CN114215663A - 一种燃油蒸发控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车燃油系统技术领域，尤其涉及一种燃油蒸发控制系统及其控制方法，包括ECU、碳罐电磁阀、油箱、碳罐、碳氢传感器和发动机，所述碳罐通过第一管路、第二管路和第三管路分别与碳氢传感器、碳罐电磁阀和油箱连接，所述碳罐电磁阀与所述发动机通过第四管路相连；所述ECU分别与所述碳罐电磁阀、碳氢传感器和发动机电连接。本发明可使用非高压的普通油箱和碳氢传感器就可以控制整车上炭罐的蒸发排放和解决炭罐的脱附问题，可大大降低成本，应用后整车可以满足国六GB18352 6‑2016中Ⅳ、Ⅶ型实验要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车燃油系统技术领域，尤其涉及一种燃油蒸发控制系统及其控制方法。
背景技术
当前PHVE及增程式汽车均采用高压油箱来解决炭罐脱附量不足问题，以满足国六GB18352 6-2016中Ⅳ、Ⅶ型实验要求，采用高压油箱后整车在做国六GB18352 6-2016中Ⅳ、Ⅶ型实验时，油箱内蒸汽被憋在油箱内，当压力超过一个限值时才会排入炭罐，当前PHVE及增程式汽车采用此种方式可以有效控制炭罐的蒸发排放和解决炭罐的脱附问题，但成本较高，该套系统需要用到高压油箱和油箱隔离阀(油箱压力超过一定限值后才会打开，油箱内的压力释放到炭罐再排入大气)。高压油箱和油箱隔离阀成本太高。
正是基于上述原因，本发明提供了一种燃油蒸发控制系统及其控制方法，可使用非高压的普通油箱和碳氢传感器就可以控制整车上炭罐的蒸发排放和解决炭罐的脱附问题，可大大降低成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种燃油蒸发控制系统及其控制方法，可使用非高压的普通油箱和碳氢传感器就可以控制整车上炭罐的蒸发排放和解决炭罐的脱附问题，可大大降低成本。
为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：
本发明公开了一种燃油蒸发控制系统，包括ECU、碳罐电磁阀、油箱、碳罐、碳氢传感器和发动机，所述碳罐通过第一管路、第二管路和第三管路分别与碳氢传感器、碳罐电磁阀和油箱连接，所述碳罐电磁阀与所述发动机通过第四管路相连；所述ECU分别与所述碳罐电磁阀、碳氢传感器和发动机电连接。
所述碳罐上设有大气口、脱附口和吸附口，所述大气口通过第一管路与碳氢传感器连接，所述脱附口通过第二管路与所述碳罐电磁阀连接，所述吸附口通过第三管路与油箱连接。
本发明公开了一种燃油蒸发控制系统的控制方法，包括如下步骤，
步骤S1，整车纯电模式行驶且发动机处于熄火状态；
步骤S2，碳氢传感器监测碳氢浓度，并将碳氢浓度信号传递给ECU；
步骤S3，ECU判断碳氢浓度信号是否超出阈值X；
步骤S4，若步骤S3中ECU判断碳氢浓度大于设定阈值X时，ECU控制发动强制启动并控制炭罐电磁阀开启，强制对炭罐进行脱附；
步骤S5，ECU结合喷射系统喷油量信息及进、排气系统氧传感器浓度计算出炭罐电磁阀脱附过来气体的油蒸汽浓度，直到该蒸汽浓度低于设定的阀值Y时发动机自动熄火，整车重新回到电动模式(如发动机运行过程中，蒸汽浓度低于设定的阀值Y前，司机手动熄火，在下一次启动时会继续强制启动发动机进行脱附，直到该蒸汽浓度低于设定的阀值Y时发动机自动熄火，整车重新回到电动模式)。
所述步骤S3中阈值X的标定策略，包括如下步骤：
以丁烷流量40g/h的速度使炭罐吸附50％容积丁烷和50％容积氮气的混合气直到炭罐达到临界点；
将碳罐在整车上按照燃油蒸发控制系统连接好，读取碳氢传感器浓度信号值记录为a1；
使用不同批次炭罐多次重复如上步骤获取碳氢传感器浓度信号记录为a2、a3、a4……aN；
取a1、a2、a3、a4……aN中最小值记录为b，再用b乘以安全系数C得出X阀值，要求1＞C＞0，系数C考虑测试精度及炭罐生产一致性以及实验误差选定，设置C为0.8左右即可，X值应尽可能接近b值，以降低车辆纯电模式因ECU判断碳氢浓度信号是否超出阀值X而强制启动发动机的频率。
所述步骤S5中阈值Y的标定策略，包括如下步骤，
第一步，饱和度定义，设定炭罐达到临界点为100％饱和，此时炭罐吸收碳氢化合物的重量为d，如采用新炭罐吸收碳氢化合物重量为e,则对应的炭罐饱和度为e/d*100％；
第二步，将炭罐加载至饱和程度为f,在按燃油蒸发控制系统连接方式安装在整车上，强制启动发动机，ECU结合喷射系统喷油量信息及进、排气系统氧传感器浓度计算出炭罐电磁阀脱附过来气体的油蒸汽浓度为g；
第三步，多次重复第二步得到多个g值，取最小值得作为Y值。
所述第二步中炭罐加载至饱和程度f设定为10％～30％。
所述第二步中炭罐加载至饱和程度f的标定方法如下，
a)设定整车按照GB18352 6-2016中Ⅶ型实验进行实验的测试结果中炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升，按流程得出炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升时对应的炭罐脱附量为i BV(BV为炭罐填装碳粉的体积)；
b)重复第一步，得到多个i值，取最大值作为k；
c)准备一个新炭罐称重记录为m1，在进行100％饱和处理并称重为m2，用k BV干净的空气去脱附炭罐，脱附结束后炭罐进行称重记录为m3，计算(m3-m1)/(m2-m1)＝n；
d)采用多个碳罐重复上一步得到多个n值，取平均后的值作为f。
所述步骤a)中，炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升时对应的炭罐脱附量为i BV的流程如下，
测试Ⅶ型蒸汽生成量：加油排放测试环节进入炭罐的油蒸汽质量；
绘制炭罐脱附流量曲线：炭罐采用汽油蒸汽进行2克击穿，再测试0～800BV(23±2℃)脱附碳罐，绘制脱附量对应碳罐重量差值的曲线图；
计算车辆预处理行驶脱附量BV数：结合Ⅶ型蒸汽生成量(需乘以安全系数，一般取1.3)和脱附流量曲线图得出脱附BV数；
验证BV数：采用上一步得出的BV数，进行一遍燃油系统级别的Ⅶ型试验，记录加油排放测试环节中加油排放量计算的结果j毫克/升，要求j毫克/升需≤z毫克/升，则该BV数为i BV。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明可使用非高压的普通油箱和碳氢传感器就可以控制整车上炭罐的蒸发排放和解决炭罐的脱附问题，可大大降低成本；
(2)本发明可应用于PHEV(插电式混动)和增程式汽车的蒸发控制系统。控制整车上炭罐的蒸发排放和解决炭罐的脱附问题，应用后整车可以满足国六GB18352 6-2016中Ⅳ、Ⅶ型实验要求。
附图说明
图1为本发明中燃油蒸发控制系统的结构示意图；
图2为本发明中燃油蒸发控制系统的控制方法的流程图；
图3为本发明中炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升时对应的炭罐脱附量为i BV的流程图。
图中：1ECU，3碳罐电磁阀，4第二管路，5第三管路，6油箱，7碳罐，8第一管路，9碳氢传感器，10第四管路，11发动机，71大气口，72脱附口，73吸附口。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明：
请参阅图1-3，
本发明公开了一种燃油蒸发控制系统，包括ECU1、碳罐电磁阀3、油箱6、碳罐7、碳氢传感器9和发动机11，所述碳罐7通过第一管路8、第二管路4和第三管路5分别与碳氢传感器9、碳罐电磁阀3和油箱6连接，所述碳罐电磁阀3与所述发动机11通过第四管路10相连；所述ECU1分别与所述碳罐电磁阀3、碳氢传感器9和发动机11电连接。
所述碳罐7上设有大气口71、脱附口72和吸附口73，所述大气口71通过第一管路8与碳氢传感器9连接，所述脱附口72通过第二管路4与所述碳罐电磁阀3连接，所述吸附口73通过第三管路5与油箱6连接。
本发明公开了一种燃油蒸发控制系统的控制方法，包括如下步骤，
步骤S1，整车纯电模式行驶且发动机处于熄火状态；
步骤S2，碳氢传感器监测碳氢浓度，并将碳氢浓度信号传递给ECU；
步骤S3，ECU判断碳氢浓度信号是否超出阈值X；
步骤S4，若步骤S3中ECU判断碳氢浓度大于设定阈值X时，ECU控制发动强制启动并控制炭罐电磁阀开启，强制对炭罐进行脱附；
步骤S5，ECU结合喷射系统喷油量信息及进、排气系统氧传感器浓度计算出炭罐电磁阀脱附过来气体的油蒸汽浓度，直到该蒸汽浓度低于设定的阀值Y时发动机自动熄火，整车重新回到电动模式(如发动机运行过程中，蒸汽浓度低于设定的阀值Y前，司机手动熄火，在下一次启动时会继续强制启动发动机进行脱附，直到该蒸汽浓度低于设定的阀值Y时发动机自动熄火，整车重新回到电动模式)。
如图1和2所示，油箱6与炭罐7通过第三管路5连接，油箱6内燃油蒸汽从油箱6排往炭罐7，该燃油蒸汽被炭罐7吸附，过滤下来的大部分油蒸汽被存储在炭罐7内，干净的空气和少量的油蒸汽经过碳罐7的大气口71经由第一管路8和碳氢传感器9排往大气，碳氢传感器9仅在车辆纯电模式行驶状态下且发动机熄火状态下，去监测经过碳氢传感器9的气体的碳氢浓度，并将该浓度信号传递给ECU1，当浓度大于设定阀值X时，ECU1给出信号到发动机11及炭罐电磁阀3，强制启动发动机11并控制炭罐电磁阀3开启，强制对炭罐7进行脱附，脱附气体从碳氢传感器9通气大气口进入碳氢传感器9，途经第一管路8、炭罐7、第二管路4、炭罐电磁阀3和第四管路10进入发动机11，气体经过炭罐7时将炭罐7内存储的燃油蒸汽一起带走，最终进入发动机11被燃烧掉。ECU1结合喷射系统喷油量信息及进、排气系统氧传感器浓度，计算出炭罐电磁阀3脱附过来气体的油蒸汽浓度，当浓度低于设定的阀值Y时发动机自动熄火，整车自动重新回到纯电行驶模式，期间整车可以手动控制整车熄火，如在浓度低于阀值Y之前手动熄火，在下一次启动的时候发动机11会直接强制启动，直到浓度低于阀值Y发动机才会自动熄火，整车自动重新回到纯电模式行驶模式。
阀值X标定策略：以丁烷流量40g/h的速度使炭罐吸附50％容积丁烷和50％容积氮气的混合气直到炭罐达到临界点(碳氢化合物从炭罐通大气口累计排放量等于2克的时刻)。再将该炭罐在整车上按图1连接好，读取碳氢传感器9浓度信号值记录为a1,再使用不同批次炭罐多次重复如上步骤获取碳氢传感器浓度信号记录为a2、a3、a4……aN，再取a1、a2、a3、a4……aN中最小值记录为b，再用b乘以安全系数C得出X阀值，要求1＞C＞0，系数C可以考虑测试精度及炭罐生产一致性以及实验误差选定，一般设置C为0.8左右即可，X值应尽可能接近b值，以降低车辆纯电模式因ECU判断碳氢浓度信号是否超出阀值X而强制启动发动机的频率。
阀值Y标定策略：第一步：饱和度定义，设定炭罐达到临界点为100％饱和，此时炭罐7吸收碳氢化合物的重量为d，如采用新炭罐吸收碳氢化合物重量为e,则对应的炭罐饱和度为e/d*100％。第二步：将炭罐7加载至饱和程度为f,在按图1连接方式安装在整车上，强制启动发动机，ECU1结合喷射系统喷油量信息及进、排气系统氧传感器浓度计算出炭罐电磁阀3脱附过来气体的油蒸汽浓度为g。第三步：多次重复第二步得到多个g值，取最小值得作为Y值。
炭罐加载至饱和程度f可以设定为10％～30％之间，也可以按如下方法标定；
a)设定整车按照GB18352 6-2016中Ⅶ型实验进行实验的测试结果中炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升，按图3所示的流程得出炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升时对应的炭罐脱附量为i BV(BV为炭罐填装碳粉的体积)；
b)重复第一步，得到多个i值，取最大值作为k。
c)准备一个新炭罐称重记录为m1，在进行100％饱和处理并称重为m2，用k BV干净的空气去脱附炭罐，脱附结束后炭罐进行称重记录为m3，计算(m3-m1)/(m2-m1)＝n。
d)采用多个碳罐重复上一步得到多个n值，取平均后的值作为f。
所述步骤a)中，炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升时对应的炭罐脱附量为iBV的流程如下，
测试Ⅶ型蒸汽生成量：加油排放测试环节进入炭罐的油蒸汽质量；
绘制炭罐脱附流量曲线：炭罐采用汽油蒸汽进行2克击穿，再测试0～800BV(23±2℃)脱附碳罐，绘制脱附量对应碳罐重量差值的曲线图；
计算车辆预处理行驶脱附量BV数：结合Ⅶ型蒸汽生成量(需乘以安全系数，一般取1.3)和脱附流量曲线图得出脱附BV数；
验证BV数：采用上一步得出的BV数，进行一遍燃油系统级别的Ⅶ型试验，记录加油排放测试环节中加油排放量计算的结果j毫克/升，要求j毫克/升需≤z毫克/升，则该BV数为i BV。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种燃油蒸发控制系统，其特征在于：包括ECU(1)、碳罐电磁阀(3)、油箱(6)、碳罐(7)、碳氢传感器(9)和发动机(11)，
所述碳罐(7)通过第一管路(8)、第二管路(4)和第三管路(5)分别与碳氢传感器(9)、碳罐电磁阀(3)和油箱(6)连接，所述碳罐电磁阀(3)与所述发动机(11)通过第四管路(10)相连；
所述ECU(1)分别与所述碳罐电磁阀(3)、碳氢传感器(9)和发动机(11)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种燃油蒸发控制系统，其特征在于：所述碳罐(7)上设有大气口(71)、脱附口(72)和吸附口(73)，所述大气口(71)通过第一管路(8)与碳氢传感器(9)连接，所述脱附口(72)通过第二管路(4)与所述碳罐电磁阀(3)连接，所述吸附口(73)通过第三管路(5)与油箱(6)连接。
3.一种燃油蒸发控制方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤S1，整车纯电模式行驶且发动机处于熄火状态；
步骤S2，碳氢传感器监测碳氢浓度，并将碳氢浓度信号传递给ECU；
步骤S3，ECU判断碳氢浓度信号是否超出阈值X；
步骤S4，若步骤S3中ECU判断碳氢浓度大于设定阈值X时，ECU控制发动强制启动并控制炭罐电磁阀开启，强制对炭罐进行脱附；
步骤S5，ECU结合喷射系统喷油量信息及进、排气系统氧传感器浓度计算出炭罐电磁阀脱附过来气体的油蒸汽浓度，直到该蒸汽浓度低于设定的阀值Y时发动机自动熄火，整车重新回到电动模式(如发动机运行过程中，蒸汽浓度低于设定的阀值Y前，司机手动熄火，在下一次启动时会继续强制启动发动机进行脱附，直到该蒸汽浓度低于设定的阀值Y时发动机自动熄火，整车重新回到电动模式)。
4.根据权利要求3所述的一种燃油蒸发控制方法，其特征在于：所述步骤S3中阈值X的标定策略，包括如下步骤：
以丁烷流量40g/h的速度使炭罐吸附50％容积丁烷和50％容积氮气的混合气直到炭罐达到临界点；
将碳罐在整车上按照燃油蒸发控制系统连接好，读取碳氢传感器浓度信号值记录为a1；
使用不同批次炭罐多次重复如上步骤获取碳氢传感器浓度信号记录为a2、a3、a4……aN；
取a1、a2、a3、a4……aN中最小值记录为b，再用b乘以安全系数C得出X阀值，要求1＞C＞0，系数C考虑测试精度及炭罐生产一致性以及实验误差选定，设置C为0.8左右即可，X值应尽可能接近b值，以降低车辆纯电模式因ECU判断碳氢浓度信号是否超出阀值X而强制启动发动机的频率。
5.根据权利要求3所述的一种燃油蒸发控制方法，其特征在于：所述步骤S5中阈值Y的标定策略，包括如下步骤，
第一步，饱和度定义，设定炭罐达到临界点为100％饱和，此时炭罐吸收碳氢化合物的重量为d，如采用新炭罐吸收碳氢化合物重量为e,则对应的炭罐饱和度为e/d*100％；
第二步，将炭罐加载至饱和程度为f,在按燃油蒸发控制系统连接方式安装在整车上，强制启动发动机，ECU结合喷射系统喷油量信息及进、排气系统氧传感器浓度计算出炭罐电磁阀脱附过来气体的油蒸汽浓度为g；
第三步，多次重复第二步得到多个g值，取最小值得作为Y值。
6.根据权利要求5所述的一种燃油蒸发控制方法，其特征在于：所述第二步中炭罐加载至饱和程度f设定为10％～30％。
7.根据权利要求5所述的一种燃油蒸发控制方法，其特征在于：所述第二步中炭罐加载至饱和程度f的标定方法如下，
a)设定整车按照GB18352 6-2016中Ⅶ型实验进行实验的测试结果中炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升，按流程得出炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升时对应的炭罐脱附量为i BV(BV为炭罐填装碳粉的体积)；
b)重复第一步，得到多个i值，取最大值作为k；
c)准备一个新炭罐称重记录为m1，在进行100％饱和处理并称重为m2，用k BV干净的空气去脱附炭罐，脱附结束后炭罐进行称重记录为m3，计算(m3-m1)/(m2-m1)＝n；
d)采用多个碳罐重复上一步得到多个n值，取平均后的值作为f。
8.根据权利要求7所述的一种燃油蒸发控制方法，其特征在于：所述步骤a)中，炭罐大气口的逃逸不超过z毫克/升时对应的炭罐脱附量为i BV的流程如下，测试Ⅶ型蒸汽生成量：加油排放测试环节进入炭罐的油蒸汽质量；
绘制炭罐脱附流量曲线：炭罐采用汽油蒸汽进行2克击穿，再测试0～800BV(23±2℃)脱附碳罐，绘制脱附量对应碳罐重量差值的曲线图；
计算车辆预处理行驶脱附量BV数：结合Ⅶ型蒸汽生成量(需乘以安全系数，一般取1.3)和脱附流量曲线图得出脱附BV数；
验证BV数：采用上一步得出的BV数，进行一遍燃油系统级别的Ⅶ型试验，记录加油排放测试环节中加油排放量计算的结果j毫克/升，要求j毫克/升需≤z毫克/升，则该BV数为iBV。
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