ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА АВТОМОБИЛЯ И СПОСОБ ЕЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
AUTOMOTIVE FUEL SYSTEM AND METHOD OF ITS OPERATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к топливной системе и способам обнаружения утечек в топливной системе транспортных средств, например автомобилей с гибридным приводом.
Уровень техники
Системы снижения токсичности отработавших газов автомобиля могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы накапливать пары топлива, выделяющиеся при дозаправке топливного бака и ежедневной работе двигателя, и затем продувать накопленные пары при последующей работе двигателя. В стремлении соответствовать жестким требованиям федеральных постановлений в отношении выбросов может быть необходимо проведение периодической диагностики систем снижения токсичности отработавших газов на предмет наличия утечек, которые могут привести к выбросу паров топлива в атмосферу.
Утечка паров может быть обнаружена с помощью естественного вакуума при выключенном двигателе (EONV) в условиях выключенного зажигания, когда двигатель автомобиля не работает. В данных условиях для обнаружения утечек в топливной системе может быть с обеспечением ряда преимуществ использована взаимосвязь между температурой и увеличением вакуума. В частности, в условиях выключенного зажигания топливная система является изолированной и по мере того как топливный бак остывает в нем образуется вакуум. На протяжении длительного периода времени отслеживают нарастание вакуума, и на основании скорости последующего спада вакуума может быть обнаружена утечка в топливной системе. Другой подход для детектирования утечек в условиях выключенного зажигания представлен Сиддики в публикации патента США №8,074,627. В данном документе описан топливный насос, который используют для накопления вакуума в специальном аккумуляторе. Сохраненный вакуум затем используют для обнаружения утечек в топливной системе в условиях выключенного зажигания.
Однако изобретатели обнаружили ряд недостатков такого метода. В известных подходах температура (топливного бака) является не только регулирующим фактором, но также фактором шума. Например, подходы, основанные на естественном вакууме при выключенном двигателе, полагаются на взаимосвязь между температурой топливного бака и давлением, которая приводит к образованию вакуума в топливном баке. Однако в зависимости от того как долго двигатель автомобиля работал до начала проведения испытания на утечку (что оказывает влияние на то, как много тепла поступило от работающего двигателя к топливному баку), от температуры дорожного покрытия в месте стоянки автомобиля, а также от воздействия ветра и солнца на топливную систему результаты испытания на утечку могут быть различными. Те же самые факторы могут аналогичным образом искажать данные о давлении, собранные с помощью подхода Сиддики. Следовательно, в любом из данных подходов могут быть сделаны ложные выводы о наличии неисправностей или утечек, приводящих к ухудшению выбросов. Данная проблема может являться особенно острой в случае автомобилей с гибридным приводом, где продолжительность работы двигателя является небольшой, так что поступление тепла к топливному баку во время работы двигателя также невелико. Следовательно, падение температуры в топливном баке в условиях выключенного зажигания может быть недостаточным для образования достаточного количества естественного вакуума при выключенном двигателе для проведения испытания на утечку.
Раскрытие изобретения
Некоторые из указанных проблем могут быть решены с помощью способа эксплуатации топливной системы автомобиля, в котором при выключенном двигателе и температуре топливного бака в пределах порогового диапазона значений используют топливный насос таким образом, чтобы увеличить давление паров в топливном баке для обнаружения утечек в топливной системе. Таким образом, обнаружение утечек в топливной системе может быть произведено с уменьшенным шумовым вкладом температуры топливного бака.
Например, блок управления трансмиссией (Powertrain Control Module, PCM) может быть переведен в спящий режим при выключении двигателя (например, при выключении зажигания). PCM может быть выведен из спящего режима по истечении первого промежутка времени (например, измеряемого в часах) с момента выключения зажигания. При этом первый промежуток времени может быть достаточно продолжительным, чтобы к моменту выведения PCM из спящего режима произошла ожидаемая стабилизация температуры и давления в топливном баке. При выходе из спящего режима PCM может изолировать топливную систему и отслеживать изменения температуры и/или давления в топливном баке на протяжении второго промежутка времени, который короче первого промежутка времени (например, измеряется в секундах). Если в течение второго промежутка времени существенных изменений температуры в топливном баке не происходит (например, температура в топливном баке остается в пределах определенного диапазона значений), может быть сделан вывод, что при проведении испытания на утечку вклад температуры в шумы при проведении диагностики может быть достаточно низким (или несущественным). Следовательно, топливный насос, соединенный с топливным баком, может быть использован для запуска испытания на утечку. С помощью использования топливного насоса топливо в топливном баке перемешивается, что приводит к увеличению давления паров топлива. То есть количество молей топлива в определенном объеме паров в топливном баке увеличивается, тем самым увеличивая давление в топливном баке. После увеличения давления в топливном баке работа насоса прекращается и происходит отслеживание скорости падения давления, которую затем сравнивают с пороговым значением. Это пороговое значение может быть откалибровано на температуру в топливном баке. Кроме того, это пороговое значение может быть откалибровано так, чтобы учитывать уровень топлива, высоту над уровнем моря и тип топлива. Наличие утечек может быть выявлено и обозначено на основании более высокой скорости падения давления в топливном баке (например, быстрее пороговой скорости).
Таким образом, принципы закона идеального газа могут быть с обеспечением ряда преимуществ использованы для проведения испытания на утечки в условиях выключенного двигателя, не полагаясь при этом на температуру как на регулирующий фактор. С помощью топливного насоса, применяемого в условиях выключенного двигателя, когда температура топливного бака является стабильной, количество молей паров топлива в топливном баке может быть увеличено, и отношение между данным количеством молей паров топлива и давлением в топливном баке может быть с обеспечением ряда преимуществ использовано для обнаружения утечек в топливной системе. За счет уменьшения использования температуры как регулирующего фактора при проведении испытания на утечку в топливной системе воздействие связанных с температурой факторов шума при проведении испытания на также может быть уменьшено. Кроме того, испытание на утечку в условиях выключенного двигателя может быть с обеспечением точности и надежности проведено даже в таких автомобилях, как автомобили с гибридным приводом, где имеет место меньшее поступление тепла к топливному баку из-за редких включений двигателя. С помощью проведения активного испытания на утечку, которое основано на молярном содержании топлива в парах топлива, вместо подстраивающегося испытания на утечку, основанного на температуре паров топлива, достигают улучшения показателей проведения и завершения испытания на утечку. С помощью улучшения обнаружения утечек обеспечивают улучшение качества выбросов отработавших газов и повышают вероятность соответствия выбросов предъявляемым к ним требованиям.
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 представлено схематическое изображение топливной системы, соединенной с системой двигателя в гибридном транспортном средстве.
На Фиг.2 приведена высокоуровневая блок-схема, представляющая собой процедуру, выполняемую для определения возможности начать испытание на утечку.
На Фиг.3 приведена высокоуровневая блок-схема, представляющая собой процедуру, выполняемую для использования топливного насоса для проведения испытания на утечку.
На Фиг.4-6 показаны примеры испытаний на утечку.
Осуществление изобретения
Изобретение предназначено для выявления утечки в топливной системе, соединенной с двигателем в гибридном транспортном средстве, например топливной системе на Фиг.1. Испытание на утечку может быть выполнено при выключенном двигателе, когда температуры и давления стабильны. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять программы управления, например порядок действий, представленный на Фиг.2, чтобы подтверждать стабилизацию температур и давлений топливного бака после завершения достаточного времени после выключения двигателя. Контроллер может затем выполнить управляющую программу, например, показанную на Фиг.3, для запуска топливного насоса, чтобы активно увеличить молярное содержание топлива в свободном пространстве топливного бака, и, таким образом, повысить давление паров топлива. Утечка в топливной системе может быть выявлена по скорости последующего понижения давления в топливном баке. Пример испытаний на утечку описан на Фиг.4-6. Таким образом, утечки в топливной системе могут быть обнаружены на основании корреляции между топливом в свободном пространстве топливного бака и давлением в топливном баке, причем шумовой вклад температурного фактора из-за колебаний температуры в топливном баке будет уменьшен.
На Фиг.1 показано схематическое изображение системы 6 автомобиля с гибридным приводом, который получает тяговую мощность от системы 8 двигателя и/или от бортового устройства накопления энергии (не показано). Устройство преобразования энергии, например генератор (не показан), может поглощать энергию от движения транспортного средства и/или работы двигателя, а затем преобразовывать поглощенную энергию в энергию, подходящую 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 соединена с топливной системой 18. Топливная система 18 включает в себя топливный бак 20, соединенный с топливным насосом 21 и фильтром 22 для паров топлива (абсорбером). Во время заправки топливного бака топливо может быть накачано в транспортное средство из внешнего источника через заправочный люк 108. Топливный бак 20 может вмещать несколько вариантов топливных смесей, включая топливо с широким диапазоном концентраций спирта, такое как различные смеси этанол-бензин, включая Е10, Е85, 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 фигуре, 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, образуемые в топливном баке 20, направляются в фильтр 22 для паров топлива через трубку 31 перед выпуском во впускную систему 23 двигателя.
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 путем открывания продувочного клапана 112. Хотя на фигуре показан только один фильтр 22, следует понимать, что топливная система 18 может иметь несколько фильтров. В одном примере продувочный клапан 112 может представлять собой электромагнитный клапан, открывание или закрывание которого выполняется с помощью активации электромагнита.
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 втягивать свежий воздух в фильтр 22 во время продувки накопленных паров топлива во впускную систему 23 двигателя через продувочную линию 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 и при остановленном двигателе), чтобы воздух, не содержащий паров топлива, проходя через фильтр, вытеснялся в атмосферу. Аналогично во время продувки (например, при регенерации фильтра и при работающем двигателе) вентиляционный клапан может быть открыт, чтобы поток свежего воздуха мог вытеснить накопленные в фильтре пары топлива. В одном примере вентиляционный клапан 114 может представлять собой электромагнитный клапан, открывание или закрывание которого выполняется с помощью активации электромагнита. В частности, вентиляционный клапан может быть открыт из закрытого положения путем активации электромагнита.
Соответственно система 6 автомобиля с гибридным приводом позволяет сократить время работы двигателя благодаря использованию энергии от системы 8 двигателя в одних условиях и с помощью устройства накопления энергии при других условиях. Притом, что сокращение времени работы двигателя снижает общий выброс углеводородов из транспортного средства, это также может привести к недостаточному очищению паров топлива из системы снижения токсичности выхлопа. Для того чтобы это устранить, в трубопроводе 31 может быть установлен изолирующий клапан 110 топливного бака, таким образом, чтобы топливный бак 20 был соединен с фильтром 22 через этот клапан. Во время нормальной работы двигателя изолирующий клапан 110 может оставаться закрытым, чтобы ограничить поступление суточных испарений или испарений от «потерь при работе», направленных к фильтру 22 из топливного бака 20. Во время заправки топливом и при выбранных условиях продувки изолирующий клапан 110 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 предела механического давления в топливном баке, при котором топливный бак и другие элементы топливной системы могут быть механически повреждены), испарения заправляемого топлива могут быть выпущены в фильтр, и давление в топливном баке можно поддерживать на уровне ниже предельного значения. На изображенном примере показан изолирующий клапан 110, расположенный в трубопроводе 31, но в других вариантах реализации изолирующий клапан может быть установлен в топливном баке 20.
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, непосредственно соединенный с топливным баком, в других вариантах реализации датчик давления может быть подключен непосредственно между топливным баком 20 и фильтром 22, а именно между топливным баком и изолирующим клапаном 110. В других вариантах реализации первый датчик давления может быть расположен выше по потоку от изолирующего клапана (между изолирующим клапаном и фильтром), а второй датчик давления может быть расположен ниже по потоку от изолирующего клапана (между изолирующим клапаном и топливным баком) для оценки перепада давления на клапане. Как показано на Фиг.2-3, система управления транспортного средства может предполагать и указывать на утечку в топливной системе на основании изменений давления в топливном баке во время выполнения процедуры испытания на утечку.
К топливной системе также могут быть подключены один или несколько температурных датчиков 121 для оценки температуры топливной системы. В одном примере в качестве температуры топливной системы рассматривают температуру в топливном баке, а температурный датчик 121 представляет собой датчик температуры в топливном баке, соединенный с топливным баком 20 для оценки температуры в топливном баке. Хотя в изображенном примере температурный датчик 121 соединен с топливным баком 20 напрямую, в альтернативных вариантах реализации этот датчик может быть расположен между топливным баком и фильтром 22. Как подробно рассмотрено со ссылкой на Фиг.2-3, система управления может определять необходимость проведения программы диагностики утечек в топливной системе на основании колебаний температуры в топливном баке после выключения двигателя.
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 задаваться рабочим циклом электромагнита продувочного клапана (не показан). По существу, рабочий цикл электромагнита продувочного клапана в клапане фильтра может быть задан с помощью блока управления трансмиссией (РСМ) 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 направлении 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), чтобы предотвратить прохождение 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) или разрежения в коллекторе (Man Vac) выполняется с помощью датчика 118 MAP, соединенного с впускным коллектором 44 и сообщающегося с контроллером 12. В качестве альтернативы абсолютное давление MAP может быть получено из дополнительных режимов работы двигателя, например массового расхода воздуха (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 открывать изолирующий клапан 110 и вентиляционный клапан 114, закрывая продувочный клапан 112 фильтра (CPV), чтобы направить испарения в фильтр 22, препятствуя попаданию паров топлива во впускной коллектор.
В другом примере топливная система работает в режиме заправки (например, когда заправка топливного бака регулируется водителем), в котором контроллер 12 может открыть изолирующий клапан 110 и вентиляционный клапан 114, оставляя продувочный клапан 112 фильтра закрытым, чтобы сбросить давление в топливном баке перед осуществлением заправки топлива. Соответственно изолирующий клапан 110 может оставаться открытым во время заправки для накопления испарений в фильтре. По окончании заправки изолирующий клапан может быть закрыт.
В другом примере топливная система может работать в режиме продувки фильтра (например, при достижении температуры отключения устройства снижения токсичности выхлопа и при работающем двигателе), в котором контроллер 12 может открывать продувочный клапан 112 фильтра и вентиляционный клапан 114, закрывая изолирующий клапан 110. При этом разрежение, созданное впускным коллектором работающего двигателя, может быть использовано для всасывания 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 количество/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 количество/концентрация пара может использоваться для оценки уровня заполнения фильтра. Например, с фильтром 22 (например, ниже по потоку от фильтра) могут быть соединены один или несколько датчиков содержания кислорода (не показаны) или они могут быть расположены во впускной и/или выпускной 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 производить действия по обнаружению утечки в топливной системе 18, чтобы подтверждать отсутствие неисправности топливной системы. Соответственно действия по обнаружению утечки могут быть выполнены при работающем транспортном средстве, включая режим работающего двигателя, когда двигатель приводит в движение транспортное средство. Альтернативно действия по обнаружению утечки могут быть выполнены при неработающем транспортном средстве, включая режим выключенного двигателя, когда двигатель не приводит в движение транспортное средство.
Испытания на утечку, выполняемые при работающем двигателе, можгут включать в себя применение к топливной системе разрежения (вакуума, генерируемого работающим двигателем) от впускной системы двигателя в течение определенного промежутка времени (например, до тех пор, пока не будет достигнуто целевое значение разрежения в топливном баке), и затем изолирование топливной системы для отслеживания последующего изменения давления в топливном баке (например, скорости изменения уровня вакуума или результирующего значения давления). В частности, продувочный клапан фильтра может быть открыт для подачи в топливную систему вакуума от впускной системы, а затем, как только достигается пороговое значение разрежения топливном баке, продувочный клапан фильтра и выпускной клапан фильтра могут быть закрыты, чтобы изолировать топливный бак и отслеживать скорость выравнивания давления в топливном баке с атмосферным. Если скорость выравнивания давления превышает пороговое значение, может быть идентифицировано наличие утечки.
Испытания на утечку, выполняемые при остановленном двигателе, могут включать в себя применение естественного вакуума к изолированной топливной системе в течение определенного времени (например, пока не будет достигнуто целевое значение разрежения в топливном баке), а затем наблюдение за изменением давления в топливном баке (например, скоростью изменения давления или значением конечного давления). В частности, во время работы двигателя тепло может быть поступать от работающего двигателя к топливному баку, приводя тем самым к увеличению давления и температуры в топливном баке. Когда двигатель выключен, например, из-за выключения зажигания, выпускной клапан фильтра может быть закрыт, чтобы изолировать топливный бак. По существу, закон идеального газа, определяемый уравнением:
PV=nRT,
где Р - давление газа, V - объем газа, n - количество молей газа, Т - температура газа, a R - газовая постоянная, показывает, что изменение давления газа прямо пропорционально изменению температуры газа. Таким образом, когда топливный бак остывает, давление в топливном баке может соответственно также уменьшиться (с образованием разрежения или вакуума в топливном баке).
Так как вышеуказанное испытание на утечку основано на различиях между температурой в топливном баке и условиями окружающей среды, а также на взаимосвязи давления в топливном баке и температуры, такая проверка является в высокой степени чувствительной к колебаниям температуры. В частности, можно наблюдать высокую изменчивость температуры в топливном баке в зависимости, например, от места стоянки автомобиля (например, внутри помещения или на улице), температуры поверхности места стоянки, расположения компонентов выхлопной системы, ездового цикла автомобиля (например, движение по городу или по трассе) и т.д. По существу, на основании привычек водителя автомобиля в отношении парковки автомобиля и условий окружающей среды (например, воздействие ветра или солнца), проведение чувствительной к температуре испытания на утечку может приводить к большим или меньшим ошибкам первого ряда или второго ряда, что делает данную проверку склонной к выдаче ложных результатов о наличии или отсутствии утечек. В качестве примера, на основании температуры на месте стоянки (например, на основании того, припаркован автомобиль на улице или в помещении, на закрытом участке или на открытом участке, на горячем асфальте и пр.) при наличии утечек происходит большее изменение давления в топливном баке, что может привести к выдаче ложных положительных результатов проверки. В качестве другого примера дозаправка топливного бака холодным топливом после небольшой поездки с работающим двигателем не может привести к существенной передаче тепла топливному баку. В результате топливо не может быть прогрето в достаточной степени, чтобы образовать достаточное давление для проведения надежного испытания на утечку. В результате может быть дано ложное указание об отсутствии утечек при проведении испытания с помощью естественного вакуума при выключенном двигателе. То же самое может произойти в случае автомобиля с гибридным приводом, когда включение двигателя не происходит достаточно часто или на достаточно продолжительное время, чтобы предоставить достаточное количество тепла топливному баку для проведения испытания на утечку с помощью естественного вакуума при выключенном двигателе (EONV). Другими словами, температура может представлять собой как регулирующий фактор, так и фактор шума при проведении подобных испытаний на утечку.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что тот же самый закон идеального газа может быть использован для диагностики утечек в топливной системе путем использования молярного количества газа («n» в уравнении закона идеального газа) в качестве регулирующего фактора вместо температуры («Т» в уравнении закона идеального газа). В частности, испытание на утечку может быть проведено по истечении достаточного периода времени после выключения двигателя, когда двигатель в течение этого времени находился в выключенном состоянии без промежуточного автоматического включения. Другими словами, испытание на утечку может быть проведено после того как двигатель автомобиля был выключен в течение достаточного времени, которое позволяет температуре топливного бака стабилизироваться относительно условий окружающей среды. При этом воздействие температуры как фактора шума уменьшается. При таких условиях топливный бак 20 может быть изолирован и топливный насос 21 может быть приведен в действие для перемешивания топлива и образования паров. Увеличение количества паров приводит к увеличению молярного содержания топлива в газе («n» в уравнении закона идеального газа), что приводит к соответствующему увеличению давления в топливном баке. После того как пороговое давление было достигнуто или после того как пороговое количество паров топлива было добавлено в свободное пространство 103 топливного бака 20, топливный насос 21 может быть выключен и можно наблюдать за падением давления. Затем могут быть диагностированы утечки в топливной системе, если скорость падения давления превышает пороговое значение для идентификации утечек. Пороговая скорость может быть откалибрована для температурных условий топливного бака. Таким образом, путем проведения испытания на утечку, основанного на взаимосвязи между молярным количеством «n» газа и давлением «Р» газа, искажение результатов испытания, вызванное колебаниями температуры, может быть уменьшено и надежность испытания может быть увеличена.
Кроме того, за счет проведения активного испытания на утечку, основанного на молярном количестве топлива в парах топлива, вместо приспосабливающейся проверки, основанной на температуре паров топлива, показатели частоты проведения и завершения испытания на утечку могут быть улучшены. В частности, могут быть более успешно достигнуты целевые показатели завершения, оговоренные регулирующим органом (например, составляющие 26%).
Следует понимать, что выключение двигателя может происходить по-разному в зависимости от конфигурации системы автомобиля. Например, способ выключения двигателя может отличаться для систем автомобиля с гибридным приводом, для систем автомобиля с негибридным приводом и для систем автомобиля, предусматривающих запуск двигателя с помощью кнопки. При этом следует понимать, что указание в данном описании на выключение двигателя однозначно соответствует выключению зажигания.
В качестве первого примера в автомобилях, конфигурация которых предусматривает использование активного ключа зажигания, выключение двигателя может включать в себя выключение зажигания. По существу, в конфигурациях автомобиля с активным ключом зажигания активный ключ зажигания вставляют в замок зажигания, чтобы изменить положение прорези между первым положением, соответствующим выключенному состоянию двигателя, вторым положением, соответствующим включенному состоянию двигателя, и третьим положением, соответствующим запуску стартера. Для запуска двигателя транспортного средства ключ вставляют в замок зажигания, и прорезь изначально находится в первом положении для запуска стартера двигателя. После запуска двигателя прорезь перемещают во второе положение для передачи сигнала о том, что двигатель работает. Выключение двигателя происходит тогда, когда активный ключ зажигания используют для перемещения прорези в третье положение, после чего ключ вынимают из прорези. В результате перемещения прорези в третье положение с помощью активного ключа происходит выключение двигателя, а также выключение зажигания.
В качестве второго примера в автомобилях, конфигурация которых предусматривает использование кнопки запуска/остановки, выключение двигателя может включать в себя использование кнопки остановки. В таких системах также может использоваться ключ зажигания, вставляемый в прорезь, а также дополнительная кнопка, положение которой может быть изменено между положением запуска и положением остановки. Для запуска двигателя ключ зажигания вставляют в замок зажигания, чтобы переместить прорезь в положение «включен», и дополнительно переводят кнопку запуска/остановки в положение запуска, чтобы запустить стартер двигателя. В данном случае выключение двигателя происходит переводом кнопки запуска/остановки в положение остановки.
В качестве третьего примера в автомобилях, конфигурация которых предусматривает использование пассивного ключа зажигания, выключение двигателя может представлять собой нахождение пассивного ключа зажигания за пределами порогового расстояния от автомобиля.
Пассивный ключ зажигания может включать в себя идентификационную метку, такую как радиочастотную идентификационную метку (RFID), или устройство беспроводной связи с особым зашифрованным кодом. В таких системах вместо замка зажигания для запуска двигателя используют пассивный ключ зажигания для указания на присутствие водителя в автомобиле. Также может быть предусмотрена и кнопка запуска/остановки, положение которой может быть изменено между положением запуска и положением остановки, чтобы соответственно запустить или остановить двигатель автомобиля. Для запуска двигателя пассивный ключ зажигания должен находиться внутри автомобиля или в пределах порогового расстояния от автомобиля, и кнопка должна быть переведена в положение запуска, чтобы запустить стартер двигателя. Выключение двигателя (а также выключение зажигания) происходит при наличии пассивного ключа зажигания за пределами автомобиля или дальше, чем пороговое расстояние от автомобиля.
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 выхлопного газа, расположенный выше по потоку от устройства снижения токсичности выхлопа, датчик 128 температуры, датчик 118 давления в коллекторе и датчик 129 давления. Другие датчики, например дополнительные датчики давления, температуры, отношения воздух/топливо и состава смеси могут быть установлены в различных местах системы 6 транспортного средства. В другом примере приводы включают в себя топливную форсунку 66, изолирующий клапан 110, продувочный клапан 112, вентиляционный клапан 114, топливный насос 21 и дроссель 62.
Управляющая система 14 может включать в себя контроллер 12. Контроллер может переключаться межу спящим режимом и рабочим режимом для обеспечения энергоэффективности. 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 программами. Пример программы управления описан со ссылкой на Фиг.2-3.
Таким образом, система на Фиг.1 может обеспечивать выполнение способа идентификации утечек в топливной системе, в котором при выключенном двигателе и температуре топливного бака в пределах порогового диапазона применяют топливный насос для повышения давления паров в топливном баке, чтобы идентифицировать утечки в топливной системе.
На Фиг.2 показан порядок 200 операций для определения возможности использования топливного насоса и идентификации утечек на основании давления в топливном баке при выключенном двигателе. За счет выполнения испытания на утечку при стабилизировавшейся температуре топливного бака может быть уменьшен вклад температуры в помехи, и увеличена точность диагностики утечек.
На этапе 202 предполагается определение того, что двигатель выключен. В одном примере двигатель может быть определен как выключенный в результате выключения зажигания, если автомобиль предусматривает использование активного ключа зажигания, в результате нажатия кнопки остановки, если автомобиль предусматривает кнопку запуска/остановки зажигания, и в результате помещения пассивного ключа зажигания на расстоянии от автомобиля больше порогового, если автомобиль предусматривает использование пассивного ключа зажигания. При выключении двигателя на этапе 203 контроллер автомобиля (такой как модуль управления трансмиссией, или РСМ) может быть переведен в спящий режим для уменьшения потребления энергии бортовыми датчиками, дополнительными компонентами и проведением диагностики. Кроме того, может быть запущен таймер.
При подтверждении выключения двигателя на этапе 204 может быть определено, прошел ли с момента выключения двигателя первый промежуток времени d1 при отсутствии промежуточного автоматического включения двигателя. Например, истечение промежутка времени d1 может быть определено с помощью таймера, запущенного на этапе 203. Первый промежуток времени может представлять собой первый, более продолжительный промежуток времени, например несколько часов с момента выключения двигателя. При этом если двигатель остается выключенным в течение первого промежутка времени с момента выключения двигателя, предполагается, что температура топливного бака стабилизируется относительно условий окружающей среды, и, следовательно, давление в топливном баке также будет стабильным. Стабилизация температуры и давления топливного бака уменьшает воздействие фактора помех при проведении последующего испытания на утечку, повышая точность и надежность результатов проверки.
В частности, на этапе 204 может быть определено, что двигатель автомобиля был выключен в течение первого промежутка времени при отсутствии промежуточного автоматического запуска двигателя. Здесь автоматический запуск двигателя включает в себя случаи, когда двигатель включается автоматически и без соответствующего входного сигнала от водителя автомобиля. В качестве примера, если конфигурация автомобиля предусматривает старт-стопную систему холостого хода, автоматический запуск двигателя может включать в себя автоматический перезапуск двигателя после остановки на холостом ходу, когда рабочие параметры двигателя выходят за пределы порогового диапазона значений. Например, двигатель может быть автоматически запущен контроллером автомобиля при уменьшении заряда аккумулятора ниже порогового значения или при уменьшении давления воздуха в компрессоре ниже порогового значения. Соответственно, если двигатель автомобиля не был выключен в течение первого промежутка времени с отсутствием промежуточного автоматического запуска двигателя, на этапе 216 может быть определено, происходил ли автоматический запуск двигателя в условиях выключенного двигателя. Если да, то на этапе 218 при автоматическом запуске двигателя может быть задействован топливный насос, и на этапе 220 проведение испытания на утечку в топливной системе с выключенным двигателем может быть отменено. Повторная попытка проведения испытания на утечку в топливной системе с выключенным двигателем может быть предпринята при следующем выключении двигателя.
Возвращаясь к этапу 204, если подтвердилось, что давление и температура в топливном баке при выключенном двигателе стабилизировались, на этапе 206 процедура предусматривает выведение контроллера системы автомобиля из спящего режима по истечении первого промежутка времени. Более конкретно контроллер может быть переведен из спящего режима в активный режим. На этапе 208, после перехода контроллера в активный режим топливная система может быть изолирована или герметизирована. В частности, топливная система может включать в себя топливный бак, соединенный с фильтром для паров топлива (адсорбером), который соединен с системой впуска через продувочный клапан фильтра и далее сообщается с атмосферой через вентиляционный клапан фильтра. При этом изолирование топливной системы включает в себя закрывание как вентиляционного, так и продувочного клапанов фильтра. В одном примере для того чтобы закрыть выпускной клапан фильтра, может быть активирован электромагнит вентиляционного клапана фильтра. Аналогично для того чтобы закрыть продувочный клапан фильтра, может быть активирован электромагнит продувочного клапана фильтра.
Далее, на этапе 210 после изолирования топливной системы процедура предусматривает отслеживание температуры топливного бака в течение второго промежутка времени (d2) с момента перехода контроллера в активный режим. По существу, первый промежуток времени является более продолжительным, чем второй промежуток времени. Например, второй промежуток времени может измеряться в минутах или секундах, в то время как первый промежуток времени измеряется в часах.
На этапе 212 может быть определено, произошло ли изменение температуры или давления в топливном баке в течение второго промежутка времени и затем превышает ли данное изменение пороговую величину. В частности, можно отслеживать изменения и колебания температуры и давления в топливном баке, вызванные условиями окружающей среды. По существу, такое отслеживание может быть выполнено по истечении значительного промежутка времени с момента выключения двигателя, после которого может быть сделано предположение, что температура и давление в топливном баке являются стабильными. При этом может происходить локальное и временное изменение температуры и давления в силу изменения условий окружающей среды в месте парковки автомобиля. Например, если автомобиль припаркован на улице (без укрытия), могут наблюдаться колебания температуры и давления в топливном баке, вызванные теплой погодой в момент перехода контроллера в активный режим для проведения отслеживания.
Если изменение температуры и давления в топливном баке не превышает пороговую величину (например, температура находится в пределах порогового диапазона значений), то на этапе 214 может быть установлено, что входные условия для проведения испытания на утечку имеют место и что испытание на утечку при выключенном двигателе может быть запущено. Как подробно рассмотрено на Фиг.3, испытание на утечку при выключенном двигателе может быть проведено с помощью топливного насоса, который увеличивает давления паров в топливном баке, а затем путем передачи указания о наличии утечек в топливной системе на основании скорости последующего падения давления.
Если изменение температуры и давления в топливном баке превышает пороговую величину (то есть данные значения находятся вне порогового диапазона значений), то на этапе 216 может быть установлено, что входные условия для проведения испытания на утечку не соблюдаются и что испытание на утечку при выключенном двигателе не может быть запущено. В частности, попытка проведения испытания на утечку в текущем цикле выключенного двигателя может быть прервана, и испытание на утечку может быть предпринято повторно при следующем выключении двигателя. В качестве альтернативы контроллер может быть переведен в спящий режим и показания таймера могут быть сброшены на нуль, так что контроллер может быть снова переведен в активный режим по истечении порогового промежутка времени. После перехода в активный режим контроллер может возобновить отслеживание температуры и давления в топливном баке, и при отсутствии значительных изменений (например, изменения не превышают пороговую величину) испытание на утечку может быть запущено.
Таким образом, при выключенном двигателе, и когда температура топливного бака находится в пределах порогового диапазона значений, для обнаружения утечек в топливной системе запускают топливный насос, чтобы увеличить давление паров в топливном баке. Наличие утечек в топливной системе определяют на основании изменения давления в топливном баке после определенного времени работы топливного насоса, и когда температура в топливном баке находится в пределах порогового диапазона значений. Для сравнения при изменении температуры в топливном баке, выходящем за пределы порогового диапазона, топливный насос не используют и обнаружение утечек в топливной системе не производят.
На Фиг.3 показана процедура 300, которая представляет собой пример испытания на утечку при выключенном двигателе (выключенном зажигании), которое может быть проведено с помощью топливного насоса. Здесь наличие утечек определяют на основании соотношения между давлением в топливном баке и молярным количеством газа в свободном пространстве топливного бака, в то время как температура в топливном баке остается постоянной, как описывается уравнением закона идеального газа (PV=nRT).
На этапе 302 может быть подтверждено соблюдение входных условий для проведения испытания на утечку. Как рассмотрено со ссылкой на Фиг.2, это включает в себя подтверждение выключения двигателя, а также того, что двигатель находился в выключенном состоянии в течение первого, большего периода времени (например, измеряемого в часах) при отсутствии автоматического включения двигателя, и что по истечении первого промежутка времени, когда в течение второго, менее продолжительного промежутка времени (например, измеряемого в минутах или секундах) отслеживали температуру и давление в топливном баке, существенные колебания температуры или давления отсутствовали (например, температура в топливном баке оставалась в пределах порогового диапазона).
Если входные условия для проведения испытания на утечку не соблюдены, то на этапе 316 может быть определено, происходило ли автоматическое включение двигателя. Например, может быть определено, происходило ли автоматическое включение двигателя, когда двигатель находился в выключенном состоянии во время первого и/или второго промежутка времени. По существу, двигатель мог быть выключен водителем автомобиля и не работать. Однако двигатель мог быть включен и автоматически при отсутствии соответствующего входного сигнала от водителя при наступлении определенных условий. В качестве примера двигатель автомобиля может быть автоматически включен, когда состояние заряда аккумулятора ниже порогового значения (например, составляет менее 30%), чтобы зарядить аккумулятор. Если двигатель автомобиля был включен контроллером автомобиля автоматически, то на этапе 318 топливный насос может быть использован для подачи топлива в топливные форсунки, соединенные с цилиндрами двигателя. В этом случае на этапе 320 проведение испытания на утечку при выключенном двигателе в текущем цикле выключенного состояния двигателя может быть прервано, и попытка проведения испытания на утечку может быть предпринята повторно при следующем выключении двигателя.
При соблюдении входных условий для проведения испытания на утечку на этапе 304 процедура предусматривает использование топливного насоса, причем топливный бак является изолированным. В одном примере использование топливного насоса может включать в себя работу топливного насоса с выполнением 100% рабочего цикла. Однако в альтернативных вариантах, чтобы сэкономить энергию аккумулятора и уменьшить интенсивность шума и вибраций, топливный насос может работать с выполнением менее 100% рабочего цикла, например 50% рабочего цикла или менее. Как было рассмотрено ранее со ссылкой на Фиг.2, топливный бак может быть изолирован путем закрывания вентиляционного клапана фильтра (и продувочного клапана фильтра). За счет работы топливного насоса в условиях, когда топливный бак изолирован, топливо в топливном баке может быть перемешано с образованием паров топлива. В результате некоторое количество жидкого топлива может перейти в парообразную фазу, и молярное количество топлива в свободном пространстве топливного бака может быть увеличено. Это приведет к соответствующему увеличению давления в топливном баке.
В одном примере использование топливного насоса включает в себя работу топливного насоса в течение определенного промежутка времени, необходимого для увеличения давления паров топлива в паровоздушном пространстве топливного бака выше порогового значения. В качестве альтернативы топливный насос может работать такое время, которое необходимо для увеличения молярного количества топлива в паровоздушном пространстве топливного бака на определенную величину. Здесь величина увеличения молярного содержания (и, следовательно, продолжительности работы топливного насоса, а также увеличения давления паров топлива) может быть основана на уровне наполненности топливного бака. Например, если уровень наполненности топливного бака большой, может потребоваться больше времени для перемешивания топлива. То есть продолжительность перемешивания топлива и количество перемешенного топлива и топлива, перешедшего в парообразную фазу, могут быть увеличены. В качестве альтернативы пороговое значение давления может быть основано на давлении паров топлива.
Следует понимать, что в альтернативных вариантах реализации пороговое значение давления, до которого с помощью топливного насоса увеличивают давление паров топлива, может оставаться одинаковым для всех активных испытаний на утечку, чтобы улучшить отношение сигнала к шуму.
В альтернативном примере, так как давление в топливном баке тоже связано с количеством топлива в паровоздушном пространстве топливного бака, использование топливного насоса может включать в себя работу топливного насоса в течение времени, необходимого для увеличения давления в топливном баке до порогового значения. Это пороговое значение давления и, следовательно, продолжительность работы топливного насоса также могут быть основаны на уровне наполненности топливного бака, при этом пороговое значение давления увеличивается по мере увеличения уровня наполненности.
На этапе 306 может быть подтверждено, что давление в топливном баке соответствует пороговому уровню. Если нет, то процедура переходит к этапу 307 для передачи указания о том, что пороговое значение не было достигнуто. В частности, процедура может быть приостановлена, если по истечении определенного времени работы насоса пороговое значение давления не было достигнуто. В других вариантах, если при работе топливного насоса пороговое значение давления не было достигнуто, то на этапе 307 процедура может предусматривать выдачу уведомления о наличии утечек в топливной системе или о том, что топливный насос не работает должным образом. Ограничением времени процедуры, когда пороговое значение давления не достигнуто, можно сэкономить заряд аккумулятора.
При подтверждении достижения порогового значения давления в топливном баке на этапе 308 топливный насос может быть выключен. После прекращения работы топливного насоса по истечении определенного времени работы насоса можно наблюдать за изменением давления в топливном баке и на основании скорости изменения этого давления может быть проведена диагностика наличия утечек в топливной системе. Другими словами, падение давления в топливном баке может быть отслежено и сопоставлено с пороговым значением. Пороговая скорость падения давления может быть выбрана на основании температуры в топливном баке. Например, если температура в топливном баке повышена, пороговое значение скорости может быть больше. В других вариантах пороговое значение скорости может быть выбрано так, чтобы учесть уровень топлива и/или высоту над уровнем моря (или барометрическое давление), и/или тип топлива (например, на основании концентрации спирта в топливе).
На этапе 310 может быть определено, превышает ли скорость падения давления в топливном баке пороговое значение. Если да, то на этапе 312 может быть выдано уведомление о наличии утечек в топливной системе, например, путем установки диагностического кода. Если скорость падения давления в топливном баке меньше порогового значения, то на этапе 314 сигнала о наличии утечек в топливной системе не будет.
В некоторых вариантах при подтверждении наличия утечек процедура может далее предусматривать закрывание изолирующего клапана топливного бака (между топливным баком и фильтром) и повторное проведение испытания на утечку. Это позволяет изолировать топливную систему со стороны топливного бака во время первой проверки и изолировать топливную систему со стороны фильтра во время второй, другой проверки. Затем на основании сопоставления результатов обеих проверок может быть дано подтверждение наличия утечки.
Таким образом, утечки в топливной системе могут быть идентифицированы только в условиях, когда температура в топливном баке является стабильной. С помощью топливного насоса для перемешивания топлива для перехода из жидкой фазы в пар молярное содержание топлива в паровоздушном пространстве топливного бака может быть преднамеренно увеличено с целью повышения давления в топливном баке. При выполнении испытания на утечку в топливной системе на основании скорости последующего падения давления вероятность ложной диагностики утечек в топливной системе, связанной с колебаниями температуры топливного бака, может быть уменьшена.
В одном примере транспортное средство с гибридным приводом включает в себя двигатель, имеющий впускную систему. Транспортное средство также имеет топливную систему, включающую в себя топливный бак, фильтр для паров топлива, первый клапан, соединяющий данный фильтр с системой впуска, второй клапан, соединяющий фильтр с атмосферой, и топливный насос, соединенный с топливным баком. Датчик давления и датчик температуры соединены с топливным баком и используются для оценки давления и температуры в топливном баке соответственно. Транспортное средство также имеет систему управления с машиночитаемыми командами для перевода системы управления из спящего режима в активный режим по истечении определенного промежутка времени с момента выключения двигателя. После перехода в активный режим система управления отслеживает давление в топливном баке. Если давление в топливном баке во время отслеживания остается в пределах порогового диапазона, то система управления закрывает первый и второй клапаны, чтобы изолировать топливный бак, и использует топливный насос для увеличения давления в топливном баке. Работа топливного насоса прекращается, когда давление в топливном баке достигает порогового уровня, и на основании скорости падения давления от достигнутого порогового значения выдается уведомление о наличии утечек в топливной системе. В частности, наличие утечки подтверждается, если скорость падения давления от достигнутого порогового значения превышает пороговую скорость, причем пороговое значение давления и/или пороговое значение скорости выбирают на основании температуры в топливном баке. Например, если температура в топливном баке повышена, то пороговое значение скорости может быть больше.
Система управления также включает в себя команды не использовать топливный насос и не выдавать уведомление о наличии утечки в топливной системе, если давление в топливном баке во время отслеживания выходит за пределы порогового диапазона, или если во время отслеживания произошло автоматическое включение двигателя при отсутствии соответствующего входного сигнала от водителя.
Примеры испытаний на утечку подробно рассмотрены со ссылкой на Фиг.4-6. Обращаясь сначала к Фиг.4, пример испытания на утечку при выключенном двигателе представлен на схеме 400. В частности, линия 402 показывает, включен двигатель или нет, линия 404 показывает состояние выпускного клапана фильтра (открыт или закрыт), линия 406 показывает состояние топливного насоса (работает или выключен), линия 408 показывает статус испытания на утечку при выключенном двигателе (проводится или не проводится), а линия 410 показывает изменение давления в топливном баке на основании работы топливного насоса. На всех графиках по оси Х отложено время.
До момента времени t1 транспортное средство может работать с включенным двигателем (линия 402). Соответственно топливный насос может работать (то есть топливный насос включен) для подачи топлива в топливные форсунки цилиндров двигателя (линия 406). В это время испытание на утечку не может быть произведено (линия 408) и вентиляционный клапан фильтра может быть открыт (линия 404), чтобы ежедневно выделяемые пары или пары от эксплуатации, образованные во время работы двигателя, могли быть поглощены адсорбером топливной системы. Во время работы двигателя к топливному баку может поступать тепло от работающего двигателя, вызывая тем самым повышение температуры в топливном баке и соответствующее увеличение давления в топливном баке (линия 410).
В момент времени t1 происходит подтверждение выключения двигателя. Например, в момент времени t1 водитель автомобиля может дать указание о желании выключить двигатель, выключив зажигание с помощью перевода активного ключа зажигания в положение, соответствующее выключенному зажиганию, и вынимает ключ зажигания из прорези замка зажигания. Реагируя на выключение двигателя, контроллер автомобиля (например, модуль управления) может быть переведен в спящий режим, и топливный насос может быть выключен (линия 406). Так как двигатель был выключен, поступление тепла к топливному баку может прекратиться, и температура топливного бака может постепенно понизиться и стабилизироваться относительно условий окружающей среды. Следовательно, может наблюдаться соответствующее падение и стабилизация давления в топливном баке (линия 410).
В момент времени t2 по истечении первого (более продолжительного) промежутка времени d1 (например, через несколько часов) с момента выключения двигателя контроллер автомобиля может быть переведен в активный режим (например, переведен из спящего режима в активный режим). После перехода в активный режим контроллер может изолировать топливную систему закрыванием вентиляционного клапана фильтра (линия 404). Например, вентиляционный клапан фильтра может быть закрыт приведением в действие электромагнита вентиляционного клапана фильтра. Затем контроллер может отслеживать изменение температуры в топливном баке в течение второго, менее продолжительного, промежутка времени d2 (например, в течение нескольких минут), между моментом времени t2 и моментом времени t3. В данном примере при отсутствии существенного изменения температуры в топливном баке на протяжении второго промежутка времени d2 (то есть на основании того, что температура в топливном баке между t2 и t3 остается в пределах порогового диапазона), может быть установлено, что температура в топливном баке является стабильной, и маловероятно, что колебания температуры в топливном баке окажут отрицательное воздействие на точность испытания на утечку.
Соответственно в момент времени t3 может быть запущено испытание на утечку (линия 408). При изолированном топливном баке (линия 404) может быть задействован топливный насос, чтобы увеличить давление паров в топливном баке. В частности, перемешивание топлива в топливном баке из-за работы топливного насоса приводит к образованию паров, за счет которых происходит увеличение молярного содержания топлива в паровоздушном пространстве топливного бака. Такое увеличение давления паров топлива приводит к соответствующему увеличению давления в топливном баке (линия 410).
Работа топливного насоса может быть продолжена от t3 до t4. В момент времени t4 при достижении порогового значения давления в топливном баке топливный насос может быть выключен. Затем при изолированной топливной системе можно наблюдать за скоростью падения давления в топливном баке от достигнутого порогового значения давления. Ожидаемая скорость падения давления может быть определена на основании (текущей) температуры в топливном баке. Если скорость падения давления соответствует или ниже ожидаемой скорости, как показано линией 410 (сплошная линия), наличие утечек в топливной системе не может быть подтверждено. Однако если скорость падения давления выше ожидаемой скорости, как показано линией 412 (прерывистая линия), может быть подтверждено наличие утечки в топливной системе, и может быть выдано соответствующее указание установкой соответствующего диагностического кода.
Другой пример проведения испытания на утечку при выключенном двигателе представлен на схеме 500 на Фиг.5. В частности, линия 502 показывает, включен двигатель или выключен, линия 504 показывает состояние выпускного клапана фильтра (открыт или закрыт), линия 506 показывает состояние топливного насоса (работает или выключен), линия 508 показывает статус испытания на утечку при выключенном двигателе (проводится или не проводится), а линия 510 показывает изменения давления в топливном баке на основании работы топливного насоса. На всех графиках по оси Х отложено время.
Здесь, как и в примере на Фиг.4, до момента времени t11 транспортное средство может работать с включенным двигателем (линия 502), а также с задействованным топливным насосом для подачи топлива в топливные форсунки цилиндров двигателя (линия 506). В это время испытание на утечку не может быть произведено (линия 508), и вентиляционный клапан фильтра может быть открыт (линия 504), чтобы ежедневно выделяемые пары или пары от эксплуатации, образованные во время работы двигателя, могли быть поглощены фильтром топливной системы. От работающего двигателя к топливному баку поступает тепло, которое до момента времени t11 может вызывать увеличение температуры в топливном баке и соответственно увеличение давления в топливном баке (линия 510).
В момент времени t11 происходит подтверждение выключения двигателя. Реагируя на выключение двигателя, контроллер автомобиля может быть переведен в спящий режим и топливный насос может быть выключен (линия 506). Так как двигатель был выключен, поступление тепла к топливному баку может прекратиться, и температура топливного бака постепенно стабилизируется относительно условий окружающей среды, с соответствующим падением и стабилизацией давления в топливном баке (линия 510). При этом в данном примере из-за особенностей места стоянки транспортного средства, а также особенностей окружающей среды в зоне стоянки температура поверхности, на которой припаркован автомобиль, может быть повышенной, что приводит к постепенному увеличению температуры и давления в топливном баке.
В момент времени t12 по истечении первого промежутка времени d1 с момента выключения двигателя контроллер автомобиля может быть переведен в активный режим, и топливная система может быть изолирована закрыванием вентиляционного клапана фильтра (линия 504). Затем контроллер может отслеживать изменение температуры в топливном баке в течение второго промежутка времени d2, между t12 и t13. В данном примере температура и давление в топливном баке могут продолжать увеличиваться во время стоянки транспортного средства. Это может происходить в силу особенностей места стоянки, а также из-за особенностей условий окружающей среды. При значительном увеличении температуры в топливном баке на протяжении второго промежутка времени d2 (то есть из-за того, что температура в топливном баке между t12 и t13 выходит за пределы порогового диапазона) может быть установлено, что температура в топливном баке является нестабильной и что может произойти искажение результатов испытания на утечку из-за колебаний температуры в топливном баке. Соответственно в момент времени t13 испытание на утечку при выключенном двигателе не производят (линия 508). В частности, проведение испытания на утечку прерывают для данного цикла выключенного состояния автомобиля, и попытку повторяют снова при последующем выключении двигателя.
Еще один пример проведения испытания на утечку при выключенном автомобиле представлен на схеме 600 на Фиг.6. В частности, линия 602 показывает, включен двигатель или выключен, линия 604 показывает состояние выпускного клапана фильтра (открыт или закрыт), линия 606 показывает состояние топливного насоса (работает или выключен), линия 608 показывает статус испытания на утечку при выключенном двигателе (проводится или не проводится), а линия 610 показывает изменение давления в топливном баке на основании работы топливного насоса. На всех графиках по оси Х отложено время.
Здесь, как и в примерах на Фиг.4-5, до момента времени t21 транспортное средство может работать с включенным двигателем (линия 602), а также с задействованным топливным насосом для подачи топлива в топливные форсунки цилиндров двигателя (линия 606). В это время испытание на утечку не может быть произведено (линия 608), и вентиляционный клапан фильтра открыт (линия 604), чтобы ежедневно выделяемые пары или пары от эксплуатации, образованные во время работы двигателя, могли быть поглощены фильтром топливной системы. Поступление тепла от работающего двигателя к топливному баку до момента времени t21 может привести к увеличению температуры в топливном баке и соответственно увеличению давления в топливном баке (линия 610).
В момент времени t21 происходит подтверждение выключения двигателя. Реагируя на выключение двигателя контроллер автомобиля может быть переведен в спящий режим, и топливный насос может быть выключен (линия 606). Так как двигатель был выключен, поступление тепла к топливному баку может прекратиться, и температура топливного бака может постепенно стабилизироваться относительно условий окружающей среды, с соответствующим падением и стабилизацией давления в топливном баке.
В момент времени t22 по истечении первого промежутка времени d1 с момента выключения двигателя, контроллер автомобиля может быть переведен в активный режим, и топливная система может быть изолирована закрыванием вентиляционного клапана фильтра (линия 604). Затем контроллер может отслеживать изменение температуры в топливном баке в течение второго промежутка времени d2, между t22 и 123. В данном примере температура и давление в топливном баке во время второго промежутка времени остаются стабильными. В то же самое время состояние аккумулятора транспортного средства (который может представлять собой тот же самый аккумулятор, который соединен с двигателем топливного насоса, или может представлять собой другой аккумулятор) может быть отслежено контроллером автомобиля (не показан). Между моментами времени t22 и t23 контроллер может обнаружить низкий заряд аккумулятора и включить двигатель. Например, если в транспортном средстве предусмотрена выборочная деактивация при наличии условий холостой остановки и автоматический перезапуск при наличии условий для перезапуска, между t22 и t23 может произойти автоматическое включение двигателя (линия 602). В частности, как показано линией 603, двигатель может быть включен автоматически даже при отсутствии соответствующего входного сигнала от водителя. Например, двигатель может быть автоматически включен при падении заряда аккумулятора ниже порогового уровня. В результате автоматического включения двигателя топливный насос также может быть включен для подачи топлива работающему двигателю (линия 606). Кроме того, при низком заряде аккумулятора проведение испытания на утечку может не проводиться (линия 608).
В альтернативном варианте реализации двигатель может быть включен при наличии других условий для перезапуска (например, из-за падения давления в компрессоре ниже порогового значения). Здесь при автоматическом включении двигателя при отслеживании температуры в топливном баке может быть установлено, что температура в топливном баке может не оставаться стабильной, и, следовательно, может произойти искажение результатов испытания на утечку из-за колебаний температуры в топливном баке (например, из-за поступления тепла от работающего двигателя к топливному баку). Соответственно в момент времени t23 испытание на утечку при выключенном двигателе не производится (линия 608). В частности, проведение испытания на утечку для данного цикла выключенного состояния двигателя не производят и повторяют попытку при последующем выключении двигателя.
Таким образом, с помощью топливного насоса, включаемого для увеличения количества паров топлива в топливном баке, и, следовательно, для увеличения давления в топливном баке в качестве регулирующего фактора для обнаружения утечек в топливной системе вместо температуры может быть использовано молярное содержание топлива в паре на основании принципов закона идеального газа. С помощью проведения испытания на утечку только в условиях, когда температура и давление в топливном баке являются стабильными, может быть уменьшена противоречивость результатов проверки, вызываемая колебаниями температуры. За счет того, что проверку основывают на соотношении между содержанием газа и давлением газа, активное испытание на утечку при выключенном двигателе может быть проведено независимо от образования тепла в двигателе и независимо от того, поступало ли тепло к топливному баку или нет. За счет проведения активного испытания на утечку, основанного на молярном содержании топлива в парах, вместо приспосабливающейся проверки, основанной на температуре паров топлива, могут быть улучшены показатели частоты проведения и завершения испытания на утечку. Это улучшает показатели обнаружения утечек в автомобилях с гибридным приводом, в которых время работы двигателя является небольшим. Кроме того, за счет исключения температуры как фактора помех из диагностики, ее надежность может быть улучшена. Кроме того, так как для создания давления в топливной системе для проведения испытания на утечку используют уже имеющийся в системе топливный насос, может быть достигнут ряд преимуществ, связанных с уменьшением количества компонентов. Кроме того, в результате улучшения надежности испытания на утечку могут быть улучшены показатели выбросов отработавших газов.
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, 1-4, 1-6, 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.