燃料蒸气净化系统及其用于诊断燃料蒸气泄漏的方法与流程

本发明涉及一种燃料蒸气净化系统和用于诊断燃料蒸气净化系统中的燃料蒸气泄漏的方法。更具体地，本发明涉及一种燃料蒸气净化系统和用于诊断燃料蒸气净化系统的泄漏的方法，其能够增加净化的燃料蒸气量并诊断燃料蒸气的泄漏。

背景技术：

在汽车工业中，已经有许多关于改善排放物的研究。特别地，在一些国家，为了使汽油燃料的汽化气体中所含的碳氢化合物(hc)的排放量最小化，规定将汽化的燃料气体的总量减少到0.5g/天或更少，汽化的燃料气体的总量将被限制到0.054g/天或更少。

一般来说，为了满足上述规定，最近汽车工业通过改善燃料箱的材料并优化连接结构来最小化穿透燃料箱的汽化的燃料气体的出现，另一方面，汽车工业采用汽化的燃料气体再循环系统，其中滤罐被应用于燃料供应设备。

这里，滤罐包含吸收材料，其可以吸收来自储存挥发性燃料的燃料箱的汽化的燃料气体，并且滤罐连接至燃料箱并收集汽化的燃料气体，以防止从汽化器的浮子室和燃料箱中汽化的燃料气体排放到大气中。

如上所述的滤罐中收集的汽化的燃料气体被由发动机控制单元(以下称为“ecu”)控制的净化控制电磁阀(pcsv)引回到发动机中，然后汽化的燃料气体燃烧，使得汽化的燃料气体再循环。

在相关技术中用于净化燃料蒸气的装置与涡轮增压器一起使用的情况下，存在如下问题：当涡轮增压器工作时，净化的燃料蒸气量非常小。

此外，为了检测燃料系统的泄漏(其为诊断所有系统的故障所需的项目之一并且影响车辆的排放气体的增加)，确定发动机控制器需要准确地检测当前限制规定要求的大小等于0.5mm和1.0mm的泄漏。

然而，难以诊断燃料蒸气净化系统中的燃料蒸气的泄漏。

本发明的背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且可能不被认为是承认或以任何形式暗示该信息形成本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面涉及提供一种用于在操作涡轮增压时增加净化的燃料蒸气量的燃料蒸气净化系统。

此外，本发明的各个方面涉及提供一种用于诊断燃料蒸气净化系统中的泄漏燃料蒸气量的方法。

根据本发明的示例性实施例的燃料蒸气净化系统可以包括：涡轮增压器，包括：涡轮机，设置在从发动机排出的排气所流经的排气管中；以及压缩机，与涡轮机连动地旋转，并且压缩将要供应至发动机的进气；滤罐，通过蒸气管连接至燃料箱，并且收集储存在燃料箱中的燃料的燃料蒸气；燃料压力传感器，检测燃料箱中的压力；滤罐关闭阀，选择性地切断设置在滤罐中的大气路径；净化控制电磁阀，设置在连接至滤罐的主净化管中，并且选择性地切断在滤罐处收集到的燃料蒸气；第一止回阀，设置在从主净化管分支且合流到涡轮增压器的压缩机的下游部分处的进气管的第一净化管中，并且防止沿着第一净化管流动的燃料蒸气反向流动；第二止回阀，设置在从主净化管分支且合流到压缩机的上游部分处的进气管的第二净化管中，并且防止沿着第二净化管流动的燃料蒸气反向流动；压差生成阀，设置在压缩机的上游部分处的进气管中，并且生成负压；以及进气压力传感器，设置在压差生成阀与压缩机之间的进气管中。

燃料蒸气净化系统还可以包括：控制器，根据涡轮增压器的运转区域来控制压差生成阀和滤罐关闭阀的开度。

控制器可以进行控制：在涡轮增压器操作的运转区域中打开压差生成阀。

控制器可以进行控制：在涡轮增压器不操作的运转区域中将压差生成阀关闭预定值。

可以在最大关闭度以下关闭压差生成阀。

最大关闭度可以为压差生成阀的用于维持基于驾驶员的要求扭矩所确定的发动机的输出的关闭度。

可以基于滤罐中收集到的碳氢化合物的量来控制净化控制电磁阀。

控制器可以通过将根据压差生成阀的关闭度而变化的进气压力与预定范围进行比较来确定压差生成阀的故障。

控制器可以通过在将压差生成阀关闭预定值、滤罐关闭阀关闭且净化控制电磁阀打开的状态下，将进气压力与燃料箱的压力变化率进行比较来确定净化管中是否有燃料蒸气泄漏。

燃料蒸气净化系统还可以包括：再循环管，从下游侧处的排气管分支并且合流到压缩机与压差生成阀之间的进气管；再循环冷却器，设置在再循环管中；以及再循环阀，设置在再循环管中。

根据本发明的另一示例性实施例的用于诊断包括发动机、涡轮增压器和排气再循环装置的燃料蒸气净化系统中的燃料蒸气的泄漏的方法可以包括：由控制器确定运转区域是否为涡轮增压器操作的运转区域；基于涡轮增压器操作的运转区域，由控制器调节设置在涡轮增压器的压缩机的上游侧处的进气管中的压差生成阀的开度；由控制器确定收集燃料箱中生成的燃料蒸气的滤罐中收集到的碳氢化合物的量；基于收集到的碳氢化合物的量，由控制器控制净化控制电磁阀；以及由控制器确定燃料蒸气是否在燃料蒸气净化系统的净化管中泄漏。

可以在涡轮增压器不操作的运转区域中打开压差生成阀。

可以在涡轮增压器操作的运转区域中将压差生成阀关闭预定量。

可以在最大关闭度以下关闭压差生成阀。

最大关闭度可以为压差生成阀的用于维持基于驾驶员的要求扭矩所确定的发动机的输出的关闭度。

在涡轮增压器操作的运转区域中确定燃料蒸气是否泄漏可以包括：将压差生成阀关闭预定量；并且将由设置压差生成阀与涡轮增压器的压缩机之间的进气管中的进气压力传感器检测出的进气压力与预定范围进行比较。

在涡轮增压操作的运转区域中确定燃料蒸气是否泄漏可以包括：将压差生成阀关闭预定量；关闭滤罐关闭阀并打开净化控制电磁阀；以及比较燃料箱压力随进气管的进气压力的变化率。

当燃料箱压力随进气压力的变化率超过预定范围时，可以确定净化管中有燃料蒸气泄漏。

根据本发明的示例性实施例，能够通过使用设置在压差生成阀与压缩机之间的进气压力传感器来精确地诊断压差生成阀的故障和净化管中的泄漏。

此外，通过设置在压缩机的上游侧处的进气管中的压差生成阀的操作，在压缩机的上游侧处的进气管中形成负压，使得在涡轮增压器操作的运转区域中，大量燃料蒸气供应至燃烧室。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在本文包括的附图中以及以下详细描述中变得显而易见并且其中进行更详细地阐述，附图与详细描述一起用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施例的燃料蒸气净化系统的示意图。

图2是示出根据本发明的示例性实施例的燃料蒸气净化系统的框图。

图3、图4和图5是示出根据本发明的示例性实施例的燃料蒸气净化系统的处理和用于诊断燃料蒸气泄漏的方法的流程图。

可理解，附图不一定按比例绘制，而呈现说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本文公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、取向、位置和形状)将部分地由特别预期的应用和使用环境来确定。

在附图中，贯穿附图的若干图，附图标记指代本发明的相同或等同的部件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在下面进行描述。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但是应当理解，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且还包括可包括在由所附权利要求中限定的本发明的精神和范围内的各种替代、修改、等同物和其它实施例。

将在下文中参考附图更全面地描述本申请的示例性实施例，其中示出本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，所描述的实施例可以各种不同的方式进行修改。

将省略与描述无关的部分以清楚地描述本发明，并且在整个说明书中，相同或相似的组成元件将由相同的附图标记指示。

另外，为了理解和易于描述，任意示出附图中所示的每个组件的尺寸和厚度，但是本发明不限于此。为了清楚的表达，扩大了若干部分和区域的厚度。

在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施例的燃料蒸气净化系统。

图1是示出根据本发明的示例性实施例的燃料蒸气净化系统的示意图。图2是示出根据本发明的示例性实施例的燃料蒸气净化系统的框图。

如图1和图2所示，根据本发明的示例性实施例的燃料蒸气净化系统包括发动机20、涡轮增压器60和排气再循环(egr)系统。

发动机20包括通过燃烧燃料生成驱动力的多个气缸21。发动机20设置有要供应至气缸21中的进气流经的进气管10和从气缸21排出的排气流经的排气管30。

通过进气管10引入的空气通过进气歧管23供应至气缸21中。调节要供应至气缸21中的空气量的节气门安装在进气管10中，在进气歧管23的前端部处。

检测进气歧管23的压力的map传感器(歧管绝对压力传感器)27设置在进气歧管23中。由map传感器检测到的压力被发送至稍后将描述的控制器100。

涡轮增压器60设置在进气管10与排气管30之间，并由从气缸21排出的排气操作，用于压缩进气(外部空气+再循环气体)并将压缩的进气供应至气缸21中。涡轮增压器60包括设置在排气管30中并由从气缸21排出的排气旋转的涡轮机62和与涡轮机62的旋转连动地旋转并压缩进气气体的压缩机64。

供应至气缸21中的挥发性燃料被储存在燃料箱70中，并且滤罐71通过蒸气管连接至燃料箱70并包含可以吸收燃料箱70中生成的燃料蒸气的吸收材料。

净化控制电磁阀(pcsv)73设置在连接至滤罐71的主净化管72中并且选择性地阻断滤罐71中收集的燃料蒸气。

在滤罐71中提供有大气路径71-1，并且滤罐关闭阀(ccv)71-2设置在大气路径71-1中。滤罐关闭阀71-2的打开或关闭由控制器控制。根据滤罐关闭阀71-2的打开或关闭，选择性地向滤罐71供应外部空气。

检测燃料压力的燃料压力传感器78设置在燃料箱70中。由燃料压力传感器78检测到的燃料压力被发送至控制器100。

主净化管72分叉为第一净化管74和第二净化管76。

第一净化管74从主净化管72分支并合流到涡轮增压器60的下游侧处的进气管10。第一止回阀75设置在第一净化管74中，并且第一止回阀75防止沿着第一净化管74流动的燃料蒸气反向流动。第一止回阀75防止空气在增压区域中反向流动。

即，由于第一止回阀75，沿着第一净化管74流动的燃料蒸气从净化控制电磁阀73流到进气歧管23，但不在其反向方向上流动。

第二净化管76从主净化管72分支，并且合流到进气管10。第二止回阀77设置在第二净化管76中，并且第二止回阀77防止沿着第二净化管76流动的燃料蒸气反向流动。当区域不是增压区域时，第二止回阀77防止新鲜空气从第二净化管76引入。

即，由于第二止回阀77，沿着第二净化管76流动的燃料蒸气从净化控制电磁阀73流到压缩机64的前端部处的进气管，但不在其反向方向上流动。

另一方面，压差生成阀80设置在压缩机64的上游侧处的进气管10中。压差生成阀80在正常状态下打开，并根据需要关闭预定量，以在压缩机64的前端部处产生负压。

即，当压差生成阀80关闭预定量时，流至压缩机64的进气的流速增加，压缩机64上游(压差生成阀的后段)处的进气压力减小，形成负压。这使用伯努利定理。

基于发动机20的要求进气量和根据压差生成阀80的开度的进气流速来确定压差生成阀80的关闭度。发动机20的要求进气量可以由运转信息检测器90检测。运转信息检测器90检测包括驾驶员的要求扭矩和要求速度、发动机20的速度和发动机20的负载的运转信息，并且运转信息被发送至控制器100。

在本示例中，驾驶员的要求扭矩和要求速度可以由设置在车辆中的加速踏板传感器(aps)检测，发动机的扭矩可以由扭矩传感器检测，发动机20的速度可以由速度传感器检测。

进气压力传感器82设置在压差生成阀80与涡轮增压器的压缩机64之间的进气管10中。由进气压力传感器82检测到的进气管10的压力被发送至控制器100。

控制器100可以为设置在车辆中的发动机控制单元(ecu)。控制器100控制发动机20、涡轮增压器60、再循环阀54、滤罐71、净化控制电磁阀73、滤罐关闭阀71-2和压差生成阀80的操作。

为此，控制器100可以通过由预定程序操作的一个或多个处理器进行配置，并且根据本发明的另一示例性实施例，预定程序配置为实现用于诊断燃料蒸气净化系统中的燃料蒸气泄漏的方法的各个步骤。

控制器100基于运转信息来确定发动机20的要求进气量，并且基于发动机20的要求进气量和根据压差生成阀80的开度的进气量来调节压差生成阀80的关闭度。在本示例中，根据压差生成阀80的开度的进气量可以以映射图数据的形式提前保存在控制器100中。

排气再循环系统50为将从发动机20排出的一部分排气供应回发动机20中的装置。排气再循环系统50包括：再循环管52，从涡轮增压器60的涡轮机62的后端部(下游)处的排气管30分支，并且合流到涡轮增压器60的压缩机64的前端部(上游)处的进气管10；排气再循环冷却器(egr冷却器)，设置在再循环管52中；以及再循环阀54，设置在再循环管52中。

作为从发动机20排出并将被供应回发动机20中的一部分排气的再循环气体的量由再循环阀54的开度调节。再循环阀54的操作由来自下面将要描述的控制器100的控制信号控制。

再循环管52从涡轮机62的下游侧处的排气管30分支，并且合流到压缩机64与压差生成阀80之间的进气管10。

通过压差生成阀80在压缩机64的上游侧处的进气管10中生成负压，并且再循环气体容易通过进气管10中的负压供应至燃烧室20。

此外，通过由压差生成阀80生成的负压，容易将燃料箱70中生成的燃料蒸气通过压缩机64的上游侧处的进气管10供应至燃烧室20。

即，由于通过使用一个压差生成阀80容易进行燃料蒸气的净化和将再循环气体供应至燃烧室，因此能够降低车辆的制造成本。

在下文中，将参考附图详细描述燃料蒸气净化系统的操作和用于诊断燃料蒸气净化系统中的燃料蒸气泄漏的方法。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的燃料蒸气净化系统的处理和用于诊断燃料蒸气泄漏的方法的流程图。

如图3所示，在步骤s10，运转信息检测器90检测包括要求扭矩、要求速度、发动机速度和发动机负载的运转信息。由运转信息检测器90检测到的运转信息被发送至控制器100。

此外，运转信息检测器90检测包括燃料箱70的压力、进气歧管的压力和压差生成阀80与压缩机64之间的进气管10的压力的运转信息。运转信息被发送至控制器100。

燃料箱70的压力可以由燃料压力传感器78检测，进气歧管的压力可以由map传感器27检测，进气管10的压力可以由进气压力传感器82检测。即，运转信息检测器90可以包括燃料压力传感器78、map传感器27和进气压力传感器82。

在步骤s20，基于运转信息，控制器100确定车辆的运转区域是否为涡轮增压器60操作的运转区域。例如，涡轮增压器60操作的运转区域可以为高速高负载区域，并且涡轮增压器60不操作的运转区域可以为低速低负载区域。

当运转区域为涡轮增压器60操作的运转区域时，在步骤s30，控制器100在最大关闭度以下关闭压差生成阀80预定量，从而在压缩机64的上游侧处的进气管10中形成负压。

在本示例中，通过压差生成阀80的关闭度来确定在进气管10中形成的负压的大小，并且压差生成阀80关闭最大关闭度以下。可以基于发动机的要求进气量和根据压差生成阀80的开度的进气流速来确定最大关闭度。在本示例中，可以基于驾驶员的要求扭矩来确定发动机的要求进气量。

当压差生成阀80关闭预定量时，在压缩机64的前端部形成负压，但是通过进气管供应至发动机20的进气量减少，因此，当压差生成阀80过度关闭时，由于进气不足，不能维持发动机的输出。因此，用于维持基于驾驶员的要求扭矩确定的发动机的输出的压差生成阀80的关闭度为最大关闭度。在本示例中，发动机的输出、根据要求进气量的压差生成阀的关闭度和最大关闭度可以以映射图表的形式提前保存在控制器100中。

在步骤s32，控制器100确定滤罐71中的收集到的碳氢化合物的量。控制器100基于引入到发动机20的气缸21中的空气量和排气中所含的氧气量来确定滤罐71中的碳氢化合物的浓度，并且可以基于碳氢化合物的浓度来确定收集到的碳氢化合物的量。因为确定收集到的碳氢化合物的量的方法对于本发明所属领域的技术人员是显而易见的，所以将省略其具体描述。

在步骤s34，控制器100根据收集到的碳氢化合物的量来执行净化控制电磁阀73的占空比控制，从而调节排出的燃料蒸气的量。

此时，通过由压差生成阀80在压缩机64的上游侧处的进气管10中形成的负压来关闭第一止回阀75，并且打开第二止回阀77，因此，经由第二止回阀77将通过净化控制电磁阀73排出的燃料蒸气通过压缩机64的上游侧处的进气管10供应至发动机20。

在步骤s40，控制器100执行燃料蒸气净化系统中燃料蒸气泄漏的泄漏诊断。

参考图4，在步骤s41，控制器100将压差生成阀80关闭预定量，从而在压差生成阀80与压缩机64之间的进气管10中生成负压。

在步骤s43，控制器100将根据压差生成阀80的关闭量的负压(进气压力)与预定范围进行比较。

当进气管10中的负压(进气压力)超过预定范围时，在步骤s45，控制器100确定压差生成阀80发生故障。

当进气管10中的负压(进气压力)在预定范围内时，在步骤s47，控制器100确定压差生成阀80正常。

在步骤s50，在压差生成阀80关闭预定量的状态下，控制器100关闭滤罐关闭阀71-2并打开净化控制电磁阀73。

在步骤s52，控制器100将燃料箱压力随由进气压力传感器检测到的进气压力的变化率与预定范围进行比较。当燃料箱压力的变化率超过预定范围时，在步骤s54，控制器100确定净化管(主净化管和第二净化管)中发生泄漏。在本示例中，燃料箱压力随进气压力的变化率可以以映射图数据的形式提前存储在控制器100中。

当净化管(主净化管和第二净化管)中没有泄漏燃料蒸气时，随着压差生成阀80关闭预定量，在压缩机的上游侧处的进气管中生成负压。此时，燃料箱压力随由压差生成阀80生成的进气压力(负压)的变化率维持在预定范围内。然而，当燃料箱压力随进气压力(负压)的变化率超过预定范围时，可以确定净化管(主净化管和第二净化管)中有燃料蒸气泄漏。

由于在涡轮增压器操作的运转区域中，通过压差生成阀80的操作在压缩机64的上游侧处的进气管中生成负压，并且由压缩机64得到的增压压力被供应至进气歧管，因此第一止回阀75关闭，并且第二止回阀77打开。因此，在涡轮增压器操作的运转区域中，能够确定主净化管72和第二净化管中有燃料蒸气泄漏。

在涡轮增压器60不操作的运转区域的情况下，在步骤s60，控制器100打开压差生成阀80，使得在涡轮增压器60的前端部处的进气管10中不形成负压。

在步骤s62，控制器100确定滤罐71中收集到的碳氢化合物的量。控制器100基于要引入发动机20的气缸21中的空气量和排气中所含的氧气量来确定滤罐71中的碳氢化合物的浓度，并且可以基于碳氢化合物的浓度来确定收集到的碳氢化合物的量。

在步骤s64，控制器100根据收集到的碳氢化合物的量来执行净化控制电磁阀73的占空比控制，从而调节排出的燃料蒸气的量。

通过形成在进气歧管23中的负压打开第一止回阀75，并且通过净化控制电磁阀73排出的燃料蒸气通过第一止回阀75供应至进气歧管23中。

在步骤s70，控制器100执行燃料蒸气净化系统中燃料蒸气泄漏的泄漏诊断。

在步骤s72，控制器100确定燃料箱压力随由map传感器27检测到的进气歧管压力的变化率在预定范围内。此时，燃料箱压力随进气歧管压力的变化率可以以映射图数据的形式提前存储在控制器100中。

当燃料箱压力随进气歧管压力的变化率超过预定范围时，在步骤s74，控制器100确定净化管(主净化管和第一净化管)中有燃料蒸气泄漏。

但是，当燃料箱压力随进气歧管压力的变化率在预定范围内时，在步骤s76，控制器100确定在净化管(主净化管和第一净化管)中没有燃料蒸气泄漏。

由于在涡轮增压器不操作的运转区域中打开压差生成阀80，因此在压缩机64的上游侧处的进气管中不生成负压，而在进气歧管23中形成负压。因此，第一止回阀75打开，并且第二止回阀77关闭。因此，能够确定主净化管72和第一净化管中有燃料蒸气泄漏。

如上所述，根据本发明的示例性实施例，通过设置在压缩机64的上游侧处的进气管10中的压差生成阀80的操作，在压缩机64的上游侧处的进气管中形成负压，使得在涡轮增压器操作的运转区域中向燃烧室供应大量的燃料蒸气。

然而，在涡轮增压器不操作的运转区域中，通过压差生成阀80的关闭控制，再循环阀54的上游侧与下游侧之间的压差增加，使得排气再循环装置的再循环气体量增加，并且提高了排气再循环率(egr率)的控制稳定性。在涡轮增压器不操作的运转区域中，通过第一止回阀75向进气歧管23供应燃料蒸气，而不向涡轮增压器60的上游侧处的进气管10供应。此时，可以根据需要(即，当egr率可以增加时)通过压差生成阀80的关闭控制，可以提高再循环气体量。即，可以在涡轮增压器不操作的运转区域中选择性地控制压差生成阀80。

此外，通过使用设置在压差生成阀80与压缩机64之间的进气管10中的进气压力传感器82，可以精确地诊断压差生成阀80的故障和净化管中的燃料蒸气的泄漏。

为了便于说明和所附权利要求中的精确定义，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“上部的”、“下部的”、“向上”、“向下”、“前部”、“后部”、“后”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内”、“外”、“向前”和“向后”用于参考图中所示的示例性实施例的特征来描述这些特征的位置。

为了说明和描述的目的呈现出本发明的具体示例性实施例的前述描述。它们并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，许多修改和变化都是可能的。选择和描述示例性实施例以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够实现和利用本发明的各种示例性实施例，以及其各种替代和修改。旨在通过所附权利要求及其等同物来限定本发明的范围。