrischer Energie von dem Generator an einen elektrischen Kraftstoffabscheider, ohne dass die zum Betreiben des elektrischen Kraftstoffabscheiders erforderliche Energie in einer Batterie gespeichert wird; und Trennen des Kraftstoffs in Fraktionen mit höherem Oktangehalt und niedrigerem Oktangehalt am Abscheider. Zusätzlich kann die Abscheiderleistung während ausgewählten Zuständen, wie zum Beispiel bei niedrigen Lastzuständen und bei regenerativem Bremsen, opportunistisch erhöht werden. Auf diese Weise kann die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs verbessert werden.
  • Zum Beispiel kann ein Hybridfahrzeugsystem mit einem batteriebetriebenen Elektromotor (oder Motor/Generator) zum Antreiben der Fahrzeugräder mittels eines Verbrennungsmotordrehmoments sowie einem Verbrennungsmotor zum Antreiben der Fahrzeugräder mittels eines Verbrennungsmotordrehmoments konfiguriert sein, wobei der Verbrennungsmotor einen bordeigenen elektrischen Kraftstoffabscheider umfasst. Der Kraftstoffabscheider kann während Laufzuständen des Verbrennungsmotors betrieben werden, um Kraftstoff im Kraftstofftank in Kraftstofffraktionen mit höherem oder niedrigerem Oktangehalt zu trennen. Der Verbrennungsmotor kann dann mit einer oder mehreren der Kraftstofffraktionen mit höherem oder niedrigerem Oktangehalt betrieben werden. Insbesondere kann der Verbrennungsmotor betrieben werden, um ausreichend Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs und zum Betreiben des Elektromotors zu erzeugen, wobei die Elektromotorleistung dann zum Antreiben des Kraftstoffabscheiders verwendet wird, wobei die elektrische Energie für den Kraftstoffabscheider nicht in einer Systembatterie gespeichert wird. An sich kann der Elektromotor des Hybridfahrzeugs eine höhere Leistung (z. B. 48 V) als ein Elektromotor aufweisen, der in konventionellen Fahrzeugen verwendet wird (z. B. 12 V). Durch Antreiben des Kraftstoffabscheiders über den Generator bei laufendem Verbrennungsmotor kann das höher eingestufte elektrische System des Hybridfahrzeugs ausgenutzt werden, um eine höhere Spannung und einen niedrigeren Strom an den elektrischen Kraftstoffabscheider anzulegen, wodurch die Kraftstofftrennung kraftstoffeffizienter gemacht wird. Durch Betreiben des Abscheiders mit überschüssiger Elektromotor-/Generatorenergie, ohne die überschüssige Elektromotor-/Generatorenergie in einer Batterie zu speichern und diese Energie der Batterie dann später zu entziehen, können zusätzlich Effizienzverluste, die mit Batterieaufladung/-entladung assoziiert sind, reduziert werden. Der Betrieb des Kraftstoffabscheiders kann bei ausgewählten Zuständen ebenfalls opportunistisch verbessert werden, zum Beispiel, wenn der Verbrauch elektrischer Energie des Fahrzeugs niedriger ist, wenn die Verbrennungsmotorlast bei oder nahe einer Mindestlast ist oder wenn überschüssige elektrische Energie in dem Fahrzeug zur Verfügung steht (z. B. bei regenerativem Bremsen). Bei derartigen Zuständen kann die Leistung des Abscheiders (z. B. Drehzahl oder Druck) opportunistisch erhöht werden, um die Kraftstofftrennung zu maximieren. In einem Beispiel kann die Verbrennungsmotorlast durch Erhöhen des Drucks des Kraftstoffabscheiders erhöht werden, wenn die Verbrennungsmotorlast gering ist. Die zusätzliche elektrische Last kann es ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor bei einer effizienteren Drehzahllast und dadurch mit einer höheren Kraftstoffeffizienz betrieben wird. Der Kraftstoffabscheider kann bei Laufzuständen des Verbrennungsmotors deaktiviert werden, wenn der Verbrauch elektrischer Energie des Fahrzeugs höher ist. Wenn eine ausreichende Kraftstoffmenge bereits getrennt wurden ist, kann die weitere Kraftstofftrennung deaktiviert werden, wenn der Verbrennungsmotor nicht läuft (zum Beispiel, wenn das Fahrzeug nur durch Elektromotordrehmoment angetrieben wird).
  • Beim Betrieb des Verbrennungsmotors kann darüber hinaus der Elektromotor des Hybridfahrzeugs und/oder ein stufenloses Getriebe eingesetzt werden, um den Verbrennungsmotor mit einem Verbrennungsmotordrehzahl-Last-Profil zu betreiben, welches für den verwendeten Kraftstoff optimiert ist, während die Drehmomentanforderung des Fahrers bereitgestellt wird. Wenn der Verbrennungsmotor mit einer Kraftstofffraktion mit einem höheren Oktangehalt betrieben wird, kann zum Beispiel ein Drehzahlverhältnis des CVT ausgewählt werden, welches den Verbrennungsmotor mit einer geringeren Verbrennungsmotordrehzahl und einem höheren Verbrennungsmotordrehmoment (für ein konkretes Leistungsniveau) betreibt, um die größere Klopffestigkeit und höhere Effizienz des Kraftstoffs mit höherem Oktangehalt zu nutzen. Als ein weiteres Beispiel, wenn der Verbrennungsmotor mit einer Kraftstofffraktion mit niedrigerem Oktangehalt betrieben wird, falls der Verbrennungsmotor klopfbeschränkt ist, kann das CVT-Drehzahlverhältnis verwendet werden, um den Verbrennungsmotor bei einer höheren Verbrennungsmotordrehzahl und einem niedrigeren Verbrennungsmotordrehmoment (für ein konkretes Leistungsniveau) zu betreiben, um den Betrag der Zündverzögerung (und den damit assoziierten Kraftstoffnachteil) zu reduzieren, der für eine Klopfabschwächung benötigt wird. Darüber hinaus kann, wenn der Verbrennungsmotor klopfbeschränkt ist, ein Teil der Batterieleistung zur Reduzierung der Verbrennungsmotorleistung/des Verbrennungsmotordrehmoments verwendet werden, um den Verbrennungsmotor bei gleicher Verbrennungsmotordrehzahl und niedrigerem Verbrennungsmotordrehmoment (für das vom Fahrer angeforderte Fahrzeugleistungsniveau) zu betreiben, um den Betrag der Zündverzögerung (und den damit assoziierten Kraftstoffnachteil) zu reduzieren, die für eine Klopfabschwächung benötigt wird.
  • Auf diese Weise kann die Kraftstoffeffizienz in einem Hybridfahrzeugsystem verbessert werden. Einer der technischen Effekte der Integration bordeigener Kraftstofftrennungstechnologie in einem Hybridfahrzeug besteht darin, dass ein elektrisch betriebener Kraftstoffabscheider zuverlässiger betrieben werden kann, auch wenn elektrische Lasten sich ändern. Durch Betreiben des elektrischen Kraftstoffabscheiders mit dem Generator, ohne die Batterie zu nutzen, kann eine Kraftstofftrennung erreicht werden, während Effizienzverluste, die mit dem Laden und Entladen einer Systembatterie assoziiert sind, reduziert werden. Durch Nutzen der höheren Spannung des Hybridfahrzeugs für eine bordeigene Kraftstofftrennung können niedrigere Ströme und höhere Effizienzen durch den Kraftstoffabscheider erreicht werden. Durch Erhöhen der Zuverlässigkeit der Kraftstofftrennung wird die Kraftstoffnutzung, und dadurch die Kraftstoffeffizienz, verbessert. Durch Planen eines Drehzahl/Last-Verhältnisses des Verbrennungsmotors für einen konkreten Kraftstoff über Anpassungen des Hybridmotors und/oder eines stufenlosen Getriebes werden darüber hinaus Klopfbeschränkungen reduziert, was die Kraftstoffeffizienz weiter verbessert. Der technische Effekt des Nutzens des Systems mit höherer Spannung eines Hybridelektrofahrzeugs zum Betreiben eines elektrischen Kraftstoffabscheiders besteht darin, dass die Kraftstofftrennung bei Bedarf mit reduzierten parasitären Verlusten abgeschlossen werden kann, da das System mit höherer Spannung bei geringerem Strom arbeitet, was zu geringeren Verlusten führt, da Verluste elektrischer Leistung proportional zum Strom im Quadrat sind (Pverlust = i2R). Zusätzlich kann die Nutzung einer ausgewählten Kraftstofffraktion trotz Änderungen der Fahrer- oder Raddrehmomentanforderung verlängert werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um auf vereinfachte Art und Weise eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weitergehend beschrieben werden. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder maßgebliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands festzustellen, dessen Umfang einzig in den Ansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in jeglichem Teil dieser Offenbarung angemerkte Nachteile beseitigen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 veranschaulicht ein beispielhaftes Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug.
  • 2 zeigt eine Teilansicht des Verbrennungsmotors.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffabscheiders, der mit dem Verbrennungsmotor eines Hybridfahrzeugs verwendet werden kann.
  • 4 zeigt ein Ablaufschema auf höherer Ebene zum Koordinieren des Betriebs eines elektrischen Kraftstoffabscheiders an Bord eines Hybridfahrzeugsystems.
  • 5 zeigt ein Ablaufschema auf höherer Ebene zum Anpassen einer Leistung des elektrischen Kraftstoffabscheiders auf der Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen.
  • 6 zeigt ein Ablaufschema auf höherer Ebene zum Koordinieren von Verbrennungsmotordrehzahl/-last-Anpassungen, die sich über ein CVT und/oder Elektromotordrehmoment mit Kraftstofftrennung auswirken, und Kraftstoffnutzungsanpassungen, um die Kraftstoffeffizienz eines Hybridelektrofahrzeugs zu verbessern.
  • 7 zeigt beispielhafte Kraftstofftrennungs- und Kraftstoffnutzungsanpassungen beim Betrieb eines Hybridfahrzeugs.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Verbessern der Kraftstoffeffizienz in einem Hybridfahrzeug wie dem Fahrzeugsystem aus 1. Das Fahrzeugsystem kann einen Verbrennungsmotor umfassen, der für eine bordeigene Kraftstofftrennung und Nutzung der getrennten Fraktionen konfiguriert ist, wie in Bezug auf das Verbrennungsmotorsystem aus 2 und das Kraftstofftrennungssystem aus 3 beschrieben. Eine Fahrzeugsteuerung kann zum Durchführen einer Steuerungsroutine konfiguriert sein, wie zum Beispiel die Beispielroutine aus 4, um den Kraftstoffabscheider auf der Grundlage von Kraftstoffanforderungen sowie Betriebsbedingungen des Hybridfahrzeugs zu betreiben. Die Steuerung kann eine Leistung des Kraftstoffabscheiders bei ausgewählten Zuständen erhöhen, um die Effizienz der Kraftstofftrennung zu maximieren, wie in 5 ausgearbeitet. Die Steuerung kann ferner zum Verwenden von Elektromotor- und/oder CVT-Anpassungen konfiguriert sein, um den Verbrennungsmotor mit einem Verbrennungsmotordrehzahl-Last-Profil zu betreiben, welches auf dem ausgewählten Kraftstoff basiert, wobei die Anpassungen ein Reduzieren von Klopfbeschränkungen ermöglichen, wie in Bezug auf 6 ausgearbeitet. Ein beispielhafter Betrieb eines Hybridfahrzeugs mit bordeigener Kraftstofftrennung und beispielhaften Kraftstoffnutzungs- und Elektromotoranpassungen wird in 7 gezeigt. Auf diese Weise kann die bordeigene Kraftstofftrennungstechnologie eine Synergie mit der Hybridfahrzeugtechnologie bilden, um wesentliche Verbesserungen in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz zu erzielen.
  • 1 zeigt schematisch ein beispielhaftes Hybridantriebssystem 100 für ein Fahrzeug. Das Antriebssystem 100 umfasst einen Verbrennungsmotor 110 und einen Elektromotor 130, wobei jeder konfiguriert ist, um mindestens einem oder mehreren Antriebsrädern 170 des Fahrzeugs über ein Getriebe 160 Antriebsaufwand selektiv bereitzustellen, wie bei 190, 192 und 194 angezeigt. Ferner können der Verbrennungsmotor 110 und der Elektromotor 130 jeweils ebenfalls selektiv Energie von Antriebsrad 170 empfangen, um bereitzustellen, was als regeneratives Bremsen des Fahrzeugs bezeichnet werden kann. Es ist ersichtlich, dass der Verbrennungsmotor 110 und der Elektromotor 130 in einer Parallel- oder einer Reihenkonfiguration angeordnet sein können, um es einem oder beiden des Verbrennungsmotors und des Elektromotors zu ermöglichen, ein Drehmoment von dem Antriebsrad 170 zu empfangen oder dieses damit zu versorgen. Somit sollte das in 1 gezeigte Beispiel nicht auf eine bestimmte Konfiguration von Hybridfahrzeugen beschränkt werden. Zum Beispiel kann das Antriebssystem 100 in anderen Beispielen zwei oder mehr Elektromotoren umfassen und/oder es kann den Elektromotor 130 umfassen, der auf einer gegenüberliegenden Seite des Getriebes 160 des Verbrennungsmotors 110 positioniert ist. Als noch ein weiteres Beispiel kann der Verbrennungsmotor 110 stattdessen vom Antriebsstrang abgekoppelt sein, wobei der Verbrennungsmotor selektiv betrieben werden kann, um Energie zu erzeugen, die durch den Elektromotor 130 zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden kann. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der Motor 130 einen Elektromotor umfassen, der mit Energie versorgt wird, um ein Drehmoment bereitzustellen, und der betrieben werden kann, um elektrische Energie als Reaktion auf einen Eingangsdrehmoment zu erzeugen.
  • Das Antriebssystem 100 kann auch eine Energiespeichervorrichtung 140 aufweisen, die mit dem Elektromotor 130 kommuniziert, wie bei 196 angezeigt. Als ein Beispiel kann das Antriebssystem 100 als ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) konfiguriert sein, wobei die Energiespeichervorrichtung 140 eine/einen oder mehrere Batterien oder Kondensatoren zum Speichern elektrischer Energie umfasst. Wie in 1 gezeigt, kann der Elektromotor 130 somit Energie von der Energiespeichervorrichtung 140 empfangen oder Energie an die Energiespeichervorrichtung 140 leiten, wie bei 196 angezeigt. Ferner kann die Energiespeichervorrichtung 140 Energie von Energiequellen empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befinden, wie bei 142 angezeigt. Zum Beispiel kann das Antriebssystem 100 als ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug konfiguriert sein, wobei die Energiespeichervorrichtung 140 mit einer externen Quelle elektrischer Energie über eine geeignete Leitung oder ein geeignetes Kabel verbunden werden kann, um das Aufladen der Energiespeichervorrichtung zu ermöglichen. In alternativen Beispielen kann die Energiespeichervorrichtung 140 als ein Schwungrad, eine hydraulische Energiespeichervorrichtung, eine pneumatische Energiespeichervorrichtung usw. konfiguriert sein. Folglich kann der Elektromotor 130 als ein pneumatischer, hydraulischer oder anderer Motor konfiguriert sein.
  • Der Elektromotor 130 kann in einem generatorischen Modus betrieben werden, d. h. als ein Generator, um Energie aus der Fahrzeugbewegung und/oder dem Antrieb aufzunehmen und die absorbierte kinetische Energie in eine Energieform umzuwandeln, die zum Speichern in der Energiespeichervorrichtung 140 geeignet ist. Ferner kann der Elektromotor 130 nach Bedarf als ein Elektromotor oder Generator betrieben werden, um ein vom Antrieb bereitgestelltes Drehmoment zu vermehren oder aufzunehmen, zum Beispiel während eines Übergangs des Verbrennungsmotors 110 zwischen den unterschiedlichen Verbrennungsmodi (z. B. während Übergängen zwischen einem Funkenzündungsmodus und einem Kompressionszündungsmodus). Zum Beispiel kann unter Bedingungen, bei denen die Drehmomentabgabe des Verbrennungsmotors höher als die Anforderung des Fahrers ist, die Drehmomentdifferenz am Elektromotor aufgenommen werden und zum Laden der Batterie verwendet werden, wodurch der Drehmomentübergang geglättet wird.
  • Der Verbrennungsmotor 110 ist in 1 gezeigt und umfasst eine Vielzahl von Zylindern oder Brennräumen 30. Der Verbrennungsmotor 110 kann unter ausgewählten Betriebsbedingungen über einen Verdichter 112 Ansaugluft aus der Umgebung aufnehmen, wie bei 118 angezeigt. Bei anderen Bedingungen kann mindestens ein Teil der Ansaugluft den Verdichter durch ein Verdichterumgehungsventil 117 umgehen. In dem in 1 gezeigten konkreten Beispiel wird der Verdichter 112 durch eine Turbine 114 angetrieben, die in einem Abgaskanal des Verbrennungsmotors in einer Konfiguration angeordnet ist, die als Turbolader bezeichnet werden kann. Die Turbine 114 wird über eine Welle 116 mit dem Verdichter 112 gekoppelt gezeigt. Der Verbrennungsmotor 110 kann Gase, die vom Verbrennungsmotor produziert wurden, über einen Abgaskanal, einschließlich der Turbine 114, bei einigen Bedingungen ablassen, um den Verdichter 112 anzutreiben. Bei anderen Bedingungen können Abgase die Turbine durch ein Turbinenumgehungsventil (oder Wastegate-Ventil) 115 umgehen. In anderen Beispielen kann der Verdichter 112 durch den Verbrennungsmotor oder den Elektromotor angetrieben werden, ohne eine Turbine in einer Konfiguration zu benötigen, die als Kompressor bezeichnet werden kann. Somit kann der Verdichter 112 zum Bereitstellen von aufgeladener Ansaugluft für den Verbrennungsmotor mit oder ohne eine Abgasturbine konfiguriert sein. Auf diese Weise kann jeder der Zylinder des Verbrennungsmotors Ansaugluft aus der Umgebung aufnehmen, wie bei 118 angezeigt, und Verbrennungsprodukte in die Umgebung ablassen, wie bei 120 angezeigt. Eine ausführliche Ausführungsform des Verbrennungsmotors 110 wird in Bezug auf 2 beschrieben.
  • Der Verbrennungsmotor 110 kann zwei Substanzen oder Fluide auch selektiv aufnehmen, wie bei 174 und 176 angezeigt. Als ein Beispiel kann eine erste Substanz, die einen Kraftstoff oder ein Kraftstoffgemisch umfasst, an die Zylinder des Verbrennungsmotors geliefert werden, wie bei 174 angezeigt. Zum Beispiel kann die erste Substanz einen Kraftstoff wie Benzin, Diesel oder ein Gemisch aus Kraftstoff und anderen Substanzen umfassen. Eine zweite Substanz, die sich von der ersten Substanz unterscheidet, kann an die Zylinder des Verbrennungsmotors geliefert werden, wie bei 176 angezeigt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die zweite Substanz eine höhere Konzentration einer klopfunterdrückenden Substanz als die erste Substanz umfassen. Zum Beispiel kann die selektiv an den Verbrennungsmotor gelieferte klopfunterdrückende Substanz, wie bei 176 angezeigt, einen Alkohol, wie zum Beispiel Ethanol oder Methanol, umfassen oder sie kann als ein weiteres Beispiel Wasser umfassen. Wie in Bezug auf die erste Substanz angezeigt, kann ein an den Verbrennungsmotor gelieferter Kraftstoff, wie bei 174 angezeigt, jedoch ebenfalls die klopfunterdrückende Substanz in einer niedrigeren Konzentration als die zweite Substanz umfassen. Es ist somit ersichtlich, dass die erste und die zweite Substanz ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Konzentrationen umfassen können. Wie in Bezug auf 3 ausgeführt, kann der Verbrennungsmotor mit einem einzelnen Kraftstoff betrieben werden, der dann über ein Kraftstofftrennungssystem in eine erste Kraftstofffraktion (z. B. eine Kraftstofffraktion mit einem höheren Oktangehalt) und eine zweite Kraftstofffraktion (z. B. eine Kraftstofffraktion mit einem geringeren Oktangehalt) getrennt wird. Der Verbrennungsmotor kann dann die erste Kraftstofffraktion und die zweite Kraftstofffraktion als die erste und zweite Substanz 174, 176 aufnehmen. Als ein konkretes nicht einschränkendes Beispiel umfasst die erste, dem Verbrennungsmotor selektiv zugeführte Substanz, wie bei 174 angezeigt, flüssiges Benzin oder ein Gemisch von flüssigem Benzin und Ethanol und die zweite, dem Verbrennungsmotor selektiv zugeführte Substanz, wie bei 176 angezeigt, umfasst mindestens flüssiges Ethanol. Die klopfunterdrückende Substanz kann bei bestimmten Betriebsbedingungen selektiv verwendet werden, um das Auftreten von oder die Wahrscheinlichkeit für Klopfen des Verbrennungsmotors zu reduzieren.
  • 1 zeigt ferner, wie die erste Substanz separat aus einem ersten Speichertank 122 an den Verbrennungsmotor geliefert werden kann und die zweite Substanz separat aus einem zweiten Speichertank 124 an den Verbrennungsmotor geliefert werden kann. In diesem konkreten Beispiel kann der erste Speichertank 122 ein Kraftstoffgemisch aufnehmen, wie bei 126 angezeigt, zum Beispiel während eines Betankungsvorgangs. Das im ersten Speichertank 122 aufgenommene Kraftstoffgemisch kann sowohl einen Kraftstoff als auch eine klopfunterdrückende Substanz umfassen. Zum Beispiel kann das im ersten Speichertank 122 aufgenommene Kraftstoffgemisch, wie bei 126 angezeigt, ein Gemisch von Benzin und Ethanol, wie zum Beispiel E85, welches etwa zu 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht; ein Gemisch von Benzin und Methanol, wie zum Beispiel M85, welches etwa zu 85 % aus Methanol und zu 15 % aus Benzin besteht; ein Gemisch von Benzin und Wasser; ein Gemisch von Alkohol, Wasser und Benzin; Gemische von Diesel und Wasser; Gemische von Diesel und einem Alkohol oder andere geeignete Gemische umfassen, einschließlich eines Kraftstoffs und einer klopfunterdrückenden Substanz, welche Klopfen in einem größeren Ausmaß unterdrückt als der in dem Kraftstoffgemisch enthaltene Kraftstoff. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass das über 126 aufgenommene Kraftstoffgemisch variierende Verhältnisse des Kraftstoffs und der klopfunterdrückenden Substanz zwischen unterschiedlichen Tankstellen umfassen kann. Somit kann das hier beschriebene System zum Bereitstellen einer verbesserten und konsistenteren Antriebssystemleistung für eine konkrete Eingabe des Fahrzeugbedieners für eine Reihe von Kraftstoffgemischen konfiguriert sein.
  • Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das bei 126 aufgenommene Kraftstoffgemisch ein Gemisch von Benzin und Ethanol in flüssiger Form umfassen. Zumindest ein Teil der klopfunterdrückenden Substanz (z. B. Ethanol) kann von dem Kraftstoffgemisch (z. B. Benzin und Ethanol) über einen Abscheider 173 und einen Kanal 172 getrennt werden. Der Abscheider 173 kann auch eine Pumpe umfassen, um eine Trennung der klopfunterdrückenden Substanz von dem Kraftstoffgemisch zu ermöglichen und um den Transport der klopfunterdrückenden Substanz vom Tank 122 über den Kanal 172 zum Tank 124 zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch auf den Tank 124 verzichtet werden, wodurch die klopfunterdrückende Substanz dem Verbrennungsmotor 110 direkt über den Abscheider 173 zugeführt wird. In anderen Ausführungsformen kann ein dritter Tank bereitgestellt sein, wobei das Kraftstoffgemisch anfänglich in einem ersten Speichertank aufgenommen wird, wobei die erste Substanz und die zweite Substanz auf einen zweiten bzw. einen dritten Tank aufgeteilt werden. In noch anderen Ausführungsformen können die Tanks 122 und 124 separat mit einer ersten Substanz bzw. einer zweiten Substanz gefüllt werden, wodurch eine Trennung eines Kraftstoffgemischs, das die erste und die zweite Substanz umfasst, nicht erforderlich ist. Unabhängig von der konkreten Konfiguration des Kraftstoffsystems ist ersichtlich, dass eine erste und eine zweite Substanz mindestens einem Zylinder des Verbrennungsmotors in variierenden relativen Mengen als Reaktion auf Betriebsbedingungen zugeführt werden können. Eine ausführliche Ausführungsform eines Kraftstofftrennungssystems, das im Fahrzeugsystem 100 verwendet werden kann, wird in Bezug auf 3 beschrieben.
  • Das Hybridantriebssystem 100 kann in verschiedenen Ausführungsformen betrieben werden, die ein Vollhybridsystem beinhalten, wobei das Fahrzeug nur durch den Verbrennungsmotor und den Generator zusammen oder nur durch den Elektromotor oder durch eine Kombination angetrieben wird. Alternativ können Hilfs- oder Mildhybridausführungsformen ebenfalls verwendet 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 Hybridfahrzeug in einem ersten Modus mit angelassenem Verbrennungsmotor angetrieben werden, der hier ebenfalls als „Verbrennungsmotor“-Modus bezeichnet wird, wobei der Verbrennungsmotor 110 als primäre Energiequelle zum Antreiben der Räder 170 betrieben und verwendet wird (der Elektromotor/Generator kann den Rädern ebenfalls Drehmoment bereitstellen, wenn Elektromotor-Modus verwendet wird). Im „Verbrennungsmotor“-Modus kann ein ausgewählter Kraftstoff (oder ein ausgewähltes Kraftstoffgemisch) aus dem Kraftstofftank über ein Kraftstoffeinspritzventil zu dem Verbrennungsmotor 110 geleitet werden, sodass der Verbrennungsmotor mit Kraftstoff zum Laufen gebracht werden kann, um Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Konkret wird Verbrennungsmotorleistung über das Getriebe an die Räder übertragen. Optional kann der Verbrennungsmotor so betrieben werden, dass mehr Energie als zum Antreiben benötigt abgegeben wird, wobei die zusätzliche Kraft in diesem Fall von dem Elektromotor (der als Generator betrieben wird) aufgenommen wird, um die Energiespeichervorrichtung 140 aufzuladen oder elektrische Energie für andere Fahrzeuglasten bereitzustellen. In einem Beispiel kann im Verbrennungsmotormodus nur die Verbrennungsmotorleistung zum Antreiben der Fahrzeugräder verwendet werden.
  • In einem weiteren Beispiel kann das Hybridfahrzeug in einem zweiten Modus mit angelassenem Verbrennungsmotor angetrieben werden, der hier ebenfalls als ein „Hilfs“-Modus bezeichnet wird. Während des Hilfsmodus wird der Verbrennungsmotor 110 als primäre Energiequelle zum Antreiben der Räder 170 betreiben und verwendet, während der Elektromotor 130 als zusätzliche Drehmomentquelle verwendet wird, um mit dem vom Verbrennungsmotor 110 bereitgestellten Drehmoment zusammenzuwirken und dieses zu ergänzen. Während des „Hilfs“-Modus, wie in dem Modus, in dem nur der Verbrennungsmotor verwendet wird, wird Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor 110 geleitet, um den Verbrennungsmotor mit Kraftstoff zum Laufen zu bringen und die Fahrzeugräder mit Energie zu versorgen. In diesem Modus wird jedes von dem Verbrennungsmotordrehmoment und dem Elektromotordrehmoment zum Antreiben der Fahrzeugräder verwendet.
  • In noch einem weiteren Beispiel kann das Fahrzeug in einem Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor angetrieben werden, der hier ebenfalls als Elektromodus bezeichnet wird, wobei der Elektromotor 130 (zum Beispiel ein batteriebetriebener Elektromotor) als einzige Drehmomentquelle zum Antreiben der Räder 170 verwendet wird. An sich kann während des Modus mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor unabhängig davon, ob der Verbrennungsmotor läuft oder nicht, kein Kraftstoff in den Verbrennungsmotor 110 eingespritzt werden. Der Modus „mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor“ kann zum Beispiel beim Fahren mit konstanter Fahrzeuggeschwindigkeit, beim Bremsen, bei leichter Beschleunigung bei niedrigen Drehzahlen, beim Halten an Ampeln usw. verwendet werden. In diesem Modus wird nur das Elektromotordrehmoment zum Antreiben der Fahrzeugräder verwendet.
  • Das Antriebssystem 100 kann ferner ein Steuerungssystem 150 umfassen, welches eine Steuerung umfasst, die zum Empfangen von Informationen von einer Vielzahl von Sensoren (für die hier in den 2–3 verschiedene Beispiele beschrieben werden) und zum Senden von Steuerungssignalen an eine Vielzahl von Stellgliedern (für die hier in den 2–3 verschiedene Beispiele beschrieben werden) konfiguriert ist. Zum Beispiel kann das Steuerungssystem 150 eine Angabe der Menge der ersten Substanz, die im Tank 122 gelagert wird, von einem Sensor empfangen, wie bei 186 angezeigt, und es kann eine Angabe der Menge der zweiten Substanz, die im Tank 124 gelagert wird, von einem Sensor empfangen, wie bei 188 angezeigt. Ferner kann das Steuerungssystem 150 in einigen Beispielen eine Angabe der Konzentration der zweiten Substanz (z. B. eine klopfunterdrückende Substanz) empfangen, die innerhalb der ersten Substanz enthalten ist, die im Tank 122 gelagert wird, wie bei 125 angezeigt. Das Steuerungssystem 150 kann auch ein Benutzereingabesignal von einer Benutzereingabevorrichtung 181 empfangen, die in 2 detaillierter gezeigt wird. Als ein Beispiel kann die Benutzereingabevorrichtung 181 ein Gaspedal umfassen, das konfiguriert ist, um dem Fahrzeugbediener das Steuern der Beschleunigung und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermöglichen. Das Steuerungssystem 150 kann zusätzlich zu jenen in 1 gezeigten auch verschiedene andere Eingaben empfangen, die in 2 gezeigt werden. Die Sensoren können ferner verschiedene Druck- und Temperatursensoren, einen Kraftstofffüllstandssensor, verschiedene Abgassensoren und andere Sensoren umfassen, wie zum Beispiel jene, die in Bezug auf die 2–3 beschrieben sind.
  • Die verschiedenen Betätigungselemente können zum Beispiel das CVT oder das Hybridgetriebe, die Zylindereinspritzventile, eine Kraftstoffabscheiderpumpe, einen mit der Luftansaugdrossel gekoppelten Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors und andere Stellglieder umfassen, wie zum Beispiel jene, die in Bezug auf die 2–3 beschrieben sind. Das Steuerungssystem 150 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Stellglieder als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten anhand der Anweisung oder des darin programmierten Codes entsprechend eines oder mehrerer Routinen auslösen. Beispielhafte Steuerungsroutinen sind in hier in Bezug auf die 4–5 beschrieben.
  • Als ein Beispiel kann das Steuerungssystem 150 als Reaktion auf die verschiedenen, durch das Steuerungssystem empfangenen Eingaben den Betrieb des Getriebes 160 steuern und Betriebsbedingungsinformationen vom Getriebe 160 empfangen, wie bei 182 angezeigt. In einer Ausführungsform umfasst das Getriebe 160 ein elektronisch gesteuertes Getriebe mit einer Vielzahl von auswählbaren Drehzahlverhältnissen. Das Getriebe 160 kann auch verschiedene andere Antriebe, wie zum Beispiel eine Achsübersetzung umfassen (nicht gezeigt). In dem dargestellten Beispiel ist das Getriebe 160 ein stufenloses Getriebe (CVT). Bei dem CVT kann es sich um ein Automatikgetriebe handeln, das fließend durch einen kontinuierlichen Bereich wirksamer Drehzahlverhältnisse wechselt, im Gegensatz zu anderen 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. Wie in Bezug auf die 4–5 ausgeführt, kann das Fahrzeugsteuerungssystem 150 durch Anpassen eines Drehzahlverhältnisses des CVT konfiguriert sein, um ein Drehzahl-Last-Profil des Verbrennungsmotors zu verändern, während eine angeforderte Leistungsausgabe des Verbrennungsmotors aufrechterhalten wird. Zum Beispiel kann eine Drehzahl des Verbrennungsmotors gesenkt werden, während eine Last des Verbrennungsmotors entsprechend erhöht wird, um eine Leistungsausgabe durch Anpassen des CVT an ein niedrigeres Drehzahlverhältnis aufrechtzuerhalten. Als ein weiteres Beispiel kann eine Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht werden, während eine Last des Verbrennungsmotors entsprechend verringert wird, um eine Leistungsausgabe durch Anpassen des CVT an ein höheres Drehzahlverhältnis aufrechtzuerhalten. Dies ermöglicht die bessere Nutzung von Kraftstoffeffizienzvorteilen beim Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einem ausgewählten Kraftstoff.
  • In anderen Beispielen kann das Steuerungssystem 150 als Reaktion auf die verschiedenen, von dem Steuerungssystem empfangenen Eingaben einen Sperr- und/oder Freigabeplan eines Drehmomentwandlers ändern, der mit dem Getriebe versehen ist. Das Steuerungssystem 150 kann auch den Betrieb des Verbrennungsmotors 110 steuern und Betriebsbedingungsinformationen vom Verbrennungsmotor 110 empfangen, wie bei 184 angezeigt und in Bezug auf 2 weiter beschrieben. Das Steuerungssystem 150 kann auch den Betrieb des Elektromotors 130 und/oder der Energiespeichervorrichtung 140 steuern und Betriebsbedingungsinformationen von diesen Vorrichtungen empfangen, wie bei 180 angezeigt. Das Steuerungssystem 150 kann die Geschwindigkeit der Trennung, die durch den Abscheider 173 bereitgestellt wird, steuern, wie bei 175 angezeigt und in Bezug auf 4 weiter beschrieben. Zusätzlich zu den in den 1 gezeigten verschiedenen Steuerungswegen kann das Steuerungssystem 150 den Betrieb des Verdichters 112, der Turbine 114 und die Position der Umgehungsventile 115 und 117 steuern. Als ein Beispiel kann die Turbine 114 als variable Turbinengeometrie (VGT) konfiguriert sein, wobei die Geometrie der Turbine durch das Steuerungssystem 150 gesteuert werden kann, um die Menge der Aufladung zu variieren, die durch den Verdichter 112 für den Verbrennungsmotor bereitgestellt wird.
  • In Bezug auf 2 wird nun eine beispielhafte Zylinderansicht gezeigt. In einem Beispiel zeigt die dargestellte Ansicht einen Zylinder 30 des Verbrennungsmotors 110 des in 1 gezeigten Antriebssystems 100. Wie in 1 gezeigt, kann der Verbrennungsmotor 110 durch ein Steuerungssystem 150 gesteuert werden. Das Steuerungssystem 150 kann eine elektronische Steuerung 212 umfassen, die konfiguriert ist, um den Betrieb des Verbrennungsmotors 110 als Reaktion auf eine Eingabe von einem Fahrzeugbediener 232 über eine Eingabevorrichtung 181 zu steuern. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 181 ein Gaspedal und einen Gaspedalpositionssensor 234 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP.
  • Der Brennraum (d. h. Zylinder) 30 des Verbrennungsmotors 110 kann die Brennraumwände 232 umfassen, wobei ein Kolben 236 darin positioniert ist. Der Kolben 236 kann an die Kurbelwelle 240 gekoppelt sein, sodass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 240 kann über ein intermediäres Getriebesystem an mindestens ein Antriebsrad des Fahrzeugs gekoppelt sein, wie zum Beispiel in 1 gezeigt. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 240 gekoppelt sein, um einen Startvorgang des Verbrennungsmotors 110 zu ermöglichen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der in 1 gezeigte Elektromotor 130 operativ an die Kurbelwelle 240 gekoppelt sein, um zu ermöglichen, dass ein Drehmoment zwischen Verbrennungsmotor und Elektromotor ausgetauscht wird.
  • Der Brennraum 230 kann Ansaugluft vom Ansaugkrümmer 244 über den Ansaugkanal 242 aufnehmen und Verbrennungsgase über den Abgaskanal 248 ablassen. Wie in 1 gezeigt, kann der Brennraum 230 aufgeladene Ansaugluft von der Umgebung über eine Aufladungsvorrichtung, wie zum Beispiel einen Verdichter, aufnehmen und Gase über den Abgaskanal 48, der eine Turbine umfasst, ablassen. Alternativ kann/können der Verdichter und/oder die Turbine mindestens teilweise umgangen werden, um zu ermöglichen, dass mindestens ein Weg, auf welchem die Menge der Aufladung zu dem Zylinder geleitet wird, variiert werden kann. Der Ansaugkrümmer 244 und der Abgaskanal 248 können über ein entsprechendes Ansaugventil 252 und Abgasventil 254 selektiv mit dem Brennraum 230 in Verbindung gebracht werden. In einigen Ausführungsformen kann der Brennraum 230 zwei oder mehr Ansaugventile und/oder zwei oder mehr Abgasventile umfassen.
  • Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Stellung des Ansaugventils 252 durch die Steuerung 212 über ein elektrisches oder elektromagnetisches Ventilbetätigungselement (EVA) 251 gesteuert werden. Gleichermaßen kann die Stellung des Abgasventils 254 durch die Steuerung 212 über EVA 253 gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann die Steuerung 212 die an die Stellglieder 251 und 253 geleiteten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen der entsprechenden Ansaug- und Abgasventile zu steuern. Die Stellung des Einlassventils 252 und des Abgasventils 254 kann durch Ventilstellungssensoren 255 bzw. 257 bestimmt werden. In alternativen Ausführungsformen können eines oder mehrere der Ansaug- und Abgasventile durch einen oder mehrere Nocken betätigt werden und sie können eines oder mehrere dessen nutzen, was als Nockenprofilverstellungs-(CPS), variables Nockensteuerungs-(VCT), variables Ventilsteuerungs-(VVT) und/oder variables Ventilhub-(VVL)-System bezeichnet wird, um den Ventilbetrieb zu variieren. Zum Beispiel kann der Zylinder 230 alternativ mindestens ein Ansaug- oder Abgasventil umfassen, das über die Nockenbetätigung gesteuert wird, die eines oder mehrere von CPS, VCT, VVT und/oder VVL beinhaltet. Somit ist darauf hinzuweisen, dass der Verbrennungsmotor 110 nicht auf die verschiedenen, hier exemplarisch beschriebenen Ventilsystemkonfigurationen beschränkt werden sollte.
  • Ferner kann der Brennraum 230 mit einem ersten Einspritzventil 266 und einem zweiten Einspritzventil 268 konfiguriert sein. Das erste Einspritzventil kann konfiguriert sein, um eine einer ersten und einer zweiten Substanz (wie zum Beispiel erste Substanz 174 aus 1) als Reaktion auf ein Signal, welches durch einen ersten elektronischen Antrieb 267 bereitgestellt wurde, zum Brennraum zu leiten. Das zweite Einspritzventil kann konfiguriert sein, um die andere der ersten und der zweiten Substanz (wie zum Beispiel zweite Substanz 176 aus 1) als Reaktion auf ein Signal, welches durch einen zweiten elektronischen Antrieb 269 bereitgestellt wurde, zum Brennraum zu leiten. Als ein in 2 gezeigtes nicht einschränkendes Beispiel kann das erste Einspritzventil 266 entlang des Ansaugkrümmers 244 in einer Konfiguration angeordnet sein, die als Saugrohreinspritzung bezeichnet werden kann, und das zweite Einspritzventil 268 kann direkt mit dem Brennraum 230 in einer Konfiguration gekoppelt sein, die als Direkteinspritzung bezeichnet werden kann. Es ist jedoch ersichtlich, dass in anderen Beispielen das Einspritzventil 266 ebenfalls als ein Direkteinspritzventil konfiguriert sein kann oder das Einspritzventil 268 als ein Saugrohreinspritzventil konfiguriert sein kann. Alternativ kann ein einzelnes Direkteinspritzventil verwendet werden, um variierende relative Mengen der ersten und zweiten Substanz mittels eines Mischventils, welches dem Einspritzventil vorgelagert ist, direkt zum Brennraum zu leiten. Somit können einige oder alle der Zylinder des Verbrennungsmotors 110 konfiguriert sein, um einen Kraftstoff und/oder andere Substanzen (z. B. eine klopfunterdrückende Substanz) in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen in variierenden Verhältnissen aufzunehmen.
  • Wie in 1 gezeigt, können einige oder alle der Zylinder des Verbrennungsmotors 110 eine erste Substanz und eine zweite Substanz in unterschiedlichen relativen Mengen separat aufnehmen. Zum Beispiel kann die erste Substanz einen Kraftstoff oder ein Kraftstoffgemisch, welches Benzin, Diesel oder andere geeignete Kraftstoffe beinhaltet, umfassen, während die zweite Substanz eine höhere Konzentration einer klopfunterdrückenden Substanz als die erste Substanz aufweisen kann. Zum Beispiel kann die zweite Substanz eine höhere Konzentration von Alkohol oder Wasser als die erste Substanz aufweisen. In einem anderen Beispiel kann der Verbrennungsmotor mit einem Kraftstoffgemisch angetrieben werden, welches dann durch ein bordeigenes Kraftstofftrennungssystem (ausgeführt in 3) getrennt wird, welches das Kraftstoffgemisch in eine erste Kraftstofffraktion mit höherem Oktangehalt und eine zweite Kraftstofffraktion mit einem niedrigeren Oktangehalt trennt, wobei die erste und die zweite Kraftstofffraktion durch unterschiedliche Einspritzventile in unterschiedlichen Mengen an den Verbrennungsmotor geliefert werden. In mindestens einer Ausführungsform kann das Einspritzventil 266 somit konfiguriert sein, um über Saugrohreinspritzung eine erste Substanz, die Benzin umfasst, zum Brennraum 30 zu leiten, und das Einspritzventil 268 kann konfiguriert sein, um über Direkteinspritzung eine zweite Substanz, die eine höhere Konzentration von Ethanol als die erste Substanz aufweist, zum Brennraum 30 zu leiten. In noch anderen Beispielen kann eine erste und eine zweite Substanz in variierenden Mengen über ein einzelnes Direkt- oder Saugrohreinspritzventil selektiv zum Brennraum 30 geleitet werden, zum Beispiel durch Nutzen eines Mischventils, das dem einzelnen Einspritzventil vorgelagert ist. Somit ist ersichtlich, dass das hier beschriebene Steuerungssystem konfiguriert sein kann, um die absoluten und/oder relativen Mengen einer ersten Substanz (zum Beispiel Benzin) und einer zweiten Substanz (zum Beispiel Ethanol) zu variieren, die als Reaktion auf Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel Verbrennungsmotorlast, Verbrennungsmotordrehzahl, Verbrennungsmotorleistung oder ein Klopfanzeichen, ein Ladezustand einer Energiespeichervorrichtung des Hybridfahrzeugs, mit welcher der Verbrennungsmotor gekoppelt ist, und so weiter, an den Brennraum geliefert werden.
  • Der Ansaugkanal 242 kann eine Drossel 262 mit einer Drosselklappe 264 umfassen. In diesem konkreten Beispiel kann die Stellung der Drosselklappe 264 durch die Steuerung 212 über ein Signal variiert werden, welches zu einem Elektromotor oder einem Stellglied geleitet wird, den/das die Drossel 262 umfasst, wobei es sich um eine Konfiguration handelt, die als eine elektronische Drosselsteuerung (ETC) bezeichnet werden kann. Auf diese Weise kann die Drossel 262 betrieben werden, um die Durchflussgeschwindigkeit der Ansaugluft, die unter anderen Verbrennungsmotorzylindern zum Brennraum 230 geleitet wird, und den Druck innerhalb des Ansaugkrümmers 244 zu variieren. Die Stellung der Drosselklappe 264 kann durch das Drosselstellungssignal TP zur Steuerung 212 geleitet werden. Es ist ersichtlich, dass die Drossel im Ansaugkanal dem Verdichter vorgelagert oder nachgelagert angeordnet sein kann. Der Ansaugkrümmer 242 kann einen Luftmassenstromsensor 220 und einen Krümmerluftdrucksensor 222 zum Leiten der entsprechenden MAF- und MAP-Signale an die Steuerung 212 umfassen. Als ein Beispiel kann der Krümmerluftdrucksensor 222 dem Verdichter nachgelagert angeordnet sein, um dem Steuerungssystem ein Bewerten des Aufladungsniveaus, welches durch die Aufladungsvorrichtung bereitgestellt wird, zu ermöglichen.
  • Das Zündsystem 288 kann betrieben werden, um dem Brennraum 30 über die Zündkerze 292 einen Zündfunken als Reaktion auf ein Zündvorverstellungssignal SA von der Steuerung 212 unter ausgewählten Betriebsbedingungen bereitzustellen. Obwohl Fremdzündungskomponenten gezeigt werden, kann/können der Brennraum 230 oder ein oder mehrere andere Brennräume des Verbrennungsmotors 110 in einem Kompressionszündungsmodus mit oder ohne einen Zündfunken betrieben werden.
  • Der Abgassensor 226 wird an einen Abgaskanal 248 gekoppelt gezeigt, der einer Emissionssteuerungsvorrichtung 270 vorgelagert ist. Der Sensor 226 kann jeder geeignete Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie zum Beispiel eine lineare Lambda-Sonde oder UEGO (Universal- oder Weitbereich-Abgas-Sauerstoff), eine Zweizustands-Lambda-Sonde oder EGO, eine HEGO (beheizte EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die gezeigte Emissionssteuerungsvorrichtung 270 ist dem Abgassensor 226 nachgelagert entlang des Abgaskanals 248 angeordnet. Die Emissionssteuervorrichtung 270 kann einen Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuerungsvorrichtungen oder Kombinationen davon umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Emissionssteuerungsvorrichtung 270 durch Betreiben von mindestens einem Zylinder des Verbrennungsmotors innerhalb eines konkreten Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereichs während des Betriebs des Verbrennungsmotors 110 periodisch zurückgesetzt oder gespült werden.
  • Es ist ersichtlich, dass, wie oben beschrieben, 2 nur einen Zylinder eines Verbrennungsmotors 110 mit mehreren Zylindern zeigt, und dass jeder Zylinder gleichermaßen seinen eigenen Satz von Ansaug-/Abgasventilen, Kraftstoffeinspritzventilen, Zündkerze usw. beinhalten kann.
  • In 2 wird die Steuerung 212 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 202, Eingabe-/Ausgabeanschlüsse 204, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungsventile, die in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicherchip 206 gezeigt werden, einen Direktzugriffsspeicher 208, einen Keep-Alive-Speicher 210 und einen Datenbus umfasst. Wie in Bezug auf 1 beschrieben, kann das Steuerungssystem 150, welches die Steuerung 212 beinhaltet, Steuerungssignale mit verschiedenen Komponenten des Antriebssystems austauschen. Zusätzlich zu den bereits beschriebenen kann die Steuerung 212 verschiedene Steuerungssignale senden und empfangen, einschließlich einer Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (MAF) vom Luftmassenstromsensor 220; der Verbrennungsmotorkühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperatursensor 213, der an die Kühlhülse 214 gekoppelt ist, eines Profilzündungsaufnahmesignals (PIP) vom Hall-Effekt-Sensor 218 (oder anderer Art), der an die Kurbelwelle 240 gekoppelt ist; der Drosselstellung (TP) von einem Drosselstellungssensor und des Krümmerabsolutdrucksignals (MAP) vom Sensor 222. Ein Verbrennungsmotordrehzahlsignal (RPM) kann durch die Steuerung 212 aus einem PIP-Signal erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal (MAP) vom Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe von Unterdruck oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der oben erwähnten Sensoren verwendet werden können, wie zum Beispiel ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor und umgekehrt. Bei stöchiometrischem Betrieb kann der MAP-Sensor eine Angabe des Verbrennungsmotordrehmoments geben. Ferner kann dieser Sensor gemeinsam mit der detektierten Verbrennungsmotordrehzahl eine Schätzung der Ladung (einschließlich Luft), die in den Zylinder eingeleitet wurde, bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 218, der ebenfalls als Verbrennungsmotordrehzahlsensor verwendet werden kann, eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen je Umdrehung der Kurbelwelle produzieren.
  • Die Steuerung 212 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus den 1–3 und nutzt die verschiedenen Stellglieder aus den 1–3, um den Fahrzeugbetrieb (einschließlich des Verbrennungs- und Elektromotorbetriebs) auf der Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, anzupassen. Zum Beispiel kann die Steuerung das CVT-Drehzahlverhältnis und/oder die Elektromotorleistung auf der Grundlage einer Kraftstofffraktion, die zum Antreiben des Verbrennungsmotors ausgewählt ist, anpassen, um den Verbrennungsmotor bei einem Drehzahl-Last-Sollwert zu betreiben, der für die konkrete Kraftstofffraktion am effizientesten ist, während ein Leistungsniveau des Fahrzeugs aufrechterhalten wird. Auf einem nicht flüchtigen Festwert-Speichermedium 210 können computerlesbare Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die vom Prozessor 206 zum Durchführen der unten beschriebenen Verfahren ausführbar sind, sowie sonstige Varianten, die vorausgesetzt und nicht explizit aufgezählt werden.
  • Obwohl die hier offenbarten Beispiele in Bezug auf ein Hybridelektrofahrzeug mit einem elektrisch betätigten Motor besprochen werden, ist ersichtlich, dass sie nicht als einschränkend zu verstehen sind und derselbe Ansatz auf andere Hybridfahrzeugsysteme angewandt werden kann, wie zum Beispiel jene, die ein Schwungrad, einen hydraulischen und/oder pneumatischen Motor aufweisen. Gleichermaßen kann jede beliebige Energiesteuervorrichtung zum Bereitstellen von Elektromotordrehmoment verwendet werden, einschließlich unter anderem eine Systembatterie.
  • 3 zeigt ein beispielhaftes Kraftstofftrennungssystem 300 zum Trennen eines Kraftstoffgemischs an Bord eines Fahrzeugs (wie zum Beispiel das Hybridfahrzeug aus 1). Das Kraftstofftrennungssystem 300 kann zum Trennen von Kraftstoff und Liefern davon an einen Verbrennungsmotor des Hybridfahrzeugs verwendet werden. In einem Beispiel ist das Kraftstofftrennungssystem 300 an den Verbrennungsmotor 110 in dem Hybridfahrzeugsystem aus den 1–2 gekoppelt.
  • Das Kraftstofftrennungssystem 300 kann einen Kraftstoffspeichertank 310 umfassen, der zum Aufbewahren des flüssigen Kraftstoffgemischs 10 konfiguriert ist. Der Kraftstoffspeichertank 310 kann einen Kraftstoffsensor 316 zum Bereitstellen einer Angabe der Menge des in dem Kraftstoffspeichertank 310 enthaltenem Kraftstoffs an das Steuerungssystem 150 umfassen. Der Kraftstoffspeichertank 310 kann ebenfalls einen Kraftstoffsensor 318 zum Bereitstellen einer Angabe der Kraftstoffzusammensetzung an das Steuerungssystem 150 umfassen.
  • In diesem konkreten Beispiel kann der Kraftstoffspeichertank 310 mit dem Verbrennungsmotor 110 über eine Vielzahl von Kraftstoffwegen in Verbindung stehen. Zum Beispiel kann Verdunstungsdampf von dem flüssigen Kraftstoffgemisch, das im Kraftstoffspeichertank 310 aufbewahrt wird, über den Kraftstoffdampfkanal 312 zu einem Dampftrennungssystem, angezeigt bei 340, gelangen, in dem eine Kohlenwasserstoffkomponente durch Leiten der Verdunstungsdämpfe durch einen oder mehrere Kanister 342 und 344 aus dem Kraftstoffdampf entfernt werden kann, wodurch ermöglicht werden kann, dass die Alkoholkomponente das Dampftrennungssystem 340 passieren kann. Die Kohlenwasserstoffkomponente kann durch die Kanister über Adsorption der Kohlenwasserstoffe, die in dem Dampf enthalten sind, auf einen Adsorptionsfeststoff oder ein anderes geeignetes Material, das sich innerhalb der Kanister befindet, aus dem Kraftstoffdampf entfernt werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können die Dämpfe zum selektiven Strippen von Benzinkomponenten aus den Alkoholen, die in dem Dampf enthalten sind, durch die Kanister, die ein Bett aus TENAX, Kohlenstoff oder anderem geeigneten Material aufweisen, welches eine niedrige Affinität für Alkohole, jedoch eine hohe Affinität für Kohlenwasserstoffe und aromatische Stoffe aufweist, geleitet werden. Die Kanister können periodisch von ihren adsorbierten Komponenten durch Aussetzen der Kanister gegenüber einem kühleren Gas, wie zum Beispiel Umgebungsluft, gereinigt werden, welches verursachen kann, dass die Kanister die Benzinkomponenten desorbieren. In einer alternativen Ausführungsform kann eine selektiv permeable Kraftstofftrennungsmembran zum Trennen der Komponenten verwendet werden.
  • Der Kraftstoffdampfkanal 312 kann ein unidirektionales Rückschlagventil, welches bei 314 schematisch gezeigt wird, zum Reduzieren oder Hemmen des Stroms von Kraftstoff zurück in den Kraftstoffspeichertank von dem Kanal 372 aus umfassen. Der Kraftstoffdampfkanal 312 kann fluidisch an eine Kraftstoffdampfbildungsregion des Kraftstoffspeichertanks gekoppelt sein, die sich nahe einer oberen Region (relativ zu dem Gravitationsvektor) des durch den Kraftstofftank definierten Speichervolumens befinden kann. Auf diese Weise können die Kraftstoffdämpfe, die von dem Kraftstoffgemisch während eines Tankvorgangs oder während des tageszyklischem Aufwärmens und Abkühlens des Kraftstoffgemischs stammen, zum Trennungssystem 340 transportiert werden, welches ebenfalls zum Aufnehmen von Kraftstoffdämpfen vom Verdampfer 330 konfiguriert ist.
  • Das Kraftstoffgemisch in einem flüssigen Zustand wird über einen Kraftstoffkanal 370 zum Kraftstoffverdampfer 330 geleitet, wodurch eine Verdampfung oder Verdunstung der flüchtigeren Fraktion des Kraftstoffgemischs durch Anwendung von Hitze und/oder Unterdruck durchgeführt werden kann. Der Kraftstoffkanal 370 kann ein Rückschlagventil 371 zum Reduzieren oder Hemmen des Stroms von Kraftstoff zurück in den Kraftstoffspeichertank von dem Verdampfer 330 aus umfassen. Der Verdampfer 330 kann thermisch mit einer Wärmequelle, wie zum Beispiel Verbrennungsmotorkühlmittel, Verbrennungsmotorabgas, oder einer Elektroheizvorrichtung, die bei 332 schematisch gezeigt wird, in Verbindung stehen. Wärme, die von der Wärmequelle zu dem Verdampfer übertragen wurde, kann zum Erwärmen des Kraftstoffgemischs auf eine geeignete Temperatur verwendet werden, um eine Verdunstung oder Verdampfung der flüchtigeren Fraktion des Kraftstoffgemischs, mindestens die Alkoholkomponente beinhaltend, zu ermöglichen.
  • Eine Temperatur des Verdampfers kann durch Variieren eines Betriebsparameters der Wärmequelle (z. B. Temperatur- oder Leistungsabgabe thermischer Energie) und/oder der Geschwindigkeit der Wärmeübertragung zwischen der Wärmequelle und dem Kraftstoffgemisch gesteuert werden, um das Kraftstoffgemisch bei einer Temperatur zu halten, die unter einer Temperatur liegt, bei welcher die schwereren Kohlenwasserstoffe, die in dem Kraftstoffgemisch enthalten sind, leicht verdunsten. Als ein Beispiel kann die Geschwindigkeit des Wärmeaustauschs zwischen der Wärmequelle und dem Kraftstoffgemisch durch Variieren der Durchflussgeschwindigkeit eines Arbeitsfluids, welches über den Kanal 332 zu dem Verdampfer 330 geleitet wird, angepasst werden. Zum Beispiel kann ein Thermostat, der bei 313 allgemein angezeigt wird, eine Angabe der Temperatur des Kraftstoffgemischs zum Steuern der Durchflussrate des Arbeitsfluids innerhalb des Kreislaufs 332 zu einem Ventil 315 leiten.
  • Der flüssige Teil des Kraftstoffgemischs, welcher die weniger flüchtige Kohlenwasserstofffraktion des Kraftstoffs beinhaltet, kann über den Kraftstoffkanal 374 zu dem Kraftstoffspeichertank zurückgeleitet werden. Der Kraftstoffkanal 374 kann ein Ventil 334 umfassen, welches durch das Steuerungssystem angepasst werden kann, um den Durchfluss von zu dem Kraftstoffspeichertank zurückkommenden Kraftstoff zu regulieren. In einigen Beispielen kann der Kraftstoffkanal 374 einen Wärmetauscher zum Reduzieren der Temperatur des flüssigen Kraftstoffs umfassen, bevor er zurück zu dem Kraftstofftank geleitet wird. Auf diese Weise kann zusätzliches Ansteigen der Kraftstofftemperatur bei dem Kraftstofftank reduziert werden, falls Kraftstoff zu dem Tank zurückgeleitet wird. Darüber hinaus kann in einigen Beispielen der weniger flüchtige Teil des Kraftstoffgemischs, der mindestens die schwereren Kohlenwasserstoffe beinhaltet, über einen Kraftstoffkanal 376 zu dem Verbrennungsmotor geleitet werden.
  • Der flüchtigere Teil des Dampfs des Kraftstoffgemischs, welcher mindestens die Alkoholkomponenten und möglicherweise einige leichtere Kohlenwasserstoffe beinhaltet, kann über einen Kraftstoffdampfkanal 372, welcher fluidisch an eine Dampfbildungsregion des Verdampfers 330 gekoppelt ist, zum Trennungssystem 340 geleitet werden. Die Kraftstoffkanäle 374 und/oder 376 können mit einer unteren Region des Kraftstoffverdampfers (z. B. über einen Abfluss) in Verbindung stehen und der Kraftstoffdampfkanal 372 kann mit einer oberen Region des Kraftstoffverdampfers in Verbindung stehen, wodurch die Trennung der schwereren flüssigen Phase des Kraftstoffgemischs von der leichteren Dampfphase des Kraftstoffgemischs verbessert wird. Zusätzlich kann ein Vakuum bei dem Verdampfer über den Dampfkanal 372 vom Ansaugkrümmer 26 angewandt werden, um die Entfernung der flüchtigeren Kraftstoffdämpfe aus dem Verdampfer 330 weiter zu unterstützen. Als ein Beispiel kann eine Ansaugdrossel des Verbrennungsmotors angepasst werden, um den Druck innerhalb des Ansaugkanals des Verbrennungsmotors zu variieren, wodurch das Vakuum, das auf den Verdampfer angewandt wird, über den Kanal 372 variiert wird.
  • Die Dampfphase des Kraftstoffgemischs, die im Verdampfer 330 erzeugt wurde, kann über einen oder mehrere Dampfkanäle, die mit dem Kanal 372 in Verbindung stehen, an das Trennungssystem 340 geleitet werden. In diesem konkreten Beispiel umfasst das Trennungssystem 340 zwei Adsorptionskanister 342 und 344, die über Kanäle 2336 bzw. 335 mit dem Dampfkanal 372 in Verbindung stehen können. Luft kann wie bei 88 angezeigt aus der Umgebungsluft aufgenommen werden und zum Reinigen der Kanister von aufbewahrten Kohlenwasserstoffen über den Luftkanal 338 zum Kanal 336 und über den Luftkanal 337 zum Kanal 335 geleitet werden. Ein bei 333 angezeigtes Ventil kann durch das Steuerungssystem 150 angepasst werden, um zu ermöglichen, dass der Kanister 342 Ansaugluft über den Luftkanal 338 aufnimmt oder stattdessen Kraftstoffdämpfe von dem Verdampfer über den Kanal 336 aufnimmt. Gleichermaßen kann ein bei 331 angezeigtes Ventil durch das Steuerungssystem 150 angepasst werden, um zu ermöglichen, dass der Kanister 344 Ansaugluft über den Luftkanal 337 oder Kraftstoffdampf über den Kanal 335 aufnimmt. Die Ventile 333 und 331 können Dreiwegeventile oder andere geeignete Ventile umfassen, um dem Steuerungssystem 150 die Auswahl zu ermöglichen, welche der beiden Durchflusswege mit den Adsorptionskanistern kommuniziert.
  • In Abhängigkeit von den Stellungen der Ventile 343 und 341 können die Kanister 342 und 344 jeweils über die Dampfkanäle 346 und 345 mit dem Kondensator 350 in Verbindung stehen und sie können jeweils über die Dampfkanäle 348 und 347 mit dem Reinigungskanal 380 in Verbindung stehen.
  • Alkoholdämpfe, die das Trennungssystem 340 über einen oder mehrere Kanister (oder ein anderes geeignetes Trennungssystem) passieren, können durch den Dampfkanal 377, der mit den Kanälen 345 und 346 kommuniziert, zum Kondensator 350 geleitet werden. Der Kondensator 350 kann zum Kondensieren von Alkoholdampf, der von dem Trennungssystem erhalten wurde, zu einem flüssigen Zustand konfiguriert sein. Der Alkohol in dem flüssigen Zustand kann über einen Kraftstoffkanal 379 zu dem Verbrennungsmotor geleitet werden. Als ein Beispiel kann der Kondensator 350 zum Erhöhen des Drucks und/oder der Temperatur konfiguriert sein, der/die auf den Alkoholdampf angewandt wird, um die Kondensation zu fördern. Der Kondensator 350 kann über den Kühlkreislauf 352 mit einer niedrigeren Temperatur als derjenigen des von dem Trennungssystem erhaltenen Alkoholdampfs ein Arbeitsfluid aufnehmen. Zum Beispiel kann das Arbeitsfluid Umgebungsluft oder ein Kühlmittel, das von der bordeigenen Klimatisierungseinheit verwendet wird, umfassen. Als noch ein weiteres Beispiel kann eine thermoelektrische Kühlvorrichtung zum Kühlen des Alkoholdampfs am Kondensator verwendet werden. Ein Thermostat 353 kann eine Angabe der Temperatur des Alkohols im Kondensator 350 an ein Ventil 355 leiten, welches den Durchfluss des Arbeitsfluids durch den Kühlkreislauf 252 reguliert. Der Dampfkanal 377 kann mit einer oberen Region des Kondensators 350 verbunden sein und der Kraftstoffkanal 379 zum Aufnehmen des flüssigen Alkohols kann mit einer unteren Region des Kondensators 350 (z. B. ein Abfluss) verbunden sein, um die Trennung der Dampf- und flüssigen Phase des Alkohols zu fördern.
  • Auf diese Weise ermöglicht das System aus 3, dass ein Kraftstoffgemisch in einen ersten Kraftstoff (einen alkoholreichen Kraftstoff) mit einer höheren Alkoholkonzentration und einer niedrigeren Kohlenwasserstoffkonzentration als ein zweiter Kraftstoff (ein kohlenwasserstoffreicher Kraftstoff) getrennt wird. Der erste Kraftstoff, der mindestens einen flüssigen Alkohol beinhaltet, kann zu jedem der Verbrennungsmotorzylinder über ein erstes Kraftstoffeinspritzsystem, wie allgemein bei 22 angezeigt, geleitet werden. Der zweite Kraftstoff, der mindestens die flüssigen Kohlenwasserstoffe beinhaltet, kann zu jedem der Verbrennungsmotorzylinder über ein zweites Kraftstoffeinspritzsystem, wie allgemein bei 24 angezeigt, geleitet werden.
  • Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Kraftstoffeinspritzsystem 22 für den alkoholreichen Kraftstoff ein Einspritzventil für jeden Zylinder umfassen, welches von einem Einspritzventil des Kraftstoffeinspritzsystems 24 für den zweiten Kraftstoff getrennt ist. In anderen Beispielen können der alkoholreiche Kraftstoff und der kohlenwasserstoffreihe Kraftstoff jedoch bei einem einzelnen Einspritzventil durch ein Mischventil kombiniert werden, um es zu ermöglichen, dass der alkoholreiche Kraftstoff und der kohlenwasserstoffreiche Kraftstoff in variierenden Verhältnissen zu dem Verbrennungsmotor geleitet werden. Unabhängig davon, wie der alkoholreiche Kraftstoff und der kohlenwasserstoffreiche Kraftstoff zu dem Verbrennungsmotor geleitet werden, können diese Kraftstoffe verbrannt werden, um mechanische Arbeit zu erzeugen, und Produkte der Verbrennung können über ein Abgasventil 328 aus dem Verbrennungsmotor abgelassen werden.
  • Das Kraftstofftrennungssystem 300 kann verschiedene Kraftstoffpuffer umfassen, die eine geeignete Versorgung mit alkoholreichem Kraftstoff und/oder kohlenwasserstoffreichem Kraftstoff zur Verwendung durch den Verbrennungsmotor aufrechterhalten, auch bei Übergangsbedingungen. Zum Beispiel kann ein Speichertank 306 entlang des Kraftstoffkanals 379 dem Kondensator 350 nachgelagert bereitgestellt sein, um den alkoholreichen Kraftstoff aufzubewahren. Der Speichertank 306 kann einen Sensor 305 zum Bereitstellen einer Angabe der Menge des im Tank 306 gelagerten alkoholreichen Kraftstoffs an das Steuerungssystem 150 umfassen. Der Tank 306 kann ebenfalls einen Sensor 307 zum Bereitstellen einer Angabe der Zusammensetzung des im Tank 306 gelagerten Kraftstoffs umfassen, einschließlich einer Angabe der Alkoholkonzentration in dem alkoholreichen Kraftstoff. In einigen Beispielen kann ein Speichertank 308 für den kohlenwasserstoffreichen Kraftstoff bereitgestellt sein. Der Tank 308 kann ebenfalls einen Sensor 309 zum Bereitstellen einer Angabe der Menge des im Tank 308 gelagerten kohlenwasserstoffreichen Kraftstoffs und/oder einen Sensor 303 zum Bereitstellen einer Angabe der Zusammensetzung des im Tank 308 gelagerten Kraftstofftanks umfassen. Auf diese Weise kann das Steuerungssystem die Menge und/oder die Zusammensetzung des alkoholreichen Kraftstoffs und des kohlenwasserstoffreichen Kraftstoffs, die dem Verbrennungsmotor zur Verfügung stehen, identifizieren. In einigen Beispielen kann jedoch auf Speichertanks 306 und/oder 308 verzichtet werden.
  • Als Reaktion auf eine Angabe einer geringen Verfügbarkeit des alkoholreichen Kraftstoffs (z. B. wenn der Tank 306 sich einem leeren Zustand nähert), wie zum Beispiel durch Sensor 305 bereitgestellt, kann das Steuerungssystem die Geschwindigkeit der Verdampfung am Verdampfer 330, der Trennung am Abscheider 340 und/oder der Kondensation am Kondensator 350 erhöhen, um die Trennungsgeschwindigkeit der alkoholreichen Kraftstoffkomponente von der kohlenwasserstoffreichen Kraftstoffkomponente zu erhöhen. Gleichermaßen kann als Reaktion auf eine Angabe einer höheren Verfügbarkeit des alkoholreichen Kraftstoffs (z. B. wenn der Tank 306 sich einem vollen Zustand nähert) die Geschwindigkeit der Verdampfung, der Trennung und/oder der Kondensation reduziert werden. Die Geschwindigkeit der Kraftstoffdampferzeugung kann durch Erhöhen der Durchflussgeschwindigkeit des gemischten Kraftstoffs zu dem Verdampfer und/oder durch Erhöhen der Menge von Wärme erhöht werden, die über den Wärmekreislauf 332 zu dem Verdampfer geleitet wird. Die Geschwindigkeit der Kraftstoffdampferzeugung kann durch Reduzieren der Durchflussgeschwindigkeit des gemischten Kraftstoffs zu dem Verdampfer und/oder durch Reduzieren der Menge von Wärme reduziert werden, die über Wärmekreislauf 332 zu dem Verdampfer geleitet wird. Gleichermaßen kann die Kondensationsgeschwindigkeit der Alkoholfraktion durch Anpassen der Durchflussgeschwindigkeit eines Kühlmittels erhöht oder verringert werden, welches über den Kühlkreislauf 352 durch den Kondensator 350 fließt.
  • Als noch ein weiteres Beispiel kann das Steuerungssystem die Nutzungsgeschwindigkeit jeder Kraftstoffart überwachen (z. B. über Veränderungen der Kraftstoffspeichermenge und/oder der Kraftstoffeinspritzventilimpulsbreite und der Einspritzhäufigkeit) und es kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit (z. B. Verdampfung, Trennung und Kondensation) des Kraftstoffgemischs entsprechend anpassen, um sicherzustellen, dass dem Verbrennungsmotor eine ausreichende Menge jeder Kraftstoffkomponente zu Verfügung steht.
  • Als noch ein weiteres Beispiel, wenn das Steuerungssystem erkennt, dass der im Kraftstofftank 310 enthaltene Kraftstoff eine nicht ausreichende Alkoholkonzentration zum Zwecke der Trennung der Kraftstoffkomponenten aufweist, kann das Steuerungssystem die verschiedenen Vorgänge am Verdampfer 330, Dampfabscheider 340 und/oder Kondensator 350 reduzieren oder unterbrechen. Wenn der im Kraftstofftank 310 enthaltene Kraftstoff zum Beispiel reines Benzin aufweist, kann das Steuerungssystem den Verdampfer 330 und den Kondensator 350 abschalten, um Energie zu sparen. In diesem Fall kann der Kraftstoff durch die Kanäle 301 und 376 direkt zu dem Verbrennungsmotor geleitet werden, wodurch der Verdampfer, der Abscheider und/oder der Kondensator umgangen werden.
  • Das Steuerungssystem kann auch Erhöhungen oder Verringerungen der Kraftstoffdurchflussgeschwindigkeit, der Durchflussgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, welches durch den Kreislauf 332 fließt, und der Durchflussgeschwindigkeit des Arbeitsfluids, welches durch den Kreislauf 352 fließt, durch Anpassen des Betriebs der intermediären Ventile und/oder Pumpen, die nicht in 2 gezeigt werden, herbeiführen. Zum Beispiel kann der Kraftstoffkanal 370 eine Kraftstoffpumpe umfassen, die durch das Steuerungssystem 150 gesteuert werden kann. Als ein weiteres Beispiel können die Kraftstoffkanäle 376 und 379 Kraftstoffpumpen zum Bereitstellen von ausreichend Kraftstoffdruck für die Kraftstoffeinspritzsysteme umfassen. Durch Erhöhen der Pumpenarbeit und/oder durch Druckerhöhung kann die Durchflussgeschwindigkeit des Kraftstoffs zu dem Verdampfer erhöht werden. Durch Öffnen des Ventils 332 oder Erhöhen der Pumpenarbeit, die für den Wärmekreislauf 332 bereitgestellt wird, kann die Durchflussgeschwindigkeit des Arbeitsfluids erhöht werden. Auf diese Weise kann das Steuerungssystem verschiedene Parameter des Kraftstoffabgabesystems anpassen, um der konkreten Kraftstoffverbrauchsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors nachzukommen.
  • Wie hier ausgeführt, kann durch Integrieren des Kraftstofftrennungssystems in ein Hybridfahrzeugsystem der Elektromotor mit höherer Leistung des Hybridfahrzeugs zum Erfüllen der elektrischen Last des Kraftstofftrennsystems benutzt werden, während variierende elektrische Lasten und Anforderungen des Fahrzeugs ebenfalls erfüllt werden. Zusätzlich werden durch Antreiben des Kraftstofftrennsystems direkt über einen Elektromotor des Hybridfahrzeugs, während der Verbrennungsmotor läuft (das heißt, der Verbrennungsmotor erzeugt ein Drehmoment und das überschüssige Drehmoment über der zum Antrieb benötigten Menge dient zum Antreiben des Kraftstoffabscheiders über den Elektromotor/Generator, ohne Laden einer Batterie), parasitäre Verluste, die mit Batterielade-/-entladezyklen assoziiert sind, reduziert. Auf diese Weise werden zusätzliche synergistische Kraftstoffeffizienzvorteile erreicht.
  • Auf diese Weise kann ein Teil eines Ausgangskraftstoffgemischs mit einer höheren Flüchtigkeit (z. B. höherer Dampfdruck) durch Anwendung von Wärme auf das Kraftstoffgemisch und/oder eines partiellen Unterdrucks in der Dampfbildungsregion oder an der freien Oberfläche des flüssigen Kraftstoffgemischs verdampft oder verdunstet werden. Eine Alkoholkomponente des flüchtigeren verdampften Teils des Kraftstoffgemischs kann von einer Kohlenwasserstoffkomponente durch selektive Adsorption der Kohlenwasserstoffkomponente an einen Feststoff oder durch eine selektive Membran getrennt werden, welche eine bessere Übertragung der Alkoholkomponente als die Kohlenwasserstoffkomponente des Kraftstoffdampfes gestattet. Dies ermöglicht, dass ein alkoholreicher Kraftstoff von dem Kraftstoffgemisch getrennt werden kann, wo er zu dem Verbrennungsmotor in variierenden Mengen relativ zu dem übrigen kohlenwasserstoffreichen Kraftstoff geleitet werden kann.
  • Eine flüssige Phase des Kraftstoffgemischs kann zu einer Verdampfungs- oder Verdunstungsstufe geleitet werden, um eine Dampffraktion mit höherer Flüchtigkeit (z. B. mit einem höheren Dampfdruck) von einer flüssigen Fraktion mit niedrigerer Flüchtigkeit (z. B. mit einem niedrigeren Dampfdruck) zu trennen. Die flüssige Fraktion mit niedrigerer Flüchtigkeit, die von der Dampffraktion mit höherer Flüchtigkeit getrennt ist, kann eine höhere Oktanzahl als das Ausgangskraftstoffgemisch aufweisen, wobei die leichteren Enden der Kohlenwasserstoffkomponente des Kraftstoffgemischs mindestens einen Teil der abgetrennten Dampffraktion mit höherer Flüchtigkeit umfassen.
  • Die Trennung des Kraftstoffgemischs kann Erwärmen des Kraftstoffgemischs zum Trennen der Fraktion mit höherer Flüchtigkeit, die mindestens Alkohol beinhaltet, und/oder der Kohlenwasserstoffkomponente mit einer niedrigeren Siedetemperatur (z. B. höherer Dampfdruck) und/oder höheren Verdampfungsgeschwindigkeit von der Fraktion mit niedriger Flüchtigkeit, die Kohlenwasserstoffe mit einer höheren Siedetemperatur (z. B. niedrigerer Dampfdruck) und/oder niedrigerer Verdampfungsgeschwindigkeit beinhaltet, umfassen. Zum Beispiel kann zusätzlich zu den Alkoholdämpfen, die von dem Kraftstoffgemisch durch Verdampfung oder Verdunstung getrennt wurden, der flüchtigere Teil des Benzins ein Gemisch von Dämpfen bereitstellen, die Butan, Pentan, Hexane und die aromatischen Stoffe wie Benzol, Toluol und Xylole beinhalten. Daher ist ersichtlich, dass die flüchtigere Fraktion des Kraftstoffgemischs einige Kohlenwasserstoffdämpfe zusätzlich zu den Alkoholdämpfen beinhalten kann. Darüber hinaus kann in einigen Beispielen ein partieller Unterdruck bei der Dampfbildungsregion des Kraftstoffgemischs angelegt werden, um die Verdampfungsgeschwindigkeit der flüchtigeren Fraktion von dem Kraftstoffgemisch zu erhöhen. Der partielle Unterdruck kann durch einen Kanal bereitgestellt werden, der mit einem Luftansaugkanal des Verbrennungsmotors in einem Bereich mit reduzierter Fläche des Ansaugkanals oder einer Ansaugdrossel nachgelagert verbunden ist.
  • Anschließend kann die angezeigte flüchtigere Fraktion des Kraftstoffgemischs einer zusätzlichen Trennung durch Adsorbieren der Kohlenwasserstoffkomponente an einem Feststoff unterzogen werden, der in einem Adsorptionskanister enthalten ist, während der Alkoholkomponente das Passieren des Kanisters gestattet wird, ohne adsorbiert zu werden. Als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann eine selektiv permeable Membran der flüchtigeren Kraftstoffdampffraktion ausgesetzt werden, wobei die Membran einen exklusiven oder schnelleren Transport der Alkoholkomponente durch die Membran als der Kohlenwasserstoffkomponente gestattet. Zusätzlich können Verdunstungsdämpfe, die von dem Ausgangskraftstoffgemisch stammen, ebenfalls einer Trennung unterzogen werden, ohne zwingend den Verdampfungs- oder Verdunstungsprozess zu durchlaufen.
  • Die kohlenwasserstoffreiche Komponente der flüchtigeren Fraktion des Kraftstoffgemischs kann in einer Dampfphase zu dem Verbrennungsmotor geleitet werden oder sie kann kondensiert werden, um eine flüssige Phase zu erhalten. Die alkoholreiche Komponente der flüchtigeren Fraktion des Kraftstoffgemischs kann ebenfalls zu einer flüssigen Phase kondensiert und zu dem Verbrennungsmotor geleitet werden. In jedem Kondensationsprozess kann Kraftstoffdampf durch Erhöhen der Temperatur und/oder des Drucks des Dampfes zu einer flüssigen Phase kondensiert werden.
  • Auf diese Weise ermöglicht das System aus den 1–3 ein Hybridfahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: einen Verbrennungsmotor, der an Fahrzeugräder gekoppelt ist; einen Elektromotor, der an die Fahrzeugräder gekoppelt ist, wobei der Elektromotor auch an eine Batterie gekoppelt ist; einen Kraftstoffabscheider, der durch einen weiteren Elektromotor angetrieben wird, der an die Batterie gekoppelt ist, wobei der Abscheider einen Kraftstoff in Fraktionen mit einem hohen Oktangehalt und einem niedrigen Oktangehalt trennt, ein erstes Kraftstoffeinspritzventil zum Liefern der Fraktion mit hohem Oktangehalt aus einem ersten Kraftstofftank in den Verbrennungsmotor; ein zweites Kraftstoffeinspritzventil zum Liefern der Fraktion mit niedrigem Oktangehalt aus einem zweiten Kraftstofftank in den Verbrennungsmotor; ein stufenloses Getriebe (CVT) und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, konfiguriert sein, um: Verbrennungsmotorleistung an den Elektromotor zu übertragen und elektrische Energie von dem Elektromotor dem elektrischen Kraftstoffabscheider bereitzustellen, ohne dass die bereitgestellte Energie in einer Batterie gespeichert wird; den Kraftstoff in Fraktionen mit hohem Oktangehalt und niedrigem Oktangehalt zu trennen; beim Einspritzen des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt in den Verbrennungsmotor ein Drehzahlverhältnis des CVT anzupassen, um den Verbrennungsmotor bei einem ersten angepassten Drehzahl-Last-Profil mit einer niedrigeren Verbrennungsmotordrehzahl und einer höheren Verbrennungsmotorlast für ein konkretes Leistungsniveau zu betreiben; und beim Einspritzen des Kraftstoffs mit niedrigem Oktangehalt in den Verbrennungsmotor das Drehzahlverhältnis des CVT anzupassen, um den Verbrennungsmotor mit einem zweiten angepassten Drehzahl-Last-Profil mit einer höheren Verbrennungsmotordrehzahl und einer niedrigeren Verbrennungsmotorlast für das konkrete Leistungsniveau zu betreiben. Die Steuerung kann Anweisungen für Folgendes beinhalten: als Reaktion auf ein regeneratives Bremsereignis Erhöhen einer Leistung des Kraftstoffabscheiders, wobei Leistung eines von einer Geschwindigkeit und einem Druck der Kraftstofftrennung umfasst; und als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorlast unter einem Schwellenwert Erhöhen der Leistung des Kraftstoffabscheiders, wobei das Erhöhen als Reaktion auf das regenerative Bremsereignis größer ist als das Erhöhen als Reaktion auf die Verbrennungsmotorlast unter dem Schwellenwert.
  • In Bezug auf 4 wird nun eine Beispielroutine 400 zum Koordinieren von Anpassungen der Kraftstofftrennung und Kraftstoffnutzung in einem Verbrennungsmotor mit Elektromotorbetrieb und/oder CVT-Anpassungen in einem Hybridfahrzeugsystem beschrieben. Das Verfahren ermöglicht eine zuverlässigere und ökonomischere Kraftstofftrennung trotz Veränderungen der Drehmomentanforderung des Fahrers und Veränderungen der elektrischen Last des Fahrzeugs. Zusätzlich ermöglicht das Verfahren, dass der Verbrennungsmotor des Hybridfahrzeugs durch Nutzen von Synergien zwischen der Verbrennungsmotorkraftstoffnutzung und Elektromotornutzung in dem Hybridfahrzeug auf eine stärker optimierte Weise mit einem ausgewählten Kraftstoff betrieben wird. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 400 und der übrigen hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuerung auf der Grundlage von auf einem Speicher der Steuerung gespeicherten Anweisungen und in Verbindung mit von Sensoren des Verbrennungsmotorsystems empfangenen Signalen ausgeführt werden, wie etwa die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1–3 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann entsprechend den nachstehend beschriebenen Verfahren Stellglieder des Verbrennungsmotors verwenden, um den Verbrennungsmotorbetrieb anzupassen.
  • Bei 402 umfasst die Routine Schätzen und/oder Messen von Fahrzeugbetriebsbedingungen. Diese können zum Beispiel Drehmomentanforderung des Fahrers (zum Beispiel auf der Grundlage einer Ausgabe eines Pedalpositionssensors, der an ein Bedienerpedal gekoppelt ist), Umgebungstemperatur, -druck und -feuchtigkeit, Verbrennungsmotortemperatur, Batterieladestatus, Kraftstoffpegel in einem Kraftstofftank, Kraftstoffoktangehalt von zur Verfügung stehendem Kraftstoff/zur Verfügung stehenden Kraftstoffen usw. umfassen. Zusätzlich können Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen wie Krümmerdruck (MAP), Krümmerdurchflussgeschwindigkeit (MAF), Verbrennungsmotortemperatur, Katalysatortemperatur, Ansaugtemperatur, Klopfbeschränkungen usw. geschätzt werden.
  • Bei 404 umfasst das Verfahren das Bestimmen eines Fahrzeugbetriebsmodus auf der Grundlage der geschätzten Fahrzeugbetriebsbedingungen. Dies umfasst das Wechseln zwischen dem Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung des Elektromotordrehmoments und des Verbrennungsmotordrehmoments als Reaktion auf Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen, einschließlich Fahreranforderung. Zum Beispiel kann ein elektrischer Betriebsmodus ausgewählt werden, wenn die Drehmomentanforderung niedriger ist, wenn ein Kraftstoffpegel in dem Kraftstofftank (des nicht getrennten Kraftstoffs oder einer spezifischen Kraftstofffraktion) niedriger ist und/oder wenn der Batterieladestatus höher ist. In dem Elektromodus können die Fahrzeugräder nur über das Elektromotordrehmoment von einem Elektromotor angetrieben werden, der durch eine Systembatterie angetrieben wird. Als ein weiteres Beispiel kann ein Verbrennungsmotorbetriebsmodus ausgewählt werden, wenn die Drehmomentanforderung höher ist, wenn der Kraftstoffpegel in dem Kraftstofftank (des nicht getrennten Kraftstoffs oder einer spezifischen Kraftstofffraktion) höher ist und/oder wenn der Batterieladestatus niedriger ist. Im Verbrennungsmotormodus können die Fahrzeugräder nur über das Verbrennungsmotordrehmoment von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Noch ferner kann ein Hilfsmodus (nicht abgebildet) ausgewählt werden, wenn das Drehmoment höher als ein Wert ist, der nur über Verbrennungsmotordrehmoment bereitgestellt werden kann. In diesem können die Fahrzeugräder über jedes von dem Elektromotordrehmoment und dem Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben werden.
  • Bei 406 kann bestätigt werden, dass der Elektromodus ausgewählt wurde. Falls ja, umfasst das Verfahren bei 408 dann ein Antreiben des Fahrzeugs über das Elektromotordrehmoment. Insbesondere kann der Elektromotor unter Verwendung von Energie aus einer Energiespeichervorrichtung angetrieben werden, wie zum Beispiel eine Systembatterie, und Elektromotordrehmoment kann auf die Fahrzeugräder übertragen werden. Bei 410 umfasst das Verfahren das Schätzen der verfügbaren Menge von Kraftstoff (oder einer Kraftstofffraktion) mit hohem Oktangehalt und Vergleichen dieser mit einem Schwellenwert. Als solcher kann der Kraftstoff mit hohem Oktangehalt von dem Kraftstoff getrennt worden sein, der über den Kraftstoffabscheider zurück in den Kraftstofftank gefüllt und in einem separaten Puffertank aufbewahrt wurde. Zum Beispiel kann der Fahrzeugkraftstofftank mit einem Benzin-Ethanol-Gemisch wie E85 erneut gefüllt werden und der Kraftstoff kann in eine Ethanolkraftstofffraktion mit höherem Oktangehalt und eine Benzinkraftstofffraktion mit niedrigerem Oktangehalt getrennt werden. Wenn die verfügbare Menge von Kraftstoff mit hohem Oktangehalt über dem Schwellenwert liegt, dann umfasst das Verfahren bei 412 das Nichtbetreiben des elektrischen Kraftstoffabscheiders. Auf diese Weise wird die elektrische Last des Fahrzeugs reduziert und der Kraftstoffabscheider wird nicht betrieben, wenn ausreichend Kraftstoff mit hohem Oktangehalt verfügbar ist. Andernfalls, wenn die verfügbare Menge von Kraftstoff unter dem Schwellenwert liegt, dann umfasst das Verfahren bei 414 das Betreiben des elektrischen Kraftstoffabscheiders, wenn dies möglich ist. In einem Beispiel kann der Kraftstoffabscheider betrieben werden, während das Fahrzeug über das Elektromotordrehmoment angetrieben wird.
  • Wenn der Elektromodus nicht bestätigt wurde, kann bei 418 bestätigt werden, ob der Verbrennungsmotormodus ausgewählt wurde. Falls ja, kann dann bei 420 bestimmt werden, ob Bedingungen zum Betreiben des elektrischen Kraftstoffabscheiders erfüllt sind. Wenn die Kraftstofftrennungsbedingungen nicht erfüllt sind, kann der Kraftstoffabscheider bei 422 nicht betrieben werden. In einem Beispiel kann es sein, dass eine Kraftstofftrennung nicht erforderlich ist, falls die Menge an Kraftstoff mit hohem Oktangehalt, der in dem Puffertank zur Verfügung steht, über einem Schwellenwertniveau liegt. Als ein weiteres Beispiel kann der Kraftstoffabscheider bei Bedingungen hoher elektrischer Last/Anforderung des Verbrennungsmotors nicht betrieben werden. Wenn die Kraftstofftrennungsbedingungen erfüllt werden, kann der Kraftstoffabscheider bei 424 betrieben werden. Insbesondere kann ausreichend Verbrennungsmotorleistung erzeugt werden, um das Fahrzeug anzutreiben und den Kraftstoffabscheider über den Elektromotor/Generator des Hybridsystems zu betreiben. Zum Beispiel kann die Steuerung Verbrennungsmotorleistung zum Antreiben des Fahrzeugs verwenden. Gleichzeitig kann die Steuerung Verbrennungsmotorleistung an den Elektromotor/Generator übertragen und dem elektrischen Kraftstoffabscheider elektrische Energie von dem Elektromotor/Generator bereitstellen, ohne dass die bereitgestellte Energie zum Betreiben des Abscheiders in einer Systembatterie gespeichert werden muss. Dann kann Kraftstoff am Abscheider in eine Kraftstofffraktion mit höherem Oktangehalt und niedrigerem Oktangehalt getrennt werden. Es ist jedoch ersichtlich, dass bei derart höherer Verbrennungsmotorleistung (als das angeforderte Raddrehmoment), dass die bereitgestellte elektrische Energie höher als die zum Betreiben des Kraftstoffabscheiders erforderliche Energie ist, dann der zum Betreiben des Kraftstoffabscheiders erforderliche Teil der elektrischen Energie nicht in der Batterie gespeichert wird (sondern zum Betreiben des Kraftstoffabscheiders verwendet wird, während die Batterie umgangen wird), während die übrige überschüssige elektrische Energie in der Batterie gespeichert wird. Wenn als Beispiel der Generator 5 kW mehr Leistung als zum Antreiben der Fahrzeugräder erforderlich erzeugt und der Kraftstoffabscheider 2 kW verbraucht, dann werden 3 kW der überschüssigen Leistung in der Batterie gespeichert. Durch Betreiben des Kraftstoffabscheiders direkt über den Generator werden Effizienzverluste, die mit Batterieaufladung/-entladung assoziiert sind, reduziert. Es ist ersichtlich, dass bei direkt betriebenem Kraftstoffabscheider die Batterie umgangen wird. Als solcher kann der Kraftstoffabscheider elektrische Energie von dem Generator über eine oder mehrere intermediäre elektrische Vorrichtungen aufnehmen, wie zum Beispiel über einen Wechselrichter zum Umwandeln der Wechselstromenergie des Generators in Gleichstromenergie des Abscheiders. Wie unter Bezugnahme auf 5 ausgeführt, kann der Kraftstoffabscheider bei Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen betrieben werden, wenn die elektrische Last am Verbrennungsmotor nicht hoch ist und/oder wenn überschüssige elektrische Energie bei niedrigen zunehmenden Kraftstoffkosten zur Verfügung steht. Zum Beispiel kann der elektrische Kraftstoffabscheider betrieben werden, während der Verbrennungsmotor bei regenerativem Bremsen läuft oder während die elektrische Last am Verbrennungsmotor niedrig ist. Wie ebenfalls in Bezug auf 5 ausgeführt, kann die Kraftstoffabscheiderleistung (z. B. Druck oder Geschwindigkeit) über Anpassungen an einer elektrischen Pumpe angepasst werden, die Kraftstoff durch den Abscheider pumpt. Zum Beispiel kann die Kraftstoffabscheiderleistung opportunistisch erhöht (oder maximiert) werden, wann immer dies möglich ist.
  • Von jedem von 422 und 424 fährt das Verfahren mit 426 fort, wobei eine Kraftstofffraktion für die Verwendung im Verbrennungsmotor auf der Grundlage von Fahreranforderung und Betriebsbedingungen ausgewählt wird. Wie bereits ausgeführt, kann Kraftstoff im Kraftstofftank am elektrischen Abscheider in eine Fraktion mit hohem Oktangehalt und niedrigem Oktangehalt getrennt werden. Zum Beispiel kann ein Ethanol-Benzin-Kraftstoffgemisch in eine Ethanolfraktion mit höherem Oktangehalt und eine Benzinfraktion mit niedrigerem Oktangehalt getrennt werden. Die Verbrennungsmotorsteuerung kann eine oder mehrere der Fraktionen mit höherem Oktangehalt und niedrigerem Oktangehalt zum Liefern an und Verbrennen in dem Verbrennungsmotor ausgewählt werden. Als ein Beispiel kann die Nutzung der Fraktion mit höherem Oktangehalt erhöht werden, wenn der Verbrennungsmotor klopfbeschränkter ist. Als ein Beispiel kann Nutzung der Fraktion mit niedrigerem Oktangehalt bei niedrigeren Lasten erhöht werden, wenn der Verbrennungsmotor weniger klopfbeschränkt ist.
  • Bei 428 kann der Verbrennungsmotorbetrieb angepasst werden, um das Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors in einem Bereich zu halten, der für die Kraftstoffabscheidereffizienz optimal ist. Zum Beispiel kann die Steuerung den Verbrennungsmotor beim Trennen des Kraftstoffs mit einem angepassten Drehzahl/Last-Verhältnis betreiben, wobei das angepasste Drehzahl/Last-Verhältnis auf der Verfügbarkeit von mindestens der Kraftstofffraktion mit höherem Oktangehalt basiert und ferner auf der Nutzung der Kraftstofffraktion mit höherem Oktangehalt basiert. Wie unter Bezugnahme auf 6 ausgeführt, kann das Hybridfahrzeug ein CVT-Getriebe umfassen, das zwischen dem Verbrennungsmotor und den Fahrzeugrädern an den Verbrennungsmotor gekoppelt ist, und die Steuerung kann ein CVT-Drehzahlverhältnis auswählen, welches die Drehzahl liefert, um mit dem angeforderten angepassten Drehzahl/Last-Verhältnis übereinzustimmen. Alternativ kann eine Batterielade-/-entladegeschwindigkeit über den Elektromotor des Hybridfahrzeugs variiert werden, um die Verbrennungsmotorleistung an eine konkrete Radleistungsanforderung des Fahrers anzupassen, um die Verbrennungsmotorlast unabhängig von der Verbrennungsmotordrehzahl anzupassen. Wenn zum Beispiel das Verbrennungsmotordrehmoment reduziert wird, um Klopfen zu eliminieren, muss die Verbrennungsmotordrehzahl nicht erhöht werden, da die Batterie Leistung hinzugibt. Bei 430 kann das Fahrzeug mit dem Verbrennungsmotordrehmoment angetrieben werden, das durch Verbrennen von einer oder mehreren der getrennten Kraftstofffraktionen in den Verbrennungsmotorzylindern bereitgestellt wird.
  • Auf diese Weise kann ein Kraftstoffabscheider in ein Hybridfahrzeug integriert werden, einschließlich eines Mildhybrids, Hybridelektrofahrzeugen sowie hydraulischen oder Schwungrad-Hybriden. So kann das elektrische System mit höherer Spannung des Hybrids für die Kraftstofftrennung verwendet werden, wodurch die Effizienz des elektrisch betriebenen Kraftstoffabscheiders verbessert wird. Zum Beispiel können die Kraftstoffabscheidersysteme einen Netto-Kraftstoffeffizienzvorteil mit einer konventionellen 12V-Fahrzeugarchitektur bieten. Die Vorteile können mit einem System mit höherer Spannung des Hybridelektrofahrzeugs (zum Beispiel eines mit einer 48V-Architektur oder höher) jedoch wesentlich erhöht werden, wobei parasitäre Verluste minimiert werden.
  • In Bezug auf 5 zeigt das Verfahren 500 nun eine Beispielroutine 500 zum Anpassen der Kraftstoffabscheiderleistung auf der Grundlage der Verbrennungsmotorbedingungen. Das Verfahren ermöglicht eine Steigerung der Erzeugung und Nutzung einer Kraftstofffraktion mit hohem Oktangehalt und dadurch Verbesserung der Kraftstoffeffizienz. Als solche kann das Verfahren aus 5 durchgeführt werden, während der Verbrennungsmotor läuft und die Leistung des Verbrennungsmotors verwendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben und den Hybridfahrzeugelektromotor zu betreiben, um den Kraftstoffabscheider anzutreiben.
  • Bei 502 kann bestimmt werden, ob der Verbrennungsmotor mit einer elektrischen Last unter einem Schwellenwert arbeitet (zum Beispiel unter einem unteren Schwellenwert). Alternativ kann bestimmt werden, ob der Verbrennungsmotor mit niedriger Verbrennungsmotorlast (oder niedriger Leistung) arbeitet. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob die elektrische Last des Verbrennungsmotors geringer als eine minimale Verbrennungsmotorlast ist. In einem Beispiel kann die elektrische Last des Verbrennungsmotors niedrig sein, wenn eine Insassenheizung oder -kühlung angefordert wird. Wenn die Verbrennungsmotorlast über dem Schwellenwert liegt, umfasst das Verfahren bei 504 das Deaktivieren des Kraftstoffabscheiders, um keine zusätzliche elektrische Last an den Verbrennungsmotor hinzuzufügen. Durch Deaktivieren des Kraftstoffabscheiders bei Bedingungen mit hoher Verbrennungsmotorlast wird der Kraftstoffabscheider bei Bedingungen, bei welchen der Betrieb nicht zuverlässig ist, nicht betrieben, wie zum Beispiel, wenn ineffizient hohe Ströme an dem Kraftstoffabscheider anliegen.
  • In einigen Beispielen kann zusätzlich zum Bestimmen, ob die Verbrennungsmotorlast niedrig ist, ferner bestimmt werden, ob die Menge von getrenntem Kraftstoff mit hohem Oktangehalt größer als ein Schwellenwert ist (das heißt, ob ausreichend Kraftstofftrennung aufgetreten ist). Als Reaktion auf Verbrennungsmotorlast unter dem Schwellenwert, während die Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt über einem Schwellenwertniveau liegt, kann die Steuerung den Verbrennungsmotor abschalten und den Kraftstoffabscheider deaktivieren. Zusätzlich kann die Steuerung zum Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung von Elektromotordrehmoment von dem Elektromotor/Generator übergehen.
  • Wenn die Verbrennungsmotorlast gering ist, dann umfasst das Verfahren bei 506 das Betreiben des Kraftstoffabscheiders. Zusätzlich kann der Kraftstoffabscheider betrieben werden und eine Leistung des Abscheiders (zum Beispiel eine Geschwindigkeit oder ein Druck einer elektrischen Pumpe des Abscheiders) kann erhöht werden, wenn der Verbrennungsmotor bei niedriger Leistung läuft, sodass die hinzugefügte elektrische Last des Kraftstoffabscheiders die Verbrennungsmotoreffizienz verbessert. Als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorlast unter dem Schwellenwert und außerdem bei einer Verfügbarkeit des Kraftstoffs mit höherem Oktangehalt unter dem Schwellenwertniveau kann die Steuerung in einem Beispiel die Leistung des Kraftstoffabscheiders erhöhen, um die Verbrennungsmotorlast über die Schwellenwertlast anzuheben. Beim Betrieb bei oder unter der Schwellenwertlast (z. B. bei minimaler Verbrennungsmotorlast) kann die Verbrennungsmotoreffizienz als solche niedrig sein. Dies kann auf dem Bedürfnis beruhen, mit mehr Zündverzögerung zu arbeiten. Durch Erhöhen der Kraftstoffabscheiderleistung bei der Bedingung niedriger Verbrennungsmotorlast zusätzlich zum Erhöhen der Verfügbarkeit des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt kann die elektrische Last auf dem Verbrennungsmotor hier erhöht werden, wodurch es ermöglicht wird, dass der Verbrennungsmotor mit weniger Zündverzögerung betrieben wird. Auf diese Weise wird die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors verbessert. Zusätzlich veranlasst die erhöhte Verfügbarkeit des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt eine erhöhte Nutzung des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt, was zu einer Klopfabschwächung und weiteren Kraftstoffeffizienzvorteilen führt. Das Erhöhen der Leistung des Kraftstoffabscheiders kann eines oder mehrere von Erhöhen eines Abscheiderpumpendrucks und einer Geschwindigkeit der Kraftstofftrennung umfassen. In einem Beispiel kann die Kraftstoffabscheiderleistung in Richtung einer maximalen Leistung erhöht werden. Ein Ausmaß des Erhöhens der Kraftstoffabscheiderleistung kann auf der elektrischen Last des Verbrennungsmotors beruhen, wobei das Ausmaß des Erhöhens angehoben wird, wenn sich eine Differenz zwischen der Verbrennungsmotorlast und einer minimalen Verbrennungsmotorlast erhöht. In einem weiteren Beispiel kann das Ausmaß des Erhöhens der Verbrennungsmotorlast auf der Verfügbarkeit der Kraftstofffraktion mit höherem Oktangehalt relativ zu dem Schwellenwertniveau basieren. Der Verbrennungsmotor kann mit der erhöhten Last betrieben werden, bis die Verfügbarkeit der Kraftstofffraktion mit höherem Oktangehalt über dem Schwellenwertniveau liegt. Während des Trennens des Kraftstoffs, kann die Routine an sich ferner das Einspritzen einer oder mehrerer der Fraktionen mit höherem Oktangehalt und niedrigerem Oktangehalt in den Verbrennungsmotor (zum Beispiel durch Betätigen entsprechender Einspritzventile) und Erhöhen der Nutzung der Fraktion mit höherem Oktangehalt als Reaktion auf die angehobene Verbrennungsmotorlast umfassen.
  • Es ist ersichtlich, dass als Reaktion auf eine Nutzungsgeschwindigkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt bei der erhöhten Verbrennungsmotorlast, die eine Kraftstofftrennungsgeschwindigkeit mit der elektrischen Energie von dem Generator übersteigt, die Steuerung die Leistung des Kraftstoffabscheiders reduzieren kann, um die Verbrennungsmotorlast zu verringern. Zum Beispiel kann die Abscheiderleistung reduziert werden, um zu der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors (bei oder über der Schwellenwertlast) zurückzukehren. Von jedem von 504 und 506 fährt das Verfahren mit 508 fort, wobei bestimmt wird, ob ein regeneratives Bremsereignis auftritt. In einem Beispiel kann regeneratives Bremsen während eines Fahrzeugabbremsungsereignisses auftreten, wobei der Elektromotor des Hybridfahrzeugs unter Verwendung des Raddrehmoments als Generator betrieben wird. Wenn regeneratives Bremsen nicht bestätigt wird, dann kann der Kraftstoffabscheider bei 510 laufen gelassen werden, wenn er lief, oder deaktiviert werden, wenn er nicht lief. Wenn regeneratives Bremsen bestätigt wird kann der Kraftstoffabscheider bei 512 mit der Leistung (zum Beispiel eine Geschwindigkeit oder ein Druck einer elektrischen Pumpe des Abscheiders) betrieben werden, die auf oder in Richtung einer maximalen Leistung erhöht wurde. Als Reaktion auf das regenerative Bremsereignis umfasst das Verfahren konkret Übertragen von Raddrehmoment zu dem Generator und Bereitstellen von elektrischer Energie von dem Elektromotor/Generator für den Kraftstoffabscheider, um die Kraftstoffabscheiderleistung zu erhöhen. In einem Beispiel kann das gesamte Raddrehmoment zu dem Elektromotor/Generator und daraufhin zu dem Kraftstoffabscheider übertragen werden, ohne die bereitgestellte Energie in einer Systembatterie zu speichern. In einem alternativen Beispiel kann ein größerer Teil des Raddrehmoments, das bei dem Elektromotor/Generator aufgenommen wird, verwendet werden, um die Leistung des Kraftstoffabscheiders zu erhöhen, während ein übriger kleinerer Teil des Raddrehmoments, das am Elektromotor aufgenommen wird, verwendet wird, um die Batterie zu laden. Ein Ausmaß des Erhöhens der Kraftstoffabscheiderleistung kann auf einer Menge von überschüssiger elektrischer Energie basieren, die bei dem regenerativen Bremsereignis erzeugt wurde (das heißt, die Menge der Aufladung, die während des Ereignisses ansonsten zu einer Systembatterie geleitet worden wäre). Das Ausmaß des Erhöhens kann angehoben werden, wenn sich die Menge an überschüssiger elektrischer Energie, die bei dem Bremsereignis erzeugt wurde, erhöht. Durch Erhöhen der Kraftstoffabscheiderleistung während des regenerativen Bremsens kann der Kraftstoffabscheider auf diese Weise betrieben werden, wenn überschüssige elektrische Energie bei niedrigen zunehmenden Kraftstoffkosten zur Verfügung steht.
  • Bei 514 kann bestimmt werden, ob bereits eine ausreichende Kraftstoffmenge getrennt wurde. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob die Menge an Kraftstofffraktion mit hohem Oktangehalt in dem Puffertank über einer Schwellenwertmenge liegt. Wenn eine Kraftstoffschwellenwertmenge bereits getrennt worden ist, kann der Kraftstoffabscheider deaktiviert werden und weitere Kraftstofftrennung kann bei 518 unterbrochen werden. Ansonsten kann der Kraftstoffabscheiderzustand bei 516 beibehalten werden. Zum Beispiel kann der Kraftstoffabscheider weiter mit der erhöhten Leistung betrieben werden.
  • Wenn der Verbrennungsmotor bei einer ineffizienten Bedingung, wie zum Beispiel niedriger Verbrennungsmotorlast, läuft, kann auf diese Weise eine bessere Kraftstoffeffizienz durch Erhöhen der Verbrennungsmotorlast erreicht werden, um Energie für den Abscheider zu erzeugen. Folglich kann es effizienter sein, den Abscheider zu betreiben, wenn eine bessere Gelegenheit zum Verbessern der Verbrennungsmotoreffizienz vorliegt, zum Beispiel durch Erhöhen der Verbrennungsmotorlast von niedriger zu höher über die elektrische Last des Abscheiders, statt zu einem Zeitpunkt, wenn der Verbrennungsmotor bereits effizient läuft, zu dem das Einschalten des Kraftstoffabscheiders die Verbrennungsmotoreffizienz nicht erhöht.
  • In Bezug auf 6 wird nun ein Beispielverfahren 600 zum Einstellen des Drehzahl-Last-Profils des Verbrennungsmotors während des Betriebs des Kraftstoffabscheiders zum Verbessern der Verbrennungsmotoreffizienz während des Beibehaltens eines Leistungsniveaus eines Hybridfahrzeugs gezeigt. Das Verfahren ermöglicht, dass der Betrieb des Verbrennungsmotors in einem schmalen Bereich gehalten wird, in dem der Betrieb des Kraftstoffabscheiders und die Nutzung einer ausgewählten Kraftstofffraktion selbst dann effizient sind, wenn sich die Anforderung des Fahrers ändert. Die Schritte von Verfahren 600 können als Teil der Routine aus 4 durchgeführt werden, wie zum Beispiel bei 428. Es ist ersichtlich, dass die Schritte des Verfahrens 600 durchgeführt werden können, während ein elektrischer Kraftstoffabscheider aktiviert ist und ein flüssiger Kraftstoff in eine Kraftstofffraktion mit höherem Oktangehalt und niedrigerem Oktangehalt getrennt wird.
  • Bei 601 kann ein Kraftstoffeinspritzprofil auf der Grundlage von Verbrennungsmotorbetriebsbedingungen bestimmt werden, einschließlich Auswählen einer getrennten Kraftstofffraktion zum Einspritzen und Bestimmen einer einzuspritzenden Kraftstoffmenge, einer Einspritzart (z. B. direkte oder Saugrohreinspritzung) und eines Kraftstoffeinspritzzeitpunkts. Es können noch weitere Einspritzparameter bestimmt werden. In einem Beispiel kann der Kraftstoff mit höherem Oktangehalt bei niedrigeren Verbrennungsmotorlasten verwendet werden, während der Kraftstoff mit niedrigerem Oktangehalt bei höheren Verbrennungsmotorlasten verwendet wird. In einem weiteren Beispiel kann der Kraftstoff mit höherem Oktangehalt verwendet werden, wenn der Verbrennungsmotor näher an Klopfgrenzen betrieben wird. In noch einem weiteren Beispiel kann Kraftstoffnutzung auf der Grundlage der Kraftstoffverfügbarkeit bestimmt werden, wobei der Kraftstoff mit höherem Oktangehalt zur Verwendung ausgewählt wird, wenn die Verfügbarkeit des Kraftstoffes mit höherem Oktangehalt höher als ein Schwellenwertniveau ist. Ansonsten kann bei Verfügbarkeit des Kraftstoffs mit höherem Oktangehalt unter dem Schwellenwertniveau der Kraftstoff mit niedrigerem Oktangehalt zur Verwendung ausgewählt werden.
  • Bei 602 kann bestimmt werden, ob der Verbrennungsmotor mit Kraftstoff mit höherem Oktangehalt läuft. Falls ja, umfasst das Verfahren bei 604 das Anpassen eines Drehzahl-Last-Profils des Verbrennungsmotors über Anpassungen am Elektromotor des Hybridfahrzeugs und/oder des CVT-Drehzahlverhältnisses, um den Verbrennungsmotor bei einer niedrigeren Verbrennungsmotordrehzahl und einem höheren Drehmoment zu betreiben, während das Leistungsniveau beibehalten wird. Durch Laufen bei niedrigerer Verbrennungsmotordrehzahl und höherem Drehmoment können die höhere Klopfwiderstandsfähigkeit und die höhere Effizienz des Kraftstoffs mit höherem Oktangehalt für weitere Verbesserungen der Kraftstoffeffizienz genutzt werden.
  • Wenn der Verbrennungsmotor nicht mit dem Kraftstoff mit höherem Oktangehalt läuft, folgert das Verfahren dann bei 608, dass der Verbrennungsmotor mit dem Kraftstoff mit niedrigerem Oktangehalt läuft. Bei Laufen mit dem Kraftstoff mit niedrigerem Oktangehalt kann bei 610 bestimmt werden, ob beliebige Klopfbeschränkungen vorhanden sind. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob eine Klopfausgabe eines Klopfsensors höher ist als ein Klopfschwellenwert. Als ein weiteres Beispiel kann bestimmt werden, ob die Klopfneigung des Verbrennungsmotors bei Betrieb mit dem Kraftstoff mit niedrigerem Oktangehalt höher ist. Falls ja, umfasst das Verfahren bei 612 Anpassen des Drehzahl-Last-Profils des Verbrennungsmotors über Anpassungen am Elektromotor des Hybridfahrzeugs und/oder des CVT-Drehzahlverhältnisses, um den Verbrennungsmotor bei einer höheren Verbrennungsmotordrehzahl und einem niedrigeren Drehmoment zu betreiben, während das Leistungsniveau beibehalten wird. Durch Wechseln zu der höheren Drehzahl und dem niedrigeren Drehmoment wird das Bedürfnis für exzessive Zündverzögerung aufgrund von Klopfen reduziert. Obwohl die Verbrennungsmotoreffizienz bei dieser Bedingung nicht so hoch ist wie beim Verbrennungsmotorbetrieb mit dem Kraftstoff mit höherem Oktangehalt, wird der Effizienznachteil des Kraftstoffs mit niedrigerem Oktangehalt durch Ausnutzen der Fähigkeit des Hybridelektrofahrzeugs, das Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors mit der CVT-Funktion zu steuern, minimiert. Wenn der Verbrennungsmotor nicht klopfbeschränkt ist, dann wird bei 614 das bestehende CVT-Drehzahlverhältnis beibehalten und der Verbrennungsmotor wird bei der niedrigeren Drehzahl und dem höheren Drehmoment bei dem konkreten Leistungsniveau betrieben. Auf diese Weise können die elektrischen Komponenten des Hybridfahrzeugs genutzt werden, den Verbrennungsmotor zu „planen“, um bei unterschiedlichen Drehzahl-Last-Punkten in Abhängigkeit vom verwendeten Kraftstoff zu arbeiten.
  • Auf diese Weise kann eine Hybridfahrzeugsteuerung einen Verbrennungsmotor betreiben, um das Fahrzeug anzutreiben und den Elektromotor ohne Laden einer Batterie, die an den Elektromotor gekoppelt ist, zu betreiben, wobei der Elektromotor ebenfalls an die Fahrzeugräder gekoppelt ist; um einen flüssigen Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs in Kraftstofffraktionen mit hohem Oktangehalt und niedrigem Oktangehalt an einem elektrischen Kraftstoffabscheider zu trennen, der durch den betriebenen Elektromotor angetrieben wird; und eine der Kraftstofffraktionen mit hohem Oktangehalt und niedrigem Oktangehalt zum Einspritzen in den Verbrennungsmotor auszuwählen. Hier kann Betreiben des Verbrennungsmotors beim Trennen des Kraftstoffs das Betreiben des Verbrennungsmotors bei einem angepassten Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors umfassen, wobei das angepasste Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors auf dem Auswählen basiert und ferner auf einer verfügbaren Menge der Kraftstofffraktion mit hohem Oktangehalt basiert. In einem Beispiel kann das Fahrzeug ein zwischen dem Verbrennungsmotor und den Fahrzeugrädern gekoppeltes stufenloses Getriebe umfassen, wobei das Betreiben des Verbrennungsmotors bei angepasstem Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses, das mit dem angepassten Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors übereinstimmt, umfasst. Das angepasste Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors kann eine höhere Drehzahl und eine niedrigere Last umfassen, wenn die Fraktion mit niedrigem Oktangehalt zum Einspritzen in den Verbrennungsmotor ausgewählt ist, wobei die höhere Drehzahl angehoben wird, wenn sich eine Angabe für Verbrennungsmotorklopfen erhöht. Das angepasste Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors kann eine niedrigere Drehzahl und eine höhere Last umfassen, wenn die Fraktion mit hohem Oktangehalt zum Einspritzen in den Verbrennungsmotor ausgewählt ist. Als Reaktion auf ein regeneratives Bremsereignis kann die Steuerung ferner Fahrzeugräder durch Übertragen von Raddrehmoment zu dem Elektromotor abbremsen, wobei ein größerer Teil des Radrehmoments, das am Elektromotor aufgenommen wird, zum Erhöhen einer Leistung des Kraftstoffabscheiders verwendet wird, wobei ein kleinerer, übriger Teil des Raddrehmoments, das am Elektromotor aufgenommen wird, zum Laden der Batterie verwendet wird. Als Reaktion auf einen Rückgang der Verbrennungsmotorlast unter eine Schwellenwertlast kann die Steuerung darüber hinaus eine Leistung des Kraftstoffabscheiders erhöhen, um die Verbrennungsmotorlast über der Schwellenwertlast zu halten und die Nutzung mindestens der Fraktion mit hohem Oktangehalt zu erhöhen.
  • Unter Bezugnahme auf 7 werden Beispielanpassungen in einem Verbrennungsmotor- und Kraftstoffabscheiderbetrieb in einem Hybridfahrzeug gezeigt. Das Diagramm 700 stellt die Verbrennungsmotorlast bei Linie 702, die Nutzung von getrenntem Kraftstoff mit hohem Oktangehalt bei Linie 704, die Nutzung von getrenntem Kraftstoff mit niedrigem Oktangehalt bei Linie 706, die Abscheidergeschwindigkeit bei Linie 708 und einen Batterieladestatus bei Linie 710 dar. Alle Linien werden gegen die Zeit entlang der X-Achse gezeigt.
  • Vor t1 wird das Fahrzeug in einem Elektromodus betrieben, wobei das Fahrzeug nur unter Verwendung von Elektromotordrehmoment von einem Elektromotor angetrieben wird. Dementsprechend geht der Ladestatus einer Batterie, die an den Elektromotor gekoppelt ist, zurück, wenn Elektromotordrehmoment verwendet wird. Der Kraftstoffabscheider wird zu dieser Zeit nicht betrieben. Eine Menge von Kraftstoff mit hohem Oktangehalt, der in dem Puffertank zur Verfügung steht, liegt unter dem Schwellenwert 705, während der Kraftstoff mit niedrigem Oktangehalt, der in dem Puffertank zur Verfügung steht, unter dem Schwellenwert 707 liegt.
  • Als Reaktion auf einen Anstieg der Anforderung des Fahrers wird bei t1 in den Verbrennungsmotormodus gewechselt und der Verbrennungsmotor wird erneut gestartet. Dann wird zum Antreiben des Fahrzeugs Verbrennungsmotordrehmoment verwendet. Zusätzlich wird Verbrennungsmotordrehmoment zu dem Elektromotor übertragen, um den Kraftstoffabscheider anzutreiben, sodass ein flüssiger Kraftstoff in dem Kraftstofftank in Kraftstoffe mit hohem Oktangehalt und niedrigem Oktangehalt getrennt werden können. Aufgrund der höheren Verfügbarkeit von Kraftstoff mit niedrigem Oktangehalt ist die Nutzung von Kraftstoff mit niedrigem Oktangehalt in dem Verbrennungsmotor erhöht.
  • Aufgrund einer Änderung der Anforderung des Fahrers kann bei t2 die Verbrennungslast auf eine Schwellenwertlast zurückgehen, wie zum Beispiel eine minimale Verbrennungsmotorlast. Als solche kann Energieeffizienz bei dieser Position aufgrund des Bedürfnisses für zusätzliche Zündverzögerung niedrig sein. Um die Energieeffizienz zu verbessern, wird bei t2 die Geschwindigkeit des Kraftstoffabscheiders erhöht, um die elektrische Last am Verbrennungsmotor anzuheben. Als Ergebnis erhöht sich die Kraftstofftrennungsgeschwindigkeit und von jedem von dem Kraftstoff mit hohem und niedrigem Oktangehalt wird mehr erzeugt. Aufgrund dessen, dass die Verfügbarkeit des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt unter Schwellenwert 705 liegt, wird die Nutzung des Kraftstoffs mit niedrigem Oktangehalt in dem Verbrennungsmotor beibehalten.
  • Bei t3 übersteigt die Verfügbarkeit des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt den Schwellenwert 705. Daher wird bei t3 die Kraftstoffabscheidergeschwindigkeit reduziert und die elektrische Last, die auf den Verbrennungsmotor ausgeübt wird, wird ebenfalls reduziert. Aufgrund der höheren Verfügbarkeit des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt wird zusätzlich die Nutzung des Kraftstoff mit hohem Oktangehalt in dem Verbrennungsmotor erhöht. Um die Verbrennungsmotoreffizienz bei Verwendung des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt zu verbessen, wird ein CVT-Drehzahlverhältnis ebenfalls angepasst, um den Verbrennungsmotor bei einer niedrigeren Verbrennungsmotordrehzahl und einer höheren Verbrennungsmotorlast für ein konkretes Leistungsniveau zu betreiben. In der Abwesenheit von CVT-Anpassungen kann der Verbrennungsmotor als solcher mit einer relativ gesehen höheren Verbrennungsmotordrehzahl (nicht gezeigt) und einer niedrigeren Verbrennungsmotorlast (wie bei der gestrichelten Linie 701 dargestellt) betrieben worden sein.
  • Bei t4 kann das Fahrzeug abgebremst werden und ein regeneratives Bremsereignis des Verbrennungsmotors kann auftreten. Zu dieser Zeit kann die Kraftstoffabscheidergeschwindigkeit opportunistisch erhöht werden. In diesem Beispiel erfolgt die Erhöhung der Abscheidergeschwindigkeit als Reaktion auf das regenerative Bremsereignis zu einer höheren Geschwindigkeit als bei der Erhöhung der Abscheidergschwindigkeit als Reaktion auf niedrige Verbrennungsmotorlast. Zum Beispiel wird die Abscheidergeschwindigkeit bei t4 während des regenerativen Bremsereignisses auf eine maximale Geschwindigkeit erhöht.
  • Aufgrund einer Änderung der Anforderung des Fahrers kann sich Verbrennungsmotorlast bei t5 erhöhen. Da ausreichende Mengen von Kraftstoff sowohl mit hohem als auch mit niedrigem Oktangehalt vorhanden sind, wird die Kraftstoffabscheidergeschwindigkeit zu dieser Zeit verringert. Aufgrund der höheren Verfügbarkeit des Kraftstoffs mit niedrigem Oktangehalt und einer höheren Anforderung des Fahrers wird zusätzlich die Nutzung von Kraftstoff mit niedrigem Oktangehalt in dem Verbrennungsmotor erhöht. Um die Verbrennungsmotoreffizienz bei Verwendung des Kraftstoffs mit niedrigem Oktangehalt zu verbessen, wird ein CVT-Drehzahlverhältnis angepasst, um den Verbrennungsmotor bei einer höheren Verbrennungsmotordrehzahl und einer niedrigeren Verbrennungsmotorlast für das konkrete Leistungsniveau zu betreiben. In Abwesenheit von CVT-Anpassungen kann der Verbrennungsmotor als solcher mit einer relativ gesehen niedrigeren Verbrennungsmotordrehzahl (nicht gezeigt) und einer höheren Verbrennungsmotorlast (wie bei der gestrichelten Linie 701 dargestellt) betrieben worden sein.
  • Bei t6 kann Fahreranforderung zurückgehen. Aufgrund der niedrigeren Verbrennungsmotorlast und der Gegenwart ausreichender Mengen von Kraftstoff mit hohem und niedrigem Oktangehalt wird der Kraftstoffabscheider deaktiviert. Zu dieser Zeit wird Verbrennungsmotordrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet und beliebiges überschüssiges Drehmoment wird zum Laden der Systembatterie mit einer daraus folgenden Erhöhung des Batterieladestatus verwendet. Bei t7 kann das Fahrzeug zu dem Elektromodus übergehen und das Fahrzeug kann unter Verwendung von Elektromotordrehmoment angetrieben werden. Zusätzlich kann der Kraftstoffabscheider deaktiviert bleiben.
  • Auf diese Weise kann ein elektrischer Kraftstoffabscheider in ein Hybridfahrzeug integriert werden, um zusätzliche Vorteile in Bezug auf die Kraftstoffeffizienz bereitzustellen. Durch Anpassen der Abscheiderleistung auf der Grundlage der Kraftstoffverfügbarkeit sowie der Verbrennungsmotorlast können Kraftstofftrennung und Nutzung von Kraftstoff mit hohem Oktangehalt erhöht werden, wodurch die Leistung des Verbrennungsmotors und die Kraftstoffeffizienz verbessert werden. Durch Erhöhen der Abscheidergeschwindigkeit und/oder des Abscheiderdrucks zum Erhöhen der elektrischen Last auf einem Verbrennungsmotor kann ein Verbrennungsmotor mit höherer Effizienz betrieben werden. Durch Erhöhen der Abscheidergeschwindigkeit und/oder des Abscheiderdrucks während regenerativer Bremsereignisse kann die Kraftstofftrennung zusätzlich unter Verwendung von überschüssiger elektrischer Energie und mit reduzierten Kraftstoffkosten opportunistisch erhöht werden. Durch Verwenden des Elektromotors des Hybridfahrzeugs und/oder eines CVT-Getriebes, um den Betrieb des Verbrennungsmotors in einem schmalen Betriebsbereich zu halten, bei dem Nutzung einer ausgewählten Kraftstofffraktion optimal ist, während auch ein Leistungsniveau beibehalten wird, selbst wenn sich die Anforderung des Fahrers ändert, können die Vorteile des Kraftstofftrennungssystems auf einen umfassenderen Bereich des Fahrzeugbetriebs ausgedehnt werden. Durch Steigern der Kraftstofftrennung und der Nutzung des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt über einen größeren Bereich von Fahrzeugbetriebsbedingungen wird die Kraftstoffeffizienz verbessert und das Auftreten von Klopfen wird reduziert. Insgesamt können die Fahrzeugleistung und die Kraftstoffeffizienz über synergistische Vorteile der Hybridfahrzeugtechnologie und der Kraftstofftrennungstechnologie verbessert werden.
  • Ein Beispielverfahren für ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor aufweist, umfasst: Übertragen von Verbrennungsmotorleistung an einen Generator und Bereitstellen elektrischer Energie von dem Generator für einen elektrischen Kraftstoffabscheider, ohne dass die bereitgestellte Energie in einer Batterie gespeichert wird; und Trennen eines Kraftstoffs in Fraktionen mit höherem Oktangehalt und niedrigerem Oktangehalt am Abscheider. In dem vorstehenden Beispiel umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorlast unter einem Schwellenwert, während die Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt unter einem Schwellenwertniveau liegt, das Erhöhen einer Leistung des Kraftstoffabscheiders, um die Verbrennungsmotorlast über den Schwellenwert zu erhöhen. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele kann Erhöhen der Leistung des Kraftstoffabscheiders zusätzlich oder optional eines oder mehrere von Erhöhen eines Abscheiderpumpendrucks und Erhöhen einer Geschwindigkeit der Kraftstofftrennung umfassen. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele wird der Verbrennungsmotor zusätzlich oder optional mit der erhöhten Last betrieben, bis die Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt über dem Schwellenwertniveau liegt, wobei ein Ausmaß des Erhöhens der Verbrennungsmotorlast auf der Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt relativ zu dem Schwellenwertniveau basiert. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Einspritzen einer oder mehrerer der Fraktion mit höherem Oktangehalt und der Fraktionen mit niedrigerem Oktangehalt in den Verbrennungsmotor während des Trennens des Kraftstoffs und Erhöhen der Nutzung der Fraktion mit höherem Oktangehalt als Reaktion auf die erhöhte Verbrennungsmotorlast. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Nutzungsgeschwindigkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt bei der erhöhten Verbrennungsmotorlast, die eine Kraftstofftrennungsgeschwindigkeit mit der elektrischen Energie von dem Generator übersteigt, das Reduzieren der Leistung des Kraftstoffabscheiders, um die Verbrennungsmotorlast zu verringern. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional, als Reaktion darauf, dass elektrische Verbrennungsmotorlast größer als eine elektrische Schwellenwertlast ist, das Deaktivieren des Kraftstoffabscheiders. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional, als Reaktion auf ein regeneratives Bremsereignis, das Übertragen von Raddrehmoment zu dem Generator und Bereitstellen elektrischer Energie von dem Generator für den Kraftstoffabscheider zum Erhöhen der Kraftstoffabscheiderleistung, ohne dass die bereitgestellte elektrische Energie in der Batterie gespeichert wird. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Betreiben des Verbrennungsmotors bei einem angepassten Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors während des Trennens des Kraftstoffs, wobei das angepasste Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors auf der Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt basiert und ferner auf Nutzung der Fraktion mit höherem Oktangehalt und niedrigerem Oktangehalt in dem Verbrennungsmotor basiert. In beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Fahrzeug zusätzlich oder optional ein mit dem Verbrennungsmotor gekoppeltes stufenloses Getriebe (CVT), und wobei Betreiben des Verbrennungsmotors bei angepasstem Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors das Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses umfasst, das mit dem angepassten Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors übereinstimmt. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional beim Nutzen der Fraktion mit niedrigerem Oktangehalt in dem Verbrennungsmotor als Reaktion auf ein Klopfanzeichen weiteres Anpassen des CVT-Drehzahlverhältnisses zum Erhöhen der Verbrennungsmotordrehzahl und gleichzeitigem Senken der Verbrennungsmotorlast und Beibehalten eines Leistungsniveaus des Fahrzeugs. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst Betreiben bei angepasstem Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors zusätzlich oder optional das Anpassen einer Lade-/Entladegeschwindigkeit der mit dem Generator gekoppelten Batterie unter Beibehaltung eines Leistungsniveaus des Fahrzeugs. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorlast unter einem Schwellenwert, während die Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt über dem Schwellenwertniveau liegt, das Abschalten des Verbrennungsmotors, das Deaktivieren des Kraftstoffabscheiders und das Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung von Elektromotordrehmoment von dem Generator.
  • Ein weiteres Beispielverfahren für ein Hybridfahrzeug umfasst: Betreiben eines Verbrennungsmotors, um das Fahrzeug anzutreiben und den Elektromotor ohne Laden einer Batterie, die an den Elektromotor gekoppelt ist, zu betreiben, wobei der Elektromotor ebenfalls an die Fahrzeugräder gekoppelt ist; Trennen eines flüssigen Kraftstoffs an Bord des Fahrzeugs in Kraftstofffraktionen mit hohem Oktangehalt und niedrigem Oktangehalt an einem elektrischen Kraftstoffabscheider, der durch den betriebenen Elektromotor angetrieben wird; und Auswählen von einer der Kraftstofffraktionen mit hohem Oktangehalt und niedrigem Oktangehalt zum Einspritzen in den Verbrennungsmotor. In dem vorstehenden Beispiel umfasst Betreiben des Verbrennungsmotors beim Trennen des Kraftstoffs zusätzlich oder optional das Betreiben des Verbrennungsmotors bei angepasstem Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors, wobei das angepasste Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors auf dem Auswählen basiert und ferner auf einer verfügbaren Menge der Kraftstofffraktion mit hohem Oktangehalt basiert. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Fahrzeug zusätzlich oder optional ein zwischen dem Verbrennungsmotor und den Fahrzeugrädern angekoppeltes stufenloses Getriebe, und wobei Betreiben des Verbrennungsmotors mit angepasstem Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors das Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses umfasst, das mit dem angepassten Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors übereinstimmt. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das angepasste Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors zusätzlich oder alternativ eine höhere Drehzahl und eine niedrigere Last, wenn die Fraktion mit niedrigem Oktangehalt zum Einspritzen in den Verbrennungsmotor ausgewählt ist, wobei die höhere Drehzahl angehoben wird, wenn sich eine Angabe für Verbrennungsmotorklopfen erhöht, und wobei das angepasste Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors eine niedrigere Drehzahl und eine höhere Last umfasst, wenn die Fraktion mit höherem Oktangehalt zum Einspritzen in den Verbrennungsmotor ausgewählt ist. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf ein regeneratives Bremsereignis das Abbremsen der Fahrzeugräder durch Übertragen von Raddrehmoment zu dem Elektromotor, wobei ein größerer Teil des Radrehmoments, das am Elektromotor aufgenommen wird, zum Erhöhen einer Leistung des Kraftstoffabscheiders verwendet wird, wobei ein kleinerer, übriger Teil des Raddrehmoments, das am Elektromotor aufgenommen wird, zum Laden der Batterie verwendet wird. In einem beliebigen oder allen der vorstehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional als Reaktion auf einen Rückgang der Verbrennungsmotorlast unter eine Schwellenwertlast das Erhöhen einer Leistung des Kraftstoffabscheiders, um die Verbrennungsmotorlast über der Schwellenwertlast zu halten und die Nutzung von mindestens der Fraktion mit hohem Oktangehalt zu erhöhen.
  • Ein weiteres Hybridfahrzeugsystem umfasst: einen Verbrennungsmotor, der an Fahrzeugräder gekoppelt ist; einen Elektromotor, der an die Fahrzeugräder gekoppelt ist, wobei der Elektromotor ebenfalls an eine Batterie gekoppelt ist; einen Kraftstoffabscheider, der durch einen weiteren Elektromotor angetrieben wird, der an die Batterie gekoppelt ist, wobei der Abscheider einen Kraftstoff in Fraktionen mit einem hohen Oktangehalt und einem niedrigen Oktangehalt trennt, ein erstes Kraftstoffeinspritzventil zum Liefern der Fraktion mit hohem Oktangehalt aus einem ersten Kraftstofftank in den Verbrennungsmotor; ein zweites Kraftstoffeinspritzventil zum Liefern der Fraktion mit niedrigem Oktangehalt aus einem zweiten Kraftstofftank in den Verbrennungsmotor; ein stufenloses Getriebe (CVT) und eine Steuerung. Die Steuerung kann mit computerlesbaren Anweisungen, die auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind, konfiguriert sein, um: Verbrennungsmotorleistung an den Elektromotor zu übertragen und elektrische Energie von dem Elektromotor dem elektrischen Kraftstoffabscheider bereitzustellen, ohne dass die bereitgestellte Energie in einer Batterie gespeichert wird; den Kraftstoff in Fraktionen mit hohem Oktangehalt und niedrigem Oktangehalt zu trennen; beim Einspritzen des Kraftstoffs mit hohem Oktangehalt in den Verbrennungsmotor ein Drehzahlverhältnis des CVT anzupassen, um den Verbrennungsmotor bei einem ersten angepassten Drehzahl-Last-Profil mit einer niedrigeren Verbrennungsmotordrehzahl und einer höheren Verbrennungsmotorlast für ein konkretes Leistungsniveau zu betreiben; und beim Einspritzen des Kraftstoffs mit niedrigem Oktangehalt in den Verbrennungsmotor das Drehzahlverhältnis des CVT anzupassen, um den Verbrennungsmotor bei einem zweiten angepassten Drehzahl-Last-Profil mit einer höheren Verbrennungsmotordrehzahl und einer niedrigeren Verbrennungsmotorlast für das konkrete Leistungsniveau zu betreiben. In den vorstehenden Beispielen umfasst die Steuerung ferner zusätzlich oder optional Anweisungen für Folgendes: als Reaktion auf ein regeneratives Bremsereignis Erhöhen einer Leistung des Kraftstoffabscheiders, wobei Leistung eines von einer Geschwindigkeit und einem Druck der Kraftstofftrennung umfasst; und als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorlast unter einem Schwellenwert Erhöhen der Leistung des Kraftstoffabscheiders, wobei das Erhöhen als Reaktion auf das regenerative Bremsereignis größer ist als das Erhöhen als Reaktion auf die Verbrennungsmotorlast unter dem Schwellenwert.
  • In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug Betreiben eines Verbrennungsmotors zum Antreiben des Fahrzeugs und zum Betreiben eines Elektromotors und Trennen von Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs bei einem elektrischen Kraftstoffabscheider, der durch den betriebenen Elektromotor angetrieben wird. In noch einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren: Trennen von Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs bei einem elektrischen Kraftstoffabscheider beim Antreiben eines Fahrzeugs unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment, wobei der Abscheider durch einen Elektromotor angetrieben wird, der an den Verbrennungsmotor gekoppelt ist; und als Reaktion auf ein regeneratives Bremsereignis Erhöhen einer Drehzahl des Elektromotors und/oder des Kraftstoffabscheiders. In noch einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren für ein Hybridfahrzeug: Trennen von Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs bei einem elektrischen Kraftstoffabscheider beim Antreiben eines Fahrzeugs unter Verwendung von Verbrennungsmotordrehmoment, wobei der Abscheider durch einen Elektromotor angetrieben wird, der an den Verbrennungsmotor gekoppelt ist; und als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorlast unter einer Schwellenwertlast Erhöhen einer Drehzahl des Elektromotors und/oder des Kraftstoffabscheiders, um die Verbrennungsmotorlast über die Schwellenwertlast anzuheben.
  • Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuerungs- und Schätzroutinen mit verschiedenen Verbrennungsmotor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen auf einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuerungssystem ausgeführt werden, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und anderer Verbrennungsmotorhardware beinhaltet. Die konkreten hier beschriebenen Routinen können für eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien stehen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen. Daher können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erzielen, sondern sie ist zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der dargestellten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann/können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch für Code stehen, der in einem nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Verbrennungsmotorsteuerungssystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Verbrennungsmotor-Hardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, durchgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, I4-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Verbrennungsmotortypen 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. Andere 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.
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Claims (10)

  1. Verfahren für ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor aufweist, umfassend: Übertragen von Verbrennungsmotorleistung an einen Generator und Leiten elektrischer Energie von dem Generator an einen elektrischen Kraftstoffabscheider, ohne dass die zum Betreiben des elektrischen Kraftstoffabscheiders erforderliche Energie in einer Batterie gespeichert wird; und Trennen eines Kraftstoffs in Fraktionen mit höherem Oktangehalt und niedrigerem Oktangehalt am Abscheider.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Erhöhen einer Leistung des Kraftstoffabscheiders zum Erhöhen der Verbrennungsmotorlast über den Schwellenwert als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorlast unter einem Schwellenwert, während die Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt unter einem Schwellenwertniveau liegt, wobei Erhöhen der Leistung des Kraftstoffabscheiders eines oder mehrere von Erhöhen eines Abscheiderpumpendrucks und Erhöhen einer Kraftstofftrennungsgeschwindigkeit umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Verbrennungsmotor mit der erhöhten Last betrieben wird, bis die Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt über dem Schwellenwertniveau liegt, wobei ein Ausmaß des Erhöhens der Verbrennungsmotorlast auf der Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt relativ zu dem Schwellenwertniveau basiert.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend Einspritzen einer oder mehrerer der Fraktion mit höherem Oktangehalt und der Fraktion mit niedrigerem Oktangehalt in den Verbrennungsmotor während des Trennens des Kraftstoffs und Erhöhen der Nutzung der Fraktion mit höherem Oktangehalt als Reaktion auf die erhöhte Verbrennungsmotorlast.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend Deaktivieren des Kraftstoffabscheiders als Reaktion darauf, dass die elektrische Verbrennungsmotorlast höher als eine elektrische Schwellenwertlast ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, als Reaktion auf ein regeneratives Bremsereignis, Übertragen von Raddrehmoment an den Generator und Leiten von elektrischer Energie von dem Generator zu dem Kraftstoffabscheider zum Erhöhen der Kraftstoffabscheiderleistung, ohne dass die zum Betreiben des elektrischen Kraftstoffabscheiders erforderliche Energie in der Batterie gespeichert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend Betreiben des Verbrennungsmotors bei angepasstem Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors während des Trennens des Kraftstoffs, wobei das angepasste Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors auf der Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt basiert und ferner auf der Nutzung der Fraktion mit höherem Oktangehalt und niedrigerem Oktangehalt in dem Verbrennungsmotor basiert.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Fahrzeug ein mit dem Verbrennungsmotor gekoppeltes stufenloses Getriebe (CVT) umfasst und wobei Betreiben des Verbrennungsmotors bei angepasstem Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors Auswählen eines CVT-Drehzahlverhältnisses umfasst, welches mit der angepassten Verbrennungsmotordrehzahl/-last übereinstimmt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend weiteres Anpassen des CVT-Drehzahlverhältnisses zum Erhöhen der Verbrennungsmotordrehzahl als Reaktion auf ein Klopfanzeichen während der Nutzung der Fraktion mit niedrigerem Oktangehalt in dem Verbrennungsmotor, bei gleichzeitigem Senken der Verbrennungsmotorlast und Beibehalten eines Leistungsniveaus des Fahrzeugs.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei Betreiben bei angepasstem Drehzahl/Last-Verhältnis des Verbrennungsmotors Anpassen einer Lade-/Entladegeschwindigkeit der mit dem Generator gekoppelten Batterie unter Beibehaltung eines Leistungsniveaus des Fahrzeugs umfasst, wobei das Verfahren als Reaktion auf eine Verbrennungsmotorlast unter einem Schwellenwert, während die Verfügbarkeit der Fraktion mit höherem Oktangehalt über dem Schwellenwertniveau liegt, ferner Abschalten des Verbrennungsmotors, Deaktivieren des Kraftstoffabscheiders und Antreiben des Fahrzeugs unter Verwendung von Elektromotordrehmoment von dem Generator umfasst.
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