专利名称: | 用于改进滤罐吹扫的系统和方法 | ||
专利名称(英文): | For improved filtering tank purge system and method | ||
专利号: | CN201610016024.5 | 申请时间: | 20160111 |
公开号: | CN105781805A | 公开时间: | 20160720 |
申请人: | 福特环球技术公司 | ||
申请地址: | 美国密歇根州 | ||
发明人: | R·D·珀西富尔; J·N·阿勒瑞 | ||
分类号: | F02M25/08 | 主分类号: | F02M25/08 |
代理机构: | 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 | 代理人: | 赵志刚; 董巍 |
摘要: | 本发明提供用于控制增压发动机中的燃料蒸气滤罐的吹扫操作的系统和方法。一种方法包括经由抽气泵吹扫来自燃料蒸气滤罐的储存的燃料蒸气到压缩机的入口,同时绕过滤罐吹扫阀,所述抽气泵通过不同的通道流体地联接到燃料蒸气滤罐,且通过抽气泵的运动流通过截止阀调节。响应操作员踩加速器踏板事件,截止阀暂时闭合,从而中断吹扫操作。 | ||
摘要(英文): | Systems and methods are provided for controlling a purging operation of a fuel vapor canister in a boosted engine. One method comprises purging stored fuel vapors from the fuel vapor canister to an inlet of the compressor via an ejector while bypassing a canister purge valve, the ejector being fluidically coupled to the fuel vapor canister by a distinct passage and motive flow through the ejector being regulated by a shut-off valve. The shut-off valve is temporarily closed in response to an operator tip-in event to discontinue the purging operation. |
1.一种用于增压发动机的方法,其包括: 在增压条件期间, 使储存的燃料蒸气从滤罐流动到抽气泵中,所述流动绕过滤罐 吹扫阀且通过被安置在所述抽气泵上游的截止阀调节,所述截止阀即 SOV;且 响应操作员踩加速器踏板事件, 关闭所述SOV;且 中断储存的燃料蒸气从所述滤罐到所述抽气泵中的所述流动。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在增压条件期间,当所述SOV 打开且存在通过所述抽气泵的运动流时,储存的燃料蒸气从所述滤罐流 动到所述抽气泵。
3.根据权利要求1所述的方法,进一步包括,在非增压条件期间, 关闭所述SOV、打开所述滤罐吹扫阀且使储存的燃料蒸气经由所述滤罐 吹扫阀从所述滤罐流动到发动机进气中,所述流动绕过所述抽气泵。
4.根据权利要求3所述的方法,其中在非增压条件期间,储存的燃 料蒸气从所述滤罐经由所述滤罐吹扫阀内的阀和音速扼流件流动,所述 音速扼流件在所述罐吹扫阀中邻近所述阀被安置。
5.根据权利要求3所述的方法,其中所述SOV为连续可变阀。
6.根据权利要求3所述的方法,其中在增压条件期间,当歧管压力 高于所述滤罐中的压力时,储存的燃料蒸气的所述流动绕过所述滤罐吹 扫阀。
7.根据权利要求6所述的方法,进一步包括在增压条件期间,当歧 管压力低于所述滤罐中的所述压力时,打开所述滤罐吹扫阀且使额外的 储存的燃料蒸气经由所述滤罐吹扫阀流动。
8.根据权利要求7所述的方法,其中仅当满足吹扫条件时,额外的 储存的燃料蒸气从所述滤罐经由所述滤罐吹扫阀流动。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述吹扫条件包括所述滤罐的 碳氢化合物负荷高于阈值负荷、排放装置的温度高于阈值温度以及自前 一吹扫操作过程以来消逝了车辆和/或发动机操作的阈值持续时间中的一 个或多个。
10.根据权利要求1所述的方法,进一步包括响应所述操作员踩加速器 事件不经由所述滤罐吹扫阀流动储存的燃料蒸气。
11.一种用于增压发动机的方法,其包括: 在增压条件期间, 关闭滤罐吹扫阀,即CPV; 调整被安置在压缩机旁通通道中的抽气泵上游的截止阀的开口,该 截止阀即SOV;且 使燃料蒸气从滤罐只流动到所述抽气泵,所述流动通过所述SOV 调节并绕过所述CPV;以及 在非增压条件期间, 关闭所述SOV; 打开所述CPV;且 使燃料蒸气从所述滤罐只流动到所述CPV,所述流动绕过所述抽 气泵。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述CPV基于满足的一个或 多个吹扫条件被打开,所述吹扫条件包括所述滤罐的碳氢化合物负荷高 于阈值负荷、排放装置的温度高于阈值温度以及在前一吹扫操作后消逝 比阈值持续时间更长的持续时间中的一个或多个。
13.根据权利要求11所述的方法,进一步包括,响应操作员踩加速 器踏板,关闭所述SOV和所述CPV中的每个。
14.根据权利要求11所述的方法,进一步包括,响应发动机冷启动, 关闭所述SOV和所述CPV中的每个。
15.一种用于发动机的系统,其包括: 进气歧管; 进气节气门; 包括压缩机的增压装置,所述压缩机被安置在所述进气节气门上游 的进气通道中; 包括电磁阀和音速扼流件的滤罐吹扫阀,所述音速扼流件紧接着联 接在所述电磁阀的下游; 所述音速扼流件的入口,其被流体地联接到所述电磁阀的出口; 所述音速扼流件的出口,其被流体地联接到所述进气歧管,所述音 速扼流件的所述出口被联接到所述进气节气门下游的所述进气歧管; 被联接在压缩机旁通通道中的抽气泵,所述压缩机旁通通道包括截 止阀; 经由不同的通道与所述滤罐吹扫阀的入口和所述抽气泵的吸入端口 中的每个流体地连通的燃料蒸气滤罐; 所述抽气泵的运动入口,其被联接到所述压缩机下游的所述进气通 道; 所述抽气泵的运动出口,其被联接到所述压缩机上游的所述进气通 道;以及 控制器,其带有在永久存储器中的且通过处理器可执行的指令,以 用于: 在增压条件期间, 调整所述截止阀的位置以在所述抽气泵处生成真空,该截止阀 即SOV; 使储存的燃料蒸气从所述燃料蒸气滤罐流动到所述抽气泵的所 述吸入端口中,所述流动绕过所述滤罐吹扫阀;且 在操作员踩加速器踏板事件期间,通过关闭所述SOV而不管所 述SOV的所述位置。
16.根据权利要求15所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指 令,以用于在当所述进气歧管中的压力高于所述燃料蒸气滤罐中的压力 的增压条件期间,关闭所述滤罐吹扫阀中的所述电磁阀。
17.根据权利要求16所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指 令,以用于在当所述进气歧管中的所述压力低于所述燃料蒸气滤罐中的所 述压力的增压条件期间,打开所述滤罐吹扫阀中的所述电磁阀。
18.根据权利要求17所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指 令,以用于响应所述操作员踩加速器踏板事件,关闭所述滤罐吹扫阀中的 所述电磁阀。
19.根据权利要求18所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指令 以用于,在非增压条件期间,调整所述SOV到完全闭合的位置并打开所述 滤罐吹扫阀中的所述电磁阀,以实现经由所述滤罐吹扫阀中的所述电磁阀 和所述音速扼流件的来自所述燃料蒸气滤罐的储存的燃料蒸气的吹扫。
20.根据权利要求19所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指 令,以用于在操作员释放加速器踏板期间,打开所述SOV并关闭所述滤罐 吹扫阀中的所述电磁阀。
1.一种用于增压发动机的方法,其包括: 在增压条件期间, 使储存的燃料蒸气从滤罐流动到抽气泵中,所述流动绕过滤罐 吹扫阀且通过被安置在所述抽气泵上游的截止阀调节,所述截止阀即 SOV;且 响应操作员踩加速器踏板事件, 关闭所述SOV;且 中断储存的燃料蒸气从所述滤罐到所述抽气泵中的所述流动。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在增压条件期间,当所述SOV 打开且存在通过所述抽气泵的运动流时,储存的燃料蒸气从所述滤罐流 动到所述抽气泵。
3.根据权利要求1所述的方法,进一步包括,在非增压条件期间, 关闭所述SOV、打开所述滤罐吹扫阀且使储存的燃料蒸气经由所述滤罐 吹扫阀从所述滤罐流动到发动机进气中,所述流动绕过所述抽气泵。
4.根据权利要求3所述的方法,其中在非增压条件期间,储存的燃 料蒸气从所述滤罐经由所述滤罐吹扫阀内的阀和音速扼流件流动,所述 音速扼流件在所述罐吹扫阀中邻近所述阀被安置。
5.根据权利要求3所述的方法,其中所述SOV为连续可变阀。
6.根据权利要求3所述的方法,其中在增压条件期间,当歧管压力 高于所述滤罐中的压力时,储存的燃料蒸气的所述流动绕过所述滤罐吹 扫阀。
7.根据权利要求6所述的方法,进一步包括在增压条件期间,当歧 管压力低于所述滤罐中的所述压力时,打开所述滤罐吹扫阀且使额外的 储存的燃料蒸气经由所述滤罐吹扫阀流动。
8.根据权利要求7所述的方法,其中仅当满足吹扫条件时,额外的 储存的燃料蒸气从所述滤罐经由所述滤罐吹扫阀流动。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述吹扫条件包括所述滤罐的 碳氢化合物负荷高于阈值负荷、排放装置的温度高于阈值温度以及自前 一吹扫操作过程以来消逝了车辆和/或发动机操作的阈值持续时间中的一 个或多个。
10.根据权利要求1所述的方法,进一步包括响应所述操作员踩加速器 事件不经由所述滤罐吹扫阀流动储存的燃料蒸气。
11.一种用于增压发动机的方法,其包括: 在增压条件期间, 关闭滤罐吹扫阀,即CPV; 调整被安置在压缩机旁通通道中的抽气泵上游的截止阀的开口,该 截止阀即SOV;且 使燃料蒸气从滤罐只流动到所述抽气泵,所述流动通过所述SOV 调节并绕过所述CPV;以及 在非增压条件期间, 关闭所述SOV; 打开所述CPV;且 使燃料蒸气从所述滤罐只流动到所述CPV,所述流动绕过所述抽 气泵。
12.根据权利要求11所述的方法,其中所述CPV基于满足的一个或 多个吹扫条件被打开,所述吹扫条件包括所述滤罐的碳氢化合物负荷高 于阈值负荷、排放装置的温度高于阈值温度以及在前一吹扫操作后消逝 比阈值持续时间更长的持续时间中的一个或多个。
13.根据权利要求11所述的方法,进一步包括,响应操作员踩加速 器踏板,关闭所述SOV和所述CPV中的每个。
14.根据权利要求11所述的方法,进一步包括,响应发动机冷启动, 关闭所述SOV和所述CPV中的每个。
15.一种用于发动机的系统,其包括: 进气歧管; 进气节气门; 包括压缩机的增压装置,所述压缩机被安置在所述进气节气门上游 的进气通道中; 包括电磁阀和音速扼流件的滤罐吹扫阀,所述音速扼流件紧接着联 接在所述电磁阀的下游; 所述音速扼流件的入口,其被流体地联接到所述电磁阀的出口; 所述音速扼流件的出口,其被流体地联接到所述进气歧管,所述音 速扼流件的所述出口被联接到所述进气节气门下游的所述进气歧管; 被联接在压缩机旁通通道中的抽气泵,所述压缩机旁通通道包括截 止阀; 经由不同的通道与所述滤罐吹扫阀的入口和所述抽气泵的吸入端口 中的每个流体地连通的燃料蒸气滤罐; 所述抽气泵的运动入口,其被联接到所述压缩机下游的所述进气通 道; 所述抽气泵的运动出口,其被联接到所述压缩机上游的所述进气通 道;以及 控制器,其带有在永久存储器中的且通过处理器可执行的指令,以 用于: 在增压条件期间, 调整所述截止阀的位置以在所述抽气泵处生成真空,该截止阀 即SOV; 使储存的燃料蒸气从所述燃料蒸气滤罐流动到所述抽气泵的所 述吸入端口中,所述流动绕过所述滤罐吹扫阀;且 在操作员踩加速器踏板事件期间,通过关闭所述SOV而不管所 述SOV的所述位置。
16.根据权利要求15所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指 令,以用于在当所述进气歧管中的压力高于所述燃料蒸气滤罐中的压力 的增压条件期间,关闭所述滤罐吹扫阀中的所述电磁阀。
17.根据权利要求16所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指 令,以用于在当所述进气歧管中的所述压力低于所述燃料蒸气滤罐中的所 述压力的增压条件期间,打开所述滤罐吹扫阀中的所述电磁阀。
18.根据权利要求17所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指 令,以用于响应所述操作员踩加速器踏板事件,关闭所述滤罐吹扫阀中的 所述电磁阀。
19.根据权利要求18所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指令 以用于,在非增压条件期间,调整所述SOV到完全闭合的位置并打开所述 滤罐吹扫阀中的所述电磁阀,以实现经由所述滤罐吹扫阀中的所述电磁阀 和所述音速扼流件的来自所述燃料蒸气滤罐的储存的燃料蒸气的吹扫。
20.根据权利要求19所述的系统,其中所述控制器包括进一步的指 令,以用于在操作员释放加速器踏板期间,打开所述SOV并关闭所述滤罐 吹扫阀中的所述电磁阀。
翻译:技术领域
本公开涉及用于改进来自燃料蒸气滤罐的燃料蒸气的吹扫的系统 和方法。
背景技术
车辆燃料系统包括蒸发排放控制系统,其经设计以减少释放到大 气的燃料蒸气的释放。例如,来自燃料箱的蒸发的碳氢化合物(HC) 可储存在包装有吸附剂的燃料蒸气滤罐中,该吸附剂吸附并储存蒸气。 在稍后的时间里,当发动机在操作时,蒸气排放控制系统可允许蒸气 被吹扫到发动机进气歧管中以作为燃料使用。
来自燃料蒸气滤罐的燃料蒸气的吹扫可包括打开联接到燃料蒸气 滤罐和进气歧管之间的导管的滤罐吹扫阀。在吹扫操作期间,进气歧 管中的真空或负压可抽吸空气通过燃料蒸气滤罐,从而使得能够进行 燃料蒸气从滤罐的脱附。这些脱附的燃料蒸气可流动通过滤罐吹扫阀 进入进气歧管中。正因如此,滤罐吹扫阀可经由安置在滤罐吹扫阀中 的阀和进气歧管之间的音速扼流件(sonicchoke)来调节流到进气歧管 中的燃料蒸气的流动。因此,音速扼流件可充当阀和进气歧管之间的 吹扫路径中的流量限制器。
在增压发动机中,在当压缩机可操作的增压条件期间,进气歧管 可具有正压。这里,被联接在压缩机旁通通道中的抽吸器可生成真空, 其可用于从燃料蒸气滤罐抽取储存的燃料蒸气。然而,因为滤罐吹扫 阀中的音速扼流件会过多地限制流到抽吸器的吸入端口的滤罐吹扫 流,所以通过抽吸器的吹扫流会较低。因此,就吹扫燃料蒸气滤罐而 言,抽吸器的性能会由于流动路径中的音速扼流件的存在而被严重地 减弱。
Stephani在DE102011084539中示出一种示例方法,其示出改进的 吹扫操作。这里,被联接在压缩机旁通通道中的抽吸器直接与燃料蒸 气滤罐连通,致使燃料蒸气从燃料蒸气滤罐被吹扫到抽吸器而不流动 通过滤罐吹扫阀。通过将燃料蒸气滤罐直接联接到抽吸器,滤罐吹扫 阀中的音速扼流件的计量效果可被避开。压缩机旁通通道中的分流阀 调节通过抽吸器的流量且因此调节燃料蒸气滤罐的吹扫。
发明人这里已经意识到上述方法的潜在问题。举例来说,瞬时发 动机条件可受到滤罐的吹扫以及压缩机旁通流的不利影响。这可具有 负面后果,其包括发动机功率和效率的损耗,以及燃烧不稳定性的增 加。进一步地,DE102011084539中的方法主要在当抽吸器可生成真空 以抽取吹扫的燃料蒸气的非空转条件期间被使用。因此,空转条件期 间的歧管真空会不益于滤罐吹扫。
发明内容
发明人这里已经意识到上述问题并已经确定一种方法以至少部分 解决问题。在一种示例方法中,一种用于增压发动机的方法包括在增 压条件期间,使储存的燃料蒸气从滤罐流动到抽气泵(ejector)中,所述 流动绕过滤罐吹扫阀并通过被安置在抽气泵上游的截止阀(SOV)调 节,且响应操作员踩加速器踏板事件关闭SOV,并中断储存的燃料蒸 气从滤罐到抽气泵中的流动。因此,通过在瞬时发动机条件期间至少 暂时关闭SOV,可实现改进的发动机性能。
在另一种示例方法中,一种方法包括,在增压条件期间,关闭滤 罐吹扫阀(CPV)、调整被安置在压缩机旁通通道中的抽气泵上游的 截止阀(SOV)的开口,且使燃料蒸气从滤罐只流动到抽气泵,所述 流动通过SOV调节并绕过CPV,以及在非增压条件期间,关闭SOV、 打开CPV且使燃料蒸气从滤罐只流动到CPV,所述流动绕过抽气泵。 这样,滤罐可在增压以及非增压条件期间被吹扫。
例如,增压发动机可包括被安置在压缩机旁通通道中的抽气泵, 所述压缩机旁通通道被流体地联接到燃料蒸气滤罐。增压发动机也可 包括滤罐吹扫阀,其包括阀和音速扼流件。阀可为电磁阀。进一步地, 音速扼流件可被安置在单个共用外壳内在滤罐吹扫阀中的阀的下游或 邻近该阀被安置。滤罐吹扫阀中的音速扼流件的出口可被流体地联接 到进气歧管。
燃料蒸气滤罐可经由不同且独立的通道与滤罐吹扫阀的入口和抽 气泵的吸入端口中的每个连通。正因如此,来自燃料蒸气滤罐的储存 的燃料蒸气可被直接吹扫到抽气泵而不流动通过滤罐吹扫阀。通过抽 气泵的运动流可通过被联接到压缩机旁通通道的截止阀控制。截止阀 也可通过控制运动流来调节通过抽气泵的吹扫流。在增压条件期间, 截止阀可被调整到大部分打开(或完全打开)的位置且由于压缩机旁 通通道中的压缩空气的流动,抽气泵可生成真空。该抽气泵真空可从 燃料蒸气滤罐抽取储存的蒸气到压缩机的入口中。这里,燃料蒸气可 从燃料蒸气滤罐直接流到抽气泵,同时绕过滤罐吹扫阀。在非增压条 件期间,进气歧管中的真空可被应用到滤罐吹扫阀且储存的燃料蒸气 可经由阀和音速扼流件从燃料蒸气滤罐被抽取到进气歧管中从而绕过 抽气泵。因此,燃料蒸气滤罐可在增压和非增压发动机条件期间被吹 扫。响应踩加速器踏板事件,压缩机旁通通道中的截止阀可被调整到 更闭合的位置以实现增压水平的迅速提升。因此,当截止阀闭合时, 由于抽气泵不可生成任何真空,来自燃料蒸气滤罐的吹扫可在瞬时发 动机条件期间被暂时中断。
这样,储存在燃料蒸气滤罐中的燃料蒸气可在涡轮增压发动机的 增压及非增压条件期间被吹扫。通过将抽气泵直接联接到燃料蒸气滤 罐,经由滤罐吹扫阀的吹扫路径中的音速扼流件可被避开,且流到压 缩机入口的吹扫流速可被提高。正因如此,在存在或不存在发动机增 压的情况下,可吹扫罐的燃料蒸气。进一步地,通过基于发动机条件 经由截止阀控制压缩机旁通流和抽气泵真空,发动机性能可被提高。 总的来说,车辆燃料经济和排放达标率可改进。
应该理解,上述发明内容经提供以简化的形式引入在下面的具体实 施方式中进一步描述的概念选择。其并不为了识别所要求的主题的关键 或重要的特征,所述主题的范围通过随附的权利要求唯一限定。此外, 所要求的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中的任何缺点的实 施方式。
附图说明
图1是根据本公开的示例发动机系统的示意性描述,所述示例发 动机系统包括示例三端口滤罐吹扫阀。
图2呈现高级流程图,其示出在图1的示例发动机系统中的增压 和非增压条件期间的吹扫流。
图3描述当图1的示例发动机系统中的滤罐压力高于进气歧管中 的压力时的增压条件期间的吹扫流的高级流程图。
图4是用于操作联接到图1的示例发动机系统中的抽吸器的截止 阀的高级流程图。
图5描述用于吹扫图1的示例发动机系统中的燃料蒸气滤罐的示 例操作。
图6呈现当抽吸器联接到音速扼流件时以及当抽吸器绕过音速扼 流件时通过抽吸器的流速之间的比较。
图7是根据本公开的带有用于蒸发排放的可替换布局的示例发动 机系统的示意性描述。
图8示出高级流程图,其示出在图7的发动机系统中的增压和非 增压条件期间的吹扫流。
图9描述当图7的示例发动机系统中的滤罐压高于进气歧管中的 压力时用于增压条件期间的吹扫流的高级流程图。
图10呈现用于操作图7的示例发动机系统中的截止阀和滤罐吹扫 阀的高级流程图。
图11是图7的示例发动机系统的示例吹扫操作。
具体实施方式
下面的详细描述涉及用于改进被包括在发动机系统(诸如图1的发 动机系统)中的燃料蒸气滤罐的吹扫的系统和方法。发动机系统可为包 括涡轮机和压缩机的增压发动机。燃料蒸气滤罐可经由滤罐吹扫阀被联 接到发动机进气,滤罐吹扫阀包括被装纳在滤罐吹扫阀的共用容器内的 电磁阀和音速扼流件。燃料蒸气滤罐中储存的燃料蒸气可经由两个路径 被吹扫到发动机的进气中。在非增压条件期间,燃料蒸气可经由电磁阀 并通过滤罐吹扫阀的音速扼流件被吹扫到进气歧管中(图2)。在增压条 件期间,来自燃料蒸气滤罐的燃料蒸气可通过滤罐吹扫阀的电磁阀被吹 扫,从而避开音速扼流件,进入被联接到围绕压缩机的旁通通道的抽吸 器中(图2)。这里,燃料蒸气可以被输送到压缩机的入口,且之后到进 气歧管中。被联接在压缩机旁通通道中的截止阀可经调整以使得实现经 由抽吸器的吹扫流(图4)。进一步,如果燃料蒸气滤罐的压力高于进气 歧管压力,则吹扫的燃料蒸气也可经由音速扼流件直接流到进气歧管中 (图3)。图5基于各种发动机和滤罐条件描述示例吹扫操作。正因如此, 通过直接联接抽吸器到电磁阀的出口,并绕过音速扼流件,增加的吹扫 速率可经由抽吸器获得(图6)。可替换的发动机实施例可包括将抽吸器 的吸入端口直接流体地联接到燃料蒸气滤罐(图7),且在联接中不包括 滤罐吹扫阀。这里,燃料蒸气滤罐可与抽吸器和滤罐吹扫阀中的每个流 体地连通。燃料蒸气滤罐中储存的燃料蒸气可基于发动机条件经由两种 路径被吹扫到发动机的进气中(图8和图9)。类似于图1的示例发动机 系统,通过抽吸器的运动流速以及抽吸器真空可通过围绕压缩机的旁通 通道中的截止阀调节。滤罐吹扫阀和旁通通道中的截止阀可基于各种瞬 时发动机条件被激活打开或关闭(图10)。在图11中描述用于图7的可 替换实施例的示例吹扫操作。这样,可增强滤罐吹扫。
现在参照图1,其示出可被包括在机动车辆中的示例发动机系统100 的各方面。发动机系统经配置以用于燃烧其至少一个组件中积聚的燃料 蒸气。发动机系统100包括在102处大体描述的多汽缸内燃发动机,其 可推进机动车辆。发动机102可至少部分通过包括控制器112的控制系 统以及通过车辆操作员130经由输入装置132的输入控制。在该示例中, 输入装置132包括加速踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板 位置传感器134。
发动机102包括沿进气通道142流体地联接到进气歧管144的进气 节气门165。空气可从空气进气系统(AIS)进入进气通道142,所述空 气进气系统包括与车辆的环境连通的空气洁净器133。进气节气门165 可包括节流板192。在该特定示例中,节流板192的位置可通过控制器 112经由提供到包括有进气节气门165的电动马达或致动器的信号变化, 该配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。在该方式中,进气节气门 165可经操作以改变提供到进气歧管144和其中的多个汽缸的进气空气。
大气压力传感器196可以被联接在进气通道142的入口处以用于提 供关于大气压(BP)的信号。歧管空气压力传感器162可联接到进气歧 管144以用于提供关于歧管空气压力(MAP)的信号到控制器112。节 气门入口压力传感器161可在进气节气门165上游紧接着联接以提供关 于节气门入口压力(TIP)或增压压力的信号。
进气歧管144经配置以供应进气空气或空气-燃料混合物到发动机 102的多个燃烧室30(也被称为汽缸30)。燃烧室30可被安置在填充有 润滑剂的曲轴箱(未示出)上方,其中燃烧室的往复运动的活塞旋转曲 轴(未示出)。燃烧室30可经由燃料喷射器66供应一种或更多种燃料。 燃料可包括汽油、醇燃料混合、柴油、生物柴油、压缩天然气等。燃料 可经由直接喷射(如图1所示)、进气道喷射、节气门阀体喷射或其中 的任何组合被供应到燃烧室。注意的是,图1描述单个燃料喷射器66, 且虽然未示出,但每个燃烧室30可与相应的燃料喷射器66联接。在燃 烧室中,燃烧可经由火花点火和/或压缩点火启动。进一步,来自燃烧室 30的排气可经由排气歧管(未示出)离开发动机102进入联接到排气通 道(未示出)的排放控制装置(未示出)中。
发动机系统100可进一步包括用于提供增压进气空气充气到进气歧 管144的压缩机114。在涡轮增压器压缩机的示例中,压缩机114可被机 械地联接到排气涡轮机(未示出)并通过排气涡轮机驱动,所述排气涡 轮机通过流自发动机的排气供以动力。排气涡轮机可以被安置在排气通 道中且可通过排气被驱动。废气门(未示出)被联接在涡轮增压器的排 气涡轮机两端。具体地,废气门可以被包括在被联接在排气涡轮机的入 口和出口之间的旁通通道中。通过调整废气门的位置,由排气涡轮机提 供的增压量可以被控制。
可替换地,压缩机114可为任何合适的进气空气压缩机,诸如马达 驱动的机械增压器压缩机。
在图1所示的配置中,压缩机114从空气洁净器133抽取新鲜空气 并使压缩空气流动通过中间冷却器143。中间冷却器也可以被叫作增压空 气冷却器。正因如此,压缩机114和中间冷却器143中的每个被安置在 进气节气门165的上游。中间冷却器143冷却压缩空气,其然后根据进 气节气门165的节流板192的位置经由进气节气门165流到进气歧管 144。压缩机入口压力传感器160在压缩机114的上游紧接地联接,以用 于提供关于压缩机入口压力(CIP)的信号到控制器112。
旁通通道可被联接在压缩机114两端,以转移通过压缩机114压缩 的进气空气的一部分回到压缩机上游进入压缩机入口。旁通通道可通过 第一通道186和第二通道191形成,且还包括如图1所示安置的抽吸器 180。抽吸器(其可替换地称为抽气泵、文丘里泵、喷射泵和引射器)是 被动装置/无源装置,当所述被动装置用于发动机系统中时,其提供低成 本的真空生成。正因如此,抽吸器180可为抽气泵、引射器、文丘里管、 喷射泵或类似的被动装置。
如图1的示例所述,第一通道186的第一末端145可联接到空气洁 净器133下游和压缩机114上游的进气通道142。第一通道186的第二末 端147可经由抽吸器180与第二通道191联接。正因如此,第一通道186 的第二末端147可联接到抽吸器180的运动出口。换句话说,抽吸器180 的运动出口可经由第一通道186联接到压缩机114上游和CIP传感器160 上游的进气通道142。因此,与可经由抽吸被抽到抽吸器中的其它流体混 合的来自压缩机114下游的压缩空气的运动流可流到压缩机上游和空气 洁净器133下游(例如,第一末端145处)的位置处的进气通道142中。
进一步,第二通道191的第一末端151可与压缩机114下游、中间 冷却器143下游以及进气节气门165上游的进气通道142流体地连通。 第二通道191的第二末端149可联接到抽吸器180的运动入口且穿过其 中到第一通道186。因此,抽吸器180的运动入口可与压缩机114下游、 中间冷却器143下游且进气节气门165上游的点处的进气通道142流体 地连通。在可替换实施例中,抽吸器180的运动入口可流体地联接到压 缩机114下游但在中间冷却器143上游的进气通道142。
通过旁通通道转移的空气量可取决于发动机系统内的相对压力,所 述旁通通道由第一通道186和第二通道191形成。可替换地,如所述的 实施例所示,截止阀185可被包括在第一末端151和第二末端149之间 的第二通道191中,从而调节流到压缩机旁通通道中的压缩空气的流量。 如图所示,截止阀(SOV)185被安置在抽气泵180的上游(相对于压缩 机旁通通道中的压缩空气的流动)。详细地,SOV185位于抽气泵180 的运动入口上游的位置处的压缩机旁通通道中,抽气泵180的运动入口 联接到第二通道191的第二末端149。没有其它的组件安置在抽气泵和 SOV185之间。这里,截止阀185的位置可调节流经旁通通道的空气量。 通过控制截止阀185,并改变通过旁通通道转移的空气量,在压缩机下游 提供的增压压力可调节。这使得能够实现增压控制且也控制压缩机喘振。 进一步,当空气通过通道186和191转移时,真空可在抽气泵180处生 成以用于各种目的,其包括经由滤罐吹扫阀从滤罐抽取燃料蒸气,应用 真空到诸如制动助力器的真空消耗装置,或用于真空储蓄器中的存储。 SOV185可为二元开/关阀,或可为能够呈现在完全闭合和完全打开之间 的位置的连续可变阀。
发动机系统100进一步包括燃料系统40,其包括燃料箱126、燃料 蒸气滤罐122和其它将在下面进一步描述的组件。燃料箱126储存挥发 性液体燃料,其可经由燃料喷射器66输送到发动机102中的燃烧室30。 为了避免燃料蒸气从燃料箱126排放到大气中,燃料箱126可通过燃料 蒸气滤罐122排到大气。燃料蒸气滤罐也可称为吸附剂滤罐、燃料系统 滤罐、活性炭滤罐或本说明书的其余部分中简单地称为滤罐。燃料蒸气 滤罐122可具有用于储存吸附状态的基于碳氢化合物、酒精和/或酯的燃 料的重要能力。例如,吸附剂滤罐可以被活性炭颗粒和/或其他高表面面 积材料充满,从而吸附从燃料箱接收的燃料蒸气。然而,燃料蒸气的长 时间吸附将最终降低用于进一步存储的吸附剂滤罐的能力并可导致放气 排放。因此,如以下进一步所述,吸附剂滤罐可被定期吹扫走吸附的燃 料蒸气。虽然图1示出单个燃料蒸气滤罐122,不过应该理解,任何数量 的滤罐可被联接在发动机系统100中。
蒸气闭塞阀(VBV)124(也叫,燃料箱隔离阀124)可被选择地包 括在燃料箱126和燃料蒸气滤罐122之间的导管中。在一些实施例中, VBV124可为电磁阀,且VBV124的操作可通过调整专用螺线管的驱动 信号(或脉冲宽度)被调节。在正常发动机操作期间,VBV124可保持 闭合以限制从燃料箱126引导到滤罐122的每日蒸气量。在再加燃料操 作和选定的吹扫条件期间,VBV124可暂时打开以将燃料蒸气从燃料箱 126引导到滤罐122。在当燃料箱压力高于阈值压力(例如,高于燃料箱 的机械压力限制,其中在所述机械压力限制以上,燃料箱和其它燃料系 统组件可受到机械损伤)时的条件期间通过打开燃料箱隔离阀(FTIV) 124,再加燃料蒸气可被释放到滤罐中,且燃料箱可维持在压力限制以下。 虽然所述示例示出被安置在燃料箱和滤罐之间的通道中的VBV124,不 过在可替换实施例中,FTIV可被安装在燃料箱126上。
一个或更多个压力传感器128可被联接到燃料箱126,以用于估计燃 料箱压力或真空水平。虽然所述示例示出联接到燃料箱126的压力传感 器,不过在可替换实施例中,压力传感器128可以被联接在燃料箱和VBV 124之间。
在吹扫操作期间从滤罐122释放的燃料蒸气可经由吹扫导管119被 引导到进气歧管144中。沿吹扫导管119的蒸气流量可通过被联接在燃 料系统滤罐和发动机进气之间的滤罐吹扫阀164调节。通过滤罐吹扫阀 释放的蒸气的质量和速率可通过相关联的滤罐吹扫阀螺线管(未描述) 的占空比确定。正因如此,滤罐吹扫阀螺线管的占空比可通过诸如控制 器112的车辆动力系统控制模块(PCM)确定,以响应发动机工况,包 括例如发动机速度-负荷条件、空气-燃料比、滤罐负荷等。通过命令滤罐 吹扫阀关闭,控制器可密封燃料蒸气回收系统以免于发动机进气。可选 滤罐止回阀(未示出)可以被包括在吹扫导管119中,以阻止进气歧管 压力使气体沿吹扫流的相反方向流动。正因如此,如果滤罐吹扫阀控制 没有被准确地定时或滤罐吹扫阀自身可通过高进气歧管压力而被强制打 开,则可包括可选滤罐止回阀。歧管气流(MAF)的估计可从联接到进 气歧管144且与控制器112连通的MAF传感器(未示出)获得。可替换 地,如通过联接到进气歧管的MAP传感器162所测,MAF可根据替换 的发动机工况被推断,诸如空气质量压力(MAP)。
在图1所示的配置中,滤罐吹扫阀164为三端口滤罐吹扫阀(CPV), 其控制燃料蒸气沿第一吹扫管线182和第二吹扫管线184中的每个从滤 罐到进气歧管中的吹扫。第一吹扫管线182流体地联接CPV164到进气 歧管144。第二吹扫管线184流体地联接CPV164到抽吸器180且之后 到压缩机114上游的进气通道142。第二吹扫管线184经由第二止回阀 150流体地联接到抽气泵180的吸入入口194。抽气泵180的吸入入口194 也可叫做抽气泵180的吸入端口194。
图1中示意性描述的CPV164包括电磁阀172和流量限制件174。 在所述示例中,流量限制件174可为音速扼流件174。注意的是,电磁阀 172和音速扼流件174可被安置在CPV164的单个共用外壳内。换句话 说,电磁阀172和音速扼流件174可被安置在CPV164的相同外壳内。 还注意的是,音速扼流件174接近CPV164内的电磁阀172安置。可进 一步注意的是,在不偏离本公开的范围的情况下,CPV可包括除电磁阀 外的阀以及除音速扼流件外的流量限制件。音速扼流件174也可被称为 音速喷嘴174。
如图1所述,流量限制件174(或音速扼流件174)被安置在电磁阀 172下游,致使音速扼流件174的入口与电磁阀172的出口流体地连通。 音速扼流件174的出口经由第一止回阀152流体地联接到进气歧管144。 如图所示,第一吹扫管线182流体地联接音速扼流件174的出口到进气 节气门165下游的进气歧管144。
音速扼流件是特殊类型的流量限制件,其导致针对深于/大于 (deeper)15-20kPa的真空具有基本固定的流速。音速扼流件具有压力恢 复的能力,其使得音速扼流件不同于没有压力恢复的孔口。在没有压力 恢复的情况下,假定上游压力为100kPa,扼流可发生在大于52kPa的真 空处。
CPV164中的三个端口包括经由吹扫导管119与燃料蒸气滤罐122 流体地连通的入口端口166、经由第一吹扫管线182与进气歧管流体地联 接的第一出口端口168以及经由第二吹扫管线184与抽气泵180的吸入 入口194流体地联接的第二出口端口170。第二出口端口170可在旋塞 178处的电磁阀172的出口和音速扼流件174的入口(如图1所示)之间 流体地联接。因此,抽气泵180可从电磁阀172的出口和音速扼流件174 的入口之间导出吹扫流。如果第二出口端口170被盖住,则三端口CPV 功能上可等同于两端口CPV。
CPV164的打开或关闭通过控制器112经由电磁阀172的致动实现。 具体地,脉冲宽度调制(PWM)信号可在滤罐吹扫操作期间被通信给 CPV164中的电磁阀172。在一个示例中,PWM信号可在10Hz的频率 处。在另一个示例中,电磁阀172可接收20Hz的PWM信号。
当CPV164打开时,根据发动机系统内的相对压力水平,吹扫流可 进入入口端口166且然后继续进入抽气泵180的吸入入口194中或在穿 过流量限制件174后经由第一吹扫管线182进入进气歧管中。在特定条 件期间,吹扫流可沿两个吹扫路径(例如,第一吹扫管线182和第二吹 扫管线184)同时发生。常规CPV可包括诸如在电磁阀和任意(一个或 更多个)出口端口中间安置的音速扼流件的流量限制件,而相比这些常 规CPV,离开CPV164的电磁阀172的吹扫流在离开第二出口端口170 之前可不受限制。详细地,经由电磁阀172和经由第二吹扫管线184通 过CPV164的吹扫流在离开图1所示的CPV实施例中的第二出口端口 170之后在进入抽气泵180的吸入入口194之前可不受限制。换句话说, CPV164不包括在从电磁阀172的出口导向CPV的第二出口端口170的 吹扫路径中的流量限制件,其进而与抽气泵180的吸入端口194流体地 连通。因此,离开电磁阀172的出口且然后进入抽气泵180的吸入入口 194的流量不可以任何方式调节。正因如此,由于电磁阀172的出口和抽 气泵180的吸入端口194之间的较低压力差,所以经由抽吸器180的吹 扫流的量可较小(小于沿第一吹扫管线182的吹扫流)。经由抽吸器180 的吹扫路径中的任何流量限制,尤其在吸入端口194的上游,可消极地 影响吹扫流速。通过不在第二出口端口170和吸入端口194之间安置音 速扼流件(或任何流量限制器),可经由抽吸器180实现提高的吹扫流 速。
第二止回阀150被安置在紧接着第二出口端口170下游的第二吹扫 管线184内。因此,吹扫的蒸气可仅在从CPV164的第二出口端口170 朝抽吸器180的吸入入口194的方向上流动且不在相反方向上流动。第 二止回阀150有效地阻碍从抽吸器180到CPV164的第二出口端口170 中的流体流动。
第二止回阀150的位置可使得被包括在第二止回阀150和电磁阀172 的出口之间的容积减少。在一个示例中,容积可最小化以提高滤罐吹扫 阀性能。滤罐吹扫阀性能可通过比较流经电磁阀172的一定量吹扫的蒸 气的斜率和偏移与被应用到电磁阀172的脉冲持续时间而被确定。通过 减少被包括在电磁阀172的出口和第二止回阀150之间的容积,滤罐吹 扫阀性能可以被维持和/或提高。在一个示例中,被包括在电磁阀172的 出口和音速扼流件174的入口之间的容积可为0。这可确保通过音速扼流 件174和抽气泵180的吹扫流较少地受驻留在该区域中的变化的摩尔数 量的影响。
相比沿第二吹扫管线184的吹扫流,沿第一吹扫管线182的吹扫流 可受限于音速扼流件174。音速扼流件限制可以使得能够实现更准确的流 速计量。离开电磁阀172出口的吹扫的蒸气在直接流到进气歧管144中 之前遇到CPV164的流量限制件174。可替换地,吹扫蒸气在流到进气 歧管144中之前可首先进入抽吸器180的吸入端口194。正因如此,较高 压力差可存在于电磁阀172的出口和进气歧管144之间,而不是在电磁 阀172的出口和抽气泵180的吸入端口194之间。当CPV164打开(其 可显著地改变进入燃烧室30的燃料的量)时,该较高压力差可导致大量 的吹扫流流到进气歧管中。结果,空气-燃料比、燃烧效率和排放可受到 不利的影响。通过在电磁阀172的下游安置音速扼流件174,吹扫流可被 调节且计量成以稳定的流速到进气歧管144中。进一步,如果吹扫的燃 料蒸气以稳定的流速进入进气歧管,则经由燃料喷射器的燃料喷射可更 准确地被调整,从而允许空气-燃料比、排放和发动机性能的加强控制。 被联接在第一吹扫管线182中的第一止回阀152阻止从进气歧管144到 滤罐122中的回流,且仅允许从CPV164的第一出口端口168朝进气歧 管144的流体流动。如所述,第一止回阀152可被安置在音速扼流件174 的出口的下游。
燃料系统40可通过控制器112通过各种阀和螺线管的选择性调整而 以多种模式操作。例如,燃料系统可以以燃料蒸气存储模式操作,其中 控制器112可关闭CPV164并打开滤罐排气阀120和FTIV124,以引导 再加燃料和每日的蒸气到滤罐122中,同时阻止燃料蒸气被引导到进气 歧管中。在该模式中,脱离燃料蒸气的空气可通过滤罐排气阀120和排 气口117从滤罐122流到大气。
举另一个示例来说,燃料系统可以以再加燃料模式(例如,当车辆 操作员要求燃料箱再加燃料时)操作,其中控制器112可调整阀以在使 燃料能够添加到燃料箱之前使燃料箱减压。其中控制器112可关闭滤罐 排气阀(CVV)120并打开CPV164和FTIV124中的每个,以经由滤罐 引导过量的燃料箱压力/真空到进气歧管中。
然而举另一个示例来说,燃料系统可以以滤罐吹扫模式(例如,当 滤罐饱和,排放控制装置已经获得起燃温度,且发动机正运转时)操作, 其中控制器112可打开CPV164、CVV120并关闭FTIV124。通过关闭 FTIV,滤罐可以被更有效地吹扫。在该模式期间,通过进气歧管或通过 抽吸器生成的真空可用于抽取新鲜空气通过排气口117且通过燃料系统 滤罐112,以吹扫储存的燃料蒸气到进气歧管144中。在该模式中,来自 滤罐的吹扫的燃料蒸气以及从大气抽取以使得实现吹扫的空气一起在发 动机中燃烧。吹扫可继续直到滤罐中储存的燃料蒸气量在阈值以下。在 吹扫期间,获悉的蒸气量/浓度可用于确定储存在滤罐中的燃料蒸气的 量,且然后在吹扫操作的稍后部分期间(当滤罐被充分吹扫或清空时), 获悉的蒸气量/浓度可用于估计燃料系统滤罐的加载状态。可替换地,在 一个示例中,一个或更多个传感器138可以被联接到滤罐122,以提供滤 罐负荷(即,储存在滤罐中的燃料蒸气量)的估计。举示例来说,传感 器138可为压力传感器,其提供滤罐压力或滤罐负荷的估计。在另一个 示例中,燃料系统滤罐负荷可基于随着前一滤罐吹扫事件发生的再加燃 料事件的数量和持续时间。基于滤罐负荷,且进一步基于发动机工况(诸 如发动机速度-负荷条件),吹扫流速可以被确定。虽然传感器138被示 为直接联接到图1中的滤罐,不过在不偏离本公开的范围的情况下,其 它实施例可在滤罐下游或在其它位置中安置传感器138。
在吹扫模式期间,储存在燃料蒸气滤罐122中的蒸气可通过打开 CPV164的电磁阀172而被吹扫到进气歧管144。例如,如早前详细所述, 蒸气可经由第一吹扫管线182被直接吹扫到进气歧管144,或经由第二吹 扫管线184被间接吹扫到进气歧管144。沿第二吹扫管线184吹扫到进气 歧管144中可发生在进入抽气泵180的吸入入口194且然后在第一通道 186中流动到最终导向进气歧管144的进气通道142之后。如下面详细所 述,当存在截止阀185时,从滤罐吹扫的蒸气所采取的路径可取决于截 止阀185的状态以及发动机系统100内的相对压力。
通过抽气泵180的运动流在抽气泵180的吸入入口194处生成吸入 流,从而生成真空,其可用于经由CPV164抽取吹扫的燃料蒸气。吸入 端口194可位于抽吸器180的颈部,且因此,真空可在抽吸器180的颈 部抽取。正因如此,抽气泵180为联接到压缩机旁通通道的三端口装置, 其包括运动入口端口、混合流或运动出口端口以及吸入入口端口。如早 前所述,抽吸器180的吸入端口194经由第二止回阀150与CPV164的 第二出口端口170流体地连通。抽吸器180的运动入口可流体地联接到 第二通道191的第二末端149,且可从压缩机114下游接收压缩空气。正 因如此,抽吸器180的运动入口可流体地联接到压缩机114下游位置处 的进气通道142,且在一些实施例中,也可被联接在中间冷却器143下游。 抽吸器180的运动出口可流体地联接到第一通道186的第二末端147。因 此,抽气泵180的运动出口可经由压缩机114上游位置处的第一通道186 与进气通道142流体地连通。在当运动流穿过抽气泵180时的条件期间, 来自运动入口和吸入入口194的流体流混合物(这里称为混合流)离开 混合流出口。在一个示例中,离开混合流出口的混合流可为压缩空气和 吹扫的燃料蒸气的组合。
如早前所述,抽气泵180可通过截止阀185致动。截止阀185可为 电力致动的电磁阀,且截止阀185的状态可基于各种发动机工况通过控 制器112控制。然而,作为替换,截止阀185可为气动(例如,真空致 动的)阀;在这种情况下,用于截止阀185的致动真空可来自进气歧管 和/或真空储蓄器和/或发动机系统的其它低压槽。在截止阀为气动控制阀 的实施例中,截止阀的控制可独立于动力系统控制模块被实现(例如, 截止阀185可基于发动机系统内的压力/真空水平被被动/无源地控制)。
无论截止阀185是电力致动还是以真空致动,其可为二元阀(例如, 双通阀)或连续可变阀。二元阀可被控制为完全打开或完全闭合(关闭), 致使二元阀的完全打开的位置为阀不施加流量限制的位置,且二元阀的 完全闭合的位置为阀限制所有流动致使没有流动可穿过阀的位置。相比 之下,连续可变阀可被部分打开到不同程度。带有连续可变截止阀的实 施例可提供通过抽气泵180的运动流的控制的较大灵活性,而缺点为连 续可变阀可比二元阀更昂贵。在其它示例中,截止阀185可为闸门阀、 旋转板阀、提升阀或其他合适类型的阀。
截止阀185的状态可基于各种发动机工况被调整,从而改变通过抽 气泵180的运动流。如这里所用,截止阀185的状态可完全打开、部分 打开(到不同程度)或完全闭合。在一个示例中,截止阀185的状态可 基于进气歧管压力被调整。在另一个示例中,截止阀185的状态可基于 所需的发动机空气流量和/或速率被调整。然而在另一个示例中,截止阀 185的位置可基于所需的增压水平。应该理解,提到截止阀185的调整可 指经由控制器112的主动控制(例如,在截止阀185为电磁阀的实施例 中)或基于截止阀的真空致动阈值的被动控制(例如,在截止阀185为 真空致动阀的实施例中)。通过经由截止阀185的状态的调整改变通过 抽气泵180的运动流,在抽气泵180的吸入入口处抽取的真空量可以被 调制以符合真空要求。
应该理解,在一些实施例中,当截止阀185存在时,第一止回阀152 可以不被包括在第一吹扫管线182中。当第一止回阀152不被包括在第 一吹扫管线182中时,在增压条件期间且当截止阀185至少部分打开以 经由抽吸器180生成真空时,增压空气可在反方向上通过第一吹扫管线 182朝电磁阀172流动。这里,即使电磁阀172打开,增压空气仍可相对 于朝燃料蒸气滤罐122流动而优先地朝抽吸器180的吸入端口194渗漏。 进一步,在增压条件期间,歧管压力可低于节气门入口压力致使通过维 持截止阀在至少稍微打开的位置中,抽气泵180可继续生成真空以从进 气歧管144抽取逆流到CPV164中。在当抽气泵驱动压力较低的情况下, 歧管压力将同样较小地减少流到CPV164中的逆流。仍进一步,在一些 示例中,由于较小的流量系数,通过音速扼流件174的逆流会基本低于 通过音速扼流件174的顺流。
也应该理解,在不偏离本公开的范围的情况下,通过抽吸器180生 成的真空可用于除抽取吹扫流之外的额外的目的。例如,抽吸器生成的 真空可被储存在真空储蓄器中。在另一个示例中,来自抽气泵的真空可 用于制动助力器中。
控制器112可配置为微型计算机,其包括微处理器单元(CPU)、 输入/输出端口(I/O)、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机 存取存储器(CAM)、保活存储器(KAM)和数据总线。控制器112 可从联接到发动机102的传感器116接收各种信号,诸如BP传感器196、 MAP传感器162、CIP传感器160,TIP传感器161等。此外,控制器112 可基于从各种传感器116接收的输入监测并调整各种致动器118的位置。 这些致动器可包括,例如,进气节气门165、进气和排气门系统、CPV164 的电磁阀172、滤罐排气阀120、FTIV124、截止阀185。控制器112中 的存储介质只读存储器可编程有计算机可读数据,其表示通过处理器可 执行的指令以用于执行下面描述的程序,以及其它预期的但没有具体列 出的变体。这里参考图2、图3和图4描述示例程序。
因此,示例发动机系统可包括:滤罐吹扫阀,所述滤罐吹扫阀包括 电磁阀和音速扼流件,所述音速扼流件被联接在电磁阀的下游,音速扼 流件的入口被流体地联接到电磁阀的出口,音速扼流件的出口经由第一 止回阀与进气歧管流体地联接;经由第一端口与滤罐吹扫阀的入口流体 地连通的燃料蒸气滤罐;被联接在压缩机旁通通道中的抽气泵,所述压 缩机旁通通道包括截止阀,抽气泵的吸入端口经由第二止回阀与滤罐吹 扫阀的第二端口流体地连通,所述第二端口被安置在电磁阀的出口和音 速扼流件的入口之间,抽气泵的运动入口被联接到压缩机下游的进气通 道,并且抽气泵的运动出口被联接到压缩机上游的进气通道。进一步, 压缩机旁通通道中的截止阀可控制通过抽气泵的运动流。正因如此,电 磁阀和音速扼流件可被安置在滤罐吹扫阀的单个共用外壳内。
此外,当截止阀存在致使音速扼流件的出口直接联接到进气歧管时, 第一止回阀(例如,第一止回阀152)可不存在。音速扼流件的出口可被 联接到进气节气门下游的进气歧管。进一步,压缩机可被安置在进气节 气门上游。
现在转向图2,其描述用于基于增压条件存在或不存在于发动机系统 (诸如,图1的发动机系统100)中而执行滤罐吹扫的示例程序200。具 体地,在非增压条件期间,吹扫的燃料蒸气可经由音速扼流件被引导到 进气歧管中。在增压条件期间,根据滤罐压力和歧管压力,吹扫的燃料 蒸气可被引导到压缩机的入口中和/或进气歧管中。
在202处,可估计和/或测量发动机操作参数,诸如转矩要求、发动 机速度、大气压(BP)、MAP、空气-燃料比等。例如,歧管压力可经由 歧管压力传感器(例如,图1中的传感器162)被感测。进一步,空气- 燃料比可通过被联接到发动机中的排气歧管的排气传感器的输出而被测 量。
在204处,程序200可确定是否满足吹扫条件。吹扫条件可基于各 种发动机和车辆操作参数被确认,包括储存在滤罐122中的碳氢化合物 的量大于阈值、排放催化剂的温度大于阈值、燃料温度、自最后的吹扫 操作以来发动机启动的次数(诸如,启动次数大于阈值)、自最后的吹 扫操作以来消逝的持续时间、燃料特性以及各种其它。储存在燃料系统 滤罐中的燃料蒸气的量可基于排放控制系统中的一个或更多个传感器 (例如,联接到图1的燃料蒸气滤罐122的传感器138)被测量或基于在 前一吹扫循环结束时的获悉的蒸气量/浓度被估计。储存在燃料系统滤罐 中的燃料蒸气的量可基于包括再加燃料事件的频率和/或前一吹扫循环 的频率和持续时间的发动机和车辆操作条件被进一步估计。如果没有确 认且不满足吹扫条件,程序200前进到206从而不执行吹扫程序,且程 序200结束。在可替换的实施例中,吹扫程序可基于现有的发动机条件 通过控制器启动。例如,如果排放处理装置已经实现起燃,即使当滤罐 负荷小于阈值负荷时仍启动吹扫以进一步减少储存的碳氢化合物水平。
如果在204处满足吹扫条件,程序200继续到208以确定增压条件 是否存在。在一个示例中,当节气门入口压力高于大气压力时,可确认 增压条件。节气门入口压力或增压压力可通过图1的TIP传感器161测 量。在另一个示例中,如果存在较高发动机负荷和超大气进气条件中的 一个或更多个,可确认增压条件。
如果在208处没有确定增压条件,发动机可在非增压条件中,诸如 发动机空转条件。在非增压条件期间,进气歧管中的压力可足够低,从 而抽取吹扫的燃料蒸气通过第一吹扫管线182。随即,程序200前进到 210以调整各种阀的位置以用于吹扫流。因此,在212处,滤罐排气阀(例 如,CVV120)可(从闭合位置)打开,在214处,FTIV(如果存在) 可(从打开位置)闭合,且在216处,CPV(例如,图1的CPV164) 可打开。在非增压条件期间,在217处,压缩机旁通通道中的截止阀(例 如,SOV185)也可关闭。
正因如此,CPV164的打开包括将脉冲宽度调制信号通信给电磁阀 172,其可以以打开/闭合的模式被施以脉冲。电磁阀172可为快速响应 阀。在一个示例中,电磁阀可被施以10Hz的脉冲。脉冲宽度调制信号可 改变阀打开持续时间以控制平均吹扫流速。进一步,电磁阀的打开和关 闭可与发动机汽缸燃烧事件同步。将注意的是,CPV中的电磁阀可被形 象化为喷射燃料蒸气(来自滤罐)以及空气(来自大气以使得能够实现 吹扫)到发动机进气中的气态燃料喷射器。因此,在所述示例中,发动 机102可包括气态燃料喷射器以服务所有的燃烧室30。在另一些实施例 中,改进的性能可由包括用于每个燃烧室的气态燃料喷射器(诸如CPV 164)带来。
随着CVV和CPV的打开,燃料蒸气可(与空气)从燃料蒸气滤罐 通过吹扫导管119、经由电磁阀172、通过音速扼流件174、穿过第一吹 扫管线182中的第一止回阀152(如果存在)流动到发动机系统100的进 气歧管144中。音速扼流件174可在当进气歧管具有至少8kPa真空的条 件下使得能够实现流量计量。
因此,在218处,进气歧管真空可用于抽取空气通过滤罐以允许滤 罐中储存的燃料蒸气的脱附和吹扫。进一步,进气真空可通过CPV从滤 罐抽取这些脱附和吹扫的燃料蒸气。通过CPV的吹扫的蒸气流动包括在 220处使吹扫的蒸气流动通过电磁阀,且然后在222处使这些吹扫的蒸气 流动通过音速扼流件。
如图1所述,音速扼流件174被安置在电磁阀172下游。因此,吹 扫的蒸气可首先流动通过电磁阀172且随后通过音速扼流件174。流经音 速扼流件174的蒸气可穿过第一止回阀152(如果存在)流动且然后可流 到进气歧管中。因此,在224处,进气节气门(例如,进气节气门165) 下游的进气歧管内可接收来自音速扼流件的吹扫的蒸气。进一步,这些 吹扫的蒸气可以被输送到燃烧室中以用于燃烧。正因如此,在非增压条 件期间,由于在其中不可生成真空,所以没有吹扫流通过抽吸器。
基于来自滤罐的被接收在歧管中的燃料蒸气的量,通过燃料喷射器 的发动机加燃料可被调整。因此,在226处,燃料喷射正时和/或燃料喷 射量可基于从进气歧管中的滤罐接收的吹扫的燃料蒸气的质量被更改。 在一个示例中,燃料喷射量和/或正时可经调整以维持汽缸空气-燃料比在 所需比处或接近所需比,诸如化学计量。例如,随着来自燃料蒸气滤罐 的吹扫的燃料蒸气的量增加,经由燃料喷射器的加燃料可减少,以维持 燃烧在化学计量处。在另一个示例中,燃料喷射量和/或正时可经更改以 维持用于转矩的发动机燃烧。然而在另一个示例中,燃料喷射正时和燃 料喷射量中的一个或两个可经变化以维持发动机转矩和化学计量空气- 燃料比中的每个。此外,传感器可确定离开发动机的排气的空气-燃料比 且所确定的空气-燃料比可与所需的空气-燃料比比较。控制器可基于所需 的空气-燃料比和所确定的空气-燃料比之间的差计算误差。因此,来自燃 料喷射器的燃料喷射可基于计算的误差被调整。
现在返回到208,如果确定增压条件存在,程序200继续到228以确 定滤罐压力是否大于歧管压力。当CVV打开时,滤罐压力可基本在大气 压力处或接近大气压力。正因如此,CVV可主要维持在打开位置处且仅 可在真空泄露测试期间关闭。因此,滤罐压力可表示大气压力。如果确 定增压条件下滤罐压力大于歧管压力,则程序200可前进到230以执行 图3的程序300。基于进气节气门的位置,歧管压力可低于滤罐压力(或 大气压力)。例如,如果进气节气门在部分闭合的位置处,歧管压力可 相对于(在节气门入口处测量的)增压压力以及大气压力减少。这里, 吹扫流可经由两个吹扫管线(例如,第一吹扫管线182和第二吹扫管线 184)流到进气中。下面将进一步描述程序300。
另一方面,如果确认滤罐压力不大于歧管压力(MAP),程序200 继续到232,在232处,不同的阀可经调整以使得能够实现吹扫流通过抽 吸器。在234处,CVV(例如,CVV120)可打开(从闭合位置)或维 持打开以从大气抽取新鲜空气到滤罐中。然后,在236处,FTIV可从打 开位置(如果存在)闭合或可维持闭合。进一步,在238处,CPV可打 开。如早前参考216所述,CPV可在打开和关闭的位置之间以给定频率 被施以脉冲。
此外,在240处,截止阀(例如,SOV185)可打开(从闭合位置) 或可维持打开。正因如此,截止阀的开度可经调整以调节压缩机旁通通 道中的压缩空气的流量,且因此调节抽吸器处真空的生成。
当需要真空时,控制器可监测发动机条件且可选择打开截止阀。举 示例来说,当真空储蓄器中的真空水平下降到阈值以下时、在吹扫操作 期间、在制动操作期间等,可以需要真空。在一个示例中,截止阀可为 二元开关阀,其中如果需要真空,则截止阀被调整到“开”位置。如果 不需要真空,或当增压条件不存在时,截止阀可通过调整到“关”位置 而被停用。可替换地,在发动机瞬时条件期间,特别是操作员踩加速踏 板事件时,截止阀可被暂时闭合以实现增压压力的快速增长。
在240处,如果截止阀为二元阀,截止阀可被调整到“开”(或打 开)位置。然而,如果发动机实施例中的截止阀为连续可变类型阀,则 在240处截止阀可从更闭合的位置调整到更打开的位置。可替换地,它 可从大部分打开的位置调整到完全打开的位置。在另一个示例中,截止 阀可从完全闭合的位置变化到完全打开的位置。截止阀的打开可确定在 抽吸器处生成的真空的水平。进一步,如稍后将参考图4所述,截止阀 可基于发动机条件/状况被调整。
在流经抽气泵的压缩空气作为运动流的情况下,真空可在抽吸器中 生成,所述真空可被应用到电磁阀的出口和CPV中的音速扼流件的入口 之间的旋塞。因此,在增压条件期间,吹扫蒸气可从滤罐122、通过CPV 164中的电磁阀172、穿过第二止回阀150流到与压缩机旁通通道联接的 抽吸器180的吸入端口194中。进一步,当歧管压力高于滤罐压力且发 动机正在增压条件下操作时,不会发生通过音速扼流件直接流到进气歧 管中的吹扫流。
在242处,压缩空气可从压缩机114下游(且在图1的示例中,中 间冷却器143下游)和进气节气门165上游通过抽吸器180朝压缩机入 口流动。通过抽气泵的压缩空气的这种运动流生成真空。在244处,真 空可在抽吸器的颈部被抽取,且在246处,被应用到电磁阀下游和音速 扼流件上游的CPV。
在248处,应用的真空可经由抽吸器从滤罐抽取吹扫的蒸气到压缩 机的入口。在250处,吹扫的蒸气可流动通过CPV中的电磁阀172。在 252处,这些蒸气然后可流经电磁阀的出口和音速扼流件的入口之间的旋 塞(例如,图1中的旋塞178)下游的第二止回阀。进一步,在254处, 脱附的燃料蒸气可不流动通过音速扼流件。
这些脱附的蒸气可在压缩机入口处被接收且然后可流到进气歧管中 以用于发动机102的汽缸中燃烧。基于从滤罐接收的燃料蒸气的质量, 在226处可调整发动机加燃料。因此,喷射的燃料量和/或燃料喷射正时 可以响应从滤罐接收的燃料蒸气的量而被调整。在一个示例中,燃料喷 射量和/或正时可经调整以维持汽缸空气-燃料比在所需比处或接近所需 比,诸如化学计量。例如,燃料喷射量可以响应从滤罐接收的燃料蒸气 的增加而减少。程序200然后可结束。
现在参照图6,其呈现图600,其示出当抽吸器被联接到CPV中的 音速扼流件的出口时以及当抽吸器(例如,抽吸器180)绕过音速扼流件 (例如,音速扼流件174)并流体地联接到CPV中的电磁阀(例如,电 磁阀172)的出口时,通过抽吸器的吹扫流速之间的比较。可替换地,如 将参考图7中描述的示例实施例所述,抽吸器可被直接联接到燃料蒸气 滤罐。图600描述沿y轴线的吸入流速和沿x轴线的进气真空水平。进 一步,图600中的曲线602表示通过单个CPV(诸如图1的CPV164(或 图7的CPV163))的示例流速。曲线604、606和608表示不同增压压 力处的抽吸器吸入流速。具体地,曲线604表示第一增压压力处抽吸器 处的吸入流速的变化,曲线606表示第二增压压力处抽吸器处的吸入流 速的变化,且曲线608指示第三增压压力处抽吸器处的吸入流速的变化。 这里,第一增压压力(例如,60kPa)可为三个所述增压压力中最高的, 第二增压压力(例如,40kPa)可小于第一增压压力但大于第三增压压力, 且第三增压压力(例如,5kPa)小于第一和第二增压压力中的每个。
如果通过抽气泵生成的真空被应用到CPV中的音速扼流件的出口, 则通过抽气泵的吹扫流速可为曲线602和抽气泵吸入流速曲线(例如, 622、624和628)的交叉处所示的那样。另一方面,如果来自抽气泵的 真空被直接应用到滤罐(CPV164的电磁阀172的出口处,或直接到来 自如图7所示的燃料蒸气滤罐122的吹扫导管125),则通过抽气泵的吹 扫流速可为图中所示的最大抽气泵流速,在所述图中吸入流速的曲线与y 轴线相交。例如,当抽气泵被联接到CPV的音速扼流件时在第一增压压 力的通过抽气泵的吹扫流可通过622(例如,曲线602和曲线604的相交) 处的流速指示。如图600所示,该流速可为SFL_3。另一方面,如果抽 气泵不被联接到音速扼流件且反而被联接到电磁阀(或直接联接到滤 罐),则第一增压压力处的通过抽气泵的流速可为SFL_1,其中在632 处曲线604与y轴线相交。将注意的是,流速SFL_1基本高于流速SFL_3。 在另一个示例中,当增压压力为第三增压压力时,当抽吸器被联接到音 速扼流件的出口时通过抽吸器的吹扫流可通过628处的曲线602和曲线 608的相交指示。因此,流速可为如图600所示的SFL_6。然而,当抽气 泵在第三增压压力处直接联接到电磁阀并绕过音速扼流件时,通过抽吸 器的流速可为SFL_5(636处曲线608与y轴线相交处的流速)。同样, 在628处,流速SFL_5明显高于流速SFL_6。同样地,当抽气泵被联接 到音速扼流件时第二增压压力处的抽气泵流速(624处流速SFL_4)可远 低于当抽气泵被直接联接到电磁阀或滤罐时相同增压压力处的流速 (SFL_2)。因此,通过将音速扼流件移出吹扫路径到抽气泵,吹扫流速 可大大增加。在一个示例中,吹扫流速(或吸入流速)可加倍。进一步, 流速的这种增长可在当发动机能够忍受额外的燃料流时的发动机条件 (诸如增压条件)下发生。
现在转向图3,其示出程序300,所述程序300示出在增压条件期间 经由音速扼流件和抽吸器的示例吹扫。具体地,当滤罐压力高于歧管压 力(MAP)时,吹扫操作可包括使脱附的燃料蒸气经由音速扼流件和抽 吸器中的每个流动。
在302处,程序300可确定滤罐压力是否大于发动机进气歧管中的 歧管压力。换句话说,可确定歧管压力是否小于滤罐压力。如早前参考 228所述,由于CVV多半维持打开,所以滤罐压力可基本等于大气压力。 如果滤罐压力经确定小于歧管压力,则程序300前进到304,在304处其 不会继续吹扫方法并结束。这里,如早前参考程序200(232-254)所述, 吹扫可仅经由抽吸器真空发生。
如果滤罐压力经确认大于歧管压力,则程序300继续到306以便调 整用于经由音速扼流件和抽吸器调整同时发生的吹扫流的不同阀的位 置。在308处,CVV(例如,CVV120)可打开(从闭合位置)或维持 打开以从大气抽取新鲜空气到滤罐中。然后,在310处,FTIV(如果存 在)可从打开位置闭合或可维持闭合。进一步,在312处,CPV可打开。 如早前参考程序200的216和238所述,CPV可以以给定频率被施以脉 冲地打开和关闭。示例频率可为10Hz。进一步,在314处,压缩机旁通 通道中的截止阀(SOV)可打开。在一个示例中,SOV可调整到“开” 位置,其中SOV可在完全打开位置处。这里,SOV可从完全闭合位置 调整到完全打开位置。在另一个示例中,控制器可基于抽吸器处的所需 真空水平选择SOV的打开程度。因此,SOV可从闭合位置打开。正因 如此,SOV可从更闭合的位置移动到更打开的位置。在另一个示例中, SOV可从大部分闭合的位置调整到完全打开的位置。然而在另一个示例 中,SOV可从完全闭合的位置打开到稍微打开的位置。在不偏离本公开 的范围的情况下,SOV位置调整的其它示例是可行的。
一旦阀被调整到它们的位置,则来自滤罐的脱附的燃料蒸气可同时 流动通过音速扼流件且经由抽吸器。因此,第一部分燃料蒸气可按如下 流动通过抽吸器:在316处,来自压缩机下游和进气节气门上游的压缩 空气可被引导通过抽吸器到压缩机入口。在318处通过抽吸器的压缩空 气的这种运动流使真空能够在抽吸器的颈部被抽取,其然后可被应用到 CPV中的旋塞(例如,图1的旋塞178)。因此,在320处真空可被应 用在CPV中的电磁阀的出口的下游和音速扼流件的入口的上游。在322 处,该应用的真空可经由抽吸器从滤罐抽取第一部分吹扫的燃料蒸气到 压缩机入口。详细地,在324处,来自滤罐的燃料蒸气可首先通过CPV 中的电磁阀流动,且然后在326处,可通过紧接着在CPV中的电磁阀和 音速扼流件之间的旋塞下游的第二止回阀(例如,第二止回阀150)流动。 进一步,在336处,基于在进气歧管中接收的蒸气量,燃料喷射量和/或 正时可经调整以维持发动机燃烧在所需的空气-燃料比,诸如化学计量。
与通过抽吸器的第一部分吹扫的燃料蒸气的流动同时地,来自燃料 蒸气滤罐的额外的(或第二部分)燃料蒸气可按如下通过CPV中的音速 扼流件流动:在328处,小于滤罐压力的歧管压力可通过CPV中的音速 扼流件从滤罐抽取吹扫蒸气。在330处,蒸气可首先通过CPV中的电磁 阀流动,且然后在332处,通过被安置在电磁阀下游的音速扼流件流动。
在334处,蒸气可从音速扼流件直接接收在进气节气门下游的进气 歧管中。进一步,在336处,如早前所述,发动机加燃料可通过更改燃 料喷射量和/或正时被调整以维持化学计量燃烧。
因此,所述的示例实施例可通过为经由抽吸器为脱附的燃料蒸气提 供可替换的且额外的吹扫路径而实现更彻底的燃料蒸气滤罐的吹扫,其 中所述抽吸器不受诸如音速扼流件的流量限制件的妨碍。来自燃料系统 滤罐的储存的燃料蒸气可在增压条件期间经由音速扼流件和/或经由压 缩机旁通通道中的抽吸器流到发动机进气中。仅当滤罐压力高于歧管压 力时,可以发生经由音速扼流件到进气歧管中的流动。只要真空在通过 抽吸器的运动流期间通过抽吸器生成,则通过抽吸器的吹扫流可发生。 进一步,在诸如发动机空转的非增压条件期间,抽吸器不会生成足够的 真空。正因如此,在非增压条件期间,进气歧管中的真空可更容易从滤 罐抽取脱附的蒸气。由于较高压力差会存在于滤罐和进气歧管之间,所 以吹扫流主要经由第一吹扫管线182通过电磁阀和音速扼流件发生。此 外,滤罐压力和歧管真空之间的巨大压力差可产生通过CPV的较高吹扫 流速,其可通过诸如音速扼流件的流量限制件被计量并调节。
因此,用于增压发动机的示例方法可包括,在增压条件期间调整截 止阀的开口以调节通过抽吸器的压缩机旁通流,在抽吸器处抽取真空, 以及在滤罐吹扫阀中的阀(例如,图1中的电磁阀172)下游和音速扼流 件(例如,图1中的音速扼流件174)上游应用真空,其中阀和音速扼流 件被安置在滤罐吹扫阀中的共用外壳内。在增压条件期间,来自诸如燃 料蒸气滤罐的滤罐的燃料蒸气可经由抽吸器被抽吸通过滤罐吹扫阀中的 阀到进气节气门上游的压缩机入口,且然后到进气歧管中。上述吹扫流 速可在当进气歧管压力高于滤罐中的压力时的增压条件期间发生。进一 步,在当进气歧管压力高于滤罐中的压力时的增压条件期间来自滤罐的 燃料蒸气不可经由音速扼流件被抽到进气歧管中。在增压条件期间,当 进气歧管压力低于滤罐中的压力时,来自滤罐的额外的燃料蒸气可经由 滤罐吹扫阀中的阀和音速扼流件被抽到进气歧管中。示例方法可进一步 包括,在非增压条件期间,在滤罐吹扫阀中的阀和音速扼流件中每个下 游应用来自进气歧管的真空。因此,来自滤罐的燃料蒸气可通过滤罐吹 扫阀中的阀和音速扼流件中的每个被抽到进气节气门下游的进气歧管 中。进一步,来自滤罐的燃料蒸气可不通过滤罐吹扫阀经由抽吸器被抽 到压缩机入口。这里,抽吸器真空不会被生成或会不足以经由图1的第 二吹扫管线184抽取任何吹扫流。正因如此,在非增压条件期间,通过 调整压缩机旁通通道中的截止阀到闭合位置,不会生成抽吸器真空。
图4描述示例程序400,其用于基于吹扫条件和发动机条件调整截止 阀(SOV)诸如图1的SOV185的位置。具体地,SOV的打开可基于增 压的启动、滤罐负荷(例如,基于再加燃料事件)、前一吹扫操作和瞬 时发动机事件而被调整。
在402处,程序400确定增压条件是否存在。当增压压力(或节气 门入口压力)明显高于大气压力时,增压条件可被确定为存在。正因如 此,在没有增压条件的情况下,存在通过抽吸器的显著减少的运动流。 如果不存在增压条件,程序400继续到404以确定增压是否待启动。例 如,响应操作员踩加速器踏板事件可以接收增压请求。如果在404处确 定增压条件待启动,则程序400继续到408以关闭SOV从而提供增压压 力的快速提升。例如,SOV可从完全打开的位置调整到完全闭合的位置。 在另一个示例中,SOV可以从部分打开的位置到完全闭合。正因如此, SOV可维持在打开的位置(完全打开、部分打开等)中以生成抽气泵真 空。可替换地,SOV可在非增压条件期间关闭。如果SOV在打开的位 置中,则在加速期间其可通过转移压缩空气远离进气节气门而消极地影 响时间-增压且可导致涡轮迟滞。因此,当发起转矩要求时,SOV可完全 闭合。此外,在408处,CPV可闭合且如果吹扫操作是有效/起作用的, 则其可被中断。如果在404处确定增压条件不是所需的,则程序400可 前进到406从而不调整SOV位置