ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА АВТОМОБИЛЯ И СПОСОБ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
VEHICLE FUEL SYSTEM AND METHOD FOR ITS OPERATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системам и способам повышения точности обнаружения утечки в топливной системе транспортного средства, например, автомобиля с гибридным приводом.
Уровень техники
Транспортные средства могут быть оборудованы системой улавливания паров топлива для снижения выпуска паров топлива в атмосферу. Например, испаренные углеводороды (HC) из топливного бака могут быть собраны в соответствующем фильтре, заполненном адсорбентом, который поглощает и накапливает испарения. Во время работы двигателя система улавливания парообразных выбросов позволяет продуть испарения для направления во впускной коллектор двигателя, чтобы использовать их в качестве топлива.
Поскольку утечки в системе контроля выбросов могут привести к случайному выпуску паров топлива в атмосферу, процедура обнаружения утечки может периодически выполняться при остановленном двигателе. Так, после применения отрицательного давления к топливной системе, система изолируется, и можно наблюдать за изменением давления. Утечку можно обнаружить и оценить с помощью сравнения фактического понижения давления с контрольным значением (полученным для отверстия определенного размера). Кроме того, во избежание ошибочного положительного детектирования утечки, система управления транспортным средством может при определенных условиях отменить или отложить испытание на утечку.
Один из способов уменьшения количества ошибок при определении утечки был показан в патенте США №6, 973, 924. Согласно этому документу, если имеет место заправка топливного бака, процедура по проверке утечки откладывается, пока не будет достигнуто пороговое значение продувки фильтра. В частности, проверка на утечки не выполняется в условиях, когда из-за выполнения заправки образуется большой объем испаряющегося топлива, так как испарения, выделяемые при заправке, могут привести к ложному детектированию утечки.
Однако было обнаружено, что данный способ имеет ряд недостатков. Например, в указанном способе недостаточно полно рассматривается ложное обнаружение утечки, вызванное случайным временным закрыванием (также называемым закупоркой) механического вентиляционного клапана(ов) топливного бака. В частности, диагностика утечки при работающем двигателе может быть выполнена во время движения транспортного средства. Поэтому, на диагностику утечки могут влиять динамические маневры автомобиля, например плавные повороты, подъем на возвышенность или движение по разбитой дороге, когда топливо разбрызгивается и возможно временное закупоривание одного или нескольких пассивных вентиляционных клапанов топливного бака (которые обычно должны быть открыты во время диагностики утечки). В этом случае, топливный бак может быть изолирован, а объем испарительной системы значительно понижается. Если во время испытания на утечку клапан случайно оказывается закрытым, возможно ложное обнаружение утечки, т.к. значения первичного давления при обнаружении утечки основываются на объеме заполнения топливного бака. В результате, если топливный бак изолируется вследствие случайного временного закрывания вентиляционного клапана топливного бака, вероятность ложного обнаружения утечки возрастает. Это снижает надежность испытания на утечку, одновременно повышая гарантию MIL.
Раскрытие изобретения
Некоторые упомянутые выше проблемы могут быть решены с помощью предлагаемого способа эксплуатации топливной системы автомобиля. Согласно данному способу, если во время испытания на утечку в топливной системе будет нецеленаправленно временно закрыт механический клапан, соединенный с топливным баком, испытание на утечку в топливной системе не завершают. Вместо этого, испытание на утечку может быть выполнено повторно для снижения вероятности ложного обнаружения утечки.
В качестве примера, испытание на утечку в топливной системе двигателя может быть начато путем открывания продувочного клапана. По существу, во время испытания на утечку ожидается, что один или несколько пассивных механических вентиляционных клапанов, соединенных с топливным баком, должен быть открыт.Затем, к топливной системе применяют отрицательное давление от впуска двигателя (вакуумируют). По ходу увеличения разрежения в топливном баке можно контролировать давление в топливном баке. Внезапное изменение давления в топливном баке во время нарастания вакуума (первого или начального) может означать случайное временное закрывание (закупоривание) и последующее открывание (откупоривание) вентиляционного клапана топливного бака. Например, вакуум может внезапно начать нарастать быстрее, чем ожидалось, предполагая случайное закрывание вентиляционного клапана, за которым следует внезапное уменьшение до ожидаемого профиля, когда предполагается повторное открывание вентиляционного клапана. В одном примере, испытание на утечку может быть выполнено во время движения транспортного средства, а мгновенное закрывание вентиляционного клапана может произойти при определенных маневрах транспортного средства (например, плавных поворотах).
В качестве реакции на случайное временное закрывание вентиляционного клапана, испытание на утечку в топливной системе может быть остановлено и не завершено. Вместо этого, можно снять разрежение в топливном баке, закрыть продувочный клапан и вернуть состояние топливного бака к состоянию перед испытанием на утечку. Затем, после стабилизации давления в топливном баке, можно выполнить повторное испытание на утечку в топливной системе. В частности, продувочный клапан может быть снова открыт, а вакуум в топливном баке может быть снова создан. При отсутствии изменения давления во время (второго или последующего) нарастания вакуума, можно определить, что закупорка клапана на этот раз отсутствует. Соответственно, после последнего применения вакуума, топливный бак можно изолировать (путем закрывания продувочного клапана), а уменьшение вакуума до уровня атмосферного давления можно контролировать. Утечка в топливной системе может быть обнаружена на основании скорости уменьшения вакуума. Например, если скорость потери вакуума превышает пороговое значение, утечка в топливной системе подтверждается.
В других вариантах воплощения случайное временное закрывание вентиляционного клапана топливного бака может быть определено благодаря изменению давления во время уменьшения вакуума. Например, вакуум может уменьшаться быстрее, чем ожидалось, предполагая случайное закрывание вентиляционного клапана, с последующим внезапным уменьшением ожидаемого профиля, предполагая повторное открывание вентиляционного клапана. Если во время уменьшения вакуума получено соответствующее сообщение, испытание на утечку в топливной системе может быть остановлено и не закончено. Таким образом, данные об уменьшении вакуума могут игнорироваться при возврате к исходным настройкам топливной системы (перед началом испытания на утечку). Затем, после стабилизации давления в топливном баке, можно начать повторное испытание на утечку в топливной системе. В частности, вакуум в топливном баке может быть снова применен. При отсутствии изменения давления во время нарастании вакуума и последующего снижении вакуума, можно определить, что закупорка клапана в этот раз отсутствует. Соответственно, последние данные об уменьшении вакуума можно использовать для обнаружения утечки в топливной системе.
Таким образом, отменив испытание на утечку в топливной системе при обнаружении случайного мгновенного закрывания вентиляционного клапана топливного бака, можно сократить количество ложных обнаружений утечек. При возврате к начальным настройкам топливной системы и повторном испытании на утечку с последующей стабилизацией давления в топливном баке после отменены испытания на утечку, испытания на утечку могут быть завершены с более достоверными результатами. Полагаясь только на данные об уменьшении вакуума из испытания на утечку, когда не была определена закупорка клапана, утечки в топливной системе могут быть обнаружены с достаточной точностью и достоверностью.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое изложение сущности изобретения представлено для описания в упрощенной форме ряда выбранных концепций, дальнейшее изложение которых приводится ниже в подробном описании. Краткое раскрытие сущности изобретения не направлено на определение основных или существенных характеристик заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определяется формулой изобретения. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничивается вариантами реализации изобретения, устраняющими какой-либо из недостатков, указанных выше или в любой части данного раскрытия изобретения.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 приведено схематическое изображение топливной системы автомобиля.
На Фиг.2 приведена высокоуровневая блок-схема, показывающая порядок действий при выполнении испытания на утечку в топливной системе.
На Фиг.3 приведена высокоуровневая блок-схема, показывающая порядок действий при обнаружении случайного временного открывания вентиляционного клапана топливного бака во время испытания на утечку согласно схеме на Фиг.2.
На Фиг.4 показан ожидаемый профиль давления в топливном баке во время фазы уменьшения вакуума и фазы нарастания вакуума при испытании на утечку в топливной системе.
На Фиг.5-11 показаны отклонения профиля давления в топливном баке во время одной или нескольких фаз нарастания вакуума и фазы уменьшения вакуума при испытании на утечку в топливной системе, вызванные мгновенным случайным открыванием и последующим закрыванием вентиляционного клапана топливного бака.
На Фиг.12 показан пример испытания на утечку в топливной системе со случайным временным открыванием вентиляционного клапана топливного бака во время испытания на утечку.
Осуществление изобретения
Представлены способы и системы для обнаружения утечки в топливной системе, соединенной с двигателем транспортного средства, например, топливной системе на Фиг.1. Испытание на утечку с помощью отрицательного давления при работающем двигателе может быть выполнено в топливной системе во время движения транспортного средства. Контроллер может быть настроен для выполнения управляющей программы, например, программы на Фиг.2, чтобы применить вакуум от впуска двигателя к топливной системе и определить утечку в топливной системе на основании скорости последующего снижения вакуума. Контроллер может выполнять определенный порядок действий, например, порядок действий, показанный на Фиг.3, для обнаружения временного случайного закрывания вентиляционного клапана топливного бака, на основании изменения давления в топливном баке во время фазы нарастания или снижения вакуума при испытании на утечку. Контроллер может завершить выполнение испытания на утечку, только при отсутствии отклонений в изменении давления во время испытания. Кроме того, если во время испытания на утечку установлено временное случайное закрывание вентиляционного клапана топливного бака, контроллер может прервать испытание на утечку и повторить его позже. Примеры отклонений в изменении давления в топливном баке в результате закупорки клапана топливного бака показаны на Фиг.5-11 и сравниваются с ожидаемым профилем давления при испытании на утечку, показанным на Фиг.4. Пример испытания на утечку показан на Фиг.12. Таким образом, ложные обнаружения утечки могут быть снижены, а надежность испытания на утечку в топливной системе может быть улучшена.
На Фиг.1 показано схематическое изображение системы 6 автомобиля с гибридным приводом, который может получать тяговую мощность от системы двигателя 8 и/или встроенного устройства накопления энергии (не показан), например, системы аккумулятора. Устройство преобразования энергии, например, генератор (не показан), может поглощать энергию от движения транспортного средства и/или работы двигателя, а затем преобразовывать поглощенную энергию в форму, пригодную для сохранения устройством накопления энергии.
Система 8 двигателя включает в себя двигатель 10 и несколько цилиндров 30. Двигатель 10 имеет впускную систему 23 и выпускную систему 25. Впускная система 23 двигателя содержит дроссель 62, соединенный по текучей среде с впускным коллектором 44 двигателя через впускной канал 42. Воздух может поступать во впускной канал 42 через воздушный фильтр 52. Выпускная система 25 двигателя включает в себя выхлопной коллектор 48, ведущий к выхлопному каналу 35, который направляет выхлопные газы в атмосферу. Выпускная система 25 двигателя может включать в себя одно или несколько устройств 70 для снижения токсичности выхлопа, установленных близко к двигателю. Одно или несколько устройств 70 для снижения токсичности выхлопа могут представлять собой трехкомпонентный нейтрализатор, ловушку обедненного NOx, дизельный сажевый фильтр, катализатор окисления и т.д. Следует понимать, что двигатель может содержать и другие компоненты, например, различные клапаны и датчики, описанные далее. В некоторых вариантах воплощения, когда система 8 двигателя имеет наддув, она также может содержать устройство создания наддува, например, турбонагнетатель (не показан).
Система 8 двигателя сообщается с топливной системой 18. Топливная система 18 включает в себя топливный бак 20, соединенный с топливным насосом 21 и фильтром 22 для паров топлива. Топливный бак 20 принимает топливо через заправочную линию 116, представляющую собой канал между топливным баком 20 и заправочным люком 129 на наружном корпусе транспортного средства. Во время заправки топливного бака топливо может быть накачано в транспортное средство из внешнего источника через заправочное отверстие 107. Во время заправки, один или несколько вентиляционных клапанов топливного бака 106A, 106B, 108 (более подробно описаны ниже) могут быть открыты для выпуска образовавшихся при заправке испарений в бачок 22 (абсорбер), где они накапливаются.
Топливный бак 20 может вмещать несколько вариантов топливных смесей, включая топливо с широким диапазоном концентраций спирта, такое как, различные смеси этанол-бензин, включая E10, E85, газолин и т.д., а также их комбинации. Датчик 106 уровня топлива, расположенный в топливном баке 20, передает значение уровня топлива («сигнал об уровне топлива») на контроллер 12. Как показано на рисунке, датчик 106 уровня топлива может представлять собой поплавок, соединенный с переменным резистором. Также могут быть использованы другие типы датчиков уровня топлива.
Топливный насос 21 выполнен с возможностью повышать давление топлива, подаваемого на инжекторы двигателя 10, например, топливную форсунку 66. Хотя на фигуре показана только одна форсунка 66, для каждого цилиндра предусмотрены отдельные форсунки. Следует понимать, что топливная система 18 может представлять собой безвозвратную систему подачи топлива, возвратную систему подачи топлива или другие типы систем подачи топлива.
Испарения, образовавшиеся в топливном баке 20, могут быть направлены в фильтр 22 для паров топлива через трубку 31, перед продувкой во впускную систему 23 двигателя. Топливный бак 20 может иметь один или несколько вентиляционных клапанов для отвода образующихся при ежедневной работе и при заправке испарений в фильтр 22 для паров топлива. Один или несколько вентиляционных клапанов могут иметь электрический или механический привод и представлять собой активные клапаны (то есть, клапаны с подвижными частями, которые открываются или закрываются по сигналу контроллера) или пассивные клапаны (то есть, клапаны без подвижных частей, которые открываются или закрываются пассивно в зависимости от уровня заполнения бака). В показанном примере, топливный бак 20 имеет газовые вентиляционные клапаны (GVV) 106A, 106B с обоих концов топливного бака 20, и вентиляционный клапан 108 уровня топлива (FLVV), все они являются пассивными вентиляционными клапанами. Каждый из вентиляционных клапанов 106A, 106B, 108 может содержать трубку (не показана), которая до определенного уровня погружается в паровое пространство 104 топливного бака. В зависимости от уровня 102 топлива относительно парового пространства 104 в топливном баке, вентиляционные клапаны могут быть открыты или закрыты. Например, GVV 106A, 106B могут меньше погружаться в паровое пространство 104, поэтому они обычно открыты. Это позволяет выпустить ежедневные рабочие испарения из топливного бака в бачок 22, предотвращая превышение давления в топливном баке. Однако во время движения транспортного средства по наклонной поверхности, когда уровень 102 топлива на одной стороне топливного бака искусственно поднят, вентиляционные клапаны 106A, 106B могут быть закрыты, препятствуя попаданию жидкого топлива в паропровод 31. В другом примере, клапан FLVV 108 может быть погружен в паровое пространство 104 таким образом, что в нормальной ситуации он открыт.Это позволяет предотвратить переполнение топливного бака. В частности, во время заправки топливного бака, когда уровень 102 топлива повышается, вентиляционный клапан 108 может закрыться, вызывая повышение давления в паропроводе 109 (расположенном ниже по потоку от заправочного отверстия 107 и соединенного с трубкой 31), а также в заправочной форсунке, соединенной с топливным насосом. Увеличение давления в заправочной форсунке может отключить заправочный насос, автоматически остановить процесс заливки и предотвратить переполнение.
Проблема с пассивными клапанами топливного бака заключается в том, что во время маневров транспортного средства, например, плавных поворотов, подъема на возвышенность или движения по разбитой дороге, топливо может расплескаться и случайно закрыть клапан, который должен быть открыт. Дальнейшие маневры могут снова открыть клапан. Если вентиляционный клапан временно закупорен, топливный бак может быть изолирован, значительно снижая объем топливной системы. Если случайное закрывание вентиляционного клапана топливного бака происходит во время испытания на утечку в топливной системе (описано ниже), данные об испытании на утечку могут быть содержать ошибки, что может привести к ошибочным диагностическим кодам. Как описано ниже и согласно Фиг.2-3, системы управления двигателем могут быть настроены таким образом, чтобы обнаруживать закупорку вентиляционного клапана во время испытания на утечку, на основании отклонений в профиле давления топливного бака во время испытания на утечку. В случае обнаружения закрывания вентиляционного клапана, который должен быть открыт, испытание на утечку должно быть отменено и выполнено повторно. Это снижает вероятность ложного обнаружения утечки и улучшает качество топливной системы автомобиля.
Следует понимать, что хотя в проиллюстрированном варианте выполнения вентиляционные клапаны 106A, 106B и 108 показаны как пассивные клапаны, возможны и другие варианты, когда один или несколько клапанов могут быть электронными клапанами, соединенными с контроллером электрически (например, с помощью электропроводки). В этом случае контроллер может направлять сигнал для открывания или закрывания выпускных клапанов. Кроме того, клапаны могут иметь электронную обратную связь для передачи на контроллер сигнала открывания/закрывания. Поскольку электронные вентиляционные клапаны с обратной связью позволяют контроллеру напрямую определять открытое или закрытое состояние вентиляционного клапана (например, определять, закрыт ли клапан в тот момент, когда он должен быть открыт), такие электронные клапаны подразумевают дополнительные затраты для топливной системы. Кроме того, электропроводка, необходимая для соединения электронных вентиляционных клапанов с контроллером, может быть источником воспламенения в топливном баке, увеличивая риск пожароопасности в топливной системе. Следовательно, с помощью пассивных вентиляционных клапанов топливного бака и контроля состояния давления в топливном баке во время испытания на утечку возможно достоверное обнаружение закупорки вентиляционного клапана без риска пожароопасности в топливной системе.
Возвращаясь к Фиг.1, фильтр 22 для паров топлива заполнен соответствующим адсорбентом для временного поглощения паров топлива (включая испаренные углеводороды), образующихся во время заправки топливного бака, а также суточных испарений. В одном примере в качестве адсорбента используется активированный уголь. Когда имеются условия для выполнения продувки, например, когда фильтр насыщен парами, испарения, накопленные в фильтре 22 для паров топлива, могут быть направлены во впускную систему 23 двигателя через продувочный трубопровод 28 с помощью открывания продувочного клапана 112. Хотя на фигуре показан только один фильтр 22, следует понимать, что топливная система 18 может иметь несколько фильтров.
Фильтр 22 имеет вентиляционный канал 27 для направления газов из фильтра 22 в атмосферу при накоплении или поглощении паров топлива из топливного бака 20. Вентиляционный канал 27 также позволяет подавать воздух в фильтр 22 во время продувки накопленных паров топлива во впускную систему 23 двигателя через продувочный трубопровод 28 и продувочный клапан 112. Несмотря на то, что в этом примере показан вентиляционный канал 27, пропускающий свежий, ненагретый воздух, могут быть использованы и различные другие модификации. Вентиляционный канал 27 может иметь вентиляционный клапан 114 для регулировки потока воздуха и испарений между фильтром 22 и атмосферой. Вентиляционный клапан фильтра может также использоваться для диагностических операций. Вентиляционный клапан может быть открыт во время накопления паров топлива (например, во время заправки топливного бака при остановленном двигателе), чтобы воздух, не содержащий паров топлива, проходя через бак, вытеснялся в атмосферу. Аналогично, во время продувки (например, во время регенерации фильтра при работающем двигателе), вентиляционный клапан может быть открыт, чтобы поток свежего воздуха мог вытеснить накопленные в фильтре пары топлива.
Соответственно, система 6 автомобиля с гибридным приводом позволяет сократить время работы двигателя благодаря запуску двигателя с помощью системы 8 двигателя в одних условиях и с помощью устройства накопления энергии при других условиях. Поскольку сокращение времени работы двигателя снижает общий выброс углеводородов из транспортного средства, это также может привести к недостаточному очищению паров топлива из системы понижения токсичности выхлопа. Для решения этих проблем в трубопроводе 31 может быть по выбору установлен изолирующий клапан топливного бака (не показан) таким образом, чтобы топливный бак 20 был соединен с фильтром 22 через этот клапан. Во время нормальной работы двигателя, изолирующий клапан может оставаться закрытым, чтобы ограничить поступление суточных испарений, направленных к фильтру 22 из топливного бака 20. Во время заправки топливом и при выбранных условиях продувки, изолирующий клапан может быть временно открыт, например, для направления паров топлива из топливного бака 20 в фильтр 22. При открывании клапана в условиях продувки, когда давление в топливном баке превышает пороговое значение (например, выше механического предела давления в топливном баке, при котором топливный бак и другие элементы топливной системы могут быть механически повреждены), испарения заправляемого топлива могут попасть в фильтр, и давление в топливном баке можно поддерживать на уровне ниже предельного давления.
Один или несколько датчиков 120 давления могут быть соединены с топливной системой 18 для оценки давления в топливной системе. В одном примере, давление в топливной системе представляет собой давление в топливном баке, а датчик 120 давления представляет собой датчик давления, соединенный с топливным баком 20 для оценки давления в топливном баке или определения степени разрежения. Несмотря на то, что на фигуре показан датчик 120 давления, соединенный с топливным баком и фильтром 22, в других вариантах воплощения датчик давления может быть соединен непосредственно с топливным баком 20.
Пары топлива, высвобождаемые из фильтра 22, например, во время продувки, могут быть направлены во впускной коллектор 44 двигателя через продувочный трубопровод 28. Поток испарений в продувочном трубопроводе 28 может регулироваться продувочным клапаном 112 фильтра, установленным между фильтром для паров топлива и впускной системой двигателя. Количество и скорость испарений, выходящих из фильтра через продувочный клапан, могут быть определены рабочим циклом электромагнита продувочного клапана (не показан). По существу, рабочий цикл электромагнита продувочного клапана в клапане фильтра может быть определен с помощью блока управления трансмиссией (PCM) транспортного средства, например, контроллера 12, чувствительного к режимам работы двигателя, включая, например, условия нагрузки/частоты вращения двигателя, воздушно-топливный коэффициент, загрузку бака и т.д. При отправке команды на закрывание продувочного клапана фильтра контроллер может изолировать систему восстановления паров топлива от впускной системы двигателя. В продувочном трубопроводе 28 может быть установлен обратный клапан фильтра (не показан) для предотвращения прохождения газа в направлении, противоположном направлению продувочного потока из-за давления во впускном коллекторе. Соответственно, обратный клапан необходим, если контроль продувочного клапана фильтра не отрегулирован по времени или сам продувочный клапан может быть принудительно открыт при высоком давлении во впускном коллекторе. Оценка абсолютного давления во впускном коллекторе (MAP) выполняется с помощью датчика 118 MAP, соединенного с впускным коллектором 44 и регулируемого контроллером 12. В качестве альтернативы, абсолютное давление MAP может быть получено в дополнительных режимах работы двигателя, например, при массовом расходе воздушного потока (MAF), измеряемого датчиком MAF (не показан), соединенным с впускным коллектором.
Работой топливной системы 18 в разных режимах может управлять контроллер 12 путем избирательного регулирования различных клапанов и электромагнитов. Например, топливная система может работать в режиме накопления паров топлива (например, во время заправки топливного бака при остановленном двигателе), в котором контроллер 12 может закрывать продувочный клапан 112 фильтра (CPV), и открывать вентиляционный клапан 114 фильтра, чтобы направить испарения от заправки и ежедневные рабочие испарения в фильтр 22, препятствуя попаданию паров топлива во впускной коллектор. В другом примере топливная система может работать в режиме заправки (например, когда заправка топливного бака регулируется водителем), в котором контроллер 12 может поддерживать продувочный клапан 112 фильтра закрытым, чтобы сбросить давление в топливном баке перед осуществлением заправки топлива. Соответственно, клапаны 106A, 106B и 108 остаются открытыми во время заправки и хранения топлива в баке.
В еще одном примере топливная система может работать в режиме продувки фильтра (например, при достижении температуры отключения устройства для снижения токсичности выхлопа при работающем двигателе), в котором контроллер 12 может открывать продувочный клапан 112 фильтра и открывать вентиляционный клапан 11 фильтра. По существу, во время продувки фильтра вентиляционные клапаны 106A, 106B и 108 топливного бака должны быть открыты (хотя в некоторых вариантах некоторые комбинации клапанов могут быть закрыты). При этом разрежение, созданное впускным коллектором работающего двигателя, может быть использовано для притока свежего воздуха через вентиляционный канал 27 и через фильтр 22 для паров топлива, чтобы вытеснить накопленные пары топлива во впускной коллектор 44. В этом режиме продуваемые пары топлива из фильтра сгорают в двигателе. Продувка может продолжаться до тех пор, пока уровень накопленных паров топлива в фильтре не будет ниже порогового значения. Во время продувки установленное значение/концентрация пара может использоваться для определения уровня паров топлива, накопленных в фильтре, а затем, в ходе следующих этапов продувки (когда фильтр продут или пуст), установленное значение/концентрация пара может использоваться для оценки уровня заполнения фильтра для паров топлива. Например, один или несколько датчиков содержания кислорода (не показаны) могут быть соединены с фильтром 22 (например, ниже по потоку относительно фильтра) или расположены во впускной и/или выхлопной системе двигателя для оценки загрузки фильтра (т.е. количества паров топлива в фильтре). На основании загрузки фильтра и режима работы двигателя, например, условий скорости/нагрузки двигателя, можно определить скорость продувочного потока.
Контроллер 12 может также быть выполнен с возможностью периодически выполнять действия по обнаружению утечки в топливной системе 18 и подтверждать отсутствие разрушений в топливной системе. Соответственно, действия по обнаружению утечки могут быть выполнены при работающем двигателе транспортного средства (например, в режиме работы двигателя автомобиля с гибридным приводом) или с остановленным двигателем (например, в режиме работы от аккумулятора автомобиля с гибридным приводом). Испытания на утечку, выполняемые при остановленном двигателе, включают в себя применение естественным образом образующегося разрежения от выключенного двигателя. При этом топливная система может быть изолирована при выключенном двигателе путем закрывания продувочного клапана фильтра и вентиляционного клапана фильтра. После охлаждения топливного бака в паровом пространстве топливного бака создается разрежение (вследствие соотношения температуры и давления газов). Затем вентиляционный клапан фильтра открывают и наблюдают за скоростью ослабления разрежения в топливном баке. Если давление в топливном баке стабилизируется до атмосферного давления быстрее, чем ожидалось, есть вероятность утечки в топливной системе. Испытания на утечку, выполненные при работающем двигателе, могут включать в себя применение к топливной системе разрежения от впуска двигателя в течение определенного периода времени (например, пока не будет достигнуто заданное значение разрежения в топливном баке), а затем изоляцию топливной системы с наблюдением за изменением давления в топливном баке (например, за скоростью ослабления разрежения или за конечным давлением). Утечка в топливной системе может быть обнаружена на основании скорости уменьшения разрежения до атмосферного давления, как описано ниже.
Чтобы выполнить испытание на утечку, отрицательное давление, созданное во впускном коллекторе 44, может быть применено к топливной системе. В частности, могут быть открыты продувочный клапан 112 фильтра и вентиляционный клапан 114 фильтра, когда вентиляционные клапаны 106A, 106B, 108 топливного бака остаются открытыми, чтобы разрежение обеспечивалось из впускного коллектора 44 через продувочный трубопровод 28. Затем, после того, как отрицательное давление топливного бака достигнет порогового значения, продувочный и вентиляционный клапан фильтра могут быть закрыты, в то время как клапаны топливного бака остаются открытыми, и нарастание давления в топливном баке контролируют с помощью датчика давления 120. На основании величины скорости нарастания давления (или скорости уменьшения вакуума) и конечного стабилизированного давления в топливном баке после применения разрежения от впуска двигателя, можно определить наличие утечки в топливной системе. Например, в случае, если скорость уменьшения вакуума превышает пороговое значение, можно идентифицировать наличие утечки и снижение эффективности топливной системы.
Однако если один из вентиляционных клапанов 106A, 106B, 108 топливного бака внезапно закупоривается (т.е. случайно закрывается) во время испытания на утечку, топливный бак становится изолированным, и объем топливной системы значительно уменьшается. Поскольку значения исходного/порогового давления при обнаружении утечки зависят от объема заполнения топливного бака, когда топливный бак становится изолированным из-за случайного временного закрывания вентиляционного клапана топливного бака, вероятность ложного обнаружения утечки увеличивается. Как описано ниже, в таких условиях испытание на утечку может быть прервано и выполнено повторно, чтобы при обнаружении утечки можно было учитывать только достоверные данные о топливной системе.
Возвращаясь к Фиг.1, система 6 транспортного средства может также включать в себя управляющую систему 14. Управляющая система 14 получает информацию от нескольких датчиков 16 (примеры которых приведены в данном описании) и направляет сигналы на несколько приводов 81 (примеры которых приведены в данном описании). Например, датчики 16 включают в себя датчик 126 выхлопных газов, расположенный выше по потоку устройства снижения токсичности выхлопа, датчик 128 температуры, датчик 118 давления в коллекторе и датчик 129 давления. Другие датчики, например, дополнительные датчики давления, температуры, отношения воздуха/топлива и состава смеси могут быть установлены в различных местах системы 6 транспортного средства. В другом примере, приводы включают в себя топливную форсунку 66, продувочный клапан 112, вентиляционный клапан 114 и дроссель 62. Управляющая система 14 может включать в себя контроллер 12. Контроллер может принимать данные от различных датчиков, обрабатывать данные и активировать приводы после обработки входных данных, основываясь на инструкциях или программном коде, в соответствии с одним или несколькими предложенными процедурами. Пример управляющей процедуры описан со ссылкой на Фиг.2-3.
Таким образом, система на Фиг.1 может обеспечивать выполнение способа управления топливной системой, в котором во время испытания на утечку в топливной системе и при случайном временном закрывании механического клапана, соединенного с топливным баком, испытание на утечку в топливной системе не завершают. Вместо этого, настройки топливной системы могут быть обнулены, и испытание на утечку в топливной системе может быть выполнено повторно.
На Фиг.2 показан порядок 200 операций применения отрицательного давления в топливной системе и обнаружения утечки в топливной системе на основании изменения давления в топливной системе после применения отрицательного давления. Кроме того, если случайное временное закрывание (или закупорка) вентиляционного клапана топливного бака обнаружено во время испытания на утечку в топливной системе, для повышения надежности результатов испытания на утечку, испытание прерывают и повторно выполняют позднее.
На этапе 202 предполагается определение того, что двигатель работает. В одном примере, двигатель может быть определен как работающий, если автомобиль с гибридным приводом работает в режиме двигателя, когда транспортное средство приводится в действие от двигателя. Если двигатель работает, то на этапе 203 можно определить, что условия испытания на утечку при работающем двигателе соблюдены. Условия испытания на утечку при работающем двигателе могут быть признаны соответствующими, если температура топливного бака не превышает порогового значения, прошлое пороговое время после остановки двигателя, и прошло пороговое время с момента последнего испытания на утечку.
После подтверждения наличия условий утечки при неработающем двигателе, на этапе 204 можно выполнить испытание на обнаружение утечки при неработающем двигателе. Процедура предусматривает обнаружение утечки в топливной системе путем применения к топливной системе естественного вакуума от остановленного двигателя. В частности, топливный бак может быть изолирован, когда двигатель выключается, путем закрывания продувочного и вентиляционного клапана фильтра. По мере остывания топливного бака, в его паровом пространстве формируется разрежение (из-за соотношения температуры и давления газов). Затем, вентиляционный клапан фильтра открывают и наблюдают за скоростью уменьшения разрежения в топливном баке. Если давление в топливном баке стабилизируется до атмосферного давления быстрее, чем предполагалось, можно идентифицировать наличие утечки в топливной системе.
Если двигатель работает, то на этапе 206 можно определить соблюдение условий испытания на утечку при работающем двигателе. Входные условия для обнаружения утечки включают в себя набор условий и параметров для двигателя и/или топливной системы. Кроме того, входные условия для обнаружения утечки включают в себя различные режимы работы транспортного средства.
Например, входные условия для обнаружения утечки при работающем двигателе включают в себя уровень топлива в топливном баке, превышающий пороговое значение, температуру одного или нескольких элементов топливной системы в заданном диапазоне температур (поскольку слишком высокая или слишком низкая температура может снизить точность обнаружения утечки), и пороговое значение времени/пройденного расстояния с момента последнего испытания на утечку. Например, испытание на утечку может быть выполнено после того, как транспортное средство прошло заданное расстояние с момента предыдущего испытания на утечку, или после прохождения определенного времени с момента предыдущего испытания на утечку. Если входные условия испытания на утечку при работающем двигателе отсутствуют, процедура может быть завершена.
При наличии условий для испытания на утечку при работающем двигателе, на этапе 208 может быть инициировано испытание на утечку в топливной системе. Для этого может быть открыт продувочный клапан фильтра (canister purge valve, CPV), чтобы к топливной системе, в частности, к топливному баку через фильтр, мог быть применен вакуум из впускного коллектора двигателя. Кроме того, может быть закрыт вентиляционный клапан фильтра (canister vent valve, CVV), чтобы изолировать топливную систему от внешней среды. По существу, во время применения вакуума могут быть открыты один или несколько пассивных клапанов топливного бака (например, клапаны 106A, 106B и 108 на Фиг.1). Разрежение на впуске двигателя затем применяется к топливной системе, чтобы увеличить вакуум в топливном баке, например, до предельного значения (или в течение определенного времени). Это также называется фазой нарастания вакуума при испытании на утечку в топливной системе. Как описано ниже, после фазы нарастания вакуума, топливная система может быть изолирована, и для обнаружения утечки можно наблюдать за скоростью уменьшения вакуума. В частности, на основании скорости, при которой давление в топливном баке выравнивается до атмосферного давления (также называется фазой спада вакуума при испытании на утечку в топливной системе), можно обнаружить утечку в топливной системе.
По существу, испытания на утечку при работающем двигателе могут быть выполнены во время движения транспортного средства (например, во время движения автомобиля с гибридным приводом в режиме работающего двигателя, и во время движения автомобиля со скоростью в установившемся режиме, например, со скоростью 40 миль в час). Изобретатели установили, что случайное временное закрывание выпускных клапанов топливного бака (механические клапаны, соединенные с топливным баком) может происходить от источников вне топливной системы, например, при выполнении маневров во время движения транспортного средства. Во время маневров, например, при широких левых или правых поворотах (например, автомобиль поворачивает на скорости, превышающей пороговое значение, и/или автомобиль поворачивает на скорости выше пороговой скорости поворота), при движении в гору (например, движение по наклонной поверхности с наклоном, превышающим пороговое значение), и движении по разбитой дороге (например, движение вдоль колеи, степень ровности которой меньше порогового значения), топливо может разбрызгиваться и внезапно закрыть пассивные вентиляционные клапаны. Другие маневры также могут привести к расплескиванию топлива и мгновенному закрыванию вентиляционного клапана топливного бака, например, движение транспортного средства по волнистой колее, агрессивные торможения и ускорение автомобиля по любой оси. Если один из вентиляционных клапанов топливного бака закупоривается во время испытания на утечку, результаты испытания на утечку могут быть недостоверными. В частности, мгновенное случайное закрывание любого из пассивных вентиляционных клапанов топливного бака может изолировать топливный бак от топливной системы. Это, в свою очередь, уменьшает объем топливной системы. Так как пороговые значения, использованные для фаз нарастания и/или спада вакуума при испытании на утечку, являются функциями объема заполнения топливного бака при изолировании топливного бака (вследствие временной закупорки вентиляционного клапана), существует вероятность ошибочного положительного обнаружения утечки и ошибочных диагностических кодов. В результате, диагностика утечки становится менее точной и менее надежной, в то время как гарантия MIL увеличивается.
Следовательно, чтобы улучшить надежность результатов испытания на утечку, при случайном временном закрывании вентиляционного клапана топливного бака во время испытания на утечку, все данные об испытании на утечку, собранные во время указанного цикла, можно не учитывать, исходные (предварительные) настройки топливной системы можно вернуть на предыдущие значения, и испытание на утечку можно повторить (до выполнения полного испытания на утечку без закупорки вентиляционного клапана).
Возвращаясь к Фиг.2, в способе 210, на фазе нарастания вакуума при испытании на утечку, можно определить возможность обнаружения закупорки вентиляционного клапана. В частности, можно определить наличие временного случайного закрывания одного или нескольких механических клапанов, соединенных с топливным баком, случайное закрывание из-за источников вне топливной системы (как описано выше). Можно также определить возможность последующего закрывания клапанов после мгновенного случайного открывания. Также, вентиляционные клапаны могут быть внезапно и случайно открыты, и закрыты многократно во время фазы нарастания вакуума при испытании на утечку, в зависимости от маневров транспортного средства, выполняемых во время этого испытания. Как показано на Фиг.3, контроллер может обнаружить случайное мгновенное открывание и закрывание (и повторное открывание и закрывание) вентиляционных клапанов топливного бака во время фазы нарастания вакуума в зависимости от отклонения давления в топливном баке во время нарастания вакуума, времени или положения точек возникновения такого отклонения, а также скорости изменения вакуума во время фазы нарастания вакуума. Например, идентификация случайного временного закрывания механического клапана во время применения вакуума к топливному баку может основываться на по меньшей мере одном случае отклонения давления в топливном баке во время применения вакуума к топливному баку и на скорости нарастания вакуума во время применения вакуума, превышающей (первое) пороговое значение. Аналогично, повторное открывание временно закрытого вентиляционного клапана во время применения вакуума может быть обнаружено на основании отклонения или внезапного падения скорости снижения вакуума. По существу, одно или несколько (например, происходящих многократно) отклонений может возникнуть во время применения вакуума к топливному баку, как представлено в настоящем описании.
Если закупоривание вентиляционного клапана во время нарастания вакуума подтверждается, то на этапе 218 процедура предполагает прерывание испытания и его не завершение. Прекращение испытания на утечку в топливной системе предусматривает возврат к исходным настройкам топливной системы, имевшим место перед началом испытания на утечку. Например, клапан CVV может быть открыт, клапан CPV может быть закрыт, а другие клапаны топливной системы, закрытые во время испытания на утечку, могут быть открыты (и наоборот). При возврате клапанов к исходным (начальным) установкам, вакуум, применяемый к топливному баку, спадает до атмосферного давления. Прекращение испытания на утечку в топливной системе также предполагает игнорирование всех данных о давлении, собранных во время применения вакуума к топливному баку и последующего выравнивания давления, и не обнаружение утечки в топливной системе на основании скорости спада вакуума. Кроме того, на этапе 220 может быть установлен диагностический код для обозначения того, что испытание на утечку не было закончено вследствие закупорки вентиляционного клапана топливного бака.
Затем, на этапе 222, после возврата к исходным настройкам топливной системы, испытание на утечку может быть выполнено повторно. В частности, клапан CPV может быть снова открыт, клапан CVV может быть снова закрыт, а вентиляционные клапаны топливного бака могут быть открыты. Повтор испытания на утечку также предполагает повторное применение разрежения от впуска двигателя к топливному баку при открытых механических клапанах топливного бака, и после этого повторный контроль нагнетания вакуума и последующего спада вакуума в топливном баке. По существу, процедура может продолжать прерывать выполнение испытания на утечку в топливной системе, если опять обнаруживается закупоривание вентиляционного клапана во время последующего снижения вакуума. При отсутствии закупоривания вентиляционного клапана во время нарастания вакуума при повторном испытании на утечку, процедура переходит к этапу 212 для повторной изоляции топливного бака с открытым механическим клапаном, и повторному контролю спада вакуума. Затем способ предусматривает определение утечки в топливной системе на основании параметров спада вакуума во время повторного наблюдения, если закупоривание вентиляционного клапана не обнаружено (как описано ниже).
Возвращаясь к этапу 210, если не было обнаружено закупоривания вентиляционного клапана во время нарастания вакуума (при первой попытке испытания на утечку на этапе 208, или последующем повторе испытания на утечку на этапе 222), процедура переходит к этапу 212, чтобы возобновить фазу спада вакуума для испытания на утечку. Процедура предполагает после применения к топливному баку порогового значения разрежения, изоляцию топливного бака путем закрывания клапана CPV при закрытом клапане CVV, и открывания вентиляционных клапанов топливного бака. При этом можно наблюдать за последующим выравниванием давления до атмосферного.
На этапе 214, во время фазы спада вакуума для испытания на утечку, можно определить наличие закупорки вентиляционного клапана. В частности, можно определить наличие временного случайного закрывания одного или нескольких механических клапанов, соединенных с топливным баком, случайное закрывание от воздействия источников вне топливной системы (как описано выше). Можно также определить последующее случайное открывание клапанов согласно исходным установкам во время фазы спада вакуума. Вентиляционные клапаны могут быть внезапно и случайно открыты, и закрыты несколько раз во время фазы спада вакуума для испытания на утечку, вследствие маневров транспортного средства во время испытания на утечку. Как показано на Фиг.3, контроллер может обнаружить случайное мгновенное открывание и закрывание (а также повторное открывание и закрывание) вентиляционных клапанов топливного бака во время спада вакуума на основании отклонения давления в топливном баке во время спада вакуума, времени или места возникновения такого отклонения, а также скорости изменения вакуума во время спада вакуума. Например, идентификация случайного временного закрывания механического клапана во время нагнетания вакуума в изолированном топливном баке может основываться на наличии отклонения давления в топливном баке во время изоляции топливного бака и изменении скорости спада вакуума во время изоляции топливного бака, превышающей (второе, другое) пороговое значение. Аналогично, повторное открывание временно закрытого вентиляционного клапана во время изоляции топливного бака может быть определено на основании отклонения давления или внезапного снижения скорости спада вакуума. По существу, одно или несколько (например, происходящих многократно) отклонений возможно во время фазы спада вакуума, как представлено в данном описании.
Если закупоривание вентиляционного клапана во время нагнетания вакуума подтверждено, порядок действий возвращается к этапу 218, чтобы прервать испытание на утечку. Кроме того, может быть установлен диагностический код для указания того, что испытание на утечку не было закончено вследствие закупоривания вентиляционного клапана топливного бака. Как было описано выше, могут быть возвращены исходные (предварительные) настройки топливной системы, может быть разрешено выравнивание давления до атмосферного давления, а данные о давлении, собранные во время испытания на утечку, могут быть проигнорированы, чтобы утечка в топливной системе не определялась на основании параметров спада вакуума. Затем может быть выполнено повторное испытание на утечку в топливном баке (этап 222). По существу, отмену завершения испытания на утечку в топливной системе можно повторять, если во время спада вакуума опять будет обнаружено закупоривание вентиляционного клапана.
При отсутствии закупоривания вентиляционного клапана во время спада вакуума при повторном испытании на утечку, способ переходит к этапу 216 для завершения испытания на утечку. При этом можно наблюдать за спадом вакуума во время изоляции топливного бака, и утечка в топливной системе может быть обнаружена на основании скорости уменьшения вакуума (например, при превышении порогового значения скорости уменьшения вакуума). В некоторых вариантах размер отверстия утечки может также быть определен на основании отклонения скорости управляемого спада вакуума от предельного значения.
Таким образом, обнаружение утечки на основании параметров спада вакуума в изолированном топливном баке может быть идентифицировано, только если случайное временное закрывание вентиляционного клапана топливного бака не определено как во время фазы нарастания вакуума топливного бака, так и во время фазы спада вакуума для испытания на утечку. С помощью остановки испытания на утечку в случае мгновенного закупоривания клапана топливного бака и повторного испытания на утечку, количество ложных обнаружений утечек может быть снижено, а надежность испытания на утечку увеличена.
На Фиг.3 показана процедура 300 для обнаружения закупоривания вентиляционного клапана топливного бака. Случайное и временное закрывание соединенного с топливным баком механического вентиляционного клапана во время нагнетания вакуума или во время фазы выравнивания давления для испытания на утечку, обнаруживается на основании изменения скорости нарастания или скорости спада вакуума, а также отклонения давления во время нарастания или спада вакуума. Как описано ниже, можно также определить открывание временно закрытого вентиляционного клапана, а также случайно и временно закрытого вентиляционного клапана во время фазы нарастания или спада вакуума. Примеры изменений скорости нарастания или спада вакуума, которые могут быть использованы для предположения о закупоривании вентиляционного клапана, приведены ниже в отношении Фиг.5-11 и сравниваются с ожидаемым профилем давления, показанным на Фиг.4.
На этапе 302 способ предполагает подтверждение фазы нарастания вакуума при испытании на утечку в топливной системе. Например, может быть подтверждено, что продувочный клапан фильтра открыт, вентиляционный клапан фильтра закрыт, а разрежение от впуска двигателя применяется к топливной системе (в частности к топливному баку через фильтр). Также можно наблюдать за скоростью нарастания вакуума во время применения разрежения от впуска двигателя. Например, в зависимости от режимов работы двигателя, можно определить создаваемое разрежение на впуске двигателя, применяемое к топливной системе через продувочный трубопровод (также называется скоростью продувки).
На этапе 304 можно определить, происходит ли нарастание вакуума быстрее, чем ожидается (скорость нарастания больше порогового значения). Например, пороговое значение скорости может зависеть от предполагаемой скорости продувки. Если скорость нарастания вакуума превышает пороговое значение, то на этапе 308 может быть установлено, что вакуум в топливном баке нарастает быстрее, чем ожидалось, вследствие случайного и временного закрывания механического вентиляционного клапана топливного бака. Другими словами, можно установить, что вентиляционный клапан топливного бака внезапно закупоривается из-за источников за пределами топливной системы, например, вследствие внезапных и крутых маневров транспортного средства.
На этапе 310 можно определить, имеет ли место отклонение скорости нарастания вакуума. Например, можно определить наличие резкого изменения (например, внезапного уменьшения) скорости нарастания вакуума. Если ответ «ДА», то на этапе 312 может быть установлено, что вентиляционный клапан топливного бака был откупорен. Это значит, что случайно закрытый вентиляционный клапан снова открыт. В противном случае, может быть установлено, что клапан все еще закупорен. Например, во время фазы нарастания вакуума при испытании на утечку, начальная скорость нарастания вакуума может оставаться такой, как ожидается. Затем, в середине фазы нарастания вакуума, скорость нарастания вакуума может внезапно подняться, указывая на временное закрывание вентиляционного клапана. После определенного времени нарастания вакуума с повышенной скоростью, вакуум может иметь отклонение, и скорость нарастания вакуума может снова упасть до начальной скорости, указывая на закрывание клапана. В другом примере, скорость нарастания вакуума может быть поднята в начале фазы нарастания вакуума.
По существу, один или несколько вентиляционных клапанов топливного бака могут быть случайно закрыты и вновь открыты несколько раз во время фазы нарастания вакуума. Таким образом, во время фазы нарастания вакуума возможны многократные отклонения. Следовательно, после установления откупоривания вентиляционного клапана на этапе 312, процедура может вернуться к этапу 304, чтобы определить, не произошло ли повторное закупоривание вентиляционного клапана во время фазы нарастания вакуума.
Если на этапе 304 нарастание вакуума не происходит быстрее, чем пороговое значение, то на этапе 306 можно установить, что во время фазы нарастания вакуума при испытании на утечку не произошло случайного временного закрывания вентиляционных клапанов топливного бака, и испытание на утечку может перейти к фазе выравнивания давления (спада вакуума).
Затем, на этапе 320 способ предусматривает подтверждение фазы спада вакуума при испытании на утечку в топливной системе. Например, может быть подтверждено, что продувочный клапан фильтра закрыт, вентиляционный клапан фильтра закрыт, топливный бак изолирован, и пороговое значение разрежения от впуска двигателя уже применено к топливной системе. Например, может быть подтверждено, что вакуум топливного бака находится на уровне (или выше) порогового значения. Во время изоляции топливного бака также можно наблюдать за скоростью спада вакуума. Например, в зависимости от режима работы двигателя, состояния топливной системы, от окружающей температуры и условий давления, можно оценить, с какой скоростью ожидается выравнивание давления в топливном баке до атмосферного давления.
На этапе 322 можно определить, больше ли скорость нарастания вакуума, чем пороговое значение. Например, можно определить, больше ли скорость нарастания вакуума как первого порогового значения (первое пороговое значение основано на ожидаемой скорости спада вакуума в топливном баке при отсутствии утечек в топливной системе), так и второго порогового значения (второе пороговое значение основано на ожидаемой скорости спада вакуума при утечке в топливной системе и потенциально отличается от первого порогового значения). В одном примере, второе пороговое значение может превышать первое пороговое значение. Если скорость спада вакуума превышает первое и второе пороговое значение, то на этапе 326 можно определить, что вакуум из топливного бака выпускается быстрее, чем ожидалось, вследствие случайного и временного закрывания механического вентиляционного клапана топливного бака. Другими словами, можно определить, что вентиляционный клапан топливного бака был закупорен из-за источников за пределами топливной системы, например, вследствие внезапных и крутых маневров транспортного средства. Причиной является то, что скорость спада вакуума при закупоренном клапане топливного бака может значительно превышать скорость спада вакуума из-за утечки в топливной системе.
На этапе 328 можно определить, имеет ли место отклонение скорости спада вакуума. Например, можно определить, имеет ли место резкое изменение (например, внезапное снижение) скорости спада вакуума. Если ответ «ДА», то на этапе 330 может быть установлено раскупоривание вентиляционного клапана топливного бака. Это значит, что случайно закрытый вентиляционный клапан вновь открылся. В одном примере, во время фазы спада вакуума при испытании на утечку, скорость спада вакуума не изменилась. Затем, в середине фазы спада вакуума, скорость спада вакуума может внезапно увеличиться, свидетельствуя о временном закрывании вентиляционного клапана. После определенного времени спада вакуума при увеличенной скорости, вакуум может иметь отклонение, и скорость спада вакуума может понизиться до изначальной скорости спада, свидетельствуя о прекращении временного закрывания клапана. В других примерах, скорость спада вакуума может увеличиться в начале фазы спада вакуума, например, во время перехода от фазы нарастания вакуума к фазе спада вакуума.
По существу, один или несколько вентиляционных клапанов топливного бака могут случайно закрываться, а затем снова открываться несколько раз во время фазы спада вакуума. Таким образом, во время фазы спада вакуума могут происходить многократные отклонения. Следовательно, после установления на этапе 330 того, что вентиляционный клапан откупорен, способ возвращается к этапу 322 для определения, не произошло ли повторное закупоривание вентиляционного клапана во время фазы спада вакуума.
Если на этапе 322 спад вакуума не происходит быстрее, чем пороговое значение скорости, то на этапе 324 можно установить, что временное закрывание вентиляционных клапанов топливного бака во время фазы спада вакуума при испытании на утечку отсутствует.
Следует понимать, что, несмотря на то, что в упомянутом выше способе описано обнаружение закупоривания вентиляционного клапана топливного бака на основании скорости нарастания или спада вакуума во время испытания на утечку, и обнаружение откупоривания вентиляционного клапана топливного бака на основании отклонения давления в топливном баке, в других вариантах закупоривание и откупоривание вентиляционного клапана можно непосредственно предположить на основании отклонений давления в топливном баке во время фазы нарастания и/или спада вакуума при испытании на утечку.
Также следует понимать, что несмотря на то, что в упомянутой выше процедуре описано обнаружение случайного временного закрывания механического клапана на основании одного или нескольких отклонений давления в топливном баке во время применения вакуума к топливному баку, или одного или нескольких отклонений давления в топливном баке во время спада вакуума, в других вариантах идентификация случайного временного закрывания механического клапана может быть основана на одном или нескольких отклонениях давления в топливном баке во время периода стабилизации давления в топливном баке.
Теперь обратимся к Фиг.4-11, где показаны изменения уровня вакуума в топливном баке во время фаз нарастания спада вакуума при испытании на утечку. В частности, на Фиг.4 показан пример испытания на утечку без закупоривания вентиляционного клапана топливного бака во время испытания на утечку, а на Фиг.5-11 показаны примеры одного или нескольких случаев закупоривания вентиляционного клапана топливного бака во время фазы нарастания и/или спада вакуума.
На схеме 400 на Фиг.4 показан пример изменения вакуума топливного бака на кривой 402 во время фазы нарастания и фазы спада вакуума при испытании на утечку. Во время фазы нарастания вакуума, вакуум (от впуска двигателя) применяется к топливному баку, чтобы понизить давление в топливном баке до необходимого или предельного уровня вакуума 401. Например, продувочный клапан фильтра может быть открыт, чтобы обеспечить применение вакуума от впуска двигателя к топливному баку и понижение давления в топливном баке до предельного уровня вакуума. Затем, во время фазы спада вакуума, топливный бак может быть изолирован, и можно наблюдать за скоростью выравнивания давления до атмосферного давления. Например, продувочный клапан фильтра может быть закрыт, чтобы обеспечить уменьшение вакуума в топливном баке от предельного уровня вакуума. При отсутствии утечки в топливной системе вакуум в топливном баке может спадать с пороговым значением скорости, как показано кривой 402 (сплошная линия). Однако при наличии утечки в топливной системе, вакуум в топливном баке может спадать со скоростью, превышающей пороговое значение, как показано кривой 403 (пунктирная линия).
На схеме 500 на Фиг.5 показан другой пример изменения вакуума в топливном баке по линии 502 во время фазы нарастания и спада вакуума при испытании на утечку. Здесь, во время фазы нарастания вакуума, когда вакуум применяется к топливному баку для нарастания вакуума до порогового уровня 501, скорость нарастания вакуума превышает пороговое значение в течение определенного периода времени (что можно увидеть, сравнив наклон кривой 402 с наклоном линии 502 во время фазы нарастания вакуума при каждом испытании на утечку). В частности, на участке 503 показана область в начале фазы нарастания вакуума, когда вакуум нарастает при повышенной скорости. Если скорость нарастания вакуума превышает пороговое значение, можно установить случайное временное закрывание вентиляционного клапана топливного бака (то есть, закупоривание пассивного клапана топливного бака). Кроме того, высокая скорость нарастания вакуума может запустить код блокировки линии и вызвать превышение вакуума. Например, контроллер может содержать дополнительный логический блок для подтверждения блокировки линии. Затем, при внезапном отклонении вакуума в топливном баке, можно установить, что вентиляционный клапан откупорен. В частности, на участке 504 показана область в середине фазы нарастания вакуума, когда вакуум внезапно меняется с уровня выше порогового значения до уровня ниже порогового значения, и постепенно возвращается к ожидаемому профилю давления. В изображенном примере клапан остается откупоренным во время фазы спада вакуума. Как показано на Фиг.2, при обнаружении закупоривания вентиляционного клапана испытание на утечку может быть остановлено, а скорость спада вакуума в топливном баке по кривой 502 может не использоваться для обнаружения утечки в топливной системе. Следовательно, необходимо повторное испытание на утечку.
На схеме 600 на Фиг.6 показан другой пример изменения вакуума в топливном баке по линии 602 во время фазы нарастания и спада вакуума при испытании на утечку. В середине фазы нарастания вакуума, при применении к топливному баку разрежения от впуска двигателя, для доведения вакуума до предельного уровня 601, скорость вакуумирования превышает пороговое значение в течение некоторого периода времени (как можно увидеть, сравнив наклон линии 602 (сплошная линия) с наклоном линии 402 (Фиг.4) во время фазы вакуумирования при каждом испытании на утечку). В частности, на участке 606a показана первая часть фазы вакуумирования, когда скорость вакуумирования превышает пороговое значение, в основном на уровне 607 вакуума продувочного трубопровода, в то время как фактическое значение вакуума в топливном баке (линия 604, пунктирная линия) гораздо ниже. При этом скорость вакуумирования пропорциональна объему, определенному для указанного разрежения в коллекторе. Если скорость вакуумирования превышает пороговое значение, можно установить, что первое случайное закрывание вентиляционного клапана топливного бака произошло в точке 606a (то есть, первое закупоривание клапана). Затем по внезапному изменению вакуума в топливном баке можно определить, что вентиляционный клапан откупорен. В частности, на участке 608a показана первая часть фазы вакуумирования, когда вакуум внезапно меняется от превышения порогового значения до уровня ниже порогового значения, и постепенно возвращается к фактическому уровню вакуума в топливном баке.
На участке 606b показана вторая часть в середине фазы вакуумирования, когда скорость вакуумирования превышает пороговое значение. Если скорость вакуумирования превышает пороговое значение, можно определить наличие второго случайного закрывания вентиляционного клапана топливного бака (то есть, клапан закупорен во второй раз). При этом клапан может оставаться закупоренным до окончания фазы вакуумирования. По существу, высокая скорость вакуумирования может также запустить код блокировки линии или повысить сброс вакуума, в зависимости от момента, когда произошло закупоривание. Например, контроллер может содержать дополнительный логический блок для подтверждения блокировки линии. Затем, во время перехода к фазе спада вакуума при испытании на утечку, на основании внезапного изменения вакуума в топливном баке, можно определить, что вентиляционный клапан откупорен. В частности, на участке 608b показана первая часть фазы спада вакуума, когда скорость изменения вакуума внезапно меняется и приближается к значению вакуума в топливном баке. Таким образом, в показанном примере, клапан несколько раз закупоривается во время фазы вакуумирования и откупоривается в начале фазы спада вакуума. Как показано на Фиг.2, при обнаружении закупоривания (повторного) и откупоривания вентиляционного клапана, испытание на утечку может быть остановлено, а скорость спада вакуума в топливном баке согласно линии 602 может не использоваться для обнаружения утечки в топливной системе. Следовательно, испытание на утечку может быть выполнено повторно.
На схеме 700 на Фиг.7 показан еще один пример изменения вакуума в топливном баке по линии 702 во время фазы нарастания и спада вакуума при испытании на утечку. Приведено несколько случаев закупоривания и откупоривания вентиляционного клапана топливного бака во время фазы вакуумирования, а вентиляционный клапан остается откупоренным во время фазы спада вакуума. В частности, когда к топливному баку применяется разрежение от впуска двигателя, чтобы снизить давление до предельного уровня вакуума 701, скорость нарастания вакуума превышает пороговое значение в течение некоторого периода времени в середине фазы вакуумирования. На участке 706a показана первая часть фазы вакуумирования, когда понижение давления происходит быстрее пороговой скорости, в основном на уровне вакуума 707 продувочного трубопровода, в то время как фактический уровень вакуума в топливном баке (пунктирная линия 704) гораздо ниже. По превышению порогового значения скорости вакуумирования может быть установлено, что первое случайное закрывание вентиляционного клапана топливного бака произошло в точке 706a. Затем по внезапному изменению значения вакуума в топливном баке можно определить, что вентиляционный клапан откупорен. В частности, на участке 708a показана первая часть фазы вакуумирования, когда вакуум внезапно изменяется от превышенного порогового значения к уровню ниже порогового значения, и постепенно возвращается к уровню вакуума в топливном баке.
На участке 706b показана вторая часть фазы вакуумирования, когда вакуумирование происходит быстрее пороговой скорости. По превышению порогового значения скорости вакуумирования можно установить второе случайное закрывание вентиляционного клапана топливного бака (то есть, клапан закупорен во второй раз). Затем по внезапному изменению вакуума в топливном баке можно установить откупоривание вентиляционного клапана. В частности, на участке 708b показана вторая область фазы вакуумирования, когда скорость изменения вакуума внезапно меняется и приближается к уровню вакуума в топливном баке. Таким образом, в показанном примере клапан закупоривается несколько раз во время фазы вакуумирования, и остается откупоренным во время фазы спада вакуума. По существу, это способствует нормальному спаду вакуума. Однако, как показано на Фиг.2, в случае обнаружения закупоривания (повторного) и откупоривания вентиляционного клапана испытание на утечку может быть остановлено, а скорость спада вакуума в топливном баке по линии 702 (даже если она нормальная) может не использоваться для идентификации утечки в топливной системе. Вместо этого испытание на утечку может быть выполнено повторно.
На схеме 800 из Фиг.8 показан еще один пример изменения вакуума в топливном баке согласно линии 802 во время фазы нарастания и спада вакуума при испытании на утечку. При этом, во время фазы нарастания вакуума, когда вакуум применяется к топливному баку, чтобы снизить давление до предельного уровня вакуума 801, скорость нарастания вакуума (уменьшения давления) превышает пороговое значение в течение определенного периода времени (как можно увидеть, сравнив наклон линии 402 с наклоном линии 802 во время фазы нарастания вакуума при каждом испытании на утечку). В частности, на участке 803 показана область в середине фазы нарастания вакуума, когда скорость уменьшения давления превышает пороговое значение. На основании превышения скорости снижения вакуума, можно установить, что вентиляционный клапан топливного бака случайно и временно закрыт (закупорен). Кроме того, высокая скорость нарастания вакуума может привести к активации кода блокировки линии и превышению предельного значения вакуума. В одном примере, контроллер содержит дополнительный логический блок для подтверждения блокировки линии. Клапан остается закупоренным во время фазы нарастания вакуума. При переходе к фазе спада вакуума происходит внезапное отклонение величины давления в топливном баке, указывая на то, что вентиляционный клапан откупорен. В частности, на участке 804 показана область в начале фазы спада вакуума, когда вакуум внезапно меняется от значения выше порогового до значения ниже порогового. Как описано в отношении Фиг.2, при обнаружении закупоривания и откупоривания вентиляционного клапана, испытание на утечку может быть прервано, и скорость спада вакуума в топливном баке согласно линии 802 может не использоваться для обнаружения утечки в топливной системе. Вместо этого испытание на утечку может быть выполнено повторно.
На схеме 900 на Фиг.9 показаны дальнейшие изменения вакуума в топливном баке согласно линии 902 во время фазы нарастания и спада вакуума при испытании на утечку. В данном случае во время фазы нарастания вакуума, когда вакуум применяется к топливному баку для уменьшения давления до предельного уровня 901, скорость нарастания вакуума превышает пороговое значение в течение определенного периода времени (что можно увидеть, сравнив наклон линии 402 с наклоном линии 902 во время фазы нарастания вакуума при каждом испытании на утечку). В частности, на участке 903 показана область в середине фазы нарастания вакуума, когда скорость нарастания вакуума превышает пороговое значение. На основании превышения предельной скорости нарастания вакуума можно установить, что вентиляционный клапан топливного бака случайно и временно закрыт (закупорен). При этом клапан остается закупоренным в конце фазы нарастания вакуума, а также во время последующей фазы спада вакуума. По существу, это может привести к ошибочному проходу, если в области бака присутствует утечка, и/или может активировать код блокировки линии. Как описано в отношении Фиг.2, на основании обнаружения закупоривания вентиляционного клапана испытание на утечку может быть прервано, а скорость спада вакуума в топливном баке согласно линии 902 может не использоваться для обнаружения утечки в топливной системе. Вместо этого испытание на утечку может быть повторено.
На схеме 1000 на Фиг.10 показан другой пример изменения вакуума в топливном баке согласно линии 1002 во время фазы нарастания и спада вакуума при испытании на утечку. Во время фазы нарастания вакуума, когда вакуум применяется к топливному баку для понижения давления до предельного уровня вакуума 1001, скорость нарастания вакуума превышает пороговое значение в течение определенного периода времени (что можно увидеть, сравнив наклон линии 402 с наклоном линии 1002 во время фазы нарастания вакуума при каждом испытании на утечку). В частности, на участке 1003 показана область в середине фазы нарастания вакуума, когда скорость нарастания вакуума превышает пороговое значение. На основании превышения предельной скорости нарастания вакуума, можно определить, что вентиляционный клапан топливного бака случайно и временно закрыт (закупорен). Кроме того, высокая скорость нарастания вакуума может активировать код блокировки линии и привести к превышению предельного значения вакуума. Клапан остается закупоренным в конце фазы нарастания вакуума, а также во время перехода к фазе спада вакуума. В середине фазы нарастания вакуума происходит резкое отклонение значения давления в топливном баке, указывая на то, что вентиляционный клапан откупорен. В частности, на участке 1004 показана область в середине фазы нарастания вакуума, когда значение давления внезапно меняется. Как описано в отношении Фиг.2, на основании обнаружения закупоривания и откупоривания вентиляционного клапана, испытание на утечку может быть остановлено, а скорость спада вакуума в топливном баке на схеме 1002 может не использоваться для обнаружения утечки в топливной системе. Вместо этого испытание на утечку может быть повторено.
На схеме 1100 на Фиг.11 показан еще один пример изменения вакуума в топливном баке согласно линии 1102 во время фазы нарастания и спада вакуума при испытании на утечку. Во время фазы нарастания вакуума, когда вакуум применяется к топливному баку для понижения давления до предельного уровня вакуума 1101, скорость нарастания вакуума превышает пороговое значение в течение определенного периода времени (что можно увидеть, сравнив наклон линии 402 с наклоном линии 802 во время фазы нарастания вакуума при каждом испытании на утечку). В частности, на участке 1103 показано, что скорость нарастания превышает пороговое значение с самого начала нарастания вакуума. На основания превышения предельной скорости нарастания вакуума можно установить, что вентиляционный клапан топливного бака случайно и временно закрыт (закупорен). Кроме того, высокая скорость нарастания вакуума может активировать код блокировки линии и вызвать превышение предельного значения вакуума. Клапан остается закупоренным во время фазы нарастания вакуума. Во время перехода к фазе спада вакуума происходит внезапное отклонение значения давления в топливном баке, указывая на то, что вентиляционный клапан откупорен. В частности, на участке 1104 показана область в начале фазы нарастания вакуума, когда значение вакуума внезапно меняется. Как описано в отношении Фиг.2, на основании обнаружения закупоривания и откупоривания вентиляционного клапана испытание на утечку может быть прервано и скорость спада вакуума в топливном баке согласно линии 1102 может не использоваться для обнаружения утечки в топливной системе. Вместо этого испытание на утечку может быть повторено.
На Фиг.12 показаны примеры испытания на утечку в топливной системе. На схеме 1200 линия 1202 показывает состояние испытания на утечку в топливной системе (вкл. или откл.), линия 1204 показывает состояние продувочного клапана фильтра CPV (открыт или закрыт), установленного между впускным коллектором двигателя и фильтром топливной системы, линия 1206 показывает состояние вентиляционного клапана топливного бака (открыт или закрыт/закупорен), а линия 1208 показывает изменение давления в топливном баке (ТБ).
1
1
1
2
До момента времени t двигатель транспортного средства может работать для приведения в движение транспортного средства. Продувочный клапан фильтра (CPV) может быть закрыт, так как отсутствуют условия для проведения испытания на утечку при работающем двигателе. В момент времени t, при возникновении условий для испытания на утечку, может быть начато первое испытание на утечку (линия 1202), и открыт продувочный клапан фильтра (линия 1204), чтобы применить к топливному баку вакуум от впуска двигателя. По существу, во время испытания на утечку ожидается, что открыт один или несколько пассивных вентиляционных клапанов топливного бака открыты (линия 1206). Поскольку к топливному баку применяется вакуум, давление в топливном баке (линия 1208) может начать понижаться. Фаза нарастания вакуума при испытании на утечку может быть выполнена между точками t и t, когда давление в топливном баке понижается до заданного уровня давления (или вакуума).
1
2
2
2
3
2
3
1
2
Во время первого нарастания вакуума (между точками t и t), возможно возникновение отклонения значения давления в топливном баке, как видно по поведению линии 1210. В частности, скорость нарастания вакуума может увеличиться в середине фазы нарастания вакуума (то есть, вакуум увеличивается со скоростью большей, чем пороговая). Высокая скорость нарастания вакуума может сохраняться в течение определенного периода времени. Затем, скорость нарастания вакуума может столь же внезапно вернуться к исходному значению (ниже предельного). На основании отклонения значения давления во время первого нарастания вакуума можно установить, что произошло случайное временное закрывание клапана топливного бака и последующее повторное открывание вентиляционного клапана (линия 1206). Чтобы снизить вероятность ложного обнаружения утечек, в момент времени t продувочный клапан фильтра может быть закрыт (линия 1204), а вентиляционный клапан фильтра может быть открыт для снятия вакуума в топливном баке. В результате, давление в топливном баке может увеличиваться (между точками t и t) и стабилизироваться до атмосферного давления (линия 1208). Кроме того, испытание на утечку может быть прервано (линия 1202). В частности, контроллер двигателя может не обнаруживать утечки в топливной системе на основании параметров первого спада вакуума в топливном баке (между точками t и t) после первого нарастания вакуума (между точками t и t).
3
3
3
4
3
4
4
4
5
После завершения первого спада вакуума в топливном баке в момент времени t, испытание на утечку может быть выполнено повторно (линия 1202). Поэтому, в момент времени t продувочный клапан может быть снова открыт (линия 1204) для повторного создания разрежения в топливном баке от впуска двигателя (линия 1208). Фаза нарастания вакуума при испытании на утечку может продолжаться от момента времени t до момента времени t для создания предельного значения вакуума в топливном баке. Во время нарастания вакуума между t и t, отклонений давления в топливном баке не наблюдается. Соответственно, можно заключить, что вентиляционные клапаны топливного бака (которые предполагались открытыми) открыты, и закупоривания клапанов нет (линия 1206). На основании отсутствия отклонений значения давления во время нарастания вакуума при повторном испытании на утечку, в момент времени t, продувочный клапан может быть закрыт для изоляции топливного бака и начала фазы спада вакуума для испытании на утечку. Соответственно, можно начать процесс увеличения давления в топливном баке до атмосферного. Утечка в топливной системе может быть обнаружена на основании скорости спада вакуума между t и t. В частности, когда давление возрастает медленнее, чем пороговое значение (линия 1208) можно заключить об отсутствии утечки в топливной системе. Для сравнения, если скорость нарастания давления превышает пороговое значение (пунктирная линия 1212), можно заключить о наличии утечки в топливной системе.
Таким образом, испытание на утечку в топливной системе может быть выполнено до конца, и при отсутствии отклонений давления во время испытания, утечка в топливной системе может быть обнаружена на основании скорости спада вакуума. Игнорируя данные о спада вакуума в топливном баке в случае закупоривания вентиляционного клапана топливного бака, путем возврата к исходным настройкам топливной системы для повторного испытания на утечку, можно сократить ложные обнаружения положительной утечки, вызванные отклонением значения давления.
Следует понимать, что хотя в упомянутом выше примере показано обнаружение закупоривания вентиляционного клапана топливного бака на основании отклонения значения давления во время фазы нарастания вакуума, в других примерах закупоривание вентиляционного клапана топливного бака может быть обнаружено на основании отклонения давления во время фазы спада вакуума. Например, контроллер может открыть продувочный клапан, чтобы применить вакуум от впуска двигателя к топливному баку, после чего закрыть продувочный клапан для изоляции топливного бака и снятия вакуума. На основании отклонений значения давления во время первого спада вакуума, контроллер может не идентифицировать утечку в топливной системе. Далее, контроллер может выдать указание на случайное временное закрывание механического вентиляционного клапана, соединенного с топливным баком. Для сравнения, при отсутствии отклонений значения давления во время второго спада вакуума, контроллер может идентифицировать утечку в топливной системе на основании параметров второго спада вакуума. При наличии отклонения значения давления во время первого спада вакуума и после снятия вакуума, контроллер может снова открыть продувочный клапан для применения вакуума от впуска двигателя к топливному баку, а после создания вакуума закрыть продувочный клапан для повторной изоляции топливного бака. При отсутствии отклонений значения давления во время нарастания вакуума контроллер может идентифицировать утечку в топливной системе на основании третьего спада вакуума сразу же после создания вакуума.
Таким образом, отклонения в значении давления и изменения скоростей нарастания и спада вакуума во время испытания на утечку могут быть соотнесены с мгновенным и случайным закрыванием вентиляционного клапана топливного бака из-за внешних причин, например, маневров транспортного средства. При игнорировании данных из испытания на утечку в случае закупоренного клапана и повторении испытания на утечку, повышенные скорости спада вакуума, вызванные временным закупориванием клапана, не могут быть ошибочно приняты за утечку в топливной системе. При повторном испытании на утечку, надежность и точность диагностики утечки в топливной системе повышается.
Можно отметить, что описанные процедуры могут быть использованы для различных типов двигателей и/или транспортных средств. Конкретные процедуры, описанные выше, могут представлять собой один или несколько принципов обработки, такие как принцип событийного управления, управления прерываниями, многозадачный режим, многопоточный режим, и прочие. По существу, различные действия, операции или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно, или, в некоторых случаях, пропущены. Аналогично, порядок действий не является обязательным, чтобы достичь характеристик и эффекта описанных примерных вариантов выполнения, он представлен для объяснения иллюстраций и описания. Одно или более проиллюстрированных действий или функций может быть повторено в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, программируемый в машиночитаемом носителе для выполнения управляющей системой двигателя.
Специалистам в данной области понятно, что допускаются различные изменения и модификации изобретения без выхода за рамки его сущности. Например, описанная выше технология может применяться к двигателям V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитным четырехцилиндровым и другим типам двигателей. Кроме того, одна или несколько различных конфигураций системы могут быть использованы с одной или несколькими описанными диагностическими операциями.