確定車輛燃料系統(tǒng)的蒸汽管理系統(tǒng)泄漏的方法和包括確定泄漏的器件的車輛蒸汽管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛的蒸汽管理系統(tǒng)，且更具體地涉及用于高壓機(jī)動(dòng)車燃料箱的泄漏檢測(cè)方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于帶有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛的已知燃料系統(tǒng)包括從燃料箱的頂部空間積聚燃料蒸汽的罐。如果在燃料箱、罐或燃料系統(tǒng)的任何其它部件中存在泄漏，那么燃料蒸汽可能通過(guò)泄漏逸出且釋放到大氣中，而不是積聚在罐中。各個(gè)政府管理機(jī)構(gòu)，例如美國(guó)環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)和加利福尼亞環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)的空氣資源管理局，已經(jīng)公布了與限制燃料蒸汽釋放到大氣有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。因而，需要避免將燃料蒸汽釋放到大氣中，且提供執(zhí)行泄漏診斷的設(shè)備和方法，從而符合這些標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]機(jī)動(dòng)車泄漏檢測(cè)車載診斷(OBD)確定機(jī)動(dòng)車的蒸汽管理系統(tǒng)中是否存在泄漏。蒸汽管理系統(tǒng)可包括燃料箱頂部空間，從頂部空間收集揮發(fā)性燃料蒸汽的罐，吹掃閥和所有相關(guān)軟管。然而，這些系統(tǒng)需要在可以運(yùn)行燃料箱診斷之前排泄壓力。
[0004]在一些車輛應(yīng)用中(例如，插電式混合動(dòng)力)，燃料箱保持在升高壓力，以便抑制汽油汽化，因而減少存儲(chǔ)和處理任何排出汽油蒸汽的需要。
[0005]因而，需要在不必排泄壓力的情況下檢測(cè)高壓燃料箱環(huán)境中的蒸汽泄漏的診斷方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于滿足上面提到的需要。根據(jù)實(shí)施例的原理，該目的通過(guò)提供一種確定車輛的蒸汽管理系統(tǒng)中的泄漏的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述系統(tǒng)包括:燃料箱，所述燃料箱中具有液體燃料和在液體燃料上方的蒸汽腔室；蒸汽收集罐；燃料箱壓力控制閥，所述燃料箱壓力控制閥在燃料箱和罐之間，且限定包括燃料箱的高壓側(cè)和包括罐的低壓側(cè)；真空源；在罐和真空源之間的吹掃閥；與罐連接的泄漏檢測(cè)閥；以及處理器。所述方法在燃料箱中提供感測(cè)管。所述感測(cè)管具有設(shè)置在燃料箱底部附近的開口端部，從而燃料箱中的燃料可進(jìn)入開口端部。差壓力傳感器一側(cè)連接到感測(cè)管，且另一側(cè)連接到蒸汽腔室，從而壓力傳感器能夠測(cè)量蒸汽腔室的容積和容納液體燃料的感測(cè)管的容積之間的差壓力(DP)。溫度傳感器設(shè)置在蒸汽腔室中，來(lái)自于壓力傳感器和溫度傳感器的信號(hào)由處理器接收。差壓力(DP)和溫度(T)以一定時(shí)間間隔測(cè)量，以確定在時(shí)間O時(shí)的溫度(TJ、在時(shí)間O時(shí)的差壓力(DP。)、在一定時(shí)間時(shí)的溫度(Tt)、以及在一定時(shí)間時(shí)的差壓力(DPt)，且當(dāng)(Tt- Ttl)大于一定值時(shí)，DPt與一定差壓力值進(jìn)行比較。
[0007]根據(jù)實(shí)施例的另一方面，一種用于車輛的蒸汽管理系統(tǒng)，包括:燃料箱，所述燃料箱中具有液體燃料和在液體燃料上方的蒸汽腔室；蒸汽收集罐；燃料箱壓力控制閥，所述燃料箱壓力控制閥被連接在燃料箱和罐之間，所述控制閥限定包括燃料箱的高壓側(cè)和包括罐的低壓側(cè)；真空源；連接在罐和真空源之間的吹掃閥；與罐連接的泄漏檢測(cè)閥；以及處理器。樣品管結(jié)構(gòu)具有設(shè)置在燃料箱中的感測(cè)管，所述感測(cè)管具有設(shè)置在燃料箱底部附近的開口端部，從而燃料箱中的燃料可進(jìn)入開口端部。差壓力傳感器一側(cè)連接到感測(cè)管，且另一側(cè)連接到蒸汽腔室，從而壓力傳感器能夠測(cè)量蒸汽腔室的容積和容納液體燃料的感測(cè)管的容積之間的差壓力(DP)。溫度傳感器設(shè)置在蒸汽腔室中，來(lái)自于壓力傳感器和溫度傳感器的信號(hào)由處理器接收。所述處理器被構(gòu)造和設(shè)置成:1)接收以一定時(shí)間間隔的差壓力(DP)測(cè)量值和溫度(T)測(cè)量值，以確定在時(shí)間O時(shí)的溫度(I；)、在時(shí)間O時(shí)的差壓力(DPtlX在一定時(shí)間時(shí)的溫度(Tt)、以及在一定時(shí)間時(shí)的差壓力(DPt)，以及2)當(dāng)(Tt- Ttl)大于一定值時(shí)，將DPt與一定差壓力值進(jìn)行比較。
[0008]根據(jù)下面的詳細(xì)說(shuō)明和所附權(quán)利要求并參考附圖(全部構(gòu)成該說(shuō)明書的一部分)，本發(fā)明的其他目的、特點(diǎn)和特性，以及操作方法和相關(guān)結(jié)構(gòu)元件的功能，部件的組合以及制造經(jīng)濟(jì)性將會(huì)變得更加明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0009]通過(guò)下面的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明并結(jié)合附圖將更好地理解本發(fā)明，其中:
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于檢測(cè)高壓燃料箱環(huán)境中的蒸汽泄漏的診斷蒸汽管理系統(tǒng)的示意圖。
[0010]圖2是顯示為安裝到燃料箱上的圖1的樣品管結(jié)構(gòu)的放大圖。
[0011]圖3是顯示為安裝到燃料箱的一部分上的另一個(gè)實(shí)施例的樣品管結(jié)構(gòu)的圖。
[0012]圖4是使用一個(gè)實(shí)施例的方法示出了在零泄漏的情況下差壓力保持O的曲線圖。
[0013]圖5是使用另一個(gè)實(shí)施例的方法示出了在零泄漏的情況下差壓力保持在大約8mbar的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參考圖1，示出了根據(jù)實(shí)施例的用于車輛高壓燃料箱的診斷蒸汽管理系統(tǒng)，總體上以10表示。高壓(有時(shí)稱為“非整體式”)系統(tǒng)10包括總體上以12表示的燃料箱、活性炭蒸汽收集罐14、燃料箱壓力控制閥16和總體上以15表示的樣品管結(jié)構(gòu)。樣品管結(jié)構(gòu)15可以與控制閥16連接，且具有設(shè)置在燃料箱12中的部分。樣品管結(jié)構(gòu)15連接到設(shè)置在燃料箱12的蒸汽腔室28中的差壓力傳感器17的一側(cè)。系統(tǒng)10還包括真空源18 (例如，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管)、在罐14和真空源18之間的吹掃閥19、總體上以20表示的泄漏檢測(cè)閥和過(guò)濾器22。溫度傳感器26也位于燃料箱12的蒸汽腔室28中。在實(shí)施例中，壓力傳感器17和溫度傳感器26電連接到泄漏檢測(cè)閥20內(nèi)的處理器(總體上以30表示)。如果期望，處理器30可以設(shè)置遠(yuǎn)離泄漏檢測(cè)閥20。
[0015]應(yīng)當(dāng)理解的是，揮發(fā)性液體燃料，例如汽油，可在某些條件(例如，升高的環(huán)境溫度)下汽化，從而產(chǎn)生燃料蒸汽。在燃料箱12的頂部空間28內(nèi)產(chǎn)生的燃料蒸汽收集在蒸汽收集罐14中。在有益于罐吹掃的時(shí)間，所收集的蒸汽從罐14通過(guò)吹掃閥19吹掃到發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)。罐14通過(guò)顆粒過(guò)濾器12排出到大氣，從而允許發(fā)動(dòng)機(jī)歧管真空18抽吸空氣到罐14中，其中，所收集的蒸汽使用流動(dòng)通過(guò)罐的空氣夾帶且傳送到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，且最終進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)中，它們被燃燒。
[0016]系統(tǒng)10通過(guò)燃料箱壓力控制閥16分成兩部分?？傮w上以32表示的低壓側(cè)在圖1中以虛線示出，且包括罐16，而總體上以34表示的高壓側(cè)在圖1中以黑粗線示出，且包括燃料箱12。系統(tǒng)10優(yōu)選用于插電式混合動(dòng)力燃料箱系統(tǒng)。
[0017]低壓側(cè)32上的泄漏診斷通過(guò)泄漏檢測(cè)閥20使用由處理器30執(zhí)行的第一或低壓算法36進(jìn)行，以美國(guó)專利N0.7，004, 014中所述的方式，其內(nèi)容在此通過(guò)參考引入該說(shuō)明書。具體地，在系統(tǒng)10經(jīng)受冷卻的過(guò)程中，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后，通過(guò)冷卻燃料蒸汽和空氣(例如在燃料箱12的頂部空間28中的(當(dāng)閥16打開時(shí))和活性炭罐14中的)自然地產(chǎn)生真空。預(yù)定壓力水平的真空的存在表示系統(tǒng)10的整體性是令人滿意的。因而，發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)的信號(hào)38用于指示系統(tǒng)10的整體性，例如，沒(méi)有顯著的泄漏。隨后，低于預(yù)定壓力水平的壓力水平的真空排泄閥40保護(hù)罐14和軟管，通過(guò)防止由于系統(tǒng)10中的真空引起的應(yīng)力而造成結(jié)構(gòu)扭曲。
[0018]在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉之后，壓力排泄或排放閥42允許排出由于燃料蒸汽引起的過(guò)大壓力，從而使得在冷卻期間隨后發(fā)生的真空產(chǎn)生的發(fā)生加速。壓力排放閥42允許系統(tǒng)10內(nèi)的空氣被釋放，同時(shí)燃料蒸汽被保持。類似地，在燃料箱12補(bǔ)充燃料的過(guò)程中，如果閥16打開，壓力排放閥42允許空氣以高流率離開燃料箱12。
[0019]雖然為了在整個(gè)系統(tǒng)10上進(jìn)行泄漏檢查，高壓側(cè)34可以與低壓側(cè)32均衡，但是這將消除將燃料箱保持在升高壓力的優(yōu)點(diǎn)。壓力傳感器17和溫度傳感器26允許由處理器30執(zhí)行的第二或高壓算法44檢測(cè)高壓側(cè)34上的泄漏，而不需要通過(guò)罐14排出燃料箱壓力，如下文所述。
[0020]根據(jù)實(shí)施例且最佳地在圖2中所示，燃料箱12分成兩部分。蒸汽腔室28是在液體汽油46上方的區(qū)域。樣品管結(jié)構(gòu)15包括具有開口端部48的圓柱形感測(cè)管47，定位成使得開口端部48靠近燃料箱12的底部50。感測(cè)管47被構(gòu)造和設(shè)置成使得液體汽油46僅僅能夠從底部(開口端部48)進(jìn)入。還示出了燃料箱過(guò)濾器管51。
[0021]圖3示出了樣品管結(jié)構(gòu)15的示例性實(shí)施例。樣品管結(jié)構(gòu)15包括聯(lián)接到燃料箱12的殼體52，從而延伸到燃料箱12之外。感測(cè)管47連接到差壓力傳感器17的一側(cè)54，可以設(shè)置在殼體52或蒸汽腔室28中。壓力傳感器17的另一側(cè)56連接到蒸汽腔室28，從而壓力傳感器17測(cè)量蒸汽腔室28的容積和容納液體汽油46的感測(cè)管47的容積之間的壓力差。溫度傳感器26安裝成測(cè)量燃料箱蒸汽空間28中的溫度。樣品管結(jié)構(gòu)15還包括設(shè)置在殼體52中的任選均衡閥58。均衡閥58可以用于在診斷測(cè)試開始時(shí)均衡感測(cè)管47和燃料箱蒸汽腔室28之間的壓力。在圖2的實(shí)施例中，處理器30被示出為設(shè)置在樣品管結(jié)構(gòu)15的殼體52中。然而，如上所述，處理器30可以遠(yuǎn)程地設(shè)置(如圖1那樣)。
[0022]樣品管結(jié)構(gòu)15的重要特征在于，感測(cè)管47內(nèi)的燃料和空氣通過(guò)主燃料箱12中的燃料連續(xù)地“補(bǔ)充”。這不僅僅由于激勵(lì)而發(fā)生，而且在從幾乎空的狀況補(bǔ)充燃料過(guò)程期間，當(dāng)感測(cè)管47的底部未被覆蓋時(shí)，形成直接空氣通道。所有這些動(dòng)作確保感測(cè)管47中的燃料和空氣成分與主燃料箱12相同。
[0023]存在使用樣品管結(jié)構(gòu)15來(lái)運(yùn)行泄漏診斷的兩種基本方法。第一方法在兩個(gè)容積中壓力和液體液位相等的情況下開始，如圖2所示。第二方法在感測(cè)管47內(nèi)的壓力處于與燃料箱12中不同的水平的情況下開始。
[0024]在相等壓力的情況下開始的第一方法如下。在診斷開始時(shí)，均衡閥