CN1749726B - 用于车辆的燃料蒸汽检测系统 - Google Patents

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Abstract

电动机或发电机被用于在发动机没有运行时旋转车辆的内燃发动机，以在蒸汽控制系统内抽真空。然后，监测真空泄放，以确定在控制系统中不可接受的情形是否存在。在车辆处于空闲或处于电驱动操作模式时，可实施蒸发燃料排放物测试。

Description

用于车辆的燃料蒸汽检测系统
技术领域
本发明总的涉及用于车辆的排放控制系统，以及更具体地涉及检测车辆的蒸发燃料排放的方法。
背景技术
在由内燃发动机提供动力的机动车辆中，防止蒸发燃料即燃料蒸汽被从油箱排放到大气中的蒸发排放控制系统是已知的。这些控制系统一般包含控制蒸发排放操作的几个主要部件：蒸汽控制阀、蒸汽管理(management)阀和用于吸收蒸汽的碳炭罐。
有时，燃料蒸汽不适当地被排出，导致降低的发动机性能和蒸汽排放进大气中的可能性。已在蒸发排放控制系统中设计了多种机载(on-board)诊断系统，用于检测这种排放，以便可采用适当的修正措施。
常规的排放控制可包含：(1)连接至蒸汽控制系统的发动机进气歧管，以在控制系统上抽取真空，(2)密封蒸汽控制系统和/或，(3)排放(bleed off)和监测在控制系统中产生的真空。在仅由内燃发动机提供动力的车辆中，这些步骤仅能够在发动机运行时被实施。为协调发动机控制系统和蒸汽排放控制系统的需求，测试过程在两个系统上设置约束。
在既使用内燃发动机、又使用电力驱动电动机的混合动力车辆中，这些问题被加剧。在工作于内部燃烧(IC)模式时，混合动力车辆倾向于在节流阀(throttle)打开相当大的条件下运行相当多的周期，以最大化运行效率。然而，在打开或接近完全打开的节流阀处，进气歧管压力是较低的，限制了发动机在蒸汽排放控制系统中抽取真空以便于排放检测的能力。
因此，在该领域中需要一种在发动机没有运行时能够有效实施排放检测的方法。本发明试图满足该需要。
发明内容
提供一种方法，用于在发动机没有运行时检测内燃发动机驱动的车辆的燃料蒸汽排放物。检测测试可在车辆不工作时被实施，或者在车辆由可替换的驱动源提供动力时被实施，所述可替换的驱动源例如与燃料电池组(battery fuel cell)或其他电力功率源组合的电动机。依据本发明的一个实施例，该方法有利地使用以电动机模式运行的机载电机来旋转没有运行的IC发动机，以在蒸汽排放控制系统上抽真空，然后该真空被监测以诊断车辆排放控制系统的适当操作。
依据本发明的第一个实施例，提供一种在发动机没有运行时检测内燃发动机的燃料蒸汽排放物的方法。该方法包括：关闭用于控制燃料蒸汽排放物从该系统中的泄漏的第一阀门，关闭节流阀以防止空气通过节流阀进入发动机，打开燃料蒸汽管理阀以连接发动机和控制系统，旋转发动机以降低控制系统中的燃料蒸汽压力，然后关闭蒸汽管理阀和测量控制系统中的蒸汽压力，系统压力的变化指示控制系统中的可能的不可接受情形。通过移动节流板至阻挡气流进入发动机的进气歧管的关闭位置来关闭节流阀。使用电驱动电动机或作为驱动电动机运行的机载发电机实施发动机的旋转。所述检测方法可被用在混合动力车辆中，在该混合动力车辆中电驱动电动机或发电机被用作动力源，以在蒸发燃料排放物测试期间旋转IC发动机。
依据本发明的第二个实施例，提供一种在混合动力车辆的燃料蒸汽排放控制系统中检测燃料蒸汽排放物的方法，该混合动力车辆具有内燃发动机和电驱动电动机。该方法包括步骤：确定IC发动机是否运转，当确定IC发动机没有运转时关闭排放控制系统，打开燃料蒸汽管理阀，连接发动机和排放控制系统，旋转发动机以降低排放控制系统内的燃料蒸汽压力，关闭燃料蒸汽管理阀，然后测量控制系统内的蒸汽压力以确定是否存在蒸发燃料排放物。
通过考虑本发明优选实施例的详细说明，本发明的这些非限制性特征、还有其他优点可被更好地理解。在这个说明的过程中，经常参考附图。
附图说明
图1是具有燃料蒸汽排放控制系统的混合动力车辆的组合框图和示意图；和
图2是显示形成本发明优选实施例的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
首先参考图1，车辆被装备总的由标记10指示的蒸发、燃料蒸汽排放控制系统。在说明的实施例中，车辆是由内燃发动机38和电动机50驱动的混合动力型，该内燃发动机38和电动机50通过一组齿轮42驱动一个或多个牵引轮44。电动机50由存储在电池46中的能量提供动力，该电池46的DC输出通过换流器48被转变为AC。电动机50可工作在再生(regenerative)模式中以产生用于给电池46充电的电能。另外，发电机40也可产生电能并被发动机38直接驱动或通过齿轮组42被驱动。发电机40也可作为电动机操作，其能够通过直接驱动连接或经由齿轮组42旋转(转动曲柄)IC发动机38。上述驱动组件由电子发动机控制(EEC)34控制，该电子发动机控制(EEC)34也可控制排放控制系统10的运行。
排放控制系统10包含油箱12，该油箱12具有与一个或多个蒸发炭罐16和发动机38的进气歧管14相联通的上部内容积(upper internal volume)。油箱12给发动机38提供燃料，并通常包含蒸汽换气阀18及翻车安全阀20。油箱12可还包含与油箱盖结合为一体的真空安全阀22，用于防止过度真空或压力被施加至油箱12。油箱12另外包含用于监测油箱压力或真空并给EEC 34提供相应输入信号的压力传感器24。压力传感器24可被直接安装进油箱12中或远离安装并由线连接至油箱12。
蒸发炭罐16被用于截获并随后使用从燃油箱12中排出的燃料蒸汽。蒸发炭罐16通过炭罐换气阀(CVV)26被连接至大气。过滤器28可设置于CVV26和大气之间用于过滤吸入蒸发炭罐16中的空气。CVV 26可包括经由连接至CVV 26的电连接由EEC 34控制的通常打开的电磁阀。
蒸汽控制阀(VMV)30被连接在进气歧管14和油箱12及蒸发炭罐16之间。VMV 30可包括通常关闭的真空操作电磁阀，该真空电磁阀也由EEC 34激励。在VMV 30打开时，进气歧管14的真空从蒸发炭罐16吸入燃料蒸汽，用于在发动机18的气缸中燃烧。在EEC 34解除对VMV 30的激励时，燃料蒸汽被存储在蒸发炭罐16中。
系统10可另外包含服务口32，该服务口32连接在VMV 30和油箱12及蒸发炭罐16之间。该服务口32帮助操作者对排放控制系统10实施诊断，以辨别故障。
除了控制CVV 26和VMV 30，EEC 34还控制形成节流阀体(未显示)的一部分的节流板36，该节流阀控制进入进气歧管14的空气的流动。
在车辆运行的任何时间，EEC 34可执行一系列常规诊断测试，以确定排放控制系统10是否正常工作。这些诊断测试可包含总的蒸发燃料排放物检测和小的蒸发燃料物排放检测。然而，依据本发明的方法，可在发动机38没有运行时执行诊断测试以确定在控制系统10中存在蒸发燃料排放物的可能性，例如在车辆在电动机50的动力下被驱动时或者在车辆静止并且IC发动机38被关闭时的情况。
现在还通过参考图2，本发明的方法可被更好被理解，图2显示包括本方法的步骤的流程图。蒸发燃料排放物检测方法开始于步骤52，并且响应于由EEC 34或其他机载控制器产生的初始信号，所述控制器启动周期性诊断测试。在步骤54处开始确定根据当前车辆操作状况或历史数据是否需要进行蒸发燃料排放物测试。例如，预先编程的指令可指示在车辆点火启动之后十分钟内执行蒸发燃料排放物测试。假如确认蒸发燃料排放物测试将要被启动，则在步骤56确认一系列运行条件的存在。例如，在蒸发燃料排放物测试进行之前，必须确认：油箱12内的压力在预定的范围内、没有传感器或激励器故障、油箱12最近没有被加油、发动机控制处于闭环模式中以及车辆处于空闲状态。进一步确认：周围空气压力足够高、周围温度在预定的范围内、累积发动机运行时间足够低以及油箱12内燃料的液面在特定范围内。
一旦在步骤56中确认上述条件，在步骤58，确定IC发动机38是否在运行。假如发动机38在运行，然后EEC 34启动控制系统10的常规蒸发燃料排放物测试。然而，假如在步骤58确定发动机没有运行，然后本发明的方法的以下步骤被执行以实施蒸发燃料排放物测试。
首先，在步骤62，确定电池46是否具有预定范围内的充电状态(SOC)。假如电池SOC不在预定的范围内，过程返回至步骤54。然而，假如电池SOC在预定的范围内，然后过程进行至步骤64，在步骤64中CVV 26和节流板36都被移动至其关闭位置。随着CVV 26和节流板36都被关闭，排放控制系统10被有效地从大气关闭，由于大气不能通过CVV 26进入该系统，则新鲜空气不能进入进气歧管14。
接下来，在步骤66，VMV 30被打开，将发动机38置于与控制系统10内部流体连通的状态。然后，在步骤68，发电机40被作为电动机工作，以旋转或“用曲柄发动(crank)”发动机38，引起发动机的活塞往复运动，该往复运动又强制空气从活塞气缸中排出并进入排气歧管(未显示)。因此，发动机38的旋转降低了进气歧管14内的蒸汽压力，从而降低了包括排放控制系统10的管线和部件内的蒸汽压力。EEC 34监测控制系统10内的蒸汽压力，当这个压力下降至代表实施蒸发燃料排放物检测所要求的必要真空时，EEC 34发出指令给发电机40以停止旋转电动机38。然而，假如如步骤72中所示需要的真空度没有在预先选择的时限内产生，则蒸发燃料排放物检测方法被终止，并且跟随不同方案，例如在步骤74中进行常规的总的蒸发燃料排放物检测。
然而，假定发动机38的旋转在预先选择的时限内降低控制系统10内的蒸汽压力至预先选择的水平，则在步骤76关闭VMV 30，并且在步骤78终止发动机38的旋转。这时，进气歧管14与控制系统的其余部分隔离，EEC 34监测控制系统10内的真空泄放(bleed off)率。真空泄放率，即在控制系统中压力下降是在系统中可能有蒸发燃料排放物的指示。假如压力下降超过预先选择的比率，则在EEC 34内发布标志，该标志记录蒸汽蒸发燃料排放物要求校正操作的可能性。
根据前述说明，可以看到本发明的方法提供了非常简单的蒸发燃料排放物检测方法，该方法使用IC发动机38以在排放控制系统内产生真空，然后封闭控制系统，并随后监测该系统保持真空的能力。在用于混合车辆中时，可在发动机没有运行时采用电驱动电动机或发电机旋转IC发动机38以产生真空。虽然发电机40被披露作为用于旋转IC发动机38的发动装置，但是旋转也可以通过电动机20的动力来产生，该动力作为扭矩通过齿轮组42传递至IC发动机38的曲轴。
应当理解，被说明的具体方法和技术仅仅是本发明原理的一个应用的示例，在不脱离本发明的真实宗旨和范围的条件下，可对该方法和系统进行许多改变。

Claims (26)

1.一种当发动机不运行时在内燃发动机驱动的车辆的燃料蒸汽排放控制系统中检测蒸发燃料排放物的方法，包括步骤：
关闭第一阀，该第一阀用于控制燃料蒸汽从控制系统至大气的泄漏；
关闭发动机上的节流阀，以阻止空气通过节流阀进入发动机；
打开燃料蒸汽管理阀，连接处于不运行状态的发动机和控制系统；
使用辅助动力源旋转发动机以降低控制系统中的燃料蒸汽压力；和
测量控制系统中的蒸汽压力，所述压力的变化与控制系统中的燃料蒸汽蒸发燃料排放物有关。
2.依据权利要求1的方法，在所述旋转步骤和所述测量步骤之间另外包括步骤：
关闭蒸汽管理阀。
3.依据权利要求1的方法，其中关闭节流阀的步骤包括关闭节流板，控制空气流入发动机。
4.依据权利要求1的方法，其中旋转发动机的步骤包括使用电驱动电动机给发动机提供动力。
5.依据权利要求1的方法，其中旋转步骤持续预先选择的时间长度。
6.依据权利要求5的方法，其中测量蒸汽压力的步骤在预先选择的时间长度内连续地实施。
7.依据权利要求5的方法，另外包括在预先选择的时间期间后关闭蒸汽管理阀的步骤。
8.依据权利要求1的方法，其中旋转步骤持续预先选择的时间长度，该方法另外包括当测得的蒸汽压力低于预先选择的压力时关闭蒸汽管理阀。
9.依据权利要求1的方法，其中旋转步骤包括使用作为电动机操作的发电机为发动机提供动力。
10.依据权利要求1的方法，其中该方法另外包括在蒸汽压力已经被测量预先选择的时间长度后终止发动机的旋转。
11.依据权利要求10的方法，其中该方法另外包括在该发动机的发动机旋转被终止后，监测蒸汽压力。
12.一种在用于车辆的蒸发蒸汽控制系统中检测蒸发燃料排放物的方法，该车辆具有油箱、控制燃料蒸汽向排出口的流动的换气阀、具有进气歧管和用于控制空气流入进气歧管的节流阀的内燃发动机和用于控制燃料蒸汽在控制系统和发动机之间流动的蒸汽管理阀，该方法包括步骤：
关闭换气阀；
关闭节流阀，以阻止空气被吸入发动机；
打开蒸汽管理阀，以使进气歧管与控制系统流体连通；
使用辅助动力源旋转发动机，以在控制系统中产生部分真空；
关闭蒸汽管理阀；和，
测量控制系统内蒸汽压力的变化，蒸汽压力的变化指示控制系统中的蒸发燃料排放物。
13.依据权利要求12的方法，其中关闭节流阀包括关闭节流板，控制空气流入进气歧管。
14.依据权利要求12的方法，其中使用作为辅助动力源的发电机来实施旋转发动机。
15.依据权利要求12的方法，其中旋转步骤被持续，直到控制系统内的蒸汽压力被降低至预先选择的压力值。
16.依据权利要求12的方法，其中旋转步骤被持续预先选择的时间长度。
17.依据权利要求12的方法，其中该方法另外包括停止发动机的旋转，以及在旋转步骤停止后实施测量步骤。
18.一种在混合动力车辆的燃料蒸汽排放控制系统中检测蒸发燃料排放物的方法，该混合动力车辆具有内燃发动机和电驱动电动机，所述方法包括步骤：
确定内燃发动机是否运转；
假如确定内燃发动机没有运转，则关闭排放控制系统；
打开燃料蒸汽管理阀，连接发动机与排放控制系统；
使用辅助动力源旋转发动机，以降低排放控制系统内的燃料蒸汽压力；
关闭燃料蒸汽管理阀；和
测量排放控制系统内的蒸汽压力，蒸汽压力的变化指示在排放控制系统内的燃料蒸汽蒸发燃料排放物。
19.依据权利要求18的方法，其中关闭排放控制系统包括关闭连接排放控制系统与大气的阀门。
20.依据权利要求19的方法，其中关闭排放控制系统另外包括关闭发动机节流阀，以阻止空气流入发动机。
21.依据权利要求18的方法，其中关闭排放控制系统包括关闭发动机节流阀，以阻止空气流入发动机
22.依据权利要求18的方法，其中旋转发动机包括使用电动机驱动发动机。
23.依据权利要求18的方法，其中旋转发动机包括使用发电机驱动发动机。
24.依据权利要求18的方法，其中旋转发动机被实施预先选择的时间长度。
25.依据权利要求18的方法，其中旋转发动机被实施，直到排放控制系统中的蒸汽压力被降低至预先选择的压力水平。
26.依据权利要求24的方法，其中在蒸汽压力已经被降低至至少预先选择的压力水平后，测量蒸汽压力水平的步骤被实施。
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