СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ, СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ И СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHODS FOR ENGINE AND FUEL SYSTEM AND VEHICLE SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к эксплуатации двигателя в однотопливном или двухтопливном транспортном средстве, использующем сжатый природный газ.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Альтернативные виды топлива были разработаны, чтобы сдерживать растущие цены традиционных видов топлива и для снижения выбросов выхлопных газов. Например, природный газ был признан в качестве привлекательного альтернативного топлива. Что касается автомобильных применений, природный газ может сжиматься и храниться в качестве газа в баллонах под высоким давлением. Клапан регулирования давления в таком случае может использоваться для подачи сжатого природного газа (CNG) на более низких давлениях в камеру сгорания двигателя.
Различные датчики топлива могут быть включены в системы двигателя как на традиционном, так и альтернативном топливе, для того чтобы осуществлять мониторинг количества накопления топлива и регулировать дозирование топлива в двигатель. Чтобы гарантировать, что каждый датчик топлива является функционирующим надлежащим образом, проверки рациональности могут выполняться в определенных условиях, при которых выходной сигнал каждого датчика сопоставляется с выходным сигналом определенных других датчиков двигателя. Если выходной сигнал датчика не соответствует выходному сигналу других датчиков двигателя, может указываться ухудшение работы датчика топлива.
Однако авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальную проблему у такого подхода. Вследствие расширения топлива CNG внутри регулятора перед достижением направляющей-распределителя для топлива может происходить охлаждение топлива CNG. Это охлаждение может затруднять сопоставление между температурой, измеренной датчиком температуры направляющей-распределителя для топлива, и температурой, измеренной другими датчиками двигателя, такой как температура хладагента двигателя. Таким образом, может быть затруднено выявление ухудшения работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из примеров некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично преодолены способом для двигателя.
В одном из вариантов осуществления предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
доставляют газообразное топливо в цилиндр на основании обратной связи с датчика температуры направляющей-распределителя для топлива и
во время выбранных условий указывают ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива на основании разности между измеренной температурой направляющей-распределителя для топлива и ожидаемой температурой.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором газообразное топливо является сжатым природным газом.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, который включает в себя этап, на котором если измеренная температура направляющей-распределителя для топлива отличается от ожидаемой температуры на большую чем пороговая величину, то указывают ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выбранные условия содержат работу двигателя на холостом ходу, и при этом ожидаемая температура основана на измеренной температуре под капотом.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выбранные условия содержат событие длительного разгона с уровнем накопления топлива выше порогового значения накопления, и при этом ожидаемая температура является температурой направляющей-распределителя для топлива ниже порогового значения температуры.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором выбранные условия содержат расход топлива выше порогового значения, и при этом ожидаемую температуру оценивают на основании температуры топливного бака, давления в топливном баке, давления направляющей-распределителя для топлива и температуры двигателя.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых если указано ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, уведомляют водителя транспортного средства и устанавливают диагностический код.
В одном из аспектов изобретения предложен способ для топливной системы, выполненной с возможностью доставки газообразного топлива в двигатель, включающий в себя этапы, на которых:
во время первого условия указывают ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, если измеренная температура направляющей-распределителя для топлива находится вне диапазона пороговых значений от измеренной температуры под капотом; и
во время второго условия указывают ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, если измеренная температура направляющей-распределителя для топлива находится выше порогового значения.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором доставляют требуемое количество газообразного топлива в цилиндр двигателя на основании обратной связи от датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, и при этом первое и второе условия являются взаимно исключающими.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором первое условие содержит работу двигателя на холостом ходу.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором второе условие содержит событие длительного разгона с уровнем накопления топлива выше порогового значения накопления.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором если указано ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, предпринимают действие по умолчанию, включающее в себя установку диагностического кода.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором указывают ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, если измеренная температура направляющей-распределителя для топлива отличается от оцененной температуры направляющей-распределителя для топлива.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, в котором оцененная температура направляющей-распределителя для топлива основана на температуре топливного бака, давлении в топливном баке, давлении в направляющей-распределителе и температуре двигателя.
В одном из вариантов осуществления предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором если указано ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, доставляют требуемое количество газообразного топлива в цилиндр двигателя на основании оцененной температуры направляющей-распределителя для топлива.
В одном из аспектов изобретения предложена система транспортного средства, содержащая:
топливный бак, выполненный с возможностью хранения газообразного топлива;
направляющую-распределитель для топлива для доставки газообразного топлива в двигатель и
контроллер, содержащий команды для:
доставки требуемого количества газообразного топлива в двигатель на основании обратной связи от датчика температуры направляющей-распределителя для топлива; и
во время работы двигателя на холостом ходу указания ухудшения работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, если измеренная температура направляющей-распределителя для топлива отличается от измеренной температуры под капотом.
В одном из вариантов осуществления предложена система, в которой газообразное топливо является сжатым природным газом.
В одном из вариантов осуществления предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для, если указано ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, уведомления водителя транспортного средства и установки диагностического кода.
В одном из вариантов осуществления предложена система, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для указания ухудшения работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, если измеренная температура направляющей-распределителя для топлива отличается от оцененной температуры направляющей-распределителя для топлива, при этом оцененная температура направляющей-распределителя для топлива основана на температуре топливного бака, давлении в топливном баке, давлении в направляющей-распределителе для топлива и температуре двигателя.
В одном из вариантов осуществления предложена система, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для, если указано ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, доставки требуемого количества газообразного топлива в двигатель на основании оцененной температуры направляющей-распределителя для топлива.
Таким образом, проверка рациональности может выполняться для датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, выполненного с возможностью измерения температуры газообразного топлива, такого как сжатый природный газ, в то время как двигатель является работающим. В одном из примеров температура, измеренная датчиком температуры направляющей-распределителя для топлива, может сравниваться с измеренной температурой под капотом во время работы двигателя на холостом ходу. Если два измерения температуры различаются на более чем пороговую величину, может указываться ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, и различные смягчающие действия могут предприниматься в ответ на указанное ухудшение работы.
Более того, в двухтопливном транспортном средстве подобный подход может приниматься, когда газовая топливная система не находится в употреблении (но другая топливная система, например бензиновая система, находится в употреблении). Когда не в употреблении, компоненты газовой топливной системы имеют склонность быть равными температуре под капотом и, таким образом, температура направляющей-распределителя для газообразного топлива может сравниваться с температурой под капотом, для того чтобы определять, подвергнут ли ухудшению работы датчик температуры направляющей-распределителя. Это действие рациональности температуры может дополнять проверки сопоставления датчиков внутренних температур, которые происходят в условии «включения ключа зажигания после длительного восприятия температуры», например во время работы на холостом ходу. Еще одним условием, которое может использоваться для проверки рациональности температуры направляющей-распределителя для топлива, является то, находится ли температура направляющей-распределителя для топлива ниже температуры под капотом в состоянии длительного от среднего до высокого расхода топлива, при котором холодное топливо имеет возможность охлаждать трубопроводы, в которых оно проводится.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда рассматриваются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предмет настоящего изобретения будет лучше понятен по прочтению последующего подробного описания неограничивающих вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 показывает схематичное изображение системы двигателя, выполненной с возможностью работы на одном или более видах топлива с отличающимися химическими и/или физическими свойствами.
Фиг. 2 показывает блок-схему последовательности операций способа эксплуатации двигателя, выполненного с возможностью сжигания газообразного топлива.
Фиг. 3, 4 показывают блок-схемы последовательности операций способа указания ухудшения работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Выявление ухудшения работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива особенно затруднительно в двигателях на сжатом природном газе. Так как газ хранится в топливном баке в качестве сжатого газа и расширяется с помощью регулятора перед достижением направляющей-распределителя для топлива, температура топлива падает после поступления в регулятор. Таким образом, соотнесение температуры направляющей-распределителя для топлива с другими измеряемыми температурами двигателя, такими как температура хладагента двигателя, может быть затруднительным, особенно при работающем двигателе. В условиях высоких скоростей подпитки топливом модель изэнтропического расширения, приспособленная для учета охлаждения регулятора и нагревания направляющей-распределителя для топлива, может использоваться для оценки температуры направляющей-распределителя для топлива и определения точности датчика температуры направляющей-распределителя для топлива. Однако калибровка модели может быть ресурсоемкой и, по существу, более простая проверка рациональности может использоваться в условиях низкой подпитки топливом, при которых температура направляющей-распределителя для топлива приблизительно равна температуре под капотом транспортного средства. Фиг. 1 - схема системы транспортного средства, включающая в себя топливную систему, выполненную с возможностью подачи газообразного топлива в двигатель, включает в себя контроллер, выполненный с возможностью выполнения процедуры управления по фиг. 2-4.
Фиг. 1 показывает схематичное изображение системы 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства включает в себя систему 8 двигателя, систему 14 управления и топливную систему 18. Система 8 двигателя может включать в себя двигатель 10, имеющий множество цилиндров 30. Двигатель 10 включает в себя впуск 23 двигателя и выпуск 25 двигателя. Впуск 23 двигателя включает в себя дроссель 62, связанный по текучей среде с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Выпуск 25 двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, ведущий в выпускной канал 35, который направляет выхлопные газы в атмосферу после прохождения через устройство 70 контроля выбросов. Следует понимать, что другие компоненты могут быть включены в двигатель, такие как многообразие клапанов и датчиков.
Топливная система 18 может включать в себя один или более топливных баков. В изображенном примере топливная система является однотопливной системой, включающей в себя топливный бак 20, выполненный с возможностью хранения газообразного топлива под высоким давлением и подачи топлива в двигатель 10 по топливной магистрали 50. В одном из примеров газообразное топливо может быть сжатым природным газом (CNG) или сжиженным нефтяным газом (LPG). Различные компоненты топливной системы, такие как различные клапаны, регуляторы давления, фильтры и датчики, могут быть соединены вдоль топливной магистрали 50, как описано выше.
В альтернативных вариантах осуществления топливная система 18 может включать в себя один или более дополнительных топливных баков для подачи других видов топлива, имеющих иные химические и физические свойства, в двигатель по выделенным топливным магистралям (не показаны). Например, газообразное топливо в топливном баке 20 может быть первым топливом, и топливная система может включать в себя второе жидкое топливо, такое как бензин, топливо с диапазоном концентраций спиртов, различные бензин-этаноловые топливные смеси (например, E10, E85), и их комбинации.
Топливный бак 20 может дозаправляться газообразным топливом через заправочное отверстие 54. Запорный клапан 55 может быть соединен между топливным баком и заправочным отверстием для гарантирования правильного потока топлива. Топливо может подаваться из топливного бака 20 на форсунки двигателя 10, такие как примерная форсунка 66, через направляющую-распределитель 52 для топлива. Несмотря на то, что показана только одна форсунка 66, дополнительные форсунки обеспечены для каждого цилиндра 30. В одном из примеров, где топливная система 18 включает в себя систему непосредственного впрыска, форсунка 66 может быть сконфигурирована в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска. В альтернативном варианте осуществления топливная система 18 может включать в себя систему впрыска топлива, в которой форсунка 66 может быть сконфигурирована в качестве топливной форсунки впрыска во впускной канал. В, кроме того, еще других вариантах осуществления каждый цилиндр может включать в себя одну или более форсунок, в том числе форсунку непосредственного впрыска и форсунку впрыска во впускной канал.
Например, топливный бак 20 может быть соединен с клапаном 32 топливного бака для регулирования давления газообразного топлива, подаваемого в топливную магистраль 50. По существу, клапан 32 топливного бака может быть выполнен с возможностью подачи газообразного топлива в топливную магистраль 50 под давлением, которое ниже, чем давление топлива в топливном баке, но выше, чем давление газообразного топлива в направляющей-распределителе 52 для топлива. В одном из примеров клапан 32 бака является электромагнитным клапаном (в материалах настоящего описания также указываемым ссылкой как электромагнитный клапан низкого давления). Датчик 102 давления направляющей-распределителя для топлива может быть выполнен с возможностью обеспечения оценки реального давления направляющей-распределителя для топлива. Датчик 104 температуры направляющей-распределителя для топлива может быть соединен с направляющей-распределителем 52 для топлива, чтобы выявлять температуру направляющей-распределителя для топлива.
Топливный бак 20 дополнительно может быть соединен с регулятором 34 давления, чтобы обеспечивать возможность подачи газообразного топлива постоянного более низкого давления в направляющую-распределитель 52 для топлива, а оттуда на форсунку 66. В одном из примеров топливный бак 20 может хранить газообразное топливо в диапазоне давлений 10-700 бар (например, 0-100+ фунтов на квадратный дюйм для топлива LNG, 500 фунтов на квадратный дюйм для топлива ANG, 3000-6000 фунтов на квадратный дюйм, или 250 бар для топлива CNG и 5000-10000 фунтов на квадратный дюйм для водородного топлива) наряду с тем, что регулятор 34 давления может регулировать давление направляющей-распределителя для топлива в постоянном диапазоне от 2 до 40 бар (например, от 2 до 10 бар для топлива CNG). В изображенном примере регулятор 34 давления является электронным регулятором давления, включающим в себя механический регулятор 38 давления, клапан 36 направляющей-распределителя для топлива и электронный компонент 40 обратной связи. Клапан 36 направляющей-распределителя для топлива может быть управляемым по рабочему циклу электромагнитным клапаном (в материалах настоящего описания также указываемым ссылкой как электромагнитный клапан высокого давления). Электронный компонент обратной связи может принимать входной сигнал касательно текущего давления направляющей-распределителя для топлива от датчика 102 давления направляющей-распределителя для топлива и соответственно регулировать рабочий цикл клапана 36 направляющей-распределителя для топлива, чтобы тем самым регулировать открывание клапана. Например, механический регулятор может регулировать давление в 15 бар наряду с тем, что управляемый по рабочему циклу электромагнитный клапан, кроме того, может регулировать давление между 5 и 10 бар.
Следует понимать, что несмотря на то, что изображенный вариант осуществления показывает регулятор 34 давления в качестве электронного регулятора, в альтернативных вариантах осуществления регулирование давления может происходить только посредством механического регулятора 38 давления, при этом клапан 36 направляющей-распределителя для топлива может быть сконфигурирован в качестве более простого двухпозиционного клапана без электронной обратной связи. Однако посредством включения в состав входного сигнала электронной обратной связи регулирование давления может достигаться в варианте осуществления электронного регулятора посредством использования меньшего относительно менее точного механического регулятора.
В некоторых вариантах осуществления запорный клапан (не показан) может быть расположен между топливным баком 20 и регулятором 34 давления, чтобы гарантировать правильный поток топлива из топливного бака. Датчик 33 давления (или преобразователь давления) выходной магистрали бака может быть расположен выше по потоку от регулятора 34 давления и ниже по потоку от топливного бака 20 для обеспечения оценки давления в топливной магистрали до регулирования давления регулятором 34 давления. То есть датчик 33 давления может обеспечивать оценку давления топлива, введенного на стороне более высокого давления регулятора 34 давления. Коалесцирующий фильтр (не показан) может быть расположен на стороне более низкого давления регулятора 34 давления, чтобы клапан 36 направляющей-распределителя для топлива был соединен между механическим регулятором 38 давления и коалесцирующим фильтром.
Топливная система 18 дополнительно может включать в себя вентиляционный канал 56 для предоставления возможности стравливания давления. Более конкретно, закрытый вентиляционный канал 56 может избирательно открываться в ответ на повышенные давления направляющей-распределителя для топлива, чтобы выпускать некоторое количество топлива в топливной магистрали 50, тем самым снижая давление направляющей-распределителя для топлива до целевого значения. В качестве одного из примеров, в котором регулятор 34 давления выполнен с возможностью регулирования давления газообразного топлива в 15 бар, вентиляционный канал 56 может открываться в ответ на давление направляющей-распределителя для топлива в 20 бар. Посредством выпускания топлива во время повышенных давлений направляющей-распределителя для топлива повреждение компонентов от длительного воздействия повышенных давлений направляющей-распределителя для топлива может быть уменьшено. Несмотря на то, что вентиляционный канал 56 может обеспечивать по меньшей мере некоторое стравливание давления, поток выпущенного топлива может приводить к другим проблемам. Таким образом, во время некоторых условий в ответ на повышенные давления направляющей-распределителя для топлива клапан 32 бака может перекрываться для снижения использования газообразного топлива, по меньшей мере, временно.
Как конкретизировано в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 2-4, во время выбранных условий диагностические процедуры могут выполняться, чтобы определять, подвергнут ли ухудшению работы датчик 104 температуры направляющей-распределителя для топлива. Например, может определяться, соотносится ли выходной сигнал с датчика температуры направляющей-распределителя для топлива с другими измерениями температуры двигателя, и если нет, может указываться ухудшение работы, и соответствующим образом могут предприниматься смягчающие действия, такие как уведомление водителя транспортного средства. Еще одно целесообразное действие по замещению неисправного значения состоит в том, чтобы устанавливать температуру направляющей-распределителя для топлива равной температуре под капотом для использования во время процедур управления двигателем, которые полагаются на температуру направляющей-распределителя для топлива, таких как определение, сколько топлива следует подавать в цилиндры. В качестве альтернативы температура направляющей-распределителя для топлива может устанавливаться в температуру, более низкую, чем температура под капотом, если высок расход топлива. Если ухудшение работы компонентов не определяется точно и не подвергается своевременному принятию ответных мер, может происходить неточное определение количества топлива в направляющей-распределителе для топлива, которое может приводить к неточному дозированию топлива и ухудшению производительности двигателя.
Возвращаясь к фиг. 1, система 6 транспортного средства дополнительно может включать в себя систему 14 управления. Система 14 управления показана принимающей информацию от множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящего описания) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых описаны в материалах настоящего описания). В качестве одного из примеров датчики 16 могут включать в себя датчики 124 и 125 MAP и MAF на впуске, датчик 126 выхлопных газов и датчик 127 температуры на выпуске, датчики 102, 33 давления, соединенные с топливной магистралью и направляющей-распределителем для топлива, соответственно датчик 104 температуры направляющей-распределителя для топлива и т.д. Другие датчики, такие как датчики давления, температуры, уровня топлива, топливно-воздушного соотношения и состава, могут быть соединены в различных местоположениях в системе 6 транспортного средства. Например, датчик температуры может быть соединен с аккумуляторной батареей (не показана) системы 6 транспортного средства или другим компонентом вне двигателя 10, чтобы давать измерение (или логический вывод) температуры под капотом транспортного средства. В качестве еще одного примера исполнительные механизмы могут включать в себя топливные насосы, топливные форсунки 66, электромагнитные клапаны 32 и 36, регулятор 34 давления и дроссель 62. Система 14 управления может включать в себя контроллер 12. Контроллер может принимать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные
данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или управляющей программы, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 2-4.
Различные компоненты системы по фиг. 1 дают возможность осуществления способа для топливной системы, выполненной с возможностью подачи газообразного топлива в двигатель, включающего в себя этапы, на которых при первом условии указывают ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, если измеренная температура направляющей-распределителя для топлива находится вне диапазона пороговых значений от измеренной температуры под капотом, и при втором условии указывают ухудшение работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, если измеренная температура направляющей-распределителя для топлива находится выше порогового значения. Первое условие может содержать работу двигателя на холостом ходу, а второе условие может содержать длительное событие разгона с уровнем накопления топлива выше порогового значения накопления. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления первое и второе условия могут быть взаимно исключающими.
Кроме того, система по фиг. 1 дает возможность осуществления системы транспортного средства, содержащей топливный бак, выполненный с возможностью хранения газообразного топлива, направляющую-распределитель для топлива для подачи газообразного топлива в двигатель, и контроллер, содержащий команды для подачи требуемого количества газообразного топлива в двигатель на основании обратной связи от датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, и во время работы двигателя на холостом ходу, указания ухудшения работы датчика температуры направляющей-распределителя для топлива, если измеренная температура направляющей-распределителя для топлива отличается от измеренной температуры под капотом.
Далее, с обращением к фиг. 2 описан примерный способ 200 эксплуатации системы двигателя по фиг. 1 на газообразном топливе.
На этапе 202 способ включает в себя этап, на котором оценивают и/или измеряют условия эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут включать в себя скорость вращения двигателя, требование крутящего момента, условия окружающей среды (например, температуру, давление, влажность и т.д.), температуру двигателя, уровень топлива в топливном баке, давление направляющей-распределителя для топлива (FRP), температуру направляющей-распределителя для топлива (FRT) и т.д. На этапе 204 особенности впрыска топлива (например, величина, временные характеристики, и т.д.) для газообразного топлива определяют на основании оцененных условий эксплуатации. Например, количество топлива, накопленного в направляющей-распределителе для топлива, может определяться на основании измеренных FRP и FRT, и длительность впрыска топлива может устанавливаться на основании количества топлива в направляющей-распределителе для топлива. Соответственно на этапе 206 двигатель могут эксплуатировать с впрыском газообразного топлива.
Следует понимать, что вышеприведенные этапы применимы в однотопливной системе. Если топливная система является многотопливной системой (например, двухтопливной системой, имеющей первичное газообразное топливо и вторичное жидкое топливо), дополнительные этапы могут быть включены для подтверждения выбора топлива водителем и наличия в распоряжении достаточного количества выбранного топлива для обеспечения требуемого впрыска топлива.
На этапе 208 осуществляют проверку рациональности для датчика FRT. Во время выбранных условий во время работы двигателя выходной сигнал датчика FRT может соотноситься с другими измерениями температуры двигателя, такими как температура под капотом, для того чтобы проверять функциональные возможности датчика FRT. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления оцененная FRT может рассчитываться на основании условий топливной системы, таких как давление в топливном баке, давление направляющей-распределителя для топлива и т.д., и измеренная FRT может сравниваться с оцененной FRT. Примерные способы выполнения проверки рациональности для FRT будут описаны ниже со ссылкой на фиг. 3 и 4.
На этапе 210 определяют, подвергнут ли датчик FRT ухудшению работы. Если нет, способ 200 завершают. Если ухудшение работы датчика FRT указано одной или более проверок рациональности, по способу 200 переходят на этап 212, на котором уведомляют водителя транспортного средства о подвергнутом ухудшению работы датчике, например посредством подсвечивания сигнальной лампы неисправной работы, и/или устанавления диагностического кода. На этапе 214 оцененная FRT, определенная по способу 400, описанному со ссылкой на фиг. 4, используют для определения особенностей впрыска топлива. В качестве альтернативы или дополнительно температура под капотом может использоваться в качестве замены для температуры направляющей-распределителя для топлива, если датчик температуры направляющей-распределителя для топлива подвергнут ухудшению работы для определения особенностей впрыска топлива. Затем способ 200 завершают.
Далее, с обращением к фиг. 3 показан примерный способ 300 для первой процедуры проверки рациональности, которую выполняют для определения, произошло ли ухудшение работы датчика FRT. Вторая примерная процедура проверки рациональности показана в способе 400 по фиг. 4. В одном из вариантов осуществления процедуры могут выполняться в заданном порядке, причем первая процедура выполняется до второй процедуры или они могут выполняться одновременно. Однако в альтернативных вариантах осуществления порядок может быть иным или диагностические процедуры могут выбираться на основании преобладающих условий транспортного средства.
На этапе 302 способ 300 включает в себя этап, на котором определяют, является ли двигатель работающим на холостом ходу. Условия холостого хода могут выявляться на основании скорости вращения и нагрузки двигателя, работы дросселя холостого хода, и т.д. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, условия холостого хода могут включать в себя низкий расход топлива в двигателе. Если выявлены условия холостого хода, по способу 300 переходят на этап 304, на котором сравнивают измеренную FRT с датчика FRT с температурой под капотом. Температура под капотом (UHT) может определяться по датчику на транспортном средстве, такому как датчик, соединенный с аккумуляторной батареей или другим компонентом вне двигателя. Во время условий холостого хода топливная система подает относительно низкое количество топлива в двигатель. Вследствие низкой скорости подпитки топливом относительно небольшое количество топлива может проходить через регулятор в направляющую-распределитель для топлива, и/или топливо в направляющей-распределителе может накапливаться в течение достаточно длительного периода времени, чтобы выравниваться с температурой транспортного средства. По существу, FRT может быть приблизительно равной UHT во время условий холостого хода.
На этапе 306 определяют, находится ли FRT в пределах диапазона пороговых значений от UHT. Диапазон пороговых значений может быть в пределах 5% от UHT, в пределах 10% от UHT или другим пригодным диапазоном. Если FRT находится в пределах диапазона пороговых значений от UHT, по способу 300 переходят на этап 308, на котором указывают отсутствие ухудшения работы датчика FRT. Способ 300 затем завершают. Однако, если на этапе 306 определено, что FRT не находится в пределах диапазона пороговых значений от UHT, по способу 300 переходят на этап 310, на котором указывают ухудшение работы датчика FRT, а затем способ 300 завершают.
Возвращаясь на этап 302, если было определено, что двигатель не находится в действии на холостом ходу, по способу 300 переходят на этап 312, на котором определяют, находится ли двигатель в случае длительного разгона с полным топливным баком. Когда топливный бак находится на максимальной или около максимальной емкости хранения, такой как вслед за событием дозаправки бака, газообразное топливо, хранимое в баке, может быть под максимальным давлением. Во время события длительного разгона, когда скорость подпитки топливом находится на максимуме, падение давления на регуляторе, обусловленное высоким давлением в баке, является высоким, вызывая падение температуры газа перед поступлением в направляющую-распределитель для топлива. Таким образом, холодное топливо присутствует в направляющей-распределителе для топлива во время события длительного разгона с, по существу, полным топливным баком. Так как событие длительного разгона может содержать повышение скорости вращения двигателя, которое является устойчивым в течение длительности большей чем пороговая величина, такая как одна секунда, пять секунд и т.д. В других вариантах осуществления событие длительного разгона может содержать другое пригодное событие, которое вызывает максимальные или почти максимальные скорости подпитки топливом.
Если определено на этапе 312, что двигатель не находится в событии длительного разгона с полным топливным баком, способ 300 завершают. Если двигатель находится в длительном разгоне с полным баком, по способу 300 переходят на этап 314, на котором определяют, находится ли FRT в качестве считанной датчиком FRT выше порогового значения. Пороговое значение температуры может быть подходящей температурой, ниже которой указывают максимальное падение давления на регуляторе, и может зависеть от типа газообразного топлива, максимального давления в топливном баке, длительности события разгона, скорости подпитки топливом и т.д., или может быть постоянным пороговым значением, таким как 0°C, в одном из вариантов осуществления, или -100°C в другом варианте осуществления. Возможны другие пороговые температуры.
Если FRT находится выше порогового значения, по способу 300 переходят на этап 310, на котором указывают ухудшение работы датчика FRT, а затем способ 300 завершают. Если FRT не находится выше порогового значения, выявленный датчиком FRT холодный газ, поступающий в направляющую-распределитель, в результате падения давления на регуляторе, и, по существу, отсутствие ухудшения работы указывают на этапе 308. Способ 300 затем завершают.
Со ссылкой на фиг. 4 способ 400 включает в себя этап, на котором определяют на этапе 402, находится ли расход топлива выше порогового значения. Расход топлива может логически выводиться на основании скорости вращения и нагрузки двигателя или может определяться на основании сигнала подпитки топливом, отправляемого из контроллера на топливные форсунки. Пороговое значение расхода топлива может быть пороговым значением, которое указывает относительно высокий расход топлива, например расход 80% от максимума. Если расход топлива ниже порогового значения, способ 400 завершают. Если расход топлива находится выше порогового значения, по способу 400 переходят на этап 404, на котором оценивают температуру на выходе регулятора. Во время работы с высокими скоростями подпитки топливом, FRT оценивают на основании определенных параметров топливной системы, придерживаясь законов изэнтропического расширения на регуляторе. Температура на выходе регулятора может быть равной температуре направляющей-распределителя для топлива в некоторых условиях, таких как когда регулятор является регулятором без охлаждения или когда топливо в направляющей-распределителе для топлива не нагревается температурой окружающего воздуха/хладагента. Температура на выходе регулятора (а отсюда, FRT) может оцениваться на основании давления в топливном баке (FRP), температуры топливного бака (FTT), давления направляющей-распределителя для топлива (FRP) и температуры двигателя (ECT) с использованием следующего уравнения:
FRT=FTT·(FRP/FTP)^((k-1)/k), где k - коэффициент удельной теплоемкости газообразного топлива.
В одном из примеров, если газообразным топливом является CNG, содержащее метан, коэффициентом удельной теплоемкости имеет значение 1,299, и при заданных типичных FRP в 9 бар и FTT в 27°C, оцененная FRT является функцией FTP, которая может флуктуировать по мере того, как снижаются уровни накопления топлива. Для FTP в 9 бар, так как нет расширения на регуляторе (давление направляющей-распределителя для топлива и давление в топливном баке равны), FRT равна FTT:
FRT=27∙(9/9)^0,2307=27°C
Если FTP повышается, например, после дозаправки бака, FRT снижается по мере того, как снижается давление на регуляторе:
FRT=27·(9/250)^0,2307=-134°C
В других условиях температура на выходе регулятора может регулироваться для учета охлаждения в регуляторе хладагентом и/или учета нагрева топлива в направляющей-распределителе для топлива, для того чтобы оценивать FRT, на этапе 406. В одном из примеров поток хладагента в регулятор может быть постоянным потоком хладагента приблизительно при ECT. Нагревание топлива, в то время как в направляющей-распределителе, может быть функцией ECT, температуры головки блока цилиндров или температуры под капотом.
На этапе 408 FRT, измеренную датчиком, сравнивают с оцененной FRT, определенной на этапах 404 и 406, приведенных выше, и определяют, находится ли измеренная FRT в пределах диапазона пороговых значений от оцененной FRT. Диапазон пороговых значений может быть в пределах 5% от оцененной FRT, в пределах 10% или другим пригодным диапазоном. Если измеренная FRT находится в пределах диапазона пороговых значений, по способу 400 переходят на этап 410, на котором указывают отсутствие ухудшения работы, а затем способ 400 завершают. Если измеренная FRT не находится в пределах диапазона пороговых значений от оцененной FRT, по способу 400 переходят на этап 412, на котором указывают ухудшение работы датчика FRT, и способ завершают.
Таким образом, способы, представленные выше со ссылкой на фиг. 2-4, обеспечивают подачу газообразного топлива в двигатель через направляющую-распределитель для топлива. Датчик FRT может быть подвергнут мониторингу для гарантирования того, что выходной сигнал датчика FRT рационален, и если нет, могут указывать ухудшение работы. В одном из вариантов осуществления, если ухудшение работы указано посредством одного из соотнесения с UHT, выявления холодного топлива во время длительного разгона по топливному баку или сравнения с оцененной FRT, ухудшение работы могут указывать в способе 200 и предпринимать смягчающее действие. Однако в других вариантах осуществления могут выполнять более чем один из механизмов контроля рациональности, и если каждый механизм указывает ухудшение работы, то предпринимают смягчающее действие. Как пояснено выше со ссылкой на фиг. 2, смягчающее действие может включать в себя уведомление водителя транспортного средства и установку диагностического кода. Если процедура для оценки FRT была выполнена (например, процедура по фиг. 4), оцененная FRT, например, может использоваться для расчета количества топлива в направляющей-распределителе для топлива при определении величин впрыска топлива. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, если датчик FRT подвергнут ухудшению работы, могут регулироваться дополнительные параметры двигателя. Например, для того чтобы избежать низких температур направляющей-распределителя для топлива, которые могут вызывать конденсацию газообразного топлива или другое ухудшение работы двигателя, крутящий момент двигателя может ограничиваться для снижения скорости подпитки топливом, таким образом приводя температуру направляющей-распределителя для топлива ближе к температуре под капотом.
Следует понимать, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по сути, и что эти конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет настоящего изобретения.