燃料系統診斷法的制造方法與工藝

本發明涉及用于識別排放控制系統退化的系統和方法。

背景技術：
車輛可以配備蒸汽排放控制系統從而減少燃料蒸汽釋放到大氣。例如，源自燃料箱的蒸發的碳氫化合物（HC）可以存儲在裝有吸附劑的燃料蒸汽濾罐中，吸附劑用于吸附并存儲蒸汽。在稍晚時間，當發動機在運行時，蒸汽排放控制系統允許蒸汽被抽取到發動機進氣歧管中以便用作燃料。然而，排放控制系統中的泄漏會無意地允許燃料蒸汽排到大氣中。因此，各種方法被用來鑒別這樣的泄漏。一種示例泄漏檢測方法由Hassdenteufel等人在美國7,073,376中描述。其中，在發動機運行期間，通過在燃料系統上施加負壓或正壓來檢測燃料系統泄漏。具體地，通過施加來自氣泵的正壓使燃料箱過壓，或通過施加發動機進氣口真空來使燃料箱降壓。基于相對于跨參考泄漏/孔口獲得的壓力變化的燃料箱壓力變化，確定泄漏檢測。在其他方法中，真空泵可以用來在燃料系統上施加負壓用于泄漏檢測。然而，本發明人在此已認識到這種方法的潛在問題。為了執行泄漏檢測程序，氣泵或真空泵被操作。這樣，泵的操作可能消耗車輛動力并降低燃料經濟性。另外，專用泵的需求增加部件成本。作為另一個示例，一些泄漏可以在存在正壓的情況下被掩蓋，而其他泄漏可以在存在負壓的情況下被掩蓋。如果檢測不到泄漏，那么排氣排放可能退化。

技術實現要素：
在一個示例中，以上問題可以至少部分地通過用于增壓發動機的方法來解決。該方法包括在施加渦輪增壓器處產生的正壓和發動機進氣口處產生的負壓中的每個之后，響應于燃料系統壓力的變化指示燃料系統退化。以此方式，提供一種無泵系統，其中已有的發動機渦輪增壓器硬件被用來執行發動機泄漏測試。例如，在泄漏檢測條件滿足并且發動機以增壓運行時，可以執行正壓泄漏測試。其中，調節閥和濾罐抽取閥每個都可以打開從而抽出一部分增壓進氣（由渦輪增壓器壓縮機壓縮）并且經由濾罐將其施加在燃料箱上。在施加正壓一段持續時間之后（例如，直到目標燃料箱壓力已達到），正壓的施加可以中止，并且可以監控燃料箱壓力的變化。如果燃料箱壓力以快速率（例如，高于閾值速率）從目標壓力下降到大氣壓，那么可以確定燃料系統中存在泄漏。然而，即使燃料箱壓力以慢速率下降，仍可能存在泄漏，但該泄漏可能被正壓掩蓋。因此，為了確認沒有泄漏存在，也可以執行負壓泄漏測試。其中，濾罐抽取閥可以打開從而抽出一部分發動機進氣歧管真空，并經由濾罐將其施加在燃料箱上。在施加負壓一段持續時間之后（例如，直到目標燃料箱真空已達到），負壓的施加可以中止，并且可以監控燃料箱真空的變化。如果燃料箱真空以快速率（例如，高于閾值速率）從目標真空上升到大氣壓，那么可以確定燃料系統中存在泄漏。換言之，正增壓壓力在增壓發動機運行期間適時地被用來執行正壓泄漏測試，而自然發動機真空在自然吸氣發動機真空狀況期間適時地被用來執行負壓泄漏測試。以此方式，來自現有發動機渦輪增壓器的正壓可以被用來執行正壓泄漏測試。通過使用由渦輪增壓器壓縮機產生的增壓進氣來執行泄漏測試，可以使用現有硬件并且減少了對專用正壓泵的需求。因此，這提供部件和成本減少的益處。通過使用正壓和負壓來確定燃料系統退化，被正壓的存在掩蓋的泄漏可以由負壓泄漏測試來識別，而被負壓的存在掩蓋的泄漏可以由正壓泄漏測試來識別。通過改進泄漏檢測，排氣排放可以改進。在另一實施例中，正壓和負壓都通過濾罐施加到燃料系統的燃料箱上。在另一實施例中，在燃料系統上施加正壓包括從壓縮機增壓空氣冷卻器的下游抽出增壓進氣經由調節器和第一止回閥到燃料箱。在另一實施例中，在燃料系統上施加負壓包括從進氣節流閥下游的發動機進氣歧管抽出真空經由第二止回閥到燃料箱。在另一實施例中，該方法進一步包含當施加正壓時，在第一方向上調整進氣節流閥位置；并且當施加負壓時，在相反的第二方向上調整進氣節流閥位置。在另一實施例中，發動機方法包含：在燃料箱上相繼施加源自渦輪增壓器壓縮機的正壓和源自發動機進氣口的負壓中的每一個；并且基于在施加正壓或負壓之后燃料箱壓力指示燃料系統退化。在另一實施例中，相繼施加包括在第一狀況期間，在經由濾罐在燃料箱上施加負壓之前，經由濾罐在燃料箱上施加正壓，并監控在施加正壓或負壓之后燃料箱壓力的變化速率；在第二狀況期間，在經由濾罐在燃料箱上施加正壓之前，經由濾罐在燃料箱上施加負壓，并監控在施加正壓或負壓之后燃料箱壓力的變化速率。在另一實施例中，該指示包括在第一和第二狀況中的每個期間，基于燃料箱壓力的變化速率大于閾值指示燃料系統泄漏。在另一實施例中，在燃料箱上施加正壓包括從壓縮機增壓空氣冷卻器的下游抽取增壓進氣經由調節器和濾罐到燃料箱；并且其中在燃料箱上施加負壓包括從進氣節流閥下游的發動機進氣歧管抽出真空經由濾罐到燃料箱。在另一實施例中，發動機系統包含：具有進氣歧管和排氣歧管的發動機；聯接到增壓空氣冷卻器的渦輪增壓器壓縮機；包括聯接到濾罐的燃料箱的燃料系統，該濾罐經由濾罐抽取閥聯接到進氣歧管；聯接到燃料系統用于估計燃料系統壓力的壓力傳感器；以及控制器，該控制器具有計算機可讀指令，用于以第一模式運行燃料系統，其中濾罐抽取閥打開以便從增壓空氣冷卻器的下游抽取增壓進氣經由濾罐進入燃料箱；以第二模式運行燃料系統，其中濾罐抽取閥打開以便從節流閥的下游抽出進氣歧管真空經由濾罐進入燃料箱；并且在第一模式和第二模式中的每個期間，基于在抽出進氣或真空之后燃料系統壓力的變化速率來指示燃料系統退化。在另一實施例中，指示燃料系統退化包括響應于燃料系統壓力變化的絕對速率大于閾值來指示燃料系統泄漏。在另一實施例中，燃料系統壓力是燃料箱壓力，并且其中壓力傳感器聯接在燃料箱和濾罐之間。在另一實施例中，控制器包括進一步指令用于打開濾罐抽取閥，以便在以第一模式運行之后抽取濾罐第一較長持續時間；以及打開濾罐抽取閥，以便在以第二模式運行之后抽取濾罐第二較短持續時間。在另一實施例中，控制器包括進一步指令用于在以第一模式運行時將節流閥向更開放的位置調整；以及在以第二模式運行時將節流閥向更閉合的位置調整。應理解提供上面的概述是為了以簡化的形式介紹在具體實施方式中進一步描述的一系列概念。這不意味著鑒別所要求保護的主題的關鍵或基本特征，所要求保護的主題的范圍由所附權利要求唯一限定。此外，所要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提到的任何缺點的實施方式。附圖說明圖1示出包括燃料系統的發動機系統的示例布局。圖2示出用于對發動機燃料系統執行正壓和負壓泄漏測試的高級流程圖。圖3示出用于基于先前的泄漏測試調整濾罐抽取操作的高級流程圖。圖4-5示出示例正壓和負壓泄漏測試。具體實施方式提供用于識別被聯接到發動機的燃料系統中的泄漏的方法和系統，燃料系統例如圖1的燃料系統。正壓泄漏測試可以使用在渦輪增壓器壓縮機處產生的增壓進氣執行，而負壓泄漏測試可以使用發動機進氣口真空執行。控制器可以經配置以執行例如圖2的示例程序的控制程序，從而從壓縮機的下游抽出增壓進氣，并經由濾罐將其施加在燃料箱上一段持續時間，從而在發動機運行時執行正壓泄漏測試。然后控制器可以從節流閥的下游抽出發動機進氣口真空，并經由濾罐將其施加在燃料箱上一段持續時間，從而在發動機運行時執行負壓泄漏測試。基于在施加正壓或負壓之后燃料箱壓力的變化，可以確定燃料系統泄漏。控制器也可以執行例如圖3的示例程序的控制程序，從而基于在泄漏測試期間施加的壓力的性質（正或負）調整在泄漏測試之后的抽取操作。示例泄漏測試在圖4-5描述。以此方式，可以使用現有發動機硬件更好地識別燃料系統泄漏。圖1示出混合動力車輛系統6的示意圖，該混合動力車輛系統6可以從發動機系統8和/或例如電池系統的車載儲能裝置（未示出）獲得推進功率。例如發電機（未示出）的能量轉換裝置可以運行從而從車輛運動和/或發動機運行吸收能量，并然后將吸收的能量轉換成適于由儲能裝置存儲的能量形式。發動機系統8可以包括具有多個汽缸30的發動機10。發動機10包括發動機進氣口23和發動機排氣口25。發動機進氣口23包括進氣節流閥62，該進氣節流閥62經由進氣道42流體地聯接到發動機進氣歧管44。空氣可以經由空氣濾清器52進入進氣道42。發動機排氣口25包括通向排氣道35的排氣歧管48，排氣道35將排氣引導到大氣。發動機排氣口25可以包括安裝在閉合聯接位置中的一個或更多個排放控制裝置70。該一個或更多個排放控制裝置可以包括三元催化器、稀NOx捕集器、柴油機微粒過濾器、氧化催化器等。將意識到，其他部件可以包括在發動機中，例如各種閥門和傳感器，如在此進一步詳述。發動機進氣口23可以進一步包括增壓裝置，例如渦輪增壓器50。渦輪增壓器50包括壓縮機74，其經配置以抽出處于大氣壓的進氣并將其增壓到更高壓力。具體地，增壓空氣被引入到前節流閥（即，節流閥62的上游）。使用增壓進氣，可以執行增壓發動機運行。壓縮機74可以由渦輪76的旋轉來驅動。渦輪76經由軸78聯接到壓縮機74，并由通過渦輪的排氣流來旋轉。增壓空氣冷卻器54可以包括在進氣歧管中位于壓縮機74的下游，用于冷卻輸送到進氣口的增壓充氣。發動機系統8聯接到燃料系統18。燃料系統18包括聯接到燃料泵21的燃料箱20和燃料蒸汽濾罐22。在燃料箱補充燃料事件期間，燃料可以通過補充燃料門108從外部源被泵取到車輛中。燃料箱20可以保存多種混合燃料，包括具有酒精濃度范圍的燃料，例如各種汽油-乙醇混合物，包括E10、E85、汽油等以及其組合。位于燃料箱20中的燃料水平傳感器106可以向控制器12提供燃料水平的指示（“燃料水平輸入”）。如所示，燃料水平傳感器106可以包含被連接到可變電阻器的浮標。可替換地，可以使用其他類型的燃料水平傳感器。燃料泵21經配置以將輸送到發動機10的噴射器（例如例子噴射器66）的燃料加壓。盡管僅示出單個噴射器66，但為每個汽缸提供另外的噴射器。將意識到，燃料系統18可以是非回流式燃料系統、回流式燃料系統或各種其他類型的燃料系統。燃料箱20中產生的蒸汽可以在被抽取到發動機進氣口23之前經由導管31被引導到燃料蒸汽濾罐22。燃料蒸汽濾罐22填充適當的吸附劑，用于暫時捕集在燃料箱補充燃料操作期間產生的燃料蒸汽（包括蒸發烴）以及晝間蒸汽。在一個示例中，使用的吸附劑是活性炭。當符合抽取條件時，例如當濾罐飽和時，通過打開濾罐抽取閥112可以將存儲在燃料蒸汽濾罐22中的蒸汽抽取到發動機進氣口23。盡管示出單個濾罐22，但應意識到，燃料系統18可以包括任何數目的濾罐。濾罐22包括孔27，用于在存儲或捕集源自燃料箱20的燃料蒸汽時將氣體引導離開濾罐22到大氣。當經由抽取管路28和抽取閥112將存儲的燃料蒸汽抽取到發動機進氣口23時，孔27也可以允許新鮮空氣被抽到燃料蒸汽濾罐22中。盡管該示例示出孔27與新鮮的未加熱空氣連通，但也可以使用各種修改。孔27可以包括濾罐排氣閥114以調整濾罐22與大氣之間空氣和蒸汽的流動。濾罐排氣閥也可以被用于診斷程序。當包括排氣閥時，排氣閥可以在燃料蒸汽存儲操作期間（例如，在燃料箱補充燃料期間并且發動機不運行時）被打開，使得在經過濾罐之后被去除了燃料蒸汽的空氣可以被推出到大氣。同樣，在抽取操作期間（例如，在濾罐再生期間并且發動機運行時），排氣閥可以被打開從而允許新鮮空氣流去除存儲在濾罐中的燃料蒸汽。同樣，由于一些條件下車輛由發動機系統8提供動力并且在其他條件下由儲能裝置提供動力，因此混合動力車輛系統6可以具有減少的發動機運行時間。盡管減少的發動機運行時間減少了來自車輛的總碳排放，但它們也可以導致源自車輛的排放控制系統的燃料蒸汽的不充分抽取。為解決該問題，燃料箱隔離閥110可以包括在導管31中，使得燃料箱20經由該閥門被聯接到濾罐22。在常規發動機運行期間，隔離閥110可以保持關閉從而限制從燃料箱20引導到濾罐22的晝間蒸汽量。在補充燃料操作期間，并且在選擇的抽取條件下，隔離閥110可以暫時打開例如一段持續時間，從而將燃料蒸汽從燃料箱20引導到濾罐22。通過在燃料箱壓力高于閾值（例如，在燃料箱的機械壓力限值以上，在該限值以上燃料箱和其他燃料系統部件可以引起機械損壞）時在抽取條件期間打開閥門，補充燃料蒸汽可以被釋放到濾罐中，并且燃料箱壓力可以保持低于壓力限值。盡管所示示例示出隔離閥110沿導管31設置，但在可替換實施例中，隔離閥可以安裝在燃料箱20上。一個或更多個壓力傳感器120可以聯接到燃料箱20用于估計燃料箱壓力或真空度。盡管所示示例示出壓力傳感器120聯接在燃料箱和隔離閥110之間，但在可替換實施例中，壓力傳感器可以聯接到燃料箱20。在其他實施例中，第一壓力傳感器可以設置在隔離閥的上游，而第二壓力傳感器設置在隔離閥的下游，從而提供穿過閥門的壓力差的估計...