DE202014102208U1

DE202014102208U1 - System zum Verringern des Antriebsstrangluftwiderstandes

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Publication number: DE202014102208U1
Application number: DE201420102208
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2014-10-13
Anticipated expiration: 2024-05-13
Also published as: US20170051819A1; US9475381B2; US10221933B2; RU148784U1; US20140339000A1; CN203920398U

Abstract

Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: eine Brennkraftmaschine; ein Getriebe, das innerhalb eines Getriebegehäuses eingeschlossen ist, das mit einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, wobei im Getriebegehäuse eine Menge an gasförmigem Kraftstoff angeordnet ist.

Description

Hintergrund und Zusammenfassung
Widerstand und Reibung von Luft innerhalb einer oder mehrerer der sich bewegenden Komponenten eines Antriebssystems eines Fahrzeugs tragen zu Kraftstoffeffizienzverlusten und zur Systemverschlechterung bei. Diese Verluste können innerhalb des Getriebes des Fahrzeugs am ausgeprägtesten sein, in dem Luftwiderstandsverluste durch die Drehung der Systemkomponenten mit hoher Drehzahl verschlimmert werden. In Hybridfahrzeugen unter Verwendung eines Elektromotors und Generators, um ein Drehmoment zur Kraftmaschine zu liefern und Energie von regenerativem Bremsen zu gewinnen, können diese Verluste aufgrund der hohen Rate der Leiterdrehung noch ausgeprägter sein.
Der Luftwiderstand ist proportional zur Dichte der Luft, die rotierende Komponenten umgibt, folglich können Verluste durch Verringern dieser Dichte verringert werden. Die Dichte kann durch Verringern der Menge an Luft innerhalb des Gehäuses oder der Umhüllung, die das rotierende System enthält, durch Erzeugen eines Unterdrucks innerhalb des Systems verringert werden. Luft, die über die rotierenden Komponenten strömt, schafft jedoch eine Kühlung für die Komponenten, um die Verschlechterung durch Überhitzen zu verringern. Durch Beseitigen oder Verringern des Luftvolumens, das mit den rotierenden Komponenten in Kontakt kommt, wird ebenso die Menge an Wärme, die für die Kühlung absorbiert wird, verringert.
Die Erfinder erkannten, dass durch Austauschen der Luft innerhalb der Komponenten gegen ein Gas mit niedrigerer Dichte der Luftwiderstand verringert werden könnte, während dennoch eine ausreichende Kühlung bereitgestellt wird. Sie erkannten ferner, dass in Fahrzeugen, die mit Erdgas wie z. B. Methan, arbeiten, der Erdgaskraftstoff verwendet werden kann, um eine Kühlung innerhalb der Systeme mit rotierenden Komponenten zu schaffen, und dann innerhalb der Kraftmaschine mit minimalem Abfall oder minimalen zusätzlichen Komponenten verbrannt werden kann.
In einer Ausführungsform kann ein Hybridfahrzeug mit einer Kraftmaschine, die Methangas verbrennt, eine Menge an Methan vom Kraftstofftank zu einem Getriebe-, Generator- und/oder Motorgehäuse zuführen. Methan kann dann durch das System zirkulieren, wobei Wärme von der Drehung absorbiert wird, und kann aus dem System abgeführt und entweder verbrannt oder für die spätere Verbrennung gespeichert werden. In dieser Weise können die rotierenden Komponenten des Getriebes, des Generators und/oder des Motors weniger Reibung auf Strömungswiderstandsbasis erfahren, während sie dennoch effektiv gekühlt werden. Gleichzeitig kann das Gas immer noch für die Verbrennung in der Kraftmaschine wiederverwendet werden.
Weitere Ausführungsformen können eine Menge an Methan in Reaktion auf ein gewünschtes Ausmaß an Kühlung innerhalb eines Systems einleiten oder zuführen, so dass eine minimale Dichte erreicht werden kann, ohne eine gewünschte Kühlrate zu beeinträchtigen.
Noch weitere Ausführungsformen können eine Menge an Methan in Reaktion auf einen gewünschten Betrag an Widerstand oder Widerstandsverlustminimierung einleiten. Methan kann dann zu einer Komponente zugeführt oder von dieser abgeführt werden, um das gewünschte Widerstandsniveau zu erreichen.
Selbstverständlich ist die obige Zusammenfassung vorgesehen, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden, in vereinfachter Form einzuführen. Sie soll keine Schlüssel- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifizieren, dessen Schutzbereich nur durch die Ansprüche definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen begrenzt, die irgendwelche vorstehend oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebenen Nachteile lösen.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 stellt schematisch eine Beispielausführungsform eines Hybrid-Elektrofahrzeug-Systems dar.
2 stellt schematisch eine Beispielausführungsform eines Kraftmaschinensystems dar.
3–7 stellen Beispielbetriebsverfahren für ein Kraftmaschinensystem dar.
Ausführliche Beschreibung
Im Antriebssystem von Kraftfahrzeugen beruhen Getriebe auf der Drehung von Maschinenteilen und Zahnrädern mit hoher Drehzahl. Im Allgemeinen ist ein Getriebe innerhalb eines Getriebegehäuses eingeschlossen, das ermöglicht, dass sich die Zahnräder und Maschinenteile in Umgebungsluft drehen. Die sich schnell drehenden Maschinenteile erfahren jedoch eine Gegenkraft vom Widerstand der Luft innerhalb des Getriebes. Dieser Widerstand setzt sich in einen Verlust der Kraftstoffeffizienz und des erhältlichen Drehmoments um.
Die Effizienz und Drehmomentverluste in Hybridfahrzeugen werden durch die zusätzlichen rotierenden Teile innerhalb des Elektromotor- und Generatorsystems verschlimmert. In elektrischen und elektrischen Hybridmaschinen ermöglicht eine Leistungsversorgung mit höherer Spannung, dass ein höheres Drehmoment bei niedrigeren Drehzahlen erreicht wird, was zu geringeren Luftwiderstandsverlusten führt. Batterieversorgungen mit höherer Spannung sind jedoch häufig größer und weniger effizient als ihre Gegenstücke mit niedrigerer Spannung. Außerdem weisen Batterien mit höherer Spannung eine kürzere Lebensdauer auf und beruhen auf einer häufigeren Aufladung, was zu einer Entnahme von höherer elektrischer Wattleistung in Einsteck-Hybriden oder einer verringerten Verfügbarkeit von elektrischer Leistung in mit einem Bordgenerator angetriebenen Hybriden führt.
Der Leistungsverlust vom Luftwiderstand ist direkt proportional zur Dichte des Gases oder Fluids, in dem sich die Komponente dreht. Daher können Leistungsverluste durch den Luftwiderstand durch Verringern der Dichte des Gases innerhalb des Gehäuses, das das Getriebe, den Elektromotor oder den Generator umgibt, verringert werden.
Während der Drehung wird eine Menge an Wärme über eine gegenseitige Reibung zwischen den Komponenten erzeugt. Um eine Kraftmaschinenüberhitzung zu verhindern, kann diese Wärme von den Komponenten entfernt und an einen anderen Ort verlagert werden. Dies wird erreicht, wenn die Komponenten mit kühleren Gasen in Kontakt kommen, die Wärme vom System absorbieren und sie in die Atmosphäre oder Kabine über ein Kühlsystem oder die Fahrzeugbewegung während des Betriebs übertragen. Obwohl Leistungsverluste in einem luftlosen Unterdruck- oder Niederdruckgehäuse stark vermindert werden, wird folglich die Kühlung verringert oder beseitigt, was zu einer Kraftmaschinenverschlechterung führt. Daher kann die Luftwiderstandsminderung die Leistungsverluste vom Luftwiderstand mit der gewünschten Kühlung ins Gleichgewicht bringen, wenn der Druck innerhalb der Getriebe-, Motor- und Generatorgehäuse bestimmt wird.
Die Dichte und folglich der Widerstand innerhalb eines starren Gehäuses ist eine Funktion sowohl der Masse des Gases innerhalb des Gehäuses als auch der molekularen Eigenschaften des enthaltenen Gases. Bei STP weist Umgebungsluft eine Dichte von ungefähr 1,2 kg/m³ auf, wohingegen Methan eine Dichte von ungefähr 0,66 kg/m³ aufweist. Folglich kann die Dichte des Gases und folglich der Leistungsverlust durch den Widerstand durch Austauschen der Umgebungsluft innerhalb eines Gehäuses, das rotierende Teile enthält, gegen eine Menge an Methangas und Umgebungsluft/Methan-Gasgemisch verringert werden.
Kraftmaschinen mit komprimiertem Erdgas (CNG) können unter Verwendung einer Kraftstoffquelle arbeiten, die eine Menge an Methan zur Verbrennung enthält. Daher kann in CNG-Kraftmaschinen eine Zufuhr von Methan für die Getriebegehäuse-, Motorgehäuse- oder Generatorgehäusefüllung verfügbar sein, ohne eine zusätzliche Methanquelle hinzuzufügen. Ferner kann in CNG-Kraftmaschinen Methan, das von einem Gehäuse nach dem Absorbieren einer Menge an Wärme abgeführt wird, in die Kraftmaschinen-Kraftstoffleitung zur Verbrennung im Zyklus geführt werden, was Kraftstoffverluste minimiert.
In einer Ausführungsform kann das hier offenbarte System in einem Hybridfahrzeug-Antriebssystem mit einem elektrischen Generator/Motor und einer CNG-Kraftmaschine verwendet werden. Andere Ausführungsformen können ein Antriebssystem mit nur einer Kraftmaschine aufweisen und/oder können nicht anhand von CNG arbeiten. In Nicht-CNG-Kraftmaschinen-Ausführungsformen kann CNG zum Getriebe-, Motor- oder Generatorgehäuse über einen separaten CNG-Quellentank geliefert werden. In diesen Ausführungsformen kann CNG zu einem Lufteinlass oder einem AGR-System zur Verbrennung zugeführt werden oder kann aus dem Fahrzeug abgeführt werden. Noch weitere Ausführungsformen von Nicht-CNG-Kraftmaschinen können einen geschlossenen CNG-Kreislauf für die Zirkulation von CNG durch ein Getriebe-, Motor- oder Generatorgehäuse und ein Kühlsystem aufweisen. In Antriebssystemen mit nur einer Kraftmaschine kann CNG zu einem Getriebegehäuse und/oder zur Kraftmaschine geliefert werden.
1 stellt schematisch ein Beispiel eines Hybridfahrzeugs mit einer mit CNG versorgten Kraftmaschine, einem Generator und einem Elektromotor, der elektrisch mit einer Einsteck-Energiespeichervorrichtung gekoppelt ist, dar. Einige Ausführungsformen können entweder einen Generator oder eine elektrische Einsteck-Speichervorrichtung aufweisen. Ausführungsformen einer elektrischen Speichervorrichtung können Energie speichern, die innerhalb des Generators während regenerativen Bremsens erzeugt wird, und können zusätzlich oder alternativ Energie speichern, die von einer externen Spannungs-/Stromquelle empfangen wird. 2 stellt schematisch eine Ausführungsform einer Kraftmaschine mit Turbolader dar, die mit CNG und/oder Benzin arbeiten kann. 3 zeigt ein Beispielbetriebsverfahren für ein Hybrid-Elektrofahrzeug. 4–7 zeigen Beispielsteuerroutinen für die CNG-Einleitung in ein Getriebesystem. Selbstverständlich können in Hybrid-Elektroausführungsformen die Bezugnahmen auf das Getriebe in den Routinen 400–700 sich zusätzlich oder alternativ auf einen Elektromotor und/oder Generator beziehen. Ferner können sich Bezugnahmen auf ein Getriebe und folglich einen Motor und/oder Generator selbstverständlich auf ein Gehäuse beziehen, das ein Getriebe, einen Motor und/oder einen Generator enthält.
1 stellt schematisch ein Beispiel-Fahrzeugsystem 100 dar, wie von einer Draufsicht gezeigt. Das Fahrzeugsystem 100 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 101 mit einem vorderen Ende, das mit ”VORDERSEITE” bezeichnet ist, und einem hinteren Ende, das mit ”RÜCKSEITE” bezeichnet ist. Das Fahrzeugsystem 100 kann mehrere Räder 130 umfassen. Wie in 1 gezeigt, kann das Fahrzeugsystem 100 beispielsweise ein erstes Paar von Rädern benachbart zum vorderen Ende des Fahrzeugs und ein zweites Paar von Rädern benachbart zum hinteren Ende des Fahrzeugs umfassen.
Das Fahrzeugsystem 100 umfasst eine Kraftstoff verbrennende Kraftmaschine 110 und einen Motor 120. Die Kraftmaschine 110 kann sowohl eine Brennkraftmaschine 110 als auch einen Elektromotor 120 umfassen. Der Motor 120 kann dazu konfiguriert sein, eine andere Energiequelle als die Kraftmaschine 110 zu nutzen oder zu verbrauchen. Die Kraftmaschine 110 kann beispielsweise flüssigen Kraftstoff (z. B. Benzin) oder gasförmigen Kraftstoff (z. B. Erdgas) verbrauchen, um eine Kraftmaschinenausgangsleistung zu erzeugen, während der Motor 120 elektrische Energie verbrauchen kann, um eine Motorausgangsleistung zu erzeugen. An sich kann ein Fahrzeug mit einem Antriebssystem wie z. B. dem in 1 gezeigten als Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) bezeichnet werden.
Das Fahrzeugsystem 100 kann in einer Vielfalt von verschiedenen Modi in Reaktion auf eine Fahrereingabe und Betriebsbedingungen arbeiten. Diese Modi können selektiv ein Antriebssystem aktivieren, deaktivieren oder mit dem Motor 120, dem Generator 160, der Kraftmaschine 110 oder irgendeiner Kombination davon koppeln. Unter ausgewählten Betriebsbedingungen kann der Motor 120 beispielsweise das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 antreiben, wie durch die Linie 122 angegeben, während die Kraftmaschine 110 deaktiviert ist.
Während alternativer Betriebsbedingungen kann die Kraftmaschine 110 in einen deaktivierten Zustand (wie vorstehend beschrieben) gesetzt werden, während der Motor 120 betrieben werden kann, um die Energiespeichervorrichtung 150 aufzuladen. Der Motor 120 kann beispielsweise ein Raddrehmoment vom Antriebsrad 130 empfangen, wie durch die Linie 122 angegeben, wobei der Generator die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie zur Speicherung in der Energiespeichervorrichtung 150 umwandeln kann, wie durch die Linie 124 angegeben. Dieser Vorgang kann als regeneratives Bremsen des Fahrzeugs bezeichnet werden. Der Motor 120 und der Generator 160 können in einigen Ausführungsformen ein einzelne Entität sein, wie z. B. ein Motor, der Generationseigenschaften aufweist. In anderen Ausführungsformen kann jedoch der Generator 160 statt dessen ein Raddrehmoment vom Antriebsrad 130 empfangen, wobei der Generator die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie für die Speicherung in der Energiespeichervorrichtung 150 umwandeln kann, wie durch die Linie 162 angegeben.
Der Motor 120, der Generator 160 und das Getriebe 148 weisen Drehkomponenten auf, die sich innerhalb ihrer jeweiligen Gehäuse oder Umhüllungen drehen. Herkömmlich befinden sich die Drehkomponenten in einer mit Luft gefüllten Umhüllung und erfahren somit Effizienzverluste durch den Luftwiderstand. Atmosphärenluft weist eine Dichte nahe 1,22 kg/m³ auf, wohingegen Methan eine Dichte von 0,66 kg/m³ aufweist, und folglich sind Energieverluste vom Widerstand in einer mit Methan gefüllten Umhüllung niedriger. In einer Ausführungsform kann folglich Methan zum Motor 120, Generator 160 oder Getriebe 148 vom Kraftstofftank zugeführt werden. Methan kann über eine Methanleitung 124 vom Kraftstofftank 144 zugeführt werden. Der Kraftstofftank 144 kann auch Kraftstoff zur Verbrennung in der Kraftmaschine 110 liefern. In einigen Ausführungsformen können das Getriebegehäuse, Motorgehäuse und Generatorgehäuse abgedichtet sein, um den Austritt von Methan zu verhindern, und können einen Unterdruck bilden. Der Motor 120, der Generator 160 und das Getriebe 148 können fluidtechnisch miteinander gekoppelt sein, um die Strömung von Methan zwischen den Komponenten zu ermöglichen. Eine Methanleitung 124 kann direkt mit dem Motor (wie gezeigt), dem Generator oder dem Getriebe gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen können separate Methanleitungen Methan zu einem oder mehreren des Getriebes 148, des Motors 120 und des Generators 160 zuführen. In einem Beispiel können der Motor 120, der Generator 160 und das Getriebe 148 fluidtechnisch gekoppelt sein oder nicht, um den Austausch von Methan zwischen den Komponenten zu ermöglichen. In noch weiteren Ausführungsformen kann Methan zu einer der vorstehend erwähnten Komponenten geliefert werden.
Ein Ventil 151 kann die Strömung von Methan in den Motor 120 steuern. Die Massendurchflussrate von Methan kann durch ein Steuersystem 190 in Reaktion auf eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren 119 gesteuert werden. Diese Sensoren können die Temperatur, den Druck und/oder den Sauerstoffgehalt innerhalb des Motors, Generators oder Getriebes überwachen. Ein zusätzlicher Sensor, der stromabwärts vom Ventil 151 angeordnet ist, kann die Massendurchflussrate von Methan in die Methanzufuhrleitung 124 überwachen. Das Ventil 151 kann auch auf den Druck innerhalb der Leitung 124 reagieren, um einen Druck für einen minimalen Atmosphäreneintritt in den Motor, den Generator oder das Getriebe aufrechtzuerhalten.
Während noch weiterer Betriebsbedingungen kann die Kraftmaschine 110 durch Verbrennen von Kraftstoff, der vom Kraftstoffsystem 140 empfangen wird, wie durch die Linie 142 angegeben, betrieben werden. Die Kraftmaschine 110 kann beispielsweise betrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie durch die Linie 112 angegeben, während der Motor 120 deaktiviert ist. Während anderer Betriebsbedingungen können sowohl die Kraftmaschine 110 als auch der Motor 120 jeweils betrieben werden, um das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 anzutreiben, wie durch die Linien 112 bzw. 122 angegeben. Eine Konfiguration, in der sowohl die Kraftmaschine als auch der Motor selektiv das Fahrzeug antreiben können, kann als Fahrzeugantriebssystem vom parallelen Typ bezeichnet werden. Es ist zu beachten, dass in einigen Ausführungsformen der Motor 120 das Fahrzeug über einen ersten Satz von Antriebsrädern antreiben kann und die Kraftmaschine 110 das Fahrzeug über einen zweiten Satz von Antriebsrädern antreiben kann.
In anderen Ausführungsformen kann das Antriebssystem des Fahrzeugsystems 100 als Fahrzeugantriebssystem vom Reihentyp konfiguriert sein, wobei die Kraftmaschine die Antriebsräder nicht direkt antreibt. Vielmehr kann die Kraftmaschine 110 betrieben werden, um den Motor 120 anzutreiben, der wiederum das Fahrzeug über das Antriebsrad 130 antreiben kann, wie durch die Linie 122 angegeben. Während ausgewählter Betriebsbedingungen kann die Kraftmaschine 110 beispielsweise den Generator 160 antreiben, der wiederum elektrische Energie zu einem oder mehreren des Motors 120, wie durch die Linie 114 angegeben, oder der Energiespeichervorrichtung 150, wie durch die Linie 162 angegeben, zuführen kann.
Als weiteres Beispiel kann die Kraftmaschine 110 betrieben werden, um den Motor 120 anzutreiben, der wiederum eine Generatorfunktion bereitstellen kann, um die Kraftmaschinenausgangsleistung in elektrische Energie umzuwandeln, wobei die elektrische Energie in der Energiespeichervorrichtung 150 zur späteren Verwendung durch den Motor gespeichert werden kann. Ausführungsformen der Energiespeichervorrichtung 150 können beispielsweise eine oder mehrere wiederaufladbare Batterien, Brennstoffzellen und/oder Kondensatoren umfassen. In diesen Beispielen kann elektrische Energie vorübergehend in chemische oder potentielle Energie zur Speicherung umgewandelt werden. Das Fahrzeugantriebssystem kann dazu konfiguriert sein, zwischen zwei oder mehr der vorstehend beschriebenen Betriebsmodi in Reaktion auf Betriebsbedingungen überzugehen.
In einigen Ausführungsformen kann die Energiespeichervorrichtung 150 dazu konfiguriert sein, elektrische Energie zu speichern, die zu anderen elektrischen Lasten zugeführt werden kann, die sich an Bord des Fahrzeugs befinden (andere als der Motor), einschließlich Kabinenheizung und Klimatisierung, Kraftmaschinenstart, Scheinwerfer, Kabinenaudio- und Kabinenvideosysteme, usw.
Das Kraftstoffsystem 140 kann einen oder mehrere Kraftstoffspeichertanks 144 zum Speichern von Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs umfassen. Der Kraftstofftank 144 kann beispielsweise eine Kraftstoffquelle von kondensiertem Erdgas (CNG) wie z. B. Methangas speichern. Andere Ausführungsformen können eine erste Quelle für gasförmigen Kraftstoff, die im Kraftstofftank 144 gespeichert ist, und eine zweite Quelle für flüssigen Kraftstoff, die in einem zusätzlichen Tank gespeichert ist, aufweisen. In diesen Ausführungsformen kann die Quelle für gasförmigen Kraftstoff mit der Kraftmaschine 110 sowie mit dem Motor 120 gekoppelt sein und die Quelle für flüssigen Kraftstoff kann mit der Kraftmaschine 110 gekoppelt sein. Andere Ausführungsformen können die Quelle für gasförmigen Kraftstoff mit dem Motor 120 und nicht mit der Kraftmaschine 110 koppeln, die Kraftmaschine 110 kann mit der Quelle für flüssigen Kraftstoff gekoppelt sein. In einigen Beispielen kann der Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs als Gemisch von zwei oder mehr verschiedenen Kraftstoffen gespeichert sein. Eine Quelle für flüssigen Kraftstoff kann dazu konfiguriert sein, ein Gemisch von Benzin und Ethanol (z. B. E10, E85 usw.) oder ein Gemisch von Benzin und Methanol (z. B. M10, M85 usw.) zu speichern. Eine Quelle für gasförmigen Kraftstoff kann ein Gemisch von Methan, Wasserstoffgas, Sauerstoffgas oder Kohlenstoffmonoxid sein. Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische können zur Kraftmaschine 110 zugeführt werden, wie durch die Linie 142 angegeben. Noch andere geeignete Kraftstoffe oder Kraftstoffgemische können zur Kraftmaschine 110 zugeführt werden, wo sie an der Kraftmaschine verbrannt werden können, um eine Kraftmaschinenausgangsleistung zu erzeugen. Die Kraftmaschinenausgangsleistung kann verwendet werden, um das Fahrzeug anzutreiben, wie durch die Linie 112 angegeben, oder um die Energiespeichervorrichtung 150 über den Motor 120 oder Generator 160 wiederaufzuladen. Es ist zu beachten, dass in einigen Beispielen die erste Quelle für gasförmigen Kraftstoff mit einem Getriebe oder Generator direkt oder über den Motor 120 gekoppelt sein kann.
Zusätzlicher Kraftstoff kann zur Kraftmaschine 110 von einer Getriebespülleitung 157 zugeführt werden. Der Kraftstoff kann zur Verbrennung zusätzlich oder alternativ zu Kraftstoff, der vom Kraftstofftank 144 über die Kraftstoffleitung 142 geliefert wird, zugeführt werden. Die Spülleitung 157 kann Dreiwegeventile 154 umfassen. Das Ventil 154 kann die Spülleitung 110 mit einem Spülkanister 158 koppeln, wenn der Motor arbeitet. Dreiwegeventile 159 können auf Betriebsbedingungen reagieren und können den Spülkanister 158 mit der Kraftstoffleitung 142 koppeln, wenn die Kraftmaschine im Verbrennungsmodus arbeitet. Eine Ventilleitung 159 kann Kraftstoff für anschließende Verbrennungen zuführen, wen ausreichend Druck verfügbar ist. Wenn die Kraftmaschine nicht in einem Verbrennungsmodus arbeitet, kann die Ventilleitung 159 abgekoppelt werden und der Spülkanister 158 mit der Spülleitung 157 über das Ventil 154 gekoppelt werden. Wenn die Kraftmaschine nicht arbeitet, kann folglich Kraftstoff im Spülkanister 158 für die anschließende Verbrennung gespeichert werden, wenn die Kraftmaschine arbeitet. Der Spülkanister 158 kann eine Druckdifferenz zum Beschleunigen des Kraftstoffs in die Kraftstoffleitung über die Ventilleitung 159 bereitstellen. Das Dreiwegeventil 154 kann daher auf den Druck reagieren, der im Spülkanister 158 verfügbar ist, wenn ausreichend Druck nicht verfügbar ist, um Kraftstoff vom Kanister 158 zur Kraftstoffleitung 142 während der Verbrennung zu beschleunigen, kann sich das Ventil 154 schließen, so dass Methan gespeichert werden kann, bis ausreichend Druck im Kanister aufgebaut ist.
Im Spülkanister 158 kann eine Menge an Methan angeordnet sein. Der Spülkanister 158 kann eine Druckdifferenz bereitstellen, so dass Methan in die Kraftstoffleitung vom Spülkanister über das Ventil 154 beschleunigt werden kann. In einigen Ausführungsformen kann Methan vom Spülkanister in den Motor 120, Generator 160 oder in das Getriebe 148 zirkuliert werden.
Das Steuersystem 190 kann mit einem oder mehreren der Kraftmaschine 110, des Motors 120, des Kraftstoffsystems 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und des Generators 160 kommunizieren. Das Steuersystem 190 kann Sensorrückmeldungsinformationen von einem oder mehreren der Kraftmaschine 110, des Motors 120, des Kraftstoffsystems 140, der Energiespeichervorrichtung 150, des Getriebes 148 und des Generators 160 empfangen. Ferner kann das Steuersystem 190 Steuersignale zu einer oder mehreren der Kraftmaschine 110, des Motors 120, des Kraftstoffsystems 140, der Energiespeichervorrichtung 150 und des Generators 160 in Reaktion auf diese Sensorrückmeldung senden. Das Steuersystem 190 kann eine Angabe einer vom Fahrer angeforderten Ausgangsleistung des Fahrzeugantriebssystems von einem Fahrzeugfahrer 102 empfangen. Das Steuersystem 190 kann beispielsweise eine Sensorrückmeldung von einem Pedalpositionssensor 194 empfangen, der mit dem Pedal 192 kommuniziert. Das Pedal 192 kann sich schematisch auf ein Bremspedal und/oder ein Fahrpedal beziehen.
Die Energiespeichervorrichtung 150 kann periodisch elektrische Energie von einer Leistungsquelle 180 empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet (z. B. kein Teil des Fahrzeugs ist), wie durch die Linie 184 angegeben. Als nicht begrenzendes Beispiel kann das Antriebssystem des Fahrzeugsystems 100 als Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) konfiguriert sein, wobei elektrische Energie zur Energiespeichervorrichtung 150 von der Leistungsquelle 180 über ein Kabel 182 zur Übertragung von elektrischer Energie zugeführt werden kann. Während eines Wiederaufladevorgangs der Energiespeichervorrichtung 150 von der Leistungsquelle 180 kann das Kabel 182 zur elektrischen Übertragung die Energiespeichervorrichtung 150 und die Leistungsquelle 180 elektrisch koppeln. Während das Fahrzeugantriebssystem betrieben wird, um das Fahrzeug anzutreiben, kann das Kabel 182 zur elektrischen Übertragung zwischen der Leistungsquelle 180 und der Energiespeichervorrichtung 150 getrennt werden. Das Steuersystem 190 kann die Menge an elektrischer Energie, die in der Energiespeichervorrichtung gespeichert wird, die als Ladungszustand (SOC) bezeichnet werden kann, identifizieren und/oder steuern.
In anderen Ausführungsformen kann das Kabel 182 zur elektrischen Übertragung weggelassen werden, wobei elektrische Energie drahtlos an der Energiespeichervorrichtung 150 von der Leistungsquelle 180 empfangen werden kann. Die Energiespeichervorrichtung 150 kann beispielsweise elektrische Energie von der Leistungsquelle 180 über eine oder mehrere von elektromagnetischer Induktion, Funkwellen und elektromagnetischer Resonanz empfangen. An sich sollte erkannt werden, dass irgendeine geeignete Methode zum Wiederaufladen der Energiespeichervorrichtung 150 von einer Leistungsquelle verwendet werden kann, die keinen Teil des Fahrzeugs bildet. In dieser Weise kann der Motor 120 das Fahrzeug unter Verwendung der anderen Energiequelle als des von der Kraftmaschine 110 verwendeten Kraftstoffs antreiben.
Das Kraftstoffsystem 140 kann periodisch Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle empfangen, die sich außerhalb des Fahrzeugs befindet. Als nicht begrenzendes Beispiel kann das Antriebssystem des Fahrzeugsystems 100 durch Empfangen von Kraftstoff über eine Kraftstoffausgabevorrichtung 170 aufgetankt werden, wie durch die Linie 172 angegeben. In einigen Ausführungsformen kann der Kraftstofftank 144 dazu konfiguriert sein, den von der Kraftstoffausgabevorrichtung 170 empfangenen Kraftstoff zu speichern, bis er zur Kraftmaschine 110 zur Verbrennung zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen kann das Steuersystem 190 eine Angabe des Füllstandes des im Kraftstofftank 144 gespeicherten Kraftstoffs über einen Kraftstofffüllstandsensor empfangen. Der Füllstand des im Kraftstofftank 144 gespeicherten Kraftstoffs (z. B. wie durch den Kraftstofffüllstandsensor identifiziert) kann zum Fahrzeugfahrer beispielsweise über eine Kraftstoffanzeige oder eine Anzeigelampe, die bei 196 angegeben ist, übermittelt werden.
Dieses Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug, wie mit Bezug auf das Antriebssystem des Fahrzeugsystems 100 beschrieben, kann dazu konfiguriert sein, eine sekundäre Form von Energie (z. B. elektrische Energie) zu verwenden, die periodisch von einer Energiequelle empfangen wird, die ansonsten kein Teil des Fahrzeugs ist.
Selbstverständlich kann, obwohl 1 ein Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug zeigt, in anderen Beispielen das Fahrzeugsystem 100 ein Hybrid-Fahrzeugsystem ohne Einsteckkomponenten sein. In anderen Beispielen kann das Fahrzeugsystem 100 ferner kein Hybridfahrzeug sein, sondern kann ein anderer Typ von Fahrzeug mit anderen Antriebsmechanismen sein, z. B. ein Fahrzeug mit einer Benzinkraftmaschine oder einer CNG-Kraftmaschine, das andere Antriebssysteme umfassen kann oder nicht.
2 stellt eine Beispielausführungsform eines Zylinders 200 der Kraftmaschine 110 dar. Es ist zu beachten, dass der Zylinder 200 einem von mehreren Kraftmaschinenzylindern entsprechen kann. Der Zylinder 200 ist zumindest teilweise durch Brennkammerwände 232 und einen Kolben 236 definiert. Der Kolben 236 kann mit einer Kurbelwelle 240 über eine Verbindungsstange zusammen mit anderen Kolben der Kraftmaschine gekoppelt sein. Die Kurbelwelle 240 kann mit dem Antriebsrad 130, dem Motor 120 oder dem Generator 160 über ein Getriebe wirksam gekoppelt sein.
Der Zylinder 200 kann Einlassluft über einen Einlassdurchgang 242 empfangen. Der Einlassdurchgang 242 kann auch mit anderen Zylindern der Kraftmaschine 110 sowie dem Zylinder 200 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen können einer oder mehrere der Einlassdurchgänge eine Aufladevorrichtung wie z. B. einen Turbolader oder einen Lader umfassen. 2 zeigt beispielsweise die Kraftmaschine 110 mit einem Turbolader mit einem Kompressor 174 konfiguriert, der zwischen den Einlassdurchgängen 242 und 244 angeordnet ist, und einer Auslassturbine 176, die entlang des Auslassdurchgangs 248 angeordnet ist. Der Kompressor 274 kann zumindest teilweise durch die Auslassturbine 276 über eine Welle 280 angetrieben werden, wobei die Aufladevorrichtung als Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, wie z. B. wenn die Kraftmaschine 110 mit einem Lader versehen ist, kann jedoch die Auslassturbine 276 wahlweise weggelassen werden, wobei der Kompressor 274 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder der Kraftmaschine angetrieben werden kann. Der Einlassdurchgang 242 kann eine Drosselklappe 262 mit einer Drosselplatte 264 umfassen, die durch das Steuersystem 190 eingestellt werden kann, um die Strömung von Einlassluft, die zu den Kraftmaschinenzylindern zugeführt wird, zu verändern. Die Drosselklappe 262 kann beispielsweise stromabwärts des Kompressors 274 angeordnet sein, wie in 2 gezeigt, oder kann alternativ stromaufwärts des Kompressors 274 vorgesehen sein.
Der Zylinder 200 kann mit dem Einlassdurchgang 242 über ein oder mehrere Einlassventile 252 in Verbindung stehen. Der Zylinder 200 kann Auslassprodukte der Verbrennung über einen Auslassdurchgang 248 auslassen. Der Zylinder 200 kann mit dem Auslassdurchgang 248 über ein oder mehrere Auslassventile 254 in Verbindung stehen. Der Auslassdurchgang 248 kann Abgase von anderen Zylindern der Kraftmaschine 110 zusätzlich zum Zylinder 200 empfangen. Ein Abgassensor 226 ist mit dem Auslassdurchgang 248 stromaufwärts einer Abgasreinigungsvorrichtung 270 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 226 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Liefern einer Angabe des Abgas-AFR sein, wie z. B. ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (universeller oder Breitband-Abgassauerstoffsensor), ein Sauerstoffsensor mit zwei Zuständen oder EGO (wie dargestellt), ein HEGO (erhitzter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Abgasreinigungsvorrichtung 270 kann ein Dreiwege-Katalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Abgasreinigungsvorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Zylinder 200 wahlweise eine Zündkerze 292 umfassen, die durch ein Zündsystem 288 betätigt werden kann. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 266 kann im Zylinder vorgesehen sein, um den Kraftstoff direkt zu diesem zuzuführen. In anderen Ausführungsformen kann jedoch die Kraftstoffeinspritzdüse innerhalb des Einlassdurchgangs 242 stromaufwärts des Einlassventils 252 angeordnet sein. Die Kraftstoffeinspritzdüse 266 kann durch einen Treiber 268 betätigt werden.
In 2 ist die Kraftstoffeinspritzdüse 266 zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in diesen im Verhältnis zur Impulsbreite eines Signals FPW, das vom Steuersystem 190 über einen elektronischen Treiber 268 empfangen wird direkt mit dem Zylinder 200 gekoppelt gezeigt. In dieser Weise schafft die Kraftstoffeinspritzdüse 266 das, was als Direkteinspritzung (nachstehend als ”DI” bezeichnet) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 200 bekannt ist. Wie gezeigt, kann die Einspritzdüse 166 eine Seiteneinspritzdüse sein, sie kann auch über dem Kolben angeordnet sein, wie z. B. nahe der Position der Zündkerze 292. Eine solche Position kann das Mischen und Verbrennen verstärken, wenn die Kraftmaschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit von einigen Kraftstoffen auf Alkoholbasis. Alternativ kann die Einspritzdüse über und nahe dem Einlassventil angeordnet sein, um das Mischen zu verstärken. Kraftstoff kann zur Kraftstoffeinspritzdüse 266 von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 272 mit einem Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen, einer Kraftstoffverteilerleitung und einem Treiber 268 zugeführt werden. Alternativ kann der Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck zugeführt werden, in welchem Fall der Zeitpunkt der Direktkraftstoffeinspritzung während des Kompressionshubs begrenzter sein kann, als wenn ein Hochdruck-Kraftstoffsystem verwendet wird. Obwohl nicht gezeigt, kann der Kraftstofftank ferner einen Druckwandler aufweisen, der ein Signal zum Steuersystem 190 liefert.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 266 kann in einer Konfiguration, die das schafft, was als Kanaleinspritzung von Kraftstoff (nachstehend als ”PFI” bezeichnet) in den Einlasskanal stromaufwärts des Zylinders 200 bekannt ist, vielmehr im Einlassdurchgang 246 als im Zylinder 200 angeordnet sein.
Der Zylinder 200 kann ein Kompressionsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis von Volumina, wenn sich der Kolben 236 am unteren Totpunkt befindet, zum oberen Totpunkt ist. Herkömmlich liegt das Kompressionsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen verschiedene Kraftstoffe verwendet werden, kann jedoch das Kompressionsverhältnis erhöht werden. Dies kann beispielsweise stattfinden, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Kompressionsverhältnis kann auch erhöht werden, wenn eine Direkteinspritzung verwendet wird, aufgrund ihrer Auswirkung auf das Kraftmaschinenklopfen.
Ein nicht begrenzendes Beispiel des Steuersystems 190 ist schematisch in 2 dargestellt. Das Steuersystem 190 kann ein Verarbeitungsuntersystem (CPU) 202 umfassen, das einen oder mehrere Prozessoren umfassen kann. Die CPU 202 kann mit dem Speicher kommunizieren, einschließlich eines oder mehrerer eines Festwertspeichers (ROM) 206, eines Direktzugriffsspeichers (RAM) 208 und eines Haltespeichers (KAM) 210. Als nicht begrenzendes Beispiel kann dieser Speicher Befehle speichern, die vom Verarbeitungsuntersystem ausführbar sind. Die Prozessabläufe, Funktionalität und Verfahren, die hier beschrieben werden, können als Befehle dargestellt werden, die im Speicher des Steuersystems gespeichert sind, die vom Verarbeitungsuntersystem ausgeführt werden können.
Die CPU 202 kann mit verschiedenen Sensoren und Aktuatoren der Kraftmaschine 110 über eine Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 204 kommunizieren. Als nicht begrenzendes Beispiel können diese Sensoren eine Sensorrückmeldung in Form von Betriebsbedingungsinformationen zum Steuersystem liefern und können umfassen: eine Angabe einer Luftmassenströmung (MAF) durch den Einlassdurchgang 242 über den Sensor 220, eine Angabe des Krümmerluftdrucks (MAP) über den Sensor 222, eine Angabe der Drosselklappenposition (TP) über die Drosselklappe 262, eine Angabe der Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) über den Sensor 212, der mit dem Kühlmitteldurchgang 214 in Verbindung stehen kann, eine Angabe der Kraftmaschinendrehzahl (PIP) über den Sensor 218, eine Angabe des Abgas-Sauerstoffgehalts (EGO) über den Abgas-Zusammensetzungssensor 226, eine Angabe der PCV-Abgasfeuchtigkeit und des Kohlenwasserstoffgehalts über den PCV-Auslassleitungsgassensor 233, eine Angabe der Einlassventilposition über den Sensor 255 und eine Angabe der Auslassventilposition über den Sensor 257, unter anderem. Der Sensor 233 kann beispielsweise ein Feuchtigkeitssensor, ein Sauerstoffsensor, ein Kohlenwasserstoffsensor und/oder Kombinationen davon sein.
Das Einlassventil 252 kann durch das Steuersystem 190 über einen Aktuator 251 gesteuert werden. Ebenso kann das Auslassventil 254 durch das Steuersystem 190 über einen Aktuator 253 gesteuert werden. Während einiger Bedingungen kann das Steuersystem 190 die zu den Aktuatoren 251 und 253 gelieferten Signale verändern, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Position des Einlassventil 252 und des Auslassventils 254 kann durch jeweilige Ventilpositionssensoren (nicht dargestellt) bestimmt werden. Die Ventilaktuatoren können vom elektrischen Ventilbetätigungstyp oder Nockenbetätigungstyp oder einer Kombination davon sein. Die Einlass- und Auslassventilzeitsteuerung kann gleichzeitig gesteuert werden oder irgendeine einer Möglichkeit einer variablen Einlassnockenzeitsteuerung, variablen Auslassnockenzeitsteuerung, doppelten unabhängigen variablen Nockenzeitsteuerung oder festen Nockenzeitsteuerung kann verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken umfassen und kann eines oder mehrere von Systemen zum Nockenprofilschalten (CPS), zur variablen Nockenzeitsteuerung (VCT) und variablen Ventilzeitsteuerung (VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL) verwenden, die durch das Steuersystem 190 betätigt werden können, um den Ventilbetrieb zu verändern. Der Zylinder 200 kann beispielsweise alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das über Nockenbetätigung, einschließlich CPS und/oder VCT, gesteuert wird, umfassen. In anderen Ausführungsformen können die Einlass- und Auslassventile durch einen gemeinsamen Ventilaktuator oder ein gemeinsames Ventilbetätigungssystem oder einen Aktuator oder ein Betätigungssystem mit variabler Ventilzeitsteuerung gesteuert werden.
3 zeigt eine Routine 300 hoher Ebene zum Betreiben des Antriebssystems eines Hybrid-Elektrofahrzeugs wie z. B. des Antriebssystems des Fahrzeugsystems 100, das in 1 gezeigt ist. Die Routine 300 kann bei eingeschalteter Kraftmaschine durchgeführt werden und kann anschließend wiederholt durchgeführt werden, um eine Bestimmung des Betriebsmodus des Antriebssystems bereitzustellen.
Die Routine 300 kann bei 302 beginnen, wo das Steuersystem 190 den Ladungszustand (SOC) der Batterie 158 oder einer anderen Energiespeichervorrichtung bewertet, die Leistung zum Motor 120 liefern kann. Die Steuereinheit kann auch andere Betriebsparameter der Batterie lesen, beispielsweise kann die Batteriespannung oder Batteriekapazität gelesen werden. Bei 304 kann das Steuersystem 190 als nächstes die Fahrzeuggeschwindigkeit lesen, wie durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor bestimmt. Bei 306 kann das Steuersystem 190 als nächstes die Fahrerdrehmomentanforderung lesen. Die Fahrerdrehmomentanforderung kann eine Funktion der Fahrpedalposition sein, die durch einen Pedalpositionssensor bestimmt wird, und kann auch eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit sein, wie bei 304 bestimmt, und kann auch andere Messungen durch zusätzliche Bordsensoren 119 verwenden. Bei 307 können andere Betriebsbedingungen vom Steuersystem 190 gelesen werden. Diese können den Kraftstofffüllstand, Umgebungsbedingungen wie z. B. Temperatur und Feuchtigkeit, Kraftstoffverwendungsraten, Fahrzeugort, wie durch ein globales Positionsbestimmungssystem bestimmt, oder andere Bedingungen oder Messungen, die durch zusätzliche Bordsensoren 119 festgestellt werden, umfassen.
Bei 308 kann das Steuersystem 190 als nächstes einen vorherrschenden Betriebsmodus auf der Basis der Werte der Betriebsparameter, die in 302–307 bewertet werden, bestimmen. Der Einfachheit halber sind drei beispielhafte Betriebsmodi gezeigt, es können jedoch zusätzliche Betriebsmodi in Abhängigkeit vom Fahrzeug, vom Antriebssystem, vom Kraftstoffsystem, vom Kraftmaschinensystem und von anderen Konstruktionsparametern verfügbar sein, die eine alternative oder zusätzliche Kraftstoffquelle, mehrere Batterien oder andere Energiespeichervorrichtungen oder die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Turboladers umfassen können. Die Routine 300 kann sich zu 310 begeben, wenn ein Betrieb mit eingeschalteter Kraftmaschine und ausgeschaltetem Motor bestimmt wird. Die Routine 300 kann sich zu 312 begeben, wenn ein Betrieb mit sowohl eingeschalteter Kraftmaschine als auch eingeschaltetem Motor bestimmt wird. Die Routine 300 kann sich zu 314 begeben, wenn ein Betrieb mit eingeschaltetem Motor und ausgeschalteter Kraftmaschine bestimmt wird. In einer Beispielausführungsform eines Fahrzeugs kann das Steuersystem 190 selektiv einige oder alle der Zylinder 30 aktivieren können. Wenn in diesen Beispielsystemen die Kraftmaschine 10 in Schritt 310 oder 312 eingeschaltet ist, können gemäß der Bewertung der Betriebsparameter bei 308 ein oder mehrere Zylinder aktiviert werden und ein oder mehrere Zylinder können deaktiviert werden.
Wenn der Motor bei 310 allein arbeitet oder der Motor und die Kraftmaschine bei 312 arbeiten, kann sich das Verfahren weiterbewegen, um festzustellen, ob der Druck im Motor über einem Schwellenwert liegt. Der Druck kann durch einen oder mehrere Sensoren bestimmt werden, die innerhalb des Motors, Generators oder Getriebes angeordnet sind. Der Schwellenwert kann einer Menge an CH₄ innerhalb einer Motor- oder Getriebekomponente, um einen Luftwiderstandsbetrag oder ein gewünschtes AFR in einer oder mehreren der vorstehend erwähnten Komponenten zu erreichen, entsprechen. Der Schwellenwert kann durch eines der hier beschriebenen Verfahren bestimmt werden.
Wenn der Druck unter einem Schwellenwert liegt, kann Kraftstoff in den Motor, den Generator, das Getriebe oder irgendeine Komponente davon eingeleitet werden. Methan innerhalb des Gehäuses, das die rotierenden Komponenten enthält, kann die Menge an Luft innerhalb des Gehäuses verringern und sie gegen Methan mit niedrigerer Dichte austauschen. Die niedrigere Dichte von Methan kann zu verringerter Reibung und verringertem Widerstand, der durch die sich bewegenden Komponenten erfahren wird, zu einem kühleren Betrieb und einer größeren Effizienz führen.
Wenn bei 314 der Motor ausgeschaltet ist und die Verbrennung innerhalb der Kraftmaschine stattfindet, kann bei 320 festgestellt werden, ob der Druck innerhalb des Spülkanisters über einem Schwellenwert liegt. Dieser Schwellenwert kann einem Druck entsprechen, der eine Kraftstoffeinleitung in die Kraftstoffleitung vom Spülkanister, Generator, Motor oder Getriebe erreichen kann. In Ausführungsformen unter Verwendung von kondensiertem Erdgas oder eines Turboladers kann der Druck in der Kraftstoffleitung hoch sein, folglich kann ein ausreichend höherer Druck innerhalb des Spülkanisters existieren, um die Einleitung von Methan in die Kraftstoffleitung zu ermöglichen und eine Rückströmung zu verhindern. Dieser ausreichend erhöhte Druck kann zur Menge an Methan im Kanister proportional sein, wenn der Druck bei 320 nicht über dem Schwellenwert liegt, kann folglich der Prozess bei 326 enden, um einen zusätzlichen Aufbau von Kraftstoff innerhalb des Kanisters während des anschließenden Motorbetriebs zu ermöglichen. In anderen Ausführungsformen kann Kraftstoff vom Kraftstofftank vorübergehend gesperrt werden, um zu ermöglichen, dass sich ein Unterdruck innerhalb der Kraftstoffleitung bildet. Dieser niedrigere Druck kann den Schwellenwert für die Kraftstoffeinleitung vom Spülkanister bei 320 senken. In noch weiteren Ausführungsformen kann 320 durch die Beendung eines Ereignisses mit eingeschalteter Kraftmaschine eingeleitet werden. Die Beendung eines Ereignisses mit eingeschalteter Kraftmaschine kann die Zufuhr von CNG zur Kraftmaschine anhalten und kann folglich den Druck in der Kraftstoffleitung verringern, was folglich den Druckschwellenwert senkt, der die Kraftstoffeinleitung erreichen kann, was bei 320 bestimmt wird.
Wenn genügend Druck innerhalb des Kanisters existiert, kann die Routine zu 324 fortfahren. Bei 324 kann der innerhalb des Spülkanisters gespeicherte Kraftstoff durch Betätigen eines Einwegventils in die Kraftstoffleitung eingeleitet werden. Die Einleitung kann fortfahren, bis der Kanister leer ist, oder kann enden, wenn der Druck innerhalb des Kanisters unter einen Schwellenwert fällt. In die Kraftstoffleitung eingeleiteter Kraftstoff kann dann zur Kraftmaschine für die anschließende Verbrennung zugeführt werden. Der Prozess kann bei 326 enden. Der Prozess kann kontinuierlich oder in gegebenen Zeitintervallen wiederholt werden, er kann auch bei einem Ereignis mit eingeschalteter Kraftmaschine, oder wenn der Druck innerhalb des Spülkanisters, Motors, Generators oder Getriebes über einem Schwellenwert liegt, eingeleitet werden.
4 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 400 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Verfahren 400 kann durch das Steuersystem 190 ausgeführt werden. Das Verfahren 400 kann als Subroutine eines anderen Verfahrens, beispielsweise des Verfahrens 300, implementiert werden. Insbesondere kann das Verfahren 400 in einem mit gasförmigem Kraftstoff versorgten, mit zwei Kraftstoffen versorgten oder mit mehreren Kraftstoffen versorgten Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor, beispielsweise dem in 1 dargestellten System, implementiert werden. Das Verfahren 400 kann als Teil einer Routine ausgeführt werden, um den Luftwiderstand in einem Motor, Generator, Getriebe oder irgendeiner Kombination davon zu mindern.
Bei 404 können Betriebsbedingungen gemessen werden. Betriebsbedingungen können die Kraftmaschinendrehzahl, die Last und den Druck innerhalb des Motors, Generators, Getriebes oder irgendeiner Kombination davon umfassen. Bei 406 kann ein Luftwiderstandsbetrag, der im Motor gewünscht ist, bestimmt werden. Ein gewünschter Luftwiderstandsbetrag kann auf die bei 406 gemessenen Betriebsbedingungen reagieren. Der minimale Druckbetrag von Methan kann bestimmt werden, um einen Luftwiderstandsbetrag zu erreichen, der bei 408 bestimmt wird. Der minimale gewünschte Druckbetrag kann auf eine oder mehrere Betriebsbedingungen, die bei 402 gemessen werden, sowie das vorherrschende Luft/Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Motors, Generators und/oder Getriebes reagieren.
Ein Ausmaß an Getriebekühlung kann bei 410 bestimmt werden. Das Ausmaß an gewünschter Getriebekühlung kann auf die herrschende Temperatur innerhalb des Getriebes reagieren. In anderen Ausführungsformen kann ein Ausmaß an gewünschter Kühlung im Motor und/oder Generator bestimmt werden und kann zusätzlich oder alternativ zum Ausmaß an gewünschter Kühlung im Getriebe verwendet werden. Obwohl ein verringerter Luftwiderstand in einer der vorstehend erwähnten Komponenten durch einen verringerten Druck und folglich eine verringerte Menge an Methan in einer der obigen Komponenten geschaffen werden kann, kann eine Menge an Gas oder Luft erwünscht sein, um eine Kühlung durch zirkulierendes Gas oder zirkulierende Luft durch eine oder mehrere der Systeme mit sich bewegenden Komponenten erwünscht sein. Luft oder Gas kann Wärme absorbieren, die dann von der erhitzten Komponente abgeführt wird, um eine Kühlung zu erreichen.
Bei 412 kann festgestellt werden, ob die vom Motor gewünschte Leistung über einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann auf den Betrag an angefordertem Drehmoment sowie den Betriebszustand des Fahrzeugs reagieren, einschließlich der aktuellen Ausgangsleistung einer Kraftmaschine oder der innerhalb eines Energiespeichersystems verbleibenden Leistung, die teilweise verwendet werden kann, um den Motor anzutreiben. Das Energiespeichersystem kann eine Batterie umfassen, die Leistung von einer externen Vorrichtung, der Kraftmaschine und/oder regenerativem Bremsen empfangen kann.
Wenn die Leistungsanforderung über einem Schwellenwert liegt, dann kann festgestellt werden, ob das gewünschte Ausmaß an Getriebekühlung über einem Schwellenwert liegt. In anderen Ausführungsformen kann die gewünschte Kühlung innerhalb des Motors oder Generators bei 410 bestimmt und bei 416 mit einem Schwellenwert verglichen werden. Wenn die gewünschte Kühlung über einem Schwellenwert liegt, kann der gewünschte Druck innerhalb des Getriebes als minimaler gewünschter Druckbetrag, um einen gewünschten Luftwiderstand zu erreichen, wie bei 408 bestimmt, plus einen maximalen zusätzlichen Druckbetrag bestimmt werden.
Der maximale zusätzliche Druckbetrag kann auf das herrschende AFR innerhalb des Getriebes, Motors, Generators oder irgendeiner Kombination davon reagieren. Der maximale Betrag an zusätzlichem Druck kann auch eine Funktion der Menge an Methan sein, die zum System zugegeben werden kann, um ein AFR unter einem Entflammbarkeitsschwellenwert zu erhalten. Dies kann bestimmt werden, um eine Entzündung in irgendeiner der vorstehend erwähnten Komponenten zu verhindern.
Da Methan innerhalb eines begrenzten AFR-Fensters entflammbar ist, schafft Methan einen erhöhten Bereich von erreichbaren AFRs als andere Kraftstoffe mit niedrigerer Dichte wie z. B. Wasserstoff. Eine Entzündung in einer der vorstehend erwähnten Komponenten kann eine Verschlechterung verursachen. Der Entflammbarkeitsschwellenwert kann auch auf den Druck reagieren, so dass der gewünschte Druck eine Funktion des AFR von der Methaneinleitung sowie des Drucks innerhalb des Systems, der durch die erhöhte Menge an Methaneinleitung erreicht wird, sein kann.
Wenn die gewünschte Getriebekühlung bei 416 unter einem Schwellenwert liegt, kann ein gewünschter Druckbetrag eine Funktion des minimalen Drucks, um einen gewünschten Luftwiderstand zu erreichen, der bei 408 bestimmt wird, plus ein minimaler zusätzlicher Druckbetrag sein. Der minimale zusätzliche Druckbetrag kann auch auf den Entflammbarkeitsschwellenwert von Methan durch eines der in Bezug auf 420 beschriebenen Verfahren reagieren.
Wenn bei 414 die gewünschte Leistung unter einem Schwellenwert liegt, dann kann bestimmt werden, ob das gewünschte Ausmaß an Getriebekühlung über einem Schwellenwert liegt. In anderen Ausführungsformen kann die gewünschte Kühlung innerhalb des Getriebes bei 410 bestimmt und bei 416 mit einem Schwellenwert verglichen werden. Wenn die gewünschte Kühlung über einem Schwellenwert liegt, kann der gewünschte Druck innerhalb des Getriebes als minimaler Druckbetrag, der gewünscht ist, um einen gewünschten Luftwiderstand zu erreichen, wie bei 408 bestimmt, plus ein minimaler zusätzlicher Druckbetrag bei 422 bestimmt werden. Der minimale Betrag an zusätzlichem Druck kann derselbe oder anders sein als der minimale Betrag an zusätzlichem Druck, der bestimmt wird, wenn das gewünschte Ausmaß an Getriebekühlung bei 416 unter einem Schwellenwert liegt.
Wenn die gewünschte Leistung bei 414 unter einem Schwellenwert liegt und das Ausmaß an Getriebekühlung bei 418 unter einem Schwellenwert liegt, dann kann bei 424 der gewünschte Druck innerhalb des Motors, Generators und/oder Getriebes als minimaler Druckbetrag bestimmt werden, der einen Betrag an Luftwiderstand erreichen kann, wie bei 408 bestimmt.
In einigen Ausführungsformen kann die gewünschte Getriebekühlung eine Funktion der gewünschten Leistung zusätzlich oder alternativ zur Temperatur innerhalb einer der vorstehend erwähnten Komponenten, die Methan vom Kraftstofftank empfangen, sein. Ebenso kann sie eine Funktion des AFR und des Drucks unter einer Entflammbarkeitsgrenze von Methan sein.
Der gewünschte Druck kann dann zu einem Steuersystem übermittelt werden und eine Menge an Methan kann in den Motor, den Generator oder das Getriebe über ein Ventil eingeleitet oder diesem zugeführt werden. Eine Menge an Methan kann auch von einer der vorstehend erwähnten Komponenten über ein Ventil freigesetzt und zu einem Spülkanister zugeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Menge an freigesetztem Methan eine Funktion der gewünschten Kühlung sein. Eine Menge an eingeleitetem oder zugeführtem Methan kann dann eine Funktion der Menge an freigesetztem Methan und/oder des aktuellen Drucks innerhalb einer vorstehend erwähnten Komponente sowie des gewünschten Drucks sein. Ein Ausmaß an gewünschter Kühlung und die aktuelle Temperatur des Methans können beispielsweise verwendet werden, um eine Menge an vom System freizusetzendem Methan zu bestimmen. Eine Menge an zugeführtem Methan kann dann in Reaktion auf den Druck innerhalb des Systems, nachdem die Menge an Methan freigesetzt ist, und den gewünschten Druck, wie bei 420, 422 oder 424 bestimmt, bestimmt werden. Das Verfahren kann bei 426 enden. Das Verfahren kann sich unmittelbar, in gegebenen Zeitintervallen oder in Reaktion auf Betriebsbedingungen wiederholen.
5 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 500 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Verfahren 500 kann vom Steuersystem 190 ausgeführt werden. Das Verfahren 500 kann als Subroutine eines anderen Verfahrens, beispielsweise des Verfahrens 300, implementiert werden. Insbesondere kann das Verfahren 500 in einem mit gasförmigem Kraftstoff versorgten, mit zwei Kraftstoffen versorgten oder mit mehreren Kraftstoffen versorgten Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor, beispielsweise dem in 1 dargestellten System, implementiert werden. Das Verfahren 500 kann als Teil einer Routine ausgeführt werden, um den Luftwiderstand in einem Motor, Generator, Getriebe oder irgendeiner Kombination davon zu mindern.
Bei 504 können Betriebsbedingungen gemessen werden. Betriebsbedingungen können die Kraftmaschinendrehzahl, die Last und den Druck innerhalb des Motors, Generators, Getriebes oder irgendeiner Kombination davon umfassen. Bei 506 kann ein gewünschter Luftwiderstandsbetrag im Motor bestimmt werden. Ein gewünschter Luftwiderstandsbetrag kann auf die bei 506 gemessenen Betriebsbedingungen reagieren. Der minimale Druckbetrag von Methan kann bestimmt werden, um einen bei 508 bestimmten Luftwiderstandsbetrag zu erreichen. Der minimale gewünschte Druckbetrag kann auf eine oder mehrere bei 502 gemessene Betriebsbedingungen sowie das herrschende Luft/Kraftstoff-Verhältnis innerhalb des Motors, Generators und/oder Getriebes reagieren.
Bei 510 kann ein minimaler Druckbetrag innerhalb des Spülkanisters, der den Kanister entweder vollständig oder teilweise von Methan spülen kann, bestimmt werden. Der minimale Spüldruck kann auf einen herrschenden Druck innerhalb der Kraftstoffeinlassleitung sowie einen herrschenden Druck innerhalb des Spülkanisters oder der Spülleitung reagieren. Ein minimaler Druck kann einem Druck entsprechen, der den Kanister teilweise von Methan spülen kann, er kann sich auch auf einen minimalen Druck innerhalb des Kanisters über einem Druck innerhalb der Kraftstoffleitung, der den Kanister von einer vorbestimmten Menge an Methan spülen kann, beziehen.
Bei 512 kann eine minimale Menge an Methan innerhalb des Spülkanisters, um den minimalen Spüldruck zu erreichen, bestimmt werden. Diese Menge kann auf einen Druck innerhalb des Kanisters, der Kraftstoffleitung reagieren oder kann eine vorbestimmte Beziehung zwischen dem Spüldruck und der Masse an Methan innerhalb des Kanisters, wie durch ein Steuersystem bestimmt, sein.
Dann kann festgestellt werden, ob die Kraftmaschine unter einer Niederdruck-Steuerbedingung betrieben wird. Eine Niederdruck-Steuerbedingung kann eine Bedingung sein, unter der ein minimaler Druck von Methan innerhalb des Getriebes, Generators, Motors oder Antriebsstrangs gewünscht ist. Dieser Schwellenwert kann über eines der hier beschriebenen Verfahren oder ein alternatives Verfahren, das ansonsten nicht angegeben ist, bestimmt werden. Niederdruck-Steuerbetriebsbedingungen können auf einen Betrieb nur mit Kraftmaschine, nur mit Motor oder mit dualer Leistung und/oder die Kühlanforderungen innerhalb einer Motor- oder Getriebekomponente reagieren. Wenn der gewünschte Druck in einer oder mehreren der vorstehend erwähnten Komponenten bei 514 geringer ist als ein Schwellenwert, der einer Niederdruckbedingung entspricht, kann die Routine 500 zu 516 fortfahren. Wenn der gewünschte Druck bei 514 über einem Schwellenwert liegt, kann die Routine 500 zu 518 fortfahren.
Bei 516 kann eine minimale Menge an Methan vom Kraftstofftank zum Getriebe, Motor oder Generator zugeführt werden. Außerdem kann eine Menge zu einer oder mehreren Komponenten von einer Kraftstoffleitung direkt zugeführt werden; die Komponenten können dann fluidtechnisch gekoppelt werden, um Methan von der Kraftstoffleitung über eine oder mehrere der vorstehend erwähnten Komponenten zu empfangen. Wie in der Routine 500 beschrieben, kann beispielsweise eine minimale Menge an Methan in Reaktion auf eine Niederdruck-Steuerbedingung in das Getriebe eingeleitet oder zu diesem zugeführt werden. Dieses Methan kann zum Getriebe über eine Konfiguration wie z. B. die schematisch in 1 dargestellte zugeführt werden, so dass eine minimale Menge an Methan in den Motor eingeleitet oder diesem zugeführt wird und dann zum Getriebe über einen fluidtechnisch gekoppelten Generator zugeführt wird. In noch weiteren Ausführungsformen kann in jede der vorstehend erwähnten Komponenten eine minimale Menge an Methan eingeleitet werden und sie können jeweils unabhängig mit einem Spülkanister gekoppelt werden. Andere Ausführungsformen können den Kraftstofftank mit einer Komponente koppeln, die mit einer oder mehreren zusätzlichen Komponenten in irgendeiner geeigneten Anordnung gekoppelt sein kann.
Wenn das Fahrzeug nicht in einem Niederdruck-Steuermodus arbeitet, wie bei 514 bestimmt, kann eine Menge an Methan, um den minimalen Spüldruck zu erreichen, wie bei 512 bestimmt, sowie eine zusätzliche Menge an Methan eingeleitet oder zugeführt werden. Die zusätzliche Menge an Methan kann auf eine oder mehrere Betriebsbedingungen reagieren und kann durch eines der hier beschriebenen Verfahren oder andere Verfahren, die ansonsten nicht angegeben sind, bestimmt werden. Die zusätzliche Menge an eingeleitetem oder zugeführtem Methan kann beispielsweise eine Funktion eines gewünschten Ausmaßes an Kühlung oder eines gewünschten Luftwiderstandsbetrags innerhalb des Motors, Generators, Getriebes und/oder Antriebsstrangs sein. Das Verfahren kann bei 520 enden. Das Verfahren kann sich unmittelbar, in gegebenen Zeitintervallen oder in Reaktion auf Betriebsbedingungen wiederholen.
6 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 600 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Verfahren 600 kann durch das Steuersystem 190 ausgeführt werden. Das Verfahren 600 kann als Subroutine eines anderen Verfahrens, beispielsweise des Verfahrens 300, implementiert werden. Insbesondere kann das Verfahren 600 in einem mit gasförmigem Kraftstoff versorgten, mit zwei Kraftstoffen versorgten oder mit mehreren Kraftstoffen versorgten Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor, beispielsweise dem in 1 dargestellten System, implementiert werden. Das Verfahren 600 kann als Teil einer Routine ausgeführt werden, um den Luftwiderstand in einem Motor, Generator, Getriebe oder irgendeiner Kombination davon zu mindern.
Das Verfahren kann bei 602 beginnen. Bei 604 können Betriebsbedingungen gemessen werden. Betriebsbedingungen können die Kraftmaschinendrehzahl, die Last und den Druck innerhalb des Motors, Generators, Getriebes oder irgendeiner Kombination davon umfassen. Betriebsbedingungen können auch den Druck innerhalb der Kraftstoffleitung, Spülleitung und des Spülkanisters sowie ein gewünschtes AFR innerhalb der Kraftmaschine für die Verbrennung oder innerhalb des Motors, Generators, Getriebes oder Antriebsstrangs in Reaktion auf einen Entflammbarkeitsschwellenwert umfassen, der durch eines oder mehrere hier beschriebene Verfahren oder andere Verfahren, die ansonsten nicht angegeben sind, bestimmt werden kann.
Bei 606 kann festgestellt werden, ob der Spülsystemdruck über einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann sich auf einen Druck innerhalb des Spülkanisters beziehen, der den Kanister entweder vollständig oder teilweise von Methan spülen kann. Der Druck kann auch auf eine maximale Druckeinstufung für den Spülkanister reagieren, der vorbestimmt und für den Kanister spezifisch sein kann. Diese Einstufung kann einem Druck innerhalb des Kanisters entsprechen, über dem er zur Kanister- oder Systemverschlechterung beitragen kann. Der Spüldruckschwellenwert kann auf einen herrschenden Druck innerhalb der Kraftstoffeinlassleitung sowie einen herrschenden Druck innerhalb des Spülkanisters oder der Spülleitung reagieren. Ein Schwellendruck kann einem Druck entsprechen, der den Kanister teilweise von Methan spülen kann, er kann sich auch auf einen minimalen Druck innerhalb des Kanisters über einem Druck innerhalb der Kraftstoffleitung beziehen, der den Kanister von einer vorbestimmten Menge an Methan spülen kann.
Wenn der Druck bei 606 nicht über einem Schwellenwert liegt, kann Methan weiterhin zum Spülkanister als fähig zum Unterstützen der Kühlung eines Antriebsstrang-, Getriebe-, Motor- und/oder Generatorsystems zugeführt werden. Dies kann durch eines der hier offenbarten Verfahren oder andere Verfahren, die ansonsten nicht angegeben sind, bestimmt werden. Dies kann durch ein Ventil ausgeführt werden, das durch ein Steuersystem wie z. B. das in 1 dargestellte und nachstehend genauer beschriebene betätigt werden kann.
Wenn der Druck bei 606 über einem Schwellenwert liegt, kann bei 608 festgestellt werden, ob die Kraftmaschine läuft. Das Laufen kann sich auf den Betrieb über Verbrennungen und/oder Liefern eines Drehmoments zu einem Getriebe beziehen.
Wenn die Kraftmaschine läuft, kann bei 610 ein Ventil betätigt werden, das den Spülkanister mit der Kraftstoffleitung koppeln kann. In einigen Ausführungsformen kann das Ventil ein Dreiwegeventil sein, das betätigt werden kann, um selektiv die Strömung von Methan vom Getriebe zum Spülkanister, vom Getriebe zur Kraftstoffeinlassleitung oder vom Kanister zur Kraftstoffeinlassleitung zu ermöglichen. Zum Kanister zugeführtes Methan kann auch einem gewünschten AFR innerhalb der Kraftmaschine zur Verbrennung sowie einer gegenwärtigen Massendurchflussrate von Methan in die Kraftmaschine über die Kraftstoffeinlassleitung entsprechen. Methan kann mit der Kraftstoffeinlassleitung vom Spülkanister und/oder vom Ventil über eine Ventilleitung gekoppelt werden, die auch ein oder mehrere Ventile zum Steuern der Strömung von Methan in die Kraftstoffleitung umfassen kann. Zur Kraftstoffleitung zugeführter Kraftstoff kann mit einer Menge an Kraftstoff kombiniert werden, der vom Kraftstofftank über die Kraftstoffleitung zugeführt wird. Das Kraftstoffgemisch kann anschließend zur Kraftmaschine zur Verbrennung zugeführt werden.
Wenn die Kraftmaschine nicht läuft, wie bei 608 bestimmt, kann das vorstehend erwähnte Ventil weiterhin die Spülleitung mit dem Kanister koppeln. Der Kanister kann von der Kraftstoffleitung für die Methanzufuhr zur Kraftmaschine abgekoppelt werden oder bleiben. Bei 612 kann ein zweites Ventil betätigt werden, das Methan mit einem Auslasssystem koppeln kann. Methan kann dann vom Spülkanister in die Umgebungsluft, einen zusätzlichen Niederdruck-Kraftstofftank, einen Methankraftstofftank oder eine Abgasreinigungsvorrichtung freigesetzt werden. Das Verfahren kann bei 616 enden. Das Verfahren kann sich unmittelbar, in gegebenen Zeitintervallen oder in Reaktion auf Betriebsbedingungen wiederholen.
7 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 700 gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Das Verfahren 400 kann durch das Steuersystem 190 ausgeführt werden. Das Verfahren 700 kann als Subroutine eines anderen Verfahrens, beispielsweise des Verfahrens 300, implementiert werden. Insbesondere kann das Verfahren 700 in einem mit gasförmigem Kraftstoff versorgten, mit zwei Kraftstoffen versorgten oder mit mehreren Kraftstoffen versorgten Hybridfahrzeug mit einem Elektromotor, beispielsweise dem in 1 dargestellten System, implementiert werden. Das Verfahren 700 kann als Teil einer Routine ausgeführt werden, um den Luftwiderstand in einem Motor, Generator, Getriebe oder irgendeiner Kombination davon zu mindern.
Bei 704 können Betriebsbedingungen gemessen werden. Betriebsbedingungen können die Kraftmaschinendrehzahl, Last und/oder das AFR innerhalb des Motors, Generators, Getriebes oder irgendeiner Kombination davon umfassen. Bei 706 kann der Druck innerhalb des Motors, Generators, Getriebes oder irgendeiner Kombination davon bestimmt werden. Der Druck kann in Reaktion auf einen oder mehrere Sensoren innerhalb eines oder mehrerer der vorstehend erwähnten Systeme bestimmt werden.
Bei 706 kann der Druck innerhalb des Getriebes über einen oder mehrere Sensoren in Kommunikation mit dem Steuersystem bestimmt werden. In anderen Ausführungsformen kann der Druck im Motor oder Generator zusätzlich oder alternativ zum Getriebe bestimmt werden. Bei 708 kann eine Menge an Luftaustritt und/oder eine Luftaustrittsrate als Funktion dieses Drucks innerhalb des Getriebes bestimmt werden. Eine Menge an Austritt kann auch auf eine Rate oder Menge an Methan, das zum Getriebe zugeführt wird, und eine Menge an Methan, das das Getriebe verlassen hat, sowie eine Menge an Methan innerhalb eines Getriebes, wie durch einen oder mehrere Sensoren und/oder das Steuersystem bestimmt, reagieren. Die Temperatur innerhalb des Getriebes oder die Temperatur von Methan innerhalb des Getriebes kann bei 710 durch einen oder mehrere Sensoren in Kommunikation mit dem Steuersystem bestimmt werden. In anderen Ausführungsformen kann eine Temperatur innerhalb des Getriebes verwendet werden, um den Druck innerhalb des Getriebes und/oder die Menge oder Rate des Luftaustritts zu bestimmen.
Bei 712 kann ein maximales AFR als Funktion des Drucks innerhalb des Getriebes sowie der Temperatur innerhalb des Getriebes bestimmt werden. Das maximale AFR kann einem maximalen AFR entsprechen, das unter den herrschenden Bedingungen ausreichend unter der Entflammbarkeits-AFR-Grenze von Methan liegt. Methan kann aufgrund der hohen AFR-Grenze der Methanentflammbarkeit einen Vorteil gegenüber anderen Kraftstoffquellen mit niedriger Dichte schaffen, die in anderen Ausführungsformen verwendet werden können.
Bei 714 kann das herrschende AFR als Funktion der Menge an Methan innerhalb des Getriebes sowie der Menge an Luft oder Luftaustrittsrate in das Getriebe bestimmt werden. In einigen Ausführungsformen kann dies durch die vorstehend erwähnten Verfahren bestimmt werden und/oder kann einen Sauerstoffsensor innerhalb des Getriebes verwenden.
Das aktuelle AFR kann mit dem maximalen AFR verglichen werden, wie bei 712 und 716 bestimmt. Wenn das aktuelle AFR als unterhalb des maximalen AFR festgestellt wird, kann das Verfahren bei 720 enden. Wenn bei 716 festgestellt wird, dass das aktuelle AFR über einem maximalen AFR liegt, dann kann die Menge an Methan, das zum Getriebe zugeführt wird, bei 718 erhöht werden. Das Verfahren 700 kann dann zu 716 zurückkehren, wo erneut bestimmt werden kann, ob das herrschende, verringerte AFR unter dem maximalen AFR liegt. Wenn das herrschende AFR wieder als über einem Schwellenwert festgestellt wird, kann die Rate an Methan, das zum Getriebe zugeführt wird, weiterhin zunehmen, bis festgestellt wird, dass das AFR unter dem maximalen AFR liegt. Das Verfahren kann dann bei 720 enden. Das Verfahren kann sich unmittelbar, in gegebenen Zeitintervallen oder in Reaktion auf Betriebsbedingungen wiederholen.
Es ist zu beachten, dass für die Zwecke dieser Offenbarung und insbesondere der Verfahren 300–700 alle Bezugnahmen auf das Getriebe auch als sich auf den Antriebsstrang, Generator, Motor sowie irgendeine andere Komponente, die Methan entweder direkt oder indirekt empfängt, oder eine Kombination der vorstehend erwähnten Komponenten oder Systeme beziehend verstanden werden kann. Irgendein Verfahren, das auf eine Bedingung innerhalb eines Getriebes reagiert oder einwirkt, kann beispielsweise als auf einen oder mehrere eines Antriebsstrangs, Motors oder Generators reagierend oder einwirkend verstanden werden, ohne vom Schutzbereich dieser Offenbarung abzuweichen.
Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen Beispiel-Steuer- und Abschätzroutinen bei verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie z. B. durch ein Ereignis gesteuert, durch eine Unterbrechung gesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. An sich können verschiedene dargestellte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Sequenz, parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Beispielausführungsformen zu erreichen, sondern ist für eine leichte Erläuterung und Beschreibung vorgesehen. Eine oder mehrere der dargestellten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der verwendeten speziellen Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen graphisch einen in den nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuersystem zu programmierenden Code darstellen.
Es ist zu erkennen, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen dem Wesen nach beispielhaft sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einer begrenzenden Hinsicht betrachtet werden sollen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die obige Technologie auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Boxer- und andere Kraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche weisen speziell auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf ”ein” Element oder ”ein erstes” Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als die Integration von einem oder mehreren solchen Elementen umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solche Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage von neuen Ansprüchen in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie im Schutzbereich gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen breiter, schmäler, gleich oder anders sind, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Fahrzeugsystem, das Folgendes umfasst: eine Brennkraftmaschine; ein Getriebe, das innerhalb eines Getriebegehäuses eingeschlossen ist, das mit einer Quelle für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, wobei im Getriebegehäuse eine Menge an gasförmigem Kraftstoff angeordnet ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, das ferner einen Elektromotor umfasst, der einen Drehmomentbetrag zu einem Antriebsstrang liefert, wobei der Elektromotor innerhalb eines Motorgehäuses angeordnet ist, das mit der Quelle für gasförmigen Kraftstoff gekoppelt ist, wobei im Motorgehäuse eine Menge an gasförmigem Kraftstoff angeordnet ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 2, das ferner einen elektrischen Generator umfasst, der eine Menge an Energie durch regeneratives Bremsen erzeugt, wobei der elektrische Generator innerhalb eines Generatorgehäuses angeordnet ist, wobei im Generatorgehäuse eine Menge an gasförmigem Kraftstoff angeordnet ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei die Quelle für gasförmigen Kraftstoff mit einer Kraftmaschinenkraftstoffleitung gekoppelt ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei das Getriebegehäuse mit einem Motorgehäuse, einem Generatorgehäuse oder einer Kombination davon fluidtechnisch gekoppelt ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, das ferner einen Spülkanister umfasst, der fluidtechnisch mit dem Getriebegehäuse gekoppelt ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 6, wobei der Spülkanister mit einer Kraftstoffleitung über ein Dreiwegeventil fluidtechnisch gekoppelt ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei die Quelle für gasförmigen Kraftstoff Methangas umfasst.