碳氢化合物保持系统和抽取系统的制作方法

专利名称：碳氢化合物保持系统和抽取系统的制作方法
碳氢化合物保持系统和抽取系统
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于内燃发动机的排气处理系统。背景技术：
发动机排气系统已经利用碳氢化合物保持装置(例如碳氢化合物捕集器)以为迟发反 应保持冷起动排放，或者再循环进发动机进气系统中。
然而，本发明的发明人已经认识到在一些例子中碳氢化合物保持装置的孔隙度可能会 太小。特别是大分子碳氢化合物会变成无法去除地寄存在该装置中。另一方面，在一些例 子中，取决于燃烧的燃料，碳氢化合物保持装置的孔隙度可能会太大，会产生很多小分子 碳氢化合物并通过该排气系统。

发明内容
上述问题可通过提供一种用于车辆的系统解决,所述车辆包括具有进气系统和排气系 统的发动机。所述系统包含所述车辆的燃料系统；选择性地连接至所述发动机的进气系
统、发动机的排气系统和燃料系统的碳氢化合物保持系统，所述碳氢化合物保持系统包括 第一碳氢化合物保持装置和第二碳氢化合物保持装置,所述第二碳氢化合物保持装置相较
于所述第一碳氢化合物保持装置具有更小的孔隙度；及控制器，所述控制器用于选择性地 将所述发动机的排气传送至所述第一碳氢化合物保持装置并随后传送至所述第二碳氢化 合物保持装置以存储排气碳氢化合物、选择性地将燃料蒸气从所述燃料系统传送至所述碳 氢化合物保持系统、以及选择性抽取所述碳氢化合物保持系统存储的碳氢化合物至所述发 动机的进气系统中。 '
根据本发明的另一方面，提供一种用于管理车辆的发动机的排放的系统。所述系统包
含包括排放控制装置的第一排气道，所述第一排气道包括下游区段，所述下游区段位于
所述排放控制装置下游并且包括车辆的排气管;及连接至所述排放控制装置下游的第一排 气道的第二排气道，所述第二排气道包括具有第一碳氢化合物保持装置和第二碳氢化合物 保持装置的碳氢化合物保持系统,所述第二碳氢化合物保持装置相较于所述第一碳氢化合 物保持装置具有更小孔隙度，所述碳氢化合物保持系统还包括通风管，其中所述通风管至 少一部分邻近所述第一排气道的所述下游区段的至少一部分定位并且与其热耦合。
根据本发明的又一方面，提供一种用于车辆的系统，所述车辆包括具有进气系统和排 气系统的发动机。所述系统包含所述车辆的燃料系统；选择性地连接至所述发动机的进 气系统、发动机的排气系统和燃料系统的碳氢化合物保持系统，所述碳氢化合物保持系统包括第一碳氢化合物保持装置和第二碳氢化合物保持装置,所述第二碳氢化合物保持装置
相较于所述第一碳氢化合物保持装置具有更小的孔隙度；及控制器，所述控制器用于选择
性地将所述发动机的排气传送至所述第一碳氢化合物保持装置并随后传送至所述第二碳 氢化合物保持装置以存储排气碳氢化合物、至少基于所述燃料系统中的燃料的醇含量结東 排气的传送、选择性地将燃料蒸气从所述燃料系统传送至所述碳氢化合物保持系统、以及 选择性抽取所述碳氢化合物保持系统存储的碳氢化合物至所述发动机的进气系统中。
应该理解地是上面的概述提供用于以简单的形式引入将在具体实施方式
中描述的一 系列概念。其不意味着确认所请求保护的主题的核心或关键特征，该主题的范围由本申请 的权利要求界定。此外，所请求保护的主题不受限于解决上面提及的或本发明的任何部分 提及的任何缺点的实施例。


图l显示了发动机、排气系统和碳氢化合物(HC)保持系统的示意图。 图2显示了内燃发动机的示意图。
图3、 4、 5、 6和7显示了碳氢化合物保持系统的多种实施例。
图8、 9、 10、 11、 12、 13和14显示了说明发动机、排气系统以及碳氢化合物保持系 统的运转的高级流程图。
具体实施方式
图1显示了车辆系统6的示意图。车辆系统6包括连接至碳氢化合物(HC)保持系 统22和燃料系统18的发动机系统8。
发动机系统8可包括具有多个汽缸30的发动机10。发动机10包括进气系统23和 排气系统25。进气系统23包括经由进气通道42流体连接至发动机进气歧管44的节气门 62。排气系统25包括通向传送排气至大气中的排气通道35的排气歧管48。排气系统25 可包括一个或多个排放控制装置70,其可安装在排气系统中的紧密耦合位置。 一个或多 个排放控制装置可包括三元催化剂、稀N0x捕集器、柴油微粒过滤器、氧化催化剂等。应 该明白地是如图2的示例发动机中所示，发动机中可包括其它部件例如多种阀门和传感器。
排气系统25也可经由管道26和阀24可运转地连接至碳氢化合物保持系统22。在 一个例子中，在发动机冷起动运转期间排气可传送至碳氢化合物保持系统22。随后，如 下面描述的， 一旦排放控制装置70已达到其运转温度，保持在系统22中的碳氢化合物可 经由进气系统23被抽取(purge)至发动机。
返回图1,燃料系统18可包括连接至燃料泵系统21的燃料箱20。燃料泵系统21可 包括一个或多个泵用于加压传输至发动机10的喷射器的燃料,例如显示的示例喷射器66。
尽管仅显示单个喷射器66,对于每个汽缸可采用额外的喷射器。应该明白地是燃料系统1S可为无回流燃料系统、回流燃料系统或多种其他类型的燃料系统。如下面进一步描述， 燃料系统IS中产生的蒸气可在被抽取至发动机进气系统23之前经由管道31传送至碳氢 化合物保持系统22.。
燃料箱20可保存多个燃料混合物，包括一系列的醇浓度的燃料，例如包括E10、E85、 汽油等和它们的组合的多种汽油-乙醇混合物。
碳氢化合物保持系统22可包括一个或多个碳氢化合物保持装置，例如配置用于临时 从进气中捕集碳氢化合物的碳氢化合物捕集器。碳氢化合物保持系统22可进一步包括当 存储或捕集来自排气系统25和/或燃料系统18的碳氢化合物时可将气体传送到保持系统 22之外至大气中的通风管27。当抽取来自排气系统25和/或燃料系统18的存储的碳氢化 合物时通风管W也可允许新鲜空气经由抽取管道28和抽取阀29被吸入碳氢化合物保持 系统22内。尽管这个例子中显示了与未加热的新鲜空气连通的通风管27，也可使用多种 修改。例如，可使用来自空气抽取箱的加热的进气。此外，在选定情况下可使用加热的排 气。
在系统6中可使用具有阀、传感器等的多种组合的碳氢化合物保持系统22的多种系 统配置。例如，参考图3至7在这里描述的多种系统配置，如下讨论。并且尽管图3至7 的多种配置显示了多种具体组合的可替代特征，来自图3至7中的多种特征也可以组合在 一起以形成另一个示例配置。此外多种额外的部件可包括在进气系统、排气系统和燃料系 统中，例如阀24下游的消声器。
车辆系统6还可包括控制系统14。控制系统14显示为从多个传感器16 (本文描述 了其多种例子)接收信息并且将控制信号发送至多个驱动器81 (本文描述了多种例子)。 作为一个例子，传感器16可包括位于排放控制装置上游的排气传感器126、温度传感器 128和压力传感器129。其他传感器例如压力传感器、温度传感器和组分传感器可连接至 车辆系统6中的多个位置，如这里更详细讨论的。作为另一个例子，驱动器可包括燃料喷 射器66、阀29、阀24和节气门62。控制系统14可包括控制器12。控制器可从多种传感 器接收输入数据，处理输入数据，并且基于指令或相应于一个或多个程序的编程入其中的 代码响应处理的输入数据触发驱动器。这里参考图8至12描述示例控制程序。
碳氢化合物保持系统22可同时或在不同的工况期间运转用于从包括发动机排气系 统25和燃料系统18的多个源存储碳氢化合物。在一些工况下，例如在发动机起动期间当 排放控制装置还没有达到其起燃温度(例如对于特定排气成分该装置达到选定的充分高的 转化效率的温度)时，排气可被从排气系统25传送至碳氣化合物保持系统22,并且随后 通过通风管27传送至大气中。这样，冷起动碳氧化合物排放的增加量可存储在碳氢化合 物保持系统22内，同时排气加热排放控制装置70。随后， 一旦装置70达到足够的运转 温度，排气通过管道35被传送至大气中并且碳氢化合物保持系统22基本上与发动机排气 隔离。另外，燃料箱20内产生的燃料蒸气可在输送至发动机进气系统23并在发动机10 内燃烧之前传送至碳氢化合物保持系统22中用于存储。可同时、分别或其组合实现这些不同的存储模式(从排气系统25,和从燃料系统18)。
在与排气隔离之后，碳氢化合物保持系统22可连接至发动机进气系统以通过通风管 27抽吸新鲜空气并且抽取存储的碳氢化合物至发动机进气系统中以在发动机内燃烧。这 样的抽取运转可在如这里描述的选定的发动机工况期间发生。
这里将描述抽取和存储运转的额外细节。
图2为显示多缸发动机10的一个汽缸的示意图。如参照图l所描述，发动机10可 至少部分由包括控制器12的控制系统和由车辆操作者132经过输入装置130的输入控制。 在这个例子中，输入装置130包括加速踏板和用于成比例地产生踏板位置信号PP的踏板 位置传感器134。发动机10的燃烧室或汽缸30可包括带有定位于其内的活塞36的燃烧 室壁32。活塞36可连接至曲轴40以便使活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴 40可经由中间传动系统连接至车辆的至少一个驱动轮。而且，起动马达可经由飞轮连接 至曲轴40以开启发动机10的起动运转。
燃烧室30可经由进气道42从进气歧管44接收进气并且可经由排气歧管48排出燃 烧气体。进气歧管44和排气歧管48可经由各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧 室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多的进气门和/或两个或更多的 排气门。进气歧管可包括流体连接至排气流以允许抽取蒸气被输送至发动机的进气歧管 44的抽取通路。尽管这个例子显示了节气门下游的抽取通路使得歧管真空吸入气体，也 可使用多种其他配置。例如，在涡轮增压发动机的情况下，抽取线路可通向涡轮增压器压 缩器入口的上游。
在这个例子中，可经由各自的凸轮驱动系统51和53通过凸轮驱动控制进气门52和 排气门54。凸轮驱动系统51和53均可包括一个或更多的凸轮并且可利用可由控制器12 运转以改变阀运转的一个或多个凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正 时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统。进气门52和排气门54的位置可分别由位置 传感器55和57确定。在一个替代实施例中，进气门52和/或排气门54可由电动阀驱动 控制。例如，汽缸30可替代地包括经由电动阀驱动控制的进气门和由包括CPS和/或VCT
系统的凸轮驱动控制的排气门。
燃料喷射器66显示为直接连接至燃烧室30用于将燃料与经由电子驱动器68从控制
器12接收的FPW信号的脉冲宽度成比例地直接喷射到其内。以此方式，燃料喷射器66 将燃料以称为燃料直接喷射的方式提供至燃烧室30。燃料喷射器可安装在例如燃烧室的 恻面或者燃烧室顶部。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未显示)输 送至燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可替代地或附加地包括以将燃料以称为 进气道喷射的方式喷射至燃烧室30上游的进气道的配置设置在进气道44内的燃料喷射器。
进气道42可包括具有节流板64的节气门62。在这个具体例子中，控制器l2经由 提供至包括有节气门62的电动马达或电动驱动器(一种通常称之为电子节气门控制(ETC)的配置)的信号改变节流板64的位置。以这种方法，可运转节气门62以改变提供至其他 发动机汽缸中的燃烧室30内的进气。通过节气门位置信号TP可将节流板64的位置提供 至控制器12。进气道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122用于 提供各自的MAF和MAP信号至控制器12。
在选定运转模式下，点火系统88可响应来自控制器12的火花提前信号SA经由火花 塞92将点火火花提供至燃烧室30。尽管显示了火花点火部件，在一些实施例中，无论有 无点火火花，燃烧室30或发动机10的一个或多个其他燃烧室可以压缩点火模式运转。
排气传感器126显示为连接至排放控制装置70上游的排气道48。传感器126可为 用于提供排气空燃比指示的任何适合的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域 排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(排气氧传感器)、HEGO(加热型EGO )、氮氧化物(NOx )、 碳氢化合物(HC)或一氧化碳(CO)传感器。排放控制装置70显示为沿排气传感器126 下游的排气道48设置。装置70可为三元催化剂(TWC)、 NOx捕集器、多种其他排放控制 装置或其组合。在一些实施例中，在发动机10运转期间，可通过以特定的空燃比操作发 动机的至少一个汽缸周期-性地重设排放控制装置70。
图1中控制器12显示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、 用于可执行的程序和校准值的电子存储介质(在本具体例子中显示为只读存储器芯片 106)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。存储介质只读存储器106可被 编程有表示可由处理器102执行用于执行下面描述的方法以及可以预期的但没有具体列 出的其它变量的指令的计算机可读数据。控制器12可从连接至发动机10的传感器接收多 种信号，除了之前论述的那些信号，还包括引入质量空气流量(MAF)的测量值、来自 连接至冷却套简114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)、来自连接至曲轴40 霍尔效应传感器118 (或其他类型)的脉冲点火感测信号(PIP)、来自节气门位置传感器 的节气门位置(TP)和来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM 可由控制器12从脉冲点火感测PIP信号生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP 可用于提供进气歧管内的真空或压力指示。
如上所述，图2显示了多缸发动机10的一个汽缸，并且每个汽缸可类似地包括其自 有组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
图3显示了包括例如与排气管道35平行设置并在排放控制装置70下游的HC捕集器 310的碳氢化合物保持装置和吸附罐(canister) 322的碳氢化合物保持系统的第一实施 例300。排气管道阀24位于排气管道内用于在第一模式期间阻止排气流，并且在第二模 式期间允许排气流通过。旁通管道312连接在排气管道阀24的上游和下游。此外，旁通 管道312包括第一旁通阀314、 HC捕集器310和第二旁通阀318。在这个例子中，HC捕集 器可包括砖320。在其它例子中，HC捕集器可包括多个砖或其他结构，例如活性炭。此外， HC捕集器310也可为使用微孔(0. 5rnn孔尺寸范围)的活性炭或沸石的吸附罐。旁通管道 312通过通风管27和可选地通过阀318和管道35通向大气。此外，HC捕集器可经由通道流体连接至抽取吸附罐322。抽取吸附罐3" 可配置用于从燃料系统收集蒸气，例如经由通向燃料箱20的管道328。通道324可包括 阀326。抽取吸附罐322也可经由管道330和阀332流体连接至发动机进气系统。类似于 HC捕集器310,吸附罐322可包括活性炭，尽管其可具有不同，例如高、多孔性。
尽管这个例子显示了两个碳氢化合物保持装置(例如HC捕集器310和抽取吸附罐 322 ),可采用多种替代。例如，可使用单个碳氢化合物保持装置，例如吸附罐，其中吸附 罐运转以存储排气碳氢化合物以及燃料箱蒸气。此外，两个碳氢化合物保持装置可均为吸 附罐，或可均为HC捕集器。无论HC保持系统的具体配置，碳氢化合物保持装置可接收传 送的冷起动碳氢化合物并保持碳氢化合物。
在一个例子中，由于排气温度可充分低于排气系统内经历的排气温度的全范围，碳 氢化合物保持装置可包含塑料壳内含有的粒状活性炭。
图3中的碳氢化合物保持系统22可由控制器通过多种阀的选择性调节以多个模式运 转。例如，可执行下面的运转模式
模式A:排气碳氢化合物存储
在选择发动机和/或车辆工况期间，控制器12可关闭阀24和326,并打开闽314.及 选择性打开阀318。另外，阀332关闭。示例工况包括在排放控制装置已经达到起燃温度 之前的发动机冷起动运转。在这个模式下，来自发动机10的排气在经由通风管27离开至 大气之前传送通过HC捕集器310,同时抽取吸附罐322与排气和碳氢化合物保持系统隔 离。
模式B:燃料蒸气存储
在选择发动机和/或车辆工况期间，控制器12可开启阀24和326,并且关闭阀3" 和318。阀332可为关闭，在这种情况下燃料箱蒸气仅存储，并不抽取。可替代地，阀3n 可开启至控制的大小，这样一些燃料箱蒸气被存储并且一些被输送至发动机用于燃烧。在 这个模式下，至少一些燃料箱蒸气在通过通风管27被排出之前传送通过抽取吸附罐3" 和HC捕集器310并保持在其内。同样，燃料箱可连通至碳氢化合物保持系统。
模式C: HC捕集器和/或吸附罐抽取
在选择发动机和/或车辆工况期间，控制器12可开启阀24和326,并且关闭阀314 和318。另外，阀332可为开启至控制的大小，这样通过通风管27吸入新鲜空气以抽取 HC捕集器310并抽取吸附罐3"通过330和阀332至发动机进气系统23中。在这个模式 下，来自吸附罐和/或HC捕集器的抽取的燃料蒸气可在发动机内燃烧，在排放控制装置处 理之后排气通过管道35被传送至大气中。
在替代实施例，除了经由通风管27吸入新鲜空气以抽取存储的碳氢化合物，该系统 可额外地或可替代地将排气传送至通风管以使加热的排气来加热碳氢化合物保持系统并 更好地抽取存储的碳氢化合物。在特定情况期间可使用这样的搡作，例如冷环境温度。此 外，在一些情况下，系统在存储模式期间可特意在更长的时间传送排气以加热碳氢化合物保持系统至更高温度，从而改善后续抽取运转。在一个例子中，在抽取运转之前，排气可 被传送至碳氢化合物保持系统(甚至在非起动状况期间)以增加温度并改善后续抽取效率。
当碳氢化合物保持系统下降低于阈值时，或当减少抽取机会出现时可使用这种运转。
注意的是图3中的配置使得流过HC捕集器310的气体被传送回至排气管道35并且 排出排气管。因此，通过使用允许排气流返回至排气管(或传送至排气管位置)的阀318
(其相较于系统中的其他排气阀可为低温度、低成本阀)可实现多种优点。例如，该配置 在冷起动捕集运转期间允许足够的气流而不用将排气发送至排气管之外的其它位置。此 外，通过提供独立的端口用于抽取气流入口，可以从不易受水注入影响的位置吸入抽取空 气。
另外，当排气传送回如图3中所示的排气系统时，HC捕集器可位于消声器的上游， 从而减小消声器泄漏对排放系统性能的影响。
图4显示了碳氢化合物保持系统22的第二实施例400。在这个配置中，阀24包括 通过管道35传送排气至大气中或至管道412中的分流阀。图4显示了平行于排气管道35 设置在排放控制装置70的下游的HC捕集器410。管道412连接至阀24的上游并且包括 HC捕集器410。
此外，HC捕集器410可经由通道424和阀426流体连接至抽取吸附罐422。抽取吸 附罐422可配置用于从燃料系统收集蒸气，例如经由通向燃料箱20的管道428。抽取吸 附罐422也可经由管道430和阀432流体连接至发动机进气系统。碳氢化合物保持系统 "也可包括连接至管道424的第一压力传感器43G和第二压力传感器438。另外，HC捕 集器温度传感器440可直接连接至HC捕集器。
如图4中示意显示，通风管27与至少一部分管道35热耦合以使得热量在其间转移。 在一个例子中，通风管27可空间邻近至少一部分管道35。
图4的碳氢化合物保持系统可由控制器通过多个阀的选择性调节在多个模式下运 转。例如，可执行下面的运转模式
模式A:排气碳氢化合物存储
在选择发动机和/或车辆工况期间，控制器12可调节阀24以将排气分流至管道412, 以及关闭阀432和426。示例工况包括在排放控制装置已经达到起燃温度之前的发动机冷 起动运转。在这个模式下，来自发动机10的排气在经由通风管27离开至大气之前传送通 过HC捕集器410，同时抽取吸附罐422与排气和碳氢化合物保持系统隔离。
模式B:燃料蒸气存储
在选择发动机和/或车辆工况期间，控制器12可调节阀24以引导排气通过管道35, 并且将碳氢化合物捕集器410与排气隔离。另外，控制器可开启阀426,并且关闭阀432。 在这个模式下，至少一些燃料箱蒸气在通过通风管27被排出之前传送通过抽取吸附罐422 和HC捕集器410并保持在其内。
模式C: HC捕集器和/或吸附罐抽取在选择发动机和/或车辆工况期间，控制器12可调节阀24以导引排气通过管道35, 并且将碳氢化合物捕集器410与排气隔离。另外，控制器可开启阀426,并且可控制地开 启阀432以通过通风管27吸入新鲜空气来抽取HC捕集器410并抽取吸附罐422通过430 和阀432至发动机进气系统23中。在这个模式下，来自吸附罐和/或HC捕集器的抽取的 燃料蒸气可在发动机内燃烧，同时排气在被排放控制装置处理之后通过管道35被传送至 大气中。如上所提出，热量可转移至吸入通风管27内的新鲜空气。在一些例子中，热量 可通过传导、对流、强制对流、其上的组合或热传递的替代形式被转移。这样，当系统暖 机至运转温度时，暖空气可改进存储在HC捕集器410和/或抽取吸附罐422内的碳氢化合 物的释放。
图5显示了碳氢化合物保持系统22的第三实施例的示意图。这个实施例类似于图3 中的实施例，除了 HC捕集器510包括两块砖520，并且配置用于使排气顺序地通过砖， 但并行抽取它们。具体地，图5的系统包括与排气管道35并行设置在排放控制装置70 下游的HC捕集器510。排气管道阀24 (在这个例子中可为节气门)位于排气管道内用于 在第一模式期间阻止排气流，并且在第二模式期间允许排气通过。旁通管道512连接在排 气管道阀24的上游和下游。此外，旁通管道512包括第一旁通阀516、 HC捕集器510和 第二旁通阀518。旁通管道512也经由两个平行通道534和阀538连接至通风管27。
此外，HC捕集器510可经由通道524流体连接至抽取吸附罐522。抽取吸附罐522 可配置用于从燃料系统收集蒸气，例如经由通向燃料箱20(未显示)的管道528。抽取吸 附罐522也可经由管道530和阀532流体连接至发动机进气系统。
图5的碳氢化合物保持系统由控制器通过多种阀的选择性调节在多个模式下运转。 例如，可执行下面的运转模式
模式A:排气碳氢化合物存储
在选择发动机和/或车辆工况期间，控制器12可关闭阀24和538,并且开启阀516 和518。另外，阀532关闭。示例工况包括在排放控制装置已经达到起燃温度之前的发动 机冷起动运转。在这个模式下，来自发动机10的排气在经由管道35离开至大气之前传送 通过HC捕集器510 (顺序通过砖520a并且然后520b),同时由于气流抵住阀532抽取吸 附罐522与排气有效隔离。
模式B:燃料蒸气存储
在选择发动机和/或车辆工况期间，控制器12可开启阀24、 526和538,并且关闭 阀516和518。阀532也可关闭。因此排气与吸附罐522和HC捕集器510隔离。在这个 模式下，至少一些燃料箱蒸气在通过阀538和通风管27被排出之前传送通过抽取吸附罐 522和HC捕集器510并保持在其内。特别，燃料蒸气在通过通风管27排出之前首先传送 通过吸附罐522并且随后并行分别通过砖520a和52013。这样，由于排气和燃料箱蒸气至 少从砖510a的不同流向，燃料箱蒸气可在捕集器的不同位置处以不同浓度存储。
模式C: HC捕集器和/或吸附罐抽取在选择发动机和/或车辆工况期间，控制器12可开启阀24和538,并且关闭阀516 和518。另外，阀532可为开启至控制的大小，这样通过通风管27吸入新鲜空气以抽取 HC捕集器510并抽取吸附罐522通过530和阀532至发动机进气系统23中。在这个模式 下，来自吸附罐和/或HC捕集器的抽取的燃料蒸气可在发动机内燃烧，在排放控制装置处 理之后排气通过管道35被传送至大气中。又，在与图5中的模式B相反的气流移动中， 新鲜空气在被组合并传送通过抽取吸附罐522之前并行地传送至砖520a和520b。这样， 蒸气的抽取在与存储在全部砖内的燃料箱蒸气相反的方向及与存储在至少一个砖(520a) 内的排气碳氢化合物相反的方向发生。
这种利用顺序存储和并行抽取的差分存储和抽取方向能够改善存储和释放，从而增 加了发动机和排放系统的效率。
图6显示了图5的第三实施例的示例的其它细节。相应地标注类似部件。在这个例 子中，阀24、 518和516为真空驱动节气门。HC捕集器包括具有活性炭球612的两块砖 520a、 520b。真空调节器614连接至阀24、 516和518,并且可配置用于只要阀518和516 为开启便关闭阀24，反之亦然。在一个例子中，真空调节器614可通过控制器12电动驱 动。
继续参阅图6,第一压力传感器540和第二压力传感器542连接至HC捕集器的进口 616和出口618。车载诊断(OBD)传感器620可分别连接在第一砖和第二砖520a、 520b 之间。OBD传感器可测量HC捕集器内的气体压力、成分或其上的组合。
在这个例子中，HC捕集器510可位于最终催化剂之后但是在消声器之前。此外，离 排气管道35的长度可大于12英寸以将排气温度从800'C降低至IO(TC以允许使用塑料部 件。此外，当旁通过排气管道内的消声器时可进一步运转碳以减小噪声。
继续参考一个例子，位于吸附罐的进口和出口 (616、 618)处的排气瓣可为塑料并
且可集成进捕集器/吸附罐的塑料壳。该装置可包括橡胶密封垫/O形圈以帮助密封环绕 壳，在该处排气瓣会由于降低的温度关闭或环绕塑料瓣。装置510的壳可包括1.5"标识 进口/出口管、弹性部分上用于传感器和提升阀的注模凸部、在锥体上用于进气的注模端 口、在碳层两侧用于允许气流通过吸附罐和驱动的排气瓣的屏。连接至524的进气门可位 于塞满的层之间。在该场所，OBD传感器620可观测层的装卸工作。在一个例子中，如果 塑料排气瓣密封，提升阀将让来自空气抽取箱的空气进入。每个锥体处的新鲜空气入口从 通风阀下游的进气源分离。出口可通向燃料箱蒸气抽取系统，例如顺序进入吸附罐或并行 进入。
图7显示了碳氢化合物保持系统22的第四实施例。这个例子类似于图4,尽管在旁 通712内使用不同的阀和管道配置以及两个HC捕集器。具体地，在这个例子中，阀24 运转为分流阀以允许排气流通过管道35至大气中，或导引排气流至管道7"和阀716。 在这个例子中，阀716为另一个分流阀，其允许在管道714和管道740,或管道7"和管 道742之间连通。旁通712还分别包括第一 HC捕集器和第二 HC捕集器和7M。另外，类似于上面描述的其他示例配置，阀725显示为用于控制气流流向抽取吸附罐(未显示) 或来自于吸附罐，其随后通向燃料箱和进气歧管。同样，来自燃料箱的燃料蒸气可被以那 样的顺序传送至第一和第二捕集器726和728,并且以相反的顺序被抽取。
在图7中，两个捕集器726和728配置有不同的HC捕集特性。例如，相较于捕集器 728,捕集器726可为较大孔性的活性碳以捕捉较大HC分子。这样，在存储期间，气体可 被传送首先通过捕集器726并且随后通过捕集器728,这样明显地减小了气体中的HC分 子大小。另外，由于存储的HC分子难于从较小孔的活性碳去除，可通过较大孔的活性碳 作为较小孔的活性碳的缓冲以抑制HC分子不可挽回地吸入较小孔内。此外，在较高温度 下可发生较小HC种类吸入进捕集器728内。同样，从分流阀716至捕集器的进口管直径 可具有足够的大小以在存储和抽取运转期间提供所需压力。
图7的配置也可提供了相反流向用于捕集器726和728的存储和抽取运转。具体地， 在排气中的HC存储期间，分流闽24和716将排气在通过通风管27排出之前传送通过714 并且随后至捕集器726，并随后至捕集器728。在捕集器的抽取期间，调节阀门以将新鲜 空气在被输送通过捕集器726并且随后至进气之前传送通过通风管27、捕集器728,并且 随后至捕集器726。这样，可实现改善HC的存储和释放，特别是根据捕集器的不同特性 (例如多孔性)。因此，图7的配置可运转在模式A、 B和C中任一个。
尽管在一个例子中捕集器726和728可均为HC捕集器,也可使用两个活性碳吸附罐。 可替代地，如上所提，可包括沸石。例如，不同于独立装置，吸附罐726可配置用于吸收 冷起动时的丙烯和较大质量的碳氢化合物。捕集器728内的微孔活性碳吸收较小的碳氢化 合物，但与串联的726相比被保护得更多。另外，用来自空气抽取箱或热的车辆排气以相 对于吸收气流方向的逆流抽取捕集器能够进一步提供改进的性能。
尽管这个例子显示了图7的配置中的两个捕集器，可使用更多或更少的捕集器。
在一个具体例子中，装置726可包括在较小孔活性碳吸附罐728之前以捕捉中等至 大尺寸的HC分子的碳吸附罐(较大孔)。在存储期间，气体首先通过捕集器726,并且随 后至捕集器728。以相反方向执行去除。这样，较大孔更好地保护较小孔并且减少较大HC 分子不可恢复地吸入较小孔内。小HC种类吸入进小孔介质内可更好地响应压力，例如大 约5MP,其可通过使从分流阀至吸附罐的入口管直径具有一定大小来提供。类似地，增加 的温度(例如在怠速情况下通过来自排气的热传递，或通过使用至少一些排气)有利于 HC种类的去除。
应该明白地是参照图3至7,模式A不仅可运转以在碳氢保持系统内存储来自排气 的HC，还可以充分地加热该系统。由于增加的温度能够用于更容易地释放存储的碳氢化 合物，因此其有利于准备碳氢化合物保持系统22用于后续抽取运转。
此外，尽管图3至7的示例中显示了燃料箱蒸气和存储的排气碳氢化合物的组合抽 取，在替代配置中这些可分别抽取。例如，经由平行于示例吸附罐的抽取管的抽取管抽取 示例HC捕集器，从而能够分开地和/或独立地抽取不同的碳氢化合物存储系统。例如'可抽取一个碳氢化合物保持装置而不抽取第二碳氢化合物保持装置。又，在图3至7的一些 示例配置中，抽取吸附罐内的燃料箱蒸气可充分地快于HC捕集器内的碳氢化合物被抽取。 同样，在开始抽取期间，所知的蒸气量/浓度可用于确定存储在吸附罐内的燃料蒸气量， 并且随后在抽取运转的后期(当吸附罐充分地被抽取/清空)，所知的蒸气量/浓度可用于 估计HC捕集器的负荷状态(其可在最近的存储运转期间产生，例如最近的冷起动事件)。
另外，尽管图3至7的示例显示排气碳氢化合物的存储和保持系统22的抽取为非同 时发生的，在替代实施例中，一些存储的碳氢化合物可在存储其他碳氢化合物期间被抽取。
可通过使用这里描述的系统、部件和装置执行下面的图8-14的方法，但可替代地可 使用其他合适的系统、部件和装置执行。
现参考图8，程序800显示用于控制发动机运转、燃料蒸气管理和排气排放管理。 程序800可在暖机期间(例如当发动机或排气从环境温度加热至正常的运转温度范围)运转。
首先，在810处，程序确定发动机起动是否出现。例如，程序可确定发动机是否正 从停止起动。附加地或可替代地，程序可经由发动机起动转动运转确定发动机是否已起动。 当发动机起动出现时，程序继续至812,在该处程序基于多种参数估计或测量排放控制装 置温度。在一个例子中，程序可基于发动机停机时间(湿机时间)、环境温度、发动机冷 却剂温度和进气充气温度确定排放控制装置温度。可替代地或附加地，程序可基于位于排 气道35或排气歧管48内的一个或多个排气温度传感器确定排放控制装置温度。此外，程 序可基于安装至排放控制装置的温度传感器确定排放控制装置的温度。
在814处，程序基于工况确定温度阈值。这里参照图9描述了一个用于确定温度阈 值的方法。可替代地，可使用固定的温度阈值。在一个例子中，温度阈值关联于催化剂起 燃温度。接下来，程序继续至816以确定保持系统22中的排气产生的碳氢化合物的存储 是否已经开始，并且如果没有，则结束该程序。可基于包括保持系统22的碳氢化合物存 储量是否大于阈值的多种情况调节该运转。例如，当存储系统22已经在之前发动机运转 期间被抽取时，程序可开始保持系统22内的存储。另外，当保持系统22的温度低于最大 存储温度时，程序可开始保持系统22内的碳氢化合物存储。此外，如基于发动机内燃烧 的燃料的燃料特性，例如燃料中的醇含量(其中在之前发动机运转期间可获得燃料中的醇 含量)，程序可开始保持系统22内的排气碳氢化合物的存储。这样，可调节至碳氢化合物 保持系统22的排气的传送的结東以利用不同燃料的不同存储特性。例如，当燃烧相对于 低醇含量燃料的高醇含量燃料时，传送可持续至较高的存储量或较长持续时间。此外，当 发动机湿机时间(例如发动机/车辆停机时间)长于阈值量时，程序可开始保持系统22 内的碳氢化合物的存储。这样，例如在热起动期间发动机起动可导引气体通过排气系统 25并旁通过保持系统22。
当816处的答案为是时，程序继续至818以确定排放控制装置70的温度是否低于在 814处确定的阈值温度。如果是这样，程序继续至820以运转排气门(例如24)中的一个或多个以导引排气通过碳氢化合物保持系统22,并且特别是通过一个或多个碳氢化合物 捕集器。例如，取决于系统配置，控制系统14可调节一个或多个排气门以在被排出或传 送至大气中之前将排气从排放控制装置70的下游传送至并通过碳氢化合物保持系统22。 在一个例子中，如上所述，在模式A中程序运转该系统。此外，例如，取决于如本文参照 图10描述的工况，该系统可在火花正时基本上处于峰值扭矩正时时运转，或者以一定量 的火花延迟运转。
接下来，在822处，程序估计存储在碳氢化合物保持系统22内的碳氢化合物的量， 例如存储在HC捕集器310内的碳氢化合物的量。程序可基于排气流速、排气温度、碳氢 化合物保持系统22的温度、发动机转速和多种其它参数估计碳氢化合物的存储量。
当816处的回答为否或者818处的回答为是时，程序继续至824以运转排气门以从 排放控制装置70导引排气以旁通过碳氢化合物保持系统22并且通过管道35输送至大气 中。同样，如这里所提及的，排气可在被传送至大气之前通过多种额外的排放控制装置和 /或消声器。在一个例子中，在824处的运转期间，程序运转发动机以增加排气温度从而 将点火正时充分延迟在最大扭矩的最小点火提前角(MBT)正时之后以及在燃烧室内执行 稍稀空燃比的燃烧。此外，824处的运转因而可导致该系统不在模式A下运转，尽管系统 可以或不可以运转在模式B和C下，如参照图8进一步描述。
从步骤824或822,程序继续至826以确定来自碳氢化合物保持系统22的存储的碳 氢化合物是否应该被执行抽取(例如，系统能否运转在模式C下)。在一个例子，图11 的程序显示了确定是否要抽取碳氢化合物保持系统22的一个例子。可基于多种发动机和 车辆运转参数开始碳氢化合物保持系统22的抽取,包括存储在保持系统22内的碳氢化合 物的量(例如存储在HC捕集器310内的碳氢化合物的量)、排放控制装置70的温度、碳 氢化合物保持系统的温度、燃料温度、自上次抽取起起动的次数、燃料特性(例如燃烧的 燃料内的醇含量)和多种其他参数。在一个例子中，在826处，程序确定在当前发动机起 动期间排气是否被传送至碳氢化合物保持系统22。在一个具体的例子中，随着燃料中的 醇含量增加，可调节抽取的开始以在高温度下开始。
当826处的回答为是时，程序继续至828以运转排气门吸入新鲜空气通过碳氢化合 物保持系统22并且进入发动机10的进气道42内，其可包括以模式C运转系统。随后， 发动机10运转以吸入蒸气以及喷射的燃料和进气，并且在其内执行燃烧。接下来，在830 处，程序基于多种参数(包括存储的碳氢化合物的量以及来自排气空燃比传感器的反馈信 息)估算来自碳氢化合物保持系统22的抽取的碳氢化合物的量(其可归因于HC捕集器和 抽取吸附罐中的一个或两个)。在一个例子中，来自排气氧传感器的反馈可用于获知或更 新存储在HC捕集器内的碳氢化合物的估算量以基于这个估算确定HC捕集器的劣化。此外， 程序也可调节发动机的节气门以调节通过抽取吸附罐、HC捕集器或二者的抽取气体的量。
当826处的回答为否时或者从830处，程序继续至832。在832处，程序确定是否 要抽取由燃料箱产生的碳氢化合物蒸气，假如这些蒸气没有在8"处被抽取，或者没有在828处充分地被抽取。参照图12描述一个用于确定是否要抽取燃料箱产生的蒸气的示例 程序。当S32处的回答为是时，程序继续至834以运转排气门抽取来自碳氢化合物保持系 统由燃料箱产生的蒸气，其可包括将系统运转在模式C。否则，当832处的回答为否时或 者从834处，程序结東。
尽管没有在图8中具体说明，只要系统未运转在模式A或C,控制系统也可将系统 运转在模式B。可替代地，可基于包括环境温度、燃料温度等的多种工况选择性地开始模 式B。
另外，考虑到合适的温度，可以进一步提供控制将排气传送至碳氢化合物保持系统, 并且通过碳氢化合物保持系统抽取至发动机进气以解决发动机热起动情况。例如，系统可 在开始程序和开始抽取中考虑发动机冷却剂温度和催化剂温度，这样如果冷却剂温度高于 热重起动阈值和/或催化剂温度高于热重起动阈值，则停止至碳氢化合物保持系统的排气 抽取并且一旦完成发动机起动转动/加速便开始抽取。
现参阅图9,程序900描述用于确定温度阈值，低于该温度阈值排气可被传送至碳 氢化合物保持系统22。首先，在910处，程序确定燃料成分。在一个例子中，程序可确 定存储在燃料箱20内的燃料的醇浓度和/或燃料混合。可基于来自排气氧传感器的指示化 学计量空燃比的反馈获知醇浓度。附加地或可替代地，程序可基于燃料浓度传感器确定燃 料的醇浓度。注意的是程序可确定汽油燃料中的相对醇含量，或多种其它燃料成分。
接下来，在912处，程序确定燃料温度。在一个例子中，程序可由来自连接至燃料 箱20的燃料温度传感器测量燃料温度。可替代地，程序可基于包括发动机冷却剂温度、 环境空气温度和/或多种其他参数的多种参数估计燃料温度。
接下来，在914处，程序基于分别在912和910处确定的燃料温度和成分/组成确定 温度阈值。另外，程序可基于额外的工况确定阈值，包括排放控制装置70的催化剂材料 的老化。在一个例子中，程序可随着混合燃料中的醇含量增加而增加温度阈值。这样，可 能调节温度范围，在该温度范围排气被传送至碳氩化合物保持系统22内的碳氡化合物捕 集器。具体地，这种运转能够随着燃料中的醇含量的改变利用捕集器的不同存储特性。例 如，随着醇含量的改变燃料可具有不同的吸附和/或脱附特性。同样，排气中的水可影响 碳氢化合物种类存储/释放发生的温度。随着燃料的醇含量的改变，在排气中可产生不同 的HC链，因此产生不同的存储/释放特性。在一个具体例子中，随着燃料中的醇含量增加 由于温度可捕捉HC，因此随着燃料中醇含量的增加模式A下运转的结東或减少可被延迟 至较高温度。
现参阅图10,其显示了在发动机起动期间基于排气传送和/或碳氢化合物保持系统 抽取的模式用于控制燃烧空燃比的示例程序iooo。
首先，在1010处，程序确定发动机是否正在起动，例如参照810处所描述。如果是， 程序继续至1012以确定系统是否正将气体导引至碳氢化合物保持系统22 (例如，是否出 现模式A运转)。如果是，程序继续至1014以基于发动机冷却剂温度以及多种其他参数选择燃烧空燃比。接下来，在1016处，程序在选定的空燃比下以减小的火花延迟或没有火 花延迟运转，例如通过以MBT正时运转，潜在地甚至在排放控制装置(例如，排气系统内 的催化转化器)的温度实质上低于其起燃温度期间。在一个例子中，在1014处选择的空 燃比可最初在起动期间为稍微稀的，并且在起动转动和发动机转速增加之后，选择的空燃 比可大约为化学计量，或轻微富化。可替代地，可基于存储在碳氢保持系统22(例如存 储在HC捕集器310内的碳氢化合物的量)中的碳氢化合物的量选择空燃比。例如，随着 存储在碳氢化合物保持系统22内的碳氢化合物的量增加，燃烧的空燃比可相应地调节更 高(例如较少富化，或更稀化)。
当1012处的回答为否时，程序继续至1018以确定排放控制装置70的温度是否低于 起燃温度。当1018处的回答为否时，程序继续以运转发动机以具有火花延迟的选择性调 节(例如，基本上无火花延迟，除非需要用于爆震消除、扭矩减小等)的化学计量空燃比 燃烧。可替代地，当1018的回答为是时，程序继续至1022以运转发动机以具有比1016 处和/或1020处的运转更大的点火正时延迟的接近化学计量或轻微稀空燃比燃烧。否则， 在1020,程序运转发动机以具有比1022处延迟晚的火花延迟的选择性调节的化学计量空 燃比燃烧。例如，可基于催化剂温度延迟点火正时量。
如另一个例子，因此系统可基于排气是否被传送至碳氢化合物保持装置以多个点火 正时延迟模式运转。例如，模式可包括第一模式和第二模式，在第一模式下程序将排气传 送至碳氢化合物保持系统并且在第一正时火花点火并以第一发动机/排气空燃比运转的第 一模式的至少一部分期间运转,在第二模式下程序旁通过碳氢化合物保持系统并且在第二 模式的至少一部分期间以比第一正时更延迟的第二正时火花点火或者以比第一排气空燃 比更稀的第二发动机/排气空燃比运转。在一个具体例子中，第二模式在第一模式之后执 行，二者均在正常发动机起动期间运转，并且在这种情况下相比于第二模式，第一模式在 排放控制装置的较低温度下执行。此外,在第一模式的第一部分期间第一空燃比可为稀化， 并且在第一模式的第二部分期间可为化学计量或富化。可替代地，第一模式可在第一发动 机起动期间执行，第二模式可在第二发动机起动期间执行，其中在第二起动期间碳氢化合 物保持系统可具有比在第一起动期间更大的碳氢化合物存储量。
接下来，从1020处前进至1024处，程序确定是否出现保持系统22的抽取，包括抽
取存储的燃料箱蒸气和存储的排气碳氢化合物中一个或两个。如果是，程序继续至10" 处,在该处控制系统响应于来自一个或多个排气氧传感器的反馈调节燃料喷射量以维持化 学计量燃烧并且获知抽取而来的碳氢化合物的量和/或存储在保持系统22内的碳氢化合 物的量。另外，程序可响应通过碳氢化合物保持系统吸入的新鲜空气的量调节气门位置。 例如，当开始抽取运转时程序可关闭节气门以补偿额外的气流。
在一个例子中，发动机可通过运转一些比所需的空燃比(例如化学计量)更稀化的 汽缸以及一些比所需空燃比更富化的汽缸来提供所需的空燃比。在仍然提供化学计量排气 空燃比的同时，其可产生额外的放出热量的排气热量，这种运转可为有利的。在一个例子中，例如在1016期间可提供这种分离的空燃比运转以使得增加排放控制装置的热量。此 外，通过利用保持系统22内的HC捕集器，例如可捕捉任何离开装置70的残留碳氢化合 物以维持所需排放水平。
现参考图11,描述了用于确定是否抽取由来自保持系统22的排气产生的碳氢化合 物的程序。在一个例子中，图11的程序确定是否结東燃料箱蒸气存储(例如模式B)和 转换至抽取(例如模式C)。
首先，在1110处，程序确定系统22的HC保持装置，例如HC捕集器或吸附罐是否 在发动机起动期间运转以存储碳氢化合物。如果是这样，程序继续至1112以确定系统是 否在抽取燃料箱蒸气。如果不是这样，程序继续至1114以确定排气温度(例如排放控制 装置的温度)是否高于阈值温度(例如818处的阈值)。例如，可基于燃料箱内或喷射入 发动机内的燃料的醇含量调节阈值。
如果1114处的回答为是，程序继续至1116以确定保持系统22内存储的碳氢化合物 的量(例如存储在HC捕集器310内的碳氢化合物的量)是否大于阈值。如果是这样，程 序继续至1118以确定发动机10内燃烧的空燃比是否大约为化学计量比。如果是这样，程 序继续至1120以抽取保持系统，例如以抽取HC捕集器和/或吸附罐(例如运转于模式C)。
在一个例子中，可在发动机起动之后，或在起动状况期间(例如热重起状况)执行 图11的运转。
现参考图12,描述了一种用于确定是否将抽取来自保持系统22的由燃料箱产生的 碳氢化合物。在一个例子中，图12中的程序确定是否将结東燃料箱蒸气存储(例如模式 B)并转换至抽取(:例如模式C)。在一个例子中，图11和12的程序可一起调整，例如燃 料箱蒸气抽取和排气产生的碳氢化合物抽取同时发生。在其他例子中，图11和12的程序 可独立地执行，例如燃料箱蒸气抽取和排气产生的碳氢化合物抽取独立地发生。
首先，在1210处，程序确定系统22的HC保持装置(例如HC捕集器或吸附罐)是 否正在被抽取。如果是这样，程序结東。否则，程序继续至1212以确定发动机起动是否 出现，例如这里描述的。如果为否，程序继续至1214处以调节燃料蒸气抽取具有自适应 获知燃料喷射器错误、MAF传感器错误等，并且随后程序继续至1216以执行至进气系统 的燃料箱蒸气的抽取，如在1214处所调节的。
当1212处的回答为是时，程序继续至1218以确定燃烧空燃比是否大约为化学计量 空燃比(参见.图IO)。如果为否，由于难于控制抽取运转中出现的空燃比，程序不开始抽 取，例如当使用HEGO传感器时。如果为是，则程序继续至1220以确定当前系统是否正在 运转以导引排气通过保持系统22。如果1220处的回答为是，程序结東C在抽取和存储非 同时发生的情况下)。否则，程序继续至1216处以抽取至进气系统的保持系统。
现参考图13,描述一种用于确定在不同于发动机起动运转的状况例如其他发动机工
况(发动机开始旋转和/或车辆正在行驶)期间是否将排气传送至碳氢化合物保持系统22 的程序。图13的程序可在发动机起动/暖机运转之后使用，例如那些上面描述的。例如，在一个或多个汽缸(例如可变排量发动机(VDE)运转)的汽缸气门停止运转 期间参考图13描述的运转是有利的，在这样的情况下排放控制装置的温度可下降低于开 动或起燃温度。在这样的情况下，剩余活动的汽缸可运转在化学计量或轻微富化下，并且 将排气导引至保持系统22用于存储离开冷却的排放控制装置的过剩的碳氢化合物。此外， 在减速断油(DFS0)运转期间或在重新开始DFSO汽缸之后其是有利的，在这种情况下很 多的新鲜富氧气体存储在排放控制装置内，从而减少来自发动机的排放的催化反应以及其 温度。当在DFSO之后重新开始燃烧时，这会特别有利的，在这种情况下在重新开始期间 的燃烧空燃比会充分地富化以减少存储的氧气并且重新建立催化剂所需的氧存储状态。图 13的运转也可在催化剂温度过高状况(例如当催化剂温度高于当前状况所允许的最大温 度)期间使用，在这种情况下发动机富化运转以降低催化剂温度。
在又一个例子中，在不同于发动机起动运转期间传送至碳氢化合物保持系统22的排 气可用于加热碳氢化合物保持系统22用于后续的抽取的程序。例如， 一旦碳氢化合物保 持系统22充分加热，可开始抽取运转。当碳氢化合物保持系统22低于阈值温度时是有利 的，并且否则会导致碳氢化合物慢速和/或效率低的释放和/或脱附。
现特别参考图13,在1310处程序确定发动机起动是否出现，例如这里所描述的。 如果1310处的回答为是，程序继续至1312处以确定自当前发动机运转的发动机起动起碳 氢化合物保持系统22是否已经被抽取和/或存储在系统22中的碳氢化合物和燃料蒸气的 估算量是否少于阈值。例如，程序可确定存储在HC捕集器310内的碳氢化合物的量是否 少于阈值。
如果1312处的回答为是，程序继续至1314处以确定选择的状况是否出现。在一个 例子中，选择的状况包括当突破排放控制装置70的碳氢化合物增加的潜力大于阈值时。 在其他例子中，选择的状况包括一个或多个汽缸的减速断油，和/或从这种状况重新开始。 在另一个例子中，选择的状况包括当来自发动机的排气空燃比为充分富化学计量(例如比 阈值更富化)时。在又一个例子中，选择的状况包括当一个或多个汽缸停止时，例如当进 气门和排气门在整个4行程循环期间保持关闭。如果1314处的回答为是，程序继续至1316
以运转排气门导引排气通过碳氢化合物保持系统22 (例如运转于模式A)。
这样，可实现改善的排放，甚至在非发动机起动状况期间。此外，应该明白地是在
1316处的存储运转之后一旦1316处的运转结東可在后续发动机运转期间执行额外的抽
取。 .
在一个具体例子中，在不同于发动机起动的状况期间，在催化排放控制装置高于其
起燃温度的情况下,当碳氢化合物保持系统的温度低于阈值时程序可传送排气至碳氢化合 物保持系统，传送持续直到碳氢化合物保持系统达到阑值抽取温度，并且随后将排气旁通 过碳氢化合物保持系统传送至大气中，并抽取碳氢化合物保持系统至发动机进气系统。
如图14中提到的，控制系统可开始对保持系统22的劣化的确定，以便于确定和区 分抽取吸附罐和HC捕集器之间的劣化。在一些例子中，从排气氧传感器反馈获知的抽取碳氢化合物浓度和燃料喷射调节可提供对碳氢化合物存储的独立估算，例如当燃料箱吸附 罐(例如422 )与HC捕集器(例如310)处于不同的温度时。可替代地，在抽取期间所知 的碳氢化合物的量可用于确定被装载并且随后在在燃料箱蒸气被充分抽取之前很少至没 有燃料箱蒸气产生的情况期间抽取的HC捕集器的性能。在另一个具体例子中，可基于在 抽取通过捕集器的气体期间探测到的温度状况改变可诊断HC捕集器。下面描述了多种示 例以及额外的诊断方法。
在下面的例子中，参考连接在保持系统22基于中碳的碳氢化合物捕集器的例子描述 的诊断。此外，在该例子中描述了运转，在该情况下在起动事件之后，排气流通过HC捕 集器被转移直至排放控制装置被充分加热并且达到所需转化效率。此外，在存储之后，随 后通过空气流过HC捕集器回到发动机用于燃烧来抽取捕捉的碳氢化合物。抽取气流可与 燃料箱产生蒸发性排放碳吸附罐抽取串行或并行。然而，下面的诊断也可应用于多种其他 系统配置和运转模式。
下面的诊断可应用为功能性或阈值监视器中二者之一或全部。功能监视器可确定装 置是否连接并且如期望地作用，而阈值监视器可确定排放控制装置的效率。
一个潜在的劣化模式可包括对HC捕集器内的碳造成的振动和机械损害，例如碳粒可 被破裂并且磨损掉。同样，如果碳粒破裂并且潜在地消失在排气管外可降低捕集器的HC 捕捉能力。如果足够多的碳消失或被压紧并且捕集器的体积不再填充， 一些排气可旁通过 碳层并且排气管排放物会增加。因此， 一个方法是使用探测碳体积损失的监视器如阈值监 视器。
在第一方法中，控制系统可在捕捉和抽取期间测量HC捕集器的出口的温度。在冷起 动之后，出口处的温度会随着排气系统加热而增加。这指示系统连接至排气系统并且用于 转移气流至捕集器的阀正在起作用。在气流被允许旁通过捕集器之后，温度应该稳定，指 示阀已经正确地循环。温度的持续增加可指示捕集器仍然暴露于排气。在抽取循环期间， 温度应该随着新鲜空气吸入捕集器内而下降。
在第二方法中，在捕捉或抽取期间，可测量HC捕集器的碳层两端的压差作为由于碳
造成的气流限制出现的指示。对于一定的气流速度，碳的损失会导致压差的减小。 一个或 多个压力传感器可安装在HC捕集器的上游和/或下游。
在第三方法中，可使用燃料蒸气/碳氢化合物传感器。例如，由于捕集器内的任何劣 化可导致突破通风管27的HC增加，捕集器出口内的HC传感器在捕捉期间可直接测量捕 集器的效果。作为速度/负荷/火花延迟/温度和/或自起动起消耗的燃料总量以及由于催化 剂起燃导致的期望的预捕捉HC减少的函数的一些排气浓度和成分的模型可用于改善阈值 监视器的能力。可替代地，可使用离开捕集器的期望的HC的经验模型。
在第四方法中，布置在HC捕集器之前和之后的温度传感器在捕捉(例如由于吸附) 和抽取(例如脱附)阶段期间可提供温差的指示。温差也会受在碳层(主要是水和HC) 上吸附或脱附的气流的百分比影响。在其他例子中，可使用与期望的或估计的值偏离的温度。在带有位于下游的温度传感器的排气系统中使用HC捕集器的例子中，系统可利用推 断的捕集器出口处的排气温度以生成在捕集器出口处的推断温度与实际温度之间的温差。 随后系统可基于该温差诊断吸附功能。此外，由于在温度估计中的潜在误差，温度变化的 确认可基于由温度传感器探测的初始温度,并且随后在选择的状况期间(例如存储或抽取) 考虑比较测量的温度上升与估计的温度上升。同样注意地是在一些例子中，在选择状况下 排气空燃比传感器可运转为温度传感器。
在第五方法中，可使用HC捕集器的位置测量值。具体地，为了减小振动损害捕集器 和/或吸附罐内的碳，装置可包括浮动端板和一个或多个弹簧以在碳上维持一定水平的压 力。如果尽管采取这些措施碳还是恶化，体积的减小能够导致端板位置的改变并且弹簧应 用的力减小。多种探测移动的方法可用于识别碳损失。在一个例子中，这些可包括位置传 感器、当弹簧延长时可断裂的细线、如果板移动会打开的接触件、测量弹簧力的传感器或 建于弹簧内的应变计类似装置。
在第六方法中，测量碳层电导率的探针可用于提供会随着弹簧压力的损失或碳体积 的减小而增加的阻抗测量值。如果固定的碳层足够提供用于排气的旁通路径，应用于吸附 罐的上部的在两个接触面之间的阻抗可显示较大的增加。在一个例子中，在选择的状况期 间(例如在暖机期间或暖机之后)可测量电导率。
注意的是包括在本文的示例控制和估计程序可与多种发动机和/或车辆系统配置使 用。这里描述的具体程序可代表任意数量处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、 多线程等)中的一个或多个。这样，可以以所说明的顺序或并行实现所说明的各种行为、 运转或功能，或在一些情况下有所省略。同样，处理的顺序也并非达到此处所描述的实施 例所必需的，而只是为了说明和描述的方便。尽管没有明确说明，可根据使用的具体策略， 可重复实现一个或多个说明的行为或功能。此外，描述的行为可图像化表示编程入发动机 控制系统中的计算机可读存储介质的编码。
应了解，此处公开的配置与程序实际上为示例性，且这些具体实施例不可认定为具 有限制意义，因为可能存在多种变形。例如，上述技术可应用于V-6、 1-4、 1-6、 V-U、 对置4缸、和其他发动机类型。本发明的主旨包括所有多种系统与配置以及其它特征、功 能和/或此处公开的性质的新颖且非显而易见的组合与子组合。
本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和次组合。 这些权利要求可指为"一个"元素或"第一"元素或其等同物。这些权利要求应该了解为 包括一个或多个这种元素的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元素。揭示所公开的 特征、功能、元件和/或特性的其他组合和次组合可通过修改现有权利要求或通过在这个 或关联申请中提出新的权利要求得到主张。这些权利要求，与原始权利要求范围相比更宽 的、更窄的、相同或不相同，也被认为包括在本发明主题内。
权利要求
1.一种用于包括具有进气系统和排气系统的发动机的车辆的系统，所述系统包含所述车辆的燃料系统；选择性地连接至所述发动机的进气系统、发动机的排气系统和燃料系统的碳氢化合物保持系统，所述碳氢化合物保持系统包括第一碳氢化合物保持装置和第二碳氢化合物保持装置，所述第二碳氢化合物保持装置相较于所述第一碳氢化合物保持装置具有更小的孔隙度；及控制器，所述控制器用于选择性地将所述发动机的排气传送至所述第一碳氢化合物保持装置并随后传送至所述第二碳氢化合物保持装置以存储排气碳氢化合物、选择性地将燃料蒸气从所述燃料系统传送至所述碳氢化合物保持系统、以及选择性抽取所述碳氢化合物保持系统存储的碳氢化合物至所述发动机的进气系统中。
2. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制器还运转所述碳氢化合物保持 系统以与抽取存储的碳氢化合物至所述发动机的进气系统并行地选择性地通过所述第一 碳氢化合物保持装置和第二碳氢化合物保持装置吸取新鲜空气。
3. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述控制器在抽取运转期间还基于排气空燃比确定所述碳氢化合物保持系统的劣化。
4. 一种用于管理车辆的发动机的排放的系统，所述系统包含 包括排放控制装置的第一排气道，所述第一排气道包括下游区段，所述下游区段位于所述排放控制装置下游并且包括车辆的排气管；及连接至所述排放控制装置下游的所述第一排气道的第二排气道，所述第二排气道包 括具有第一碳氢化合物保持装置和第二碳氢化合物保持装置的碳氢化合物保持系统,所述第二碳氢化合物保持装置相较于所述第一碳氢化合物保持装置具有更小孔隙度,所述碳氢 化合物保持系统还包括通风管，其中所述通风管至少一部分邻近所述第一排气道的所述下 游区段的至少 一部分定位并且与其热耦合。
5. 如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括连接在发动机进气系统和所述碳 氢化合物保持系统之间的抽取通道。
6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包含配置用于在第一状况期间将排气 传送至所述第二排气道以将排气碳氢化合物存储在所述碳氢化合物保持系统中、并且在第 二状况期间抽取所述碳氢化合物保持系统的碳氢化合物至所述发动机进气系统的控制系统。
7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制系统在抽取期间运转所述碳氢 化合物保持系统以将新鲜空气吸入所述通风管以抽取所述碳氢化合物保持系统的碳氧化 合物至所述发动机进气系统。
8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制系统响应排气温度调节所述抽 取的开始。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包含多个阀以选择性地将排气传送至 所述第一排气道和第二排气道。
10. 如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包含控制系统以运转所述碳氢化合物 保持系统经由所述通风管选择性地通过所述第一碳氢化合物保持装置和第二碳氢化合物 保持装置吸入新鲜空气并且并行地抽取存储的碳氢化合物至发动机进气系统。
全文摘要
本发明涉及碳氢化合物保持系统和抽取系统，包括燃料系统；选择性地连接至进气系统、排气系统和燃料系统的碳氢化合物保持系统，该碳氢化合物保持系统包括第一和第二碳氢化合物保持装置，第二碳氢化合物保持装置相较于第一碳氢化合物保持装置具有更小的孔隙度；及用于选择性地将发动机的排气传送至第一碳氢化合物保持装置并随后传送至第二碳氢化合物保持装置以存储排气碳氢化合物、选择性地将燃料蒸气从燃料系统传送至碳氢化合物保持系统、以及选择性抽取碳氢化合物保持系统存储的碳氢化合物至发动机的进气系统中的控制器。本发明还描述了一种用于管理车辆的发动机的排放的系统，及多种关联的配置。本发明可以实现改善的HC存储和抽取。
文档编号F02M25/00GK101614167SQ200910148940
公开日2009年12月30日 申请日期2009年6月5日 优先权日2008年6月26日
发明者夏恩·埃尔沃特, 詹姆士·迈克尔·克恩兹, 詹森·亚伦·卢佩斯库, 迈克尔·詹姆士·乌里奇 申请人:福特环球技术公司