CN113550845A - 用于车辆的燃油供给系统及其泄漏检测方法 - Google Patents

用于车辆的燃油供给系统及其泄漏检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于车辆的燃油供给系统，包括：低压油管；油箱，其通过燃油泵连接至所述低压油管，以使油箱中的燃油在燃油泵的驱动下进入低压油管；油轨，其通过控制阀连接至低压油管，以使低压油管中的燃油在控制阀开启时流入所述油轨；传感器，其被设置为测量所述低压油管中的燃油压力；控制单元，其被设置为在发动机处于非运行状态时，控制所述燃油泵运行，接收传感器测得的压力值，并基于所述压力值确定所述低压油管是否存在泄漏。本发明还提供一种用于车辆燃油供给系统的泄漏检测方法。

Description

用于车辆的燃油供给系统及其泄漏检测方法
技术领域
本发明涉及车辆控制技术，尤其涉及用于车辆燃油供给系统中的低压管道的泄露检测装置和方法。
背景技术
车辆发动机的燃油系统管路包括多个具有不同压力的区段，比如从燃油箱到燃油泵之间管路、从燃油泵至增压泵之间的管路和从增压泵到喷油器之间的管路。在长时间的使用后，油管以及相互之间的连接位置容易发生老化或松动，从而造成泄漏。为此，需要及时有效地监测燃油系统是否存在泄漏，以防止发生车辆安全以及环境污染事故。
现有技术为了检测燃油系统的密封性，通常使用气泵向油箱注入高压气体，通过检测燃油系统的气压变化来判断是否泄漏。该方法需要使用额外的气压设备，从而使发动机结构变得异常复杂。此外，在长时间使用后，所述气动设备本身也很可能因为老化或者松动等发送泄漏，导致其检测结果并不可靠。
发明内容
本发明提供一种用于车辆的燃油供给系统，包括：
低压油管；
油箱，其通过燃油泵连接至所述低压油管，以使油箱中的燃油在燃油泵的驱动下进入低压油管；
油轨，其通过控制阀连接至低压油管，以使低压油管中的燃油在控制阀开启时流入所述油轨；
传感器，其被设置为测量所述低压油管中的燃油压力；
控制单元，其被设置为在发动机处于非运行状态时，控制所述燃油泵运行，接收传感器测得的压力值，并基于所述压力值确定所述低压油管是否存在泄漏。
有益地，所述控制单元被设置为实施如下步骤：
检测车辆发动机处于未运行状态；
控制燃油泵持续运行第一时长后停止；
接收在燃油泵停止运行第二时长时传感器所测得的第二压力值；
接收在燃油泵停止运行第三时长时传感器所测得的第三压力值；
当确定所述第二压力值与第三压力值之间的压力差值大于预设的标准衰减值时，判定所述低压油管存在泄漏。
有益地，所述燃油供给系统还包括增压泵，其被设置为驱动所述低压油管中的燃油以更高的压力进入油轨。
有益地，所述控制单元为发动机控制模块或者车辆电子控制单元。
本发明还提供一种用于车辆燃油供给系统的泄漏检测方法，包括如下步骤：
检测车辆发动机处于非运行状态；
控制燃油泵持续运行第一时长后停止；
接收在燃油泵停止运行第二时长时传感器所测得的第二压力值；
接收在燃油泵停止运行第三时长时传感器所测得的第三压力值；
当所述第二压力值与第三压力值之间的压力差值大于预设的标准衰减值时，确定所述低压油管存在泄漏。
有益地，在发生如下情况中的一种或多种时，运行所述检测车辆发动机处于非运行状态的步骤：车辆运行累计达到预设里程；车辆控制单元接收到外部检测指令。
有益地，所述泄露检测方法还包括接收在燃油泵运行第一时长时传感器所测得的第一压力值，其中，当所述第一压力值和第二压力值之间的压力差值大于预设的标准压力差时，确定低压油管存在泄漏。
有益地，当确定低压油管存在泄漏时，存储泄漏信息，并且在发动机启动后发出警告。
有益地，所述标准衰减值包括多个区段，根据第二压力值和第三压力值之间的压力差值所落入的相应区段，确定管路的泄露程度。
有益地，在发动机启动后，根据所确定的泄露程度，发出不同类型的警告，该不同类型的警告为通过车辆的音响系统发出的不同音量或者不同音色的报警声，或者通过车辆的仪表板显示的不同颜色或者不同图案的警示图像。
附图说明
图1为根据本发明的车辆燃油供给系统的示意图，主要示出了用于低压管路泄露检测的系统；
图2为根据本发明的用于低压管路的一种例示性泄露检测方法的流程图；
图3为根据本发明的用于低压管路的另一种例示性泄露检测方法的流程图；
图4为在根据本发明的方法泄漏检测过程中低压管路的压力变化图。
具体实施方式
图1例示了根据本发明的一种用于车辆的燃油供给系统。该燃油供给系统包括油箱20，油箱中的燃油在燃油泵30驱动下流入低压管路10，之后在增压泵50的驱动下进入高压的油轨40，最后通过喷油嘴喷入气缸。
燃油泵30通常布置于油箱20内部或者固定安装在油箱上，以能从油箱吸取燃油。
作为现有技术，增压泵50用作油压调节器，使燃油具有足够的压力而能够高速喷入气缸。本领域技术人员明白，增压泵主要用于直喷类型的发动机，而对于点喷等类型的发动机，增压泵可以被省略。为此，对于不同类型的发动机，图1中的增压泵也可以替换为控制阀，以控制燃油进入油轨。进而，对于直喷发动机燃油系统而言，其低压管路始于燃油泵出口直至增压泵；而对于无需增压泵的发动机，其低压管路从燃油泵一直延伸至油轨。
燃油供给系统还包括压力传感器60，其设置于低压管路中以测量低压管路中的即时压力。可以选用各种合适的压力传感器，比如应变片压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电压力传感器等。
燃油供给系统还配置有控制单元70，以控制整个燃油系统的工作，包括控制燃油泵和增压泵的开始和停止、接收并存储数据、数据处理和判断、发出控制信号等等。控制单元可以被设置为专用于燃油供给系统的控制单元，也可以使用车辆的行车电脑。作为现有技术，行车电脑用于控制车辆的行驶，例如可以由至少一个电子控制单元(ECU)构成。电子控制单元例如包含一个以上处理器和一个以上存储器，还可以进一步包括其他的电子电路，比如专用于控制燃油泵或者控制阀的电路。处理器例如是CPU、MPU、GPU及/或TPU。存储器可以包含ROM和RAM。ROM可以存储车辆控制程序，例如燃油泵和增压泵控制程序等，也可以包含自动驾驶用的人工智能(AI)程序。RAM可以暂时性地存储车辆控制程序、车辆控制数据及/或来自传感器的低压管路压力数据等。
根据本发明的燃油供给系统在发动机未启动时，控制燃油泵运行并基于传感器所测得的压力值确定低压油管是否存在泄漏。相比现有技术，本发明的泄漏检测方法无需在燃油系统中布置额外的气泵或者油泵以及相关的管路，而是利用燃油供给系统本身的构造予以有效实施，进而结构更为简单，检测结果更为准确可靠。
以下将参考图2具体描述使用本发明的一种例示方法来检测低压管路泄漏的具体步骤。
为开始检测程序，控制单元首先需要检测发动机处于未启动状态。在发动机处于未启动状态时，低压管路在燃油泵和增压泵位置处均处于关闭位置，从而低压管路处于独立的密封状态。也就是说，本发明的检测方法借助压力测试来判断是否存在泄漏，所以需要一个密闭的低压管路空间。通常而言，在多种情况下发动机可能处于未启动状态，比如车辆未使用而停放于停车场时，或者车辆处于检修操作中，甚至对于有些类型的车辆而言，还可能是等候红绿灯时期。
在确定发动机处于非启动状态后，控制单元控制燃油泵开启，并在运行第一时长X秒后停止，以将定量的燃油从油箱泵入低压管路中。在燃油泵停止工作后，燃油泵与低压管路之间的通路自动截断。与此同时，低压管路与油轨之间的通路也因为增压泵处于非工作状态而截断。因此，高压管路形成独立的密封空间。可以根据具体的燃油泵功率和低压管路的容积计算出在低压管路被燃油基本充满所需要的时间来确定第一时长X。
在燃油刚被泵入低压管路时，管路中的压力并不均匀。为此，需要在燃油泵停止工作第二时长Y秒后，传感器所测得的压力才是低压管路中的实际油压。第二时长Y受多个因素的影响，比如燃油的粘性、天气温度、管路结构等。第二时长Y的长短应当足以让燃油在管路中自由运动。但是也不能太长，因为如果管路存在泄漏，经过太长的时间，管内压力会显著释放而不足以后续的检测所需。
之后，传感器进一步测量低压管路在燃油泵停止运行第三时长Z秒时的第三压力值P3。在第二时长Y与第三时长Z之间的这一段时间内，燃油进一步在管路内做细微的运动，进而使得管内压力进一步发生变化。如果管路没有泄露，P3相比P2会有一个细小的差值。但是，如果管路存在泄漏的话，P3与P2之间的差值会比较大。为此，可以根据管路的实际情况，通过实验来确定在管路没有泄露的情况下第三压力P3相较第二压力P2的差值，并且将该差值设定为预设的标准衰减值存储在控制单元中。
控制单元在接收到传感器所测得的第三压力值P3后，计算P3与P2之间的差值，并将该差值与预设的标准衰减值比较。如果根据测量值计算的差值大于标准衰减值，即判断管路存在泄漏。
根据本发明的检测程序可以设置为自动运行，也可以被设置为在接收到外部操作者的指令时进行。比如，可以在控制单元中设置在车辆运行累计达到预设里程时的合适情况下开始上述检测程序。再如，驾驶员或者维修人员可以在对车辆进行维修或者保养时，通过输入检测指令而手动启动所述检测程序。
当确定低压油管存在泄漏时，控制单元可以存储所述泄漏信息，并且在发动机启动后发出警告，以提醒驾驶员需要更换低压油管，以免造成损失。所述警告可以是声音警告，比如通过车辆的音响系统发出的报警声；也可以是图像警告，比如通过车辆的仪表板发出的警示图像。
所述标准衰减值可以被设置为包括多个区段，每个区段对应不同的泄露程度，其中，衰减值越大意味着泄露越严重，从而可以根据压力P2与P3的差值落入不同的区段来判断管路的泄漏程度。可以将警告装置设置为，对应于所确定的不同泄露程度，发出不同的警告。例如，通过车辆的音响系统发出不同音量或者不同音色的报警声，或者通过车辆的仪表板发出不同颜色或者不同图案的警示图像。
图3为根据本发明的用于低压管路的另一种例示性泄露检测方法的流程图。
与图2所示方法类似，在开始检测程序前，控制单元首先检测发动机处于非启动状态。在确定发动机处于非启动状态后，控制单元控制燃油泵开启，并在运行第一时长X秒后停止，以将定量的燃油从油箱泵入低压管路中。在燃油泵停止工作后，燃油泵与低压管路之间的通路将自动截断，同时低压管路与油轨之间的通路也因为增压泵处于非工作状态而截断。此时，接收在燃油泵运行第一时长X时传感器所测得的第一压力值P1。之后，在燃油泵停止工作第二时长Y秒后，传感器再次检测管内压力P2。此时，由控制单元计算P2与P1之间的差值。
如果在前一个步骤中判断计算所得的压力差并不大于标准压力差，则由传感器进一步测量低压管路在燃油泵停止运行第三时长Z时的第三压力值P3。之后，计算P3与P2之间的差值，并将该差值与预设的标准衰减值比较。如果根据测量值计算的差值大于标准衰减值，即判断管路存在泄漏。
图3所示方法在图2的检测方法基础上增加了根据燃油泵停止运行第二时长后管内压力相比燃油泵刚停止工作时的压力的差值来判断管路是否处在泄漏，从而进一步增加泄露检测的准确性。
在管路泄漏严重的情况下，管路中的压力会在很短的时间快速释放，并导致后续的压力P3和P2之间差值很小，造成管路不存在泄漏的误判。为此，本方法设置传感器获取燃油泵工作第一时长X后的第一压力P1，并且获取第二时长Y后的第二压力P2。如果第二压力P2相较第一压力P1下降较大的压力值，即可直接判断低压管路存在泄漏，不再进行后续的检测。
可以根据具体的燃油泵功率和低压管路结构，确定P1和P2之间的标准压力差。如果测得的压力差值小于标准压力差，即可判定该降低的压力是缘由燃油在管内正常运动而产生。相反地，如果测得的压力差大于标准压力差，即可判定管路中存在较大泄漏。
图4为记录根据本发明进行的一次测试中低压管路内的压力变化曲线图。
从图中可见，在燃油泵开启后的第一时长X内，低压管路内的压力快速增加至第一压力值P1。之后燃油泵停止工作第二时长Y，在该期间内，低压管路虽然处于密封状态，但是随着燃油在管内自由流动，压力还是小幅下降至P2。之后，在燃油泵停止工作第三时长Z后，管路内的压力进一步降低至第三压力P3。从P2至P3的压力下降，部分原因是燃油在管内的运动，更大的原因应该是管路存在泄漏。通过将该压降与预设的标准衰减值比较，即可确定管路是否存在泄漏。

Claims (10)

1.一种用于车辆的燃油供给系统，包括：
低压油管(10)；
油箱(20)，其通过燃油泵(30)连接至所述低压油管，以使油箱中的燃油在燃油泵的驱动下进入低压油管；
油轨(40)，其通过控制阀(50)连接至低压油管，以使低压油管中的燃油在控制阀开启时流入所述油轨；
其特征在于，所述燃油供给系统还包括：
传感器(60)，其被设置为测量所述低压油管中的燃油压力；
控制单元(70)，其被设置为在发动机处于非运行状态时，控制所述燃油泵运行，接收传感器测得的压力值，并基于所述压力值确定所述低压油管是否存在泄漏。
2.根据权利要求1所述的燃油供给系统，其特征在于，所述控制单元(70)被设置为实施如下步骤：
检测车辆发动机处于未运行状态；
控制燃油泵(30)持续运行第一时长(X)后停止；
接收在燃油泵(30)停止运行第二时长(Y)时传感器(60)所测得的第二压力值(P2)；
接收在燃油泵(30)停止运行第三时长(Z)时传感器(60)所测得的第三压力值(P3)；
当确定所述第二压力值与第三压力值之间的压力差值大于预设的标准衰减值时，判定所述低压油管(10)存在泄漏。
3.根据权利要求1所述的燃油供给系统，其特征在于，还包括增压泵，其被设置为驱动所述低压油管(10)中的燃油以更高的压力进入油轨(40)。
4.根据权利要求1所述的燃油供给系统，其特征在于，所述控制单元(70)为发动机控制模块或者车辆电子控制单元。
5.一种用于车辆燃油供给系统的泄漏检测方法，包括如下步骤：
检测车辆发动机处于非运行状态；
控制燃油泵持续运行第一时长(X)后停止；
接收在燃油泵停止运行第二时长(Y)时传感器所测得的低压油管的第二压力值(P2)；
接收在燃油泵停止运行第三时长(Z)时传感器所测得的低压油管的第三压力值(P3)；和
当所述第二压力值与第三压力值之间的压力差值大于预设的标准衰减值时，判定低压油管存在泄漏。
6.根据权利要求5所述的泄漏检测方法，其特征在于，在发生如下情况中的一种或多种时，运行所述检测车辆发动机处于非运行状态的步骤：车辆运行累计达到预设里程，或者控制单元接收到外部检测指令。
7.根据权利要求5所述的泄露检测方法，其特征在于，还包括接收在燃油泵运行第一时长(X)时传感器所测得的低压油管的第一压力值(P1)，其中，当所述第一压力值和第二压力值之间的压力差值大于预设的标准压力差时，确定低压油管存在泄漏。
8.根据权利要求5所述的泄露检测方法，其特征在于，当确定低压油管存在泄漏时，存储泄漏信息，并且在发动机启动后发出警告。
9.根据权利要求8所述的泄露检测方法，其特征在于，所述标准衰减值包括多个区段，根据第二压力值和第三压力值之间的压力差值所落入的相应区段，确定管路的泄露程度。
10.根据权利要求9所述的泄露检测方法，其特征在于，在发动机启动后，根据所确定的泄露程度，发出不同类型的警告，该不同类型的警告为通过车辆的音响系统发出的不同音量或者不同音色的报警声，或者通过车辆的仪表板显示的不同颜色或者不同图案的警示图像。
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