渦輪增壓發(fā)動機炭罐系統(tǒng)和診斷方法
【專利摘要】一種用于渦輪增壓發(fā)動機(11)的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)(10)。該蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)(10)包括：與渦輪增壓發(fā)動機(11)的進氣歧管(22)流體連通的燃油蒸氣炭罐(18)，位于進氣歧管(22)與燃油蒸氣炭罐(18)之間的凈化閥(26)，位于凈化閥(26)與燃油蒸氣炭罐(18)之間并且連接到大氣的旁路閥(38)，以及在發(fā)動機(11)關(guān)閉時能夠操作來將炭罐(18)與大氣隔絕的蒸發(fā)系統(tǒng)(10)完整性監(jiān)視器。在操作中，閉合蒸發(fā)系統(tǒng)(10)完整性監(jiān)視器來將燃油蒸氣炭罐(18)與大氣隔絕，閉合凈化閥(26)來將進氣歧管(22)與燃油蒸氣炭罐(18)隔離，以及打開旁路閥(38)來將燃油蒸氣炭罐(18)連接到大氣。當燃油蒸氣炭罐(18)中的真空達到預定等級時，如果蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器從閉合切換到打開，則確定蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器運行正常。
【專利說明】渦輪增壓發(fā)動機炭罐系統(tǒng)和診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及機動車輛的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)，尤其涉及的是具有診斷功能的渦輪增壓發(fā)動機炭罐凈化系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代的內(nèi)燃機產(chǎn)生的碳氫化合物排放物中有大約20%是由其蒸發(fā)裝置產(chǎn)生的，由此，機動車輛向大氣的燃油蒸氣排放受到了嚴格的監(jiān)管。為了防止燃油蒸氣泄漏到大氣中，通常通過實施蒸發(fā)排放控制(EVAP)系統(tǒng)來存儲以及后續(xù)處理燃油蒸氣排放。該EVAP系統(tǒng)被設計成收集在發(fā)動機燃油系統(tǒng)中產(chǎn)生的蒸氣，并且將其通過發(fā)動機的進氣歧管發(fā)送到其燃燒室，以便作為聚合的燃油氣體供應的一部分燃燒。當車輛的燃油箱內(nèi)部的壓力因為蒸發(fā)而達到預定等級時，EVAP系統(tǒng)將蒸氣傳送至炭罐或凈化罐。
[0003]隨后，當發(fā)動機工作條件有益時，位于發(fā)動機的進氣歧管與炭罐開口之間的凈化閥打開且來自進氣歧管的真空將蒸氣吸入發(fā)動機的燃燒室。此后，在凈化罐中再生新形成的燃油蒸氣，并且該循環(huán)持續(xù)進行。
[0004]與自然吸氣應用中的真空相反，在更高的油門桿等級，渦輪增壓/機械增壓發(fā)動機的進氣歧管可察覺到因為強制吸入所產(chǎn)生的相對高的增壓壓力。在這種狀況下，通過使用單向止回閥，可以避免經(jīng)由EVAP系統(tǒng)的回流，并且還可以使用真空噴射器三通來提供用于凈化流的真空。
[0005]除了燃油蒸氣回收功能之外，EVAP系統(tǒng)還可以執(zhí)行泄漏檢測功能。為此目的，已知的模擬泄漏檢測方案使用了蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器(ESIM)開關(guān)，如果系統(tǒng)恰當?shù)孛芊猓瑒t該開關(guān)保持接通，而在檢測到系統(tǒng)泄漏時，該開關(guān)將會切斷。在ESIM開關(guān)無法在特定狀況下切換時，發(fā)動機控制單元(ECU)檢測到這種狀況，并且用故障指示來警告車輛操作者。
[0006]此外，在發(fā)動機切斷模式中，借助所謂的合理性測試，可以定期檢驗EVAP系統(tǒng)的泄漏檢測能力。當前已知的合理性測試是通過模擬的系統(tǒng)泄漏來確認ESIM開關(guān)功能，這種模擬的系統(tǒng)泄漏是通過打開凈化閥以減輕從發(fā)動機運行時起保持低系統(tǒng)真空度(大約0.5KPa)來產(chǎn)生的。然后E⑶檢測出ESM是否從接通切換至切斷，其是開關(guān)正確工作的指示器。然而，對在渦輪增壓/機械增壓發(fā)動機中執(zhí)行的合理性測試來說，迄今為止已知的是，使用ESM開關(guān)的泄漏檢測方案需要在凈化閥與進氣歧管之間進行雙向的低氣流流通。簡單的止回閥不允許雙向流動，由此其不支持升壓操作過程的凈化流和渦輪增壓/機械增壓發(fā)動機的EVAP系統(tǒng)中的ESIM功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在一個形式中，本公開提供了一種用于渦輪增壓發(fā)動機的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括與渦輪增壓發(fā)動機的進氣歧管流體連通的燃油蒸氣炭罐，位于進氣歧管與燃油蒸氣炭罐之間的凈化閥，位于凈化閥與燃油蒸氣炭罐之間并且連接至大氣的旁路閥，以及在發(fā)動機關(guān)閉時可操作來將炭罐與大氣隔絕的蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器。
[0008]在另一個形式中，本公開提供了一種用于測試渦輪增壓發(fā)動機的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的操作的方法，該方法可以包括:在發(fā)動機關(guān)閉時，閉合蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器，以使燃油蒸氣炭罐與大氣隔絕，閉合進氣歧管與燃油蒸氣炭罐之間的凈化閥，以便將進氣歧管與燃油蒸氣炭罐隔離，打開第一凈化閥與燃油蒸氣炭罐之間的旁路閥，以便將燃油蒸氣炭罐連接到大氣，以及當燃油蒸氣炭罐中的真空達到預定等級時，確定蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器是否從閉合切換到打開。
[0009]在又一個形式中，本公開提供了一種用于測試蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器的操作的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，在被編程到渦輪增壓發(fā)動機的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的控制器中時，該介質(zhì)引起控制器閉合進氣歧管與燃油蒸氣炭罐之間的凈化閥，以便將進氣歧管與燃油蒸氣炭罐隔離，打開凈化閥與燃油蒸氣炭罐之間的旁路閥，以便將燃油蒸氣炭罐連接到大氣，以及接收指示蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器是否在燃油蒸氣炭罐中的真空達到預定等級時已經(jīng)從閉合切換至打開的信號。
[0010]從以下提供的詳細描述、附圖以及權(quán)利要求中將會清楚了解本公開的其他適用領(lǐng)域。應該理解的是，包括被公開的實施例和附圖在內(nèi)的詳細描述本質(zhì)上僅僅是例示性的，其目的僅僅是進行說明，而不是對本發(fā)明的范圍、應用或用途進行限制。由此，沒有背離本發(fā)明的主旨的變體應該處于本發(fā)明的范圍以內(nèi)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的示意圖；
[0012]圖2是圖1中的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)處于真空凈化模式的示意圖；
[0013]圖3是圖1中的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)處于升壓凈化模式的示意圖；以及
[0014]圖4是圖1中的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)處于ESIM開關(guān)合理性測試模式的示意圖。

【具體實施方式】
[0015]現(xiàn)在參考附圖，其中本發(fā)明的相同部件始終使用相同的附圖標記。圖1顯示的是渦輪增壓/機械增壓發(fā)動機11的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)10。該蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)10包括燃油箱12，所述燃油箱包含了用一個蓋子16密封的燃油填充管14。該燃油箱12通過燃油箱蒸氣導管20流體聯(lián)接至填充活性炭的炭罐18。炭罐18通過炭罐蒸氣導管24流體聯(lián)接至進氣歧管22。沿著導管24布置有電磁啟動凈化閥26，用于有選擇地將炭罐18和燃油箱12與進氣歧管22相隔離。炭罐蒸氣導管24還包括防止流體(例如燃油蒸氣)從進氣歧管22回流到炭罐18的單向止回閥25。通風管28與炭罐18相聯(lián)接，并且端接在與大氣連通的過濾器30。在炭罐18與過濾器30之間布置有蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器(ESM) 32。
[0016]在凈化閥26與炭罐18之間的第一位置，炭罐蒸氣導管24分支出真空旁路導管34，并且端接在與大氣連通的過濾器36上。沿著炭罐真空旁路導管34部署有電磁啟動旁路閥38，用于有選擇地將炭罐18和燃油箱12與過濾器36相隔離。
[0017]在進氣歧管22與凈化閥26之間的第二位置，炭罐蒸氣導管24還分支出噴射器三通導管40。該噴射器三通導管40與真空噴射器三通管42相連。該噴射器三通導管40還包括防止蒸氣從真空噴射器三通管42回流到進氣歧管22以及炭罐18的單向止回閥44。
[0018]真空噴射器三通管42包括與噴射器三通導管40流體連接的第一端口 46，與渦輪增壓器/機械增壓器52的輸出流體連接的第二端口 48，以及與渦輪增壓器/機械增壓器52的入口側(cè)(渦輪增壓器/機械增壓器52的氣箱54的出口)流體連接的第三端口 50。在一個例示實施例中，真空噴射器三通管42是用耐碳氫化合物環(huán)境的材料制成的。在一個實施例中，它可以用工程塑料制成。
[0019]蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)10還包括控制器56。在一個例示實施例中，該控制器包括用于以下處理的軟件(例如非暫時性計算機可讀介質(zhì)):確定發(fā)動機11開啟還是關(guān)閉，控制凈化閥26和旁路閥38，在發(fā)動機關(guān)閉條件下讀取用于指示ESIM 32是否正常工作的ESIM32的真空開關(guān)的狀態(tài)，以及如果ESIM 32在功能測試過程中沒有從閉合切換到打開，則設定提示需要修理ESM 32的故障指示。
[0020]在圖2-4中顯示了系統(tǒng)10的操作，其分別表示了三種工作模式，即真空凈化模式、升壓凈化模式以及ESIM測試模式。
[0021]在圖2所示的真空凈化模式中，渦輪增壓器52未工作，由于發(fā)動機11的操作而在進氣歧管22中產(chǎn)生的真空通過蒸氣導管24吸取炭罐18中的蒸氣，以便在發(fā)動機11中消耗。在真空凈化模式中，凈化閥26是打開的，ESIM 32中的真空開關(guān)是閉合的，并且控制器56將旁路閥38閉合。這轉(zhuǎn)而導致止回閥44被拉動關(guān)閉，由此阻止來自真空噴射器三通管42的空氣流。這是發(fā)動機11以及蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)10的默認操作模式。
[0022]在圖3所示的升壓凈化模式中，渦輪增壓器52處于工作中，凈化閥26是打開的，ESIM 32中的真空開關(guān)是閉合的，并且旁路閥38正常是閉合的。渦輪增壓器52的操作引起來自氣箱54的氣流通過渦輪增壓器52進入進氣歧管22，由此對進氣歧管產(chǎn)生高壓。在被暴露到高壓時，止回閥25閉合，由此防止回流。該氣流還引起氣流進入真空噴射器三通管42的端口 48并從其端口 50出。這在真空噴射器三通管42中產(chǎn)生一個壓差，并且因為文丘里效應而導致真空通過端口 46被抽吸。由于該真空，來自炭罐18的蒸氣流動通過蒸氣導管24并經(jīng)由噴射器三通導管40流入真空噴射器三通管42。然后，來自炭罐18的蒸氣被供應給渦輪增壓器52的入口或者通過真空噴射器三通管件42的端口 50而被供應給氣箱54，以及經(jīng)由渦輪增壓器52而被按路線傳遞至進氣歧管22，以供發(fā)動機11消耗。
[0023]在圖4所示的ESM測試模式中，發(fā)動機11未工作；即處于“切斷”狀況。在這種“切斷”狀況中，ESIM 32中的真空開關(guān)在“發(fā)動機開啟”事件之后被系統(tǒng)中殘留的真空閉合，由此密封炭罐通風管28。如果蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)10沒有泄露，那么系統(tǒng)10內(nèi)部(以及炭罐18內(nèi)部)的壓力會因為日間的環(huán)境溫度循環(huán)或是工作溫度的冷卻而變成負值。當系統(tǒng)10內(nèi)部出現(xiàn)負的壓力時，控制器56通過閉合凈化閥26以及打開旁路閥38來開始測試ESM32的功能，如圖4顯示。打開旁路閥38導致氣流通過過濾器36以及真空旁路導管34進入炭罐18,從而解除炭罐18內(nèi)部的真空。
[0024]在一個例示實施例中，控制器56被配置成接收信號，該信號指示在打開了凈化閥38之后，當炭罐中的真空達到預定等級時，ESIM 32的真空開關(guān)是否從閉合切換到打開。如果該信號指示ESIM 32的真空開關(guān)從閉合切換到打開，則控制器56指示ESIM 32運行正常。如果ESIM 32沒有切換至打開，則控制器56將設定提示需要修理的故障指示。在一個例示實施例中，控制器包含用于測試上文所述的ESIM的操作的非暫時性計算機可讀介質(zhì)。
[0025]由此，根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)10可以在發(fā)動機關(guān)閉的狀況下有效地提供ESIM的診斷測試，并且在發(fā)動機11的真空和升壓工作模式中均能提供炭罐凈化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于渦輪增壓發(fā)動機的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)，包括: 與所述渦輪增壓發(fā)動機的進氣歧管流體連通的燃油蒸氣炭罐； 位于所述進氣歧管與所述燃油蒸氣炭罐之間的凈化閥； 位于所述凈化閥與所述燃油蒸氣炭罐之間并且連接至大氣的旁路閥；以及 在發(fā)動機關(guān)閉時可操作來將所述炭罐與大氣隔絕的蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)，還包括:位于所述進氣歧管與所述凈化閥之間并且可操作來防止蒸氣從所述進氣歧管回流到所述炭罐的單向止回閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)，還包括:流體地聯(lián)接在所述進氣歧管與所述凈化閥之間的真空噴射器三通管，所述真空噴射器三通管具有: 與所述燃油蒸氣炭罐流體連通的第一端口； 與所述渦輪增壓器的出口流體連通的第二端口 ；以及 與所述渦輪增壓器的入口流體連通的第三端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)，還包括:位于所述真空噴射器三通管的第一端口與所述凈化閥之間并且可操作來防止蒸氣從所述真空噴射器三通管回流到所述進氣歧管以及所述燃油蒸氣炭罐的單向止回閥。
5.一種用于測試渦輪增壓發(fā)動機的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的操作的方法，該方法包括: 在發(fā)動機關(guān)閉時，閉合蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器，以使燃油蒸氣炭罐與大氣隔絕，所述燃油蒸氣炭罐與所述渦輪增壓發(fā)動機的進氣歧管流體連通； 閉合在所述進氣歧管與所述燃油蒸氣炭罐之間的凈化閥，以便所述將進氣歧管與所述燃油蒸氣炭罐隔離； 打開在所述凈化閥與所述燃油蒸氣炭罐之間的旁路閥，以便將所述燃油蒸氣炭罐連接到大氣；以及 當所述燃油蒸氣炭罐中的真空達到預定等級時，確定所述蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器是否從閉合切換到打開。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的用于測試蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的操作的方法，還包括:當信號指示所述蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器沒有從閉合切換到打開時，設定提示需要修理的故障指示。
7.一種用于測試蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器操作的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，在被編程到渦輪增壓發(fā)動機的蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)的控制器中時，該介質(zhì)使得所述控制器: 閉合在進氣歧管與燃油蒸氣炭罐之間的凈化閥，以便將所述進氣歧管與所述燃油蒸氣炭罐隔離； 打開在所述凈化閥與所述燃油蒸氣炭罐之間的旁路閥，以便將所述燃油蒸氣炭罐連接到大氣；以及 接收指示在所述燃油蒸氣炭罐中的真空達到預定等級時所述蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器是否已經(jīng)從閉合切換至打開的信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中當該信號指示所述蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器從閉合切換到打開時，所述控制器確定所述蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器運行正常。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中當該信號指示所述蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器沒有從閉合切換到打開時，所述控制器確定所述蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器沒有正常工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中當該信號指示所述蒸發(fā)系統(tǒng)完整性監(jiān)視器沒有從閉合切換到打開時，所述控制器設定提示需要修理的故障指示。
【文檔編號】F02M25/08GK104321521SQ201380011470
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月28日
【發(fā)明者】克里斯托弗·G·哈德, 羅杰·C·薩格, 保羅·J·格雷戈爾, 理查德·J·卡爾納吉 申請人:克萊斯勒集團有限責任公司