CN100560971C - 用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置 - Google Patents
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Abstract
一种蒸发燃料净化系统具有燃料箱(2)、吸收过滤器(3)和净化控制阀(84)。该蒸发燃料净化系统(1)通过通风流体通道(41)由泵(11)加压和减压，从而检测其泄漏状态。为了该检测，提供了用于驱动加压或者减压的泵(11)的马达单元(12)、车辆上的电池(+B)和控制电池电压到预定的电压且用电流供给马达单元的电压控制电路(7)。该电压控制电路(7)位于泵室(21)中，其形成空气出口通路的一部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置。
背景技术
一种蒸发的燃料的净化装置例如包括内燃发动机的燃料箱、滤罐和净化控制阀。该蒸发燃料净化系统这样设计，使得在燃料箱中产生的蒸发的燃料临时吸收到滤罐。吸收到滤罐的蒸发的燃料与通过在滤罐中的新鲜空气入口引入的新鲜空气一起通过净化控制阀吸收到内燃发动机的空气吸入系统。然而，当构成从燃料箱通过滤罐到达净化控制阀延伸的蒸发的燃料的恢复通道的导管或者容器中存在裂缝或者类似物时，蒸发的燃料泄漏到外部，且不能充分达到防止蒸发的燃料释放的效果。
最近，防止蒸发的燃料从诸如车辆的燃料箱之类的燃料贮存系统释放到大气中的严格的泄漏检查已经成为强制性的。为此，提出了用于分析从蒸发燃料净化系统泄漏的多种泄漏检查系统。
根据美国专利5,890,474(JP-A-10-90107：专利文档1)，在滤罐的大气端口侧上放置模块。在该模块中，连接用于切换流体通道的转换阀和马达泵，且相互一体形成。由于通过转换阀改变流体通道产生的压力，马达泵产生基准泄漏。然后，从蒸发的燃料的恢复通道泄漏的状态与基准泄漏比较。更具体的，例如由马达泵交替地施加压力到滤罐的基准口和大气端口侧，也就是，蒸发的燃料的恢复通道。基准口用于提供由加州空气资源委员会(CARB)和环境保护机构(EPA)确定的泄漏基准值。此时，在各种情况下测量马达泵的电压，且通过由此获得的诸如电流消耗之类的工作参数值来进行比较。
根据在JP-A-11-336619(专利文档2)中公开的已有技术，设置用于探测空调的使用状态的探测装置，以防止由于燃料的蒸汽压力的影响产生的错误测定。基准泄漏的测定值根据由探测装置的探测结果来校正。当空调在工作时，估计室外温度较高，燃料温度也认为较高。
根据在JP-A-2000-205056(专利文档3)申公开的已有技术，改变马达泵的驱动电压，以缩短分析泄漏所要求的时间。启动驱动以后，立即以相对高的电压驱动马达泵，以增加马达泵的排量。此后，电压返回到正常电压，以使排量返回到用于泄漏分析的基准排量。
上述的已有技术是不令人满意的。当用于驱动马达泵的电池或者类似物的供给电压波动时，驱动电压成比例地波动，这改变了马达泵本身的性能。例如，当供给电压由于电池的损耗而下降时，构成该马达泵的电动马达单元的驱动电压下降。结果，该马达泵的施加压力的能力降低。这种马达泵功率的下降不但发生在排放空气来施加压力的压力泵中，而且发生在吸空气或者类似物来降低压力的真空泵中。
根据基准口的基准压力和在蒸发的燃料的恢复通道中的内部压力可以用真空泵来测量，且相互比较。在这种情况下影响比较测定的精度的一些因素将在下面描述。
图11A是描绘具有低供给电压的压力变化特性的图，图11B是描绘具有高供给电压的压力变化特性的图。在这些压力变化特性的图中，水平轴线表示经过的时间，垂直轴线表示绝对压力P。经过的时间例如可以分成相应于泄漏检查过程的四个部分，部分A到部分E。基准压力Pr和在蒸发的燃料的恢复通道中的内部压力分别在部分C和D中估计。随着降低的供给电压，在图11A中所示，真空泵的性能下降。
因此，基准压力Pr接近大气压Patm，且基准压力的负压的幅度也下降(部分C)。这样，由基准口获得的基准压力Pr和大气压Patm之间的差减小。因此，这些差在三个不同的压力变化特性之间减小：与基准口中的孔的尺寸相同的φ0.5mm的压力变化特性；发生大泄漏的φ大于0.5mm的压力变化特性；以及没有泄漏的压力变化特性。结果，在部分D中由内部压力的改变确定的泄漏孔的大小损害了用于确定泄漏状态的泄漏探测的精度。
通过高供给电压，如图11B所示，基准压力Pr偏离大气压Patm，且基准压力Pr的负压的幅度增加(部分C)。结果，基准压力Pr和大气压Patm之间的差增加。因此，在到达所期望的基准压力以前，失效保险的减压阀可能打开。一旦减压阀打开，就不探测泄漏了。当减压阀的阀门开启压力的设置增加时，泵的功率过度增加，且燃料箱过载。因此，必须增强燃料箱的硬度，以确保燃料箱的足够的强度。
由于上述原因，使用上述已有技术很难增强泄漏探测的精度。因此，可能不能满足由CARB和EPA确定的泄漏基准值或者将来更严格的泄漏基准值。
为了避免这样的情况，在电池和马达泵之间的位置设置恒压电路，该恒压电路接收大于在电池电压的变化范围中的预定值的输入电压。该电池电压由于电池的损耗而改变。当用于汽车的标称电压值是12伏时，实际的电池电压从8伏到16伏变化。当恒压电路的设定值与实际电池电压之间的差大于某个值时，相应于电压差的多余电能变成恒压电路的热能。由恒压电路产生的热同样影响诸如交流发电机和传感器之类的电气装置的性能。当转换阀和马达泵一体组装时，在泄漏检查期间，由于由电路产生的热可能改变马达泵的输出性能。基准压力的估计期间(部分C)和蒸发的燃料的循环的估计期间(部分D)相互不同。即使泄漏孔和基准口具有相同的直径，例如φ0.5mm，在基准压力和饱和压力之间也会引起偏差，这样损坏了泄漏检测的精度.
发明内容
本发明的目的是提供一种用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，其通过由马达泵施加压力或者减小压力来检查泄漏，这样可以提高泄漏探测的精度。
根据本发明的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置是这样构造的，以通过由泵从通风流体通道来加压或者减压蒸发燃料净化系统来检测其泄漏。该泄漏检查装置包括用于驱动用于施加或者减小压力的马达的马达单元、车辆中的电源，以及将来自车辆中的电源的电池电压控制到预定的电压且供给马达单元电流的电压控制电路.该电压控制电路位于空气入口通路或者空气出口通路中。空气通过空气入口通路被引入马达。
在防止在车辆的燃料箱中产生的蒸发的燃料释放到大气中的蒸发燃料净化系统中，蒸发的燃料临时吸收到诸如滤罐之类的吸收过滤器中，且使其保持在蒸发燃料净化系统中。当内燃发动机到达预定的工作状态时，被保持的蒸发的燃料被吸收到空气吸入系统中。在通常12伏电池的车辆的情况下，车辆中的电源的电池电压在8到16伏的范围内波动。
驱动用于加压或者减压用于泄漏检查的蒸发燃料净化系统的泵的马达单元用输入电压馈电，通过电压控制电路将电池电压转化为预定的电压来获得该输入电压。因此，即使电池电压波动，该输入电压也可以设置为例如在电池电压波动的电压范围内的预定电压。这样，由于电池电压的波动产生的马达单元的输出特性的变化和由马达单元驱动的泵的泵功率的变化可以减小。结果，用于检测泄漏状态的泄漏探测精度可以提高。
附图说明
通过参考附图，本发明的上述和其它目的、特征和优点从下面的详细描述可以更加明显。
图1是示意性的方框图，示出了本发明的第一个实施例中的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置。
图2是示意性的电路图，示出了用于与第一个实施例中的泄漏检查装置相关的马达泵的驱动电路。
图3是示意图，示出了构成用于图1中的马达泵的驱动电路的电压控制电路。
图4A是描绘电池电压波动对马达性能的影响的图；图4B是描绘电池电压波动对泵性能的影响的图。
图5是泵、马达和电压控制电路的剖视图，示出了其中的结构.
图6是示出热增加对泵性能的影响的图。
图7是示出电压控制电路的热特性的图。
图8是第二个实施例的电动泵的示意性电路图。
图9A是描绘电池电压波动对第三个实施例的马达性能的影响的图，图9B是描绘电池电压波动对第三个实施例的泵性能的影响的图。
图10是第四个实施例的泄漏检查模块剖视图。
图11A是描绘在已有技术中具有低电池电压的压力变化特性的图，图11B是描绘具有高电池电压的压力变化特性的图。
图12A是描绘在已有技术中用于产生等于基准泄漏的基准压力所要求的泵性能的范围的图，图12B是描绘在已有技术中考虑了与泵性能相关的变化因素的基准压力的范围的图，图12C是描绘理想的泵性能的图。
图13A是直流马达的示意性的驱动电路图，图13B是无刷马达的示意性的驱动电路图。
图14A是描绘在已有技术中电池电压波动对马达性能的影响的图，图14B是描绘在已有技术中电池电压波动对泵性能的影响的图。
图15是描绘电动泵的温度对泵性能的影响的图。
图16是示出在已有技术中在分析期间的压力特性的图。
具体实施方式
(第一个实施例)
如图1所示，蒸发燃料净化系统包括燃料箱2、通过连接流体通道2a与燃料箱2连接且具有通风流体通道41的作为吸收过滤器的滤罐3，以及作为通风阀的净化控制阀84。通风阀84的一端通过阀门流体通道82连接到滤罐3，通风阀84另一端通过阀门流体通道82连接到内燃发动机的吸入系统80。滤罐3包含诸如活性碳之类的吸附剂3a。
保持在燃料箱2中的燃料的一部分蒸发，且蒸发的燃料产生在燃料箱2中。引导该蒸发的燃料进入滤罐3，且在其中临时吸收和积累。当由于在吸入系统80中的减小的压力，净化控制阀84被空气打开时，空气通过开口流体通道42、滤罐3和阀门流体通道82被吸入。同时，积累在滤罐3中的蒸发的燃料被吸入入口导管81，然后供给到那里的内燃发动机。在燃料箱2中产生的蒸发的燃料通过滤罐3，从而在滤罐3中吸收，空气从滤罐3流出进入大气。
吸入系统80具有连接到内燃发动机的空气吸入系统的入口导管81。该入口导管81设置有节流阀83，用于调节其中流动的吸入空气的流速。阀门流体通道82相对于吸入空气通向节流阀83下游或者上游的入口导管81。
燃料箱2、滤罐3、净化控制阀84、连接流体通道2a以及阀门流体通道82构成蒸发燃料净化系统1。当净化控制阀84关闭时，该蒸发燃料净化系统1保持在燃料箱2中产生的蒸发的燃料。从而，蒸发燃料净化系统1防止蒸发的燃料释放到大气中。
泄漏检查装置是用于检测蒸发燃料净化系统1的保持功能，也就是，从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态。该泄漏检查装置包括作为压力源的泵11、驱动泵11的马达单元12、转换阀30、用于探测基准泄漏的基准管道45，以及作为压力探测装置的用于探测由泵11施加的压力的压力传感器13。
泵11、马达单元12、转换阀30、基准管道45，以及压力传感器13最好应该设置在燃料箱2和滤罐3之上。这样防止液体燃料或者水从燃料箱2或者滤罐3进入这些部件。而且，这些部件最好应该一体组装成模块。这提高了将泄漏检查装置组装到蒸发燃料净化系统1来检测从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态的可使用性。
通风流体通道41通过滤罐3连接到燃料箱2。该通风流体通道41通过转换阀30的切换可以交替地连接到开口流体通道42和泵11。开口流体通道42具有朝大气开放的开口端42a。开口端42a最好应该设置有过滤器，用于防止诸如灰尘之类的外来物质进入。
通风流体通道41分叉到转换阀30和基准管道45。这样，当通风流体通道41通过切换转换阀30连接到开口流体通道42时，通过开口流体通道42和阀门连接流体通道43引入的空气被引导到基准管道45。当通风流体通道41通过切换转换阀30连接到泵11时，保持在通风流体通道41中的空气通过阀门连接流体通道43可以被引导到泵11，蒸发的燃料从该通风流体通道41被吸收到滤罐3中。
排气流体通道44使从泵11排放的空气通过，且通过流体通道42释放到大气中。
基准管道45设置有作为节流单元的基准口46。该基准口46相应于接收蒸发的燃料的泄漏的开口的尺寸。例如，CARB和EPA标准规定探测蒸发的燃料从蒸发燃料的恢复通道泄漏的精度，诸如燃料箱2，也就是蒸发燃料净化系统1。该标准要求蒸发的燃料通过等于φ0.5mm的开口的泄漏应该可以被探测。为此，在该实施例中，具有设置为例如φ0.5mm或者更小的开口的基准口46设置在基准管道45中。
泵11是诸如叶轮泵之类的具有已知结构的正排量泵。泵11由诸如直流马达或者无刷马达之类的马达单元12驱动。泵11和马达单元12构成了电动马达，且该电动马达由从车辆中的电源供给的电流来驱动。转换阀30可以是任何类型的电磁阀，只要它设置有具有三向阀门结构的已知转换阀。
压力传感器13设置在阀门连接流体通道43中。该压力传感器13探测在阀门连接流体通道43中的压力，且将相应于压力的信号输出到作为控制装置的电子控制单元(ECU)4。该ECU4包括具有CPU、ROM和RAM的微机。安装该ECU4来控制内燃发动机的每个元件，用于蒸发燃料净化系统1的泄漏检查装置应用到该内燃发动机。从包括安置在内燃发动机的各个部分的压力传感器13的各种传感器输出的信号供给到ECU4。根据这些输入信号
ECU4根据记录在ROM中的预定控制程序来控制内燃发动机的各个部分。转换阀30由ECU4控制。
此后描述泄漏检查装置的工作。当内燃发动机的工作停止以后经过预定的时间周期时，启动检查来自蒸发燃料净化系统1的蒸发的燃料的泄漏。稳定车辆的温度所要求的时间周期设置为该预定的时间周期。
(1)首先，探测大气压。在该实施例中，根据压力变化来探测来自蒸发燃料净化系统1的蒸发的燃料的泄漏。因此，必须减小由于高度不同产生的大气压的变化的影响。因此，在用于检测泄漏状态的泄漏检查以前探测大气压。通过设置在阀门连接流体通道43中的压力传感器13来探测大气压。当不提供电源到转换阀30的电磁驱动单元时，开口流体通道42通过基准管道45连接到阀门连接流体通道43.因此，在阀门连接流体通道43中的压力大致与大气压相等。
由压力传感器13探测的压力作为压力信号输出到ECU4。从压力传感器13输出的压力信号输出为电压比、占空比或者位输出。这样可以减小由诸如转换阀30的电磁驱动单元之类的周围电驱动单元产生的噪声的影响。结果，可以维持压力探测的高精度。
通过由压力传感器13来探测大气压，可以测量接近泄漏检查装置的大气压。为此，与通过设置在离开泄漏检查装置一段距离的大气压力传感器，例如燃料喷射器的传感器来探测大气压的情况相比，可以提高探测的精度。
关于马达单元12、压力传感器13和转换阀30的供电，只有压力传感器13是打开的，且到马达单元12和转换阀30的电源被停止(关闭)。这种状态称为“大气压探测时期A”(例如，在图11A和11B中的部分A)。为此，由压力传感器13探测的阀门连接流体通道43中的压力与大气压Patm相等。
(2)当完成大气压的探测时，从探测的大气压计算安装有该泄漏检查装置的车辆定位的高度。例如，从存储在ECU4的ROM中的大气压与高度之间的相互关系的图来确定该高度。根据该确定的高度，校正从该时刻向前在泄漏检查中使用的各种参数。这些处理由ECU4执行。
当完成参数校正时，启动(开启)到转换阀30的电源。结果，到马达单元12、压力传感器13和转换阀30的电源分别是关闭、开启和开启。该状态被称为产生的蒸发燃料的探测状态B(例如，在图11A和11B中的部分B)。这样，开口流体通道42和阀门连接流体通道43相互断开。此外，通风流体通道41和阀门连接流体通道43相互连接。
此时，燃料箱2通过检查阀门100无误地与大气隔离，该检查阀门100不开启，直到到达预先设置的压力。当燃料在燃料箱2中蒸发，且在其中产生蒸发的燃料时，在燃料箱2中的压力变得比外部压力大。因此，由压力传感器13探测的阀门连接流体通道43中的压力稍微增加。相反地，当燃料蒸汽温度降低且蒸发的燃料液化时，在燃料箱2中的压力变得比外部压力小。因此，由压力传感器13探测的阀门连接流体通道43中的压力稍微下降。
(3)当探测到由于在燃料箱2中的蒸发的燃料产生的压力变化是预定值或者更小时，到转换阀30的电源被切断(关闭)。此外，到马达单元12的电源启动(开启)。结果，到马达单元12、压力传感器13和转换阀30的电源分别是开启、开启和关闭.该状态被称为“基准泄漏的探测状态C”(例如，在图11A和11B中的部分C)。
这样，泵11被驱动，且阀门连接流体通道43被减压。结果，在开口流体通道42中的空气通过基准口46流入基准管道45。由于流入基准管道45的空气由基准口46节流，所以在基准管道45中的压力降低。该基准口46设置为预定的尺寸。因此，在基准管道45中的压力下降，直到到达预定的压力，然后变成恒定。此时，在基准管道45中探测的预定的压力作为基准压力Pr存储在ECU4的RAM中。
(4)当完成探测基准压力Pr时，到转换阀30的电源重新开启。结果，到马达单元12、压力传感器13和转换阀30的电源分别是开启、开启和开启。该状态被称为“内部压力的探测状态D”(例如，在图11A和11B中的部分D)。这样，通风流体通道41和阀门连接流体通道43相互连接。此外，开口流体通道42和阀门连接流体通道43相互断开。结果，燃料箱2和基准管道45相互连接。因此，基准管道45中的压力接近大气压一次。
由于给马达单元12加电，所以泵11的工作启动。泵11可以在基准泄漏的探测状态C以后连续地工作。当泵11已经工作时，在燃料箱2中的内部压力随着时间而下降。这可以参考例如在图10A和10B中的部分D中的压力变化特性。此时，因为阀门连接流体通道43连接到了燃料箱2，所以由压力传感器13探测到的在阀门连接流体通道43中的压力与燃料箱2中的内部压力相等。
此时，根据在部分D中由压力传感器13探测的压力变化特性，从包括燃料箱2的蒸发燃料净化系统1的泄漏状态如下确定。
当随着泵11的工作在阀门连接流体通道43中，也就是燃料箱2中的内部压力下降到低于基准压力Pr时，从燃料箱2，也就是蒸发燃料净化系统1的泄漏状态确定为可接受的。当燃料箱2中的内部压力低于基准压力Pr时，从外部到燃料箱2，也就是蒸发燃料净化系统1的空气进入不存在或者只略微存在。这意味着充分地保持蒸发燃料净化系统1的密封。为此，在燃料箱2中产生的蒸发的燃料不释放或者只稍微释放到外部。蒸发的燃料的泄漏，也就是从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态确定为可接受的。
其间，当燃料箱2中的内部压力没有下降到基准压力Pr时，从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态确定为超过可接受的水平。当燃料箱2中的内部压力没有下降到基准压力Pr时，由于燃料箱2，也就是蒸发燃料净化系统1中的减压，猜想外部空气已经进入。为此，当在燃料箱2中产生蒸发的燃料时，猜想蒸发的燃料在包括燃料箱2的蒸发燃料净化系统1的任何点释放到外部。这样，当燃料箱2中的内部压力没有下降到基准压力Pr时，蒸发的燃料的泄漏，也就是从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态确定为超过可接受的水平。
当从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态确定为超过可接受的水平时，进行一些测量。例如，在内燃发动机的下次工作时，指示装置通知车辆的驾驶员和其它乘客在蒸发燃料净化系统1中的蒸发的燃料的泄漏。这样的指示装置包括设置在诸如仪表盘(没有显示)之类的指示盘上的警报灯的发光。
当燃料箱2中的内部压力大致与基准压力Pr相等时，有等价于基准口46的从蒸发燃料净化系统1的蒸发的燃料的泄漏。同样在这样情况下，蒸发的燃料的泄漏，也就是从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态确定为超过可接受的水平。
(5)当通过泄漏检查来检测从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态完成以后，到马达单元12和转换阀30的电源被切断(关闭)。结果，到马达单元12、压力传感器13和转换阀30的电源分别是关闭、开启和关闭。该状态被称为“确定完成状态E”(例如，在图11A和11B中的部分E)。这样，在阀门连接流体通道43和基准管道45中的压力恢复到大气压。ECU4确认在阀门连接流体通道43中的压力恢复到大气压。然后，ECU4停止压力传感器13的工作，以终止对蒸发燃料净化系统1的泄漏检查。
在蒸发燃料净化系统1的情况下，该蒸发燃料净化系统1防止在车辆的燃料箱2中产生的蒸发的燃料释放到大气中，泄漏检查装置也安装在车辆上。当蒸发的燃料的泄漏状态超过可接受的水平时，该泄漏检查装置用于通知乘客等该蒸发的燃料的泄漏状态超过可接受的水平。为此，使用车辆中的电源(电池，没有显示)作为用于供给电流到驱动泵11的马达单元12的电源。电池的电池电压由于损耗等会波动。例如，在通常的12伏电池的车辆中，电池电压在8到16伏的范围内波动。
在传统的马达泵的马达单元的电结构中，如图13A和13B所示，电池电压+B施加到马达单元，作为用电流供给马达单元的输入电压。通过这样的已有技术，当电池电压由于损耗等波动时，驱动电压成比例地波动。这可以导致马达泵的本身马达性能，也就是马达单元12或者泵11的本身泵性能的改变。
在图13A中，电池电压(+B)施加到诸如直流马达12之类的马达单元的输入级。在图13B中，诸如无刷马达12之类的马达单元具有马达驱动电路(马达驱动集成电路)5，且电池电压(+B)施加到马达驱动集成电路5的输入侧。马达驱动集成电路5改变电流通过线圈(没有显示)的位置。从而，马达驱动集成电路5控制旋转驱动转子(没有显示)的马达5的驱动，且没有电接触。
参考示出比较的例子的图11A、11B、12A、12B、12C和13A，描述在马达单元12的马达性能和泵11的泵性能中的变化范围。电池电压施加到在比较的例子中的马达泵的马达单元12的输入级(图13A)。与该实施例对比，在比较的例子中的泄漏检查装置的操作程序已经如上描述，其说明将省略。当输入到马达单元12的电池电压低时，马达单元12的输出特性下降，这导致泵11的泵性能下降。
如图11A所示，蒸发燃料净化系统1的内部和外部之间的压力差，也就是在基准压力Pr和大气压Patm之间的压力差减小。为此，在部分D中探测到的各种压力特性之间的差别下降：泄漏状态可接受的压力特性；泄漏状态大致与基准口46相同的压力特性；以及泄漏状态超过可接受的水平的压力特性。结果，可能损坏泄漏探测的精度。
泄漏探测是用于确定由部分D中的内部压力变化确定的蒸发燃料净化系统1中的泄漏孔的尺寸的泄漏处于什么状态。其间，当输入到马达单元12的电池电压高时，担心在基准压力Pr和大气压Pa tm之间的压力差变得太大，如图11B所示。当压力差太大时，基准压力的负压的幅度也增加。因此，在到达基准压力以前打开用于失效保险的减压阀，且不能探测泄漏。
参考图12A到12C，通过基准46获得的泵性能的变化对基准压力Pr的影响将描述如下。图12A到12C是描绘由基准口获得的基准压力和在比较的例子中的泵性能的范围的图。图12A是描绘用于产生等于基准泄漏的基准压力所要求的泵性能的范围的图。图12B是描绘考虑了与泵性能相关的变化因素的基准压力的范围的图。图12C是描绘理想的泵性能的图。在12A到12C中，水平轴线表示压力幅度，垂直轴线表示流率。
泵11的泵性能与用于驱动泵11的马达单元12的马达性能成比例。在诸如直流马达和无刷马达之类的马达单元12中，旋转速度和马达转矩是相互关联的。旋转速度在没有载荷的情况下最大，且随着马达转矩的增加而下降。使旋转速度为零的转矩是保持转矩。如上所述，泵性能与马达性能成比例。
如图12A所示，在没有载荷的情况下，也就是当产生的压力P是零时，流率Q最大。随着产生的压力P的增加，流率Q降低，且使流率为零的压力是关闭压力。基准口46的特性(基准流)在图12A到12C中所描绘。在泵性能和基准口46的性能在图12A中相互交叉的交叉点处，基准压力由基准口46产生。
首先，由泄漏检查探测的蒸发燃料净化系统1中的压力P的变化(VAR)相对于上限和下限考虑，基准压力作为中心。当产生的压力P太高时，用于失效保险的减压阀打开。因此，蒸发燃料净化系统1中的压力的变化的上限必须考虑不超过减压阀的阀门开启压。为此，泵性能的变化范围必须被控制，使得用于检测从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态的引起基准泄漏的基准压力将位于图12A的范围A内。也就是范围A是基准压力Pr所要求的范围。
泵性能有多种可能的变化因素。这样的可能的因素包括例如由于泵驱动源产生的在马达单元12中的变化；例如由于用于驱动马达单元12施加的电压产生的在电池电压中的变化；以及由于泵11的每次旋转的吸入量产生的泵11的尺寸公差(TOL)。在这些变化因素中，最主要的一个是电池电压(对12伏电池车辆为8到16伏)。
由于构成该实施例中的泄漏检查装置的马达泵中的各种变化因素产生的基准压力在图12B中描绘。由虚线表示的多个泵性能表现了由于各个因素的变化。这些变化因素作为沿着由实线表示的泵性能一体绘制。根据图12B，由这些变化因素产生的基准压力超过且偏离了所要求的范围。阴影线的区域表示由于施加的电压的变化产生的泵性能的变化。
当泵11是诸如叶轮泵之类的正排量泵时，没有必要考虑作为最主要因素的施加的电压的变化。这是通过将施加的电压，也就是用电流供给马达单元12的输入电压的变化控制到电压的某个宽度内来实现的。例如，当安装泵时，通过执行泵室的调节来将泵性能限制在所要求的范围内(图12C)。
当安装泵时，通过执行泵室的调节来将泵性能限制在所要求的范围内，如图12C所示。然而，这样做基本上是没有极限的。由于这个原因，无论是否调节了泵性能，施加的电压的变化对泵性能有很大的影响。因此，必须消除施加的电压的变化。通过调节作为泵驱动源的马达单元12或者泵11的变化(主要是阀门的尺寸公差的变化)，可以容易地实现泵性能的调节。
为此，该实施例设置有电压控制电路(恒压电路)7，如图2所示.恒压电路7将来自电池的电池电压控制预定的电压，且用电流供给马达单元12。这样，通过由恒压电路7将电池电压转化为预定的电压获得的输入电压供给马达单元12。因此，即使电池电压波动，到马达单元12的输入电压可以调节到在电池电压波动的电压范围内的预定的电压。因此，由于电池电压波动产生的马达单元12的输出特性的变化可以减小(图4A)。
此外，由马达单元12驱动的泵11的泵性能的变化可以减小，如图4B所示。在该实施例中，由恒压电路7控制的输入电压的预定值设置为10V，如图4A所示。这样，与在图14A中所示的已有技术相比，如图4A所示的马达单元12的性能的变化可以最小化，其中，电池电压作为输入电压供给到马达单元12。结果，与在图14B中所示的已有技术相比，在图4B中所示的泵11的泵性能的变化可以最小化.
这里，启动作为内燃发动机的启动装置的启动器(没有显示)所要求的电池电压近似为11伏或者更高。为此，通过诸如交流发电机之类的电池充电器来预先将电池充电到某种程度，以将电池电压提高到高于驱动启动器所要求的。对于在12伏电池的车辆中使用的交流发电机，充电电压近似13伏。
为此，在该实施例中，上述预定的电压设置在10伏或者更小的范围内。也就是，预定的电压调节到小于驱动启动器所要求的电压。这考虑了在由泄漏检查装置进行泄漏探测以前，当车辆保持不动来稳定温度时出现的电池损耗。这样，提高了泄漏探测的精度。此外，输入电压可以设置在10伏或者更小的范围。在电池电压波动的电压范围内，该10伏或者更小的范围是通过恒压电路7可以容易地将输入电压设置到预定的电压的区域。
当使电池供给电流到启动器，从而启动启动器来启动内燃发动机时，载荷施加到电池。在这样的情况下，电池的最小电压可以从近似8伏下降到6伏上下。当由恒压电路7控制的输入电压的预定值的下限值的设定过低时，可能产生问题。当电池电压高于该下限值时，过剩的电池电压通过恒压电路7的产热不经济地转化成热能。因此，输入电压范围的下限最好应该是8伏或者更高。
此外，在该实施例中，恒压电路7包括齐纳二极管71和半导体装置72，如图2所示。这样，只通过增加齐纳二极管71和半导体装置72，不管马达单元12是具有载荷或者没有载荷，用于控制输入电压的恒压电路7可以将输入电压控制到预定的电压。如上所述，恒压电路7只通过增加齐纳二极管71和半导体装置72来构成。因此，可以提高泄漏探测的精度，且恒压电路7还可以以低成本设置。
在该实施例中，恒压电路7设置在电池和马达单元12之间。然而，如图3所示，恒压电路7可以设置在马达单元12和ECU4之间，该ECU4从电池以电池电压供给。由于恒压电路7只通过增加齐纳二极管71和半导体装置72来构成，所以它可以安装和设置在马达单元12的端部的输入级。
如图2所示，恒压电路7位于空气流中。
在通常的12伏电池的车辆的情况中，车辆中的电源的电池电压在8到16伏的范围内波动，且实际的电压近似13伏。当实际电压和电路7的设置电压之间的差大于某个值时，例如设置电压是10伏，实际电压是13伏，相应于该电压差的多余电能在恒压设置电路7中产生热。由恒压电路产生的热可能影响诸如交流发电机和压力传感器13之类的电气装置。在马达启动时和在泄漏检查时由基准口产生的基准压力可能不同，如图15所示。恒压电路的热造成这样的偏差。如图16所示，由于泵特性的变化产生偏差。饱和的压力大于基准压力。即使泄漏孔和基准口应该被认为是不正常的，它们也将被认为具有相同的尺寸(φ0.5或者更小)。
相反，在该实施例中，恒压电路7位于气流空间或者空气通道中，且电路7由空气冷却，以避免温度上升。由于电路7的热上升被空气抑制，所以由于马达单元12的热产生的泵特性的变化被抑制。这样提高了泄漏检查的探测精度。恒压电路7可以位于空气流通的另一个地方，诸如空气出口通路。
在该实施例中，如图5所示，恒压电路7位于空气出口通路44中，空气从泵11的空气出口15通过该空气出口通路44流动。
恒压电路7在电路板上具有诸如齐纳二极管71和半导体72之类的电路元件。整个电路板或者电路板的部分以使电路板扰乱气流的方式位于空气出口通路44中。在图6和7中，实线表示本实施例的特性，虚线表示传统的特性。在图6中的长短交替的虚线表示在恒压电路7中没有温度上升的特性。由于电路7中的温度上升被抑制了，与传统的相比，热对马达单元12的有害作用降低了。在图7中，实线表示本实施例，虚线表示传统的电路。
由于用于降低压力来检测燃料泄漏的泵11用来产生气流，所以用于产生气流的额外的泵是不必要的。因此，该泄漏检查装置设置为低成本。
在该实施例中，泵11是压力减小的泵，然而，施加压力的泵也是可以使用的。当使用施加压力的泵时，恒压电路7位于入口通路中，空气通过该入口通路引入到入口端口14。
在上述的实施例中，电池电压的波动对泵性能的影响受恒压电路7的限制。因此，当由基准口46获得的基准泄漏和从蒸发燃料净化系统1的泄漏被探测，且与实际泄漏的差被测量时，也可以提高泄漏探测的精度。这样，电池电压的波动对泵性能的影响被防止了。此外，使用转换阀30交替地测量基准泄漏和泄漏的实际状态。因此，即使不能进行同时测量，也可以执行稳定的测量，而不管电池电压存在或者不存在波动。
此外，在上述实施例中，电池电压的波动对马达单元12的马达性能和泵11的泵性能的影响通过恒压电路7来防止。因此，除了通过诸如压力传感器13之类的压力探测装置来直接探测压力特性的方法以外，可以采用其它方法来探测泄漏的状态。例如，可以探测驱动泵11的马达单元12的工作状态，以间接地探测压力特性。在这样的情况下，探测了诸如功率消耗、旋转速度或者电流值之类的工作特性值。同样在这样的情况下，可以提高探测泄漏状态的精度。
当恒压电路7与马达单元12一体形成为模块时，马达单元12通过电路板由空气通道中的空气流来冷却。到马达单元12的空气流被作为隔板的电路板分开。
此外，在上述的实施例中，根据某个程序来启动泄漏检查装置：在包括燃料箱2的蒸发燃料净化系统1减压以前，探测通过阀门连接流体通道43的混合气体的压力。这样，可以执行对蒸发燃料净化系统1的泄漏检查，而不管包括高度(大气压)、温度和湿度的周围条件。结果，可以提高泄漏探测的精度。
此外，在上述的实施例中，通过压力传感器13直接探测在连接到燃料箱2，也就是蒸发燃料净化系统1的阀门连接流体通道43中的压力。为此，与从诸如马达单元12的电流值之类的工作特性值间接地探测在蒸发燃料净化系统1中的压力的情况相比，可以提高泄漏探测的精度。
此外，在上述实施例中，通过减小在蒸发燃料净化系统1中的压力来执行泄漏探测。从而，检测了蒸发的燃料从蒸发燃料净化系统1的泄漏状态。为此，在泄漏检查期间，防止混合气体释放到蒸发燃料净化系统1的外部，且保护了环境。
(第二个实施例)
如上所述，在第一个实施例中，恒压电路7连接到马达单元12的输入级，用于将用电流供给马达单元12的输入电压控制到预定的电压。在第二个实施例中，恒压电路7连接到马达驱动集成电路5来替代连接到马达单元12，如图8所示。这样，可以使用没有电接触和没有可滑动的接触部分的无刷马达来作为用于驱动泵11的马达单元12。该马达单元12可以是具有马达驱动集成电路5的直流马达或者无刷马达。在两种情况下，用电流供给马达单元12的输入电压都可以由恒压电路7来控制。即使来自蒸发燃料净化系统1的蒸发的燃料顺利通过了滤罐3且进入了泵11和马达单元12，也可以防止局部磨损，且泄漏检查装置的使用寿命可以延长。
(第三个实施例)
由恒压电路7将输入电压控制到的预定电压不局限于在第一个实施例中的预定电压。在第三个实施例中，输入电压被控制在如图9A和9B所示的预定电压范围内。在该实施例中，允许从8伏到10伏的变化作为由恒压电路7控制的输入电压范围，如图9A所示。在图9A和9B中，粗的实线表示具有输入电压上限为10伏的特性，细的实线表示具有输入电压下限为8伏的特性。
这样，与在图14A中所示的已有技术相比，在图9A中所示的马达单元12的性能的变化VAR可以减小。该减小的量等于输入电压从8到16伏减小到8到10伏的波动幅度。结果，与在图14B中所示的已有技术相比，在图9B中所示的泵11的泵性能的变化VAR可以减小。输入电压设置的宽度不限制于8到10伏，且可以是其它值，例如，9到10伏或者9.5到10伏。
此外，相对宽的范围可以允许为由恒压电路7控制的输入电压的设置值。这样，输入电压的设置值不要求高精度，这样，可以使用相对不贵的恒压电路7。
当启动内燃发动机时，从电池施加电流到启动器。由于电池的载荷，电池的最小电压可能近似从8伏变化到6伏。当由恒压电路7控制的输入电压或者最小电压设置为低值时，且当供给的电压高于该设置值时，过剩的电池电压转化为作为恒压电路7的热的热能。这样，最小的电压最好设置为8伏或者更高。
(第四个实施例)
在第四个实施例中，如第一个实施例所描述泄漏检查装置的构成部件中，那些设置在图2中的虚线中的部件一体组装成模块。尤其是，泄漏检查模块10构造为如图10所示。该泄漏检查模块10包括外壳20、泵11、马达单元12、转换阀30、压力传感器13和恒压电路。
外壳20容纳泵11、马达单元12和转换阀30。外壳20包括用于容纳泵11的泵室21和用于容纳转换阀30的阀室22。外壳20还包括通风流体通道41、开口流体通道42、阀门连接流体通道43和排气流体通道44。通风流体通道41从外壳20中的阀室22通过滤罐3通向燃料箱2。开口流体通道42从阀室22通向开口端42a。阀门连接流体通道43连接泵室21和阀室22。
阀门连接流体通道43设置有从阀门连接流体通道43分叉的压力引入通路43a。在压力引入通路43a上端，压力传感器13容纳为固定在外壳20的内部周围表面上。这样，在阀门连接流体通道43和基准管道45中的压力由压力传感器13通过压力引入通路43a来探测。
排气流体通道44通过阀室22连接泵室21和开口流体通道42。阀门连接流体通道43和基准管道45在转换阀30的轴线方向相互分叉。基准管道45朝着通风流体通道41或者向下开口。
泵11容纳在泵室21中，且具有进气端口14和排气端口15。进气端口14设置在阀门连接流体通道43中，排气端口15设在泵室21中。当由马达单元12驱动泵11时，在阀门连接流体通道43中的空气被吸入到泵11。检查阀门48设置在进气端口14和阀门连接流体通道43之间。
如图10所示，转换阀30包括阀门主体31和电磁驱动单元60。电磁驱动单元60包括运动件50、线圈61、芯62、弹簧63等。
阀门主体31容纳在阀室22中。阀门主体31在通风流体通道41的侧面上具有第一阀门座32。接附到运动件50的阀门件51可以邻接第一阀门座32。随着运动件50的运动，阀门件51紧靠第一阀门座32。结果，通风流体通道41和开口流体通道42相互断开。
此外，通风流体通道41和阀门连接流体通道43相互连接。运动件50具有邻接部分52，且邻接部分52可以紧靠第二阀门座33，该第二阀门座33形成在阀室22侧面上的阀门连接流体通道43的端部处。随着运动件50的运动，邻接部分52紧靠第二阀门座33。结果，通风流体通道41和开口流体通道42相互连接，且进一步通风流体通道41和开口流体通道42与阀门连接流体通道43相互断开。
运动件50由来自构成电磁驱动单元60的线圈61的电磁力和来自构成电磁驱动单元60的弹簧63的偏压力驱动。电磁驱动单元60使线圈61与ECU4电连接。通过使电流通过线圈61，在芯62中产生磁场，该磁场在轴向上向上吸引运动件50。在与由来自线圈61的电磁力的吸引方向相反的方向中通过弹簧63来保持给运动件50进行激励。
当通过线圈61的电流通路被阻断时，运动件50由来自弹簧63的偏压力向下运动，如图10所示，且邻接部分52接触第二阀门座33。为此，通风流体通道41和开口流体通道42相互连接，且进一步通风流体通道41和开口流体通道42与阀门连接流体通道43通过基准管道45相互连接。
恒压电路7与马达单元12的端部的输入级电连接，且固定在马达单元12上。这样，恒压电路7也可以被模块化，且提高了组装可操作性。例如，对于泄漏标准不一样的目的地的车辆可以只通过在燃料箱2中，也就是蒸发燃料净化系统1中安装满足泄漏标准的泄漏检查模块10来适应要求。
恒压电路7在具有诸如齐纳二极管71和半导体装置72之类的电路元件的电路板上构造。整个电路板或者电路板的部分位于排气流体通道44中。从出口15排放的空气通过泵室21流入排放流体通道44。这样，恒压电路7由空气直接冷却而不提供另一个冷却装置是可能的。
在该实施例中，压力传感器13位于压力引入通路43a的上游，且恒压电路7位于泵室21中。由于压力传感器13比恒压电路7位于更上面的部分，所以防止了来自恒压电路7的热对压力传感器13的影响。压力传感器13的误差被抑制，且压力传感器13的特性稳定。提高了泄漏检查的精度。
压力引入通路43a是阀门连接流体通道43的一部分。压力引入通路43a和阀门连接流体通道43两者构成空气入口通路。泵室21通过排气流体通道44与开口流体通道42连通。泵室21和排气流体通道44构成空气出口通路。
参考图10，在泵室21中形成的空气出口通路包括第一空气通道和第二空气通道。第一空气通道由泵室21的内表面和泵11的外表面形成。第二空气通道由外壳的内表面和马达单元12的侧表面形成。由于第一空气通道比第二空气通道窄，所以第一空气通道中的气流速度比第二空气通道中的气流速度快。恒压电路7位于第二空气通道中的马达单元12的端部。由于恒压电路7位于最窄的通道中，所以具有最快速度的空气被引入电路7。这样，电路7的温度被有效地保持在某个范围内。
如图10所示，电动马达和转换阀30以这样的方式设置，即，电动马达和转换阀30的轴线近似平行且相互邻近。空气在开口流体通道42中从泵室21通过排气流体通道44流动，该开口流体通道42由转换阀30的侧表面和阀室22的内表面形成。开口流体通道42的截面积相对小。具有大截面积的通路，即，第二空气流通路和空气出口通路形成在整个空气通道的中间部分。这样，泄漏检查模块整个很紧凑，且电动泵和转换阀30在其轴线方向上组装，使得简化了组装过程。
上述实施例是根据12伏电池用作车辆中的电源的情况来描述的，其电池电压波动在8到16伏的范围内。然而，电池的规格不限制于标称的12伏电压。有用于各种应用的在标称电压上不同的各种电池。因此，从恒压电路7供给到马达单元12的电流的电压最好是电池电压的标称电压值的84％或者更低。对于例如用作卡车电池的24伏的电池，电压最好是20伏或者更低。
在上述的实施例中，由于包括恒压电路7和马达单元12的电路板不需要附加的散热部件，所以防止了围绕电路板的元件的尺寸扩大。结果，在尺寸不扩大的泄漏检查模块10的情况下组装恒压电路7。
压力传感器13的位置不限于压力引入通路43a中，也不限于阀门连接流体通道43中。压力传感器13可以位于恒压电路7的上游，只要压力传感器13位于空气入口通路中。
当泵11是加压泵时，压力传感器13和恒压电路7分别位于空气出口通路中和空气入口通路中。当恒压电路7位于设置了压力传感器13的空气入口通路中或者位于空气出口通路中时，压力传感器13最好位于恒压电路7的上游，使得避免对压力传感器13的有害的热影响。
Claims (11)
1.一种泄漏检查装置，其包括：
蒸发燃料净化系统(1)，其包括燃料箱(2)、通过连接导管(2a)连接到燃料箱且具有通风流体通道(41)的吸收过滤器(3)，以及通过阀门流体通道(82)连接到发动机的吸入系统(80)通风阀(84)；
泵(11)，其使通风流体通道加压或者减压来检查蒸发燃料净化系统中的泄漏状态；
马达单元(12)，其用于驱动用于施加或者减小压力的泵；以及
用于马达单元(12)的车装式电池(+B)，其特征在于：
电压控制电路(7)，其将从车装式电池(+B)供给到马达单元(12)的电池电压控制到预定的电压，空气通道设置在容纳泵(11)于其中的外壳中，空气通过该空气通道从泵(11)流动或者流入泵(11)，电压控制电路(7)设置在该空气通道中，以被通过该空气通道的空气冷却。
2.根据权利要求1所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，其还包括：
设置为与通风流体通道平行的基准管道(45)；以及
用于切换流体通道的转换阀(30)，其能将基准管道(45)连接到泵(11)来替代通风流体通道，
其中，通过泵增加或者减小的压力通过转换阀交替地施加到基准管道和通风流体通道。
3.根据权利要求2所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，
其特征在于：当压力施加到基准管道和施加到通风流体通道时，通过测量压力特性、功率消耗、旋转速度和马达单元的电流中的至少一个且比较测量结果来确定泄漏。
4.根据权利要求1所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，
其特征在于：该电压控制电路(7)供给小于电池的标称电压的84％的预定电压。
5.根据权利要求1所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，
其特征在于：当电池的标称电压是12伏时，该电压控制电路(7)供给小于10伏的预定电压。
6.根据权利要求1所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，
其特征在于：当电池的标称电压是24伏时，该电压控制电路(7)供给小于20伏的预定电压。
7.根据权利要求1所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，
其特征在于：该电压控制电路(7)设置在电池(+B)和马达单元(12)的输入级之间，或者设置在电池(+B)和专用于马达单元的马达驱动的电路之间。
8.根据权利要求1所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，
其特征在于：该电压控制电路(7)包括齐纳二极管(71)和半导体装置(72)。
9.根据权利要求8所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，
其特征在于：该齐纳二极管(71)和半导体装置(72)在电路板上实现，且电路板的至少一部分位于空气通道中。
10.根据权利要求2所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，
其特征在于：该泵(11)、马达单元(12)和用于切换流体通道的转换阀(30)一体组装为模块。
11.根据权利要求10所述的用于蒸发燃料净化系统的泄漏检查装置，其还包括：
压力传感器(13)，其位于空气入口通路或者空气出口通路中的电压控制电路(7)的上游，该压力传感器(13)组装到模块中。
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