CN104309603A - 用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于提供制动系统真空度的真空抽气系统漏气的诊断方法，包括：第1步，开启真空泵从真空罐内抽气；第2步，同时满足以下三个诊断条件：(1)真空罐的气体仅通过真空泵排出；(2)刹车踏板未踩下；(3)检测真空罐内气压的压力传感器的工作状态正常。第3步，在始终同时满足所述三个诊断条件的时间段内的t₁时间点、t₂时间点由压力传感器分别测得真空罐内的气压，并计算t₁时间点气压与t₂时间点气压的差值；再由公式计算从t₁时间点到t₂时间点之间的诊断阀值。当气压差值小于诊断阀值则判定为发生漏气故障，否则判定未发生漏气故障。本申请可以取得较为准确的诊断结果。

Description

用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法

技术领域

本申请涉及一种用于提供制动系统真空度的真空抽气系统漏气的诊断方法。

背景技术

车辆通常利用节气门后的进气歧管内的真空度进行制动。某些车辆为了获得更加可靠且轻松的制动效果，还具有提供制动系统真空度的真空抽气系统。

请参阅图1，提供制动系统真空度的真空抽气系统主要包括：

——真空罐1，具有进气口11、第一抽气口12、第二抽气口13。所述进气口11连接车辆的制动系统。当车辆的制动踏板未踩下时，进气口11呈密闭状态。当车辆的制动踏板踩下时，从进气口11向真空罐1内进入气体。所述第一抽气口12通过单向阀4连接车辆的进气歧管，发动机的运转的某些工况会使得进气歧管内具有一定的真空度。该单向阀4仅允许真空罐1内的气体流向进气歧管，而不允许气体反向流动。

——真空泵2，设置在第二抽气口13处。所述真空泵2仅允许真空罐1中的气体通过真空泵2向外抽出，而不允许气体反向流动。

——压力传感器3，用来测量真空罐1内的气压。

当车辆的制动踏板踩下时，空气从进气口11进入真空罐1。为了使真空罐1内的真空度满足制动要求，可以通过进气歧管和/或真空泵2来抽取真空罐1内的气体。如果压力传感器3发现真空罐1内的真空度不满足制动要求，则开启真空泵2抽取真空罐1内的气体以使得真空罐1内的真空度满足制动要求。由于真空罐1为刹车系统提供足够的真空度，因此可以减轻驾驶员刹车的劳动强度，提高行车安全。

上述提供制动系统真空度的真空抽气系统一旦出现漏气故障，则可能导致真空罐1的真空度始终无法满足制动要求，从而为车辆行驶带来安全隐患。为了避免这种情况，目前已有针对制动系统真空度的真空抽气系统漏气的诊断方法。

请参阅图2，这是上述提供制动系统真空度的真空抽气系统的一种现有的漏气诊断方法，包括如下步骤：

第1步，开启真空泵2使其从真空罐1内抽取气体。

第2步，在始终满足诊断条件的时间段内，计算某两个时间点真空罐1内的气压差值(在先时间点的气压减去在后时间点的气压)，该气压差值如果小于诊断阀值则认为发生了漏气故障，否则认为未发生漏气故障。

所述诊断条件包括：

(1)真空罐1的气体仅通过真空泵2排出，这表明发动机的进气歧管不从真空罐1内抽气，相当于真空罐1的第一抽气口12为密闭状态；

(2)车辆的刹车踏板未踩下，这表明车辆的制动系统不向真空罐1内放入气体，相当于真空罐1的进气口11为密闭状态；

(3)检测真空罐内气压的压力传感器的工作状态正常，这可以由某一个车辆控制器通过对压力传感器的诊断来实现；

所述满足诊断条件是指满足诊断条件中的每一项。

所述方法第2步中，如何确定该诊断阀值是很困难的。如果该阀值标定不准确，将导致误报或漏报故障。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法，该方法可以获得准确的诊断结果。

为解决上述技术问题，本申请用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法包括如下步骤：

第1步，开启真空泵从真空罐内抽气；

第2步，在始终满足诊断条件的时间段内的t₁时间点、t₂时间点由压力传感器分别测得真空罐内的气压，并计算t₁时间点气压与t₂时间点气压的差值；

再由公式 $(p_0-p_z)\·(e^{-S_e\·t_1/V}-e^{-S_e\·t_2/V})$ 计算从t₁时间点到t₂时间点之间的诊断阀值；其中p₀为真空泵刚开始抽气时压力传感器所测得的真空罐内的初始气压，p_z为真空罐内的极限气压由制动系统所要求的最低真空度而得到，S_e为真空泵的有效抽气速率，V为真空罐内的容积；

当气压差值小于诊断阀值则判定为发生漏气故障，否则判定未发生漏气故障。

进一步地，所述诊断条件包括：

(1)真空罐的气体仅通过真空泵排出；

(2)刹车踏板未踩下；

(3)检测真空罐内气压的压力传感器的工作状态正常；

所述满足诊断条件是指满足诊断条件中的每一项。

本申请的漏气诊断方法与现有方法相比，采用了一个公式来确定诊断阀值。在所述计算诊断阀值的公式中，只有时间参数t₁、t₂是可变量，其余均为已知参数。其中极限气压p_z可以等于或略小于制动系统所要求的最低真空度所对应的气压值。该诊断阀值将根据不同的时间参数t₁、t₂而得到不同的结果。所述计算诊断阀值的公式所表达的物理含义是：在始终满足诊断条件时，进入真空罐的仅有漏气，离开真空罐的仅有真空泵的抽气，真空罐内的气体量为进气流量与抽气流量之差，可以用真空罐内的气体流量动态平衡方程表示为随着真空泵开始抽气，真空罐内的气压从初始气压p₀开始降低，并最终达到稳定的极限气压p_z。当达到极限气压p_z时，进入真空罐的漏气流量等于离开真空罐的抽气流量。根据所述动态平衡方程做积分转换后就得到从真空泵开始抽气后经过任意t时间后真空罐内的气压为当然自真空泵开始抽气到该任意t时间点的时间段内必须始终满足诊断条件。基于上述计算任意时间点t的气压公式将t₁、t₂代入就可以得到所述计算诊断阀值的公式。由于采用了考虑到真空抽气系统的抽气过程的计算公式，使得所述诊断阀值可以用于判断真空抽气系统的漏气与否，从而使得本申请可以取得准确的诊断结果。

附图说明

图1是用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的结构示意图；

图2是用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的现有漏气诊断方法的流程图；

图3是用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的简化结构示意图；

图4是本申请的用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法流程图；

图5是图3所示的真空抽气系统的简化结构在由真空泵实际进行抽气时通过测量得到的气压与时间的关系曲线；

图6是图3所示的真空抽气系统的简化结构在由本申请所给出的公式计算得到的气压与时间的关系曲线。

图中附图标记说明：

1为真空罐；11为进气口；12为第一抽气口；13为第二抽气口；2为真空泵；3为压力传感器；4为单向阀。

具体实施方式

请参阅图3，这是图1所示的真空抽气系统在满足诊断条件时的简化结构，由真空罐1、真空泵2、压力传感器3所组成。所述真空泵2仅允许真空罐1中的气体通过真空泵2向外抽出，而不允许气体反向流动。比较图1和图3可以发现，图3省略了真空罐1的进气口11和第一抽气口12。实际上，图1所示的真空抽气系统在满足诊断条件时，就被简化成了图3。

在图3所示的真空抽气系统中，开启真空泵2使其从真空罐1内抽取气体。此时，进入真空罐1的只有漏气(包括通过各种漏隙进入真空罐1的气体、由容器壁向真空罐1内渗透的气体等)离开真空罐1的只有真空泵2所抽取的气体。根据气体流量的动态平衡可以得到如下方程：(气体流量采用体积与压升率的乘积表示，其中压升率为单位时间内容器中的压强增长率)

其中，V为真空罐1的容积，单位为m³。p为压力传感器3所测得的真空罐1内的气压，单位为Pa。t为真空泵2的抽气时间，单位为s。dp/dt为真空罐1内的气压变化率，单位为Pa/s。V·dp/dt是t时间内真空罐1内的气体变化量，单位为Pa·m³/s。S_e是真空泵2对真空罐1的有效抽气速率，单位为m³/s。S_e·p是单位时间内真空泵2从真空罐1内所抽取的气体流量，单位为Pa·m³/s。Q_L为通过各种途径入真空罐1的漏气流量，单位为Pa·m³/s。

假设在真空泵1刚开始抽气时压力传感器3所测得的初始气压为p₀，那么真空罐1内的初始气体量为p₀·V，单位为Pa·m³。当真空泵2开启t时间后，真空泵2从真空罐1内抽取的气体流量为S_e·p，通过各种漏气途径进入真空罐1的漏气流量为Q_L。通常，真空泵2的抽气流量S_e·p大于漏气流量Q_L，因此真空罐1内的气压p降低，真空罐1内的气压变化率dp/dt为负值，真空罐1内的气体变化量V·dp/dt也为负值表示真空罐1内的气体减少量。

在漏气量小时，忽略漏气量，Q_L＝0，那么真空罐1内的气体流量动态平衡方程简化为当t＝0时，p＝p₀时，则通过计算可以得到这表明在微小漏气不考虑的前提下可以通过真空罐1内的当前气压计算出真空泵2的抽气时间。通过计算还可以得到这表明在微小漏气不考虑的前提下也可以通过真空泵2的抽气时间计算出真空罐1内的当前气压。

现实情况下的真空抽气系统必然存在漏气，当真空罐1内的气压较低，且真空泵2的抽气速率不是很大时，就必须考虑漏气流量对抽气过程的影响。随着真空泵2的抽气，真空罐1内的气压首先降低，并最终达到一个稳定的极限气压p_z。当真空罐1内的气压为极限气压p_z时，进入真空罐1的气体流量(就是漏气流量Q_L)等于离开真空罐1的气体流量(就是真空泵2的抽气流量S_e·p_z)。此时漏气量近似为Q_L＝S_e·p_z，那么真空罐1内的气体流量动态平衡方程转化为同样可以通过积分得到，从真空泵2开始抽气(此时真空罐1内的气压为p₀)直至真空罐1内的气压为p时所需的抽气时间由此得到从真空泵2开始抽气直至任意时间点t真空罐1内的气压虽然，漏气量Q_L在整个抽气过程会有差异，但其精度已经满足相关计算要求。通过试验验证表明这与实际的抽气过程基本一致。请参阅图5，这是图3所示的真空抽气系统的简化结构在由真空泵实际进行抽气时通过测量得到的气压与时间的关系曲线。其中，初始气压p₀为1000mbar(毫巴＝百帕)，极限气压p_z为133mbar，有效抽气速率S_e为16.2L/min＝0.00027m³/s，真空罐容积V为2L＝0.002m³。图6则是以上述公式在相同参数下通过计算得到的气压与时间的关系曲线。比较图5和图6可以发现，由上述公式所模拟的抽气过程与实际的抽气过程吻合度很好。另外，采用t₁、t₂的气压差作为诊断阀值，若合适选择t₁、t₂的时间差(如较短的时间)，将更大的提高阀值的精度。将两个时间点t₁、t₂代入该公式，即可得到这两个时间点之间的气压差值 $(p_0-p_z)\·(e^{-S_e\·t_1/V}-e^{-S_e\·t_2/V}).$

请参阅图4，本申请的提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法包括如下步骤：

第1步，开启真空泵2使其从真空罐1内抽气。

第2步，在始终满足诊断条件的时间段内的t₁时间点、t₂时间点由压力传感器分别测得真空罐内的气压p₁、p₂，并计算t₁时间点气压p₁与t₂时间点气压p₂的差值p₁-p₂；

再由公式 $(p_0-p_z)\·(e^{-S_e\·t_1/V}-e^{-S_e\·t_2/V})$ 计算从t₁时间点到t₂时间点之间的诊断阀值；其中p₀为真空泵刚开始抽气时压力传感器所测得的真空罐内的初始气压，p_z为真空罐内的极限气压由制动系统所要求的最低真空度而得到，S_e为真空泵的有效抽气速率，V为真空罐内的容积；

当气压差值小于诊断阀值则认为发生了漏气故障，否则认为未发生漏气故障。

所述诊断条件包括：

(1)真空罐1的气体仅通过真空泵2排出，这表明发动机的进气歧管不从真空罐1内抽气，相当于真空罐1的第一抽气口12为密闭状态；

(2)车辆的刹车踏板未踩下，这表明车辆的制动系统不向真空罐1内放入气体，相当于真空罐1的进气口11为密闭状态；

(3)检测真空罐内气压的压力传感器的工作状态正常，这可以由某一个车辆控制器通过对压力传感器的诊断来实现；

所述满足诊断条件是指满足诊断条件中的每一项。

所述极限气压的最大取值就是制动系统所要求的最低真空度所对应的气压值，也可以略小于制动系统所要求的最低真空度所对应的气压值。

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。

Claims (4)

1.一种用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法，其特征是，包括如下步骤：

第1步，开启真空泵从真空罐内抽气；

第2步，在始终满足诊断条件的时间段内的t₁时间点、t₂时间点由压力传感器分别测得真空罐内的气压，并计算t₁时间点气压与t₂时间点气压的差值；

再由公式 $(p_0-p_z)\·(e^{-S_e\·t_1/V}-e^{-S_e\·t_2/V})$ 计算从t₁时间点到t₂时间点之间的诊断阀值；其中p₀为真空泵刚开始抽气时压力传感器所测得的真空罐内的初始气压，p_z为真空罐内的极限气压由制动系统所要求的最低真空度而得到，S_e为真空泵的有效抽气速率，V为真空罐内的容积；

当气压差值小于诊断阀值则判定为发生漏气故障，否则判定未发生漏气故障。

2.根据权利要求1所述的用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法，其特征是，所述诊断条件包括：

(1)真空罐的气体仅通过真空泵排出；

(2)刹车踏板未踩下；

(3)检测真空罐内气压的压力传感器的工作状态正常；

所述满足诊断条件是指满足诊断条件中的每一项。

3.根据权利要求1所述的用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法，其特征是，所述计算诊断阀值的公式的物理含义表现为：

在始终满足诊断条件时，进入真空罐的仅有漏气，离开真空罐的仅有真空泵的抽气，真空罐内的气体量为进气流量与抽气流量之差，以真空罐内的气体流量动态平衡方程表示为其中p为真空罐内的气压，Q_L为漏气流量；

随着真空泵开始抽气，真空罐内的气压从初始气压p₀开始降低，并最终达到稳定的极限气压p_z；当达到极限气压p_z时，进入真空罐的漏气流量等于离开真空罐的抽气流量；根据所述动态平衡方程得到从真空泵开始抽气后经过t时间后真空罐内的气压为

$p=(p_0-p_z)\·e^{-S_e\·t/V}+p_z.$

4.根据权利要求1所述的用于提供制动系统真空度的真空抽气系统的漏气诊断方法，其特征是，极限气压p_z小于或等于制动系统所要求的最低真空度所对应的气压值。