CN1573071A

CN1573071A - 燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置及其方法

Info

Publication number: CN1573071A
Application number: CNA2004100455427A
Authority: CN
Inventors: 细谷肇
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2005-02-02
Also published as: JP2004353559A; US20050000273A1; US7219535B2; DE102004026648A1

Abstract

燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置及其方法。在一种燃油蒸汽吹送系统中，通过气泵对被封堵的诊断区域进行加压，获得在对该诊断区域进行加压时该诊断区域内的压力，并根据压力变化曲线的曲率与一阈值之间的比较来判断该诊断区域中是否发生泄漏。

Description

燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置及其方法

技术领域

本发明涉及在装有内燃机的车辆中使用的燃油蒸汽吹送(purge)系统的泄漏诊断装置及其方法。

背景技术

上述燃油蒸汽吹送系统具有下述结构，在该结构中将油箱中产生的燃油蒸汽收集在一罐体中，并将收集在该罐体中的燃油蒸汽吹送到内燃机的进气通道中。

日本未审专利公报No.11-343927公开了一种用于诊断燃油蒸汽吹送系统中是否发生泄漏的装置。

在该诊断装置中，对将要诊断是否发生泄漏的区域进行封堵，并且还将内燃机的进气负压引入到该被封堵的诊断区域中，以根据由于引入负压而导致的诊断区域内的压力变化量来诊断是否发生了泄漏。

但是，如果当诊断区域中的压力随着内燃机的进气负压而降低时在包含在诊断区域中的油箱中产生燃油蒸汽，则压力变化量会发生变化。因此，在基于压力变化量的诊断中，存在下述问题：无法高精度地诊断小直径的泄漏孔的存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种泄漏诊断装置及其方法，该装置及其方法能够高精度地诊断小直径的泄漏孔的存在，即使在诊断过程中在油箱中产生燃油蒸汽。

为了实现上述目的，本发明具有下述结构，在该结构中利用一外部压力发生源来改变被封堵的诊断区域的压力，并且计算当时的压力变化曲线的曲率，以根据该曲率与一阈值之间的比较来诊断在诊断区域中是否发生泄漏。

通过以下参照附图的说明，本发明的其它目的和特征将会变得明了。

附图说明

图1是表示一实施例中的内燃机的系统结构的示意图。

图2是表示第一实施例中的泄漏诊断的流程图。

图3是表示燃油温度为25℃时的压力变化与泄漏孔直径之间的相互关系的曲线图。

图4是表示燃油温度为40℃时的压力变化与泄漏孔直径之间的相互关系的曲线图。

图5是表示第二实施例中的泄漏诊断的流程图。

具体实施方式

图1是表示一实施例中的内燃机的系统结构的示意图。

在图1中，内燃机1是安装在车辆(图中未示出)中的汽油机。

节气门2设置在内燃机1的进气系统中。

根据节气门2的开度控制内燃机1的进气量。

对于每个汽缸，在节气门2的下游侧的进气通道3的歧管部分中设置电磁型喷油阀4。

喷油阀4根据与内燃机的转动同步地从控制单元20输出的喷油脉冲信号而开启，以喷射燃油。

将罐体7设置为燃油蒸汽吹送系统，其中通过蒸发通道6将油箱5中产生的燃油蒸汽引入到罐体7中。

罐体7是充满诸如活性炭的吸收剂8的容器。

此外，形成到罐体7的新鲜空气进气口9，并且从该罐体延伸出吹送通道10。

吹送通道10与节气门2下游侧的进气通道3相连。

在吹送通道10的半途设置一常闭型吹送控制阀11。

根据从控制单元20输出的吹送控制信号来控制吹送控制阀11的开度。

将油箱5中产生的燃油蒸汽通过蒸发通道6导入到罐体7中，以被吸收性地收集在罐体7中。

当在内燃机1的工作过程中预定的吹送许可条件成立时，控制吹送控制阀11开启。

于是，结果内燃机1的进气负压作用在罐体7上，通过新鲜空气进气口9引入的新鲜空气对吸收在罐体7中的燃油蒸汽进行吹送。

包含所吹送的燃油蒸汽的吹送气体通过吹送通道10被吸入进气通道3中。

为了诊断燃油蒸汽吹送系统中是否发生泄漏，在罐体7的新鲜空气进气口9侧设置电机驱动的气泵13。

此外，还设置有电磁型切换阀14，该切换阀14将新鲜空气进气口9选择性地与外部空气连通孔12或气泵13的排气口相连。

切换阀14在其OFF状态下将新鲜空气进气口9与外部空气连通孔12相连，而在其ON状态下将新鲜空气进气口9与气泵13的排气口相连。

此外，还设置有空气过滤器17，该空气过滤器17由外部空气连通孔12和气泵13的吸气口所共用。

其中包含有微型计算机的控制单元20从多种传感器接收信号。

该多种传感器包括：曲柄角度传感器21，用于输出曲柄角度信号；空气流量计22，用于检测内燃机1的进气量；车辆速度传感器23，用于检测安装有内燃机1的车辆的行驶速度；压力传感器24，用于检测油箱5内部的气压；油量计25，用于检测油箱5中的剩余燃油量；以及电流传感器26，用于检测气泵13的电流。

控制单元20根据由该多种传感器检测到的内燃机工作状态来控制喷油阀4和吹送控制阀11。

此外，控制单元20还对气泵13和切换阀14进行控制，以诊断在燃油蒸汽吹送系统中是否发生泄漏。

图2的流程图表示泄漏诊断的细节。

在步骤S1中，读取由油量计25检测的油箱5中的剩余燃油量。

在步骤S2中，对诊断区域(该诊断区域包括吹送控制阀11的下游侧的吹送通道10、罐体7、蒸发通道6和油箱5)进行封堵，并且由气泵13对被封堵的诊断区域进行加压。

即，在控制吹送控制阀11关闭并且将切换阀14转换为ON状态之后，驱动气泵13，以将从气泵13排出的空气注入到被封堵的诊断区域中。

在步骤S3中，连续地读取并存储由压力传感器24检测的油箱5内的压力。

在步骤S4中，判断油箱5内的压力是否达到或者高于一标准压力。

如果油箱5(诊断区域)内的压力没有达到或者高于该标准压力，则控制进行到步骤S5。

在步骤S5中，判断由气泵13开始对诊断区域进行加压之后所经过的加压时间是否等于或小于一预先存储的上限时间。

如果在步骤S5中判断加压时间超过了该时间上限，则判断由于预定量或更多的气体从该诊断区域中泄漏出去，所以诊断区域内的压力在该上限时间内没有达到该标准压力。

在步骤S5中判断加压时间超过了该上限时间，则控制进行到步骤S6。

在步骤S6中，输出一诊断信号，诊断信号表示在诊断区域中存在直径为基准直径(例如，直径为0.04英寸)或更大的大泄漏孔。

另一方面，如果诊断区域中的压力在该上限时间内达到或者高于该标准压力，则控制进行到步骤S7。

在步骤S7中，计算诊断区域中的压力变化曲线的斜率(压力变化速度)。

获得压力变化曲线的斜率(压力变化速度)作为固定的短时间内的压力变化量。

在步骤S8中，计算诊断区域中的压力变化曲线的曲率(曲率＝压力变化加速度的绝对值)。

在步骤S9中，根据油箱5中的剩余燃油量设置将与该曲率进行比较的阈值。

这是因为被加压的诊断区域的空闲容积根据剩余燃油量而变化，并且由于空闲容积的变化而导致该曲率的变化。

换句话说，剩余燃油量越多，诊断区域的空闲容积越小，则将该阈值设置为较大值。

在步骤S10中，将在步骤S8中获得的曲率和在步骤S9中设置的阈值相互进行比较。

则，当在步骤S10中判断该曲率等于或小于该阈值时，换句话说，在油箱5中的压力是以基本上恒定的速度升高的情况下，控制进行到步骤S11。

在步骤S11中，输出表示没有泄漏孔的诊断信号。

没有泄漏孔的诊断结果表示下述诊断结果，该诊断结果表示没有泄漏孔，或者，即使有泄漏孔，该泄漏孔的直径也小于可允许的基准小直径(直径为0.02英寸)。

另一方面，当判断该曲率超过该阈值时，也就是说，在通过加压使压力升高的速度表现出逐渐降低的趋势的情况下，控制进行到步骤S12。

在步骤S12中，输出表示存在直径为0.02英寸或更大的泄漏孔的诊断信号。

图3是表示对于没有泄漏孔的情况、泄漏孔的直径为0.37mm的情况、泄漏孔的直径为0.54mm的情况、以及泄漏孔的直径为1.0mm的情况，在燃油温度为25℃并且剩余燃油量为10公升的条件下，通过气泵13进行加压时的压力变化的曲线图。

如图3所示，在没有泄漏孔的情况下，诊断区域中的压力以基本上恒定的速度升高。然而，泄漏孔的直径变得越大，诊断区域中的压力升高速度越低，并且在泄漏孔直径为1.0mm的情况下，诊断区域中的压力稍微升高，并且随后变得基本上恒定。

因此，根据诊断区域中的压力是否超过该标准压力(例如，在图3所示的示例中为2kPa)，可以判断是否存在直径超过1.0mm的大泄漏孔。

另一方面，在泄漏孔直径很小，并且因此诊断区域中的压力超过该标准压力的情况下，则利用压力变化曲线的曲率来判断是否发生泄漏。

即，在没有泄漏孔的情况下，诊断区域中的压力以基本上恒定的速度升高，而在存在泄漏孔的情况下，诊断区域中的压力升高的速度逐渐降低，此外，随着泄漏孔的直径增大，压力升高的速度降低得越多。

因此，在本实施例中，根据压力变化曲线的曲率(压力变化的加速度)来判断直径小于1.0mm(0.4英寸)的泄漏孔的存在。

这里，诊断区域中的压力变化受到燃油蒸汽的影响。但是，从图3所示的燃油温度为25℃的条件下的压力变化与图4所示的燃油温度为40℃的条件下的压力变化之间的比较可以明显看出，与压力变化量相比，压力变化曲线的曲率基本上不受燃油蒸汽的影响。

因此，在基于压力变化曲线的曲率的泄漏诊断中，不会由于产生燃油蒸汽而导致诊断精度的明显降低，因此能够精确诊断小直径的泄漏孔的存在。

顺便说一下，由于气泵13的负载根据诊断区域内的压力而变化，所以通过基于气泵13的负载的变化曲线的曲率进行泄漏诊断，可以进行与基于压力变化曲线的曲率的诊断相同的诊断。

图5的流程图表示第二实施例，在该实施例中，根据气泵13的负载来进行泄漏诊断。

在图5的流程图中，仅在步骤S3A、步骤S4A、步骤S7A、步骤S8A和步骤S10A与图2的流程图不同。

在图5的流程图中，将气泵13的负载用作为等价于油箱5中的压力(诊断区域中的压力)的数据。

在步骤S3A中，读取并存储由电流传感器26检测的电流(作为表示气泵13的负载的数据)。

在步骤S4A中，判断该电流(负载)是否达到或超过一基准值。

则，如果气泵13的电流(负载)在该上限时间之内的加压时间内达到或超过该基准值，则控制进行到步骤S7A，在步骤S7A中计算电流(负载)变化曲线的斜率(电流变化速度)。

此外，在步骤S8A中，计算电流(负载)变化曲线的曲率(电流变化的加速度)。

然后，在步骤S10A中，将根据剩余燃油量得到的阈值与步骤S8A中得到的曲率(电流变化的加速度的绝对值)相互进行比较，以诊断是否存在直径为0.02英寸或更大的泄漏孔。

根据第二实施例，无需使用压力传感器24就可以进行泄漏诊断。

在上述实施例中，将气泵13的电流用作为表示气泵13的负载的数据。但是，该构成还可以如下：将基于诊断区域中的压力对气泵13进行反馈控制时的气泵13的控制信号用作为表示气泵13的负载的数据。

此外，在上述实施例中，通过气泵13对诊断区域进行加压。但是，该构成还可以如下：通过气泵13来降低诊断区域中的压力。

此外，该构成还可以如下：在内燃机1的工作过程中封堵罐体7的外部空气连通孔，而且还将吹送控制阀11开启，以将内燃机的进气负压引导到诊断区域中，由此降低诊断区域中的压力。

在降低诊断区域中的压力的情况下，基于诊断区域中的压力降低地变化时的压力变化曲线的曲率来进行泄漏诊断。

本申请要求2003年5月29日提交的日本专利申请No.2003-152293的优先权，并且在此通过引用并入其全部内容。

虽然仅选取选定的实施例来对本发明进行说明，但是根据该公开内容，对于本领域的技术人员而言，在不脱离由附加权利要求限定的本发明的范围的情况下，显然可以对此进行各种变化和修改。

此外，对根据本发明的实施例的前述说明仅仅是为了说明的目的而给出的，其目的并不在于限制由附加权利要求及其等价物所限定的本发明。

Claims

1.一种燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，其中通过一蒸发通道将油箱中产生的燃油蒸汽收集在一罐体中，并且通过一吹送通道将收集在所述罐体中的燃油蒸汽吹送到内燃机的进气通道中，该泄漏诊断装置包括：

封堵装置，用于封堵一诊断区域，该诊断区域包含所述油箱、所述蒸发通道、所述罐体和所述吹送通道中的至少一个；

压力产生器，用于改变所述诊断区域中的压力；

压力检测器，用于检测所述诊断区域中的压力；以及

诊断单元，该诊断单元通过所述封堵装置封堵所述诊断区域，以通过所述压力产生器改变所述被封堵的诊断区域中的压力，并根据由所述压力检测器检测的压力来诊断所述诊断区域中是否发生泄漏，

其中所述诊断单元获得所述压力的变化曲线的曲率，并根据所述曲率与一阈值之间的比较来诊断是否发生泄漏。

2.根据权利要求1所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，还包括：

剩余量检测器，用于检测所述油箱中的剩余燃油量，

其中当所述油箱包含在所述诊断区域中时，所述诊断单元根据所述油箱中的剩余燃油量设置所述阈值。

3.根据权利要求2所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，

其中当所述剩余燃油量较大时，所述诊断单元将所述阈值设置为较大值。

4.根据权利要求1所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，

其中，所述诊断单元在所述诊断区域中的压力开始发生变化之后所经过的时间达到一预定时间时，将所述诊断区域中的压力与一预定压力进行比较，以在所述诊断区域中的压力没有达到该预定压力时，判断存在直径等于或大于一基准直径的泄漏孔，而在所述诊断区域中的压力达到该预定压力时，根据所述压力变化曲线的所述曲率，判断是否存在直径小于该基准直径的泄漏孔。

5.根据权利要求1所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，

其中所述压力产生器是气泵。

6.根据权利要求5所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，

其中所述压力检测器根据所述气泵的负载来检测所述诊断区域中的压力。

7.根据权利要求5所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，

其中所述气泵对所述诊断区域进行加压。

8.根据权利要求5所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，

其中所述气泵降低所述诊断区域中的压力。

9.根据权利要求1所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，

其中将所述内燃机用作为所述压力产生器，并且将所述内燃机的进气负压引入到所述诊断区域中，以降低所述诊断区域中的压力。

10.根据权利要求1所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，

其中当所述曲率大于所述阈值时，所述诊断单元判断发生泄漏。

11.根据权利要求1所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，

其中所述压力产生器是气泵，并且

所述封堵装置包括设置在所述吹送通道中的吹送控制阀和将所述罐体的新鲜空气进气口与所述气泵或外部空气连通孔相连的切换阀；并且

通过关闭所述吹送控制阀并且还通过所述切换阀将所述罐体的新鲜空气进气口与所述气泵相连，来封堵包含所述油箱、所述蒸发通道、所述罐体和所述吹送控制阀下游侧的所述吹送通道的区域作为一诊断区域。

12.一种燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断装置，其中通过一蒸发通道将油箱中产生的燃油蒸汽收集在一罐体中，并且通过一吹送通道将收集在所述罐体中的燃油蒸汽吹送到内燃机的进气通道中，该泄漏诊断装置包括：

用于通过外部压力产生源来改变所述被封堵的诊断区域中的压力的装置；

用于检测所述诊断区域中的压力的装置；

用于在通过所述外部压力产生源改变所述诊断区域中的压力的状态下计算所述诊断区域中的所述压力的变化曲线的曲率的装置；以及

用于根据所述曲率与一阈值的比较来诊断是否发生泄漏的装置。

13.一种燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，其中通过一蒸发通道将油箱中产生的燃油蒸汽收集在一罐体中，并且通过一吹送通道将收集在所述罐体中的燃油蒸汽吹送到内燃机的进气通道中，该泄漏诊断方法包括如下步骤：

封堵一诊断区域，该诊断区域包含所述油箱、所述蒸发通道、所述罐体和所述吹送通道中的至少一个；

使用外部压力产生源来改变所述被封堵的诊断区域中的压力；

检测所述诊断区域中的压力；

计算所述诊断区域中的所述检测的压力的变化曲线的曲率；以及

根据所述曲率与一阈值的比较来诊断是否发生泄漏。

14.根据权利要求13所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中封堵所述诊断区域的所述步骤封堵包含所述油箱的所述诊断区域；并且

还包括以下步骤：

检测所述油箱中的剩余燃油量；以及

根据所述油箱中的所述剩余燃油量设置所述阈值。

15.根据权利要求14所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中设置所述阈值的所述步骤在剩余燃油量较大时将所述阈值设置为较大值。

16.根据权利要求13所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中诊断是否发生泄漏的所述步骤包括如下步骤：

测量在使用所述外部压力产生源开始改变所述诊断区域中的压力之后所经过的时间；

在所述经过的时间达到一预定时间时，判断所述诊断区域中的压力是否达到一预定压力；

当所述诊断区域中的压力没有达到所述预定压力时，判断存在直径等于或大于一基准直径的泄漏孔；

当所述诊断区域中的压力达到所述预定压力时，计算所述压力变化曲线的曲率；以及

根据所述计算的曲率，判断是否存在直径小于该基准直径的泄漏孔。

17.根据权利要求13所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中改变所述诊断区域中的压力的所述步骤使用气泵作为所述外部压力产生源。

18.根据权利要求17所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中检测所述诊断区域中的压力的所述步骤根据所述气泵的负载来检测所述诊断区域中的压力。

19.根据权利要求17所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中改变所述诊断区域中的压力的所述步骤使用所述气泵对所述诊断区域进行加压。

20.根据权利要求17所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中改变所述诊断区域中的压力的所述步骤使用所述气泵降低所述诊断区域中的压力。

21.根据权利要求13所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中改变所述诊断区域中的压力的所述步骤使用所述内燃机作为所述外部压力产生源，并且将所述内燃机的进气负压引入到所述诊断区域中，以降低所述诊断区域中的压力。

22.根据权利要求13所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中当所述曲率大于所述阈值时，诊断是否发生泄漏的所述步骤判断为发生泄漏。

23.根据权利要求13所述的燃油蒸汽吹送系统的泄漏诊断方法，

其中封堵所述诊断区域的所述步骤包括如下步骤：

关闭设置在所述吹送通道中的吹送控制阀；以及

将作为外部压力产生源的气泵与所述罐体的新鲜空气进气口相连。