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Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Motorbetrieb in einem Einstoff- oder Zweistoff-Fahrzeug, das komprimiertes Erdgas verwendet.
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Alternative Kraftstoffe wurden entwickelt, um steigenden Preisen von herkömmlichen Kraftstoffen entgegenzuwirken und die Abgasemissionen zu reduzieren. Zum Beispiel wurde Erdgas als attraktiver alternativer Kraftstoff erkannt. Für Automobilanwendungen kann Erdgas druckbeaufschlagt und als Gas in Zylindern unter hohem Druck gespeichert werden. Ein Druckregelventil kann dann für die Zufuhr des komprimierten Erdgases bei geringerem Druck zu einer Motorverbrennungskammer verwendet werden.
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Verschiedene Kraftstoffsensoren können sowohl in herkömmlichen als auch alternativen Kraftstoffmotorsystemen enthalten sein, um die Kraftstoffspeichermengen zu überwachen und das Maß an Kraftstoff für den Motor zu regeln. Um sicherzustellen, dass der Kraftstoffsensor richtig arbeitet, können unter bestimmten Bedingungen Rationalitätsprüfungen ausgeführt werden, wobei die Ausgabe jedes Kraftstoffsensors mit der Ausgabe bestimmter anderer Motorsensoren verglichen wird. Wenn die Kraftstoffsensorausgabe nicht mit der Ausgabe anderer Motorsensoren übereinstimmt, kann eine Verschlechterung des Kraftstoffsensors angezeigt werden.
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Die Erfinder haben hierin jedoch mögliche Probleme mit einem solchen Ansatz erkannt. Aufgrund der Expansion von komprimiertem Erdgas-Kraftstoff durch einen Regler vor Erreichen des Kraftstoffzuteilers kann eine Abkühlung des komprimierten Erdgas-Kraftstoffes auftreten. Diese Abkühlung kann die Korrelation zwischen der Temperatur, die von einem Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor gemessen wird, und der Temperatur, die von anderen Motorsensoren gemessen wird, wie Motorkühlmitteltemperatur, behindern. Daher kann die Verschlechterung des Kraftstoffzuteiler-Temperatursensors schwer zu erkennen sein.
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In einem Beispiel können einige der oben genannten Probleme zumindest teilweise durch ein Motorverfahren angesprochen werden. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Abgeben von gasförmigem Kraftstoff an einen Zylinder basierend auf der Rückmeldung von einem Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor und während ausgewählter Bedingungen das Anzeigen einer Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor-Verschlechterung basierend auf einer Differenz zwischen der gemessenen Kraftstoffzuteilertemperatur und einer erwarteten Temperatur.
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Auf diese Weise kann eine Rationalitätsprüfung am Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor durchgeführt werden, die zum Messen der Temperatur eines gasförmigen Kraftstoffes wie komprimiertem Erdgas bei laufendem Motor konfiguriert ist. In einem Beispiel kann die von dem Krafstoffzuteiler-Temperatursensor gemessene Temperatur mit der gemessenen Motorraumtemperatur bei einem Leerlaufmotorbetrieb verglichen werden. Wenn die zwei Temperaturmessungen um mehr als eine Schwellenwertmenge voneinander abweichen, kann eine Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor-Verschlechterung angezeigt werden und verschiedene Abschwächungsmaßnahmen als Reaktion auf die angezeigte Verschlechterung ergriffen werden.
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Des Weiteren kann in einem Zweistoff-Fahrzeug ein ähnlicher Ansatz vorgenommen werden, wenn das gasförmige Kraftstoffsystem nicht verwendet wird (aber das andere Kraftstoffsystem, z. B. Benzinsystem, verwendet wird). Während der Nichtverwendung, tendieren die Kraftstoffbestandteile dazu, gleich der Motorraumtemperatur zu sein, wodurch die gasförmige Kraftstoffzuteilertemperatur mit der Motorraumtemperatur verglichen werden kann, um zu bestimmen, ob der Zuteilertemperatursensor defekt ist. Diese Temperaturrationalitätsaktion kann die Zwischentemperatursensor-Korrelationsprüfungen, die bei der „Schlüssel ein nach langer Temperatureinweichung“, z. B. während des Leerlaufs, stattfinden. Eine weitere Bedingung, die für die Kraftstoffzuteilertemperatur-Rationalitätsprüfung verwendet werden kann, ist, ob die Kraftstoffzuteilertemperatur unter der Motorraumtemperatur bei einer Bedingung eines verlängerten mittleren bis hohen Kraftstoffdurchsatzes liegt, wobei der kalte Kraftstoff die Möglichkeit hat, die Rohrleitungen zu kühlen, durch die er geleitet wird.
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Die oben genannten Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein genommen oder in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
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Man wird verstehen, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten bereitzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Es sollen keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifiziert werden, dessen Umfang einzig und allein in den Ansprüchen definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die mögliche Nachteile, die oben oder in einem beliebigen Teil der Offenbarung angegeben sind, lösen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Motorsystems, das für den Betrieb mit einem oder mehreren Kraftstoffen unterschiedlicher chemischer und/oder physikalischer Eigenschaften konfiguriert ist.
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2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Motors, der zum Verbrennen von gasförmigem Kraftstoff konfiguriert ist.
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3 und 4 Flussdiagramme, die Verfahren zur Anzeige einer Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor-Verschlechterung gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellen.
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Das Erkennen einer Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor-Verschlechterung ist insbesondere schwierig bei Motoren für komprimiertes Erdgas. Da das Gas in dem Kraftstofftank als komprimiertes Gas gespeichert und über einen Regler vor Erreichen des Zuteilers expandiert wird, verringert sich die Temperatur des Kraftstoffes nach Eintreten in den Regler. Daher kann das Korrelieren der Temperatur des Kraftstoffzuteilers mit anderen messbaren Motortemperaturen wie der Motorkühlmitteltemperatur schwierig sein, insbesondere bei laufendem Motor. Bei Bedingungen hoher Füllraten kann ein isentropes Expansionsmodell verwendet werden, das zum Erfassen der Kühlung des Reglers und Erwärmen des Kraftstoffzuteilers ausgelegt ist, um die Kraftstoffzuteilertemperatur einzuschätzen und die Präzision des Kraftstoffzuteiler-Temperatursensors zu bestimmen. Die Kalibrierung des Modells kann jedoch ressourcenaufwändig sein und es kann daher eine leichtere Rationalitätsprüfung bei geringen Füllbedingungen benutzt werden, bei denen die Temperatur des Kraftstoffzuteilers ungefähr mit der Motorraumtemperatur des Fahrzeugs übereinstimmt. 1 ist ein Diagramm eines Fahrzeugsystems, das ein Kraftstoffsystem aufweist, das zum Abgeben von gasförmigem Kraftstoff an einen Motor konfiguriert ist, und umfasst eine Steuerung, die zum Ausführen der Steuerroutinen von 2 bis 4 konfiguriert ist.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 6. Das Fahrzeugsystem schließt ein Motorsystem 8, ein Steuersystem 14 und ein Kraftstoffsystem 18 ein. Das Motorsystem 8 kann einen Motor 10 mit mehreren Zylindern 30 aufweisen. Der Motor weist einen Motoreinlass 23 und einen Motorauslass 25 aus. Der Motoreinlass 23 weist eine Drossel 62 auf, die mit dem Motoreinlassverteiler 44 über einen Einlassdurchgang 42 in Fluidverbindung steht. Der Motorauslass 25 weist einen Abgasverteiler 48 auf, der in einen Abgasdurchgang 35 führt, der Abgas an die Atmosphäre abgibt, nachdem er eine Emissionssteuerungsvorrichtung 70 durchlaufen hat. Man wird zu schätzen wissen, dass der Motor andere Komponenten aufweisen kann, wie verschiedene Ventile und Sensoren.
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Das Kraftstoffsystem 18 kann einen oder mehrere Kraftstofftanks aufweisen. In dem dargestellten Beispiel ist das Kraftstoffsystem ein Einstoffsystem mit einem Kraftstofftank 20, der zum Speichern von gasförmigem Kraftstoff unter hohem Druck und Zuführen des Kraftstoffes zu dem Motor 10 entlang der Kraftstoffleitung 50 konfiguriert ist. In einem Beispiel kann der gasförmige Kraftstoff komprimierter Erdgas-Kraftstoff oder Autogas sein. Verschiedene Kraftstoffsystemkomponenten wie verschiedene Ventile, Druckregler, Filter und Sensoren können entlang der Kraftstoffleitung 50 gekoppelt sein, wie unten beschrieben.
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In alternativen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem 18 einen oder mehrere zusätzliche Kraftstofftanks zum Abgeben anderer Kraftstoffe mit unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften zu dem Motor entlang der dedizierten Kraftstoffleitungen (nicht dargestellt) beinhalten. Zum Beispiel kann der gasförmige Kraftstoff in Kraftstofftank 20 ein erster Kraftstoff sein, und das Kraftstoffsystem kann einen zweiten flüssigen Kraftstoff wie Benzin, Kraftstoff mit verschiedenen Alkoholkonzentrationen, verschiedene Benzin-Ethanol-Kraftstoffgemische (z. B. E10 und E85) und Kombinationen davon beinhalten.
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Der Kraftstofftank 20 kann über einen Zapfanschluss 54 gefüllt werden. Ein Rückschlagventil 55 kann zwischen dem Kraftstofftank und dem Kraftstoffanschluss zum Sicherstellen des korrekten Kraftstoffflusses gekoppelt sein. Der Kraftstoff kann aus dem Kraftstofftank 20 über den Kraftstoffzuteiler 52 an die Einspritzer von Motor 10 abgegeben werden, wie Beispieleinspritzer 66. Obwohl nur ein einziger Einspritzer 66 dargestellt ist, können für jeden Zylinder 30 zusätzliche Einspritzer bereitgestellt werden. In einem Beispiel, bei dem das Kraftstoffsystem 18 ein Direkteinspritzsystem aufweist, kann der Einspritzer 66 als Direktkraftstoffeinspritzer konfiguriert sein. In einer alternativen Ausführungsform kann das Kraftstoffsystem 18 ein Porteinspritzsystem aufweisen, in dem der Einspritzer 66 als Saugrohr-Kraftstoffeinspritzer konfiguriert sein kann. In noch anderen Ausführungsformen kann jeder Zylinder einen oder mehrere Einspritzer aufweisen, die einen Direkteinspritzer oder einen Saugrohreinspritzer aufweisen. Zum Beispiel kann der Kraftstofftank 20 mit einem Kraftstofftankventil 32 zum Regeln eines Drucks von gasförmigem Kraftstoff, der in die Kraftstoffleitung 50 gegeben wird, gekoppelt sein. Das Kraftstofftankventil 32 kann zum Zuführen eines gasförmigen Kraftstoffes in die Kraftstoffleitung 50 mit einem Druck konfiguriert sein, der geringer ist als der Druck des Kraftstoffes in dem Kraftstofftank, aber höher als der Druck des gasförmigen Kraftstoffes in dem Kraftstoffzuteiler 52. In einem Beispiel ist das Tankventil 32 ein Magnetventil (das hier auch als Niederdruck-Magnetventil bezeichnet wird). Ein Kraftstoffzuteiler-Drucksensor 102 kann zum Bereitstellen einer Einschätzung des derzeitigen Kraftstoffzuteiler-Drucks konfiguriert sein. Ein Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor 104 kann zum Erfassen der Kraftstoffzuteilertemperatur mit dem Kraftstoffzuteiler 52 verbunden sein.
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Der Kraftstofftank 20 kann ferner mit einem Druckregler 34 gekoppelt sein, um eine feste Niederdruck-Zufuhr des gasförmigen Kraftstoffes zu ermöglichen, der dem Kraftstoffzuteiler 52 bereitgestellt wird und von dort dem Einspritzer 66. In einem Beispiel kann der Kraftstofftank 20 den gasförmigen Kraftstoff in einem Druckbereich von 10 bis 700 bar speichern (z. B. 0 bis 100+ psi für Autogas-Kraftstoff, 500 psi für ANG-Kraftstoff, 3000 bis 6000 psi oder 250 bar für komprimierten Erdgas-Kraftstoff und 5000 bis 10.000 psi für Wasserstoffkraftstoff) während der Druckregler 34 den Kraftstoffzuteilerdruck auf einen festen Bereich von 2 bis 40 bar regeln kann (z. B. 2 bis 10 bar für komprimierten Erdgas-Kraftstoff). In dem dargestellten Beispiel ist der Druckregler 34 ein elektronischer Druckregler mit einem mechanischen Druckregler 38, einem Kraftstoffzuteilerventil 36 und einer elektronischen Rückmeldungkomponente 40. Das Kraftstoffzuteilerventil 36 kann ein lastgesteuertes Magnetventil (hier auch als Hochdruck-Magnetventil bezeichnet) sein. Die elektronische Rückmeldungskomponente 40 kann eine Eingabe in Bezug auf den derzeitigen Kraftstoffzuteilerdruck aus dem Kraftstoffzuteilerdrucksensor 104 erhalten und entsprechend den Lastzyklus für das Kraftstoffzuteilerventil 36 einstellen, um auf diese Weise die Öffnung des Ventils einzustellen. Zum Beispiel kann der mechanische Regler den Druck auf 15 bar regeln, während das lastgesteuerte Magnetventil den Druck ferner auf zwischen 5 und 10 bar regeln kann.
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Es versteht sich, dass, obwohl die dargestellte Ausführungsform den Druckregler 34 als elektronischen Regler darstellt, in alternativen Ausführungsformen die Druckregelung nur über einen mechanischen Druckregler 38 durchgeführt werden kann, wobei das Kraftstoffzuteilerventil 36 als ein einfacheres Ein/Aus-Ventil mit elektronischer Rückmeldung konfiguriert werden kann. Durch die Aufnahme einer elektronischen Rückmeldungseingabe kann die Druckregelung jedoch in der elektronischen Reglerausführungsform über die Verwendung eines kleineren, z. B. relativ geringer präzisen, mechanischen Reglers erreicht werden.
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In einigen Ausführungsformen kann ein Prüfventil (nicht dargestellt) zwischen dem Kraftstofftank 20 und dem Druckregler 34 zum Sicherstellen der korrekten Strömung von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank angeordnet sein. Ein Tankausgabeleitungsdrucksensor (oder Druckwandler) 33 kann stromaufwärts von Druckregler 34 und stromabwärts von Kraftstofftank 20 angeordnet sein, um eine Einschätzung des Kraftstoffleitungsdruckes vor der Druckregelung durch den Druckregler 34 bereitzustellen. Das heißt, der Drucksensor 33 kann eine Einschätzung der Kraftstoffdruckeingabe auf der höheren Druckseite des Druckreglers 34 bereitstellen. Ein Vereinigungsfilter (nicht dargestellt) kann auf der unteren Druckseite des Druckreglers 34 angeordnet sein, sodass das Kraftstoffzuteilerventil 36 zwischen dem mechanischen Druckregler 38 und dem Vereinigungsfilter gekoppelt ist.
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Das Kraftstoffsystem 18 kann ferner eine Entlüftung 56 zum Ermöglichen des Druckablasses aufweisen. Spezifisch kann die geschlossene Entlüftung 56 wahlweise als Reaktion auf erhöhte Kraftstoffzuteiler-Drücke zum Entlüften von einigem Kraftstoff in die Kraftstoffleitung 50 geöffnet werden, wodurch der Kraftstoffzuteilerdruck auf den angestrebten Wert reduziert wird. Wenn der Druckregler 34 beispielsweise zum Regeln des Drucks des gasförmigen Kraftstoffes auf 15 bar konfiguriert ist, kann die Entlüftung 56 als Reaktion auf einen Kraftstoffzuleiterdruck von 20 bar geöffnet werden. Durch die Entlüftung von Kraftstoff während erhöhter Kraftstoffzuleiterdrücke können Komponentenschäden aufgrund der verlängerten Aussetzung mit erhöhten Kraftstoffzuleiterdrücken reduziert werden. Während die Entlüftung 56 mindestens einige Druckentlastung bereitstellen kann, kann die Strömung von entlüftetem Kraftstoff andere Probleme verursachen. Daher kann während einiger Bedingungen und als Reaktion auf erhöhte Kraftstoffzuteilerdrücke das Tankventil 32 geschlossen werden, um die Verwendung von gasförmigem Kraftstoff zu reduzieren, zumindest vorübergehend.
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Wie hier mit Bezug auf 2 bis 4 dargestellt ist, können während ausgewählter Bedingungen die Diagnoseroutinen durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob der Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor 104 defekt ist. Zum Beispiel kann bestimmt werden, ob die Ausgabe von dem Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor mit anderen Motortemperaturmessungen korreliert, und, falls nicht, kann die Verschlechterung angezeigt werden sowie entsprechende angemessene Abschwächungsmaßnahmen ergriffen werden, wie zum Beispiel das Melden davon an einen Fahrzeugbediener. Eine andere empfindliche Aktion zum Ersatz des Fehlerwertes ist das Einstellen der Kraftstoffzuteilertemperatur auf die Motorraumtemperatur zum Verwenden während der Motorsteuerroutinen, die auf der Kraftstoffzuteilertemperatur beruhen, wie zum Beispiel die Bestimmung, wie viel Kraftstoff an die Zylinder abzugeben ist. Alternativ kann die Kraftstoffzuteilertemperatur auf eine Temperatur unterhalb der Motorraumtemperatur eingestellt werden, wenn der Kraftstoffdurchsatz hoch ist. Wenn die Komponentenverschlechterung nicht präzise bestimmt und rechtzeitig behoben wird, kann eine ungenaue Bestimmung der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoffzuteiler auftreten, die zu einer falschen Kraftstoffmessung und Verschlechterung der Motorleistung führen kann.
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In Bezug auf 1 kann das Fahrzeugsystem 6 ferner das Steuersystem 14 aufweisen. Das Steuersystem 14 empfängt Informationen von mehreren Sensoren 16 (verschiedene Beispiele davon sind hierin beschrieben) und sendet Steuersignale an mehrere Aktuatoren 81 (verschiedene Beispiele davon sind hierin beschrieben). Als ein Beispiel können die Sensoren 16 die MAP- und MAF-Sensoren 124 und 125 in der Ansaugung aufweisen, Abgassensor 126 und Temperatursensor 127 in dem Auspuff, Drucksensoren 102, 32 an die Kraftstoffleitung bzw. den Kraftstoffzuteiler gekoppelt, Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor 104, usw. Andere Sensoren wie Druck-, Temperatur-, Kraftstofffüllstands-, Luft-/Kraftstoffverhältnis- und Zusammensetzungssensoren können mit verschiedenen Stellen in dem Fahrzeugsystem 6 verbunden sein. Zum Beispiel kann ein Temperatursensor mit einer Batterie (nicht dargestellt) des Fahrzeugsystems 6 oder einer anderen Komponente außerhalb des Motors 10 zum Geben einer Messung (oder Ableitung) der Fahrzeug-Motorraumtemperatur verbunden sein. Als anderes Beispiel können die Aktuatoren Kraftstoffpumpen, Kraftstoffeinspritzer 66, Magnetventile 32 und 36, Druckregler 34 und die Drosselklappe 62 aufweisen. Das Steuersystem 14 kann eine Steuerung 12 aufweisen. Die Steuerung kann Eingabedaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingabedaten verarbeiten und die Aktuatoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingabedaten basierend auf der Anweisung oder des programmierten Codes darin entsprechend einer oder mehrerer der Routinen auslösen. Beispielhafte Steuerroutinen sind hierin in Bezug auf 2 bis 4 beschrieben.
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Die verschiedenen Komponenten des Systems aus 1 ermöglichen ein Verfahren für ein Kraftstoffsystem, das zum Abgeben eines gasförmigen Kraftstoffes an einen Motor konfiguriert ist, umfassend, während einer ersten Bedingung, das Anzeigen der Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor-Verschlechterung, wenn die gemessene Kraftstoffzuteilertemperatur außerhalb eines Schwellenwertbereichs von der gemessenen Motorraumtemperatur liegt, und, während einer zweiten Bedingung, das Anzeigen der Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor-Verschlechterung, wenn die gemessene Kraftstoffzuteilertemperatur über einem Schwellenwert liegt. Die erste Bedingung kann den Leerlauf umfassen und die zweite Bedingung kann ein verlängertes Beschleunigungsereignis mit einem Kraftstoffspeicherwert über dem Speicherschwellenwert umfassen. Ferner können in einigen Ausführungsformen die ersten und zweiten Bedingungen sich jeweils ausschließen.
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Ferner ermöglicht das System aus 1 einem Fahrzeugsystem, umfassend einen Kraftstofftank, der zum Speichern eines gasförmigen Kraftstoffes konfiguriert ist, einen Kraftstoffzuteiler zum Abgeben des gasförmigen Kraftstoffes an einen Motor, und eine Steuerung, die Anweisungen zum Abgeben einer gewünschten Menge von gasförmigem Kraftstoff zu dem Motor bei Rückmeldung von einem Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor umfasst und, während eines Leerlaufs, das Anzeigen der Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor-Verschlechterung, wenn eine gemessene Kraftstoffzuteilertemperatur von einer gemessenen Motorraumtemperatur abweicht.
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Unter Bezug auf 2 wird ein Beispielsverfahren 200 zum Betreiben eines Motorsystems aus 1 mit einem gasförmigen Kraftstoff beschrieben.
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Bei 202 beinhaltet das Verfahren das Einschätzen und/oder Messen von Motorbetriebsbedingungen. Diese können zum Beispiel Motordrehzahl, Drehmomentanforderung, Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit, usw.), Motortemperatur, Kraftstofffüllstand in dem Kraftstofftank, Kraftstoffzuteilerdruck (FRP), Kraftstoffzuteilertemperatur (FRT) usw. einschließen. Bei 204 können Kraftstoffeinspritzdetails (z. B. Menge, Zeitpunkt, usw.) für den gasförmigen Kraftstoff basierend auf den eingeschätzten Betriebsbedingungen bestimmt werden. Zum Beispiel kann eine Kraftstoffmenge, die in dem Kraftstoffzuteiler gespeichert ist, basierend auf den gemessenen FRP und FRT bestimmt werden und die Dauer der Kraftstoffeinspritzung kann basierend auf der Kraftstoffmenge in dem Kraftstoffzuteiler eingestellt werden. Entsprechend kann bei 206 der Motor mit Einspritzung des gasförmigen Kraftstoffes betrieben werden.
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Es versteht sich, dass die oben genannten Schritte auch in einem Einstoffsystem angewendet werden können. Wenn das Kraftstoffsystem ein Mehrstoff-System ist (z. B. ein Zweistoffsystem mit einem primären gasförmigen Kraftstoff und einem zweiten flüssigen Kraftstoff) können zusätzliche Schritte das Bestätigen der Fahrer-Kraftstoffauswahl einschließen und ob eine ausreichende Menge an ausgewähltem Kraftstoff zum Bereitstellen der gewünschten Kraftstoffeinspritzung ausgewählt wurde.
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Bei 208 kann eine Rationalitätsprüfung auf dem FRT-Sensor durchgeführt werden. Während der ausgewählten Bedingungen bei laufendem Motor kann die Ausgabe des FRT-Sensors mit anderen Motortemperaturmessungen korreliert werden, wie Motorraumtemperatur, um die Funktionsweise des FRT-Sensors zu prüfen. Ferner kann in einigen Ausführungsformen eine eingeschätzte FRT basierend auf den Kraftstoffsystembedingungen berechnet werden, wie Kraftstofftankdruck, Kraftstoffzuteilerdruck, usw. und die gemessene FRT kann mit der geschätzten FRT verglichen werden. Beispielsverfahren zum Durchführen der Rationalitätsprüfung der FRT werden unten in Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.
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Bei 210 wird bestimmt, ob der FRT-Sensor defekt ist. Wenn nicht, wird Verfahren 200 beendet. Wenn die FRT-Sensorverschlechterung von einer oder mehreren Rationalitätsprüfungen angezeigt wird, geht Verfahren 200 zu 212, um einem Fahrzeugbediener den defekten Sensor zu melden, zum Beispiel durch Beleuchten einer Fehlerleuchte und/oder Einstellen eines Diagnosecodes. Bei 214 wird die eingeschätzte FRT basierend auf dem Verfahren 400 bestimmt, das in Bezug auf 4 beschrieben wurde, und kann für bestimmte Kraftstoffeinspritzungsdetails verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Motorraumtemperatur als Ersatz für die Kraftstoffzuteilertemperatur verwendet werden, wenn der Kraftstoffzuteiler-Temperatursensor defekt ist, um die Kraftstoffeinspritzungsdetails zu bestimmen. Verfahren 200 wird dann beendet.
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Unter Bezug auf 3 wird ein Beispielsverfahren 300 für eine erste Rationalitätsprüfungsroutine dargestellt, die zum Bestimmen durchgeführt wird, ob die Verschlechterung eines FRT-Sensors eingetreten ist. Eine zweite Beispielsrationalitätsprüfungsroutine ist in Verfahren 400 von 4 dargestellt. In einer Ausführungsform können die Routinen in einer vorbestimmten Reihenfolge in Bezug auf die erste Routine durchgeführt werden, die vor der zweiten Routine durchgeführt wird, oder sie können gleichzeitig durchgeführt werden. In alternativen Ausführungsformen kann die Reihenfolge jedoch unterschiedlich sein, oder eine Diagnoseroutine kann basierend auf den vorherrschenden Fahrzeugbedingungen ausgewählt werden.
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Bei 302 beinhaltet das Verfahren das Bestimmen, ob der Motor im Leerlauf betrieben wird. Leerlaufbedingungen können basierend auf der Motordrehzahl und -last, Betrieb einer Leerlaufdrosselklappe usw. erkannt werden. Ferner können in einigen Ausführungsformen die Leerlaufbedingungen einen geringen Kraftstoffdurchsatz an den Motor einschließen. Wenn Leerlaufbedingungen erkannt werden, geht das Verfahren 300 zu 304, um die gemessene FRT aus dem FRT-Sensor mit der Motorraumtemperatur zu vergleichen. Die Unterhauben-Temperatur (UHT) kann von einem Sensor in dem Fahrzeug erkannt werden, wie einem Sensor, der mit einer Batterie oder anderen Komponente, die extern von dem Motor ist, verbunden ist. Während der Leerlaufbedingungen gibt das Kraftstoffsystem eine relativ geringe Menge Kraftstoff an den Motor ab. Aufgrund der geringen Füllrate kann eine relativ geringe Menge Kraftstoff durch den Regler zu dem Kraftstoffzuteiler strömen und/oder der Kraftstoff in dem Zuteiler kann sich für einen Zeitraum sammeln, der lang genug ist, um sich der Fahrzeugtemperatur anzugleichen. Während der Leerlaufbedingungen kann die FRT daher ungefähr gleich der UHT sein. Bei 306 wird bestimmt, ob die FRT innerhalb eines Schwellenwertbereichs der UHT liegt. Der Schwellenwertbereich kann innerhalb von 5 % der UHT, 10 % der UHT oder in einem anderen geeigneten Bereich liegen. Wenn die FRT innerhalb des Schwellenwertbereichs der UHT liegt, geht das Verfahren 300 zu 308, um eine Nicht-Verschlechterung des FRT-Sensors anzuzeigen. Verfahren 300 wird dann beendet. Wenn bei 306 jedoch bestimmt wird, dass die FRT nicht innerhalb eines Schwellenwertbereichs der UHT liegt, geht das Verfahren zu 310, um die FRT-Sensor-Verschlechterung anzuzeigen und Verfahren 300 wird beendet.
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Zurück bei 302 geht das Verfahren, wenn bestimmt wurde, dass der Motor nicht im Leerlaufbetrieb ist, zu 312, um zu bestimmen, ob der Motor sich in einem verlängerten Beschleunigungsereignis mit einem vollen Kraftstofftank befindet. Wenn der Kraftstofftank seine maximale oder nahezu maximale Speicherkapazität aufweist, wie nach einer Tankauffüllung, kann der gasförmige Kraftstoff, der in dem Tank gespeichert ist, unter maximalem Druck stehen. Während eines verlängerten Beschleunigungsereignisses und bei maximaler Kraftstofffüllrate, fällt der Druck in dem Regler ab, weil der hohe Tankdruck hoch ist, wodurch ein Abfall der Gastemperatur vor dem Eintritt in den Kraftstoffzuteiler verursacht wird. Daher liegt kalter Kraftstoff in dem Kraftstoffzuteiler vor, wenn ein verlängertes Beschleunigungsereignis mit einem im Wesentlichen vollen Kraftstofftank auftritt. Das verlängerte Beschleunigungsereignis kann eine Zunahme der Motordrehzahl umfassen, die für eine Zeitdauer von mehr als einer Schwellenwertmenge anhält, wie eine Sekunde, fünf Sekunden, usw. In anderen Ausführungsformen kann das verlängerte Beschleunigungsereignis ein anderes geeignetes Ereignis umfassen, das in maximalen oder nahezu maximalen Versorgungsraten resultiert. Wenn bei 312 bestimmt wird, dass der Motor sich nicht in einem verlängerten Beschleunigungsereignis mit einem vollen Tank befindet, wird das Verfahren 300 beendet. Wenn der Motor sich in einer verlängerten Beschleunigung mit vollem Tank befindet, geht das Verfahren 300 zu 314, um zu bestimmen, ob die FRT wie von dem FRT-Sensor ermittelt über einem Schwellenwert liegt. Der Temperaturschwellenwert kann eine geeignete Temperatur darunter sein, die einen maximalen Druckabfall in dem Regler anzeigt, und kann von dem Typ des gasförmigen Kraftstoffes, dem maximalen Druck des Kraftstofftanks, der Länge des Beschleunigungsereignisses, Füllrate, usw. abhängen, oder kann ein fester Schwellenwert sein, wie 0 ºC in einer Ausführungsform oder –100 ºC in einer anderen Ausführungsform. Es sind andere Schwellenwerttemperaturen möglich.
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Wenn die FRT über dem Schwellenwert liegt, geht das Verfahren 300 zu 310 mit angezeigter FRT-Sensor-Verschlechterung und das Verfahren 300 wird beendet. Wenn die FRT nicht über einem Schwellenwert liegt, hat der FRT-Sensor das kalte Gas, das in den Zuteiler eintritt, als Ergebnis des Druckabfalls am Regler ermittelt und daher wird keine Sensor-Verschlechterung bei 308 angezeigt. Verfahren 300 wird dann beendet.
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Unter Bezug auf 4 schließt das Verfahren 400 bei 402 das Bestimmen ein, ob die Kraftstoffrate über einem Schwellenwert liegt. Die Kraftstoffrate kann basierend auf der Motordrehzahl und -last abgeleitet werden oder basierend auf dem Füllsignal bestimmt werden, das von der Steuerung an die Kraftstoffeinspritzer gesendet wird. Der Kraftstoffratenschwellenwert kann ein Schwellenwert sein, der eine relativ hohe Kraftstoffrate anzeigt, zum Beispiel eine Rate von maximal 80 %. Wenn die Kraftstoffrate unter dem Schwellenwert liegt, wird Verfahren 400 beendet. Wenn die Kraftstoffrate über dem Schwellenwert liegt, geht das Verfahren 400 zu 404, um eine Regleraustrittstemperatur einzuschätzen. Während des Betriebs mit hohen Kraftstofffüllraten kann die FRT basierend auf bestimmten Parametern des Kraftstoffsystems eingeschätzt werden, die den Gesetzen der isentropen Expansion in dem Regler folgen. Die Regleraustrittstemperatur kann unter einigen Bedingungen gleich der Kraftstoffzuteilertemperatur sein, wenn der Regler zum Beispiel ein Regler ohne Kühlmittel ist oder wenn der Kraftstoff in dem Kraftstoffzuteiler nicht von der umgebenden Luft- bzw. Kühlmitteltemperatur erwärmt wird. Die Regleraustrittstemperatur (und damit die FRT) können basierend auf dem Kraftstofftankdruck (FRP), der Kraftstofftanktemperatur (FTT), Kraftstoffzuteilerdruck (FRP) und Motortemperatur (ECT) unter Verwendung der folgenden Gleichung eingeschätzt werden: FRT = FTT·(FRP/FTP)^((k – 1)/k), worin k das spezifische Wärmeverhältnis des gasförmigen Kraftstoffes ist.
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In einem Beispiel, wenn der gasförmige Kraftstoff komprimiertes Erdgas, bestehend aus Methan, ist, ist das spezifische Wärmeverhältnis 1,299 und, bei einem typischen FRP von 9 bar und FTT von 27 ºC ist die eingeschätzte FRT eine Funktion des FTP, der schwanken kann, wenn die Kraftstoffspeicherfüllstände abnehmen. Für einen FTP von 9 bar ist FRT gleich FTT, weil keine Expansion in dem Regler (Kraftstoffzuteiler-Druck und Kraftstofftankdruck sind gleich) vorliegt. FRT = 27·(9/9)^0,2307 = 27°C
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Wenn der FTP nach z. B. einer Tankfüllung zunimmt, nimmt die FRT ab, weil der Druck an dem Regler abnimmt: FRT = 27·(9/250)^0,2307 = –134°C
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Unter anderen Bedingungen kann die Regleraustrittstemperatur angepasst werden, um die Kühlung an dem Regler durch ein Kühlmittel zu bewirken, und/oder, um die Erwärmung des Kraftstoffes während seiner Befindlichkeit in dem Kraftstoffzuteiler zu bewirken, um die FRT bei 406 einzuschätzen. In einem Beispiel kann der Kühlmittelstrom in den Regler ein konstanter Strom von Kühlmittel bei etwa ECT sein. Die Erwärmung des Kraftstoffes in dem Zuteiler kann eine Funktion der ECT, der Zylinderkopftemperatur oder der Motorraumtemperatur sein.
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Bei 408 wird die von dem Sensor gemessene FRT mit der eingeschätzten FRT, die bei 404 und 406 oben eingeschätzt wurde, verglichen und bestimmt, ob die gemessene FRT innerhalb eines Schwellenwertbereiches der geschätzten FRT liegt. Der Schwellenwertbereich kann innerhalb von 5 % der geschätzten FRT, 10% oder in einem anderen geeigneten Bereich liegen. Wenn die gemessene FRT innerhalb des Schwellenwertbereichs liegt, geht das Verfahren 400 zu 410, um keine Verschlechterung anzuzeigen, und dann wird das Verfahren 400 beendet. Wenn die gemessene FRT nicht innerhalb des Schwellenwertbereichs der eingeschätzten FRT liegt, geht das Verfahren 400 zu 412 zur Anzeige der FRT-Sensor-Verschlechterung und das Verfahren 400 wird beendet.
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Daher stellen die oben vorgestellten Verfahren in Bezug auf 2 bis 4 die Abgabe eines gasförmigen Kraftstoffes an einen Motor über einen Kraftstoffzuteiler bereit. Der FRT-Sensor kann überwacht werden, um sicherzustellen, dass die Ausgabe des FRT-Sensors rational ist und, wenn nicht, kann die Verschlechterung angezeigt werden. In einer Ausführungsform kann, wenn die Verschlechterung über eine der Korrelationen mit UHT angezeigt ist, die Ermittlung von kaltem Kraftstoff während einer langen Beschleunigung mit einem Kraftstofftank oder der Vergleich mit der geschätzten FRT die Verschlechterung in Verfahren 200 angezeigt werden und die Abschwächungsmaßnahme ergriffen werden. In anderen Ausführungsformen werden jedoch mehr als ein Rationalitätsprüfungsmechanismus durchgeführt und, wenn jeder einzelne Mechanismus die Verschlechterung anzeigt, wird die Abschwächungsmaßnahme ergriffen. Wie oben in Bezug auf 2 erklärt, können Abschwächungsmaßnahmen die Meldung an einen Fahrzeugbediener und das Einstellen eines Diagnosecodes beinhalten. Wenn die Routine zum Einschätzen der FRT ausgeführt wurde (z. B. die Routine aus 4), kann die geschätzte FRT zum Berechnen der Kraftstoffmenge in dem Zuteiler beispielsweise beim Bestimmen von Kraftstoffeinspritzmengen verwendet werden. Ferner können in einigen Ausführungsformen, wenn die FRT-Sensor-Verschlechterung angezeigt wurde, zusätzliche Motorparameter angepasst werden. Zum Beispiel kann zum Verhindern von geringen Kraftstoffzuteilertemperaturen, die zu einer Kondensierung von gasförmigen Kraftstoff oder anderen Motorverschlechterungen führen können, das Motordrehmoment eingeschränkt werden, um die Kraftstofffüllraten zu reduzieren, wodurch die Kraftstoffzuteilertemperatur näher an die Motorrraumtemperatur gebracht wird.
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Man wird zu schätzen wissen, dass die Konfigurationen und Verfahren, die hier offenbart sind, beispielhaft sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn zu betrachten sind, weil zahlreiche Variationen davon möglich sind. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, 4-Boxermotor und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
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Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden, hervor. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder ein Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente beinhalten und zwei oder mehrere solcher Elemente weder erforderlich machen noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch die Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, die im Hinblick auf die ursprünglichen Ansprüche einen breiteren, engeren, den gleichen oder einen anderen Schutzbereich aufweisen, sollen in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten sein. Zeichenerklärung
| Fig. 2 |
| 202 Motorbetriebsbedingungen einschätzen und/oder messen |
| 204 Kraftstoffeinspritzung (z. B. Menge, Zeitpunkt, usw.) von gasförmigem Kraftstoff basierend auf den eingeschätzten Betriebsbedingungen bestimmen |
| 206 Motor mit bestimmter Kraftstoffeinspritzung von gasförmigem Kraftstoff betreiben |
| 208 Rationalitätsprüfung für FRT-Sensor durchführen (FIG. 3–4) |
| 210 Sensor defekt? |
| 212 Fahrzeugbediener melden und Diagnosecode einstellen |
| 214 Eingeschätzte FRT zum Bestimmen der Kraftstoffeinspritzung verwenden |
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| Fig. 3 |
| 302 Motor im Leerlauf? |
| 312 Verlängerte Beschleunigung bei vollem Tank? |
| 304 Gemessene FRT mit UHT vergleichen |
| 314 FRT über Schwellenwert? |
| 306 FRT innerhalb des Schwellenwertbereichs von UHT? |
| 310 FRT-Sensorverschlechterung angezeigt |
| 308 Keine Verschlechterung angezeigt |
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| Fig. 4 |
| 402 Kraftstoffrate über Schwellenwert? |
| 404 Regleraustrittstemp. basierend auf FTT, FTP, FRP, ECT einschätzen |
| 406 Kühlmittelströmung durch Regler und/oder Heizung in Zuteiler anpassen |
| 408 Liegt die gemessene FRT innerhalb des eingeschätzten Bereichs? |
| 412 FRT-Sensorverschlechterung angezeigt |
| 410 Keine Verschlechterung angezeigt |
