CN100520044C - 蒸发燃料处理装置的泄漏诊断装置 - Google Patents

Abstract

一种蒸发燃料处理装置的泄漏诊断装置，其所要解决的问题是，根据泄漏降低的净化线的负压变化进行蒸发燃料处理装置的泄漏诊断时，用于修正泄漏降低时的压力变化的大气开放状态的气压产生量的测定结果，由于负压引起的燃料箱的变形而产生误差，降低泄漏诊断的精度。在从泄漏降低结束到气压产生量测定过程中设定DIRE 12，在此期间时使燃料箱的变形复原。具有蒸气产生量推定部件，该蒸气产生量推定部件推定泄漏降低过程中的燃料箱的燃料蒸气产生量，推定的燃料蒸气产生量越大设定DIRE12越短，故可防止蒸气产生量大时气压产生量的测定精度降低。

Description

蒸发燃料处理装置的泄漏诊断装置

技术领域

本发明涉及内燃机的蒸发燃料处理装置的泄漏诊断装置。

技术背景

装备在内燃机上的蒸发燃料处理装置，通过将燃料箱中产生的蒸发燃料导入并暂时吸附在炭罐中，并将该炭罐吸附的蒸发燃料与从所述新气导入口导入的新气一同经由所述放气阀进入内燃机的进气系统，从而来防止蒸气燃料向外部大气中扩散。

这样的蒸发燃料处理装置中，从燃料箱经炭罐到放气阀的净化线上的配管中一旦出现龟裂，或在配管的接合部上出现密封问题，就会产生蒸发燃料的泄漏，不能充分发挥本来的扩散防止效果。

相对于此，作为诊断来自净化线的蒸发燃料的泄漏的有无的泄漏诊断装置，提出了如专利文献1中表示的利用压力变化的结构的方案。

该方案基本上进行所谓泄漏降低检测(リ—クダウン検出)的操作，即导入规定量的内燃机负压后使净化线密闭，根据其内压变化判断有无泄漏。净化线密闭后来自燃料箱的燃料蒸发仍然继续，内压变化，所以要进行气化监控处理，即当测量泄漏降低的负压变化后净化线先返回大气压，之后再度密闭，检测来自大气压的内压上升，从而测量燃料蒸气的产生速度，结果，通过修正泄漏降低时的压力变化量来提高泄漏检测精度。

专利文献1：日本特开平6-173789号公报(JP6-173789A)

在上述现有技术中，产生了向净化线上导入了负压时，燃料箱由于负压的作用而变形，使该变形还原的作用会影响泄漏的检测精度的问题。即，泄漏降低时由于在负压作用于净化线的状态下测量内压变化，故燃料箱的变形的影响小。与此相对，在气化监控时为了正确地测量蒸气产生量需要事先将净化线内压初始化为大气压，此时若罐变形残留则燃料蒸发引起的压力上升和燃料箱的复原引起的负压相抵而难以检测正确的蒸气产生量。

发明内容

本发明涉及一种蒸发燃料处理装置的泄漏诊断装置，该泄漏诊断装置诊断蒸发燃料处理装置中从燃料箱经炭罐到放气阀的净化线上的蒸发燃料的泄漏，该蒸发燃料处理装置中，来自所述燃料箱的蒸发燃料导入并暂时吸附在具有新气导入口的所述炭罐，该炭罐吸附的蒸发燃料与从所述新气导入口导入的新气一同经由所述放气阀进入内燃机的进气系统。

所述泄漏诊断装置具有：对所述炭罐的新气导入口进行开闭的切换阀和检测所述净化线的压力的压力检测部件。

另外，作为进行所述泄漏降低和气化监控操作的装置，分别设有第一压力变化率测量部件和第二压力变化率测量部件。

当所述净化线上导入规定的负压后，第一压力变化率测量部件将所述放气阀和所述切换阀一同关闭，而由所述压力检测部件测量负压密闭状态下的净化线的第一压力变化率。

在第一压力变化率测量部件测量净化线的第一压力变化率之后，第二压力变化率测量部件打开所述切换阀并将所述净化线向大气开放而经过规定延迟时间后，将所述放气阀和所述切换阀一同关闭，由所述压力检测部件测量大气密闭状态下的净化线的第二压力变化率。

具有泄漏判定部件，根据所述第一压力变化率和所述第二压力变化率之差判定净化线的泄漏程度。

本发明的特征在于，具有蒸气产生量推定部件，该蒸气产生量推定部件推定在测量所述第一压力变化率过程中的燃料蒸气产生量，其中，所述推定的燃料蒸气产生量越大，所述规定延迟时间越短。

根据本发明，可根据在测量所述第一压力变化率的过程中推定的燃蒸发量，可变地设定在第一压力变化率的测量结束后，直到开始测量第二压力变化率的、用于进行大气开放的延迟时间，故可根据所述推定的燃料蒸发量设定需要的最小限度的延迟时间，由此，可以得到高精度的泄漏检测结果。

附图说明

图1是本发明的一实施例的系统图；

图2是泄漏诊断的流程图；

图3是泄漏诊断的时间图；

图4是延迟时间设定的流程图；

图5是表示净化线内压与延迟时间基准值的关系的特性线图；

图6是表示燃料温度与修正系数的关系的特性线图；

图7是燃料蒸发特性的说明图。

1  内燃机

2  空气净化器

3  节流阀

4  进气歧管

5  燃料箱

6  蒸发燃料导入通路

7  炭罐

8  活性炭

9  新气导入口

10  放气路

11  放气阀

12  切换阀

20  ECU

21  压力传感器(压力检测部件)

22  燃温传感器(燃料温度检测部件)

具体实施方式

下面根据附图说明本发明的实施方式。图1是本发明的一实施方式的系统图。

内燃机1的进气系统中自上游侧设有空气净化器2、节流阀3、进气歧管4。燃料供给由设于各气缸上的燃料喷射阀(未图示)构成。

作为蒸发燃料处理装置设有炭罐7，该炭罐通过蒸发燃料导入通路6将燃料箱5中产生的蒸发燃料导入并暂时吸附。炭罐7是在容器内填充活性炭等吸附材料8的结构。

在炭罐7中，形成新气导入口(大气开放口)9，并且导出放气路10。放气路10经由放气阀11与节流阀3下游的进气歧管4连接。放气阀11根据从发动机控制单元(以下称为ECU)20输出的信号而打开。

在内燃机1处于停止状态等情况时燃料箱5中产生的蒸发燃料，由蒸发燃料导入通路6导入到炭罐7中，吸附于炭罐7上。并且，起动内燃机1，规定的净化许可条件成立，则放气阀11打开，内燃机1的吸入负压作用于炭罐7，结果，通过从新气导入口9导入的新气使吸附于炭罐7上的蒸发燃料脱离，包含该脱离的蒸发燃料的净化气通过放气路10被吸入到进气歧管4内，之后，在内燃机1的燃烧室内进行燃烧处理。

作为蒸发燃料处理装置的泄漏诊断装置的结构要素，在炭罐7的新气导入口9上设有可将其开闭的切换阀12。

ECU 20与本发明相关的内容上具有第一压力变化率测量部件、第二压力变化率测量部件、泄漏判定部件、蒸气产生量推定部件或罐变形量检测部件的各功能。ECU 20中，在规定的泄漏诊断条件下，控制放气阀11和切换阀12的开闭并一边进行泄漏诊断。为了进行该泄漏诊断，从分别作为压力检测部件、燃料温度检测部件的压力传感器21、燃温传感器22分别向ECU 20输入信号。

压力传感器21为检测从燃料箱5经由炭罐7到放气阀11的净化线的压力，而面临炭罐7内部。燃温传感器22为检测燃料温度而面临燃料箱5内部。

下面，根据图2的流程图，参照图3的时间图，说明ECU 20控制下的蒸发燃料处理装置的泄漏诊断的基本动作。在以下的说明或流程图中，附上S表示的数字表示处理步骤的序号。

在S1中，判定泄漏诊断是否未完成，在未完成的情况下进入到S2。完成的情况下结束处理。

在S2中，判定规定的泄漏诊断条件是否成立。在此，可根据运转条件或运转经历来停止蒸发燃料的净化，没有晃荡(sloshing)的影响(由于振动而产生的过度气化)，且在符合进气系统能得到负压的条件时，泄漏诊断条件成立。泄漏诊断条件未成立的情况下，等待其成立，在成立的情况下进入到S3。

在S3中，作为将负压导入净化线的下降(pull down)的操作，在打开放气阀11的同时，关闭切换阀12(图3的A点)。

在S4中，读入由压力传感器21检测出的净化线的压力P，判定该压力P是否达到规定的诊断开始负压DVP4，在达到的阶段中进入到S5以后的诊断处理。

在S5中，由于开始进行用于诊断的第一压力变化率的测定处理(所述泄漏降低(leak down)操作)，关闭放气阀11，并且维持切换阀12关闭(图3的B点)。由此，净化线成为负压密闭状态。之后，净化线的压力根据净化线的泄漏程度(泄漏孔径)和蒸发燃料的产生量，逐渐上升。

在S6中，诊断开始同时复位诊断时间计时器开始计时。

在S7中，作为诊断中的处理，读入由压力传感器21检测出的净化线的压力P。

在S8中，判定由诊断时间计时器测量出的诊断时间T是否达到事先设定的泄漏降低时间设定值T1。在没有达到设定值T1的情况下，返回到S7。

在诊断过程中，反复进行S6～S7，从泄漏降低开始的经过时间到达所述设定值T1时(图3的C点)，进入到S8以后。

在S9中，设定所述泄漏降低操作结束后到开始测定第二压力变化率的处理(所述气化监控处理)的延迟时间DIRE 12。关于该DIRE 12的设定处理在后文详述。

在S10中，可以通过从测定结束时的压力DVP 5减去开始时的压力DVP4求出所述泄漏降低过程中的压力变化量，并除以诊断时间T1，可求出第一压力变化率ΔP1＝(DVP 5-DVP 4)/T1。该值为基于泄漏程度和蒸发燃料产生量的值。

在S11中，为了将净化线向大气开放，维持放气阀11关闭，并打开切换阀12。

在S12中，与所述大气开放处理同时复位计时器，接着，在S13中判定从大气开放开始的经过时间是否达到所述设定延迟时间DIRE 12。在时间值T达到DIRE 12的时刻进入到S14(图3的D点)。

在S14中，维持放气阀11关闭，并关闭切换阀12，由此，开始用于测定第二压力变化率的气化监控处理。此时，净化线为大气密闭状态，之后，净化线压力与蒸发燃料的产生量相应而逐渐上升。

在S15中，为了计时压力监控处理的时间，复位时间T开始计时。

在S16中，读入由压力传感器21检测出的净化线的压力P。

在S17中，判定计时器测定的诊断时间T是否达到规定的诊断时间T2。在没有达到的情况下返回到S16。

在诊断过程中，反复进行S16～S17，诊断时间达到T2时(图3的E点)，从S17进入到S18。

在S18中，从测定结束时的压力P减去开始时的压力(大气压)Pa求出此时的压力变化量，并除以诊断时间T2，求出第二压力变化率ΔP2。该值是仅基于蒸发燃料产生量的值。

在S19中，通过从第一压力变化率ΔP1减去第二压力变化率ΔP2，求出仅依存于泄漏程度(泄漏孔径)的压力变化率、即求出泄漏水平LV。另外，在本实施例中，通过泄漏降低或气化监控处理过程中的压力变化量除以诊断时间而得到的各压力变化率求出泄漏水平，也可以不以诊断时间进行除法运算而根据各压力变化量求出泄漏水平。

在S20中，通过将泄漏水平LV与规定值进行比较来判定有无泄漏。即，泄漏水平LV为规定值以上时，判定为有泄漏，小于规定值时，判定为没有泄漏。

另外，在本流程中省略了，在诊断结束后，根据有无净化的要求打开或关闭放气阀11，并打开切换阀12。

下面，说明设定所述延迟时间DIRE 12的处理。该延迟时间DIRE 12目的在于，在所述第一压力变化率测定(泄漏降低)结束后直到开始第二压力变化率测定(气化监控)的过程中确保一定程度的大气开放时间，在此期间，使燃料箱从负压引起的变形中充分复原。但是，若大气开放时间过长，则在高地等燃料蒸发量大的条件下，第一压力变化率与第二压力变化率出现背离，泄漏诊断产生误差。因此，在本发明中，谋求基本上通过使燃料蒸发量越大相当于大气开放时间的DIRE 12越短来进行必要限度的大气开放。

为了实现上述目的，在本实施例中，由于第一压力变化率测定时的燃料蒸发量与净化线的压力相关，故根据结束第一压力变化率的测定时的压力传感器21的检测值DVP 5可推定燃料蒸发量。关于该推定，按照图4所示的流程图进行说明。

图4相当于图3的S9的处理，即，以ECU 20的泄漏诊断处理的过程进行。

在S1中，根据来自压力传感器21的信号，求出第一压力变化率测定结束时(图3的C点)的压力，将该值作为DVP 5，之后进入到S2。

在S2中，用所述DVP 5来检索设定为图5所示的特性的对照表求出作为燃料蒸发量推定值的基准值的值A，之后进入到S3。图5的特性是试验性求出的作为泄漏诊断对象的燃料供给系统和蒸发燃料处理装置中的DVP与燃料蒸发量的关系的结果，事先将该关系作为对照表存储在ECU内。如图所示，其特性是DVP 5越大，即负压值越大，则基准值A越大。这与燃料蒸发量越少延迟时间越长的特性相对应。

在S3中，接着根据来自燃温传感器22的信号，检测燃料箱5内的燃料温度TFN，之后进入到S4。

在S4中，用所述检测出的燃料温度TFN来检索设定为图6所示的特性的对照表，求出所述燃料蒸发量的基准值A的修正系数B，之后进入到S5。修正系数B是与温度引起的燃料箱5的变形特性即与复原力的变化对应的，特别是在树脂制燃料箱中由于温度的影响变形量容易变化，根据该温度与变形量的关系试验性确定系数B，将该值以对照表存储在ECU内。一般温度越高燃料箱的变形量越大，需要与之适应的量的复原时间，故如图所示，TFN越大系数B越大，将基准值A向增大方向修正。

在S5中，如前所述，将求出的基准值A乘以系数B设定为延迟时间DIRE 12，结束该处理。

下面，这样根据燃料蒸发量而可变地设定延迟时间DIRE 12的作用利用图3说明。

在图3所示的从负压导入净化线上的下降(pull down)开始的泄漏降低的过程中，在燃料箱上由于该负压的作用产生变形。因此，在结束泄漏降低而进入到接下来的气化监控处理之前设定延迟时间DIRE12，在此期间导入所需要的大气压使燃料箱充分地复原，而可靠地使净化线的内压在气化监控开始时为大气压。

所述延迟时间DIRE 12，如图4中所说明的那样，基本上，泄漏降低时的蒸气产生量越多，该时间越短。图3中虚线所示的是，蒸气产生量大的高地条件下的内压的变化特性，与实线所表示的蒸气产生量少的低地条件下的情况相比，泄漏降低结束时的负压(DVP 5)变小，因此，延迟时间DIRE 12也缩短，与低地相比可以提前开始气化监控处理。

如果仅以等待燃料箱的复原使净化线内复原为大气压为目的，则可充分地延长延迟时间DIRE 12，即，只要等待燃料箱可靠地复原即可，这样，由于在高地那样的燃料蒸气的产生量变多的条件下，在此期间燃料蒸气产生速度也会发生很大的变化，故仅增长大气开放时间不一定能得到高精度的泄漏检测结果。关于这一点，根据图7进行说明。

在向净化线内作用负压的下降(pull down)～泄漏降低(1eak down)过程中，燃料较活跃地蒸发，随着之后的经过时间，蒸发量逐渐减少。该特性越在燃料蒸发量大的高地越显著，如图7所示，与低地相比，蒸气产生的升高越在高地越急剧。因此，如图所示在从泄漏降低结束到气化监控开始的延迟时间DIRE 12恒定的情况下，在高地上在泄漏降低时和气化监控时检测出的蒸气产生速度有很大的不同，故造成过小评价泄漏降低时的蒸气产生量的后果，泄漏诊断产生误差。

而在本发明中，如上所述，由于在蒸气产生量大的条件下缩短延迟时间DIRE 12，故可减少由于蒸气产生的特性而引起的误差而可提高泄漏诊断的精度。另一方面，虽然缩短延迟时间DIRE 12使燃料箱复原所需要的时间上的富余变小，但由于蒸气产生量大的情况下，如图3所示，泄漏降低期间的负压也相应地减少，故燃料箱的变形量也减少，因此，即使缩短延迟时间DIRE 12，到气化监控开始时也可以充分地复原燃料箱。

另外，在该实施例的控制中，根据燃料温度TNF，进行修正使之越在燃料箱容易变形的高温时延迟时间DIRE 12越长(参照图6)，故可与依存于温度的燃料箱的变形量的变动相应地恰当进行延迟时间的设定。

在所述控制中，由于根据泄漏降低结束时的净化线的内压(DVP 5)推定燃料蒸发量，故即使在产生泄漏、内压低的情况下也能缩短延迟时间DIRE12。但是，即使内压低下的原因是泄漏，对于由此而使燃料箱的变形返回到复原方向来说没有改变，结果不会因缩短延迟时间DIRE 12而对气化监控产生影响。

但是，可通过传感器直接检测燃料蒸发量，也可利用该直接的检测值进行基于实际的燃料蒸发量的控制。另外，反复进行图2所示的泄漏诊断的过程，仅在第一次的泄漏诊断中泄漏直径为规定的容许值以下的情况下，在第二次中进行适用图4的处理的延迟时间DIRE 12的诊断，可提高诊断精度。

另外，在所述实施例中，在设定延迟时间DIRE 12时推定燃料箱内的燃料蒸气的产生量，但也可以不推定燃料箱内的燃料蒸气的产生量而应用测量仪等而直接检测燃料箱的变形量，根据其结果，进行控制使燃料箱的变形量越大延迟时间DIRE 12越长。另一方面，燃料箱的变形量，主要依存于作用于燃料箱内的负压，故若燃料箱的设计、做法确定，则可试着求出负压与变形量或复原需要的时间的关系并事先给予控制系统，在这种情况下，可由净化线的内压代表燃料箱的变形量，其结果，可以用与图2所示的相同的方法进行延迟时间DIRE 12的可变设定。

Claims (3)

1.一种蒸发燃料处理装置的泄漏诊断装置，该泄漏诊断装置诊断蒸发燃料处理装置中从燃料箱经炭罐到放气阀的净化线上的蒸发燃料的泄漏，该蒸发燃料处理装置中，来自所述燃料箱的蒸发燃料导入并暂时吸附在具有新气导入口的所述炭罐，该炭罐吸附的蒸发燃料与从所述新气导入口导入的新气一同经由所述放气阀进入内燃机的进气系统，其特征在于，该泄漏诊断装置具有：

切换阀，该切换阀对所述炭罐的新气导入口进行开闭；

压力检测部件，该压力检测部件检测所述净化线的压力；

第一压力变化率测量部件，当所述净化线上导入规定的负压后，该第一压力变化率测量部件将所述放气阀和所述切换阀一同关闭，由所述压力检测部件测量负压密闭状态下的净化线的第一压力变化率；

第二压力变化率测量部件，在第一压力变化率测量部件测量净化线的第一压力变化率之后，该第二压力变化率测量部件打开所述切换阀，将所述净化线向大气开放而经过规定延迟时间后，将所述放气阀和所述切换阀一同关闭，由所述压力检测部件测量大气密闭状态下的净化线的第二压力变化率；

泄漏判定部件，该泄漏判定部件根据所述第一压力变化率和所述第二压力变化率之差判定泄漏程度；

蒸气产生量推定部件，该蒸气产生量推定部件推定在测量所述第一压力变化率过程中的燃料蒸气产生量，其中，

所述推定的燃料蒸气产生量越大，所述规定延迟时间越短。

2.如权利要求1所述的蒸发燃料处理装置的泄漏诊断装置，其特征在于，所述蒸气产生量推定部件根据来自所述压力检测部件的检测结果而使所述第一压力变化率的测量结束时的净化线的负压越大所述规定延迟时间越长。

3.如权利要求1所述的蒸发燃料处理装置的泄漏诊断装置，其特征在于，所述蒸气产生量推定部件具有检测燃料箱的燃料温度的燃料温度检测部件，并根据来自所述燃料温度检测部件的检测结果而使所述燃料温度越大所述规定延迟时间越长。

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