СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ И СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ВЫРАБОТКИ ПО ТРЕБОВАНИЮ ВОДОРОДНО-КИСЛОРОДНОГО ГАЗА ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ В ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR REGULATING ELECTROLYTIC GENERATION OF HYDROGEN-OXYGEN GAS ON DEMAND FOR ITS SUPPLY TO INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Варианты осуществления, описанные в данном документе, относятся к системе и способу для управления электролитическим реактором по требованию для подачи водородно-кислородного газа в двигатель внутреннего сгорания. В частности, варианты осуществления относятся к системе управления и способу, которые могут одновременно уменьшать выбросы и улучшать производительность двигателя внутреннего сгорания посредством: определения уровня производительности реактора или вычисления объема газа, формируемого посредством электролитического реактора по требованию; отслеживания уровня производительности двигателя, определения того, будет ли уровень производительности двигателя изменяться, т.е. уменьшаться или увеличиваться, или оставаться таким же, чтобы прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя; регулировки уровня производительности реактора, чтобы поднимать производительность двигателя перед осуществлением прогнозируемого будущего уровня загрузки двигателя, чтобы уменьшать паразитную потерю, ассоциированную с реакторами, работающими непрерывно, т.е. реакторами, которые не приспособлены для регулировки их уровня производительности или уровня производимого газа согласно уровню производительности двигателя в реальном времени; и, тем самым, улучшения производительности двигателя и уменьшения выбросов.
Введение
[0002] Было показано в уровне техники, что добавление водорода и/или кислорода в смесь перед сжиганием улучшает эффективность сжигания двигателей внутреннего сгорания. Улучшенная эффективность сгорания может приводить в результате к понижению выбросов и/или улучшению топливной экономичности. Чтобы добиваться этого результата, электролитический реактор отвечает за формирование водорода и кислорода с помощью воды. Для того, чтобы работать, реактору требуется источник мощности. В случае дополнительного реактора, который устанавливается в транспортном средстве, источником мощности является двигатель транспортного средства. В отсутствие правильной организации и системы управления реактор работает постоянно. Непрерывная подача водорода и кислорода к двигателю может не всегда приводить в результате к уменьшенным выбросам или улучшенной топливной экономичности. Внешние условия, такие как уровень кислорода в окружающем воздухе, температура, высота над уровнем моря, влажность, поверхность дороги и ее уклон, и т.д., могут делать работу реактора ненужной.
[0003] Соответственно, если реактор функционирует непрерывно без управления подачей газа, производительность двигателя может не улучшаться. Реактор получает мощность от двигателя, чтобы поддерживать формирование газа. В результате, мощность, производимая двигателем, не расходуется полностью для продвижения и внутренних потребностей транспортного средства, таких как перезаряд аккумулятора транспортного средства или освещение дороги с помощью его системы освещения. Хорошо известно, что добавление реактора привносит внешнюю потребность или нагрузку на двигатель. Если реактор работает непрерывно без управления, мощность, получаемая от двигателя для работы реактора, может становиться паразитной потерей для двигателя. В результате, выбросы могут быть уменьшены без улучшения топливной экономичности. Существуют многочисленные технические решения в известном уровне техники, обращающиеся к добавлению электролитического реактора для улучшения выбросов, как обсуждалось ниже. Однако ни одна из ссылок не обсуждает систему организации и управления, которая может уменьшать паразитную потерю двигателя, ассоциированную с этими реакторами, чтобы, тем самым, улучшать производительность двигателя и топливную экономичность и уменьшать выбросы, одновременно.
[0004] De Souza и др. в US6332434 раскрывают систему и процесс для формирования водорода для использования в двигателе внутреннего сгорания. De Souza раскрывает отслеживание конкретных параметров двигателя и регулирование скорости реакции посредством регулирования величины подаваемой электроэнергии. У De Souza работа системы формирования водорода может отслеживаться посредством датчиков и корректироваться при работе за пределами нормальных условий. Однако в нормальных условиях управление и отслеживание у De Souza существуют в качестве защитных характеристик, а не для улучшения производительности двигателя. Дополнительно, система у De Souza не использует датчики для вычисления объема формируемого газа. Объем газа, производимого посредством реактора, коррелирует с мощностью, потребляемой реактором для формирования газа. В результате, система у De Souza не может отслеживать энергетическую потерю двигателя, ассоциированную с работой реактора, и не может минимизировать потерю. Другими словами, De Souza может быть способен улучшать топливную экономичность, но никогда не будет минимизировать влияние реактора, поскольку система, которая раскрыта у De Souza, не минимизирует потребление мощности реактором.
[0005] Fong и др. в US20110303194 раскрывают системы и способы для улучшения сгорания и производительности двигателя посредством управляемого впрыска кислородно-водородного газа. Это техническое решение известного уровня техники описывает считывание параметров сгорания из модуля управления двигателем и изменение производства водорода посредством управления подаваемым электрическим током. Однако Fong и др. не раскрывает определение объема газа, формируемого посредством реактора.
[0006] Dee и др. в US20110094459 раскрывают системы и способы для организации работы модифицированного двигателя с впрыском водорода и кислорода. Dee раскрывает динамическое формирование водорода и кислорода на основе рабочих характеристик двигателя посредством управления подаваемым электрическим током. Аналогично другим техническим решениям известного уровня техники, упомянутым выше, система, раскрытая Dee и др., не определяет объем газа, формируемого посредством реактора, с тем, чтобы регулировать рабочее состояние реактора, чтобы уменьшать паразитную энергетическую потерю двигателя и улучшать эффективность двигателя.
[0007] Как очевидно из вышеприведенного обсуждения технических решений известного уровня техники, в настоящее время существует необходимость в системе управления, которая может управлять формированием водорода и кислорода по требованию посредством электролитического реактора, чтобы уменьшать выбросы и улучшать топливную экономичность и производительность двигателя одновременно. Решением изобретателей является измерение уровня производительности реактора путем отслеживания множества параметров реактора посредством множества датчиков, тем самым, вычисляя объем формируемого газа, определения уровня производительности двигателя в реальном времени путем отслеживания множества параметров двигателя, определения изменения в уровне производительности двигателя, чтобы прогнозировать, заранее, будущий уровень загрузки двигателя, и регулирования уровня производительности реактора, чтобы производить газ в объеме, который может улучшать производительность двигателя, прежде чем возникнет прогнозируемый будущий уровень загрузки двигателя. Отслеживание производительности двигателя в реальном времени может быть использовано для прогнозирования будущего уровня загрузки двигателя; это, в сочетании со знанием и управлением скоростью формирования газа реактором, будет предоставлять средство для производства и доставки газа в реальном времени в объеме, который будет улучшать производительность двигателя, в то время как двигатель работает либо на определенном уровне производительности двигателя, либо на прогнозируемом будущем уровне загрузки двигателя. Другими словами, реактор не демонстрирует реакционный отклик на то, что уже произошло. Реактор всегда находится на один шаг впереди и готов подавать к двигателю объем газа, требуемый в любое мгновение.
Сущность изобретения
[0008] Варианты осуществления, описанные в данном документе, предоставляют в одном аспекте систему для управления электролитическим реактором по требованию для подачи водородно-кислородного газа в двигатель внутреннего сгорания. Система минимизирует величину мощности, получаемой от двигателя для того, чтобы реактор работал, и, тем самым, система минимизирует паразитную энергетическую потерю, как правило, ассоциированную с беспрерывными реакторами. Система содержит множество датчиков, соединенных с реактором, причем множество датчиков выполнено с возможностью измерять множество параметров реактора, электронный блок управления ("ECU"), соединенный с множеством датчиков и двигателем, и плату управления реактором ("RCB"), соединенную с реактором и электронным блоком управления. Электронный блок управления ("ECU") выполнен с возможностью отслеживать множество параметров реактора и множество параметров двигателя; определять уровень производительности реактора на основе, по меньшей мере, одного из параметров реактора; определять уровень производительности двигателя на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров реактора; прогнозировать изменение в уровне производительности двигателя на предварительно определенное будущее время, чтобы прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя, причем прогноз основан на одном или более значениях параметров, связанных с одним или более параметрами двигателя, и данных местоположения, связанных с транспортным средством, содержащим двигатель внутреннего сгорания; и определять идеальный уровень производительности реактора на основе будущего уровня загрузки двигателя и объема производимого водородного газа. Плата управления реактором ("RCB") выполнена с возможностью в последующем регулировать реактор в ответ на идеальный уровень производительности реактора, определенный посредством электронного блока управления ("ECU"), модифицируя по меньшей мере одно из электрического тока, подаваемого в реактор, электрического напряжения, прикладываемого к реактору, и температуры реактора.
[0009] Варианты осуществления, описанные в данном документе, предоставляют в другом аспекте аналогичную систему, в которой электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью повторно калибровать один или более из параметров двигателя на основе одного или более из множества параметров реактора.
В другом аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью обнаруживать возникновение по меньшей мере одного из множества параметров реактора, выходящего за пределы нормального рабочего диапазона; и электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью регулировать реактор в ответ на упомянутое возникновение.
В другом аспекте множество параметров реактора содержит по меньшей мере одно из следующего: уровень воды в бачке, уровень электролита, прикладываемое электрическое напряжение, подаваемый электрический ток, температура воды в бачке, температура реактора, утечка реактора, водяной насос, расход газа, относительная влажность, проводимость электролита, сопротивление электролита и концентрация электролита.
x
2
2
x
В еще одном аспекте множество параметров двигателя содержит по меньшей мере одно из: одометра, скорости двигателя, потребления топлива, массового давления воздуха, массового расхода воздуха, пробега в милях, расстояния, удельного расхода топлива, температуры выхлопного газа, уровней NO, уровней CO, уровней O, мгновенной топливной экономичности двигателя, средней топливной экономичности двигателя, массового расхода воздуха на впуске в двигатель, требуемого крутящего момента двигателя в процентах, нагрузки двигателя в процентах при текущей скорости, фактического передаточного отношения трансмиссии, текущей передачи трансмиссии, состояния сгорания в цилиндре двигателя, уровня детонации в цилиндре двигателя и предварительного FMI (идентификатор состояния отказа) уровня NO на впуске после обработки, приводной цепи, скорости транспортного средства и GPS-местоположения.
[0010] В другом аспекте система дополнительно содержит модуль хранения, соединенный с электронным блоком управления, причем модуль хранения хранит значения параметров, связанные с множеством параметров реактора и множеством параметров двигателя, причем модуль хранения дополнительно хранит уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя.
В еще одном аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью отображать по меньшей мере показатель производительности, причем показатель производительности основан на по меньшей мере одном из: по меньшей мере одного из множества параметров реактора, по меньшей мере одного из множества параметров двигателя, уровня производительности реактора и уровня производительности двигателя.
В другом аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью передавать первое множество данных удаленному серверу и принимать второе множество данных от удаленного сервера, причем первое множество данных содержит значения параметров, связанные с множеством параметров реактора и множеством параметров двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя, а второе множество данных содержит идеальный уровень производительности реактора и инструкции электронному блоку управления для достижения идеального уровня производительности реактора, причем второе множество данных сформировано на основе по меньшей мере одной из исторических тенденций переданного первого множества данных и сравнения с другим первым множеством данных, переданных от других электронных блоков управления на связи с удаленным сервером.
В другом аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью осуществлять связь с удаленным сервером, чтобы находить аналогичные состояния двигателя для определения идеального уровня производительности реактора.
В другом аспекте электронный блок управления выполнен с возможностью определять идеальный уровень производительности реактора на основе приоритетов, назначенных одному или более показателям производительности двигателя, при этом показатели производительности двигателя могут быть выбраны из группы, состоящей из топливной экономичности, выбросов, крутящего момента двигателя и мощности двигателя в лошадиных силах.
[0011] Варианты осуществления, описанные в данном документе, предоставляют в другом аспекте способ управления электролитическим реактором по требованию для подачи водородно-кислородного газа в двигатель внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания расположен в транспортном средстве. Способ минимизирует величину мощности, получаемой от двигателя для того, чтобы реактор работал. Способ минимизирует паразитную энергетическую потерю, в целом, ассоциированную с непрерывными реакторами. Способ содержит этапы, на которых:  предоставляют множество датчиков, соединенных с реактором, причем множество датчиков выполнено с возможностью измерять множество параметров реактора; эксплуатируют электронный блок управления, соединенный с множеством датчиков и двигателем, чтобы: отслеживать множество параметров реактора; определять уровень производительности реактора на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров реактора; определять объем водородного газа, генерируемого реактором, причем объем водородного газа определяется посредством обработки одного или более значений параметров, связанных с одним или более параметрами реактора; отслеживать множество параметров двигателя; определять уровень производительности двигателя на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров двигателя; прогнозировать изменение в уровне производительности двигателя на предварительно определенное будущее время, чтобы прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя, причем прогноз основан на одном или более значениях параметров, связанных с одним или более параметрами двигателя, и данных местоположения, связанных с транспортным средством, содержащим двигатель внутреннего сгорания; и определять идеальный уровень производительности реактора на основе прогнозного будущего уровня загрузки двигателя и объема производимого водородного газа; и в последующем эксплуатируют плату управления реактором, соединенную с реактором и электронным блоком управления, чтобы: регулировать реактор в ответ на упомянутый определенный идеальный уровень производительности посредством электронного блока управления, модифицируя по меньшей мере одно из: электрического тока, подаваемого в реактор, электрического напряжения, прикладываемого к реактору, частоты электрического тока, подаваемого в реактор, амплитуды электрического тока, подаваемого в реактор, и температуры реактора.
[0012] В другом аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы повторно калибровать один или более параметров двигателя на основе одного или более из множества параметров реактора.
В еще одном аспекте способ дополнительно содержит этапы, на которых эксплуатируют электронный блок управления, чтобы обнаруживать возникновение по меньшей мере одного из множества параметров реактора, выходящего за пределы нормального рабочего диапазона; и регулируют реактор в ответ на упомянутое возникновение.
В другом аспекте множество параметров реактора содержит по меньшей мере одно из следующего: уровень воды в бачке, уровень электролита, прикладываемое электрическое напряжение, подаваемый электрический ток, температура воды в бачке, температура реактора, утечка реактора, водяной насос, расход газа, относительная влажность, проводимость электролита, сопротивление электролита и концентрация электролита.
x
2
2
x
В другом аспекте множество параметров двигателя содержит по меньшей мере одно из: скорости транспортного средства, одометра, скорости двигателя, потребления топлива, удельного расхода топлива, массового давления воздуха, массового расхода воздуха, пробега в милях, расстояния, температуры выхлопного газа, уровней NO, уровней CO, уровней O, мгновенной топливной экономичности двигателя, средней топливной экономичности двигателя, массового расхода воздуха на впуске в двигатель, требуемого крутящего момента двигателя в процентах, нагрузки двигателя в процентах при текущей скорости, фактического передаточного отношения трансмиссии, текущей передачи трансмиссии, состояния сгорания в цилиндре двигателя, уровня детонации в цилиндре двигателя и предварительного FMI (идентификатор состояния отказа) уровня NO на впуске после обработки, приводной цепи и GPS-местоположения.
[0013] В еще одном аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором сохраняют в модуле хранения, соединенном с электронным блоком управления, значения параметров, связанные с множеством параметров реактора и множеством параметров двигателя, причем способ дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы сохранить в модуле хранения уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя.
В другом аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы визуально отображать показатель производительности на основе по меньшей мере одного из: по меньшей мере одного из множества параметров реактора, по меньшей мере одного из множества параметров двигателя, уровня производительности реактора и уровня производительности двигателя.
В другом аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы передать первое множество данных удаленному серверу и принять второе множество данных от удаленного сервера, причем первое множество данных содержит множество параметров реактора, множество параметров двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя, а второе множество данных содержит идеальный уровень производительности реактора и инструкции электронному блоку управления для достижения идеального уровня производительности реактора, причем второе множество данных формируется на основе по меньшей мере одной из исторических тенденций передаваемого первого множества данных и сравнения с другим первым множеством данных, переданных от других двигателей удаленному серверу.
В другом аспекте идеальный уровень производительности реактора определяется электронным блоком управления на основе приоритетов, назначенных одному или более показателям производительности двигателя, при этом показатели производительности двигателя могут быть выбраны из группы, состоящей из топливной экономичности, выбросов, крутящего момента двигателя и мощности двигателя в лошадиных силах.
[0014] Варианты осуществления, описанные в данном документе, предоставляют в другом аспекте систему для управления электролитическим реактором по требованию для подачи водородно-кислородного газа в двигатель внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания расположен в транспортном средстве, причем система содержит: множество датчиков, соединенных с реактором, причем множество датчиков выполнено с возможностью измерять множество параметров реактора;  электронный блок управления, соединенный с множеством датчиков и двигателем, и плату управления реактором, соединенную с реактором и электронным блоком управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью: отслеживать множество параметров реактора и множество параметров двигателя, причем множество параметров реактора содержит по меньшей мере прикладываемое электрическое напряжение и подаваемый электрический ток в реактор; определять уровень производительности реактора на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров реактора; определять объем водородного газа, генерируемого реактором, причем объем водородного газа определяется посредством обработки одного или более значений параметров, связанных с одним или более параметрами реактора, причем одно или более значений параметров содержит по меньшей мере мощность, потребляемую реактором, на основе прикладываемого электрического напряжения и подаваемого электрического тока в реактор; определять уровень производительности двигателя на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров двигателя; прогнозировать изменение в уровне производительности двигателя на предварительно определенное будущее время, чтобы прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя, причем прогноз основан на одном или более значениях параметров, связанных с одним или более параметрами двигателя; и определять идеальный уровень производительности реактора на основе будущего уровня загрузки двигателя и объема производимого водородного газа. Плата управления реактором выполнена с возможностью в последующем регулировать реактор в ответ на идеальный уровень производительности реактора, определенный посредством электронного блока управления, модифицируя по меньшей мере одно из электрического тока, подаваемого в реактор, электрического напряжения, прикладываемого к реактору, и температуры реактора.
[0015] В другом аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью повторно калибровать один или более из параметров двигателя на основе одного или более из множества параметров реактора.
В еще одном аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью обнаруживать возникновение по меньшей мере одного из множества параметров реактора, выходящего за пределы нормального рабочего диапазона; и электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью регулировать реактор в ответ на упомянутое возникновение.
В другом аспекте множество параметров реактора содержит по меньшей мере одно из следующего: уровень воды в бачке, уровень электролита, температура воды в бачке, температура реактора, утечка реактора, водяной насос, расход газа, относительная влажность, проводимость электролита, сопротивление электролита и концентрация электролита.
В другом аспекте определение объема водородного газа, генерируемого реактором, дополнительно содержит регулировку упомянутого определенного объема водородного газа, генерируемого реактором, на основе величины проводимости электролита и величины концентрации электролита.
x
2
2
x
[0016] В еще одном аспекте множество параметров двигателя содержит по меньшей мере одно из: одометра, скорости двигателя, потребления топлива, массового давления воздуха, массового расхода воздуха, пробега в милях, расстояния, удельного расхода топлива, температуры выхлопного газа, уровней NO, уровней CO, уровней O, мгновенной топливной экономичности двигателя, средней топливной экономичности двигателя, массового расхода воздуха на впуске в двигатель, требуемого крутящего момента двигателя в процентах, нагрузки двигателя в процентах при текущей скорости, фактического передаточного отношения трансмиссии, текущей передачи трансмиссии, состояния сгорания в цилиндре двигателя, уровня детонации в цилиндре двигателя и предварительного FMI (идентификатор состояния отказа) уровня NO на впуске после обработки, приводной цепи, скорости транспортного средства и GPS-местоположения.
В другом аспекте система дополнительно содержит модуль хранения, соединенный с электронным блоком управления, причем модуль хранения хранит значения параметров, связанные с множеством параметров реактора и множеством параметров двигателя, причем модуль хранения дополнительно хранит уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя.
В другом аспекте модуль хранения дополнительно хранит калибровочную таблицу и определение объема водородного газа, генерируемого реактором, содержит электронный блок управления, выполненный с возможностью устанавливать соответствие, с использованием калибровочной таблицы, одного или более значений параметров, связанных с одним или более параметрами реактора, уровню выработки водородного газа реактором.
В другом аспекте определение объема водородного газа, генерируемого реактором, дополнительно содержит электронный блок управления, выполненный с возможностью: сравнивать температуру реактора с начальной калибровочной температурой для определения отклонения температуры реактора; и на основании отклонения температуры реактора, устанавливать соответствие, с использованием калибровочной таблицы, значений параметров отрегулированному уровню выработки водородного газа.
В еще одном аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью передавать первое множество данных удаленному серверу и принимать второе множество данных от удаленного сервера, причем первое множество данных содержит значения параметров, связанные с множеством параметров реактора и множеством параметров двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя, а второе множество данных содержит идеальный уровень производительности реактора и инструкции электронному блоку управления для достижения идеального уровня производительности реактора, причем второе множество данных сформировано на основе по меньшей мере одной из исторических тенденций переданного первого множества данных и сравнения с другим первым множеством данных, переданных от других электронных блоков управления на связи с удаленным сервером.
В другом аспекте электронный блок управления выполнен с возможностью определять идеальный уровень производительности реактора на основе приоритетов, назначенных одному или более показателям производительности двигателя, при этом показатели производительности двигателя могут быть выбраны из группы, состоящей из топливной экономичности, выбросов, крутящего момента двигателя и мощности двигателя в лошадиных силах.
[0017] Варианты осуществления, описанные в данном документе, предоставляют в другом аспекте способ управления электролитическим реактором по требованию для подачи водородно-кислородного газа в двигатель внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания расположен в транспортном средстве, причем способ содержит этапы, на которых:  предоставляют множество датчиков, соединенных с реактором, причем множество датчиков выполнено с возможностью измерять множество параметров реактора; эксплуатируют электронный блок управления, соединенный с множеством датчиков и двигателем, чтобы: отслеживать множество параметров реактора, причем множество параметров реактора содержит по меньшей мере прикладываемое электрическое напряжение и подаваемый электрический ток в реактор; определять уровень производительности реактора на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров реактора; определять объем водородного газа, генерируемого реактором, причем объем водородного газа определяется посредством обработки одного или более значений параметров, связанных с одним или более параметрами реактора, причем одно или более значений параметров содержит по меньшей мере мощность, потребляемую реактором, на основе прикладываемого электрического напряжения и подаваемого электрического тока в реактор;  отслеживать множество параметров двигателя; определять уровень производительности двигателя на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров двигателя; прогнозировать изменение в уровне производительности двигателя на предварительно определенное будущее время, чтобы прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя, причем прогноз основан на одном или более значениях параметров, связанных с одним или более параметрами двигателя; определять идеальный уровень производительности реактора на основе прогнозного будущего уровня загрузки двигателя и объема производимого водородного газа; и в последующем эксплуатируют плату управления реактором, соединенную с реактором и электронным блоком управления, чтобы: регулировать реактор в ответ на упомянутый определенный идеальный уровень производительности посредством электронного блока управления, модифицируя по меньшей мере одно из: электрического тока, подаваемого в реактор, электрического напряжения, прикладываемого к реактору, частоты электрического тока, подаваемого в реактор, амплитуды электрического тока, подаваемого в реактор, и температуры реактора.
[0018] В еще одном аспекте способ дополнительно содержит этапы, на которых эксплуатируют электронный блок управления, чтобы обнаруживать возникновение по меньшей мере одного из множества параметров реактора, выходящего за пределы нормального рабочего диапазона; и регулируют реактор в ответ на упомянутое возникновение.
В другом аспекте множество параметров реактора содержит по меньшей мере одно из следующего: уровень воды в бачке, уровень электролита, температура воды в бачке, температура реактора, утечка реактора, водяной насос, расход газа, относительная влажность, проводимость электролита, сопротивление электролита и концентрация электролита.
В другом аспекте определение объема водородного газа, генерируемого реактором, дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы регулировать упомянутый определенный объем водородного газа, генерируемого реактором, на основе величины проводимости электролита и величины концентрации электролита.
x
2
2
x
В другом аспекте множество параметров двигателя содержит по меньшей мере одно из: скорости транспортного средства, одометра, скорости двигателя, потребления топлива, удельного расхода топлива, массового давления воздуха, массового расхода воздуха, пробега в милях, расстояния, температуры выхлопного газа, уровней NO, уровней CO, уровней O, мгновенной топливной экономичности двигателя, средней топливной экономичности двигателя, массового расхода воздуха на впуске в двигатель, требуемого крутящего момента двигателя в процентах, нагрузки двигателя в процентах при текущей скорости, фактического передаточного отношения трансмиссии, текущей передачи трансмиссии, состояния сгорания в цилиндре двигателя, уровня детонации в цилиндре двигателя и предварительного FMI (идентификатор состояния отказа) уровня NO на впуске после обработки, приводной цепи и GPS-местоположения.
[0019] В еще одном аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы передать первое множество данных удаленному серверу и принять второе множество данных от удаленного сервера, причем первое множество данных содержит множество параметров реактора, множество параметров двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя, а второе множество данных содержит идеальный уровень производительности реактора и инструкции электронному блоку управления для достижения идеального уровня производительности реактора, причем второе множество данных формируется на основе по меньшей мере одной из исторических тенденций передаваемого первого множества данных и сравнения с другим первым множеством данных, переданных от других двигателей удаленному серверу.
В другом аспекте идеальный уровень производительности реактора определяется электронным блоком управления на основе приоритетов, назначенных одному или более показателям производительности двигателя, при этом показатели производительности двигателя могут быть выбраны из группы, состоящей из топливной экономичности, выбросов, крутящего момента двигателя и мощности двигателя в лошадиных силах.
В другом аспекте определение объема водородного газа, генерируемого реактором, дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы устанавливать соответствие, с использованием калибровочной таблицы, одного или более значений параметров, связанных с одним или более параметрами реактора, уровню выработки водородного газа реактором.
В другом аспекте определение объема водородного газа, генерируемого реактором, дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы: сравнивать температуру реактора с начальной калибровочной температурой для определения отклонения температуры реактора; и на основании отклонения температуры реактора, устанавливать соответствие, с использованием калибровочной таблицы, обновленных значений параметров отрегулированному уровню выработки водородного газа.
[0020] Варианты осуществления, описанные в данном документе, предоставляют в другом аспекте систему для управления электролитическим реактором по требованию для подачи водородно-кислородного газа в двигатель внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания расположен в транспортном средстве, причем система содержит: множество датчиков, соединенных с реактором, причем множество датчиков выполнено с возможностью измерять множество параметров реактора, электронный блок управления, соединенный с множеством датчиков и двигателем, и плату управления реактором, соединенную с реактором и электронным блоком управления. Электронный блок управления выполнен с возможностью: отслеживать множество параметров реактора и множество параметров двигателя; определять уровень производительности реактора на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров реактора; определять объем водородного газа, генерируемого реактором, причем объем водородного газа определяется посредством обработки одного или более значений параметров, связанных с одним или более параметрами реактора; определять уровень производительности двигателя на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров двигателя; прогнозировать изменение в уровне производительности двигателя на предварительно определенное будущее время, чтобы прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя, причем прогноз основан на одном или более значениях параметров, связанных с одним или более параметрами двигателя, и данных условий местности, связанных с местностью, по которой движется транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания; и определять идеальный уровень производительности реактора на основе будущего уровня загрузки двигателя и объема производимого водородного газа. Плата управления реактором выполнена с возможностью в последующем регулировать реактор в ответ на идеальный уровень производительности реактора, определенный посредством электронного блока управления, модифицируя по меньшей мере одно из электрического тока, подаваемого в реактор, электрического напряжения, прикладываемого к реактору, и температуры реактора.
[0021] В другом аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью повторно калибровать один или более из параметров двигателя на основе одного или более из множества параметров реактора.
В еще одном аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью обнаруживать возникновение по меньшей мере одного из множества параметров реактора, выходящего за пределы нормального рабочего диапазона; и электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью регулировать реактор в ответ на упомянутое возникновение.
В другом аспекте множество параметров реактора содержит по меньшей мере одно из следующего: уровень воды в бачке, уровень электролита, прикладываемое электрическое напряжение, подаваемый электрический ток, температура воды в бачке, температура реактора, утечка реактора, водяной насос, расход газа, относительная влажность, проводимость электролита, сопротивление электролита и концентрация электролита.
В другом аспекте прогноз дополнительно основан на одном или более значениях параметров, связанных с одним или более параметрами двигателя, и данных местоположения, связанных с транспортным средством, содержащим двигатель внутреннего сгорания.
x
2
2
x
[0022] В еще одном аспекте множество параметров двигателя содержит по меньшей мере одно из: одометра, скорости двигателя, потребления топлива, массового давления воздуха, массового расхода воздуха, пробега в милях, расстояния, удельного расхода топлива, температуры выхлопного газа, уровней NO, уровней CO, уровней O, мгновенной топливной экономичности двигателя, средней топливной экономичности двигателя, массового расхода воздуха на впуске в двигатель, требуемого крутящего момента двигателя в процентах, нагрузки двигателя в процентах при текущей скорости, фактического передаточного отношения трансмиссии, текущей передачи трансмиссии, состояния сгорания в цилиндре двигателя, уровня детонации в цилиндре двигателя и предварительного FMI (идентификатор состояния отказа) уровня NO на впуске после обработки, приводной цепи, скорости транспортного средства и GPS-местоположения.
В другом аспекте система дополнительно содержит модуль хранения, соединенный с электронным блоком управления, причем модуль хранения хранит значения параметров, связанные с множеством параметров реактора и множеством параметров двигателя, причем модуль хранения дополнительно хранит уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя.
В другом аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью отображать по меньшей мере показатель производительности, причем показатель производительности основан на по меньшей мере одном из: по меньшей мере одного из множества параметров реактора, по меньшей мере одного из множества параметров двигателя, уровня производительности реактора и уровня производительности двигателя.
В другом аспекте электронный блок управления дополнительно выполнен с возможностью передавать первое множество данных удаленному серверу и принимать второе множество данных от удаленного сервера, причем первое множество данных содержит значения параметров, связанные с множеством параметров реактора и множеством параметров двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя, а второе множество данных содержит идеальный уровень производительности реактора и инструкции электронному блоку управления для достижения идеального уровня производительности реактора, причем второе множество данных сформировано на основе по меньшей мере одной из исторических тенденций переданного первого множества данных и сравнения с другим первым множеством данных, переданных от других электронных блоков управления на связи с удаленным сервером.
В другом аспекте электронный блок управления осуществляет связь с удаленным сервером, чтобы находить аналогичные состояния двигателя для определения идеального уровня производительности реактора.
В другом аспекте электронный блок управления выполнен с возможностью определять идеальный уровень производительности реактора на основе приоритетов, назначенных одному или более показателям производительности двигателя, при этом показатели производительности двигателя могут быть выбраны из группы, состоящей из топливной экономичности, выбросов, крутящего момента двигателя и мощности двигателя в лошадиных силах.
[0023] Варианты осуществления, описанные в данном документе, предоставляют в другом аспекте способ управления электролитическим реактором по требованию для подачи водородно-кислородного газа в двигатель внутреннего сгорания, причем двигатель внутреннего сгорания расположен в транспортном средстве, причем способ содержит этапы, на которых:  предоставляют множество датчиков, соединенных с реактором, причем множество датчиков выполнено с возможностью измерять множество параметров реактора; эксплуатируют электронный блок управления, соединенный с множеством датчиков и двигателем, чтобы: отслеживать множество параметров реактора; определять уровень производительности реактора на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров реактора; определять объем водородного газа, генерируемого реактором, причем объем водородного газа определяется посредством обработки одного или более значений параметров, связанных с одним или более параметрами реактора; отслеживать множество параметров двигателя; определять уровень производительности двигателя на основе значения параметра, связанного по меньшей мере с одним из множества параметров двигателя; прогнозировать изменение в уровне производительности двигателя на предварительно определенное будущее время, чтобы прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя, причем прогноз основан на одном или более значениях параметров, связанных с одним или более параметрами двигателя, и данных условий местности, связанных с местностью, по которой движется транспортное средство, содержащее двигатель внутреннего сгорания; определять идеальный уровень производительности реактора на основе прогнозного будущего уровня загрузки двигателя и объема производимого водородного газа; и в последующем эксплуатируют плату управления реактором, соединенную с реактором и электронным блоком управления, чтобы: регулировать реактор в ответ на упомянутый определенный идеальный уровень производительности посредством электронного блока управления, модифицируя по меньшей мере одно из: электрического тока, подаваемого в реактор, электрического напряжения, прикладываемого к реактору, частоты электрического тока, подаваемого в реактор, амплитуды электрического тока, подаваемого в реактор, и температуры реактора.
[0024] В еще одном аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы повторно калибровать один или более параметров двигателя на основе одного или более из множества параметров реактора.
В еще одном аспекте способ дополнительно содержит этапы, на которых эксплуатируют электронный блок управления, чтобы обнаруживать возникновение по меньшей мере одного из множества параметров реактора, выходящего за пределы нормального рабочего диапазона; и регулируют реактор в ответ на упомянутое возникновение.
[0025] В еще одном аспекте множество параметров реактора содержит по меньшей мере одно из следующего: уровень воды в бачке, уровень электролита, прикладываемое электрическое напряжение, подаваемый электрический ток, температура воды в бачке, температура реактора, утечка реактора, водяной насос, расход газа, относительная влажность, проводимость электролита, сопротивление электролита и концентрация электролита.
x
2
2
x
В еще одном аспекте множество параметров двигателя содержит по меньшей мере одно из: скорости транспортного средства, одометра, скорости двигателя, потребления топлива, удельного расхода топлива, массового давления воздуха, массового расхода воздуха, пробега в милях, расстояния, температуры выхлопного газа, уровней NO, уровней CO, уровней O, мгновенной топливной экономичности двигателя, средней топливной экономичности двигателя, массового расхода воздуха на впуске в двигатель, требуемого крутящего момента двигателя в процентах, нагрузки двигателя в процентах при текущей скорости, фактического передаточного отношения трансмиссии, текущей передачи трансмиссии, состояния сгорания в цилиндре двигателя, уровня детонации в цилиндре двигателя и предварительного FMI (идентификатор состояния отказа) уровня NO на впуске после обработки, приводной цепи и GPS-местоположения.
[0026] В еще одном аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором сохраняют в модуле хранения, соединенном с электронным блоком управления, значения параметров, связанные с множеством параметров реактора и множеством параметров двигателя, причем способ дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы сохранить в модуле хранения уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя.
В другом аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы визуально отображать показатель производительности на основе по меньшей мере одного из: по меньшей мере одного из множества параметров реактора, по меньшей мере одного из множества параметров двигателя, уровня производительности реактора и уровня производительности двигателя.
[0027] В еще одном аспекте способ дополнительно содержит этап, на котором эксплуатируют электронный блок управления, чтобы передать первое множество данных удаленному серверу и принять второе множество данных от удаленного сервера, причем первое множество данных содержит множество параметров реактора, множество параметров двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя, а второе множество данных содержит идеальный уровень производительности реактора и инструкции электронному блоку управления для достижения идеального уровня производительности реактора, причем второе множество данных формируется на основе по меньшей мере одной из исторических тенденций передаваемого первого множества данных и сравнения с другим первым множеством данных, переданных от других двигателей удаленному серверу.
В другом аспекте идеальный уровень производительности реактора определяется электронным блоком управления на основе приоритетов, назначенных одному или более показателям производительности двигателя, при этом показатели производительности двигателя могут быть выбраны из группы, состоящей из топливной экономичности, выбросов, крутящего момента двигателя и мощности двигателя в лошадиных силах.
[0028] Дополнительные аспекты и преимущества вариантов осуществления, описанных в данном документе, будут очевидны из последующего описания, взятого вместе с сопровождающими чертежами.
Краткое описание чертежей
[0029] Для лучшего понимания вариантов осуществления, описанных в данном документе, и чтобы показывать более ясно, как они могут быть реализованы, ссылка теперь будет выполнена, только в качестве примера, на сопровождающие чертежи, которые показывают, по меньшей мере, один примерный вариант осуществления, и на которых:
[0030] Фиг. 1 - это блок-схема взаимодействий между различными компонентами, такими как двигатель, блок управления двигателя ("ECM"), электронный блок управления ("ECU"), реактор и плата управления реактором ("RCB") системы управления электролитической реакцией для формирования водородного газа, который должен вводиться в двигатель внутреннего сгорания;
[0031] Фиг. 2 - это блок-схема системы, которая дополнительно содержит модуль хранения, соединенный с ECU, чтобы хранить параметры реактора, параметры двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя;
[0032] Фиг. 3 - это блок-схема системы, которая дополнительно содержит модуль отображения, соединенный с ECU, чтобы визуально отображать показатель производительности;
[0033] Фиг. 4 - это блок-схема системы, которая дополнительно содержит удаленный сервер на связи с ECU, чтобы принимать данные от ECU и отправлять данные в ECU;
[0034] Фиг. 5 - это блок-схема системы, которая дополнительно содержит модуль хранения, модуль отображения и удаленный сервер, все на связи с ECU;
[0035] Фиг. 6 - это блок-схема последовательности этапов, выполняемых посредством системы при управлении электролитической реакцией для формирования водородного газа, который должен вводиться в двигатель внутреннего сгорания;
[0036] Фиг. 7 - это блок-схема последовательности этапов, выполняемых посредством системы для обнаружения состояния отказа в реакторе и для исправления такого состояния;
[0037] Фиг. 8 - это блок-схема последовательности этапов, выполняемых посредством системы, когда она соединена с модулем хранения;
[0038] Фиг. 9 - это блок-схема последовательности этапов, выполняемых посредством системы, когда она соединена с модулем отображения; и
[0039] Фиг. 10 - это блок-схема последовательности этапов, выполняемых посредством системы, когда она находится на связи с удаленным сервером.
[0040] Специалист в области техники поймет, что чертежи, описанные ниже, существуют только в иллюстративных целях. Чертежи не предназначаются, чтобы ограничивать рамки учений заявителей каким-либо образом. Также, будет понято, что для простоты и ясности иллюстрации элементы, показанные на чертежах, не обязательно были начерчены в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть преувеличены относительно других элементов для ясности. Дополнительно, когда считается подходящим, ссылочные номера могут повторяться между чертежами, чтобы указывать соответствующие или аналогичные элементы.
Описание различных вариантов осуществления
[0041] Будет понятно, что многочисленные конкретные детали излагаются для того, чтобы обеспечивать полное понимание примерных вариантов осуществления, описанных в данном документе. Однако обычному специалисту в данной области техники будет понятно, что варианты осуществления, описанные в данном документе, могут быть применены на практике без этих конкретных деталей. В других случаях, хорошо известные способы, процедуры и компоненты не были описаны подробно с тем, чтобы не запутывать варианты осуществления, описанные в данном документе. Кроме того, это описание не должно рассматриваться как ограничивающее рамки вариантов осуществления, описанных в данном документе, каким-либо образом, а скорее как просто описывающее реализацию различных вариантов осуществления, описанных в данном документе.
[0042] Одна или более систем, описанных в данном документе, могут быть реализованы в компьютерных программах, выполняющихся на программируемых компьютерах, каждый содержит, по меньшей мере, один процессор, систему хранения данных (включающую в себя энергозависимую и энергонезависимую память и/или элементы хранения), по меньшей мере, одно устройство ввода и, по меньшей мере, одно устройство вывода. Например, и без ограничения, программируемый компьютер может быть программируемым логическим блоком, универсальным компьютером, сервером и персональным компьютером, облачной программой или системой, портативным компьютером, персональным цифровым помощником, сотовым телефоном, смартфоном или планшетным устройством.
[0043] Каждая программа предпочтительно реализуется на процедурном или объектно-ориентированном языке программирования высокого уровня и/или написания сценариев для связи с компьютерной системой. Однако программы могут быть реализованы на языке ассемблера или машины, если необходимо. В любом случае, язык может быть компилируемым или интерпретируемым языком. Каждая такая компьютерная программа предпочтительно хранится на носителях хранения или устройстве, считываемом посредством программируемого компьютера общего или специального назначения, для конфигурирования и работы компьютера, когда носители или устройство хранения считывается компьютером, чтобы выполнять процедуры, описанные в данном документе.
[0044] Обращаясь теперь к фиг. 1, фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей примерный вариант осуществления системы 100, которая управляет электролитической реакцией реактора 102 по требованию для формирования водородно-кислородного газа, который должен подаваться в двигатель 104 внутреннего сгорания, с тем, чтобы уменьшать выбросы, улучшать топливную экономичность и улучшать производительность двигателя. Система 100 содержит множество функциональных элементов, включающих в себя реактор 102, двигатель 104, модуль 106 управления двигателем ("ECM"), электронный блок 108 управления ("ECU"), множество датчиков 110, соединенных с реактором 102, и плату 112 управления реактором ("RCB"). ECU 108 является командующим или принимающим решение блоком системы 100. ECU 108 вместе с RCB 112 формируют управляющий набор (не показан) системы 100. При запуске двигателя 104 ECU 108 включается и получает мощность от сигнала зажигания двигателя. Этот сигнал предоставляется, когда зажигание включается.
[0045] После стадии включения питания система 100 выполняет самопроверку. Самопроверка является встроенной функцией микроконтроллера ECU 108 (не показан), которая выполняет инициализацию входных и выходных контактов ECU 108, также как инициализацию RCB 112 и множества датчиков 110. Система 100 затем переходит к выполнению этапов автоматического отслеживания и работы.
[0046] На первом этапе из этапов самоотслеживания ECU 108 выполняет проверку утечки в реакторе 102. Используется подпроцедура, чтобы обнаруживать утечку и предотвращать ложное срабатывание. Если утечка обнаруживается, подпроцедура возвращает значение, указывающее это, и формирует код отказа.
[0047] Далее, ECU 108 выполняет проверку температуры в реакторе 102. Подпроцедура используется для отслеживания температуры реактора 102 и управления нагревателем реактора 102 (не показан) до оптимальной температуры для реактора 102.
[0048] Далее, ECU 108 выполняет проверку температуры в резервуаре для воды (не показан). Подпроцедура используется для отслеживания температуры резервуара для воды и управления нагревателем резервуара для воды до оптимальной температуры для воды.
[0049] Далее, ECU 108 выполняет проверку напряжения реактора 102. Подпроцедура используется для проверки того, что напряжение находится в оптимальном диапазоне. RCB 112 имеет встроенную схему для измерения и управления напряжением. ECU 108 записывает значение и сравнивает его с оптимальным диапазоном. Если ECU 108 определяет, что напряжение не находится, и не может быть отрегулировано, в оптимальном диапазоне, он возвращает код отказа.
[0050] Далее, ECU 108 выполняет проверку уровня воды в резервуаре. Подпроцедура используется для измерения уровня воды в резервуаре (не показан), соединенном с реактором 102. Подпроцедура имеет 2 уровня. Если ECU 108 принимает сигнал "добавления воды" для первого уровня, ассоциированного с уровнем "наполнения оператором", он возвращает предупреждение оператору для долива в бачок (не показан). Если ECU 108 принимает сигнал для второго уровня, ассоциированного с насосом (не показан), ECU 108 не позволит насосу включаться, предотвращая повреждение насоса и системы 100. ECU 108, в конечном счете, отключит реактор 102, чтобы предотвращать дальнейшее повреждение в случае, когда вода не добавляется в резервуар.
[0051] Далее, ECU выполняет проверку сопротивления в реакторе 102. Подпроцедура используется для измерения сопротивления электролита. Датчик среди множества датчиков 110, в контакте с электролитом, используется для измерения сопротивления. Значение может быть использовано для определения концентрации и проводимости электролита. Эта информация может быть полезной в вычислении расхода газа высокой точности.
[0052] После этапов самоотслеживания, описанных выше, система 100 переходит к выполнению этапов работы. Первым этапом является включение питания реактора 102.
[0053] ECU 108 будет определять, может ли реактор 102 быть включен, на основе состояния проверок автоматического отслеживания, описанных выше. Если ECU 108 включает реактор 102, и жидкость не добавляется в реактор 102, ECU 108 будет отключать реактор 102, когда он достигает низкого состояния электролита. Когда ECU 108 определяет, что реактор 102 готов, он тогда включает реактор 102. Для этого, ECU 108 отправляет сигнал к RCB 112, предоставляющий возможность току протекать через реактор 102.
[0054] Затем, ECU 108 выполняет проверку амперной нагрузки реактора 102; это является частью подпроцедуры автоматического отслеживания. Подпроцедура используется для измерения амперной нагрузки, которую реактор 102 получает. RCB 112 имеет встроенную схему для измерения и управления амперной нагрузкой реактора 102. Измеренная амперная нагрузка является показателем того, что реактор 102 работает. ECU 108 сравнивает измеренную амперную нагрузку с оптимальной амперной нагрузкой и регулирует ее соответственно. RCB 112 может управлять напряжением и током, чтобы регулировать потребление мощности реактором 102 до оптимальной производительности. ECU 108 управляет RCB 112 и температурой реактора 102 для достижения оптимальной производительности.
[0055] Аналогично другим этапам, подпроцедуры программируются в микроконтроллере ECU 108, чтобы собирать и записывать множество данных датчиков 110. ECU 108 использует собранные данные, чтобы измерять множество параметров реактора, чтобы, тем самым, вычислять уровень производительности реактора или скорость формирования газа, в то время как реактор 102 работает. Чтобы добиваться цели улучшения производительности двигателя 104, ECU 108 вычисляет производительность двигателя 104 (т.е. определяет показатели производительности двигателя и приоритет, как описано более подробно ниже), отслеживая множество параметров двигателя, чтобы определять, как регулировать уровень производительности реактора (или скорость производства газа), с тем, чтобы улучшать производительность двигателя 104. Этапы, ассоциированные с этой стадией системы 100 управления, иллюстрируются на фиг. 6 и обсуждаются более подробно ниже.
[0056] Обращаясь теперь к фиг. 1 и 6, фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций, которая иллюстрирует основные этапы 600, предпринимаемые системой 100, чтобы улучшать производительность двигателя 104. Процесс начинается на этапе 602. На этапе 604 ECU 108 отслеживает множество параметров реактора посредством отслеживания множества датчиков 110, как описано ниже. На этапе 606 ECU 108 определяет уровень производительности реактора на основе данных, собранных от множества датчиков 110 на этапе 604; это является первоначальным состоянием реактора 102. На этапе 608 ECU 108 отслеживает множество параметров двигателя либо непосредственно от двигателя 104, в случае, когда двигатель 104 не оборудован ECM 106, либо из данных, сохраненных в ECM 106. На этапе 610 ECU 108 определяет уровень производительности двигателя на основе данных, собранных на этапе 608; это является первоначальным состоянием двигателя 104, либо его базовой производительностью. На этапе 611 ECU 108 определяет изменения, которые могут происходить в определенном уровне производительности двигателя, продолжая отслеживать за уровнем производительности двигателя, так что он может прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя. Затем, на этапе 612, ECU 108 определяет скорость формирования газа или уровень производительности реактора, который может улучшать производительность двигателя, в то время как двигатель работает на определенном уровне производительности двигателя, или, если изменения в производительности были обнаружены на этапе 611, в то время как двигатель работает на прогнозируемом будущем уровне загрузки двигателя. Уровень производительности реактора или скорость формирования газа на этапе 612 называется "идеальным уровнем производительности реактора", например, когда реактор 102 работает на этом уровне, он может подавать объем газа, соответствующий определенному уровню производительности двигателя на этапе 610, или, если изменения обнаружены на этапе 611, соответствующий прогнозируемому будущему уровню загрузки двигателя, к двигателю 104 точно в момент, когда двигатель 104 собирается работать на соответствующем уровне производительности или нагрузки. Это является алгоритмом, посредством которого система 100 улучшает производительность двигателя 104 в реальном времени. Другими словами, система 100 всегда находится на шаг впереди двигателя; система 100 не показывает противодействующую реакцию на то, что уже имело место. Наконец, на этапе 614, ECU 108 посредством RCB 112 модифицирует, по меньшей мере, одно, но не только, из электрического тока, подаваемого к реактору 102, электрического напряжения, подаваемого к реактору 102, и температуры реактора 102, чтобы добиваться идеального уровня производительности реактора.
[0057] Этапы, описанные выше, повторяются, пока двигатель 104 работает. Другими словами, производительность реактора 102 оптимизируется постоянно, посредством постоянного определения новых идеальных уровней производительности реактора, соответствующих предстоящей нагрузке двигателя 104, чтобы непрерывно улучшать производительность двигателя 104, пока двигатель 104 работает. В дополнение к определению уровня производительности двигателя в любой момент, ECU 108 постоянно отслеживает множество параметров двигателя, чтобы определять любое изменение в уровне производительности двигателя и прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя. Другими словами, ECU 108 может прогнозировать нагрузку, которая должна быть наложена на двигатель в будущем. ECU 108 затем оптимизирует производительность реактора 102, командуя ему работать на идеальном уровне производительности реактора, соответствующем определенному уровню производительности двигателя, если двигатель все еще работает на этом уровне, или прогнозируемом будущем уровне загрузки двигателя, если двигатель собирается работать на этом уровне, чтобы улучшать производительность двигателя 104 в реальном времени, т.е. не показывает противодействующую реакцию.
[0058] Первоначально измеренный уровень производительности двигателя устанавливается в качестве основы, как обсуждено выше. ECU 108 затем вычисляет уровень производительности реактора или скорость формирования газа, как обсуждалось ниже, для оптимизации производительности реактора 102 и данных, регистрирующих уровень производительности реактора, соответствующий базовому уровню производительности двигателя. После этого ECU 108 отслеживает множество параметров двигателя, чтобы обнаруживать изменения в уровне производительности двигателя, т.е. знак изменения в нагрузке двигателя 104. Если нагрузка двигателя 104 и уровень производительности двигателя изменяются, ECU 108 управляет реактором 102 через RCB 112, чтобы регулировать уровень производительности реактора или скорость формирования газа, чтобы улучшать производительность двигателя 104. ECU 108 дополнительно прогнозирует, действительно ли изменения в уровне производительности двигателя или нагрузке двигателя 104 собираются продолжаться, на основе параметров двигателя 104, таких как позиции дроссельной заслонки и т.д. Это является прогнозированием, которое имеет место на этапе 611.
[0059] В дополнение к считыванию множества параметров двигателя, чтобы определять изменение в нагрузке двигателя 104 и уровне производительности двигателя, ECU 108 также использует телеметрические параметры, такие как GPS-данные, условия местности и т.д., чтобы лучше прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя и требуемый уровень производительности реактора или скорость формирования газа.
[0060] Этот способ предоставляет возможность ECU 108, заранее, оценивать требуемый уровень производительности реактора при подготовке для прогнозирования изменений в нагрузке двигателя 104, т.е. прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя. Другими словами, знание уровня производительности реактора, объема формируемого газа, уровня производительности двигателя и прогнозируемых изменений предоставляет необходимую информацию для ECU 108, чтобы оценивать и управлять уровнем производительности реактора, или скоростью формирования газа, в качестве средства для управления фактическим объемом газа, доставляемого к двигателю 104. Использование этой информации, в сочетании с определением уровня производительности двигателя и прогнозированием будущего уровня загрузки двигателя, приводит в результате к способности регулировать уровень производительности реактора или объем формирования газа способом, который оптимизирует производительность реактора 102 перед нагрузкой двигателя 104. Т.е. газ поступает в камеру сгорания, когда изменение в уровне производительности двигателя происходит, т.е. когда двигатель 104 работает на прогнозируемом будущем уровне загрузки двигателя, а не впоследствии в ответ на изменения.
[0061] Это также означает, что настройки реактора 102 автоматически регулируются так, что только необходимая мощность используется для создания требуемого газа. Например, если только 1 литр газа требуется, ECU 108 управляет реактором 102 через RCB 112, чтобы использовать минимальную мощность, требуемую для создания этого объема газа. Как описано ниже, этот способ работы системы 100 приводит в результате к улучшению производительности двигателя 104, на основе приоритета показателей производительности в то же время минимизируя потребление мощности реактора 102 и оптимизируя производительность реактора 102, наряду с одновременным улучшением топливной экономичности и уменьшением выбросов.
[0062] Последующие параграфы обсуждают вышеупомянутые этапы более подробно.
[0063] Обращаясь опять к фиг. 1 и 6, чтобы вычислять уровень производительности реактора или скорость формирования газа на этапе 606, ECU 108 считывает значения по амперной нагрузке, напряжению, проводимости и концентрации электролита, и значение температуры, т.е. множество параметров реактора и двигателя, от множества датчиков 110 на этапе 604. Каждый ECU 108 имеет собственную калибровочную таблицу, запрограммированную в микроконтроллер, который сопоставляет формирование водорода и кислорода и значения параметров. Данные, собранные от множества датчиков 110 на этапе 604, используются для тонкой настройки вычисления, выполняемого на этапе 606, посредством сравнения измеренных значений с базовыми значениями или предыдущими уровнями производительности. Это также добавляет пользу в том, что система 100 не должна оснащаться дорогостоящими расходомерами газа, чтобы определять газ, доставляемый к двигателю.
[0064] Чтобы дополнительно определять более точный уровень производительности реактора или скорость формирования газа, ECU 108, в дополнение к использованию электрической мощности, потребляемой реактором 102 (мощность=напряжение × электрический ток), может учитывать отклонение в температуре и отклонение в концентрации электролита. Первоначально, уровень производительности реактора определяется при температуре калибровки. Реактор 102 будет по определению нагреваться сам по себе, и без управления мощностью существует вероятность того, что реактор 102 перегреется. Когда мощность ограничивается, температура реактора 102 должна стабилизироваться. Для калибровки мощность ограничивается, и реактору 102 предоставляется возможность стабилизироваться. Формирование газа и температура, которые измеряются первоначально, определяют базовый уровень производительности реактора 102, как упомянуто выше. Это означает, что ECU 108 необходимо принимать во внимание регулировку температуры в дальнейших вычислениях уровня производительности реактора.
[0065] Затем, ECU 108 регулирует уровень производительности реактора или скорость формирования газа, вычисленную на этапе 606, посредством принятия во внимание амперной нагрузки, напряжения, температуры и/или концентрации электролита. После этого, ECU 108 возвращает это отрегулированное значение в качестве уровня производительности реактора или скорости формирования газа.
[0066] Вычисления на этапе 606 могут быть основаны на одном, но не только, из множества датчиков 110, отслеживающих множество параметров реактора, в зависимости от процесса или вычисления.
[0067] Перед переходом к следующему этапу определения уровня производительности двигателя, этапу 610, важность отслеживания концентрации и проводимости электролита должна быть подчеркнута. Как обсуждалось выше, концентрация отслеживается на этапе 604 как часть определения уровня производительности реактора или скорости формирования газа на этапе 606; концентрация изменяется во время работы и будет иметь небольшое влияние на формирование газа. Кроме того, отслеживание концентрации электролита используется для проверки того, что электролит не потерян или не кристаллизовался, и подтверждать, что вода была добавлена в реактор 102, когда требуется. Концентрация будет изменяться, когда вода преобразуется в газ. Если концентрация находится за пределами предварительно определенного диапазона, и ECU 108 не может исправить проблему, инструктируя насосу добавить воду, ECU 108 указывает отказ и предохраняет систему 100 от дальнейшей работы. Электролит является катализатором и не должен исчерпываться. Кристаллизация и потеря электролита приведут к отказу блока.
[0068] Как обсуждалось, ECU 108 также использует отслеживание концентрации электролита, чтобы определять уровень производительности реактора (или объем формируемого газа) на этапе 606. Вычисления формирования газа на основе расхода мощности (полученного от этого множества датчиков 110, измеряющих напряжение и амперную нагрузку, посредством следующей формулы мощность=напряжение × электрический ток), являются более точными, когда регулируются посредством введения концентрации и проводимости электролита в уравнение. Когда вода распадается в газ, уровень концентрации будет изменяться. Это изменение влияет на формирование газа до некоторой степени.
[0069] Переходя к следующему этапу определения уровня производительности двигателя, этапу 610, ECU 108 взаимодействует с двигателем 104 или ECM 106 с помощью встроенной схемы для отслеживания множества параметров двигателя на этапе 608, обсужденном ниже. Множество параметров двигателя отслеживаются для того, чтобы отслеживать за работой двигателя 104 и измерениями производительности. Это предоставляет возможность ECU 108 определять идеальный уровень производительности реактора, требуемый для улучшения производительности двигателя. Изменения, определенные на этапе 611, в каждом из отслеживаемого множества параметров двигателя на этапе 608 указывают, должен ли двигатель 104 подавать больше мощности или меньше мощности, т.е. увеличивается или уменьшается нагрузка двигателя 104 или уровень производительности двигателя. Определение изменений может быть использовано для прогнозирования будущего уровня загрузки двигателя. Также при определении изменения в нагрузке двигателя 104 или уровне производительности двигателя, ECU 108, на этапе 614, управляет RCB 112, чтобы регулировать уровень производительности реактора или скорость формирования газа, чтобы улучшать производительность двигателя 104, когда двигатель 104 фактически работает на прогнозируемом будущем уровне загрузки двигателя.
[0070] ECU 108 отслеживает либо посредством ECM 106, если доступен, либо непосредственно, по меньшей мере, один, но не только, из следующего неисчерпывающего списка множества параметров двигателя на этапе 608, чтобы определять производительность двигателя на этапе 610 и определять изменения в уровне производительности двигателя, чтобы прогнозировать будущий уровень загрузки двигателя на этапе 611: одометр, скорость транспортного средства, скорость двигателя, потребление топлива, удельный расход топлива, массовое давление воздуха, массовый расход воздуха, пробег в милях, расстояние, удельный расход топлива, температура выхлопа, датчики NOx, датчики CO2, датчики O2, мгновенная топливная экономичность двигателя, средняя топливная экономичность двигателя, массовый расход воздуха на впуске в двигатель, требуемый крутящий момент двигателя в процентах, нагрузка двигателя в процентах при текущей скорости, фактическое передаточное отношение трансмиссии, текущая передача трансмиссии, состояние сгорания в цилиндре двигателя (всех цилиндрах), уровень детонации в цилиндре двигателя (всех цилиндрах), предварительный FMI (Failure Mode Identifier, идентификатор состояния отказа) датчика NOx на впуске после обработки (все банки), и т.д.
[0071] Как обсуждалось, ECU 108 управляет объемом газа, доставляемого к впуску в двигатель 104, посредством определения уровня производительности двигателя для того, чтобы улучшать процесс сгорания. ECU 108 также приспособлен повторно калибровать некоторые из множества параметров двигателя, не изменяя программирование, так что ECM 106 может приспосабливаться к добавлению газов в камеру сгорания. Кроме того, как обсуждается ниже, следует отметить, что ECU 108 записывает уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя для будущего анализа и улучшения системы 100.
[0072] Отметим, что ECU 108 определяет уровень производительности двигателя на этапе 610 и прогнозирует будущий уровень загрузки двигателя на этапе 611, это необходимо для управления RCB 112, чтобы регулировать уровень производительности реактора, или скорость формирования газа, чтобы улучшать производительность двигателя 104, в то время как двигатель 104 работает на определенном уровне производительности двигателя или, вследствие изменений, определенных на этапе 611, работает на прогнозируемом будущем уровне загрузки двигателя. ECU 108 использует собранные данные с этапов 604-611, чтобы определять идеальный уровень производительности реактора на этапе 612 и отправлять определенный идеальный уровень производительности реактора в RCB 112 на этапе 614. В дополнение к данным, собранным от двигателя 104 и реактора 102, ECU 108 также использует телеметрические параметры, такие как GPS-данные, условия местности и т.д., при определении и прогнозировании текущих и будущих нагрузок двигателя 104, соответствующих уровням производительности двигателя, и соответствующего идеального уровня производительности реактора.
[0073] Реактор 102 теперь должен работать согласно определенному идеальному уровню производительности реактора на этапе 612. RCB 112 предназначается для управления реактором для того, чтобы управлять и регулировать объем газа, подаваемого к двигателю. RCB 112 имеет специализированный встроенный микроконтроллер, управляющий, но не только, широтно-импульсным модулятором (PWM) и датчиком тока. Он может иметь модулятор напряжения и/или частоты вместе с соответствующими датчиками. На этапе 614 RCB 112 может измерять и управлять производительностью реактора 102 посредством интегральной схемы на основе инструкций, принятых от ECU 108. RCB 112 также имеет датчик влажности-температуры и линию связи, обсуждаемые ниже.
[0074] На этапе 604 RCB 112 отслеживает амперную нагрузку как часть подпроцедуры автоматического отслеживания. RCB 112 измеряет мощность, которую реактор 102 получает, и регулирует амперную нагрузку с помощью PWM, чтобы удовлетворять требованиям по мощности, инструктированным посредством ECU 108. RCB 112 повышает или понижает амперную нагрузку, чтобы управлять уровнем производительности реактора или скоростью формирования газа, как определено посредством ECU 108, предоставляемая мощность находится в пределах. RCB 112 также отслеживает температуру реактора 102, как часть подпроцедуры автоматического отслеживания, посредством интегрированного датчика температуры. RCB 112 и ECU 108 взаимодействуют, чтобы управлять нагревателем и вентилятором, чтобы регулировать температуру реактора.
[0075] Повышенная температура помогает в электролитическом процессе воды до некоторой степени. Когда температура растет, потенциал разложения, энергия, требуемая для распада воды в газ, понижается. RCB 112 использует эту информацию, чтобы повышать температуру, если более высокий уровень производительности реактора или большая скорость формирования газа необходимы без увеличения амперной нагрузки. Посредством повышения температуры вместо амперной нагрузки, мощность, получаемая от двигателя 104, может быть уменьшена, и, таким образом, производительность двигателя 104 или эффективность увеличивается, как обсуждается ниже. Дополнительно, отслеживание температуры предохраняет реактор 102 от перегрева.
[0076] Вкратце, ECU 108, на этапах 602-614, взаимодействует с двигателем 104, или ECM 106, множеством датчиков 110 и RCB 112, чтобы определять уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя. ECU 108 управляет RBC 112, чтобы управлять схемой широтно-импульсной модуляции (не показана), чтобы управлять током, доступным реактору 102 и, тем самым, регулировать уровень производительности реактора или скорость формирования газа, чтобы улучшать производительность двигателя 104, в то время как двигатель 104 работает на определенном уровне производительности двигателя или прогнозируемом будущем уровне загрузки двигателя. Этот отрегулированный уровень производительности реактора называется идеальным уровнем производительности реактора.
[0077] Следует отметить, что, как обсуждалось, ECU 108 является командующим или главным принимающим решение блоком системы 100. Другими словами, RCB 112 подчиняется ECU 108. Однако RCB 112 также оснащается линией связи. Посредством линии связи RCB 112 может собирать другую вспомогательную информацию, чтобы обеспечивать дополнительное управление в случае, когда ECU 108 не является частью системы 100.
[0078] Наконец, когда реактору 102 не требуется больше работать, ECU 108 выполняет цикл отключения. Перед выключением блока ECU 108 определяет уровень электролита реактора 102 и уровень воды в резервуаре. Если уровень воды низкий, ECU 108 указывает оператору наполнить водный резервуар. ECU 108 заполнит реактор, если в резервуаре недостаточно воды. Цикл имеет таймер, чтобы предоставлять возможность реактору отстояться; уровень электролита немного изменится после работы. ECU 108 имеет цикл отключения, который использует внутренний аккумулятор для энергоснабжения некоторых функций для работы системы 100 для немедленной работы в следующий раз, когда она включается. Цикл отключения инициируется, когда больше не существует сигнал зажигания, питающий ECU 108.
[0079] Как обсуждалось, уровень производительности реактора или скорость формирования газа непосредственно связаны с мощностью, которую реактор 102 получает от двигателя 104, чтобы формировать газ. Знание уровня производительности реактора, идеального уровня производительности реактора и уровня производительности двигателя, или прогнозируемого будущего уровня загрузки двигателя, позволит системе 100 минимизировать паразитную потерю мощности от двигателя 104. Реактор 102 использует долю мощности, созданной двигателем 104, для работы. Когда объем газа, сформированного реактором 102, больше требуемого, чтобы удовлетворять уровень производительности двигателя в реальном времени, реактор 102 использует больше мощности от двигателя 104, чем необходимо. Это добавляет паразитную потерю энергии. Поскольку система 100 может регулировать уровень производительности реактора согласно уровню производительности двигателя в реальном времени, эта паразитная потеря может быть минимизирована. Посредством управления и оптимизации производительности реактора 102, когда уровень производительности двигателя не требует более высокой скорости формирования газа от реактора 102, система 100 накладывает меньшую нагрузку на двигатель 104. Другими словами, система 100 добивается одной из целей этого изобретения, а именно, уменьшения выбросов и улучшения топливной экономичности одновременно, в то же время минимизируя потребление мощности реактора 102.
[0080] Обращаясь теперь к фиг. 1 и 7, фиг. 7 - это блок-схема последовательности операций, которая иллюстрирует основные этапы 700, предпринимаемые системой 100, чтобы обнаруживать отказы в системе 100. Процесс начинается на этапе 702. На этапе 704 ECU 108 собирает данные о множестве параметров реактора посредством отслеживания множества датчиков 110. На этапе 706 ECU 108 проверяет возникновение, по меньшей мере, одного, но не только, из множества параметров реактора, существующих за пределами нормального рабочего диапазона, на основе данных, собранных от множества датчиков 110 на этапе 704. На этапе 708, если ECU 108 определяет, что, по меньшей мере, один из множества параметров реактора находится за пределами нормального рабочего диапазона, он переходит к этапу 710. Иначе, он переходит обратно к этапу 704, чтобы отслеживать множество параметров реактора снова. На этапе 710 ECU 108 инструктирует RCB 112 регулировать реактор 102 в ответ на возникновение, обнаруженное на этапе 708.
[0081] ECU 108 имеет интеллект, чтобы использовать информацию, которую он собирает на этапе 704, чтобы определять, находится ли блок внутри нормальных рабочих условий или нет. ECU 108 имеет способность изменять рабочие параметры, чтобы исправлять условия отказа, когда необходимо, на этапе 710. ECU 108 имеет логику, чтобы определять, имеют ли влияние изменения для исправления отказа(ов) или нет. Обнаружение отказа ECU 108 предназначается для защиты двигателя 104 от повреждения, также как самой системы 100. Обнаружение отказа проектируется отказоустойчивым образом. Программирование ECU 108 также имеет встроенные исправляющие действия, которые должны быть предприняты, чтобы сохранять систему 100 работоспособной настолько долго, насколько возможно, без причинения ущерба, если отказ возникает. На этапе 710 ECU 108 отключает реактор 102, если исправляющие действия не имеют желаемого эффекта, чтобы предотвращать повреждение двигателя 104 или реактора 102.
[0082] Множество параметров реактора, которые отслеживаются посредством ECU 108 на этапе 704, содержат следующий неисчерпывающий список: уровень воды в бачке, уровень электролита, подаваемое электрическое напряжение, подаваемый электрический ток, температура воды в бачке, температура реактора, утечка реактора, водяной насос, расход газа, относительная влажность, проводимость электролита, сопротивление электролита, концентрация электролита и т.д.
[0083] На этапе 704 ECU 108 отслеживает уровень воды в бачке и предоставляет указание, когда воду необходимо добавить в резервуар системы 100. Это также служит для защиты водяного насоса от работы, когда не существует достаточно воды в бачке. ECU 108, в конечном счете, отключает реактор 102 на этапе 710, чтобы предотвращать дальнейшее повреждение в случае, когда вода не добавляется в резервуар.
[0084] На этапе 704 ECU 108 отслеживает уровень электролита в реакторе 102 и будет добавлять воду в реактор 102, когда необходимо. ECU 108, в конечном счете, отключает систему 100 на этапе 710 в случае, когда вода не добавляется в реактор 102.
[0085] На этапе 704 ECU 108 отслеживает концентрацию электролита. Концентрация также отслеживается как часть определения уровня производительности реактора или объема формируемого газа, как обсуждалось выше. Это отслеживание, на этапе 704, также используется, чтобы проверять, что электролит не кристаллизуется, и подтверждать, что вода была добавлена в реактор 102, когда требуется. Концентрация будет изменяться, когда вода добавляется в реактор 102 или преобразуется в газ. Если концентрация находится за пределами предварительно определенного диапазона, и ECU 108 не может исправить проблему, ECU 108 указывает отказ на этапе 710.
[0086] На этапе 704 ECU 108 измеряет напряжение, чтобы определять, на этапе 706, насколько большое напряжение доступно, прежде чем реактор 102 включается. Он также определяет мощность, которую реактор 102 получает, и гарантирует, что реактор 102 не истощает аккумулятор транспортного средства в случае, когда генератор переменного тока двигателя 104 отказывает, или если зажигание остается включенным без работающего двигателя 104. Если напряжение находится за пределами рабочего диапазона, ECU 108 отключает реактор 102 и указывает отказ на этапе 710.
[0087] На этапе 704 ECU 108 измеряет ток, чтобы определять, на этапе 706, мощность, которую реактор 102 получает, и гарантировать, что реактор 102 работает при указанной амперной нагрузке для желаемого уровня производительности реактора или скорости формирования газа. Как обсуждалось выше, это является одним из способов, которыми ECU 108 управляет уровнем производительности реактора или скоростью формирования газа. Если амперная нагрузка находится за пределами рабочего диапазона, ECU 108 отключает реактор 102 и указывает отказ на этапе 710.
[0088] На этапе 704 ECU 108 измеряет температуру воды в бачке, чтобы гарантировать, что вода является жидкой, а не твердой. Если, на этапе 706, температура определяется ниже 8°C, ECU 108 включает нагреватель бачка, чтобы приводить воду к рабочей температуре на этапе 710.
[0089] На этапе 704 ECU 108 измеряет температуру реактора 102, чтобы отслеживать его производительность и гарантировать, что реактор 102 не перегревается. На этапе 706 ECU 108 определяет, является ли температура оптимальной. ECU 108 включает нагреватель реактора 102, чтобы приводить его к оптимальной температуре на этапе 710. Он также отключает реактор 102 в случае, когда реактор 102 начинает перегреваться.
[0090] На этапе 704 ECU 108 отслеживает за утечками реактора 102. ECU 108 на этапе 706 определяет, является ли утечка ложным распознаванием или фактической утечкой. Если утечка определяется как действительная, ECU 108 отключает реактор 102 и указывает отказ на этапе 710.
[0091] Обращаясь теперь к фиг. 2, фиг. 2 является блок-схемой, иллюстрирующей другой примерный вариант осуществления системы 100. Система 200 содержит ряд функциональных элементов, включающих в себя реактор 202, двигатель 204, модуль 206 управления двигателем ("ECM"), электронный блок 208 управления ("ECU"), множество датчиков 210, связанных с реактором 202, плату 212 управления реактором ("RCB") и модуль 214 хранения, соединенный с ECU 208. В отличие от модуля 214 хранения, другие компоненты являются аналогичными компонентам, описанным выше и иллюстрированным на фиг. 1. В результате, ссылка на эти компоненты выполняется с помощью ссылочных номеров, соответствующих фиг. 1.
[0092] Модуль 214 хранения конфигурируется, чтобы хранить множество параметров реактора, множество параметров двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя. ECU 108 использует модуль 214 хранения, чтобы регистрировать и записывать данные для дальнейшего анализа, чтобы создавать улучшения производительности. ECU 108 также регистрирует данные для будущей отчетности.
[0093] Обращаясь теперь к фиг. 1, 2 и 8, фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций, которая иллюстрирует основные этапы 800, предпринимаемые системой 100 или 200, чтобы сохранять множество параметров реактора, множество параметров двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя. Процесс начинается на этапе 802. На этапе 804 ECU 108 собирает данные о множестве параметров реактора посредством отслеживания множества датчиков 110 или 210. На этапе 806 ECU 108 определяет уровень производительности реактора на основе данных, собранных от множества датчиков 110 на этапе 804. На этапе 808 ECU 108 собирает данные о множестве параметров двигателя. На этапе 810 ECU 108 определяет уровень производительности двигателя на основе данных, собранных на этапе 808. Наконец, на этапе 812, ECU 108 сохраняет отслеживаемое множество параметров реактора и множество параметров двигателя вместе с определенным уровнем производительности реактора и уровнем производительности двигателя в модуле 214 хранения.
[0094] Обращаясь теперь к фиг. 3, фиг. 3 является блок-схемой, иллюстрирующей другой примерный вариант осуществления системы 100. Система 300 содержит ряд функциональных элементов, включающих в себя реактор 302, двигатель 304, модуль 306 управления двигателем ("ECM"), электронный блок 308 управления ("ECU"), множество датчиков 310, связанных с реактором 302, плату 312 управления реактором ("RCB") и модуль 314 отображения, соединенный с ECU 308. В отличие от модуля 314 отображения, другие компоненты являются аналогичными компонентам, описанным выше и иллюстрированным на фиг. 1. В результате, ссылка на эти компоненты выполняется с помощью ссылочных номеров, соответствующих фиг. 1.
[0095] Обращаясь к фиг. 1 и 3, модуль отображения конфигурируется, чтобы визуально отображать показатель производительности на основе множества параметров реактора, множества параметров двигателя, уровня производительности реактора и уровня производительности двигателя. Модуль 314 отображения является главной фокусной точкой для взаимодействия оператора с системой 100. Информация и связь управляются посредством ECU 108. Модуль 314 отображения актуализирует водителю производительность реактора 102 и двигателя 104. Он также предоставляет возможность оператору управлять и настраивать конкретные параметры для реактора 102. Различные клиенты могут иметь различные прикладные задачи для системы 100, и модуль 314 отображения обеспечивает взаимодействие для настройки доступных параметров, чтобы удовлетворять их потребности. Дополнительно, ECU 108 может связываться с модулем 314 отображения, чтобы отображать необходимую информацию пользователю, чтобы поддерживать систему 100 в оптимальном рабочем порядке или информировать пользователя о выполнении обслуживания в системе 100.
[0096] Обращаясь теперь к фиг. 1, 3 и 9, фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций, которая иллюстрирует основные этапы 900, предпринимаемые системой 100 или 300, чтобы визуально отображать множество параметров реактора, множество параметров двигателя, уровень производительности реактора и уровень производительности двигателя. Процесс начинается на этапе 902. На этапе 904 ECU 108 собирает данные о множестве параметров реактора посредством отслеживания множества датчиков 110 или 310. На этапе 906 ECU 108 определяет уровень производительности реактора на основе данных, собранных от множества датчиков 110 на этапе 904. На этапе 908 ECU 108 собирает данные о множестве параметров двигателя. На этапе 910 ECU 108 определяет уровень производительности двигателя на основе данных, собранных на этапе 908. Наконец, на этапе 912, ECU 108 может визуально отображать один или множество из отслеживаемого множества параметров реактора и множества параметров двигателя вместе с определенным уровнем производительности реактора и уровнем производительности двигателя через модуль 314 отображения.
[0097] Обращаясь теперь к фиг. 4, фиг. 4 является блок-схемой, иллюстрирующей другой примерный вариант осуществления системы 100. Система 400 содержит ряд функциональных элементов, включающих в себя реактор 402, двигатель 404, модуль 406 управления двигателем ("ECM"), электронный блок 408 управления ("ECU"), множество датчиков 410, связанных с реактором 402, плату 412 управления реактором ("RCB") и удаленный сервер 414 на связи с ECU 408. В отличие от удаленного сервера 414, другие компоненты являются аналогичными компонентам, описанным выше и иллюстрированным на фиг. 1. В результате, ссылка на эти компоненты выполняется с помощью ссылочных номеров, соответствующих фиг. 1.
[0098] Обращаясь к фиг. 1 и 4, ECU 108 приспособлен передавать журналы производительности и другие указанные данные на портал для компиляции и помещения в отчет. Данные, которые регистрируются и используются посредством ECU 108 во время первоначальной поездки, чтобы улучшать производительность двигателя 104 и оптимизировать производительность реактора 102, выгружаются на удаленный сервер 414 в конце поездки. Принятые данные анализируются, чтобы определять, могут ли какие-либо улучшения быть выполнены в логике системы 100, чтобы улучшать производительность двигателя 104. Оператор-человек или компьютерная программа отвечает за проведение упомянутого анализа. Улучшения могут быть применены к другим ECU, ассоциированным с другими двигателями, на связи с удаленным сервером 414, которые имеют аналогичные условия. Существование удаленного сервера 414 является критическим в формировании отчета.
[0099] Кроме того, ECU 108 не ограничивается передачей данных только в конце каждой поездки. ECU 108 может задавать интервал передачи данных во время каждой поездки и отправлять данные на удаленный сервер 414 соответствующим образом. Принятые данные хранятся на удаленном сервере 414, и тенденция исторических данных создается для каждого ECU 108 на связи с удаленным сервером 414. При приеме данных проводится анализ. Данные сравниваются с историческими тенденциями и данными, принятыми от других ECU, которые находятся на связи с удаленным сервером. Если оператор-человек или компьютерная программа определяет, что улучшение в производительности двигателя 104 и реактора 102 является допустимым, на основе вышеупомянутого анализа, удаленный сервер 414 отправляет инструкции для ECU 108 для того, чтобы улучшать производительность двигателя 104 и реактора 102. Если удаленный сервер 414 определяет, что улучшение производительности также является применимым к другим ECU, ассоциированным с другими двигателями на связи с удаленным сервером 414, он отправляет аналогичные инструкции также таким ECU.
[00100] Для того, чтобы передавать и принимать данные к и от удаленного сервера 414, ECU 108 должен устанавливать соединение с удаленным сервером 414. ECU 108 приспособлен соединяться посредством множества способов для передачи корректных данных и информации. ECU 108 имеет встроенные радиомодули, такие как GPRS, WIFI и/или Bluetooth, для связи с внешними устройствами для взаимодействия и передачи данных. ECU 108 имеет USB-порты также для проводных соединений. Дополнительно, после каждого случая передачи данных, ECU 108 принимает и отправляет подтверждение того, что данные были переданы успешно.
[00101] Обращаясь теперь к фиг. 1, 4 и 10, фиг. 10 является блок-схемой, которая иллюстрирует основные этапы 1000, предпринимаемые системой 100 или 400 управления для связи с удаленным сервером 414 и передачи множества параметров реактора, множества параметров двигателя, уровня производительности реактора и уровня производительности двигателя. Процесс начинается на этапе 1002. На этапе 1004 ECU 108 собирает данные о множестве параметров реактора посредством отслеживания множества датчиков 110 или 410. На этапе 1006 ECU 108 определяет уровень производительности реактора на основе данных, собранных от множества датчиков 110 на этапе 1004. На этапе 1008 ECU 108 отслеживает множество параметров двигателя. На этапе 1010 ECU 108 определяет уровень производительности двигателя на основе данных, собранных на этапе 1008. На этапе 1012 ECU 108 передает отслеживаемое множество параметров реактора и множество параметров двигателя вместе с определенным уровнем производительности реактора и уровнем производительности двигателя удаленному серверу 414. Наконец, на этапе 1014, удаленный сервер 414, после проведения обсужденного выше анализа по принятым данным, передает идеальный уровень производительности реактора и инструкции о том, как добиться идеального уровня производительности реактора, в ECU 108. Это, в свою очередь, приводит к улучшенной производительности реактора 102 и двигателя 104.
[00102] Обращаясь теперь к фиг. 5, фиг. 5 является блок-схемой, иллюстрирующей другой примерный вариант осуществления системы 100. Система 500 содержит ряд функциональных параметров, включающих в себя реактор 502, двигатель 504, модуль 506 управления двигателем ("ECM"), электронный блок 508 управления ("ECU"), множество датчиков 510, связанных с реактором 502, плату 512 управления реактором ("RCB"), модуль 514 хранения, соединенный с ECU 508, модуль 516 отображения, соединенный с ECU 508, и удаленный сервер 518 на связи с ECU 508. Этот вариант осуществления является сочетанием вариантов осуществления, представленным на фиг. 1-4.
[00103] В другом примерном варианте осуществления системы 100 ECU 108 может регулировать уровень производительности реактора или скорость формирования газа способом выборочной оптимизации показателей производительности двигателя. Показатели производительности двигателя вычисляются с помощью множества параметров двигателя, обсужденных выше. Показатели производительности двигателя являются целями, которых система 100 хочет достичь. Например, показателями производительности двигателя являются, но не только, топливная экономичность, выбросы, крутящий момент двигателя и мощность двигателя в лошадиных силах. В зависимости от того, какие показатели производительности двигателя выбираются, система 100 максимизирует выбранные показатели производительности двигателя согласно приоритету, назначенному выбранным показателям производительности двигателя.
[00104] Обращаясь теперь к фиг. 1 и 3, пользователь выбирает показатели производительности двигателя, которые он/она желает оптимизировать, и классифицирует их на основе приоритета, который она/он имеет в виду, посредством модуля 314 отображения. ECU 108 регулирует уровень производительности реактора или скорость формирования газа, чтобы оптимизировать каждый из выбранных индикаторов производительности двигателя, классифицированных от наивысшего к низшему. Рассмотрим следующий пример.
[00105] Например, существуют ситуации, когда выбросы будут за пределами классифицированной топливной экономичности. Рассмотрим случай, что показатели производительности двигателя упорядочены следующим образом: 1) уменьшение выбросов и 2) топливная экономичность. В этом примере ECU 108 отслеживает за выбросами и регулирует уровень производительности реактора или скорость формирования газа, чтобы уменьшать выбросы в первую очередь. Он продолжает регулировать уровень производительности реактора или скорость формирования газа, чтобы уменьшать выбросы до момента достижения плато или непосредственно перед тем, как выбросы начнут расти снова. Это является оптимальным моментом. В этот момент, ECU 108 фокусируется на уменьшении потребления топлива, показателе производительности двигателя, классифицированном вторым по приоритету. Когда потребление топлива уменьшается, выбросы все еще отслеживаются, чтобы отслеживать какие-либо изменения здесь. После того как топливная экономичность оптимизируется, сравнение между двумя различными уровнями производительности реактора или скоростями формирования газа, соответствующими оптимизации выбросов и топливной экономичности, соответственно, выполняется, чтобы находить лучшую модель соответствия, которая может оптимизировать эффективность во всех аспектах производительности двигателя. Эта найденная лучшая модель соответствия является идеальным уровнем производительности реактора, ассоциированным с одновременной оптимизацией выбранных показателей производительности двигателя. Этот способ для улучшения производительности двигателя 104 и реактора 102 может быть использован с одним или множеством показателей производительности двигателя.
[00106] Многочисленные конкретные детали излагаются в данном документе для того, чтобы обеспечивать полное понимание примерных вариантов осуществления настоящего изобретения. Однако обычному специалисту в данной области техники будет понятно, что эти варианты осуществления могут быть применены на практике без этих конкретных деталей. В других случаях, хорошо известные способы, процедуры и компоненты не были описаны подробно с тем, чтобы не запутывать описание вариантов осуществления. Кроме того, это описание не рассматривается как ограничивающее рамки этих вариантов осуществления каким-либо образом, а скорее как просто описывающее реализацию этих различных вариантов осуществления.