CN107771246B - 用于控制机动车辆燃料箱内部的压力的方法和计算机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车辆的燃料箱（10）内部的压力的方法（50），所述机动车辆包括将所述燃料箱（10）连接到燃料蒸气过滤器（23）的燃料蒸气的排放回路（20），所述排放回路（20）包括用于隔离所述燃料箱（10）的隔离阀（22）和翻车安全阀（21）。所述压力控制方法（50）包括以下步骤：（51）确定所述隔离阀（22）从关闭状态转变成完全打开状态所需的启动时间，称为“完全打开时间”；当满足预定的翻车安全阀（21）关闭风险标准时：（55）控制所述隔离阀（22）以分别重复启动短于所述完全打开时间的多个时间。

Description

用于控制机动车辆燃料箱内部的压力的方法和计算机

技术领域

本发明属于机动车辆的发动机控制领域，且更具体地涉及一种用于控制机动车辆燃料箱内的压力的方法和计算机。

背景技术

当今，设有热机的机动车辆的燃料箱通常配有燃料蒸气的排放回路，特别是配有汽油发动机的机动车辆。

以已知的方式，燃料蒸气的排放回路将燃料箱连接到燃料蒸气过滤器（英文文献中的“滤毒罐”，canister），通常是捕获燃料蒸气的活性炭过滤器。

该燃料蒸气过滤器还连接到进气口和排气回路，该排气回路通过排气阀将捕获的燃料蒸气重新喷射回到发动机中。

尤其在配有热/电混合发动机的机动车辆或由称作“即起即停”点火管理过程所控制的热机的情况下，热机的运行时间减少并且可能不足以排出储存在过滤器中的汽油蒸气。

为此目的，已知将燃料箱隔离阀（fuel tank isolation valve, FTIV）置于燃料蒸气的排放回路上。例如，该隔离阀被控制成当热机运行时允许燃料蒸气排出，并且当热机停止时将燃料蒸气阻止在燃料箱内部。由此确定燃料箱的尺寸使得其支持比不具有这种隔离阀的机动车辆中更高的压力。

但是，需要控制燃料箱内部的压力，以确保不会超过由所述燃料箱所支持的最大压力。还需要在填充之前控制燃料箱内部的压力，以便在打开燃料箱的燃料填充盖之前使该压力达到环境压力。在这种情况下，压力的降低也必须很快，以防止驾驶员在打开所述盖之前等待太长时间。

燃料蒸气的排放回路还包括翻车安全阀（Roll over valve，ROV）。翻车安全阀旨在防止燃料在机动车辆翻车时溢出燃料箱。因此，当机动车辆翻车时，翻车安全阀自动关闭。

一个缺点在于，当想要通过打开隔离阀迅速降低燃料箱内部的压力时，翻车安全阀趋向于关闭。一旦关闭，翻车安全阀需要无法忽略的一段时间才能重新打开，在此期间排放回路也是关闭的，增加了使燃料箱内部的压力降低到环境压力所需的时间。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种解决方案来克服现有技术解决方案的全部或部分局限性，特别是上面所述的局限性，该解决方案允许优化降低燃料箱内部的压力的时间，且更确切的是在即将填充燃料箱之前降低燃料箱内部的压力所需要的时间。

为此目的，并且根据第一方面，本发明涉及一种用于控制机动车辆的燃料箱内部的压力的方法，所述机动车辆包括将所述燃料箱连接到燃料蒸气过滤器的燃料蒸气的排放回路，所述排放回路包括用于隔离所述燃料箱的隔离阀和翻车安全阀，通过控制所述隔离阀来控制所述燃料箱内部的压力。有利地，该方法包括以下步骤：

•确定所述隔离阀从关闭状态转变成完全打开状态所需的启动时间，称为“完全打开时间”；

•当满足预定的翻车安全阀关闭风险标准时：控制所述隔离阀以分别重复启动短于所述完全打开时间的多个时间。

由于隔离阀的启动时间比完全打开时间短，因此所述隔离阀总是未被启动足够长的时间以达到完全打开状态。因此，隔离阀是仅部分打开的，并且通过所述隔离阀的流量总是不会达到其最大值，这减少了翻车安全阀关闭的风险。

在一些具体实施例中，压力控制方法可以进一步包括以下特征中的单独地或以技术上可能的任何组合的一个或多个特征。

在一些具体实施例中，压力控制方法包括确定翻车安全阀的开始关闭流量的步骤，以及确定隔离阀在完全打开状态下的最大瞬时流量的步骤。当开始关闭流量小于最大瞬时流量时，则满足预定的翻车安全阀关闭风险标准。

这样的设置有助于更好地了解翻车安全阀关闭风险，因为考虑到：

• 翻车安全阀的开始关闭流量，即，即使机动车辆未翻车，超过该开始关闭流量，该翻车安全阀也将关闭，

• 隔离阀的最大瞬时流量，即考虑到所述隔离阀在所考虑的启动时刻的操作条件的情况下，通过所述隔离阀的最大可能流量。

在一些特定的实施例中，当满足翻车安全阀关闭风险标准时，根据开始关闭流量与最大瞬时流量之间的比值R，确定隔离阀的启动时间。

此类设置允许更好地适应隔离阀的启动时间，例如通过在比值R较低时（即当开始关闭流量远低于最大瞬时流量时）缩短所述时间。

在一些特定的实施例中，当满足翻车安全阀关闭风险标准时，根据以下表达式来确定隔离阀的启动时间Ton：

Ton = K•Tmin + R•Topen

其中：

• Tmin是隔离阀从关闭状态开始打开所需的启动时间，

•Topen是从隔离阀开始打开的时刻开始，隔离阀完全打开所需的启动时间，

• K是小于或等于1的正系数（0≤K≤1）。

在一些特定的实施例中，根据燃料箱内部的压力Pt和排放回路中隔离阀之后的压力Pc，确定最大瞬时流量。

在一些特定的实施例中，根据以下表达式确定最大瞬时流量Qinst：

其中：

• Cv是隔离阀的系数，

• ρ是燃料蒸气相对于空气的密度，

• T是燃料箱内部的温度。

在一些特定的实施例中，当满足翻车安全阀关闭风险标准时，隔离阀的一次启动的结束与下一次启动的开始之间相隔的时间长于所述隔离阀从完全打开状态转变成关闭状态所需要的时间。

在一些特定的实施例中，当未满足翻车安全阀关闭风险标准时，以持续的方式启动隔离阀。

根据第二方面，本发明涉及一种机动车辆的电子计算机，其包括被配置成根据依据本发明的任一个实施例的方法控制所述机动车辆的燃料箱内部的压力的装置。

根据第三方面，本发明涉及一种包括根据本发明的任一个实施例的电子计算机的机动车辆。

附图说明

通过阅读下面的描述，将更好地理解本发明，下面的描述以绝非限制性示例的方式提供，并且参照附图，其中：

- 图1：机动车辆的燃料箱的燃料蒸气的排放回路的示意图，

- 图2：示出了根据本发明的压力控制方法的总体原理的图，

- 图3：示出了压力控制方法的优选实施例的图，

- 图4：示出了隔离阀在启动期间随时间变化的表现的曲线。

在这些图中，各附图之间的相同附图标记表示相同或相似的元件。为了清楚起见，除非另有说明，所描绘的元件并不是按比例的。

具体实施方式

图1示意性地示出了机动车辆的燃料箱10的燃料蒸气的排放回路20的实施例，特别地，是汽油蒸气。

如图1所示，燃料蒸气的排放回路20将燃料箱10连接到燃料蒸气过滤器（或滤毒罐）23。燃料蒸气过滤器23还包括进气口24，使得所述过滤器23处的压力基本对应于环境压力，即大气压力。

在燃料箱10和过滤器23之间，燃料蒸气的排放回路20包括翻车安全阀21（ROV）和隔离阀22（FTIV）。

默认隔离阀22处于关闭状态，在该关闭状态下，燃料蒸气无法从燃料箱10流到过滤器23，并且所述隔离阀22的启动使其从关闭状态逐渐转变成完全打开状态。当隔离阀22打开时，由于所述燃料箱10与所述过滤器23之间的压力差，燃料蒸气从燃料箱10朝向燃料蒸气过滤器23方向流动。

如图1所示，为了控制燃料箱10内部的压力，由电子计算机30控制隔离阀22的打开/关闭。

电子计算机30包括（例如）至少一个处理器和至少一个存储器，在该存储器中存储有一组程序编码指令的形式的计算机程序产品，所述程序编码指令待执行以实现用于控制燃料箱10内部的压力的方法50的各个步骤。在一个变型中，电子计算机30包括一个或多个可编程逻辑电路，例如FPGA、PLD等类型，和/或专用集成电路（ASIC），其适于实现用于控制燃料箱10内部的压力的方法50的所有所述步骤或部分所述步骤。

换言之，电子计算机30包括一组软件装置（特定计算机程序产品）和/或硬件装置（FPGA、PLD、ASIC等），其配置来实现用于控制燃料箱10内部的压力的方法50。

在图1所示的示例中，燃料蒸气过滤器23还通过过滤器23的排气回路40连接到机动车辆的热机的进气歧管42。排气回路40尤其包括例如由电子计算机30控制的排气阀41。当排气阀41关闭时，在发动机的过滤器23和进气歧管42之间没有任何燃料蒸气流动。当排气阀41打开时，由过滤器23所捕获的燃料蒸气可被排向发动机的进气歧管42，在该进气歧管处压力低于燃料蒸气过滤器23的进气口24处的环境压力。

根据本发明的压力控制方法50特别适用于在为了给所述燃料箱10填充燃料而打开燃料箱10的填充盖11之前控制压力。如上所述，燃料箱10内部的压力降低必须迅速，使得驾驶员在打开填充盖11之前不必等待太长时间。然而，不排除使用根据本发明的方法50来进行除控制燃料箱10内部的压力之外的其它操作，特别地，以防止压力超过由所述燃料箱10所支持的最大压力。

图2示意性示出用于控制燃料箱10内部的压力的方法50的主要步骤。

如图2所示，压力控制方法50首先包括确定步骤51，其确定将隔离阀22从关闭状态转变成完全打开状态所需的启动时间，称为“完全打开时间”。

事实上，如上所述，当启动时，隔离阀22从关闭状态逐渐转变成完全打开状态。因此，通过所述隔离阀22的流量从零值（隔离阀22处于关闭状态）逐渐增加到最大值（隔离阀22处于完全打开状态），称为“最大瞬时流量”Qinst，其取决于在所述隔离阀22的启动时刻的操作条件。

完全打开时间可以在机动车辆的投入使用之前或在使用期间确定，并且一直存储在电子计算机30的存储器中。应该注意的是，完全打开时间可以取决于隔离阀22在启动时刻的操作条件（温度、电池电压、隔离阀22两侧的压力差等）。在需要的情况下，可以事先确定并存储与所述隔离阀22的不同操作条件分别相关的多个完全打开时间值。

然而，完全打开时间可能会随着时间改变，特别是由于隔离阀22的老化。在优选实施例中，并且如图2所示，以循环的方式执行完全打开时间的确定步骤51，以便更新所述完全打开时间的值并更好地考虑到隔离阀22的老化。

压力控制方法50还包括确定是否满足预定的翻车安全阀21关闭风险标准的步骤54。

当满足翻车安全阀21关闭风险标准（图2中的附图标记540）时，方法50包括控制隔离阀22以分别重复启动短于所述完全打开时间的多个时间的步骤55。隔离阀22因此未被启动足以转变成完全打开状态的时间。因此未达到通过隔离阀22的最大瞬时流量Qinst，翻车安全阀21的关闭风险大大降低。

对于翻车安全阀21关闭风险标准，可以考虑几种形式。特别地，可以假定始终存在翻车安全阀的关闭风险，从而认为始终满足翻车安全阀21关闭风险标准。在需要的情况下，始终通过分别重复启动短于完全打开时间的多个时间来控制隔离阀22。

优选地，且如图2所示，并不总是满足翻车安全阀21关闭风险标准，并且例如取决于隔离阀22在启动时刻的操作条件。在这种情况下，当不满足翻车安全阀21关闭风险标准（图2中的附图标记541）时，压力控制方法50包括例如控制步骤56，在此期间以持续的方式启动隔离阀22。因此，在没有翻车安全阀21的关闭风险的情况下，有利地获得隔离阀22的最大瞬时流量Qinst，以便快速降低燃料箱10内部的压力。能够以持续的方式启动隔离阀22，直到燃料箱10内部的压力达到预定值或者由于其达到环境压力而停止下降。

对于不总是满足的翻车安全阀21关闭风险标准，可以考虑几种形式。

例如，当从隔离阀22的最后一次启动之日起所经过的时间大于预定的阈值时，可以认为满足翻车安全阀21关闭风险标准。

在另一个示例中，当燃料箱10内部的压力Pt超过预定的阈值时，或当燃料箱10内部的压力Pt与隔离阀22之后的排放回路20中的压力Pc（基本上对应于环境压力）之间的差值大于预定的阈值时，可以认为满足翻车安全阀21关闭风险标准。在适当的情况下，以及如图1所示，电子计算机30连接到用于感测燃料箱10的压力的传感器12，并且可选地连接到环境压力传感器43（在图1的示例中，设置在燃料蒸气过滤器23与排气阀41之间的排气回路40中）。

图3示意性地示出了优选实施例，其中除了包括参照图2描述的步骤之外，压力控制方法50还包括以下步骤：

• 52：确定翻车安全阀21的开始关闭流量Qmax，

• 53：确定隔离阀22的最大瞬时流量Qinst。

当翻车安全阀21的开始关闭流量Qmax低于隔离阀22的最大瞬时流量Qinst时，在此情况下，认为满足翻车安全阀21关闭风险标准。

翻车安全阀21的开始关闭流量Qmax对应于这样的流量，超过该流量，即使机动车辆未翻车，翻车安全阀21也将关闭。翻车安全阀21的开始关闭流量Qmax通常是由制造商提供的数据，或者可以通过校准和/或实验获得。

隔离阀22的最大瞬时流量Qinst对应于在所考虑的启动时刻时通过隔离阀22的最大可能流量。优选地，恰好在启动隔离阀22之前，根据所述隔离阀在所考虑的启动时刻的操作条件来估计最大瞬时流量Qinst。

优选地，以及如图3所示，最大瞬时流量Qinst的确定步骤53以重复的方式执行，以便考虑到操作条件在实施压力控制方法50期间的变化。特别地，最大瞬时流量Qinst将随着燃料箱10内部的压力的逐渐降低而降低。因此，起初满足的翻车安全阀21关闭风险标准在一定的时间之后将不再满足，使得允许隔离阀22以持续的方式打开。

例如，根据以下操作条件中的至少一个，估计最大瞬时流量Qinst：

• 燃料箱10内部的压力Pt（由用于感测燃料箱内部的压力的传感器12所测量的），

•排放回路20中在隔离阀22之后的压力Pc（例如，通过设置在排气回路40中的环境压力传感器43所测量的），

• 燃料箱10内部的温度（如果需要，由连接到电子计算机30的温度传感器13测量），

• 燃料蒸气相对于空气的密度。

在优选实施例中，至少根据燃料箱10中的压力Pt和相对于燃料箱10在隔离阀22之后的压力Pc（其基本上对应于环境压力），并可能根据其它操作条件来确定最大瞬时流量Qinst。例如，根据以下表达式确定最大瞬时流量Qinst：

在该表达式中：

• Cv是通常由制造商提供的隔离阀22的系数，其表示每分钟通过隔离阀22引起1psi的压头损失（“磅力/每平方英寸”）的气体的美制加仑数量，

• ρ是燃料蒸气相对于空气的密度，

• T是燃料箱10内部的温度，以开尔文为单位表示。

在一些优选的实施例中，当满足翻车安全阀21关闭风险标准时，根据开始关闭流量Qmax与最大瞬时流量Qinst之间的比值R，R = Qmax/Qinst，确定隔离阀22每次启动的时间。有利地，每次启动的时间借助于所述比值R的递增函数确定，使得所述启动时间随着比值R的减小而减少，且反之亦然。因此，隔离阀22的所述启动时间与完全打开时间之间的比值随着比值R的减小而减小，且反之亦然。因此，翻车安全阀21关闭的风险越大（比值R较小），则与完全打开时间相比，启动时间将越短，使得将进一步限制通过隔离阀22的流量。

图4示出了隔离阀22在启动期间随时间变化的表现的曲线。

更具体地，部分a）表示隔离阀22的启动信号SA，当隔离阀22未启动时为零，且在隔离阀已被启动时，其为1。

部分b）表示通过隔离阀22的流量D。

部分c）表示燃料箱10内部的压力Pt，以绝对巴（barA）为单位表示。

如图4的部分a）所示，隔离阀22的启动在时刻T0开始。然而，在图4的部分b）中将会看到，直到时刻T1，隔离阀22才开始打开，从该时刻T1起，初始为零的流量D开始增加。Tmin表示隔离阀22从关闭状态开始打开所需的启动时间（Tmin = T1-T0）。

从时刻T1开始，流量D逐渐增加直到在时刻T2达到最大瞬时流量Qinst。压力Pt逐渐减小，并且在时刻T2，燃料箱10内部的压力Pt的梯度最大。Topen表示从所述隔离阀22开始打开的时刻T1开始，隔离阀22完全打开所需的启动时间（Topen = T2-T1）。

当满足翻车安全阀21关闭风险标准时，可以仅根据比值R和时间Topen确定隔离阀22的启动时间Ton（相当于认为隔离阀22的完全打开时间对应于时间Topen），例如根据表达式Ton = R·Topen。也可以根据比值R、时间Tmin和时间Topen来确定启动时间Ton（相当于认为隔离阀22的完全打开时间对应于时间Tmin和Topen的总和），例如根据表达式Ton =Tmin + R•Topen。

以更大体的方式，当满足翻车安全阀21关闭风险标准时，可以根据以下表达式确定隔离阀22的启动时间Ton：

Ton = K•Tmin + R•Topen

其中K是小于或等于1的正系数，即，0≤K≤1。

在这些实施例中，在完全打开时间的确定步骤51期间估计时间Topen，并且可能估计时间Tmin。例如，通过测量时刻T0和T1来估计时间Tmin，时刻T1对应于燃料箱10内部的压力Pt开始减小的时刻。例如通过测量时刻T1和T2来估计时间Topen，时刻T2对应于燃料箱10内部的压力Pt的梯度开始变得恒定的时刻。

如图4所示，隔离阀22的启动在时刻T3结束。但是，在时刻T3处于完全打开状态的隔离阀22直到时刻T4才转变成关闭状态。实际上，流量D从时刻T3逐渐减小直到在时刻T4达到消失。Tclose表示，在不存在启动的情况下，所述隔离阀22从完全打开状态转变成关闭状态所需的时间（Tclose = T4-T3）。

优选地，当满足翻车安全阀21关闭风险标准时，隔离阀22的一次启动的结束和下一次启动的开始之间相隔的时间大于时间Tclose，以确保在两次连续启动之间隔离阀22能够关闭。例如，可以估计时间Tclose。可选地，当满足翻车安全阀21关闭风险标准时，隔离阀22的连续启动可以在任意长的时间段内执行，例如大约一秒，其中事先知道这将使得隔离阀22能够在两次连续启动之间重新关闭。

Claims (10)

1.一种用于控制机动车辆的燃料箱（10）内部的压力的方法（50），所述机动车辆包括将所述燃料箱（10）连接到燃料蒸气过滤器（23）的燃料蒸气的排放回路（20），所述排放回路（20）包括用于隔离所述燃料箱（10）的隔离阀（22）和翻车安全阀（21），通过控制所述隔离阀（22）来控制所述燃料箱（10）内部的压力，其特征在于，所述方法（50）包括以下步骤：

• （51）确定所述隔离阀（22）从关闭状态转变成完全打开状态所需的启动时间，称为“完全打开时间”；

•当满足预定的翻车安全阀（21）关闭风险标准时：（55）控制所述隔离阀（22）以分别重复启动短于所述完全打开时间的多个时间。

2.根据权利要求1所述的方法（50），其特征在于，它包括以下步骤：

• （52）确定所述翻车安全阀（21）的开始关闭流量，

• （53）确定所述隔离阀（22）处于完全打开状态的最大瞬时流量（Qinst），

并且在于，当所述翻车安全阀（21）的开始关闭流量小于所述隔离阀（22）的最大瞬时流量时，满足预定的翻车安全阀（21）关闭风险标准。

3.根据权利要求2所述的方法（50），其特征在于，当满足所述翻车安全阀（21）关闭风险标准时，根据所述开始关闭流量与所述最大瞬时流量（Qinst）之间的比值R，确定所述隔离阀（22）的启动时间。

4.根据权利要求3所述的方法（50），其特征在于，当满足所述翻车安全阀（21）关闭风险标准时，根据以下表达式确定所述隔离阀（22）的启动时间Ton：

Ton = K•Tmin + R•Topen

其中：

• Tmin是所述隔离阀（22）从关闭状态开始打开所需的启动时间，

• Topen是从所述隔离阀开始打开的时刻开始，所述隔离阀（22）完全打开所需的启动时间，

• K是小于或等于1的正系数。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法（50），其特征在于，根据所述燃料箱（10）内部的压力Pt和所述排放回路（20）中所述隔离阀（22）之后的压力Pc，确定最大瞬时流量（Qinst）。

6.根据权利要求5所述的方法（50），其特征在于，根据以下表达式确定最大瞬时流量Qinst：

其中：

• Cv是所述隔离阀的系数，

•ρ是燃料蒸气相对于空气的密度，

• T是所述燃料箱（10）内部的温度。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法（50），其特征在于，当满足所述翻车安全阀（21）关闭风险标准时，所述隔离阀（22）的一次启动的结束与下一次启动的开始之间相隔的时间长于所述隔离阀从完全打开状态转变成关闭状态所需要的时间。

8.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法（50），其特征在于，当未满足所述翻车安全阀（21）关闭风险标准时，以持续的方式启动所述隔离阀（22）。

9.一种机动车辆的电子计算机（30），其特征在于，它包括配置成根据前述权利要求中任一项所述的方法控制所述机动车辆的燃料箱（10）内部的压力的装置。

10.一种机动车辆，其特征在于，它包括根据权利要求9所述的电子计算机（30）。

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