CN101503982B - 车辆的燃料蒸汽控制模块及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供蒸发排放物清除控制。车辆的燃料蒸汽控制模块包括再填充诊断模块、再填充量计算模块、炭罐加载模块和清除调节模块。再填充诊断模块诊断发动机启动时的加燃料事件。加燃料量计算模块基于加燃料事件之前测量的第一燃料量和加燃料事件之后测量的第二燃料量之间的差值来确定加燃料量。炭罐加载模块基于加燃料量来确定炭罐加载值，其中炭罐加载值对应于蒸汽炭罐的体积与所述蒸汽炭罐中燃料蒸汽的量的比值。清除调节模块基于炭罐加载值调节蒸汽炭罐的燃料清除速率。

Description

车辆的燃料蒸汽控制模块及其操作方法

相关申请的交叉引用 

本申请要求2007年11月27日提交的美国临时申请No.60/990465的权益。上述申请的全部内容通过引用的方式结合在此。 

技术领域

本发明涉及车辆排放物，更具体涉及蒸发排放物的控制。

背景技术

这里提供的背景技术说明适用于一般地说明本发明揭示的内容。某种程度上在这个背景技术部分中描述了目前被指定为发明者的工作，所描述的各个方面除非在申请提交的时候有相反证据证明是现有技术的，无论是明显还是暗示都不会被承认是相对于本发明内容的现有技术。

参考附图1，显示了发动机系统100的功能框图。空气通过进气歧管104被吸入发动机102中。吸入到发动机102中的空气量由电子节气门控制(ETC)电动机108致动的节气门106改变。空气与来自一个或者多个燃料喷射器的燃料混合，诸如燃料喷射器110，形成空气/燃料混合物(A/F)。A/F混合物在发动机102中的一个或者多个汽缸112中燃烧来产生扭矩。仅仅是举例，燃烧可以由火花塞114的火花来点燃。产生的气体从发动机102排出到排气系统115。

在被送到发动机102中进行燃烧之前，燃料储存在燃料箱116中。模块式储存组件(MAR)118设置在燃料箱116中并包括燃料泵120。燃料泵120通过燃料轨道122向燃料喷射器供给燃料。燃料通过入口124进入燃料箱116。燃料盖126将入口124和燃料箱116密封。

燃料蒸汽因为多种原因聚集在燃料箱116中，诸如由于热量、辐射和/或振动等。燃料蒸汽通过蒸汽管128从燃料箱116进入到储存燃料蒸汽的蒸汽炭罐130中。炭罐130例如包括吸收燃料蒸汽的活性碳。炭罐130还可包括通风阀132，其可以被致动以允许空气进入到炭罐130中。

发动机102的操作在进气歧管104中产生真空。第二蒸汽管134经由清除阀(purge vavle)136将炭罐130连接到进气歧管104。清除阀136被致动用于 将储存的燃料蒸汽从炭罐130吸(清除)到进气歧管104中。这些燃料蒸汽形成A/F混合物的一部分并可以在汽缸中燃烧。

发明内容

一种车辆的燃料蒸汽控制模块，包括再填充诊断模块、再填充量计算模块、炭罐加载模块和清除调整模块。再填充诊断模块诊断发动机启动时候的加燃料事件。加燃料量计算模块基于加燃料事件前测量的第一燃料量与在加燃料事件后测量的第二燃料量之间的差来确定加燃料量。炭罐加载模块基于加燃料量来确定炭罐加载值，其中炭罐加载值对应于蒸汽炭罐的体积与蒸汽炭罐中的燃料蒸汽量的比值。清除调整模块基于炭罐加载值调整从蒸汽炭罐的燃料蒸汽清除速率。

在其它特征中，清除调整模块在发动机启动的时候将燃料清除速率调整为预定的速率。在其他特征中，炭罐加载模块基于加燃料量、预定速率、指示在车辆排气系统中测量到的氧的信号和加燃料事件之前确定的在先炭罐加载值来确定炭罐加载值。

在仍然一些其他特征中，炭罐加载模块在没有进行加燃料的时候，基于在先的炭罐加载值来确定炭罐加载值。当第二燃料量大于第一燃料量时，加燃料诊断模块判断加燃料事件。

在仍然一些其他特征中，当第二燃料量大于第一燃料量且第一燃料箱压力小于第二燃料箱压力的时候，加燃料诊断模块诊断加燃料事件，其中第一燃料箱压力在加燃料事件之前测量并且第二燃料箱压力在加燃料事件之后测量。清除调整模块通过调整清除阀在其中被致动的工作循环(duty cycle)来调整燃料清除速率。蒸汽控制系统包括燃料蒸汽控制模块、蒸汽炭罐和清除阀。清除阀被致动，从而以燃料清除速率从蒸汽炭罐清除燃料蒸汽到发动机。

一种方法，其包括：当车辆中的发动机启动时判断加燃料事件；基于在加燃料事件之前测量的第一燃料量和在加燃料之后测量的第二燃料量之间的差来确定加燃料量；基于加燃料量来确定炭罐加载值，其中炭罐加载值对应于蒸汽炭罐的体积与蒸汽炭罐中的燃料蒸汽量的比值；以及基于炭罐加载值调整蒸汽炭罐的燃料清除速率。

在其他特征中，该方法还包括在发动机启动时将燃料清除速率调整到预定的速率。在其他特征中，基于加燃料量、预定速率、指示在车辆排气系统中测 量到的氧的信号以及在加燃料事件之前确定的在先炭罐加载值，来确定炭罐加载值。

在其他特征中，基于没有发生加燃料事件时的在先炭罐加载值来确定炭罐加载值。在其他特征中，当第二燃料量大于第一燃料量时，判断加燃料事件。在其他特征中，当第二燃料量大于第一燃料量并且第一燃料箱压力小于第二燃料箱压力时，判断加燃料事件，其中第一燃料箱压力是在加燃料事件之前测量的，而第二燃料箱压力是在加燃料事件之后测量的。

在其他特征中，调整燃料清除速率的步骤包括调整清除阀在其中被致动的工作循环。在其他特征中，所述方法还包括致动清除阀，从而以燃料清除速率从蒸汽炭罐清除燃料蒸汽到发动机。

通过随后的具体说明，本发明应用的其他方面将变得非常清楚。应当理解的是，在对发明的优选实施例进行说明的时候采用的详细说明和具体示例，仅仅是用于说明而不是用于对于本发明的范围进行限制。

附图说明

结合详细的说明以及附图可以对本发明进行全面的理解，其中：

图1是根据现有技术的发动机系统的功能框图；

图2是根据本发明原理的示例性发动机系统的功能框图；

图3是根据本发明原理的示例性燃料蒸汽控制模块的功能框图；和

图4是说明根据本发明原理的燃料蒸汽控制模块所执行的示例性步骤的流程图。

具体实施方式

随后的说明本质上仅仅是用于举例说明而不是对发明内容、其应用和使用的限制。为了清楚起见，在附图中使用的相同附图标记表示类似的部件。如这里使用的，标书“A，B和C的至少其中之一”应当理解为采用非排他性逻辑“或”的逻辑关系(A或B或C)。应当理解的是，方法中的步骤可以在不改变本发明原理的情况下以不同顺序来执行。

如这里使用的，术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或者多个软件或者固件程序的处理器(共享的，专用的或者群组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或其他提供上述功能的部件。

致动清除阀来抽取(清除)蒸汽炭罐中的燃料蒸汽。该清除的燃料蒸汽增 加了在发动机中燃烧的A/F混合物的燃料含量。清除控制器调整从蒸汽炭罐清除蒸汽的速率(燃料清除速率)。更具体的，清除控制器控制清除阀在其中被致动的工作循环，即清除阀打开的时间段的百分比。

在正常的发动机操作中，清除控制器基于来自氧传感器的反馈，确定燃料蒸汽占据蒸汽炭罐的多少(炭罐加载)。此外，炭罐加载还可以基于所述工作循环来确定。清除控制器调整工作循环来提供期望的A/F混合物，诸如化学计量混合物。

通常地，发动机启动时的炭罐加载与发动机停机时的近似相同。由此，当发动机启动的时候，清除控制器可以一般假定炭罐加载与发动机停机的时候是一样的。但是，在发动机停机之后，例如通过将燃料加入燃料箱(加燃料)可以增加炭罐加载。由此，当发动机启动的时候，清除控制器确定是否发生加燃料事件。如果是的话，清除控制器确定当前的炭罐加载，并基于这个当前炭罐加载调节工作循环，且因此调节燃料清除速率。

参考图2，显示了示例性发动机系统200的功能框图。发动机102在发动机102的一个或者多个汽缸112中燃烧A/F混合物来产生转矩。发动机102可以是任何适合的内燃机，诸如，火花点燃型发动机、压燃型发动机、和/或混合动力型发动机。虽然发动机102可以包括多个汽缸，但是为了显示的目的这里示出了一个汽缸112。仅仅举例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10或者12个汽缸。在不同的具体应用中，可以为每一个汽缸设置一个燃料喷射器110。

发动机控制模块(ECM)202通过节气门106和/或燃料喷射器控制A/F混合物。ECM202包括产生清除信号的燃料蒸汽控制模块204，该信号控制清除阀136在其中被致动的工作循环。仅仅为了举例，工作循环可以是清除阀136打开的时间周期的百分比例。由此，燃料蒸汽控制模块204通过清除信号控制从炭罐130清除燃料蒸汽的速率。这个速率被称为是燃料清除速率。控制工作循环的讨论可以在2007年1月30日提交的共同转让的申请号为No.11/668,888的美国专利中找到，其公开的全部内容通过引用结合在此。

氧传感器206测量排气系统中115中的氧浓度并输出对应于该测量的氧浓度的氧(02)信号。燃料蒸汽控制模块204基于氧传感器206的输出来控制工作循环。仅仅是举例，燃料蒸汽控制模块204可以随着氧浓度的减少(即，富 A/F混合物)而减少工作循环。这样，燃料蒸汽控制模块204可以随着氧浓度的减少而降低燃料清除速率。

燃料蒸汽控制模块204还可以基于来自其他传感器208的信号调节工作循环。其他传感器208可以包括发动机速度传感器，进气歧管绝对压力(MAP)传感器，空气流量(MAF)传感器和/或其它任何合适的传感器。仅仅是举例，燃料蒸汽控制模块204随着MAP的减小可以减少工作循环。这样做可以通过降低进气歧管104中的压力防止从炭罐130清除过多的蒸汽(抽真空)。

在发动机操作过程中，储存在燃料箱116中的燃料的温度会增加。温度的增加可能是由于，例如，环境辐射，来自道路表面的热量，来自排气系统105的热量，和/或其他热源引起。在发动机停机之后随着时间的过去，储存的燃料的温度会降低。这种温度的降低会在发动机停机之后在燃料箱116中产生自然真空(即，燃料箱压力低于环境压力)。

在发动机102起动的时候，燃料蒸汽控制模块204将工作循环调节到预定的工作循环并确定是否发生了加燃料事件。预定的工作循环可以是标定值和可以被设定以避免排出大量的燃料蒸汽。在不同的应用中，发动机起动对应于驾驶员输入命令来致动发动机102的时间，诸如转动钥匙到“On”或者按下按钮。

燃料蒸汽控制模块204可以确定加燃料事件是否以任何合适的方式发生。仅仅为了举例，燃料蒸汽控制模块204可以基于来自燃料量传感器210的燃料量信号和/或来自燃料箱压力传感器212的燃料箱压力信号，来确定加燃料事件是否发生。燃料量信号和燃料箱压力信号分别表示燃料量和燃料箱压力。

加燃料事件增加了燃料量。由此，如果在发动机启动开始时的燃料量大于先前的燃料量，如在发动机停机时的燃料量，很可能已经发生了加燃料事件。在各种不同的应用中，发动机停机对应于驾驶员输入命令来停止发动机102的时间，诸如将钥匙转到“OFF”或者按下按钮。

加燃料事件发生时出现的燃料量增加会使燃料箱116中的气体(诸如燃料蒸汽和/或氧)移动，从而压缩这些气体。因此，当发动机起动时的燃料箱压力大于在先的燃料箱压力时，例如发动机停机时的燃料箱压力，可能会出现燃料再填充。仅仅是举例，燃料蒸汽控制模块204可以在燃料量和燃料箱压力分别大于在先的燃料量和在先的燃料箱压力时，检测加燃料事件的发生。在其他应用中，燃料蒸汽控制模块204可以在例如通过打开燃料盖126而解除自然真空 时检测加燃料事件。

当检测到加燃料事件时，燃料蒸汽控制模块204确定当前炭罐加载并基于该当前炭罐加载来产生工作循环。当前炭罐加载可以对应于由燃料蒸汽占据的炭罐130体积的百分比。燃料蒸汽控制模块204可以基于加燃料事件的量、在先炭罐加载、和/或炭罐加载因子确定当前炭罐加载。

例如，加燃料事件的量可以是燃料量(在发动机起动时)和在先燃料量(例如在发动机停机时的燃料量)之间的差。燃料蒸汽控制模块204可以在发动机启动后确定炭罐加载因子。仅仅是举例，炭罐加载因子可以基于预定的工作循环和氧传感器206的输出来进行确定。仅仅是举例，在预定的工作循环中，炭罐加载因子可以随着氧信号的减少(即在排气中存在的氧减少)而增加。在先炭罐加载可以是发动机停机时或者发动机停止之前的炭罐加载。

现在参考附图3，显示了燃料蒸汽控制模块204的示例性应用的功能框图。压力模块302接收来自燃料箱压力传感器212的燃料箱压力信号。压力模块302基于燃料箱压力信号提供燃料箱压力。压力模块302可以对燃料箱压力信号进行例如过滤、缓冲、取样和/或数字化。燃料量模块304接收来自燃料量传感器210的燃料量信号并对燃料量信号进行例如，过滤、缓冲、取样或者数字化。燃料量模块304基于燃料量信号提供燃料量。

加燃料诊断模块306确定是否发生了加燃料事件，并基于这种确定产生加燃料信号。由此，加燃料信号表明是否发生了加燃料事件。在不同的应用中，加燃料诊断模块306基于燃料箱压力和燃料量来确定是否发生了加燃料事件。

加燃料诊断模块306可以将燃料量和燃料箱压力分别与在先的燃料量和在先的燃料箱压力进行对比。在不同的应用中，在先燃料量和在先燃料箱压力可以储存在，例如非易失性存储器308中，并可以是发动机停机前、发动机停机时、或发动机停机后一段时间的值。仅仅为了举例，加燃料诊断模块306可以通过加燃料信号表明，当燃料箱压力大于在先燃料箱压力并且燃料量大于在先燃料量的时候发生了加燃料事件。可以替换地，加燃料诊断模块306可以任何适当的方式来检测加燃料事件，例如当燃料盖126被去除时。在不同的应用中，加燃料事件可以由发动机系统200的另一组件来检测，并且燃料蒸汽控制模块204可以被提供有表示检测到加燃料事件的指示。

为了确定加燃料事件已经发生，加燃料诊断模块306还可能需要燃料箱压 力和/或燃料量分别比在先燃料箱压力和燃料量大预定百分比以上。这个百分比可以是标定值，并且可以被计算以补偿可能经历的燃料箱压力和/或燃料量的任何偶然增加。例如，外部的热量可能引起发动机停机后的燃料箱压力增加。此外，燃料量可以通过例如移动燃料箱116来人工增加。

加燃料量计算模块310在加燃料事件发生的时候接收加燃料信号并计算加燃料量。加燃料量计算模块310可以基于燃料量和在先燃料量来确定加燃料量。仅仅为了举例，加燃料量可以是燃料量和在先燃料量之间的差。

炭罐加载模块312确定炭罐加载并向清除调节模块314提供炭罐加载。炭罐加载可以对应于炭罐130中的燃料蒸汽量与炭罐130体积的比值。换句话说，炭罐加载可以对应于燃料蒸汽所占的炭罐130的体积。在发动机启动的时候，清除调节模块314产生预定的清除信号。预定的清除信号可以被标定为在预定的工作循环致动清除阀136。这个预定的工作循环可以被标定为防止在发动机102启动时无意地从炭罐130清除过多的燃料蒸汽。

炭罐加载模块312接收加燃料信号，该信号指示是否发生了加燃料事件。当加燃料信号指示没有发生加燃料事件时，炭罐加载模块312设定炭罐加载等于在先的炭罐加载。在先的炭罐加载可以存储在非易失性存储器308中，并可以是例如发动机停机的炭罐加载。

当加燃料信号指示加燃料事件已经发生时，炭罐加载模块312确定当前的炭罐加载并设定炭罐加载等于当前的炭罐加载。当前的炭罐加载可以基于加燃料事件的量、在先的炭罐加载和炭罐加载因子来确定。

在不同的应用中，炭罐加载模块312可以在发动机102启动之后获知炭罐加载因子。更具体的，炭罐加载模块312可以基于预定工作循环和来自氧传感器206的信号来确定炭罐加载因子。仅仅为了举例，当前炭罐加载可以使用这样的等式来确定：当前炭罐加载＝(加燃料量*炭罐加载因子)+在先炭罐加载。

如上所述，炭罐加载模块312设定炭罐加载等于当前炭罐加载。这样，炭罐加载模块312更新了炭罐加载。炭罐加载模块312向清除调节模块314提供(更新的)炭罐加载。清除调节模块314然后基于这个炭罐加载调节工作循环，并由此调节燃料清除速率。获知了这个增加的炭罐加载，清除调节模块314可以精确地控制工作循环和清除流量。

参考附图4，显示了表明由燃料蒸汽控制模块204执行的示例性步骤的功 能框图。在步骤404，当发动机启动时控制开始，且控制激活预定的工作循环。然后控制在步骤408中继续，在该步骤中控制取回储存的数据。仅仅是举例，储存的数据可以包括在先燃料量、在先燃料箱压力、和/或在先炭罐加载。这些值可以从例如非易失性存储器308中获取。

控制继续至步骤412，其中控制测量燃料量。在步骤416中，控制测量燃料箱压力。控制接着到步骤420，其中控制确定是否发生了加燃料事件。如果发生了，控制继续到步骤424；否则控制转到步骤428。在步骤424中，控制确定加燃料事件的量(即，加燃料量)。仅仅是举例，加燃料量可以通过计算测量的燃料量和在先的燃料量之间的差值来确定。

控制接着到步骤432，其中控制确定当前的炭罐加载。控制可以基于加燃料量、在先炭罐加载和炭罐加载因子来确定当前炭罐加载。炭罐加载因子可以基于预定的工作循环和氧传感器206的输出来确定。仅仅是举例，控制可以使用下列的等式来计算当前的炭罐加载：当前的炭罐加载＝(加燃料量*炭罐加载因子)+在先的炭罐加载。

控制接着继续到步骤436，其中控制设定炭罐加载等于当前的炭罐加载。这样，控制更新了炭罐加载，以反映由加燃料事件提供的附加炭罐加载。控制继续到步骤440，其中控制基于炭罐加载确定工作循环。更具体的，控制产生对应于工作循环的清除信号。这个工作循环对应于燃料清除速率。这样，控制基于当前的炭罐加载调节燃料清除速率。控制随后结束。

返回到步骤428(即，当没有检测到加燃料事件时)，控制设定炭罐加载等于在先的炭罐加载。这样，控制基于例如发动机停机时的炭罐加载来更新炭罐加载。控制然后继续到步骤440。这样，在没有检测到加燃料事件时，控制基于在先的炭罐加载确定工作循环。

本领域技术人员现在可以从上面公开内容获知，本发明的广义教导可以各种不同的形式实现。所以，虽然这里公开的内容包括特定的实施例，但是由于本领域技术人员在学习附图、说明书以及随后的权利要求可以明白其他的修改形式，因此本发明的真实范围不限于此。

Claims (16)

1.一种车辆的燃料蒸汽控制模块，包括：

再填充诊断模块，其在发动机启动时诊断加燃料事件；

加燃料量计算模块，其基于在所述加燃料事件之前测量的第一燃料量和在所述加燃料事件之后测量的第二燃料量之间的差值来确定加燃料量；

炭罐加载模块，其基于所述加燃料量来确定炭罐加载值，其中所述炭罐加载值对应于蒸汽炭罐的体积与所述蒸汽炭罐中燃料蒸汽的量的比值；和

清除调节模块，其基于所述炭罐加载值调节所述蒸汽炭罐的燃料清除速率。

2.如权利要求1所述的燃料蒸汽控制模块，其中所述清除调节模块在所述发动机启动时将所述燃料清除速率调节为预定的速率。

3.如权利要求2所述的燃料蒸汽控制模块，其中所述炭罐加载模块基于所述加燃料量、所述预定速率、指示在车辆排气系统中测量到的氧的信号和在所述加燃料事件之前确定的在先炭罐加载值来确定所述炭罐加载值。

4.如权利要求3所述的燃料蒸汽控制模块，其中所述炭罐加载模块在所述加燃料事件没有发生的情况下基于所述在先炭罐值加载来确定所述炭罐加载值。

5.如权利要求1所述的燃料蒸汽控制模块，其中当所述第二燃料量大于所述第一燃料量时，所述加燃料诊断模块诊断所述加燃料事件。

6.如权利要求5所述的燃料蒸汽控制模块，其中当所述第二燃料量大于所述第一燃料量并且第一燃料箱压力小于第二燃料箱压力时，所述加燃料诊断模块诊断所述加燃料事件，

其中，所述第一燃料箱压力是在所述加燃料事件之前测量的，而所述第二燃料箱压力是在所述加燃料事件之后测量的。

7.如权利要求1所述的燃料蒸汽控制模块，其中所述清除调节模块通过调节清除阀在其中被致动的工作循环来调节所述燃料清除速率。

8.一种蒸汽控制系统，包括：

权利要求1所述的燃料蒸汽控制模块；和

清除阀，该清除阀被致动从而以所述燃料清除速率从所述蒸汽炭罐清除所述燃料蒸汽到所述发动机。

9.一种方法，包括：

当车辆中发动机启动时诊断加燃料事件；

基于在所述加燃料事件之前测量的第一燃料量和在所述加燃料事件之后测量的第二燃料量之间的差值来确定加燃料量；

基于所述加燃料量来确定炭罐加载值，其中所述炭罐加载值对应于蒸汽炭罐的体积与所述蒸汽炭罐中燃料蒸汽的量的比值；和

基于所述炭罐加载值来调节所述蒸汽炭罐的燃料清除速率。

10.如权利要求9所述的方法，还包括在所述发动机启动时将所述燃料清除速率调节为预定的速率。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述炭罐加载值是基于所述加燃料量、所述预定速率、指示在车辆排气系统中测量到的氧的信号和在所述加燃料事件之前确定的在先炭罐加载值来确定的。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述炭罐加载值是基于当所述加燃料事件没有发生时的所述在先炭罐加载值来确定的。

13.如权利要求9所述的方法，其中所述加燃料事件是在所述第二燃料量大于所述第一燃料量时诊断的。

14.如权利要求13所述的方法，其中当所述第二燃料量大于所述第一燃料量并且第一燃料箱压力小于第二燃料箱压力时，诊断所述加燃料事件，

其中，所述第一燃料箱压力是在所述加燃料事件之前测量的，而所述第二燃料箱压力是在所述加燃料事件之后测量的。

15.如权利要求9所述的方法，其中所述调节所述燃料清除速率包括调节一清除阀在其中被致动的工作循环。

16.如权利要求9所述的方法，还包括致动一清除阀，从而以所述燃料清除速率从所述蒸汽炭罐清除所述燃料蒸汽到所述发动机。

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