专利名称：用于燃油蒸气清除系统的泄漏检查装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于燃油蒸气清除系统的泄漏检查装置。
背景技术：
一燃油蒸气清除系统例如包括一用于内燃机的燃料箱、一活性炭罐、以及一脱附控制阀。这种燃油蒸气清除系统被设计成这样燃料箱中产生的燃油蒸气被炭罐临时吸收。而被吸附到炭罐中的燃油蒸气则随着从炭罐上新鲜空气入口通入的新鲜空气、通过脱附控制阀而被吸入到内燃机的进气系统中。但是，如果在构成燃油蒸气回收通路的管路或容器上存在裂纹等缺陷，则燃油蒸气就会泄漏到外界，从而就不能充分地实现防止燃油蒸发排放的效果，对于其中的燃油蒸气回收通路，其从燃料箱经炭罐而通向脱附控制阀。
近来，为防止燃油蒸气从车辆燃料箱等燃料储放系统中排放到大气中，严格的蒸气泄漏检查已成为了强制性的规定。为此原因，现有技术中提出了很多种泄漏检查系统，用于诊断是否有蒸气从燃油蒸气清除系统中泄漏出去。
按照第5890474号美国专利(对应于JP-A-10-90107，下文称之为专利文件1)所公开的内容，在炭罐通向大气的端口一侧设置一个�？�。在该�？橹校挥糜诙粤鞯澜星谢坏淖环в胍坏缍昧悠鹄矗⑾嗷ソ岷衔惶�。通过利用转换阀改变流道，由电动泵施加压力而造成一个基准泄漏量。然后，将燃油蒸发回收通路的泄漏状况与该基准泄漏进行比较。更具体来讲，由电动泵例如向一基准量孔以及炭罐通向大气一侧的端口一侧(即燃油蒸发回收通路)交替地施加压力。其中的基准量孔是为了形成有关泄漏的基准值，该基准值是由加利福尼亚空气资源局(CARB)和美国环保暑(EPA)规定的。此时，分别在两种情况下测量电动泵的电压，并利用从测量中获得的电流消耗量等工作特征值展开比较。
按照在JP-A-11-336619(文中称为专利文件2)中公开的现有技术，提供了一种检查装置，其用于检测空气调节器的使用状态，以防止由于受到燃料蒸气压力的影响而作出的错误判断。根据该检查装置的检测结果而对基准泄漏的确定值进行修正。在空气调节器处于工作状态时，如果估计室外温度很高，则认为燃油的温度也很高。
按照在JP-A-2000-205056(专利文件3)中公开的现有技术，对电动泵的驱动电压进行改变，以缩短诊断泄漏所需的时间。在启动对电动泵的驱动之后，立即就用一个相对较高的电压来驱动电动泵，以提高电动泵的排出量。而后，将电压恢复到正常值，以便于能将排出量恢复到为执行泄漏诊断而设的基准排出量。
上述的现有技术并不是令人满意的。如果用于驱动电动泵的电池等电源的输出电压发生波动，则电动泵的驱动电压也会成比例地发生波动，这将改变电动泵自身的性能。例如，如果由于电池性能恶化而使供电电压降低，则构成电动泵的电机单元的驱动电压也会下降。结果就是，电动泵施加压力的能力就会下降。电动泵功率下降的情况不但会出现在排送空气、以施加压力的压力泵中，而且会出现在吸入空气等物质来降低压力的真空泵中。
可利用真空泵来对基于基准量孔的基准压力、以及燃油蒸气回收通路中的内部压力进行测量，并将这两个压力进行比较。下面将介绍在此情况下某些因素对比较判断的精度所造成的影响。
图10A中的图线描绘了在低供电电压下的压力变化特征曲线，图10B中的图线描绘了高供电电压时的压力变化特征曲线。在这些压力变化特征曲线中，水平轴代表流逝的时间，而垂直轴则代表绝对压力P。与泄漏检查的过程相对应，例如可将流逝的时间划分成四段，即时间段A到时间段E。在时间段C和D内，分别对基准压力Pr、以及燃油蒸气回收通路中的内部压力进行评价。
如图10A所示，在供电电压被降低的情况下，真空泵的性能会恶化。因此，基准压力Pr会接近于大气压力Patm，而负的基准压力的幅值也会被减小(时间段C)。这样，由基准量孔获得的基准压力Pr与大气压Patm之间的差值也会减小。因而，三种不同的压力变化特征曲线之间的差值也会减�。渲械娜盅沽Ρ浠卣飨呤侵钢本鼎瘴�0.5mm时的压力变化特征曲线，该尺寸与基准量孔的孔眼尺寸相同；φ大于0.5mm时的压力变化特征曲线，在此情况下会发生大量的泄漏；以及在不发生泄漏时的压力变化特征曲线。结果就是，泄漏检查的精度就会受到损害，其中的泄漏检查是用于判断对于某一泄漏孔的尺寸，泄漏处于何种状况，而泄漏孔的尺寸则是根据时间段D中内部压力的变化而确定出的。
如图1 0B所示，对于高供电电压的情况，基准压力Pr偏离大气压Patm，且负基准压力Pr的幅值会增大(时间段C)。结果就是，基准压力Pr与大气压Patm之间的差值就会增大。因而，用于实现故障保护作用的泄压阀很有可能在预期的基准压力达到之前就开启。一旦泄压阀被打开，则就无法对泄漏进行检测。如果将泄压阀的开启压力设定值提高，则泵的功率就会极大地增加，从而使燃料箱出现过载。因而，就必须要提高燃料箱的刚性，以确保燃料箱具有足够的强度。
由于上述的原因，采用上文所述的现有技术将很难提高泄漏检查的精度。因而，很可能出现这样情况无法满足由CARB和EPA规定的泄漏基准值、或将来更为严格的泄漏基准值。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于燃油蒸气清除系统的泄漏检查装置，其通过利用一电动泵施加压力或减小压力来检测泄漏，从而可提高对泄漏检查的精度。
一种根据本发明的、用于燃油蒸气清除系统的泄漏检查装置被设计成这样其利用一个泵，经一通气流道而对燃油蒸气清除系统进行加压或减压，以检查其是否存在泄漏。该泄漏检查装置包括一电机单元，其驱动着用于施加压力和减小压力的电动机；一车载电源；以及一电压控制电路，其将来自于车载电源的电池电压控制到一个预定电压上，并向电机单元输送电流。具体来讲，所述的预定电压被调整为小于起动机的最小驱动电压。
在可防止车辆燃料箱中产生的燃油蒸气排放到大气中的燃油蒸气清除系统中，燃油蒸气被临时性地吸附到一吸收过滤器中，并被保留在该燃油蒸气清除系统中，其中的吸收过滤器例如是活性炭罐。当发动机被置于预定的工作状态时，被保留的燃油蒸气会被吸入到进气系统中。在使用12V电池组的普通车辆中，车载电源的电池电压在8到16V之间的范围内波动。
向电机单元供应一个输入电压，该输入电压是由电压控制电路将电池电压变换到一个预定的电压而获得的，其中的电机单元驱动着泵，而泵则向燃油蒸气清除系统加压或减压，以便于对泄漏进行检测。因而，即使电池电压发生波动，输入电压例如也可被设定在一个预定的电压上，预定电压位于电池电压发生波动的电压范围内。这样，就可以减小电机单元输出特征曲线的变化、以及由电机单元驱动的泵的功率变化。结果就是，可提高用于对泄漏状况进行检查的泄漏检查工作的精度。
从下文参照附图所作的详细描述，可更清楚地理解本发明上述的、以及其它的目的、特性和优点，在附图中图1是一个示意性的原理框图，表示了根据本发明第一实施方式的、用于燃油蒸气清除系统的泄漏检查装置；图2中示意性的电路图表示了电动泵的驱动电路，其中的电动泵与第一实施方式中的泄漏检查装置相关；图3中的示意图表示了一种电压控制电路，该电路构成了图1所示电动泵的驱动电路；图4A中的图线描绘了电池电压波动对电机性能的影响，图4B中的图线描绘了电池电压波动对泵吸性能的影响；图5是一个示意性的电路图，表示了根据本发明第二实施方式的、电动泵的驱动电路；图6A中的图线描绘了在本发明第三实施方式中，电池电压波动对电机性能的影响，图6B中的图线则描述了第三实施方式中电池电压波动对泵吸性能的影响；图7中的示意图表示了本发明第四实施方式中的电压控制电路；
图8中的示意图表示了本发明第五实施方式中的电压控制电路；图9中的的剖视图表示了本发明第六实施方式中的泄漏检查�？椋煌�10A中图线描绘了在现有技术中、电池电压较低时的压力变化特征曲线，图10B则表示了现有技术中、电池电压较高时的压力变化特征曲线；图11A中的图线表示了泵的性能范围，该范围是现有技术中为产生与基准泄漏量相当的基准压力而所需的性能范围，图11B中的图线表示了现有技术中、考虑到与泵吸性能相关的各个变化因素时的基准压力范围，图11C中的图线表示了理想的泵吸性能；图12A是一示意性的电路图，表示了现有技术中电动泵的驱动电路，图12B是另一个示意性的电路图，表示了现有技术中电动泵的驱动电路；以及图13A中的图线描绘了现有技术中电池电压波动对电机性能的影响，图13B中的图线则表示了现有技术中电池电压波动对泵吸性能的影响。
具体实施例方式
(第一实施例)如图1所示，燃油蒸气清除系统包括一燃料箱2；一作为吸附过滤器的炭罐3，其通过一连接流道2a与燃料箱2相连接，其还具有一通气流道41；以及一作为通气阀的脱附控制阀84。通气阀84的一端通过一阀流道82与炭罐3相连接，另一端则通过阀流道82与内燃机的进气系统80相连接。炭罐3中含有活性炭等的吸附剂。
盛装在燃料箱2内的部分燃油发生了蒸发，从而在燃料箱2中产生了燃油蒸气。燃油蒸气被引导到炭罐3中，并被临时性地吸附、聚积在炭罐中。当脱附控制阀84被进气系统80中的低压空气打开时，空气经一外通的流道42、炭罐3以及阀流道82吸入。与此同时，聚积在炭罐3内的燃油蒸气也被抽吸到进气管81中，也就是说，被输送到内燃机中，并在内燃机中被燃烧掉。燃料箱2中产生的燃油蒸气流经炭罐3，因而被吸附到炭罐3中，空气则从炭罐3流出而流入到大气中。
进气系统80具有进气管81，其与内燃机的进气机构相连接。进气管81中设置有一节气阀83，其用于调节流入空气的流量。阀流道82通入到进气管81中，相对于进气的流动方向，阀流道的通入位置在节气阀83的下游或上游。
燃料箱2、炭罐3、脱附控制阀84、连接流道2a、以及阀流道82组成了燃油蒸气清除系统1。当脱附控制阀84被关闭时，燃油蒸气清除系统1蓄留燃料箱2内产生的燃油蒸气。因此，燃油蒸气清除系统1可防止燃油蒸气被排放到大气中。
泄漏检查装置用于对燃油蒸气清除系统1的蓄留功能进行检查，也就是说，用于对燃油蒸气清除系统的泄漏状况进行检查。泄漏检查装置包括一作为压力源的泵11、一电机单元12，其驱动着泵11；一转换阀30；一用于检测一基准泄漏量的基准通道45；以及一压力传感器13，其作为一压力检查装置，用于对由泵11施加的压力进行检测。
优选地是泵11、电机单元12、转换阀30、基准通道45、以及压力传感器13应当被设置在燃料箱2和炭罐3的上方。因而，可防止液态燃油或水从燃料箱2或炭罐3进入到这些部件中。另外，最好是将这些部件集中地组装到同一模块中。这将改善在将泄漏检查装置装配到燃油蒸气清除系统1中时的可操作性，将检查装置装配到清除系统中是为了对燃油蒸气清除系统1的泄漏状况进行检查。
通气流道41借助于炭罐3与燃料箱2相连接。通过对转换阀30进行换接，可将通气流道41交替地与外通流道42和泵11相连接。外通流道42具有一开口端42a，其通向外界大气。优选地是，在开口端42a上设置一过滤器，用于防止灰尘等异物进入。
通气流道41分支地连接向转换阀30和基准通道45。这样，当通过对转换阀30进行转换而将通气流道41与外通流道42连接起来时，则经外通流道42进入的空气就会被引流向基准通道45。当通过转换转换阀30而将通气流道41与泵11连接起来，蓄留在通气流道41中的空气就经阀连接通道43而被引流向泵11，而燃油蒸气则从通气流道41被吸附到炭罐3中。
一排气流道44对从泵11中排出的空气进行引流，并通过流道42将空气排放到大气中。
基准通道45中设置有一基准量孔46，该量孔被作为一节流单元。基准量孔46的尺寸对应于其燃油蒸气泄漏量能被允许的开孔的尺寸。例如，CARB和EPA的标准规定了对从燃料箱2等的燃油蒸气回收通路(即燃油蒸气清除系统1)泄漏出的燃油蒸气进行检测时的精度。该标准要求从一个φ为0.5mm的等效孔泄漏出的燃油蒸气应当能被检测到。为此原因，在该实施方式中，设置在基准通道45中的基准量孔46的孔径例如被设定为0.5mm或更小。
泵11是具有公知结构的叶片泵等的容积式泵。泵11被电机单元11驱动，其中的电机单元12例如是直流电动机或无电刷电动机。泵11和电机单元12构成了一电动马达，该电动马达由车载电源输送的电流驱动。转换阀30可以是任何类型的电磁阀，只要其中设置有公知的三通阀结构的转换阀件即可。
压力传感器13被设置在阀连接流道43中。压力传感器13可对阀连接流道43中的压力进行检测，并向作为控制装置的电子控制单元(ECU)4输出一个与压力相对应的信号。ECU4包括一微计算机(图中未示出)，该微计算机中具有CPU、ROM、以及RAM。安装ECU4是为了对内燃机的各个构件均进行控制，在该内燃机上，应用了为燃油蒸气清除系统1而设置的泄漏检查装置。ECU4从安装在内燃机各个部位处的各个传感器接收输出信号，这些传感器中就包括压力传感器。ECU4根据输入的信号、按照储存在ROM中的预定控制程序而对内燃机的各个部件进行控制。转换阀30也由ECU4进行控制。
下面将对具有上述构造的泄漏检查装置的工作过程进行描述。在内燃机停机之后，如经过了预定的一段时间，则就开始对从燃油蒸气清除系统1泄漏出的燃油蒸气进行检测。车身温度达到稳定时所需的时长被用来设定上述的预定时间段。
(1)首先，对大气压进行检测。在该实施方式中，基于压力的改变来检测从燃油蒸气清除系统1泄漏出的燃油蒸气。因而，必须要降低由于海拔高度的差异而对大气压变化的影响。因次，在执行用于检查泄漏状况的泄漏检查之前就要对大气压进行检测。大气压是由设置在阀连接流道43中的压力传感器13进行检测的。在未向转换阀30的电磁驱动单元供电时，外通流道42通过基准通道45而与阀连接流道43连接起来。因而，阀连接流道43中的压力基本上与大气压相等。
被压力传感器13检测到的气压被作为压力信号而输出给ECU4。从压力传感器13输出的压力信号为电压比、占空比、或位输出的形式。因而，这就可降低由周围的电驱动单元—例如转换阀30的电磁驱动单元所产生噪声信号的影响。结果就是，可保持压力检测的高精度。
通过利用压力传感器13对大气压进行检测，就可测量出泄漏检查装置附近的大气压。由于这一原因，相比于利用一个与泄漏检查装置具有一定距离的大气压传感器(例如燃油喷射器的传感器)来对大气压进行检测的情况，检测的精度可得以提高。
此时，至于向电机单元12、压力传感器13、以及转换阀30的加电，只有压力传感器13被开启，而向电机单元12和转换阀30的供电则出于停止状态(OFF)。该状态被称为“大气压检测阶段A”(例如图10A和10B中的时间段A)。由于这一原因，由压力传感器13检测到的阀连接流道43内部压力与大气压Patm相等。
(2)如果对大气压的检测过程已经完成，则从检测到的大气压就可算出安装有该泄漏检查装置的车辆所处的海拔高度。例如，可从储存在ECU4的ROM中的、大气压与海拔高度之间的相关映射表查出海拔高度。基于确定出的海拔高度，可从此时以后修正用在泄漏检查中的各个参数。这些处理过程由ECU4来完成。
如果对参数的修正已经完成，则就开始向转换阀30输送电力(ON)。结果就是，向电机单元12、压力传感器13、以及转换阀30的供电状态分别是关断、接通、接通。这一状态被称为对所生成燃油蒸气进行检测的阶段B(例如图10A、10B中时间段B)。这样，外通流道42就与阀连接流道43相互断开。另外，通气流道41与阀连接流道43则相互连接起来。
此时，由于设置了逆止阀48，所以必然将燃料箱2与外界大气隔绝开，除非达到一个预设的压力，否则的话逆止阀是不会打开的。当燃料在燃料箱2中受到蒸发时，就会在燃料箱中产生出燃油蒸气，这样，燃料箱2中的压力就会高于外界压力。因而，由压力传感器13进行检测的阀连接流道43中的压力就会略有增加。与此相反，如果燃料蒸气的温度下降，则燃油蒸气就会液化。这样，由压力传感器13检测到的阀连接流道43的压力就会略有下降。
(3)如果检测到由燃料箱2内产生了燃油蒸气而造成的压力变化量是一预定值或更小的值，则就切断向转换阀30的供电(OFF)，另外，还开始向电机单元12供电(ON)。结果就是，向电机单元12、压力传感器13、以及转换阀30的供电状态分别为接通、接通、和关断。这一状态也被称为“基准泄漏量检测阶段C”(例如图10A和图10B中的时间段C)。
这样，泵11就开始受到驱动，阀连接流道43则被减压。结果就将导致外通流道42中的空气经基准量孔46而流入到基准通道45中。由于流入到基准通道45中的空气受基准量孔46的节流作用，所以基准通道45中的压力会降低，基准量孔45被设定为预定的尺寸。因而，基准通道45中的压力会不断下降，直到达到某个预定压力为止，而后就变成恒定的了。此时，在基准通道45内检测到的预定压力被作为基准压力Pr而被储存到ECU4的RAM中。
(4)如果对基准压力Pr的检测操作已经完成，则就向转换阀30恢复供电。结果就是，向电机单元12、压力传感器13、以及转换阀30的供电状态均为导通。该状态被称为“内部压力检测阶段D”(例如为图10A和图10B中的时间段D)。这样，通气流道41与阀连接流道43就相互连接起来。另外，外通流道42和阀连接流道43则相互断开。结果就是，燃料箱2与基准通道45相互连接起来。因而，基准通道45内的压力在瞬间将接近于大气压。
由于向电机单元12通电，所以泵11开始进行工作。也可以使泵11从基准泄漏检查阶段C开始就一直不断地工作。当泵11在工作时，燃料箱2的内部压力就随时间而降低。例如可参见图10A和图10B中时间段D的压力变化特征曲线。此时，由于阀连接流道43与燃料箱2相连接，所以，由压力传感器13检测到的阀连接流道43的压力与燃料箱2的内部压力相等。
此时，基于时间段D内由压力传感器13检测到的压力变化特征曲线，按照如下的描述来判断燃油蒸气清除系统1(也包括燃料箱2)的泄漏状况。
如果阀连接流道43中的内部压力—即燃料箱2内的压力随着泵11的工作而下降到低于基准压力Pr的程度，则就能判断出燃料箱2—即燃油蒸气清除系统1的泄漏状况是可以接受的。如果燃料箱2的内部压力低于基准压力Pr，则空气就会进入到燃料箱2中，也就是说，燃油蒸气清除系统1不会向外界泄漏蒸气，或者只是极少的泄漏。这就意味着燃油蒸气清除系统1能达到足够高的密封性。由于这一原因，燃料箱2内的燃油蒸气不会排放到外界大气中、或排放量极小。这样就可判定燃油蒸气的泄漏量—即燃油蒸气清除系统1的泄漏状况是可接受的。
与此同时，如果燃料箱2的内部压力不能下降到基准压力Pr，则就可判定燃油蒸气清除系统1的泄漏状况超出了可接受的限度。如果燃料箱2的内部压力未能降低到基准压力Pr，则就要怀疑是否由于燃料箱2—即燃油蒸气清除系统1的降压而使外界空气进入。为此，在燃料箱2内产生了燃油蒸气的情况下，就要考虑燃油蒸气是否会在燃油蒸气清除系统1(包括燃料箱2)的某一位置点处排放到外界。因而，如果燃料箱2的内部压力未被降低到基准压力Pr，则就可判定燃油蒸气的泄漏量—即燃油蒸气清除系统1的泄漏状况超出了所能允许的限度。
在判断出燃油蒸气清除系统1的泄漏量超过可接受限度的情况下，需要采取一定的措施。例如，在内燃机下一次工作时，一指示装置要向驾驶员或车辆上的其它乘客发出提示，告知其燃油蒸气清除系统1出现了泄漏。该指示装置包括设置在指示盘(例如为金属板，图中未示出)上的发光警示灯。
如果燃料箱2的内部压力基本上等于基准压力Pr，则从燃油蒸气清除系统1泄漏出去的燃油蒸气量就等效于基准量孔46的泄漏量。在此情况下，同样将燃油蒸气的泄漏量—即燃油蒸气清除系统1的泄漏状况判定为超过允许度。
(5)如果已经完成了一燃油蒸气清除系统1泄漏状况的检查，则就切断向电机单元1 2和转换阀30的电力供应(OFF)。结果就是，向电机单元12、压力传感器13、转换阀30的供电状态分别为关断、导通和关断。该状态也被称为“判断完成阶段E”(例如为图10A和图10B中的阶段E)。这样，阀连接流道43和基准通道45中的压力就被恢复到了大气压。ECU4确认阀连接流道43中的压力是否已恢复到了大气压力。然后，ECU4停止压力传感器13的工作，以结束对燃油蒸气清除系统1的泄漏检查。
在该燃油蒸气清除系统是用于防止车辆燃料箱2的燃油蒸气排放到大气中的情况下，泄漏检查装置也被安装在车辆上。安装该泄漏检查装置的目的是为了在燃油蒸气的泄漏量超过允许值时向乘客等人员发出提示信息。为此目的，对于向驱动泵11的电机单元12输送电流的电源，使用的是车载电源(即电池，图中未示出)。电池的电池电压会由于性能退化等因素而发生波动。例如，在采用通常12V电池的车辆中，电池的电压会在8V到16V的范围内波动。
在如图12A和图12B所示普通电动泵的电机单元的电路构造中，作为向电机单元输送电流的输入电压，电池电压+B被施加到电机单元上。对于这样的现有技术，当电池由于性能下降或其它原因而出现电压波动时，驱动电压也会成比例地发生波动。这将导致电动泵中电机自身的性能就出现变化，也就是说，泵11中电机单元12的性能或泵吸性能本身发生变化。
在图12A中，电池电压(+B)被施加到电机单元的输入级上，其中的电机单元例如是直流电机12。在图12B中，电机单元例如是无电刷电动机12，其具有一电机驱动电路(电动机驱动集成电路)5，电池电压(+B)被加到电动机驱动集成电路5的输入一侧。电动机驱动集成电路5可改变电流从绕组(图中未示出)中流过时的位置。这样，电动机驱动集成电路5可对电动机5的驱动工作施加控制，而电动机5则转动地驱动着一个转子(图中未示出)，且不带有任何的电路接触件。
下文将参照图10A、10B、11A到11C、以及12A对电机单元12的电机性能变化、以及泵11的泵吸性能变化进行描述，这些图中表示了一种对比示例。电池电压被施加到该对比示例中电动泵的电机单元12的输入级上(对于图12A所示情况)。为了与本发明的实施方式进行对照，在上文中已经对该对比示例中泄漏检查装置的工作过程进行了描述，因而在此处将略去相关的描述。如果输送给电机单元12的电池电压较低，则电动机12的输出特征曲线就会被降低，这将会导致泵11的泵吸性能下降。
如图10A所示，燃油蒸气清除系统1内、外压力之间的差值—即基准压力Pr与大气压Patm之间的差值被减小了。由于这一原因，在时间段D内，所检测到的各压力特征曲线之间的差距也被缩�。渲械母餮沽μ卣髑呤侵感孤┳纯隹梢越邮艿难沽μ卣髑撸恍孤┳纯龌旧嫌牖剂靠�46的泄漏状况相同的压力特征曲线；以及泄漏状况超出可接受程度的压力特征曲线。结果就是，执行泄漏检查的精度就有可能会变差。
根据时间段D中内部压力的变化而确定出燃油蒸气清除系统中某个泄漏孔尺寸属于何种泄漏状况。与此同时，如果输送给电机单元1 2的电池电压很高—就如图10B所示的那样，则就会出现问题基准压力Pr与大气压Patm之间的压差会变得太大。如果压差太大，则基准压力的负压幅值就也会增大，因而，在达到基准压力之前，用于实现故障防护的泄压阀就已经打开了，这样就无法对泄漏进行检测了。
下面将参照图11A到11C对泵吸性能变化对由基准量孔46形成的基准压力Pr的影响进行描述。图11A到11C中的图线表示了由基准量孔获得的基准压力、以及对比示例中泵吸性能的范围。图11A中的图线表示了用于产生与基准泄漏等效的基准压力所需的泵吸性能范围。图11B中的图线表示了当考虑到与泵吸性能相关的各变化因素时的基准压力范围。图11C中的图线描绘了理想的泵吸性能。在图11A到图11C中，水平轴线代表压力幅度，而垂直轴线则代表流量。
泵11的泵吸性能与用于驱动泵11的电机单元12的电机性能成比例。在电机单元12(例如直流电动机和无电刷电动机)中，转速和电动机扭矩是相互关联的。在无负载的情况下，转速可达到最大，但随着电机扭矩的增大，转速却要下降。如上所述，泵吸性能与电机性能成比例。
如图11A所示，在无负载的情况下—也就是在所产生的压力P为零时，流量Q为最大。随着所产生压力P的增大，流量Q逐渐降低，且使流量达到零的压力为截止压力。在图11A到图11C中描绘了基准量孔46的特征曲线(基准流量特征)。泵特征曲线与基准量孔46特征曲线在图11A中相交，它们的交点即为基准量孔46产生的基准压力。
首先，以基准压力为中心，相对于上限值和下限值对由泄漏检查装置对燃油蒸气清除系统1进行检测所得到的压力P的变化(VAR)进行讨论。如果所产生的压力P太高，则用于进行故障防护的泄压阀就会开启。因而，燃油蒸气清除系统1中压力变动的上限必须要被设定为不超过泄压阀的开启压力。为此，泵吸性能的变化范围必须要被控制成这样用于检查燃油蒸气清除系统1泄漏状况的、用于产生一基准泄漏的基准压力将落入到图11A中的范围A内。也就是说，范围A即为所需基准压力Pr的范围。
泵吸性能中存在很多个可能的变动因素。这些因素例如包括由于作为泵驱动源而会带来影响的电机单元12；例如由于要施加电压来驱动电机单元12，而会带来影响的电池电压变动；以及会影响到泵11每转泵吸量的泵11的尺寸误差容限(TOL)。在这些变动因素中，最主要的一个因素是电池电压(对于使用12V电池的车辆，即8V到16V的变化范围)。
在图11B中描绘了在构成该实施方式中泄漏检查装置的电动泵中、受各个变化因素影响的基准压力。图中用虚线绘制了多条泵特征曲线，这些曲线代表由各个因素造成的变化。这些变化因素被表示为共同沿着用实线绘制的特征曲线延伸。按照图11B所示，由这些变化因素造成的基准压力会偏移而超出所需的范围。图中的阴影区域代表了由于所施加电压的变化而使泵性能出现的变化量。
如果泵11是叶片泵的容积式泵，则就没有必要考虑所加电压(作为最重要因素)的变化。通过控制所施加电压—即向电机单元12输送电流的输入电压的变化，使其位于一定的电压范围内，则就可实现上述的效果。例如，在对泵进行安装时，通过对泵腔执行调整就可将泵特征曲线局限在一个所需的范围内(图11C)。
如图11C所示，在安装泵时，通过对泵腔执行调整就可将泵特征曲线限定在所需的一个范围内。但是，基本上不存在这样来进行调整的可能性。由于这一原因，不论泵的性能是否被进行了调节，所施加电压的变动对泵的性能都具有很大的影响。因而，必须要消除所加电压的变动。通过对作为泵11(其主要的变化即为阀尺寸的误差容限)驱动源的电机单元12的变动进行调节，就可容易地实现对泵性能的调节。
为此，如图2所示，为该实施方式设置了一电压控制电路(恒压电路)7。更恒压电路7将电池输出的电压控制到一个预定的数值上，并向电机单元12输送一个电流。因而，电机单元12的输入电压是由恒压电路将电池电压变换到一个预定值而获得的。因而，即使电池电压发生波动，电机单元12的输入电压也能被调控到预定电压，该预定电压值在电池电压的波动范围内。因而，可减小电机单元12的输出特征曲线由于电池电压的波动而产生的变化(见图4A)。
另外，如图4B所示，由电机单元12驱动的泵11的泵吸性能变化也能被减小。在该实施方式中，如图10A所示，受恒压电路控制的预定输入电压被设定为10V。这样，如图4A所示，相比于图13A所示的现有技术，电机单元12性能的变化量就被减小了，在上文现有技术的情况中，则是用电池电压作为输入电压而向电机单元12供电的。结果就是，如图4B所示，相比于图13B所示的现有技术，泵11泵吸性能的变动量得以减小。
此处，用于带动作为内燃机起动装置的起动机的电池电压约为11V或更高。由于这一原因，事先要利用一诸如交流发电机的电池充电器来将电池充电到一定程度，以提高电池的电压，使该电压高于驱动起动机所需的数值。对于使用12V电池的车辆上的交流发电机，充电电压约为13V。
由于这一原因，在该实施方式中，上述的预定电压被设定在10V或更小的范围内。也就是说，预定电压被调节成小于驱动起动机所需的电压。这样的设计就考虑到了电池性能的退化，而在泄漏检查装置开始执行泄漏检查之前，如果车辆为了使温度稳定下来而停驶了一段时间，则就会发生性能退化。这样，泄漏检查的精度可得以提高。另外，输入电压可被设定在10V或更小的范围内。在电池电压发生波动的电池范围内，利用恒压电路可容易地将输入电压在等于/小于10V的范围内设定到预定电压。
如果由电池向起动机输送电流，从而启动起动机来带动内燃机，则就向电池施加了一个负载。在此情况下，电池的最低电压可能会下降到约8V到6V左右。如果用恒压电路7将输入电压预定值的下限值设定得太低，则可能会出现问题。当电池电压高于下限值时，由于恒压电路7产生了发热，多余的电池电压就被无用地转化成热能。因而，优选地是，输入电压范围的下限值应当等于或高于8V。
另外，如图2所示，在该实施方式中，恒压电路7包括一齐纳(Zener)二极管71以及一半导体器件72。因而，只有通过增设了齐纳二极管71和半导体器件72，用于对输入电压进行控制的恒压电路7才能不论电机单元12是否带有负载、均能将输入电压控制到预定的电压上。如上所述，只需要增设齐纳二极管71和半导体器件72就可形成恒压电路7。因而，可提高泄漏检查的精度，而且还可低成本地制出恒压电路7。
在该实施方式中，恒压电路7被设置在电池与电机单元12之间。但是，如图3所示，恒压电路7也可被设置在电机单元12和ECU4之间，电池向其中的ECU4输送电池电压。由于恒压电路7只是用增设的齐纳二极管71和半导体器件72构成的，所以其可被布置在电机单元12端部的输入级上。
在上述的该实施方式中，电池电压的波动对泵吸性能的影响受到了恒压电路7的限制。因而，当检测到由基准量孔产生的基准泄漏、以及燃油蒸气清除系统1的泄漏量时，并测量出与实际泄漏量的差值，则还能提高泄漏检测的精度。这样，可防止电池电压波动对泵吸性能的影响。另外，采用转换阀30可交替地测量基准泄漏量和实际泄漏状况。另外，即使无法同时进行测量，但不论电池电压的波动是否出现，都能稳定地执行测量操作。
另外，在上述的实施方式中，利用恒压电路7来防止电池电压的波动对电机单元12电机性能、以及泵11泵吸性能的影响。因而，也可采用不同于上述方法的其它方法来对泄漏状况进行检测，上述的方法是利用压力传感器13等的压力检测装置直接检测压力特征曲线而实现的。例如，可通过对驱动泵11的电机单元12的工作状况进行检测来间接地检测出压力特征曲线。在此情况下，对诸如功率消耗、转速或电流值等的工作特性值进行检测。同样，在此情况中，也能提高对泄漏状况进行检测的精度。
另外，在上述实施方式中，泄漏检查装置是被按照一定的程序启动的在对燃油蒸气清除系统1(包括燃料箱2)进行减压之前，对流经阀连接流道43的混合气的压力进行检测。因而，不论环境条件是什么样的，都能执行对燃油蒸气清除系统1的泄漏检查工作，其中的环境条件包括海拔高度(大气压)、温度和湿度。结果就是，泄漏检测的精度可得以提高。
另外，在上述实施方式中，通过压力传感器13直接检测连向燃料箱2的阀连接流道43—即燃油蒸气清除系统1中的压力。为此，相比于从电机单元12的工作特性值来间接地对燃油蒸气清除系统1中的压力进行检测的情况，可提高泄漏检测的精度，其中的工作特性值例如是电机单元12的电流值。
另外，在上述实施方式中，是通过降低燃油蒸气清除系统1中的压力来执行泄漏检测的。由此，可对燃油蒸气清除系统1的燃油蒸气泄漏量进行检查。由于这一原因，可阻止燃/气混合气在执行泄漏检查的过程中排放到燃油蒸气清除系统1的外界，从而保护了环境。
如上所述，在第一实施方式中，恒压电路7被连接到电机单元12的输入级上，用于将向电机单元12输送电流的输入电压控制到预定的电压上。在第二实施方式中，如图5所示，恒压电路71却是被连接到电机单元12的电机驱动集成电路5上。这样，可使用一不带有任何电气接触件和任何滑动接触部分的无电刷电机，以此作为驱动泵12的电机单元12。电机单元12可以是直流电机或带有电机驱动集成电路5的无电刷电动机。在任何一种情况下，都由恒压电路7对向电机单元12供电的输入电压进行控制。即使来自于燃油蒸气清除系统1的燃油蒸气通过了炭罐而进入到泵11和电机单元12中，则还能防止发生局部磨损，从而可延长泄漏检查装置的工作寿命。
输入电压受恒压电路7控制而到达的预定电压并不仅限于第一实施方式中的数值。在第三实施方式中，输入电压被控制到图6A和图6B所示的预定电压范围内。在该实施方式中，如图6A所示，电压可以在8V到10V的范围内变动，该范围即作为输入电压受恒压电路7控制的范围。在图6A和图6B中，粗实线代表输入电压为10V的特征曲线，该电压对应于上限值，而细实线则代表输入电压为8V的特征曲线，此电压对应于下限值。
这样，相比于图13B所示的现有技术，在图6A所示情况中，电机单元12的性能变化量VAR被减小了。此减小量对应于输入电压的波动范围从8V到16V缩小到8V到10V的余量。结果就是，图6B所示的、泵11泵吸性能的变化量VAR相比于图13B所示的现有技术也减小了。输入电压的波动幅度也并非一定被限制在8V到10V的范围内，还可以是其它数值，例如可以为9V到10V、或9.5V到10V。
另外，由于输入电压的设定值受恒压电路7的控制，所以可允许输入电压具有较宽的幅度。这样，如果不要求输入电压的设定值具有高精度，就可使用相对较为便宜的恒压电路7。
在第一实施方式中，恒压电路7被安装在电机单元12端部的输入级上，从而位于ECU4和电机单元12之间。但恒压电路7的位置并不仅限于此，在图7所示的第四实施方式中，恒压电路7被布置在ECU4一侧，更为具体地讲，是被布置在ECU4中。在图8所示的第五实施方式中，恒压电路7被设置在ECU4与电机单元12之间的中间位置处。第四实施方式和第五实施方式能产生与第一实施方式相同的功效。
在第六实施方式中，那些在第一实施方式中描述的、构成泄漏检查装置的组成部件(在图1中被圈在虚线框中)被集成地组装到一个�？橹�。具体来讲，泄漏检查装置10被制成图9所示的构造。该泄漏检查模块10包括一壳体20、一泵11、一电机单元12、一转换阀30、以及一压力传感器13。
壳体20包罩着泵11、电机单元12、以及转换阀30。壳体20包括一用于容纳泵11的泵腔21、以及用于容纳转换阀30的阀腔22。壳体20中还包括一通气流道41、一外通流道42、一阀连接流道43、一排出流道44、以及一基准通道45。通气流道41从壳体20中的阀腔22经炭罐通到燃料箱2中。外通流道42从阀室22通向外通端42a。阀连接流道43将泵腔21与阀腔22连接起来。
在阀连接流道43上设置一压力传送通道43a，该通道是从阀连接流道43分支出去的。在压力传送通道43a的顶端处，压力传感器13被固定到壳体20的内周面上，从而被封装着。因而，阀连接流道43和基准通道45内的压力就可经压力传送通道43a而被压力传感器13检测到。
排出流道44经阀腔22而将泵腔21与外通流道42连接起来。在转换阀30的轴线方向上，阀连接流道43和基准通道45相互分叉开。基准通道45开口向通气流道41或开口向下。
泵11被封装在泵腔21中，并具有一入流口14和一排流口15。入流口14被设置在阀连接流道43中，排流口15则被布置在泵腔21中。当泵11被电机单元12驱动时，阀连接流道43中的空气就会受到泵11的抽细。在入流口14和阀连接流道43之间设置了一逆止阀48。
如图9所示，转换阀30包括一阀体31和一电磁驱动单元60。电磁驱动单元60包括一活动构件50、一线圈61、一铁芯62、一弹簧63等。阀体31被封装在阀腔22中。阀体31具有一第一阀座32，其位于通气流道41一侧。与活动构件50相连接的阀件51可抵接着第一阀座32。随着活动构件50的运动，阀件51可抵接着第一阀座32。结果就是，通气流道41和外通流道42相互断开。
此外，通气流道41与阀连接流道43相互连接起来。活动构件50具有一抵接部分52，且抵接部分52可顶接着一第二阀座33，该第二阀座被制在阀连接流道43位于阀腔22一侧的端部上。随着活动构件50的移动，抵接部分52可顶接着第二阀座33。结果就是，通气流道41与外通流道42相互连接起来，另外，外通流道42和通气流道41与阀连接流道43则相互断开。
活动构件50受构成电磁驱动单元60的线圈61所产生的电磁力、以及同样构成驱动单元60的弹簧63的偏置力而被驱动。电磁驱动单元60的线圈61与ECU4保持电路连接。通过使电流通过线圈61，就在铁芯62中产生一个磁�。么懦∥呕疃辜�50，使其在轴向上向上运动。由于弹簧63在与线圈61所产生电磁力的吸引方向相反发生上施力，活动构件50被保持在带有能量的状态。。
如图9所示，当停止使电流通过线圈61时，活动构件50受弹簧63的势能力作用而向下移动，抵接部分52则与第二阀座33相接触。由于这一原因，通气流道41和外通流道42相互连接起来，且通气流道41、外通流道42与阀连接流道41通过基准通道45也相互连接起来。
恒压电路7与电机单元12端部上的输入级进行电路连接，且恒压电路被固定到电机单元12上。因而，恒压电路7也可以被�？榛佣商岣咧葱凶芭涔ぷ鞯目刹僮餍�。例如，为了使车辆能适应于泄漏标准不同的销售目的地，只需要在燃料箱2—即燃油蒸气清除系统1中设置一个能符合泄漏标准的泄漏检查�？�10即可。
上文的实施方式是基于12V电池被用作车载电源的情况，在该情况下，电池电压在8到16V之间波动。但是，电池的具体规格并不仅限于标定电压为12V的情况。现有技术中存在多种用于不同用途的、标定电压不同的电池。因而，恒压电路7向电机单元12供电电流的电压优选为电池电压标定值的84％或更低。例如对于用在卡车上的24V电池，调定电压优选为20V或更低。
权利要求
1.一种泄漏检查装置，其包括燃油蒸气清除系统(1)，包括燃料箱(2)；吸附过滤器(3)，其通过连接管(2a)与燃料箱相连接，并具有通气流道(41)；以及通气阀(84)，其通过阀流道(82)与发动机的进气系统(80)相连接；泵(11)，其可对通气流道进行增压或减压，以检查燃油蒸气清除系统的泄漏状况；电机单元(12)，其对泵进行驱动，以施加压力或减小压力；以及用于电机单元的车载电池(+B)，其特征在于还包括电压控制电路(7)，其将车载电池向电机单元输出的电池电压控制到预定电压上。
2.根据权利要求1所述的泄漏检查装置，其用于燃油蒸气清除系统，其特征还在于设置有基准通道(45)，其与通气流道平行；以及设置有转换阀(30)，其用于对流动路径进行切换，其可使基准通道取代通气流道而与泵连接起来，其中，利用转换阀而使泵对基准通道和通气流道交替地进行增压或减压。
3.根据权利要求2所述的泄漏检查装置，其用于燃油蒸气清除系统，其特征还在于对泄漏状况是这样来进行确定的在向基准通道和通气流道施加压力时，测量如下至少一项指标压力特性、电机单元的功率消耗、转速和电流；对测量结果进行比较。
4.根据权利要求1到3之一所述的泄漏检查装置，其用于燃油蒸气清除系统，其特征还在于电压控制电路(7)所提供的预定电压小于电池标定电压的84％。
5.根据权利要求1到3之一所述的泄漏检查装置，其用于燃油蒸气清除系统，其特征还在于当电池的标定电压为12V时，则电压控制电路(7)所提供的预定电压小于10V。
6.根据权利要求1到3之一所述的泄漏检查装置，其用于燃油蒸气清除系统，其特征还在于如果电池的标定电压为24V，则电压控制电路(7)所提供的预定电压小于20V。
7.根据权利要求1到6之一所述的泄漏检查装置，其用于燃油蒸气清除系统，其特征还在于电压控制电路(7)被设置在电池与电机单元的输入级之间，或者位于电池与一用于电机单元的、专用于对电动机进行驱动的电路之间。
8.根据权利要求1到7之一所述的泄漏检查装置，其用于燃油蒸气清除系统，其特征还在于电压控制电路(7)包括一齐纳二极管(71)和一半导体器件(72)。
9.根据权利要求2到8之一所述的泄漏检查装置，其用于燃油蒸气清除系统，其特征还在于泵(11)、电机单元(12)、以及用于对流道进行切换的转换阀(30)被集成地组装到一个模块(10)中。
全文摘要
本发明公开了一种用于燃油蒸气清除系统(1)的泄漏检查装置。燃油蒸气清除系统(1)具有一燃料箱(2)、一吸附过滤器(3)、以及一脱附控制阀(84)。利用一个泵(11)、经一通气流道(41)对燃油蒸气清除系统(1)进行加压或减压，从而可检查其泄漏状况。为此，设置了一用于驱动加压或减压泵(11)的电机单元、一车载电池、以及一电压控制电路(7)，电压控制电路可将电池电压控制到一个预定电压上，并向电机单元(12)输送电流。一转换阀(30)被与泵(11)、电动机(12)等构件结合到同一个�？�(10)中。
文档编号G01M3/02GK1526937SQ20041000353
公开日2004年9月8日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年1月29日
发明者加纳政雄, 山田悦史, 小林充幸, 稻垣幸一, 一, 史, 幸 申请人:株式会社电装
专业数控铣床产品供应商
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