CN107061062B - 燃油蒸汽控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃油吸附技术领域，尤其涉及一种燃油蒸汽控制系统及控制方法。本发明公开的燃油蒸汽控制系统包括：与燃烧系统连通的进气总管，以及多个第一碳罐、多个第二碳罐和控制器，控制器根据车辆的运行状态控制各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态。本发明的燃油蒸汽控制系统及控制方法，可以根据车辆的不同运行状态，控制各个炭罐的吸附或脱附状态，使每一个炭罐都得到充分使用并使空燃比处在可控水平。

Description

燃油蒸汽控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及燃油吸附技术领域，尤其涉及一种燃油蒸汽控制系统及控制方法。

背景技术

随着我国汽车、摩托车行业的发展和人民经济生活水平的不断提高，我国汽车、摩托车的保有量持续增长。它们在给人民生活带来巨大便利的同时也给人类赖以生存的环境造成了严重的污染。其中，通过蒸发方式从燃油组件（燃油箱、燃油管、电喷装置、化油器等）释放到大气中的燃油蒸发污染物HC（碳氢化合物）在太阳光紫外线作用下，会与氧化氮起光化反应生成臭氧、醛等烟雾状物质。不仅对人体具有致癌作用，还会使生态环境遭到破坏。

目前，控制燃油蒸发污染物的常用方法是安装燃油蒸发控制系统，主要由塑料炭罐、控制阀和相关管路组成。其基本工作原理是利用炭罐中活性炭的吸附能力吸附燃油蒸发污染物HC，在设定的条件下经控制阀利用空气对活性炭进行脱附，把吸附在活性炭上的燃油蒸发污染物HC送入发动机燃烧系统中燃烧，与此同时活性炭随之恢复吸附能力。

但是，现有技术中的燃油蒸发控制系统一般只针对发动机运行和发动机停止两种状态进行燃油蒸汽的吸附。而发动机运行过程中，情况比较复杂，在这种复杂的运行情况下，燃油蒸汽不能被有效吸附，碳罐无法得到充分利用。

针对现有技术中的燃油蒸发控制系统的问题，需要提供一种可以根据车辆停放、怠速、低速、高速等不同运行状态，控制吸附燃油蒸汽的燃油蒸汽控制系统及控制方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种燃油蒸汽控制系统及控制方法，可以根据车辆停放、怠速、低速、高速等不同运行状态，以控制各个炭罐的吸附或脱附状态，使每一个炭罐都得到充分使用并使空燃比处在可控水平。

为实现上述目的，本发明的一种燃油蒸汽控制系统，包括：进气总管，进气总管连通燃烧系统；多个第一碳罐，各个第一碳罐的一端分别与进气总管连通，另一端分别与空气和油箱连通；多个第二碳罐，各个第二碳罐的一端分别与进气总管连通，另一端分别与空气和油箱连通；控制器，控制器根据车辆的运行状态控制各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态。

进一步地，各个第一碳罐分别设有与空气连通的第一空气入口和与油箱连通的第一燃油蒸汽入口；各个第二碳罐分别设有与空气连通的第二空气入口和与油箱连通的第二燃油蒸汽入口；控制器通过控制各个第一空气入口、第一燃油蒸汽入口、第二空气入口和第二燃油蒸汽入口的开闭状态控制各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态。

进一步地，控制器通过电磁阀分别控制各个第一空气入口、第一燃油蒸汽入口、第二空气入口和第二燃油蒸汽入口的开闭状态。

进一步地，第一碳罐的容量大于第二碳罐。

进一步地，第一炭罐包括第一炭罐C和第一炭罐D，第二炭罐包括第二炭罐A和第二炭罐B；车辆停放时，第一炭罐C、第一炭罐D处于吸附状态，第二炭罐A、第二炭罐B进入休整状态；车辆怠速时，第一炭罐C、第一炭罐D和第二炭罐B处于吸附状态，第二炭罐A进入休整状态；车辆低速运行时，第一炭罐C、第一炭罐D和第二炭罐A、第二炭罐B处于吸附状态；车辆首次进行高速运行时，第二炭罐A处于吸附状态，第一炭罐C、第一炭罐D和第二炭罐B处于脱附状态；车辆长时间进行高速运行时，第二炭罐A、第二炭罐B处于交替吸附、脱附状态，第一炭罐C、第一炭罐D处于休整状态。

本发明的一种燃油蒸汽控制方法，采用上述的燃油蒸汽控制系统，控制器根据车辆的运行状态确定各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态后，控制油箱内的燃油蒸汽被吸附至第一碳罐、第二碳罐内，或者使第一碳罐、第二碳罐内的燃油蒸汽通过被脱附至进气总管内。

进一步地，控制器通过控制各个第一空气入口、第一燃油蒸汽入口、第二空气入口和第二燃油蒸汽入口的开闭状态控制各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态。

进一步地，当第一燃油蒸汽入口、第一空气入口均关闭时，第一碳罐处于关闭状态；当第一燃油蒸汽入口打开、第一空气入口关闭时，第一碳罐处于吸附状态，油箱中的燃油蒸汽被吸附于第一碳罐内；当第一燃油蒸汽入口关闭、第一空气入口打开时，第一碳罐处于脱附状态，第一碳罐内的燃油蒸汽通过第一混合气出口被脱附至进气总管内；当第二燃油蒸汽入口、第二空气入口均关闭时，第二碳罐处于关闭状态；当第二燃油蒸汽入口打开、第二空气入口关闭时，第二碳罐处于吸附状态，油箱中的燃油蒸汽被吸附于第二碳罐内；当第二燃油蒸汽入口关闭、第二空气入口打开时，第二碳罐处于脱附状态，第二碳罐内的燃油蒸汽通过第二混合气出口被脱附至进气总管内。

进一步地，控制器通过电磁阀分别控制各个第一空气入口、第一燃油蒸汽入口、第二空气入口和第二燃油蒸汽入口的开闭状态。

进一步地，控制器还根据车辆的发动机转速、进气量、冷却液温度结合车辆的运行状态确定各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态。

进一步地，车辆的运行状态包括停止运行、怠速运行、低速运行、首次高速运行和长时间高速运行。

本发明的燃油蒸汽控制系统及控制方法，包括若干个不同规格的第一碳罐和第二碳罐，通过控制器对车辆停放时间、怠速时间、低速时间、高速时间进行采集，运用智能算法进行综合分析处理，依此控制各个第一炭罐和第二碳罐的工作状态：吸附或脱附，使每一个炭罐都得到充分使用并使空燃比处在可控水平。本发明的燃油蒸汽控制系统及控制方法的制造成本低，并且控制可靠性和精度较高。

附图说明

图1为本发明燃油蒸汽控制系统的结构示意图；

图2为本发明中集成第一碳罐、第二碳罐的进气总管结构示意图；

图3为本发明燃油蒸汽控制系统的模块流程图。

附图标记说明：1、2：第二碳罐；3、4：第一碳罐；5：进气总管；6：第二空气入口；7、第二燃油蒸汽入口；8：第一空气入口；9：第一燃油蒸汽入口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本发明的一种燃油蒸汽控制系统，包括燃烧系统、进气总管、多个第一碳罐、多个第二碳罐和控制器。其中，进气总管连通燃烧系统，各个第一碳罐的一端分别与进气总管连通，另一端分别与空气和油箱连通，各个第二碳罐的一端分别与进气总管连通，另一端分别与空气和油箱连通，控制器根据车辆的运行状态控制各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态。

进一步地，第一碳罐的容量大于第二碳罐。本发明用若干个较大容量的第一炭罐和较小容量的第二炭罐组合使用，可以充分利用各个炭罐中活性炭的吸附、脱附能力，控制器可以智能调节各个第一碳罐、第二碳罐的工作时间，使第一炭罐和第二碳罐中的活性炭在寿命期内可以保持较高的使用率，还可以调节第一碳罐和第二碳罐在某一时刻整体的吸附、脱附量，达到精确控制的作用。

如图1所示，本实施例的燃油蒸汽控制系统包括一个燃烧系统、一个进气总管5、两个第一碳罐3、4、两个第二碳罐1、2和一个控制器。其中，控制器为车载电脑（英文：Electronic Control Unit，缩写：ECU）。

在车辆整体设计阶段，可以综合考虑第一炭罐3、4、第二碳罐1、2和空滤器、进气总管5或进气歧管的相对位置，而将进气总管5、第一碳罐3、4和第二碳罐1、2为一体结构，并且可以根据整车设计合理布局在发动机舱室，节约设计制造和车辆的成本。同时，将进气总管5、第一碳罐3、4和第二碳罐1、2为一体结构，还可以有效防止第一碳罐3、4和第二碳罐1、2被单独摘除而造成的燃油蒸发污染物无限制的排入大气的情况。

各个第一碳罐3、4分别设有与空气连通的第一空气入口8和与油箱连通的第一燃油蒸汽入口9；各个第二碳罐1、2分别设有与空气连通的第二空气入口6和与油箱连通的第二燃油蒸汽入口7；控制器可以通过控制各个第一空气入口8、第一燃油蒸汽入口9、第二空气入口6和第二燃油蒸汽入口7的开闭状态控制各个第一碳罐3、4和第二碳罐1、2的吸附和脱附状态。

在本实施例中，如图2所示，控制器可以通过电磁阀分别控制各个第一空气入口8、第一燃油蒸汽入口9、第二空气入口6和第二燃油蒸汽入口7的开闭状态。

同时，如图3所示，油箱还可以直接与燃烧系统连通，并且控制器可以通过电磁阀控制油箱与燃烧系统的开闭状态。

本实施例的燃油蒸汽控制系统的基本工作原理是：利用炭罐中活性炭的吸附能力吸附燃油蒸发污染物HC，在设定的条件下经电磁阀利用空气对活性炭进行脱附，把吸附在活性炭上的燃油蒸发污染物HC送入发动机燃烧系统中燃烧，与此同时活性炭随之恢复吸附能力。其中，控制器可以根据车辆的各种行驶状态，有效分配各个炭罐的工作时间，在车辆停放、怠速和低速行驶时进行蒸发污染物HC的吸附、贮存动作。当车辆进入高速行驶状态时，在吸附、贮存蒸发污染物HC的同时将先前贮存在碳罐中的蒸发污染物HC逐步脱附到燃烧系统中。

实施例二

本发明的一种燃油蒸汽控制方法，采用本发明的燃油蒸汽控制系统，控制器根据车辆的运行状态确定各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态后，控制油箱内的燃油蒸汽被吸附至第一碳罐、第二碳罐内，或者使第一碳罐、第二碳罐内的燃油蒸汽通过被脱附至进气总管内。

其中，控制器通过控制各个第一空气入口、第一燃油蒸汽入口、第二空气入口和第二燃油蒸汽入口的开闭状态控制各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态。

具体地，当第一燃油蒸汽入口、第一空气入口均关闭时，第一碳罐处于关闭状态；当第一燃油蒸汽入口打开、第一空气入口关闭时，第一碳罐处于吸附状态，油箱中的燃油蒸汽被吸附于第一碳罐内；当第一燃油蒸汽入口关闭、第一空气入口打开时，第一碳罐处于脱附状态，第一碳罐内的燃油蒸汽通过第一混合气出口被脱附至进气总管内；当第二燃油蒸汽入口、第二空气入口均关闭时，第二碳罐处于关闭状态；当第二燃油蒸汽入口打开、第二空气入口关闭时，第二碳罐处于吸附状态，油箱中的燃油蒸汽被吸附于第二碳罐内；当第二燃油蒸汽入口关闭、第二空气入口打开时，第二碳罐处于脱附状态，第二碳罐内的燃油蒸汽通过第二混合气出口被脱附至进气总管内。

在本发明中，控制器可以通过电磁阀分别控制各个第一空气入口、第一燃油蒸汽入口、第二空气入口和第二燃油蒸汽入口的开闭状态。车辆的运行状态包括停止运行、怠速运行、低速运行、首次高速运行和长时间高速运行。

同时，控制器还可以根据车辆的发动机转速、进气量、冷却液温度结合车辆的运行状态确定各个第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态。

以图1所示的燃油蒸汽控制系统为例，该燃油蒸汽控制系统包括一个燃烧系统、一个进气总管5、两个第一碳罐3、4、两个第二碳罐1、2和一个控制器。并且，第一碳罐3、4的容量大于第二碳罐1、2。第一炭罐3、4、第二碳罐1、2的各个空气入口处和各个燃油蒸气入口处连分别接有电磁阀，都由控制器，即车载电脑控制。

针对图1的燃油蒸汽控制系统的具体燃油蒸汽控制方法包括如下步骤：

1、车辆停放时，车载电脑控制电磁阀，使第一炭罐3、4处于吸附状态，使第二炭罐1、2处于关闭状态，利用第一炭罐3、4的容量优势充分吸附油箱因为发动机发热和太阳光照射而产生的燃油蒸气，同时使第二炭罐1、2进入休整状态；

2、车辆怠速时，车载电脑控制电磁阀，使第一炭罐3、4和第二炭罐2处于吸附状态，使第二炭罐1处于关闭状态，利用第一炭罐的容量优势充分吸附油箱因为发动机发热和太阳光照射而产生的燃油蒸气，第二炭罐2作为补充使用，同时使第二炭罐1进入休整状态；

3、车辆低速运行时，车载电脑控制电磁阀，使第一炭罐3、4和第二炭罐1、2处于吸附状态，此时所有的第一炭罐和第二碳罐全部处于吸附状态，充分吸收燃油蒸气；

4、车辆首次进行高速运行时，车载电脑控制电磁阀，使第二炭罐1处于吸附状态，使第一炭罐3、4和第二炭罐2处于脱附状态，使之前吸附在第一炭罐3、4和第二炭罐2中的燃油蒸气充分脱附到燃烧系统中，同时第二炭罐1吸附新的燃油蒸气；

5、车辆长时间进行高速运行时，当达到一定时间后，车载电脑控制电磁阀，使第二炭罐1、2处于交替吸附、脱附状态，使第一炭罐3、4处于关闭状态，使第二炭罐1、2交替休整，是第一炭罐3、4处于休整状态。

上述第一炭罐3、4具体可表达为第一炭罐C和第一炭罐D，上述第二炭罐1、2具体可表达为第二炭罐A和第二炭罐B。

综上所述，本发明的燃油蒸汽控制系统及控制方法的制造成本低，并且控制可靠性和对燃油蒸汽回收的控制精度较高。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种燃油蒸汽控制系统，其特征在于，包括：进气总管，所述进气总管连通燃烧系统；多个第一碳罐，各个所述第一碳罐的一端分别与所述进气总管连通，另一端分别与空气和油箱连通；多个第二碳罐，各个所述第二碳罐的一端分别与所述进气总管连通，另一端分别与空气和所述油箱连通；控制器，所述控制器根据车辆的运行状态控制各个所述第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态；其中，所述第一碳罐的容量大于所述第二碳罐；第一炭罐包括第一炭罐C和第一炭罐D，第二炭罐包括第二炭罐A和第二炭罐B；车辆停放时，第一炭罐C、第一炭罐D处于吸附状态，第二炭罐A、第二炭罐B进入休整状态；车辆怠速时，第一炭罐C、第一炭罐D和第二炭罐B处于吸附状态，第二炭罐A进入休整状态；车辆低速运行时，第一炭罐C、第一炭罐D和第二炭罐A、第二炭罐B处于吸附状态；车辆首次进行高速运行时，第二炭罐A处于吸附状态，第一炭罐C、第一炭罐D和第二炭罐B处于脱附状态；车辆长时间进行高速运行时，第二炭罐A、第二炭罐B处于交替吸附、脱附状态，第一炭罐C、第一炭罐D处于休整状态。

2.根据权利要求1所述的燃油蒸汽控制系统，其特征在于，各个所述第一碳罐分别设有与空气连通的第一空气入口和与油箱连通的第一燃油蒸汽入口；各个所述第二碳罐分别设有与空气连通的第二空气入口和与所述油箱连通的第二燃油蒸汽入口；所述控制器通过控制各个所述第一空气入口、所述第一燃油蒸汽入口、所述第二空气入口和所述第二燃油蒸汽入口的开闭状态控制各个所述第一碳罐和第二碳罐的吸附和脱附状态。

3.根据权利要求2所述的燃油蒸汽控制系统，其特征在于，所述控制器通过电磁阀分别控制各个所述第一空气入口、所述第一燃油蒸汽入口、所述第二空气入口和所述第二燃油蒸汽入口的开闭状态。

4.一种燃油蒸汽控制方法，采用如权利要求1-3中任一项所述的燃油蒸汽控制系统，其特征在于，控制器根据车辆的运行状态确定各个所述第一碳罐和所述第二碳罐的吸附和脱附状态后，控制油箱内的燃油蒸汽被吸附至所述第一碳罐、所述第二碳罐内，或者使所述第一碳罐、所述第二碳罐内的燃油蒸汽通过被脱附至进气总管内。

5.根据权利要求4所述的燃油蒸汽控制方法，其特征在于，当第一燃油蒸汽入口、第一空气入口均关闭时，所述第一碳罐处于关闭状态；当所述第一燃油蒸汽入口打开、所述第一空气入口关闭时，所述第一碳罐处于吸附状态，油箱中的燃油蒸汽被吸附于所述第一碳罐内；当所述第一燃油蒸汽入口关闭、所述第一空气入口打开时，所述第一碳罐处于脱附状态，所述第一碳罐内的燃油蒸汽通过第一混合气出口被脱附至进气总管内；当第二燃油蒸汽入口、第二空气入口均关闭时，所述第二碳罐处于关闭状态；当所述第二燃油蒸汽入口打开、所述第二空气入口关闭时，所述第二碳罐处于吸附状态，油箱中的燃油蒸汽被吸附于所述第二碳罐内；当所述第二燃油蒸汽入口关闭、所述第二空气入口打开时，所述第二碳罐处于脱附状态，所述第二碳罐内的燃油蒸汽通过第二混合气出口被脱附至进气总管内。

6.根据权利要求4所述的燃油蒸汽控制方法，其特征在于，所述控制器还根据所述车辆的发动机转速、进气量、冷却液温度结合所述车辆的运行状态确定各个所述第一碳罐和所述第二碳罐的吸附和脱附状态。