CN109900496A - 碳罐试验系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种碳罐试验系统及其操作方法，其中碳罐试验系统包括通过无线方式通信连接的试验装置以及控制装置，试验装置至少能执行一种性能测试试验，控制装置包括：控制面板、处理器、监测模块和数据模块。实现了在同一套试验系统中进行多种碳罐性能试验，并实现了非实时碳罐测试试验、实时碳罐测试监测和试验数据的采集输出这三项功能的整合，特别是可实现对试验数据的显示类型和导出类型自定义设置。该碳罐试验系统自动地进行碳罐试验的全程监控、定向试验和数据分析，提高工作效率，使用户操作更安全、简便。

Description

碳罐试验系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及测试领域，尤其是涉及一种碳罐试验系统及其操作方法，其中涉及到在同一套试验系统中进行GB18352.5-2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第五阶段)》的多种碳罐性能试验。

背景技术

众所周知，汽油是一种极易挥发的，并且挥发性物质易燃易爆的化石燃料，是汽车的动力来源。由于汽油的该特性，油箱内压力会随之越来越大，如果不采取一定的泄压设计将会造成危险。因此早期的汽车将油箱盖做成泄压阀形式，当油箱内气压超过阈值时泄压阀打开汽油蒸汽直接被排入外界大气中，以此达到泄压安全的目的。但是该方案不但很大程度造成了汽油的浪费，对环境也造成极大的负担。于是后来出现了汽油蒸发控制系统(EVAP)，其中碳罐是该系统中的重要组件。碳罐内部充满了具有很强吸附性的活性炭用于收集汽油蒸汽。汽车停止时，油箱中多余的汽油通过管子直接引进活性碳罐中吸附；汽车开动时，活性炭电磁阀适时打开，将吸收的燃油蒸汽重新脱附进进气歧管再利用，既循环利用石油又达到环保的目的。因此，对汽车碳罐的性能评价是十分重要的整车性能评价之一。

已有的碳罐测试系统有车载型的碳罐处理装置，其必须安装在汽车上运转，是汽车性能装置的一部分，不能进行碳罐的试验测试，如申请号为CN201410247132.4的中国专利申请，其公开了“一种汽车发动机碳罐脱附装置”，碳罐连接在燃油箱和进气管之间方能进行测试。

也有非车载型的试验系统，可以完成多种碳罐性能测试，如申请号为CN201420837041.1的中国专利申请公开了“一种汽车碳罐试验装置”，该专利重新设计了碳罐试验装置的气体管路，改进了气体流程，使得碳罐的试验状态与在汽车中的运行状态一致，但是现有的非车载型试验系统均无法同时实现非实时碳罐性能测试功能、实时碳罐性能测试监测功能以及数据采集输出功能的整合，不能满足工作效率及用户使用安全、方便的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的之一在于提供一种碳罐试验系统，无需车载，可准确控制并监测试验条件，完成GB18352.5-2013及《HJ/T 390》碳罐研发和生产中要求的多种碳罐性能测试。

该碳罐试验系统包括通过无线方式通信连接的试验装置以及控制装置，试验装置设至少能执行一种性能测试试验，所述控制装置包括：控制面板、处理器、监测模块和数据模块。

控制面板被配置为输入控制指令，显示试验数据、及试验状态；控制面板优选为触摸屏。其中，控制指令包括登录、注销、语言选择、对性能测试试验的操作和对所述性能测试试验的监测指令中的至少一种；试验数据包括性能测试试验进行时产生的实时数据以及对于实时数据进行处理后形成的数字、点、曲线或图片；所述试验状态指试验装置的运行情况，包括阀的通断、阀的开度和/或试验装置报警。

处理器被配置为读取控制指令、对控制指令进行译码，并在控制装置内部、控制装置与试验装置之间、或试验装置内部进行信号传递。

监测模块被配置为对试验状态进行监测并反馈给所述处理器，使试验状态在控制面板上显示。

数据模块被配置为将试验装置进行性能测试试验时产生的试验数据传递给所述处理器，使所述试验数据在所述控制面板上显示。

可选地，试验装置包括能够用于执行管路清洁的装置。

可选地，数据模块包括储存模块、处理模块、查询模块和设置模块，其中储存模块被配置为储存所述试验数据；处理模块被配置为使所述储存模块中的数据通过函数形成数字、点、曲线或图片的形式；查询模块被配置为查询任意试验数据；设置模块被配置为用于设置所述试验数据输出的内容和/或格式。

可选地，监测模块包括安全模块，安全模块被配置为锁定试验过程中不能中断或不能并行的试验装置。

可选地，监测模块包括强制模块，强制模块被配置为强制停止性能测试试验。

本发明的另一目的在于提供上述碳罐试验系统的操作方法，包括下述步骤：在控制面板上输入控制指令；处理器接收通过控制面板输入的控制指令，进行译码后，传递给试验装置和监测模块；试验装置开始进行碳罐性能测试试验，监测模块对试验状态进行监测并反馈给处理器，使试验状态在控制面板上显示；试验装置通过无线通信方式将试验数据共享给处理器；数据模块对试验装置进行性能测试试验时产生的数据进行读取、储存或处理，或用于设置试验数据输出的内容和/或格式。

可选地，碳罐试验系统的操作方法包括查询任意试验数据的步骤。

可选地，包括对试验装置进行管路清洁的步骤。

可选地，碳罐试验系统的操作方法包括锁定碳罐性能测试试验过程中不可中断或不可并行的试验装置的步骤。

可选地，碳罐试验系统的操作方法包括强制停止性能测试试验的进行的步骤。

本发明的有益效果为：

实现了在同一套试验系统中进行多种碳罐性能试验，并实现了非实时碳罐测试试验、实时碳罐测试监测和试验数据的采集输出这三项功能的整合，特别是可实现对试验数据的显示类型和导出类型自定义设置。该碳罐试验系统自动地进行碳罐试验的全程监控、定向试验和数据分析，提高工作效率，使用户操作更安全、简便。

附图说明

下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明一实施方式的碳罐试验系统结构示意图；

图2为本发明一实施方式的碳罐试验系统的操作方法的操作流程图。

元件编号说明：

100 碳罐试验系统

110 试验装置

120 控制装置

121 控制面板

122 处理器

123 监测模块

124 数据模块

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

参考图1，该碳罐试验系统100包括通过无线方式通信连接的试验装置110以及控制装置120，通信方式可以为以太网(Ethernet)、RS232、profinet等，由此实现试验装置与处理器之间的数据共享。试验装置110至少能执行一种性能测试试验，所述控制装置120包括：控制面板121、处理器122、监测模块123和数据模块124。控制面板121被配置为输入控制指令，显示试验数据及试验状态；其中，控制指令包括登录、注销、语言选择、对性能测试试验的操作和对所述性能测试试验的监测指令中的至少一种；试验数据包括性能测试试验进行时产生的实时数据以及对于实时数据进行处理后形成的数字、点、曲线或图片；试验状态包括模拟量反馈以及试验装置110的运行情况；处理器122被配置为读取控制指令、对控制指令进行译码，并在控制装置120内部、控制装置120与试验装置110之间、或试验装置110内部进行信号传递；监测模块123被配置为对试验状态进行监测并反馈给所述处理器122，使试验状态在控制面板121上显示，试验状态指所述试验装置110的运行情况，包括阀的通断、阀的开度和/或试验装置110报警；数据模块124被配置为将试验装置110进行性能测试试验时产生的试验数据传递给处理器122，使所述试验数据在所述控制面板121上显示。

需要说明的是，本申请中的碳罐性能测试试验主要包括：吸附试验、老化试验、阻力试验、密封试验、脱附试验，但并不限于这些试验类型，使用该碳罐试验系统100时，也不必要求系统可以执行上述所有试验类型。且试验装置不一定是一套试验装置对应一种碳罐性能测试试验，因为执行不同碳罐性能测试试验时往往会应用到一部分相同的仪器，此时无需额外设置多个相同的仪器，增加成本。可以由这些仪器形成不同的试验装置小组，这些小组可以根据控制指令相应启动，以执行一个完整的性能测试试验。

其中，对性能测试试验的操作指令包括启动或停止试验装置110的指令，也包括对试验过程中的参数进行设置，这些参数主要包括：待测品的碳罐容积、陪测品的碳罐容积、进行吹扫时的倍率、吹扫时压缩空气的流量、老化试验的循环次数、总流量(包括系统在吸附和老化试验时的C₄H₁₀与N₂的总流量)。阻力试验及密封试验的参数设置不同于上述，主要包括：初始压力的设置和不同试验阶段压差的设置。

另外，本系统的试验数据的来源主要来源于待测品天平、陪测品天平、质量流量计(C₄H₁₀的气体质量流量计、N₂的气体质量流量计、压缩空气质量流量计)、压力传感器、温度计、调压阀等，这些都是现有技术进行碳罐性能测试常用的装置。试验过程中，试验装置110产生的试验数据通过无线共享向控制装置120传输，无线共享例如以太网、Profinet、ProfiBus、串口通讯、标准通讯协议等。

通过上述碳罐试验系统100中试验装置110与控制装置120的配合，在对试验装置110进行控制的同时，可以对试验数据进行实时储存、处理查询或设置，真正实现闭环的PID控制(比例-积分-微分控制)，确保系统的运作稳定性。该碳罐试验系统100可有效提高碳罐性能测试试验的自动化、控制化和集成化，大大提高了工作效率，使用户更安全、更方便的实现了全程监控、定向试验和数据分析。

为了防止管路堵塞，污染等造成试验干扰，试验装置110包括能够用于执行管路清洁的装置，该管路清洁装置通常为实现吹扫功能的装置。当执行管路清洁的装置接收到控制指令，使用N₂对试验装置110进行吹扫。在进行管路清洁时，所有碳罐性能测试试验须处于停止状态，即在没有任何碳罐性能测试试验正在进行的情况下，方能进行管路清洁。管路清洁的时间的长短需要使用者自己判断，在使用者认为完成清洁后，发出控制指令停止装置运行即可。该装置能提高设备的使用寿命、稳定性和准确性。

如图1所示，数据模块124包括储存模块、处理模块、查询模块和设置模块，其中储存模块被配置为储存所述试验数据；处理模块被配置为使所述储存模块中的数据通过函数形成数字、点、曲线或图片的形式；查询模块被配置为查询所述储存模块中的任意试验数据，或对通过所述处理模块形成数字、曲线或图片的任意数据进行查询；设置模块被配置为用于设置所述试验数据输出的内容和/或格式。对试验数据进行波形显示及记录，同时可对波形曲线进行设置、放大、缩小、移动，或对特定范围查询显示等操作，方便了试验人员的操作过程、降低工作量，还可根据测量曲线进行读数，试验数据也可以根据所需格式导出。

为避免试验中误操作，监测模块123还包括安全模块，安全监测模块123被配置为锁定试验过程中不可中断或不可并行的试验装置110或操作功能。使用者通常可以通过控制面板121上的按钮输入该指令，当该指令启动后，控制装置120执行该程序，控制面板121上的其余碳罐性能测试试验的控制按钮无法进行操作，使处理器无法接收启动其它碳罐性能测试试验的指令；或即使可以进行操作，屏幕上会出现“错误”提示，即处理器接收到启动其他碳罐性能测试试验的指令后，无法传递给试验装置，或试验装置不响应该控制指令。此外，监测模块123还可包括强制模块，被配置为强制停止试验进行，确认开启该模块后所有试验都可以被强制停止，该模块的命令优先于安全模块中锁定不可中断的试验的命令。监测模块123监测到的阀通断、阀的开度等信息在控制面板121上显示，有异常情况时，系统会进行报错，报错可以为控制面板121上显示报错信息，或者由试验装置110发出报警。使用者接到报错或报警后，通过控制面板的相应按钮强制停止试验的进行。为了防止误操作，系统会再次提醒用户是否进行此操作，经确认后，碳罐性能测试试验停止。为防止断网或者信号干扰等情况导致的系统异常，本碳罐试验系统100的所有电器件都可以手动强制操作，以保证任何情况下试验都可以被强制停止。关闭当前进行的试验后，根据个人判断检查或操作阀门。

本发明的另一目的在于提供上述碳罐试验系统100的操作方法，具体可参照图2，包括下述步骤：在控制面板121上输入控制指令；处理器122接收通过控制面板121输入的控制指令，进行译码后，传递给试验装置110和监测模块123；试验装置110开始进行碳罐性能测试试验，监测模块123对试验状态进行监测并反馈给处理器122，使试验状态在控制面板121上显示；试验装置110通过无线通信方式将试验数据共享给处理器122；数据模块124对试验装置110进行性能测试试验时产生的数据进行读取、储存、处理，或用于设置试验数据输出的内容和/或格式。

其中，控制指令包括选择开机语言、登录、注销、切换用户，以及选择碳罐性能测试试验的类型、参数设置、数据处理中的至少一种。数据模块124可被设置为储存当前试验时间的前600组数据，按照60组/分钟的数据，系统可以观察当前时间前10分钟的数据曲线。

碳罐性能测试试验包括吸附试验、老化试验、阻力试验、密封试验、脱附试验等。具体地：

1)吸附试验

参数设置：

待测品的碳罐容积的设置；

陪测品的碳罐容积的设置：系统会按照设置进行吹扫；

进行吹扫时的倍率设定：设定范围在陪测碳罐的100～600倍；

吹扫时压缩空气的流量设定：设定流量在0～2350g/h；

总流量的设定：C₄H₁₀与N₂的总流量；

C₄H₁₀流量的设定：设定C₄H₁₀的流量，设定数值需要小于总流量；

N₂流量的设定：系统会根据总流量和C₄H₁₀的流量计算出N₂流量的设定数值；

碳罐的吹扫：

指用清洁空气吹入碳罐，使得碳罐中原本吸附的挥发性气体脱附，得到可重新利用的活性炭。

碳罐的吸附：当吹扫结束后，则系统进行到步骤B，显示屏可显示系统当前在哪个过程。

该试验启动后，数据模块124对于时间、重量进行时时读取和储存。时间是指试验开始和结束的时间，重量是指待测天称和陪测天称的读数的瞬时值。

在本发明的一种实施方式中，吸附试验还可包括碳罐的脱附。即吸附试验可有两种执行方式：第一种，在参数设置后，按照碳罐的吹扫、碳罐的脱附、碳罐的吸附的顺序进行试验；第二种，在参数设置后，系统执行碳罐的吹扫和碳罐的吸附。

2)老化试验

参数的设置：

老化试验也需要对吸附试验中的参数进行设置，此外，老化试验还需要对循环次数进行设置设定：系统会记录老化试验最后2次循环的重量最大值和最小值，计算丁烷工作能力(BWC)/碳罐初始工作能力。

设置参数后，老化试验同样包括：碳罐的吹扫、碳罐的吸附，以及碳罐的脱附三个步骤。当碳罐的吹扫结束后，系统进行到碳罐的吸附，而后切换到碳罐的脱附，碳罐的吸附及碳罐的脱附每循环一次，循环次数加1，并且控制面板121可显示当前所在的试验阶段。数据模块124对时间、重量进行记录和读取，方式同吸附试验。

3)阻力试验

参数的设置：

初始压力：在试验初期，系统会将压缩空气调节至设定的压力；

阶段1压差：在系统将设定压力调节至设定数值之后，开始试验，系统使用设定压力对碳罐进行充气，并且在充气后，缓慢增加设定的压差(如起始压力是190kPa，则系统将使用190kPa进行充气，而后会在190kPa的压力上再增加3.63kPa使得最终系统压力达到193.63kPA)；

阶段2压差：在系统达到设定阶段1的压差后，切断阀门进行保压。测量压差达到设定压力的时间。(比如阶段2设定压差为0.098kPa，则系统会读取压差变化0.098kPa的时间)；

压力的调节：

当启动试验时，系统将压力调节到设定充压值。

保压：

将压力调节一个设定数值，例如3.63kpa，然后进行保压。

对压力变换进行测量：

测量通常持续120秒，然后测量压力变化到一个设定数值时的持续时间。

数据模块124读取并储存试验的开始时间与结束时间以及试验结束时的最终压差读数，控制面板121显示压差的瞬时数值。

4)密封试验

参数设置：

与阻力试验相同。同样包括：压力的调节、保压，以及对压力变换进行测量；这里对压力变换进行测量通常持续300秒，然后测量压力变化至一个设定数值时的持续时间。

数据模块124读取并储存试验的开始时间与结束时间以及试验结束时的最终压差读数，控制面板121显示压差的瞬时数值。

5)脱附试验

参数的设置：

同吸附试验。

参数设置后，对碳罐进行吹扫。启动试验后，设备使用压缩空气吹扫碳罐。

该试验启动后，数据模块124对于时间、重量进行时时读取和储存。时间是指试验开始和结束的时间，重量是指待测天称和陪测天称的读数的瞬时值。根据需要选择对待测品进行脱附还是对陪测品进行脱附。

当上述碳罐性能测试试验启动时，数据模块124和监测模块123也将同时启动。

在上述试验过程中或结束后，还包括查询任意试验数据的步骤。这里试验数据包括性能测试试验进行时产生的实时数据以及对于实时数据进行处理后形成的数字、点、曲线、图片。

系统对各阀门和泵的工作状态进行监测，即试验装置110将阀门和泵的计量数据传递给处理器122，处理器122将这些数据在控制面板121上显示，使得操作者可以直观地了解阀门和泵处于开启或关闭状态，以及其工作时的流量，一旦使用者在显示屏上发现异常，即可对装置进行人工检查。

此外，碳罐试验系统100的操作方法还包括锁定试验过程中不可中断或不可并行的试验装置110的步骤。通过系统设置，进行该步骤，意为当某一碳罐性能测试试验正在进行时，其余试验是被禁止的、无法操作的，只有在没有试验运行的时候，或者终止当前试验时才能够对试验类型进行切换。

碳罐试验系统100的操作方法包括强制停止性能测试试验的进行的步骤。如前所述的，启动该模块后，正在进行的试验将被强制停止，也可使本申请所述的试验系统停止运行，而该步骤的优先级高于锁定碳罐性能测试试验过程中不可中断或不可并行的试验装置110的步骤。即便试验处于锁定状态，只要执行强制停止性能测试试验的进行的步骤，则试验会在任何状态下被强制停止，以便于后续人工对装置进行检查。

在本发明的一种优选实施方式中，在上述任意碳罐性能测试试验开始前或结束后，碳罐试验系统100的操作方法还包括使用N₂对系统进行吹扫。通过控制面板121输入清扫的指令，吹扫装置启动，吹扫时间的长短可由使用者自己判断，若需要结束该步骤，通过控制面板121输入停止的指令即可。需要注意的是，该步骤并不在试验过程中进行，而是独立于各种碳罐性能测试试验的管路清洁操作，但其与试验过程中的碳罐的吹扫使用的装置相同，因此可与试验过程中的吹扫装置采用同一个。

综上所述，本发明提供的上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非被配置为限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种碳罐试验系统，用于对碳罐进行性能测试试验，其特征在于，所述碳罐试验系统包括通过无线方式通信连接的试验装置以及控制装置，所述试验装置至少能执行一种性能测试试验；

所述控制装置包括：

控制面板，被配置为输入控制指令，显示试验数据、及试验状态；所述控制指令包括登录、注销、语言选择、对所述性能测试试验的操作和对所述性能测试试验的监测指令中的至少一种；所述试验数据包括所述性能测试试验进行时产生的实时数据以及对于所述实时数据进行处理后形成的数字、点、曲线或图片；所述试验状态指所述试验装置的运行情况，包括阀的通断、阀的开度和/或试验装置报警；

处理器，被配置为读取所述控制指令、对所述控制指令进行译码，并在所述控制装置内部、所述控制装置与所述试验装置之间、或所述试验装置内部进行信号传递；

监测模块，被配置为对所述试验状态进行监测并反馈给所述处理器，使所述试验状态在所述控制面板上显示；

数据模块，被配置为将试验装置进行性能测试试验时产生的所述试验数据传递给所述处理器，使所述试验数据在所述控制面板上显示。

2.如权利要求1所述的碳罐试验系统，其特征在于，所述试验装置包括能够用于执行管路清洁的装置。

3.如权利要求1所述的碳罐试验系统，其特征在于，所述数据模块包括：

储存模块，被配置为储存所述试验数据；

处理模块，被配置为使所述储存模块中的数据通过函数形成数字、点、曲线或图片的形式；

查询模块，被配置为查询任意试验数据；

设置模块，被配置为用于设置所述试验数据输出的内容和/或格式。

4.如权利要求1所述的碳罐试验系统，其特征在于，所述监测模块包括安全模块，所述安全模块被配置为锁定试验过程中不能中断或不能并行的试验装置。

5.如权利要求1所述的碳罐试验系统，其特征在于，所述监测模块包括强制模块，被配置为强制停止性能测试试验。

6.一种碳罐试验系统的操作方法，其特征在于，采用权利要求1～5任意一项所述的碳罐试验系统，所述碳罐试验系统的操作方法包括下述步骤：

所述处理器接收通过所述控制面板输入的所述控制指令，进行译码后，传递给试验装置和监测模块；

所述试验装置开始进行碳罐性能测试试验，所述监测模块对所述试验状态进行监测并反馈给所述处理器，使试验状态在所述控制面板上显示；

所述试验装置通过无线通信方式将试验数据共享给所述处理器；

所述数据模块对所述试验装置进行性能测试试验时产生的试验数据进行读取、储存或处理，或设置所述试验数据输出的内容和/或格式。

7.如权利要求6所述的碳罐试验系统的操作方法，其特征在于，包括查询任意试验数据的步骤。

8.如权利要求6所述的碳罐试验系统的操作方法，其特征在于，包括对所述试验装置进行管路清洁的步骤。

9.如权利要求6所述的碳罐试验系统的操作方法，其特征在于，包括锁定所述碳罐性能测试试验过程中不可中断或不可并行的试验装置的步骤。

10.如权利要求6所述的碳罐试验系统的操作方法，其特征在于，包括强制停止性能测试试验的进行的步骤。