CN107842446B - 用于净化燃料蒸气的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于净化燃料蒸气的装置，包括：涡轮增压器；再循环阀；罐，所述罐通过蒸气管线与燃料箱连接并收集存储在所述燃料箱中的燃料的燃料蒸气；净化控制电磁阀，所述净化控制电磁阀安装在与所述罐连接的主净化管线中并选择性地阻塞收集在所述罐中的所述燃料蒸气；第一止回阀；第二止回阀；压差产生阀，所述压差产生阀在所述压缩机的上游部分处安装在所述进气管线中，并产生负压。

Description

用于净化燃料蒸气的装置和方法

技术领域

本公开涉及一种用于净化燃料蒸气的装置和方法，更具体地，涉及一种用于净化车辆的燃料蒸气的装置和方法，其能够将在燃料箱中生成的燃料蒸气再循环到调压箱(surge tank)以及涡轮增压器的压缩机的上游部分。

背景技术

在汽车工业中，已经进行了致力于改善排放的广泛研究。特别是，在一些国家，为了使包括在汽油燃料的气化气体中的碳氢化合物(HC)的排放最小化，生效了很多法规以将气化燃料气体的总量减少至0.5g/天或更少，并且气化燃料气体将被限制为0.054g/天或更少。

一般而言，为了满足法规，近来，汽车工业通过改进燃料箱的材料和优化连接结构，使穿过燃料箱的气化燃料气体的发生降到最低程度，另一方面，汽车工业采用其中罐被应用于燃料供给装置的气化燃料气体再循环系统。

这里，罐包含吸收材料，吸收材料可以从储存挥发性燃料的燃料箱吸收气化的燃料气体，并且罐与燃料箱连接并收集气化的燃料气体，以便防止从气化器的浮子室和燃料箱蒸发的气化的燃料气体排放到大气中。

如上所述收集在罐中的气化的燃料气体通过由发动机控制单元(以下称为“ECU”)控制的净化控制电磁阀(PCSV)引回到发动机中，然后气化的燃料气体燃烧，从而使得气化的燃料气体再循环。

在相关技术中的用于净化燃料蒸气的装置与废气再循环(EGR)装置和涡轮增压器一起使用的情况下，难以精确地控制EGR率，并且难以在通过涡轮增压器执行进气增压时净化燃料蒸气。

因此，需要对用于净化燃料蒸气的装置进行研究，即使通过涡轮增压器执行进气增压，其也能够精确地控制EGR率并净化燃料蒸气。

本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景的理解，因此其可能包含不形成在本国对于本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开已经致力于提供一种用于净化燃料蒸气的装置和方法，即使通过涡轮增压器执行进气增压，其也能够精确地控制EGR率并净化燃料箱中生成的燃料蒸气。

本公开的示例性实施例提供了一种用于净化燃料蒸气的装置，所述装置包括：涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮机和压缩机，所述涡轮机安装在从发动机排出的废气流过的排放管线中，所述压缩机与所述涡轮机一起旋转并压缩待供给到所述发动机中的进气；再循环阀，所述再循环阀安装在再循环管线中，所述再循环管线在所述涡轮机的下游部分从所述排放管线分支并且在所述压缩机的上游部分并入所述进气管线；罐，所述罐通过蒸气管线与燃料箱连接并收集存储在所述燃料箱中的燃料的燃料蒸气；净化控制电磁阀，所述净化控制电磁阀安装在与所述罐连接的主净化管线中并选择性地阻塞收集在所述罐中的所述燃料蒸气；第一止回阀，所述第一止回阀安装在从所述主净化管线分支并且在节流阀的下游部分并入进气管线的第一净化管线中，并且防止沿着所述第一净化管线流动的所述燃料蒸气反向流动；第二止回阀，所述第二止回阀安装在第二净化管线中，所述第二净化管线从所述主净化管线分支并且在所述压缩机的上游部分并入所述进气管线，并且防止沿着所述第二净化管线流动的燃料蒸气反向流动；以及压差产生阀，所述压差产生阀在所述压缩机的上游部分处安装在所述进气管线中，并产生负压。

所述压差产生阀可以产生负压，以便吸入流过所述第二净化管线的燃料蒸气。

在所述涡轮增压器不操作的操作区域中，所述压差产生阀可以打开。

在所述涡轮增压器操作的操作区域中，所述压差产生阀可以关闭预定量。

所述压差产生阀可以以最大关闭程度或较小的程度关闭。

所述最大关闭程度可以是用于维持基于驾驶员的所需扭矩确定的所述发动机的输出的所述压差产生阀的关闭程度。

所述净化控制电磁阀可以基于所述罐中的碳氢化合物的收集量来控制。

所述装置还可以包括再循环阀，所述再循环阀安装在再循环管线中，所述再循环管线在所述涡轮机的下游部分从所述排放管线分支并且在所述压缩机的上游部分并入所述进气管线。

本公开的另一示例性实施例提供了一种通过使用用于净化燃料蒸气的装置而净化燃料蒸气的方法，所述用于净化燃料蒸气的装置包括发动机、涡轮增压器和废气再循环系统，所述方法包括：通过控制器，确定操作区域是否是所述涡轮增压器操作的操作区域；通过所述控制器，基于所述涡轮增压器操作的操作区域，调节在所述涡轮增压器的压缩机的上游部分处安装在进气管线中的压差产生阀的打开程度；通过所述控制器，计算收集在燃料箱中产生的燃料蒸气的罐中的碳氢化合物的收集量；以及通过所述控制器，基于碳氢化合物的所述收集量来控制净化控制电磁阀。

在所述涡轮增压器不操作的操作区域中，所述压差产生阀可以打开。

打开程度的调节可以包括在所述涡轮增压器操作的操作区域中，将所述压差产生阀关闭预定量。

所述压差产生阀可以以最大关闭程度或较小的程度关闭。

所述最大关闭程度可以是用于维持基于驾驶员的所需扭矩确定的所述发动机的输出的所述压差产生阀的关闭程度。

根据本公开的示例性实施例，根据用于净化燃料蒸气的装置和方法，通过使用在涡轮增压器的压缩机的上游部分安装在进气管线中的压差产生阀，可以在并未通过涡轮增压器执行进气增压的区域中增加EGR气体的供给量并且精确地控制EGR率。

此外，通过使用压差产生阀，可以在通过涡轮增压器执行进气增压的区域中增加净化燃料蒸气的量。

附图说明

附图旨在用作描述本公开的示例性实施例的参考，并且附图不应被解释为限制本公开的技术精神。

图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于净化燃料蒸气的装置的构造的概念图。

图2是示出根据本公开的示例性实施例的用于净化燃料蒸气的装置的构造的框图。

图3是示出根据本公开的示例性实施例的控制用于净化燃料蒸气的装置的方法的流程图。

具体实施方式

本公开将参考附图在下文中更充分地描述，在附图中示出了本公开的示例性实施例。本领域技术人员将认识到，所描述的实施例可以以各种不同的方式进行修改，所有这些都不脱离本公开的精神或范围。

与描述无关的部分将被省略，以清楚地描述本公开，并且相同或相似的构成元件在整个说明书中将通过相同的附图标记来标记。

此外，为了理解和便于描述，在附图中示出的每个部件的尺寸和厚度被任意显示，但本发明不限于此。为了进行清楚的表示，几个部分和区域的厚度被放大。

在下文中，将参考附图，对根据本公开的示例性实施例的用于净化燃料蒸气的装置进行具体描述。

图1是示出根据本公开的示例性实施例的用于净化燃料蒸气的装置的构造的概念图。图2是示出根据本示例性实施例的用于净化燃料蒸气的装置的构造的框图。

如图1和图2中所示，根据本示例性实施例的用于净化燃料蒸气的装置包括发动机20、涡轮增压器60和废气再循环(EGR)系统。

发动机20包括通过燃烧燃料生成驱动功率的多个气缸21。发动机20设置有待供给到气缸21中的进气流过的进气管线10和从气缸21排出的废气流过的排放管线30。

通过进气管线10引入的空气通过进气歧管23供给到气缸21中。调节待供给到气缸21中的空气的量的节流阀25在进气歧管23的上游部分安装在进气管线10中。

涡轮增压器60设置在进气管线10和排放管线30之间，并且由从气缸21排出的废气操作，以压缩进气(外部空气+再循环气体)，并将压缩的进气供给到气缸21中。涡轮增压器60包括设置在排放管线30中并通过从气缸21排出的废气而旋转的涡轮机62以及随着涡轮机62的旋转而旋转并压缩进气的压缩机64。

废气再循环系统50是将从发动机20排出的一部分废气供给回发动机20的装置。废气再循环系统50包括再循环管线52、废气再循环冷却器56(EGR冷却器)和再循环阀54，再循环管线52在涡轮增压器60的涡轮机62的下游部分(下游)从排放管线30分支并且在涡轮增压器60的压缩机64的上游部分(上游)并入进气管线10，废气再循环冷却器56(EGR冷却器)安装在再循环管线52中，再循环阀54安装在再循环管线52中。

再循环气体的量(其是从发动机20排出并且将被供给回到发动机20中的废气的一部分)通过再循环阀54的打开程度来调节。再循环阀54的操作由来自将在下文中描述的控制器90的控制信号控制。

待供给到气缸21中的挥发性燃料储存在燃料箱70中，罐71通过蒸气管线与燃料箱70连接并且包含可以吸收在燃料箱70中生成的燃料蒸气的吸收材料。

净化控制电磁阀(PCSV)73安装在与罐71连接的第一净化管线74中，并选择性地阻塞收集在罐71中的燃料蒸气。

主净化管线72分为第一净化管线74和第二净化管线76。

第一净化管线74从主净化管线72分支并且在节流阀25的下游部分并入进气管线10。第一止回阀75安装在第一净化管线74中，并且第一止回阀75防止沿着第一净化管线74流动的燃料蒸气反向流动。第一止回阀75防止空气在增压区域中反向流动。

也就是说，由于第一止回阀75，沿着第一净化管线74流动的燃料蒸气从净化控制电磁阀73流到进气歧管23，而不沿相反方向流动。

第二净化管线76从主净化管线72分支，并且在压缩机64的上游部分并入进气管线10。第二止回阀77安装在第二净化管线76中，并且第二止回阀77防止沿着第二净化管线76流动的燃料蒸气反向流动。如果该区域不是增压区域，则第二止回阀77防止新鲜空气从第二净化管线76引入。

也就是说，由于第二止回阀77，沿着第二净化管线76流动的燃料蒸气从净化控制电磁阀73流动到在压缩机64的上游部分处的进气管线，而不沿相反方向流动。

压差产生阀79在压缩机64的上游部分处安装在进气管线10中。压差产生阀79在正常状态下打开，并且关闭到一定程度以便在压缩机64的上游部分产生负压。

也就是说，当压差产生阀79关闭到一定程度时，流到压缩机64的进气的流速增加，并且压缩机64的上游部分处的进气压力减小，从而形成负压。这使用了伯努利定理。

压差产生阀79的关闭程度基于根据压差产生阀79的打开程度的发动机20的进气气体的所需量和进气的流速来确定。发动机20的进气气体的所需量可以通过驾驶信息检测器80检测。驾驶信息检测器80检测包括驾驶员的所需扭矩和所需速度、发动机20的速度和发动机20的负载的驾驶信息，驾驶信息被发送到控制器90。

在这种情况下，可以通过设置在车辆中的加速踏板传感器(APS)来检测驾驶员的所需扭矩和所需速度，可以通过扭矩传感器检测发动机20的扭矩，并且可以通过速度传感器检测发动机20的速度。

控制器90可以是设置在车辆中的发动机控制单元(ECU)。控制器90控制发动机20、涡轮增压器60、再循环阀54、罐71、净化控制电磁阀73和压差产生阀79的操作。

为此，控制器90可以由通过预设程序操作的一个或多个处理器配置，并且预设程序被配置为执行根据本发明另一示例性实施例的净化燃料蒸气的方法的各个步骤。

控制器90基于驾驶信息计算发动机20的进气的所需量，并且基于发动机20的进气的所需量和根据压差产生阀79的打开程度的进气的量来调节压差产生阀79的关闭程度。在这种情况下，根据压差产生阀79的打开程度的进气的量可以以映射数据的形式预先存储在控制器中90。

控制器90可以参考包括存储器和处理器的硬件设备，其被配置为执行被解释为算法结构的一个或多个步骤。存储器存储算法步骤，并且处理器专门执行算法步骤以执行一个或多个所描述的过程。

此外，所公开的方法可以通过包括由处理器，控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读装置上的非暂时性计算机可读介质来实现。计算机可读介质的示例，尽管不是限制性的，包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储器。

在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的示例性实施例的净化燃料蒸气的方法。

图3是示出根据本示例性实施例的控制用于净化燃料蒸气的装置的方法的流程图。

如图3所示，驾驶信息检测器80检测包括所需扭矩、所需速度、发动机速度和发动机负载的驾驶信息(S10)。由驾驶信息检测器80检测到的驾驶信息被发送到控制器90。

基于驾驶信息，控制器90确定车辆的操作区域是否是涡轮增压器60操作的操作区域(S20)。例如，涡轮增压器60操作的操作区域可以是高速高负载区域，涡轮增压器60不操作的操作区域可以是低速低负载区域。

在涡轮增压器60不操作的操作区域的情况下，控制器90打开压差产生阀79(S30)，使得在涡轮增压器60的上游部分处的进气管线10中不形成负压。

控制器90计算罐71中的碳氢化合物的收集量(S32)。控制器90基于待引入发动机20的气缸21中的空气的量和废气中包含的氧的量来计算罐71中的碳氢化合物的浓度，并且可以基于碳氢化合物的浓度来计算碳氢化合物的收集量。由于计算碳氢化合物的收集量的方法对于本公开所属领域的技术人员是显而易见的，因此将省略其具体描述。

控制器90根据碳氢化合物的收集量来执行净化控制电磁阀73的占空比控制(S34)，从而调节排出的燃料蒸气的量。

第一止回阀75通过形成在进气歧管23中的负压而打开，并且通过净化控制电磁阀73排出的燃料蒸气通过第一止回阀75供给到进气歧管23中。

在步骤S20中，当操作区域是涡轮增压器60操作的操作区域时，控制器90将压差产生阀79关闭最大关闭程度或较小的量(S40)，从而在压缩机64的上游部分处在进气管线10中形成负压。

在这种情况下，在进气管线10中形成的负压的大小由压差产生阀79的关闭程度确定，压差产生阀79以最大关闭程度或较小的程度关闭。最大关闭程度可以基于发动机的进气的所需量和根据压差产生阀79的打开程度的进气的流速来确定。在这种情况下，发动机的进气的所需量可以基于驾驶员的所需扭矩来确定。

当压差产生阀79关闭到这样的程度时，在压缩机64的上游部分形成负压，但是待通过进气管线供给到发动机20的进气的量减少，并且作为结果，如果压差产生阀79过度关闭，则由于进气不足，不能保持发动机的输出。因此，用于维持基于驾驶员的所需扭矩确定的发动机的输出的压差产生阀79的关闭程度是最大关闭程度。

在这种情况下，可以以映射表的形式预先在控制器90中保存发动机的输出、根据进气的所需量的压差产生阀的关闭程度以及最大关闭程度。

控制器90计算罐71中的碳氢化合物的收集量(S42)。控制器90基于待引入发动机20的气缸21中的空气的量和废气中包含的氧的量来计算罐71中的碳氢化合物的浓度，并且可以基于碳氢化合物的浓度来计算碳氢化合物的收集量。

控制器90根据碳氢化合物的收集量来执行净化控制电磁阀73的占空比控制(S44)，从而调节排出的燃料蒸气的量。

在这种情况下，第一止回阀75由压差产生阀79在压缩机64的上游部分处在进气管线10中形成的负压关闭，并且第二止回阀77打开，结果，通过净化控制电磁阀73排出的燃料蒸气经由第二止回阀77通过压缩机64的上游部分处的进气管线10供给到发动机20中。

根据如上所述的本公开的示例性实施例，通过在压缩机64的上游部分处安装在进气管线10中的压差产生阀79，在压缩机64的上游部分处形成负压，并且作为结果，可以增加在涡轮增压器60操作的操作区域中的燃料蒸气的供给量。

相反，在涡轮增压器不操作的操作区域中，可以通过控制和关闭压差产生阀79通过增加再循环阀54的前部和下游部分处的压差来增加再循环气体的量并改进再循环率(EGR率)的控制稳定性。在涡轮增压器不操作的操作区域中，燃料蒸气通过第一止回阀75供给到进气歧管23中，但燃料蒸气不供给到涡轮增压器60的上游部分处的进气管线10中。在这种情况下，可以通过控制和关闭压差产生阀79来增加再循环气体的量(例如，在必须增加EGR率的情况下)。也就是说，在涡轮增压器不操作的操作区域中，可以选择性地控制压差产生阀79。

虽然已经结合目前认为是实用的示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (13)

1.一种用于净化燃料蒸气的装置，所述装置包括：

涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮机和压缩机，所述涡轮机安装在从发动机排出的废气流过的排放管线中，所述压缩机与所述涡轮机一起旋转并压缩待供给到所述发动机中的进气；

罐，所述罐通过蒸气管线与燃料箱连接并收集存储在所述燃料箱中的燃料的燃料蒸气；

净化控制电磁阀，所述净化控制电磁阀安装在与所述罐连接的主净化管线中并选择性地阻塞收集在所述罐中的燃料蒸气；

第一止回阀，所述第一止回阀安装在从所述主净化管线分支并且在节流阀的下游部分并入进气管线的第一净化管线中，并且防止沿着所述第一净化管线流动的燃料蒸气反向流动；

第二止回阀，所述第二止回阀安装在第二净化管线中，所述第二净化管线从所述主净化管线分支并且在所述压缩机的上游部分并入所述进气管线，并且防止沿着所述第二净化管线流动的燃料蒸气反向流动；以及

压差产生阀，所述压差产生阀安装在所述压缩机的上游部分的所述进气管线中，并产生负压。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述压差产生阀产生负压，以便吸入流过所述第二净化管线的燃料蒸气。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：

当所述发动机在所述涡轮增压器不操作的区域中操作时，所述压差产生阀打开。

4.根据权利要求1所述的装置，其中：

当所述发动机在所述涡轮增压器操作的区域中操作时，所述压差产生阀关闭预定量。

5.根据权利要求4所述的装置，其中：

所述压差产生阀关闭到最大关闭程度。

6.根据权利要求5所述的装置，其中：

所述最大关闭程度是用于维持基于驾驶员的所需扭矩确定的所述发动机的输出的所述压差产生阀的关闭程度。

7.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述净化控制电磁阀是基于所述罐中的碳氢化合物的收集量来控制的。

8.根据权利要求1所述的装置，还包括：

再循环阀，所述再循环阀安装在再循环管线中，所述再循环管线在所述涡轮机的下游部分从所述排放管线分支并且在所述压缩机的上游部分并入所述进气管线。

9.一种使用用于净化燃料蒸气的装置净化燃料蒸气的方法，所述用于净化燃料蒸气的装置包括发动机、涡轮增压器和废气再循环系统，所述方法包括以下步骤：

通过控制器，确定操作区域是否是所述涡轮增压器操作的操作区域；

通过所述控制器，基于所述涡轮增压器操作的操作区域，调节在安装在所述涡轮增压器的压缩机的上游部分的进气管线中的压差产生阀的打开程度；

通过所述控制器，计算收集燃料箱中生成的燃料蒸气的罐中的碳氢化合物的收集量；以及

通过所述控制器，基于碳氢化合物的所述收集量来控制净化控制电磁阀。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

在所述涡轮增压器不操作的操作区域中，打开所述压差产生阀。

11.根据权利要求9所述的方法，其中：

调节所述压差产生阀的打开程度的步骤包括：

在所述涡轮增压器操作的操作区域中，将所述压差产生阀关闭预定量。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：

所述压差产生阀关闭到最大关闭程度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中：

所述最大关闭程度是用于维持基于驾驶员的所需扭矩确定的所述发动机的输出的所述压差产生阀的关闭程度。

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