СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE FUEL SYSTEM OPERATION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к уменьшению образования паров топлива в транспортных средствах, например в транспортных средствах с гибридным приводом.
Уровень техники
Системы уменьшения токсичности выхлопных газов транспортного средства могут быть выполнены с возможностью накапливать пары топлива, образующиеся в топливном баке при заправке топливного бака и ежедневной работе двигателя, в фильтре топливной системы. При продолжении работы двигателя пары топлива продуваются в двигатель, при этом продувка тщательно контролируется с целью обеспечения выполнения требований норм токсичности выхлопных газов.
Было определено, что регулирование образования паров топлива, в том числе рециркуляции и удаления паров топлива может существенно увеличить стоимость и сложность топливной системы транспортного средства. Например, в транспортных средствах с гибридным приводом, в которых сниженная частота эксплуатации двигателя увеличивает длительность работы до появления возможности выполнения продувки, использование герметичного стального бака или мягкого бака, выполненного с возможностью накапливать большое количество паров топлива, может существенно увеличить стоимость. По другому примеру экономия топлива в транспортном средстве с гибридным приводом затронута при необходимости использования двигателя для продувки накопленных паров в двигатель.
Раскрытие изобретения
Так, по варианту некоторые из вышеуказанных проблем могут быть, по меньшей мере, частично решены с помощью способа для топливной системы транспортного средства, в котором размещают слой огнезащитной гель-пены на поверхности жидкого топлива в топливном баке для уменьшения объема паров топлива, образующихся в верхней части топливного бака, при этом транспортное средство представляет собой транспортное средство, находящееся в эксплуатации. Таким способом образование паров топлива может быть уменьшено с минимальными затратами.
По варианту топливная система транспортного средства может содержать топливный бак для подачи топлива в цилиндры двигателя. В топливном баке может быть установлен топливный насос. Слой огнезащитной гель-пены может быть нанесен на поверхность топлива таким образом, что этот слой будет держаться на поверхности жидкого топлива. Слой может представлять собой единый непрерывный слой и оставаться в начальном положении в течение всего срока эксплуатации транспортного средства, при этом его замена будет выполняться только по мере необходимости. За счет размещения слоя на поверхности топлива образование паров топлива (например, при потерях в ходе ежедневной эксплуатации) может быть уменьшено. Управление топливным насосом может быть связано с положением слоя огнезащитной гель-пены в топливном баке таким образом, чтобы обеспечить отключение насоса до того, как огнезащитная гель-пена попадет во впускное отверстие топливного насоса. Кроме того, в нижней части топливного бака может быть выполнено углубление для размещения топливного насоса. По варианту слой огнезащитной гель-пены может быть соединен с датчиком уровня топлива (например, зонд для определения уровня топлива с поплавком), который отслеживает положение слоя огнезащитной гель-пены в топливном баке относительно порогового положения, причем пороговое положение определяют на основании наклона дороги, темпа ускорения (замедления) транспортного средства, величины поперечного ускорения транспортного средства (например, на поворотах), угла поворота руля, рыскания транспортного средства и т.д. При этом изменение любого из этих параметров может повлиять на положение слоя огнезащитной гель-пены относительно входного отверстия топливного насоса. Таким образом предотвращают попадание огнезащитной гель-пены в топливный насос за счет включения насоса только тогда, когда слой огнезащитной гель-пены находится на достаточном расстоянии от порогового положения и за счет отключения насоса в зависимости от существенного приближения уровня данного слоя к пороговому положению.
Благодаря этому получено простое и экономичное решение для уменьшения выделения паров топлива. С помощью размещения огнезащитной гель-пены на поверхности топлива в топливном баке, установленном в эксплуатируемом транспортном средстве, можно уменьшить выделение паров топлива в мягком баке и снизить затраты на мягкий бак. Кроме того, использование слоя огнезащитной гель-пены позволяет уменьшить нежелательное образование паров топлива в случае повреждения топливного бака (например, при появлении трещины в топливном баке). Путем регулирования работы топливного насоса на основании положения указанного слоя в топливном баке, всасывание огнезащитной гель-пены в топливный насос может быть уменьшено. Уменьшение образования паров топлива позволяет уменьшить частоту проведения продувки паров топлива, при этом ухудшение показателей экономии топлива, возникающее в результате продувки паров топлива, особенно в транспортном средстве с гибридным приводом, также может быть уменьшено.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание предназначено для упрощенного изложения основных концепций, которые будут детально описаны далее. Не подразумевается идентификация ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, объем которых определяется формулой изобретения, основанной на описании изобретения. Более того, заявленное изобретение не ограничено конкретными вариантами, которые решают некоторые из проблем, описанных выше или в какой-либо другой части данного описания.
Краткое описание чертежей
Сущность настоящего изобретения станет понятна при прочтении нижеприведенного подробного описания неограничивающих вариантов реализации изобретения со ссылкой на следующие сопроводительные чертежи:
На фиг.1 показано схематичное изображение топливной системы, соединенной с системой двигателя в транспортном средстве с гибридным приводом.
На фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая пример работы топливного бака по фиг.1, содержащего слой огнезащитной гель-пены, расположенный на поверхности топлива.
На фиг.3 представлена подробная блок-схема, иллюстрирующая способ, который может быть реализован для управления работой топливного насоса на основании положения слоя огнезащитной гель-пены внутри топливного бака.
На фиг.4 показана подробная блок-схема, иллюстрирующая способ, который может быть реализован для определения уменьшения слоя огнезащитной гель-пены внутри топливного бака.
На фиг.5 показан пример работы топливного насоса.
Осуществление изобретения
Ниже рассмотрены способы и системы для уменьшения выделения паров топлива в топливной системе, установленной в транспортном средстве с гибридным приводом, например, в топливной системе по фиг.1.
Выполнение топливного бака может предусматривать размещение слоя огнезащитной гель-пены на поверхности накопленного в баке топлива, как показано на фиг.2. Контроллер может предусматривать выполнение такого способа управления, как показано на фиг.3, для управления работой топливного насоса, расположенного в топливном баке, на основании положения слоя внутри топливного бака относительного порогового положения. Контроллер может также выполнять такой способ управления, как способ по фиг.4, для определения уменьшения слоя огнезащитной гель-пены на основании частоты выполнения продувки бака топливной системы. Пример работы топливного насоса показан на фиг.5. Таким образом уменьшается образование паров топлива в топливном баке, уменьшая тем самым затраты, связанные с регулированием образования данных паров (например, накопление и удаление).
На фиг.1 показано схематичное изображение системы 6 транспортного средства с гибридным приводом, на которую может передаваться тяговая мощность от системы 8 двигателя и (или) бортового устройства накопления энергии, например системы аккумуляторной батареи (не показана). Устройство преобразования энергии, например, генератор (не показан), может быть использовано для поглощения энергии движения транспортного средства и (или) работы двигателя и последующего преобразования поглощенной энергии в энергию, подходящую для накопления в устройстве накопления энергии.
Система 8 двигателя может содержать двигатель 10, имеющий несколько цилиндров 30. Двигатель 10 содержит систему 23 впуска и выхлопную систему 25. Система 23 впуска двигателя содержит дроссель 62 впуска воздуха, гидравлически соединенный с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Воздух может поступать во впускной канал 42 через воздушный фильтр 52. Выхлопная система 25 двигателя содержит выпускной коллектор 48, ведущий к выпускному каналу 35, который направляет выхлопной газ в атмосферу. Выхлопная система 25 двигателя может содержать одно или более устройств 70 снижения токсичности выхлопных газов с непосредственным соединением. Указанные два или более устройств снижения токсичности выхлопных газов могут содержать трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, ловушку для обеденных оксидов азота NOx, дизельный сажевый фильтр, окислительный нейтрализатор и т.д. Следует понимать, что двигатель может содержать другие компоненты, например различные клапаны и датчики, что будет подробно рассмотрено в данном документе. В некоторых вариантах реализации, где система 8 двигателя представляет собой систему двигателя с наддувом, система двигателя также может содержать устройство наддува, например турбокомпрессор (не показан).
Система 8 двигателя соединена с топливной системой 18. Топливная система 18 содержит топливный бак 20, соединенный с топливным насосом 21 и фильтр 22 для паров топлива. Во время заправки топливного бака топливо может быть закачано в транспортное средство из внешнего источника через дверцу 108 заправки. Топливный бак 20 может содержать несколько топливных смесей, включая топливо с различными концентрациями спирта, например, различные смеси этилового бензина, в том числе ЕЮ, Е85, бензин и т.д., а также их комбинации. Датчик 106 уровня топлива, расположенный в топливном баке 20, может обеспечивать передачу показаний уровня 102 топлива («Входное значение уровня топлива») к контроллеру 12. Как показано, датчик 106 уровня топлива может содержать поплавок, соединенный с переменным резистором. По варианту могут быть использованы другие виды датчиков уровня топлива. Подробное описание реализации топливного бака 20 и топливного насоса 21 приведено ниже со ссылкой на фиг.2.
Топливный насос 21 выполнен с возможностью нагнетать топливо, подаваемое в форсунки двигателя 10, например форсунки 66. Хотя показана только одна форсунка 66, для каждого цилиндра могут быть предусмотрены дополнительные форсунки. Следует понимать, что топливная система 18 может представлять собой безвозвратную систему подачи топлива, возвратную систему подачи топлива или другие типы топливных систем. Пары, образующиеся в топливном баке 20, могут быть направлены в фильтр 22 для паров топлива через трубопровод 31 до подачи в систему 23 впуска двигателя.
Фильтр 22 для паров топлива наполнен соответствующим адсорбентом для временного улавливания паров топлива (включая газообразные углеводороды), образующихся в топливном баке во время заправки, а также паров, образующихся при ежедневной эксплуатации. По варианту в качестве адсорбента использован активированный уголь. При соблюдении условий выполнения продувки, например, когда фильтр заполнен, пары, накопленные в фильтре 22 для паров топлива, могут быть продуты в систему 23 впуска двигателя за счет открытия продувочного клапана 112 фильтра. Хотя показан один фильтр 22, следует понимать, что топливная система 18 может включать в себя любое количество фильтров. В одном примере продувочный клапан 112 фильтра может представлять собой электромагнитный клапан, где открытие или закрытие клапана происходит с помощью соленоида продувки фильтра.
Фильтр 22 содержит вентиляционное отверстие 27 для направления газов из фильтра 22 в атмосферу при накоплении или улавливании паров топлива из топливного бака 20. Вентиляционное отверстие 27 может также предусматривать всасывание свежего воздуха в фильтр 22 при продувке накопленных паров топлива в систему 23 впуска двигателя через линию 28 продувки и продувочный клапан 112. Хотя в данном примере вентиляционное отверстие 27 соединено со свежим, не нагретым воздухом, могут быть использованы другие варианты. Вентиляционное отверстие 27 может содержать вентиляционный клапан 114 фильтра для регулирования потока воздуха и паров между фильтром 22 и атмосферой. Вентиляционный клапан фильтра может быть также использован для проведения диагностики. При использовании данного клапана он может быть открыт во время накопления паров топлива (например, во время заправки топливного бака и когда двигатель не работает) для того, чтобы воздух, очищенный от паров топлива после прохождения через фильтр, мог быть выпущен обратно в атмосферу. Аналогичным образом во время продувки (например, во время проведения восстановления фильтра и когда двигатель работает) данный вентиляционный клапан может быть открыт, чтобы поток свежего воздуха мог очистить пары топлива, накопленные в фильтре. По варианту вентиляционный клапан 114 фильтра может представлять собой электромагнитный клапан, где открытие или закрытие клапана происходит с помощью соленоида продувки фильтра. В частности, вентиляционный клапан фильтр может быть открытым до включения соленоида продувки фильтра.
По этой причине система 6 транспортного средства с гибридным приводом может иметь меньшую продолжительность работы двигателя в силу того, что при некоторых условиях обеспечение мощности транспортного средства происходит с помощью системы 8 двигателя, и при других условиях с помощью устройства накопления энергии. При этом меньшая продолжительность работы двигателя снижает общий объем содержания углерода в выхлопных газах транспортного средства, и она также может привести к недостаточной продувке паров топлива из системы снижения токсичности выхлопных газов транспортного средства. Для решения данной проблемы дополнительно в трубопровод 31 может быть добавлен запорный клапан 110 топливного бака для того, чтобы топливный бак 20 был соединен с фильтром 22 за счет данного клапана. Во время обычной работы двигателя запорный клапан 110 может быть закрыт для ограничения величины потерь во время эксплуатации или ежедневных потерь паров, направляемых в фильтр 22 из топливного бака 20. Во время заправки и при выбранных условиях продувки запорный клапан 110 может быть временно открыт, например, на определенный промежуток времени, чтобы направить пары топлива из топливного бака 20 в фильтр 22. За счет открытия данного клапана во время продувки, когда давление в топливном баке выше порогового значения (например, выше механического предела давления в топливном баке, при превышении которого топливный бак и другие компоненты топливной системы могут получить механические повреждения), пары, образующиеся при заправке, могут быть выпущены в фильтр, а давление в топливном баке может поддерживаться ниже пороговых значений давления. В приведенном примере представленный запорный клапан 110 расположен в трубопроводе 31, в альтернативных вариантах реализации изобретения данный запорный клапан может быть установлен на топливный бак 20. В дополнение к данному запорному клапану 110 в некоторых вариантах реализации топливный бак может быть изготовлен из усиленного материала, такого как сталь, чтобы улучшить устойчивость топливного бака к высокому давлению в топливном баке (которое является результатом образования паров топлива в топливном баке).
Как рассмотрено также в данном описании со ссылкой на фиг.2, слой огнезащитной гель-пены 107 может также присутствовать в топливном баке для уменьшения количества паров топлива, образующихся в верхней части 103 топливного бака. Слой огнезащитной гель-пены может быть размещен на поверхности жидкого топлива в топливном баке, а работа топливного насоса 21 может быть отрегулирована на основании положения данного слоя внутри топливного бака относительно порогового положения для того, чтобы уменьшить всасывание огнезащитной гель-пены в топливный насос. За счет нанесения слоя огнезащитной гель-пены на поверхность топлива в топливном баке и уменьшения количества образующихся паров потребность в усиленной конструкции топливного бака снижена. Таким образом это обеспечивает преимущества за счет уменьшения затрат на компоненты. Например, могут быть достигнуты преимущества как при использовании мягкого бака при отсутствии высоких затрат на его использование Аналогичным образом необходимость использования изолированного стального бака снижается.
Один или более датчиков 120 давления могут быть соединены с топливной системой 18 для оценки давления в топливной системе. По варианту давление в топливной системе представляет собой давление в топливном баке, где датчик 120 давления представляет собой датчик давления в топливном баке, соединенный с топливным баком 20 для оценки давления в топливном баке или уровня вакуума. Хотя в приведенном примере датчик 120 давления напрямую соединен с топливным баком 20, в альтернативных вариантах указанный датчик давления может быть установлен между топливным баком и фильтром 22, а именно между топливным баком и запорным клапаном 110. В других вариантах первый датчик давления может быть расположен выше по потоку относительно запорного клапана (между запорным клапаном и фильтром), в то время как второй датчик давления расположен ниже по потоку относительно запорного клапана (между запорным клапаном и топливным баком), чтобы оценить перепад давления вокруг клапана.
Пары топлива из фильтра 22, например, во время продувки, могут быть направлены во впускной коллектор 44 двигателя через линию 28 продувки. Поток паров через линию 28 продувки может быть отрегулирован за счет продувочного клапана 112 фильтра, установленного между фильтром для паров топлива и системой впуска двигателя. Объем и скорость паров, выходящих из продувочного клапана фильтра, могут быть определены с помощью рабочего цикла соответствующего соленоида продувочного клапана фильтра (не показан). Поэтому рабочий цикл соленоида продувочного клапана фильтра может быть задан модулем управления движением транспортного средства (РСМ), например контроллером 12, в ответ на условия работы двигателя, в том числе, например, значения частоты вращения и нагрузки двигателя, воздушно-топливного отношения, загрузку фильтра и т.д. С помощью передачи команды на закрытие продувочного клапана фильтра контроллер может изолировать систему улавливания паров топлива от системы впуска. Линия 28 продувки может содержать дополнительный запорный клапан фильтра (не показан), для предотвращения прохождения потока газов под воздействием давления во впускном коллекторе в направлении, противоположном направлению потока продувки. По этой причине данный запорный клапан может быть эффективным при неточном распределении моментов открытия и закрытия продувочного клапана фильтра или в случае, если сам продувочный клапан фильтра может быть принудительно открыт под воздействием высокого давления во впускном коллекторе. Показания абсолютного давления в коллекторе (MAP) или вакуума в коллекторе (ManVac) могут быть получены от датчика 118 MAP, соединенного с впускным коллектором 44 и подключенного к контроллеру 12. В качестве альтернативы вывод о показаниях MAP может быть сделан на основании альтернативных условий работы двигателя, например, массового расхода воздуха (MAF), измеренного датчиком MAF (не показан), соединенным с впускным коллектором.
Управление топливной системой 18 может осуществляться контроллером 12 в нескольких режимах за счет выборочной регулировки различных клапанов и соленоидов. Например, управление топливной системой может осуществляться в режиме накопления паров топлива (например, при заправке топливного бака и при выключенном двигателе), когда контроллер 12 может открыть запорный клапан 110 и выпускной клапан 114 фильтра при одновременном закрытии продувочного клапана 112 фильтра, чтобы направить пары топлива, образующиеся при заправке, в фильтр 22, одновременно предотвращая попадание паров топлива во впускной коллектор.
По другому варианту управление топливной системой может осуществляться в режиме заправки (например, при запросе на проведение заправки топливного бака водителем транспортного средства), когда контроллер 12 может открыть запорный клапан 110 и выпускной клапан 114 фильтра, при этом продувочный клапан 112 фильтра остается закрытым, чтобы сбросить давление в топливном баке до того, как в него будет разрешена подача топлива. Поэтому запорный клапан 110 может оставаться открытым во время заправки, чтобы обеспечить накопление паров в фильтре. По завершении заправки запорный клапан может быть закрыт.
По еще одному варианту управление топливной системой может осуществляться в режиме продувки фильтра (например, после достижения рабочего уровня температуры устройством уменьшения токсичности выхлопных газов и при работающем двигателе), когда контроллер 12 может открыть продувочный клапан 112 фильтра и выпускной клапан фильтра при одновременном закрытии запорного клапана 110. При этом вакуум, образованный во впускном коллекторе работающего двигателя, может быть использован для всасывания свежего воздуха через вентиляционное отверстие 27 и через фильтр 22 для паров топлива, для продувания накопленных паров топлива во впускной коллектор 44. В данном режиме продуваемые пары топлива сгорают в двигателе. Продувка может продолжаться до тех пор, пока величина накопленных паров топлива в фильтре не станет ниже порогового значения. Во время проведения продувки информация о величине или концентрации паров может быть использована для определения объема паров топлива, накопленных в фильтре, а затем во время более позднего этапа операции продувки (когда фильтр достаточно чист или опорожнен), данная информация об объеме или концентрации паров может быть использована, чтобы оценить состояние загрузки фильтра для паров топлива. Например, один или более датчиков содержания кислорода (не показаны) могут быть соединены с фильтром 22 (например, ниже по потоку относительно фильтра) или расположены в системе впуска двигателя и (или) выхлопной системе, чтобы обеспечить оценку загрузки фильтра (т.е. количество паров топлива, накопленных в фильтре). На основании загрузки фильтра, а также условий работы двигателя, например, условий частоты вращения и нагрузки двигателя, может быть определена скорость продувки.
По вариантам реализации транспортного средства с гибридным приводом, когда загрузка фильтра превышает пороговое значение, может быть принято, что условия для проведения продувки были выполнены. При выполнении таких условий продувка фильтра может быть проведена вовремя при эксплуатации транспортного средства в режиме работы двигателя. В частности, когда двигатель работает, продувочный клапан фильтра открывается для того, чтобы вакуум из впускного коллектора мог быть использован для продувки фильтра. За счет регулирования продувочного клапана скорость продувки паров топлива в систему впуска двигателя для их последующего сжигания может быть изменена, тем самым поддерживая желаемое воздушно-топливное отношение в выхлопных газах двигателя. По варианту транспортное средство может быть активно переведено из режима работы от аккумулятора (с выключенным двигателем) в режим работы от двигателя (с включенным двигателем) для обеспечения эффективной продувки фильтра. Поэтому, поскольку продувка фильтра может быть проведена только во время работы двигателя, образование паров топлива может неизбежно повлечь за собой потребность в частом проведении продувки фильтра, что, в свою очередь, может потребовать частого использования двигателя в ездовом цикле транспортного средства с гибридным приводом. Это снижает показатели экономии топлива транспортного средства. В данном решении за счет использования слоя огнезащитной гель-пены в качестве слоя, размещенного внутри топливного бака транспортного средства и остающегося на поверхности топлива независимо от уровня топлива в топливном баке, достигается уменьшение образования паров топлива, снижая таким образом частоту проведения продувки фильтра топливной системы. Это уменьшает промежуток времени в ездовом цикле транспортного средства с гибридным приводом, когда двигатель является включенным, обеспечивая таким образом увеличение экономии топлива.
По фиг.1 система 6 транспортного средства может также содержать систему 14 управления. Система 14 управления получает информацию от датчиков 16 (различные примеры которых описаны в данном описании) и отправляет управляющие сигналы исполнительным механизмам 81 (различные примеры которых описаны в данном описании). По варианту датчики 16 могут содержать датчик 126 выхлопных газов, расположенный выше по потоку относительно устройства уменьшения токсичности выхлопных газов, датчик 128 температуры, датчик 118 MAP, датчик 120 давления, датчик 129 давления и датчик 106 уровня топлива. Другие датчики, например дополнительные датчики давления, температуры, датчики воздушно-топливного отношения и датчики состава могут быть установлены в различных местах в системе 6 транспортного средства. По другому варианту исполнительные механизмы могут содержать топливную форсунку 66, запорный клапан ПО, продувочный клапан 112, выпускной клапан 114, топливный насос 21 и дроссель 62. Система 14 управления может содержать контроллер 12. Контроллер может получать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и запускать исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные на основании инструкций или программного кода, сохраненных в контроллере, и соответствующих одному или более способам. Примеры способов управления описаны в данном описании со ссылкой на фиг.3 и 4.
На фиг.2 показан пример топливной системы 200 по фиг.1, в частности топливный бак, топливный насос, слой огнезащитной гель-пены в топливном насосе и связанные с ними компоненты.
В приведенном примере топливная система 200 содержит топливный бак 20 для жидкого топлива. Например, данное жидкое топливо может представлять собой бензин, этаноловое топливо или этаноловый бензин. Топливная система 200 также содержать топливный насос 21, соединенный с топливным баком 20 для подачи топлива в форсунку. Это означает, что топливный насос 21 может быть погружен (в топливо) в топливном баке. Топливный насос 21 имеет впускное отверстие 212, выполненное с возможностью принятия топлива из топливного бака. Впускное отверстие 212 топливного насоса может представлять собой впускное отверстие с решеткой, содержащее решетку для снижения вероятности попадания осадка в топливный насос. В нижней поверхности 214 топливного бака 20 предусмотрено углубление 215. Топливный насос 21 может быть расположен внутри топливного бака 20, на нижней поверхности 214, в частности, в углублении 215. Форма нижней части топливного бака гарантирует то, что у впускного отверстия в топливный насос находится только топливо. В частности углубление 215 может быть расположено немного выше дна или основания топливного бака для того, чтобы уменьшить вероятность попадания осадка в топливный насос.
Слой огнезащитной гель-пены 107 может быть размещен на поверхности жидкого топлива в топливном баке. Данный слой может представлять собой непрерывный слой, который не включает в себя какие-либо компоненты, отделяющиеся от средней части данного слоя. Кроме того, данный слой не может приставать к какой-либо из поверхностей топливного бака (например, к внутренней стенке топливного бака), что позволяет данному слою свободно находиться на поверхности топлива. Таким образом, по мере изменения уровня топлива в топливном баке положение данного слоя в топливном баке может также соответственно изменяться.
За счет нанесения слоя огнезащитной гель-пены на поверхность топлива количество паров топлива, образующихся в верхней части 103 топливного бака, может быть уменьшено. За счет уменьшения выделения паров топлива в топливном баке достигаются различные преимущества с точки зрения стоимости, накоплением и продувкой паров топлива. Например, снижается необходимость в изолированном стальном фильтре для накопления паров, а для поглощения паров топлива может быть использован меньший фильтр, может быть уменьшена частота проведения продувки фильтра и частота работы двигателя для продувки фильтра. Кроме того, за счет нанесения слоя огнезащитной гель-пены на поверхность топлива нежелательное выделение паров, которое может произойти в случае повреждения фильтра (например, при появлении трещин) также может быть уменьшено.
Датчик 106 уровня топлива может быть соединен со слоем огнезащитной гель-пены 107, в частности, по периметру слоя для определения положения данного слоя в топливном баке. В частности, данный датчик уровня топлива может передавать показания положения данного слоя относительно порогового положения. Датчик 106 уровня топлива может быть напрямую (как показано) или не напрямую (например, через систему управления) соединен с выключателем 206 топливного насоса. Контроллер топливной системы транспортного средства может содержать машиночитаемые команды для управления работы топливного насоса на основании положения слоя огнезащитной гель-пены внутри топливного бака относительного порогового положения. Пороговое положение может быть отрегулировано на основании уровня наклона дороги. Например, во время движения транспортного средства по дороге с большим наклоном может быть использовано более высокое значение порогового положения слоя. В другом примере пороговое положение может быть основано на одном или более параметрах, включая уровень наклона дороги, темп ускорения (замедления) транспортного средства, поперечное ускорение транспортного средства (например, частота вращения вала двигателя при повороте, скорость транспортного средства при повороте), угол поворота руля и рысканье транспортного средства. Таким образом, каждый из данных параметров может оказывать влияние на раскачивание и расплескивание топлива в топливном баке, оказывая тем самым влияние на считываемый уровень топлива. Следовательно, за счет регулирования порогового положения на основании данных параметров изменение положения слоя огнезащитной гель-пены в топливном баке относительно впускного отверстия топливного насоса в топливном баке может быть считано более точно.
Датчик 106 уровня топлива может содержать чувствительный зонд 210 для определения уровня топлива с поплавком 208. На основании положения чувствительного зонда для определения уровня топлива выключатель 206 топливного насоса может быть задействован для того, чтобы запустить или выключить топливный насос. Например, когда чувствительный зонд 210 для определения уровня топлива находится в первом положении (показано сплошной линией) выключатель 206 топливного насоса может быть задействован для запуска работы топливного насоса. Когда же чувствительный зонд 210 для определения уровня топлива находится во втором положении (показано пунктирной линией), выключатель топливного насоса может быть задействован для того, чтобы прекратить работу топливного насоса.
Таким образом, контроллер может регулировать работу топливного насоса на основании положения слоя 107 внутри топливного бака относительно порогового положения. Как показано на фиг.3, такое регулирование может предусматривать работу топливного насоса, когда слой находится выше порогового положения, и отключение топливного насоса, когда слой находится ниже порогового положения.
Верхняя часть 103 топливного бака 20 может быть соединена с фильтром 22, который выполнен с возможностью накапливать пары топлива, образующиеся в топливном баке. Контроллер топливной системы может также содержать команды для проведения периодической продувки паров топлива из фильтра в систему впуска двигателя транспортного средства. Поэтому за счет использования слоя огнезащитной гель-пены частота проведения продувки фильтра может быть уменьшена. Как показано на фиг.4, контроллер может также предусматривать определение уменьшения слоя огнезащитной гель-пены на основании частоты проведения продувки фильтра в течение ездового цикла транспортного средства. Например, в ответ на то, что частота проведения продувки превышает пороговое значение за период ездового цикла транспортного средства, может быть определено, что слой стал меньше и что может потребоваться проведение замены данного слоя.
Таким образом, система по фиг.1-2 показывает способ для топливной системы транспортного средства, установленной в эксплуатируемом транспортном средстве, где слой огнезащитной гель-пены размещен на поверхности жидкого топлива в топливном баке для уменьшения количества паров топлива, образующихся в верхней части топливного бака. С помощью регулирования работы топливного насоса на основании положения слоя огнезащитной гель-пены в топливном баке, слой находится на поверхности топлива в топливном баке, и всасывание пены на гелевой основе в топливной насос уменьшено.
На фиг.3 показан пример способа 300 для регулирования работы топливного насоса на основании положения слоя огнезащитной гель-пены в топливном баке, где указанный слой размещают на поверхности топлива в топливном баке.
На этапе 302 данного способа определяют положение слоя огнезащитной гель-пены в топливном баке. По этой причине положение данного слоя может быть сравнено с уровнем топлива в топливном баке, поскольку данный слой свободно находится на поверхности жидкого топлива в топливном баке. По варианту датчик уровня топлива может быть соединен с указанным слоем для того, чтобы передавать показания положения данного слоя в топливном баке вместе с показаниями уровня топлива в топливном баке.
На этапе 304 проводят сравнение положения данного слоя с пороговым положением и определяют, находится ли данный слой выше порогового положения. По этой причине топливный насос может быть расположен внутри углубления в дне топливного бака, а данное пороговое положение может относиться к такому положению, при котором слой огнезащитной гель-пены находится выше впускного отверстия топливного насоса. Таким образом пороговое положение может быть отрегулировано во время движения транспортного средства на основании одного или более параметров, включая уровень наклона дороги (например, движется транспортное средство вверх по склону или вниз по склону или по ровной поверхности), темп ускорения (замедления) транспортного средства, поперечное ускорение транспортного средства (например, если транспортное средство отклоняется для поворота в левую сторону или правую сторону, и насколько быстро выполняется поворот), угол поворота руля и рыскание транспортного средства. В других вариантах данное пороговое положение может быть отрегулировано на основании других маневров транспортного средства, например, экстренного торможения.
На этапе 306, когда слой находится выше порогового положения, обеспечивают работу топливного насоса (при необходимости). Это означает, что топливный насос может быть задействован для нагнетания топлива для передачи к форсункам при запросе работы двигателя водителем транспортного средства или при необходимости проведения продувки фильтра топливной системы. При этом на этапе 308, когда слой находится ниже порогового положения, по способу отключают топливный насос. Это означает, что топливный насос не может быть задействован для нагнетания топлива для передачи форсункам при запросе работы двигателя водителем транспортного средства или при необходимости проведения продувки фильтра топливной системы. За счет отключения топливного насоса, когда слой огнезащитной гель-пены приближается к положению, близкому к впускному отверстию топливного насоса (при установившемся характере движения транспортного средства или в условия проведения маневра), вероятность всасывания огнезащитной гель-пены в топливный насос уменьшено.
На фиг.4 представлен пример способа 400 для определения и предоставления указания на уменьшение слоя огнезащитной гель-пены в топливном баке на основании частоты проведения продувки фильтра топливной системы, соединенного с топливным баком.
На этапе 402 способа контролируют частоту проведения продувки фильтра за период ездового цикла транспортного средства. Таким образом, пары топлива, образующиеся в верхней части топливного бака, могут накапливаться в фильтре топливной системы, соединенном с топливным баком. Также при заполнении фильтра (давление фильтра превышает пороговое значение или загрузка фильтра превышает пороговое значение), может быть проведена продувка фильтра. Продувка фильтра предусматривает работу двигателя и открытие регулирующего продувочного клапана, чтобы использовать вакуум впускного коллектора для всасывания паров топлива из фильтра в двигатель для сжигания паров в цилиндрах двигателя.
На этапе 404 сравнивают частоту проведения продувки фильтра с пороговой частотой. По варианту пороговая частота может быть основана на средней или предыдущей частоте проведения продувки в данном транспортном средстве, среднее значение которой определено за некоторое количество предыдущих ездовых циклов и основано на истории эксплуатации данного транспортного средства. На этапе 408 в ответ на то, что частота проведения продувки фильтра топливной системы за ездовой цикл ниже пороговой частоты, индикация уменьшения слоя огнезащитной гель-пены не может быть предоставлена.
По сравнению с этим, если частота проведения продувки фильтра топливной системы за ездовой цикл транспортного средства превышает пороговую частоту, способ переходит к этапу 406 для определения, произошло ли расплескивание топлива. При определенных маневрах транспортного средства, например, отклонение при поворотах, движение по склону, движение по неровной поверхности и т.д., может происходить расплескивание топлива в топливном баке и некоторое количество топлива может быть выплеснуто за пределы слоя огнезащитной гель-пены. Это означает, что некоторое количество жидкого топлива может быть разлито по поверхности слоя огнезащитной гель-пены, который в противном случае не вступает в контакт с жидким топливом. Когда происходит испарение данного топлива, количество паров топлива, образующихся в верхней части топливного бака является (временно) увеличенным (это означает, что превышает то количество паров, которое было бы образовано в отсутствии расплескивания). Данные избыточные пары могут также привести к временному увеличению частоты проведения продувки фильтра.
Расплескивание топлива может быть определено на основании выходного значения акселерометра транспортного средства. В другом примере расплескивание топлива может быть определено на основании данных о маршруте и дороге от навигационной системы транспортного средства. Если определено, что расплескивание топлива имеет место, способ возвращается к этапу 408, на котором передают данные об отсутствии уменьшения слоя огнезащитной гель-пены. Это означает, что в ответ на превышение частотой проведения продувки фильтра топливной системы пороговой частоты, при обнаружении расплескивания топлива, контроллер транспортного средства не предоставляет индикацию уменьшения слоя огнезащитной гель-пены.
Если же расплескивание топлива не было обнаружено, то на этапе 410 происходит индикация уменьшения слоя огнезащитной гель-пены в топливном баке. Это означает, что в ответ на превышение частоты проведения продувки фильтра топливной системы пороговой частоты при отсутствии расплескивания топлива, определяют уменьшение слоя огнезащитной гель-пены. Кроме того, в ответ на обнаружение уменьшения слоя огнезащитной гель-пены контроллер может выполнить одно или более смягчающих действий. Например, контроллер может установить код диагностики (например, MIL), чтобы проинформировать водителя транспортного средства о необходимости проведения замены слоя огнезащитной гель-пены. По варианту контроллер может увеличить время работы двигателя в транспортном средстве с гибридным приводом. Это означает, что контроллер может уменьшить время отключения двигателя или время запрета на работу двигателя, чтобы обеспечить увеличение частоты проведения продувки фильтра.
На схеме 500 на фиг.5 показан пример регулирования работы топливного насоса на основании положения огнезащитной гель-пены, слой которого нанесен на поверхность топлива в топливном баке, относительно порогового положения. На графике 502 схемы 500 представлен режим работы транспортного средства с гибридным приводом с включенным двигателем (режим работы от двигателя) или с выключенным двигателем (режим работы от аккумулятора), на графике 504 представлены изменения загрузки фильтра, на графике 506 представлены изменения положения слоя огнезащитной гель-пены, а на графике 508 представлена работа топливного насоса.
До момента t1 транспортное средство с гибридным приводом может работать в режиме работы от аккумулятора, когда двигатель выключен, а движение транспортного средства обеспечивается энергией от системы аккумуляторной батареи (график 502). Во время работы в режиме выключенного двигателя при ежедневной эксплуатации в топливном баке могут образовываться пары, которые накапливаются в фильтре топливной системы, соединенном с топливным баком. Таким образом до момента t1 загрузка фильтра может постепенно увеличиваться (график 504). В момент времени t1 загрузка фильтра может достигнуть верхнего порогового значения 503, в ответ на это может произойти подтверждение выполнения условий для проведения продувки фильтра. В момент времени t1 может поступить запрос на запуск работы двигателя для того, чтобы можно было продуть пары из фильтра в систему впуска. По этой причине в момент времени t1 положение слоя огнезащитной гель-пены может быть выше порогового положения 507. Следовательно, в момент времени t1 в ответ на получение запроса на работу двигателя для продувки паров в фильтре, когда слой огнезащитной гель-пены находится выше порогового положения 507, контроллер транспортного средства может включить топливный насос. В результате между моментами времени t1 и t2 топливный насос может работать для того, чтобы продуть пары в фильтре. В момент времени t2 в ответ на то, что загрузка фильтра достигла нижнего порогового значения 505, можно считать, что фильтр продут в достаточной степени и работа двигателя может быть прекращена, топливный насос может быть выключен.
Между моментами времени t2 и t3 транспортное средство с гибридным приводом может снова заработать в режиме работы от аккумулятора, когда двигатель выключен, а движение транспортного средства обеспечивается энергией от системы аккумуляторной батареи. Кроме того, во время работы в режиме выключенного двигателя при ежедневной эксплуатации в топливном баке могут образовываться пары, которые накапливаются в фильтре топливной системы, соединенном с топливным баком. По этой причине между моментами времени t2 и t3 загрузка фильтра может увеличиться (график 504). В момент времени t3 загрузка фильтра может снова достичь верхнего порогового значения 503, в ответ на это может произойти подтверждение выполнения условий для проведения продувки фильтра. Соответственно в момент времени t3 может поступить запрос на запуск работы двигателя для того, чтобы можно было продуть пары из фильтра в систему впуска. В момент времени t3 положение слоя огнезащитной гель-пены может до сих пор быть выше порогового положения 507. Следовательно, в момент времени t3 в ответ на получение запроса на работу двигателя для продувки паров из фильтра, когда слой огнезащитной гель-пены находится выше порогового положения 507, контроллер транспортного средства может включить топливный насос. В результате между моментами времени t3 и t4 топливный насос может работать для продувания паров из фильтра. В момент времени t4 при проведении продувки фильтра, когда двигатель работает, может быть использовано определенное количество топлива, а положение слоя огнезащитной гель-пены может опуститься ниже порогового положения 507, поэтому топливный насос может быть выключен для избежания засасывания некоторого количества огнезащитной гель-пены в топливный насос (в частности, во впускное отверстие топливного насоса). В данном случае работа топливного насоса останавливается, даже если фильтр не был продут в достаточной степени (до того, как загрузка фильтра опустилась ниже порогового значения 505). Проведение продувки фильтра может быть отложено до момента заправки топливного бака, когда слой огнезащитной гель-пены станет выше порогового положения. Контроллер может обновить таблицу соответствия, отображающую загрузку фильтра на основании выключения топливного насоса. По варианту для завершения продувки фильтра при отключении топливного насоса контроллер транспортного средства может отрегулировать работу двигателя для более активной продувки паров топлива, чтобы обеспечить работу двигателя без использования топливных форсунок.
Таким образом, удаление паров топлива может быть уменьшено простым и недорогим способом. За счет нанесения слоя огнезащитной гель-пены на поверхность топлива в топливном баке, установленном в транспортном средстве с гибридным приводом, образование паров топлива уменьшается. За счет уменьшения количества выделяемых паров топлива снижаются затраты на компоненты и затраты на топливо при регулировке паров топлива. В частности, снижается потребность в дорогостоящем и громоздком с точки зрения конструкции усиленном топливном баке, при этом продолжительность времени работы двигателя, необходимой для продувки накопленных паров топлива из фильтра, также уменьшается. Кроме того, использование слоя огнезащитной гель-пены уменьшает нежелательное выделение паров и опасность возникновения пожара в случае повреждения топливного бака. За счет регулирования работы топливного насоса на основании положения слоя внутри топливного бака засасывание огнезащитной гель-пены в топливный насос может быть уменьшено. В целом соответствие транспортного средства требованиям, предъявляемым к выхлопным газам транспортного средства, может быть достигнуто ценой меньших эксплуатационных расходов.
Следует отметить, что варианты способов управления и оценки, содержащиеся в настоящем описании, могут быть использованы применительно к различным двигателям и (или) конфигурациям систем транспортных средств. Особые способы, приведенные в настоящем описании, могут представлять собой одну или несколько стратегий обработки, например, управление по событиям, управление по прерываниям, многозадачность, многопоточность и т.д. В силу этого различные проиллюстрированные действия, операции или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях исключены. Подобным образом порядок обработки не обязательно необходимо соблюдать для достижения характеристик и преимуществ вариантов, описанных в настоящем описании; он приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или несколько проиллюстрированных действий или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять собой программный код на машиночитаемом носителе памяти в системе управления двигателем.
Необходимо отметить, что системы и способы, изложенные в данном описании, имеют иллюстративный характер и конкретные варианты или примеры реализации изобретения не следует рассматривать как ограничивающие, поскольку возможны их многочисленные варианты. Например, описанная технология может быть применена для двигателей V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитного четырехцилиндрового и других типов двигателей. Данное раскрытие включает в себя все новые и неочевидные комбинации описанных систем и конфигураций, а также других описанных элементов, функций и/или свойств.