CN101793587A - 压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法。它是基于具有V0＝(A+B/Pmax *Pressure*T)/(100*Vdd)物理特性曲线的车用压阻式压力传感器检测压缩天然气汽车碰撞试验后车辆燃气系统的气体压力的变化，通过在某一时间内检测到的电压下降值△V小于设定值，来判断压缩天然气汽车碰撞试验后车辆燃气系统是否泄漏；它解决燃气系统是否存在漏气行为判断条件；确定泄露点所使用的操作方法(利用检露液法)的安全判断条件；保护检测人员的人身安全。

Description

压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法
技术领域
本发明属于车辆系统的检测技术，具体涉及一种压缩天然气汽车燃气系统高压密封性能安全检测方法。
背景技术
在国内，由于压缩天然气汽车的发展迅速，而针对压缩天然气汽车实施碰撞试验及碰撞试验后对燃气系统高压密封性能安全检测技术及方法的相应法规、标准制定出现空缺。
目前在国内、外都普遍使用在用车的通用检测方法标准，即检漏液(中性发泡液)检测法和气体防爆检测仪。而此检测方法不能适用于压缩天然气汽车碰撞试验后对燃气系统高压密封性能安全检测。
针对压缩天然气汽车在实施碰撞试验后，在不破坏车辆现有管路系统及管路接头的情况下，对压缩天然气汽车CNG车辆燃气系统充压缩空气或氮气至20Mpa后，并对车辆燃气系统实施高压密封性能检测。首先检测人员并不知道车辆燃气系统是否存在漏气行为，在检测时直接采用检漏液或气体防爆检测仪进行检测，这样有可能造成的后果是：如果燃气系统某处存在漏气，检测人员的人身安全将受到不可预见性的伤害，这样违背初衷。国内、外现状
压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测技术及方法，国外并没有详细地给出方法检测，相应法规标准定义地比较模糊。而此行业在国内、外的现状如下：
国外：目前只有美国做过压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测，在FMVSS303标准中只规定了燃气系统的密封要求，即在一定的时间内压力下降值的量化指标，并没有定义详细地检测技术及检测方法，并且安全性不高，操作性不强；而在其它国家(包括中国)及地区、行业中目前还尚处于空白。也就是目前在压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方面，国内外上没有一个安全可靠的具体定义的检测技术及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全可靠的压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，以解决上述问题。
本发明的技术方案为：压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，它是将具有一定特性曲线的车用高压传感器安装在减压器进气口管道上，高压管路中注入安全压力的压缩气体；压缩天然气汽车碰撞试验后，对燃气系统注入正常工作压力内的压缩气体，在1～3小时内通过高压传感器检测的电压值，当检测到的电压下降值小于设定值时，就可判定此辆压缩天然气汽车的燃气系统密封性能安全检验合格；否则就判定此辆压缩天然气汽车的燃气系统密封性能安全检验不合格；所述具有特性曲线的高压传感器的特性曲线公式为：V0＝(A+B/Pmax*Pressure*T)/(100*Vdd)
其中Pmax-车用高压传感器最大量程压力值(bar)，Pressure-输入燃气系统的压力值(bar)，Vdd-车用高压传感器供给电压值(V)，V0-车用高压传感器输出电压值，A-当Pressure为0时对应的V0值，B-当Pressure＝Pmax时对应的V0值-A；T-检测时间；所述高压传感器为压阻式压力传感器。
压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。硅平膜片上的扩散电阻通常构成桥式测量电路，相对的桥臂电阻是对称布置的，电阻变化时，电桥输出电压与膜片所受压力成比例变化关系。即物理特性。
车用高压传感器把减压器进气口实时监控的气体介质信息反馈给燃气管理系统(ECU)，实时信息包括：气量动态信息和气量异常信息，ECU根据信息分类传递给转换开关和高压电磁阀等终端执行。
我们在不破坏高压系统管路及接头前提下，利用物理特性的检测方法(即敏感元件在压力的作用下，其某些物理特性发生与压力成比例变化的原理，将被测压力直接转换为各种电量)。在车用高压传感器的三端口线束插接件上，安装一个线束插接件转换接头，通过转换接头引出两根线束接入标定的数字显示万能表或二次转换仪，读取车用高压传感器反馈给ECU的电压数值信号进行检测。
所述燃气系统中的压力下降值小于设定值是依据高压气体泄漏对人体的最小伤害值；它是根据不同车用燃气系统类型的人为设定的可以是0.5～3Mpa，一般为1Mpa但不限于上述范围；燃气气瓶中注入核定压力值也是一个认为的设定值，可以是0～20Mpa，一般在测试时燃气气瓶中注入核定压力值为20Mpa但不限于上述范围；
本发明中利用具有V0＝(A+B/Pmax*Pressure*T)/(100*Vdd)特性曲线性能的车用高压传感器在单位时间内检测到的电压的下降值来判断压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统是否泄漏；其中对于不同类型的车用高压传感器输入电压值Vdd，对应的有不同的A值和B值，A值和B值的得到是依据欧洲1999年出版的《EURUPEAN STANDARD》EP60770-11999《传感器输入输出特性的测试标准》而定的。
对于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在1小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.67V。
对于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝260伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在1小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.66V。
对于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝78.2，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在1小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.67V。
对于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在2小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.84V。
对于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在2小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝1.01V。
对于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝260伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在2小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.83V。
对于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝260伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在3小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.99V。
对于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝78.2，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在3小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.83V。
对于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝78.2，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在3小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝1.00V。
本发明1、解决高压系统管路及接头是否存在漏气行为判断条件；2、确定泄露点所使用的操作方法(利用检露液法)的安全判断条件；3、保护检测人员的人身安全；
特点：它具有灵敏系数高。比金属应变式压力传感器的灵敏度系数要大50-100倍，压阻式压力传感器的输出不需要放大器就可直接测量；结构尺寸小，重量轻；结构坚固、抗冲击性和振动性；压力分辨率、频率响应高。检测出像血压那么小的微压，也可测量几十千赫的脉动压力；工作可靠性和精度高，且使用寿命长。其精度可达±0.2％～0.02％；具有温度补偿；碰撞试验后的燃气系统安全性能检验指标具体量化，易操作性、安全系数高；
附图说明
图1传感器I的物理特性图。
图2传感器II的物理特性图。
图3传感器III的物理特性图。
图1中，V0＝(10+80/Pmax*Pressure*T)/(100*Vdd)
Pmax＝260bar；Vdd＝5伏特T＝1小时或2小时或3小时。
图2中，V0＝(10+80/Pmax*Pressure*T)/(100*Vdd)
Pmax＝250bar；Vdd＝5伏特T＝1小时或2小时或3小时。
图3中，V0＝(10+78.2/Pmax*Pressure*T)/(100*Vdd)
Pmax＝250bar；Vdd＝5伏特T＝1小时或2小时或3小时。
具体实施方式
本实施例用于对本发明权利要求的解释，本领域的技术人员依据本发明技术方案做出的不同于本实施例的改变均属于本发明的保护范围。
碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法及步骤：
对压缩天然气汽车压缩天然气汽车CNG的高压管路及接头处进行目视检查，在确认压缩天然气汽车CNG系统高压管路及接头处没有明显的损坏和泄露的情况下进行压缩天然气汽车燃气系统高压密封性能安全检验。
试验前的准备：
(1)对压缩天然气汽车压缩天然气汽车的高压管路及接头处进行目视检查，在确认压缩天然气汽车系统高压管路及接头处没有明显的损坏和泄露；
(2)在减压器进气口安装具有特性曲线的高压传感器，连接外用标定的外接电压电源；
(3)对车用高压传感器实施线束连接并正常工作；线束具体接法为：车用高压传感器数据输出“+”端与电压数字显示仪或二次转换仪“+”端相连，车用高压传感器供给电源“+”端与可调电源“+”端相连，车用高压传感器供给电源“-”端与可调电源“-”端、电压数字显示仪或二次转换仪“-”端相连。
(4)对压缩天然气汽车CNG车辆燃气系统加压至20MPa的氮气(N2)或压缩干燥空气，并在通风的试验间内放置2～8小时后，再次对压缩天然气汽车CNG车辆燃气系统加压至20MPa的氮气(N2)或压缩干燥空气，且气瓶的温度保持在20℃；碰撞试验后的燃气系统高压检验方法
a)启动外接电压电源的开启开关，使车辆处于通电状态。并在压缩天然气汽车燃料系统高压一侧的选取特定区域进行测量及记录电压值；
b)车辆放置在检测车间内检测1～3小时，每隔15～30分钟观测一次万能表或二次转换仪，记录相应的电压值和检测时间；
c)以最后一次测量的电压值为准，和第一次测量电压值进行比较，如果电压下降值小于0.67V(或2小时内对应的电压下降值须小于0.84V，或3小时内对应的电压下降值须小于1.01V)，该高压传感器具有图2的物理特性；
注：(10+80/250bar＊10.62bar)/100＊5V＝0.66992V≈0.67V
(10+80/250bar＊10.62bar＊2)/100＊5V＝0.83984V≈0.84V
(10+80/250bar＊10.62bar＊3)/100＊5V＝1.00976V≈1.01V
如果电压下降值小于0.67V(或2小时内对应的电压下降值须小于0.83V，或3小时内对应的电压下降值须小于1.00V)，该高压传感器具有图3的物理特性；
注：(10+78.2/250bar＊10.62bar)/100＊5V＝0.66610V≈0.67V
(10+78.2/250bar＊10.62bar＊2)/100＊5V＝0.83219V≈0.83V
(10+78.2/250bar＊10.62bar＊3)/100＊5V＝0.99829V≈1.00V
如果电压下降值小于0.66V(或2小时内对应的电压下降值须小于0.83V，或3小时内对应的电压下降值须小于0.99V)该高压传感器具有图1的物理特性；就可判定此辆压缩天然气汽车CNG燃气系统密封性能安全检验合格；否则就判定此辆压缩天然气汽车CNG燃气系统密封性能安全检验不合格；
注：(10+80/260bar＊10.62bar)/100＊5V＝0.66338V≈0.66V
(10+80/260bar＊10.62bar＊2)/100＊5V＝0.82677V≈0.83V
(10+80/260bar＊10.62bar＊3)/100＊5V＝0.99015V≈0.99V
d)如果所检测的压缩天然气汽车CNG燃气系统密封性能安全检验不合格，须待整车高压系统内的气体降至安全保护压力范围内，高压实时检测的电压值＜0.98V或高压实时检测的电压值＜0.96V或高压实时检测的电压值＜0.97V后，再采取检漏液检测法确定泄露的具体位置并做相应地记录、拍照。
注：(10+80/250bar＊30bar)/100＊5V＝0.98V≈0.98V
(10+80/260bar＊30bar)/100＊5V＝0.96154V≈0.96V
(10+78.2/250bar＊30bar)/100＊5V＝0.9692V≈0.97V
30bar是引用ECE R110-2008版欧洲经济技术委员会汽车技术法规(简称ECE法规)条款2压力分类定义中的安全工作压力的中压定义的上限值。

Claims (15)

1.压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，它是将具有一定特性曲线的车用高压传感器安装在减压器进气口管道上，高压管路中注入安全压力的压缩气体；压缩天然气汽车碰撞试验后，对燃气系统注入正常工作压力的压缩气体，在1～3小时内检测高压传感器的电压值，当在规定的时间内检测到的电压下降值小于设定值时，对应检测到的高压传感器电压下降值，就可判定此辆压缩天然气汽车的燃气系统密封性能安全检验合格；否则就判定此辆压缩天然气汽车的燃气系统密封性能安全检验不合格；所述具有特性曲线的高压传感器的特性曲线公式为：V0＝(A+B/Pmax*Pressure*T)/(100*Vdd)
其中Pmax-车用高压传感器最大量程压力值(bar)，Pressure-输入燃气系统的压力值(bar)，Vdd-车用高压传感器供给电压值(V)，V0-车用高压传感器输出电压值，A-当Pressure为0时对应的V0值，B-当Pressure＝Pmax时对应的V0值-A，T-检测时间；所述高压传感器为压阻式压力传感器。
2.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在1小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.67V。
3.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝260伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在1小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.66V。
4.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝78.2，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在1小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.67V。
5.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在2小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.84V。
6.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在2小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝1.01V。
7.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝260伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在2小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.83V。
8.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝80，Pmax＝260伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在3小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.99V。
9.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝78.2，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在3小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝0.83V。
10.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于采用Vdd＝5伏特，A＝10，B＝78.2，Pmax＝250伏特类型的车用高压传感器时，当对车辆检测时间在3小时内时，相应检测的电压下降值须小于ΔV＝1.00V。
11.如权利要求1～10所述任一压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于在1～3小时通过车用高压传感器检测燃气系统的电压值，每隔15～30分钟观测一次万能表或二次转换仪，记录相应的电压值和检测时间；以最后一次测量的电压值为准。
12.如权利要求1～10所述任一压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于所检测的压缩天然气汽车燃气系统高压密封性能安全检验不合格时，须待整车高压系统内的气体降至安全保护压力范围内，即高压实时检测的电压值＜0.98V或高压实时检测的电压值＜0.96V或高压实时检测的电压值＜电0.97V后，再采取检漏液检测法确定泄露的具体位置并记录、拍照。
13.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于所述燃气系统中注入正常工作范围压力的压缩气体，即对压缩天然气汽车燃气系统加压至20MPa的氮气或压缩干燥空气。
14.如权利要求1所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于所述具体步骤为：
碰撞试验后的高压检验方法：
a)启动外接电压电源的开启开关，使车辆处于通电状态。并在压缩天然气汽车燃料系统高压一侧的选取特定区域进行测量及记录电压值；
b)车辆放置在检测车间内检测1～3小时，每隔15～30分钟观测一次万能表或二次转换仪，记录相应的电压值和检测时间；
c)以最后一次测量的电压值为准，和第一次测量电压值进行比较：如果采用的是车用高压传感器II，相应检测时间在1小时内对应的电压下降值小于0.67V或2小时内对应的电压下降值须小于0.84V或3小时内对应的电压下降值须小于1.01V；就可判定此辆压缩天然气汽车燃气系统密封性能安全检验合格；否则就判定此辆压缩天然气汽车燃气系统密封性能安全检验不合格；
车用高压传感器II特性：V0＝(10+80/Pmax*Pressure*T)/(100*Vdd)Pmax＝250bar；Vdd＝5伏特；
或如果采用的是车用高压传感器III，相应检测时间在1小时内对应的电压下降值小于0.67V或2小时内对应的电压下降值须小于0.83V或3小时内对应的电压下降值须小于1.00V；就可判定此辆压缩天然气汽车燃气系统密封性能安全检验合格；否则就判定此辆压缩天然气汽车燃气系统密封性能安全检验不合格；
车用高压传感器III特性V0＝(10+78.2/Pmax*Pressure*T)/(100*Vdd)Pmax＝250bar；Vdd＝5伏特
或如果采用的是车用高压传感器I，相应检测时间在1小时内对应的电压下降值小于0.66V或2小时内对应的电压下降值须小于0.83V或3小时内对应的电压下降值须小于0.99V，就可判定此辆压缩天然气汽车燃气系统密封性能安全检验合格；否则就判定此辆压缩天然气汽车燃气系统密封性能安全检验不合格；
车用高压传感器I特性：V0＝(10+80/Pmax*Pressure*T)/(100*Vdd)Pmax＝260bar；Vdd＝5伏特
d)如果所检测的压缩天然气汽车燃气系统密封性能安全检验不合格，须待整车高压系统内的气体降至安全保护压力范围内，即高压实时检测的电压值＜0.98V或高压实时检测的电压值＜0.96V或高压实时检测的电压值＜0.97V后，再采取检漏液检测法确定泄露的具体位置并记录、拍照。
15.如权利要求14所述压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法，其特征在于碰撞试验后的高压检验之前进行试验前的准备为：
(1)对压缩天然气汽车压缩天然气汽车的高压管路及接头处进行目视检查，在确认压缩天然气汽车系统高压管路及接头处没有明显的损坏和泄露；
(2)在减压器进气口安装具有特性曲线的高压传感器，连接外用标定的外接电压电源；
(3)对高压传感器实施线束连接并正常工作；
(4)对压缩天然气汽车燃气系统加压至20MPa的氮气或压缩干燥空气，并在通风的试验间内放置2～8小时后，再次对压缩天然气汽车燃气系统加压至20MPa的氮气或压缩干燥空气，且气瓶的温度保持在20℃。
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