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CN116917155B - 用于燃料箱压力控制泵的系统和方法 - Google Patents

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CN116917155B CN202280016020.0A CN202280016020A CN116917155B CN 116917155 B CN116917155 B CN 116917155B CN 202280016020 A CN202280016020 A CN 202280016020A CN 116917155 B CN116917155 B CN 116917155B
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Abstract

用于混合动力电动发动机的系统具有：燃料蒸汽罐(FVC)，燃料蒸汽罐(FVC)与(i)燃料箱中的燃料蒸汽(用其间的补给燃料阀)，(ii)进气歧管(用其间的罐净化阀)，以及(iii)大气压力(atm)(用其间的罐排气阀(CVV))流体连通；在补给燃料阀周围的旁路回路；以及在补给燃料阀和CVV两者的上游的压力传感器。旁路回路具有控制泵和控制阀，控制泵和控制阀控制与atm的流体连通，并在第一模式下，控制阀和CVV打开，将燃料蒸汽泵送到FVC用于压力控制，然后关闭控制阀；在第二模式下，控制阀关闭并且CVV打开，将atm泵送到FVC；以及在第三模式下，控制阀和CVV打开，将燃料蒸汽泵送到FVC达到预选阈值以关闭CVV。

Description

用于燃料箱压力控制泵的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年2月22日提交的第63/151,940号美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本申请涉及一种包括燃料箱压力控制泵(TPCP)以在执行系统泄漏诊断时协助净化碳罐、管理燃料箱内的燃料蒸汽压力并产生系统真空的车辆蒸发排放系统，更特别地涉及其中TPCP定位在补给燃料阀周围的旁路回路中用于燃料箱蒸汽圆顶与燃料蒸汽碳罐之间的流体连通的系统。
背景技术
大多数混合动力电动车辆(HEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV)具有使用燃料箱隔离阀(FTIV)的系统，燃料箱隔离阀(FTIV)允许蒸汽在补给燃料期间从燃料箱流向罐而且管理燃料箱内的压力。HEV和PHEV蒸发系统需要能够检测任何泄漏(按照EPA和碳排放法规的规定)，这通常通过电子泄漏检查模块(ELCM)来执行，电子泄漏检查模块(ELCM)由孔口、转换阀、泵和压力变送器(transducer)组成。
在蒸发排放系统中已包括净化泵，位于燃料蒸汽罐与罐净化阀之间或者大气与燃料蒸汽罐之间。这主要是因为净化泵只有一个主要功能，即从燃料蒸汽罐抽出蒸汽并将其推入进气歧管，或者从大气抽出新鲜空气并将其推入燃料蒸汽罐，以增加穿过罐内碳材料的流量并净化更多的气体进入进气歧管。
需要更简单的装置和系统、HEV和PHEV系统中更具成本效益的泄漏检测方式、以及系统内更少相互作用导致的更少故障的模式。
发明内容
在所有方面，公开了用于具有进气歧管的混合动力电动内燃发动机的燃料蒸汽管理系统。系统具有与内燃发动机流体连通的燃料箱；与燃料箱中的燃料蒸汽流体连通、与进气歧管流体连通并且与大气压力流体连通的燃料蒸汽罐；控制燃料箱与燃料蒸汽罐之间的流体连通的燃料补给阀；控制燃料蒸汽罐与大气压力之间的流体连通的罐排气阀；控制燃料蒸汽罐与进气歧管之间的流体连通的罐净化阀，以及在燃料补给阀周围的旁路回路。旁路回路具有燃料箱压力控制泵和控制阀。控制阀控制燃料蒸汽流过旁路回路并进入燃料箱压力控制泵。旁路回路通过导管与大气压力流体连通，导管在控制阀与燃料箱压力控制泵之间的位置处具有与旁路回路的第一接点，并且在燃料蒸汽罐与罐排气阀之间的位置处具有与大气的第二接点，并且具有控制其中流体流的止回阀。
系统包括感测旁路回路和补给燃料阀上游的压力的第一压力传感器、以及感测燃料蒸汽罐与罐排气阀之间的压力的第二压力传感器。燃料箱压力控制泵在(i)第一操作模式下，其中，控制阀和罐排气阀都打开，将燃料蒸汽泵送到燃料蒸汽罐用于燃料箱压力控制，然后关闭控制阀，在(ii)第二操作模式下，其中，控制阀关闭且罐排气阀打开，将大气压力泵送到所述燃料蒸汽罐，作为净化协助功能，以及在(iii)第三操作模式，其中，控制阀和罐排气阀都打开，将燃料蒸汽泵送到燃料蒸汽罐，以将真空降低到预选的第一压力阈值，在该第一压力阈值下，罐排气阀将关闭，作为泄漏诊断功能。在第三操作模式期间，如果罐排气阀在预选的第一压力阈值下未能关闭，则指示器被激活以指示已经检测到泄漏。此外，在第三操作模式期间，罐排气阀在预选的第一压力阈值下关闭，这密封了系统，并且一旦压力稳定，控制阀关闭，并且第一压力传感器和第二压力传感器对照相应的预选的第二压力阈值和第三压力阈值监测压力，以检测燃料箱附近或燃料蒸汽罐附近的泄漏。
系统可以包括发动机系统中的涡轮增压器、用于在涡轮增压器压缩机周围的旁路回路中产生真空的文丘里装置，以及与从燃料蒸汽罐流向罐净化阀上游进气歧管的流体流流体连通的文丘里装置的吸入端口。
附图说明
图1为混合动力电动车辆燃料蒸汽系统的示意性图示。
图2为燃料箱压力控制相互作用的第一图表。
图3为当燃料箱压力控制泵在净化协助功能下运行时压力控制相互作用的图表。
图4为当燃料箱压力控制泵在无泄漏存在的情况下在泄漏检测功能下运行时压力控制相互作用的图表。
图5为当燃料箱压力控制泵在系统的燃料箱侧存在泄漏的情况下在泄漏检测功能下运行时压力控制相互作用的图表。
图6为当燃料箱压力控制泵在系统的蒸汽罐侧存在泄漏的情况下在泄漏检测功能下运行时压力控制相互作用的图表。
具体实施方式
以下具体实施方式将例示本发明的一般原理，其示例在附图中进行另外例示。在附图中，相似的附图标记表示相同或功能相似的元件。
如本文中所使用的，“流体”表示任何液体、悬浮液、胶体、气体、等离子体、或其组合。
本文公开的混合发动机燃料蒸汽管理系统满足背景技术部分中讨论的所有需求，其将燃料箱压力控制泵置于控制燃料箱圆顶与燃料蒸汽罐之间的流体连通的补给燃料阀周围的旁路回路中。燃料箱压力控制泵有三种操作模式：i)燃料箱压力控制(保护防止破裂)；ii)燃料蒸汽罐净化协助；以及iii)整个系统以及系统的燃料蒸汽罐侧和燃料箱侧的泄漏诊断。控制阀是与在系统压力下打开的止回阀相反的指令阀。
现参考图1，示出了混合动力发动机系统100，其为具有涡轮增压器、超增压器等等(本文中统称为涡轮增压器103)的涡轮增压或超增压系统。然而，在其他实施例中(未示出)，发动机系统可以是自然吸气发动机。发动机系统100被配置用于燃烧来自燃料箱102的在其至少一个部件中积聚的液体燃料104和/或燃料蒸汽105，并包括多缸内燃发动机110。发动机系统100从进气口112接收空气，进气口112可以包括空气过滤器113(也称为空气滤清器)。涡轮增压器103具有操作压缩机115的涡轮114，压缩机115接收来自进气口112的空气、压缩空气、并引导压缩空气(或增压空气)流向下游通过任选的增压空气冷却器或中间冷却器116，然后到达节气门118。在替代实施例中，中间冷却器116可以定位在节气门的下游，并且因此可以容纳在进气歧管中。节气门118控制压缩机115与发动机110的进气歧管120之间的流体连通。节气门118能使用已知技术操作，以改变提供给发动机的进气歧管120和气缸的进气量。进气歧管120被配置为向位于发动机缸体(engine block)内的发动机110的多个燃烧室供应进气或空气-燃料混合物。燃烧室典型地布置在充满润滑剂的曲轴箱上方，使得燃烧室的往复活塞旋转位于曲轴箱中的曲轴(未示出)。
燃料箱102为用于保持要通过燃料输送系统(诸如燃料泵，未示出)供应给内燃发动机110的燃料104、105的储器，并包括加注口(filler neck)107。控制器可以调节发动机的运行及其燃料输送和/或蒸发排放。涡轮增压器103周围包括旁路导管150。图1中的旁路导管150在压缩机115的下游和节气门118的上游具有入口151，并且在压缩机115的上游具有出口152。入口151可以在中间冷却器116的上游或下游。旁路导管150包括用于产生真空的文丘里装置154。文丘里装置154具有与入口151流体连通的推进入口155、与出口152流体连通的排放出口156、以及经由吸入导管158与燃料箱102和燃料蒸汽罐142流体连通的吸入部分157。文丘里装置154可以具有申请人的任何共同未决申请或授权专利(例如但不限于第9,827,963号美国专利和第9,534,704号美国专利)中的任何装置的细节，并可以包括一体的止回阀159，防止从文丘里装置154通过吸入端口157流向燃料箱102。除此之外，止回阀159可以为抽吸导管158中的分开的止回阀。
此处，燃料箱102可操作地连接到蒸发排放控制系统140。燃料蒸汽罐142连接到燃料箱102，以通过具有补给燃料阀165的第一导管163与其流体连通，补给燃料阀165控制其间的流体连通。第一导管163提供燃料箱102内的顶部空间164和燃料蒸汽罐142中的蒸汽的流体连通。燃料蒸汽罐142具有与空气或大气流体连通的第二(新鲜空气)导管167。罐排气阀168存在于第二导管167中，并控制燃料蒸汽罐142与空气之间的流体连通。燃料蒸汽罐142具有与进气歧管120流体连通的第三(蒸汽)导管170。罐净化阀172控制从燃料蒸汽罐142到发动机的进气歧管120的流体连通。罐净化阀172可以为高限制流量和计量流量阀。蒸汽导管170还可以包括阻止从进气歧管120流向燃料箱102的蒸汽止回阀174。燃料蒸汽通过第一导管163进入燃料蒸汽罐142，并且在被其中的木炭或其他吸附材料作用后，通过新鲜空气导管167离开燃料蒸汽罐。
仍参考图1，蒸发排放控制系统140包括燃料箱压力控制泵180，燃料箱压力控制泵180定位成在燃料箱102与燃料蒸汽罐142之间流体连通处，更具体地说，在补给燃料阀165周围的旁路回路166中。控制阀182控制燃料蒸汽流过旁路回路166并进入燃料箱压力控制泵180中。旁路回路166通过新鲜空气导管184与大气/新鲜空气流体连通，新鲜空气导管184具有定位在控制阀182与燃料箱压力控制泵180之间的与旁路回路166的第一接点185、以及在燃料蒸汽罐142与罐排气阀168之间的第二接点186。新鲜空气导管184具有控制其中流体流的止回阀187，即防止燃料蒸汽泄漏到大气。
蒸发排放控制系统140包括感测旁路回路166和补给燃料阀165上游压力的第一压力传感器190，以及感测燃料蒸汽罐142与罐排气阀168之间压力的第二压力传感器192。第一压力传感器190为检测高压(诸如在燃料箱102中积聚的高压)的传感器。第二压力传感器192为检测低压的传感器。压力传感器可以为压力变送器。
定位在燃料箱102与旁路回路166中的燃料蒸汽罐之间的燃料箱压力控制泵180消除了对燃料箱隔离阀和电子泄漏检查模块的需求。在操作中，罐压力控制泵具有多种模式：(i)第一操作模式，其中，控制阀和罐排气阀都打开，将燃料蒸汽泵送到燃料蒸汽罐用于燃料箱压力控制，然后关闭控制阀；(ii)第二操作模式，其中，控制阀关闭且罐排气阀打开，将大气压力泵送到燃料蒸汽罐，作为净化协助功能；以及(iii)第三操作模式，其中，控制阀和罐排气阀都打开，将燃料蒸汽泵送到燃料蒸汽罐，以将真空降低到预选的第一压力阈值，在该第一压力阈值下，罐排气阀将关闭，作为泄漏诊断功能。每种模式能根据需要重复使用，以维护发动机系统。
第一模式通过图2所示的燃料箱压力控制系统相互作用进行展示，该模式缓解燃料箱内的高压，以保护燃料箱的结构完整性。燃料箱压力控制阀182将打开并允许从燃料箱102到燃料箱压力控制泵180的流动路径。当燃料箱压力控制阀182打开并且泵运行时，燃料箱压力控制泵180将一些燃料蒸汽从燃料箱泵出到罐。
第二模式通过图3所示的燃料箱压力控制系统交互作用进行展示，该模式为燃料蒸汽罐142的净化协助模式。当燃料箱压力控制阀182关闭时，燃料箱压力控制泵180可以通过止回阀187从大气拉入新鲜空气。通过这个线路吸入的新鲜空气允许燃料蒸汽罐用新鲜空气而非来自燃料箱102的更多燃料蒸汽来净化蒸汽，执行位于罐的新鲜空气侧的传统净化泵的功能。
第三模式(泄漏诊断)的各个方面通过图4-6所示的燃料箱压力控制系统相互作用进行展示。图4为示出通过泄漏诊断测试的系统的全系统泄漏诊断。图5为示出罐侧(即第二压力传感器)通过测试但燃料箱侧(即第一压力传感器)未通过测试的泄漏诊断。图6为示出罐侧未通过测试但燃料箱侧通过测试的泄漏诊断。
在第三模式下，燃料箱压力控制泵180具有泄漏诊断泵的功能。罐排气阀168和燃料箱压力控制阀182将打开，允许从燃料箱102流向燃料蒸汽罐142，然后通过罐排气阀168流向大气。燃料箱压力控制泵180将运行并将真空降低到预选的初始目标，然后罐排气阀168将关闭并且系统将变得密封。如果燃料箱压力控制泵180不能将燃料箱压力降低到预选的初始目标，则可以认为系统中存在大的泄漏，并且诊断系统将指示泄漏，例如通过激活故障指示灯或检查发动机灯。在系统稳定到某一真空水平后，燃料箱压力控制阀182将关闭，然后燃料箱压力控制阀182将关闭。压力将由燃料箱压力控制泵180和补给燃料阀165的罐侧上的低压变送器(第二压力传感器192)监测泄漏，然后可以用高压变送器(第一压力传感器190)监测燃料箱侧的压力泄漏。
燃料箱压力控制泵的设计比电子泄漏检查模块更简单。在所公开的系统中有更多的独立部件，但是由于系统内更少的相互作用，即部件之间更少相接合，它们具有更少的故障模式。所公开的系统降低了执行相同功能所需的部件的重量和成本。
应注意的是，实施例的应用或使用不限于附图和说明书中所示零件和步骤的构造和布置细节。例示性实施例、构造和变型的特征可以在其他实施例、构造、变型和修改中实现或结合，并且可以以各种方式实践或执行。此外，除非另有说明，本文使用的术语和表达是为了方便读者描述本发明的例示性实施例而选择的，而不是为了限制本发明。
已参考本发明的优选实施例对本发明进行了详细描述，显而易见的是，在不脱离所附权利要求中定义的本发明范围的情况下，可进行修改和变更。

Claims (6)

1.一种燃料蒸汽管理系统，包括：
具有进气歧管的混合动力电动内燃发动机；
与所述内燃发动机流体连通的燃料箱；
燃料蒸汽罐，所述燃料蒸汽罐与所述燃料箱中的燃料蒸汽流体连通、与所述进气歧管流体连通并与大气压力流体连通；
控制所述燃料箱与所述燃料蒸汽罐之间的流体连通的补给燃料阀；
控制所述燃料蒸汽罐与大气压力之间的流体连通的罐排气阀；
控制所述燃料蒸汽罐与所述进气歧管之间的流体连通的罐净化阀；
在所述补给燃料阀周围的旁路回路，具有燃料箱压力控制泵和控制阀，其中，所述控制阀控制通过所述旁路回路并进入所述燃料箱压力控制泵的燃料蒸汽流，其中，所述旁路回路通过导管与大气压力流体连通，所述导管具有与所述旁路回路的第一接点，具有在所述燃料蒸汽罐与所述罐排气阀之间的第二接点，并具有控制其中的流体流的止回阀，其中，所述第一接点定位在所述控制阀与所述燃料箱压力控制泵之间；
感测所述旁路回路和所述补给燃料阀上游的压力的第一压力传感器以及感测所述燃料蒸汽罐与所述罐排气阀之间的压力的第二压力传感器；
其中，所述燃料箱压力控制泵在(i)第一操作模式下，其中，所述控制阀和所述罐排气阀都打开，将燃料蒸汽泵送到所述燃料蒸汽罐用于燃料箱压力控制，然后关闭所述控制阀，在(ii)第二操作模式下，其中，所述控制阀关闭并且所述罐排气阀打开，将大气压力泵送到所述燃料蒸汽罐，作为净化协助功能，在(iii)第三操作模式下，其中，所述控制阀和所述罐排气阀都打开，将燃料蒸汽泵送到所述燃料蒸汽罐，以将真空降低到预选的第一压力阈值，在所述第一压力阈值下，所述罐排气阀将关闭，作为泄漏诊断功能。
2.如权利要求1所述的系统，其中，在所述第三操作模式下，如果所述罐排气阀在所述预选的第一压力阈值下未能关闭，则检测到泄漏。
3.如权利要求1所述的系统，其中，在所述第三操作模式下，所述罐排气阀在所述预选的第一压力阈值下关闭，这密封了所述系统，并且一旦压力稳定，所述控制阀关闭，并且所述第一压力传感器和所述第二压力传感器对照相应的预选的第二压力阈值和第三压力阈值监测压力，以检测所述燃料罐附近或所述燃料蒸汽罐附近的泄漏。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述内燃发动机具有涡轮增压器。
5.如权利要求4所述的系统，包括用于在所述涡轮增压器的压缩机周围的旁路回路中产生真空的文丘里装置。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述文丘里装置的吸入端口与从所述燃料蒸汽罐流向所述罐净化阀上游的所述进气歧管的流体流流体连通。
CN202280016020.0A 2021-02-22 2022-02-21 用于燃料箱压力控制泵的系统和方法 Active CN116917155B (zh)

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