專利名稱：用于車輛的蒸發(fā)性及再加燃料排放控制的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
背景技術：
本發(fā)明大體上涉及混合動力或汽油動力車輛，且特定來說，涉及用于管理排放的系統(tǒng)及方法。生產具有最小蒸發(fā)性排放(例如，來自基于碳氫化合物的燃料的碳氫化合物排放)的載客車輛是有利的。來自車輛的蒸發(fā)性排放(evap)服從管理機構規(guī)定，所述管理機構規(guī)定設定限制，且要求車載診斷系統(tǒng)在車輛驗證期間證實車輛的排放控制系統(tǒng)如設計及測試般運行。對于包括車載燃料儲存裝置的任何車輛來說，蒸發(fā)性排放控制可成為一個問題。舉例來說，即使不主要通過常規(guī)燃料提供動力，混合動力電動車輛也可需要蒸發(fā)性排放控制?；旌蟿恿﹄妱榆囕v的實例為通過具有可再充電電池(例如，鋰離子電池)及替代電源(例如，內燃機(IC)引擎)(例如，使用汽油或柴油燃料)的電動機提供動力的混合動力電動車輛。可使用應IC引擎要求而驅動的車載發(fā)電機來增大電池供電電動車輛的操作范圍及功率。對于相對較短的駕車游覽(例如，50英里以內)，電池的容量是足夠的，且不需要運行IC引擎。在完成此短途游覽時，舉例來說，通過將車輛“插入”到岸基電源(例如，由公共設施提供的常規(guī)AC電力)來給電池再次充電。此車輛有時稱為插入式混合動力車輛(PHEV)或增程型電動車輛(EREV)。IC引擎通常需要操作以使典型的混合動力車輛操作達較長距離(例如，數(shù)百英里)。因此，雖然間歇性地使用IC引`擎，但IC引擎當然將需要車載燃料儲存裝置。引擎的燃料(例如，汽油)儲存在車輛燃料箱中且暴露于環(huán)境加熱，這增大了揮發(fā)性碳氫化合物燃料的蒸汽壓。在常規(guī)IC引擎中，燃料箱蒸汽(排放)(其通常包含低分子量碳氫化合物)排放到含有高表面積碳顆粒的蒸發(fā)性排放控制罐(或蒸發(fā)性排放罐)以暫時性地吸收燃料箱排放。后來，在IC引擎的操作期間，引導環(huán)境空氣通過碳顆粒床，以從碳顆粒的表面清洗被吸收的燃料，且將所移除的燃料運送到IC引擎的進氣系統(tǒng)中。然而，因為混合動力車輛可主要用于短行程或本地旅行，所以IC引擎可能數(shù)天不運行。因此，可能不發(fā)生蒸發(fā)性排放控制罐的清洗(清潔)。如果不清洗蒸發(fā)性排放控制罐，日間蒸汽可作為突破性日間排放通過所述罐逸出到大氣中。在第7，448，367號美國專利中描述用于清洗所述蒸汽的燃料箱及罐系統(tǒng)的實例，所述專利以全文引用的方式并入本文中且在圖1中展示。在此示范性系統(tǒng)O中，提供燃料入口 I以將燃料遞送到燃料箱2。燃料箱壓力傳感器6安裝在燃料箱2中以監(jiān)視燃料箱2內的壓力。傳感器6耦合到監(jiān)視燃料箱2的壓力的車輛控制器。蒸汽從燃料箱2逸出，通過蒸汽出口 3且進入到蒸發(fā)性排放罐4的第一入口5A中。閥8定位在蒸發(fā)性排放罐4的第二入口 5B處，所述第二入口 5B允許將空氣引入到蒸發(fā)性排放罐4中，以通過出口 5C將蒸汽清洗出，且將蒸汽驅動到IC引擎的燃燒室。清洗閥7(通常關閉)可打開及關閉以讓經清洗蒸汽排出蒸發(fā)性排放罐4?？商峁寗涌諝膺M入蒸發(fā)性排放罐4以檢查泄漏(例如，當IC引擎關閉時)的泵9。例如圖1中展示的系統(tǒng)的問題包括以下問題:過多的密封組件(例如，罐、清洗閥等等)導致耐用性問題，且潛在地導致比必要成本高的成本，因為實際上僅需密封燃料箱2以防止日間蒸汽產生；應僅在必要時密封蒸發(fā)性排放罐4以防止裝載蒸發(fā)性排放罐4與清洗蒸發(fā)性排放罐4之間的熱滲出排放；過多的可能泄漏路徑及可能的泄漏檢測故障；清洗蒸發(fā)性排放罐4也清洗了燃料箱2，這導致不合意的罐4加載及燃料耐候性；執(zhí)行壓力傳感器6的合理性檢查是困難的，因為必須釋放箱壓力，這導致不合意的罐4加載及燃料耐候性。密封的燃料箱2可產生極少的日間蒸汽。然而，歸因于日間溫度變化，燃料箱2將經歷若干Psi的壓力/真空變化。蒸發(fā)性排放罐4僅用于捕獲再加燃料蒸汽，將僅在箱燃料由IC引擎消耗時清洗及消耗所述再加燃料蒸汽。雖然密封燃料箱2以防止日間蒸汽產生，但也密封蒸發(fā)性排放罐4以防止熱滲出排放。在特定情形中，用再加燃料蒸汽將蒸發(fā)性排放罐4裝載(到最大容量或接近最大容量)，且蒸發(fā)性排放罐4接著經歷若干天/星期的日間溫度循環(huán)。當經裝載的蒸發(fā)性排放罐4經受日間溫度升高時，歸因于熱膨脹及來自蒸發(fā)性排放罐中的碳顆粒的碳氫化合物解吸作用，一些空氣及碳氫化合物將被從蒸發(fā)性排放罐4趕出。為限制熱滲出排 放，也與燃料箱2 —起密封蒸發(fā)性排放罐4，如圖1中所展示。然而，密封兩個組件產生一些問題，舉例來說，包括蒸發(fā)性排放罐4及閥中的泄漏的可能性(例如，歸因于壓力/真空循環(huán)疲勞)、在不排空燃料箱2的情況下清洗蒸發(fā)性排放罐4的困難。

發(fā)明內容
根據(jù)各種實施例，燃料箱蒸發(fā)性排放控制及車載蒸發(fā)性診斷系統(tǒng)包括，但不限于，燃料箱、罐、至少一個隔離閥、壓力傳感器、清洗閥、罐排氣閥及一個或一個以上電子控制器中的任一者或組合。所述罐與所述燃料箱流體連通以接收從燃料箱逸出的蒸汽。所述至少一個隔離閥定位在燃料箱與罐之間。所述壓力傳感器與所述罐流體連通。所述清洗閥定位在罐與內燃機引擎之間，以與罐及內燃機引擎流體連通。所述罐排氣閥定位在罐的空氣入口上，以允許空氣清洗來自罐的蒸汽以排出罐且進入到內燃機引擎中。所述一個或一個以上電子控制器耦合到所述壓力傳感器、所述隔離閥、所述清洗閥及所述罐排氣閥，以根據(jù)用于檢查系統(tǒng)中的功能失常的預設診斷測試來控制所述閥。根據(jù)各種實施例，制造燃料箱蒸發(fā)性排放控制及車載蒸發(fā)性診斷系統(tǒng)的方法包括，但不限于，以下步驟中的任一者或組合:(a)提供燃料箱；(b)布置與所述燃料箱流體連通的罐以接收從燃料箱逸出的蒸汽；(C)將至少一個隔離閥定位在燃料箱與罐之間；(d)布置與罐流體連通的壓力傳感器；(e)將清洗閥定位在罐與內燃機引擎之間，以與罐及內燃機引擎流體連通；(f)將罐排氣閥定位在罐的空氣入口上，以允許空氣清洗來自罐的蒸汽以排出罐且進入到內燃機引擎中 '及(g)將一個或一個以上電子控制器耦合到壓力傳感器、隔離閥、清洗閥及罐排氣閥，以根據(jù)用于檢查系統(tǒng)中的功能失常的預設診斷測試來控制所述閥。在各種實施例中，與其它診斷系統(tǒng)相比，可使用較少的硬件組件來執(zhí)行燃料箱及罐泄漏診斷測試。在各種實施例中，可在不密封蒸發(fā)性排放罐的情況下執(zhí)行燃料箱及罐診斷測試。在各種實施例中，可更有效地使用燃料蒸汽排放及控制。在各種實施例中，可降低成本及部件復雜性，同時提高可靠性且減少保證期索賠。


圖1為具有加壓箱及蒸汽回收罐的現(xiàn)有技術蒸發(fā)性排放控制系統(tǒng)的示意圖。圖2A到2C說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的蒸發(fā)性排放控制系統(tǒng)。圖3說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的燃料箱及蒸汽回收罐的透視圖。圖4A到4C說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的蒸發(fā)性排放控制系統(tǒng)。圖5A及圖5C到5E說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的用于診斷泄漏及其它功能失常的各種方法。圖5B說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例在再加燃料時控制蒸發(fā)性排放控制系統(tǒng)的方法。圖6A到6H說明根據(jù)本發(fā)明的各種實施例的用于泄漏及功能失常檢測的診斷過程。
具體實施例方式本發(fā)明涉及用于控制主要依靠電池操作且由依靠基于碳氫化合物的燃料操作的IC引擎補充的車輛(例如，插入式混合動力電動車輛(“PHEV”)或增程電動車輛(“EREV”)的排放的各種實施例。在各種實施例中，所述車輛可包括其它常規(guī)特征，例如，舉例來說，電動機、其它控制器、驅動輪系。圖2A到2C說明用于控制車輛的排放的蒸發(fā)性排放控制系統(tǒng)10。參考圖2A到2C，所述車輛配備有IC引擎(未圖示)及燃料箱12 (例如，10加侖燃料箱)。所述IC引擎提供動力，所述動力可用于發(fā)電以作為對電池或儲存能量系統(tǒng)的后備，以延長車輛的駕駛里程。蒸發(fā)性及再加燃料排放控制罐14為以活性炭填充的容器，且耦合到燃料箱12。提供蒸發(fā)性排放罐14及活性炭以捕獲當IC引擎不運行時從燃料箱12逸出的蒸汽。取決于環(huán)境溫度及壓力的波動，蒸汽產生可每日發(fā)生且甚至每夜發(fā)生。當IC引擎運行時，可通過出口15C將蒸發(fā)性排放罐14中的蒸汽清洗到IC引擎的燃燒室。清洗閥17(通常閉合)可打開及閉合以讓經清洗的蒸汽排出蒸發(fā)性排放罐14。當結合PHEV及EREV使用所述系統(tǒng)時，因為車輛可在甚至不運行IC引擎的情況下操作達延長時間，所以可不定期清洗罐14。在各種實 施例中，可提供過大的蒸發(fā)性排放罐14以顯著減少熱滲出排放。通常，10加侖PHEV燃料箱12需要IL的蒸發(fā)性排放罐14。因此，可提供1.5L (或其它尺寸)的蒸發(fā)性排放罐14，以通過減少使蒸發(fā)性排放罐14中的活性炭飽和的機會來控制熱滲出排放。因此，在一些實施例中，可不需要密封蒸發(fā)性排放罐14來限制熱滲出排放。燃料箱12包括燃料入口 11以用于接收燃料。通常，入口 11由燃料蓋IlA覆蓋。燃料箱12耦合到壓力閥系統(tǒng)20。所述閥系統(tǒng)20包括第一日間控制閥(DCV) 21、第二 DCV22、壓力傳感器(PS) 23及壓力/真空釋放閥24 (例如，3.5psi壓力/-1.5psi真空泄放閥)。在一些實施例中，第一 DCV21可為通常打開的開/關閥。第一 DCV21可用于選擇性地密封燃料箱12。第二 DCV22可為通常閉合的開/關閥。第二 DCV22可用于執(zhí)行PS23的合理性檢查，且/或用于允許PS23提供對蒸發(fā)性排放罐14及其它閥中的泄漏的指示(例如，通過用第一 DCV21密封燃料箱12)。在其它實施例中，可在整個系統(tǒng)10中安置多個壓力傳感器，以在所述壓力傳感器中的一者或一者以上不起作用的情況下提供故障安全或檢查方法。應注意，日間控制閥(“DCV”)、燃料箱隔離閥(“FTIV”)及燃料蒸汽防漏閥(“FCV”)中的每一者可為包括壓力/真空泄放機構的開/關控制閥(例如，螺線管控制)。在所揭示的系統(tǒng)中，這些閥用于密封燃料箱12及蒸發(fā)性排放罐14或僅密封燃料箱12。在一些實施例中，所述閥可為用于高壓力應用的重彈簧加載螺線管閥。在一些實施例中，所述閥可進一步以電子方式控制。在其它實施例中，可使用任何合適閥。在特定實施例中，閥系統(tǒng)20的組件沿著蒸汽線25定位，所述蒸汽線25沿著兩條路徑分裂，且在通過入口 15A到達蒸發(fā)性排放罐14之前再次連接。第一路徑穿過第一DCV21、PS23及第二 DCV22。第二路徑穿過釋放閥24。罐排氣閥(“CVV”) 28 (例如，螺線管控制閥)定位在穿過入口 15B進入蒸發(fā)性排放罐14的流體線上，或可直接安裝到蒸發(fā)性排放罐14 (例如，圖3)。引擎控制模塊26可耦合到PS23，以從PS23接收壓力讀數(shù)。此外，引擎控制模塊26 (例如，電子控制單元(ECU))耦合到閥系統(tǒng)20、CVV28及/或清洗閥17，以根據(jù)(但不限于)本發(fā)明中揭示的方法來選擇性地打開及閉合一個或一個以上閥。舉例來說，引擎控制模塊26可經配置以將信號發(fā)送到這些組件中的一者或一者以上，以選擇性地控制所述一個或一個以上組件。引擎控制模塊26可耦合到作為車輛計算機系統(tǒng)或類似物的一部分的車輛控制器(或其它控 制器)或與作為車輛計算機系統(tǒng)或類似物的一部分的車輛控制器(或其它控制器)同步。 閥系統(tǒng)20、CVV28及/或清洗閥17允許執(zhí)行系統(tǒng)診斷。舉例來說，檢查系統(tǒng)10中的泄漏及其它問題，如本發(fā)明中將詳細描述。引擎控制模塊26(及/或其它電路)操作這些閥，以隔離系統(tǒng)10的不同部分。因此，引擎控制模塊26可使用來自PS23的針對這些部分中的每一者的壓力讀數(shù)，以確定在給定部分中是否存在問題(例如，泄漏或功能失常)，且/或識別具有所述問題的部分?！銇碚f，燃料箱12將處在壓力或真空之下。除了一些例外的情況之外，沒有壓力/真空可為對系統(tǒng)10中的泄漏的指示。舉例來說，這些例外情況包括，當燃料箱12的壓力歸因于燃料消耗、環(huán)境溫度變化、環(huán)境壓力變化等中的一者或一者以上而實質上為零時。如本發(fā)明中所論述，系統(tǒng)10可在確定泄漏是否存在之前檢查這些因素中的任一者或一者以上。因此，在各種實施例中，用于檢測燃料箱12以及蒸發(fā)性排放罐14中的泄漏的方法可基于燃料箱12的自然壓力/真空。一種示范性方法允許檢測非常小的泄漏，包括直徑小于0.020”的泄漏，所述泄漏可引起蒸發(fā)性排放。其它方法不需要外部泵(其僅檢測直徑超過0.020”的泄漏)，且將非必需及/或非所要空氣引入到燃料箱12中。在特定實施例中，在冷啟動之后執(zhí)行此方法(即，在距離上一次操作車輛至少某個時間量之后啟動車輛)。舉例來說，冷啟動可通過在距離上一次使用車輛五或六個小時(即，保溫時間)之后或約足夠的時間之后啟動車輛來發(fā)生，以允許冷卻劑溫度下降到低于某個閾值。舉例來說，在燃料填充期間，第一DCV21及第二DCV22兩者均打開(例如，圖2B)以允許蒸汽逸出燃料箱12，且在蒸發(fā)性排放罐14中被捕獲。因此，可執(zhí)行PS23的合理性測試。第一 DCV21打開以使蒸汽暴露于PS23。第二 DCV22閉合以密封燃料箱12與PS23，且允許PS23測量燃料箱12的壓力。當?shù)谝?DCV21打開且第二 DCV22閉合(例如，圖2C)時，PS23應讀取到大于零個大氣壓的壓力的存在。閉合第一 DCV21且打開第二 DCV22(例如，圖2A)使PS23暴露于大氣，且因此PS23應大約讀取到零(如果PS23操作正確)。如果PS23在此情形下讀取到壓力的存在，那么系統(tǒng)10可識別(例如)PS23可能存在問題(例如，PS23被卡住)。在進一步實例中，如果第二 DCV22閉合且第一 DCV21(例如，圖2C)打開，且在PS23上讀取到壓力降級，那么燃料箱12(例如，泄漏)、燃料蓋IlA等可能存在問題。在又進一步實施例中，為測試或診斷蒸發(fā)性排放罐14的問題，可在清洗期間閉合第一 DCV21、打開第二DCV22且閉合清洗閥17。如果PS23讀取到壓力降級，那么蒸發(fā)性排放罐泄漏14可存在。在各種實施例中，用于檢查清洗閥17的操作及檢查蒸發(fā)性排放罐14中的泄漏的方法(其可在IC引擎運行時執(zhí)行)可包括(但不限于)使第一 DCV21通電及閉合第一DCV21。也使第二 DCV22通電且打開第二 DCV22。接著通過讀取環(huán)境壓力對PS23執(zhí)行壓力傳感器合理性。接著，使CVV28通電且閉合CVV28。在此之后，調整清洗閥17，且將歧管真空(未圖示)施加到蒸發(fā)性排放罐14(例如，通過出口 15C)，直到PS23讀取到蒸發(fā)性排放罐14的預定壓力值(例如，10”H20真空)為止。接著，通過引擎控制模塊26 (例如，經由PS23)監(jiān)視蒸發(fā)性排放罐14中的真空衰減。如果不存在衰減，那么清洗閥17正確操作，且蒸發(fā)性排放罐14中沒有泄漏。因此，引擎控制模塊26可閉合第二 DCV22且打開第一 DCV21及CVV28，且接著繼續(xù)通過調整清洗閥17來清洗蒸發(fā)性排放罐14。如果存在衰減，那么可做出蒸發(fā)性排放罐14具有泄漏及/或清洗閥17有故障的確定。因此，車輛計算機系統(tǒng)可診斷此發(fā)生，且可通過各種方式(包括直接通過車輛計算機系統(tǒng)或通過響應于來自車輛計算機系統(tǒng)的信號而激活的儀表盤上的警示燈(或其它指示器))向用戶或技術人員提供通知。在各種實施例中，檢查燃料蓋IlA是否丟失或松動的方法可包括(但不限于)打開第一 DCV21且閉合第 二 DCV22。在燃料填充之后，燃料箱12中的燃料液面升高。在此時間期間，可通過從PS23接收的數(shù)據(jù)來監(jiān)視壓力傳感器讀數(shù)。雖然燃料填充燃料箱12，PS23應隨著箱燃料達到均衡而讀取壓力的升高。如果壓力讀數(shù)沒有變化或壓力滲出，那么可做出燃料蓋IlA松動、丟失及有故障(例如，以某種方式損壞)的確定。因此，車輛計算機系統(tǒng)可診斷此發(fā)生，且可通過各種方式(包括直接通過車輛計算機系統(tǒng)或通過響應于來自車輛計算機系統(tǒng)的信號而激活的儀表盤上的警示燈(或其它指示器))向用戶或技術人員提供通知。在各種實施例中，系統(tǒng)10進一步包括定位在車輛駕駛室內的用戶激活再加燃料請求開關27，以選擇性地打開燃料蓋門IlE(及/或燃料蓋11A)。開關27耦合到引擎控制模塊26。在一實例中，舉例來說，當用戶希望給車輛再加燃料時，用戶致動開關27。致動開關27致使第二 DCV22打開(如果第一 DCV21還未打開，那么也可打開第一 DCV21)。因此，來自燃料箱12的蒸汽(壓力)被釋放到蒸發(fā)性排放罐14中。第二 DCV22對于蒸汽流保持打開。引擎控制模塊26經由PS23監(jiān)視壓力。當PS23處的壓力讀數(shù)下降到約零kPa(或某個其它預定義閾值，例如小于0.5kPa)時或在預定義時間(例如，10秒、15秒或其它合適時間量)之后，引擎控制模塊26指示燃料蓋門IlE解鎖(例如，圖2B)。因此，在激活開關27之后，燃料蓋門IlE不打開，直到PS23測量到約零kPa的燃料箱壓力(或不同的預定值)或在預定義時間之后這兩者中的較早者為止。在特定實施例中，可通知用戶燃料蓋門IlE是打開的。在用戶閉合燃料蓋門IlE之后，引擎控制模塊26可閉合第二 DCV22，且任選地關閉通知。在一些實施例中，引擎控制模塊26可在打開燃料蓋門IlE之后的預定時間量(例如，180秒)之后閉合第二 DCV22，例如以允許用戶在完成再加燃料之前不經意地或以其它方式閉合燃料蓋門HE的情況下重啟再加燃料過程。燃料蓋門IlE可進一步包括填充門位置傳感器11C，例如以確定燃料蓋門IlE是否已經閉合。引擎控制模塊26可耦合到填充門鎖螺線管IlD等以打開燃料蓋門11E。圖3到4C說明用于控制車輛的排放的蒸發(fā)性排放控制系統(tǒng)10'。系統(tǒng)10'可與系統(tǒng)10(例如，圖2A到2C)類似來使用及/或以其它方式起作用，只是系統(tǒng)10'使用單閥系統(tǒng)20。在特定實施例中，PS23定位在單閥29(其可在功能上及結構上與圖2A到2(:中展示的第二 DCV22等效)與蒸發(fā)性排放罐14之間。在其它實施例中，PS23可定位在系統(tǒng)10'中的任何合適位置處，以獲取系統(tǒng)10'中的壓力讀數(shù)。在特定實施例中，PS23可經定位以在由閥29、清洗閥17及CVV28形成的三角形區(qū)中的任何位置處與系統(tǒng)10'連通。根據(jù)圖4A中展示的實施例，可從系統(tǒng)1(V省略第一 DCV21(參考圖2A到2C)。在圖4A的實例中，展示其中燃料箱12密封且蒸發(fā)性排放罐14過大但不密封(即，打開)的系統(tǒng)1(V。PS23定位在燃料箱12與蒸發(fā)性排放罐14之間。PS23定位在閥29與蒸發(fā)性排放罐14之間。在各種實施例中，可執(zhí)行車載診斷(“0B0”)以檢測系統(tǒng)10'中的泄漏。在冷啟動期間，燃料箱12應展現(xiàn)自然壓力/真空。CVV28閉合且閥29打開及閉合，直到PS23上的壓力讀取預定量(例如，約±1.5kPa)為止。如果檢測到壓力/真空，系統(tǒng)10'可檢查如所論述的任何假故障。如果未 檢測到壓力/真空，那么可指示燃料箱12中的泄漏。如果檢測到壓力/真空且如果發(fā)生衰減，那么在蒸發(fā)性排放罐14(及/或相關組件，例如清洗閥17)中可能存在泄漏。在一些實施例中，為在IC引擎操作期間(例如，在從冷啟動啟動之后)診斷罐側上的泄漏，閉合閥29以密封燃料箱12。閉合CVV28且打開清洗閥17，直到PS23讀取到真空或負預設壓力讀數(shù)(例如，_2kPa真空)為止。如本發(fā)明中所論述，接著監(jiān)視真空衰減以證實蒸發(fā)性排放罐14中存在泄漏。圖5A說明在(舉例來說)啟動車輛后即刻在系統(tǒng)10'上執(zhí)行蒸發(fā)診斷的方法S300的流程圖?？墒褂镁哂凶钚⌒薷?例如，通過像操作系統(tǒng)10'的閥29那樣操作第一DCV21及第二 DCV22)的系統(tǒng)10及/或在具有最小修改的系統(tǒng)10上執(zhí)行此方法(以及本發(fā)明中揭示的任何其它方法)。類似地，可使用具有最小修改的系統(tǒng)10'及/或在具有最小修改的系統(tǒng)10'上執(zhí)行與系統(tǒng)10相關聯(lián)的任何方法。參考圖3到5E，引擎控制模塊26檢查再加燃料旗標是否有效(步驟S310)，以確定車輛最近是否被再加燃料(參考圖5B中展示的流程圖A)。如果是(S310:是)，那么接通IC引擎，且接著執(zhí)行引擎接通蒸發(fā)性排放罐及燃料箱蒸發(fā)OBD(例如，對故障燃料蓋11A、大泄漏等測試)(步驟S312)。如果再加燃料旗標仍打開(即，再加燃料旗標=I)，那么清洗蒸發(fā)性排放罐14達預設周期(例如，約3分鐘)(步驟S314)。在再加燃料期間發(fā)生的燃料蒸汽吸收加熱蒸發(fā)性排放罐14，這減少了清洗蒸發(fā)性排放罐需要的時間量。因此，在再加燃料之后(例如，在再加燃料之后幾分鐘)接通IC引擎且清洗蒸發(fā)性排放罐14比在蒸發(fā)性排放罐已冷卻之后這樣做要花費少得多的時間。此外，在再加燃料之后清洗蒸發(fā)性排放罐14防止了蒸汽被儲存在蒸發(fā)性排放罐中達延長的時間周期(例如，如果不使用IC引擎的話)，且因此防止來自蒸發(fā)性排放罐14的蒸汽丟失及來自蒸發(fā)性排放罐14的減少的熱滲出排放。應注意，與現(xiàn)有技術(例如圖1)不同，不需要對燃料箱12進行降壓來清洗蒸發(fā)性排放罐14。如果再加燃料旗標=I為否(S310:否)，且執(zhí)行冷啟動(S320:是)，那么系統(tǒng)10'將通過打開及閉合閥29以使PS23向來自燃料箱12的蒸汽暴露(步驟S330)(例如，如圖5C的流程圖中所展示)，使用燃料箱12的自然壓力/真空來檢查密封燃料箱12中的小泄漏。如果檢測到功能失常(S340:是)，那么接通IC引擎以診斷功能失常(步驟S312)。如果未檢測到功能失常(S340:否)，那么不需要接通IC引擎。如果IC引擎尚未運行(例如，僅依靠電池電力運行)(S350:否)，那么過程結束。如果IC引擎已經在運行(S350:是)，那么系統(tǒng)10'執(zhí)行引擎接通蒸發(fā)性排放罐蒸發(fā)性排放0BD，其中閥29閉合以密封燃料箱12。應注意，在各種實施例中，當IC引擎運行時，清洗蒸發(fā)性排放罐14。在一些實施例中，當IC引擎運行時，進行故障組件隔離(例如，清洗閥17、CVV28、PS23及閥29)。可通過閉合閥29且密封燃料箱12使其與蒸發(fā)性排放罐14隔離來執(zhí)行引擎接通蒸發(fā)性排放罐蒸發(fā)OBD (其應用到系統(tǒng)的A部分，如圖4C中所展示)。OBD涉及將歧管真空用于清洗閥17以檢查清洗閥17的操作及蒸發(fā)性排放罐14中的泄漏?？赏ㄟ^打開閥29來執(zhí)行引擎接通蒸發(fā)性排放罐及燃料箱蒸發(fā)OBD (其應用到如圖4C中展示的系統(tǒng)的B部分)。OBD涉及將歧管真空用于清洗閥17以檢查清洗閥17的操作及包括燃料箱12及蒸發(fā)性排放罐14的整個系統(tǒng)中的泄漏。引擎接通蒸發(fā)性排放罐OBD允許使用歧管真空來檢查蒸發(fā)性排放罐14的泄漏。因此，可在蒸發(fā)性排放罐14中產生8到12英寸的H20真空。此外，需要較少的時間來測量真空衰減。與引擎接通蒸發(fā)性排放罐及燃料箱蒸發(fā)OBD不同，引擎接通蒸發(fā)性排放罐蒸發(fā)OBD可不需要真空穩(wěn)定時間，且可減少來自燃料蒸發(fā)的假故障。用于真空下拉的時間及用于真空衰減的時間將與蒸發(fā)性排放罐14(包括軟管、閥等)的體積成比例，所述體積在一實例中可為約I到2L(其相比于燃料箱1 2及蒸發(fā)性排放罐14 一起的體積為10到40L)。因此，應控制清洗閥的循環(huán)，使得清洗閥17打開的時間量被減少，以便實現(xiàn)對真空下拉及衰減的過程的更好控制?？墒褂玫窖a償閥的脈沖寬度調制(“PWM”)信號來控制浪涌閥位置。應控制PWM信號，使得清洗閥17打開達可能最短的時間，使得較少的蒸汽流過清洗閥17，導致PS23上的較少循環(huán)及蒸發(fā)性排放罐14上的較少負載?？刂魄逑撮y17打開的時間量也可防止在蒸發(fā)性排放罐14中形成過大的真空。減少蒸汽釋放量也減少了排放且減輕了燃料耐候性。圖5B說明用于再加燃料操作S400的流程圖A的細節(jié)。參考圖3到5E，根據(jù)各種實施例，用戶可通過按壓再加燃料請求開關27 (步驟S405)以打開燃料蓋門IlE來起始診斷檢查。開關27耦合到引擎控制模塊26，引擎控制模塊26與閥29、PS23及燃料門鎖螺線管IlD通信。當按壓開關27時，引擎控制模塊26打開閥29，且接著監(jiān)視相對預設時間間隔(t秒鐘)的PS23讀數(shù)(步驟S410)。此外，將燃料旗標設定到I。如果PS23讀數(shù)為P < 0.5kPa(或某個其它所定義值)(S420:是)，那么打開再加燃料門IIA(步驟430)。如果PS23讀數(shù)不為P < 0.5kPa(S420:否)，那么時間間隔必須大于預設時間(例如，約15秒鐘)。如果時間大于時間t(S425:是)，那么打開填充門IlA(步驟430)。如果不是，那么引擎控制模塊26繼續(xù)讀取PS23(S435:否)。在填充之后，一旦燃料門閉合(S440:是)，即可閉合閥29(步驟S450)，這再次密封燃料箱12。如果不是(S440:否)，那么再次測量時間(步驟S445)，且在給定時間間隔(例如，在對燃料站的再加燃料訪問期間的時間量(例如，180秒鐘))之后(S445:是)，可閉合閥29 (步驟S450)，這再次密封燃料箱12。雖然未展示，但在一些實施例中，可在預定時間量之后將燃料旗標設為0(或不同值)。相對于圖6C展示用于再加燃料操作的另一示范性流程圖。圖5C說明車輛冷啟動蒸發(fā)OBD泄漏檢測S500的流程圖B的細節(jié)。參考圖3到5E，如果執(zhí)行冷啟動(例如，車輛未運行達六個小時以上)(S510:是)，那么閉合CVV(或“CVS”)28，且(脈沖式)打開及閉合閥29至少一次(步驟S520)。如果壓力/真空為|P
>1.5kPa(S530:是)，那么隨著時間推移測量壓力/真空衰減(步驟S532)。如果壓力/真空在給定時間t(例如，t < 10秒鐘)內衰減到預設水平(例如，0.5kPa) (S532:是)，那么在蒸發(fā)性排放罐14中可存在可能的泄漏。舉例來說，系統(tǒng)10'可在至少兩個連續(xù)故障之后(或在滿足另一預定條件后)運行診斷兩次(或任何次數(shù))，且提供存在泄漏的通知(步驟S534)。如果沒有衰減，那么OBD通過(步驟S536)。如果不滿足壓力/真空為P > 1.5kPa(S530:否)，那么打開閥29(步驟S540)，且針對陳述IPI > 1.5kPa再次獲取PS23讀數(shù)(步驟S550)。如果達到目標壓力/真空(S550:是)，那么閉合閥29(步驟S555)，且系統(tǒng)10'繼續(xù)測量衰減(步驟S532)，如上文所論述。如果未達到目標壓力/真空(S550:否)，那么測量時間間隔t(例如，10秒鐘)(步驟S560)，此時閥29閉合 ，且CVV28打開(步驟S565)。OBD可導致功能失常或泄漏，包括但不限于，以下各項中的一者:燃料箱12中的小泄漏或大泄漏；PS23已功能失常；蒸發(fā)性排放罐14中的大泄漏；CVV28在打開狀態(tài)下卡?。婚y29在閉合狀態(tài)下卡住，及/或類似情況。在一些實施例中，系統(tǒng)10,運行可執(zhí)行的假故障分析(方法S600)，如圖中的流程圖C中所展示。圖說明用于假故障分析S600的流程圖C的細節(jié)。參考圖3到5E，在一些實施例中，在步驟S610中，分析燃料的溫度、壓力及/或消耗的差異。如果滿足某些條件中的任一者(S620:是)，那么放棄測試(步驟S630)(即，存在假故障)。某些條件可表示故障的若干可能原因。一些實例包括(但不限于)存在距離上一次旅行(即，距離燃料箱壓力不為零的上一次冷啟動)的負燃料箱壓力變化且環(huán)境壓力降低(例如，降低至少4攝氏度或其它合適值)，從而致使燃料箱壓力約為零；存在距離上一次旅行的正燃料箱壓力變化且環(huán)境溫度上升，從而致使燃料箱壓力約為零；存在距離上一次旅行的正燃料箱壓力變化且環(huán)境壓力降低(例如，從較低海拔向較高海拔行進)，從而致使燃料箱壓力約為零；存在距離上一次旅行的負燃料箱壓力變化且環(huán)境壓力升高(例如，從較高海拔向較低海拔行進)，從而致使燃料箱壓力約為零；或存在負燃料箱壓力變化且燃料已被消耗，從而致使燃料箱壓力約為零。如果所述條件中沒有一個存在(S620:否)，那么啟動IC引擎，且運行診斷以隔離特定組件功能失常(例如，清洗閥17、CVV 28、PS 23及/或閥29) (S640)。在此實例中，在兩個(或不同數(shù)目的)故障之后，可將功能失常通知(例如，功能失常指示燈(MIL))發(fā)送給用戶(步驟S650)。圖5E說明用于檢測系統(tǒng)10'的組件的功能失常的方法S700的細節(jié)，可在啟動IC引擎之后執(zhí)行方法S700。參考圖4C到圖5E，在第一階段中，可閉合CVV 28，且可打開清洗閥17(步驟S710)。(如果閥29尚未閉合，那么也閉合閥29)。PS 23開始獲取蒸發(fā)性排放罐14的壓力讀數(shù)。如果壓力讀數(shù)為不存在真空(S712:是)，那么這可指示清洗閥17在閉合的狀態(tài)下卡住或以其它方式功能失常。否則，所述方法繼續(xù)(S712:否)。如果壓力讀數(shù)為存在小真空(即，小于目標真空)(S714:是)，那么這可指示CVV 28在打開狀態(tài)下卡住或以其它方式功能失常。否則，所述方法繼續(xù)(即，(S714:否)。如果壓力讀數(shù)為在高于某個閾值的時間之后達到目標真空，那么這可指示閥29在打開的狀態(tài)下卡住或以其它方式功能失常。否則，所述方法繼續(xù)(S716:否)。在第二階段中，打開閥29(步驟S720)。PS 23開始獲取燃料箱12 (及蒸發(fā)性排放罐14)的壓力讀數(shù)。如果壓力讀數(shù)為不存在真空變化(S722:是)，那么這可指示閥29在關閉的狀態(tài)下卡住或以其它方式功能失常。否則，所述方法繼續(xù)(S722:否)。接著，再次打開清洗閥17 (步驟S370)。PS 23開始獲取燃料箱12 (及蒸發(fā)性排放罐14)的壓力讀數(shù)。如果壓力讀數(shù)為存在目標真空(S732:是)，那么這可指示在燃料箱12中存在泄漏及/或燃料蓋IlA松動 或以其它方式功能失常。如果壓力讀數(shù)為不存在目標真空(S732:否)，那么這可指示在系統(tǒng)10'中不存在泄漏且/或系統(tǒng)10'的組件適當?shù)剡\行。方法S700的第一階段可對應于第一區(qū)A (參考圖4C)的診斷，且方法S700的第二階段可對應于第二區(qū)B (參考圖4C)的診斷。圖6A到6H說明可由系統(tǒng)10'(或10)執(zhí)行的診斷的各種實例，且提供用于密封燃料箱壓力(SFTP)診斷的方法來通過使用自然發(fā)生的箱壓力變化來檢測PHEV燃料箱中的小泄漏。舉例來說，如果在75° F下密封具有RVP 7 psi燃料的燃料箱12且接著溫度升高到100° F，那么燃料箱壓力可升高3.2 psig，其中2.7 psig是歸因于燃料的蒸汽壓力升高，且0.5 psig是歸因于頂部空間氣體的熱膨脹。如果溫度從100° F降回到75° F，那么
3.2psig壓力將下降到Opsig。如果燃料箱12中存在任何泄漏(直徑遠小于0.020”的泄漏)，那么燃料箱12將不隨溫度的升高而積累任何壓力。PHEV燃料箱溫度增加可通過兩種不同的機制來發(fā)生:每日的環(huán)境日間溫度升高及來自周圍電驅動系統(tǒng)的熱負載。SFTP診斷將在兩個階段中使用通過兩種機制發(fā)生的燃料箱壓力升高。在第一階段中，在每次冷啟動之后執(zhí)行在圖6E中說明的實例。系統(tǒng)l(y通過閉合CVV28且打開閥29來檢查自然日間箱12壓力/真空。圖6A展示壓力傳感器響應特性的各種可能情形。如果箱壓力較高(例如，大于15kPa)，那么當閥29打開及閉合一次時，PS23讀數(shù)最大。因此，實際壓力(圖6B中的虛曲線)將比由讀數(shù)最大的PS23指示的壓力高。如果系統(tǒng)10'在第一階段中檢測到壓力/真空，那么這是沒有泄漏的燃料箱12的指示，且測試將在通過監(jiān)視蒸發(fā)性排放罐14的壓力/真空衰減而進行的蒸發(fā)性排放罐14泄漏檢查之后結束。如果系統(tǒng)在第一階段中未檢測到壓力/真空，那么執(zhí)行第二階段(參考圖6F)。在階段I中沒有壓力/真空檢測可歸因于泄漏或異常的日間溫度變化、大氣壓變化及/或燃料消耗。階段2監(jiān)視燃料箱壓力(圖6B的壓力曲線中所展示)，在車輛電驅動系統(tǒng)的最小運行時間之后期望所述燃料箱壓力。圖6C到6H說明與本發(fā)明的實例診斷方法相關聯(lián)的各種流程圖。圖6C提供以車輛啟動開始的總高級流程圖。在啟動時，系統(tǒng)10'確定是否正在執(zhí)行再加燃料，可由車輛的用戶來執(zhí)行所述再加燃料，如(舉例來說)圖6D中所說明。如果不在執(zhí)行再加燃料，那么系統(tǒng)10'確定是否執(zhí)行冷啟動。如果已確定已執(zhí)行冷啟動，那么階段I泄漏檢測發(fā)生，如圖6E(其可與圖5E類似)中詳細描述。如果診斷繼續(xù)到階段2泄漏檢測，那么圖6F(其可與圖5E類似)提供細節(jié)。圖6G及6H說明功能失常組件識別診斷，例如如本發(fā)明中所論述。在連續(xù)步驟中，系統(tǒng)10'隔離罐，且接著隔離蒸發(fā)性排放罐14與燃料箱12的組合，如所論述。
提供所揭示的實施例的以上描述以為了使所屬領域的技術人員能夠制造或使用本發(fā)明。所屬領域的技術人員將容易地明白對這些實施例的各種修改，且可在不脫離本發(fā)明的精神及范圍的情況下，將本文中定義的一般原理應用到其它實施例。因此，本發(fā)明無意限于本文中展示的實施例，而是將被賦予與本文中揭示的原理及新穎特征一致的最寬范圍。
權利要求
1.一種燃料箱蒸發(fā)性排放控制及車載蒸發(fā)性診斷系統(tǒng)，其包含: 燃料箱； 罐，其與所述燃料箱流體連通以接收從所述燃料箱逸出的蒸汽； 至少一個隔離閥，其定位在所述燃料箱與所述罐之間； 壓力傳感器，其與所述罐流體連通； 清洗閥，其定位在所述罐與內燃機引擎之間，以與所述罐及所述內燃機引擎流體連通； 罐排氣閥，其定位在所述罐的空氣入口上，以允許空氣清洗來自所述罐的蒸汽以排出所述罐且進入到所述內燃機引擎中；以及 一個或一個以上電子控制器，其耦合到所述壓力傳感器、所述隔離閥、所述清洗閥及所述罐排氣閥，以根據(jù)用于檢查所述系統(tǒng)中的功能失常的預設診斷測試來控制所述閥。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述診斷測試的結果起始給所述系統(tǒng)的用戶的通知。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述壓力傳感器布置在所述燃料箱與所述罐之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述壓力傳感器在所述燃料箱外部。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述壓力傳感器經布置以在所述燃料箱外部獲得壓力讀數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，所述一個或一個以上電子控制器經配置以控制所述至少一個隔離閥以選擇性地密封所述燃料箱使其與所述罐隔離。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)， 其中所述一個或一個以上控制器控制在所述至少一個隔離閥閉合以密封所述燃料箱使其與所述罐隔離的情況下執(zhí)行第一診斷；且 其中所述一個或一個以上控制器在所述至少一個隔離閥打開使得所述燃料箱及所述罐流體連通的情況下執(zhí)行第二診斷。
8.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述一個或一個以上控制器控制所述至少一個隔離閥，以允許所述燃料箱中的壓力與所述罐中的壓力在預定時間量內相等。
9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中在所述預定時間量之后，在所述罐密封且所述壓力傳感器感測到所述罐的所述壓力的衰減的情況下，一個或一個以上電子控件提供所述系統(tǒng)中可能存在功能失常的指示。
10.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其中在所述預定時間量之后，在所述罐密封且所述壓力傳感器未感測到所述罐的所述壓力高于預定值的情況下，所述一個或一個以上電子控件提供所述系統(tǒng)中可能存在功能失常的指示。
11.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述車輛已關閉達預定時間量之后啟動所述車輛后，即刻執(zhí)行所述診斷測試中的至少一者。
12.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述一個或一個以上控制器經配置以清洗所述te中的所述蒸汽。
13.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其中在所述內燃機引擎的操作期間清洗所述蒸汽。
14.根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，其中在給所述燃料箱再加燃料之后清洗所述蒸汽。
15.根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，其中響應于所述車輛的用戶致動開關而清洗所述蒸汽。
16.根據(jù)權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述開關的所述致動致使燃料門或蓋打開以允許給所述燃料箱再加燃料。
17.根據(jù)權利要求13所述的系統(tǒng)，其中在所述內燃機引擎的所述操作期間執(zhí)行所述診斷測試中的至少一者。
18.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其中在所述內燃機引擎的操作期間通過打開所述罐排氣閥及所述清洗閥來清洗所述蒸汽。
19.根據(jù)權利要求12所述的系統(tǒng)，其中當從所述罐清洗所述蒸汽時，所述至少一個隔離閥密封所述燃料箱以使其與所述罐隔離。
20.一種制造燃料箱蒸發(fā)性排放控制及車載蒸發(fā)性診斷系統(tǒng)的方法，其包含以下步驟: (a)提供燃料箱； (b)布置與所述燃料箱流體連通以接收從所述燃料箱逸出的蒸汽的罐； (C)將至少一個隔離閥定位在所述燃料箱與所述罐之間； (d)布置與所述罐流體連通的壓力傳感器； (e)將清洗閥定位在所述罐與內燃機引擎之間，以與所述罐及所述內燃機引擎流體連通； (f)將罐排氣閥定位在所述罐的空氣入口上以允許空氣清洗來自所述罐的蒸汽以排出所述罐且進入到所述內燃機引擎中；以及 (g)將一個或一個以上電子控制器耦合到所述壓力傳感器、所述隔離閥、所述清洗閥及所述罐排氣閥，以根據(jù)用于檢查所述系統(tǒng)中的功能失常的預設診斷測試來控制所述閥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料箱蒸發(fā)性排放控制及診斷系統(tǒng)，其包括燃料箱；罐，其與所述燃料箱流體連通以接收從所述燃料箱逸出的蒸汽；至少一個隔離閥，其定位在所述燃料箱與所述罐之間；壓力傳感器，其與所述罐流體連通；清洗閥，其定位在所述罐與內燃機引擎之間以與所述罐及所述內燃機引擎流體連通；罐排氣閥，其定位在所述罐的空氣入口上，以允許空氣清洗來自所述罐的蒸汽以排出所述罐且進入到所述內燃機引擎中；以及一個或一個以上電子控制器，其耦合到所述壓力傳感器，所述隔離閥、所述清洗閥及所述罐排氣閥，以用于根據(jù)用于檢查所述系統(tǒng)中的功能失常的預設診斷測試來控制所述閥。
文檔編號F02G5/00GK103228898SQ201180055716
公開日2013年7月31日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權日2010年9月24日
發(fā)明者薩姆·雷迪, 凱文·沃爾什 申請人:菲斯科汽車公司