CN111042952A - 燃气蒸汽处理装置 - Google Patents

Abstract

燃料蒸气处理装置(1)具有用于存储内燃发动机(11)燃料的燃料箱(2)、用于吸收燃料箱中产生的燃料蒸汽的罐(3)、用于降低包括燃料箱的检测目标系统内部压力的泵(5)、用于检测所述检测目标系统内部压力的压力检测传感器(61)以及用于检测当检测目标系统内的压力降低至预定压力值时所述检测目标系统内的压力波动宽度的波动检测单元(71)。

Description

燃气蒸汽处理装置

技术领域

本发明涉及一种燃料蒸气处理装置。

背景技术

在处理内燃发动机的燃料箱中产生的燃料蒸汽的燃料蒸气处理装置中，已知在通过如JP2013-185528A中所例示的泵加压燃料之后基于燃料系统内的压力变化来实施泄漏诊断。

常规的燃料蒸气处理装置不具有检测诊断目标系统中的燃料蒸气压力的功能。燃料蒸气压力不仅随着系统中的燃料温度相对应地波动，而且还随着燃料的状态例如燃料组分相对应地波动。例如，上述泄漏诊断中的压力变化也根据燃料蒸气压力的差异而不同。因此，当燃料状态波动并且燃料蒸汽压力波动时，难以高精确度地实施泄漏诊断。

发明内容

本发明致力于解决上述问题，并且其目的在于提供一种燃料蒸气处理装置，其能够估算燃料蒸气处理装置中的燃料蒸气压力。

根据本发明，燃料蒸气处理装置包括用于存储内燃发动机燃料的燃料箱、用于吸收燃料箱中产生的燃料蒸汽的罐、用于降低包括燃料箱的检测目标系统中的压力的泵、用于检测所述检测目标系统内的压力的压力检测传感器、以及波动检测单元，所述波动检测单元用于检测指示当所述检测目标系统内的压力减小至预定压力值时所述检测目标系统内的压力的波动的宽度的波动宽度。

附图说明

图1是根据第一实施例的燃料蒸气处理装置的结构图；

图2是第一实施例中每个部件的操作的时间图；

图3是示出第一实施例中的压力波动的放大说明图；

图4是示出第一实施例中的泄漏诊断时的压力波动的时间图；

图5是在第一实施例中执行的泄漏诊断的流程图；

图6是根据第二实施例的燃料蒸气处理装置的结构图；

图7是在第二实施例中执行的泄漏诊断的流程图；

图8是根据第三实施例的燃料蒸气处理装置的结构图；并且

图9是在第三实施例中执行的泄漏诊断的流程图。

具体实施方式

将基于附图描述根据各种实施例的燃料蒸气处理装置。

(第一实施例)

如图1所示，燃料蒸气处理装置1包括燃料箱2、罐3、泵5、压力检测传感器61和波动检测单元71。

燃料箱2存储内燃发动机11的燃料。罐3吸收燃料箱2中产生的燃料蒸汽。泵5降低包括燃料箱2的检测目标系统中的压力。压力检测传感器61检测所述检测目标系统内的压力。波动检测单元71检测当检测目标系统内的压力减小到预定值时所述检测目标系统内发生的压力的波动(脉动)的宽度，即波动宽度ΔP(参见图3)。

燃料箱2和罐3通过燃料蒸汽通道121连接。也就是说，设置燃料蒸汽通道121以将燃料箱2中蒸发的燃料蒸汽从与燃料蒸气通道121相连接的燃料箱2顶部引入罐3中。尽管在本实施例中压力检测传感器61设置在燃料箱2中，但是压力检测传感器61可选地设置在燃料蒸气通道121中。

提供放气通道124以连通所述罐3与内燃发动机11的进气系统111。放气通道124设置有放气阀41。放气阀41被配置为通过打开和关闭放气通道124来控制从罐3至进气系统111的燃料蒸汽供应。在进气系统111中，喷射器112设置在内燃发动机11的进气口附近。此外，放气通道124在进气系统111中的节气门113下游处连接以将来自罐3的燃料蒸汽引入进气系统111——特别是喷射器112与节气门113之间。

排气通道122连接于罐3用于引入大气。排气阀42设置在通气通道122中。旁通通道123以旁通绕过排气阀42的方式连接于通气通道122。泵5连接于旁通通道123。

泵5被配置为从罐3排放气体到大气中。通过关闭放气阀41和排气阀42，包括罐3和燃料箱2的系统的内部完全封闭。该封闭系统是检测目标系统。在本实施例中，检测目标系统的内部也被称为诊断目标系统，因为它也是后面描述的泄漏诊断的目标。驱动所述泵5以在放气阀41和排气阀42关闭的情况下操作。由此，减少了诊断目标系统中的压力。

此外，在本实施例中，燃料蒸汽通道121设置有截流阀43。截流阀43被配置为能够在燃料箱2与罐3之间在连通与关闭之间切换。放气阀41、排气阀42和截流阀43都是电磁操作的电磁阀。

通过降低燃料箱2中的压力并关闭截流阀43，使包括燃料箱2的系统成为封闭系统。该封闭系统也在检测目标系统中(即诊断目标系统中)。

本实施例的燃料蒸气处理装置1包括泄漏诊断单元72，其诊断所述诊断目标系统(即，待诊断的系统)的内部与外部之间的气体泄漏。泄漏诊断单元72被配置为在诊断目标系统中的压力降低至预定值之后基于压力检测传感器61的检测值的增加的模式来诊断诊断目标系统的内部与外部之间的泄漏，如图2所示。具体地，基于检测到的压力值的单位时间的变化量来实施泄漏诊断。

待诊断的诊断目标系统中的泄漏诊断可以如下面示例性地描述的那样实施。此处，将针对包括燃料箱2和从燃料箱2延伸至截流阀43的一部分燃料蒸汽通道121的诊断目标系统来描述泄漏诊断。

泄漏诊断通常如下进行。如图2所示，截流阀43打开，放气阀41关闭，排气阀42关闭，泵5运转。结果，诊断目标系统中的压力P随时间降低。然后，在压力降低至预定压力值P1之后，停止泵5的操作并关闭截流阀43。因此，包括燃料箱2的诊断目标系统的内部在负压状态下关闭。

可以诊断出，在该关闭状态下，当单位时间内压力P向大气压上升一定变化量或更大量时，存在泄漏。在正常条件下，压力P(＝P1)理想情况下不会改变。然而，即使在正常条件下，也可能发生轻微的压力升高。例如，在构成诊断目标系统的燃料箱2等中形成的泄漏孔是微小泄漏孔的情况下，压力上升。但是，如果泄漏孔足够小，则单位时间的压力上升率即压力上升速度就足够小。相反，如果泄漏孔具有一定的尺寸，则单位时间的压力上升率将比较大。也就是说，原则上，单位时间内压力P的变化量根据泄漏孔的大小而变化。

当压力P在单位时间内的变化量过大时，即当压力P的上升速度过高时，诊断出存在异常泄漏，例如存在直径超过基准值的泄漏孔。另一方面，当单位时间内压力P的变化量足够小时，即当压力P的增加率足够小时，通常诊断出没有直径超过基准值的泄漏孔。例如，如图2所示，当从泵5停止并且截流阀43关闭起经过预定时间T之后诊断目标系统中的压力P超过阈值Pth时，诊断为具有异常泄漏。另外，当从泵5停止和关闭截流阀43开始经过预定时间T之后，当诊断目标系统中的压力P等于或低于阈值Pth时，确定没有异常泄漏。当预定时间T过去时，排气阀42打开。

在图2最下面的图表中，用Pat表示的虚线表示大气压。虚线以下的压力是相对于大气压的负压。这同样适用于图4。

尽管泄漏诊断单元72的泄漏诊断是基于如上所述的待诊断系统中的压力增加的模式来实施的，但是压力增加也根据燃料箱2中的燃料蒸汽压力而改变。即，诊断目标系统中的压力升高模式不仅受到泄漏的影响，还受到燃料蒸汽压力的影响。

例如，当燃料的蒸汽压力大时，燃料倾向于在减压的诊断目标系统中蒸发。然后，由压力检测传感器61检测到的诊断目标系统中的压力上升对应于由于燃料蒸发引起的压力上升和由于来自泄漏孔的大气空气流入引起的压力上升之和。因此，即使在存在相同的泄漏孔的情况下，燃料蒸气压力高时的压力也比燃料蒸气压力低时的压力上升得更快，如图4所示。在图4中，实线PL表示的压力变化指示燃料蒸气压力高时的压力变化，虚线PS表示的压力变化指示燃料蒸气压力低时的压力变化。

因此，如果燃料蒸气压力高，则即使存在没有什么问题的微小泄漏孔，泄漏诊断单元72也将诊断出存在异常泄漏孔。也就是说，在图4中所示的压力变化PL中，经过预定时间T时的值超过阈值Pth。也就是说，即使没有异常泄漏，也会错误地诊断出存在异常泄漏。

通过在一定程度上估算燃料蒸汽压力，可以防止这种错误诊断。基于波动检测单元71对波动宽度ΔP的检测值来实施燃料蒸气压力的估算。即，当诊断目标系统中的压力降低至预定压力值时，燃料蒸汽压力与诊断目标系统中的压力之间产生差异，并且产生燃料的蒸发。因此，此时空气流的干扰导致压力受到干扰并引起压力波动。由于燃料蒸气压力与诊断目标系统中的压力之间的差异更大，因此更多地促进了燃料蒸发。因此，压力的波动宽度ΔP也增加。也就是说，燃料蒸汽压力越高，则压力波动宽度ΔP越大。基于该关系，根据压力波动宽度ΔP估算燃料蒸气压力。

因此，本实施例的燃料蒸气处理装置1具有基准校正单元73，其基于由波动检测单元71检测到的波动宽度ΔP校正由泄漏诊断单元72实施的泄漏诊断中的诊断基准(阈值Pth)。在本实施例中，基准校正单元73校正上述阈值Pth并在图2中示出。在下文中，将描述与波动检测单元71相关联的由基准校正单元73进行的诊断基准校正和由泄漏诊断单元72进行的泄漏诊断。

注意，尽管波动检测单元71、泄漏诊断单元72和基准校正单元73被单独示出为功能块，但是可以通过分立电路的硬件处理或通过被配置为执行存储在存储器(未示出)中且如图5所示的控制程序的微计算机70的软件处理来实施那些单元71至73的功能。

本实施例的燃料蒸气处理装置1安装在车辆上。燃料蒸气处理装置1在车辆停止之后即行驶结束时立即实施泄漏诊断。如图5所示，当点火开关关闭(步骤S1：是)以停止发动机运行时，泵5运行(步骤S2)。应注意，如图2所示，随着泵5的运行开始，关闭排气阀42并打开截流阀43(步骤S2)。此时，放气阀41处于关闭状态。

接下来，检查压力检测传感器61在诊断目标系统中的压力检测值是否已降低到预定压力值P1(步骤S3)。

当确定压力已经降低到压力值P1时，泵5的转速降低并被调节为保持压力值P1(步骤S4)。此处，如图2所示，泵转速可以逐渐减小刚好到压力值P1减小到压力值P1之前。当达到压力值P1时，可以固定泵5的转速以将系统中的压力P保持恒定在压力值P1。

作为波动检测单元71的功能，在保持压力值P1恒定(步骤S4)的同时检测图3所示压力的波动宽度ΔP。此处，由压力检测传感器61获取的压力的短时间内的波动宽度被检测为波动宽度ΔP。

然后，基于所获取的波动宽度ΔP，作为基准校正单元73的功能，校正用于泄漏诊断的诊断基准(步骤S5)。即，因为确定当波动宽度大时蒸汽压力高，故阈值Pth增加。由于当波动宽度ΔP小时确定蒸汽压力低，因此阈值Pth减小。注意，根据波动宽度ΔP的大小将阈值Pth校正为适当的值。例如，当波动宽度ΔP大时，图4所示的阈值Pth将增加到值Ptha，其更接近大气压力Pat。

然后，停止泵5并关闭截流阀43。由此，关闭包括燃料箱2的诊断目标系统的内部，并且作为泄漏诊断单元72的功能开始实质的泄漏诊断(步骤S6)。即，通过压力检测传感器61监测压力检测值P的时间变化。然后，通过在步骤S5中校正的阈值Pth与经过预定时间T时检测到的压力进行比较来实施泄漏诊断。

也就是说，例如当波动宽度ΔP大时，将图4所示的压力变化PL中经过预定时间T时的压力与校正阈值Ptha进行比较。结果，在泄漏孔在允许范围内的情况下，可能防止压力PL超过阈值。也就是说，可以防止错误诊断。

本实施例提供以下功能和优点。

根据本实施例的燃料蒸气处理装置1具有波动检测单元71那样的波动检测功能。当诊断目标系统中的压力减小到预定压力值时在诊断目标系统中产生的压力波动的波动宽度ΔP随燃料蒸汽压力而变化。因此，可能根据由波动检测单元71的波动检测功能检测到的波动宽度ΔP的检测值来估算燃料蒸汽压力。估算的燃料蒸汽压力可以用于提高蒸发燃料处理装置1中泄漏诊断的准确度。

具体地，如上所述，可能根据波动宽度ΔP估算燃料蒸气压力。因此，可能对应于燃料蒸汽压力校正在泄漏诊断单元72的泄漏诊断中使用的诊断基准。因此，能够实施更准确的泄漏诊断。

泄漏诊断单元72被配置为具有泄漏诊断的功能，其基于诊断目标系统中的压力减小到预定压力值之后压力检测传感器61的检测值增大的模式来诊断诊断目标系统的内部与外部之间的泄漏。如上所述，作为泄漏诊断的准备阶段，诊断目标系统的内部压力减小为负。在该负压状态下，很可能对应于燃料蒸汽压力产生压力波动。因此，在泄漏诊断操作中更容易使用压力波动的检测结果。此外，由于根据波动宽度ΔP校正诊断基准，因此能够高精确度地实施泄漏诊断。另外，由于不需要使诊断目标系统的内部成为正压，因此即使存在泄漏孔，也可能防止大量的蒸发燃料从泄漏孔积极地排出。

此外，通过波动检测来检测诊断目标系统中的压力波动的波动宽度ΔP，同时控制泵5以抑制诊断目标系统中的压力的增加或减小。由此，能够在基本恒定的压力下检测压力的波动宽度ΔP。也就是说，可能在测量波动宽度ΔP的同时保持几乎不发生脉冲中心值波动的状态即基本恒定的状态。因此，可能高精确度地测量波动宽度ΔP。

如上所述，根据本实施例，可能提供能够估算待诊断系统中的燃料蒸气压力的燃料蒸气处理装置。

(第二实施例)

根据第二实施例的燃料蒸气处理装置1设置有诊断检查单元74，如图6和图7所示。诊断检查单元74检查是否基于由波动检测单元71检测到的压力的波动宽度ΔP实施由泄漏诊断单元72进行的泄漏诊断。

如上所述，当压力波动宽度ΔP大时，燃料蒸汽压力高。因此，由泄漏诊断单元72在泄漏诊断时检测到的诊断目标系统中的压力增加的模式很大程度上受到由于燃料蒸发引起的压力升高的影响。结果，可能难以高精确度地实施泄漏诊断。

因此在本实施例中，当由波动检测单元71检测到的波动宽度ΔP大于预定阈值ΔPth时，不实施泄漏诊断。也就是说，诊断检查单元74基于波动宽度ΔP检查是否实施泄漏诊断。

图7示出了由微计算机70执行的诊断检查的过程，微计算机作为波动检测单元71、泄漏诊断单元72和诊断检查单元74操作。

步骤S1至S4与第一实施例中的相同。然后，在步骤S4之后，作为诊断检查单元74的功能，将波动宽度P与阈值ΔPth(步骤S5a)进行比较。阈值ΔPth被预先设定为对应于能够以足够高精确度实施泄漏诊断的燃料蒸汽压力的波动宽度ΔP。

当确定波动宽度ΔP等于或小于阈值ΔPth时，过程进行到步骤S6。在步骤S6中，停止所述泵5，并且作为泄漏诊断单元72的功能，实施泄漏诊断。另一方面，当确定波动宽度ΔP超过阈值ΔPth时，不实施而是推迟泄漏诊断。当不实施泄漏诊断时，泵5停止并且排气阀42打开。

其他操作与第一实施例中的相同。

在本实施例中，在存在错误诊断可能性的情况下，停止或推迟泄漏诊断。也就是说，可能防止在诊断准确性有可能降低的情况下实施泄漏诊断。因此，可能通过选择能够高精确度地实施泄漏诊断的情况来实施泄漏诊断。如上所述，除了与第一实施例中类似的功能和优点之外，还可以高度精确地执行泄漏诊断。

(第三实施例)

根据第三实施例的燃料蒸气处理装置1设置有基准校正单元73和诊断检查单元74，如图8和图9所示。

也就是说，第三实施例对应于第一实施例和第二实施例的组合。

在本实施例中，在实施泄漏诊断时执行各种检查和控制，下面参照图9所示的流程图描述，微计算机70实施波动检测单元71、诊断单元72、基准校正单元73和诊断检查单元74的功能。

在图9中，步骤S1至步骤S5a与第二实施例中的相同。然而，应注意，本实施例中的阈值ΔPth不必与阈值ΔPth相同。例如，可将本实施例中的阈值ΔPth设置为大于第二实施例中的阈值ΔPth。

在步骤S5a中，当通过诊断检查确定波动宽度ΔP等于或小于阈值ΔPth时，通过基准校正单元73校正作为泄漏诊断的诊断基准的阈值ΔPth(步骤S5b)。此处，与第一实施例中一样，基于波动宽度ΔP实施阈值Pth的校正。

当在诊断检查中确定波动宽度ΔP超过阈值ΔPth时，不实施而是推迟泄漏诊断。

其他操作与第一实施例中的相同。

在本实施例中，提供了第一实施例和第二实施例二者的优点。由此，能够有效地实施高精确度的泄漏诊断。

在上述实施例中，作为一个示例，基于在预定时间T之后存在的压力确定是否存在异常泄漏。可选地，可基于例如直到压力上升至预定压力值所经过的时间间隔来确定是否存在异常泄漏。

此外，在上述实施例中，针对相对于截流阀的燃料箱侧上的封闭系统(作为诊断目标系统)实施泄漏诊断。诊断目标系统不限于所公开的示例。例如，诊断目标系统可以是封闭系统，其由燃料箱2和罐3形成，其中排气阀42和放气阀41关闭并且截流阀43打开。可以在没有截流阀43的情况下形成燃料蒸气处理装置1。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明的精神的情况下，可以在本发明的范围内采用各种修改。

Claims (10)

1.一种燃料蒸气处理装置(1)，包括：

燃料箱(2)，用于存储内燃发动机(11)的燃料：

罐(3)，用于吸收所述燃料箱中产生的燃料蒸汽；

泵(5)，用于降低包括所述燃料箱的检测目标系统中的压力；

压力检测传感器(61)，用于检测所述检测目标系统内的压力；和

波动检测单元(71)，用于检测指示所述检测目标系统内的压力的波动的宽度的波动宽度(ΔP)，当检测目标系统内的压力降低至预定压力值时产生所述波动。

2.根据权利要求1所述的燃料蒸气处理装置，还包括：

泄漏诊断单元(72)，用于基于在所述检测目标系统内的压力减小之后所述压力检测传感器的检测值的单位时间的变化量来诊断所述检测目标系统的内部与外部之间的气体泄漏。

3.根据权利要求2所述的燃料蒸气处理装置，还包括：

用于校正诊断基准的基准校正单元(73)，所述诊断目标系统内的压力的检测值与所述诊断基准进行比较，从而基于由所述波动检测单元检测到的压力的波动宽度在所述泄漏诊断单元中实施泄漏诊断。

4.根据权利要求2所述的燃料蒸气处理装置，还包括：

诊断检查单元(74)，用于基于由所述波动检测单元检测到的压力的波动宽度来检查是否进行由所述诊断单元实施的泄漏诊断。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料蒸气处理装置，其中：

所述波动检测单元被配置为通过抑制所述检测目标系统内的压力的增加或减小来检测由所述波动检测单元检测的压力的波动宽度。

6.根据权利要求2所述的燃料蒸气处理装置，其中：

所述泄漏诊断单元通过将所述压力检测传感器的检测值的单位时间的变化量与诊断基准(Pth)进行比较来诊断所述检测目标系统的内部与外部之间的气体泄漏，所述诊断基准随着所述压力的波动宽度可变地设定。

7.根据权利要求6所述的燃料蒸气处理装置，其中：

所述诊断基准被设定为随着所述压力的波动宽度的增加而增加。

8.根据权利要求4所述的燃料蒸汽处理装置，其中：

所述泄漏诊断单元仅在所述压力的波动宽度小于预定阈值(ΔPth)时实施所述泄漏诊断。

9.根据权利要求4所述的燃料蒸气处理装置，还包括：

用于校正诊断基准的基准校正单元(73)，所述诊断目标系统内的压力的检测值与所述诊断基准进行比较，从而基于由所述波动检测单元检测到的压力的波动宽度在所述泄漏诊断单元中实施所述泄漏诊断。

10.根据权利要求1所述的燃料蒸气处理装置，其中：

在所述内燃发动机停止后，所述泵被驱动以降低所述诊断目标系统中的压力。

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