专利名称：用于带机械增压器的内燃机的燃油蒸发排放系统的制作方法
技术领域：
用于带机械增压器的内燃机的燃油蒸发排放系统
技术领域：
本实用新型涉及一种燃油蒸发排放系统，尤其涉及一种用于带机械增压器的内 燃机的燃油蒸发排放系统。
背景技术：
人们已经知道，空气中的非甲烷烃(NMHCs)与很多环境问题(如光化学烟雾) 相关联，许多非甲烷烃化合物是生成空气臭氧的前提物，而高分子非甲烷烃是气溶胶形 成的主要贡献者，一些此类化合物(如芳烃)则在大气二次颗粒物形成过程中充当着重要 角色。此外，一些非甲烷烃对人体健康将会产生危害，因此在美国的《清洁空气法》中 就将9种非甲烷烃列为有毒、有害的空气污染物。目前，在我国还没有对这类污染物制 定出相应的空气质量标准，也未将其列入例行的空气监测工作中，而相关的研究工作也 刚刚起步。汽车尾气是大气中非甲烷烃的主要污染来源，随着中国经济的快速发展和城市 能源使用的增加，汽车尾气对大气非甲烷烃的贡献在逐年增加。研究对比表明在北京， 所有的非甲烷烃化合物排放总量为277 1768mg/km，平均为954mg/km，这个数据比 澳大利亚1999 2000年通过底盘测功机测试得到的小汽车非甲烷烃排放因子高约1倍， 是美国测得的小汽车非甲烷烃排放因子的2 4倍。此外，由于近年来中国大陆市场小 排量汽车的大量出现，而且内燃机技术普遍落后于国外，所以非甲烷烃的排放影响更为 严重。随着中国汽车产业政策的支持，小排量汽车大量增加，机械增压以其低速即可开 启的增压特性凸显出其在这一领域的优势，一些涡轮增压系统内燃机也增加了机械增压 器，以补充在内燃机低转速(小于2000rpm)工况下的增压性能，形成了双增压内燃机。现在，在很多汽车中设置有炭罐冲洗系统以减少非甲烷烃类物质的排放，而对 于炭罐控制必须选择合适的冲洗速率，否则对高温环境下的怠速性能、驾驶性能等影响 重大。一方面，如果冲洗不足将会造成炭罐饱和，使得燃油蒸发排放加剧，同时缩短了 炭罐的使用寿命；另一方面，如果冲洗率过大则会对内燃机的燃烧造成影响。因此，选 择合适的冲洗速率和控制策略来完成必需的炭罐冲洗流量是相当重要的。在传统的自然吸气的电磁阀冲洗系统中，炭罐冲洗的动力主要依靠炭罐通大气 端的大气压力和与进气歧管内部负压形成的压力差来进行冲洗。内燃机未暖机前，三 元催化器的转化媒介尚未达到转化温度，此时不开启电磁阀，待完全暖机后再打开电磁 阀。在自然吸气的内燃机中，由于进气歧管内部压力始终小于外界大气压力，其冲洗可 以以较低的冲洗率(小于进气歧管总体气体质量的0.5% )进行长时间冲洗，达到所需要 的冲洗量要求。在带有机械增压器的内燃机转速达到IOOOrpm左右时，增压器开始工 作，此时进气歧管的内部压力迅速升高，进气歧管的压力大于大气压力，电磁阀开启时 无法依靠与大气压之间的压力差作用来正常清洗炭罐中聚集的油气，并且在二者的压力 非常接近时，冲洗效果不好，甚至会发生倒吸，来自进气歧管内的空气含有的炭粒等杂 质可能会进入电磁阀内部的迷宫结构，而且随着炭粒的不断积累将会极大地影响到电磁阀的流量特性，甚至导致阀体关闭不严、阀片损坏等故障。因此，传统的自然吸气内燃 机和废气涡轮增压内燃机的燃油蒸发排放系统都不能很好地满足机械增压内燃机的炭罐 冲洗量要求。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于带有机械增压器的内燃机中的 燃油蒸发排放系统，以解决现有技术中存在的上述问题，从而能对机械增压内燃机的炭 罐实现持续、稳定的良好冲洗效果。为了实现上述的实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案一种用于带机械增压器的内燃机的燃油蒸发排放系统，其包括炭罐总成以及与 该炭罐总成相连接的电磁阀，所述炭罐总成用于收集燃油系统中已蒸发的燃油蒸汽并将 其送入内燃机的进气歧管，所述燃油蒸发排放系统还包括第一反向止回阀，其被设置在 连接所述电磁阀的输出端和所述进气歧管进气口的管路中。在上述的燃油蒸发排放系统中，优选地，所述燃油蒸发排放系统还包括第二反 向止回阀，其被设置在连接所述电磁阀的输出端和所述机械增压器的输入端的管路中。在上述的燃油蒸发排放系统中，优选地，所述电磁阀与发动机控制单元ECU相 连接，用以受控于所述发动机控制单元ECU来开启所述电磁阀并在所述炭罐总成内部压 力、所述进气歧管内部压力之间的压力差作用下打开所述第一反向止回阀。在上述的燃油蒸发排放系统中，优选地，所述电磁阀与发动机控制单元ECU相 连接，用以受控于所述发动机控制单元ECU来开启所述电磁阀并在所述炭罐总成内部压 力、所述机械增压器的输入端压力的压力差作用下打开所述第二反向止回阀。在上述的燃油蒸发排放系统中，优选地，所述炭罐总成的通气孔上设置有第一 过滤部件，其用于过滤杂物。在上述的燃油蒸发排放系统中，优选地，所述第一过滤部件是过滤网。在上述的燃油蒸发排放系统中，优选地，在所述炭罐总成和所述电磁阀之间的 管路中设置有第二过滤部件，其用于防止炭粒进入所述电磁阀中。在上述的燃油蒸发排放系统中，优选地，所述第二过滤部件是过滤网。本实用新型的有益效果在于基于现有的炭罐冲洗技术并通过结构改进设计， 本用于带有机械增压器的内燃机的燃油蒸发排放系统能够保证将炭罐中聚集的燃油蒸汽 及时冲洗干净，达到其排放控制要求，并且通过发动机控制单元ECU监控机械增压器输 入端、进气歧管内、炭罐内等处的压力来实现全工况下的炭罐冲洗，从而有效地提升了 燃油利用率、节省能耗并减少了对环境的污染。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述。其 中图1是本实用新型的带有机械增压器的内燃机用然后蒸发排放系统的一个较佳 实施例的总体布置示意图。附图标记说明[0020]1 加油口3通气孔5电磁阀7进气歧管9排气歧管总成11 空滤13中冷器
2防倾覆阀总成 4炭罐总成 6第一反向止回阀 8内燃机 10催化器 12机械增压器 14电子节气门体 15发动机控制单元ECU 16第二反向止回阀
具体实施方式在图1中，它示例性地图示了本实用新型的一个较佳实施例的总体布置情况。在该较佳实施例中，本燃油蒸发排放系统主要包括炭罐总成4、与炭罐总成4相 连接的电磁阀5、第一反向止回阀6和第二反向止回阀16等。其中，炭罐总成4采用的 现有技术中的通用装置，它是通过其内部的炭物质的吸附作用下来不断收集燃油系统中 已蒸发的燃油蒸汽，然后再将这些燃油蒸汽送到内燃机8的进气歧管7以进一步进行燃烧 利用。第一反向止回阀6和第二反向止回阀16是被分别设置在连接电磁阀5的输出端和 进气歧管7的进气口的管路中、连接电磁阀5的输出端和机械增压器12的输入端的管路 中，关于它们的特点、工作原理及功能等方面的内容将随后进行详细说明，以便能够更 为清楚地理解本实用新型。如图1所示，在将燃油通过车身上的加油口 1注入到油箱后，在油箱的呼吸作用 下，油气通过固定在油箱总成上的防倾覆阀总成2进行液态和气态的分离，分离后的液 体油将会返回油箱，而气态油气则通过管路进入炭罐总成4并被吸附而不断积累，使其 浓度有所提高。此时，电磁阀5是处于关闭状态，在第一反向止回阀6和第二反向止回 阀16中没有油气通过。为了保证能够长期、可靠地运行，还可以在炭罐总成4上的通气 孔3上专门设置第一过滤部件(如过滤网等)来过滤灰尘等杂物，同时还可以在炭罐总成 4的输出端与电磁阀5设置第二过滤部件(如过滤网等)以防止炭粒被吸进电磁阀5中。当车辆由静止启动时，发动机控制单元ECU15控制内燃机8开始工作。在内燃 机8未被充分暖机时，整个燃油蒸发排放系统处于开环控制，催化器10没有进入工作， 因此为了保持进气系统的稳定和控制尾气排放指标，仍将电磁阀5保持在关闭状态。在 内燃机8被暖机后，如果此时由发动机控制单元ECU15监测出进气歧管7内的压力？ 1与 炭罐总成4的压力存在一定的压力差值(例如，大于200mbar以上)，并且在其它判断条 件也满足冲洗策略的要求时(由于标定体系建模差异而略有不同，但是其基本上都包含 有例如进气温度、外部大气压、发动机温度、整车所处的工况(加速、减速或稳速)等条 件)，则根据进气量的大小，一般将目标冲洗率控制为不超过进气量的0.5%，然后通过 电磁阀的流量参数表反算出电磁阀5在某一控制频率下的调制脉冲宽度的大小，在电磁 阀5开启后，第一反向止回阀6的输入端压力随之升高，在压力差作用下第一反向止回阀 6将被导通，从而开始进行炭罐冲洗，油气经过进气歧管7与它里面的混合气一起进入内 燃机8中进行燃烧。而此时的第二反向止回阀16由于两端压力差较小，它仍然保持关闭 状态。为了使得进气稳定，电磁阀5的控制频率一般选择为低频，通过宽脉冲进行炭罐冲洗处理。当内燃机8转速超过一定数值(例如700 SOOrpm)并逐渐增加时，机械增压器 12逐步开始工作，从空滤11进入压力为Ptl的大气，其在增压系统的作用下压力将逐渐增 加，并通过中冷器13后到达电子节气门体14的输入端，随着电子节气门体14的增大， 进气歧管7迅速接近大气压Ptl并超过大气压，而此时电磁阀5将会快速关闭，在第一反 向止回阀6的作用下，进气歧管7内的气体并不会倒流至电磁阀5。由于机械增压内燃 机的转速绝大部分时间运行在IOOOrpm以上，这样就会致使机械增压内燃机的可冲洗时 间非常短，因此在长途行车中极易造成炭罐的饱和。在增设了第二反向止回阀16后，当 内燃机8的转速刚达到IOOOrpm左右时，车辆处于刚起步阶段，机械增压器12刚投入工 作，其输入端的压力Pb略小于或接近大气压Ptl，此时电磁阀5处于关闭状态，第一反向 止回阀6和第二反向止回阀16也都被关闭。机械增压器12随着内燃机8的转速提高， 它的增压效率也将逐步提高，其输出曲线将十分接近自然吸气，当机械增压器12快速平 稳工作后，输入端的压力Pb在气体流动抽出的真空度的作用下快速下降，此时可以控制 电磁阀5打开，第二反向电磁阀16在压力差的作用下也被开启，而第一反向电磁阀6则 保持关闭，从而实现内燃机8在全工况下均可进行炭罐冲洗的目的。此外，在图1中还示出了排气歧管总成9，对于带涡轮增压器的双增压发动机而 言，该排气歧管总成9是含有涡轮增压器的，以便通过废气来推动涡轮端从而带动压气 机端进行进气增压；而对于单独的机械增压发动机，则不含涡轮增压器。综上所述，通过设置上述的第一反向止回阀6和第二反向电磁阀16，当车辆处 于怠速和起步中时，机械增压器12不工作，压力Pb约等于Ptl，第二反向止回阀16保持 关闭；当压力差达到一定值时，第一反向止回阀6两端压力差可以使得电磁阀5开启进行 正常的炭罐冲洗工作；当机械增压12启动初期，Pb、Pm*^数值接近，第一反向止回 阀6和第二反向止回阀16均保持关闭，同时防止燃汽倒流到电磁阀5中；当机械增压12 正常启动时，Pb和Ptl之间的差值使得第二反向止回阀16开启，致使电磁阀5开启进行正 常的炭罐冲洗工作，而Pm则大于Ptl,这使得第一反向止回阀6保持关闭，从而通过上述 的彼此配合工作来实现有效提升燃油利用率、节省能耗、减少环境污染等方面的良好技 术效果。以上列举了若干具体实施例来详细阐明本实用新型的用于带机械增压器的内燃 机的燃油蒸发排放系统，这些个例仅供说明本实用新型的原理及其实施方式之用，而非 对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域的普通技术 人员还可以做出各种变形和改进，例如在某些特殊情形下可以进行结构简化而仅装设上 述的第一和第二反向电磁阀中的一个。因此，所有等同的技术方案均应属于本实用新型 的范畴并为本实用新型的各项权利要求所限定。
权利要求1.一种用于带机械增压器的内燃机的燃油蒸发排放系统，其包括炭罐总成以及与该 炭罐总成相连接的电磁阀，所述炭罐总成用于收集燃油系统中已蒸发的燃油蒸汽并将其 送入内燃机的进气歧管，其特征在于，所述燃油蒸发排放系统还包括第一反向止回阀， 其被设置在连接所述电磁阀的输出端和所述进气歧管进气口的管路中。
2.根据权利要求1所述的燃油蒸发排放系统，其特征在于，所述燃油蒸发排放系统还 包括第二反向止回阀，其被设置在连接所述电磁阀的输出端和所述机械增压器的输入端 的管路中。
3.根据权利要求1所述的燃油蒸发排放系统，其特征在于，所述电磁阀与发动机控制 单元ECU相连接，用以受控于所述发动机控制单元ECU来开启所述电磁阀并在所述炭罐 总成内部压力、所述进气歧管内部压力之间的压力差作用下打开所述第一反向止回阀。
4.根据权利要求2所述的燃油蒸发排放系统，其特征在于，所述电磁阀与发动机控 制单元ECU相连接，用以受控于所述发动机控制单元ECU来开启所述电磁阀并在所述炭 罐总成内部压力、所述机械增压器的输入端压力的压力差作用下打开所述第二反向止回 阀。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的燃油蒸发排放系统，其特征在于，所述炭罐总成 的通气孔上设置有第一过滤部件，其用于过滤杂物。
6.根据权利要求5所述的燃油蒸发排放系统，其特征在于，所述第一过滤部件是过滤网。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的燃油蒸发排放系统，其特征在于，在所述炭罐 总成和所述电磁阀之间的管路中设置有第二过滤部件，其用于防止炭粒进入所述电磁阀 中。
8.根据权利要求7所述的燃油蒸发排放系统，其特征在于，所述第二过滤部件是过滤网。
专利摘要本实用新型公开了一种用于带机械增压器的内燃机的燃油蒸发排放系统，其包括炭罐总成以及与该炭罐总成相连接的电磁阀，所述炭罐总成用于收集燃油系统中已蒸发的燃油蒸汽并将其送入内燃机的进气歧管，它还包括第一反向止回阀，其被设置在连接所述电磁阀的输出端和所述进气歧管进气口的管路中。基于现有的炭罐冲洗技术并通过结构改进设计，本燃油蒸发排放系统能够保证将炭罐中聚集的燃油蒸汽及时冲洗干净，以达到其排放控制要求，并且通过发动机控制单元ECU监控机械增压器输入端、进气歧管内、炭罐内等处的压力来实现全工况下的炭罐冲洗，从而能有效地提升燃油利用率、节省能耗并减少了对环境的污染。
文档编号F02M25/08GK201802510SQ201020551349
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者郭敬爱 申请人:上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司