CN103052524B - 用于燃料系统中的排水的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了用于操作包括发动机(106)和燃料系统(105)的车辆的方法和系统。在一个实施例中，用于燃料系统的排水系统包括燃料箱(210)、燃料‑水分离器(220)、分离器水传感器(270)、排泄阀(230)、清除箱(240)、清除箱水传感器(280)以及清除口(242)。燃料箱与燃料‑水分离器流体连通，燃料‑水分离器与排泄阀流体连通，排泄阀与清除箱流体连通。清除箱被封闭在燃料箱内且与燃料箱流体连通。分离器水传感器可以可操作地设置在燃料‑水分离器中，并且清除箱水传感器可以可操作地联接到清除箱。清除口与清除箱流体连通。

Description

用于燃料系统中的排水的方法和系统
技术领域
本文所公开的主题的某些实施例涉及用于包括燃料系统的非公路车辆的系统和方法。
背景技术
水可以以若干方式与柴油燃料或其它燃料混合在一起，包括有意的混合、在从精炼厂或其它站向最终分配储存箱输送期间湿空气的冷凝，通过穿过故障阀门、管道或通风孔的泄漏，以及通过粗心的处理。燃料中的水可造成燃料喷射器喷嘴和泵腐蚀、微生物生长以及燃料过滤器被因腐蚀或微生物生长所致的材料堵塞。在寒冷气候下，含水燃料中的结冰可造成燃料管线和过滤器堵塞劣化。因此，可采用各种方法从柴油燃料分离水。
在一个示例中，诸如机车或采矿卡车的非公路车辆可包括用于从燃料分离水的燃料-水分离器以及用于储存分离的水的清除(purge)箱。然后定期检查和排空清除箱。
本发明的发明人已认识到此类系统中的一些缺点。例如，清除箱的所需检查间隔可能比日常计划的维护周期更频繁。因此，对清除箱的额外检查可显著增加车辆的维护成本。另一方面，简单地扩大清除箱以便能够使两次检查之间的间隔更长导致与燃料系统包装等有关的其它缺点。
发明内容
提供了用于操作包括发动机和燃料系统的非公路车辆的方法和系统。在一个实施例中，用于燃料系统的排水系统包括燃料箱、燃料-水分离器、排泄阀以及清除箱。燃料-水分离器与燃料箱流体连通。排泄阀与燃料-水分离器流体连通。清除箱与排泄阀和燃料箱流体连通。清除箱可封闭在燃料箱内。用于燃料系统的排水系统还包括分离器水传感器、清除箱水传感器以及清除口。分离器水传感器可以可操作地设置在燃料-水分离器中，用于检测水的存在。清除箱水传感器可以可操作地联接到清除箱，用于检测水的存在。清除口与清除箱流体连通，用于从清除箱除去流体。因此，排水系统可在非公路车辆的计划维护之间在极少或没有人工干预的情况下操作。
提供该发明内容以用文中进一步描述的简化形式介绍一系列概念。该发明内容并不意图确认要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意图用来限制要求保护的主题的范围。此外，要求保护的主题不限于解决在该公开的任何部分中指出的任何或全部缺点的实施。而且，本发明的发明人已认识到任何确认的难题和对应的解决方案。
附图说明
通过参照附图阅读非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本发明，在附图中：
图1示出包括燃料系统和发动机的柴油电力机车的示例实施例。
图2示出包括燃料箱的燃料系统的示例实施例，燃料箱包括外壁和内壁。
图3示出图2的燃料箱的实施例的内壁与外壁的交叉部。
图4示出操作发动机的方法的示例实施例。
图5示出操作包括发动机和图2中的燃料系统的车辆系统的方法的实施例的高级流程图。
具体实施方式
诸如采矿卡车或图1中机车的示例实施例的非公路车辆可包括由带有燃料箱的燃料系统供应的发动机。燃料箱中的燃料可能与水混合在一起，并且可能希望燃料系统分离水与燃料。如图2所示的燃料系统的示例实施例可包括燃料箱、燃料-水分离器和封闭在燃料箱中的清除箱。在一个实施例中，燃料箱可包括外壁和内壁，内壁可与外壁相交。内壁可在燃料箱和清除箱之间共用。图3示出内壁与外壁的交叉部。图4和图5示出操作诸如图1中的机车的车辆系统的方法的示例实施例，该车辆系统由燃料系统(如图2的燃料系统)供应燃料。这样，水和燃料可由供应非公路车辆的发动机的燃料系统分离。
图1是本文中描绘为机车100的示例车辆或车辆系统的框图，机车100被构造成在路线104上行进。在一个示例中，机车100可为用柴油发动机106操作的柴油电力车辆，柴油发动机106由位于发动机主壳体102内的燃料系统105供应柴油燃料。在其它非限制性实施例中，发动机106可燃烧包括汽油、煤油、生物柴油或其它类似密度的石油馏出物的燃料。如本文进一步详述的，燃料系统105包括燃料-水分离器，用于从储存在燃料箱中的燃料和夹带水的混合物或湿燃料中分离出水。因此，可将含极少水或不含水的燃料或干燃料输送到发动机106，并且可将分离的水输送到和储存在燃料系统的清除箱中。燃料箱可在结构上加强以抵抗穿孔和变形。带子和/或保护罩可将燃料箱固定到发动机主壳体102。清除箱可类似地在结构上加强，或者备选地，清除箱可包含在燃料箱中，使得燃料箱的结构加强也可使清除箱受益。
机车操作人员和机车系统控制和管理中涉及的电子构件(例如控制器110)可被容纳在机车驾驶室108内。在一个示例中，控制器110可包括计算机控制系统。机车控制系统还可包括计算机可读存储介质，其包括用于使机车操作的车载监测能够进行的代码。监控机车系统控制和管理的控制器110可构造成接收来自各种传感器的信号，如本文进一步详述的，以便估计机车操作参数。例如，控制器110可使用来自全球定位系统(GPS)无线电接收器140的信号来估计机车100的地理坐标。控制器110还可联系到显示器112，例如诊断界面显示器，其向机车操作人员提供用户界面。响应于操作者输入，控制器110可通过将命令发送到诸如逆变器118、交流发电机116、继电器、燃料喷射器、燃料泵(图1中未示出)等的各种发动机控制硬件构件而控制发动机106。例如，操作者可通过操作节流控制器114而为机车选择功率输出。
控制器110和/或机车操作者可经由无线电142与控制中心通信。作为非限制性示例，无线电142可包括VHF无线电、手机无线电、802.11无线电以及它们的组合。机车操作者可通过经由无线电142发送和接收语音和/或文本消息而与控制中心通信。另外，控制器110可通过发送和接收数据消息而与控制中心通信。例如，控制器110可经由无线电142将维护数据和/或发动机操作状态传输到控制中心。
发动机106可用发动机起动系统起动。在一个示例中，可进行发电机起动，其中，由发电机或交流发电机116(“ALT”)产生的电能可用于起动发动机106。备选地，发动机起动系统可包括马达，例如电力启动马达或压缩空气马达。还将理解，发动机可使用电池系统或其它合适的能量源中的能量来起动。
柴油发动机106产生沿传动轴(未示出)传输到交流发电机116的扭矩。所产生的扭矩被交流发电机116用来产生电力，用于车辆的随后推进。电功率可沿电气母线117传输到多种下游电气构件。根据所产生的电气输出的性质，电气母线可为直流(DC)母线(如图所示)或交流(AC)母线。
交流发电机116可串联连接到一个或多个整流器(未示出)，整流器将交流发电机的电气输出在沿DC母线117传输之前转换成DC电功率。根据从DC母线接收功率的下游电气构件的配置，一个或多个逆变器118(“INV”)可被构造成在将电功率供应到下游构件之前将来自电气母线的电功率反相。在机车100的一个实施例中，单个逆变器118可将AC电功率从DC电气母线供应到多个构件。在备选实施例中，多个不同的逆变器中的每一个可向不同的构件供应电功率。
安装在发动机主壳体102下方的转向架122上的牵引马达120可通过DC母线117从交流发电机116接收电功率，以提供推进机车的牵引功率。如本文所述，牵引马达120可为AC马达。因此，与牵引马达配对的逆变器可将DC输入转换成适当的AC输入，例如三相AC输入，以便随后由牵引马达使用。在备选实施例中，牵引马达120可为DC马达，其在整流和沿DC母线117传输之后直接采用交流发电机116的输出。一个示例机车配置包括每个轮轴124一个逆变器/牵引马达对。如本文所述，示出了用于机车的六对轮轴中的每一对的六对逆变器/牵引马达。牵引马达120还可被构造成用作提供动态制动以对机车100进行制动的发电机。特别地，在动态制动期间，牵引马达可在与滚动方向相反的方向上提供扭矩，由此产生被连接到电气母线的电阻栅极126耗散为热的电力。在一个示例中，栅极包括直接串联连接到电气母线的电阻元件的堆叠。电阻元件的堆叠可靠近发动机主壳体102的顶篷定位，以便有利于空气冷却和来自栅极的热耗散。
利用压缩空气的空气制动器(未示出)可由机车100用作车辆制动系统的一部分。压缩空气可由压缩机128(“COMP”)从进入空气产生。多个马达驱动的空气流装置可被操作用于机车构件的温度控制。空气流装置可包括但不限于鼓风机、散热器和风扇。可提供多种鼓风机130，用于各种电气构件的强制空气冷却。例如，牵引马达鼓风机用来在大负荷作业期间冷却牵引马达120。发动机温度部分地由散热器132(“RAD”)维持。包括水基冷却剂的冷却系统可以可选地结合散热器132使用，以提供附加的发动机冷却。来自发动机的热水基冷却剂也可用于加热燃料系统105中的燃料。
在该示例中由电池134(“BATT”)表示的车载电能储存装置还可联系到DC母线117。DC-DC转换器(未示出)可构造在DC母线117和电池134之间，以允许DC母线的高电压(例如在1000V的范围内)适当地降压以供电池(例如在12-75V的范围内)使用。在混合动力机车的情况下，车载电能储存装置可呈高压电池的形式，使得可以不需要设置中间DC-DC转换器。电池可由运行的发动机106充电。储存在电池中的电能可在发动机操作的备用模式期间或者在发动机停机时使用，以操作诸如灯、车载监测系统、微处理器、显示器、气候控制器等的各种电子构件。电池134还可用来提供初始电荷，以从停机状态起动发动机106。在备选实施例中，电能储存装置可为例如超级电容器。
机车100可利用诸如车钩150的联接装置联接到车辆，例如另一个机车或铁路车辆。机车100可包括一个或多个车钩，以与一系列车辆中的一个或多个车辆联接。在一个示例中，第一机车可用车钩150连接到第二机车。第一机车中的控制器(例如控制器110)可被构造成接收信息并将信息传输到第二机车中的控制器。信息可包括例如一系列机车的位置或顺序。作为非限制性示例，信息可通过无线电142在无线网络上或通过连接每个机车的电缆传输。这样，机车可将诸如发动机和/或车辆操作状态的信息传达至一个或多个其它机车。
回到燃料系统105，图2示出燃料系统105的示例实施例。燃料系统105包括燃料箱210、燃料-水分离器220、排泄阀230和清除箱240。燃料-水分离器220与燃料箱210流体连通。在一个实施例中，夹带水的燃料被泵250从燃料箱210泵送至燃料-水分离器220。可选的燃料加热器252可介于燃料箱210和燃料-水分离器220之间。在备选实施例中，燃料加热器252可联接到燃料箱210。在一个实施例中，燃料加热器252可将热能从冷却系统传递到燃料。例如，来自热水基冷却剂的热能可用来加热燃料系统105中的燃料。控制器110可用来控制泵250和加热器252的操作。
燃料-水分离器220接收来自燃料箱210的燃料和水的混合物，并将混合物分离成干燃料和清除液体。清除液体可包括燃料、水或者水-燃料乳状液。干燃料可输送至发动机106。在一个实施例中，燃料-水分离器220与燃料压力调节阀260流体连通，燃料压力调节阀260与发动机106流体连通。因此，燃料可从燃料-水分离器220的出口端口通过压力调节阀260流至发动机106。燃料压力调节阀260可包括止回阀，其具有小于或等于发动机106的峰值燃料压力的设定点压力。如果燃料压力调节阀260的燃料压力小于设定点压力，则燃料压力调节阀260可保持关闭，并且来自燃料-水分离器220的所有燃料可被输送至发动机106。然而，如果燃料压力调节阀260的燃料压力大于或等于设定点压力，则燃料压力调节阀260可打开，并且来自燃料-水分离器220的一些燃料可转向离开发动机106。打开压力调节阀260可减小输送到发动机106的燃料的燃料压力，使得燃料压力可维持小于或等于发动机106的峰值燃料压力。在一个实施例中，压力调节阀260可在压力调节阀260打开时使燃料返回至燃料箱210。在一个实施例中，到发动机106的燃料压力可用压力传感器262测量，并且压力可被传达到控制器110。
燃料-水分离器220可包括分离器水传感器270，其可操作地设置在燃料-水分离器220中，用于检测水的存在。燃料-水分离器220为具有内部体积的容器，其能够以大体上防漏和防水的方式保持液体(例如，燃料和/或水)。分离器水传感器270可定位在燃料-水分离器220的内部。虽然称为“水”传感器，但分离器水传感器270更具体地为燃料中水传感器，即，被构造成且能够检测燃料中水的存在的传感器。分离器水传感器270电连接到控制器110并将信号输出到控制器110，用于指示在传感器顶端或检测到水的分离器水传感器270的其它活性传感器部分处是否存在水。如果在感测顶端处未检测到水，则认为分离器水传感器270是干燥的；暴露于空气或液体燃料(不存在水)将被认为是干燥状态。
燃料-水分离器220与排泄阀230流体连通，排泄阀230与清除箱240流体连通。排泄阀230可接收来自燃料-水分离器220的出口端口的清除液体。排泄阀230可包括止回阀，其具有小于燃料压力调节阀的设定点压力的设定点压力。另外，排泄阀230可具有大于发动机106的起动注油压力(priming pressure)的设定点压力。在一个实施例中，排泄阀230的设定点压力可小于燃料压力调节阀260的设定点压力的一半。在另一实施例中，排泄阀230的设定点压力可在燃料压力调节阀260的设定点压力的10%和50%之间。当燃料压力小于排泄阀230的设定点压力(例如，排泄阀230关闭)时，清除液体可不从燃料-水分离器220流出，并且燃料压力可比排泄阀230打开时更快地增加。当燃料压力大于或等于排泄阀230的设定点压力(例如，排泄阀230打开)时，清除液体可从燃料-水分离器220流到清除箱240。
排泄阀230还可包括用于限制从燃料-水分离器220到清除箱240的流的孔口。孔口的尺寸可控制通过孔口和排泄阀230的最大流率。例如，增加孔口的尺寸可增加通过排泄阀230的流并减小燃料压力。备选地，减小孔口的尺寸可减小通过孔口和排泄阀230的流并增加燃料压力。
清除箱240与排泄阀230和燃料箱210流体连通。在一个实施例中，清除液体可从排泄阀230流动通过管道232，管道232在清除箱240的底部242附近具有出口。例如，侧向平面243可定义为当清除箱240定位在其用于正常使用的指定取向时水平切割清除箱240的平面。清除箱240的底部242附近可定义为在侧向平面243以下。清除液体在清除箱240的底部242附近被接收。清除液体可包括可在清除箱240中分离的燃料和水的混合物。例如，水可具有比燃料更大的密度，因此水可优先地朝清除箱240的底部242下沉，并且燃料可优先地朝清除箱240的顶部244上升。在一个示例中，清除箱240的顶部244附近可定义为水平切割清除箱240且平行于侧向平面243的侧向平面245。在一个实施例中，清除箱240可封闭在燃料箱210中，并且清除箱240可包括在清除箱240的顶部244附近的一个或多个孔246。液体可从清除箱240通过一个或多个孔246流入燃料箱210。当燃料密度小于水时，燃料可流过在清除箱240的顶部244附近的一个或多个孔246，并且水可储存在清除箱240的底部242附近。当水流入清除箱240中时，水位可从底部242朝清除箱240的顶部244上升。一个或多个孔246的面积可大于或等于排泄阀230的孔口的面积。换言之，一个或多个孔246中的全部的总面积可大于或等于排泄阀230的孔口的面积。因此，通过一个或多个孔246的最大流率可大于或等于通过排泄阀230的孔口的最大流率。在备选实施例中，一个或多个孔246中的每一个的面积可大于或等于排泄阀230的孔口的面积。
清除箱240的内部体积可足够大，以便机车100操作较长时期，而不会将清除箱240充满水。在一个实施例中，清除箱240的体积可大于或等于当机车100在典型或最坏情况下操作时在计划维护周期之间(例如180天的周期)将从燃料抽取的水的体积。例如，清除箱240的体积可根据机车100的平均燃料消耗(例如每加仑英里数)、将由机车100行驶的平均距离以及燃料的平均水含量来设计尺寸。在另一示例中，清除箱240的体积可根据机车100的最坏情况燃料消耗、最坏情况行驶距离以及最坏情况燃料水含量来设计尺寸。这样，清除箱240可在机车100的计划维护周期期间不充满水。然而，一些状况可导致清除箱240在维护周期之前充满水。例如，不合格燃料(例如，水浓度超出规定量的燃料)、漏入燃料系统105的水以及增加的燃料消耗(例如，燃烧更多燃料和抽出更多水)可导致清除箱240比预期更快速地填充。
因此，清除箱水传感器280可以可操作地联接到清除箱240，用于检测清除箱240何时处于或接近其保水能力。具体而言，清除箱水传感器280可以可操作地联接到清除箱240，用于检测燃料中水的存在。类似于分离器水传感器270，如果在感测顶端处未检测到水，则认为清除箱水传感器280是干燥的；暴露于空气或液体燃料(不存在水)将被认为是干燥状况。如果清除箱水传感器280安装在高于清除箱240的底部242的预定高度处，则清除箱240中的水的阈值体积可通过计算上升至清除箱水传感器280的高度的水柱的体积来确定。在一个实施例中，清除箱水传感器280可在侧向平面243上方可操作地联接到清除箱240。换言之，清除箱水传感器280可安装在用于接收清除液体的出口上方。在另一实施例中，清除箱水传感器280可在侧向平面243上方和侧向平面245下方可操作地联接到清除箱240。换言之，清除箱水传感器280可安装在用于接收清除液体的出口上方和清除箱240的一个或多个孔246下方。相比将清除箱水传感器280安装得更靠近清除箱240的底部242，将清除箱水传感器280安装得更靠近清除箱240的顶部244可允许在清除箱240中保持更多的水。因此，清除箱水传感器280可安装在清除箱240的中点上方。清除箱水传感器280电连接到控制器110并将信号输出到控制器110，用于指示在传感器顶端或检测到水的清除箱水传感器280的其它活性传感器部分处是否存在水。换言之，清除箱水传感器280可向控制器110指示清除箱240中的水何时超出阈值水量，该阈值水量可接近清除箱240的保水能力。
如本文进一步详述的，来自分离器水传感器270和清除箱水传感器280的输出信号可被控制器110处理，用于控制发动机106和燃料系统105的技术效果。在一个实施例中，控制器110包括处理器201和诸如存储器202的计算机可读介质。被构造成在处理器201上执行的指令可被编码和存储在存储器202中。例如，指令可被构造成经由清除箱水传感器280检测清除箱240中储存的水是否超出阈值量。作为另一示例，指令可被构造成经由分离器水传感器270检测水是否超出燃料-水分离器220中水的阈值量。可在控制器110中编码的指令的另外的示例关于图4至图5的方法来描述，该方法可为由控制器110执行的例程。
在维护期间，可经由与清除箱240流体连通的清除口290从清除箱240除去水。在一个实施例中，清除口290可包括吸入管线，其具有在清除箱240的底部242附近的入口。这样，可在清除箱240的顶部244附近的燃料和/或水之前除去在清除箱240的底部242附近的水。清除口290可不同于管道232，以使水能够从清除箱240除去而不从排泄阀230断开管道232。在维护期间，清除口290可连接到燃料精处理车292(“燃料精处理器”)的入口，并且燃料箱210的装料口294可连接到燃料精处理车292的出口。燃料精处理车292可经由清除口290泵送来自清除箱240的液体(例如水和/或燃料)，过滤(例如，精处理)液体，并且使干燃料经由装料口294返回至燃料箱210。这样，可从清除箱240除去水而不从燃料箱210移除清除箱240。在备选实施例中，机车100可包括燃料精处理车292，并且来自清除箱240的液体可在例如机车100空转时被过滤。
清除箱240可封闭在燃料箱210内。在一个实施例中，燃料箱210可包括一个或多个外壁(如外壁212)和一个或多个内壁(如内壁214)。一个或多个外壁可封闭燃料箱210的体积，并且一个或多个内壁可在燃料箱210内形成一个或多个隔室。例如，一个隔室可形成清除箱240。换言之，清除箱240可与燃料箱210共用一个或多个壁。例如，壁214可为燃料箱210的内壁和清除箱240的壁，并且壁212可为燃料箱210的外壁和清除箱240的壁。一个或多个内壁可包括一个或多个孔246，其延伸穿过一个或多个内壁，用于流体在清除箱240和燃料箱210之间流动。
图3示出燃料箱210的内壁214与外壁212的交叉部的示例实施例。燃料箱210可在结构上加强以抵抗穿孔和变形。在一个实施例中，燃料箱210的外壁可由重型钢构成。增加外壁的厚度可增加对变形和/或穿孔的抵抗。然而，增加外壁的厚度也可增加机车100的重量，这可导致更高的燃料消耗。还可能希望清除箱240抵抗变形和穿孔。将清除箱240封闭在燃料箱210的一个或多个厚外壁内可保护清除箱240免于变形和/或穿孔。因此，清除箱240(和燃料箱210)的内壁可比燃料箱210的外壁更薄。在一个实施例中，外壁212的厚度310可大于内壁214的厚度320的两倍。在一个备选实施例中，外壁212的厚度310可大于内壁214的厚度320的五倍。在另一备选实施例中，外壁212的厚度310可小于内壁214的厚度320的五倍且大于内壁214的厚度320的两倍。
图4示出操作车辆(如机车100)的方法400的示例实施例。在410，燃料和水的第一混合物可从燃料箱被泵送。例如，泵250可从燃料箱210泵送夹带水的燃料。在一个实施例中，燃料和水可用加热器(如加热器252)加热。在420，燃料和水的第一混合物可被分离成燃料以及燃料和水的第二混合物。例如，燃料-水分离器220可将夹带水的燃料分离成干燃料和清除液体。清除液体可包括燃料和水的第二混合物，其中水较少地乳化在燃料中。
在430，可将分离的干燃料输送至发动机。例如，干燃料可从燃料-水分离器220通过燃料压力调节阀260流到发动机106。燃料压力调节阀260可将干燃料的燃料压力限制到小于发动机106的峰值燃料压力。
在440，可将燃料和水的第二混合物输送至包含在燃料箱中的清除箱。例如，可将清除液体输送至包含在燃料箱210中的清除箱240。在一个实施例中，清除液体可经由在清除箱240的底部242附近的管道232的出口被接收在清除箱240中。在一个实施例中，如果燃料压力超出发动机的起动注油压力，则燃料和水的第二混合物可被输送至清除箱。例如，当燃料压力小于发动机106的起动注油压力时，可关闭排泄阀230，并且当燃料压力大于或等于发动机106的起动注油压力时，可打开排泄阀230。在一个实施例中，起动注油压力可在峰值燃料压力的10%和50%之间。
在450，燃料可从清除箱返回至燃料箱。例如，具有比燃料更大的密度的水可保持在清除箱240的底部242附近，并且燃料可上升至清除箱240的顶部244附近。当清除箱240充满水和燃料时，并且当清除液体通过管道232进入清除箱240时，燃料可通过一个或多个孔246流回至燃料箱210。
在460，联接到清除箱的传感器可指示清除箱中水是否超出阈值水平。例如，清除箱水传感器280可向控制器110指示水何时达到清除箱水传感器280的水位。在机车100的典型操作期间，水可保持在清除箱240的阈值水平以下。然而，具有过多水的不合格燃料、进入燃料系统105的泄漏水、机车100的增加的燃料消耗或者延迟的维护可导致清除箱240中的水超出阈值水平。在机车100的维护期间，可经由例如清除管线290从清除箱240除去水。来自清除箱水传感器280的机车操作数据和指示可用来诊断清除箱240中的潜在水源。例如，来自GPS无线电接收器140的位置数据和来自燃料水平传感器的数据可用来记录机车100的每个填充位置。如清除箱水传感器280所指示的，过量的水含量可与机车100的填充位置相关联，以诊断哪里可能存在不合格燃料。作为另一示例，水可从诸如加热器252的发动机构件泄漏到燃料中。如果清除箱水传感器280指示水比预期的更早存在，那么可执行附加的诊断以识别一个或多个发动机构件是否有故障。
在470，可操作地设置在燃料-水分离器中的传感器可指示燃料-水分离器中水是否超出阈值水平。例如，分离器水传感器270可向控制器110指示燃料-水分离器220中水何时超出阈值水平。在一个示例中，可检测水，以确定从燃料箱210泵出的燃料中的水浓度是否超出将在燃料-水分离器220中分离的水的容量。例如，流入燃料-水分离器220中的水的速率可超出从燃料-水分离器220流动通过排泄阀230的清除液体的速率。在一个示例中，排泄阀230、管道232和/或一个或多个孔246可被堵塞且清除液体的流可减小。
在480，如果燃料-水分离器中水超出阈值水平，则发动机可停止。例如，分离器水传感器270可向控制器110指示燃料-水分离器220中水超出阈值水平，并且控制器110可响应于此而停止发动机106。因此，发动机106可被保护免于燃烧混有水的燃料的不期望效果。在490，包括水传感器数据的维护数据可经由无线电传输。例如，响应于分离器水传感器270指示燃料-水分离器220中水超出阈值水平，可经由无线电142传输维护消息。作为另一示例，如果清除箱水传感器280指示清除箱240中水超出阈值水平，则可经由无线电142传输状态消息。在一个实施例中，维护和/或状态消息可经由VHF或手机无线电传输到控制中心。备选地或另外，维护和/或状态消息可传输到由车钩150连接到机车100并由802.11无线电联系的另一机车。
因此，车辆系统可包括燃料系统105、发动机106和控制器110。控制器110可编程为用诸如图5所示方法500的方法的实施例操作车辆系统。在510，可确定燃料压力是否高于阈值。例如，燃料压力可由诸如压力传感器262的传感器测量，并与诸如发动机106的起动注油压力的压力阈值作比较。如果燃料压力小于阈值压力，则该方法可结束。否则，压力大于或等于阈值压力且方法可在520继续。
在520，可确定在燃料-水分离器220中是否检测到水。例如，分离器水传感器270可向控制器110指示燃料-水分离器220中水何时超出阈值水平。如果水超出阈值水平，则该方法可在540继续。如果水未超出阈值水平，则干燃料可输送到发动机106且该方法可在530继续。
在530，可确定在清除箱240中是否检测到水。例如，清除箱水传感器280可向控制器110指示清除箱240中水何时超出阈值水平。如果水未超出阈值水平，则清除箱不满且该方法可结束。如果水超出阈值水平，则清除箱240可处于或接近水容量并且可能需要立刻排空。如果水超出阈值水平，则该方法在532继续。
在532，可将维护状态通知给机车100的操作者。具体而言，可通知操作者清除箱240处于或接近水容量并且可能需要排水。在一个实施例中，控制器110可经由视觉和/或听觉信号在显示器112上通知操作者。另外，可将自动化消息传输到控制中心，指示清除箱240中的水超出阈值水平。在一个示例中，当清除箱240中的水超出阈值水平时，可将机车100投入维护。在另一示例中，如果计划维护在机车100的预定时间或里程内，则机车100可继续操作。该方法在532之后结束。
在540，在燃料-水分离器220中检测到水，并且，如果发动机106继续操作，则可能将水输送至发动机106。因此，发动机106可停止，以防止水被输送至发动机106。可经由视觉和/或听觉信号在显示器112上通知机车100的操作者。可经由无线电142传输自动化消息，其指示在燃料-水分离器220中检测到水。在一个示例中，可将请求维护的消息经由无线电142传输到控制中心。在另一示例中，可将状态消息传输到经由车钩150联接到机车100的另一机车。该方法在550继续。
在550，确定“回位”(return home)模式是否启用。例如，在远程位置停止机车100的发动机106可能是不期望的，因为机车100的操作者可能陷入困境，并且维护在远程位置可能更困难。因此，回位模式可被构造成如果干燃料可被输送至发动机106则重新启动发动机106。然而，机车100可经由车钩150连接到一个或多个其它机车，并且可能更希望停止发动机106而不是用可能混有水的燃料冒险操作发动机106。在一个实施例中，如果机车100连接到一个或多个机车，则可禁用回位模式。如果回位模式未被启用，则该方法可结束。如果回位模式被启用，则该方法可在552继续。
在552，发动机106停止，并且燃料可由泵250以减小的速率泵送预定的过滤间隔。例如，排泄阀230、管道232和/或一个或多个孔246可被部分堵塞，这可减小来自燃料-水分离器220的清除液体的流率。在另一示例中，当燃料接近峰值流率被泵送时，来自燃料箱210的与燃料混合的水的浓度可超出可由燃料-水分离器220分离的水的浓度。因此，在减小的流率下泵送燃料可使燃料-水分离器220能够分离水并将干燃料输送至发动机106。在一个示例中，过滤间隔可选择成使得通过燃料-水分离器220的流处于稳态操作点。该方法可在560继续。
在560，可确定在燃料-水分离器220中是否检测到水。例如，分离器水传感器270可向控制器110指示在燃料-水分离器220中是否存在高于阈值量的水。如果由分离器水传感器270检测到水，则干燃料不能以减小的流率输送至发动机106，并且该方法在562继续。在562，燃料泵停止且然后该方法结束。然而，如果分离器水传感器270未检测到水，则可将干燃料输送至发动机106且该方法可在564继续。
在564，可起动发动机106，并且可将输送至发动机106的燃料控制到处于或低于552中减小流率的流率。可在显示器112上经由视觉或听觉信号通知机车的操作者：机车100可能在减小的燃料速率下操作。可将自动化消息经由无线电142传输至控制中心，其指示可使机车100返回以用于维护。这样，可将机车100从远程位置移动至车间以便维护。该方法在564之后结束。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域的普通技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域的普通技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有差别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件，则这样的其它示例意图在权利要求的范围内。此外，除非另外特别阐明，术语第一、第二等的任何使用不表示任何顺序或重要性，而是，术语第一、第二等用来区分一个元件与另一个。

Claims (18)

1.一种用于燃料系统的排水系统，所述排水系统包括：
燃料箱；
燃料-水分离器，其与所述燃料箱流体连通；
分离器水传感器，其可操作地设置在所述燃料-水分离器中，用于检测水的存在；
排泄阀，其与所述燃料-水分离器流体连通；
清除箱，其与所述排泄阀和所述燃料箱流体连通，所述清除箱封闭在所述燃料箱内；
清除箱水传感器，其可操作地联接到所述清除箱，用于检测水的存在；以及
清除口，其与所述清除箱流体连通，用于从所述清除箱除去流体；
其中，所述排泄阀为止回阀，所述止回阀被构造成当燃料压力超出所述止回阀的设定点压力时使得从所述燃料-水分离器到所述清除箱的流动能够进行，所述设定点压力比发动机的起动注油压力更大；
其中，所述清除箱包括出口和用于与所述燃料箱流体连通的一个或多个孔，所述出口接收来自所述排泄阀的流体，所述一个或多个孔在所述出口上方，所述出口不同于所述清除口。
2.根据权利要求1所述的排水系统，其特征在于，所述燃料箱包括外壁和内壁，所述燃料箱和所述清除箱共用至少一个内壁，所述外壁比所述内壁更厚。
3.根据权利要求1所述的排水系统，其特征在于，还包括燃料压力调节阀，所述燃料压力调节阀包括小于发动机操作期间的峰值燃料压力的设定点压力，并且其中，所述排泄阀的设定点压力小于所述燃料压力调节阀的设定点压力的一半。
4.根据权利要求1所述的排水系统，其特征在于，还包括燃料压力调节阀，所述燃料压力调节阀包括小于发动机操作期间的峰值燃料压力的设定点压力，并且其中，所述排泄阀的设定点压力在所述燃料压力调节阀的设定点压力的10％和50％之间。
5.根据权利要求1所述的排水系统，其特征在于，所述清除箱水传感器被定位在所述清除箱的一个或多个孔下方但在高于所述清除箱的中点的高度处。
6.根据权利要求1所述的排水系统，其特征在于，所述排泄阀包括用于限制从所述燃料一水分离器到所述清除箱的流的孔口，并且所述孔口的流通面积小于所述清除箱的一个或多个孔的流通面积。
7.根据权利要求1所述的排水系统，其特征在于，还包括无线电，其中，响应于所述清除箱水传感器检测到水的存在而通过所述无线电传输消息。
8.一种操作车辆的方法，所述方法包括：
从燃料箱泵送燃料和水的第一混合物；
将所述燃料和水的第一混合物分离成分离后的燃料以及燃料和水的第二混合物；
将所述分离后的燃料输送至所述车辆的发动机；
将所述燃料和水的第二混合物输送至包含在所述燃料箱中的清除箱，其中，所述清除箱包括用于接收所述燃料和水的所述第二混合物的出口以及用于从所述清除箱除去流体的清除口，所述出口不同于所述清除口；
使燃料从所述清除箱返回到所述燃料箱，其中，所述清除箱包括用于与所述燃料箱流体连通的一个或多个孔，所述一个或多个孔在所述出口上方；
经由联接到所述清除箱的传感器指示所述清除箱中水是否超出阈值水平；以及
响应于来自联接到所述清除箱的所述传感器的指示，经由无线电传输所述清除箱中水位超出所述阈值水平的状态消息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
经由可操作地设置在所述燃料-水分离器中的传感器指示燃料-水分离器中水位是否超出阈值水平；
响应于所述燃料-水分离器中所述水位超出所述阈值水平，停止所述发动机；以及
响应于可操作地设置在所述燃料-水分离器中的所述传感器指示所述燃料-水分离器中所述水位超出所述阈值水平，经由所述无线电传输维护消息。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，如果燃料压力超出所述发动机的起动注油压力，则将所述燃料和水的第二混合物输送至所述清除箱。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括将燃料压力限制到小于峰值燃料压力，并且其中，如果燃料压力在所述峰值燃料压力的10％和50％之间，则将所述燃料和水的第二混合物输送至所述清除箱。
12.一种车辆系统，所述车辆系统包括：
结构上加强的燃料箱，其包括外壁和至少一个内壁，所述外壁比所述至少一个内壁更厚；
燃料-水分离器，其与所述结构上加强的燃料箱流体连通；
分离器水传感器，其可操作地设置在所述燃料-水分离器中，用于检测水的存在；
燃料压力调节阀，其与所述燃料-水分离器流体连通，所述燃料压力调节阀包括用于在峰值燃料压力下打开的设定点；
发动机，其与所述燃料压力调节阀流体连通；
泵，其用于从燃料箱经由所述燃料-水分离器泵送燃料至所述发动机；
排泄阀，其与所述燃料-水分离器流体连通，所述排泄阀包括用于在所述峰值燃料压力的10％和50％之间的压力下打开的设定点；
清除箱，其与所述排泄阀和所述结构上加强的燃料箱流体连通，所述清除箱经由在所述清除箱的底部附近的出口接收来自所述排泄阀的液体，所述清除箱包含在所述结构上加强的燃料箱内且共用所述结构上加强的燃料箱的至少一个内壁，所述清除箱包括出口和在所述共用的壁中的一个或多个孔，用于与所述结构上加强的燃料箱流体连通，所述出口接收来自所述排泄阀的流体，所述一个或多个孔在所述出口上方，所述出口不同于所述清除口；
清除箱水传感器，其可操作地设置在所述清除箱中，用于检测水的存在；
清除口，其与所述清除箱流体连通，用于从所述清除箱除去流体；
控制器，其与所述分离器水传感器、所述清除箱水传感器以及所述发动机通信；以及
存储器，其构造成用于存储编码成在所述控制器上执行的处理程序，所述处理程序被构造成：
检测所述清除箱中水位是否超出阈值水平；以及
检测所述燃料-水分离器中水位是否超出阈值水平。
13.根据权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，所述清除箱水传感器被定位在所述清除箱的中点上方、所述清除箱的一个或多个孔下方以及所述清除箱的底部附近的出口上方的高度处。
14.根据权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，所述排泄阀包括用于限制从所述燃料-水分离器到所述清除箱的流的孔口，并且通过所述孔口的流通面积小于通过所述清除箱的一个或多个孔的流通面积。
15.根据权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，所述处理程序还被构造成响应于所述燃料-水分离器中水位超出所述阈值水平而停止所述发动机。
16.根据权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，还包括无线电，并且其中，所述处理程序还被构造成响应于检测到所述燃料-水分离器中所述水位超出所述阈值水平而经由所述无线电传输消息。
17.根据权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，还包括无线电，并且其中，所述处理程序还被构造成响应于检测到所述清除箱中所述水位超出所述阈值水平而经由所述无线电传输消息。
18.根据权利要求12所述的车辆系统，其特征在于，所述处理程序还被构造成包括回位模式。
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