TW505783B - Detecting vapor leakage in a motor vehicle fuel system - Google Patents

Description

505783 A7 _ B7_____ 五、發明說明（丨） 發明背景 在汽車之製造中，且尤其是藉諸如汽油之電動機液體 、 燃料所供能之汽車，最近已需提供一種車裝的診斷系統， 用於偵測汽車上之燃料氣體排放控制系統之故障或滲漏。 .除了偵測連接氣體儲存罐至引擎入口之用於在操作期 間沖洗從該儲存罐至引擎之燃料氣體之冲洗控制閥外’此 用於燃料氣體排放系統之車裝的診斷裝置已造成偵測燃料 箱、氣體儲存罐以及連接該燃料箱與該儲存罐之儲存罐冲 洗閥及通氣導管中之燃料氣體滲漏的需求。 隨著用於汽車引擎之電性控制之燃料噴射器的到來， 已可以以電子控制器來提供引擎中燃燒的電子式管理，該 電子式管理包含在操作期間電性地控制將燃料氣體從儲存 罐饋入引擎內，因此，已採用電性操作之冲洗控制閥於該 儲存罐之上。 此外，用於在加油操作期間使燃料氣體之逸出最小化 之需求，及用於從該燃料箱至該儲存罐之氣體通氣口須在 汽車翻覆事件中關閉之需求均已產生閥門設置之需要，該 閥門設置必須穿過該箱或該注油器頸中之開口或在從該箱 到該儲存罐之線管中安裝；此外，電性燃料噴射器之降臨 已需要電性操作之燃料泵，其係穿過燃料箱中之接達開口 而予以安裝。因此，由於所採用材料之振動及劣化，燃料 供應及氣體排放控制系統之複雜性已需要許多連接及密封 ’此係考量在長畤間操作中會遭遇之滲漏問題。尤其在使 用塑膠材料處，滲漏已成問題，該等塑膠材料會在長時間 3 :紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ挪公楚) ' :·,· . . ;'··· I I I — I I — I 1 I I I I - I I I 1 I I I ^ ·111111--I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 505783 A7 ___________ B7 — 五、發明說明（/) 曝露於燃料而遭受到吸收及膨脹。 因此，已需提供一種偵測燃料及氣體通氣口系統之氣 體整體性之故障的方式，或換言之.，提供用於燃料/燃料 氣體排放控制系統中所採用之任一元件中滲漏偵測的能力 。當周圍狀況趨於升高之溫度時，尤其係因燃料箱靠近引 擎排氣系統之故，亦會發生在正壓下之燃料氣體之滲漏。 當該系統係因長時間使用於溫暖氣候狀況下之後冷却且特 別是在燃料箱由於靠近引擎排氣系統而正常地加熱狀況下 ，因而承受次大氣壓力時，亦會發生大氣空氣滲漏進入燃 料系統之現像。 因此，已企望於提供一種簡單、相當低成本之偵測氣 體滲漏存在於汽車燃料/燃料氣體排放控制系統中之方式 ，以及提供滲漏之指示，以使汽車操作者可送修該故障情 形。 發明槪要 本發明藉提供一種電性操作之診斷閥於用以儲存燃料 氣體所採用之氣體儲存儲存罐之冲洗空氣入口中，而在引 擎停機之期間解決上述於汽車的燃料氣體排放控制系統中 偵測滲漏之問題。該診斷測試閥係電性地操作且藉電子引 擎操作/排放控制器予以控制，因而使提供車裝診斷能力 以於燃料氣體排放控制系統中之偵測氣體滲漏的成本最小 化。 本發明包含一可遠距地致動之診斷閥及一配置於燃料 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 〆〆乂--------^---------$ 11 t Γ请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 505783 A7 _________B7__ 五、發明說明（3 ) 箱中用以感測該箱中之燃料氣體溫度的溫度感測器，在引 擎停機之後，該診斷閥偏置之開口可遠距地致動及關閉且 保持關閉直到該溫度感測器指示該箱中之閥的溫度已冷却 一預定量之時爲止。然後遠距地將該診斷閥解致動，且若 足夠之次大氣壓力（真空）由於冷却而存在於該燃料氣體 中之時，該次大氣壓力會作用在該診斷閥之上以壓倒該偏 置而維持該閥於關閉之位置中。提供一種用於偵測閥位置 之裝置而該裝置將提供一電性信號到控制器以指示次大氣 壓力（真空）之存在及藉此確定該氣體排放系統之整體性 。然而如果在診斷閥解致動時，閥位置偵測器指示出閥已 在彈簧偏置之下返回到開啓位置，則系統控制器可操作以 確定滲漏已發生而提供一故障指示至汽車操作者。 在目前較佳之實施中，該診斷閥係電磁螺管操作式； 以及該閥_ 位置偵測器採用一裝置以用於藉電性地確定該電 磁螺管在去能及加能狀態中之電感而電性地確定該電磁螺 管電樞/閥位置，或在一替代之實施例中，當該電磁螺管 係在關閉位置中時，其致動或解致動一開關。本發明因此 供了一種獨到及新穎且簡單及相當低成本之用以診斷汽車 上之燃料氣體排放控制系統中滲漏存在之技術。 圖式簡單說明 第1圖係本發明使用於汽車燃料箱/氣體排放控制系 統中之示意圖； 第2圖係第1圖之系統之控制器操作的流程圖； 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱)'' — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -« Γ 訂： -1線· 505783

五、發明說明（） 第3圖係第1圖之診斷閥之一替代實施例的剖面圖； 第4圖係用於第1圖之閥之位置偵測器另一實施例的 示意圖；以及 第5圖係第2圖之子程序的流程圖。 元件符號說明 -------------Γ*; ·--II---^ 0 1 .------I 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 燃料箱 2 氣體儲存罐 3 浮動型翻轉閥 4 氣體管理閥 5 引擎之入口 7 導管 10 本發明 12 ， 12， 電子式控制器 14 溫度感測器 16 遠距致動之診斷閥 22，24 引線 26 螺管線圈 28 電樞 30 閥元件 31 彈簧 32，44 導管 34 彈簧 36 濾淸器 38 閥室 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 505783 A7 B7 五、發明說明（4 ) 37 氣門管 40 閥體 42 大氣之空氣入口 46 真空連接器氣門 50 環形閥座 52 繞線管及電樞導件 .54 舌簧開關 60 驅動器電路 62 第二電路 發明詳細說明 參閱第1圖，本發明係爲實施於一汽車燃料箱及氣體 排放控制系統中，該系統係採用一燃料箱1及一氣體儲存 罐2，一¥動型翻轉閥3，及一被連接以用於控制燃料氣體 流至引擎5之入口之氣體管理閥4。典型地，該儲存罐係 經ώ導管7連料箱i之內部液體準位上方之 鐘形氣室中的閥3。大致地，本發明係表示於1〇之處且包 含一電子式控制器I2，〜被趣接以感測燃料箱丨之頂部中 燃料氣體溫度之溫度感測器14，以及一大致地表示於16 的遠距致動之診斷閥。 在目前較佳之實施中，該溫度感測器I4包含—藉引 線18_，2〇連接於該控制器卖Ecu 12之熱阻器。 該診斷或測試閥16係藉引線22，24連接於控制器I2 且較佳地由一螺管線圈26所操作，有效地用於移動連接於 張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -ϋ 1· n n n n n &_eJ· n ϋ _i_— n n n n I ϋ n I n I n n n n ϋ n n n n a— n ϋ l n n ϋ n ϋ · 505783 A7 ______B7_____ 五、發明說明（） 一閥元件30之一電樞28，該閥元件可以與該電樞一起移 動的以用於開啓及關閉將該閥連接於儲存罐2入口之導管 32。一彈簧~34會藉相關連於該儲存罐2中之所企望的真空 或次大氣壓力來偏置閥元件30於開啓位置。閥16具有透 過濾淸器36而連接於大氣之入口。 閥16具有配置於一閥室38之閥體中的可移動閥元件 30，該閥室38係形成於連接於導管32之一氣門管37末端 周圍，以及藉此使該閥元件30回應於該閥室中之流體壓力 而關閉於該氣門管37之上。 參閱第3圖，診斷閥16係顯示於一實施例之中，其 中閥體40具有一連接於導管44之大氣之空氣入口 42，而 該導管44則連接於空氣濾淸器36。該閥體具有一形成於 其上之適合於連接於導管32及儲存罐2之真空連接器氣門 46。真空入口 46係連接於閥室38，其中彈簧31偏置閥元 件30於向上之位置或以遠離於形成在閥室38之上端中之 環形閥座50之方向偏置。閥元件30係連接於電樞28之一 端，該電樞28則容納於一安裝在繞線管及電樞導件52之 上的線圈26中。較佳地該電樞導件之上端封閉而具有一安 裝毗鄰於該處之舌簧開關54，該舌簧開關54係藉電樞向 上移動而可操作爲關閉，使得該電樞之磁極毗鄰於該舌簧 開關及磁性地關閉該開關以達成一故障指示電路（未圖示 )於該控制器12，。該閥16具有分別地連接於引線22， 24到控制器12之線圏端子56，58。將瞭解的是，需額外 之端子（未圖示）以用於連接至舌簧開關54。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 丨 I I I I 丨 I i · 1 I I I I I I 訂---------線丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 505783 A7 ------- -B7_______ 五、發明說明（） 閥30之向上或開啓位置，以及電樞28之向上位置係 顯不於第3圖之虛線輪廓中。 參閱第4圖，顯示診斷閥16,之一替代的實施例，其 中控制器12,包含一驅動器電路60，其係可操作以完成螺 管線圈26之遠距致動及解致動，用於遠距地開啓及關閉該 閥。該控制器12,包含一第二電路62，其係可操作以測量 致動及解致動情況二者中之線圈26的電感及比較所測量之 値與儲存之値以確定該電樞之位置。用於電性地完成此項 、動作之技術係熟知於本項技術中且將爲簡化而省略之。所 以’第4圖之配置係視爲該診斷閥之一替代性實施例16, ，因爲該舌簧開關54已自實施例16’省略。 參閱第3圖，閥座50之直徑係選擇使得當該閥致動 且閥元件30位於該座50上之時，若在該儲存罐中之次大 氣壓力，或換言之，在氣門46中之真空信號低於典型地在 大約水壓力之8至10英寸（2至2.5KPa)之預定値時，作 用在該閥元件30上之壓力係足以克服彈簧31之偏置而保 持該閥於關閉位置；若該次大氣壓力上升至真空之預定準 位之上時，彈簧31係操作而向上地移動該閥30至虛線輪 廓中所示之位置且該電樞會使舌簧開關54致動。將理解的 是，上述閥元件及電樞之功能係相同於第4圖之配置；亦 將理解的是，此處所描述之閥位置偵測器並非唯一可用於 偵測該電極樞之位置的技術，例如可選擇性地使用包含光 學偵測法之光學偵測技術。 亦將理解的是，該診斷閥16無需爲一電磁螺管操作 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " "" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -n n n n n ^-OJ· ϋ Γ— ϋ n n I n I n - 505783 / _______B7_____ 五、發明說明（$ ) 閥；例如可採用諸如雙金屬之其他形式的閥操作器。 參閱第2圖，控制器12之操作係以流程圖形式予說 明，其中本發明之診斷系統1〇係在步驟60操作於引擎停 機時，.且在步驟62進行到測量燃料準位，以及在步驟64 詢問是否該燃料箱已在引擎停機之後加油。若該箱已再加 油且在步驟64確定爲肯定，則接著在步驟66處該系統會 進入時間延遲且在該時間延遲之後回到步驟62。在本發明 之此實施中，該時間延遲係設定約爲1小時。若在步驟64 確定爲否定時，則系統進行到歩驟68，讀取例如由熱阻器 14所測量之箱中之燃料氣體的溫度且儲存該讀數爲I。 接著，該系統在步驟70以大約5分鐘之時間延遲’ 而接著進行至步驟72處以再次讀取氣體溫度且儲存該値爲 T2。然後，該系統進行至步驟74且詢問是否T2小於T!， 或換言之」是否在該箱中之氣體已冷却，若在步驟74確定 爲否定時，則系統回到步驟70。然而，若在步驟74確定 該氣體已冷却時，則系統進行至步驟76及藉施加正的或順 向直流電流於該線圈而加能於診斷閥16之線圏26及關閉 該閥。 然後，該系統進行至步驟78及讀取該箱中液體燃料 之準位且儲存該讀數爲“h” 。接著，該系統進行至步驟 80及讀取藉熱阻器14所感測之燃料氣體的溫度且儲存該 値爲T3 ’然後，該系統進f了至步驟82且確疋對於該箱中 之氣體數量而言是否該箱中之氣體已充分地冷却，以到達 如前文所述之箱中之所企望的壓力降落。 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · .*線- 505783 A7 ______B7____ 五、發明說明（' ) * 參閱第5圖，進一步詳細地顯示步驟82之次程序， 其中該系統將從氣體體積Vv之値的對照表來確定箱中在液 體準位上方之氣體體積，當成計算自已知之箱幾何形狀之~ 燃料箱h中之液體準位的函數，接著該系統進行至步驟86 以及從下一式計算出溫度T3之氣體壓力， 其中R係通用或Rydberg (里德伯格）氣體常數以及 N係Avogadro (爾沃格卓）數。 接著，該系統進行至步驟88及計算乃之氣體壓力Pvl ;以及接著進行至步驟90且藉減去步驟86中T3時所計算 之氣體壓力自步驟88中几時所計算之壓力而計算出箱中 壓力之改，養）Ρ，因此，）Ρ係由於在系統中無滲漏時所提 供之溫度改變所預期之箱中的壓力降落。接著該系統進行 至步驟92且比較所計算之壓力差異）ρ與所企望之臨限値 〇 參閱第2圖，若步驟82確定爲否定時，系統會回到 步驟78。然而，若步驟82確定爲肯定且箱中之氣體已冷 却至少一所企望之臨限値之量時，該系統會進行至步驟92 且藉關閉至螺管線圏26之電流而解致動該診斷閥16。接 著，系統進行至步驟96及藉確定是否開關54係開啓或關 閉或選擇性地藉比較關於第4圖所述之測量的電感値來讀 取該閥的位置。然後，該系統進行到步驟98及詢問是否該 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) " " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^_eJ· I MM MM I μ·· ·蜃 n f / t K— n I n n n n n n n flu ·1« HI n n I I «1 ϋ n ϋ ϋ «I - 505783 A7 ---------- -B7_ 五、發明說明（) #斷閥關閉’若未關閉時，該系統會在步驟100提供故障 或渗漏指示；然而，若該系統在步驟98處確定該閥已關閉 日寸丄該系統進行而在步驟102處提供無滲漏存在之指示且 接著進行至步驟104及使至螺管26之電流極性反向而驅動 該閥16至開啓位置。 _ 因此，本發明提供一種簡單及相當低成本之方式而執 行杉斷測試於燃料箱氣體系統以確定是否該系統遭受滲漏 ° 之空氣入口閥係以一預定之力偏置開啓且在引擎停 機之後遠距地致動於關閉位置。監看燃料箱中燃料氣體之 冷却’當該氣體已冷却一所企望之量時，由該氣體壓力之 改變所形成之真空會操作性地保持該閥關閉；若該系統滲 時’則氣體之壓力將不會降落至所預期之真空準位，而 彈簧將驅使該閥開啓，其接著會藉一閥位置偵測器來確定 而指示該_滲漏存在。 雖然在上文中本發明已對列舉之實施例予以說明，但 將理解的是，本發明能加以修正及變化且爲申請專利範圍 所界定。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------ri--------^---------線-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 505783 A8B8C8D8 % 六、申請專利範圍 ' 3 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 1·一種偵測具有一氣體儲存罐形式之汽車燃料箱氣 體管理系統中之氣體滲漏的方法，包含： (a) 於該儲存罐之空氣入口中配置一閥及於該閥中提供 一流體壓力回應元件且以一預定之力偏置該元件於開啓位 置； (b) 感測該箱中之燃料氣體溫度及當該箱溫度已降低一 預定量時遠距地致動該閥於關閉位置； (c) 施加該箱壓力於該壓力回應元件且克服該預定力， 及當該箱氣體壓力低於某一次大氣氣體壓力時保持該閥關 閉，而若該箱氣體壓力升高於該某一次大氣壓力之上時則 以該預定力來開啓該閥； (d) 偵測該閥之位置且藉此確定該閥係開啓且滲漏係存 在於該系統中；以及 (e) 當該滲漏存在畤提供一故障指示。 線 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該關閉該 閥一預定時間間隔之步驟包含電性地加能該閥。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該關閉該 閥一預定時間間隔之步驟包含電磁地致動該閥。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該感測燃 料氣體溫度之步驟包含配置一熱阻器於該箱之頂部。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該配置一 閥之步驟包含配置一螺管操作閥，以及該感測閥位置之步 驟包含感測該螺管電樞之位置。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該配置一 _____ 1 表纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297¾^) 505783 C8 ' D8 六、申請專利範圍 閥之步驟包含配置一螺管操作閥，以及該感測閥位置之步 驟包含以該螺管電樞移動一電性接點。 7 ·如申請專利範圍第Μ項之方法，其中，該感測閥 位置之步驟包含電感地耦合於一可移動之構件。 8 ·如申請專利範圍第ί項之方法，其中，該遠距地 致動及關閉該閥之步驟包含電性地加能一螺管閥操作器。 9 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該遠距地 致動及關閉該閥之步驟包含以一方向之直流電流來電性地 加能一螺管；以及若該閥在一預定時間間隔之後並未再開 啓時，以相反於該一方向之直流電流來電性地加能該螺管 0 10·—種用於偵測汽車燃料箱與氣體冲洗控制系統 中之氣體滲漏之配置，該汽車燃料箱與氣體冲洗控制系統 係具有一連接至該箱中之一氣體通氣閥及一車裝之引擎診 斷系統之空氣沖洗儲存罐，該配置包含： (a) —遠距控制閥，配置於該儲存罐之冲洗空氣入口中 (b) —溫度感測器，配置用以感測該箱中之燃料氣體的 溫度及可操作地提供一輸出以指示所感測之溫度； (c) 一遠距操作診斷閥，配置於該儲存罐之該冲洗空氣 入口中，該測試閥元件以一預定力偏置於開啓狀況，以及 當該氣體壓力到達一預定之臨限値之時，可操作地藉遠距 操作而回應爲關閉及回應於該儲存罐中之該氣體壓力而保 持於關閉位置； __ ___2__ 尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格(210 X 297公^ --------------------------θν---------------訂：!.------------線—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 505783 Λ A8B8C8D8 六、申請專利範圍 (d) 可操作地提供該閥元件之位置的指示裝置； (e) —控制器，接收該溫度感測器輸出且可操作地以於 制動時完成該診斷閥之該遠距關閉，其中，當汽軍引擎停 機時，該控制器係可操作地回應所感測之氣體溫度之降低 而致動該閥到該關閉位置且維持該閥受致動直到該氣體溫 度已降低一預定增量爲止，藉此該控制器遠距地解致動該 閥；以及 (f) 若該氣體壓力未到達該預定臨限値以作動該壓力回 應閥元件及克服該偏置力且維持該閥關閉時，該控制器會 回應閥位置之指示而指示滲漏之情形。 1 1 ·如申請專利範圍第10項之配置，其中，該測 試閥係螺管操作式。 1 2 ·如申請專利範圍第10項之配置，其中，可操 作以提供閥元件位置之指示的該裝置包含一藉該閥元件之 移動所致動之開關。 1 3 ·如申諝專利範圍第10項之配置，其中，該測 試閥係螺管操作式，以及可操作以提供閥元件位置之指示 的該裝置包含可操作以確定該螺管之電感的裝置。 ____ 3 度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇χ 297Χ^Τ --------------------If ................訂—------------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)