CN116583667A - 机动车的油箱排气设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的油箱排气设备，所述油箱排气设备具有冲扫管线，所述冲扫管线布置在活性炭容器与所述机动车的进气道之间，在所述冲扫管线中布置有电驱动式冲扫泵。另外，在所述冲扫管线中在所述活性炭容器与所述电驱动式冲扫泵之间设置有能够电操控的路径阀。

Description

机动车的油箱排气设备
技术领域
本发明涉及一种机动车的油箱排气设备。
背景技术
在汽油发动机驱动的机动车中，燃料气体经由油箱排气管线从燃料箱中引离，缓存在吸附过滤器中，然后提供给汽油发动燃烧。在这种情况下，所引离的燃料气体的配量通过油箱排气阀进行，该油箱排气阀能够采用完全打开和完全闭合的状态。为了仍然能够近似连续地调设通过该油箱排气阀的质量流量，能够借助由机动车的马达控制装置提供的PWM信号来操控该油箱排气阀。PWM信号的周期的频率是恒定的。该频率为例如10Hz。这对应于100ms的周期持续时间。该油箱排气阀在该周期持续时间的能够设定的部分期间处在打开状态中，在该周期的剩余时间期间处在闭合状态中。
另外，已经知道，给油箱排气设备配备电驱动式冲扫泵，以便即使在对消耗有益的车辆调节策略的情况，例如在应用去节流装置的情况下或者在混合动力的情况下，也能够保证所需要的冲扫质量。
在节拍式地操控油箱排气阀的情况下，产生在声学和油箱排气气体到机动车的各个气缸上的不均匀分布方面的缺点。这可能导致机动车乘客的舒适度损失，例如导致不平稳的马达运行、导致空转转数波动、导致振动或者导致马达噪声。另外，通过对油箱排气阀的节拍式操控而感应的压力波妨碍了在使用压力测量的情况下对气体成分的确定。此外，在使用电冲扫泵的情况下，该冲扫泵暴露在高的热负载下，因为在朝向闭合的油箱排气阀输送时不存在通过对流实现的冷却效应。应当避免泵的完全关断，以便缩短响应时间。另外，油箱排气阀受到生产公差的影响。这表现在不同的开度脉冲占空比上。因此，必须首先借助附加的控制器功能来求取相应的打开点。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种油箱排气设备，在该油箱排气设备中减少上文提到的缺点。
这个任务通过具有在权利要求1给出的特征的设备来解决。
在权利要求1给出的油箱排气设备具有冲扫管线，该冲扫管线布置在活性炭容器与机动车的进气道之间，在该冲扫管线中布置有电驱动式冲扫泵。另外，在冲扫管线中在活性炭容器与电驱动式冲扫泵之间设置有能够电操控的路径阀。
这种类型的油箱排气设备能够实现，减少在已知的油箱排气设备中出现的声学问题和设置在冲扫管线中的电驱动式冲扫泵的热负载。另外，与已知的油箱排气设备相比，这种类型的油箱排气设备能够实现对油箱排气气体的成分的更稳健的确定。
根据本发明的一种实施方式，能够电操控的路径阀具有第一输入端和第二输入端，其中，第一输入端与活性炭容器连接，第二输入端与新鲜空气过滤器连接。
根据本发明的一种实施方式，能够电操控的路径阀的第二输入端经由截止阀与新鲜空气过滤器连接。
根据本发明的一种实施方式，在冲扫管线中在能够电操控的路径阀的输出端与电驱动式冲扫泵之间布置有压力传感器。
根据本发明的一种实施方式，在冲扫管线中在电驱动式冲扫泵与进气道之间布置有节流部位。
根据本发明的一种实施方式，在冲扫管线中在电驱动式冲扫泵与进气道之间布置有压力传感器。
根据本发明的一种实施方式，压力传感器布置在电驱动式冲扫泵与节流部位之间。
根据本发明的一种实施方式，油箱排气设备具有控制单元，该控制单元构造用于操控电驱动式冲扫泵和能够电操控的路径阀。
根据本发明的一种实施方式，控制单元构造用于接收压力传感器的输出信号。
根据本发明的一种实施方式，控制单元构造用于操控截止阀。
根据本发明的一种实施方式，能够电操控的路径阀是能够连续调设的。
根据本发明的一种实施方式，能够电操控的路径阀由两个单独的、能够数字切换的阀形成。
根据一种实施方式，本发明涉及一种用于运行油箱排气设备的方法，其中，将存储在活性炭容器中的油箱排气气体经由冲扫管线输送到机动车的进气道中，能够电操控的冲扫泵位于该冲扫管线中，其中，经由布置在该冲扫管线中的、能够电操控的路径阀来传导所述油箱排气气体。
根据本发明的一种实施方式，经由布置在冲扫管线中的、能够电操控的路径阀来传导油箱排气气体，并且在路径阀中将油箱排气气体与新鲜空气混合。
附图说明
下面，根据附图更详尽地阐述本发明。其中：
图1示出用于阐述用于根据本发明的油箱排气设备的第一实施例的简图，
图2示出用于阐述用于根据本发明的油箱排气设备的第二实施例的简图。
具体实施方式
图1示出用于阐述用于根据本发明的油箱排气设备的第一实施例的简图。所示出的简图包含活性炭容器1、电驱动式冲扫泵2、第一压力传感器3、第二压力传感器4、节流部位5、燃料箱6、截止阀7、一件式构造的能够电操控的路径阀8、第一新鲜空气过滤器9a、第二新鲜空气过滤器9b、进气道10、压缩机11、控制单元12和冲扫管线15。
冲扫管线15从活性炭容器1延伸直至机动车的进气道10。能够电操控的路径阀8、压力传感器4、电驱动式冲扫泵2、压力传感器3和节流部位5布置在冲扫管线15中。
在此，能够电操控的路径阀8的一输入端连接到活性炭过滤器1的一输出端处。能够电操控的路径阀8的第二输入端经由截止阀7与新鲜空气过滤器9b连接。能够电操控的路径阀8的输出端经由压力传感器4与电驱动式冲扫泵2的输入端连接。冲扫泵2的输出端经由压力传感器3与节流部位5的输入端连接。节流部位5的输出端连接到进气道10处，并且在位于新鲜空气过滤器9a与压缩机11之间的区域中汇入到进气道10中。
活性炭容器1设置用于，吸收从燃料箱6中逸出的碳氢化合物气体。在机动车运行期间，进行活性炭容器1的再生式冲扫，其中，从活性炭容器1中逸出的碳氢化合物气体借助主动的冲扫泵2被输送并经由节流部位5被传导到进气道中。在冲扫管线15中布置在冲扫泵1上游的压力传感器4设置用于测量活性炭容器1与冲扫泵2之间的流体压力。布置在冲扫泵1下游的压力传感器3设置用于测量在冲扫管线15中在冲扫泵2与节流部位5之间的流体压力。
布置在进气道10中的压缩机11是废气涡轮增压器的组成部分，该废气涡轮增压器另外包括未示出的涡轮机。
给控制单元12提供两个压力传感器3和4的输出信号和另外的传感器信号，例如由转数传感器、曲柄轴传感器、凸轮轴传感器、加速踏板传感器和一个或者多个温度传感器所提供的传感器信号。控制单元12构造用于，基于保存的工作程序来评估提供给控制单元的传感器信号并且提供用于截止阀7、路径阀8和冲扫泵2的控制信号，所述传感器信号包括压力传感器3和4的输出信号。另外，控制单元12构造用于，控制车载诊断算法，以便执行法律规定的车载诊断。
视路径阀8的位置而定地，在活性炭容器1的冲扫阶段中，能够要么将新鲜空气过滤器9b的流体流通过截止阀7和路径阀8经由冲扫泵2和节流部位5传导到进气道10中，要么能够将来自活性炭容器1的流体流经由路径阀8、冲扫泵2和节流部位5传导到进气道10中。在路径阀8的这两个极端位置之间，能够在使用路径阀的中间位置的情况下实现碳氢化合物气体到进气道中的计量。在本发明中，对引入到进气道10中的碳氢化合物量的这种类型的调节，首先基于由控制单元12所求取的、冲扫气体的碳氢化合物浓度实现，而不是像在已知的油箱排气系统中那样通过油箱排气气体的总质量流量实现。这对应于定性调节，而不是像在已知的油箱排气系统中那样的定量调节。
对于实现所提到的定性调节所需要的、对截止阀7、路径阀8和冲扫泵2的操控需要控制信号，所述控制信号由马达控制装置12提供，在该马达控制装置的软件中实现必需的功能。该功能在冲扫活性炭容器1时主要包括：在使用压力传感器3和4的输出信号的情况下确定冲扫气体的成分、密度和所需要的量，求取所需要的、冲扫泵2的转数，和求取所需要的、路径阀8的位置。所提到的功能另外还包括：这样产生所提到的控制信号，使得存在对冲扫泵的温度保护。
在此，冲扫气体的密度能够由测量出的、在冲扫泵上的差压和泵转数来求取。在此，密度非常近似地与测量出的差压成正比。由该气体密度和同样测量出的环境温度和环境压力，能够求取冲扫气体的碳氢化合物浓度。
在知道气体成分的情况下，能够以如下方式确定通过节流部位5的流量：
用于通过节流部位5的质量流量的模型：
流量参数：
通过节流阀5的质量流量(kg/s)
A5：节流阀5的减小的、被牙流的横截面积(m2)
κ：气体流的等熵指数(-)
Ψ：流量参数(-)
P3：在节流阀5前方的绝对压力(Pa)
P10：在节流阀5后方的绝对压力(Pa)
RS：气体流的具体气体常数(J/(kgK))
T3：在节流阀5前方的温度(K)
pcr：临界压力比(-)，定义为
在已知通过节流部位的总质量流量和通过马达运行点预给定的、到内燃机的进气道中的额定碳氢化合物质量流量的情况下，能够确定冲扫气体的额定碳氢化合物浓度。
通过路径阀的位置来调节冲扫气体的碳氢化合物浓度。马达控制器通过调节回路来设定所需要的碳氢化合物浓度，其例如是PID调节器。在此，将迭代地遍历所描述的过程。
在不期望冲扫活性炭容器的运行状态中，如此操控路径阀，使得冲扫泵将纯空气输送到内燃机的进气道中。因此，能够避免热临界的运行点，在所述热临界的运行点的情况下，冲扫泵朝向闭合的阀输送。在冲扫泵被运行的每个运行点中，通过对流来冷却泵。
上文描述的定性调节简化了具有电驱动式冲扫泵2的油箱排气系统，减少了在已知的具有节拍阀的油箱排气系统中出现的声学问题，并且减少了电驱动式冲扫泵2的热问题。另外，根据本发明的油箱排气系统允许：基于更平滑的压力曲线而更稳健地确定油箱排气气体的成分，而不具有节拍的感应压力波。此外，信号滤波能够被简化或者说能够以更少的衰减实现。这引起了，加速对油箱排气气体的成分的确定。本发明的另一优点在于将离心效应和回流效应最小化，因为不朝向闭合的阀输送。
这些优点基于油箱排气系统的下述系统配置：在该系统配置中，在设置在活性炭容器与内燃机的进气道之间的冲扫管线中布置有能够电操控的路径阀和能够电操控的冲扫泵，该路径阀构造用于调节冲扫气体的碳氢化合物浓度。在此，通过将油箱排气气体配量给同样提供给路径阀的经过滤的新鲜空气，来给内燃机的进气道提供期望的碳氢化合物气体浓度，该配量由马达控制器控制并且与所求取的、冲扫气体的碳氢化合物浓度有关。
图2示出用于阐述用于根据本发明的油箱排气设备的第二实施例的简图。
在图2中示出的设备与在图1中示出的设备的区别尤其在于，在图1中示出的一体式路径阀8通过两个单独的、能够切换的阀13、14替代，这些阀整体上也形成能够数字操控的路径阀。
阀13由控制单元12以控制信号加载。阀13的一连接端连接到新鲜空气过滤器9a处。阀13的另一连接端在压力传感器4的上游连接到冲扫管线15处。
阀14同样由控制单元12以控制信号加载。阀14的一连接端与活性炭容器1连接。阀14的另一连接端同样在压力传感器4的上游连接到冲扫管线15处。控制单元12这样操控阀13和14，使得新鲜空气与油箱排气气体的相应期望的混合物被传导到进气道中，从而使得期望的碳氢化合物气体浓度到达进气道10中。
在图2中示出的设备的另外的组成部分与图1的以一致的方式编号的组成部分一致。
上文描述的用于本发明的实施例与已知的油箱排气设备的区别在于，其不具有节拍阀。由此，能够实现在车辆声学、冲扫气体到机动车的气缸上的均匀分布和冲扫流量的提高方面的优点，所述均匀分布对机动车的运转平稳和未处理排放具有积极影响，冲扫流量的提高是由于省去强节流部位的必要性而实现的。另外，本发明能够实现在求取冲扫气体成分和确定通过节流部位5的流量时的精度和稳健性的提高。此外，降低布置在冲扫管线15中的、能够电操控的冲扫泵2的热负载，由此延长该冲扫泵的使用寿命。与已知的方法不同，根据碳氢化合物浓度来调节油箱排气气体到机动车的进气道中的输送。

Claims (15)

1.用于机动车的油箱排气设备，所述油箱排气设备具有冲扫管线(15)，所述冲扫管线布置在活性炭容器(1)与所述机动车的进气道(10)之间，在所述冲扫管线中布置有电驱动式冲扫泵(2)，其特征在于，在所述冲扫管线(15)中在所述活性炭容器(1)与所述电驱动式冲扫泵(2)之间设置有能够电操控的路径阀(8；13、14)。
2.根据权利要求1所述的油箱排气设备，其特征在于，所述能够电操控的路径阀(8)具有第一输入端和第二输入端，其中，所述第一输入端与所述活性炭容器(1)连接，所述第二输入端与新鲜空气过滤器(9b)连接。
3.根据权利要求2所述的油箱排气设备，其特征在于，所述能够电操控的路径阀(8)的第二输入端经由截止阀(7)与所述新鲜空气过滤器(9b)连接。
4.根据上述权利要求中任一项所述的油箱排气设备，其特征在于，在所述冲扫管线(15)中在所述能够电操控的路径阀(8)的输出端与所述电驱动式冲扫泵(2)之间设置有压力传感器(4)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的油箱排气设备，其特征在于，在所述冲扫管线(15)中在所述电驱动式冲扫泵(2)与所述进气道(10)之间设置有节流部位(5)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的油箱排气设备，其特征在于，在所述冲扫管线(15)中在所述电驱动式冲扫泵(2)与所述进气道(10)之间设置有压力传感器(3)。
7.根据权利要求6所述的油箱排气设备，其特征在于，所述压力传感器(3)布置在所述电驱动式冲扫泵(2)与所述节流部位(5)之间。
8.根据上述权利要求中任一项所述的油箱排气设备，其特征在于，所述油箱排气设备具有控制单元(12)，所述控制单元构造用于操控所述电驱动式冲扫泵(2)和所述能够电操控的路径阀(8)。
9.根据权利要求8所述的油箱排气设备，其特征在于，所述控制单元(12)构造用于接收所述压力传感器(3、4)的输出信号。
10.根据权利要求8或9所述的油箱排气设备，其特征在于，所述控制单元(12)构造用于操控所述截止阀(7)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的油箱排气设备，其特征在于，所述能够电操控的路径阀(8)是能够连续调设的。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的油箱排气设备，其特征在于，所述能够电操控的路径阀由两个单独的、能够数字切换的阀(13、14)形成。
13.用于运行油箱排气设备的方法，其中，将存储在活性炭容器(1)中的油箱排气气体经由冲扫管线(15)输送到机动车的进气道(10)中，能够电操控的冲扫泵(2)位于所述冲扫管线中，其特征在于，经由布置在所述冲扫管线(15)中的、能够电操控的路径阀(8；13、14)传导所述油箱排气气体。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，经由布置在所述冲扫管线(15)中的、能够电操控的路径阀(8；13、14)传导所述油箱排气气体，并且在所述路径阀中将所述油箱排气气体与新鲜空气混合。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，根据碳氢化合物浓度来调节所述油箱排气气体到所述机动车的进气道中的输送。
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