CN104321521B - 涡轮增压发动机炭罐系统和诊断方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于涡轮增压发动机(11)的蒸发排放控制系统(10)。该蒸发排放控制系统(10)包括：与涡轮增压发动机(11)的进气歧管(22)流体连通的燃油蒸气炭罐(18)，位于进气歧管(22)与燃油蒸气炭罐(18)之间的净化阀(26)，位于净化阀(26)与燃油蒸气炭罐(18)之间并且连接到大气的旁路阀(38)，以及在发动机(11)关闭时能够操作来将炭罐(18)与大气隔绝的蒸发系统(10)完整性监视器。在操作中，闭合蒸发系统(10)完整性监视器来将燃油蒸气炭罐(18)与大气隔绝，闭合净化阀(26)来将进气歧管(22)与燃油蒸气炭罐(18)隔离，以及打开旁路阀(38)来将燃油蒸气炭罐(18)连接到大气。当燃油蒸气炭罐(18)中的真空达到预定等级时，如果蒸发系统完整性监视器从闭合切换到打开，则确定蒸发系统完整性监视器运行正常。

Description

涡轮增压发动机炭罐系统和诊断方法
技术领域
本发明主要涉及机动车辆的蒸发排放控制系统，尤其涉及的是具有诊断功能的涡轮增压发动机炭罐净化系统。
背景技术
现代的内燃机产生的碳氢化合物排放物中有大约20％是由其蒸发装置产生的，由此，机动车辆向大气的燃油蒸气排放受到了严格的监管。为了防止燃油蒸气泄漏到大气中，通常通过实施蒸发排放控制(EVAP)系统来存储以及后续处理燃油蒸气排放。该EVAP系统被设计成收集在发动机燃油系统中产生的蒸气，并且将其通过发动机的进气歧管发送到其燃烧室，以便作为聚合的燃油气体供应的一部分燃烧。当车辆的燃油箱内部的压力因为蒸发而达到预定等级时，EVAP系统将蒸气传送至炭罐或净化罐。
随后，当发动机工作条件有益时，位于发动机的进气歧管与炭罐开口之间的净化阀打开且来自进气歧管的真空将蒸气吸入发动机的燃烧室。此后，在净化罐中再生新形成的燃油蒸气，并且该循环持续进行。
与自然吸气应用中的真空相反，在更高的油门杆等级，涡轮增压/机械增压发动机的进气歧管可察觉到因为强制吸入所产生的相对高的增压压力。在这种状况下，通过使用单向止回阀，可以避免经由EVAP系统的回流，并且还可以使用真空喷射器三通来提供用于净化流的真空。
除了燃油蒸气回收功能之外，EVAP系统还可以执行泄漏检测功能。为此目的，已知的模拟泄漏检测方案使用了蒸发系统完整性监视器(ESIM)开关，如果系统恰当地密封，则该开关保持接通，而在检测到系统泄漏时，该开关将会切断。在ESIM开关无法在特定状况下切换时，发动机控制单元(ECU)检测到这种状况，并且用故障指示来警告车辆操作者。
此外，在发动机切断模式中，借助所谓的合理性测试，可以定期检验EVAP系统的泄漏检测能力。当前已知的合理性测试是通过模拟的系统泄漏来确认ESIM开关功能，这种模拟的系统泄漏是通过打开净化阀以减轻从发动机运行时起保持低系统真空度(大约0.5KPa)来产生的。然后ECU检测出ESIM是否从接通切换至切断，其是开关正确工作的指示器。然而，对在涡轮增压/机械增压发动机中执行的合理性测试来说，迄今为止已知的是，使用ESIM开关的泄漏检测方案需要在净化阀与进气歧管之间进行双向的低气流流通。简单的止回阀不允许双向流动，由此其不支持升压操作过程的净化流和涡轮增压/机械增压发动机的EVAP系统中的ESIM功能。
发明内容
在一个形式中，本公开提供了一种用于涡轮增压发动机的蒸发排放控制系统，该系统可以包括与涡轮增压发动机的进气歧管流体连通的燃油蒸气炭罐，位于进气歧管与燃油蒸气炭罐之间的净化阀，位于净化阀与燃油蒸气炭罐之间并且连接至大气的旁路阀，以及在发动机关闭时可操作来将炭罐与大气隔绝的蒸发系统完整性监视器。
在另一个形式中，本公开提供了一种用于测试涡轮增压发动机的蒸发排放控制系统的操作的方法，该方法可以包括：在发动机关闭时，闭合蒸发系统完整性监视器，以使燃油蒸气炭罐与大气隔绝，闭合进气歧管与燃油蒸气炭罐之间的净化阀，以便将进气歧管与燃油蒸气炭罐隔离，打开第一净化阀与燃油蒸气炭罐之间的旁路阀，以便将燃油蒸气炭罐连接到大气，以及当燃油蒸气炭罐中的真空达到预定等级时，确定蒸发系统完整性监视器是否从闭合切换到打开。
在又一个形式中，本公开提供了一种用于测试蒸发系统完整性监视器的操作的非暂时性计算机可读介质，在被编程到涡轮增压发动机的蒸发排放控制系统的控制器中时，该介质引起控制器闭合进气歧管与燃油蒸气炭罐之间的净化阀，以便将进气歧管与燃油蒸气炭罐隔离，打开净化阀与燃油蒸气炭罐之间的旁路阀，以便将燃油蒸气炭罐连接到大气，以及接收指示蒸发系统完整性监视器是否在燃油蒸气炭罐中的真空达到预定等级时已经从闭合切换至打开的信号。
从以下提供的详细描述、附图以及权利要求中将会清楚了解本公开的其他适用领域。应该理解的是，包括被公开的实施例和附图在内的详细描述本质上仅仅是例示性的，其目的仅仅是进行说明，而不是对本发明的范围、应用或用途进行限制。由此，没有背离本发明的主旨的变体应该处于本发明的范围以内。
附图说明
图1是根据本发明的一个方面的蒸发排放控制系统的示意图；
图2是图1中的蒸发排放控制系统处于真空净化模式的示意图；
图3是图1中的蒸发排放控制系统处于升压净化模式的示意图；以及
图4是图1中的蒸发排放控制系统处于ESIM开关合理性测试模式的示意图。
具体实施方式
现在参考附图，其中本发明的相同部件始终使用相同的附图标记。图1显示的是涡轮增压/机械增压发动机11的蒸发排放控制系统10。该蒸发排放控制系统10包括燃油箱12，所述燃油箱包含了用一个盖子16密封的燃油填充管14。该燃油箱12通过燃油箱蒸气导管20流体联接至填充活性炭的炭罐18。炭罐18通过炭罐蒸气导管24流体联接至进气歧管22。沿着导管24布置有电磁启动净化阀26，用于有选择地将炭罐18和燃油箱12与进气歧管22相隔离。炭罐蒸气导管24还包括防止流体(例如燃油蒸气)从进气歧管22回流到炭罐18的单向止回阀25。通风管28与炭罐18相联接，并且端接在与大气连通的过滤器30。在炭罐18与过滤器30之间布置有蒸发系统完整性监视器(ESIM)32。
在净化阀26与炭罐18之间的第一位置，炭罐蒸气导管24分支出真空旁路导管34，并且端接在与大气连通的过滤器36上。沿着炭罐真空旁路导管34部署有电磁启动旁路阀38，用于有选择地将炭罐18和燃油箱12与过滤器36相隔离。
在进气歧管22与净化阀26之间的第二位置，炭罐蒸气导管24还分支出喷射器三通导管40。该喷射器三通导管40与真空喷射器三通管42相连。该喷射器三通导管40还包括防止蒸气从真空喷射器三通管42回流到进气歧管22以及炭罐18的单向止回阀44。
真空喷射器三通管42包括与喷射器三通导管40流体连接的第一端口46，与涡轮增压器/机械增压器52的出口流体连接的第二端口48，以及与涡轮增压器/机械增压器52的入口侧(涡轮增压器/机械增压器52的气箱54的出口)流体连接的第三端口50。在一个例示实施例中，真空喷射器三通管42是用耐碳氢化合物环境的材料制成的。在一个实施例中，它可以用工程塑料制成。
蒸发排放控制系统10还包括控制器56。在一个例示实施例中，该控制器包括用于以下处理的软件(例如非暂时性计算机可读介质)：确定发动机11开启还是关闭，控制净化阀26和旁路阀38，在发动机关闭条件下读取用于指示ESIM 32是否正常工作的ESIM 32的真空开关的状态，以及如果ESIM 32在功能测试过程中没有从闭合切换到打开，则设定提示需要修理ESIM 32的故障指示。
在图2-4中显示了系统10的操作，其分别表示了三种工作模式，即真空净化模式、升压净化模式以及ESIM测试模式。
在图2所示的真空净化模式中，涡轮增压器52未工作，由于发动机11的操作而在进气歧管22中产生的真空通过蒸气导管24吸取炭罐18中的蒸气，以便在发动机11中消耗。在真空净化模式中，净化阀26是打开的，ESIM 32中的真空开关是闭合的，并且控制器56将旁路阀38闭合。这转而导致止回阀44被拉动关闭，由此阻止来自真空喷射器三通管42的空气流。这是发动机11以及蒸发排放控制系统10的默认操作模式。
在图3所示的升压净化模式中，涡轮增压器52处于工作中，净化阀26是打开的，ESIM 32中的真空开关是闭合的，并且旁路阀38正常是闭合的。涡轮增压器52的操作引起来自气箱54的气流通过涡轮增压器52进入进气歧管22，由此对进气歧管产生高压。在被暴露到高压时，止回阀25闭合，由此防止回流。该气流还引起气流进入真空喷射器三通管42的端口48并从其端口50出。这在真空喷射器三通管42中产生一个压差，并且因为文丘里效应而导致真空通过端口46被抽吸。由于该真空，来自炭罐18的蒸气流动通过蒸气导管24并经由喷射器三通导管40流入真空喷射器三通管42。然后，来自炭罐18的蒸气被供应给涡轮增压器52的入口或者通过真空喷射器三通管件42的端口50而被供应给气箱54，以及经由涡轮增压器52而被按路线传递至进气歧管22，以供发动机11消耗。
在图4所示的ESIM测试模式中，发动机11未工作；即处于“切断”状况。在这种“切断”状况中，ESIM 32中的真空开关在“发动机开启”事件之后被系统中残留的真空闭合，由此密封炭罐通风管28。如果蒸发排放控制系统10没有泄露，那么系统10内部(以及炭罐18内部)的压力会因为日间的环境温度循环或是工作温度的冷却而变成负值。当系统10内部出现负的压力时，控制器56通过闭合净化阀26以及打开旁路阀38来开始测试ESIM 32的功能，如图4显示。打开旁路阀38导致气流通过过滤器36以及真空旁路导管34进入炭罐18，从而解除炭罐18内部的真空。
在一个例示实施例中，控制器56被配置成接收信号，该信号指示在打开了净化阀38之后，当炭罐中的真空达到预定等级时，ESIM 32的真空开关是否从闭合切换到打开。如果该信号指示ESIM 32的真空开关从闭合切换到打开，则控制器56指示ESIM 32运行正常。如果ESIM 32没有切换至打开，则控制器56将设定提示需要修理的故障指示。在一个例示实施例中，控制器包含用于测试上文所述的ESIM的操作的非暂时性计算机可读介质。
由此，根据本发明的蒸发排放控制系统10可以在发动机关闭的状况下有效地提供ESIM的诊断测试，并且在发动机11的真空和升压工作模式中均能提供炭罐净化。

Claims (6)

1.一种操作用于涡轮增压发动机的蒸发排放控制系统的方法，该方法包括：
在测试模式中：
在发动机关闭时，闭合蒸发系统完整性监视器，以使燃油蒸气炭罐与大气隔绝，所述燃油蒸气炭罐与所述涡轮增压发动机的进气歧管流体连通；
闭合在所述进气歧管与所述燃油蒸气炭罐之间的净化阀，以便将所述进气歧管与所述燃油蒸气炭罐隔离；
打开在所述净化阀与所述燃油蒸气炭罐之间的旁路阀，以便将所述燃油蒸气炭罐连接到大气；以及
当所述燃油蒸气炭罐中的真空达到预定等级时，确定所述蒸发系统完整性监视器是否从闭合切换到打开；
在真空净化模式中：
在所述发动机开启且涡轮增压器未工作时，闭合所述蒸发系统完整性监视器，以使所述燃油蒸气炭罐与大气隔绝；
打开在所述进气歧管与所述燃油蒸气炭罐之间的净化阀，以便将所述进气歧管连接到所述燃油蒸气炭罐；以及
闭合在所述净化阀和所述燃油蒸气炭罐之间的旁路阀，以阻止空气流进入流体地联接在所述进气歧管与所述净化阀之间的真空喷射器三通管，所述真空喷射器三通管具有与所述燃油蒸气炭罐流体连通的第一端口，在所述涡轮增压器和所述进气歧管之间与所述涡轮增压器的出口流体连通的第二端口，以及与所述涡轮增压器的入口流体连通的第三端口；
在升压净化模式中：
在所述发动机开启且所述涡轮增压器工作时，闭合所述蒸发系统完整性监视器，以使所述燃油蒸气炭罐与大气隔绝；
打开在所述进气歧管与所述燃油蒸气炭罐之间的所述净化阀，以便将所述进气歧管连接到所述燃油蒸气炭罐；
闭合在所述净化阀和所述燃油蒸气炭罐之间的所述旁路阀，以引起空气流进入所述真空喷射器三通管的所述第一端口，空气流从所述真空喷射器三通管的所述第三端口出来并进入所述涡轮增压器的入口，且空气流从所述涡轮增压器的出口进入所述真空喷射器三通管的所述第二端口。
2.根据权利要求1所述的操作用于涡轮增压发动机的蒸发排放控制系统的方法，还包括：在所述测试模式中，当信号指示所述蒸发系统完整性监视器没有从闭合切换到打开时，设定提示需要修理的故障指示。
3.一种操作用于涡轮增压发动机的蒸发排放控制系统的方法，该方法包括：
在测试模式中：
闭合在进气歧管与燃油蒸气炭罐之间的净化阀，以便将所述进气歧管与所述燃油蒸气炭罐隔离；
打开在所述净化阀与所述燃油蒸气炭罐之间的旁路阀，以便将所述燃油蒸气炭罐连接到大气；以及
接收指示在所述燃油蒸气炭罐中的真空达到预定等级时所述蒸发系统完整性监视器是否已经从闭合切换至打开的信号；
在真空净化模式中：
在所述发动机开启且涡轮增压器未工作时，闭合所述蒸发系统完整性监视器，以使所述燃油蒸气炭罐与大气隔绝；
打开在所述进气歧管与所述燃油蒸气炭罐之间的净化阀，以便将所述进气歧管连接到所述燃油蒸气炭罐；以及
闭合在所述净化阀和所述燃油蒸气炭罐之间的旁路阀，以阻止空气流进入流体地联接在所述进气歧管与所述净化阀之间的真空喷射器三通管，所述真空喷射器三通管具有与所述燃油蒸气炭罐流体连通的第一端口，在所述涡轮增压器和所述进气歧管之间与所述涡轮增压器的出口流体连通的第二端口，以及与所述涡轮增压器的入口流体连通的第三端口；以及
在升压净化模式中：
在所述发动机开启且所述涡轮增压器工作时，闭合所述蒸发系统完整性监视器，以使所述燃油蒸气炭罐与大气隔绝；
打开在所述进气歧管与所述燃油蒸气炭罐之间的所述净化阀，以便将所述进气歧管连接到所述燃油蒸气炭罐；以及
闭合在所述净化阀和所述燃油蒸气炭罐之间的所述旁路阀，以引起空气流进入所述真空喷射器三通管的所述第一端口，空气流从所述真空喷射器三通管的所述第三端口出来并进入所述涡轮增压器的入口，且空气流从所述涡轮增压器的出口进入所述真空喷射器三通管的所述第二端口。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括确定所述蒸发系统完整性监视器是否运行正常，其中在所述测试模式中当该信号指示所述蒸发系统完整性监视器从闭合切换到打开时，所述蒸发系统完整性监视器被确定运行正常。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述测试模式中当该信号指示所述蒸发系统完整性监视器没有从闭合切换到打开时，所述蒸发系统完整性监视器被确定没有正常运行。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括在所述测试模式中当该信号指示所述蒸发系统完整性监视器没有从闭合切换到打开时设定提示需要修理的故障指示。
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