CN105201693B - 带活性炭过滤器的燃料箱和指示燃料箱中燃料液位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机(6)的燃料箱(1)以及一种用于指示出燃料箱(1)的液位或液量的方法，其中，确定液位或液量，生成与液位或液量有关联的信号并将其传递给燃料箱指示器(14)，并且其中，在燃料箱(1)变形时修改所述信号。本发明提出，在与燃料箱(1)连通的活性炭过滤器(21)再生时或根据位于活性炭过滤器(21)与内燃机(6)的进气管道(25)之间的阀(24)的打开状态触发对信号的修改。

Description

带活性炭过滤器的燃料箱和指示燃料箱中燃料液位的方法
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的燃料箱，该燃料箱带有用于测量燃料箱中的液位或液量、用于生成与液位或液量有关联的信号的设备和用于将该信号传递给燃料箱指示器的单元，该燃料箱还带有用于在燃料箱变形时修改信号的设备。本发明还涉及一种用于指示内燃机燃料箱的液位或液量的方法，在该方法中，确定液位或液量，并生成与该液位或液量有关联的信号以及将该信号传递给燃料箱指示器，其中，在燃料箱变形时修改所述信号。
背景技术
在机动车中已经广泛公开了带有用于测量燃料箱中的液位或液量、用于生成与燃料箱中的液位或液量有关联的信号以及用于将该信号传递给在机动车仪表板上的燃料箱指示器的单元的燃料箱。
此外，现代机动车的燃料箱还装备有燃料箱排气设备。该燃料箱排气设备一方面防止，在环境温度较大升高时由于由此在燃料箱内部造成的燃料蒸发而造成所不期望的过压，而另一方面在给机动车加燃料时允许被燃料排挤的气体混合物从燃料箱的气体空间或顶部空间逸出。
燃料箱排气设备通常包括多个活性炭过滤器中的一个与燃料箱的气体空间或顶部空间通过燃料箱排气管路连接的活性炭过滤器。在给燃料箱加燃料时，被燃料排挤的气体混合物从气体空间或顶部空间输入到活性炭过滤器中，从而阻止将碳氢化合物不期望地输送到环境中。
为了将输入到活性炭过滤器中的挥发性的碳氢化合物又从活性炭过滤器中去除，必须周期性地使活性碳过滤器再生。为此通常要在内燃机的预先规定的负载状态——该负载状态可包括行驶阶段和停车阶段——下将环境空气抽吸经过活性炭过滤器进入到内燃机的进气管道中，以便洗去活性炭过滤器中的碳氢化合物并在内燃机的燃烧室中将被环境空气所携带的碳氢化合物燃烧掉。
为此目的，活性炭过滤器一方面通过吸气管与内燃机的进气管道连接，另一方面通过进气和出气口与环境连接。所述吸气管包含阀，该阀在本领域中被称作扫气阀(英语：purge valve)或者是排气阀，并且其打开和关闭状态由内燃机的发动机控制器控制。
US 2007/0113633 A1或US 2009/0277251 A1例如公开了一种燃料箱，该燃料箱具有活性炭过滤器和从过滤器延伸至内燃机的进气管道并带有扫气阀的吸气管。
在给燃料箱加燃料时，所述扫气阀关闭，从而使被燃料排挤出燃料箱的气体混合物能够在经过活性炭过滤器过滤后通过进气和出气口流入到环境中。在活性炭过滤器再生时，所述扫气阀打开，从而使存在于进气管道中的负压位于活性炭过滤器处并且使空气从环境通过进气和出气口流入到活性炭过滤器中并通过该活性炭过滤器流入到进气管道中。如果燃料箱是压力箱，那么活性炭过滤器的进气和出气口设有截止阀，该截止阀是常闭的并在加燃料时以及在活性炭过滤器再生时被打开。
由于活性炭过滤器通过燃料箱排气管路与燃料箱的气体空间或顶部空间连通，所以在活性炭过滤器再生期间在燃料箱的气体空间或顶部空间中也存在负压，该负压会造成燃料箱变形。这种变形会导致传递给燃料箱指示器的液位或液量信号失真，从而在该处示出的液位或液量与实际液位或液量有偏差。
为避免这点，DE 10 2010 045 212 A1已公开了开头所述类型的燃料箱和方法。在所公开的这个方法中，检测燃机箱的变形并在所检测到的变形的基础上为传递给燃料箱指示器的信号计算出校正值。但是该解决方案必须主动检测燃料箱的变形，为此需要非常大的成本。
发明内容
从这点出发，本发明的目的是，这样改进开头所述类型的燃料箱和方法，使得能够降低所需成本。
根据本发明，该目的在燃料箱方面通过下述装置来实现，该装置用于在设置在同燃料箱连通的活性炭过滤器与内燃机进气管道之间的阀打开时激活用于修改信号的设备。所述阀在下面称作扫气阀。
根据本发明的方法的突出之处是，在与燃料箱连通的活性炭过滤器再生时触发对信号的修改。
换句话讲，信号的修改不像在DE 10 2010 045 212 A1中所公开的方法那样在判断出燃料箱变形时触发，而是广泛地在活性炭过滤器再生阶段中触发，在该阶段中位于活性炭过滤器与进气管道之间的扫气阀打开。
本发明所基于的考虑是，至少在通过燃料箱排气管路和活性炭过滤器与环境连通的燃料箱中，仅在燃料箱在活性炭过滤器再生期间与内燃机进气管道连通时，才会在燃料箱中出现导致燃料箱变形并进而导致信号失真的负压。在位于活性炭过滤器和进气管道之间的扫气阀打开时，一直是这种情况。
虽然原则上可以在整个活性炭过滤器再生期间或者在整个扫气阀打开期间修改信号，但本发明的优选实施方案提出，只有当存在于燃料箱中的负压低于临界负压阈值时才对信号进行修改。为此目的，宜求出存在于燃料箱中的负压并将其与临界负压阈值相比较。
为此，以有利的方式借助于第一压力传感器测量燃料箱中的蒸汽压力并借助于第二压力传感器测量环境压力。为求出燃料箱中的负压，由所述两个测量值形成压差。从该压差中可以推导出燃料箱的变形。
一旦存在于燃料箱中的负压不再低于临界负压阈值，就不再需要修改信号，从而向燃料箱指示器再次提供未经修改的信号。
根据本发明可以以两种不同方式进行信号修改。根据本发明的第一备选方案，遏制或隐没可能有错误的信号。在该情况下以有利的方式向燃料箱指示器提供替代信号而不是被遏制或隐没的信号，所述替代信号与直接在开始再生之前所确定的液位或液量有关联。在电子燃料箱指示器中，还可以替代性提出，在遏制或隐没信号期间继续指示至此为止所指示出的液位或至此为此所指示出的液量。
而本发明的第二备选方案提出，借助于校正值修正可能有错误的信号，该校正值有利地基于在燃料箱中测得的负压而计算得出，然后在所述信号作为校正后的信号被传递给燃料箱指示器之前，该校正值被用于校正信号。
附图说明
下面借助两个在附图中示出的实施例对本发明进行详细说明。
图1示出内燃机的根据本发明的燃料箱的示意图，其带有活性炭过滤器和位于活性炭过滤器与内燃机进气管道之间的扫气阀；
图2为燃料箱的三种不同变形示出液位-液量特征曲线，这些特征曲线示出了燃料箱中的液量与所测得的液位之间的关系；
图3示出根据本发明的第一备选方法的步骤的示意流程图，其中对可能有错误的信号加以隐没或遏制并用由另一信号替代；
图4示出根据本发明的第二备选方法的步骤的示意流程图，其中对可能有错误的信号加以修正；
图5示出用于执行第一、第二备选方法的控制设备的各部件的示意图。
附图标记列表：
1 燃料箱
2 加料管
3 盖
4 燃料泵
5 燃料管路
6 内燃机
7 测量和信号生成设备
8 液位-信号发送器
9 浮体
10 燃料表面
11 臂
12 控制设备
13 发动机控制器
14 燃料箱指示器
15 压力传感器
16 压力传感器
17 气体空间或顶部空气
18 排气阀
19 液体捕集器
20 燃料箱排气管路
21 活性炭过滤器
22 进气和出气口
23 扫气管路
24 扫气阀
25 进气管道
26 电路
27 电路
28 电路
29 存储器
具体实施方式
图1中示意示出的机动车燃料箱1为添加燃料而具有可关闭的加料管2，该加料管在下端部设有盖3。利用燃料泵4从燃料箱1中取出燃料，该燃料泵通过燃料管路5将燃料输送至机动车的内燃机6。
在燃料箱1的内部设有一个测量和信号生成设备7，该测量和信号生成设备测量燃料箱1中的当前燃料液位并生成与该液位有关联的液位信号。
所述测量和信号生成设备7为此具有液位-信号发送器8和浮体9，该浮体漂浮在燃料表面10上并且通过臂11与信号发送器8耦联。如果燃料箱1中的液位发送改变，那么臂11关于信号发送器8的角度取向也发生改变。由于该改变，在信号发送器8内部的与燃料箱1中的燃料液位有关联的电阻也发生改变。
由液位-信号发送器8所生成的液位信号被传递给控制设备12并且在该控制设备12中借助于特征曲线换算成相应的液量，该控制设备可以被内置/集成到内燃机6的发送机控制器13中。该控制设备12生成液量信号，该液量信号与所计算出的液量有关联并由控制设备12传递给在机动车仪表板上的燃料箱指示器14。
如在开头所提到的DE 10 2010 045 212 A1中所述的那样，一方面所测得的液位会由于燃料箱1变形而失真；另一方面，所测得的液位与从中所计算出的燃料箱1液量之间的关系依赖于燃料箱1可能发生的变形。燃料箱1的变形又依赖于大气压力pA与燃料箱1中的蒸汽压力pK之间的压差Δp。
为说明该依赖性，图2示出三条液位-液量特征曲线，它们为燃料箱1中的三个不同的压差Δp0、Δp1和Δp2示出了液量V与所测得的装料高度H之间的关系，其中p0＝0mbar,p1＝-20mbar并且p2＝-40mbar。如在图2中仅就最下面的曲线所示的那样，这些特征曲线实际并不具有连续的走向，而是阶梯式地延伸。
为测量燃料箱1中的蒸汽压力pK或大气压力pA，使用了两个压力传感器15、16，其中的压力传感器15设置在燃料箱1的气体空间或顶部空间17中，而压力传感器16设置在燃料箱1外部。这两个压力传感器15、16的测量值都被输送给控制设备12。
燃料箱1装备有燃料箱排气设备，在给机动车加燃料时以及在环境温度升高时该燃料箱排气设备允许燃料箱1排气。燃料箱排气设备具有一个或多个布置在气体空间或顶部空间17中的排气阀18(对此仅示出一个)，这些排气阀通过液体捕集器19和燃料箱排气管路20与燃料箱1外部的活性炭过滤器21连接。
活性炭过滤器21阻止挥发性的碳氢化合物(HC)在燃料箱1排气时从气体空间或顶部空间17进入到环境中，并为此具有吸附碳氢化合物(HC)的活性炭填充物。活性炭过滤器21具有与环境连通的进气和出气口22。为使活性炭过滤器21再生，该活性炭过滤器通过扫气管路23与内燃机6的进气管道25连接。扫气管路23包含电磁扫气阀24，该扫气阀通常是关闭的并且在活性炭过滤器21每次开始再生时由控制设备12打开。在扫气阀24打开时，由于进气管道25中的负压，环境空气被抽吸到活性炭过滤器21中并经由该活性炭过滤器进入到进气管道25中。此时，活性炭过滤器21被冲洗，而挥发性的碳氢化合物在内燃机6的燃烧室中被燃烧掉。在该再生结束后，扫气阀24再次关闭。
在扫气阀24打开时，如果存在于进气管道25中的负压位于活性炭过滤器21处，那么该负压通过燃料箱排气管路20继续扩展到燃料箱1的气体空间或顶部空间17中。尽管燃料箱1具有一定的抗变形性，但是如果燃料箱1中的负压pU低于预先规定的临界负压阈值pU临界，也就是说，如果大气压力pA与燃料箱1中的蒸汽压力pK之间的压差Δp超出了预先给定的阈值，那么由此会造成燃料箱1变形。
为了避免这种变形在燃料箱指示器14上指示出错误的油量，在控制设备12中要么对由液位-信号发送器8所生成的液位信号进行修改，要么对由控制设备12从液位信号计算出的油量信号进行修改，其中在下面描述了对信号进行修改的两种备选方法。
这两种备选方法的共同点是，只要在活性炭过滤器21再生期间，也就是在扫气阀24打开时，燃料箱1中的负压pU低于预先规定的临界负压阈值pU临界，那么控制设备12就对可能有错的液位信号或液量信号进行修改。
这两种备选方法的另一共同点是，控制设备12从由压力传感器16所测得的大气压力pA与由压力传感器15所测得的在燃料箱1中的压力pK之间的压差Δp求出燃料箱1中的负压pU，然后将所求出的压差Δp与临界负压阈值pU临界相比较，从而判断是否低于该阈值。控制设备12为此包含三个电路26、27、28以及一个存储器29，如图5示意所示。
在根据图3的备选方法中，所述可能有错误的液量信号被控制设备12中的电路27隐没或遏制，并被另一液量信号所替代，该另一液量信号在本专利申请的范围内也被称作是替代信号。
如图3所示，为此在步骤S1中由电路28检查：扫气阀24是否是打开的。如果是打开的，那么在步骤S2中由电路26检查：是Δp<pU临界还是Δp>pU临界。
如果Δp<pU临界，那么电路27在步骤S3中从借助于液位-信号发送器8所确定的液位中计算出液量，并在步骤S4中在未经事前修改的情况下将与该液量相对应的液量信号传递至燃料箱指示器14。此外，在步骤S5中将该液量暂时存储在与电路27连接的存储器29中，其中，每次用当前液量取代之前暂时存储在存储器29中的液量。
如果Δp>pU临界，那么电路27在步骤S6中遏制可能有错误的液量信号并在步骤S7中向燃料箱指示器14传递与暂时存储在存储器29中的液量相对应的液量信号。
与之相反，在根据图4的备选方法中，所述可能有错误的液量由控制设备12修正并将修正后的液量信号传递给燃料箱指示器14。
如图4所示，在此同样在步骤S1中由电路28检查：扫气阀24是否是打开的。如果是打开的，那么在步骤S2中由电路26检查：是Δp<pU临界还是Δp>pU临界。
如果Δp<pU临界，那么电路27在步骤S3中从借助于液位-信号发送器8所确定的液位中计算出液量，并在步骤S4中在未经事前修改或校正的前提下将与该液量相对应的液量信号传递至燃料箱指示器14。
如果Δp>pU临界，那么电路27在步骤S5中确定与燃料箱1中的各个负压pU有关的校正值，该校正值对由燃料箱变形所造成的液量偏差进行补偿。由厂方计算出的校正值例如被存储在存储器29中。电路27然后在步骤S6中以所确定的校正值修正所计算出的液量，并然后在步骤S7中将与修正后的液量相对应的液量信号传递给燃料箱指示器14。
在这两种备选方法中，只要电路26判断出存在于燃料箱1中的负压pU不再低于临界负压阈值pU临界，或者只要电路28判断出扫气阀24关闭，那么就结束向燃料箱指示器14传递修改后的液量信号。

Claims (10)

1.一种用于内燃机(6)的燃料箱(1)，该燃料箱带有用于确定燃料箱(1)中的液位或液量、用于生成与液位或液量有关联的信号和用于将该信号传递给燃料箱指示器(14)的单元(7、12)，该燃料箱还带有用于在燃料箱(1)变形时修改信号的信号修改设备(27)，其特征在于，设有用于根据设置在活性炭过滤器(21)与内燃机(6)的进气管道(25)之间的阀(24)的打开状态来激活所述信号修改设备(27)的装置(28)，该活性炭过滤器与燃料箱(1)连通。
2.根据权利要求1所述的燃料箱(1)，其特征在于，如果在阀(24)打开时存在于燃料箱(1)中的负压(pU)低于临界负压阈值(pU临界)，那么所述信号修改设备(27)遏制或修正信号。
3.根据权利要求2所述的燃料箱(1)，其特征在于，一旦存在于燃料箱(1)中的负压(pU)不再低于临界负压阈值(pU临界)，那么所述单元(7、12)重又向燃料箱指示器(14)传递信号。
4.根据权利要求2或3所述的燃料箱(1)，其特征在于，设有两个压力传感器用于测量大气压力(pA)和燃料箱(1)中的蒸汽压力(pK)作为求出存在于燃料箱(1)中的负压(pU)的基础。
5.根据权利要求1至3之一所述的燃料箱(1)，其特征在于，所述信号修改设备(27)遏制信号，并在遏制信号期间向燃料箱指示器(14)传递替代信号，该替代信号与直接在阀(24)打开之前确定并存储的液位或液量有关联。
6.根据权利要求1至3之一所述的燃料箱(1)，其特征在于，所述信号修改设备(27)修正信号并将修正后的、对燃料箱(1)变形加以考虑的信号传递给燃料箱指示器(14)。
7.一种用于指示出内燃机(6)的燃料箱(1)的液位或液量的方法，在该方法中，确定液位或液量，生成与液位或液量有关联的信号并将该信号传递给燃料箱指示器(14)，其中，在燃料箱(1)变形时修改所述信号，其特征在于，在与燃料箱(1)连通的活性炭过滤器(21)再生时触发对信号的修改。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果存在于燃料箱(1)中的负压(pU)低于临界负压阈值(pU临界)，那么在活性炭过滤器(21)再生时修改信号。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，遏制或隐没所述信号，并代替所述信号向燃料箱指示器(14)传递一替代信号，该替代信号与直接之前确定并存储的液位或液量有关联。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，修改后的信号是修正后的、对燃料箱(1)变形加以考虑的信号。
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