增程式混合动力车辆及其炭罐冲洗控制系统的制作方法

本实用新型涉及车辆燃油蒸发控制技术领域，特别涉及一种增程式混合动力车辆及其炭罐冲洗控制系统。

背景技术：

目前以汽油为燃料的车辆都装有炭罐，炭罐一般装在油箱与发动机之间，因为汽油是一种易挥发的液体，常温下油箱会充满燃油蒸汽，油箱里的蒸汽需要通过燃油蒸发系统将其引入发动机燃烧以防止挥发到大气中，而这个过程中起重要作用的就是活性炭罐。

近年来，随着排放法规的日益健全与严格，车辆燃油蒸发控制已经成为车辆排放控制的重要组成部分，其工作原理是：将油箱挥发出来的燃油蒸汽吸附在活性炭罐中，在适当的工况下，整车控制器会控制炭罐控制阀打开，利用进气系统负压状态，新鲜空气通过炭罐，将活性炭中吸附的燃油蒸汽脱附出来，重新进入发动机中燃烧，达到降低蒸发物排放的目的。

在传统车辆的炭罐冲洗过程中，可以在炭罐负荷达到一定值时控制炭罐控制阀打开，对炭罐进行冲洗。但在增程式混合动力车辆中，发动机不是时刻在运转，如果炭罐负荷过大，也没有及时进行冲洗，过多的燃油蒸汽就会从炭罐中蒸发排到大气中，造成燃油蒸发排放污染。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种增程式混合动力车辆及其炭罐冲洗控制系统，解决增程式混合动力车辆中由于发动机长时间不起动，炭罐未及时得到冲洗，导致燃油蒸发排放污染的问题。

本实用新型提供一种增程式混合动力车辆的炭罐冲洗控制系统，包括发动机、燃油箱、炭罐、炭罐控制阀和整车控制器，该发动机连接有进气管，该发动机附带有发动机控制器，该炭罐与该燃油箱之间连接有蒸汽通道，该炭罐与该进气管之间连接有冲洗通道，该炭罐控制阀设置在该冲洗通道上，该炭罐还设有与外界相连的大气通道，该发动机控制器与该炭罐控制阀电连接，该整车控制器与该发动机控制器电连接，该发动机控制器对炭罐负荷进行预测，在炭罐负荷达到预设阈值时，该发动机控制器发送起动命令给该整车控制器，该整车控制器控制该发动机起动，同时该发动机控制器控制该炭罐控制阀打开对该炭罐进行冲洗。

进一步地，该炭罐冲洗控制系统还包括ISG电机，该ISG电机与该发动机相连，该整车控制器通过控制该ISG电机起动该发动机。

进一步地，该炭罐在冲洗结束时，该整车控制器控制该发动机停机且控制该炭罐控制阀关闭。

进一步地，该冲洗通道连接到该进气管中的位置在节气门之后。

进一步地，该发动机控制器进行炭罐负荷预测时，采取以下六种模式进行计算：按昼夜模式计算得到m1、按移动模式计算得到m2、按热浸模式计算得到m3、按注油模式计算得到m4、按炭罐剩余质量计算得到m5和按渗透损失计算得到m6，其中碳罐负荷m＝(m1+m2+m3+m4+m5-m6)。

进一步地，该发动机连接有排气管，该排气管中设置有氧传感器，该氧传感器与该发动机控制器电连接，该炭罐中的油气浓度K通过该氧传感器反馈至该发动机控制器，并通过该油气浓度K对计算的碳罐负荷进行修正，得到修正后的碳罐负荷m＝K*(m1+m2+m3+m4+m5-m6)。

本实用新型还提供一种增程式混合动力车辆，包括上述的炭罐冲洗控制系统。

进一步地，该增程式混合动力车辆还包括动力电池和驱动电机，该发动机起动运转时带动该ISG电机发电并给该动力电池充电，该动力电池的电能供给该驱动电机，该驱动电机驱使车辆运行。

进一步地，该ISG电机与该动力电池通过第一变换器相连，该动力电池与该驱动电机通过第二变换器相连。

进一步地，该增程式混合动力车辆具有纯电动驱动模式和增程驱动模式两种工作模式；在纯电动驱动模式下，该发动机不起动；在增程驱动模式下，该发动机起动并给该动力电池充电。

本实用新型实施例提供的炭罐冲洗控制系统，应用于增程式混动动力车辆的炭罐控制，由于增程式混合动力车辆的发动机并不是时刻在运转，无法及时进行炭罐冲洗，本实施例通过对炭罐负荷进行预测，当预测的炭罐负荷达到设定阈值时，及时起动发动机对炭罐进行冲洗，从而减少增程式混动动力车辆的蒸发排放。

附图说明

图1为本实用新型实施例中炭罐冲洗控制系统的结构示意图。

图2为图1中炭罐冲洗控制系统的炭罐冲洗工作流程图。

图3为图1中炭罐冲洗控制系统的炭罐负荷计算模型示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1为本实用新型实施例中炭罐冲洗控制系统的结构示意图，请参图1，该炭罐冲洗控制系统应用于增程式混合动力车辆中，该增程式混合动力车辆包括发动机10、ISG电机20、动力电池30、驱动电机40和整车控制器50。

ISG电机20与发动机10相连，例如，ISG电机20的转子连接在发动机10的输出轴(即曲轴)上。ISG(Integrated Starter and Generator)电机20是汽车起动/发电一体机。发动机10和ISG电机20一起构成増程器，发动机10起动运转时，带动ISG电机20进行发电，ISG电机20发电产生的交流电经过第一变换器61转换为直流电供给动力电池30进行充电。

此外，当车辆停放时，动力电池30还可以由外部电源(图未示)进行充电。

在其他实施例中，ISG电机20发电产生的交流电还可以直接供给驱动电机40以驱使车辆运行。

发动机10连接有进气管11，进气管11中设有用于控制新鲜空气吸入量的节气门12。

发动机10还附带有发动机控制器13，发动机控制器13对发动机10进行管理和控制。

动力电池30用于给驱动电机40提供电能，动力电池30的高压直流电经过第二变换器62转换为交流电供给驱动电机40以驱使车辆运行。第二变换器62将动力电池30的高压直流电转换为驱动电机40所需的交流电，并改变交流电的频率，从而控制驱动电机40的转速。

另外，动力电池30的高压直流电也可以经过直流-直流转换器63转换为低压(如12V)直流电并存储在低压电池64中，以为车辆的其他用电器(图未示)提供低压直流电能。

动力电池30还附带有电池控制器31，电池控制器31对动力电池30进行管理和控制。

驱动电机40用于驱动车辆，驱动力通过传动装置41传递给车轮90。

整车控制器50由具有处理器和存储器的微型计算机构成，并且分别电连接至发动机控制器13、第一变换器61、电池控制器31和驱动电机40，整车控制器50作为整个混合动力车辆的主控制器，承担整个车辆的能量分配、扭矩管理、错误诊断等功能。

该增程式混合动力车辆在工作时，具有纯电动驱动模式和增程驱动模式两种工作模式。

在动力电池30电量充足的情况下，该增程式混合动力车辆工作在纯电动驱动模式，根据动力电池30的最佳工作区间特性，可以预先设计一个荷电状态(stage of charge,SOC)的最低阀值，当动力电池30的SOC值处于最低阀值以上时，该增程式混合动力车辆处于纯电动驱动模式。在纯电动驱动模式下，该增程式混合动力车辆与纯电动汽车一样，由动力电池30提供能量，驱动电机40提供动力，驱动电机40的动力通过传动装置41传递至车轮90，此时发动机10不起动。

随着车辆在纯电动驱动模式下运行，动力电池30的SOC值逐渐降低，当SOC值低于设定的最低阀值时，如果再继续使用动力电池30，将会减少动力电池30的使用寿命。此时该增程式混合动力车辆将进入增程驱动模式，此时发动机10起动并带动ISG电机20发电，ISG电机20发电产生的交流电通过第一变换器61转换为直流电供给动力电池30充电或直接供给驱动电机40，即利用增程器(由发动机10和ISG电机20构成)来增加行驶里程。在增程驱动模式下，车辆也只依靠驱动电机40独立驱动，发动机10起动只是为了带动ISG电机20发电并给动力电池30充电或直接供给驱动电机40使用。

该增程式混合动力车辆还包括燃油箱71、炭罐72(Canister)和炭罐控制阀73。

燃油箱71用于盛装燃油。炭罐72内填充有活性炭(图未示)。炭罐72与燃油箱71之间连接有蒸汽通道74，燃油箱71中挥发出来的燃油蒸汽通过蒸汽通道74进入炭罐72中并被炭罐72中的活性炭吸附。

炭罐72与发动机10的进气管11之间连接有冲洗通道75，炭罐控制阀73设置在冲洗通道75上，炭罐控制阀73与发动机控制器13电连接，由发动机控制器13控制炭罐控制阀73的打开和关闭操作。发动机控制器13控制炭罐控制阀73打开时，炭罐72与进气管11之间通过冲洗通道75导通。发动机控制器13控制炭罐控制阀73关闭时，炭罐72与进气管11之间的冲洗通道75不导通。本实施例中，冲洗通道75连接到进气管11中的位置在节气门12之后。

炭罐72还设置有与外界相连的大气通道76，大气通道76的一端与炭罐72连通，另一端与外界大气连通，使炭罐72通过大气通道76与外界相通。另外，在大气通道76上还可以设置闭合阀(图未示)，在闭合阀打开的状态下，炭罐72通过大气通道76与外界相通。

图2为图1中炭罐冲洗控制系统的炭罐冲洗工作流程图，请参图2，由于增程式混合动力车辆的发动机10并不是时刻在运转，如果发动机10长时间处于停机状态，则炭罐72不能得到及时冲洗。本实施例中，发动机控制器13对炭罐负荷进行预测，当预测的炭罐负荷达到设定阈值，而且发动机10未起动时，发动机控制器13发送起动命令给整车控制器50，整车控制器50控制发动机10起动，同时发动机控制器13控制炭罐控制阀73打开，以开始对炭罐72进行冲洗。

发动机10起动后，进气管11内呈负压状态，在进气管11内负压作用下，空气经由大气通道76进入炭罐72，将活性炭中所吸附的燃油蒸汽脱附出来，空气载满释放自炭罐72的燃油蒸汽进入冲洗通道75，经由冲洗通道75进入到进气管11中，最终进入发动机10中燃烧，上述过程称为新鲜空气对炭罐72的冲洗，这样既能降低燃油蒸发物排放到大气中，又能实现活性炭的反复利用。

在炭罐72冲洗完毕后，发动机10即可以被关闭，炭罐72冲洗过程结束。判断炭罐72冲洗是否完毕的判断可以采取对炭罐72冲洗持续预定时间，或者通过判断炭罐72的负荷是否已降低到预设值以下。

炭罐控制阀73内部可以设有电磁线圈(图未示)，受发动机控制器13所输出的PWM(脉宽调制信号)驱动，根据PWM信号的占空比而改变开度，从而实现不同工况下的冲洗气流要求。

图3为图1中炭罐冲洗控制系统的炭罐负荷计算模型示意图，请参图3，在车辆上电后，发动机控制器13进行初始化，发给整车控制器50的起动命令复位，即Canisterload＝0，并读取上次停机温度，当前温度及停机时间。

然后发动机控制器13进行炭罐负荷预测，即炭罐72中燃油蒸汽(HC)质量的计算，按以下六种模式进行计算和修正。

1)昼夜模式，车辆长时间停靠后，油箱HC损失质量m1主要跟停机时间、停机时的温度和当前温度有关，通过查表积分法计算m1。

2)移动模式，车辆在移动过程中，发动机10尽管未起动，由于车辆晃动及一定的热辐射，油箱HC损失质量m2主要跟车速和燃油温度有关，通过查表得出的值与时间的积分计算得到m2。

3)热浸模式，此模式下，燃油蒸发速率变大，其与燃油温度相关，通过燃油温度查表得出的值，再与时间积分可计算得到m3。

4)注油模式，每次加油时，由于油位上升导致油箱HC损失，根据加油量通过查表计算得到m4。

5)炭罐剩余质量，每次冲洗炭罐72时，HC会有些剩余，剩余质量可以根据上次冲洗结束时，通过空燃比的修正计算炭罐72里的HC剩余质量m5。

6)渗透损失，炭罐72吸附的HC也有一部分渗透到大气中，这部分质量可根据经验进行标定。

碳罐负荷m＝(m1+m2+m3+m4+m5-m6)，通过6个模块分别计算不同条件下的负荷分量mx(x＝1,2,3,4,5,6)，每个模块又设定了相应的条件，只有条件满足时，发动机控制器13才进行相应的计算。通过对各个变量的配置及标定，使模型值与实际值相等，就可以达到预测碳罐负荷m的目的。

发动机控制器13通过计算得到炭罐负荷m，当m大于设定阈值时，发动机控制器13使Canisterload＝1，表征炭罐负荷高，发动机控制器13发送起动命令给整车控制器50，整车控制器50随即控制ISG电机20起动发动机10，发动机10起动后便可进入炭罐72冲洗过程。

炭罐72冲洗时，还可以将冲洗时得到的炭罐72的油气浓度K反馈回来给发动机控制器13，以便通过油气浓度K的反馈对计算得到的炭罐负荷进行修正，得到修正后的碳罐负荷m＝K*(m1+m2+m3+m4+m5-m6)，使炭罐负荷预测更加精确。本实施例中，发动机10连接有排气管14，排气管14中设置有检测空燃比的氧传感器15，氧传感器15与发动机控制器13电连接，炭罐72中的油气浓度K可以通过氧传感器15反馈至发动机控制器13。

炭罐72冲洗结束后，发动机控制器13使上述值m1、m2、m3、m4、m5、m6进行重置操作，便可进入下一轮的炭罐负荷预测，重新计算上述值。

本实施例提供的炭罐冲洗控制系统，应用于增程式混动动力车辆的炭罐控制，由于增程式混合动力车辆的发动机并不是时刻在运转，无法及时进行炭罐冲洗，本实施例通过对炭罐负荷进行预测，当预测的炭罐负荷达到设定阈值时，及时起动发动机对炭罐进行冲洗，从而减少增程式混动动力车辆的蒸发排放。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。