燃料蒸发气体排放抑制装置的制作方法

本公开涉及一种燃料蒸发气体排放抑制装置，其将燃料箱中的燃料蒸发气体引入发动机的进气系统来抑制燃料蒸发气体向大气的排放。特别地，本公开涉及检测燃料蒸发气体泄漏的技术。

背景技术：

燃料箱中生成的燃料蒸发气体是造成空气污染的原因。因此，装有发动机的车辆一般安装有燃料蒸发气体处理装置，以抑制燃料蒸发气体向大气的排放。例如，燃料蒸发气体处理装置被构造成通过装有碳罐的净化管线连接燃料箱和发动机的进气系统，允许将燃料箱中生成的燃料蒸发气体吸附到碳罐中的活性炭上，并且根据发动机中的进气负压力将活性炭吸附的燃料引入发动机的进气系统，从而与新鲜空气一起燃烧燃料。

近年来，设置有行驶马达和发动机的车辆，例如插电式混合电动车辆(phev)和混合电动车辆(hev)，已经投入实际使用。在具有行驶马达的这种车辆中，发动机停止的一段时间，即没有燃料可以从碳罐引入发动机的进气系统的一段时间，可以持续相当长的时间。

为此，开发了一种所谓的封闭式燃料蒸发气体排放抑制装置，该装置具有密封阀，其设置在燃料箱和碳罐之间，用于在发动机的停机期间使该密封阀处于关闭状态。例如，在这种封闭式燃料蒸发气体排放抑制装置中，其中一个被设计用于在碳罐的入口附近设置开闭阀，使得当该开闭阀关闭时，燃料蒸发气体没有被引入碳罐，而是被直接引入发动机的进气系统。

在上面提到的燃料蒸发气排放控制装置中，由于某种故障引起的燃料蒸发气体泄漏会直接导致空气污染。因此，在美国等国，法律要求检测燃料蒸发气体泄漏。特别是，在美国的法律法规中，如果进行了检测这样的燃料蒸发气体泄漏的故障自诊断(obd：车载诊断)并且检测到泄漏，则有义务例如通过打开警告灯通知驾驶员。不用说，在封闭式燃料蒸发气体排放抑制装置中也一样需要类似地执行泄漏检测。

为了完成这样的请求，一种装置是可用的，其中例如，当包括碳罐和净化通道的碳罐空间封闭时，碳罐空间的内部压力改变，并且基于这种情况下碳罐空间的内部压力的改变，作出了对碳罐空间的泄漏诊断(是否存在泄漏的检测)(见专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利no.3849584

在专利文献1所描述的具有上述装置中，可以在燃料箱从碳罐分离的情况下判定碳罐空间中泄露的存在或不存在。然而，该装置虽然可以检测到燃料箱以外地方中(即在碳罐空间中)的燃料蒸发气体泄漏，但存在难以确定碳罐空间中泄漏位置的问题。

技术实现要素：

本发明的一个方面已经根据上面描述的情况实现。本发明的一个方面的目的是提供一种燃料蒸发气体排放抑制装置，该装置可以判定燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在，并且易于指定泄漏位置。

本发明的一个方面集中于一种燃料蒸发气体排放抑制装置，其包括：第一连通路径，用于将车辆的发动机的进气通道和碳罐进行连通；第二连通路径，其从设置在第一连通路径中的分支部分支并与燃料箱连通；第三连通路径，用于将碳罐和外部空气进行连通；第一打开/关闭部分，其设置在第一连通路径中，在进气通道和分支部之间，用于打开和关闭与进气通道的连通；第二打开/关闭部分，其设置在第二连通路径中，用于打开和关闭与燃料箱的连通；第三打开/关闭部分，其设置在第一连通路径中，在分支部和碳罐之间，用于打开和关闭与碳罐的连通；第四打开/关闭部分，其设置在第三连通路径中，用于打开和关闭与外部空气的连通；压力生成部分，其设置在第三连通路径中，用于在碳罐中生成压力；碳罐压力检测部分，用于检测碳罐的压力；以及控制部分，用于控制第一打开/关闭部分、第二打开/关闭部分、第三打开/关闭部分、第四打开/关闭部分的打开和关闭，其中，控制部分具有泄漏判定单元，用于基于第一压力和第二压力判定燃料蒸发气体排放抑制装置中的燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在，第一压力是在第一打开/关闭部分和第二打开/关闭部分关闭，第三打开/关闭部分打开，第四打开/关闭部分关闭并且压力生成部分被操作的状态下经过第一预定时期时碳罐的压力，第二压力是在第一预定时期之后，在第三打开/关闭部分关闭的状态下经过第二预定时期时碳罐内的压力。

优选地，泄漏判定单元基于第一压力变化量和第二压力变化量判定燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在，该第一压力变化量是碳罐的初始压力和第一压力之间的差值，第二压力变化量是初始压力和第二压力之间的差值。

优选地，在第二压力变化量和第一压力变化量的比率等于或高于预设判定阈值的情况下，泄漏判定单元判定在连通路径的封闭空间中存在燃料蒸发气体泄漏，该封闭空间由第一打开/关闭部分、第二打开/关闭部分和第三打开/关闭部分封闭。

优选地，在第二压力变化量和第一压力变化量的比率低于判定阈值的情况下，泄漏判定单元判定在连通路径的封闭空间中不存在燃料蒸发气体泄漏，并基于第三压力变化量进一步判定所述燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在，该第三压力变化量是初始压力和在第二压力的检测之后检测的碳罐的基准压力之间的差值。

优选地，如果第二压力变化量等于或小于第三压力变化量，泄漏判定单元判定碳罐中存在燃料蒸发气体泄漏。

具体地，基准压力指的是在第二预定时期之后在第三打开/关闭部分和第四三打开/关闭部分打开的状态下碳罐内的压力。

根据上面描述的本发明的方面，燃料蒸发气体排放抑制装置中燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在可以正确地判定，并且泄漏的位置易于指定。

附图说明

图1是示出了根据发明的实施例的燃料蒸发气体排放控制抑制装置的示意结构的视图。

图2(a)，2(b)是示出了根据实施例的蒸发泄漏检查模块的示意结构的视图。

图3是示出了根据实施例的泄漏判定中每个阀的操作状态等的时序图。

图4是示出了根据实施例的泄漏判定中每个阀的操作状态等的时序图。

图5是示出了根据实施例的泄漏判定中每个阀的操作状态等的时序图。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明的实施例。

如图1所示，根据本实施例的燃料蒸发气体排放抑制装置10是安装在汽车之类的车辆上，用于抑制燃料蒸发气体(蒸汽)排放到大气中的装置，该燃料蒸发气体(蒸汽)在用于存储供应到发动机100的燃料的燃料箱中生成。

燃料蒸发气体排放抑制装置10装有碳罐12，碳罐12中密封有活性炭。碳罐12、燃料箱101和发动机100的进气通道102通过连接管道13连接在一起。

具体地，连接管道13包括将发动机100的进气通道102和碳罐12连通的净化管道(第一连通路径)14、从设置在净化管道14中的分支部14a分支并与燃料箱101连通的蒸汽管道(第二连通路径)16以及将碳罐12和大气连通的通气管道(第三连通路径)24。

碳罐12经由净化管道(第一连通路径)14与发动机100的进气通道102连通。燃料箱101经由蒸汽管道(第二连通路径)16与净化管道14的分支部14a连通。蒸汽管道16设置有箱压力传感器(箱压力检测部分)17，用于检测燃料箱101内的压力。

净化管道14设置有净化阀(第一打开/关闭部分)18，用于打开和关闭燃料蒸发气体向进气通道102的流动(进气通道102和碳罐12之间的连通)。适当地切换净化阀18的打开/关闭状态，从而控制由碳罐12所吸收的燃料(燃料蒸发气体)向进气通道102的供应状态。例如，净化阀18通过电磁螺线管驱动。净化阀18是所谓的常闭式电磁阀，其当电磁螺线管未被激励时关闭，当电磁螺线管被激励时打开。

蒸汽管道16，即蒸汽管道16的从净化管道14分支并且相对于分支部14a位于燃料箱101旁边的部分，设置有打开和关闭以密封燃料箱101的密封阀(第二打开/关闭部分)20。此外，相对于分支部14a，位于碳罐12旁边的净化管道14的一部分设置有旁通阀(第三打开/关闭部分)22。密封阀20是与净化阀18类似的所谓常闭式电磁阀，而旁通阀22是与净化阀18不同的所谓常开式电磁阀。

通气管道(第三连通路径)24连接到碳罐12，并且碳罐12经由通气管道24与外部连通。在通气管道24的中途设置了蒸发泄漏检查模块(elcm)26，用于检测燃料箱101、碳罐12和连接管道13(包括链接到这些部件的净化管道14和蒸汽管道16)中的燃料蒸发气体的泄漏。

如图2(a)、2(b)所示，elcm26装有与碳罐12连通的第一流动路径28、经由通气管道24向大气开放的第二流动路径30以及在第一流动路径28和第二流动路径30之间的中途连接的第三流动路径32。切换阀(第四打开/关闭部分)34设置在第一流动路径28和第二流动路径30/第三流动路径32之间。

第一流动路径28和第二流动路径30或第三流动路径32之间的连接可适合通过切换阀34切换。例如，切换阀34允许第一流动路径28和第二流动路径30在电磁螺线管不被激励的状态下连通，但是，允许第一流动路径28和第三流动路径32在电磁螺线管被激励的状态下连通。

第三流动路径32设置有负压泵36，其在碳罐12中生成负压力。第一流动路径28和第三流动路径32具有横跨切换阀34设置的第四流动路径38。第四流动路径38设置有例如直径为0.45mm的基准孔40，并且用于检测碳罐12内的压力的碳罐压力传感器(碳罐压力检测部分)42相对于基准孔40设置在第二流动路径30旁边。下文中，通过碳罐压力传感器42检测到的压力也被简单地称为“碳罐压力”。

上面提到的负压泵(压力生成部分)36和构成elcm26的切换阀34，以及上面提到的净化阀18、密封阀20和旁通阀22基于ecu(控制部分)50的控制信号来控制。可以为净化阀18、密封阀20和旁通阀22中的每一个独立地设置控制部分50。

ecu50装有泄漏判定单元51。泄漏判定单元51对碳罐12和连接管道13中的燃料蒸发气体执行泄漏判定。具体地，当操作负压泵36以降低碳罐12内的压力时，ecu50将密封阀20从关闭状态切换到打开状态，并且基于碳罐12内的压力变化判定碳罐12和连接管道13中泄漏的存在或不存在，或判定泄漏发生的位置。碳罐12，泄漏判定的目标，是指通过旁通阀22关闭的碳罐12的封闭空间。执行泄漏判定的连接管道13是指通过净化阀18、密封阀20和旁通阀22关闭的连通路径(净化管道14和蒸汽管道16)的封闭空间。

如果通过泄漏判定单元51判定存在燃料蒸发气体泄漏，例如通过打开设置在驾驶员座椅附近的用于泄漏指示的警告灯向驾驶员发出警告。

在下文中，将参考图3-5描述通过泄漏判定单元51判定泄漏的步骤。图3-5是以时间序列的方式示出在泄漏判定中每个阀和负压泵的工作状态、碳罐压力等的时序图。

当泄漏判定单元51开始泄漏判定时，首先，将碳罐12内的压力设置为初始值(例如，大气压力)p0，然后在时刻t1处，关闭净化阀18和密封阀20，打开旁通阀22并关闭切换阀34。在这种状态下，启动负压泵36。实际上，不操作净化阀18和密封阀20，而启动切换阀34(常开式电磁阀)从打开状态切换到关闭状态，并操作负压泵36。

通过这一动作，在碳罐12和连接管道13(相对于净化阀18和密封阀20在碳罐12旁边的空间中)中生成负压力。碳罐压力pc中的变化通过碳罐压力传感器42检测。

在这种情况下，如果碳罐12和连接管道13中没有通向外部的泄漏孔，并且没有燃料蒸发气体泄漏，则碳罐12和连接管道13内的压力(由碳罐压力传感器42检测到的碳罐压力pc)从初始值(大气压力)p0减小到第一值p1(最低值)，如图3所示。简而言之，第一压力pc1(在时刻t2时的碳罐压力pc)具有第一值p1。

另一方面，如果碳罐12或连接管道13中存在泄漏孔，碳罐压力pc不会减小到第一值p1，而是如图4和图5所示，碳罐压力pc只会减小到第二值p2(>p1)。简而言之，第一压力pc1(在时刻t2时的罐压力pc)具有第二值p2。

然后，在时刻t2，旁通阀22从打开状态切换到关闭状态。也就是说，在经过预设的第一预定时期(t1-t2)之后，碳罐压力pc中的变化(减小)已经稳定的时刻，操作旁通阀22从打开状态切换到关闭状态。在该状态下，负压泵36的操作持续到时刻t3以降低罐12中的压力。碳罐压力pc的变化通过碳罐压力传感器42检测。

在这种情况下，如果碳罐12中没有泄漏孔并且没有发生燃料蒸发气体的泄漏，则碳罐12内的压力(碳罐压力pc)降低到第一值p1。简而言之，第二压力pc2(在时刻t3时的碳罐压力pc)具有第一值p1。

如果碳罐压力pc(第一压力pc1)在时刻t2达到第一值p1，例如，碳罐压力pc在时刻t2之后的时刻仍保持在第一值p1，并且在时刻t3检测到的碳罐压力pc(第二压力pc2)也保持在第一值p1，如图3所示。另一方面，如果在时刻t2的碳罐压力pc(第一压力pc1)是第二值p2(未达到第一值p1)，碳罐压力pc在时刻t2之后的时刻减小到第一值p1，如图4所示。因此，在时刻t3检测到的碳罐压力pc(第二压力pc2)是第一值p1。

如果连接管道13中没有泄漏孔而碳罐12中有泄漏孔，则碳罐压力pc保持在时刻t2的时间点存在的压力。例如，如果在时刻t2检测到的碳罐压力pc(第一压力pc1)是第二值p2，则碳罐压力pc在时刻t2之后的时刻也保持在第二值p2，如图5所示。也就是说，在时刻t3检测到的碳罐压力pc(第二压力pc2)也具有第二值p2。

如果在碳罐12和连接管道13中都有泄漏孔，碳罐压力pc不会降低到第一值p1，而是逐步变化，尽管未显示。例如，如果在时刻t2检测到的碳罐压力pc(第一压力pc1)具有第二值p2，在时间t3检测到的碳罐压力pc(第二压力pc2)是第三值，其高于第一值p1并低于第二值p2。

然后，在时刻t3，旁通阀22和切换阀34的操作停止，将它们的状态从关闭状态切换到打开状态。也就是说，在已经经过预设的第二预定时期(t2-t3)，并且碳罐压力pc的变化(减小)已经稳定的时刻，旁通阀22和切换阀34从关闭状态切换到打开状态。

即使在这种状态下，负压泵36的操作仍在继续。由此，检测碳罐压力pc的基准压力pb。如果旁通阀22和切换阀34在时刻t3从关闭状态切换到打开状态，例如，负压力仅在第三流动路径32上的负压泵36和基准孔40之间的空间32a(参见图2(a))中生成。然后，在当碳罐压力pc的变化稳定(例如，在时刻t4)的时刻，空间32a中的压力被检测，作为碳罐压力pc的基准压力pb。

在这种情况下，如果在时间t3检测到的碳罐压力pc(第二压力pc2)低于基准压力pb，碳罐压力pc在时刻t3之后的时刻上升(参见图3)。在碳罐12中没有泄漏孔或泄漏孔(如果有的话)的直径(开口面积)小于参考孔40的情况下，碳罐压力pc(第二压力pc2)在时刻t3低于基准压力pb。

另一方面，如果在时刻t3检测到的碳罐压力pc(第二压力pc2)高于基准压力pb(参见，例如，图5)，碳罐压力pc在时刻t3之后的时刻进一步减小。在碳罐12中具有泄漏孔并且泄漏孔的直径大于基准孔40的情况下，碳罐压力pc(第二压力pc2)在时刻t3的时间点高于基准压力pb。

泄漏判定单元51基于如上述变化的碳罐压力pc来判定碳罐12和连接管道13中泄漏的存在或不存在。在本实施例中，泄漏判定单元51在时刻t3的时刻判定连接管道13中泄漏的存在或不存在，并且在时刻t4的时刻判定碳罐12中泄漏的存在或不存在。

具体地，泄漏判定单元51基于作为时刻t2的碳罐压力pc的第一压力pc1和作为时刻t3的碳罐压力pc的第二压力pc2来判定燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在。

在本实施例中，首先，泄漏判定单元51基于第一压力变化量δpc1和第二压力变化量δpc2判定连接管道13中是否存在泄漏孔，第一压力变化量δpc1是碳罐压力pc的初始压力(大气压力)p0和第一压力pc1之间的差值(压力减少量)，第二压力变化量δpc2是碳罐压力pc的初始压力p0和第二压力pc2之间的差值(压力减少量)。

如上所述，依赖于连接管道13中是否存在泄漏孔，第一压力变化量δpc1和第二压力变化量δpc2经历变化，它们是在时期(时刻t1-时刻t3)中碳罐压力pc的减少量。因此，泄漏判定单元51基于第一压力变化量δpc1和第二压力变化量δpc2(其是碳罐压力pc的减少量)来判定连接管道13中是否存在泄漏孔。

详细地，如果第二压力变化量δpc2与第一压力变化量δpc1的比率(δpc2/δpc1)等于或高于预设的判定阈值pa(>1)，泄漏判定单元51判定连接管道13中存在泄漏孔。驾驶员被告知这个结果以示警告。

例如，在时刻t2处的碳罐压力pc(第一压力pc1)是第二值p2，则碳罐压力pc减小，并且在时刻t3处的碳罐压力pc(第二压力pc2时)成为第一值p1，如图4所示，泄漏判定单元51判定连接管道13中存在泄漏孔。

另一方面，如果第二压力变化量δpc2与第一压力变化量δpc1的比率(δpc2/δpc1)低于预设的判定阈值pa(>1)，泄漏判定单元51判定连接管道(第一到第三连通路径)13中没有燃料蒸发气体泄漏(没有泄漏孔)，然后判定碳罐12中燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在。

例如，第二压力变化量δpc2与第一压力变化量δpc1的比率(δpc2/δpc1)低于判定阈值pa的情况包括在时期(t2-t3)期间碳罐压力pc保持在第一值p1的情况(如图4所示)，以及碳罐压力pc保持在第二值p2的另一情况(如图5所示)。因此，泄漏判定单元51然后判定碳罐12中燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在。

在本实施例中，泄漏判定单元51基于碳罐压力pc的基准压力pb来判定碳罐12泄漏的存在或不存在。具体地，如果在时刻t3检测到的第二压力变化量δpc2等于或小于第三压力变化量δpc3(碳罐12的初始压力(大气压力)p0和基准压力pb之间的差值)，泄漏判定单元51判定碳罐12中存在泄漏，并向驾驶员发出警告。换句话说，如果基准压力pb等于或小于在时刻t3的碳罐压力pc(第二压力pc2)，泄漏判定单元51判定碳罐12中存在泄漏，并向驾驶员发出警告。.

另一方面，如果在时刻t3检测到的第二压力变化量δpc2大于第三压力变化量δpc3(碳罐12的初始压力(大气压力)p0和基准压力pb之间的差值)，泄漏判定单元51判定碳罐12中没有泄漏。换句话说，如果基准压力pb高于在时刻t3的碳罐压力pc(第二压力pc2)，泄漏判定单元51判定碳罐12中没有泄漏。也就是说，如果碳罐12中没有泄漏孔或者泄漏孔(如果有的话)的直径小于参考孔40，泄漏判定单元51判定碳罐12中没有泄漏。

如上所述，就本发明而言，泄漏判定单元51执行泄漏判定以判定碳罐12和连接管道13中燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在。这个特征使得可以适当地判定燃料蒸发气体泄漏的存在或不存在以及在一定程度上可以确定泄漏位置。

尽管上面已经描述了本发明的一个实施例，但是本发明的方面不限于上述实施例。本发明可以在不脱离本发明精神的情况下进行适当的变更和修改。

例如，在上述实施例中，具有用于在碳罐中生成负压力的负压泵的配置示出为压力生成部分。然而，用于对碳罐加压(在碳罐中生成正压力)的增压泵可以设置为压力生成部分。也就是说，可以利用作为正压力的碳罐压力来执行泄漏判定。

此外，在上述实施例中，基于第二压力变化量与第一压力变化量的比率来判定泄漏的存在或不存在。然而，可以基于作为碳罐压力的第一压力和第二压力来执行根据本发明的方面的泄漏判定。例如，可以基于第一压力变化量和第二压力变化量之间的偏差来进行泄漏判定。

字母或数字的说明

10燃料蒸发气体排放抑制装置

12碳罐

13连接管道

14净化管道(第一连通路径)

14a分支部

16蒸汽管道(第二连通路径)

17箱压力传感器(箱压力检测部分)

18净化阀(第一打开/关闭部分)

20密封阀(第二打开/关闭部分)

22旁通阀(第三打开/关闭部分)

24通气管道(第三连通路径)

26蒸发泄漏检查模块(elcm)

28第一流动路径

30第二流动路径

32第三流动路径

32a空间

34切换阀(第四打开/关闭部分)

36负压泵(压力生成部分)

38第四流动路径

40基准孔

42碳罐压力传感器(碳罐压力检测部分)

50ecu(控制部分)

51泄漏判定单元

100发动机

101燃料箱

102进气通道