CN104832300B - 操作车辆传动系的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种操作车辆传动系的方法。该方法包含确定选定传动系操作模式。确定需求分数。当在大于截止压力的源压力下向内燃机（ICE）的喷射器传送气体燃料时，所述ICE将输出最大功率。确定与所述喷射器流体连接的容器中的源压力。响应于所述源压力、需求分数或选定传动系操作模式满足第一组标准，所述喷射器在所述源压力下接收所述气体燃料，以便将所述气体燃料喷射到所述ICE中以供燃烧。响应于所述源压力、需求分数或选定传动系操作模式满足第二组标准，防止所述喷射器将所述气体燃料喷射到所述ICE中，并且由替代的动力源驱动所述传动系。

Description

操作车辆传动系的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年2月12日提交的美国临时申请序列号61/939,112的权益，该临时申请的内容通过引用纳入本文。
背景技术
多燃料发动机能够使用多种燃料类型来操作。例如，双燃料发动机能够使用两种不同的燃料类型来操作。一种燃料类型可以是液相燃料，包含汽油、乙醇、生物柴油、柴油燃料或这些燃料的组合，这些燃料基本上以液态传递到双燃料发动机。其他燃料类型可以包含例如压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）、氢气、其他气体燃料等等。这两种不同的燃料储存在分开的储罐中，双燃料发动机可以一次使用一种燃料运转，或者可以替代地使用两种不同的燃料类型的组合来运转。混合动力车辆是使用两种或更多种不同的动力源来操作车辆的一种车辆。例如，混合动力电动车辆（HEV）组合了内燃（IC）发动机与一个或多个电动机。在有些HEV中，IC发动机和电动机都用机械方式连接到传动系以转动车轮。在其他HEV中，IC发动机使连接到电动机的发电机转动，并且IC发动机并不用机械方式连接到传动系以转动车轮。
发明内容
一种操作车辆传动系的方法包含确定包含内燃（IC）发动机的车辆传动系的最大传动系功率的需求分数（demand fraction），当在大于截止压力的源压力下向IC发动机的气体燃料喷射器传送气相燃料时，IC发动机具有最大输出功率。该方法还包含确定与IC发动机的气体燃料喷射器流体连接的燃料容器中的气相燃料压力。如果需求分数低于预定阈值，并且燃料容器中的压力在最低压力与截止压力之间，则在气体燃料喷射器处接收所述气相燃料压力处的气相燃料，以将所述气相燃料喷射到IC发动机中以供燃烧。否则，防止气体燃料喷射器将气相燃料喷射到IC发动机中，并且从替代动力源驱动传动系。
本发明还公开了如下技术方案。
1. 一种操作车辆传动系的方法，所述方法包括：
确定选定传动系操作模式是否为延长里程模式；
确定所述车辆传动系的最大传动系功率的需求分数，所述车辆传动系包含内燃（IC）发动机，当在大于截止压力的源压力下将气相燃料传送到所述IC发动机的燃料喷射器时，所述IC发动机具有最大输出功率；
确定与所述IC发动机的燃料轨流体连接的燃料容器中的气相燃料压力；
在如下情况下完全使用所述气相燃料操作所述传动系：
所述燃料容器中的压力高于所述截止压力；或
所述燃料容器中的压力在最低压力与所述截止压力之间；
所述选定传动系操作模式是所述延长里程模式；以及
所述需求分数低于预定阈值；并且
在如下情况下完全使用所述液相燃料或电动机操作所述传动系：
所述燃料容器中的压力低于所述最低压力；或
所述燃料容器中的压力在所述最低压力与所述截止压力之间；以及
所述选定传动系操作模式不是所述延长里程模式；或
所述需求分数大于或等于所述预定阈值，
其中所述IC发动机是双燃料发动机，所述双燃料发动机的燃料轨与容纳液相燃料的燃料储罐流体连接，或者所述传动系包含通过电池供电的电驱动电机。
2. 根据方案1所述的方法，其中：
完全使用所述气相燃料操作所述传动系包含：
打开气阀以允许所述气相燃料在所述气相燃料压力处或低于所述气相燃料压力进入所述燃料轨；以及
i）关闭液阀以防止所述液相燃料进入所述燃料轨；或
ii）将所述电驱动电机与所述电池断开；并且
完全使用所述液相燃料或所述电动机操作所述传动系包含：
关闭所述气阀；以及
i）打开所述液阀以允许所述液相燃料进入所述燃料轨；或
ii）将所述电驱动电机连接到所述电池。
3. 根据方案1所述的方法，还包括经由人机接口从所述延长里程模式与性能模式中选择所述传动系操作模式。
4. 根据方案1所述的方法，其中所述气相燃料是包含大约81%的质量分数的甲烷的天然气。
5. 一种操作车辆传动系的方法，所述方法包括：
确定选定传动系操作模式；
确定需求分数，其中当在大于截止压力的源压力下向内燃发动机（ICE）的喷射器传送气体燃料时，所述ICE将输出最大功率；
确定与所述喷射器流体连接的容器中的所述源压力；
响应于所述源压力、需求分数或选定传动系操作模式满足第一组标准，由所述喷射器接收所述源压力处的所述气体燃料，以便将所述气体燃料喷射到所述ICE中以供燃烧；以及
响应于所述源压力、需求分数或选定传动系操作模式满足第二组标准，防止所述喷射器将所述气相燃料喷射到所述ICE中，并且由替代的动力源驱动所述传动系。
6. 根据方案5所述的方法，其中：
所述第一组标准包含：
所述源压力超过所述截止压力；或
所述源压力在最低压力与所述截止压力之间；
所述选定传动系操作模式是延长里程模式；以及
所述需求分数低于预定阈值；并且
所述第二组标准包含：
所述源压力低于所述最低压力；或
所述源压力在所述最低压力与所述截止压力之间；以及
所述选定传动系操作模式不是所述延长里程模式；或
所述需求分数大于或等于所述预定阈值。
7. 根据方案6所述的方法，还包括经由人机接口从所述延长里程模式与性能模式中选择所述传动系操作模式。
8. 根据方案6所述的方法，其中所述气体燃料是包含大约81%的质量分数的甲烷的天然气。
9. 根据方案6所述的方法，其中所述替代动力源是利用液体燃料的ICE。
10. 根据方案6所述的方法，其中所述替代动力源是电动机。
11. 根据方案6所述的方法，其中所述预定阈值是所述车辆传动系的最大传动系功率的10%。
12. 根据方案6所述的方法，其中对应于启动所述ICE的所述需求分数低于所述预定阈值。
13. 根据方案9所述的方法，还包括：
在如下情况下，在液体燃料喷射器处接收所述液体燃料以将所述液体燃料喷射到所述ICE中，以供与所述气体燃料同时燃烧：
所述需求分数低于所述预定阈值；
所述源压力在所述最低压力与所述截止压力之间；以及
所述选定传动系操作模式是所述延长里程模式。
14. 一种操作车辆传动系的方法，所述方法包括：
确定所述车辆传动系的最大传动系功率的需求分数，所述车辆传动系包含双燃料内燃（IC）发动机；
确定与所述IC发动机的气体燃料轨流体连接的燃料容器中的气相燃料压力；
确定与所述IC发动机的液体燃料轨流体连接的燃料储罐中的液相燃料液位；
基于所述需求分数、所述气相燃料压力和所述液相燃料液位，确定所述气相燃料与所述液体燃料的燃料混合比；
在所述气体燃料喷射器处接收所述气相燃料压力处的所述气相燃料，以便将所述气相燃料喷射到所述IC发动机中以供燃烧；
在所述液体燃料喷射器处接收所述液相燃料，以将所述液体燃料喷射到所述IC发动机中，以便实现所述燃料混合比以供燃烧；以及
使所述气相燃料和所述液相燃料在所述IC发动机的燃烧室中同时燃烧。
15. 根据方案14所述的方法，其中确定所述燃料混合比使得基于所述气相燃料压力的所述燃料混合比中的气相燃料的量最大化。
16. 根据方案14所述的方法，其中所述气相燃料是包含大约81%的质量分数的甲烷的天然气。
附图说明
通过参照下面的详细说明和图式，本公开的示例的特征和优点将变得明显，其中相同的参考标号对应于相似的（虽然可能不是相同的）部件。为了简短起见，对于具有前文说明的功能的参考标号或特征，可能会配合出现这些参考标号或特征的其他图式予以说明，或者可能不配合这些其他图式予以说明。
图1A-1C一起是描绘根据本公开的操作车辆传动系的方法的示例的流程图；
图2A是描绘根据本公开的操作车辆传动系的方法的另一个示例的流程图；
图2B是示出图2A中描绘的第一组标准的流程图；
图2C是示出图2A中描绘的第二组标准的流程图；
图2D是描绘在图2A-2C中描绘的方法中增加的附加步骤的流程图，当替代动力源是利用液体燃料的ICE时，可以包含这个附加步骤；
图3是描绘根据本公开的操作车辆传动系的方法的又一个示例的流程图；
图4是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的***框图，该车辆带有设有双燃料发动机的传动系；
图5是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的***框图，该车辆带有包含天然气发动机的传动系；
图6是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的***框图，该车辆带有包含天然气和液体燃料IC发动机的传动系；以及
图7是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的***框图，该车辆带有包含天然气发动机和电动机的传动系。
具体实施方式
本公开包含一种发动机控制模块算法和燃料***，用于在低发动机需求/负荷下优先使用诸如天然气（NG）等气体燃料来运转车辆。本公开还包含一种方法和车辆***，用于使用天然气燃料与液体燃料同时燃烧，以便使用车辆上储存的基本上所有天然气，从而与在某个压力以下不使用天然气的车辆相比，延长了车辆的驾驶里程。应理解的是，本公开的示例适合于在任何工作压力下使用，并且可以在CNG储罐/容器中操作性地设置有NG吸收剂或者未操作性地设置NG吸收剂的情况下实施。
在一个示例中，该方法利用截止压力与最低压力之间的压力下的可供使用的天然气（到目前为止一直未使用）。截止压力在双燃料车辆上会导致从天然气自动切换成替代燃料（例如，汽油、柴油等等）（或者在混合动力车辆上自动切换成电动力），截止压力总体上设置成相对高的值，以便满足高发动机需求和期望的车辆性能。举一个示例，在双燃料卡车上，截止压力可以设置在400 psi，这大约是高压3型储罐（工作压力为3600 psi）的总压力的九分之一。而且，如果这个示例中的双燃料卡车设有低压储罐（工作压力是700-750psi），则400 psi的截止压力占总压力的一半以上。
应理解的是，截止压力总体上是相对于发动机的最大输出功率决定的。输出功率是指每单元时间输出的能量数量。由于有能量守恒的物理定律，所以从发动机输出的功率会受到供应给发动机的能量速率的限制。供应给天然气发动机的大多数能量的形式是储存在天然气中的化学能量，通过在发动机中燃烧而释放这个能量。可供使用的化学能量的数量与可以使用的天然气的质量成正比。因此，供应给发动机的能量速率与天然气流动到发动机时的质量流率成正比。
在本公开的示例中，天然气流动到发动机的最大质量流率与供应给气体燃料喷射器的天然气的压力有关。由于气体燃料喷射器具有在发动机的每个燃烧周期可以传递的最大天然气体积，所以供给到气体燃料喷射器中的燃料轨里面的天然气的压力决定了每个燃烧周期喷射到汽缸中的燃料的最大质量（假设燃料轨中的天然气的温度没有大幅变化）。虽然是用单数形式提到气体燃料喷射器，但是应当理解的是，可以使用多个气体燃料喷射器。在本公开的一个示例中，燃料轨中的天然气的压力与天然气储罐中的压力大约相同。这样，发动机的最大输出功率与天然气容器中的天然气的压力有关。本文中使用的截止压力是天然气容器中的压力，该压力将给发动机供给充分质量流率的天然气，以实现发动机的最大输出功率。在一些现有的双燃料发动机中，在天然气容器中的压力已经下降到截止压力以下之后，就不会使用天然气容器中剩余的天然气。
然而，与此鲜明对照的是，在本公开的一个示例中，当发动机的功率需求较低时，在截止压力以下也可以使用天然气。在车辆的典型使用模式的很大一部分中，可以用低于天然气发动机的最大输出功率的功率来操作车辆。在截止压力以下使用天然气容器中剩余的天然气部分，使得车辆不用再加燃料就能驾驶车辆的距离能够延长。
在本公开的另一个示例中，液体燃料可以与天然气组合以供同时燃烧。如果发动机的功率需求大于用低压天然气产生的功率，则通过增加与天然气同时燃烧的液体燃料，就能够增加发动机的输出功率。本文中使用的同时燃烧是指，随着至少一部分液体燃料在燃烧室燃烧，相同燃烧室中的至少一部分天然气同时燃烧。这样，这些燃料中有一种可以先开始在燃烧室中燃烧，然后另一种燃料才开始在燃烧室中燃烧，只要每种燃料至少有一部分的燃烧暂时重叠即可。
在一个示例中，百分之百的汽油得到的发动机的最大输出功率可以大于天然气与汽油的混合物得到的最大输出功率。这样，在这个示例中，对于低于百分之百的需求部分，可以使用天然气与汽油燃料组合。
本发明的发明人在本文中公开，可以良好地利用截止压力与最低压力之间的压力下的可供使用的可能相当大数量的天然气。本文中使用的最低压力是指天然气容器中的压力，该压力将为发动机供给充分质量流率的天然气，以使发动机保持运转，并且实现发动机的预定最低输出功率。在使用补充液体燃料的示例中，可以将天然气消耗到非常低的压力。发动机的预定最低输出功率低于发动机的最大输出功率。在一个示例中，最大输出功率可以大约是360 hp（马力）（268千瓦（kW）），并且预定最低输出功率可以是大约25 hp（18.6kW）。如果是在非常低的功率下怠速运转的非常高效的小型发动机，则最低压力可以接近大气压——例如在1 psig下。在使用补充液体燃料的示例中，天然气的消耗压力可能不足以使发动机单靠天然气保持运转。因此，在使用补充液体燃料的示例中，即使是大型发动机的最低压力也可能接近大气压（表压为零）。
在一个示例中，CNG储罐中可以包含合适的天然气吸收剂，以便在低压下能有更多的天然气可供使用。吸收式天然气储罐中针对限定的操作条件选择使用合适的吸收剂，这种吸收式天然气储罐会缓慢地释放/解吸天然气，在发动机需求较低的情况下或者在启动过程中，可以使用天然气作为燃料。如果在发动机冷启动时，尤其是温度在冰点以下的时候（这时候混合动力功能可能较低），使用天然气可能是有利的。应理解的是，天然气的解吸速率可能比气体的消耗速率慢。在这样的情况下，当天然气的消耗速率大于解吸速率时，天然气容器中的天然气压力可能会下降。在发动机不消耗天然气的时候，或者在天然气的消耗速度比解吸速率慢的时候，天然气的压力可能会上升。在本公开的示例中，如果当压力恢复时传动系控制器将发动机切回到天然气模式，则最终消耗的储罐中的天然气可能更多。传动系控制器的控制可能会有滞后，以免在最低压力附近频繁地切换到低功率天然气模式和切换出低功率天然气模式。
在本公开的一个示例中，传动系控制器可以对燃料轨压力做出响应，并且根据对传动系的需求，从替代动力切换成天然气动力。低功率需求的驾驶状况可能是（例如）在交通灯处停止、怠速位置、启动、交通堵塞等等。
在一个示例中，低压的范围可以是从大约大气压（大约14.7 psi）到大约400 psi；或者在另一个示例中，从大约70 psi到大约150 psi。
本公开有利地增加了车辆的驾驶里程。而且，使用天然气能减少车辆的排放。本公开可能有利于混合动力电动车辆，在混合动力电动车辆中，在零度以下的条件下，车辆可能很难靠电池启动。
本公开的示例有利地提供了使用上的灵活性，同时维持或者改善了双/多燃料或混合动力电池/天然气车辆中的车辆性能。
本文中使用的模块或控制器这个术语可以指代如下装置、是如下装置的一部分，或者包含如下装置：专用集成电路（ASIC）、电子电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）、执行代码用的处理器（共用、专用或群组）、提供所说明的功能性的其他合适的硬件部件、或者一些或所有上述装置的组合（诸如***级芯片）。模块这个术语可以包含能存储由处理器执行的代码的存储器（共用、专用或群组）。
本文中使用的代码这个术语可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、功能模块、类、和/或对象。本文中使用的共用这个术语是指多个模块中的一些或所有代码可以使用单个（共用）处理器来执行。另外，多个模块中的一些或所有代码可以通过单个（共用）存储器来存储。本文中使用的群组这个术语是指单个模块中的一些或所有代码可以使用一个群组的处理器来执行。另外，单个模块中的一些或所有代码可以使用一个群组的存储器来存储。
本文中说明的装置和方法可以通过一个或多个处理器所执行的一个或多个计算机程序来实施。计算机程序包含存储在非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包含所存储的数据。非暂时性有形计算机可读介质的一些示例包含非易失性存储器、磁性存储设备、光学存储设备等等。
在一个示例中，双燃料/多燃料车辆的发动机***可以包含两个或更多个燃料喷射***。第一燃料喷射***可以将第一燃料喷射到与发动机的燃烧室关联的端口中。第一燃料可以替代地直接喷射到燃烧室中，而不是使用端口喷射。第一燃料可以是气体燃料，诸如压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）、氢气或者另一种合适类型的燃料。第二燃料喷射***可以将第二燃料直接喷射到燃烧室中。第二燃料可以是液体燃料，诸如汽油或柴油燃料，或者是另一种合适类型的燃料。传动系控制器（上文提到的）控制第一燃料和第二燃料的喷射量与正时。本公开的IC发动机可以是自然吸气式，或者可以设有增压器、涡轮增压器或其组合。燃料喷射***经过适当地选择，能与发动机的压力和流量要求兼容。
在本公开的另一个示例中，天然气发动机可以与电池供电的电动机组合。通过使用本文中公开的方法执行操作，储存天然气中残留未使用的较少。因此，可以增加IC发动机/电池电力混合动力车辆的驾驶里程。所公开的混合动力车辆中的IC发动机可以只用天然气运转，或者也可以是双燃料/多燃料的发动机。
在本公开的一个示例中，当天然气容器中的天然气水平已经耗用到车辆主要靠电动力运转的节点时，IC发动机可以同时用较低功率操作，以便提供动力提升来辅助电动机。例如，可以操作IC发动机，在加速过程中为传动系提供大约15 hp的动力提升，以便相对于只用电动机操作的情况改善加速度。
表1：具有不同工作压力、截止压力且填充有吸收剂的105 L储罐
工作压力（psi） 截止压力（psi） 储罐中是否有吸收剂? 可供使用的GGE（每加仑汽油当量）
3,600 400 否 7.8
3,600 30 否 8.6
750 400 否 0.8
750 30 否 1.6
750 30 是 >3
天然气车辆中装有车载储罐。一些天然气储罐是指定低压***，这些***额定用于高达大约750 psi的压力。在一个示例中，低压***额定用于大约725 psi和更低的压力。在加燃料的过程中，低压***储罐的容器设计成一直填充到储罐达到额定范围内的压力为止。其他天然气储罐是指定高压***，这些***额定用于从大约3,000 psi到大约3,600psi范围的压力。类似于低压***储罐，高压***储罐的容器设计成一直填充到储罐达到额定范围内的压力为止。
高压***和低压***都可以利用吸收式天然气，其中将天然气吸收剂装载到容器中。吸收剂可以增加储存容量，使得储罐能够储存和传递充分数量的天然气，这样当填充到额定压力时，车辆能按期望操作。
如上所述，本文中公开的示例中使用的CNG储罐/容器可以包含吸收剂，也可以不包含吸收剂。如果需要的话，可以配合控制模块算法使用吸收天然气（ANG）技术，以便增加低发动机需求时CNG燃料储罐中可供使用的天然气的密度。
合适的吸收剂至少能够释放性地保持甲烷（即，可逆地储存或吸收和解吸甲烷分子）。在一些示例中，所选的吸收剂还可能能够可逆地储存天然气中含有的其他成分，诸如其他烃类（例如，乙烷、丙烷、己烷等等）、氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气和/或硫化氢。在另外其他示例中，所选的吸收剂可能对有些天然气成分表现出惰性，而能够可释放地保持其他天然气成分。本文中使用的天然气是指主要包含甲烷的烃类气体混合物。天然气可以包含不同量的其他更高的烷烃以及更少量的二氧化碳、氮和硫化氢。在一个示例中，天然气成分的质量分数可以大约是：甲烷81.55%，乙烷6.79%，丙烷4.98%，己烷0.97%，氢0.01%，一氧化碳0.16%，惰性气体（氮）5.4%。根据来源的不同，天然气中的甲烷含量可以变化。在另一个示例中，天然气成分的质量分数可以大约是：甲烷75%，乙烷15%，其他烃类大约5%。
合适的天然气吸收剂的示例包含碳（例如，活性炭、超级活性炭、纳米碳管、纳米碳纤维、碳分子筛、沸石矿模板碳（zeolite templated carbons）等等）、沸石、金属有机框架（MOF）材料、多孔聚合物网络（例如，PAF-1或PPN-4）及其组合。合适的沸石的示例包含沸石X、沸石Y、沸石LSX、MCM-41沸石、磷酸硅铝（SAPO））及其组合。合适的金属有机框架的示例包含MOF-5、MOF-8、MOF-177等等，这些金属有机框架的构成是通过用有机连结物（例如，羧化物连结物）使四面体簇连结起来。
吸收剂在CNG储罐/容器中占据的体积取决于吸收剂的密度。吸收剂的密度取决于吸收剂在CNG储罐/容器中的成形和压装。在一个示例中，期望吸收剂的密度范围是从大约0.1 g/cc到大约0.9 g/cc。充分压装后的吸收剂的密度可以大约为0.5 g/cc。
选定吸收剂（即，类型、密度等等）也可以取决于操作条件（例如，温度、压力等等）。
现在同时参照1A到图1C，这里描绘的流程图图解说明了根据本公开的车辆传动系的操作方法的示例。在100中，在带有虚线边框的框中描绘了如下步骤：通过人机接口，从延长里程模式与性能模式中选择一种传动系操作模式。虚线边框表示步骤100是该方法中的一个任选步骤。本文中使用的延长里程模式是传动系的一种可选的操作模式，在这种模式中，传动系使用低于截止压力的一个压力的气相燃料。一些现有的操作车辆传动系的方法在气相燃料低于截止压力时会阻止车辆操作。延长里程模式也可以称为经济模式、第一模式或任何其他名称，只要能区分本文中公开的用低于截止压力的气相燃料操作传动系的模式与车辆传动系的其他操作模式。
本文中使用的“人机接口”是指能接收和执行真人发出的控制指令的设备。人机接口的示例有电气触发按钮和开关，以及可以通过语音控制或者经由图形用户接口来操作的开关。在一个示例中，司机可以经由车辆的仪表板上的按钮来选择延长里程模式。延长里程模式的选择结果可以预先编程到车辆中以作为默认模式操作，经由人机接口可以超控该默认模式。车辆可以向司机提供反馈，通知司机已经选择了延长里程模式。例如，仪表板上的可编程显示屏可以显示传动系操作模式。车辆可以用声音或者通过触觉指示器向司机提供反馈。
如105中所描绘的，该方法包含确定选定传动系操作模式是否为延长里程模式。根据本公开，图1A中的145中描绘的完全使用气相燃料来操作传动系可以包含图1B中描绘的步骤。如110中所描绘的，该方法包含确定包含内燃（IC）发动机的车辆传动系的最大传动系功率的需求分数，当在大于截止压力的源压力下向IC发动机的气体燃料喷射器传送气相燃料时，IC发动机具有最大输出功率。本文中使用的车辆传动系的最大传动系功率的需求分数是指整个传动系的最大功率的需求分数。在一些示例中，传动系可以有不止一个动力装置连接到传动系上，这些动力装置可以同时使用。例如，天然气动力的IC发动机的最大输出功率可以是200 hp；而电动机的最大输出功率可以是100 hp。天然气动力的IC发动机和电动机可以同时使用，产生300 hp的最大传动系功率。
在另一个示例中，替代地用天然气动力的IC发动机（最大输出功率为200 hp）或电动机（最大输出功率为100 hp）给传动系提供动力。当这个示例中需要全功率时，传动系控制器将发出200 hp的命令。
需求分数是无量纲的，并且可以表达成百分比。例如，当传动系需要全功率时，需求分数是百分之百。需求分数可以粗略地转换成加速踏板行程的百分比。如果未踩下加速踏板，则需求分数可能相对较低，例如在0%和5%之间。
在一个示例中，需求分数可以表示操作人员例如通过踩下加速踏板而进行的输入。然而，本公开的示例可能在没有操作人员的车辆中实施，或者在车辆的某些操作自动执行的情况下实施。例如，当车辆启动时或者车辆怠速运转时，传动系控制***可能处在完全自动化的模式，这种模式在没有操作人员介入的情况下设置需求分数。
在120中，图1A描绘了确定与IC发动机的燃料轨流体连接的燃料容器中的气相燃料压力。IC发动机的燃料轨可以是（例如）中空的管状可加压容器，该容器中设有一个或多个气体燃料喷射器，这些气体燃料喷射器连接起来，从而允许这些气体燃料喷射器中的每一个都接收大约相同压力的气相燃料。可以用压力表测量气相燃料压力，或者可以根据计算结果来确定气相燃料压力。例如，气相燃料容器壁上的应力可以表示容器中的压力。从气相燃料容器通往IC发动机的气相燃料管道的大小可以经过设计，能使最高流率下的压降最小化。因此，气相燃料容器处的压力可以与连接到燃料轨上的气体燃料喷射器的输入处的压力大约相同。在一个示例中，可以在气相燃料容器和气相燃料轨之间放置调节器，以便减小气相燃料管道中的压力。例如，气相燃料可以是天然气。在这个示例中，通过调节器器可以将3600 psi天然气容器中的压力减小到通往IC发动机的天然气燃料管道中的大约110psi到大约150 psi的范围。当气体容器压力低于调节后的压力时，调节器打开，允许气相燃料自由地流动到发动机。虽然可以通过调节器来限制压力，但是本公开的示例不包含车辆车载的压缩机或泵，用来升高传递到气体燃料喷射器的气相燃料的压力。
在130中，图1A示出了IC发动机是双燃料发动机，其燃料轨与容纳液相燃料的燃料储罐流体连接，或者传动系包含通过电池供电的电驱动电机。在131中，图1A在带有虚线轮廓的框中示出，在本公开的一些示例中，气相燃料是包含大约81%的质量分数的甲烷的天然气。在140中，图1A中有一个条件框，该条件框确定燃料容器中的压力是否高于截止压力。如果框140的回答为“是”，则在框145中，该方法包含完全使用气相燃料来操作传动系。如果框140的回答为“否”，则在条件框150中，该方法确定燃料容器中的压力是否在最低压力与截止压力之间。如果框150的回答为是，则在框160中，图1A描绘了“与”功能，这意味着如果条件框150的回答为“是”，则执行条件框170和条件框180这两个框。在条件框170中，该方法确定选定传动系操作模式是否为延长里程模式。在条件框180中，该方法确定需求分数是否低于预定阈值。参考标号195中的“与”功能表示，如果框170和框180的回答都为“是”，则该方法将在框145中继续完全使用气相燃料来操作传动系。参考标号175中的“或”功能表示，如果框170或框180的回答为否，则该方法将在框190中继续完全用液相燃料或电动机来操作传动系。图1A还示出了如果条件框150的回答为“否”，则将执行框190。
在图1A中描绘的示例中，该方法包含在下面的情况下完全使用气相燃料来操作传动系：i）燃料容器中的压力高于截止压力，或者ii）燃料容器中的压力在最低压力与截止压力之间，选定传动系操作模式是延长里程模式，并且需求分数低于预定阈值。该方法包含在下面的情况下完全使用液相燃料或电动机来操作传动系：i）燃料容器中的压力低于最低压力，或者ii）燃料容器中的压力在最低压力与截止压力之间，并且选定传动系操作模式不是延长里程模式，或者需求分数大于或等于预定阈值。
根据本公开，图1A中的145中描绘的完全使用气相燃料来操作传动系可以包含图1B中描绘的步骤。在185中，图1B描绘了在气相燃料压力处或气相燃料压力以下打开气阀以允许气相燃料进入燃料轨。在165中，图1B描绘“与”功能，这意味着执行185和180两者。参考标号180描绘“或”功能，这意味着执行190或195。如果传动系具有液体燃料模式，则执行186：关闭液阀以防止液相燃料进入燃料轨。如果传动系设有电驱动电机，则执行188：将电驱动电机与电池断开。
根据本公开，如图1A中在190中描绘的完全使用液相燃料或电动机来操作传动系，可以包含图1C中描绘的步骤。在161中，图1C描绘“与”功能，这意味着执行171（关闭气阀）和181两者。参考标号181描绘“或”功能，这意味着执行191或196。如果传动系具有液体燃料模式，则执行191：打开液阀以允许液相燃料进入燃料轨。如果传动系设有电驱动电机，则执行196：使用电池给电驱动电机供电。
图2A是描绘根据本公开的操作车辆传动系的方法的另一个示例的流程图。如205中描绘的，该方法包含确定选定传动系操作模式。如210中描绘的，该方法包含确定需求分数，其中当在大于截止压力的源压力下向ICE的喷射器传送气体燃料时，内燃发动机（ICE）将输出最大功率。
在220中，图2A描绘确定与喷射器流体连接的容器中的源压力。在230中，图2A描绘响应于源压力、需求分数或选定传动系操作模式满足第一组标准，喷射器在源压力下接收气体燃料，以便将气体燃料喷射到ICE中以供燃烧。在240中，图2A描绘响应于源压力、需求分数或选定传动系操作模式满足第二组标准，防止喷射器将气相燃料喷射到ICE中，并且从替代的动力源驱动传动系。
图2B描绘图2A中在步骤230中描绘的第一组标准的示例。在框250中描绘的标准是“源压力超过截止压力”。在框252中描绘的标准是“源压力在最低压力与截止压力之间”。在254中描绘的标准是“选定传动系操作模式是延长里程模式”。在256中描绘的标准是“需求分数低于预定阈值”。在257中的逻辑门是“与”门。在258中的逻辑门是“或”门。当250为真或者252、254和256为真时，满足图2B中示出的那组标准。
图2C描绘图2A中在步骤240中描绘的第二组标准的示例。在框260中描绘的标准是“源压力低于最低压力”。在框262中描绘的标准是“源压力在最低压力与截止压力之间”。在264中描绘的标准是“选定传动系操作模式不是延长里程模式”。在266中描绘的标准是“需求分数大于或等于预定阈值”。在267中的逻辑门是“或”门。在268中的逻辑门是“与”门。在269中的逻辑门是“或”门。当260为真或者262和264或256为真时，满足图2C中示出的那组标准。
图2D描绘图2A-2C中描绘的方法的附加步骤，当替代动力源是利用液体燃料的ICE时，可以包含这些附加步骤。在270中描绘的标准是“需求分数低于预定阈值”。在272中描绘的标准是“源压力在最低压力与截止压力之间”。在274中描绘的标准是“选定传动系操作模式是延长里程模式”。在276和277中的逻辑门都是“与”门。如图2D所示，如果270、272和274全都为真，则该方法执行步骤278。图2D描绘步骤278是“在液体燃料喷射器处接收液体燃料，以将液体燃料喷射到ICE中，以供与气体燃料同时燃烧”。
图4是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的***框图，该车辆带有设有双燃料发动机的传动系。在环境90中描绘车辆10。车辆设有传感器48，传感器48向传动系控制器40提供环境数据92。环境数据92的示例包含周围气压、温度和湿度。车辆10设有天然气容器20。天然气容器20在容器20内部可以设有吸收剂24。吸收剂24用虚线示出，这表示在一些示例中可能没有吸收剂24。天然气容器20向传动系60传送天然气22。将关于容器20中的天然气22的气体数据26发送到传动系控制器40。车辆10设有液体燃料储罐50。液体燃料储罐50将液体燃料52传送到传动系60。将关于储罐50中的液体燃料52的液体燃料数据61（例如，燃料液位）发送到传动系控制器40。传动系60将传动系数据34发送到传动系控制器40。传动系数据34的示例包含任何从发动机发出的用于控制发动机的数据。例如，发动机速度和温度。传动系60包含双燃料发动机70。图4中描绘的双燃料发动机70设有气体燃料喷射器74和液体燃料喷射器76。气体燃料喷射器74和液体燃料喷射器76两者共用相同燃料轨72。传动系控制器发送燃料源控制44以选择将哪种燃料（天然气22或液体燃料52）发送到燃料轨72中。车辆控制30将需求分数32提供到传动系控制器40。人机接口63向传动系控制器40提供传动系操作模式65。
图5是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的***框图，该车辆带有包含天然气发动机的传动系。在环境90中描绘车辆10。车辆设有传感器48，传感器48向传动系控制器40提供环境数据92。环境数据92的示例包含周围气压、温度和湿度。车辆10设有天然气容器20。天然气容器20在容器20内部可以设有吸收剂24。吸收剂24用虚线示出，这表示在一些示例中可能没有吸收剂24。天然气容器20向传动系60传送天然气22。将关于容器20中的天然气22的气体数据26发送到传动系控制器40。车辆10设有替代的能量储存设备51。
本文中使用的“替代能量”是指天然气的替代能量。这可能不同于该术语的常见用法，即汽油的替代能量。因此，本文中使用的储存在替代能量储存设备51中的替代能量可以是（例如）汽油、柴油、乙醇、生物柴油或电荷。储存设备51可以是燃料储罐、电气化学电池或储能电容器。替代能量储存设备51将替代能量53传送到传动系60。将关于储存在替代能量储存设备51中的替代能量53的替代能量数据73（例如，燃料液位或者电池的充电状态）发送到传动系控制器40。传动系60将传动系数据34发送到传动系控制器40。传动系数据34的示例包含任何从发动机发出的用于控制发动机的数据。例如，发动机速度和温度。传动系60包含天然气发动机70。图5中描绘的天然气发动机70设有气体燃料喷射器74。传动系控制器发送喷射器控制45，以便控制将天然气22喷射到天然气发动机70中。传动系还包含替代能量动力装置80。替代能量动力装置80可以是（例如）电动机。（同样参照图7。）替代能量动力装置80可以是与天然气发动机70不同的IC发动机。然而，天然气发动机70与替代能量动力装置80之间的虚线是指，天然气发动机70和替代能量动力装置可以是在不同模式中操作的相同发动机。例如，天然气发动机70可以是双燃料发动机，该双燃料发动机具有天然气操作模式和灵活燃料操作模式。在灵活燃料模式中，双燃料发动机使用汽油和乙醇的可变混合物运转。传动系控制44包含喷射器控制45和动力装置控制46，用于控制在任何给定时间，发动机是用天然气还是用替代能量53运转。车辆控制30将需求分数32提供给传动系控制器40。
图6是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的***框图，该车辆带有包含天然气和液体燃料IC发动机的传动系。在环境90中描绘车辆10。车辆设有传感器48，传感器48向传动系控制器40提供环境数据92。环境数据92的示例包含周围气压、温度和湿度。车辆10设有天然气容器20。天然气容器20在容器20内部可以设有吸收剂24。吸收剂24用虚线示出，这表示在一些示例中可能没有吸收剂24。天然气容器20向传动系60传送天然气22。将关于容器20中的天然气22的气体数据26发送到传动系控制器40。车辆10设有液体燃料储罐50。液体燃料储罐50将液体燃料52传送到传动系60。将关于液体燃料储罐50中储存的液体燃料52的液体燃料数据61（例如，燃料液位）发送到传动系控制器40。传动系60将传动系数据34发送到传动系控制器40。传动系数据34的示例包含任何从发动机发出的用于控制发动机的数据。例如，发动机速度和温度。传动系60包含天然气/液体燃料发动机70。图6中描绘的天然气/液体燃料发动机70设有气体燃料喷射器74和液体燃料喷射器76。传动系控制器发送喷射器控制45和47，用于控制将天然气22和液体燃料52喷射到天然气/液体燃料发动机70中。传动系控制44包含喷射器控制45和47，用于控制在任何给定时间发动机是用天然气还是液体燃料52运转。车辆控制30将需求分数32提供到传动系控制器40。
图7是描绘通过根据本公开的方法操作的车辆的示例的***框图，该车辆带有包含天然气发动机和电动机的传动系。在环境90中描绘车辆10。车辆设有传感器48，传感器48向传动系控制器40提供环境数据92。环境数据92的示例包含周围气压、温度和湿度。车辆10设有天然气容器20。天然气容器20在容器20内部可以设有吸收剂24。吸收剂24用虚线示出，这表示在一些示例中可能没有吸收剂24。天然气容器20向传动系60传送天然气22。将关于容器20中的天然气22的气体数据26发送到传动系控制器40。车辆10设有电能储存设备51。储存设备51可以是（例如）电气化学电池或储能电容器。电能储存设备51将电能55传送到传动系60。将关于储存在电能储存设备51中的电能55的电能数据77（例如，电池的充电状态）发送到传动系控制器40。传动系60将传动系数据34发送到传动系控制器40。传动系数据34的示例包含任何从发动机发出的用于控制发动机的数据。例如，发动机速度和温度。传动系60包含天然气发动机70。图5中描绘的天然气发动机70设有气体燃料喷射器74。传动系控制器发送喷射器控制45，以便控制将天然气22喷射到天然气IC发动机70中。传动系还包含电动机81。传动系控制44包含喷射器控制45和动力装置控制46，用于控制在任何给定时间，传动系60是用天然气22还是用电能55运转。传动系60可以同时用天然气22和电能55运转。车辆控制30将需求分数32提供到传动系控制器40。
应理解的是，本文中提供的范围包含所陈述的范围和所陈述的范围内的任何值或子范围。例如，从大约14.7 psi到大约400 psi的范围应当解释为不但包含明确声明的大约14.7 psi和大约400 psi的限值，而且还包含各个值，诸如40 psi、95 psi等等，以及子范围，诸如从大约45 psi到大约200 psi等等。此外，当使用“大约”来描述一个值时，这个词意在包含从所陈述的值有小幅变动（达+/-10%）。
在说明和要求本文中公开的示例时，单数形式的“一”和“该”包含复数指称，除非上下文另有清楚地规定。
应理解的是，本文中将术语“连接/被连接/连接件”和/或类似术语广义地限定为包含多种不同的连接布置和组装技术。这些布置和技术包含但不限于：（1）一个部件与另一个部件之间直接连通，两者之间没有介入部件；和（2）一个部件与另一个部件使用两者之间的一个或多个部件连通，前提是“连接到”另一个部件上的一个部件与该另一个部件以某种方式操作性连通（尽管两者之间存在一个或多个附加的部件）。
此外，说明书通篇中提到“一个示例”、“另一个示例”、“一示例”等等是指配合该示例说明的特定要素（例如，特征、结构和/或特性）包含在本文中说明的至少一个示例中，并且可能存在或者可能不存在于其他示例中。另外，应当理解的是，额定用于任何示例说明的要素可以在各种示例中以任何合适的方式组合，除非上下文另有清楚地规定。
虽然是参照车辆说明了本公开，但是应当理解的是，所公开的方法可以应用于静态的应用，包含（例如）用于提供电力的由IC发动机提供动力的发电机。
虽然已经具体说明了几个示例，但是对于本领域的技术人员明显的是，可以对所公开的示例加以修改。因此，应将前面的说明视为非限制性的。

Claims (11)

1.一种操作车辆传动系的方法，所述方法包括：
确定选定传动系操作模式是否为延长里程模式；
确定所述车辆传动系的最大传动系功率的需求分数，所述车辆传动系包含内燃（IC）发动机，当在大于截止压力的源压力下将气相燃料传送到所述IC发动机的燃料喷射器时，所述IC发动机具有最大输出功率；
确定与所述IC发动机的燃料轨流体连接的燃料容器中的气相燃料压力；
在如下情况下完全使用所述气相燃料操作所述传动系：
所述燃料容器中的压力高于所述截止压力；或
所述燃料容器中的压力在最低压力与所述截止压力之间；
所述选定传动系操作模式是所述延长里程模式；以及
所述需求分数低于预定阈值；并且
在如下情况下完全使用液相燃料或电动机操作所述传动系：
所述燃料容器中的压力低于所述最低压力；或
所述燃料容器中的压力在所述最低压力与所述截止压力之间；以及
所述选定传动系操作模式不是所述延长里程模式；或
所述需求分数大于或等于所述预定阈值，
其中所述IC发动机是双燃料发动机，所述双燃料发动机的燃料轨与容纳所述液相燃料的燃料储罐流体连接，或者所述传动系包含通过电池供电的电驱动电机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
完全使用所述气相燃料操作所述传动系包含：
打开气阀以允许所述气相燃料在所述气相燃料压力处或低于所述气相燃料压力进入所述燃料轨；以及
i）关闭液阀以防止所述液相燃料进入所述燃料轨；或
ii）将所述电驱动电机与所述电池断开；并且
完全使用所述液相燃料或所述电动机操作所述传动系包含：
关闭所述气阀；以及
i）打开所述液阀以允许所述液相燃料进入所述燃料轨；或
ii）将所述电驱动电机连接到所述电池。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括经由人机接口从所述延长里程模式与性能模式中选择所述传动系操作模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相燃料是包含大约81%的质量分数的甲烷的天然气。
5.一种操作车辆传动系的方法，所述方法包括：
确定选定传动系操作模式；
确定需求分数，其中当在大于截止压力的源压力下向内燃发动机（ICE）的喷射器传送气体燃料时，所述ICE将输出最大功率；
确定与所述喷射器流体连接的容器中的所述源压力；
响应于所述源压力、需求分数或选定传动系操作模式满足第一组标准，由所述喷射器接收所述源压力处的所述气体燃料，以便将所述气体燃料喷射到所述ICE中以供燃烧；以及
响应于所述源压力、需求分数或选定传动系操作模式满足第二组标准，防止所述喷射器将气相燃料喷射到所述ICE中，并且由替代的动力源驱动所述传动系。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述第一组标准包含：
所述源压力超过所述截止压力；或
所述源压力在最低压力与所述截止压力之间；
所述选定传动系操作模式是延长里程模式；以及
所述需求分数低于预定阈值；并且
所述第二组标准包含：
所述源压力低于所述最低压力；或
所述源压力在所述最低压力与所述截止压力之间；以及
所述选定传动系操作模式不是所述延长里程模式；或
所述需求分数大于或等于所述预定阈值；并且
所述方法还包括经由人机接口从所述延长里程模式与性能模式中选择所述传动系操作模式；
其中所述气体燃料是包含大约81%的质量分数的甲烷的天然气；并且
其中对应于启动所述ICE的所述需求分数低于所述预定阈值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述替代动力源是电动机，并且其中所述预定阈值是所述车辆传动系的最大传动系功率的10%。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述替代动力源是利用液体燃料的ICE，并且其中所述方法还包括：
在如下情况下，在液体燃料喷射器处接收所述液体燃料以将所述液体燃料喷射到所述ICE中，以供与所述气体燃料同时燃烧：
所述源压力在所述最低压力与所述截止压力之间；以及
所述选定传动系操作模式是所述延长里程模式。
9.一种操作车辆传动系的方法，所述方法包括：
确定所述车辆传动系的最大传动系功率的需求分数，所述车辆传动系包含双燃料内燃（IC）发动机；
确定与所述IC发动机的气体燃料轨流体连接的燃料容器中的气相燃料压力；
确定与所述IC发动机的液体燃料轨流体连接的燃料储罐中的液相燃料液位；
基于所述需求分数、所述气相燃料压力和所述液相燃料液位，确定所述气相燃料与所述液体燃料的燃料混合比；
在所述气体燃料喷射器处接收所述气相燃料压力处的所述气相燃料，以便将所述气相燃料喷射到所述IC发动机中以供燃烧；
在所述液体燃料喷射器处接收所述液相燃料，以将所述液体燃料喷射到所述IC发动机中，以便实现所述燃料混合比以供燃烧；以及
使所述气相燃料和所述液相燃料在所述IC发动机的燃烧室中同时燃烧。
10.根据权利要求9所述的方法，其中确定所述燃料混合比使得基于所述气相燃料压力的所述燃料混合比中的气相燃料的量最大化。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述气相燃料是包含大约81%的质量分数的甲烷的天然气。
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