用于为车辆消除碳氢化合物蒸气的方法和装置与流程

由车辆的燃料蒸发造成的排放物有害于健康并且产生对于使用者而言令人讨厌的汽油味道。为了克服这种讨厌的事，许多车辆现在装备有现今在所涉及的技术领域中被称为“罐”的汽油蒸气吸收器。考虑到法国文本中采用法国术语，法国术语“flacon”在此代之以“罐”来使用。

在混合动力驱动的情况下，在对车辆的纯电力使用过程中，如果汽油蒸气吸收器或罐被破坏或饱和，则必须启动热力发动机来将其净化，但是估算罐的充气状态是困难的。被破坏指的是罐的一种状态，其中经过其的汽油蒸气可能不再被吸收并且经由其通气孔逸出至大气。

在非混合动力驱动的情况下，当净化阀门打开时通过由氧探针观测的富余度偏差以发动机运转来检测罐充气的事实。在混合式发动机时，需要最小化启动热力发动机，因为混合技术的益处是放出尽可能少的污染气体并且消耗尽可能少的燃料。

文件US 8443787描述了一种汽油蒸气吸收器罐净化方法，该方法用于当热力发动机运行时根据燃料储箱中的条件来激活净化。之前披露的方法现在适用于混合动力驱动，其中热力发动机有规律地运行但是产生了许多问题，尤其是在插入式混合动力驱动的情况下，其有时可能出现直到热力发动机几乎从未或仅很少启动。

为了解决现有技术的问题，所描述的方法和装置旨在提供对罐充气的估算，其充分可靠以将启动数量调整至仅满足需要。这可以限制热力发动机的磨损、CO₂排放物和燃料消耗。

在插入式混合动力驱动的情况下，益处最大，因为在所有电动模式中的安装高自主性是延长纯电力使用车辆的原因。

为了解决所阐述的目的，本发明在于一种方法，该方法用于借助于被适配成吸收在包括至少一个热力发动机的用于车辆动力传动系的燃料储箱中产生的碳氢化合物蒸气的一个罐来消除蒸气，其特征在于，该方法包括多个步骤，这些步骤在于：

-检测碳氢化合物蒸气从所述储箱到所述罐的运动；

-当所述蒸气从所述储箱移动至所述罐时增加一个计数器值(计数器)；

-当该热力发动机启动时计算经过所述罐的气体体积的数量(nBV)，以便通过净化在该发动机方向上的所述汽油蒸气来减小该计数器的值。

具体地，借助于允许碳氢化合物蒸气从所述储箱移动至所述罐的一个校准阀门打开信号来检测碳氢化合物蒸气从所述储箱至所述罐的运动。

更具体地，通过在该阀门的下游侧上的压力值超过一个阈值来产生该校准阀门打开信号。

优选地通过追踪作为经过所述罐的气体体积的数量的函数的排放曲线来减少计数器的值。

当动力传动系是混合式时，该方法有利地包括多个步骤，这些步骤在于：

-检测一个非热驱动模式；

-检测该计数器值超过最大值；

-当所述计数器值超过最大值时产生一个请求以启动该热力发动机。

本发明还在于一种计算机程序，该计算机程序包括当在一台或多台计算机上运行所述程序时用于执行根据本发明的方法的这些步骤的多个程序代码指令。

本发明还在于一种装置，该装置用于借助于被适配成吸收在包括至少一个热力发动机的用于车辆动力传动系的燃料储箱中产生的碳氢化合物蒸气的一个罐来消除所述蒸气，其特征在于，该装置包括：

-用于检测碳氢化合物蒸气从所述储箱到所述罐的运动的器件；

-被连接至所述检测器件的一个计算机，从而当所述蒸气从所述储箱移动至所述罐时增加一个计数器值；

-被该计算机控制的一个阀门，从而当该热力发动机启动时致使一定量的气体体积经过所述罐，以便通过净化在该发动机方向上的所述汽油蒸气来减小该计数器的值。

具体地，用于检测碳氢化合物蒸气从所述储箱至所述罐的运动的器件包括一个校准阀门，允许碳氢化合物蒸气从所述储箱移动至所述罐的该阀门的打开发信号给该计算机。

更具体地，用于检测碳氢化合物蒸气的运动的器件包括在该阀门的下游侧上的一个压力传感器，从而发信号给该计算机代表该阀门的打开的一个压力值。

该计算机优选地包括一个存储器，该存储器包含可以通过根据经过所述罐的气体体积的数量追踪其来减小该计数器的值的一个排放曲线。

当阅读以下详细说明时本发明的其他特征和优点将变得清楚，为了对其加以理解应参照附图，在附图中：

-图1是代表用于车辆的混合动力驱动系统的简图，具有其燃料供应回路；

-图2和图3是根据本发明的碳氢化合物蒸气消除装置的简图；

-图4是示出了根据本发明的方法的步骤的流程图；

-图5是在充气和排放过程中罐的质量随时间演化的图表。

在说明的其余部分中，具有相同结构或相似功能的元件将用同一参考数字来指代。

图1图解性地示出了装备有混合动力驱动的车辆20，该混合动力驱动为了简化而特征为经由减速器10与已知的变速器21接合的单个电动机器8。该混合动力驱动还包括热力发动机9。热力发动机9与电动机器8和变速器10接合或无负载地运行。热力发动机9被发动机计算机11控制。混合计算机12管理在电动机器8与热力发动机9之间的转矩和动力的分布。

以上混合动力驱动仅通过图示的方式来描述。本发明同样可应用于其他类型的混合动力驱动，例如具有多个电动机器和/或例如与轮轴23而不是热力发动机所联接的轮轴22联接的一个或多个电动机器的那些混合动力驱动。

用于燃料、尤其用于汽油的储箱24使热力发动机9能够通过本身已知的方式经由泵25、管道26和注入器27来供应。

汽油蒸气吸收器或罐28具有存储形成在车辆20的储箱24中在汽油表面之上的汽油蒸气的功能，从而防止被排出的这些汽油蒸气进入大气之中。于是储箱24的通气孔经由管道31引至罐28。在罐28中包含的汽油蒸气在热力发动机9的方向上经由管道29有规律地净化，以便当启动热力发动机时将其燃烧。管道29排放在热力发动机9的支持燃烧的空气进气歧管32的上游侧上、在支持燃烧的空气流动速率调整阀瓣33的下游侧上，使得汽油蒸气与支持燃烧的空气混合的能量效应添加至经由注入器27为热力发动机9馈送的燃料的能量效应中。通过由发动机计算机11控制的净化电磁阀门30来计量来自罐28的蒸气。此外，通过布置在阀瓣33上游侧上的过滤器34通过其自身已知的方式来净化支持燃烧的空气。

如在图2中更详细示出的，罐28包括由注塑模制塑料外壳构成的本体1。本体1包含吸收剂2，尤其是活性炭。罐经由连接至管道31的储箱分接插管3以及连接至管道29的发动机净化分接插管4来连接至净化系统的其余部分。

图2中的罐28具有U形的构造。在净化阶段过程中(从左向右延伸的箭头)，蒸气从通气孔开口5在净化分接插管4的方向上行进。在充气阶段过程中(从右向左延伸的箭头)，蒸气从储箱分接插管3在通气孔开口5的方向上移动。

在排他的热力驱动的情况下，当车辆运动时热力发动机持续运转，通常可以通过打开由发动机计算机11控制的净化电磁阀门30来净化罐，该发动机计算机考虑这种情况以控制对发动机燃烧富余度的调整。

在混合动力驱动的情况下，由于热力发动机很少或减少的运行，存在的净化机会更少。于是有利地是通过低压校准阀门6来延迟罐的充气，其中校准值例如被标记为“pt”。本发明的装置值得注意之处在于，该装置装备有用于检测连接至发动机计算机11的阀门6打开和关闭的器件，从而检测阀门打开多久并且因此测量存储在计算机11的存储器(未示出)中的计数器中的累积充气时间。检测阀门6的打开和关闭的各种方式是可能的，例如为该阀门装备有与阀门6的关闭和打开相关来打开和关闭的整合电接触，或反之亦然。

在图2中示出的实施例中采用的检测器件包括位于阀门6的下游侧上的压力传感器7。有时一方面提供单独的校准阀门并且另一方面提供单个的压力传感器是更简单的，而不是设计装备有电接触并且以低成本校准至所需值的阀门。此外，由传感器7提供的压力值更代表罐与汽油储箱相连通的实际发端。当与阀门分离时，这种检测装置还可以分离压力传感器7在罐附近的位置以及校准阀门6在罐附近或在储箱附近的位置。

还可以采用其他检测器件，例如包括用于在阀门打开之后测量汽油蒸气的流量的流量计的那些检测器件。然而必须注意的是，使用简单且鲁棒的器件，从而不增加装置的非必要成本。

在累积充气时间(被标记为“计数器”并且由在下文中参照图4解释的机构连续更新)达到对应于被标记为“计数器.max”的极限充气时间的极限值时，认为罐接近于被破坏。然后发动机计算机11启动热力发动机9以在最早的时机(如果处于运动则在当时当处或者如果静止则在下一次运动时)在当时当处执行净化。在存在强制电动运行区域的事件中，例如在未来的一些城镇中，还可以提供的是当下一次移动在允许热运行的区域中时启动热力发动机。

在净化罐之后，如果完成净化(约20km或500BV的净化体积)则时间计数器重置为零，或者当净化停止时该时间计数器重置为对应于罐的充气的时间值。一旦启动发动机则存在多种方式来估算罐的净化状态，并且下文中解释的方法展示了本发明特定的共用于其的元件。被标记为BV(床体积，指包含在罐中的活性炭床的体积)的单位对应于经过罐的气体体积，其等于罐的内部体积，换言之等于一个“罐等效物”。因此500BV对应于经过罐的等于其500倍体积的气体体积。

安装在这两个计算机11、12之一上或在这两个计算机11与12之间共享的计算机程序包括用于当在一个或多个计算机上执行程序时执行以下参照图4解释的方法步骤的多个程序代码指令。

该方法的步骤基本上在于：基于对于罐的充气-排放曲线以及经过罐的以床体积表示并且标记为nBV的单独气体体积的数量，连续地测量和控制罐的充气状态，如在下文中参照图5解释的。由在支持燃烧的空气进气歧管32中的压力“pcol”和阀门30的打开程度“RCO”，计算经过罐的单独容积的数量是简单的。计算机11已经通过已知的方式采用在支持燃烧的空气进气歧管32中的压力“pcol”来控制发动机中的燃烧，例如，而不必详细讨论使计算机11获得在支持燃烧的空气进气歧管32中的压力值“pcol”的在文献中广泛可用的各种方式。控制受控电磁阀门30的计算机实际上知道其打开程度“RCO”，并且如果不是计算机11则可以经由CAN总线使其可用于计算机11。

从检测车辆开启点火的步骤100开始，如果已经开启点火则激活读取计数器的步骤101，并且如果没有开启点火则激活温度阈值检测的步骤111。

温度阈值检测步骤111的目的是监测环境温度T是否超过温度阈值(例如30℃)，高于该温度阈值则估算汽油蒸发的速率增加。

只要环境温度不超过温度阈值，步骤111就循环回步骤100。

如果环境温度T超过温度阈值，则激活计算机唤醒步骤112以唤醒计算机11，该计算机然后执行监测校准阀门6的打开的步骤113。如果借助于压力传感器7检测到校准阀门6的打开，则由传感器7对阀门打开时的压力Pc的检测优选地被设定在校准压力Pt的一半处。可以选择基本上与Pt/2不同的在基本上低于校准压力的压力范围中的校准，以考虑到当阀门打开时由蒸气的循环产生的压头损失，并且在基本上大于零的范围中以便不过早触发检测。

只要没有检测到阀门6的打开，步骤113就循环回步骤100。

当检测到阀门6的打开时，激活使计数器增值的步骤114，从而考虑到由作为储箱24与罐28连通的结果的阀门6打开导致的汽油蒸气充气。在计数器更新之后，步骤113循环回步骤100。

检测到车辆没有开启点火的每次循环回步骤100致使计算机11返回睡眠，其目的是节省能量。步骤100、111和112就其自身而言是由永久唤醒的计算机来执行的。以已知的方式，永久唤醒的这个计算机例如是监测车门锁定、车辆点火开启以及各种其他有益于在使用者没有开启点火时监测的其他事件的计算机。

在车辆开启点火之后激活的读取计数器的步骤101可以估算罐的充气。

步骤101之后是检测混合动力传动系的运行模式的步骤102。类似于本方法的其他步骤循环的任何步骤，在采样周期(例如一秒)之后再次激活步骤102。

如果混合动力传动系的运行模式是除热模式之外的其他模式(例如电力模式或气动模式，换言之停止热力发动机的任何驱动模式)，则激活类似于步骤113的步骤103。

只要没有检测到阀门6的打开，步骤103就循环回步骤102。

当检测到阀门6的打开时，激活类似于步骤114的步骤104，从而考虑到由作为储箱24与罐28连通的结果的阀门6打开导致的汽油蒸气充气。在更新计数器之后，步骤103激活修改计数器内容的之后的步骤105。

只要计数器的内容“计数器”不超过代表罐28中的活性炭床饱和的最大值“计数器.max”，步骤105就循环回步骤102。

计数器的内容“计数器”超越最大值“计数器.max”激活步骤106，该步骤在于产生启动热力发动机的请求。

在此之后，步骤107在于将罐体积的数量nBV设定为零。

当启动热力发动机时，计算机11在步骤108中控制受控电磁阀门30的打开，在其过程中，根据进气歧管压力pcol和阀门30的打开程度RCO来计算在采样周期过程中罐体积的数量的增加ΔnBV。

ΔnBV:＝f(pcol,RCO)

这个计算应用了已知的流体力学法则，其一方面根据在罐28与进气歧管32的入口之间的压力差以及在蒸气从罐28引至进气歧管32的入口时的压头损失来获得流速。对于阀门30的每个打开程度RCO的压头损失是可再生的，其足以在动力传动系测试阶段对其进行测量并且将其设定出入计算机11的存储器中的相关表格，从而使其以后能够在车辆的使用寿命期间对其进行检索。

在步骤108中，然后通过使用以下公式将其增加ΔnBV添加至其预先获得的值来更新罐体积的数量nBV：

nBV:＝nBV+ΔnBV

在图5的图表中，通过图示的方式在横坐标(时间)轴上从0到5600绘出的计数器的值对应于在罐28的汽油蒸气充气过程中在步骤104或114之一中获得的那些值，其在纵坐标轴上描绘的质量相应地从大体上55g改变至大体上140g。在图表的这个部分中的渐增曲线是由GWC(汽油工作容量)值限制的，该值对应于罐(此为英语术语)28的汽油吸收容量。当罐的质量达到其在稳定状态运行条件下的最小值与GWC值之和时，可能不再吸收经过其的汽油蒸气，并且随着时间前进，罐的质量保持恒定，蒸气如果没有经由净化分接插管4消除则经由通气孔5开口离开。

罐28的质量的演化曲线尤其根据活性炭或其包含的其他吸收性材料的体积从罐的一个类型改变至另一个类型。然而趋势基本上总是相同的并且只有值改变，这些值是对应于罐的各个类型尤其制造商给定的，其中在测试阶段过程中可应用确认和/或微调。

在由图5展示的实例中，可以采用量级为5200的值计数器.max，但它可以优选地维持例如30％的GWC的安全余量，对应于在此在110g与140g之间包含的预留区域BE。在曲线上具有纵坐标在110g处的点在横坐标轴上给出量级为4800的值计数器.max。

在图表的右手部分中的递减曲线给出了在罐的排放阶段中的质量演变。作为经过罐的BV数量的函数的倾斜度与罐的充气成比例。例如，100BV足以使质量从110g减少至80g，而必须有至少200BV使质量从80g减少至60g。在此必须有500BV(对应于所示出的15升每分钟的情况)来实现在轻微大于50g的稳定状态运行条件下的最小质量。在稳定状态运行条件下的最小质量总体上对应于当罐空时的质量，该质量添加了汽油蒸气的被捕获在吸收性材料的微孔中并且不能被净化的残余质量。

可以在存储器中存取所管理的罐所属于的罐类型的各个充气和排放曲线的计算机11于是可以在步骤108中通过以下方式将图表上的计数器的值进行更新“计数器＝h(nBV,计数器)”。

计数器的在步骤108开始时的值“计数器”使计算机能够将其自身定位在充气阶段中的渐增曲线的第一点上，该第一点给出了罐在净化nBV之前的质量。该第一点对应于在排放阶段中在递减曲线上相同质量的第二点，该第二点在净化nBV之后引至沿递减曲线的第三点，该第三点对应于已经净化的汽油蒸气的减少质量。这个第三点对应于在渐增曲线的相同减少质量上的第四点。第四点于是在横坐标轴上给出较低的计数器值“计数器”以离开步骤108。

在步骤108之后，步骤109在于确认停止热力发动机是否有中断由步骤107发起的净化处理的风险。

如果热力发动机不被停止，则步骤120在于确认计数器是否为零。如果计数器为零，则不再需要净化罐28，并且该方法于是允许热力发动机在循环回步骤102之前在步骤121中停止以确认驱动系统是否已经切换至电动模式。

如果在步骤120中计数器不为零，必须继续净化罐，并且步骤120然后循环回步骤108以用于额外重复以便继续净化罐。

如果在步骤109中检测到热力发动机的停止，则步骤110在于确认热力发动机的停止是否是关断点火的结果，例如因为使用者已经到达其目的地或出于其他原因。在步骤110中检测到关断点火的事件中,该方法循环回步骤100。

如果在步骤110中没有检测到关断点火，则该方法循环回步骤102以确认热力发动机的停止是切换至电动模式的结果。

如果在步骤100中检测到车辆开启点火之后或预先在步骤102中检测到电动模式的情况下热力发动机已经出于本方法之外的原因而启动，例如在由混合计算机12检测到牵引电池低电量或出于其他原因之后，在步骤102中检测到的电动模式不存在于是将该方法直接分支至步骤107，从而预防性地净化罐而无需罐必须达到其最大值。

可以如上解释的在步骤108的每次重复时或在步骤108的最终的重复之后(例如在行程结束时)更新充气计数器。

图3示出了碳氢化合物蒸气消除装置的实例，其中校准阀门6和传感器7被整合到罐28的本体1中。主要优点是由于减少界面数量而节省了空间并且增加了可靠性。因为压力传感器靠近阀门和罐，还改善了质量的估算。

所提出的解决方案使热力发动机的计算机必须永久唤醒或定期唤醒以实现获取来自安装在罐上的压力传感器的信息。例如，对于致使校准阀门6打开的有意义的环境温度(例如T>30℃)，测量空气温度的乘客舱计算机将首先唤醒自身并进而命令热力发动机计算机唤醒自身以便获取其。

对于每种类型的罐，优选测量对于车辆的销售市场固有的不同温度条件的包壳破坏时间。

图3的实施例(其中罐包括传感器和整合阀门)可以应用于具有半压式蒸发系统的任何汽油驱动的车辆。