CN115977813A - 一种蒸发排放监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于监测车辆的蒸发排放系统的蒸发排放监测方法和系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：使车辆的发动机熄火且保持碳罐的碳罐通风阀开启；关闭所述碳罐通风阀以及蒸发排放系统的开关阀并开启所述碳罐的碳罐冲洗阀，监测所述蒸发排放系统的压力值ΔP1；重新打开所述碳罐通风阀通风一段时间并且再次关闭所述碳罐通风阀，监测所述蒸发排放系统的压力值ΔP2；计算所述蒸发排放系统的压力值ΔP1与ΔP2之和∑P_总以及所述蒸发排放系统的阈值压力值P_阈值，其中，如果∑P_总≥P_阈值，则所述蒸发排放系统密闭完好；如果∑P_总＜P_阈值，则所述蒸发排放系统存在泄漏、断开或破损。

Description

一种蒸发排放监测方法及系统

技术领域

本发明专利涉及车辆工程领域，具体而言是涉及一种蒸发排放监测方法和系统。

背景技术

2016年12月23日，国家环保部联合国家质量监督检验检疫总局发布了中国第六阶段轻型车污染物排放限值及测量方法（以下简称国六）。国六明确规定车载自诊断系统（OBD）应对蒸发排放系统的脱附流量及整个蒸发排放系统完整性进行监测，以防止燃油蒸气泄漏到大气中。

为满足日益严苛的蒸发排放和OBD监测要求，各整车制造商先后开发了多种蒸发排放控制系统及监测策略。这些蒸发排放控制系统按照脱附方式通常可以分为被动式和主动式两大类。采用被动式脱附的系统通常是利用发动机节气门部位负压对吸附在碳罐中的燃油蒸气进行冲洗。被动式脱附需要依赖发动机进气真空度，而在当前油耗和排放压力下，小排量增压发动机的运用更加普遍，发动机将更多地运行于增压工况。因此采用这种方式的脱附系统将越来越难以满足严苛的蒸发排放要求。采用主动式脱附的系统通常配置了一个碳罐冲洗泵，碳罐冲洗泵主动对燃油蒸气进行加压并将其输送至进气管道。主动式脱附系统不需要依赖进气真空度，能够在绝大部分工况对碳罐进行冲洗，因此更容易满足蒸发排放法规，但其缺点是增加了一个碳罐冲洗泵，成本相对较高。

发明内容

本发明提供了一种蒸发排放监测方法及系统，其克服了以上提出的问题，从而满足蒸发排放及OBD监测要求。

根据本发明的一个方面，提供了一种蒸发排放监测方法，所述方法包括以下步骤：使车辆的发动机熄火且保持碳罐的碳罐通风阀开启；关闭所述碳罐通风阀以及蒸发排放系统的开关阀，开启所述碳罐的碳罐冲洗阀，监测所述蒸发排放系统的压力值ΔP1；重新打开所述碳罐通风阀通风一段时间并且再次关闭所述碳罐通风阀，监测所述蒸发排放系统的压力值ΔP2；计算所述蒸发排放系统的压力值ΔP1与ΔP2之和∑P_总以及所述蒸发排放系统的阈值压力值P_阈值，其中，如果∑P_总≥P_阈值，则所述蒸发排放系统密闭完好；如果∑P_总＜P_阈值，则所述蒸发排放系统存在泄漏、断开或破损。

根据本发明的一个方面的一个或多个实施例，所述方法还包括：在所述发动机熄火后监测油箱的压力值P_挥发，如果P_挥发大于预定阈值，则判定当前燃油挥发性过强并且中断随后步骤。

根据本发明的一个方面的一个或多个实施例，在所述方法中，使用真空度单位来计算压力值ΔP1。

根据本发明的一个方面的一个或多个实施例，在所述方法中所述蒸发排放系统的阈值压力值P_阈值与所述油箱内剩余油量有关。

根据本发明的一个方面的一个或多个实施例，所述方法还包括：将所述蒸发排放系统的压力值ΔP1与蒸发排放系统的目标压力值P1进行比较。

根据本发明的一个方面的一个或多个实施例，所述方法还包括：如果所述蒸发排放系统的压力值ΔP1小于蒸发排放系统的目标压力值P1，则所述蒸发排放系统的低负荷脱附管路存在泄漏、断开或破损。

根据本发明的一个方面的一个或多个实施例，所述方法还包括：将所述蒸发排放系统的压力值ΔP2与蒸发排放系统的目标压力值P2进行比较。

根据本发明的一个方面的一个或多个实施例，所述方法还包括：如果所述蒸发排放系统的压力值ΔP2小于蒸发排放系统的目标压力值P2，则所述蒸发排放系统的高负荷脱附管路存在泄漏、断开或破损。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于监测车辆中燃油系统的蒸发排放监测系统，其特征在于，所述系统包括：碳罐，所述碳罐设置在所述车辆的油箱和发动机之间；碳罐通风阀，所述碳罐通风阀设置在所述碳罐与外部环境之间；碳罐冲洗阀，所述碳罐冲洗阀设置在蒸发排放系统与所述碳罐之间；开关阀，所述开关阀设置在所述蒸发排放系统内；泄漏监测单元，所述泄漏监测单元用于监测所述蒸发排放系统内部压力的第一传感器以及油箱内部压力的第二传感器；以及控制单元，所述控制单元与所述碳罐通风阀、所述第碳罐冲洗阀、所述开关阀和所述泄漏监测单元相连用于控制它们的运行，其中所述蒸发排放监测系统根据如上所述的蒸发排放监测方法监测车辆的蒸发排放系统。

根据本发明的一个方面的一个或多个实施例，所述系统还包括：文丘里管，所述文丘里管设置在所述碳罐冲洗阀与所述开关阀之间并且配置成生成负压抽送燃油蒸汽到发动机，从而冲洗所述碳罐。

根据本发明的还有另一个方面，提供了一种车辆，所述车辆配置有如上所述的蒸发排放监测系统。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1示出了根据本发明的一个实施例的脱附系统管路图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的文丘里管的工作原理图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的蒸发排放系统的压力变化图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的蒸发排放监测方法400。

图5示出了根据本发明的一个实施例的蒸发排放监测系统500。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本发明的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到，相同的原理可等效地应用于所有类型的应用业务流程编排方法及系统，并且可以在其中实施这些相同的原理，以及任何此类变化不背离本专利申请的真实精神和范围。

而且，在下文描述中，参考了附图，这些附图图示特定的示范实施例。在不背离本发明的精神和范围的前提下可以对这些实施例进行电、机械、逻辑和结构上的更改。此外，虽然本发明的特征是结合若干实施/实施例的仅其中之一来公开的，但是如针对任何给定或可识别的功能可能是期望和/或有利的，可以将此特征与其他实施/实施例的一个或多个其他特征进行组合。因此，下文描述不应视为在限制意义上的，并且本发明的范围由所附权利要求及其等效物来定义。

在本发明的上下文中，碳罐指的是充装活性碳或其他可吸收气体的物质的罐子，其用于吸附汽车停车后或加油时由汽车油箱产生的燃油蒸气。脱附指的是吸附的逆过程，其用于使已被吸附的组分达到饱和的吸附剂（碳罐）中析出，使得吸附剂（活性碳）得以再生。

图1示出了根据本发明的一个实施例的脱附系统管路图。如图1所示，通常在具备汽油发动机车辆上，尤其是具备增压器发动机的车辆上，会配备两条碳罐脱附管路，其中一条脱附管路经由碳罐冲洗阀与进气歧管连接，即低负荷脱附管路1。当进气歧管内的气体压力低于大气压时可通过低负荷脱附管路1进行碳罐脱附。例如，当发动机在小负荷运行时，进气歧管真空度大，燃油蒸气沿着低负荷脱附管路1进入发动机，其中发动机负荷可以由用户或者厂商根据车辆情况具体定义。另一条脱附管路经由碳罐电磁阀连接至进气管路的下游，即高负荷脱附管路2。当进气歧管内的气体压力及进气歧管节气门上游管路内的气体压力高于大气压力时，则可通过高负荷脱附管路2进行碳罐脱附。两条脱附管路经由总管连接至碳罐。同时，为了增加高负荷脱附管路的脱附的效果，即尽可能增加流经高负荷脱附管路的脱附流量，通常在高负荷脱附管路2安装文丘里管以增加脱附流量。例如，当发动机工作于增压模式时，文丘里管产生的真空将燃油蒸气抽向管路2并沿高负荷脱附管路4进入发动机。当进气歧管内的气体压力及进气歧管节气门上游管路内的气体压力高于大气压力时，会在文丘里管的两端形成气流，从而在文丘里管的一端引发文丘里效应，形成一个相对较低的负压。管路1、管路3和管路4与进气系统连接处各安装有一个开关阀，其中正常情况下开关阀保持开启，当有蒸发排放监测需求时才控制其开关。文丘里管的工作原理将在下文中具体介绍。

图2示出了根据本发明的一个实施例的文丘里管的工作原理图。文丘里管是一种用作高效率的气体冷却、净化或吸收的设备。如图2所示，对于断面变化的圆锥管（大→小→大），管的最小处叫“喉颈”，气体流过时，由于管的截面缩小，流速增大而压强降低；喉颈处截面最小，流速最大压强最小；在同一时间内流过每一断面积的流体体积相等；流体流经文丘里管，因截面积变化产生速度变化，便产生压力差，通过文丘里管当受限流体在通过缩小的过流断面时，流体流速增大，而压力降低。文丘里管所产生的负压就通过管路抽吸燃油蒸气并通过管路将燃油蒸气输送至发动机参与燃烧。图1中所示的高负荷脱附管路和低负荷脱附管路不受发动机进气真空度的限制并且能够在绝大部分工况下对碳罐进行冲洗，保证了最大程度的脱附，能够满足蒸发排放要求。

如上所述，国六OBD法规对车辆的蒸发排放系统有泄漏和脱附流量监测的要求，以从而防止燃油蒸气泄漏到大气中。泄漏诊断可以利用车辆的发动机熄火后产生的自发负压进行。在发动机熄火后，可以主动控制关闭碳罐通风阀和开关阀（例如图1中的各个开关阀），开启碳罐冲洗阀，使得整个蒸发排放系统密封。在蒸发排放系统密闭性正常的车辆上，汽车行驶过程中发动机、尾气管、燃油泵以及路面热辐射的热量会向燃油箱内燃油导入，即使在发动机熄火后，燃油蒸气温度也会略有上升，致使燃油箱内压力有一定程度的升高，若燃油蒸气温度开始下降，则在系统中就能够观察到真空度的建立。将这一时间片段内监测到的蒸发排放系统压力变化情况与已知规律进行比较，来评判整个蒸发排放系统的密封性，如果监测不到足够的压力变化，则说明蒸发排放系统存在一定孔径的泄漏。

图3示出了根据本发明的一个实施例的蒸发排放系统的压力变化图。如图3中所示，车辆在行驶过程后熄火，点火开关关闭，从而开始监测诊断过程。在熄火后，即监测诊断过程中，首先关闭碳罐通风阀，同时关闭各管路的开关阀，开启碳罐冲洗阀，使得整个蒸发排放系统连通并与外界密闭，从而生成第一次系统密闭。在第一次系统密闭期间（压力建立阶段），蒸发排放系统建立内部压力，在此可以监测车辆蒸发排放系统压力建立情况ΔP1。如图3所示，压力值ΔP1指的是第一次系统密闭期间蒸发排放系统的压力变化值，即第一次系统密闭结束压力值与初始压力值之差。随后打开碳罐通风阀一段时间，使得蒸发排放系统重新通风。打开碳罐通风阀的时间可以是能够完全释放当前蒸发排放系统密闭压力的任何时间或时间段，例如具体包括1分钟、3分钟、5分钟、3-5分钟或以上。然后再次关闭碳罐通风阀，使得蒸发排放系统保持密闭，在蒸发排放系统中建立真空（真空建立阶段），从而监测蒸发排放系统真空建立情况压力ΔP2。如图3所示，压力值ΔP2指的是第二次系统密闭期间蒸发排放系统的压力变化值，即第二次系统密闭结束压力值与初始压力值之差。

可选地，在车辆熄火后，还可以保持一段时间碳罐通风阀开启。打开碳罐通风阀的时间可以是能够完全释放当前蒸发排放系统密闭压力的任何时间或时间段，例如具体包括1分钟、3分钟、5分钟、3-5分钟或以上。在这段时间可以进行燃油挥发性监测，若蒸发排放系统的压力P_挥发过大，则可以判断燃油挥发性过强并且中断诊断。

通过所监测的压力ΔP1和ΔP2与车辆蒸发排放的目标压力进行比较即可判断蒸发排放系统是否存在泄漏或者受损。

图4示出了根据本发明的一个实施例的蒸发排放监测方法。该蒸发排放监测方法可以应用于燃油车辆，车辆包括发动机、蒸发排放系统、油箱、碳罐以及对蒸发排放系统进行监测的传感器。对蒸发排放系统进行监测的传感器可以是能够监测压力的任何传感器，例如气压计。方法包括以下步骤：

S401：使车辆的发动机熄火且保持碳罐的碳罐通风阀开启。在步骤S401，在车辆熄火，关闭点火开关，从而开始监测诊断过程。在这一阶段，保持车辆碳罐的碳罐通风阀开启。

可选地，方法可以包括步骤S402：在所述发动机熄火后监测油箱的压力值P_挥发，如果P_挥发大于预定阈值，则判定当前燃油挥发性过强并且中断随后步骤。

S403：关闭碳罐通风阀以及蒸发排放系统的开关阀，开启所述碳罐的碳罐冲洗阀，监测所述蒸发排放系统的压力值ΔP1。在步骤S403，蒸发排放系统密闭，从而在压力建立阶段建立第一压力ΔP1。

S404：重新打开所述碳罐通风阀通风一段时间并且再次关闭所述碳罐通风阀，监测所述蒸发排放系统的压力值ΔP2；在步骤S404，打开所述碳罐通风阀通风一段时间，从而使蒸发排放系统通风。打开碳罐通风阀的时间可以是能够完全释放当前蒸发排放系统密闭压力的任何时间或时间段，例如具体包括1分钟、3分钟、5分钟、3-5分钟或以上。在蒸发排放系统压力归零后，再次关闭所述碳罐通风阀，从而在蒸发排放系统中建立真空，获取第二压力ΔP2。

S405：根据步骤S403和S404计算所得的ΔP1和ΔP2计算∑P_总以及所述蒸发排放系统的阈值压力值P_阈值，其中，如果∑P_总≥P_阈值，则所述蒸发排放系统密闭完好；如果∑P_总＜P_阈值，则所述蒸发排放系统存在泄漏、断开或破损。在步骤S405中，P_阈值与所述油箱内剩余油量有关。具体P_阈值可与油箱内的剩余油量成比例函数。函数可以由用户或者车辆制造方定义并且随着车辆使用进行相应调节，使得P_阈值可以准确反映车辆在当前状态下蒸发排放系统没有发生破损泄漏时的正常压力。在方法400中，可以使用真空度单位来计算各类压力值ΔP。

可选地，将所述蒸发排放系统的压力值ΔP1与蒸发排放系统的目标压力值P1进行比较。如果所述蒸发排放系统的压力值ΔP1小于蒸发排放系统的目标压力值P1，则所述蒸发排放系统的低负荷脱附管路存在泄漏、断开或破损。蒸发排放系统的目标压力值P1可以由用户或者车辆制造方根据蒸发排放系统的具体结构进行定义，使得目标压力值P1可以准确反映车辆在当前状态下蒸发排放系统没有发生破损泄漏时的正常压力。

可选地，将所述蒸发排放系统的压力值ΔP2与蒸发排放系统的目标压力值P2进行比较。如果所述蒸发排放系统的压力值ΔP2小于蒸发排放系统的目标压力值P2，则所述蒸发排放系统的高负荷脱附管路存在泄漏、断开或破损。蒸发排放系统的目标压力值P2可以由用户或者车辆制造方根据蒸发排放系统的具体结构进行定义，使得目标压力值P2可以准确反映车辆在当前状态下蒸发排放系统没有发生破损泄漏时的正常压力。

图5示出了根据本发明的一个实施例的蒸发排放监测系统。如图5所示，蒸发排放监测系统500包括：碳罐，所述碳罐设置在车辆的油箱和发动机之间；碳罐通风阀，所述碳罐通风阀设置在所述碳罐与外部环境之间；碳罐冲洗阀，所述碳罐冲洗阀设置在蒸发排放系统与所述碳罐之间；开关阀，所述开关阀设置在所述蒸发排放系统内；泄漏监测单元，所述泄漏监测单元用于监测所述蒸发排放系统内部压力的第一传感器以及油箱内部压力的第二传感器；以及控制单元，所述控制单元与所述碳罐通风阀、所述第碳罐冲洗阀、所述开关阀和所述泄漏监测单元相连用于控制它们的运行，其中所述蒸发排放监测系统根据如上所述的蒸发排放监测方法监测车辆的蒸发排放系统。利用布置在蒸发排放系统内部的压力传感器（第一传感器）和油箱压力传感器（第二传感器）对蒸发排放系统脱附流量和蒸发排放系统泄漏进行监测，以满足各类规范对OBD的相关法规。

可选地，系统500还可以包括文丘里管，文丘里管设置在所述碳罐冲洗阀与所述开关阀之间并且配置成生成负压抽送燃油蒸汽到发动机，从而实现在监测蒸发排放系统的同时冲洗所述碳罐。

对于拥有一个以上脱附管路的车辆，本公开所提供的蒸发排放监测方法可以对每个脱附管路的脱附流量进行监测。

尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (11)

1.一种用于监测车辆的蒸发排放系统的蒸发排放监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

使车辆的发动机熄火且保持碳罐的碳罐通风阀开启；

关闭所述碳罐通风阀以及蒸发排放系统的开关阀并开启所述碳罐的碳罐冲洗阀，监测所述蒸发排放系统的压力值ΔP1；

重新打开所述碳罐通风阀通风一段时间并且再次关闭所述碳罐通风阀，监测所述蒸发排放系统的压力值ΔP2；

计算所述蒸发排放系统的压力值ΔP1与ΔP2之和∑P_总以及所述蒸发排放系统的阈值压力值P_阈值，其中，

如果∑P_总≥P_阈值，则所述蒸发排放系统密闭完好；

如果∑P_总＜P_阈值，则所述蒸发排放系统存在泄漏、断开或破损。

2.如权利要求1所述的蒸发排放监测方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：在所述发动机熄火后监测油箱的压力值P_挥发，如果P_挥发大于预定阈值，则判定当前燃油挥发性过强并且中断随后步骤。

3.如权利要求2所述的蒸发排放监测方法，其特征在于，在所述方法中，使用真空度单位来计算压力值P。

4.如权利要求1所述的蒸发排放监测方法，其特征在于，在所述方法中所述蒸发排放系统的阈值压力值P_阈值与所述油箱内剩余油量有关。

5.如权利要求1所述的蒸发排放监测方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述蒸发排放系统的压力值ΔP1与蒸发排放系统的目标压力值P1进行比较。

6.如权利要求5所述的蒸发排放监测方法，其特征在于，所述方法还包括：如果所述蒸发排放系统的压力值ΔP1小于蒸发排放系统的目标压力值P1，则所述蒸发排放系统的低负荷脱附管路存在泄漏、断开或破损。

7.如权利要求1所述的蒸发排放监测方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述蒸发排放系统的压力值ΔP2与蒸发排放系统的目标压力值P2进行比较。

8.如权利要求7所述的蒸发排放监测方法，其特征在于，所述方法还包括：如果所述蒸发排放系统的压力值ΔP2小于蒸发排放系统的目标压力值P2，则所述蒸发排放系统的高负荷脱附管路存在泄漏、断开或破损。

9.一种用于监测车辆的蒸发排放系统的蒸发排放监测系统，其特征在于，所述系统包括：

碳罐，所述碳罐设置在所述车辆的油箱和发动机之间；

碳罐通风阀，所述碳罐通风阀设置在所述碳罐与外部环境之间；

碳罐冲洗阀，所述碳罐冲洗阀设置在蒸发排放系统与所述碳罐之间；

开关阀，所述开关阀设置在所述蒸发排放系统内；

泄漏监测单元，所述泄漏监测单元用于监测所述蒸发排放系统内部压力的第一传感器以及油箱内部压力的第二传感器；以及

控制单元，所述控制单元与所述碳罐通风阀、所述第碳罐冲洗阀、所述开关阀和所述泄漏监测单元相连用于控制它们的运行，其中

所述蒸发排放监测系统根据如权利要求1-8中任一项所述的蒸发排放监测方法监测车辆的蒸发排放系统。

10.如权利要求9所述的蒸发排放监测系统，其特征在于，所述系统还包括：文丘里管，所述文丘里管设置在所述碳罐冲洗阀与所述开关阀之间并且配置成生成负压抽送燃油蒸汽到发动机，从而冲洗所述碳罐。

11.一种车辆，所述车辆配置有如权利要求9或10所述的蒸发排放监测系统。

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