CN108571401B - 一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统及方法，燃油蒸发系统泄漏监测系统包括能够判断累积泄漏孔直径Ф处在Ф＜0.5mm、0.5mm＜Ф＜1mm及Ф＞1mm哪种范围内的模块，该判断模块包括真空泵、安装于蒸发系统内的压力及温度传感器组、安装于蒸发系统外的温度传感器、控制器及带有截止功能的换向阀，该换向阀包括连通燃油蒸发系统的通道、安装0.5mm基准孔的通道和安装1mm基准孔通道。燃油蒸发系统泄漏监测方法包括三个监测阶段：首先用于蒸发系统判断泄漏监测是否满足分子计数条件的预备阶段，第二是判断管路处是否断连、碳罐是否堵塞以及油箱盖是否脱落的监测阶段；第三是采用判断模块及公式对累积泄漏孔直径进行判断的判断阶段。
Description
技术领域
本发明涉及轿车燃油蒸发系统泄漏监测技术领域，尤其涉及一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统及方法。
背景技术
关于燃油蒸发系统的泄漏监测的相关研究，如美国专利(US05637788)提出关闭燃油蒸发系统中所有阀，通过监测油箱中压力是否上升，之后再打开流量控制阀，监测油箱中压力是否下降，以此判断油箱盖是否打开。但如果燃油蒸发系统中管路断连，则当阀全部关闭时，油箱中压力不会上升，当流量控制阀打开时，压力也不会下降，则油箱盖测试失效。美国专利(US20150090006A1)提出一种结合加压法及减压法的泄漏监测方法，首先使用加压法，是因为加压法的监测比减压法更准确，通过监测泄漏孔的存在及大致的孔径，再用准确度稍低一点的减压法进行监测，确认加压法监测出的累积泄漏孔直径；但是，如果使用加压法进行泄漏监测，则燃油蒸发系统中油气会经过泄漏孔溢出，削弱了燃油蒸发系统的密闭性；另外，在此专利中使用的累积泄漏孔直径判断模块只能判断直径在0.5mm左右的累积泄漏孔直径。中国专利(CN107152354A)将压力传感器设置于累积泄漏孔直径判断模块中，首先使用真空泵给蒸发系统抽真空，测出基准孔下的参考压力曲线，之后累积泄漏孔直径判断模块切换到泄漏孔，测出有泄漏孔时的压力曲线，使用氧传感器进行曲线的修正；但是，由于传感器设置在蒸发系统累积泄漏孔直径判断模块中，当模块切换到基准孔时，所测的压力曲线无法分清是只在基准孔下的压力曲线还是包含了燃油蒸发系统泄漏孔的压力曲线，即当模块切换到基准孔时，压力曲线需要使用只有泄漏孔时的压力曲线进行处理。另外，当累积泄漏孔直径判断模块不运行的时候，如果油箱加压，那么油箱中的油气很可能会从模块的基准孔泄漏。
发明内容
本发明的目的是为了改善现有泄漏监测中技术中的不足而提供一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统及方法，换向阀切换到通道A时，压力及温度传感器组能够监测到碳罐是否堵塞、管路是否断连以及油箱盖是否脱落，换向阀切换到带有不同基准孔的通道B、C时，压力及温度传感器组监测到泄漏孔的存在，并判断累积泄漏孔直径Ф处于Ф＜0.5mm、0.5mm＜Ф＜1mm及Ф＞1mm哪一个范围；另外在泄漏监测时，截止通道O保证蒸发系统的密闭性，并且碳罐回收利用蒸发系统中的一部分油气，达到节能减排的目的。
本发明专利采用的技术方案是：
一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统，包括依次相连的进气歧管、真空泵、燃油蒸发系统及换向阀，所述燃油蒸发系统内部安装有压力及温度传感器组，所述压力及温度传感器组与控制器相连，所述控制器还与温度传感器、真空泵及换向阀相连，换向阀设有截止通道O、燃油蒸发系统泄漏孔通道A、安装0.5mm基准孔的通道B、安装1mm基准孔的通道C；所述压力及温度传感器组包括压力传感器a、温度传感器b、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e、压力传感器f及温度传感器h，压力传感器a、温度传感器b安装于油箱内，压力传感器c安装于油量控制阀与碳罐的连接管路上，压力传感器d安装于碳罐和排气阀之间，压力传感器e安装于碳罐及脱附阀之间，压力传感器f、温度传感器h安装于脱附阀和真空泵之间；所述换向阀一端E连接燃油蒸发系统，另一端D连接大气。
上述方案中，所述换向阀为带截止功能的三通电磁阀。
一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的方法，包括首先在预备阶段的稳定阶段判断汽车的状态是否满足分子计数条件，接着在监测阶段的稳定阶段判断管路处是否断连且碳罐是否堵塞以及油箱盖是否脱落，然后在直径判断阶段监测燃油蒸发系统在只有泄漏孔时的压力温度变化，换向阀换向之后再监测燃油蒸发系统有泄漏孔及基准孔时的压力温度变化，最后判断累积泄漏孔直径大小。
进一步，判断管路处是否断连且碳罐是否堵塞的条件是使用压力传感器a、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e及压力传感器f，判断燃油蒸发系统各段压力是否小于大气压。
进一步，判断油箱盖是否脱落的条件是使用压力及温度传感器组以及温度传感器在监测阶段的稳定阶段判断燃油蒸发系统压力衰减时间是否小于阈值。
进一步，判断累积泄漏孔直径大小根据公式δP＝P2-2*P1-corr进行判断，由δP值与0的大小关系判断累积泄漏孔直径Ф位于Ф＜0.5mm或0.5mm＜Ф＜1mm或Ф＞1mm，公式中P1为换向阀换向前的压力，即只有泄漏孔时燃油蒸发系统的压力；P2为换向阀换向后，存在基准孔以及泄漏孔时的燃油蒸发系统压力；δP为只有基准孔时燃油蒸发系统内压力值与只有泄漏孔时燃油蒸发系统内压力值之差，corr为修正系数，用来修正由于换向阀换向前后两次监测时间存在间隔、监测环境发生变化而导致汽油挥发程度的变化。
进一步，燃油蒸发系统泄漏监测的系统中的压力及温度传感器组包括压力传感器a、温度传感器b、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e、压力传感器f及温度传感器h，压力传感器a、温度传感器b安装于油箱内，压力传感器c安装于油量控制阀与碳罐的连接管路上，压力传感器d安装于碳罐和排气阀之间，压力传感器e安装于碳罐及脱附阀之间，压力传感器f、温度传感器h安装于脱附阀和真空泵之间。
本发明的有益效果是：本发明基于原有ELCM累积泄漏孔直径判断模块进行了改进，增加1mm基准孔的通道C，原有泄漏检测模块只能进行0.5mm左右累积泄漏孔直径的判断，而本发明可进行累积泄漏孔直径Ф＜0.5mm、0.5mm＜Ф＜1mm及Ф＞1mm的判断；本发明通过设置截止通道O增加了截止功能，可保证不进行泄漏检测时燃油蒸发系统更高程度的密闭性；本发明将真空泵安装与进气歧管和燃油蒸发系统之间，有利于节能；本发明的压力及温度传感器组设置于燃油蒸发系统内部，同时压力及温度传感器组增加了四个压力传感器及一个温度传感器：压力传感器2c安装于油量控制阀与碳罐的连接管路上，压力传感器2d安装于碳罐和排气阀之间，压力传感器2e安装于碳罐及脱附阀之间，压力传感器2f、温度传感器2h安装于脱附阀和真空泵之间；利用本发明的泄漏监测系统进行燃油蒸发系统泄漏的监测方法相比现有的方法，减少了管路断连、脱附阀及排气阀不响应、碳管堵塞、油箱盖脱落的影响，并且提高了泄漏监测准确性。
附图说明
图1是本发明泄漏监测系统的结构示意图；
图2是压力及温度传感器组设置示意图；
图3是燃油蒸发系统泄漏监测三阶段流程图；
图4是燃油蒸发系统泄漏监测预备阶段、监测阶段及累积泄漏孔直径判断阶段的流程图；
图中：1-燃油蒸发系统；2-压力及温度传感器组；3-温度传感器；4-真空泵；5-进气歧管；6-换向阀；7-0.5mm基准孔；8-1mm基准孔；9-控制器；O-截止通道；A-蒸发系统泄漏孔通道；B-安装有0.5mm基准孔的通道；C-安装有1mm基准孔的通道；D-换向阀连接大气口；E-换向阀连接蒸发系统气流口；10-油箱；11-油量控制阀；12-翻车阀；13-单向阀；14-碳罐；15-排气阀；16-脱附阀；a、c、d、e、f-压力传感器；b、h-温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参见附图1，用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统包括燃油蒸发系统1，燃油蒸发系统1中各段设置传感器，包括安装于燃油蒸发系统1内的压力及温度传感器组2及安装于燃油蒸发系统1外的温度传感器3，真空泵4位于燃油蒸发系统1与进气歧管5之间，换向阀6安装于燃油蒸发系统1外部的管道上，换向阀6设置有四个通道：燃油蒸发系统泄漏孔通道A、安装0.5mm基准孔7的通道B、安装1mm基准孔8的通道C及截止通道O，换向阀6设有连接大气的端口D及连接蒸发系统的气流端口E，控制器9通过与压力及温度传感器组2、温度传感器3、真空泵4、换向阀6导线连接，控制燃油蒸发系统中压力温度信号。
参见附图2，燃油蒸发系统1包括油箱10、油量控制阀11、翻车阀12、单向阀13、碳罐14、排气阀15、脱附阀16，真空泵4通过脱附阀16与碳罐14的脱附口管道连接，碳罐14的吸附口通过管道连接油量控制阀11、翻车阀12的阀口，油量控制阀11、翻车阀12安装于油箱10内部，油箱10内部还安装有单向阀13，碳罐14的通大气口处安装排气阀15；压力及温度传感器组2包括压力传感器a、温度传感器b、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e、压力传感器f及温度传感器h，压力传感器a、温度传感器b安装于油箱10内，可分别监测油箱10内部压力及温度；压力传感器c安装于油量控制阀11与碳罐14的连接管路上，结合压力传感器a，可监测当燃油蒸发系统进行减压时，油量控制阀11及翻车阀12是否工作；压力传感器d安装于碳罐14和排气阀15之间，燃油蒸发系统减压时，结合压力传感器c可监测排气阀15是否工作；压力传感器e安装于碳罐14及脱附阀16之间，结合压力传感器c可监测碳罐14是否堵塞；压力传感器f、温度传感器h安装于脱附阀16和真空泵4之间，压力传感器f结合压力传感器e，监测脱附阀16是否工作，温度传感器h结合温度传感器b，监测油箱10内外温度的变化。
用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统的工作过程为：
首先，换向阀6从截止通道O切换到燃油蒸发系统泄漏孔通道A，使用真空泵4为燃油蒸发系统1进行减压，控制器9利用压力及温度传感器组2来监测并记录压力的变化以及温度的变化；待燃油蒸发系统1稳定之后，换向阀6切换到安装0.5mm基准孔通道B，同样使用真空泵4为燃油蒸发系统1减压，控制器9利用压力及温度传感器组2监测并记录压力变化及温度变化；控制器9将换向阀换向前后各压力传感器所测得的压力按照公式δP＝P2-2*P1-corr(P1为换向阀换向前的压力，即只有泄漏孔时燃油蒸发系统的压力；P2为换向阀换向后，含有0.5mm或1mm基准孔以及泄漏孔时的燃油蒸发系统压力；δP为只含有0.5mm或1mm基准孔时燃油蒸发系统内压力值与只含有泄漏孔时燃油蒸发系统内压力值之差，corr为修正系数)进行处理，并将δP与0(本实施例中0值代表只含有0.5mm或者1mm基准孔时的燃油蒸发系统内压力值与只含有泄漏孔时燃油蒸发系统内压力值相等，也就代表当δP为0时，泄漏孔直径就等于基准孔值0.5mm或者1mm)进行比较，这里corr使用温度与汽油挥发程度(汽油挥发程度也即由于汽油挥发而造成的压力变化)之间的经验关系进行选值(温度与汽油挥发程度之间经验关系根据实验得到，例如按照公式式中PT,evap为由于温度变化而产生的蒸汽压力变化，T1为换向阀换向前温度传感器所监测到的温度，T2为换向阀换向后温度传感器所监测到的温度，Pe1为换向阀换向前系统内饱和压力值，Pe1换向阀换向后系统内饱和压力值)；如果当换向阀6在0.5mm基准孔通道B上时，计算所得的δP值小于0，则说明累积泄漏孔直径Ф＜0.5mm，反之，则累积泄漏孔直径Ф＞0.5mm；如果累积泄漏孔直径Ф＞0.5mm基准孔直径，则换向阀6切换到安装有1mm基准孔的通道C，重复监测及比较的步骤，如果计算所得的δP值小于0，说明累积泄漏孔直径Ф满足0.5mm＜Ф＜1mm，反之则说明累积泄漏孔直径Ф＞1mm。监测结束后，换向阀6切换到截止通道O，保证不进行泄漏监测时的燃油蒸发系统的密闭性。另外，真空泵4位于进气歧管5及燃油蒸发系统1之间，是为了在给燃油蒸发系统1减压时，将燃油蒸发系统1中的油气疏导入进气歧管5，一定程度上保证了系统密闭性，并且合理利用该部分油气来达到油气回收的目的。
参见附图3，燃油蒸发系统的泄漏监测主要包括三个阶段：燃油蒸发系统泄漏监测预备阶段35，管路、碳罐、阀及油箱盖功能监测阶段36以及燃油蒸发系统累积泄漏孔直径判断37。
参见附图4，燃油蒸发系统泄漏监测预备阶段35包括步骤40-42；首先使得燃油蒸发系统1处于稳定阶段40，控制器9判断汽车的状态是否满足分子计数条件41，如果不是，则返回步骤40；
如果满足分子条件41，则进行管路、碳罐、阀及油箱盖功能监测阶段36，包括步骤43-48；燃油蒸发系统1在步骤43中进行减压，在步骤44中控制器9监测系统各段压力是否小于大气压，如果不小于大气压，则在步骤45中指示管路处可能存在断连或者碳罐14存在堵塞；如果小于大气压，则执行步骤46，燃油蒸发系统1负压衰减，进入稳定阶段；继续执行步骤47，控制器9通过采集燃油蒸发系统1中各压力传感器(压力传感器a、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e及压力传感器f)测得的压力值，计算压力衰减时间并与阈值进行比较，看是否小于阈值(压力衰减时间为步骤43执行时所监测到的初始压力值衰减到某指定压力值时所需要的时间，该指定压力值根据燃油蒸发系统不同而不同，而阈值则根据燃油蒸发系统实验进行设定)；若小于，则控制器9执行指令油箱盖未盖(步骤48)，若大于阈值，则执行步骤49换向阀切换到燃油蒸发系统；完成以上两阶段，燃油蒸发系统的泄漏监测进入第三阶段，即燃油蒸发系统累积泄漏孔直径判断37，包括步骤50-68；当执行步骤49换向阀切换到燃油蒸发系统后，燃油蒸发系统减压50，进入负压压力衰减阶段51，执行步骤52测得只有泄漏孔时燃油蒸发系统压力值P1，并记录在控制器9中；之后进行步骤53换向阀切换至0.5mm基准孔通道B，步骤54中燃油蒸发系统减压，负压压力衰减55，执行步骤56测得有泄漏孔及基准孔时燃油蒸发系统压力值P2，将P1、P2带入步骤57中的公式δP＝P2-2*P1-corr1，在步骤58将计算值与0比较；若计算值大于0，则执行步骤59，显示累积泄漏孔直径Ф＞0.5mm基准孔直径，如果0零值，则执行步骤60，累积泄漏孔直径Ф＜.5mm基准孔直径；步骤57中的corr1是使用温度传感器b、h、3设置的校正因数，corr1按照温度与汽油挥发程度经验关系进行选值；若经过计算，累积泄漏孔直径Ф＞0.5mm基准孔直径，则进行步骤61换向阀6切换至1mm基准孔通道C，之后步骤62中燃油蒸发系统减压，负压压力衰减(步骤63)，执行步骤64测得存在泄漏孔及基准孔时燃油蒸发系统压力变化P3，将P1、P3带入步骤65中的公式δP＝P3-2*P1-corr2(P3为换向阀换向后，存在1mm基准孔以及泄漏孔时的燃油蒸发系统压力)，在步骤66将计算值与0比较；若计算值大于0，则执行步骤67，显示累积泄漏孔直径Ф＞1mm基准孔直径，如果小于0，则执行步骤68，累积泄漏孔直径0.5mm＜Ф＜1mm基准孔直径；步骤65中的corr2是使用温度传感器b、h、3设置的校正因数，corr1按照温度与汽油挥发程度经验关系进行选值。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统，其特征在于，包括依次相连的进气歧管(5)、真空泵(4)、燃油蒸发系统(1)及换向阀(6)，所述燃油蒸发系统(1)内部安装有压力及温度传感器组(2)，所述压力及温度传感器组(2)与控制器(9)相连，所述控制器(9)还与温度传感器(3)、真空泵(4)及换向阀(6)相连，换向阀(6)设有截止通道O、燃油蒸发系统泄漏孔通道A、安装0.5mm基准孔的通道B、安装1mm基准孔的通道C。
2.如权利要求1所述的一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统，其特征在于，所述压力及温度传感器组(2)包括压力传感器a、温度传感器b、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e、压力传感器f及温度传感器h，压力传感器a、温度传感器b安装于油箱(10)内，压力传感器c安装于油量控制阀(11)与碳罐(14)的连接管路上，压力传感器d安装于碳罐(14)和排气阀(15)之间，压力传感器e安装于碳罐(14)及脱附阀(16)之间，压力传感器f、温度传感器h安装于脱附阀(16)和真空泵(4)之间。
3.如权利要求1所述的一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统，其特征在于，所述换向阀(6)一端E连接燃油蒸发系统(1)，另一端D连接大气。
4.如权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统，其特征在于，所述换向阀(6)为带截止功能的三通电磁阀。
5.一种利用权利要求1所述的用于燃油蒸发系统泄漏监测系统的方法，其特征在于，包括首先在预备阶段的稳定阶段判断汽车的状态是否满足分子计数条件，接着在监测阶段的稳定阶段判断管路处是否断连且碳罐是否堵塞以及油箱盖是否脱落，然后在直径判断阶段监测燃油蒸发系统在只有泄漏孔时的压力温度变化，换向阀换向之后再监测燃油蒸发系统有泄漏孔及基准孔时的压力温度变化，最后判断累积泄漏孔直径大小。
6.如权利要求5所述的用于燃油蒸发系统泄漏监测的方法，其特征在于，判断管路处是否断连且碳罐是否堵塞的条件是使用压力传感器a、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e及压力传感器f，判断燃油蒸发系统(1)各段压力是否小于大气压。
7.如权利要求5所述的用于燃油蒸发系统泄漏监测的方法，其特征在于，判断油箱盖是否脱落的条件是使用压力及温度传感器组(2)以及温度传感器(3)在监测阶段的稳定阶段判断燃油蒸发系统(1)压力衰减时间是否小于阈值。
8.如权利要求5所述的用于燃油蒸发系统泄漏监测的方法，其特征在于，判断累积泄漏孔直径大小根据公式δP＝P2-2*P1-corr进行判断，由δP值与0的大小关系判断累积泄漏孔直径Ф位于Ф＜0.5mm或0.5mm＜Ф＜1mm或Ф＞1mm，公式中P1为换向阀换向前的压力，即只有泄漏孔时燃油蒸发系统的压力；P2为换向阀换向后，存在基准孔以及泄漏孔时的燃油蒸发系统压力；δP为只有基准孔时燃油蒸发系统内压力值与只有泄漏孔时燃油蒸发系统内压力值之差，corr为修正系数，用来修正由于换向阀换向前后两次监测时间存在间隔、监测环境发生变化而导致汽油挥发程度的变化。
9.如权利要求5所述的用于燃油蒸发系统泄漏监测的方法，其特征在于，燃油蒸发系统泄漏监测的系统中的压力及温度传感器组(2)包括压力传感器a、温度传感器b、压力传感器c、压力传感器d、压力传感器e、压力传感器f及温度传感器h，压力传感器a、温度传感器b安装于油箱(10)内，压力传感器c安装于油量控制阀(11)与碳罐(14)的连接管路上，压力传感器d安装于碳罐(14)和排气阀(15)之间，压力传感器e安装于碳罐(14)及脱附阀(16)之间，压力传感器f、温度传感器h安装于脱附阀(16)和真空泵(4)之间。
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| CP03 | Change of name, title or address |
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