用于evap碳氫化合物濃度和流量的傳感器結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及交通工具的蒸氣管理系統，并且更特別地涉及這樣一種系統，其包括傳感器結構，用于監測氣體流的流量和碳氫化合物濃度，以控制發動機的空氣/燃料比。
【背景技術】
[0002]汽車的常規汽油發動機不僅經由燃料的燃燒或者經由潤滑劑或燃料在曲柄箱中的排放而排出污染排放物，而且發動機也經由存儲在汽車中的燃料的蒸發而產生碳氫化合物排放。為了降低或消除這種形式的排放，現代汽車將燃料蒸氣存儲在罐(canister)中，并控制其從罐向燃燒室中的釋放以用于燃燒。參考圖1，這種機載蒸發排放控制系統(EVAP)，總體上以10示出，通常包括燃料蒸氣收集罐(例如，碳罐)12和常閉罐凈化閥14，其以公知方式連接在內燃發動機20的進氣歧管18與燃料箱16之間。常開罐通風閥22經由過濾器24在環境大氣條件與蒸氣收集罐12之間處于流體連通。在某些條件下，凈化閥14被打開以引導碳氫化合物蒸氣至進氣歧管18，以被發動機20消耗。圖1的系統工作良好，但是需要更好地控制空氣/燃料比。
[0003]因此，在蒸發排放控制系統中需要提供傳感器，其監測系統中的氣體流的流量和碳氫化合物濃度，以改善發動機的空氣/燃料比。
【發明內容】
[0004]本發明的一個目的是滿足以上指出的需求。依據一實施例的原理，該目的由一種蒸發性燃料蒸氣控制系統得以實現，其具有燃料供應源，用于存儲燃料，其在所述燃料供應源中生成燃料蒸氣。內燃發動機構造和配置為被供應來自所述燃料供應源的燃料。蒸氣罐與所述燃料供應源處于流體連通以保持來自所述燃料供應源的燃料蒸氣，并與所述發動機處于流體連通。傳感器結構包括:本體，其包括傳感器部分和一體化的管部分，所述管部分限定出管，所述管具有第一開放端部和第二開放端部以及介于其間的通路，所述端部之一與所述罐的入口或出口流體地連接；碳氫化合物傳感器，其處于所述傳感器部分中，并被構造和配置成確定所述管中的燃料蒸氣的碳氫化合物濃度；板，其具有從其中穿過的單個的限制性的孔口，所述板設置在所述管中，使得當所述燃料蒸氣在所述管的端部之間移動時，燃料蒸氣必須穿過所述孔口 ；和壓力變換器結構，其處于所述傳感器部分中，并被構造和配置成確定經過所述孔口的燃料蒸氣的壓力下降，以便獲得穿過所述管的燃料蒸氣的流量。所述系統還包括:蒸氣控制閥，其與所述罐的出口流體地連接，并設置在所述發動機與所述罐之間；和控制器，其與所述傳感器結構以及與所述控制閥電連接。當所述控制器接收來自所述傳感器結構的表示所述管中的燃料蒸氣的流量和碳氫化合物濃度的信號時，所述控制器被構造和配置成使所述控制閥控制去往所述發動機的燃料蒸氣的流量，并控制向所述發動機中噴射燃料的噴射閥，使得噴射到所述發動機中的燃料量基于燃料蒸氣中的碳氫化合物的所確定濃度。
[0005]依據實施例的另一方面，用于傳感燃料蒸氣的傳感器結構包括本體，其具有傳感器部分和一體化的管部分。所述管部分限定出管，所述管具有第一開放端部和第二開放端部以及介于其間的通路。碳氫化合物傳感器處于所述傳感器部分中，并被構造和配置成在燃料蒸氣處于所述管中時確定燃料蒸氣的碳氫化合物濃度。板具有從其中穿過的單個的限制性的孔口。所述板設置在所述管中，使得當所述燃料蒸氣在所述管的端部之間移動時，燃料蒸氣必須穿過所述孔口。壓力變換器結構處于所述傳感器部分中，并被構造和配置成確定經過所述孔口的燃料蒸氣的壓力下降，以便獲得穿過所述管的燃料蒸氣的流量。
[0006]依據實施例的另一方面，一種方法控制輸送至內燃發動機的燃料對氣體的比值。用于發動機的燃料存儲在燃料供應源中。燃料供應源生成被保持在罐中的燃料蒸氣。罐經由流動路徑與發動機流體連通。確定流動路徑中的燃料蒸氣的碳氫化合物濃度。測量經過設置于流動路徑中的限制性孔口的壓力下降，以確定流動路徑中的燃料蒸氣的流量。控制穿過流動路徑并到達發動機的燃料蒸氣的流量，并控制向發動機中噴射燃料的噴射閥，使得噴射到發動機中的燃料量基于燃料蒸氣中的碳氫化合物的所確定濃度。
[0007]通過參考附圖來考慮以下詳細描述和所附權利要求書(它們全都形成本說明書的一部分)，本發明的其它目的、特征和特性，以及操作方法和結構的相關元件的功能、零部件的組合和制造的經濟性將變得更加清楚明了。
【附圖說明】
[0008]從以下對本發明的優選實施例的詳細描述，結合附圖來理解，將更好地了解本發明，附圖中:
圖1是示意圖，示出了一常規蒸發排放控制系統。
[0009]圖2是依據一實施例的用于監測氣體流的流量和碳氫化合物濃度的單個傳感器結構的截面圖。
[0010]圖3是示意圖，示出了在罐與凈化閥之間采用圖2的傳感器結構的蒸發排放控制系統的實施例。
【具體實施方式】
[0011]參考圖2，依據一實施例示出了傳感器結構的截面圖，所述傳感器結構總體上以26示出，用于監測EVAP系統中的燃料蒸氣流的流量和碳氫化合物濃度。傳感器結構26包括單個殼體，總體上以28示出，其包括總體上以30示出的管部分和一體化的傳感器部分32。
[0012]管部分30限定管34，其具有相對的開放端部36和38，各自被構造和配置成安裝至氣體流管線。在端部36、38之間設置有內部通路40，使得氣體能流動穿過管34。具有從其中穿過的單個限制性孔口 42的板41被設置在管34中，使得燃料蒸氣流A在該流從端部36向端部38流動時必須穿過孔口 42。燃料蒸氣流穿過孔口 42時的壓力下降被監測以確定穿過管34的流量。在該方面，第一取壓分接管端口 43被設置穿過管34的壁44并與通路40連通，處于孔口 42的上游，而第二取壓分接管端口 45被設置穿過壁44并與通路40連通，處于孔口 42的下游。分接管端口 43和45與壓力變換器(pressure transducer)結構流體地連通，所述壓力變換器結構設置在殼體28的傳感器部分32中。在實施例中，壓力變換器結構包括與端口 43連通的高壓力變換器46和與端口 45連通的分離的低壓力變換器48。變換器46和48設置在殼體28的傳感器部分32中，并且若需要的話可做成一體的。基于由變換器46和48測得的經過孔口的壓力差，能以常規方式確定穿過管34的燃料蒸氣流的流量。
[0013]在圖2中總體上以50不出的碳氫化合物傳感器也設置在殼體28的傳感器部分32中。碳氫化合物傳感器50被構造和配置成測量碳氫化合物在燃料蒸氣流中的濃度，如以下所說明的。
[0014]參考圖3，在EVAP系統10’中，液體燃料52比如汽油存儲在燃料箱16中。燃料蒸氣54，其包括從液體燃料52蒸發的比如甲烷、丁烷或丙烷等氣態碳氫化合物54，經由聯接在燃料箱16與罐12之間的管線56被傳導離開燃料箱16并進入罐12中。在某些條件下，凈化閥(purge valve) 14被打開以引導燃料蒸氣54穿過流動路徑或管線58,并進入進氣歧管18中以被發動機20消耗。
[0015]參考圖3，依據一實施例，具有傳感器50 (圖2)和孔口 42(圖2)的傳感器結構26設置在EVAP系統10’中，優選處于罐12的出口與凈化閥14的入口之間。在實施例中，傳感器50是超聲變換器(transducer),其被構造和配置成在燃料蒸氣流移動穿過管34時測量聲音的速度。
[0016]碳氫化合物傳感器50可以為美國專利申請公開號US 2013/0152905中所公開的類型，其內容在這里通過引用并入本說明書中。參考圖2，傳感器結構26的管34被連接在管線58中，以便與罐12的出口流體地連接。碳氫化合物傳感器50檢測碳氫化合物在管34中從而在管線58中(圖3)的含量。傳感器50優選使用超聲波傳感技術，并且具有超聲變換器60,其產生超聲波信號62,其被管34的內壁64反射。反射信號66在波幅上處于大約ImV的范圍內。單個變換器60作為發射器和接收器工作。溫度傳感器68被設置來應對管34中燃料蒸氣流的變化溫度。
[0017]聲音在管34中的速度取決于溫度和空氣/汽油比。變換器60的信號后處理測量被反射的聲波信號66的運行時間(runtime)。由于聲音的速度隨碳氫化合物的濃度增加而減小，主化合物是丁烷，所以被