專利名稱：用于車輛中密封燃料系統(tǒng)的大泄漏診斷工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于診斷或檢測車載密封燃料系統(tǒng)中臨界泄漏(threshold leak)以及用于將這種泄漏與不正確密封的燃料箱蓋相關(guān)聯(lián)的診斷工具。
背景技術(shù)：
車輛燃料系統(tǒng)儲存和供應(yīng)內(nèi)燃發(fā)動機所使用的燃料。典型的車輛燃料系統(tǒng)包括燃料箱、操作為用于將燃料從燃料箱抽入的泵和將各種燃料處理部件互連的燃料管線。過濾器也可包括在燃料系統(tǒng)中，以在燃料在發(fā)動機汽缸腔室中燃燒之前去除任何懸浮的顆粒物質(zhì)和其他帶入的污染物。燃料調(diào)節(jié)器保持燃料管線中有充分的壓力，且還將多余的燃料循環(huán)回流到燃料箱。為了防止燃料蒸汽逃逸到周圍大氣中，車輛可包括將來自燃料箱的蒸汽隔離和存儲并最終將到發(fā)動機進(jìn)氣口的存儲的蒸汽進(jìn)行凈化的設(shè)備。某些車輛(如增程式電動車(extended-range electric vehicles :EREV)或插電式混合電動車(plug-in hybrid electric vehicles =PHEV))使用密封的燃料系統(tǒng)而使得碳?xì)浠衔镎羝拇髿馀欧抛钚』?，由此有助于使得車輛的環(huán)境影響最小化。密封完整性對于密封燃料系統(tǒng)的正常功能來說是很關(guān)鍵的。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本文所公開的車輛包括密封燃料系統(tǒng)和控制器。密封燃料系統(tǒng)包括燃料箱蓋、控制孔口和絕對壓力傳感器，該傳感器被校準(zhǔn)為控制孔口的直徑。晝間控制閥(diurnal control valve)、燃料箱壓力傳感器、真空泵和切換閥也典型地被包括在密封燃料系統(tǒng)中， 以提供正確的診斷測試和系統(tǒng)功能。控制器自動地將密封燃料系統(tǒng)中的臨界泄漏與燃料箱蓋的密封錯誤關(guān)聯(lián)，并操作為用于檢測車輛之前的加燃料事件的完成。控制器將來自絕對壓力傳感器的真空測量值與在控制孔口上測量的參考真空比較，以確定臨界泄漏的存在。 控制器隨后僅在也檢測到之前加燃料事件時設(shè)定對應(yīng)于臨界泄漏的診斷代碼。一種用于檢測上述密封燃料系統(tǒng)中臨界泄漏的方法，包括檢測車輛的之前加燃料事件的完成，并隨后將來自絕對壓力傳感器的真空測量值與控制孔口上的參考真空比較， 以確定臨界泄漏的存在。該方法還包括僅在也檢測到之前加燃料事件完成時設(shè)定對應(yīng)于臨界泄漏的診斷代碼，并由此將臨界泄漏與燃料箱蓋的密封錯誤自動關(guān)聯(lián)。在下文結(jié)合附圖進(jìn)行的對實施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點以及其他的特征和優(yōu)點。


圖1是車輛的示意圖，其具有密封燃料系統(tǒng)和用于診斷密封燃料系統(tǒng)中臨界泄漏的控制器；圖2是可與圖1所示車輛一起使用的密封燃料系統(tǒng)的示意圖；和
3
圖3是本發(fā)明診斷算法的可行實施例的流程圖。
具體實施例方式參見附圖，其中幾幅圖中相同的附圖標(biāo)記對應(yīng)相同或相似的部件，且以圖1開始， 車輛10具有密封燃料系統(tǒng)14。燃料系統(tǒng)14經(jīng)由一組控制信號11與控制器17通訊。如本文中使用的，術(shù)語“密封燃料系統(tǒng)”是指配置為除了加燃料事件過程以外總是防止燃料蒸氣向周圍大氣泄漏的車輛燃料系統(tǒng)。在加燃料事件中，氣體噴嘴的插入暫時地斷開密封。其余時間里，燃料蒸氣通向大氣很大程度上被防止。由此使用控制器17，且特別是使用參見圖 3在后文描述的大泄漏診斷算法100，針對泄漏密切地監(jiān)測燃料系統(tǒng)14，。密封燃料系統(tǒng)14包括蒸氣泄漏檢查泵(Evaporative Leak Check Pump =ELCP)回路16，該回路具有各種流體控制部件，這些部件參照圖2在下文描述。ELCP回路16的某些元件通過控制器17與算法100的執(zhí)行結(jié)合使用，以便提供適于診斷或檢測燃料系統(tǒng)14中臨界泄漏的診斷工具。S卩，算法100診斷臨界大泄漏水平并將泄漏與燃料箱蓋密封錯誤關(guān)聯(lián)。常規(guī)的 ELCP泄漏診斷工具不能充分地將臨界小泄漏和臨界大泄漏區(qū)分開。如下所示，在一些新興的車輛設(shè)計中，真空泵被用于在控制孔口(control orifice)上產(chǎn)生參考真空。最終的真空隨后在系統(tǒng)的不同部分處被測量，并可以與等效泄漏孔口(equivalent leak orifice) 尺寸關(guān)聯(lián)。例如臨界小泄漏可以對應(yīng)于約0. 030”的孔口，而臨界大泄漏可以對應(yīng)于大于約 0. 090”的口。由于0. 030”臨界小泄漏的真空度通常為參考真空的約7%到12%，且由于 0. 090”臨界大泄漏的真空度類似于參考真空的約0%到4%，所以兩種真空度之間的差并不容易辨別。診斷工具不能充分地在密封燃料系統(tǒng)中的這兩種尺寸之間做出區(qū)分。還應(yīng)注意，等效孔口越大，則真空泵建立的真空越低。例如，0. 020 ”泄漏尺寸可以允許通過真空泵建立2. OkPa的真空，而0. 030”的泄漏尺寸可允許通過同一泵僅建立0. 2kPa的真空。由此， 較小的等效泄漏孔口對應(yīng)于較高的真空度，由此臨界大泄漏對應(yīng)于低于相應(yīng)真空臨界值的真空度?？刂破?7和算法100由此配置為以如下所述的方法診斷大泄漏。仍參見圖1，車輛10包括內(nèi)燃發(fā)動機12，其可選擇性地經(jīng)由輸入離合器22連接到變速器20的輸入構(gòu)件18。輸入離合器22可以包括彈簧和阻尼機構(gòu)(未示出)，以有助于讓發(fā)動機12的曲軸M和輸入構(gòu)件18之間的連接平穩(wěn)。盡管出于簡要未在圖1中顯示，但是變速器20可以按照提供所需范圍輸出速度的需要包括許多齒輪組、離合器和互連的構(gòu)件。來自發(fā)動機12的扭矩最終通過變速器20傳遞到輸出構(gòu)件沈，并最終傳遞到一組驅(qū)動輪28。車輛10還可以包括相應(yīng)的第一牽引電動機30和第二牽引電動機130，每個電動機選擇性地或是與發(fā)動機扭矩相結(jié)合地或是獨立地將電動機扭矩輸出到驅(qū)動輪觀，這取決于車輛的設(shè)計。每個電動機30、130可以配置為多相永磁/AC感應(yīng)式電機，且分別額定為約 60VAC到約300VAC或更大，這取決于車輛的設(shè)計。來自牽引電動機30和130中之一或二者的電動機扭矩被傳遞到其各自的電動機輸出軸31和131，每個輸出軸連接到變速器20的各個構(gòu)件。牽引電動機30、130可以產(chǎn)生用于在能量存儲系統(tǒng)(energy storage system ESS)34中車載存儲的電能，ESS例如是可充電高壓直流電池。將ESS 34用在PHEV(插電式混合動力電動車)上時其可用離車電源(未示出)充電，或通過牽引功力逆變模塊 (traction power inverter module :TPIM) 32直接被電動機30、130充電，該模塊即是按需要能將電功率從DC逆變?yōu)锳C或反之亦然的裝置，例如在再生制動事件或其他再生事件過程中。圖1的車輛10可以替換地配置為EREV，如上所述，其中ESS 34在僅電動(EV)運行模式下為車輛提供電功率，僅按需要是使用發(fā)動機12，以為ESS充電或直接為電動機30、 130供電以延長有效EV范圍?？刂破?7可以包括一個或多個數(shù)字計算機，每個具有微處理器或中央處理單元、 只讀存儲器(ROM)、隨機訪問存儲器(RAM)、電子可擦寫可編程只讀存儲器(EEPROM)、高速時鐘、模-數(shù)(A/D)和/或數(shù)-模(D/A)電路和輸入/輸出電路和裝置(I/O)以及合適的信號調(diào)制和緩沖電路。控制器17中存在的或可被其訪問的任何算法(包括算法100)可以自動地被控制器執(zhí)行，以提供所需的功能。參見圖2，如上所述的密封的燃料系統(tǒng)14包括蒸發(fā)排放控制(evaporative emission control =EVAP)系統(tǒng)36、燃料箱38、燃料進(jìn)入部39、燃料箱蓋40和模塊化貯存器組件(modular reservoir assembly :MRA)42。EVAP 系統(tǒng) 36 包括第一通道 44、EVAP 罐 46、 第二通道48、放氣閥50和第三通道52。第三通道52供應(yīng)給發(fā)動機12的入口，如圖1所示。第一通道44將燃料箱38連接到EVAP罐46，且第二通道48將EVAP罐連接到放氣閥 50。EVAP系統(tǒng)36還包括第四通道M、控制閥56、釋放閥57和將控制閥連接到EVAP罐46 的第五通道58。在一個實施例中，控制閥56可以配置為螺線管作動的晝間控制閥(diurnal control valve)，適于在將EVAP罐46排氣時控制新鮮空氣的流動或在對EVAP罐加燃料時控制燃料蒸氣的流動，且可以正常關(guān)閉以進(jìn)一步使得蒸氣排放最小化?？刂崎y56可選擇性地打開，以允許存在于EVAP罐46中的燃料蒸氣在發(fā)動機運行時的某些預(yù)定時刻被排到圖 1的發(fā)動機12。燃料箱38包括液體燃料35和燃料蒸氣37的混合物。燃料進(jìn)入部39從燃料箱38 一直延伸到燃料箱蓋40，由此實現(xiàn)在重新填充事件中填充燃料箱。燃料箱蓋40關(guān)閉并密封燃料進(jìn)入部39，且可以包括與過濾器62 (例如網(wǎng)、篩網(wǎng)、燒結(jié)元件或其他合適的過濾介質(zhì)) 流體連通的新鮮空氣開口 60。燃料門位置傳感器41可以用于確定燃料箱門45的位置，且鎖定螺線管43可用于進(jìn)一步優(yōu)化密封功能。具有計時器或時鐘66的車輛整體控制模塊(vehicle integration control module :VICM) 64與鎖定螺線管43通訊且與位置傳感器41通訊，如圖2箭頭19所示。在一些車輛設(shè)計中，如某些EREVs，可選加燃料請求按鈕或開關(guān)61可以使用。開關(guān)61與VICM64 通訊，操作者促動該開關(guān)以產(chǎn)生信號21，發(fā)出該信號用于在加燃料過程中解鎖燃料箱蓋40 之前將過多壓力或真空釋放。仍參見圖2，MRA42定位在燃料箱38中，且適于將一些液體燃料35泵送到圖1所示的發(fā)動機12中。燃料蒸氣37流過第一通道44進(jìn)入EVAP罐46，該罐暫時地存儲燃料蒸氣。第二通道48將EVAP罐46連接到排氣閥50，該排氣閥最初是關(guān)閉的?？刂破?7控制排氣閥50以選擇性地使得燃料蒸氣37流過第三通道52進(jìn)入圖1的發(fā)動機12的進(jìn)氣系統(tǒng) (未示出)，在發(fā)動機處燃料蒸氣最終被燃燒。蒸氣還可以從ELCP回路16流過第四通道M并流到控制閥56，控制閥最初是關(guān)閉的?？刂破?7經(jīng)由信號11與ELCP回路16和控制閥 56通訊，并最終控制控制閥的操作，以選擇性地使得燃料蒸氣流過第五通道58進(jìn)入EVAP罐 46，如上所述?？刂破?7控制MRA42、排氣閥50和控制閥56并與它們通訊?？刂破?7還與燃料箱(FT)壓力傳感器63通訊，該傳感器又適于測量燃料箱38中的表壓力，即正壓或真空。 在EREV和其他部分零排放車輛(partial zero-emissions vehicle :PZEV)中，F(xiàn)T壓力傳感器63可以定位在EVAP罐46上/中，如圖2所示，盡管其他的涉及可以將FT壓力傳感器設(shè)置在燃料箱38中。不管被放在哪里，F(xiàn)T壓力傳感器63與控制器17通訊，該控制器又在串行總線65 上與VICM 64通訊?；谀承┸囕v運行狀況，例如加速器踏板位置和/或發(fā)動機運行周期的長度，時鐘66產(chǎn)生時間信號15并將該信號發(fā)送到VICM 64。時間信號15可用作控制器 17的輸入，用于確定何時執(zhí)行算法100，如參照圖3在后文所述的。ELCP回路16包括各種流體控制硬件部件，用于執(zhí)行密封燃料系統(tǒng)14的基于真空的泄漏測試。這些部件包括切換閥(switching valve) 70，其在一個具體實施例中顯示為是螺旋管控制的裝置。ELCP回路16還包括絕對壓力傳感器72、泵74和控制孔口 76，該傳感器適于判斷密封燃料系統(tǒng)14是否具有臨界泄漏，該泵用于在密封的燃料系統(tǒng)中(包括在蒸氣回路中或在如前所述的整個密封燃料系統(tǒng)中)產(chǎn)生參考真空。絕對壓力傳感器72可以被校準(zhǔn)成控制孔口的尺寸，在一個實施例中該孔口具有約0. 150”到0. 170”的直徑。如參照圖3所述的，本文所述的算法100允許與密封燃料系統(tǒng)14中臨界大泄漏對應(yīng)的診斷代碼以僅在檢測到完成了之前的加燃料事件之后設(shè)置?？刂破?7使用臨界最大泄漏尺寸作為ELCP大泄漏檢測下限(ELCP測量真空度小于參考真空的校準(zhǔn)百分比)，例如根據(jù)一個實施例為約0. 030”或更大。此外，算法100將大泄漏與未正確固定的燃料箱蓋40 關(guān)聯(lián)，且隨后響應(yīng)于對這種泄漏的診斷來執(zhí)行合適的控制動作。如本領(lǐng)域所理解的，未正確對燃料箱蓋固定是這樣一種狀況某些管理調(diào)節(jié)措施允許在一個診斷過程之后被消除。參見圖3，參照圖2所示和如上所述的密封燃料系統(tǒng)14的結(jié)構(gòu)來解釋算法100。在啟動之后(其由單星號(*)表示)，在步驟102控制器17在ELCP回路16中執(zhí)行泄漏檢測程序。泵74首先被促動，以在控制孔口 76上形成參考真空，且之后，通過泵74在燃料系統(tǒng) 14中形成的真空被測量并與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，以確定如上所述的相應(yīng)泄漏尺寸。當(dāng)泵74旋轉(zhuǎn)時，切換閥70被設(shè)定到“泵”位置，且控制閥56打開。通過泵74對箱 38和EVAP罐46抽真空。絕對壓力傳感器72隨后被用于測量表壓力，并將表壓力繼送到控制器17。只要時鐘166或其他計時裝置設(shè)置的計時持續(xù)時間沒有屆滿，則將測量結(jié)果繼續(xù)與參考真空進(jìn)行比較。最后的表壓力測量值可在用于測試的計時持續(xù)時間屆滿時使用。算法100隨后前進(jìn)到步驟104。在步驟104，控制器17將來自步驟102的值與參考真空進(jìn)行比較，并判斷測量的值是否對應(yīng)于超過校準(zhǔn)臨界值(例如約0.030”到約0.040”)的泄漏孔口尺寸。如果該值對應(yīng)于超過校準(zhǔn)臨界值的泄漏孔口，則算法100前進(jìn)到步驟106，否則前進(jìn)到步驟105。在步驟105，控制器判斷在步驟104確定的泄漏孔口是否超過表明臨界小泄漏(例如在一個實施例中為約0. 020”或在另一實施例中大約10倍于存在臨界大泄漏時抽取的真空)的下限臨界值。在另一實施例中，臨界小泄漏對應(yīng)于這樣一種等效孔口直徑其為對應(yīng)于臨界大泄漏的等效孔口直徑的約50%到約70%。如果泄漏孔口大于校準(zhǔn)的最小臨界值則控制器17設(shè)定第一診斷代碼。檢測的小泄漏仍會需要維修，但是其仍小于表明燃料箱蓋 40未固定的校準(zhǔn)最大臨界值。一旦第一診斷代碼被設(shè)定，則如圖3中雙星號(**)所示算法結(jié)束。在步驟106，控制器17接下來使用各種手段檢測圖1的車輛10的之前加燃料事件的完成。例如，當(dāng)對配備了如圖2所示的開關(guān)61的車輛加燃料時，車輛的操作者會啟動開關(guān)，由此開關(guān)的啟動可用作表明加燃料事件開始的一個測量。操作者打開覆蓋燃料箱蓋 40的燃料門45，并隨后去掉燃料箱蓋?？刂破?7可由此處理來自圖2所示的燃料門位置傳感器41的位置信號，以判斷燃料門45是否已經(jīng)打開或關(guān)閉。一旦燃料35被加入到燃料箱38中，則控制器17可以判斷相對于燃料箱中的燃料 35的量燃料液面的校準(zhǔn)改變或燃料的校準(zhǔn)百分比增加是否存在。由此，控制器17記錄加燃料事件被檢測。如果檢測到這種加燃料事件則算法100前進(jìn)到步驟108，如果這種加燃料事件沒有被檢測到則算法結(jié)束。如果加燃料事件沒有被檢測到，則控制器17以與步驟105相同的方式設(shè)定第一診斷代碼。在步驟108，在控制器17已經(jīng)在之前的步驟106做了檢測的情況下，其中在步驟 106加燃料事件已經(jīng)完成且泄漏超過了來自步驟104的校準(zhǔn)最大臨界值，則控制器17設(shè)定第二診斷代碼，該代碼表明在密封的燃料系統(tǒng)14中可能存在臨界大泄漏。即，控制器17 允許第二診斷代碼僅在檢測到完成的加燃料事件時設(shè)定，即在存在相對較高的燃料箱蓋40 未充分固定的可能性時。第二診斷代碼可以持續(xù)有效，直到造成該檢測到的泄漏的原因被修正，例如通過將燃料箱蓋40擰緊，在此時第二診斷代碼可以被重新設(shè)定或擦除。算法100 隨后前進(jìn)到步驟110。在步驟110，控制器17執(zhí)行合適的控制動作，表明第二診斷代碼的存在。例如，“檢查燃料箱蓋”消息可被傳遞到圖1的車輛10的操作者，用于顯示在車輛中，和/或這種消息可以被傳遞到遠(yuǎn)程位置。該消息可以是文字，或其可以采取簡單的指示燈閃光和/或啟動音頻警報的形式。一旦步驟110的控制動作已經(jīng)被執(zhí)行，則控制算法100以循環(huán)回路重復(fù)步驟102和隨后的步驟，直到已經(jīng)清除了第二診斷代碼。盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實施本發(fā)明的許多替換設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種車輛，包括密封燃料系統(tǒng)，具有燃料箱、用于將通到燃料箱的進(jìn)入部密封的燃料箱蓋、控制孔口和絕對壓力傳感器，該傳感器被校準(zhǔn)為控制孔口的直徑；和控制器，其將密封燃料系統(tǒng)中的臨界大泄漏自動地與燃料箱蓋的密封錯誤關(guān)聯(lián)，其中控制器能操作為檢測之前車輛加燃料事件的完成；將來自絕對壓力傳感器的真空測量值與控制孔口上的參考真空比較，以確定臨界大泄漏的存在；和結(jié)合之前加燃料事件的完成僅在確定存在臨界大泄漏時設(shè)定對應(yīng)于臨界大泄漏的診斷代碼。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，密封燃料系統(tǒng)還包括真空泵和切換閥，該真空泵能操作為用于在控制孔口上產(chǎn)生參考真空，該切換閥用于選擇性地將燃料箱連接到真空泵。
3.如權(quán)利要求2所述的車輛，其中，控制器配置為在燃料箱蓋被緊固時重設(shè)該診斷代碼。
4.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，車輛包括牽引電動機，其適于選擇性地產(chǎn)生適于在僅電動推進(jìn)模式中推進(jìn)車輛的電動機扭矩。
5.如權(quán)利要求1所述的車輛，還包括燃料門位置傳感器，其中，部分地通過處理來自燃料門位置傳感器的位置信號和燃料箱中的燃料液面，控制器檢測之前加燃料事件的完成。
6.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，控制器還能操作為將來自絕對壓力傳感器的真空測量值與參考真空比較，由此確定臨界小泄漏的存在，該臨界小泄漏對應(yīng)于小于臨界大泄漏尺寸的泄漏尺寸，且控制器還能操作為用于設(shè)定表明臨界小泄漏存在的診斷代碼。
7.如權(quán)利要求6所述的車輛，其中，臨界小泄漏對應(yīng)于一等效孔口直徑，其是與臨界大泄漏對應(yīng)的等效孔口直徑的約50%到約70%。
8.如權(quán)利要求1所述的車輛，其中，控制器能操作為響應(yīng)于診斷代碼產(chǎn)生向車輛的操作者通知應(yīng)緊固燃料箱蓋的消息。
全文摘要
一種車輛，包括密封燃料系統(tǒng)和控制器。密封燃料系統(tǒng)包括燃料箱蓋、控制孔口和絕對壓力傳感器?？刂破鲗⒚芊馊剂舷到y(tǒng)中的臨界泄漏與燃料箱蓋的密封錯誤關(guān)聯(lián)?？刂破鳈z測車輛之前的加燃料事件完成，將來自壓力傳感器的測量值與在控制孔口上的參考真空比較以確定臨界大泄漏的存在，并僅在之前加燃料事件完成時設(shè)定對應(yīng)于臨界泄漏的診斷代碼。一種用于檢測大泄漏的方法，包括檢測加燃料事件的完成，將來自絕對壓力傳感器的真空測量值與控制孔口上的參考真空比較，以確定大泄漏的存在，和僅在之前加燃料事件完成時設(shè)定對應(yīng)于臨界泄漏的診斷代碼。
文檔編號B60K15/00GK102442204SQ20111030093
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者J.F.萬吉爾德, R.杰克森, W.R.卡德曼 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司