СПОСОБ РАБОТЫ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2017 года по МПК F02D19/02 F02D19/06 F02M21/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к регулированию работы двигателя в однотопливном или двухтопливном транспортном средстве, использующем сжатый природный газ.

Уровень техники

Альтернативные виды топлива были разработаны, чтобы сдерживать растущие цены традиционных видов топлива и для снижения выделения продуктов сгорания с отработавшими газами. Например, природный газ был признан в качестве привлекательного альтернативного топлива. Что касается автомобильных применений, природный газ может сжиматься и храниться в качестве газа в баллонах под высоким давлением. Клапан регулирования давления, в таком случае, может использоваться для подачи сжатого природного газа (CNG) на более низких давлениях в камеру сгорания двигателя. Различные системы двигателя могут использоваться с топливом CNG с использованием различных технологий для двигателя и технологий впрыска, которые приспособлены для специфичных физических и химических свойств топлива CNG. Например, однотопливные системы двигателя могут быть выполнены с возможностью работы только с CNG наряду с тем, что многотопливные системы могут быть выполнены с возможностью работы с CNG и одним или более альтернативных видов топлива, таких как бензиновое или жидкое топливо смеси бензинов.

Однако авторы в материалах настоящей заявки осознали потенциальную проблему у таких систем. Могут быть условия, когда давление направляющей-распределителя для топлива топливной магистрали CNG является слишком высоким, например, вследствие ухудшения характеристик регулятора давления топливной магистрали, внутренней утечки в клапане регулятора, разрыва в диафрагме регулятора, клапана регулятора, застрявшего в открытом состоянии, клапана топливного бака, застрявшего в открытом состоянии, и т.д. Длительное подвергание высоким давлениям направляющей-распределителя для топлива может повреждать топливные форсунки и приводить к пониженному расходу форсунки. Несмотря на то, что некоторые регуляторы давления могут включать в себя спускной клапан, чтобы давать возможность стравливания давления, такой спуск может создавать поток спускного топлива в транспортном средстве. Во всех таких случаях экономия топлива и эксплуатационные качества транспортного средства ухудшаются.

Раскрытие изобретения

Авторы в материалах настоящей заявки осознали, что различные иные условия могут приводить к повышенным давлениям в топливной магистрали и, без знания причины повышенного давления направляющей-распределителя для топлива, могут не предприниматься надлежащие этапы подавления. Дополнительно, поскольку двухтопливные системы могут эксплуатироваться в различных разных режимах работы, процедуры, диагностирующие повышенные давления направляющей-распределителя для топлива CNG, могут нуждаться в показателе того, является ли топливо CNG используемым или неиспользуемым.

В одном из примеров некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично решены способом работы топливной системы и топливной системой.

Согласно одному аспекту способ работы топливной системы, выполненной с возможностью подачи газообразного топлива в двигатель, включает, во время выбранных условий, последовательное открывание клапана топливного бака и клапана направляющей-распределителя для топлива топливной системы и указание ухудшения характеристик регулятора давления топливной системы на основании изменения давления направляющей-распределителя для топлива во время последовательного открывания.

Таким образом, подъем давления направляющей-распределителя для топлива может лучше диагностироваться и подвергаться принятию ответных мер соответствующим образом.

Выбранные условия предпочтительно включают в себя отсутствие подачи газообразного топлива в двигатель.

Выбранные условия предпочтительно включают в себя давление направляющей-распределителя для топлива газообразного топлива, являющееся более высоким, чем пороговое значение.

Регулятор давления предпочтительно является электронным регулятором давления, включающим в себя механический регулятор давления, присоединенный выше по потоку от клапана направляющей-распределителя для топлива, при этом ухудшение характеристик регулятора давления включает в себя одно или более из ухудшения характеристик механического регулятора давления и ухудшения характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива.

Последовательное открывание предпочтительно включает в себя открывание клапана топливного бака, а затем открывание клапана направляющей-распределителя для топлива.

Указание предпочтительно включает в себя указание ухудшения характеристик регулятора давления в ответ на изменение давления направляющей-распределителя для топлива вслед за открыванием клапана топливного бака, но до открывания клапана направляющей-распределителя для топлива.

Клапан топливного бака предпочтительно является регулирующим электромагнитным клапаном высокого давления, а клапан направляющей-распределителя для топлива является управляемым по рабочему циклу регулирующим электромагнитным клапаном низкого давления.

Согласно другому аспекту способ работы топливной системы, включает, во время выбранных условий, последовательное открывание клапана топливного бака, а затем клапана направляющей-распределителя для топлива топливной системы и указание на ухудшение характеристик регулятора давления топливной системы на основании изменения давления направляющей-распределителя для топлива во время последовательного открывания, включая утечку в клапане направляющей-распределителя для топлива при повышении давления направляющей-распределителя для топлива вплоть до порогового давления и избыточное давление механического регулятора при повышении давления направляющей-распределителя для топлива сверх порогового давления.

Последовательное открывание предпочтительно включает в себя открывание клапана топливного бака, при этом после открывания клапана топливного бака регулируется открывание клапана направляющей-распределителя для топлива до целевого давления направляющей-распределителя для топлива, а затем, полностью открывается клапан направляющей-распределителя для топлива.

Указание предпочтительно включает в себя указание ухудшения характеристик регулятора давления в ответ на изменение давления направляющей-распределителя для топлива вслед за регулируемым открыванием клапана направляющей-распределителя для топлива.

Ухудшение характеристик регулятора давления предпочтительно включает в себя утечку в клапане направляющей-распределителя для топлива, когда изменение давления направляющей-распределителя для топлива включает в себя повышение давления направляющей-распределителя для топлива сверх целевого давления направляющей-распределителя для топлива.

Указание предпочтительно включает в себя указание ухудшения характеристик регулятора давления в ответ на изменение давления направляющей-распределителя для топлива вслед за полным открыванием клапана направляющей-распределителя для топлива.

Ухудшение характеристик регулятора давления предпочтительно включает в себя избыточное давление механического регулятора, когда изменение давления направляющей-распределителя для топлива включает в себя давление направляющей-распределителя для топлива, повышающееся выше порогового давления.

Согласно еще одному аспекту способ работы топливной системы включает подачу первого, газообразного, топлива из первого топливного бака в двигатель через первую направляющую-распределитель для топлива, и в ответ на давление направляющей-распределителя для топлива первой направляющей-распределителя для топлива, являющееся более высоким, чем пороговое значение, закрывание клапана топливного бака первого топливного бака, при этом топливо подается из топливного бака через клапан топливного бака в первую направляющую-распределитель для топлива посредством регулятора давления, подачу второго топлива, отличного от первого топлива, в двигатель через вторую направляющую-распределитель для топлива, и прекращение впрыска первого газообразного топлива в двигатель при переключении на впрыск второго топлива.

Регулятор давления предпочтительно представляет собой электронный регулятор давления, причем способ дополнительно включает регулирование давления направляющей-распределителя для топлива первой направляющей-распределителя для топлива посредством электронного регулятора давления, при этом электронный регулятор давления включает в себя механический регулятор давления, расположенный выше по потоку от управляемого по рабочему циклу электромагнитного клапана направляющей-распределителя для топлива, и, когда первое газообразное топливо не используется, последовательное открывание клапана топливного бака и клапана направляющей-распределителя для топлива, и указание ухудшения характеристик электронного регулятора давления на основании изменения давления первой направляющей-распределителя во время последовательного открывания.

Ухудшение характеристик электронного регулятора давления предпочтительно включает в себя одно или более из ухудшения характеристик механического регулятора давления и ухудшения характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива, при этом способ дополнительно включает, в ответ на ухудшение характеристик механического регулятора давления - регулирование давления первой направляющей-распределителя для топлива посредством регулировок клапана направляющей-распределителя для топлива, в ответ на ухудшение характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива - регулирование давления первой направляющей-распределителя для топлива посредством регулировок механического регулятора давления, и в ответ на ухудшение характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива и механического регулятора давления - регулирование давления первой направляющей-распределителя для топлива посредством регулировок клапана топливного бака.

Способ предпочтительно дополнительно включает использование сжатого природного газа в качестве первого топлива, а бензина - в качестве второго топлива.

Во время условий, когда газообразное топливо не используется, например, когда второе топливо (например, бензиновое топливо) имеется в распоряжении и используется, или когда двигатель не является работающим, диагностические процедуры могут выполняться, чтобы контролировать, что различные компоненты, вовлеченные в регулирование давления газообразного топлива, находятся в рабочем состоянии. Диагностические процедуры могут включать в себя последовательное открывание клапана топливного бака и клапана направляющей-распределителя для топлива, и наблюдение изменение давления направляющей-распределителя для топлива во время хода последовательного открывания. Например, клапан топливного бака может открываться, и изменение давления направляющей-распределителя для топлива может наблюдаться до того, как открыт клапан направляющей-распределителя для топлива. В качестве еще одного примера, клапан топливного бака может открываться наряду с тем, что открывание клапана направляющей-распределителя для топлива может регулироваться до целевого (более высокого) давления, и изменение давления направляющей-распределителя для топлива может наблюдаться до того, как клапан направляющей-распределителя для топлива полностью открыт. На основании наблюдаемых изменений давления направляющей-распределителя для топлива может определяться ухудшение характеристик механического регулятора, клапана направляющей-распределителя для топлива или клапана топливного бака. Соответственно, могут предприниматься надлежащие смягчающие действия. Например, если механический регулятор подвергнут ухудшению характеристик, давление направляющей-распределителя для газообразного топлива может регулироваться с использованием клапана направляющей-распределителя для топлива или наоборот. В качестве еще одного примера, если подвергнуты ухудшению характеристик оба, механический регулятор и клапан направляющей-распределителя для топлива, давление направляющей-распределителя для топлива может регулироваться с использованием клапана топливного бака. По существу, если состояние избыточного давления направляющей-распределителя для топлива сохраняется, когда газообразное топливо находится в употреблении, клапан топливного бака может закрываться и, по выбору, работа двигателя может временно переключаться на альтернативное имеющееся в распоряжении топливо, чтобы снижать вызванное избыточным давлением ухудшение характеристик компонентов топливной системы.

Посредством лучшей идентификации ухудшения характеристик компонентов регулятора давления и выполнения смягчающих действий соответствующим образом, давление направляющей-распределителя для топлива газообразного топлива может лучше регулироваться, даже если некоторые компоненты, вовлеченные в регулирование давления, подвергнуты ухудшению характеристик. В частности, могут быть уменьшены условия избыточного давления направляющей-распределителя топлива. Посредством перекрывания клапана топливного бака в ответ на избыточное давление направляющей-распределителя для топлива, подающей газообразное топливо в двигатель, потери топлива, обусловленные спуском топлива, могут снижаться, к тому же, наряду со снижением повреждения компонентов от длительного подвергания повышенным давлениям направляющей-распределителя для топлива. В общем, может улучшаться использование газообразного топлива и экономия топлива транспортного средства.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания станут без труда очевидны из последующего подробного описания изобретения при прочтении в одиночку или вместе с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Оно не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид системы двигателя, выполненной с возможностью работы на одном или более видах топлива с отличающимися химическими и/или физическими свойствами;

Фиг. 2 представляет собой примерную высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа для выполнения диагностических процедур во время выбранных условий и выполнения смягчающих действий в ответ на диагностику.

Фиг. 3, 4 представляют собой блок-схемы последовательности операций способа, детализирующие примерные диагностические процедуры, которые могут выполняться для идентификации ухудшения характеристик компонентов регулятора давления; и

Фиг. 5 представляет собой примерную блок-схему последовательности операций способа для выбора смягчающего действия на основании диагностики по фиг. 3-4, чтобы дать возможность регулирования давления направляющей-распределителя для топлива.

Подробное описание изобретения

Предложены способы и системы для диагностирования и смягчения ухудшения характеристик регулятора давления в одно- или многотопливной системе двигателя, использующей газообразной топливо, такой как система по фиг. 1. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнения диагностических процедур во время выбранных условия (фиг. 2-4), чтобы определять, является ли регулятор давления в топливной магистрали газообразного топлива действующим или подвергнут ухудшению характеристик. Например, контроллер может последовательно открывать клапан топливного бака и клапан направляющей-распределителя для топлива в топливной магистрали газообразного топлива и определять ухудшение характеристик регулятора давления на основании изменений давления направляющей-распределителя для топлива во время последовательного открывания. На основании диагностики может выполняться надлежащее смягчающее действие (фиг. 5). Например, если компонент механического регулятора подвергнут ухудшению характеристик, давление направляющей-распределителя для топлива может регулироваться посредством регулировок для клапана направляющей-распределителя для топлива и наоборот. По существу, посредством обнаружения и смягчения ухудшения характеристик регулятора давления, использование газообразного топлива может продлеваться наряду с обеспечением возможности регулирования давлений направляющей-распределителя для топлива. Однако, если давления направляющей-распределителя для топлива остаются повышенными в течение длительного времени, клапан топливного бака может перекрываться, и впрыск газообразного топлива, по меньшей мере временно, может прекращаться. Таким образом, может улучшаться коэффициент использования газообразного топлива.

Фиг. 1 показывает схематичный вид системы 6 транспортного средства. Система 6 транспортного средства включает в себя систему 8 двигателя, систему 14 управления и топливную систему 18. Система 8 двигателя может включать в себя двигатель 10, имеющий множество цилиндров 30. Двигатель 10 включает в себя впуск 23 двигателя и выпуск 25 двигателя. Впуск 23 двигателя включает в себя дроссель 62, связанный по флюиду с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Выпуск 25 двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, ведущий в выпускной канал 35, который направляет отработавшие газы в атмосферу после прохождения через устройство 70 снижения токсичности отработавших газов. Следует понимать, что другие компоненты могут быть включены в двигатель, такие как многообразие клапанов и датчиков.

Топливная система 18 может включать в себя один или более топливных баков. В изображенном примере топливная система является однотопливной системой, включающей в себя топливный бак 20, выполненный с возможностью хранения газообразного топлива под высоким давлением и подачи топлива в двигатель 10 по топливной магистрали 50. В одном из примеров газообразное топливо может быть сжатым природным газом (CNG) или сжиженным нефтяным газом (LPG). Различные компоненты топливной системы, такие как различные клапаны, регуляторы давления, фильтры и датчики, могут быть присоединены вдоль топливной магистрали 50, как описано выше.

В альтернативных вариантах осуществления топливная система 18 может включать в себя один или более дополнительных топливных баков для подачи других видов топлива, имеющих иные химические и физические свойства, в двигатель по выделенным топливным магистралям (не показаны). Например, газообразное топливо в топливном баке 20 может быть первым топливом, и топливная система может включать в себя второе жидкое топливо, такое как бензин, топливо с диапазоном концентраций спиртов, различные бензин-этаноловые топливные смеси (например, Е10, Е85) и их комбинации.

Топливный бак 20 может дозаправляться газообразным топливом через заправочный люк 54. Запорный клапан 55 может быть присоединен между топливным баком и заправочным люком, чтобы обеспечивать правильный поток топлива. Топливо может подаваться из топливного бака 20 на форсунки двигателя 10, такие как примерная форсунка 66, через направляющую-распределитель 52 для топлива. Несмотря на то, что показана только одна форсунка 66, дополнительные форсунки предусмотрены для каждого цилиндра 30. В одном из примеров, где топливная система 18 включает в себя систему непосредственного впрыска, форсунка 66 может быть сконфигурирована в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска. В альтернативном варианте осуществления топливная система 18 может включать в себя систему впрыска топлива, в которой форсунка 66 может быть сконфигурирована в качестве топливной форсунки оконного впрыска. Кроме того еще в других вариантах осуществления каждый цилиндр может включать в себя одну или более форсунок, в том числе форсунку непосредственного впрыска и форсунку оконного впрыска.

Например, топливный бак 20 может быть присоединен к клапану 32 топливного бака для регулирования давления газообразного топлива, подаваемого в топливную магистраль 50. По существу, клапан 32 топливного бака может быть выполнен с возможностью подачи газообразного топлива в топливную магистраль 50 под давлением, которое ниже, чем давление топлива в топливном баке, но выше, чем давление газообразного топлива в направляющей-распределителе 52 для топлива. В одном из примеров клапан 32 топливного бака является электромагнитным клапаном (в материалах настоящей заявки также указываемым ссылкой как электромагнитный клапан низкого давления). Датчик 102 давления направляющей-распределителя для топлива может быть выполнен с возможностью выдачи оценки реального давления направляющей-распределителя для топлива.

Топливный бак 20 дополнительно может быть присоединен к регулятору 34 давления, чтобы давать подаче газообразного топлива постоянного более низкого давления возможность выдаваться в направляющую-распределитель 52 для топлива, а оттуда на форсунку 66. В одном из примеров топливный бак 20 может хранить газообразное топливо в диапазоне давлений 10-700 бар (например, 0-100 + фунтов на квадратный дюйм для топлива LNG, 500 фунтов на квадратный дюйм для топлива ANG, 3000-6000 фунтов на квадратный дюйм, или 250 бар, для топлива CNG и 5000-10000 фунтов на квадратный дюйм для водородного топлива) наряду с тем, что регулятор 34 давления может регулировать давление направляющей-распределителя для топлива в постоянном диапазоне от 2 до 40 бар (например, от 2 до 10 бар для топлива CNG). В изображенном примере регулятор 34 давления является электронным регулятором давления, включающим в себя механический регулятор 38 давления, клапан 36 направляющей-распределителя для топлива и электронный компонент 40 обратной связи. Клапан 36 направляющей-распределителя для топлива может быть управляемым по рабочему циклу электромагнитным клапаном (в материалах настоящей заявки также указываемым ссылкой как электромагнитный клапан высокого давления). Электронный компонент обратной связи может принимать входной сигнал касательно текущего давления направляющей-распределителя для топлива с датчика 102 давления направляющей-распределителя для топлива и соответственно регулировать рабочий цикл клапана 36 направляющей-распределителя для топлива, чтобы тем самым регулировать открывание клапана. Например, механический регулятор может регулировать давление в 15 бар наряду с тем, что управляемый по рабочему циклу электромагнитный клапан, кроме того, может регулировать давление между 5 и 10 бар.

Следует понимать, что, несмотря на то, что изображенный вариант осуществления показывает регулятор 34 давления в качестве электронного регулятора, в альтернативных вариантах осуществления регулирование давления может происходить только посредством механического регулятора 38 давления, при этом клапан 36 направляющей-распределителя для топлива может быть сконфигурирован в качестве более простого двухпозиционного клапана без электронной обратной связи. Однако посредством включения в состав входного сигнала электронной обратной связи регулирование давления может достигаться в варианте осуществления электронного регулятора посредством использования меньшего относительно менее точного механического регулятора.

В некоторых вариантах осуществления запорный клапан (не показан) может быть расположен между топливным баком 20 и регулятором 34 давления, чтобы обеспечивать правильный поток топлива из топливного бака. Датчик 33 давления (или преобразователь давления) выходной магистрали бака может быть расположен выше по потоку от регулятора 34 давления и ниже по потоку от топливного бака 20, чтобы выдавать оценку давления в топливной магистрали до регулирования давления регулятором 34 давления. То есть датчик 33 давления может выдавать оценку давления топлива, введенного на стороне более высокого давления регулятора 34 давления. Коалесцирующий фильтр (не показан) может быть расположен на стороне более низкого давления регулятора 34 давления, из условия чтобы клапан 36 направляющей-распределителя для топлива был присоединен между механическим регулятором 38 давления и коалесцирующим фильтром.

Топливная система 18 дополнительно может включать в себя вентиляционный канал 56 для обеспечения возможности стравливания давления. Более точно, закрытый вентиляционный канал 56 может избирательно открываться в ответ на повышенные давления направляющей-распределителя для топлива, чтобы выпускать некоторое количество топлива в топливной магистрали 50, тем самым снижая давление направляющей-распределителя для топлива до целевого значения. В качестве одного из примеров, где регулятор 34 давления выполнен с возможностью регулирования давления газообразного топлива в 15 бар, вентиляционный канал 56 может открываться в ответ на давление направляющей-распределителя для топлива 20 бар. Посредством выпускания топлива во время повышенных давлений направляющей-распределителя для топлива повреждение компонентов от длительного подвергания повышенным давлениям направляющей-распределителя для топлива может быть уменьшено. Несмотря на то, что вентиляционный канал 56 может обеспечивать по меньшей мере некоторое стравливание давления, поток выпущенного топлива может приводить к другим проблемам. Таким образом, во время некоторых условий, в ответ на повышенные давления направляющей-распределителя для топлива, клапан 32 топливного бака может перекрываться, чтобы снижать коэффициент использования газообразного топлива, по меньшей мере временно.

Как конкретизировано в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 2-4, во время выбранных условий диагностические процедуры могут выполняться, чтобы определять, подвергся ли какой-нибудь из компонентов регулятора 34 давления ухудшению характеристик. Например, может определяться, подвергнуты ли ухудшению характеристик механический регулятор 38 и/или клапан 36 направляющей-распределителя для топлива и, соответствующим образом, надлежащие смягчающие действия (фиг. 5) могут предприниматься, чтобы давать возможность регулироваться (например, понижаться) давлению направляющей-распределителя для топлива. По существу, если ухудшение характеристик компонента не определяется точно и не подвергается своевременному принятию ответных мер, могут возникать повышенные давления направляющей-распределителя для топлива, которые могут приводить к ухудшению рабочих характеристик форсунок и двигателя.

Возвращаясь к фиг. 1, система 6 транспортного средства дополнительно может включать в себя систему 14 управления. Система 14 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки). В качестве одного из примеров датчики 16 могут включать в себя датчики 124 и 125 MAP и MAF на впуске, датчик 126 отработавших газов и датчик 127 температуры на выпуске, датчики 102, 33 давления, присоединенные к топливной магистрали и направляющей-распределителю для топлива, соответственно. Другие датчики, такие как датчики давления, температуры, уровня топлива, топливо/воздушного соотношения и состава, могут быть присоединены к различным местоположениям в системе 6 транспортного средства. В качестве еще одного примера исполнительные механизмы могут включать в себя топливные насосы, топливные форсунки 66, электромагнитные клапаны 32 и 36, регулятор 34 давления и дроссель 62. Система 14 управления может включать в себя контроллер 12. Контроллер может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные на основании команды или управляющей программы, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящей заявки в отношении фиг. 2-5.

Различные компоненты системы по фиг. 1 дают возможность способа работы топливной системы, подающей газообразное топливо, в которой, во время выбранных условий, клапан топливного бака и клапан направляющей-распределителя для топлива топливной системы последовательно открывается, и ухудшение характеристик регулятора давления топливной системы указывается на основании изменения давления направляющей-распределителя для топлива во время последовательного открывания.

Далее, с обращением к фиг. 2, описан примерный способ 200 работы системы двигателя по фиг. 1 с газообразным топливом.

На 202, способ включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя. Таковые, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требование крутящего момента, условия окружающей среды (например, температуру, давление, влажность, и т.д.), температуру двигателя, уровень топлива в топливном баке, и т.д. На 204, подробности впрыска топлива (например, величина, временные характеристики, и т.д.) для газообразного топлива могут определяться на основании оцененных условий работы. Соответственно, на 206, двигатель может эксплуатироваться с впрыском газообразного топлива.

Следует понимать, что вышеприведенные этапы применимы в однотопливной системе. Если топливная система является многотопливной системой (например, двухтопливной системой, имеющей первичное газообразное топливо и вторичное жидкое топливо), дополнительные этапы могут быть включены для подтверждения выбора топлива водителем и имеется ли в распоряжении достаточное количество выбранного топлива для обеспечения требуемого впрыска топлива.

На 208, давление направляющей-распределителя для топлива у направляющей-распределителя для топлива, подающей газообразное топливо, может оцениваться и может определяться, находится ли давление направляющей-распределителя для топлива выше порогового давления. Если нет, процедура может заканчиваться. Если состояние избыточного давления подтверждено, то, на 210, диагностическая процедура (фиг. 3-4) может инициироваться, чтобы идентифицировать причину повышенного давления направляющей-распределителя для топлива. Более точно, как конкретизировано на фиг. 3-4, диагностическая процедура может определять, подвергнут ли ухудшению характеристик регулятор давления в топливной магистрали газообразного топлива. На 210, на основании диагностики может выполняться надлежащее смягчающее действие, как конкретизировано на фиг. 5, чтобы дать газообразному топливу возможность использоваться наряду с регулированием давления направляющей-распределителя для топлива.

Следует понимать, что, несмотря на то, что вышеприведенный способ изображает инициирование диагностических процедур в ответ на являющееся повышенным давление направляющей-распределителя для топлива газообразного топлива, это не подразумевается ограничивающим и, в альтернативных вариантах осуществления, инициирование диагностических процедур может иметь альтернативные пусковые механизмы. Например, диагностические процедуры могут периодически выполняться во время выбранных условий, когда газообразное топливо не используется (например, когда двигатель не является работающим, или вторичное топливо используется для приведения в действие двигателя). Кроме того, в дополнительных вариантах осуществления в ответ на давление направляющей-распределителя для газообразного топлива, являющееся повышенным в течение длительной продолжительности, использование первичного газообразного топлива может по меньшей мере временно прекращаться перекрыванием клапана топливного бака у топливного бака с газообразным топливом, и работа двигателя может по меньшей мере временно переключаться на использование вторичного топлива, в то время как диагностические процедуры выполняются для оценки причины повышенного давления направляющей-распределителя для топлива.

Далее, с обращением к фиг. 3, показан примерный способ 300 для первой диагностической процедуры, которая может выполняться для определения, произошло ли ухудшение характеристик регулятора давления. Вторая примерная диагностическая процедура показана в способе 400 по фиг. 4. В одном из вариантов осуществления диагностические процедуры могут выполняться в предопределенном порядке, причем первая диагностическая процедура выполняется перед второй диагностической процедурой. Однако в альтернативных вариантах осуществления порядок может быть иным или диагностические процедуры могут выбираться на основании преобладающих условий транспортного средства (например, какое топливо находится в употреблении, конфигурации топливной системы, и т.д.).

На 302, может подтверждаться, что были удовлетворены выбранные условия для инициирования диагностических процедур. В одном из примеров, выбранные условия могут включать в себя давление направляющей-распределителя для топлива газообразного топлива, являющееся более высоким, чем пороговое значение, такое как показанное на фиг. 2. В еще одном примере, выбранные условия могут включать в себя отсутствие подачи газообразного топлива в двигатель. Например, двигатель может не быть работающим, или двигатель может быть работающим на вторичном топливе, ином чем первичное газообразное топливо. В качестве еще одного другого примера, диагностические процедуры могут выполняться непосредственно перед инициированием работы двигателя на газообразном топливе или перед переходом с вторичного топлива на первичное газообразное топливо.

Если выбранные условия подтверждены, на 304, клапан топливного бака и клапан направляющей-распределителя для топлива топливной системы закрываются и начальное давление направляющей-распределителя для топлива и давление в топливном баке измеряются или оцениваются. По существу, это может отражать исходное состояние, из какого состояния переключаются клапан топливного бака и клапан направляющей-распределителя, и показание начального давления, которые используются в качестве начала отсчета для определения ухудшения характеристик. Более точно, после установки исходного состояния на 304, процедура переходит к последовательному открыванию клапана топливного бака и клапана направляющей-распределителя для топлива топливной системы и указанию ухудшения характеристик регулятора давления топливной системы на основании изменения давления направляющей-распределителя для топлива (от исходного состояния) во время последовательного открывания. Как конкретизировано ранее, регулятор давления может быть электронным регулятором давления, включающим в себя механический регулятор давления, присоединенный выше по потоку от клапана направляющей-распределителя для топлива, при этом ухудшение характеристик регулятора давления может включать в себя одно или более из ухудшения характеристик механического регулятора давления и ухудшения характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива.

Последовательное открывание может включать в себя открывание клапана топливного бака, а затем открывание клапана направляющей-распределителя для топлива. Например, на 306, клапан топливного бака может открываться, а на 308 может определяться, есть ли изменение (например, подъем) давления направляющей-распределителя для топлива. Процедура затем может указывать ухудшение характеристик регулятора давления в ответ на повышение давления направляющей-распределителя для топлива вслед за открыванием клапана топливного бака, но до открывания клапана направляющей-распределителя для топлива.

По существу, открывание клапана топливного бака должно создавать давление только в магистрали, но не должно оказывать влияния на давление направляющей-распределителя для топлива. Таким образом, если нет никакого изменения или подъема давления направляющей-распределителя для топлива из исходного состояния, измеренного на 304, вслед за открыванием клапана топливного бака, затем, на 310, может определяться, что регулятор давления не подвергнут ухудшению характеристик. Однако, если есть изменение давления направляющей-распределителя для топлива, например, если давление направляющей-распределителя для топлива начинает подниматься, то, на 312, может определяться, что есть потенциальная внутренняя утечка клапана направляющей-регулятора для топлива.

Чтобы диагностировать утечку, на 314, может определяться, находится ли давление направляющей-распределителя для топлива выше порогового давления (порогового значения 1). Например, может определяться, повысилось ли давление направляющей-распределителя для топлива от исходного состояния до 15 бар или превысило ли давление направляющей-распределителя для топлива 15 бар. Если давление направляющей распределителя для топлива не превысило пороговое давление (например, не превысило 15 бар), то, на 316, может определяться, что клапан направляющей-распределителя для топлива является застрявшим в открытом состоянии и что электронный регулятор подвергнут ухудшению характеристик. Однако, если давление направляющей-распределителя для топлива превысило пороговое давление (например, превысило 15 бар), то, на 318, может определяться, что клапан направляющей-распределителя для топлива является протекающим и что есть избыточное давление в механическом регуляторе.

Таким образом, ухудшение характеристик регулятора давления, в том числе утечка в клапане направляющей-распределителя для топлива, определяется, когда изменение давления направляющей-распределителя для топлива включает в себя повышение давления направляющей-распределителя для топлива вплоть до порогового давления, наряду с тем, что ухудшение характеристик регулятора давления, в том числе избыточное давление механического регулятора, указывается, когда изменение давления направляющей-распределителя для топлива включает в себя повышение давления направляющей-распределителя для топлива выше порогового давления. Затем, на 320, и как конкретизировано на фиг. 4, процедура переходит к следующей диагностической процедуре.

Далее, с обращением к фиг. 4, на 400, показана еще одна диагностическая процедура, в которой, во время выбранных условий, контроллер последовательно открывает клапан топливного бака и клапан направляющей-распределителя для топлива топливной системы и указывает ухудшение характеристик регулятора давления на основании изменения давления направляющей-распределителя для топлива во время последовательного открывания. В частности, в материалах настоящей заявки последовательное открывание включает в себя открывание клапана топливного бака после открывания клапана топливного бака с регулированием открывания клапана направляющей-распределителя для топлива целевым давлением направляющей-распределителя для топлива, а затем полное открывание клапана направляющей-распределителя для топлива. Процедура затем указывает ухудшение характеристик регулятора давления в ответ на изменение давления направляющей-распределителя для топлива вслед за регулируемым открыванием клапана направляющей-распределителя для топлива (но до полного открывания клапана направляющей-распределителя для топлива).

На 402, как на 304, клапан топливного бака и клапан направляющей-распределителя для топлива могут закрываться, и измеряются или оцениваются начальное давление направляющей-распределителя для топлива и давление в топливном баке. По существу, это может отражать исходное состояние, из какого состояния переключаются клапан топливного бака и клапан направляющей-распределителя, и показание начального давления, которые используются в качестве начала отсчета для определения ухудшения характеристик. После установки исходного состояния на 402, процедура переходит к открыванию клапана топливного бака и регулированию открывания клапана направляющей-распределителя для топлива целевым давлением направляющей-распределителя для топлива (FRP1). Например, клапан топливного бака может открываться, а клапан направляющей-распределителя для топлива может регулироваться в соответствии с давлением направляющей-распределителя для топлива 5 бар. В материалах настоящей заявки регулируемое давление FRP1 направляющей-распределителя для топлива может соответствовать электронно регулируемому давлению (то есть регулируется электронным регулятором).

На 406, может определяться, поднялось ли давление направляющей-распределителя для топлива до регулируемого давления направляющей-распределителя для топлива. Например, может определяться, поднялось ли давление направляющей-распределителя для топлива до 5 бар. Если да, то, на 408, может определяться, что регуляторы не подвергнуты ухудшению характеристик. Затем, на 409, может определяться, поднялось ли давление направляющей-распределителя для топлива выше регулируемого давления FRP1 направляющей-распределителя для топлива. Например, может определяться, поднялось ли давление направляющей-распределителя для топлива выше 5 бар. Если давление направляющей распределителя для топлива не стабилизировалось на регулируемом давлении, но увеличилось выше него, то, на 410, может определяться, что есть потенциальная утечка в клапане направляющей-распределителе для топлива.

С 408 или 410 процедура переходит на 412, при этом клапан направляющей-распределителя для топлива полностью открывается и наблюдается получающееся в результате изменение давления направляющей-распределителя для топлива. На 414, может определяться, увеличилось ли давление направляющей-распределителя для топлива от/выше регулируемого давления FRP1 до выше порогового давления (FRP2). В материалах настоящей заявки пороговое давление FRP2 может отражать уставку давления клапана топливного бака. Более точно, пороговое давление FRP2 может соответствовать механически регулируемому давлению (то есть регулируемому механическим регулятором). Например, может определяться, увеличилось ли давление направляющей-распределителя для топлива от уставки 5 бар до выше 15 бар. Если давление направляющей-распределителя для топлива стабилизируется на или ниже порогового давления, например, на или ниже 15 бар, то, на 416, может определяться, что регуляторы не подвергнуты ухудшению характеристик вследствие избыточного давления механического регулятора. Однако, если давление направляющей-распределителя для топлива превышает пороговое давление, например, превышает 15 бар, то, на 418, может определяться избыточное давление на механическом регуляторе.

Таким образом, ухудшение характеристик регулятора давления, в том числе, утечка в клапане направляющей-распределителя для топлива, определяется в ответ на изменение давления направляющей-распределителя для топлива после регулируемого открывания клапана направляющей-распределителя для топлива, но до полного открывания клапана направляющей-распределителя для топлива, при этом, изменение давления направляющей-распределителя для топлива включает в себя увеличение давления направляющей-распределителя для топлива выше целевого давления направляющей-распределителя для топлива. В сравнении, ухудшение характеристик регулятора давления, в том числе избыточное давление механического регулятора, определяется в ответ на изменение давления направляющей-распределителя для топлива вслед за полным открыванием клапана направляющей-распределителя для топлива, при этом изменение давления направляющей-распределителя для топлива включает в себя повышение давления направляющей-распределителя для топлива выше порогового давления.

По существу, после диагностических процедур по фиг. 3-4 процедура переходит к выполнению надлежащих смягчающих этапов на основании диагностики, как обсуждено ранее на этапе 121 по фиг. 2 и как конкретизировано ниже в способе по фиг. 5.

Более точно, способ 500 изображает примерные смягчающие этапы, которые могут выполняться в ответ на диагностику ухудшения характеристик регулятора давления и/или состояние избыточного давления направляющей-распределителя для топлива. В одном из примеров, топливная система использует электронный регулятор давления для регулирования давления направляющей-распределителя для топлива у первой направляющей-распределителя для топлива, электронный регулятор давления включает в себя механический регулятор давления, расположенный выше по потоку от управляемого по рабочему циклу электромагнитного клапана направляющей-распределителя для топлива.

На 501, может определяться, имеется ли в распоряжении вторичное топливо. В одном из примеров топливная система может быть двухтопливной системой, выполненной с возможностью подачи первого, газообразного, топлива из первого топливного бака в двигатель через первую направляющую-распределитель для топлива, а второе, жидкое, топливо из второго топливного бака в двигатель через вторую направляющую-распределитель для топлива. Например, первое топливо может быть топливом CNG, а второе топливо может быть бензиновым топливом. В еще одном примере вторым топливом может быть электричество. Если второе топливо имеется в распоряжении, то, на 503, в ответ на давление направляющей-распределителя для топлива у первой направляющей-распределителя для топлива, являющегося более высоким, чем пороговое давление, процедура включает в себя закрывание клапан топливного бака первого топливного бака. По выбору, процедура дополнительно может включать в себя прекращение впрыска первого газообразного топлива в двигателя и по меньшей мере временное переключение на впрыск второго топлива.

Если второго топлива нет в распоряжении, то, на 502, может определяться, подвергнут ли механический регулятор ухудшению характеристик (например, есть ли избыточное давление на механическом регуляторе). Если да, то, на 504, в ответ на ухудшение характеристик механического регулятора давления, процедура включает в себя регулирование давления первой направляющей-распределителя для топлива посредством регулировок для клапана направляющей-распределителя для топлива. Если нет, то, на 506, может определяться, подвергнут ли ухудшению характеристик только клапан направляющей-распределителя для топлива регулятора давления. Если да, то, на 508, в ответ на ухудшение характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива, процедура включает в себя регулирование давления первой направляющей-распределителя для топлива посредством регулировок для механического регулятора давления.

Затем, на 510, может определяться, подвергнуты ли ухудшению характеристик оба, клапан направляющей-распределителя для топлива и механический регулятор давления. Если да, то, на 512, в ответ на ухудшение характеристик обоих, клапана направляющей-распределителя для топлива и механического регулятора давления, процедура включает в себя регулирование давления первой направляющей-распределителя для топлива посредством регулировок для клапана топливного бака.

Таким образом, посредством использования клапана направляющей-распределителя для топлива, клапана топливного бака или механического регулятора для регулирования давления направляющей-распределителя для топлива в ответ на ухудшение характеристик регулятора давления, использование газообразного топлива может продолжаться наряду с обеспечения возможности регулирования давления направляющей-распределителя для топлива.

Таким образом, ухудшение характеристик регулятора давления в топливной магистрали газообразного топлива может лучше диагностироваться и подвергаться принятию ответных мер. Посредством смягчения ухудшения характеристик регулятора давления может снижаться вероятность повышенных давлений в направляющей-распределителе для топлива газообразного топлива. Посредством увеличения коэффициента использования альтернативного топлива могут улучшаться экономия топлива и эксплуатационные качества транспортного средства.

Следует отметить, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Конкретные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.

Следует понимать, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.

Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены способы для топливных систем ДВС, работающих на газообразном топливе или на двух видах топлива. Избыточное давление направляющей-распределителя 52 для топлива может подвергаться принятию ответных мер посредством закрывания клапана 32 топливного бака газообразного топлива и инициирования диагностических процедур для определения, подвергнут ли ухудшению характеристик регулятор 34 давления. Если регулятор давления подвергнут ухудшению характеристик, один или более компонентов топливной системы может регулироваться, чтобы обеспечивать возможность регулирования давления направляющей-распределителя для топлива. Технический результат – поддержание эксплуатационных характеристик топливной системы при ухудшении характеристик регулятора давления топлива. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ работы топливной системы, выполненной с возможностью подачи газообразного топлива в двигатель, включающий:

во время выбранных условий,

последовательное открывание клапана топливного бака и клапана направляющей-распределителя для топлива топливной системы; и

указание ухудшения характеристик регулятора давления топливной системы на основании изменения давления направляющей-распределителя для топлива во время последовательного открывания.

2. Способ по п. 1, в котором выбранные условия включают в себя отсутствие подачи газообразного топлива в двигатель.

3. Способ по п. 1, в котором выбранные условия включают в себя давление направляющей-распределителя для топлива газообразного топлива, являющееся более высоким, чем пороговое значение.

4. Способ по п. 1, в котором регулятор давления является электронным регулятором давления, включающим в себя механический регулятор давления, присоединенный выше по потоку от клапана направляющей-распределителя для топлива, при этом ухудшение характеристик регулятора давления включает в себя одно или более из ухудшения характеристик механического регулятора давления и ухудшения характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива.

5. Способ по п. 4, в котором последовательное открывание включает в себя открывание клапана топливного бака, а затем открывание клапана направляющей-распределителя для топлива.

6. Способ по п. 5, в котором указание включает в себя указание ухудшения характеристик регулятора давления в ответ на изменение давления направляющей-распределителя для топлива вслед за открыванием клапана топливного бака, но до открывания клапана направляющей-распределителя для топлива.

7. Способ по п. 1, в котором клапан топливного бака является регулирующим электромагнитным клапаном высокого давления, а клапан направляющей-распределителя для топлива является управляемым по рабочему циклу регулирующим электромагнитным клапаном низкого давления.

8. Способ работы топливной системы, включающий:

во время выбранных условий,

последовательное открывание клапана топливного бака, а затем клапана направляющей-распределителя для топлива топливной системы; и

указание на ухудшение характеристик регулятора давления топливной системы на основании изменения давления направляющей-распределителя для топлива во время последовательного открывания, включая утечку в клапане направляющей-распределителя для топлива при повышении давления направляющей-распределителя для топлива вплоть до порогового давления и избыточное давление механического регулятора при повышении давления направляющей-распределителя для топлива сверх порогового давления.

9. Способ по п. 8, в котором последовательное открывание включает в себя открывание клапана топливного бака, при этом после открывания клапана топливного бака регулируется открывание клапана направляющей-распределителя для топлива до целевого давления направляющей-распределителя для топлива, а затем полностью открывается клапан направляющей-распределителя для топлива.

10. Способ по п. 9, в котором указание включает в себя указание ухудшения характеристик регулятора давления в ответ на изменение давления направляющей-распределителя для топлива вслед за регулируемым открыванием клапана направляющей-распределителя для топлива.

11. Способ по п. 10, в котором ухудшение характеристик регулятора давления включает в себя утечку в клапане направляющей-распределителя для топлива, когда изменение давления направляющей-распределителя для топлива включает в себя повышение давления направляющей-распределителя для топлива сверх целевого давления направляющей-распределителя для топлива.

12. Способ по п. 9, в котором указание включает в себя указание ухудшения характеристик регулятора давления в ответ на изменение давления направляющей-распределителя для топлива вслед за полным открыванием клапана направляющей-распределителя для топлива.

13. Способ по п. 12, в котором ухудшение характеристик регулятора давления включает в себя избыточное давление механического регулятора, когда изменение давления направляющей-распределителя для топлива включает в себя давление направляющей-распределителя для топлива, повышающееся выше порогового давления.

14. Способ работы топливной системы, включающий:

подачу первого, газообразного, топлива из первого топливного бака в двигатель через первую направляющую-распределитель для топлива; и

в ответ на давление направляющей-распределителя для топлива первой направляющей-распределителя для топлива, являющееся более высоким, чем пороговое значение, закрывание клапана топливного бака первого топливного бака, при этом топливо подается из топливного бака через клапан топливного бака в первую направляющую-распределитель для топлива посредством регулятора давления;

подачу второго топлива, отличного от первого топлива, в двигатель через вторую направляющую-распределитель для топлива; и

прекращение впрыска первого газообразного топлива в двигатель при переключении на впрыск второго топлива.

15. Способ по п. 14, в котором регулятор давления представляет собой электронный регулятор давления, причем способ дополнительно включает регулирование давления направляющей-распределителя для топлива первой направляющей-распределителя для топлива посредством электронного регулятора давления, при этом электронный регулятор давления включает в себя механический регулятор давления, расположенный выше по потоку от управляемого по рабочему циклу электромагнитного клапана направляющей-распределителя для топлива, и, когда первое газообразное топливо не используется, последовательное открывание клапана топливного бака и клапана направляющей-распределителя для топлива, и указание ухудшения характеристик электронного регулятора давления на основании изменения давления первой направляющей-распределителя во время последовательного открывания.

16. Способ по п. 15, в котором ухудшение характеристик электронного регулятора давления включает в себя одно или более из ухудшения характеристик механического регулятора давления и ухудшения характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива, при этом способ дополнительно включает:

в ответ на ухудшение характеристик механического регулятора давления регулирование давления первой направляющей-распределителя для топлива посредством регулировок клапана направляющей-распределителя для топлива;

в ответ на ухудшение характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива регулирование давления первой направляющей-распределителя для топлива посредством регулировок механического регулятора давления; и

в ответ на ухудшение характеристик клапана направляющей-распределителя для топлива и механического регулятора давления регулирование давления первой направляющей-распределителя для топлива посредством регулировок клапана топливного бака.

17. Способ по п. 14, дополнительно включающий использование сжатого природного газа в качестве первого топлива, а бензина - в качестве второго топлива.