炭罐流量的诊断方法

摘要

本申请公开了一种炭罐流量的诊断方法，当车辆进入滑行断油工况时，发动机管理系统调节控制炭罐控制阀开度的电子信号，以改变炭罐控制阀的开度，并同步侦测进气歧管中的压力变化速度是否随之变化；如果是，则判定炭罐流量正常；如果否，则判定炭罐流量出现故障。本申请可以有效地检测炭罐控制阀的卡死或管道堵塞故障，并具有诊断过程简单、成本较低的优点。

权利要求

1.一种炭罐流量的诊断方法，其特征是，当车辆进入滑行断油工况时，发动机管理系统调节控制炭罐控制阀开度的电子信号，以改变炭罐控制阀的开度，并同步侦测进气歧管中的压力是否随之变化；

如果是，则判定炭罐流量正常；

如果否，则判定炭罐流量出现故障；

所述滑行断油工况是指车辆同时满足以下三个条件：车辆具有大于0的速度、燃油喷射装置不喷油、节气门全关；

将炭罐控制阀全关、全开时，进气歧管内的压力分别称为最低值、最高值；

当进气歧管内的压力无变化且为最低值，则判定安装有炭罐控制阀的管道完全堵塞、或炭罐控制阀卡在全关位置；

当进气歧管内的压力无变化且为最高值，则判定炭罐控制阀卡在全开位置；

当进气歧管内的压力无变化且在最低值与最高值之间，则判定炭罐控制阀卡在中间开度；

当进气歧管内的压力有变化，则判定炭罐控制阀正常。

2.根据权利要求1所述的炭罐流量的诊断方法，其特征是，所述调节控制炭罐控制阀开度的电子信号，覆盖使炭罐控制阀从全关到全开的全过程、以及从全开到全关的全过程。

3.根据权利要求1所述的炭罐流量的诊断方法，其特征是，所述电子信号为PWM信号，炭罐控制阀的开度与该PWM信号的占空比成线性比例关系；该PWM信号的占空比变大，则炭罐控制阀的开度增大，则进气歧管内的压力升高；反之亦然。

4.根据权利要求1所述的炭罐流量的诊断方法，其特征是，当进气歧管内的压力有变化，但当炭罐控制阀的达到目标开度时，进气歧管内的压力未达到该目标开度所对应的压力，则判定安装有炭罐控制阀的管道部分堵塞；否则判定安装有炭罐控制阀的管道正常。

5.根据权利要求1所述的炭罐流量的诊断方法，其特征是，只在炭罐内的燃油蒸气浓度小于阈值且车辆进入滑行断油工况时，才启动所述诊断方法；所述阈值表示允许将炭罐内的燃油蒸气排放到大气中的量。

说明书

炭罐流量的诊断方法

技术领域

[0001] 本申请涉及一种汽车电子控制技术，特别是涉及一种蒸发物排放控制系统中的诊断技术。

背景技术

[0002] 为了防止油箱中的燃油挥发到大气中，汽车发动机都设计有蒸发物排放控制系统。请参阅图1，这是现有的蒸发物排放控制系统的结构示意图。盛放燃油的油箱（tank）10中有第一管道15通到炭罐（canister）20中的活性炭之中。炭罐20中盛放有用于吸附燃油蒸气的活性炭。炭罐20另有第二管道25通到进气歧管（intake manifold）30中的节气门（throttle）32之后、压力传感器（P Sensor）之前。在该第二管道25上设有炭罐控制阀（CPV）21。所述进气歧管30中沿进气方向依次设有空气流量计（HFM）31、节气门32和压力传感器
33，空气流量计31和压力传感器33可省略任意一个。

[0003] 上述蒸发物排放控制系统的工作原理为：油箱10中挥发出来的燃油蒸气通过第一管道15进入炭罐20并被其中的活性炭吸附。当发动机运行时，进气歧管30内呈负压状态，吸引新鲜空气进入炭罐20，将活性炭中所吸附的燃油蒸气脱附出来。新鲜空气与燃油蒸气的混合气由第二管道25进入进气歧管30，最终重新进入发动机中燃烧。上述过程称为新鲜空气对炭罐20的冲洗，这样既能降低燃油蒸发物排放到大气中，又能实现活性炭的反复利用。

[0004] 目前使用最多的炭罐控制阀是TEV2，其内部设有电磁线圈，受电子控制器所输出的PWM（脉宽调制信号）驱动，根据PWM信号的占空比而改变开度，从而实现不同工况下的冲洗气流要求。

[0005] 冲洗炭罐过程中可能会发生如下故障。一种是管道堵塞，即第二管道25被部分或全部堵塞。另一种是阀卡住，即炭罐控制阀21卡在全开、全关、或部分开度的位置上，无法再根据PWM信号的占空比而改变开度。正常情况下汽车发动机管理系统（EMS，Engine Management System）可根据控制炭罐控制阀21开度的PWM信号计算出通过第二管道25的油气混合气的流量，该计算值与实际值基本一致。一旦发生管道堵塞和/或阀卡住，则该计算值就会与实际值产生偏差。

[0006] 在蒸发物排放控制系统中，并没有设置用来检测从炭罐通过第二管道的油气混合气的流量（简称为：炭罐流量）的传感器。目前EMS系统是通过一套复杂的诊断逻辑来判断炭罐流量是否存在故障的。该诊断逻辑包括被动诊断和主动诊断两个阶段。

[0007] 所述被动诊断是指：当发动机启动后，EMS系统先关闭炭罐控制阀，此时理论上应该没有通过第二管道的气体流量，EMS系统计算的两个值——混合气自学习值应为0，混合气控制fr应为1。如果前者近似为0且后者近似为1，则EMS系统仍维持被动诊断；否则就进入主动诊断。然后EMS系统开启炭罐控制阀，此时燃油喷射装置的喷油时间理论上会明显减少。如果喷油时间的减少超过一定阈值，则EMS系统判定炭罐流量无故障，且仍维持被动诊断；否则就进入主动诊断。

[0008] 所述主动诊断是指：当发动机运行到怠速工况时，EMS系统开启炭罐控制阀，此时经过第二管道的混合气理论上会导致混合气控制fr或发动机功率至少之一发生变化。如果这两个值中至少有一个发生变化，则判定燃油蒸气回收管道无故障，且返回被动诊断；否则就判定炭罐流量有故障。

[0009] 上述炭罐流量的诊断方法与进气歧管的进气计算、节气门控制以及怠速控制相互结合、相互影响，因而诊断逻辑非常复杂。而进气歧管测量进气量的器件也有所不同，更加剧了诊断的复杂程度。有些进气歧管采用空气流量计测量进气量，此时由第二管道进入的混合气并未被计入。另一些进气歧管3用压力传感器测量进气量，此时由第二管道进入的混合气被计入内。

[0010] 测试发现，现有的炭罐流量的诊断方法只能可靠地诊断出如下故障：

[0011] 1、第二管道完全堵塞；

[0012] 2、炭罐控制阀卡在全开或全关处。

[0013] 对于以下情况，现有的炭罐流量的诊断方法无法可靠识别出：

[0014] 1、第二管道部分堵塞；

[0015] 2、炭罐控制阀卡在部分开度的位置。

[0016] 由于现有的炭罐流量的诊断方法不仅诊断过程复杂、匹配难度较大且成本较高，而且只能诊断出燃油蒸气回收管道的部分故障，因此通常都在EMS系统中将该诊断功能关闭。

发明内容

[0017] 本申请所要解决的技术问题是提供一种汽车发动机的蒸发物排放控制系统中的炭罐流量的诊断方法，以克服现有诊断方法不可靠、诊断过程复杂等缺点。

[0018] 为解决上述技术问题，本申请炭罐流量的诊断方法为：当车辆进入滑行断油工况时，发动机管理系统调节控制炭罐控制阀开度的电子信号，以改变炭罐控制阀的开度，并同步侦测进气歧管中的压力是否随之变化；

[0019] 如果是，则判定炭罐流量正常；

[0020] 如果否，则判定炭罐流量出现故障。

[0021] 本申请可以有效地诊断炭罐流量的故障，包括管道堵塞和阀卡住，并具有诊断过程简单、成本较低的优点。

附图说明

[0022] 图1是汽车发动机的蒸发物排放控制系统的结构示意图；

[0023] 图2是本申请炭罐流量的诊断方法的第一实施例的流程图；

[0024] 图3是本申请炭罐流量的诊断方法判定故障类型的流程图；

[0025] 图4是本申请炭罐流量的诊断方法的第二实施例的流程图。

[0026] 图中附图标记说明：

[0027] 10为油箱；15为第一管道；20为炭罐；21为炭罐控制阀；25为第二管道；30为进气歧管；31为空气流量计；32为节气门；33为压力传感器。

具体实施方式

[0028] 本申请炭罐流量的诊断方法适用于这样的蒸发物排放控制系统。请参阅图1，进气歧管30内沿着进气方向依次设有节气门32与压力传感器33，压力传感器33用于检测进气歧管30内的压力。第二管道25连接炭罐20与进气歧管30。第二管道25连接到进气歧管30中的位置，在节气门32之后、压力传感器33之前。炭罐调节阀21设置在第二管道25上。图1中的空气流量计31在本申请中可以省略掉。

[0029] 请参阅图2，本申请炭罐流量的诊断方法的第一实施例包括：

[0030] 首先，EMS系统等待车辆进入滑行断油工况。所述滑行断油工况是指车辆同时满足以下三个条件：车辆具有一定速度（＞0）、燃油喷射装置不喷油、节气门全关。

[0031] 然后，EMS系统调节控制炭罐控制阀21开度的电子信号，并同步侦测进气歧管30内的压力。正常情况下，炭罐控制阀21的开度受电子信号的控制而改变。例如所述电子信号为PWM信号，炭罐控制阀21的开度与该PWM信号的占空比成线性比例关系。该PWM信号的占空比变大，则炭罐控制阀21的开度增大，则进气歧管30内的压力升高；反之亦然。进气歧管30内的压力由进气歧管30内的压力传感器33测量得到。

[0032] 如果进气歧管30内的压力与所述电子信号对炭罐控制阀31的开度控制同步增大或减小，则EMS系统判定炭罐流量正常。

[0033] 否则，EMS系统判定炭罐流量出现故障。

[0034] 上述第一实施例中，“EMS系统调节控制炭罐控制阀21开度的电子信号”可优化为：对所述电子信号的调节覆盖使炭罐控制阀21从全关（开度为0）到全开（开度为100%）的全过程、以及从全开到全关的全过程。这样做的目的是为了全面地诊断炭罐控制阀的各种类型故障，因为有些阀卡住的故障只在炭罐控制阀21的开度增大或减小的过程中才会发生，甚至只在炭罐控制阀21全关或全开时才会发生。

[0035] 上述第一实施例对炭罐流量的诊断原理为：当车辆进入滑行断油工况时，进气歧管内的真空度很高，而且进气歧管压力相对稳定。此时，炭罐控制阀的开启对进气歧管内的压力作用明显，炭罐控制阀的开度和进气歧管内的压力存在线性关系。通过进气歧管内的压力，可以诊断炭罐控制阀的卡住故障与第二管道的堵塞故障。

[0036] EMS系统中记录有正常情况下炭罐控制阀21的不同开度所对应的进气歧管30内的压力。我们将正常情况下炭罐控制阀21全关时，进气歧管30内的压力称为最低值；炭罐控制阀21全开时，进气歧管30内的压力称为最高值。那么在炭罐控制阀21处于某个中间开度时，进气歧管30内的压力介于最低值与最高值之间。

[0037] 请参阅图3，本申请在判定炭罐流量出现故障时，还对各种故障类型的判定如下：

[0038] 其一，在所述电子信号控制炭罐控制阀21开启和关闭的全过程中，如果进气歧管30内的压力无变化（或变化量很小，可近似为无变化）且为最低值，则EMS系统判定第二管道
25完全堵塞、或炭罐控制阀21卡死在全关位置。如果进气歧管30内的压力无变化且为最高值，则EMS系统判定炭罐控制阀21卡死在全开位置。如果进气歧管30内的压力无变化且在最低值与最高值之间，则EMS系统判定炭罐控制阀21卡死在某个中间开度位置，还可根据压力值反推出炭罐控制阀21卡死在哪个开度位置。

[0039] 其二，在不符合上述第一项条件的前提下，EMS系统判定炭罐控制阀21是正常的。此时当炭罐控制阀21的开度达到目标位置时，进气歧管30内的压力与该目标位置所对应的正常压力一致（或虽不一致，但两者之间的偏差很小，两者近似一致），则EMS系统判定第二管道25也正常；否则，EMS系统判定第二管道25部分堵塞。

[0040] 因此，上述第一实施例可以诊断出如下故障：

[0041] 1、第二管道完全堵塞或炭罐控制阀卡在全关处。

[0042] 2、炭罐控制阀卡在全开处。

[0043] 3、炭罐控制阀卡在部分开度的位置。

[0044] 4、第二管道部分堵塞。

[0045] 上述第一实施例仍不完美，由于在滑行断油工况下开启炭罐控制阀会使燃油蒸气直接排入大气，造成环境污染。因此，本申请提供了另一种炭罐流量的诊断方法，如图3所示。其在进行炭罐流量的故障诊断之前，首先判断炭罐内的燃油蒸气的浓度，只有当浓度小于一定阀值（接近新鲜空气），或者炭罐冲洗时间超过一定阀值时才允许进行燃油蒸气回收管道的故障诊断。

[0046] 请参阅图4，本申请炭罐控制阀的诊断方法的第二实施例包括：

[0047] 首先，EMS系统等待炭罐20内的燃油蒸气浓度小于某一阀值、且车辆进入滑行断油工况。只要发动机处于运行状态，进气歧管内就为负压状态，新鲜空气对炭罐的冲洗就在不断进行，炭罐内的燃油蒸气浓度就不可能上升。该燃油蒸气浓度是EMS系统根据车辆实际状况的测量，计算得到的。所述阈值表示允许将炭罐内的燃油蒸气排放到大气中的量，其设置得越小，对环境的污染就越少。例如，该阀值可设置为，使炭罐内的燃油蒸气浓度很低，即流经第二管道的油气混合气接近于新鲜空气。

[0048] 接着，EMS系统调节控制炭罐控制阀21开度的电子信号，并同步侦测进气歧管30内的压力。

[0049] 如果进气歧管30内的压力与所述电子信号对炭罐控制阀21的开度控制同步增大或减小，则EMS系统判定炭罐流量正常。

[0050] 否则，EMS系统判定炭罐流量出现故障。

[0051] 所述“炭罐20内的燃油蒸气浓度小于某一阀值”可替换为“炭罐冲洗时间超过一定阀值”，这是由于对炭罐20的持续冲洗时间与炭罐20内的燃油蒸气浓度之间存在线性比例关系，因而取任一个作为条件均可。

[0052] 上述第二实施例相当于只在炭罐内的燃油蒸气浓度较低时，才运行第一实施例所述的诊断方法，虽然炭罐内的燃油蒸气仍然会排入大气，但污染程度将大为降低。

[0053] 以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。