专利名称：用于车辆的蒸发性及再加燃料排放控制的系统的制作方法
技术领域：
背景技术：
本发明大体上涉及混合动力或汽油动力车辆，且特定来说，涉及用于管理排放的系统及方法。生产具有最小蒸发性排放(例如，来自基于碳氢化合物的燃料的碳氢化合物排放)的载客车辆是有利的。来自车辆的蒸发性排放(evap)服从管理机构规定，所述管理机构规定设定限制，且要求车载诊断系统在车辆验证期间证实车辆的排放控制系统如设计及测试般运行。对于包括车载燃料储存装置的任何车辆来说，蒸发性排放控制可成为一个问题。举例来说，即使不主要通过常规燃料提供动力，混合动力电动车辆也可需要蒸发性排放控制。混合动力电动车辆的实例为通过具有可再充电电池(例如，锂离子电池)及替代电源(例如，内燃机(IC)引擎)(例如，使用汽油或柴油燃料)的电动机提供动力的混合动力电动车辆。可使用应IC引擎要求而驱动的车载发电机来增大电池供电电动车辆的操作范围及功率。对于相对较短的驾车游览(例如，50英里以内)，电池的容量是足够的，且不需要运行IC引擎。在完成此短途游览时，举例来说，通过将车辆“插入”到岸基电源(例如，由公共设施提供的常规AC电力)来给电池再次充电。此车辆有时称为插入式混合动力车辆(PHEV)或增程型电动车辆(EREV)。IC引擎通常需要操作以使典型的混合动力车辆操作达较长距离(例如，数百英里)。因此，虽然间歇性地使用IC引`擎，但IC引擎当然将需要车载燃料储存装置。引擎的燃料(例如，汽油)储存在车辆燃料箱中且暴露于环境加热，这增大了挥发性碳氢化合物燃料的蒸汽压。在常规IC引擎中，燃料箱蒸汽(排放)(其通常包含低分子量碳氢化合物)排放到含有高表面积碳颗粒的蒸发性排放控制罐(或蒸发性排放罐)以暂时性地吸收燃料箱排放。后来，在IC引擎的操作期间，引导环境空气通过碳颗粒床，以从碳颗粒的表面清洗被吸收的燃料，且将所移除的燃料运送到IC引擎的进气系统中。然而，因为混合动力车辆可主要用于短行程或本地旅行，所以IC引擎可能数天不运行。因此，可能不发生蒸发性排放控制罐的清洗(清洁)。如果不清洗蒸发性排放控制罐，日间蒸汽可作为突破性日间排放通过所述罐逸出到大气中。在第7，448，367号美国专利中描述用于清洗所述蒸汽的燃料箱及罐系统的实例，所述专利以全文引用的方式并入本文中且在图1中展示。在此示范性系统O中，提供燃料入口 I以将燃料递送到燃料箱2。燃料箱压力传感器6安装在燃料箱2中以监视燃料箱2内的压力。传感器6耦合到监视燃料箱2的压力的车辆控制器。蒸汽从燃料箱2逸出，通过蒸汽出口 3且进入到蒸发性排放罐4的第一入口5A中。阀8定位在蒸发性排放罐4的第二入口 5B处，所述第二入口 5B允许将空气引入到蒸发性排放罐4中，以通过出口 5C将蒸汽清洗出，且将蒸汽驱动到IC引擎的燃烧室。清洗阀7(通常关闭)可打开及关闭以让经清洗蒸汽排出蒸发性排放罐4。可提供驱动空气进入蒸发性排放罐4以检查泄漏(例如，当IC引擎关闭时)的泵9。例如图1中展示的系统的问题包括以下问题:过多的密封组件(例如，罐、清洗阀等等)导致耐用性问题，且潜在地导致比必要成本高的成本，因为实际上仅需密封燃料箱2以防止日间蒸汽产生；应仅在必要时密封蒸发性排放罐4以防止装载蒸发性排放罐4与清洗蒸发性排放罐4之间的热渗出排放；过多的可能泄漏路径及可能的泄漏检测故障；清洗蒸发性排放罐4也清洗了燃料箱2，这导致不合意的罐4加载及燃料耐候性；执行压力传感器6的合理性检查是困难的，因为必须释放箱压力，这导致不合意的罐4加载及燃料耐候性。密封的燃料箱2可产生极少的日间蒸汽。然而，归因于日间温度变化，燃料箱2将经历若干Psi的压力/真空变化。蒸发性排放罐4仅用于捕获再加燃料蒸汽，将仅在箱燃料由IC引擎消耗时清洗及消耗所述再加燃料蒸汽。虽然密封燃料箱2以防止日间蒸汽产生，但也密封蒸发性排放罐4以防止热渗出排放。在特定情形中，用再加燃料蒸汽将蒸发性排放罐4装载(到最大容量或接近最大容量)，且蒸发性排放罐4接着经历若干天/星期的日间温度循环。当经装载的蒸发性排放罐4经受日间温度升高时，归因于热膨胀及来自蒸发性排放罐中的碳颗粒的碳氢化合物解吸作用，一些空气及碳氢化合物将被从蒸发性排放罐4赶出。为限制热渗出排 放，也与燃料箱2 —起密封蒸发性排放罐4，如图1中所展示。然而，密封两个组件产生一些问题，举例来说，包括蒸发性排放罐4及阀中的泄漏的可能性(例如，归因于压力/真空循环疲劳)、在不排空燃料箱2的情况下清洗蒸发性排放罐4的困难。
发明内容
根据各种实施例，燃料箱蒸发性排放控制及车载蒸发性诊断系统包括，但不限于，燃料箱、罐、至少一个隔离阀、压力传感器、清洗阀、罐排气阀及一个或一个以上电子控制器中的任一者或组合。所述罐与所述燃料箱流体连通以接收从燃料箱逸出的蒸汽。所述至少一个隔离阀定位在燃料箱与罐之间。所述压力传感器与所述罐流体连通。所述清洗阀定位在罐与内燃机引擎之间，以与罐及内燃机引擎流体连通。所述罐排气阀定位在罐的空气入口上，以允许空气清洗来自罐的蒸汽以排出罐且进入到内燃机引擎中。所述一个或一个以上电子控制器耦合到所述压力传感器、所述隔离阀、所述清洗阀及所述罐排气阀，以根据用于检查系统中的功能失常的预设诊断测试来控制所述阀。根据各种实施例，制造燃料箱蒸发性排放控制及车载蒸发性诊断系统的方法包括，但不限于，以下步骤中的任一者或组合:(a)提供燃料箱；(b)布置与所述燃料箱流体连通的罐以接收从燃料箱逸出的蒸汽；(C)将至少一个隔离阀定位在燃料箱与罐之间；(d)布置与罐流体连通的压力传感器；(e)将清洗阀定位在罐与内燃机引擎之间，以与罐及内燃机引擎流体连通；(f)将罐排气阀定位在罐的空气入口上，以允许空气清洗来自罐的蒸汽以排出罐且进入到内燃机引擎中 '及(g)将一个或一个以上电子控制器耦合到压力传感器、隔离阀、清洗阀及罐排气阀，以根据用于检查系统中的功能失常的预设诊断测试来控制所述阀。在各种实施例中，与其它诊断系统相比，可使用较少的硬件组件来执行燃料箱及罐泄漏诊断测试。在各种实施例中，可在不密封蒸发性排放罐的情况下执行燃料箱及罐诊断测试。在各种实施例中，可更有效地使用燃料蒸汽排放及控制。在各种实施例中，可降低成本及部件复杂性，同时提高可靠性且减少保证期索赔。
图1为具有加压箱及蒸汽回收罐的现有技术蒸发性排放控制系统的示意图。图2A到2C说明根据本发明的各种实施例的蒸发性排放控制系统。图3说明根据本发明的各种实施例的燃料箱及蒸汽回收罐的透视图。图4A到4C说明根据本发明的各种实施例的蒸发性排放控制系统。图5A及图5C到5E说明根据本发明的各种实施例的用于诊断泄漏及其它功能失常的各种方法。图5B说明根据本发明的各种实施例在再加燃料时控制蒸发性排放控制系统的方法。图6A到6H说明根据本发明的各种实施例的用于泄漏及功能失常检测的诊断过程。
具体实施例方式本发明涉及用于控制主要依靠电池操作且由依靠基于碳氢化合物的燃料操作的IC引擎补充的车辆(例如，插入式混合动力电动车辆(“PHEV”)或增程电动车辆(“EREV”)的排放的各种实施例。在各种实施例中，所述车辆可包括其它常规特征，例如，举例来说，电动机、其它控制器、驱动轮系。图2A到2C说明用于控制车辆的排放的蒸发性排放控制系统10。参考图2A到2C，所述车辆配备有IC引擎(未图示)及燃料箱12 (例如，10加仑燃料箱)。所述IC引擎提供动力，所述动力可用于发电以作为对电池或储存能量系统的后备，以延长车辆的驾驶里程。蒸发性及再加燃料排放控制罐14为以活性炭填充的容器，且耦合到燃料箱12。提供蒸发性排放罐14及活性炭以捕获当IC引擎不运行时从燃料箱12逸出的蒸汽。取决于环境温度及压力的波动，蒸汽产生可每日发生且甚至每夜发生。当IC引擎运行时，可通过出口15C将蒸发性排放罐14中的蒸汽清洗到IC引擎的燃烧室。清洗阀17(通常闭合)可打开及闭合以让经清洗的蒸汽排出蒸发性排放罐14。当结合PHEV及EREV使用所述系统时，因为车辆可在甚至不运行IC引擎的情况下操作达延长时间，所以可不定期清洗罐14。在各种实 施例中，可提供过大的蒸发性排放罐14以显著减少热渗出排放。通常，10加仑PHEV燃料箱12需要IL的蒸发性排放罐14。因此，可提供1.5L (或其它尺寸)的蒸发性排放罐14，以通过减少使蒸发性排放罐14中的活性炭饱和的机会来控制热渗出排放。因此，在一些实施例中，可不需要密封蒸发性排放罐14来限制热渗出排放。燃料箱12包括燃料入口 11以用于接收燃料。通常，入口 11由燃料盖IlA覆盖。燃料箱12耦合到压力阀系统20。所述阀系统20包括第一日间控制阀(DCV) 21、第二 DCV22、压力传感器(PS) 23及压力/真空释放阀24 (例如，3.5psi压力/-1.5psi真空泄放阀)。在一些实施例中，第一 DCV21可为通常打开的开/关阀。第一 DCV21可用于选择性地密封燃料箱12。第二 DCV22可为通常闭合的开/关阀。第二 DCV22可用于执行PS23的合理性检查，且/或用于允许PS23提供对蒸发性排放罐14及其它阀中的泄漏的指示(例如，通过用第一 DCV21密封燃料箱12)。在其它实施例中，可在整个系统10中安置多个压力传感器，以在所述压力传感器中的一者或一者以上不起作用的情况下提供故障安全或检查方法。应注意，日间控制阀(“DCV”)、燃料箱隔离阀(“FTIV”)及燃料蒸汽防漏阀(“FCV”)中的每一者可为包括压力/真空泄放机构的开/关控制阀(例如，螺线管控制)。在所揭示的系统中，这些阀用于密封燃料箱12及蒸发性排放罐14或仅密封燃料箱12。在一些实施例中，所述阀可为用于高压力应用的重弹簧加载螺线管阀。在一些实施例中，所述阀可进一步以电子方式控制。在其它实施例中，可使用任何合适阀。在特定实施例中，阀系统20的组件沿着蒸汽线25定位，所述蒸汽线25沿着两条路径分裂，且在通过入口 15A到达蒸发性排放罐14之前再次连接。第一路径穿过第一DCV21、PS23及第二 DCV22。第二路径穿过释放阀24。罐排气阀(“CVV”) 28 (例如，螺线管控制阀)定位在穿过入口 15B进入蒸发性排放罐14的流体线上，或可直接安装到蒸发性排放罐14 (例如，图3)。引擎控制模块26可耦合到PS23，以从PS23接收压力读数。此外，引擎控制模块26 (例如，电子控制单元(ECU))耦合到阀系统20、CVV28及/或清洗阀17，以根据(但不限于)本发明中揭示的方法来选择性地打开及闭合一个或一个以上阀。举例来说，引擎控制模块26可经配置以将信号发送到这些组件中的一者或一者以上，以选择性地控制所述一个或一个以上组件。引擎控制模块26可耦合到作为车辆计算机系统或类似物的一部分的车辆控制器(或其它控 制器)或与作为车辆计算机系统或类似物的一部分的车辆控制器(或其它控制器)同步。 阀系统20、CVV28及/或清洗阀17允许执行系统诊断。举例来说，检查系统10中的泄漏及其它问题，如本发明中将详细描述。引擎控制模块26(及/或其它电路)操作这些阀，以隔离系统10的不同部分。因此，引擎控制模块26可使用来自PS23的针对这些部分中的每一者的压力读数，以确定在给定部分中是否存在问题(例如，泄漏或功能失常)，且/或识别具有所述问题的部分。—般来说，燃料箱12将处在压力或真空之下。除了一些例外的情况之外，没有压力/真空可为对系统10中的泄漏的指示。举例来说，这些例外情况包括，当燃料箱12的压力归因于燃料消耗、环境温度变化、环境压力变化等中的一者或一者以上而实质上为零时。如本发明中所论述，系统10可在确定泄漏是否存在之前检查这些因素中的任一者或一者以上。因此，在各种实施例中，用于检测燃料箱12以及蒸发性排放罐14中的泄漏的方法可基于燃料箱12的自然压力/真空。一种示范性方法允许检测非常小的泄漏，包括直径小于0.020”的泄漏，所述泄漏可引起蒸发性排放。其它方法不需要外部泵(其仅检测直径超过0.020”的泄漏)，且将非必需及/或非所要空气引入到燃料箱12中。在特定实施例中，在冷启动之后执行此方法(即，在距离上一次操作车辆至少某个时间量之后启动车辆)。举例来说，冷启动可通过在距离上一次使用车辆五或六个小时(即，保温时间)之后或约足够的时间之后启动车辆来发生，以允许冷却剂温度下降到低于某个阈值。举例来说，在燃料填充期间，第一DCV21及第二DCV22两者均打开(例如，图2B)以允许蒸汽逸出燃料箱12，且在蒸发性排放罐14中被捕获。因此，可执行PS23的合理性测试。第一 DCV21打开以使蒸汽暴露于PS23。第二 DCV22闭合以密封燃料箱12与PS23，且允许PS23测量燃料箱12的压力。当第一 DCV21打开且第二 DCV22闭合(例如，图2C)时，PS23应读取到大于零个大气压的压力的存在。闭合第一 DCV21且打开第二 DCV22(例如，图2A)使PS23暴露于大气，且因此PS23应大约读取到零(如果PS23操作正确)。如果PS23在此情形下读取到压力的存在，那么系统10可识别(例如)PS23可能存在问题(例如，PS23被卡住)。在进一步实例中，如果第二 DCV22闭合且第一 DCV21(例如，图2C)打开，且在PS23上读取到压力降级，那么燃料箱12(例如，泄漏)、燃料盖IlA等可能存在问题。在又进一步实施例中，为测试或诊断蒸发性排放罐14的问题，可在清洗期间闭合第一 DCV21、打开第二DCV22且闭合清洗阀17。如果PS23读取到压力降级，那么蒸发性排放罐泄漏14可存在。在各种实施例中，用于检查清洗阀17的操作及检查蒸发性排放罐14中的泄漏的方法(其可在IC引擎运行时执行)可包括(但不限于)使第一 DCV21通电及闭合第一DCV21。也使第二 DCV22通电且打开第二 DCV22。接着通过读取环境压力对PS23执行压力传感器合理性。接着，使CVV28通电且闭合CVV28。在此之后，调整清洗阀17，且将歧管真空(未图示)施加到蒸发性排放罐14(例如，通过出口 15C)，直到PS23读取到蒸发性排放罐14的预定压力值(例如，10”H20真空)为止。接着，通过引擎控制模块26 (例如，经由PS23)监视蒸发性排放罐14中的真空衰减。如果不存在衰减，那么清洗阀17正确操作，且蒸发性排放罐14中没有泄漏。因此，引擎控制模块26可闭合第二 DCV22且打开第一 DCV21及CVV28，且接着继续通过调整清洗阀17来清洗蒸发性排放罐14。如果存在衰减，那么可做出蒸发性排放罐14具有泄漏及/或清洗阀17有故障的确定。因此，车辆计算机系统可诊断此发生，且可通过各种方式(包括直接通过车辆计算机系统或通过响应于来自车辆计算机系统的信号而激活的仪表盘上的警示灯(或其它指示器))向用户或技术人员提供通知。在各种实施例中，检查燃料盖IlA是否丢失或松动的方法可包括(但不限于)打开第一 DCV21且闭合第 二 DCV22。在燃料填充之后，燃料箱12中的燃料液面升高。在此时间期间，可通过从PS23接收的数据来监视压力传感器读数。虽然燃料填充燃料箱12，PS23应随着箱燃料达到均衡而读取压力的升高。如果压力读数没有变化或压力渗出，那么可做出燃料盖IlA松动、丢失及有故障(例如，以某种方式损坏)的确定。因此，车辆计算机系统可诊断此发生，且可通过各种方式(包括直接通过车辆计算机系统或通过响应于来自车辆计算机系统的信号而激活的仪表盘上的警示灯(或其它指示器))向用户或技术人员提供通知。在各种实施例中，系统10进一步包括定位在车辆驾驶室内的用户激活再加燃料请求开关27，以选择性地打开燃料盖门IlE(及/或燃料盖11A)。开关27耦合到引擎控制模块26。在一实例中，举例来说，当用户希望给车辆再加燃料时，用户致动开关27。致动开关27致使第二 DCV22打开(如果第一 DCV21还未打开，那么也可打开第一 DCV21)。因此，来自燃料箱12的蒸汽(压力)被释放到蒸发性排放罐14中。第二 DCV22对于蒸汽流保持打开。引擎控制模块26经由PS23监视压力。当PS23处的压力读数下降到约零kPa(或某个其它预定义阈值，例如小于0.5kPa)时或在预定义时间(例如，10秒、15秒或其它合适时间量)之后，引擎控制模块26指示燃料盖门IlE解锁(例如，图2B)。因此，在激活开关27之后，燃料盖门IlE不打开，直到PS23测量到约零kPa的燃料箱压力(或不同的预定值)或在预定义时间之后这两者中的较早者为止。在特定实施例中，可通知用户燃料盖门IlE是打开的。在用户闭合燃料盖门IlE之后，引擎控制模块26可闭合第二 DCV22，且任选地关闭通知。在一些实施例中，引擎控制模块26可在打开燃料盖门IlE之后的预定时间量(例如，180秒)之后闭合第二 DCV22，例如以允许用户在完成再加燃料之前不经意地或以其它方式闭合燃料盖门HE的情况下重启再加燃料过程。燃料盖门IlE可进一步包括填充门位置传感器11C，例如以确定燃料盖门IlE是否已经闭合。引擎控制模块26可耦合到填充门锁螺线管IlD等以打开燃料盖门11E。图3到4C说明用于控制车辆的排放的蒸发性排放控制系统10'。系统10'可与系统10(例如，图2A到2C)类似来使用及/或以其它方式起作用，只是系统10'使用单阀系统20。在特定实施例中，PS23定位在单阀29(其可在功能上及结构上与图2A到2(:中展示的第二 DCV22等效)与蒸发性排放罐14之间。在其它实施例中，PS23可定位在系统10'中的任何合适位置处，以获取系统10'中的压力读数。在特定实施例中，PS23可经定位以在由阀29、清洗阀17及CVV28形成的三角形区中的任何位置处与系统10'连通。根据图4A中展示的实施例，可从系统1(V省略第一 DCV21(参考图2A到2C)。在图4A的实例中，展示其中燃料箱12密封且蒸发性排放罐14过大但不密封(即，打开)的系统1(V。PS23定位在燃料箱12与蒸发性排放罐14之间。PS23定位在阀29与蒸发性排放罐14之间。在各种实施例中，可执行车载诊断(“0B0”)以检测系统10'中的泄漏。在冷启动期间，燃料箱12应展现自然压力/真空。CVV28闭合且阀29打开及闭合，直到PS23上的压力读取预定量(例如，约±1.5kPa)为止。如果检测到压力/真空，系统10'可检查如所论述的任何假故障。如果未 检测到压力/真空，那么可指示燃料箱12中的泄漏。如果检测到压力/真空且如果发生衰减，那么在蒸发性排放罐14(及/或相关组件，例如清洗阀17)中可能存在泄漏。在一些实施例中，为在IC引擎操作期间(例如，在从冷启动启动之后)诊断罐侧上的泄漏，闭合阀29以密封燃料箱12。闭合CVV28且打开清洗阀17，直到PS23读取到真空或负预设压力读数(例如，_2kPa真空)为止。如本发明中所论述，接着监视真空衰减以证实蒸发性排放罐14中存在泄漏。图5A说明在(举例来说)启动车辆后即刻在系统10'上执行蒸发诊断的方法S300的流程图。可使用具有最小修改(例如，通过像操作系统10'的阀29那样操作第一DCV21及第二 DCV22)的系统10及/或在具有最小修改的系统10上执行此方法(以及本发明中揭示的任何其它方法)。类似地，可使用具有最小修改的系统10'及/或在具有最小修改的系统10'上执行与系统10相关联的任何方法。参考图3到5E，引擎控制模块26检查再加燃料旗标是否有效(步骤S310)，以确定车辆最近是否被再加燃料(参考图5B中展示的流程图A)。如果是(S310:是)，那么接通IC引擎，且接着执行引擎接通蒸发性排放罐及燃料箱蒸发OBD(例如，对故障燃料盖11A、大泄漏等测试)(步骤S312)。如果再加燃料旗标仍打开(即，再加燃料旗标=I)，那么清洗蒸发性排放罐14达预设周期(例如，约3分钟)(步骤S314)。在再加燃料期间发生的燃料蒸汽吸收加热蒸发性排放罐14，这减少了清洗蒸发性排放罐需要的时间量。因此，在再加燃料之后(例如，在再加燃料之后几分钟)接通IC引擎且清洗蒸发性排放罐14比在蒸发性排放罐已冷却之后这样做要花费少得多的时间。此外，在再加燃料之后清洗蒸发性排放罐14防止了蒸汽被储存在蒸发性排放罐中达延长的时间周期(例如，如果不使用IC引擎的话)，且因此防止来自蒸发性排放罐14的蒸汽丢失及来自蒸发性排放罐14的减少的热渗出排放。应注意，与现有技术(例如图1)不同，不需要对燃料箱12进行降压来清洗蒸发性排放罐14。如果再加燃料旗标=I为否(S310:否)，且执行冷启动(S320:是)，那么系统10'将通过打开及闭合阀29以使PS23向来自燃料箱12的蒸汽暴露(步骤S330)(例如，如图5C的流程图中所展示)，使用燃料箱12的自然压力/真空来检查密封燃料箱12中的小泄漏。如果检测到功能失常(S340:是)，那么接通IC引擎以诊断功能失常(步骤S312)。如果未检测到功能失常(S340:否)，那么不需要接通IC引擎。如果IC引擎尚未运行(例如，仅依靠电池电力运行)(S350:否)，那么过程结束。如果IC引擎已经在运行(S350:是)，那么系统10'执行引擎接通蒸发性排放罐蒸发性排放0BD，其中阀29闭合以密封燃料箱12。应注意，在各种实施例中，当IC引擎运行时，清洗蒸发性排放罐14。在一些实施例中，当IC引擎运行时，进行故障组件隔离(例如，清洗阀17、CVV28、PS23及阀29)。可通过闭合阀29且密封燃料箱12使其与蒸发性排放罐14隔离来执行引擎接通蒸发性排放罐蒸发OBD (其应用到系统的A部分，如图4C中所展示)。OBD涉及将歧管真空用于清洗阀17以检查清洗阀17的操作及蒸发性排放罐14中的泄漏。可通过打开阀29来执行引擎接通蒸发性排放罐及燃料箱蒸发OBD (其应用到如图4C中展示的系统的B部分)。OBD涉及将歧管真空用于清洗阀17以检查清洗阀17的操作及包括燃料箱12及蒸发性排放罐14的整个系统中的泄漏。引擎接通蒸发性排放罐OBD允许使用歧管真空来检查蒸发性排放罐14的泄漏。因此，可在蒸发性排放罐14中产生8到12英寸的H20真空。此外，需要较少的时间来测量真空衰减。与引擎接通蒸发性排放罐及燃料箱蒸发OBD不同，引擎接通蒸发性排放罐蒸发OBD可不需要真空稳定时间，且可减少来自燃料蒸发的假故障。用于真空下拉的时间及用于真空衰减的时间将与蒸发性排放罐14(包括软管、阀等)的体积成比例，所述体积在一实例中可为约I到2L(其相比于燃料箱1 2及蒸发性排放罐14 一起的体积为10到40L)。因此，应控制清洗阀的循环，使得清洗阀17打开的时间量被减少，以便实现对真空下拉及衰减的过程的更好控制。可使用到补偿阀的脉冲宽度调制(“PWM”)信号来控制浪涌阀位置。应控制PWM信号，使得清洗阀17打开达可能最短的时间，使得较少的蒸汽流过清洗阀17，导致PS23上的较少循环及蒸发性排放罐14上的较少负载。控制清洗阀17打开的时间量也可防止在蒸发性排放罐14中形成过大的真空。减少蒸汽释放量也减少了排放且减轻了燃料耐候性。图5B说明用于再加燃料操作S400的流程图A的细节。参考图3到5E，根据各种实施例，用户可通过按压再加燃料请求开关27 (步骤S405)以打开燃料盖门IlE来起始诊断检查。开关27耦合到引擎控制模块26，引擎控制模块26与阀29、PS23及燃料门锁螺线管IlD通信。当按压开关27时，引擎控制模块26打开阀29，且接着监视相对预设时间间隔(t秒钟)的PS23读数(步骤S410)。此外，将燃料旗标设定到I。如果PS23读数为P < 0.5kPa(或某个其它所定义值)(S420:是)，那么打开再加燃料门IIA(步骤430)。如果PS23读数不为P < 0.5kPa(S420:否)，那么时间间隔必须大于预设时间(例如，约15秒钟)。如果时间大于时间t(S425:是)，那么打开填充门IlA(步骤430)。如果不是，那么引擎控制模块26继续读取PS23(S435:否)。在填充之后，一旦燃料门闭合(S440:是)，即可闭合阀29(步骤S450)，这再次密封燃料箱12。如果不是(S440:否)，那么再次测量时间(步骤S445)，且在给定时间间隔(例如，在对燃料站的再加燃料访问期间的时间量(例如，180秒钟))之后(S445:是)，可闭合阀29 (步骤S450)，这再次密封燃料箱12。虽然未展示，但在一些实施例中，可在预定时间量之后将燃料旗标设为0(或不同值)。相对于图6C展示用于再加燃料操作的另一示范性流程图。图5C说明车辆冷启动蒸发OBD泄漏检测S500的流程图B的细节。参考图3到5E，如果执行冷启动(例如，车辆未运行达六个小时以上)(S510:是)，那么闭合CVV(或“CVS”)28，且(脉冲式)打开及闭合阀29至少一次(步骤S520)。如果压力/真空为|P
>1.5kPa(S530:是)，那么随着时间推移测量压力/真空衰减(步骤S532)。如果压力/真空在给定时间t(例如，t < 10秒钟)内衰减到预设水平(例如，0.5kPa) (S532:是)，那么在蒸发性排放罐14中可存在可能的泄漏。举例来说，系统10'可在至少两个连续故障之后(或在满足另一预定条件后)运行诊断两次(或任何次数)，且提供存在泄漏的通知(步骤S534)。如果没有衰减，那么OBD通过(步骤S536)。如果不满足压力/真空为P > 1.5kPa(S530:否)，那么打开阀29(步骤S540)，且针对陈述IPI > 1.5kPa再次获取PS23读数(步骤S550)。如果达到目标压力/真空(S550:是)，那么闭合阀29(步骤S555)，且系统10'继续测量衰减(步骤S532)，如上文所论述。如果未达到目标压力/真空(S550:否)，那么测量时间间隔t(例如，10秒钟)(步骤S560)，此时阀29闭合 ，且CVV28打开(步骤S565)。OBD可导致功能失常或泄漏，包括但不限于，以下各项中的一者:燃料箱12中的小泄漏或大泄漏；PS23已功能失常；蒸发性排放罐14中的大泄漏；CVV28在打开状态下卡住；阀29在闭合状态下卡住，及/或类似情况。在一些实施例中，系统10,运行可执行的假故障分析(方法S600)，如图中的流程图C中所展示。图说明用于假故障分析S600的流程图C的细节。参考图3到5E，在一些实施例中，在步骤S610中，分析燃料的温度、压力及/或消耗的差异。如果满足某些条件中的任一者(S620:是)，那么放弃测试(步骤S630)(即，存在假故障)。某些条件可表示故障的若干可能原因。一些实例包括(但不限于)存在距离上一次旅行(即，距离燃料箱压力不为零的上一次冷启动)的负燃料箱压力变化且环境压力降低(例如，降低至少4摄氏度或其它合适值)，从而致使燃料箱压力约为零；存在距离上一次旅行的正燃料箱压力变化且环境温度上升，从而致使燃料箱压力约为零；存在距离上一次旅行的正燃料箱压力变化且环境压力降低(例如，从较低海拔向较高海拔行进)，从而致使燃料箱压力约为零；存在距离上一次旅行的负燃料箱压力变化且环境压力升高(例如，从较高海拔向较低海拔行进)，从而致使燃料箱压力约为零；或存在负燃料箱压力变化且燃料已被消耗，从而致使燃料箱压力约为零。如果所述条件中没有一个存在(S620:否)，那么启动IC引擎，且运行诊断以隔离特定组件功能失常(例如，清洗阀17、CVV 28、PS 23及/或阀29) (S640)。在此实例中，在两个(或不同数目的)故障之后，可将功能失常通知(例如，功能失常指示灯(MIL))发送给用户(步骤S650)。图5E说明用于检测系统10'的组件的功能失常的方法S700的细节，可在启动IC引擎之后执行方法S700。参考图4C到图5E，在第一阶段中，可闭合CVV 28，且可打开清洗阀17(步骤S710)。(如果阀29尚未闭合，那么也闭合阀29)。PS 23开始获取蒸发性排放罐14的压力读数。如果压力读数为不存在真空(S712:是)，那么这可指示清洗阀17在闭合的状态下卡住或以其它方式功能失常。否则，所述方法继续(S712:否)。如果压力读数为存在小真空(即，小于目标真空)(S714:是)，那么这可指示CVV 28在打开状态下卡住或以其它方式功能失常。否则，所述方法继续(即，(S714:否)。如果压力读数为在高于某个阈值的时间之后达到目标真空，那么这可指示阀29在打开的状态下卡住或以其它方式功能失常。否则，所述方法继续(S716:否)。在第二阶段中，打开阀29(步骤S720)。PS 23开始获取燃料箱12 (及蒸发性排放罐14)的压力读数。如果压力读数为不存在真空变化(S722:是)，那么这可指示阀29在关闭的状态下卡住或以其它方式功能失常。否则，所述方法继续(S722:否)。接着，再次打开清洗阀17 (步骤S370)。PS 23开始获取燃料箱12 (及蒸发性排放罐14)的压力读数。如果压力读数为存在目标真空(S732:是)，那么这可指示在燃料箱12中存在泄漏及/或燃料盖IlA松动 或以其它方式功能失常。如果压力读数为不存在目标真空(S732:否)，那么这可指示在系统10'中不存在泄漏且/或系统10'的组件适当地运行。方法S700的第一阶段可对应于第一区A (参考图4C)的诊断，且方法S700的第二阶段可对应于第二区B (参考图4C)的诊断。图6A到6H说明可由系统10'(或10)执行的诊断的各种实例，且提供用于密封燃料箱压力(SFTP)诊断的方法来通过使用自然发生的箱压力变化来检测PHEV燃料箱中的小泄漏。举例来说，如果在75° F下密封具有RVP 7 psi燃料的燃料箱12且接着温度升高到100° F，那么燃料箱压力可升高3.2 psig，其中2.7 psig是归因于燃料的蒸汽压力升高，且0.5 psig是归因于顶部空间气体的热膨胀。如果温度从100° F降回到75° F，那么
3.2psig压力将下降到Opsig。如果燃料箱12中存在任何泄漏(直径远小于0.020”的泄漏)，那么燃料箱12将不随温度的升高而积累任何压力。PHEV燃料箱温度增加可通过两种不同的机制来发生:每日的环境日间温度升高及来自周围电驱动系统的热负载。SFTP诊断将在两个阶段中使用通过两种机制发生的燃料箱压力升高。在第一阶段中，在每次冷启动之后执行在图6E中说明的实例。系统l(y通过闭合CVV28且打开阀29来检查自然日间箱12压力/真空。图6A展示压力传感器响应特性的各种可能情形。如果箱压力较高(例如，大于15kPa)，那么当阀29打开及闭合一次时，PS23读数最大。因此，实际压力(图6B中的虚曲线)将比由读数最大的PS23指示的压力高。如果系统10'在第一阶段中检测到压力/真空，那么这是没有泄漏的燃料箱12的指示，且测试将在通过监视蒸发性排放罐14的压力/真空衰减而进行的蒸发性排放罐14泄漏检查之后结束。如果系统在第一阶段中未检测到压力/真空，那么执行第二阶段(参考图6F)。在阶段I中没有压力/真空检测可归因于泄漏或异常的日间温度变化、大气压变化及/或燃料消耗。阶段2监视燃料箱压力(图6B的压力曲线中所展示)，在车辆电驱动系统的最小运行时间之后期望所述燃料箱压力。图6C到6H说明与本发明的实例诊断方法相关联的各种流程图。图6C提供以车辆启动开始的总高级流程图。在启动时，系统10'确定是否正在执行再加燃料，可由车辆的用户来执行所述再加燃料，如(举例来说)图6D中所说明。如果不在执行再加燃料，那么系统10'确定是否执行冷启动。如果已确定已执行冷启动，那么阶段I泄漏检测发生，如图6E(其可与图5E类似)中详细描述。如果诊断继续到阶段2泄漏检测，那么图6F(其可与图5E类似)提供细节。图6G及6H说明功能失常组件识别诊断，例如如本发明中所论述。在连续步骤中，系统10'隔离罐，且接着隔离蒸发性排放罐14与燃料箱12的组合，如所论述。
提供所揭示的实施例的以上描述以为了使所属领域的技术人员能够制造或使用本发明。所属领域的技术人员将容易地明白对这些实施例的各种修改，且可在不脱离本发明的精神及范围的情况下，将本文中定义的一般原理应用到其它实施例。因此，本发明无意限于本文中展示的实施例，而是将被赋予与本文中揭示的原理及新颖特征一致的最宽范围。
权利要求
1.一种燃料箱蒸发性排放控制及车载蒸发性诊断系统，其包含: 燃料箱； 罐，其与所述燃料箱流体连通以接收从所述燃料箱逸出的蒸汽； 至少一个隔离阀，其定位在所述燃料箱与所述罐之间； 压力传感器，其与所述罐流体连通； 清洗阀，其定位在所述罐与内燃机引擎之间，以与所述罐及所述内燃机引擎流体连通； 罐排气阀，其定位在所述罐的空气入口上，以允许空气清洗来自所述罐的蒸汽以排出所述罐且进入到所述内燃机引擎中；以及 一个或一个以上电子控制器，其耦合到所述压力传感器、所述隔离阀、所述清洗阀及所述罐排气阀，以根据用于检查所述系统中的功能失常的预设诊断测试来控制所述阀。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述诊断测试的结果起始给所述系统的用户的通知。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述压力传感器布置在所述燃料箱与所述罐之间。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述压力传感器在所述燃料箱外部。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述压力传感器经布置以在所述燃料箱外部获得压力读数。
6.根据权利要求1所述的系统，所述一个或一个以上电子控制器经配置以控制所述至少一个隔离阀以选择性地密封所述燃料箱使其与所述罐隔离。
7.根据权利要求6所述的系统， 其中所述一个或一个以上控制器控制在所述至少一个隔离阀闭合以密封所述燃料箱使其与所述罐隔离的情况下执行第一诊断；且 其中所述一个或一个以上控制器在所述至少一个隔离阀打开使得所述燃料箱及所述罐流体连通的情况下执行第二诊断。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述一个或一个以上控制器控制所述至少一个隔离阀，以允许所述燃料箱中的压力与所述罐中的压力在预定时间量内相等。
9.根据权利要求8所述的系统，其中在所述预定时间量之后，在所述罐密封且所述压力传感器感测到所述罐的所述压力的衰减的情况下，一个或一个以上电子控件提供所述系统中可能存在功能失常的指示。
10.根据权利要求8所述的系统，其中在所述预定时间量之后，在所述罐密封且所述压力传感器未感测到所述罐的所述压力高于预定值的情况下，所述一个或一个以上电子控件提供所述系统中可能存在功能失常的指示。
11.根据权利要求1所述的系统，其中在所述车辆已关闭达预定时间量之后启动所述车辆后，即刻执行所述诊断测试中的至少一者。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或一个以上控制器经配置以清洗所述te中的所述蒸汽。
13.根据权利要求12所述的系统，其中在所述内燃机引擎的操作期间清洗所述蒸汽。
14.根据权利要求13所述的系统，其中在给所述燃料箱再加燃料之后清洗所述蒸汽。
15.根据权利要求13所述的系统，其中响应于所述车辆的用户致动开关而清洗所述蒸汽。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述开关的所述致动致使燃料门或盖打开以允许给所述燃料箱再加燃料。
17.根据权利要求13所述的系统，其中在所述内燃机引擎的所述操作期间执行所述诊断测试中的至少一者。
18.根据权利要求12所述的系统，其中在所述内燃机引擎的操作期间通过打开所述罐排气阀及所述清洗阀来清洗所述蒸汽。
19.根据权利要求12所述的系统，其中当从所述罐清洗所述蒸汽时，所述至少一个隔离阀密封所述燃料箱以使其与所述罐隔离。
20.一种制造燃料箱蒸发性排放控制及车载蒸发性诊断系统的方法，其包含以下步骤: (a)提供燃料箱； (b)布置与所述燃料箱流体连通以接收从所述燃料箱逸出的蒸汽的罐； (C)将至少一个隔离阀定位在所述燃料箱与所述罐之间； (d)布置与所述罐流体连通的压力传感器； (e)将清洗阀定位在所述罐与内燃机引擎之间，以与所述罐及所述内燃机引擎流体连通； (f)将罐排气阀定位在所述罐的空气入口上以允许空气清洗来自所述罐的蒸汽以排出所述罐且进入到所述内燃机引擎中；以及 (g)将一个或一个以上电子控制器耦合到所述压力传感器、所述隔离阀、所述清洗阀及所述罐排气阀，以根据用于检查所述系统中的功能失常的预设诊断测试来控制所述阀。
全文摘要
本发明提供一种燃料箱蒸发性排放控制及诊断系统，其包括燃料箱；罐，其与所述燃料箱流体连通以接收从所述燃料箱逸出的蒸汽；至少一个隔离阀，其定位在所述燃料箱与所述罐之间；压力传感器，其与所述罐流体连通；清洗阀，其定位在所述罐与内燃机引擎之间以与所述罐及所述内燃机引擎流体连通；罐排气阀，其定位在所述罐的空气入口上，以允许空气清洗来自所述罐的蒸汽以排出所述罐且进入到所述内燃机引擎中；以及一个或一个以上电子控制器，其耦合到所述压力传感器，所述隔离阀、所述清洗阀及所述罐排气阀，以用于根据用于检查所述系统中的功能失常的预设诊断测试来控制所述阀。
文档编号F02G5/00GK103228898SQ201180055716
公开日2013年7月31日 申请日期2011年9月23日 优先权日2010年9月24日
发明者萨姆·雷迪, 凯文·沃尔什 申请人:菲斯科汽车公司