CN107542600B - 车辆及其碳罐脱附系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆及其碳罐脱附系统，碳罐脱附系统包括：碳罐、发动机、增压器、文丘里管以及故障检测单元，碳罐的出口通过第一管路与增压器的第一进气口相连，发动机具有第二进气口和第二出气口，增压器的第一出气口通过进气歧管与发动机的第二进气口相连，增压器的第一回气口与发动机的第二出气口相连，碳罐的出口通过第二管路与第二进气口相连，文丘里管具有第三进气口、吸气口和第三出气口，文丘里管连接在第一管路上，文丘里管的吸气口与碳罐的出口相连，文丘里管的第三出气口通过进气歧管与增压器的第一出气口相连，文丘里管的第三进气口与增压器的第一进气口相连，故障检测单元用于判断管路是否正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种车辆及其碳罐脱附系统。
背景技术
相关技术中，目前发布的国六排放法规，较之前的国五法规加严了蒸发排放控制要求。国五标准下，估测汽油车单车年均油气挥发8.8kg左右。国六标准对汽油蒸发排放控制提出了严格要求，同时还要求车辆安装油气在线回收装置，增加对加油过程中的油气的控制。此外，国六法规中试验循环工况也与国五法规不同，对车辆的冷启动、加减速以及高速大负荷状态下的排放进行全面考核，覆盖了更大的发动机工作范围，对车辆的排放控制性能提出了更高的要求。已有的车辆燃油蒸汽脱附量较低且不能实时监测碳罐脱附系统是否正常工作，为此急需进行改进。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种能够及时检测管路故障且能够提高增压工况下燃油蒸汽脱附量的车辆的碳罐脱附系统。
本发明还提出了一种具有上述碳罐脱附系统的车辆。
根据本发明第一方面实施例的车辆的碳罐脱附系统包括：碳罐，所述碳罐具有出口；增压器，所述增压器具有第一进气口、第一出气口，所述碳罐的出口通过第一管路与所述增压器的第一进气口相连；发动机，所述发动机具有第二进气口和第二出气口，所述增压器的第一出气口通过进气歧管与所述发动机的第二进气口相连，所述碳罐的出口通过第二管路与所述第二进气口相连；文丘里管，所述文丘里管具有第三进气口、吸气口和第三出气口，所述文丘里管连接在第一管路上，所述文丘里管的吸气口与所述碳罐的出口相连，所述文丘里管的第三出气口通过进气歧管与所述增压器的第一出气口相连，所述文丘里管的第三进气口与所述增压器的第一进气口相连；以及故障检测单元，所述故障检测单元用于在增压工况下判断第一管路是否正常工作、在非增压工况下判断第二管路是否正常工作。
根据本发明实施例的车辆的碳罐脱附系统，不仅能够提高增压工况下的燃油蒸汽脱附量，以满足对燃油蒸汽脱附量的高需求，而且能够实时对工作管路是否出现堵塞或泄漏进行检测，提高了车辆的安全性。
在一些实施例中，所述发动机的第二进气口与所述增压器的第一出气口之间还设有节气门体，所述碳罐脱附系统包括：电磁阀，所述电磁阀连接在所述碳罐的出口与所述第一管路之间；以及第一压力传感器，所述第一压力传感器连接在所述进气歧管上且位于所述文丘里管的第三出气口和所述节气门体之间。
在一些实施例中，所述第一管路上设有第一单向阀，所述第一单向阀的进口与所述碳罐相连，所述第一单向阀的出口与所述文丘里管的吸气口相连，所述第一单向阀被构造成在增压工况下打开；所述第二管路上设有第二单向阀，所述第二单向阀的进口与所述碳罐相连，所述第二单向阀的出口与所述发动机的第二进气口相连，所述第二单向阀被构造成在非增压工况下打开。
在一些实施例中，所述故障检测单元进一步包括第二压力传感器，所述第二压力传感器的一端与所述电磁阀连接，所述第二压力传感器的另一端连接在所述第一单向阀的进口和所述第二单向阀的进口之间。
在一些实施例中，所述增压器的第一进气口处设有进气管，所述文丘里管连接在所述第一管路的端部且所述文丘里管的第三进气口直接固定连接在所述进气管上。
在一些实施例中，在非增压工况下，所述碳罐通过第二管路与所述发动机的第二进气口相连时，所述故障检测单元根据所述电磁阀的占空比信号计算燃油蒸汽脱附量m，通过所述节气门体的开度信号计算第一进气量m3，通过第二压力传感器计算第二进气量m4；比较m4-m3与m的大小，当m4-m3＝m时，则判断第二管路工作正常；当m4-m3＞m时，则判断第二管路存在泄漏并发出报警信号，当m4-m3＜m时，则判断第二管路存在堵塞并发出报警信号。
在一些实施例中，所述增压器的第一进气口处设有进气管，所述文丘里管连接在所述第一管路内且所述文丘里管的第三进气口通过第一管路固定连接在所述进气管上。
在一些实施例中，所述进气管上还设有流量计。
在一些实施例中，在增压工况下，所述碳罐通过所述第一管路与所述发动机的第二进气口相连，所述故障检测单元根据所述电磁阀的占空比信号计算燃油蒸汽脱附量，通过流量计计算进气量m1，通过第一压力传感器计算进入增压器的进气量m2；比较m2-m1与m的大小，当m2-m1＝m时，则判断第二管路工作正常；在m2-m1＞m时，则判断第二管路存在泄漏并发出报警信号，当m2-m1＜m时，则判断第二管路存在堵塞并发出报警信号。
根据本发明第二方面实施例的车辆包括上述碳罐脱附系统。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的车辆的碳罐脱附系统的示意图。
图2是根据本发明另一个实施例的车辆的碳罐脱附系统的示意图。
附图标记：
碳罐脱附系统100，
碳罐10，出口11，
增压器20，第一进气口21，第一回气口22，第一出气口23，进气管24，
发动机30，第二进气口31，第二出气口32，节气门体33，进气歧管34，
文丘里管40，第三进气口41，吸气口42，第三出气口43，
流量计50，电磁阀60，第一压力传感器70，第二压力传感器80，
第一管路a，第二管路b，第一单向阀c，第二单向阀d。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1和图2详细描述根据本发明实施例的车辆的碳罐脱附系统100。
根据本发明第一方面实施例的碳罐脱附系统100包括：碳罐10、增压器20、发动机30、文丘里管40以及故障检测单元。
碳罐10具有出口11，增压器20具有第一进气口21、第一出气口23和第一回气口22，碳罐10的出口11通过第一管路a与增压器20的第一进气口21相连，发动机30具有第二进气口31和第二出气口32，增压器20的第一出气口23通过进气歧管34与发动机30的第二进气口31相连，增压器20的第一回气口22与发动机30的第二出气口32相连，碳罐10的出口11通过第二管路b与第二进气口31相连，文丘里管40具有第三进气口41、吸气口42和第三出气口43，文丘里管40连接在第一管路a上，文丘里管40的吸气口42与碳罐10的出口11相连，文丘里管40的第三出气口43通过进气歧管34与增压器20的第一出气口23相连，文丘里管40的第三进气口41与增压器20的第一进气口31相连，故障检测单元用于在增压工况下判断第一管路a是否正常工作、在非增压工况下判断第二管路b是否正常工作。其中，管路的非正常工作包括但不限于以下情况：管路出现堵塞或出现泄漏。
根据本发明实施例的车辆的碳罐脱附系统100，通过在第一管路a上设置文丘里管40，以在增压器20工作时(增压工况下)在文丘里管40的负压作用下抽吸大量的燃油蒸汽经碳罐10脱附，并从第一管路a经文丘里管40进入进气歧管34内，最终进入发动机30燃烧，显著提高了碳罐脱附系统100的燃油蒸汽脱附量，以满足对燃油蒸汽脱附量的高需求。这样，故障检测单元先判断当前的进气路径，然后判断当前进气路径下的管路是否处于正常工作状态，由此，能够实时对工作管路是否出现堵塞或泄漏进行检测，提高了车辆的安全性。
需要说明的是，文丘里管40的工作原理为：文丘里管40的第三出气口43连接在进气歧管34上，而第三进气口41与增压器20的第一进气口21连接，由于经增压器20的第一出气口23的气压大于第一进气口21的气压，因此在文丘里管40内形成负压，促使碳罐排出的气体经吸气口42进入文丘里管40内并经第三出气口43排出。也就是说，当空气从第三进气口41进入文丘里管40内时，燃油蒸汽在管内负压作用下从吸气口42进入并与空气一起从第三出气口43排相进气歧管34内。
可以理解的是，碳罐10可选择地通过第一管路a和第二管路b中的一个与发动机30的第二进气口31相连通，以使碳罐脱附系统100具有两种进气路径：当增压器20工作时，碳罐10通过第一管路a与发动机30的第二进气口31相连通时，经碳罐10脱附的燃油蒸汽经文丘里管40进入进气歧管34并进入发动机30燃烧；当增压器20不工作时，碳罐10通过第二管路b与发动机30的第二进气口31相连通时，经碳罐10脱附的燃油蒸汽直接进入进气歧管34并进入发动机30内燃烧。
在一些实施例中，发动机30的第二进气口31与增压器20的第一出气口23之间还设有节气门体33，故障检测单元还包括：电磁阀60以及第一压力传感器70，电磁阀60连接在碳罐10的出口11与第一管路a之间，第一压力传感器70连接在进气歧管34上且位于文丘里管40的第三出气口43和节气门体33之间。由此，借助第一压力传感器70就能检测相应管路中的压力变化，以便于判断第一管路a的堵塞状况。
在一些实施例中，第一管路a上设有第一单向阀c，第一单向阀c的进口与碳罐10相连，第一单向阀c的出口与文丘里管40的吸气口42相连，第一单向阀c被构造成在增压工况下打开；第二管路b上设有第二单向阀d，第二单向阀d的进口与碳罐10相连，第二单向阀d的出口与发动机30的第二进气口31相连，第二单向阀d被构造成在非增压工况下打开。
综上，由于车辆运行过程中，增压器20工作的工况较常用，因此第一管路a通常作为主要的脱附路径。传统的谈罐脱附系统，由于第一单向阀c两端的压差较小，因此无法满足对于燃油蒸汽脱附量的更高的要求。为此，文丘里管40处形成的负压具有辅助脱附效果，进一步提高了碳罐脱附系统100的燃油蒸汽脱附量。
在一些实施例中，故障检测单元进一步包括第二压力传感器80，第二压力传感器80的一端与电磁阀60连接，第二压力传感器80的另一端连接在第一单向阀c的进口和第二单向阀d的进口之间。由此，通过采集第一压力传感器70、节气门体33、电磁阀60的数据并进行相应判断分析，就能对第二管路b的运行情况进行检测。
在图1所示的具体实施例中，所述增压器20的第一进气口21处设有进气管24，所述文丘里管40连接在所述第一管路a的端部且所述文丘里管40的第三进气口41直接固定连接在所述进气管24上。由此，文丘里管40直接固定连接在进气管24上，以使第一管路a具有更好的密封性。
在图2所示的具体实施例中，所述增压器20的第一进气口21处设有进气管24，所述文丘里管40连接在所述第一管路a内且所述文丘里管40的第三进气口41通过第一管路a固定连接在所述进气管24上。进一步地，所述进气管24上还设有流量计50。由此，借助流量计50也能实现对第一管路a的堵塞或泄漏的检测。
其中故障检测单元具有控制元件，控制元件用于传递信号以及逻辑计算，控制元件可以集成在车辆的ECU上，形成为ECU的一部分，也可以是独立于ECU的电子元件。
下面参照图1简述根据本发明的一个具体实施例。
如图1所示，增压器20的第一进气口21处设有进气管24，文丘里管40的连接在第一管路a的端部且文丘里管40的第三进气口41直接固定连接在进气管24上。具体地，文丘里管40可以焊接连接在进气管24上。由此，增强了文丘里管40在碳罐10吸附系统中连接的紧密性，降低了第一管路发生泄漏的风险。
在一些实施例中，碳罐10的出口11处还设有电磁阀60以及第二压力传感器80，当碳罐10通过第一管路a与发动机30的第二进气口31相连时，通过检测第一压力传感器70的压力信号判断第一管路a是否发生堵塞，并在发生堵塞时发出报警信号。
也就是说，当文丘里管40直接连接在进气管24上时，第一管路a发生泄漏的概率很小，因此仅仅对第一管路a是否发生堵塞进行检测，提高了检测效率和故障反馈速度、降低了生产成本。
具体而言，在连续三个或三个以上的发动机30工作行程内收到的压力信号值相同时，则判断第一管路a存在堵塞。换言之，当在三个或三个以上的发动机30工作行程内收到的第一压力传感器70的压力信号值未发生变化时，则说明碳罐10的出口11处的燃油蒸汽未能持续进入进气歧管34内，由此判断第一管路a存在堵塞。
可以理解的是，“连续三个或三个以上的发动机30行程内收到的压力信号值相同”并不是指收到的压力信号值完全相同，而是指收到的压力信号值大体相同且可以在预设误差范围内浮动。
进一步地，当碳罐10通过第二管路b与发动机30的第二进气口31相连时，故障检测单元的控制元件根据电磁阀60的占空比信号计算燃油蒸汽脱附量m，通过节气门体33的开度信号计算第一进气量m3，通过第二压力传感器80计算第二进气量m4；比较m4-m3与m的大小，当m4-m3＝m时，则判断第二管路bb工作正常；当m4-m3＞m时，则判断第二管路bb存在泄漏并发出报警信号，当m4-m3＜m时，则判断第二管路bb存在堵塞并发出报警信号。
其中，根据电磁阀60的占空比信号计算燃油蒸汽脱附量，对于本领域技术人员是已知的，在此不赘述。
可以理解的是，m4-m3＝m是指m4-m3与m大体一致，其中m可以在预设范围内浮动。“当m4-m3＞m时，则判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号”是指当m4-m3＞m的上浮动值时，判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号。“当m4-m3＜m时，则判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号”是指当m4-m3＜m的下浮动值时，判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号。
由此，当增压器20不工作时，通过从电磁阀60、节气门体33以及第二压力传感器80处获取相应数据，以对第二管路b的工作状况进行实时监测。
下面参照图2简述根据本发明的另一个具体实施例。
如图2所示，增压器20的第一进气口21处设有进气管24，文丘里管40连接在第一管路a内且文丘里管40的第三进气口41通过第一管路a固定连接在进气管24上。
具体地，文丘里管40的吸气口42、第三进气口41连接在第一管路a上，文丘里管40的第三出气口43连接在进气歧管34上，第一压力传感器70设置在进气歧管34上且位于节气门体33和文丘里管40的第三出气口43之间。
由此，碳罐脱附系统100的结构更简单紧凑，更方便文丘里管40的拆装维修。
进一步地，碳罐10的出口11处还设有电磁阀60以及第二压力传感器80，进气管24上还设有流量计50。当碳罐10通过第一管路a与发动机30的第二进气口31相连时，故障检测单元的控制元件根据电磁阀60的占空比信号计算燃油蒸汽脱附量m；通过流量计50计算进气量m1，通过第一压力传感器70计算进入增压器20的进气量m2；比较m2-m1与m的大小，当m4-m3＝m时，则判断第二管路b工作正常；当m2-m1＞m时，则判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号，当m2-m1＜m时，则判断第二管路b存在堵塞并发出报警信号。
由此，当增压器20工作时，从电磁阀60、流量计50以及第一压力传感器70处获取数据，以实时检测第一管路a的工作状况，以满足蒸发排放控制需求。
同理，m2-m1＝m是指m2-m1与m大体一致，其中m可以在预设范围内浮动。“当m2-m1＞m时，则判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号”是指当m2-m1＞m的上浮动值时，判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号。“当m2-m1＜m时，则判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号”是指当m2-m1＜m的下浮动值时，判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号。
进一步地，当碳罐10通过第二管路b与发动机30的第二进气口31相连时，根据电磁阀60的占空比信号计算燃油蒸汽脱附量m，通过节气门体33的开度信号计算第一进气量m3，通过第二压力传感器80计算第二进气量m4；比较m4-m3与m的大小，当m4-m3＝m时，则判断第二管路b工作正常；当m4-m3＞m时，则判断第二管路b存在泄漏并发出报警信号，当m4-m3＜m时，则判断第二管路b存在堵塞并发出报警信号。
如何根据电磁阀60的占空比信号计算燃油蒸汽脱附量，对于本领域技术人员是已知的，在此不赘述。
由此，当增压器20不工作时，通过从电磁阀60、节气门体33以及第二压力传感器80处获取相应数据，以对第二管路b的工作状况进行实时监测，以满足蒸发排放控制需求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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结构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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种车辆的碳罐脱附系统(100)，其特征在于，包括：
碳罐(10)，所述碳罐(10)具有出口(11)；
增压器(20)，所述增压器(20)具有第一进气口(21)、第一出气口(23)，所述碳罐(10)的出口(11)通过第一管路(a)与所述增压器(20)的第一进气口(21)相连；
发动机(30)，所述发动机(30)具有第二进气口(31)，所述增压器(20)的第一出气口(23)通过进气歧管(34)与所述发动机(30)的第二进气口(31)相连，所述碳罐(10)的出口(11)通过第二管路(b)与所述第二进气口(31)相连；
文丘里管(40)，所述文丘里管(40)具有第三进气口(41)、吸气口(42)和第三出气口(43)，所述文丘里管(40)连接在第一管路(a)上，所述文丘里管(40)的吸气口(42)与所述碳罐(10)的出口(11)相连，所述文丘里管(40)的第三出气口(43)通过进气歧管(34)与所述增压器(20)的第一出气口(23)相连，所述文丘里管(40)的第三进气口(41)与所述增压器(20)的第一进气口(21)相连；以及
故障检测单元，所述故障检测单元用于在增压工况下判断第一管路(a)是否正常工作、在非增压工况下判断第二管路(b)是否正常工作；其中，
所述发动机(30)的第二进气口(31)与所述增压器(20)的第一出气口(23)之间还设有节气门体(33)，所述故障检测单元包括：
电磁阀(60)，所述电磁阀(60)连接在所述碳罐(10)的出口(11)与所述第一管路(a)之间；以及
第一压力传感器(70)，所述第一压力传感器(70)连接在所述进气歧管(34)上且位于所述文丘里管(40)的第三出气口(43)和所述节气门体(33)之间。
2.根据权利要求1所述的车辆的碳罐脱附系统(100)，其特征在于，所述第一管路(a)上设有第一单向阀(c)，所述第一单向阀(c)的进口与所述碳罐(10)相连，所述第一单向阀(c)的出口与所述文丘里管(40)的吸气口(42)相连，所述第一单向阀(c)被构造成在增压工况下打开；
所述第二管路(b)上设有第二单向阀(d)，所述第二单向阀(d)的进口与所述碳罐(10)相连，所述第二单向阀(d)的出口与所述发动机(30)的第二进气口(31)相连，所述第二单向阀(d)被构造成在非增压工况下打开。
3.根据权利要求2所述的车辆的碳罐脱附系统(100)，其特征在于，所述故障检测单元进一步包括第二压力传感器(80)，所述第二压力传感器(80)的一端与所述电磁阀(60)连接，所述第二压力传感器(80)的另一端连接在所述第一单向阀(c)的进口和所述第二单向阀(d)的进口之间。
4.根据权利要求3所述的车辆的碳罐脱附系统(100)，其特征在于，所述增压器(20)的第一进气口(21)处设有进气管(24)，所述文丘里管(40)连接在所述第一管路(a)的端部且所述文丘里管(40)的第三进气口(41)直接固定连接在所述进气管(24)上。
5.根据权利要求4所述的车辆的碳罐脱附系统(100)，其特征在于，在非增压工况下，所述碳罐(10)通过第二管路(b)与所述发动机(30)的第二进气口(31)相连时，所述故障检测单元根据所述电磁阀(60)的占空比信号计算燃油蒸汽脱附量m，通过所述节气门体(33)的开度信号计算第一进气量m3，通过第二压力传感器(80)计算第二进气量m4；比较m4-m3与m的大小，当m4-m3＝m时，则判断第二管路(b)工作正常；当m4-m3＞m时，则判断第二管路(b)存在泄漏并发出报警信号，当m4-m3＜m时，则判断第二管路(b)存在堵塞并发出报警信号。
6.根据权利要求3所述的车辆的碳罐脱附系统(100)，其特征在于，所述增压器(20)的第一进气口(21)处设有进气管(24)，所述文丘里管(40)连接在所述第一管路(a)内且所述文丘里管(40)的第三进气口(41)通过第一管路(a)固定连接在所述进气管(24)上。
7.根据权利要求6所述的车辆的碳罐脱附系统(100)，其特征在于，所述进气管(24)上还设有流量计(50)。
8.根据权利要求7所述的车辆的碳罐脱附系统(100)，其特征在于，在增压工况下，所述碳罐(10)通过所述第一管路(a)与所述发动机(30)的第二进气口(31)相连，所述故障检测单元根据所述电磁阀(60)的占空比信号计算燃油蒸汽脱附量，通过流量计(50)计算进气量m1，通过第一压力传感器(70)计算进入增压器(20)的进气量m2；比较m2-m1与m的大小，当m2-m1＝m时，则判断第二管路(b)工作正常；在m2-m1＞m时，则判断第二管路(b)存在泄漏并发出报警信号，当m2-m1＜m时，则判断第二管路(b)存在堵塞并发出报警信号。
9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的碳罐脱附系统(100)。
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