CN101052543A - 加油系统及方法 - Google Patents

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CN101052543A CNA2005800371496A CN200580037149A CN101052543A CN 101052543 A CN101052543 A CN 101052543A CN A2005800371496 A CNA2005800371496 A CN A2005800371496A CN 200580037149 A CN200580037149 A CN 200580037149A CN 101052543 A CN101052543 A CN 101052543A
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Abstract

一种用于具有内燃机的交通工具的加油系统，该加油系统包括：燃油箱(1)；碳罐(2)，其适用于吸收燃油箱(1)内部产生的燃油蒸气；碳罐排放截止阀(3)，其结合至该碳罐(2)并适用于排放空气；点火装置传感器(4)，其适用于检测内燃机的点火装置是接通还是断开；以及加油控制器(5)，其适用于在点火装置传感器(4)检测到内燃机的点火装置断开时开启碳罐排放截止阀(3)。一种使用所述加油系统对机动车辆进行加油的方法。

Description

加油系统及方法
技术领域
本发明涉及一种加油系统以及一种用于对机动车辆燃油箱进行加油的方法。更具体地，本发明涉及这样一种安全、精确、且结构简单的加油系统，从而降低了生产成本，同时使得加油易于进行。
背景技术
众所周知，容纳在燃油箱中的燃油易于在大气温度下蒸发，并形成充满燃油箱的位于液体燃油表面上方的顶部空间的燃油蒸气与空气的混合物。当由于发动机中的燃烧使得大部分燃油已经消耗完时，位于箱内液体燃油表面上方的顶部空间相对较大，从而相应体积的燃油蒸气与空气的混合物充满了燃油箱的顶部空间。但是，在加油过程中，液体燃油取代几乎全部体积的燃油蒸气与空气的混合物，并且燃油蒸气与空气的混合物必须通过某种方式从燃油箱中逸出，以防止燃油箱内的压力升高。通常，通过排气阀(venting valve)使得燃油蒸气与空气的混合物从燃油系统中逸出。
日益严格的环境标准产生了这样的规范，该规范使得在加油期间从车辆中逸出的燃油蒸气必须显著减少。这些规范通常都争取基本消除加油期间逸散到大气中的燃油蒸气。因此，在目前传统的汽车加油系统中，通常使用浮式阀(float style valve)用来在加油期间给燃油箱排气。当这种阀浸没在燃油中时，其浮子升起，并且该浮子最终将燃油箱封闭起来，使得该燃油箱无法排气，从而使燃油沿加油管向上移动并关闭加油嘴中的抽吸装置(aspirator)。这种类型的排气阀具有多个名称，诸如控制阀(CV)、或加油限量控制阀(FLVV)。由于形成阀中使用的浮子所需的复合材料的数量，所以控制阀通常相当昂贵。此外，由于阀被制造成用来控制加油操作，所以在当油箱几乎充满的任何时候，这些阀都浸没在燃油中。由于阀的尺寸，这些阀在一定程度上缺乏允许液体流进气路到达碳罐(carbon canister)的反应性，从而污染了碳罐。在过去，已经考虑到几种不同的方法，用来解决这个问题。
在第6,516,835号美国专利中披露了一种这样的方法，该专利描述了一种箱安装电磁阀，该电磁阀基于来自箱安装传感器(诸如油位传感器)的信号而被启动。当油位传感器指示箱充满时，阀关闭，在箱内形成压力峰值，从而终止加油过程。这种系统的优点在于该阀可以一直停留在正常关闭的位置，仅留下小孔的排气阀来处理车辆运行期间动压的产生。因此，能够流入蒸气回收罐的蒸气量受到限制，使得该碳罐可以更小。如上所述，通过移除控制阀，大大降低了液体转移到蒸气回收罐的危险。位于该系统下游的是附加的传感器以及执行加油功能所需的阀。这些部件给系统增加了附加成本。
第6,488,015号美国专利描述了一种使用碳罐排气电磁阀或排放截止阀来控制加油过程的系统。该系统利用车辆的速度传感器来确定车辆是否停止。一旦停止，如果箱中油位处于指定高度之上，则排放截止阀(drain cut valve)将关闭。该阀在一预定时间内保持关闭，以便在箱内形成压力，迫使液体沿加油管上行，并最终关闭加油嘴。如果五秒钟之后油位处于指定油位之下，则阀再度开启，以便继续加油。一旦油位到达指定油位，则截止阀关闭并终止加油过程。这种系统是有效的，但是，仍存在一些问题。首先，通过使用车辆速度传感器，可以允许在发动机处于接通状态期间进行加油。其次，该系统是基于一个阻抗卡式(resistor card type)油位表。在这些油位表的较差精度的基础上，可能很难获得可靠的加油体积。
鉴于上述问题，存在一种能够克服现有技术中这些缺陷的改进的加油系统的需求。具体地说，该加油系统应该结构简单，并且精确和安全。
发明内容
本发明的发明人已经发现，通过本权利要求的主题(即，通过一种用于具有内燃机的交通工具的加油系统)可以解决这个技术问题，该加油系统包括：
-燃油箱；
-碳罐，适于吸收燃油箱内部产生的燃油蒸气；
-碳罐排放截止阀，其连接至碳罐并适用于排放空气；
-点火装置传感器，适于检测内燃机的点火装置是接通还是断开；以及
-加油控制器，适用于在点火装置传感器检测到内燃机点火装置断开时打开碳罐排放截止阀，并且在加油过程结束时或没有加油发生时关闭所述阀。
在本系统中看到的优于上述第6,488,015号美国专利中系统的主要功能区别在于，本系统不是基于车辆的速度传感器。通过要求在加油期间停止车辆，消除了大量的危险，这是因为所述情况中没有了可能潜在地产生电荷集中的运动部件。
根据本发明的系统的燃油箱是由对于燃油具有耐化学性的材料(诸如金属、聚合材料)制成的中空体。对于由聚合材料制成的燃油箱，本发明给出了很好的效果。聚合材料优选地选自以下材料组成的组：聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚甲醛、聚丙烯、合成橡胶、和它们中的两种或更多种的混合物。优选地，聚合材料包括高密度聚乙烯(HDPE)。在特定实施例中，中空部件还包括诸如EVOH(至少部分水解的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)的屏障(阻隔)材料层。可替换地，HDPE可以经过表面处理(通过氟化作用、磺化作用等)，以便降低其对于燃油的渗透性。
如上面所解释的，本发明的主要特征涉及提供一种连接于控制器的点火装置传感器，该控制器在发动机停止时仅打开排放截止阀(并且因此实现了用于加油活动的有效排放)，并且适于在加油过程结束时或无加油发生时再次关闭该排放截止阀。上述控制器可以是发动机控制单元(ECU)，或者是一个被设计用来控制仅与燃油系统相关的功能的独立ECU。通过使用一个油位传感器和一个定时器可以确定加油的结束或没有发生加油，其中该定时器将检测该油位传感器是否稳定了一预定时间段。
根据本发明的系统包括碳罐，该碳罐以某种方法通过蒸气线路连接至燃油箱，所述方法使得来自燃油箱的燃油蒸气与空气的混合物被引导至碳罐并且被吸收或部分地浓缩在活性炭中。这种系统中的蒸气线路连接至位于碳罐顶部处的进气口。在碳罐上还设置有被称为“净化”口的第二端口，一线路从第二端口延伸至车辆发动机的进气歧管或汽化器。当发动机以预定频率运行时，存储在活性炭中的浓缩燃油和蒸气被释放并被吸入到发动机内，以供燃烧。
根据本发明的碳罐还包括第三端口，该第三端口通过碳罐排放截止阀而连接至大气。当该阀在加油过程结束时被关闭后，燃油箱可被有效地密封，从而，在使得燃油返回充满加油管并最终结束加油过程的情况下，无蒸气逸出到大气中。
根据本发明的碳罐内部的燃油蒸气吸收材料可以是任何吸收剂。优选地是纯净的粒状、小球状或支撑在适当支撑件上的活性炭。还可以是例如蜂巢形式的块状活性炭。
如上面所解释的，优选地(为了减小碳罐的尺寸)，在无加油发生时使得该排气阀处于关闭状态。因此，在本发明一个实施例中，加油系统包括具有加油门(filler door)传感器的加油门，该加油门传感器适于检测加油门是开启的还是闭合的。接着，根据本实施例的控制器适于在发动机停止时首先开启排气阀，但是当或如果加油门关闭时则再次关闭该排气阀。
在使用OBD(包括泄漏检测试验的车载故障诊断)的燃油系统中，通常，当发动机停止时，CPU(发动机的中央计算机编程控制单元)通过关闭包括排气阀在内所有的阀来开始泄漏检测。因此，本发明的加油系统与所述的燃油系统是不相似的，因为在这种燃油系统中，发动机停止时的泄漏试验可能总是被中断(排气阀是开启的)，即使在无加油发生的情况下也如此。
因此，根据本发明的第一优选实施例，加油控制器适于在经过了预定时间t之后关闭碳罐排放截止阀，在这段时间期间，点火装置传感器持续地检测到点火装置为断开，同时加油门传感器持续地检测到加油门为关闭(无加油时发动机停止的典型情况)。一旦排放截止阀已经关闭并且发动机仍然处于停止状态，则CPU可以开始有规律的泄漏检测试验。通常，时间t在几分钟的范围内，通常在1至10分钟之间，优选地在2至8分钟之内，更优选地，在3至6分钟之间。
另一方面，最好在燃油箱处于(几乎处于)充满状态时关闭排气阀，以避免液体进入碳罐。因此，根据第二优选实施例，根据本发明的加油系统附加地包括油位检测装置，用于检测燃油箱内的油位。更优选地，该装置使用非接触式油位传感器，该传感器比传统的阻抗卡式油位传感器更为精确。优选的非接触式油位传感器是基于称重或感应或霍尔效应的传感器。后者给出了更好的效果。在这种系统中，加油控制器适于在通过油位检测装置检测的油位到达预定高度h时关闭碳罐排放截止阀。这种高度通常对应于燃油箱中允许的最大油位。
本发明还涉及利用上述加油系统对机动车辆进行加油的方法，所述方法包括以下步骤：
-利用点火装置传感器来检测内燃机的点火装置是接通还是断开；
-当内燃机的点火装置断开时，通过加油控制器打开碳罐排放截止阀。
如上所述，优选地，在加油之后或在无加油发生时，通过控制器再次关闭所述阀。
因此，该方法优选地包括检测燃油箱的加油门是开还是关的附加步骤。该步骤实际上是以通过控制器而关闭排放截止阀为条件的，并且是利用上述加油门传感器而执行的。在本实施例中，通过该传感器检测无加油的情况，例如是否无加油或是否发生了加油但已经完成。
根据更优选的实施例，为了减少执行以下情况的时间：排气阀保持开启同时允许司机在需要的时候执行加油和/或使泄漏检测能够在无加油发生而发动机停止的情况下进行，根据本发明的方法优选地包括如下附加步骤：在加油门被关闭且保持关闭至少一时间段t时(或者发动机是停止的，或者在加油完成时关闭加油门之后)，关闭碳罐排放截止阀。
最后，根据另一个优选实施例，为了避免液体处于(几乎处于)满箱位时进入碳罐，该方法包括以下附加步骤：
-如果加油门是开启的，则检测燃油箱内部的油位；以及
-当油位达到一预定高度h时，关闭碳罐排放截止阀。
优选地，高度h是对应于满箱位时的高度。应该注意到，就这一方面来看，该系统和该控制器可被改作如第6,488,015号美国专利中所描述的，即使用2个预定油位。
附图说明
图1示出了根据本发明的加油系统的优选实施例。
图2示出了基本流程图。
具体实施方式
分别通过图1和图2以非限制方式示出了根据本发明的系统和方法。
图1示出了根据本发明的加油系统的优选实施例。该加油系统包括燃油箱1，该燃油箱装配有加油管10，该加油管在其端部具有加油门9。加油门9包括加油门传感器8，该加油门传感器适于检测加油门9是开还是关。该系统包括位于燃油箱1上的一个或多个翻车(事故)安全阀11。碳罐2经由蒸气线路12与燃油箱1蒸气连通，并适于吸收在燃油箱1内部产生的燃油蒸气。碳罐2还经由碳罐净化电磁阀13与发动机进气歧管相连通，并经由碳罐排放截止阀3选择性地与大气连通，该碳罐排放截止阀还称为碳罐排放电磁阀，其连接至碳罐并适于排放空气。通过使用碳罐排放截止阀3，燃油箱1可被有效地密封，从而在使得燃油返回加油管10并最终结束加油过程的情况下，无燃油蒸气逸出到大气中。具有浮子臂14的非接触式油位检测装置6能够检测燃油箱1中的燃油量。该系统还包括：点火装置传感器4，其适于检测内燃机的点火装置是接通还是断开；以及加油控制器5，其适于在点火装置传感器4检测到内燃机的点火装置是断开时打开碳罐排放截止阀3。加油控制器5适于在通过油位检测装置6检测的油位到达预定高度(最大油位，未示出)时关闭碳罐排放截止阀3。此外，加油控制器5适于在一预定时间期间、点火装置传感器4持续地检测到点火装置为断开、并且加油门传感器8持续地检测加油门9为关闭时，关闭该碳罐排放截止阀3。
图2示出了基本流程图。当发动机处于停止状态时，通过开启排放(排放截止阀)以放出压力以及随后通过检查燃油门开启是否达到一预定时间，使得加油程序开始。如果燃油门在规定时间之内(例如5分钟，如图示)开启，加油过程继续，这时，计算机与油位传感器和加油门进行通信，直到加油门关闭或燃油箱达到一预定油位，这时，碳罐排放电磁阀关闭，结束加油过程。如果燃油门未在规定时间内开启，则控制器关闭排气阀，并开始执行正常的发动机停止周期(off cycle)(泄漏检测试验)。

Claims (10)

1.一种加油系统，用于具有内燃机的交通工具，所述加油系统包括：
-燃油箱(1)；
-碳罐(2)，其适于吸收所述燃油箱(1)内部产生的燃油蒸气；
-碳罐排放截止阀(3)，其连接至所述碳罐(2)并适于排放空气；
-点火装置传感器(4)，其适于检测内燃机的所述点火装置是接通还是断开；以及
-加油控制器(5)，其适于在所述点火装置传感器(4)检测到内燃机的所述点火装置为断开时开启所述碳罐排放截止阀(3)。
2.根据权利要求1所述的加油系统，其特征在于，所述燃油箱(1)包括加油门(9)，所述加油门具有加油门传感器(8)，所述加油门传感器适于检测所述加油门(9)是开还是关。
3.根据权利要求2所述的加油系统，其特征在于，所述加油控制器(5)适于在经过了一预定时间段t之后关闭所述碳罐排放截止阀(3)，在所述预定时间段期间：
-所述点火装置传感器(4)连续检测到所述点火装置被断开；并且
-所述加油门传感器(8)连续检测到所述加油门(9)被关闭。
4.根据前述权利要求中任一项所述的加油系统，其特征在于，还包括油位检测装置(6)，用于检测所述燃油箱(1)内部的油位。
5.根据权利要求4所述的加油系统，其特征在于，所述油位检测装置(6)是非接触式油位传感器。
6.根据权利要求4或5所述的加油系统，其特征在于，所述加油控制器(5)适于在通过所述油位检测装置(6)检测的油位达到一预定高度h时关闭所述碳罐排放截止阀(3)。
7.一种使用根据前述权利要求中任一项所述的加油系统对机动车辆进行加油的方法，所述方法包括以下步骤：
-利用所述点火装置传感器(4)检测内燃机的所述点火装置是接通还是断开；
-在所述内燃机的点火装置断开时，通过所述加油控制器(5)开启所述碳罐排放截止阀(3)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下附加步骤：检测所述燃油箱(1)的加油门(9)是开还是关。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述加油门(9)被关闭并保持关闭至少一时间段t时，所述控制器(5)关闭所述碳罐排放截止阀(3)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下附加步骤：
-如果所述加油门(9)是开启的，则检测所述燃油箱(1)内部的油位；以及
-在所述油位达到一预定高度h时，关闭所述碳罐排放截止阀(3)。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication