CN105156210A - 燃油箱蒸发排放系统泄漏检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃油箱蒸发排放系统泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置设置在燃油箱上，检测装置包括泄漏检测智能模块、泄漏检测空气泵模块、碳罐、碳罐脱附电磁阀、发动机、ECU7、滤清器，所述ECU控制发动机、泄漏检测智能模块以及泄漏检测空气泵模块；所述发动机通过电磁阀连接碳罐，所述泄漏检测空气泵模块一端连接碳罐，另一端连接滤清器。

Description

燃油箱蒸发排放系统泄漏检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及泄漏检测装置，具体来说涉及一种燃油箱蒸发排放系统泄漏检测装置，属于燃油箱检测技术领域。

背景技术

近年来，为了抑制汽车有害气体的排放，并促使相关汽车制造商注重产品技术的改进，已有许多国家制定并出台了相当严苛的汽车环保排放标准和政策，如美国加州空气资源委员会简称CARB，就出台了准零排放简称PZEV法规，要求燃油箱总成HC渗透量小于20毫克/24小时。虽然当前一些先进技术如两片油箱技术生产的塑料油箱能够满足上述要求，但是当燃油箱存在微小泄漏的时候，通过泄漏孔排出的HC蒸汽会远远超出法规限制，而且这种微小泄漏一般不可监测，因此CARB又出台了新的法规要求检测相当于一个直径0.5毫米孔径的HC蒸汽泄漏，并将检测结果反馈到发动机ECU，一旦检测到泄漏发动机就会报警，车身操作面板的故障预警灯（MIL）就会闪烁提醒。相关试验表明，0.5毫米孔径大小的泄漏能够排放HC大约为0.84克/千米，这是标准允许数量的30倍。另外，中国即将出台的北京第六阶段汽车排放标准即京六中也增加了泄漏检测诊断这一要求。

针对上述的法规要求，当前市场主要有自然真空泄漏检测即NVLD、发动机停机自然真空检测即EONV，但是上述检测方法一般是在发动机运行一段时间停机后，根据理想气体定律通过比较油箱蒸汽空间内压力和温度读数的变化来推断EVAP系统是否存在泄漏，这种方法过分依赖于环境温度和发动机的运行工况，因此检测频率受限，同时在等待温度变化的过程中耗时较长，而且在混合动力车辆即PHEV上的发动机可能在大部分的时间都不运行，因此无法在燃油蒸发排放系统和环境温度之间建立足够的温度差来执行上述的检测方法，因此其检测频率也远远达不到法规中的要求。针对现状迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种燃油箱蒸发排放系统泄漏检测装置及检测方法，该技术方案不仅具有更高的检测精度和检测频率，检测周期耗时更少，而且可以应用在PHEV车辆上，应用领域更加广泛。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，燃油箱蒸发排放系统（以下简称EVAP系统）泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置设置在燃油箱上，所述燃油箱系统一般包括油箱总成、加油管总成、碳罐、滤清器、以及连接的管路，检测装置包括泄漏检测智能模块、泄漏检测空气泵模块、碳罐、碳罐脱附电磁阀、发动机、ECU、滤清器，所述ECU控制发动机、泄漏检测智能模块以及泄漏检测空气泵模块；所述发动机通过电磁阀连接碳罐，所述泄漏检测空气泵模块一端连接碳罐，另一端连接滤清器。

作为本发明的一种改进，所述泄漏检测智能模块包括温度传感器、压力传感器和计时器，所述泄漏检测智能模块安装在燃油箱外表面，或者是油泵总成法兰面，但不局限于上述两个位置也可以是油箱系统上其它合适的位置。温度传感器TS准确检测到油箱内燃油蒸汽的温度，压力传感器PS准确检测到油箱内的压力，从而保证实时准确的检测油箱内压力和温度的变化，泄漏检测智能模块与油箱之间的连接一般机械装配，从而方便快速安装，以及后期的更换维修。

作为本发明的一种改进，所述泄漏检测空气泵模块3包括空气泵和蒸汽电磁阀，泄漏检测空气泵模块安装在碳罐通大气口的一端，或者安装在碳罐和滤清器之间的管路上。

燃油箱蒸发排放系统泄漏检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）发动机停机若干小时后，首先通过车身ECU的其它监测项，包括海拔高度测试仪、大气温度传感器、油箱液位计，判断车辆所处的海拔高度＜3500米、大气环境温度4℃<T<35℃、燃油箱内的液位水平为15%-90%，是否在检测执行条件范围内；

2）若满足步骤1中的检测执行先决条件，启动泄漏检测，首先关闭碳罐脱附电磁阀，以下简称CPV，切断EVAP系统和发动机进气歧管之间的通路，阻止二者相互之间的气体流通；

3）通过智能模块中的温度传感器即TS监测在规定时间内油箱蒸汽空间的温度变化情况。若在规定时间内温度没有变化或者变化量非常小即＜0.1℃，则继续执行泄漏检测；若在规定时间内温度变化量较大，则终止泄漏检测；因为温度对燃油箱内的蒸汽压有很大的影响，若泄漏检测期间密封燃油箱蒸汽空间的温度不稳定，那么其压力也不稳定，如果在此段时间内执行泄漏检测，最终的检测结果的准确性较低，甚至会导致ECU误判；

4）启动空气泵，向油箱内充气，同时智能模块中的压力传感器即PS监测油箱内的压力；

41）当压力达到预设值P_设时(针对普通燃油箱系统，P_设可以设置在2-4kPa；针对混合动力车的高压密封燃油箱系统，P_设一般在35-40kPa)，空气泵关闭停止充气；关闭蒸汽电磁阀，简称VSV，切断油箱连通大气的管路，从而密封EVAP系统；开启智能模块中的计时器Timer，记录P_设衰减变化的时间，空气泵的关闭、VSV的关闭、计时器Timer的开启是同步执行，在一个预先设定的频率下，PS将监测密封的EVAP系统的压力变化情况，此段时间内PS、TS和Timer会持续将采集到的数据上传到ECU，由其中预先设定的检测程序对收集到的数据进行整理，并与之前被验证过的名义上的压力变化值进行比较分析，从而决定检测的通过或失败。首先，若在温度T维持恒定的情况下，在规定的时间Δt内，压力从P_设到P₁的变化ΔP＜ΔP_0.5，若密封系统存在O.5毫米的泄漏孔，在Δt内的压力变化值为ΔP_0.5，则判定，密封EVAP系统的泄漏孔＜0.5毫米规定值，检测通过；若在温度T维持恒定的情况下，在规定的时间Δt内，压力从P_设到P₁变化ΔP≥ΔP_0.5，若密封系统存在O.5毫米的泄漏孔，在Δt内的压力变化值ΔP_0.5，则判定，密封EVAP系统的泄漏孔大于等于0.5毫米规定值，检测失败，ECU将记录存储此次的故障代码，在下一次行车中通过车内控制面板上的闪烁预警灯提示驾驶员，燃油蒸发排放系统存在泄漏；

此系统在安装到车身上之前会进行大量的台架试验得出在不同情况下压力变化值和泄漏孔对应的关系，作为参考值并被写入到ECU程序中。在后期的实际车身测试中通过此系统采集到的数据会和此部分参考值用来作比对，从而判定泄漏是否存在以及泄漏孔的大小。

42）超过一定时间t_设，t_设可以设置在50-500秒间，具体时间界定要根据实际的试验决定，,压力始终达不到预设值P_设时，终止本次泄漏检测，并在ECU中记录存储本次的故障代码；若下一次泄漏检测的状态和本次相同，则ECU判定密封的燃油蒸发排放系统存在大泄露，检测失败，ECU将记录存储此次的故障代码，在下一次行车中通过车内控制面板上的闪烁预警灯提示驾驶员，燃油蒸发排放系统存在泄漏。

43）当压力达到预设值P_设时，空气泵关闭，关闭VSV（蒸汽电磁阀，常开电磁阀），切断油箱连通大气的管路，从而密封EVAP系统。开启智能模块中的计时器Timer，记录P_设衰减变化的时间。空气泵的关闭、VSV的关闭、Timer的开启是同步执行。若在检测期间监控到TS的值发生明显的变化，则终止本次泄漏检测，并由ECU判定本次检测结果不具决定性；

5）泄漏检测结束；

6）VSV重新打开，空气泵和CPV仍保持关闭。EVAP系统重新实现与外界大气环境相通的状态。

7）车主并不知道测试的进行和成功，只有检测失败，才会通过车身面板上的预警灯点亮通知检测失败。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）中的若干小时为2—4小时；所述步骤3）中规定时间为1—2小时。

相对于现有技术，本发明的优点如下：1）本发明整体结构设计巧妙，结构紧凑，实用性强、成本较低；2）该检测方法具有更高的检测精度和检测频率，由于该检测系统在检测过程中对整体外界环境的依赖较小，只要基本条件满足即海拔、液位等、检测温度稳定，本专利的检测方法均可执行，且检测结果不会因为外界环境产生误差，从而其检测的几率和检测精度不会受到影响；该技术方案检测周期耗时更少，并且可以应用在PHEV车辆上，应用范围广泛。

附图说明

图1为本发明整个框架示意图；

图2为检测流程图；

图中：1、油箱，2、泄漏检测智能模块，3、泄漏检测空气泵模块，4、碳罐，5、

碳罐脱附电磁阀，6、发动机，7、ECU，8、滤清器。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述和介绍。

实施例1：

参见图1，燃油箱蒸发排放系统泄漏检测装置，所述检测装置设置在燃油箱上，检测装置包括泄漏检测智能模块2、泄漏检测空气泵模块3、碳罐4、碳罐脱附电磁阀5、发动机6、ECU7、滤清器8，所述ECU控制发动机、泄漏检测智能模块2以及泄漏检测空气泵模块3；所述发动机通过电磁阀连接碳罐，所述泄漏检测空气泵模块3一端连接碳罐，另一端连接滤清器。该技术方案具有更高的检测精度和检测频率，检测周期耗时短，并且可以应用在PHEV车辆上。

实施例2：

参见图1，作为本发明的一种改进，所述泄漏检测智能模块2包括温度传感器TS、压力传感器PS和计时器Timer，所述泄漏检测智能模块2安装在燃油箱外表面，或者是油泵总成法兰面，温度传感器TS准确检测到油箱内燃油蒸汽的温度，压力传感器PS准确检测到油箱内的压力，从而保证实时准确的检测油箱内压力和温度的变化，泄漏检测智能模块与油箱之间的连接一般机械装配，从而方面快速安装，以及后期的更换维修。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：

参见图1,作为本发明的一种改进，所述泄漏检测空气泵模块3包括空气泵和蒸汽电磁阀，泄漏检测空气泵模块安装在碳罐通大气口的一端，或者安装在碳罐和滤清器之间的管路上。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例4：

参见图1、图2,燃油箱蒸发排放系统泄漏检测方法，所述方法包括以下步骤：

1）发动机停机若干小时后，首先通过车身ECU的其它监测项，包括海拔高度测试仪、大气温度传感器、油箱液位计，判断车辆所处的海拔高度＜3500米、大气环境温度4℃<T<35℃、燃油箱内的液位水平为15%-90%，是否在检测执行条件范围内；

2）若满足步骤1中的检测执行先决条件，启动泄漏检测，首先关闭碳罐脱附电磁阀，以下简称CPV，切断EVAP系统和发动机进气歧管之间的通路，阻止二者相互之间的气体流通；

3）通过智能模块中的温度传感器即TS监测在规定时间内油箱蒸汽空间的温度变化情况。若在规定时间内温度没有变化或者变化量非常小即＜0.1℃，则继续执行泄漏检测；若在规定时间内温度变化量较大，则终止泄漏检测；因为温度对燃油箱内的蒸汽压有很大的影响，若泄漏检测期间密封燃油箱蒸汽空间的温度不稳定，那么其压力也不稳定，如果在此段时间内执行泄漏检测，最终的检测结果的准确性较低，甚至会导致ECU误判；

4）启动空气泵，向油箱内充气，同时智能模块中的压力传感器即PS监测油箱内的压力；

41）当压力达到预设值P_设时(针对普通燃油箱系统，P_设可以设置在2-4kPa；针对混合动力车的高压密封燃油箱系统，P_设一般在35-40kPa)，空气泵关闭停止充气；关闭蒸汽电磁阀，简称VSV，切断油箱连通大气的管路，从而密封EVAP系统；开启智能模块中的计时器Timer，记录P_设衰减变化的时间，空气泵的关闭、VSV的关闭、计时器Timer的开启是同步执行，在一个预先设定的频率下，PS将监测密封的EVAP系统的压力变化情况，此段时间内PS、TS和Timer会持续将采集到的数据上传到ECU，由其中预先设定的检测程序对收集到的数据进行整理，并与之前被验证过的名义上的压力变化值进行比较分析，从而决定检测的通过或失败。首先，若在温度T维持恒定的情况下，在规定的时间Δt内，压力从P_设到P₁的变化ΔP＜ΔP_0.5，若密封系统存在O.5毫米的泄漏孔，在Δt内的压力变化值为ΔP_0.5，则判定，密封EVAP系统的泄漏孔＜0.5毫米规定值，检测通过；若在温度T维持恒定的情况下，在规定的时间Δt内，压力从P_设到P₁变化ΔP≥ΔP_0.5，若密封系统存在O.5毫米的泄漏孔，在Δt内的压力变化值ΔP_0.5，则判定，密封EVAP系统的泄漏孔大于等于0.5毫米规定值，检测失败，ECU将记录存储此次的故障代码，在下一次行车中通过车内控制面板上的闪烁预警灯提示驾驶员，燃油蒸发排放系统存在泄漏；

此系统在安装到车身上之前会进行大量的台架试验得出在不同情况下压力变化值和泄漏孔对应的关系，作为参考值并被写入到ECU程序中。在后期的实际车身测试中通过此系统采集到的数据会和此部分参考值用来作比对，从而判定泄漏是否存在以及泄漏孔的大小。

42）超过一定时间t_设，t_设可以设置在50-500秒间，具体时间界定要根据实际的试验决定，,压力始终达不到预设值P_设时，终止本次泄漏检测，并在ECU中记录存储本次的故障代码；若下一次泄漏检测的状态和本次相同，则ECU判定密封的燃油蒸发排放系统存在大泄露，检测失败，ECU将记录存储此次的故障代码，在下一次行车中通过车内控制面板上的闪烁预警灯提示驾驶员，燃油蒸发排放系统存在泄漏。

43）当压力达到预设值P_设时，空气泵关闭，关闭VSV（蒸汽电磁阀，常开电磁阀），切断油箱连通大气的管路，从而密封EVAP系统。开启智能模块中的计时器Timer，记录P_设衰减变化的时间。空气泵的关闭、VSV的关闭、Timer的开启是同步执行。若在检测期间监控到TS的值发生明显的变化，则终止本次泄漏检测，并由ECU判定本次检测结果不具决定性；

5）泄漏检测结束；

6）VSV重新打开，空气泵和CPV仍保持关闭。EVAP系统重新实现与外界大气环境相通的状态。

7）车主并不知道测试的进行和成功，只有检测失败，才会通过车身面板上的预警灯点亮通知检测失败。

本发明还可以将实施例2、3所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (5)

1.燃油箱蒸发排放系统泄漏检测装置，其特征在于，所述检测装置设置在燃油箱系统上，检测装置包括泄漏检测智能模块、泄漏检测空气泵模块、碳罐、碳罐脱附电磁阀、发动机、ECU、滤清器，所述ECU控制发动机、泄漏检测智能模块以及泄漏检测空气泵模块；所述发动机通过电磁阀连接碳罐，所述泄漏检测空气泵模块一端连接碳罐，另一端连接滤清器。

2.根据权利要求1所述的燃油箱蒸发排放系统泄漏检测装置，其特征在于，所述泄漏检测智能模块包括温度传感器、压力传感器和计时器，所述泄漏检测智能模块安装在燃油箱外表面，或者是油泵总成法兰面。

3.根据权利要求1或2所述的燃油箱蒸发排放系统泄漏检测装置，其特征在于，所述泄漏检测空气泵模块包括空气泵和蒸汽电磁阀，泄漏检测空气泵模块安装在碳罐通大气口的一端，或者安装在碳罐和滤清器之间的管路上。

4.燃油箱蒸发排放系统泄漏检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）发动机停机若干小时后，首先通过车身ECU的监测项判断车辆所处的海拔高度、大气环境温度、燃油箱内的液位水平是否在检测执行条件范围内；

2）若满足步骤1中的检测执行先决条件，启动泄漏检测，首先关闭碳罐脱附电磁阀，以下简称CPV，切断EVAP系统和发动机进气歧管之间的通路，阻止二者相互之间的气体流通；

3）通过智能模块中的温度传感器即TS监测在规定时间内油箱蒸汽空间的温度变化情况；

若在规定时间内温度没有变化或者变化量非常小即＜0.1℃，则继续执行泄漏检测；若在规定时间内温度变化量较大，则终止泄漏检测；因为温度对燃油箱内的蒸汽压有很大的影响，若泄漏检测期间密封燃油箱蒸汽空间的温度不稳定，那么其压力也不稳定，如果在此段时间内执行泄漏检测，最终的检测结果的准确性较低，甚至会导致ECU误判；

启动空气泵，向油箱内充气，同时智能模块中的压力传感器即PS监测油箱内的压力；

当压力达到预设值P_设时，空气泵关闭停止充气；关闭蒸汽电磁阀，简称VSV，切断油箱连通大气的管路，从而密封EVAP系统；开启智能模块中的计时器Timer，记录P_设衰减变化的时间，空气泵的关闭、VSV的关闭、计时器Timer的开启是同步执行，在一个预先设定的频率下，PS将监测密封的EVAP系统的压力变化情况，此段时间内PS、TS和Timer会持续将采集到的数据上传到ECU，由其中预先设定的检测程序对收集到的数据进行整理，并与之前被验证过的名义上的压力变化值进行比较分析，从而决定检测的通过或失败；

首先，若在温度T维持恒定的情况下，在规定的时间内Δt，压力从P_设到P₁的变化ΔP＜ΔP_0.5；若密封系统存在O.5毫米的泄漏孔，在Δt内的压力变化值ΔP_0.5，则判定，密封EVAP系统的泄漏孔＜0.5毫米规定值，检测通过；若在T维持恒定的情况下，在规定的时间内Δt，压力从P_设到P₁变化ΔP≥ΔP_0.5（若密封系统存在O.5毫米的泄漏孔，在Δt内的压力变化值ΔP_0.5，则判定，密封EVAP系统的泄漏孔大于等于0.5毫米规定值，检测失败，ECU将记录存储此次的故障代码，在下一次行车中通过车内控制面板上的闪烁预警灯提示驾驶员，燃油蒸发排放系统存在泄漏；

超过一定时间t_设,压力始终达不到预设值P_设时，终止本次泄漏检测，并在ECU中记录存储本次的故障代码；若下一次泄漏检测的状态和本次相同，则ECU判定密封的燃油蒸发排放系统存在大泄露，检测失败，ECU将记录存储此次的故障代码，在下一次行车中通过车内控制面板上的闪烁预警灯提示驾驶员，燃油蒸发排放系统存在泄漏；

当压力达到预设值P_设时，空气泵关闭，关闭VSV即蒸汽电磁阀，常开电磁阀，切断油箱连通大气的管路，从而密封EVAP系统，开启智能模块中的计时器Timer，记录P_设衰减变化的时间；

空气泵的关闭、VSV的关闭、Timer的开启是同步执行；

若在检测期间监控到TS的值发生明显的变化，则终止本次泄漏检测，并由ECU判定本次检测结果不具决定性；

5）泄漏检测结束；

6）VSV重新打开，空气泵和CPV仍保持关闭；

EVAP系统重新实现与外界大气环境相通的状态；

7）车主并不知道测试的进行和成功，只有检测失败，才会通过车身面板上的预警灯点亮通知检测失败。

5.根据权利要求4所述的燃油箱蒸发排放系统泄漏检测方法，其特征在于，所述步骤1）中的若干小时为2—4小时；所述步骤3）中规定时间为1—2小时。