CN111140406B - 蒸发燃料处理设备 - Google Patents

Abstract

蒸发燃料处理设备(1)被配置为从内燃发动机(100)的燃料箱(2)中收集蒸发燃料。蒸发燃料处理设备(1)包括燃料箱(2)、罐(3)、箱密封阀(4)、切换阀(5)和差压传感器(7)。燃料箱(2)存储用于内燃发动机(11)的燃料。罐(3)吸收在燃料箱(2)中产生的蒸发燃料。切换阀(5)在允许和阻断所述罐(3)与开放空气之间的连通之间切换。差压传感器(7)检测在所述检测目标系统中的在箱密封阀(4)的罐侧上的压力与箱密封阀(4)的燃料箱侧上的压力之间的系统差压(ΔP)。

Description

蒸发燃料处理设备

技术领域

本发明涉及一种蒸发燃料处理设备。

背景技术

在处理在内燃发动机的燃料箱中产生的蒸发燃料的蒸发燃料处理设备中，专利文献1提出了一种诊断蒸发燃料从该设备泄漏的诊断设备。

专利文献1中公开的用于蒸发燃料处理设备的诊断设备在对包括燃料箱和罐的诊断目标设备加压之后检查该诊断目标设备的内部压力的变化，并且基于此，诊断在该诊断目标系统中的蒸发燃料的泄漏。此外，在燃料箱中设置箱压力传感器并且在与罐连接的放气通道(purge passage)中设置蒸发压力传感器，作为用于检测诊断目标系统的内部压力的变化的传感器。在将燃料箱连接到罐的通道中设有箱密封阀。利用该配置，在该诊断目标系统中，检测了相对于箱密封阀的燃料箱侧区域和罐侧区域的内部压力，从而使得容易识别发生的任何泄漏的区域。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1:JP 2013-185528 A

发明内容

技术问题

在上述泄漏诊断设备中，检测和比较诊断目标系统中的箱侧区域和罐侧区域中的压力，以使得容易识别泄漏位置。但是，由于设置了两个压力传感器，所以部件数量多。

鉴于上述问题已经做出了本发明，并且本发明提供一种能够减少部件数量的蒸发燃料处理设备。

概要

根据本公开的一个方面，一种用于从内燃发动机的燃料箱中回收蒸发燃料的蒸发燃料处理设备包括：

储存燃料的燃料箱，

罐，其吸收所述燃料箱中产生的蒸发燃料，

箱密封阀，其在允许和阻断所述燃料箱与所述罐之间的连通之间进行切换，

切换阀，其在允许和阻断所述罐与开放空气之间的连通之间进行切换，以及

压差传感器，被配置为检测包括所述罐和所述燃料箱的检测目标系统的系统差压，该系统差压是在所述箱密封阀的罐侧上的压力与所述箱密封阀的燃料箱侧上的压力之间的压力差。

发明效果

在上述蒸发燃料处理设备中，由单个差压传感器检测系统差压，即，检测目标系统中的箱侧区域和罐侧区域之间的差压。检测结果可以用于该检测目标系统的泄漏诊断、箱密封阀和切换阀的状态诊断、运转控制等。因此，与在检测目标系统中的箱侧区域和罐侧区域的每一个中设置有相应的压力传感器的情况相比，能够减少部件数量。

如上所述，根据本公开，能够提供一种能够减少部件数量的蒸发燃料处理设备。

在权利要求书和发明内容中所描述的括号内的附图标记表示与稍后描述的实施方式中描述的特定装置的对应关系，并且本发明的技术范围不受限制。

附图说明

图1是示出根据第一实施方式的蒸发燃料处理设备的构造的视图。

图2是第一实施方式中的泄漏诊断的流程图。

图3是第一实施方式中的罐侧泄漏诊断的流程图。

图4是第一实施方式中的箱侧泄漏诊断的流程图。

图5是第一实施方式的时序图(timing chart)。

图6是第一实施方式的另一时序图。

图7是第一实施方式的又一时序图。

图8是示出根据第一修改实施方式的蒸发燃料处理设备的构造的视图。

图9是示出根据第二修改实施方式的蒸发燃料处理设备的构造的视图。

图10是示出根据第三修改实施方式的蒸发燃料处理设备的构造的视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

将参照图1和图2描述根据第一实施方式的蒸发燃料处理设备。

本实施方式的蒸发燃料处理设备1被构造为从内燃发动机100的燃料箱2收集蒸发燃料。蒸发燃料处理设备1包括燃料箱2、罐3、箱密封阀4、切换阀5和差压传感器7。

燃料箱2存储用于内燃发动机11的燃料。

罐3吸收在燃料箱2中产生的蒸发燃料。

箱密封阀4在允许和阻断燃料箱2与罐3之间的连通之间切换。

切换阀5在允许和阻断罐3与开放空气(例如开放大气)之间的连通之间切换。

差压传感器7被应用于包括罐3和燃料箱2的检测目标系统。具体而言，差压传感器7检测在检测目标系统中的、在箱密封阀4的罐侧上的压力与箱密封阀4的燃料箱侧上的压力之间的系统差压ΔP。

以下，将详细描述本实施方式的蒸发燃料处理设备1。

如图1中所示，燃料箱2和罐3经由蒸发燃料通道121彼此连接。即，在燃料箱2中蒸发的蒸发燃料通过连接到燃料箱2的顶部的蒸发燃料通道121到达罐3。箱密封阀4设置在蒸发燃料通道121中。箱密封阀4的连通状态由内燃发动机100的ECU 102控制。

在本实施方式中，如图1中所示，差压传感器7设置在蒸发燃料通道121中。差压传感器7连接到蒸发燃料通道121中的箱密封阀4 的上游侧和下游侧。这样，差压传感器7被配置为检测该检测目标系统的系统差压ΔP，其是箱密封阀4的燃料箱2侧上的箱侧区域与箱密封阀4的罐3侧上的罐侧区域之间的压力差。此外，在本实施方式中，可以根据差压传感器7的检测定时将系统差压ΔP适当地区分为ΔP1、ΔP2、ΔP3、ΔP4等。

如图1中所示，放气通道124连接至罐3。放气通道124允许罐3 与内燃发动机100的进气系统101之间连通。放气通道124设置有放气阀(purge valve)41。放气阀41被配置为打开和关闭以控制从罐3 到进气系统101的蒸发燃料的供应，即，通过打开和关闭放气通道124 来控制从罐3到进气系统101的蒸发燃料的供应。

罐3连接到用于引入开放空气的通气通道122。在通气通道122 中设置有切换阀5。通气通道122设置有用于旁通所述切换阀5的旁通通道123。

在本实施方式中，设置有泵6。在包括罐3和燃料箱2的检测目标系统中，泵6布置在罐3的开放空气侧，并且被配置为对检测目标系统加压和减压。在本实施方式中，泵6设置在旁通通道123中。此外，旁通通道123设置有止回阀14。因此，空气从罐3排出到开放空气侧。然后，通过关闭放气阀41和切换阀5，能够将包括罐3和燃料箱2这两者的检测目标系统切换为封闭系统。在通过泵6减小压力之后，止回阀14防止压力通过泵6中的间隙泄漏。

在本实施方式中，这个封闭系统是检测目标系统。在这种情况下，通过关闭放气阀41和切换阀5并打开箱密封阀4以使燃料箱2和泵6 彼此连通，可以操作所述泵6以对该封闭系统加压或减压。结果，可以降低检测目标系统中的压力。此后，通过关闭箱密封阀4，该检测目标系统中的箱侧区域和罐侧区域可以被独立地密封在负压状态下。在本实施方式中，放气阀41、箱密封阀4和切换阀5均由电磁阀构成。

图1中所示的泄漏诊断单元71基于在泵6对检测目标系统加压或减压之后差压传感器7的检测值(即基于系统差压的变化ΔP)对检测目标系统中的泄漏进行检测。泄漏诊断单元71是软件模块，即，执行泄漏诊断功能的程序，并且由内燃发动机100的ECU 102执行。

将参考图2、3和4的流程图和图6和7的时序图来描述泄漏诊断单元71中的泄漏诊断。

图5示出了当差压ΔP1为0时的时序图，差压ΔP1是在初始状态期间的系统差压ΔP。图6示出了当差压ΔP1为负值时的时序图。图7 示出了当差压ΔP1为正值时的时序图。在下面的泄漏诊断描述中，总体上参考图5，并且适当时参考图6和7的时序图。

首先，在图2中所示的步骤S1中，差压传感器7测量差压ΔP1，即在初始状态下的系统差压ΔP。在本实施方式中，差压传感器7将系统差压ΔP输出为通过从箱侧区域中的压力减去罐侧区域中的压力而获得的值。步骤S1对应于如图5(A )中所示的第一区段，在此期间，泵6停止，如图5(B )中所示，切换阀5打开，如图5(C )中所示，以及，箱密封阀4关闭，如图5(D )中所示。尽管未在图5中示出，但是假设在泄漏诊断期间放气阀41关闭。

接下来，在图2的步骤S2中，关闭切换阀5以切断所述罐3与大气之间的连接。步骤S2对应于图 5(A )中所示的第二区段。之后，在步骤S3中，使泵6运转。在步骤S3之后，泵6处于运转中，并且在步骤S4中由差压传感器7测量差压ΔP2。然后，在步骤S5中，确定ΔP2-ΔP1是否已经达到预定值。该确定在泄漏诊断单元71中执行。步骤S3至S5对应于图 5(A )中所示的第三区段。在第三区段中，如图5 (E )中所示罐侧区域压力Pc减小，并且如图5(F )中所示差压传感器7输出的系统差压ΔP增加。

如果在步骤S5中确定ΔP2-ΔP1尚未达到预定值，则过程进入步骤S5中的“否”，并且在步骤S6中，确定是否经过了预定时长。如果确定尚未经过预定时长，则过程再次返回到步骤S4。相反，如果在步骤S6中确定已经经过了预定时长，则在步骤S7中确定切换阀5被卡在打开状态或者在罐侧区域中存在泄漏，并且诊断结束。

如果在步骤S5中确定ΔP2-ΔP1已达到预定值，则在步骤S8中泄漏诊断单元71执行罐侧泄漏诊断。步骤S8对应于图5(A )中所示的第四区段。

如图3中所示，在罐侧泄漏诊断的过程期间，首先在步骤S81中使泵6停止。在步骤S82中，确定在预定时长T1期间差压ΔP2的变化量是否在预定值内。在步骤S82中，当如在图5(F )的第四区段中的实线所指示的，确定差压ΔP2的变化量在预定值内时，过程进行到在步骤S82中的“是”。然后，在步骤S83中，确定在罐侧区域中没有泄漏，并且过程进行到图2中的步骤S9。相反，在步骤S82中，当如在图5(F )的第四区段中的虚线Lc所指示的，确定差压ΔP2的变化量不在预定值之内时，过程进行到步骤S82中的“否”。然后，在步骤 S84中，确定在罐侧区域中存在泄漏，并且过程进行到图2中的步骤 S9。

然后，在完成图2的步骤S8中的罐侧泄漏诊断之后，在步骤S9 中确定初始状态下的差压ΔP1的绝对值是否大于预定值Px的绝对值。在步骤S9中，当确定如图7(F )所示差压ΔP1的绝对值大于预定值 Px的绝对值时，则过程进行到步骤S9中的“是”。差压ΔP1是在初始状态期间的差压，在该初始状态中切换阀5打开且罐侧区域处于大气压。因此，如果如图7(F )中所示，在初始状态期间的差压ΔP1的绝对值大于预定值Px的绝对值，则在步骤S10中确定箱侧区域中没有泄漏，不需要用泵6对箱侧区域减压。在这种情况下，切换阀5打开并且过程结束。

相反，在步骤S9中，当确定如图5(F )中所示差压ΔP1的绝对值不大于预定值Px的绝对值时，过程进行到图2的步骤S9中的“否”。然后，在步骤S11中，使泵6运转。步骤S11对应于图5(A )中所示的第五区段。在图2的步骤S12中，打开箱密封阀4以允许箱侧区域和罐侧区域之间的连通。步骤S12对应于图5(A )中所示的第六区段。此后，在步骤S13中，由差压传感器7测量差压ΔP3。然后，在步骤 S14中，确定是否ΔP3＝0。由泄漏诊断单元71执行该确定。步骤S13 和S14也对应于图5(A )中所示的第六区段。

如果在步骤S14中确定不满足ΔP3＝0，则过程进行到步骤S14 中的“否”。之后，在步骤S15中，确定是否经过了预定时长。如果在步骤S15中确定未经过预定时长，则过程再次返回到步骤S13。另一方面，如果在步骤S15中确定已经过去了预定时长，则过程进行到步骤S15中的“是”，并且在步骤S16中，确定箱密封阀4被卡在关闭状态，并且过程结束。

如果在步骤S14中确定ΔP3＝0，则在步骤S17中由泄漏诊断单元71执行箱侧泄漏诊断。如图4中所示，在箱侧泄漏诊断过程期间，首先在步骤S170中使泵6停止。步骤S170对应于图5(A )中所示的第七区段。接下来，在步骤S171中，关闭箱密封阀4以阻断箱侧区域与罐侧区域之间的连通。步骤S171对应于图5(A )中所示的第八区段。然后，在步骤S172中，打开切换阀5以允许罐侧区域与开放空气之间的连通。

此后，在步骤S173中，确定在预定时长内差压ΔP3的值是否已经达到图5(F )中所示的预定值Pz。当确定在预定时长内差压ΔP3 的值尚未达到预定值Pz时，过程进行到步骤S173中的“否”。然后，在步骤S174中，确定在箱侧区域中存在泄漏，并且过程进行到图2 中的步骤S18。

相反，当在步骤S173中确定差压ΔP3的值已经达到预定值Pz时，过程进行到步骤S173中的“是”。然后，在步骤S175中，确定在预定时长T2内差压ΔP3的变化量是否在预定值内。在步骤S175中，当确定如在图5(F )的第九区段中的实线所指示的，差压ΔP3的变化量在预定值内时，过程进行到步骤S175中的“是”。然后，在步骤S176中，确定在箱侧区域中没有泄漏，并且过程进行到图2中的步骤S18。相反，在步骤S175中，当确定如图5(F )的第九区段中的虚线Lt所示的，在预定时长T2内差压ΔP3的变化量不在预定值内时，过程进行到步骤S175中的“否”。然后，在步骤S174中，确定在箱侧区域中存在泄漏，并且过程进行到图2中的步骤S18。

在步骤S18中，打开箱密封阀4，并且在步骤S19中，由差压传感器7测量差压ΔP4。然后，在步骤S20中，确定是否ΔP4＝0。由泄露诊断单元71执行该确定。步骤S18、步骤S19和步骤S20对应于图 5(A )中的第十区段。

如果在步骤S20中确定不满足ΔP4＝0，则过程进行到步骤S20 中的“否”。之后，在步骤S21中，确定是否经过了预定时长。如果在步骤S21中确定还没有经过预定时长，则过程再次返回到步骤S19。另一方面，如果在步骤S21中确定已经经过了预定时长，则过程进行到步骤S21中的“是”，并且在步骤S22中，确定箱密封阀4被卡在关闭状态，并且过程结束。如果在步骤S20中确定ΔP4＝0，则过程进行到步骤S23，关闭箱密封阀4，并且过程结束。

接下来，说明这个实施方式的效果。

在本实施方式的蒸发燃料处理设备1中，检测目标系统中的箱侧区域与罐侧区域之间的差压由单个差压传感器7检测。检测结果可以用于检测目标系统的泄漏诊断、箱密封阀4和切换阀5的状态诊断、运转控制等。因此，与在检测目标系统中的箱侧区域和罐侧区域的每一个中设置有各自的压力传感器的情况相比，能够减少部件数量。

而且，根据本实施方式，泄漏诊断单元71被设置为基于由差压传感器7检测的系统压力差ΔP来执行检测目标系统中的泄漏诊断。结果，可以基于系统差压ΔP来执行检测目标系统的泄漏诊断。

此外，根据本实施方式，差压传感器7被配置为检测差压ΔP1，其是当切换阀5被打开并且箱密封阀4被关闭时该系统中的差压。基于该差压ΔP1，泄漏诊断单元71执行检测目标系统中的箱密封阀4的燃料箱2侧上的箱侧区域的泄漏诊断。结果，可以由一个差压传感器 7来执行箱侧区域的泄漏诊断。

此外，根据本实施方式，当差压ΔP1的绝对值大于预定值Px的绝对值时，确定在箱侧区域中没有泄漏。结果，可以快速地执行箱侧区域的泄漏诊断，并且可以大大地减少泄漏诊断所需的时间。

此外，根据本实施方式，检测目标系统设置有泵6，泵6布置在罐3的开放空气侧上并且对检测目标系统加压或减压。差压传感器7 被配置为检测差压ΔP2，其是在切换阀5被关闭、箱密封阀4被关闭且使泵6运转之后系统中的差压。然后，基于差压ΔP2是否达到预定值，或者基于在泵6停止之后在预定时长T1期间的差压ΔP2的变化，泄漏诊断单元71执行目标系统中的箱密封阀4的罐3侧上的罐侧区域的泄漏诊断。结果，可以由一个差压传感器7来执行罐侧区域的泄漏诊断。此外，根据本实施方式，作为差压ΔP2是否已经达到预定值的确定，确定差压ΔP2-ΔP1的值是否已经达到预定值。

此外，根据本实施方式，检测目标系统设置有泵6，泵6布置在罐3的开放空气侧上并且对检测目标系统加压或减压。差压传感器7 被配置为检测差压ΔP3，其是在切换阀5被关闭、箱密封阀4被打开且使泵6运转之后系统中的差压。然后，泄漏诊断单元71基于差压ΔP3 是否已经达到预定值，或基于在使泵6运转预定时长然后停止、箱密封阀被关闭和切换阀5被打开之后在预定时长T2期间的差压ΔP3的变化，执行检测目标系统中的箱密封阀4的燃料箱2侧上的箱侧区域的泄漏诊断。结果，可以由一个差压传感器7来执行箱侧区域的泄漏诊断。

此外，根据本实施方式，在图2的步骤S21中的箱侧泄漏诊断之后，在步骤S24中将差压ΔP4设置为0。结果，将燃料箱2的内部压力设置为大气压，可以抑制燃料箱2中的蒸发燃料的产生，并且可以改善燃料消耗。

此外，在本实施方式中，差压传感器7被安装在蒸发燃料通道121 中，使得箱密封阀4位于差压传感器7的两个连接点之间。在另外的实施方式中，如图8中示出的第一修改中所示的，差压传感器7可以被安装为连接在蒸发燃料通道121中的箱密封阀4和燃料箱2之间与在放气通道124中的罐3和放气阀41之间。在这种情况下，获得与第一实施方式的效果相同的效果。

另外，在本实施方式中，降压泵被用作泵6。或者，也可以将升压泵用作泵60。在这种情况下，如图9中所示的第二修改中所示出的，止回阀14设置在旁通通道123中并且安装在泵60的空气过滤器8侧上。在任何情况下，止回阀14都能防止在通过泵6的压力降低或通过泵60的压力升高之后压力通过泵6和60中的间隙泄漏。

此外，如在图10中所示的第三变型中，除了罐3之外，还可以在旁通通道123的空气过滤器8侧上设置子罐30。在这种情况下，当罐 3中发生故障时，蒸发燃料可以由子罐30吸收。由于子罐30设置在旁路通道123中，因此可以避免通气通道122中的通气阻力增加。

此外，包含活性炭的过滤器可以用作空气过滤器8。在这种情况下，到达空气过滤器8的蒸发燃料可以由空气过滤器8吸收以防止蒸发燃料释放到大气中。

如上所述，根据本实施方式和各种修改，能够提供能够减少部件数量的蒸发燃料处理设备1。

本公开不限于上述实施方式和修改，并且在不脱离本公开的精神的情况下，可以在本公开的范围内采用各种修改。

Claims (4)

1.一种用于从内燃发动机(100)的燃料箱(2)中回收蒸发燃料的蒸发燃料处理设备(1)，包括：

储存燃料的燃料箱；

罐(3)，其吸收在所述燃料箱中产生的蒸发燃料；

箱密封阀(4)，其在允许和阻断所述燃料箱与所述罐之间的连通之间切换；

切换阀(5)，其在允许和阻断所述罐与开放空气之间的连通之间切换；以及

差压传感器(7)，被配置为检测包括所述罐和所述燃料箱的检测目标系统的系统差压，所述系统差压是所述箱密封阀的罐侧上的压力与所述箱密封阀的燃料箱侧上的压力之间的压力差；

泄漏诊断单元(71)，被配置为基于所述系统差压来执行所述检测目标系统中的泄漏诊断，其中，

所述差压传感器被配置为检测差压ΔP1，所述差压ΔP1是在所述切换阀被打开且所述箱密封阀被关闭时的系统差压，以及

所述泄漏诊断单元被配置为基于所述差压ΔP1，对所述检测目标系统的箱侧区域执行泄漏诊断，所述箱侧区域在所述箱密封阀的所述燃料箱侧上。

2.根据权利要求1所述的蒸发燃料处理设备，还包括：

泵(6)，被布置在所述检测目标系统内的所述罐的开放空气侧上，所述泵被配置为对所述检测目标系统加压或减压，其中

所述差压传感器被配置为检测差压ΔP2，所述差压ΔP2是在所述切换阀被关闭、所述箱密封阀被关闭且使所述泵运转之后的系统差压；

所述泄漏诊断单元被配置为基于以下对所述检测目标系统的罐侧区域执行泄漏诊断：

所述差压ΔP2是否已经达到预定值，或者

在所述泵停止之后的预定时长(T1)期间所述差压ΔP2的变化，以及

所述罐侧区域是所述箱密封阀的所述罐侧上的区域。

3.根据权利要求1所述的蒸发燃料处理设备，还包括：

泵(6)，被布置在所述检测目标系统内的所述罐的所述开放空气侧，所述泵被配置为对所述检测目标系统加压或减压，其中

所述差压传感器被配置为检测差压ΔP3，所述差压ΔP3是当所述切换阀被关闭且所述箱密封阀被打开时使所述泵运转之后的系统差压，

所述泄漏诊断单元被配置为基于以下对所述检测目标系统的箱侧区域执行泄漏诊断：

所述差压ΔP3是否已经达到预定值，或者

在使所述泵运转预设的时长，使所述泵停止，然后所述箱密封阀被关闭且所述切换阀被打开之后的预定时长(T2)期间所述差压ΔP3的变化，以及

所述箱侧区域是所述箱密封阀的所述燃料箱侧上的区域。

4.一种用于从内燃发动机(100)的燃料箱(2)中回收蒸发燃料的蒸发燃料处理设备(1)，包括：

储存燃料的燃料箱；

罐(3)，其吸收在所述燃料箱中产生的蒸发燃料；

箱密封阀(4)，其在允许和阻断所述燃料箱与所述罐之间的连通之间切换；

切换阀(5)，其在允许和阻断所述罐与开放空气之间的连通之间切换；以及

差压传感器(7)，被配置为检测包括所述罐和所述燃料箱的检测目标系统的系统差压，所述系统差压是所述箱密封阀的罐侧上的压力与所述箱密封阀的燃料箱侧上的压力之间的压力差；

泄漏诊断单元(71)，被配置为基于所述系统差压来执行所述检测目标系统中的泄漏诊断；

泵(6)，被布置在所述检测目标系统内的所述罐的所述开放空气侧，所述泵被配置为对所述检测目标系统加压或减压，其中

所述差压传感器被配置为检测差压ΔP3，所述差压ΔP3是当所述切换阀被关闭且所述箱密封阀被打开时使所述泵运转之后的系统差压，

所述泄漏诊断单元被配置为基于以下对所述检测目标系统的箱侧区域执行泄漏诊断：

所述差压ΔP3是否已经达到预定值，或者

在使所述泵运转预设的时长，使所述泵停止，然后所述箱密封阀被关闭且所述切换阀被打开之后的预定时长(T2)期间所述差压ΔP3的变化，以及

所述箱侧区域是所述箱密封阀的所述燃料箱侧上的区域。

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