MXPA02004195A - Metodo y sistema para evaluar de manera predictiva el funcionamiento de una bomba de combustible en una locomotora. - Google Patents
Metodo y sistema para evaluar de manera predictiva el funcionamiento de una bomba de combustible en una locomotora.Info
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Abstract
Se proporcionan un metodo y sistema para determinar la degradacion del funcionamiento de la bomba de combustible en un vehiculo (10) que tiene un motor de combustion interna (58). El metodo permite monitorear una senal que indica el valor de combustible suministrado por la bomba de combustible (5o) en base a un primer conjunto de condiciones ambientales y de operacion. El metodo ademas permite ajustar el valor de la senal monitoreada en cuanto a desviaciones de un valor de combustible nominal calculado en base a un segundo conjunto de condiciones ambientales y de operacion para generar un valor-de combustible ajustado. El metodo ademas permite comparar el valor del valor de combustible ajustado contra el valor de combustible nominal para determinar el funcionamiento de la bomba.
Description
MÉTODO Y SISTEMA PARA EVALUAR DE MANERA PREDICTIVA EL FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA DE COMBUSTIBLE EN UNA i LOCOMOTORA
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La presente invención está relacionada generalmente con locomotoras que tiene un motor de combustión interna, y, más específicamente con un sistema y método para pronosticar fallas inminentes del sistema de suministro de combustible en la locomotora. Como se podrá apreciar por aquellos expertos en la técnica, una locomotora es un sistema electromecánico complejo compuestos de varios subsistemas complejos. Cada uno de estos subsistemas, como' el subsistema de suministro de combustible, está construido a partir de componentes que con el tiempo fallan. La habilidad de automáticamente pronosticar fallas antes de que ocurran en los subsistemas de locomotora es deseable por varias razones. Por ejemplo, en el caso del subsistema de suministro de combustible, esta habilidad es importante para reducir la ocurrencia de las fallas primarias que dan como resultado el paro del transporte de pasajeros y de cargamento. Estas fallas pueden ser muy costosas en términos de ingresos perdidos debido a la entrega de cargamento demorada, I pérdida de productividad de los pasajeros, otros trenes demorados debido al que falló, y reparación en sitio costosa de la locomotora
con fallas. Además, algunas de estas fallas primarias pueden dar i como resultado fallas secundarias que a su vez dañan otros subsistemas y/o componentes. Se podrá apreciar adicionalmente que la habilidad de pronosticar fallas antes de que ocurran en el subsistema de suministro de combustible permitiría conducir un mantenimiento basado en condición, es decir, un mantenimiento convenientemente programado en el tiempo más apropiado en base a la información estadística y probabilísticamente más significativa, en comparación con un mantenimiento realizado a pesar de la condición actual de los subsistemas como sería el caso si el mantenimiento se realiza de manera rutinaria independientemente si el subsistema actualmente necesita el mantenimiento o no. No es necesaria decir, que se cree que un mantenimiento basado en condición de cómo resultado un mantenimiento y operación económicamente más eficiente de la locomotora debido a ahorros substancialmente grandes en cuanto a costo. Además, dicho tipo' de mantenimiento proactivo y de alta calidad creará clientela inmensurable pero muy real, generada debido a la incrementada satisfacción del cliente. Por ejemplo, cada cliente muy probablemente experimentará operaciones de mantenimiento y de transporte mejoradas que son aún más eficiente y confiablemente llevadas a cabo mientras que se mantienen los costos bajos ya que un mantenimiento basado en condición de la locomotora simultáneamente dará como resultado la disminución del costo de mantenimiento y mejorairá la confiabilidad de la locomotora.
«flgj,jj_,fe,l~H. ¿. ^?~Ht .l?A.^,tfrÍ¡t*j?¡b*, Previos intentos para solucionar los aspectos antes mencionados generalmente se han limitado a diagnósticos después de que ha ocurrido un problema, en comparación a los pronósticos, es decir, predecir una falla antes de que ocurra. Por ejemplo, los intentos previos para diagnosticar problemas que ocurren en una locomotora se han realizado por medio de personal experimentado que tienen experiencia y entrenamiento individual profundos trabajando con locomotoras. Típicamente, estos individuos con experiencia utilizan la información disponible que ha sido registrada en un registro. Revisando el registro, los individuos con experiencia utilizan su experiencia y entrenamiento acumulados para mapear incidentes que ocurren en los subsistemas de la locomotora con relación a los problemas que pueden causar los incidentes. Si el escenario de incidente-problema es simple, entonces este enfoque trabaja bastante bien para diagnosticar problemas. Sin embargo, si el escenario de incidente-problema es complejo, entonces es muy difícil diagnosticar y corregir cualquier falla ¡asociada con el incidente y mucho menos pronosticar los problemas antes de que ocurran. Actualmente, se están utilizando algunos sistemas basados en computadora para automáticamente diagnosticar los problemas en una locomotora para poder solucionar algunas de las desventajas asociadas al basarse completamente en el personal con experiencia. Una vez más, el énfasis en dichos sistemas basados en computadora es diagnosticar problemas a medida que ocurren, en comparación a
pronosticar los problemas antes de que ocurran. Típicamente, un sistema basado en computadora utiliza un mapeo entre los síntomas observados de las fallas y los problemas de equipo utilizando técnicas como cuadros de búsqueda, matrices de síntoma-problema y reglas de producción. Estas técnicas pueden funcionar bien para sistemas simplificados que tienen simples mapeos entre síntomas y problemas. Sin embargo, equipo y diagnósticos de proceso complicados muy pocas veces tienen simples correspondencias entre los síntomas y los problemas. Desafortunadamente, como se sugirió anteriormente, la utilidad de estas técnicas ha sido generalmente limitada ha diagnósticos y de este modo aún los sistemas basados en computadora no han sido capaces de proporcionar una solución efectiva para ser capaces de predecir fallas antes de que ocurran. En vista de las consideraciones antes mencionadas, existe una necesidad general para tener la capacidad de rápida y eficientemente pronosticar cualquier falla que probablemente ocurra en el subsistema de suministro de combustible l de la locomotora, mientras que al mismo minimizar la necesidad de la interacción humana y optimizar las necesidades de reparación y mantenimiento del subsistema para ser capaz de tomar una acción correctiva antes de que ocurra cualquier falla.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN
Hablando en general, la presente invención cumple con las
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necesidades antes mencionadas proporcionando un método para determinar la degradación del funcionamiento de la bomba de combustible en un vehículo que tiene un motor de combustión interna. El método permite monitorear una señal que indica un valor de combustible calculado suministrado por la bomba de combustible en base a un primer conjunto de condiciones ambientales y de operación. El valor de combustible calculado constituye un primer valor de combustible. Se proporciona un valor de combustible nominal en base a un segundo conjunto de condiciones ambientales y de operación. El valor de combustible nominal constituye un segundo valor de combustible. El método además permite ajustar el valor de uno de entre el primer y segundo valor de combustible para explicar las diferencias entre el primer y segundo conjunto de condiciones. Un paso de comparar permite la comparación del valor del valor de combustible ajustado contra el valor de combustible nominal para determinar el funcionamiento de la bomba. La presente invención además cumple con las necesidades antes mencionadas proporcionando un sistema para determinar la degradación del funcionamiento de la bomba de combustible en una locomotora que tiene un motor de combustión interna. El sistema incluye un monitor de señal acoplado para monitorear una señal que indica un valor de combustible calculado suministrado por la bomba de combustible en base a un primer conjunto de condiciones ambientales y de operación. El valor de combustible calculado constituye un primer valor de combustible. La meimoria se configura para almacenar un valor de combustible nominal en base a un segundo conjunto de condiciones ambientales y de operación. El valor de combustible nominal constituye un segundo valor de combustible. Un primer módulo se acopla al monitor de señal para ajustar uno de entre el primer y segundo valor de combustible con relación al otro para explicar las diferencias entre el primer y segundo conjunto de condiciones. Un segundo módulo se acopla al primer módulo para recibir el valor de combustible ajustado. El segundo módulo está configurado para comparar el valor del valor de combustible ajustado contra el otro valor de combustible para determinar el funcionamiento de la bomba.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Las características y ventajas de la presente invención serán evidentes al leer la siguiente descripción detallacja de la invención en conjunto con los dibujos anexos en los cuales: La Figura 1 muestra una vista esquemática ejemplar de una locomotora; La Figura 2 muestra una vista de un subsistema de suministro de combustible ejemplar; La Figura 3 es un diagrama de flujo ejemplar de un método para predecir fallas inminentes en el subsistema de la Figura 2; La Figura 4 ilustra un diagrama de flujo ejemplar que permite monitorear el funcionamiento del subsistema de suministro de
Elf- t't?H-tf it *-MÍÍrf- ^^ ^ >*^?~.-^.* ^?»,~?.-,.**¿ aatM combustible; La Figura 5 ¡lustra detalles adicionales con respecto al diagrama de flujo mostrado en la Figura 3; La Figura 6 muestra una representación del diagrama de flujo del sistema procesador que puede utilizarse para predecir fallas inminentes en el subsistema de la Figura 2; y La Figuras 7A y 7B, muestran funciones de distribución de probabilidad ejemplares para diferentes modos de falla del subsistema de suministro de combustible en donde la función de distribución de la Figura 7A no está compensada, mientras que la función de distribución de la Figura 7B sí está comlpensada.
DESCRIPCIÓN DET ALL ADA DE L A INVENCIÓN
La Figura 1 muestra una vista esquemática Ide una locomotora 10, que puede ser ya sea una locomotora CA o CD. Como se podrá apreciar por aquellos expertos en la técnica, la locomotora 10 está compuesta de varios subsistemas relativamente complejos, cada uno realizando funciones separadas. A manera de antecedente, algunos de los subsistemas y funciones se mencionarán más adelante. Un subsistema de aire y de freno de aire 12 proporciona aire comprimido en la locomotora, que utiliza el aire comprimido para activar los frenos de aire de la locomotora y los vagones detrás de la misma. Un subsistema de alternador auxiliar 14 alimenta todo el equipo
auxiliar. En particular, el subsistema 14 suministra energía directamente a un motor soplador auxiliar y un motor de expulsión. Otro equipo en la locomotora es alimentado a través de un saltador de ciclo. Una batería suministra energía a un subsistema de cigüeñal 16 para iniciar la operación de un motor a diesel para la operación de una barra colectora de CD y un sistema HVAC. La'barra colectora de CD a su vez proporciona voltaje para mantener la batería a una carga óptima. El subsistema de comunicaciones recolecta, distribuye y muestra datos de comunicación a través de toda locomotora que opera en operaciones de arrastre que utilizan locomotoras múltiples.
Un subsistema de señal de cabina 18 enlaza el margen lateral al sistema de control de tren. En particular, el sistema 18 recibe señaTes codificadas de los rieles a través de receptores de vía localizados en la parte frontal y trasera de la locomotora. La información recibida se utiliza para informar al operador de la locomotora del límite de velocidad y del modo de operación. Un subsistema de control de energía distribuido proporciona una capacidad de control remoto de composiciones de locomotora múltiples en cualquier lugar en el tren. También proporciona control de energía de tracción para el frenado y el motor, al igual que el control de freno de aire. Un subsistema de enfriamiento de motor 20 proporciona los medios mediante los cuales el motor y los otros componentes
Uj i i.-^, expulsan calor al agua de enfriamiento. Además, minimiza el ciclo térmico del motor manteniendo una temperatura de motor óptima a través del rango de carga y evita el sobrecalentamiento en los túneles. El un subsistema de final de tren proporciona comunicación entre la cabina de la locomotora y el último vagón por medio de un enlace de radio para el propósito de frenado de emergencia. Un subsistema de ventilación de equipo 22 proporciona los medios para enfriar el equipo de locomotora. Un subsistema de grabación de eventos registra los datos FRA requeridos y los datos definidos limitados para la evaluación del operador y la investigación de accidentes. Por ejemplo, dicha grabadora puede almacenar aproximadamente 72 horas o más de datos. Por ejemplo, en el caso de una locomotora que utiliza uno o más motores de combustión interna, como un motor a diesel o un motor primario 208 que proporciona torsión al alternador para alimentar los motores de tracción y los subsistemas auxiliares, un subsistema de monitoreo de combustible proporciona medios para monitorear el nivel del combustible y proporcionar información a la tripulación. Es de particular interés para esta invención, y como se discutirá con detalle más adelante en el contexto de la Figura 2, que un subsistema de suministro de combustible proporcione medios para suministrar una cantidad medida con precisión de Combustible a cada uno de los cilindros del motor, por ejemplo, 8, 12, 16 o más cilindros.
Como se sugirió anteriormente, es deseable desarrollar una estrategia de diagnóstico predictiva que sea adecuada para pronosticar fallas inminentes en el subsistema de suministro de combustible. Un subsistema de posición global utiliza señales
NAVSTAR de satélite para proporcionar una posición exacta, mediciones de altitud y de velocidad para el sistema de control. Además, también proporciona una referencia UTC precisa al sistema de control. Un subsistema de paquete de comunicación móvil proporciona el enlace de datos principal entre la locomotora y el margen lateral por medio de una radio adecuada (por ejemplo, una radio de 900 MHz). Un subsistema de propulsión 24 proporciona los medios para mover la locomotora. También incluye los motores de tracción y la capacidad de frenado dinámico. En particular, el subsistema de propulsión 24 recibe energía eléctrica del alternador de tracción y a través de los motores de tracción la convierte en movimiento locomotor. El subsistema de propulsión puede incluir detectores de velocidad que miden la velocidad de las ruedas que puede utilizarse en combinación con otras señales para controlar el deslizamiento o frenado de las ruedas ya sea durante los modos de frenado o de motor de utilizando la técnica de control bien entendida por aquellos expertos en la técnica. Un subsistema de recursos compartidos incluye los dispositivos
(--^.¿inW- — - ? ii='ii iljtl I de comunicación l/O, que son compartidos por subsistemas múltiples. Un subsistema de alternador de tracción 26 convierte la energía mecánica a energía eléctrica la cual entonces se proporciona al sistema de propulsión. Un subsistema de control de vehículo lee la información introducida por el operador y determina los modos de operación de la locomotora. Los subsistemas antes mencionados son monitoreados por uno o más controladores locomotores, como un sistema de control locomotor 28 localizado en la locomotora. El sistema de control locomotor 28 mantiene un registro de cualquiera de los incidentes que ocurren en los subsistemas con un registro de incidentes. Un subsistema de diagnóstico a bordo 30 recibe la información de incidentes suministrada del sistema de control y mapea algunos de los incidentes grabados a los indicadores. Los indicadores son representativos de síntomas que se puede observar detectados en los subsistemas. Además, la información antecedente con respecto a un subsistema de diagnóstico ejemplar puede encontrarse en la patente de E. U. A. No. 5,845,272, asignada al mismo dueño de la presente invención. La Figura 2 muestra un subsistema 50 , de suministro de combustible ejemplar que incluye un controlador de excitación 52 el cual está conectado a una unidad de gobierno electrónica (EGU) o un controlador de motor 54. Como se podrá apreciar por aquellos expertos en la técnica, el controlador de excitación expide una señal de motor comandada RPM la cual es suministrada al EGU 54. El EGU 54 a su vez expide una señal de control de bomba de I combustible para proporcionar control electro-mecánico a una bomba de combustible de alta presión 56. La bomba de combustible 56 a su vez se conecta a un inyector de combustible respectivo para suministrar combustible a un cilindro dado del motor 58. El motor 58 puede ser un motor de combustión interna, como un motor a diesel que puede tener múltiples cilindros y proporciona energía mecánica a un generador que suministre energía eléctrica a, por ejemplo, los motores de tracción en una locomotora. Como se podrá apreciar por aquellos expertos en la técnica, el parámetro de valor de combustible, es decir, la cantidad de combustible que será suministrada a cada cilindro de motor se ajusta hacia arriba o hacia abajo por el controlador EGU para poder mantener la velocidad del motor constante a medida que la carga de operación de la locomotora varia o a medida que las bombas de combustible individuales se desgastan o fallan, o a medida que la locomotora opera en condiciones ambientalmente demandantes, como a una temperatura ambiental o una presión barométrica substancialmente bajas, o al viajar a través de un túnel lo cual pudiera dar como resultado temperaturas ambientales relativamente altas, etc. Como se describirá con detalle más adelante, un cálculo el valor de combustible calculado por el controlador EGU es útil para determinar si alguna de las bombas de combustible ha ya sea fallado o ha empezado a mostrar grados variables de deterioro. En el caso
ítl.í ¡ LL A *.*M—. ailMfcMIM-^^ i^a.^i.M^^at .., ,n ¡§ de que una o más bombas, sencillas o en combinación, fallen en cuanto a funcionamiento dentro de niveles aceptabiles, esta condición efectivamente da como resultado un número menor total de bombas disponibles para inyectar combustible en el motor 58. A manera de ejemplo, el desgaste de varios componentes dentro de la bomba puede causar que la bomba suministre una vez combustible o provoque que la bomba no suministre ningún combustible a su inyector de combustible respectivo. Los modosl de falla críticos deben incluir descaste de asiento de válvula, cavitación de estator, bandas flojas o rotas, y otras fallas. En el caso de que cualquiera de estas condiciones esté presente, pueden resultar algunos de los efectos primarios como se sugirió anteriormente, en la bomba no suministrando ningún combustible, o suministrando una cantidad más baja de combustible que bajo condiciones operativas estándar. Por ejemplo, para una señal de llamada de nudo de 8, una bomba de combustible puede tener una velocidad de suministro de combustible de aproximadamente 1450 milímetros cúbicos por movimiento. Se podrá apreciar, sin embargo, que a medida que la bomba se desgasta, la bomba puede requerir más "en tiempo" solenoide para suministrar la misma cantidad de combustible debido a presiones de inyección de combustible más bajas a través de la misma restricción física, como el diámetro de una boquilla de inyector. En otra ventaja de la presente invención, es deseable utilizar señales existentes que estén disponibles sin tener que incluir detectores adicionales en la locomotora.. En particular, existe una señal de retroalimentación
¡é^^to ML¿ suministrada por un controlador EGU 54 que indica el espacio de pistón de energía y el monitoreo de esta señal, a través de una función de transferencia adecuada o una relación matemática, permite calcular de manera exacta el valor e combustible en base a la siguiente ecuación: PFV = K,-(K2 x LVDT), Ec. 1 en donde K1 y K2 son constantes experimental y/o empíricamente derivadas y LVDT es una señal que indica el espacio de pistón de energía (PPG) como podría suministrarse por un transductor de desplazamiento. Como se podrá apreciar por aquellos expertos en la técnica, esta es una técnica que puede utilizarse para medir el valor de combustible y es análoga a la medición de una posición de válvula moderadora. Como se indica en el bloque 60 en la Figura 2, existe un número de condiciones externas y otros factores que pueden afectar el valor actual del valor del combustible actualmente suministrado por la bomba de combustible 56. Ejemplos de dichos factores y condiciones externas pueden incluir la altitud donde opera la locomotora, la temperatura ambiental, si la locomotora está viajando en un túnel ya que el viaje dentro de un túnel puede dar como resultado en temperatura de operación incrementada, variación de locomotora a locomotora, edad de la bomba de combustible y el tipo de calidad de combustible utilizado por la locomotora, como octanaje de combustible o nivel de cetano o valor de calentamiento y los similares. De este modo, sería particularmente deseable ajustar el valor de la señal PPG
i** * *****.**** ...
monitoreada en cuanto a desviaciones del valor de combustible predicho obtenido de la ecuación 1 anterior. El valor de combustible ajustado (AFV) puede calcularse en base a la siguiente ecuación: AFV = PFV/KATXKBPXKFTXKFQXKL-LXKAGE, EC. 2
5 en donde PFV es el valor de combustible predicho y KAt. KBp,
KFQ, KL- y KAGE denota un factor de ajuste correctivo respectivo que corresponde respectivamente a las variables externas predeterminadas siguientes: temperatura de aire, presión barométrica, calidad de combustible y temperatura de combustible.
10 En base al análisis de datos que se ha realizado en los datos recolectados, se ha encontrado que valores respectivos para cada factor de corrección pueden calcularse, suponiendo las unidades indicadas, de la siguiente manera: (KAT) = 0.0009695*(Temp. Del Aire Amb. °C) + 0.97382 Ec. 3
15 (KPB) = (750/(25.2*Presión Barom. En Hg))A 0.093, Ec. 4 (KFQ)=137.9 (Calidad de Combust, Btu/Gal), Ec. 5 (KFT) = (0.0027*Emp. De Combustible °C) + 0.9271,' Ec. 6 En la modalidad preferida de la invención, ya que no existe un detector que directamente indique la medición de la temperatura el
20 combustible, se ha encontrado que un cálculo substancialmente exacto para la temperatura del combustible puede obtenerse correlacionando la temperatura del agua del motor y la temperatura ambiental para generar una relación matemática entre las dos variables conocidas y la temperatura del combustible. En particular,
25 se ha encontrado que:
~ l. ?.
Temp. de Comb. Pronosticada = A + B (Temp. de Agua de Motor) + C* (Temp. Ambiental) '2 Ec.7 en donde A, B y C respectivamente representan coeficientes numéricos que pueden variar dependiendo de la implementación de locomotora específica y que pueden derivarse fácilmente de los datos recolectados y/o simulados. Un sistema procesador 200 puede acoplarse a un subsistema de suministro de combustible 50 para monitorear y recolectar las diferentes señales que en este caso ejemplar permitirían que el procesador evalúe el funcionamiento del subsistema de suministro de combustible. Se podrá apreciar que el sistema o procesador 300 puede instalarse a bordo o puede instalarse en el sitio de diagnóstico remoto que puede permitir que un proveedor de servicio monitorea una flotilla de locomotoras. Por medio del ejemplo, la transmisión e señal de la locomotora al sitio de diagnóstico puede implementarse utilizando un sistema de comunicación de datos inalámbrico adecuado y los similares. Como se muestra en la Figura 3, después de iniciar las operaciones en el paso 70, el paso 72 permite monitorear una señal que indica un valor de combustible suministrado por la bomba de combustible. El paso 74 permite ajustar el valor de la señal monitoreada en cuanto a desviaciones de un valor de combustible pronosticado (PFV) debido a variables externas predeterminadas para generar un valor de combustible ajustado. El paso 76 permite comparar el valor de combustible ajustado contra un valor de
??JL I.U?ÁA Í.*, *.*.
combustible nominal para determinar el funcionamiento de la bomba. Se deberá entender q ue la acción de aj uste puede ejecutarse ya sea en el valor de combustible calculado o en el valor de combustible nominal, ya que cualquiera de dichos valores puede ajustarse con relación al otro para explicar las diferencias en las condiciones ambienta les y/o de operación . Como se muestra en la Figura 4, al iniciar tas operaciones en el paso 82, el paso 84 permite determinar si el vajlor de combustible I ajustado se encuentra dentro del primer rancjo de valores de combustible al mace nados. Como se muestra adicionalmente en la Figura 4, si la respuesta es sí, el paso 90 permite declarar q ue el funcionamiento de la bomba de combustible es aceptable. Si la respuesta es no, entonces el paso 86 permite determinar si el valor de combustible ajustado se encuentra dentro de un segundo rango de valores de combustible almacenados. Si la respuesta es s í, el paso 92 permite exped i r u na señal q ue i nd ica un estado de alerta o señal de aviso al usuario. Si el valor de combustible aj ustado no se encuentra dentro del seg u ndo rango de valores d e combustible almacenados, el paso 88 permite determinar si el valor de combustible aj ustado se encuentra más allá del segundo ra ngo que valores de combusti ble . Si la respuesta es sí , entonces el paso 94 permite expedir una señal q ue indica u n funcionamiento de bomba de combustible inaceptable. Como se muestra en la Figura 5, subsecuente al paso de inicio 100, el paso 1 02 permite calcular el valor de combustible
pronosticado en base a la Ecuación 1, y el paso 104 permite el cálculo al valor de combustible ajustado en la Ecuación 2 antes de regresar al paso 106. La Figura 6 muestra más detalles con respecto al sistema procesador 200 que incluye un monitor de señal 202 que recibe la señal PPG utilizada para calcular el valor de combustible pronosticado (PFV) de la Ecuación 1. Un primer módulo 204 se acopla eléctricamente al monitor de señal 202 para ajustar la señal o señales de monitor en cuanto a desviaciones del valor de combustible pronosticado debido a variables externas predeterminadas para generar el valor de combustible ajustado (AFV) de la Ecuación 2. Se deberá apreciar que otros factores de corrección o ajuste podrían incluirse en la Ecuación 2 para ajustar otros parámetros o variables, como edad del subsistema, variación de subsistema de locomotora a locomotora, etc. Los factores de ajuste pueden derivarse empírica o experimentalmente recolectando datos de simulación y/o datos actuales que toman en cuenta múltiples escenarios de operación de locomotora, y de preferencia deberán incluir una muestra suficientemente grande de subsistemas de suministro de combustible y/o locomotores para estadísticamente demostrar la validez y exactitud de los factores de corrección y/o generar los factores de ajuste respectivos. Un segundo módulo 208 se acopla eléctricamente al primer módulo 204 para recibir el valor de combustible ajustado. El segundo módulo 208 incluye un submódulo respectivo 210 que permite comparar el valor del valor de
combustible ajustado contra el valor de combustible nominal para determinar el funcionamiento de subsistema de suministro de combustible. Una unidad de memoria 212 puede utilizarse para almacenar un cuadro de búsqueda programable para almacenar un primer rango que valores de combustible de modo que los valores de combustible ajustados dentro del primer rango indican un funcionamiento de subsistema de suministro^ de combustible aceptable. El cuadro de búsqueda en la unidad de memoria 212 puede además utilizarse para almacenar un segundo rango que valores de combustible de modo que los valores de combustible ajustados dentro del segundo rango indican un funcionamiento de subsistema de suministro de combustible degradado. Un tercer módulo 214 puede fácilmente utilizarse para generar y expedir una señal que indica un funcionamiento de subsistema de suministro de combustible degradado cuando el valor del combustible ajustado se encuentra más allá del primer rango de valores de combustible y dentro del segundo rango de valores de combustible, es decir, una señal de precaución que puede parecerse a una luz ámbar en una luz de tráfico. De igual manera, el módulo 214 puede utilizares para generar y expedir una señal que indica un funcionamiento de subsistema de suministro de combustible inaceptable cuando el valor de combustible ajustado se encuentra más allá de un límite superior del segundo rango de valores de combustible, es decir, una señal de I aviso que pudiera parecerse a una luz roja en una luz de tráfico que requiere acción inmediata por parte del operador. Un primer rango
-?ßtatí ejemplar de valores de combustible pueden ser valores de combustible que varían de aproximadamente 1450 milímetros cúbicos por movimiento a aproximadamente 1650 milímetros cúbicos por movimiento. Un segundo rango ejemplar de valores de combustible puede variar de aproximadamente 1650 milímetros cúbicos por movimiento a 1750 milímetros cúbicos por movimiento. De este modo, para los rangos antes mencionados, si el resultado de la Ecuación 2 excede 1750 milímetros cúbicos por movimiento, entonces el tercer módulo 214 expedirá la señal roja de alerta. De
10 igual manera, si el resultado de la Ecuación 2 se encuentra dentro del segundo rango de valores, entonces el módulo 214 expedirá una luz ámbar de precaución. Finalmente, si el resultado de la Ecuación 2 se encuentra dentro del primer rango de valores, entonces el módulo 214 convenientemente indicará que el estado del subsistema
15 de suministro de combustible se encuentra dentro de niveles de funcionamiento aceptables. La Figura 7A muestra funciones de distribución de probabilidad ejemplares en el caso de que una, dos, tres o cuatro bombas de combustible se deshabiliten. En particular, la Figura 7A muestra la
20 función de distribución en el caso de que los valores de combustible no hayan sido compensados para las diferentes variables externas descritas anteriormente en el contexto de la Figura 2. A manera de comparación, la Figura 7B muestra la distribución de probabilidad para los valores de combustible compensados en el caso de que
25 exista una pérdida combinada de una, dos, tres o cuatro bombas. Se
deberá apreciar que en virtud de la corrección que pueda ahora obtenerse con la presente invención, la probabilidad de detectar dichas fallas múltiples, de manera sencilla o en combinación, se mejora substancialmente ya que como se puede ver en la Figura 7A, existe un traslape substancial que pudiera impedir la detección de dichas fallas múltiples, mientras que en la Figura 7B cada función de probabilidad respectiva tiene un rango de desviación substancialmente estrecho que evita el traslape entre las condiciones de falla múltiples respectivas. Como se podrá apreciar por aquellos expertos en la técnica, la desviación estadística estricta permite una determinación mejorada y exacta de las múltiples fallas. Adicionalmente se podrá apreciar que las fallas de bomba de combustible múltiples no necesitan directamente corresponder a una falla de bomba completa, ya que, por ejemplo, la combinación de dos bombas que operan a una eficiencia del 50% puede ser equivalente a la pérdida de una sola bomba. De igual manera, la combinación de tres bombas que operan a un 66.6% de eficiencia sería equivalente a la pérdida de una sola bomba. < Mientras que las modalidades preferidas de la presente I invención han sido mostradas y descritas aquí, será obvio que dichas modalidad se proporcionan por medio del ejemplo solamente. Muchas variaciones, cambios y substituciones ocurrirán a aquellos expertos en la técnica sin alejarse de la invención. Por consiguiente, se pretende que la invención sea limitada solamente por el espíritu y
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alcance de las reivindicaciones anexas.
Claims (22)
1. Un método para determinar la I degradación del funcionamiento de una bomba de combustible en un vehículo (10) que tiene un motor de combustión interna, (58) el método comprende: monitorear (72) una señal que indica un valor de combustible calculado suministrado por la bomba de combustible (56) basada en un primer conjunto de condiciones ambientales y de operación, el valor de combustible calculado constituyendo un primer valor de combustible; proporcionar un valor de combustible nominal que constituye un segundo valor de combustible basado en un segundo conjunto de condiciones ambientales y de operación; ajustar (72) el valor de uno de entre el primer y segundo valor de combustible relacionado con el otro para explicar las diferencias entre el primer y segundo conjunto de condiciones; y comparar (76) el valor del valor de combustible ajustado contra el otro valor de combustible para determinar el funcionamiento de la bomba.
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el valor de combustible calculado se ajusta con relación al valor de combustible nominal.
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende monitorear una o más variables que, indican el primer conjunto de condiciones.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, que además comprende generar un factor de ajuste para cada una de las una o más variables respectivas y en donde cada factor de ajuste se genera en base a una ecuación de compensación predeterminada
5 para cada variable monitoreada. 5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde las variables que indican el primer conjunto de condiciones se seleccionan del grupo que consiste temperatura ambiental, presión atmosférica, calidad de combustible, temperatura de combustible, 10 edad de la bomba y variación de vehículo individual.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el factor de ajuste para la temperatura del combustible se deriva en base a las mediciones correlacionadas de la temperatura ambiental y la temperatura del agua del motor para calcular la temperatura del 15 combustible.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende el paso de almacenar un primer rango de valores de combustible (84) de modo que los valores de combustible ajustados dentro del primer rango indican un funcionamiento de bomba 20 aceptable.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, que además comprende el paso de almacenar un segundo rango de valores de combustible (86) de modo que los valores de combustible ajustados dentro de ese segundo rango indican un funcionar?iento de bomba de 5 combustible degradado.
9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, que además comprende el paso de expedir una señal (92) que indica un estado de alerta para la bomba de combustible cuando el valor de combustible ajustado se encuentra dentro del segundo rango de valores de combustible y expedir una señal (94) que indica un funcionamiento de bomba de combustible inaceptable cuando el valor de combustible ajustado se encuentra fuera del segundo rango de valores de combustible.
10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el motor comprende un motor de cilindros múltiples y en donde el motor tiene una bomba de combustible respectiva acoplada a uno de los cilindros respectivos del motor y el método para determinar la degradación del funcionamiento de la bomba de combustible se configura para determinar si una o más bombas ha cesado el suministro de combustible al cilindro respectivamente acoplado a la misma.
11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el método se lleva a cabo localmente con relación a la bomba de combustible.
12. El método de acuerdo con la reivindicación 3, que además comprende transmitir una señal que indica el valor de combustible y una o más variables que indican el primer conjunto de condiciones a un sitio remoto para determinar el funcionamiento de la bomba de combustible.
13. Un sistema para determinar la ' degradación del funcionamiento de la bomba de combustible en un vehículo que tiene un motor de combustión interna, el sistema comprende: un monitor de señal (202) acoplado para monitorear un señal que indica un valor de combustible calculado suministrado por la bomba de combustible en base a un primer conjunto de condiciones ambientales y de operación, el valor de combustible calculado constituye un primer valor de combustible; una memoria (212) configurada para almacenar el valor de combustible nominal en base a un segundo conjunto de condiciones ambientales y de operación, el valor de combustible nominal constituye el segundo valor de combustible; un primer módulo (204) acoplado al monitor de señal para ajustar uno de entre el primer y el segundo valor de combustible con relación al otro para explicar las diferencias entre el primer y segundo conjunto de condiciones; y un segundo módulo (208) acoplado para comparar el valor de combustible ajustado contra el otro valor de combustible para determinar el funcionamiento de la bomba.
14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, que además incluye un método para determinar la degradación del funcionamiento de la bomba de combustible en un vehículo (10) que tiene un motor de combustión interna, (58) el método comprende: monitorear (72) una señal que indica el valor de combustible calculado suministrado por la bomba de combustible (56) en base a un primer conjunto de condiciones ambientales y de operación, el ...a^^*a^u aÍte&áaaáaliai^Íha a-a^Í^ valor de combustible calculado constituye un primer valor de combustible; proporcionar un valor de combustible nominal, que constituye un segundo valor de combustible, en base a un segundo conjunto de condiciones ambientales y de operación; ajustar (72) el valor de uno de entre el primer y segundo valor de combustible con relación al otro para explicar las diferencias entre el primer y segundo conjunto de condiciones; y comparar (76) el valor del valor de combustible ajustado contra el otro valor de combustible para determinar el funcionamiento de la bomba.
15. El sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el primer módulo además incluye un submódulo (206) configurado para monitorear una o más variables que indican el primer conjunto de condiciones y en donde ese submódulo (206) además está configurado para generar un factor de ajuste respectivo para cada variable monitoreada.
16. El sistema de acuerdo con la reivindicación 15, en donde cada factor ajustado se genera en base a una ecuación de compensación predeterminada para cada variable monitoreada.
17. El sistema de acuerdo con la reivindicación 15, en donde una o más variables que indican el primer conjunto de condiciones se seleccionan del grupo que consiste de temperatura ambiental, presión atmosférica, calidad de combustible, temperatura de combustible, edad de la bomba y variación de vehículo individual. ^ ^^^^?j.^.A?^i?, i?£^?^^i,^.>^,.^?^., .?...
18. El sistema de acuerdo con la reivindicación 17, en donde el factor de corrección para la temperatura de combustible se basa en la correlación de las mediciones de temperatura ambiental y temperatura de agua de motor para calcular la temperatura de combustible.
19. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, que además comprende una memoria (por ejemplo, 212) para almacenar un primer rango de valores de combustible (84) de modo que los valores de combustible ajustados dentro de ese primer rango indican un funcionamiento de bomba aceptable y en donde la memoria además está configurada para almacenar un segundo rango de valores de combustible (86), de modo que los valores de combustible ajustados dentro de ese segundo rango indican la degradación del funcionamiento de la bomba de combustible. -
20. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, que además comprende un tercer módulo (214) para expedir una señal que indica una alerta de precaución cuando el valor de combustible ajustado se encuentra dentro del segundo rango de valores de combustible y en donde el tercer módulo además está configurado para expedir una señal que indica un funcionamiento de bomba de combustible inaceptable cuando el valor de combustible ajustado se encuentra fuera del segundo rango de valores de combustible.
21. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el motor comprende un motor de cilindros múltiples y el motor tiene una bomba de combustible respectiva acoplada a uno de los cilindros respectivos del motor y que además comprende un submódulo para determinar si una o más de las bombas de combustible ha cesado el suministro de combustible al cilindro respectivamente acoplado a la misma.
22. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, que además comprende un dispositivo de comunicación configurado para transmitir la señal que indica el valor de combustible y las variables indicadoras del primer conjunto de condiciones a un sitio remoto y en donde el sistema para determinar la degradación del funcionamiento de la bomba de combustible está localizado en el sitio remoto. ^&M*,...^ ?}¡,.iMií^^^~»f^ *¡*^^.^.J^Ml^^ t..
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