CN101363388B - 一种燃油蒸发排放控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃油蒸发排放的控制方法及系统，该方法通过发动机电控单元根据不同的执行条件判别活性炭罐的无净化、最小净化以及最大净化三个净化类型，针对每种净化类型，通过控制脱附阀的开启，完成对活性炭罐的净化，使得活性炭罐达到饱和前，将负载在活性炭罐中的燃油蒸发气体随空气，经由脱附阀流到汽缸内参与燃烧，从而达到净化活性炭罐的效果，实现对燃油蒸发排放的控制。燃油蒸发气体不外派到大气内，而是在汽缸内被燃烧起到了节约耗油的作用，使汽车达到指定的质量指标。

Description

一种燃油蒸发排放控制方法及系统

技术领域

本发明涉及燃油蒸发控制技术领域，具体涉及一种发动机电控单元的燃油蒸发排放控制方法及系统。 

背景技术

汽车燃油存放在燃料箱内，会随着周围环境(气温，气压)的变化，而产生不同程度的蒸发现象。如果燃油的蒸发气体始终存放在燃料箱内，会造成燃料箱内气压过高，对发动机和汽车带来不良的影响，甚至严重的后果，如燃料箱失火；如果将燃油的蒸发气体随意排放到外界环境中，则会对大气环境造成严重的污染。所以在车辆的结构中必须有相应的措施对燃油蒸发做处理，使得在安全行驶的前提下又不对外界环境造成污染。 

现阶段的汽车质量标准中把燃油蒸发控制和燃油蒸发外排量作为重点检查项目。在相关的质量标准中对燃油控制和燃油蒸发外排量有明确且严格的指出。对于没有达到标准的车辆则禁止其生产和行驶在路面上。 

在燃油蒸发排放控制领域，通常对燃油蒸发的控制是通过活性碳罐和脱附阀等相关硬件来实现的。当汽车运行或熄火时，燃油箱的燃油蒸气通过管道进入活性碳罐的上部被活性炭吸附，新鲜空气则从活性碳罐下部进入活性碳罐。发动机在一定的工况下，燃油蒸气与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性碳罐中，装在活性碳罐与进气歧管之间的燃油蒸发净化装置的脱附阀打开，活性碳罐内的汽油蒸气被吸入进气歧管参加燃烧。上述脱附阀的打开与关闭及其它动作是由于进气管真空度的作用，或者其他硬件设施在特定条件下作用实现的，控制灵活性和准确性有限，且不能改善发动机全部工作过程的燃烧状况。

发动机电控单元ECU(Electronic Control Unit)又称“行车电脑”、“车载电脑”等，可根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，控制汽车发动机各硬件设备的工作，且控制过程准确，有助于车辆的性能的提高。 

发明内容

本发明的目的是提供一种控制过程更加准确，更节约，有助于提高车辆性能的燃油蒸发排放的软件控制方法及系统。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种燃油蒸发排放控制方法及系统，该方法包括步骤：开启活性炭罐，由发动机电控单元根据外围传感器所采集的数据确定发动机工况；若所述发动机工况满足第一设定净化条件，所述发动机电控单元不开启脱附阀，通过所述活性炭罐中活性炭的吸附完成对燃油蒸发排放的控制；若所述发动机工况满足第二设定净化条件，所述发动机电控单元不考虑所述活性炭罐的负载量，直接发出控制脉冲信号开启所述脱附阀以及所述活性炭罐的单向通气口，通过使所述燃油蒸发气体与空气混合进入汽缸，参与汽缸内的燃烧来完成对燃油蒸发排放的控制；若所述发动机工况满足第三设定净化条件，所述发动机电控单元通过控制脱附阀的开启、关闭，根据所述活性炭罐的负载量，控制通道开启、活性炭罐净化以及通道关闭三个阶段，完成对燃油蒸发排放的控制。 

其中，所述满足第一设定净化条件是指满足以下条件中的任意一项：发动机汽缸关闭或者供油切断，空燃比传感器诊断被激活，所述脱附阀多进气压力差低于起始压力差值，怠速状态被激活并且发动机周围空气温度低于关闭所述脱附阀后的最小进气温度初始值，通过所述脱附阀的气体流量的最大值被限制为零； 

所述满足第二设定净化条件是指在所述第一设定净化条件中的各项条件均未被满足的前提下，空燃比控制器被限制性的激活；

所述满足第三设定净化条件是指所述第一设定净化条件以及所述第二设定净化条件中各项条件均未被满足。 

其中，所述发动机电控单元对所述三个阶段的控制，包括步骤：若所述发动机工况满足通道开启执行条件，则所述发动机电控单元发出控制脉冲信号，开启所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口；若所述发动机工况满足活性炭罐净化执行条件，则所述发动机电控单元根据所述活性炭罐的负载量，控制所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口的开启和关闭，完成对所述活性炭罐的净化；若所述发动机工况满足通道关闭执行条件，则所述发动机电控单元发出控制脉冲信号，关闭所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口，处理、记录采集到的数据，为下次净化做准备。 

其中，所述满足净化通道开启执行条件是指在满足所述第三设定净化条件的前提下，以下条件全部满足：空燃比控制器的平均值不超过限定值，所述发动机转速在限定范围内，所述活性炭罐达到限定负载，通过所述脱附阀的气体流量不超过所述发动机允许的极限流量值； 

所述满足活性炭罐净化执行条件是指在满足所述第三设定净化条件的前提下，满足以下条件中任意一项：通过所述脱附阀的气体相对量大于最大界限值，通过所述活性炭罐的燃油蒸发气体量大于通过所述脱附阀的燃料最大值时； 

所述满足通道关闭执行条件是指满足以下条件中任意一项：所述活性炭罐净化阶段的持续时间大于发动机开启后的第一次活性炭罐最小净化过程的时间，所述活性炭罐负载的平均值低于其最小负载值。 

其中，若所述发动机工况满足第一设定净化条件，所述发动机电控单元通过确定所述活性炭罐中活性炭吸附量，确定所述脱附阀开启后的喷油修正值量。 

其中，所述空燃比控制器被限制性激活是指其设定值不超过最大设定值1。 

其中，若所述脱附阀的进气压力差大于额定最大值，则所述活性炭罐的负载平均值等于上次计算的平均值与本次负载量之和除以2；若所述脱附阀的压力差不大于所述额定最大值，则所述活性炭罐的负载平均值等于上一次负载平均值。 

其中，在所述活性炭罐净化中，所述发动机电控单元通过空燃比传感器检测汽缸内的燃油含量，计算出所述活性炭罐的负载平均值以及脉冲信号量，修正喷油量以及所述脱附阀开启的时间和次数，所述脉冲信号是由所述空燃比控制器修正上次活性炭罐最大净化过程中所述脱附阀的开启记录得到的，再应用到下一次净化。 

一种燃油蒸发排放控制系统，该系统包括： 

发动机工况获取单元，用于根据发动机外围传感器所采集的数据确定发动机工况；净化类型判别单元，用于判别发动机的工况是否满足第一设定净化条件、第二设定净化条件或第三设定净化条件；无净化执行单元，用于在满足第一设定净化条件时，不开启脱附阀，通过所述活性炭罐中活性炭的吸附完成对燃油蒸发排放的控制；最小净化执行单元，用于在满足第二设定净化条件时，不考虑所述活性炭罐的负载量，直接发出控制脉冲信号开启所述脱附阀以及所述活性炭罐的单向通气口，通过使所述燃油蒸发气体与空气混合进入汽缸，参与汽缸内的燃烧来完成对燃油蒸发排放的控制；最大净化执行单元，用于在满足第三设定净化条件时，通过控制脱附阀的开启、关闭，根据所述活性炭罐的负载量，控制通道开启、活性炭罐净化以及通道关闭三个阶段，完成对燃油蒸发排放的控制。 

其中，所述最大净化执行单元进一步包括：通道开启执行子单元，用于进入最大净化过程后，所述发动机电控单元发出控制脉冲信号，开启所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口；活性炭罐净化子单元，用于通道开启结束后，所述发动机电控单元根据所述活性炭罐的负载量，控制所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口的开启和关闭，完成对所述活性炭罐的净化；通道关闭执行子单元，用于活性炭罐净化结束后，所述发动机电控单元发出控制脉冲信号，关闭所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口，处理、记录采集到的数据，为下次净化做准备。 

本发明提供的燃油蒸发排放控制方法及系统，ECU通过对脱附阀的控制，完成对活性炭罐的净化，在活性炭罐达到饱和前，将负载在活性炭上的燃油蒸发气体随空气经由脱附阀流到汽缸内，达到净化活性炭罐的效果，不仅减少燃油蒸发气体外排到大气中的量，而且这部分燃油参与到发动机燃烧过程中，起到了节约耗油的作用。 

附图说明

图1为本发明的一种燃油蒸发排放控制方法流程图； 

图2为本发明的一种燃油蒸发排放控制系统构成示意图； 

图3为本发明的一种燃油蒸发排放控制系统机构框图。 

图中：1、发动机电控单元；2、脱附阀；3、活性炭罐；4、单向通气口；5、燃料箱；6、进气管；7、汽缸。 

具体实施方式

本发明提出的一种燃油蒸发排放控制方法及系统，结合附图和实施例说明如下。 

实施例 

如图1所示为本发明整个控制流程图。该方法包括步骤： 

活性炭罐净化开启，由ECU1获取外围传感器采集的数据对发动机工况进行判别，确定活性炭罐3的净化类型。 

若发动机汽缸7关闭或者供油切断，空燃比传感器诊断被激活，脱附阀2多进气压力差低于起始压力差值，怠速状态被激活并且发动机周围空气温度低于关闭所述脱附阀2后的最小进气温度初始值，通 过脱附阀2的相关流量的最大值被限制为零，这其中任意一项被满足，则满足第一设定净化条件，ECU1判定活性炭罐无净化，此时ECU1不开启脱附阀2，使得燃油蒸发气体通过活性炭罐3中的活性炭进行净化。由于蒸发气体只通过活性炭的吸附，从而可以通过确定其吸附量确定脱附阀2开启后的喷油修正质量。 

若上述第一设定净化条件中任意一项都未被满足，同时ECU1中的空燃比传感器被限制性的激活，即其设定值不超过最大设定值1，则所述汽车满足第二设定净化条件，ECU1判定活性炭罐最小净化类型，进入活性炭罐最小净化阶段，ECU1不考虑活性炭罐3的负载量，发出脉冲信号控制开启脱附阀2以及活性炭罐3的单向通气口4，此时新鲜空气由单向通气口4进入活性炭罐3中，使得燃料箱5内和活性炭罐3中的气压高于进气管6内的气压，少量的燃油蒸发气体和空气的混合气体由活性炭罐3流过脱附阀2进入发动机进气管6内，随发动机的燃烧，混合气体进入汽缸7内，参与汽缸7内的燃烧，以此达到了控制燃油蒸发排放的目的，同时起到了节约耗油的作用， 

若上述第一设定净化条件以及第二设定净化条件都未被满足，则ECU1判定该汽车满足第三设定净化条件，ECU1判定活性炭罐3的净化类型为最大净化类型，进入活性炭罐最大净化过程。 

该过程依次包括三个阶段：通道开启阶段、活性炭罐净化阶段、通道关闭阶段。每个阶段有不同的执行条件，进入活性炭罐最大净化过程后，ECU1进一步对三个阶段进行判别和执行条件的检查。 

在满足所述第三设定净化条件的前提下，若空燃比控制器的平均值不超过限定值，发动机转速在限定范围内，且活性炭罐3达到限定负载，流过脱附阀2的空气流量不超过发动机允许的极限流量值，以上条件同时都被满足，则称其满足通道开启的执行条件，进入通道开启阶段。 

以上涉及到的空燃比控制器的限定值、发动机转速的限定范围、 活性炭罐3的限定负载、发动机允许的流过脱附阀2的极限流量值，都是在相应最大值和最小值之间，每个最大值和最小值都有专门的变量参数表示，而每个变量参数的值根据发动机的不同而不同。 

满足通道开启的执行条件后，ECU1发出脉冲信号开启脱附阀2以及活性炭罐3的单向通气口4，此时，由于活性炭罐3的负载量不明确，因此脱附阀2应用一个斜度功能使其被迟缓开启。当通过脱附阀2的相对量大于此发动机的脱附阀2的最大界限时，或者通过活性炭罐3的燃油蒸发气体量大于活性炭罐3最大通过量时，通道开启阶段结束，进入活性炭罐净化阶段。 

在活性炭罐净化阶段，由于燃料箱5内的燃料持续蒸发，空气通过单向通气口4向活性炭罐3中，燃料箱5内和活性炭罐3中的气压高于发动机进气管6内的气压，使得燃油蒸汽与空气的混合气体从活性炭罐3出发，通过脱附阀2，到达发动机的进气管6内，参与汽缸7内的燃烧。为了使汽缸7内的燃料燃烧充分。在此阶段，脱附阀2并非始终开启，ECU1通过空燃比控制器，不断检测汽缸7内的燃油含量，修正喷油量以及脱附阀2的开启时间，从而控制通过脱附阀2的燃油量。ECU1输出的控制脉冲信号量是通过采集脱附阀2的进气量，由空燃比控制器修正上一次活性炭罐最大净化过程中脱附阀2的开启记录而得到，同时再应用到下次净化过程。 

当活性炭罐3的负载平均值低于最小活性炭罐3负载初始值，并且从通道开启操作开始计算的净化时间达到活性炭罐净化的限定时间，即发动机最小启动后第一次活性炭罐最小净化过程的时间，这两个条件同时满足时，ECU1判定进入通道关闭阶段，ECU1关闭脱附阀2，完成此次活性炭罐3的最大净化过程，并等待进入下一个净化过程。 

其中的活性炭罐3的负载平均值是由ECU1采集通过脱附阀2的进气量，结合空燃比控制器计算出来的，具体为：当脱附阀2的压力差大于额定最大值时，负载平均值等于上次计算的平均值与本次活性炭 罐3的负载量之和再除以2；当脱附阀2的压力差不大于额定最大值时，负载平均值等于上次计算出的负载平均值。 

整个过程中，ECU1通过对脱附阀2的控制，完成对活性炭罐3的净化，在活性炭罐3达到饱和前，将负载在活性炭的燃油蒸发气体随空气，经由脱附阀2流到汽缸7内，参与燃烧，从而达到净化活性炭罐3，控制燃油蒸发排放的目的，使得燃油蒸发气体不外排到大气内，而是在汽缸7内参与燃烧，节约耗油。 

本实施例的一种燃油蒸发排放控制系统如图3所示，包括：净化类型判别单元001，用于对汽车活性炭罐的净化类型进行判别，所述净化类型分为：无净化类型，最小净化类型以及最大净化类型；无净化执行单元002，在所述净化类型判别单元001做出无净化类型的判定之后，执行无净化动作；最小净化执行单元003，在所述净化类型判别单元001做出最小净化类型的判定之后，执行最小净化动作；最大净化执行单元004，在所述净化类型判别单元做出最大净化类型的判定之后，执行最大净化动作。其中，所述最大净化执行单元003进一步包括：通道开启执行子单元401，用于进入最大净化过程后，判定和控制净化通道阶段的开始和结束；活性炭罐净化子单元402，用于判定和控制活性炭罐净化阶段的开始和结束；通道关闭执行子单元403，用于判定和控制通道关闭阶段的开始和结束。 

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种燃油蒸发排放控制方法，该方法包括步骤：

开启活性炭罐，由发动机电控单元根据外围传感器所采集的数据确定发动机工况；

若所述发动机工况满足第一设定净化条件，所述发动机电控单元不开启脱附阀，通过所述活性炭罐中活性炭的吸附完成对燃油蒸发排放的控制；

若所述发动机工况满足第二设定净化条件，所述发动机电控单元不考虑所述活性炭罐的负载量，直接发出控制脉冲信号开启所述脱附阀以及所述活性炭罐的单向通气口，通过使所述燃油蒸发气体与空气混合进入汽缸，参与汽缸内的燃烧来完成对燃油蒸发排放的控制；

若所述发动机工况满足第三设定净化条件，所述发动机电控单元通过控制脱附阀的开启、关闭，根据所述活性炭罐的负载量，控制通道开启、活性炭罐净化以及通道关闭三个阶段，完成对燃油蒸发排放的控制。

2.如权利要求1所述的燃油蒸发排放控制方法，其特征在于，所述满足第一设定净化条件是指满足以下条件中的任意一项：

发动机汽缸关闭或者供油切断；

空燃比传感器诊断被激活；

所述脱附阀多进气压力差低于起始压力差值；

怠速状态被激活并且发动机周围空气温度低于关闭所述脱附阀后的最小进气温度初始值；

通过所述脱附阀的气体流量的最大值被限制为零；

所述满足第二设定净化条件是指在所述第一设定净化条件中的各项条件均未被满足的前提下，空燃比控制器被限制性的激活；

所述满足第三设定净化条件是指所述第一设定净化条件以及所述第二设定净化条件中各项条件均未被满足。

3.如权利要求1所述的燃油蒸发排放控制方法，其特征在于，所述发动机电控单元对所述三个阶段的控制，包括步骤：

若所述发动机工况满足通道开启执行条件，则所述发动机电控单元发出控制脉冲信号，开启所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口；

若所述发动机工况满足活性炭罐净化执行条件，则所述发动机电控单元根据所述活性炭罐的负载量，控制所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口的开启和关闭，完成对所述活性炭罐的净化；

若所述发动机工况满足通道关闭执行条件，则所述发动机电控单元发出控制脉冲信号，关闭所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口，处理、记录采集到的数据，为下次净化做准备。

4.如权利要求3所述的燃油蒸发排放控制方法，其特征在于，所述满足净化通道开启执行条件是指在满足所述第三设定净化条件的前提下，以下条件全部满足：

空燃比控制器的平均值不超过限定值；

所述发动机转速在限定范围内；

所述活性炭罐达到限定负载；

通过所述脱附阀的气体流量不超过所述发动机允许的极限流量值；

所述满足活性炭罐净化执行条件是指在满足所述第三设定净化条件的前提下，满足以下条件中任意一项：

通过所述脱附阀的气体相对量大于最大界限值；

通过所述活性炭罐的燃油蒸发气体量大于通过所述脱附阀的燃料最大值时；

所述满足通道关闭执行条件是指满足以下条件中任意一项：

所述活性炭罐净化阶段的持续时间大于发动机开启后的第一次活性炭罐最小净化过程的时间； 

所述活性炭罐负载的平均值低于其最小负载值。

5.如权利要求1所述的燃油蒸发排放控制方法，其特征在于，若所述发动机工况满足第一设定净化条件，所述发动机电控单元通过确定所述活性炭罐中活性炭吸附量，确定所述脱附阀开启后的喷油修正值量。

6.如权利要求2所述的燃油蒸发排放控制方法，其特征在于，所述空燃比控制器被限制性激活是指其设定值不超过最大设定值1。

7.如权利要求4所述的燃油蒸发排放控制方法，其特征在于，若所述脱附阀的进气压力差大于额定最大值，则所述活性炭罐的负载平均值等于上次计算的平均值与本次负载量之和除以2；

若所述脱附阀的压力差不大于所述额定最大值，则所述活性炭罐的负载平均值等于上一次负载平均值。

8.如权利要求3所述的燃油蒸发排放控制方法，其特征在于，在所述活性炭罐净化中，所述发动机电控单元通过所述空燃比传感器检测汽缸内的燃油含量，计算出所述活性炭罐的负载平均值以及脉冲信号量，修正喷油量以及所述脱附阀开启的时间和次数，所述脉冲信号是由空燃比控制器修正上次活性炭罐最大净化过程中所述脱附阀的开启记录得到的，再应用到下一次净化。

9.一种燃油蒸发排放控制系统，该系统包括：

发动机工况获取单元，用于根据发动机外围传感器所采集的数据确定发动机工况；

净化类型判别单元，用于判别发动机的工况是否满足第一设定净化条件、第二设定净化条件或第三设定净化条件；

无净化执行单元，用于在满足第一设定净化条件时，不开启脱附阀，通过所述活性炭罐中活性炭的吸附完成对燃油蒸发排放的控制；

最小净化执行单元，用于在满足第二设定净化条件时，不考虑所述活性炭罐的负载量，直接发出控制脉冲信号开启所述脱附阀以及所述活性炭罐的单向通气口，通过使所述燃油蒸发气体与空气混合进入 汽缸，参与汽缸内的燃烧来完成对燃油蒸发排放的控制；

最大净化执行单元，用于在满足第三设定净化条件时，通过控制脱附阀的开启、关闭，根据所述活性炭罐的负载量，控制通道开启、活性炭罐净化以及通道关闭三个阶段，完成对燃油蒸发排放的控制。

10.如权利要求9所述的一种燃油蒸发排放控制系统，其特征在于，所述最大净化执行单元进一步包括：

通道开启执行子单元，用于进入最大净化过程后，所述发动机电控单元发出控制脉冲信号，开启所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口；

活性炭罐净化子单元，用于通道开启结束后，所述发动机电控单元根据所述活性炭罐的负载量，控制所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口的开启和关闭，完成对所述活性炭罐的净化；

通道关闭执行子单元，用于活性炭罐净化结束后，所述发动机电控单元发出控制脉冲信号，关闭所述脱附阀以及所述活性炭罐单向通气口，处理、记录采集到的数据，为下次净化做准备。

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