CN1774571A - 蒸发可燃气体泄漏检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种蒸发可燃气体泄漏检测装置，在包含燃油箱(1)及滤清器(13)的蒸发净化***的泄漏检测***中，具有：利用压送到内燃机的燃油的剩余燃油的回流将大气导入燃油箱(1)内的喷射泵(8)；内压计测装置(15)；以及燃油容积检测装置(18)，在由加压装置进行规定时间的送气后，将蒸发净化***关闭状态下的压力保持计测值小于从加压计测值、空气容积和泄漏孔径所求得的减压计算值时，就判定为有泄漏。

Description

蒸发可燃气体泄漏检测装置
技术领域
本发明涉及车辆用内燃机的蒸发可燃气体泄漏检测装置。
背景技术
日本专利文献1所记载的现有的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其结构为，在内燃机运转中将蒸发净化***关闭后的状态下，以规定时间从燃油箱外部将外气导入加压后，以所计测的燃油箱的内压是否到达设定值来判定有泄漏。
另外，一般由于泄漏诊断为了不受内燃机运转条件变化的影响而在怠速运转时或低速运转时等稳定后的运转条件下进行，因此，要确保检测精度，测定时间就要长，但此时，根据内燃机运转条件的变化，运转中泄漏诊断进行到最后的次数变得非常少。作为解决该问题的手段，在日本专利文献2所记载的蒸发可燃气体泄漏检测装置中，作成如下结构：在发动机停止后、关闭蒸发净化***的状态下，对规定时间后燃油本身蒸发所产生的燃油箱内压的上升值进行计测后，与把从燃油水准仪求得的燃油箱内的空气容积和从箱内温度传感器求得的燃油温度作为参数的预先储存的压力上升值的判定值表中的数值比较，判定有无泄漏。
日本专利文献1：特开2002-195107(段落0018～段落0020，图1)
日本专利文献2：特开2003-56416(段落0003、段落0004、段落0034～段落0042，图1)
专利文献1所记载的现有的蒸发可燃气体泄漏检测装置有如下情况：由于用按规定时间将外气导入加压后的箱内压力来判定泄漏，因此，加压装置的吸气加压能力的误差影响到泄漏判定，使判定精度下降。另外，使用以往所使用的把副室的燃油转送到主室的喷射泵，对燃油箱进行加压，该加压要100～130sec，蒸发可燃气体的检测时间长，结果，在空转不太长的情况下，产生往往不能检测泄漏的问题。因未考虑到燃油本身蒸发所产生的箱内压力上升，所以也有因其而产生判定精度下降的情况。
专利文献2所记载的现有的蒸发可燃气体泄漏检测装置，必须预先准备储存对燃油箱内的空气容积和燃油温度的各种组合进行假定后的压力上升值的判定值表，需要大容量的储存用存储器。另外，由于压力上升值的判定值仅取决于空气容积和燃油温度，故有因燃油中低沸点成分的含有量的误差而产生判定精度下降的情况。此外，因使用加压力弱的燃油本身蒸发压力对燃油箱内进行加压，故检测时间长，且只在发电机停止中进行泄漏检测，所以导致检测频率下降。
发明内容
本发明是为解决上述问题而作成的，其目的在于，提供一种检测频率高、精度好且可检测泄漏的蒸发可燃气体泄漏检测装置。
在本发明的蒸发可燃气体泄漏检测装置中，在包含从燃油箱到与内燃机相连的滤清器在内的蒸发净化***，具有：对该蒸发净化***可进行关闭控制的阀；将外气导入蒸发净化***进行加压的加压装置；对蒸发净化***的内压进行检测的内压计测装置；以及对所述燃油箱内的燃油容积进行检测的燃油容积检测装置，在由加压装置进行规定时间的送气后，将规定时间后的减压计算值设定为判断基准压，而该规定时间后的减压计算值，是使用将蒸发净化***作成关闭状态时由内压计测装置得到的加压计测值、从预先设定的蒸发净化***的容积减去由燃油容积检测装置得到的燃油容积所算出的空气容积、以及预先设定的可允许的泄漏孔径而算出的，根据从关闭蒸发净化***后的状态经规定时间后的由内压计测装置所计测的压力保持计测值和所述判断基准压，来判定有泄漏。
本发明的蒸发净化***的泄漏检测中，由于用箱加压后的压力保持计测值来判定泄漏，因此，作为加压装置的喷射泵的吸气加压能力的误差不会影响到泄漏判定，能以较高的检测频率进行高精度的判定。另外，由于可从计算式算出判定基准压，故不必预先准备储存预先假定的各种情况下的判定基准压修正表，从而可构成简单的***。
附图说明
图1是本发明实施形态1中的蒸发可燃气体泄漏检测装置的结构图。
图2是表示实施形态1中蒸发净化***关闭控制阀的开闭顺序和燃油箱内压力的时间变化的曲线图。
图3是表示实施形态2中蒸发净化***关闭控制阀的开闭顺序和燃油箱内压力的时间变化的曲线图。
图4是表示实施形态3中蒸发净化***关闭控制阀的开闭顺序和燃油箱内压力的时间变化的曲线图。
符号说明
1燃油箱    8喷射泵    9外气导入配管    10外气导入阀11蒸发气体配管    13滤清器    14ORVR断开阀    15箱内压力传感器    18燃油水准仪    19通风阀    20净化阀
具体实施方式
实施形态1
图1是本发明的实施形态1中的蒸发可燃气体泄漏检测装置的结构图，图2是表示蒸发净化***关闭控制阀的开闭顺序和燃油箱内压力的时间变化的曲线图。
图1中，从设在燃油箱1内的燃油泵2供给的汽油由燃油过滤器3过滤，由调压器4调压成一定压力并通过燃油配管5供给到喷射器6，从喷射器6喷射到进气歧管7，然后在未图示的内燃机中燃烧。
在从燃油配管5分支的调压器4的排出口设有燃油箱1内的作为加压装置的喷射泵8。外气导入配管9的一端连接在该喷射泵8上，外气导入配管9的另一端通过外气导入阀10而连接在蒸发气体配管11上。喷射泵8就利用汽油流所产生的汾丘里作用将外气吸入到燃油箱1内。
蒸发气体配管11的一端与设在燃油箱1上部的ORVR(On-boardRefueling Vapor Recovery：车用防燃油蒸发)阀12连接，另一端与滤清器13连接。蒸发气体配管11把包含在将燃油供给到燃油箱1时压出的汽油蒸气在内的空气送到滤清器13，并防止来自供油孔(未图示)的蒸发气体流出。另外，在ORVR阀12的内部内藏有浮子，当供油液面是满箱时，浮子上升而将通路切断，防止燃油流入蒸发气体配管11。ORVR断开阀14设置在蒸发气体配管11的外气导入阀10连接部与ORVR阀12之间。
在燃油箱1上部的未被汽油浸渍的部位，安装有对燃油箱1内与大气的压力差进行计测的箱内压力传感器15；以及在车体翻倒等异常时关闭的翻转阀16。翻转阀16通过双向阀17而与蒸发气体配管11连接，燃油箱1的内压力超过双向阀17所设定的正压开阀压力或负压开阀压力时，与滤清器13连通，并将燃油箱1内的压力控制在设定范围。双向阀17的开阀压力的一个例子是，正压侧设定为6kPa，负压侧设定为-1kPa。另外，在燃油箱1的内部，安装有对燃油容量进行检测的燃油水准仪18。
在燃油箱1中发生的燃油蒸发气体被滤清器13内部的活性炭吸附，仅空气从通风阀19向大气中放出。为使活性炭的吸附量不饱和，将与进气歧管7连接的净化阀20打开，用进气歧管7内的负压从通风阀19吸入外气，使活性炭再生。
另外，外气导入阀10、ORVR断开阀14、通风阀19、净化阀20、箱内压力传感器15和燃油水准仪18都与燃油喷射装置的CPU连接，CPU进行各阀的开闭控制和箱内压力传感器15及燃油水准仪18的传感检测。
现用图2的表示蒸发净化***关闭控制阀的开闭顺序和肉箱内压力的时间变化的曲线图，来说明利用这种结构的蒸发可燃气体泄漏检测装置进行的泄漏检测动作。在泄漏检测动作开始前的通常状态中，净化阀20是闭状态，而在使滤清器13的活性炭再生的场合为开状态。另外，通风阀19和ORVR断开阀14是开状态，成为将燃油箱1内的蒸发气体引导到滤清器13的状态。由于外气导入阀10是闭状态，喷射泵8不能吸入外气，故箱内压力不上升。
泄漏检测动作是用箱加压→压力保持的2个步骤进行的。在箱加压动作中，将净化阀20和ORVR断开阀14作成闭状态，将通风阀19和外气导入阀10作成开状态。在该状态下，由于喷射泵8从通风阀19通过滤清器13而将外气吸入到燃油箱1内，因此可进行箱加压。箱加压的上限值P0通过设定成不超过双向阀17的正压开阀压力的范围(例如2.5kPa)，可防止燃油箱1内的空气从翻转阀16通过双向阀17流向蒸发气体配管11。燃油箱1内的压力由箱内压力传感器15监控，若超过箱加压的上限值P0或经过了设定时间T1，则停止箱加压动作，进入到下一个压力保持动作。设定时间T1，不是使用燃油输送用喷射泵而是通过使用调节成空气吸入加压用的喷射泵，可将箱加压到达上限值P0的时间设定为约10秒。喷射泵只要是经10秒加压到2.0kPa的性能的产品即可，例如，来自成为喷射泵输入侧的燃油输送***(未图示)的剩余燃油的流量作成100升/小时、排出喷嘴的内径作成1.3mm的场合，我们知道，也可作成使排出喷嘴位于凹部的排出口内径为4.5mm～6.5mm，将内部的驱动流喷嘴直径与排出口直径之比设定在大致1∶3.5～1∶5的范围。
在压力保持动作中，在将外气导入阀10作成闭状态、并使喷射泵8的外气吸入停止后，将净化阀20与通风阀19作成闭状态，将滤清器13至燃油箱的蒸发净化***作成密闭状态。接着，将ORVR断开阀14作成开状态，将燃油箱1的加压后的空气遍布蒸发气体配管11和滤清器13。此时的箱内压力，由于从P0减少到P1，故将该P1储存为泄漏检测用的加压计测值。即，由喷射泵8加压至压力P0的燃油箱内的空气，流入到在其加压中处于大气压的蒸发气体配管11、滤清器13和外气导入配管9等的内部空间，处于平衡状态时的内部压力是压力P1。在将该状态保持到设定时间T2后，再计测箱内压力并储存为压力保持计测值P2。从加压计测到压力保持计测的设定时间(T2-T1)例如可设定为约10秒。最后，将通风阀19和ORVR断开阀14作成开状态，将箱内压力开放，从而使泄漏检测动作结束。以上一系列的泄漏检测动作可约用20秒来完成。
下面说明泄漏检测的判定方法。对于判定基准压，使用减压计算值Pt，其是用从预先设定的蒸发净化***的容积减去由燃油水准仪18求得的燃油容积而算出的空气容积V值、预先设定的可允许的泄漏孔径d(假定泄漏部分的面积相当于直径d的孔打开后的面积)、加压计测值P1、以及从加压计测至压力保持计测的设定时间(T2-T1)来算出的。减压计算值Pt可用下式表达。
〔数式1〕
Pt = 4 ( π · d 2 4 · V · 2 ρ · ( T 2 - T 1 ) + 4 P 1 ) 2
这里，ρ表示空气密度，受温度与气压的影响，而在车辆的使用环境的范围内，使用标准状态(0℃、101.3kPa)下的值1.293kg/m2无问题。另外，也可设置箱内温度传感器，与箱内压力传感器15的检测值组合并进行空气密度修正。
泄漏判定通过将压力保持计测值P2与判断基准压比较来进行，保持压P2小于减压计算值Pt时，判定为有泄漏。
另外，也可对从加压计测值P1减去压力保持计测值P2后的减压量计测值(P1-P2)与加压计测值P1之比(P1-P2)/P1，和从加压计测值P1减去减压计算值Pt后的减压量计算值(P1-Pt)与压力保持计测值P1之比(P1-Pt)/P1进行比较，当(P1-P2)/P1大于(P1-Pt)/P1时，判定为有泄漏。
实施形态1的蒸发可燃气体泄漏检测装置中，由于用箱加压后的压力保持计测值进行泄漏判定，故作为加压装置的喷射泵8的吸气加压能力的误差不会影响到泄漏判定，不会使判定精度下降。另外，由于可从计算式算出判定基准压，故与准备储存预先假定的各种情况下的判定基准压修正表的场合进行比较，可提高检测精度，具有同时满足短时间和精度这种矛盾的性质的作用效果，并且，不必事先准备储存预先假定的各种情况下的判定基准压修正表，从而不需要大容量的储存用存储器。此外，由于将调整成空气吸入加压用的喷射泵用作为加压装置，故可缩短泄漏检测时间，可提高检测频率。另外，在内燃机的怠速中可进行泄漏检测，可提高泄漏检测频率。
实施形态2
实施形态2是，对实施形态1的泄漏检测方法增加一个将箱内燃油的自身蒸发所产生的压力增加的影响予以修正的装置，以提高检测精度。实施形态2中的蒸发可燃气体泄漏检测装置的结构与实施形态1中说明的图1相同，省略说明。图3是表示本发明实施形态2中蒸发净化***关闭控制阀的开闭顺序和燃油箱内压力的时间变化的曲线图，根据该图来说明泄漏检测动作。
泄漏检测动作，用箱加压→压力保持→箱内压力开放→密闭的4个步骤进行。从箱加压至压力保持，与实施形态1相同，然后增加箱内压力开放→密闭的动作。在箱内压力开放动作中，从压力保持状态将通风阀19和ORVR断开阀14作成开状态，从而将箱内压力开放。若经过设定时间T3，箱内压力降低到大气压，则结束箱内压力开放动作，进入到压力再保持。
在密闭动作中，在保持净化阀20和外气导入阀10为闭状态、以及ORVR断开阀14为开状态的情况下，将通风阀19作成闭状态，将从滤清器13至燃油箱1的蒸发净化***作成密闭状态。在将该状态保持至设定时间T4后，计测箱内压力并将其储存为燃油自身蒸发压力计测值P3。燃油自身蒸发压力计测用密闭时间预先设定成与压力保持计测用的压力保持时间(T2-T1)相同。最后，通过将通风阀19和ORVR断开阀14作成开状态、将箱内压力开放，使泄漏检测动作结束。以上一系列的泄漏检测动作可用约30秒完成。
接着说明泄漏检测的判定方法。对于判定基准压，用实施形态1中说明的减压计算值Pt。判定是通过对从箱加压后的压力保持计测值P2中减去燃油自身蒸发压力计测值P3而算出的保持压修正值(P2-P3)与判断基准压作比较来进行的，保持压修正值(P2-P3)小于减压计算值pt时，判定为有泄漏。
另外，也可对从加压计测值P1中减去保持压修正值(P2-P3)后的减压量修正值{P1-(P2-P3)}与加压计测值P1之比{P1-(P2-P3)}/P1，和从加压计测值P1中减去减压计算值Pt后的减压量计算值(P1-Pt)与压力保持计测值P1之比(P1-Pt)/P1进行比较，{P1-(P2-P3)}/P1大于(P1-Pt)/P1时，判定为有泄漏。
在实施形态2的蒸发可燃气体泄漏检测装置中，由于用燃油自身蒸发压力计测值对箱加压后的压力保持计测值进行修正来判定泄漏，因此，受燃油温度、燃油箱内的空气容积、燃油中低沸点成分含有量等的影响而变化的燃油自身蒸发压力的误差不影响到泄漏判定，可提高判定精度。与对预先假定的各种情况下的自身蒸发压力修正表进行准备储存的场合相比，可提高检测精度，具有同时满足短时间(30秒以内)和精度这种矛盾的性质的作用效果。并且，在泄漏检测动作中，在由喷射泵8进行的加压后，由于进行燃油自身蒸发压力计测，因此，可进行包含因来自喷射泵8的射流所产生的自身蒸发的增加部分的影响在内的自身蒸发的修正，可提高泄漏检测的精度。另外，由于将泄漏计测时间(T2-T1)与自身蒸发压力计测时间(T4-T3)作成相等(约10秒)，故可精度良好地修正与时间一起增加的自身蒸发所产生的影响，且不需要因两个计测时间不同所进行的修正，运算变得容易。
实施形态3
实施形态3是，省略了实施形态2的泄漏检测方法中的伴随燃油自身蒸发压力计测的箱内压力开放动作，以缩短检测时间。实施形态3中的蒸发可燃气体泄漏检测装置的结构与实施形态1中说明的图1相同，省略说明。图4是表示本发明实施形态3中蒸发净化***关闭控制阀的开闭顺序和燃油箱内的时间变化的曲线图，根据该图来说明泄漏检测动作。
泄漏检测动作用密闭→箱加压→压力保持的3个步骤来进行。后半的箱加压→压力保持与实施形态1相同，在其前面增加了密闭动作。在最初的密闭动作中，从泄漏检测开始前的状态将净化阀20和通风阀19作成闭状态，将从滤清器13至燃油箱1的蒸发净化***作成密闭状态。在将该状态保持至设定时间T0后，计测箱内压力并将其储存为燃油自身蒸发压力计测值P3。燃油自身蒸发压力计测用的密闭时间(T0-T3)预先设定成与压力保持计测用的压力保持时间(T2-T1)相同。接着，在将净化阀20保持成闭状态的情况下，将通风阀19作成开状态，将ORVR断开阀14作成闭状态，将外气导入阀10作成开状态，并进入箱加压动作。以后的动作与实施形态1相同。
泄漏检测的判定方法与实施形态2相同。对于判定基准压，用实施形态1中说明的减压计算值Pt。判定是通过对从压力保持计测值P2中减去燃油自身蒸发压力计测值P3而算出的保持压修正值(P2-P3)与判断基准压作比较来进行的，保持压修正值(P2-P3)小于减压计算值pt时，判定为有泄漏。
另外，也可对从加压计测值P1中减去保持压修正值(P2-P3)后的减压量修正值{P1-(P2-P3)}与加压计测值P1之比{P1-(P2-P3)}/P1，和从加压计测值P1中减去减压计算值Pt后的减压量计算值(P1-Pt)与压力保持计测值P1之比(P1-Pt)/P1进行比较，{P1-(P2-P3)}/P1大于(P1-Pt)/P1时，判定为有泄漏。
在实施形态3的蒸发可燃气体泄漏检测装置中，由于在泄漏检测动作的最初进行燃油自身蒸发压力计测，故不必事前进行箱内压力开放动作，相应地可缩短泄漏检测时间。

Claims (10)

1.一种蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，在包含从燃油箱与内燃机相连的滤清器在内的蒸发净化***，具有：对该蒸发净化***可进行关闭控制的阀；将外气导入所述蒸发净化***进行加压的加压装置；对所述蒸发净化***的内压进行检测的内压计测装置；以及对所述燃油箱内的燃油容积进行检测的燃油容积检测装置，
在由所述加压装置进行规定时间的送气后，将规定时间后的减压计算值设定为判断基准压，而该规定时间后的减压计算值是使用将所述蒸发净化***关闭后由所述内压计测装置得到的加压计测值、从预先设定的所述蒸发净化***的容积减去由所述燃油容积检测装置得到的燃油容积所算出的空气容积、以及预先设定的可允许的泄漏孔径而算出的，
根据从关闭所述蒸发净化***后经规定时间后由所述内压计测装置所计测的压力保持计测值和所述判断基准压，来判定有泄漏。
2.如权利要求1所述的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，在使所述蒸发净化***与外气连通成大气压后，对从关闭所述蒸发净化***的状态经规定时间后由所述内压计测装置计测到的燃油自身蒸发压力计测值进行储存，
当从所述压力保持计测值减去所述燃油自身蒸发压力计测值所算出的保持压修正值低于所述判定基准压时，判定为有泄漏。
3.如权利要求2所述的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，对权利要求1所述的压力保持计测值进行计测用的从关闭蒸发净化***的状态开始的规定时间，等于对权利要求2所述的自身蒸发压力计测值进行计测用的从关闭蒸发净化***的状态开始的规定时间。
4.如权利要求3所述的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，规定时间是10秒以下。
5.如权利要求2所述的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，在求出权利要求2所述的自身蒸发压力计测值后，求出权利要求1所述的压力保持计测值。
6.如权利要求1或4所述的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，加压装置是可用10秒钟从大气压加压到2.0kPa的喷射泵。
7.如权利要求1所述的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，对权利要求1所述的压力保持计测值进行计测用的从关闭蒸发净化***的状态开始的规定时间是处于内燃机的怠速运转中。
8.如权利要求1所述的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，当压力保持计测值低于所述判定基准压时，判定为有泄漏。
9.如权利要求1所述的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，算出的规定时间后的减压计算值根据下面的计算式求出：
Pt = 4 ( π · d 2 4 · V · 2 ρ · ( T 2 - T 1 ) + 4 P 1 ) 2
Pt：减压计算值
P1：加压计测值
P2：压力保持计测值
d：泄漏孔径
V：空气容积
T2-T1：从加压计测至压力保持计测的设定时间
ρ：空气密度
10.如权利要求1所述的蒸发可燃气体泄漏检测装置，其特征在于，将从加压计测值P1减去压力保持计测值P2后的减压量计测值(P1-P2)与加压计测值P1之比(P1-P2)/P1，与从加压计测值P1减去减压计算Pt后的减压量计测值(P1-Pt)与压力保持计测值P1之比(P1-Pt)/P1进行比较，当(P1-P2)/P1大于(P1-Pt)/P1时，判定为有泄漏。
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