CN116296140A - 汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统及检测方法 - Google Patents
汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统及检测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统，包括油箱、碳罐、加油组件、进气组件、数个压力传感器、六自由度运动装置和控制器，油箱固定在六自由度运动装置顶部上，加油组件固定在油箱一端上部，油箱另一端上部分别设有油箱隔离电磁阀与碳罐上侧。进气组件的氮气瓶与油箱一侧上部相连，压力传感器分别固定在油箱、加油组件、连接管和碳罐内，碳罐上侧分别设有脱附电磁阀和排气电磁阀。检测方法用来分别检测加油组件、油箱隔离电磁阀、碳罐和油箱裂纹的泄漏。本发明填补了汽车燃油蒸发动态泄漏检测的空白，提高了泄漏检测的范围和精度，并能高效、精确检测动态泄漏过程中的泄漏位置和孔径。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃油汽车的泄漏检测系统，特别涉及一种汽车燃油蒸发泄漏检测系统及方法，属于汽车环保技术领域。
背景技术
汽车燃油蒸发排放物是挥发性有机物(VOCs)的重要来源之一，容易造成雾霾和光化学烟雾，严重污染环境。《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》对燃油蒸发系统泄漏诊断做出了更加严格的要求，要求能够诊断出燃油蒸发系统大于或等于直径1.0mm的小孔产生的泄漏量(如生产企业提出要求，也可使用0.5mm替代)。另外，在汽车行驶过程中，由于汽车工况和路况的不同，油箱会发生晃动，这将加剧燃油蒸发系统的蒸发和泄漏，导致系统发生动态泄漏，与汽车燃油蒸发泄漏的静态泄漏相比，汽车燃油蒸发动态泄漏的泄漏量更多。因此，开发燃油蒸发系统的动态泄漏检测系统和方法，减少燃油的泄漏，对于节约能源和保护环境具有重要的作用。
CN110031160B的中国发明专利公开了燃油蒸发泄漏检测系统及方法，将压力传感器安装在进气管路和碳罐之间，通过单个压力传感器判断是否存在燃油蒸发泄漏，但无法判断出泄漏位置和泄漏量。
CN112228217B的中国发明专利公开了一种汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置，利用超声波传感器和压力传感器判断泄漏孔的位置和孔径范围，属于静态泄漏检测，且只能检测到油箱内部的泄漏，无法检测出加油组件、阀门及碳罐等其他位置的泄漏，更无法检测出泄漏孔的准确直径大小。
CN112031946A的中国发明专利申请公开说明书公开了一种燃油蒸发系统故障诊断方法，实现了在非怠速工况下的故障诊断，能诊断出碳罐通风阀故障、碳罐脱附电磁阀故障、第一泄漏故障和第二泄漏故障，但无法诊断出其他重要位置的泄漏故障，且无法诊断出泄漏孔的孔径大小。
以上有关汽车燃油蒸发系统泄漏检测的专利文件均无法实现对汽车行驶过程中发生的动态泄漏进行检测，也不能判断出泄漏位置和泄漏孔的准确直径大小。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统及检测方法，能检测出汽车在不同路况行驶过程中的动态泄漏，并准确地判断出泄漏位置和泄漏孔径数值，提高了泄漏检测的精确性。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统，包括油箱、碳罐、加油组件、进气组件、数个压力传感器、六自由度运动装置和控制器，油箱底部通过安装板固定在六自由度运动装置顶部上，六自由度运动装置底部支撑在地面上；加油组件一端固定在油箱一端上部，油箱另一端上部依次通过油箱隔离电磁阀和连接管与碳罐上侧的吸附口相连；进气组件包括氮气瓶、流量调节电磁阀和单向阀，氮气瓶上端的输出管依次通过流量调节电磁阀和单向阀与油箱一侧上部相连；第一压力传感器固定在油箱上侧内，第二压力传感器固定在加油组件上端内，第三压力传感器固定在加油组件中部内，第四压力传感器固定在连接管内，第五压力传感器固定在碳罐内；碳罐上侧分别设有脱附电磁阀和排气电磁阀；油箱隔离电磁阀、流量调节电磁阀、脱附电磁阀和排气电磁阀和各压力传感器分别与控制器电连接。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
进一步的，所述加油组件包括加油管、加油盖和循环管，加油管下端与油箱一端上侧固定连接，加油盖位于加油管顶端上，第二压力传感器固定在加油盖内侧面上，循环管两端分别连接油箱和加油管上端，第三压力传感器固定在循环管中部内。
进一步的，所述六自由度运动装置包括上动平台、数组万向铰接器、数个电动缸和下静平台，油箱底部通过安装板固定在上动平台顶部上，万向铰接器分别间隔设置在上动平台下侧和下静平台上侧之间，倾斜设置的电动缸两端分别与对应的万向铰接器铰接。上动平台下侧中部和下静平台上侧中部之间的数个电动缸交叉设置。
一种汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统的检测方法，包括以下步骤：
汽车燃油蒸发系统动态泄漏位置主要分为加油组件泄漏、油箱隔离电磁阀泄漏、碳罐泄漏和油箱裂纹泄漏；
步骤1)判断加油组件是否泄漏
加油组件泄漏分为加油盖泄漏和循环管泄漏，检测过程如下：控制器指令关闭油箱隔离电磁阀、脱附电磁阀和排气电磁阀，打开流量调节电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气；控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到控制器预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，并记录第二压力传感器的压力值P20、第三压力传感器的压力值P30和第四压力传感器的压力值P40，比较P20和P30两个压力值与P10压力值的差异；
若P20＜P10或P30＜P10成立，则判定加油组件存在泄漏，再进一步判断泄漏精确位置；
若P20＜P10且P30＝P10成立，则判定为加油盖泄漏；
若P30＜P10且P20＝P10成立，则判定为循环管泄漏；
若P30＜P10且P20＜P10成立，则判定为加油盖和循环管都有泄漏；
若P20＝P10且P30＝P10成立，则判定加油组件无泄漏；当加油组件无泄漏发生时则进入步骤2)，否则直接进入步骤5)；
步骤2)判断油箱隔离电磁阀是否泄漏
重复步骤1)的检测过程，比较P40压力值与P0压力值和P10压力值的差异，P0为标准大气压，
若P0＝P40＜P10，则判定油箱隔离电磁阀无泄漏；
若P0＜P40≤P10，则判定为油箱隔离电磁阀泄漏；当油箱隔离电磁阀无泄漏时进入步骤3)，否则直接进入步骤5)；
步骤3)判断油箱是否有裂纹泄漏
重复步骤1)检测过程，当油箱内的第一压力传感器达到预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，依据P10是否降低来判断泄漏情况，若P10无变化，则判定油箱无裂纹泄漏；若P10压力值随着时间呈下降趋势，则判定为油箱有裂纹泄漏；当油箱无裂纹泄漏泄漏时进入步骤4)，否则直接进入步骤5)。
步骤4)判断碳罐有无泄漏
控制器指令关闭脱附电磁阀和排气电磁阀，打开油箱隔离电磁阀和流量调节电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气；控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到控制器预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，并记录第五压力传感器的压力值P50，比较P10和P50压力值的差异；
若P50＝P10，则判定碳罐无泄漏；
若P50＜P10，则判定碳罐有泄漏；
步骤5)标准泄漏孔的标定试验
在判断动态泄漏过程中泄漏点对应的泄漏孔径之前，先进行标准泄漏孔的标定试验；在油箱上分别设置直径0.5mm和直径1.0mm标准泄漏孔，控制器指令分别关闭油箱隔离电磁阀、脱附电磁阀和排气电磁阀，打开流量调节电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气；控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，并开始计时，控制器记录第一压力传感器的压力值P10随时间t的变化关系曲线，直至P10降到P0，标定结束；
直径0.5mm泄漏孔标定试验时，第一压力传感器的压力值由P10降至P0所经历的时间记为t01；直径1.0mm泄漏孔标定试验时，第一压力传感器的压力值由P10降至P0所经历的时间记为t02；所以直径0.5mm泄漏孔时压力衰减速率
直径1.0mm泄漏孔时压力衰减速率/>
步骤6)判定泄漏孔径的范围
当泄漏位置为加油盖泄漏，或循环管泄漏，或油箱隔离电磁阀泄漏，或油箱裂纹泄漏时，检测过程为：控制器指令关闭油箱隔离电磁阀、脱附电磁阀和排气电磁阀，打开流量调节电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气，控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，并记录第一压力传感器的压力值Pt随时间的变化关系曲线，第一压力传感器的压力值由P10降至P0所经历的时间记为t10，则泄漏速率
比较v10、v01和v02的大小；
若v10≤v01，则判定泄漏孔直径
若v01＜v10＜v02，则判定泄漏孔直径
若v10≥v02，则判定
当碳罐有泄漏时，检测过程如下：控制器指令关闭脱附电磁阀和排气电磁阀，打开流量调节电磁阀和油箱隔离电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气，控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，并记录第一压力传感器的压力值P10随时间的变化关系曲线，第一压力传感器的压力值由P10降到P0所经历的时间记为t10，则泄漏速率
比较v10、v01和v02的大小，若v10≤v01，则判定泄漏孔直径/>
若v01＜v10＜v02，则判定泄漏孔直径
若v10≥v02，则判定泄漏孔直径/>
步骤7)计算泄漏孔直径值
首先，基于步骤6)中第一压力传感器的压力值Pt随时间的变化关系曲线，拟合函数公式，得到压力值Pt关于时间t的指数函数关系式：Pt＝a(x+b)+c；
式中，a、b、c均为常数；
根据公式P10V＝PtV+P0VLeak和VLeak＝Qt·t，得出
的泄漏点处体积流量Qt关于时间t的关系式；
式中，P0为标准大气压；V为油箱内空气占据容积，计算方式为油箱总容积减去燃油体积；采用待定系数法，对t进行取值，根据曲线和计算公式分别得出Pt和Qt的一个具体压力值，再根据公式：
计算t时刻的油箱内气体密度ρt，式中ρt0为标准大气压下的空气密度；计算泄漏点处质量流量Qh＝Qt·ρt，再根据公式/>
计算得出泄漏孔的横截面积A；
式中：Cd为泄漏系数，γ为气体比热容，均为常数，
为流动系数，计算公式为：
得出横截面积A后，再根据公式/>
转换成公式/>
最终计算出泄漏孔d直径值。
本发明的六自由度运动装置通过倾斜设置的电动缸的伸缩，使得固定在上动平台顶部上的油箱能实现在三维空间内沿X、Y和Z轴进行六自由度运动，通过设定的路谱复现汽车行驶实际路况，并采用了进气组件和数个压力传感器，来实现汽车燃油动态泄漏过程的检测，填补了目前汽车燃油蒸发动态泄漏检测装置的空白。本发明的检测方法是基于压力变化检测和公式计算判断燃油蒸发系统泄漏位置和泄漏孔径范围，最终计算出泄漏孔径准确值，提高了泄漏检测的范围和精度，实现了动态泄漏过程中泄漏位置和孔径的高效、精确检测。
本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
图1为本发明汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统的结构示意图；
图2为本发明检测方法的程序框图；
图3为本发明的检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图和的实施例对本发明作进一步说明。
在本发明的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位。
如图1～图3所示，本实施例包括油箱1、碳罐2、加油组件3、进气组件4、5个压力传感器、六自由度运动装置6和控制器7，六自由度运动装置6包括上动平台61、12组万向铰接器62、6个电动缸63和下静平台64，油箱1底部通过安装板11固定在上动平台61顶部上，万向铰接器62分别间隔设置在上动平台61下侧和下静平台64上侧之间，倾斜设置的电动缸63两端分别与对应的万向铰接器62铰接。上动平台61下侧中部和下静平台64上侧中部之间的6个电动缸63交叉设置。6个电动缸63的不同伸缩，推动上动平台61在三维空间内分别进行X、Y和Z轴移动和X、Y和Z轴转动的六自由度运动，从而使得固定在上动平台61上的油箱1能按设定的路谱复现汽车行驶实际路况。
加油组件3包括加油管31、加油盖32和循环管33，加油管31下端与油箱1右端上侧固定连接，加油盖32位于加油管31顶端上，第二压力传感器52固定在加油盖32内侧面上，循环管33两端分别连接油箱1和加油管31上端，第三压力传感器53固定在循环管33中部内。
进气组件4包括氮气瓶41、流量调节电磁阀42和单向阀43，氮气瓶41上端的输出管411依次通过流量调节电磁阀42和单向阀43与油箱1右侧上部相连。
油箱1左端上部依次通过油箱隔离电磁阀12和连接管13与碳罐2上侧的吸附口21相连，进气组件4包括氮气瓶41、流量调节电磁阀42和单向阀43，氮气瓶41上端的输出管411依次通过流量调节电磁阀42和单向阀43与油箱1右侧上部相连。第一压力传感器51固定在油箱1上侧内，第四压力传感器54固定在连接管13内，第五压力传感器55固定在碳罐2内。碳罐2上侧分别设有脱附电磁阀22和排气电磁阀23。油箱隔离电磁阀12、流量调节电磁阀42、脱附电磁阀22和排气电磁阀23和各压力传感器分别与控制器7电连接。
控制器7包括控制模块和检测模块，控制模块负责控制各电磁阀的启闭和六自由度运动装置6的各电动缸63启停，控制模块还需对采集到的路谱信号进行优化处理，通过对路谱的位移和加速度参数信号进行傅里叶变换，多次迭代修正，确保信号均方根误差小于10％。迭代均方根误差Err的计算方法为
式中，Yd(t)为时域期望响应信号(kN)，Yi(t)为第i次响应信号(kN)。
检测模块负责接收压力传感器的压力信号，并依据汽车燃油蒸发系统动态泄漏检测方法判断泄漏孔位置和孔径大小，最终得出准确动态泄漏情况。
一种汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统的检测方法，包括以下步骤：
汽车燃油蒸发系统动态泄漏位置主要分为加油组件3泄漏、油箱隔离电磁阀12泄漏、碳罐2泄漏和油箱1裂纹泄漏。
步骤1)判断加油组件3是否泄漏
加油组件3泄漏分为加油盖32泄漏和循环管33泄漏，检测过程如下：控制器7指令关闭油箱隔离电磁阀12、脱附电磁阀22和排气电磁阀23，打开流量调节电磁阀42，氮气瓶41内的氮气进入输出管411中并依次通过流量调节电磁阀42和单向阀43以恒定流量向油箱1内进气。控制器7按输入的实际路谱指令六自由度运动装置6相应的电动缸63伸缩，从而带动油箱1按照实际路谱进行相应自由度的运动。当油箱1内的第一压力传感器51达到控制器7预设目标压力值P10时，控制器7指令关闭流量调节电磁阀42，并记录第二压力传感器52的压力值P20、第三压力传感器53的压力值P30和第四压力传感器54的压力值P40，比较P20和P30两个压力值与P10压力值的差异。
若P20＜P10或P30＜P10成立，则判定加油组件3存在泄漏，再进一步判断泄漏精确位置；
若P20＜P10且P30＝P10成立，则判定为加油盖32泄漏；
若P30＜P10且P20＝P10成立，则判定为循环管33泄漏；
若P30＜P10且P20＜P10成立，则判定为加油盖32和循环管33都有泄漏；
若P20＝P10且P30＝P10成立，则判定加油组件3无泄漏；当加油组件3无泄漏发生时则进入步骤2)，否则直接进入步骤5)。
步骤2)判断油箱隔离电磁阀12是否泄漏
重复步骤1)的检测过程，比较P40压力值与P0压力值和P10压力值的差异，P0为标准大气压。
若P0＝P40＜P10，则判定油箱隔离电磁阀12无泄漏；
若P0＜P40≤P10，则判定为油箱隔离电磁阀12泄漏；当油箱隔离电磁阀12无泄漏时进入步骤3)，否则直接进入步骤5)。
步骤3)判断油箱1是否有裂纹泄漏
重复步骤1)检测过程，当油箱1内的第一压力传感器51达到预设目标压力值P10时，控制器7指令关闭流量调节电磁阀42，依据P10是否降低来判断泄漏情况，若P10无变化，则判定油箱1无裂纹泄漏。若P10压力值随着时间呈下降趋势，则判定为油箱1有裂纹泄漏。当油箱1无裂纹泄漏泄漏时进入步骤4)，否则直接进入步骤5)。
步骤4)判断碳罐2有无泄漏
控制器7指令关闭脱附电磁阀22和排气电磁阀23，打开油箱隔离电磁阀12和流量调节电磁阀42，氮气瓶41内的氮气进入输出管411中并依次通过流量调节电磁阀42和单向阀43以恒定流量向油箱1内进气。控制器7按输入的实际路谱指令六自由度运动装置6相应的电动缸63伸缩，从而带动油箱1按照实际路谱进行相应自由度的运动。当油箱1内的第一压力传感器51达到控制器7预设目标压力值P10时，控制器7指令关闭流量调节电磁阀42，并记录第五压力传感器55的压力值P50，比较P10和P50压力值的差异。
若P50＝P10，则判定碳罐2无泄漏；
若P50＜P10，则判定碳罐2有泄漏。
步骤5)标准泄漏孔的标定试验
在判断动态泄漏过程中泄漏点对应的泄漏孔径之前，先进行标准泄漏孔的标定试验。在油箱1上分别设置直径0.5mm和直径1.0mm标准泄漏孔，控制器7指令分别关闭油箱隔离电磁阀12、脱附电磁阀22和排气电磁阀23，打开流量调节电磁阀42，氮气瓶41内的氮气进入输出管411中并依次通过流量调节电磁阀42和单向阀43以恒定流量向油箱1内进气。控制器7按输入的实际路谱指令六自由度运动装置6相应的电动缸63伸缩，从而带动油箱1按照实际路谱进行相应自由度的运动。当油箱1内的第一压力传感器51达到预设目标压力值P10时，控制器7指令关闭流量调节电磁阀42，并开始计时，控制器7记录第一压力传感器的压力值P10随时间t的变化关系曲线，直至P10降到P0，标定结束。
直径0.5mm泄漏孔标定试验时，第一压力传感器51的压力值由P10降至P0所经历的时间记为t01。直径1.0mm泄漏孔标定试验时，第一压力传感器51的压力值由P10降至P0所经历的时间记为t02。所以直径0.5mm泄漏孔时压力衰减速率
直径1.0mm泄漏孔时压力衰减速率/>
步骤6)判定泄漏孔径的范围
当泄漏位置为加油盖32泄漏，或循环管33泄漏，或油箱隔离电磁阀12泄漏，或油箱1裂纹泄漏时，检测过程为：控制器7指令关闭油箱隔离电磁阀12、脱附电磁阀22和排气电磁阀23，打开流量调节电磁阀42，氮气瓶41内的氮气进入输出管411中并依次通过流量调节电磁阀42和单向阀43以恒定流量向油箱1内进气，控制器7按输入的实际路谱指令六自由度运动装置6相应的电动缸63伸缩，从而带动油箱1按照实际路谱进行相应自由度的运动。当油箱1内的第一压力传感器51达到预设目标压力值P10时，控制器7指令关闭流量调节电磁阀42，并记录第一压力传感器51的压力值Pt随时间的变化关系曲线，第一压力传感器51的压力值由P10降至P0所经历的时间记为t10，则泄漏速率
比较v10、v01和v02的大小；
若v10≤v01，则判定泄漏孔直径
若v01＜v10＜v02，则判定泄漏孔直径/>
若v10≥v02，则判定
当碳罐2有泄漏时，检测过程如下：控制器7指令关闭脱附电磁阀22和排气电磁阀23，打开流量调节电磁阀42和油箱隔离电磁阀12，氮气瓶41内的氮气进入输出管411中并依次通过流量调节电磁阀42和单向阀43以恒定流量向油箱1内进气，控制器7按输入的实际路谱指令六自由度运动装置6相应的电动缸63伸缩，从而带动油箱1按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱1内的第一压力传感器51达到预设目标压力值P10时，控制器7指令关闭流量调节电磁阀42，并记录第一压力传感器51的压力值P10随时间的变化关系曲线，第一压力传感器51的压力值由P10降到P0所经历的时间记为t10，则泄漏速率
比较v10、v01和v02的大小，若v10≤v01，则判定泄漏孔直径
若v01＜v10＜v02，则判定泄漏孔直径
若v10≥v02，则判定泄漏孔直径
步骤7)计算泄漏孔直径值
首先，基于步骤6)中第一压力传感器51的压力值Pt随时间的变化关系曲线，拟合函数公式，得到压力值Pt关于时间t的指数函数关系式：Pt＝a(x+b)+c，式中，a、b、c均为常数。
根据公式P10V＝PtV+P0VLeak和VLeak＝Qt·t，得出
的泄漏点处体积流量Qt关于时间t的关系式；式中，P0为标准大气压；V为油箱内空气占据容积，计算方式为油箱总容积减去燃油体积。采用待定系数法，对t进行取值，根据曲线和计算公式分别得出Pt和Qt的一个具体压力值，再根据公式：/>
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计算得出泄漏孔的横截面积A；
式中：Cd为泄漏系数，γ为气体比热容，均为常数，
为流动系数，计算公式为：
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转换成公式/>
最终计算出泄漏孔d直径值。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统，包括油箱、碳罐、加油组件、进气组件、数个压力传感器和控制器，其特征在于，还包括六自由度运动装置，油箱底部通过安装板固定在六自由度运动装置顶部上，六自由度运动装置底部支撑在地面上；加油组件一端固定在油箱一端上部，油箱另一端上部依次通过油箱隔离电磁阀和连接管与碳罐上侧的吸附口相连；进气组件包括氮气瓶、流量调节电磁阀和单向阀，氮气瓶上端的输出管依次通过流量调节电磁阀和单向阀与油箱一侧上部相连；第一压力传感器固定在油箱上侧内，第二压力传感器固定在加油组件上端内，第三压力传感器固定在加油组件中部内，第四压力传感器固定在连接管内，第五压力传感器固定在碳罐内；碳罐上侧分别设有脱附电磁阀和排气电磁阀；油箱隔离电磁阀、流量调节电磁阀、脱附电磁阀和排气电磁阀和各压力传感器分别与控制器电连接。
2.如权利要求1所述的汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统，其特征在于，所述加油组件包括加油管、加油盖和循环管，加油管下端与油箱一端上侧固定连接，加油盖位于加油管顶端上，第二压力传感器固定在加油盖内侧面上，循环管两端分别连接油箱和加油管上端，第三压力传感器固定在循环管中部内。
3.如权利要求1所述的汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统，其特征在于，所述六自由度运动装置包括上动平台、数组万向铰接器、数个电动缸和下静平台，油箱底部通过安装板固定在上动平台顶部上，万向铰接器分别间隔设置在上动平台下侧和下静平台上侧之间，倾斜设置的电动缸两端分别与对应的万向铰接器铰接。
4.如权利要求3所述的汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统，其特征在于，上动平台下侧中部和下静平台上侧中部之间的数个电动缸交叉设置。
5.一种如权利要求1～4任一项所述的汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
汽车燃油蒸发系统动态泄漏位置主要分为加油组件泄漏、油箱隔离电磁阀泄漏、碳罐泄漏和油箱裂纹泄漏；
步骤1)判断加油组件是否泄漏
加油组件泄漏分为加油盖泄漏和循环管泄漏，检测过程如下：控制器指令关闭油箱隔离电磁阀、脱附电磁阀和排气电磁阀，打开流量调节电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气；控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到控制器预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节阀，并记录第二压力传感器的压力值P20、第三压力传感器的压力值P30和第四压力传感器的压力值P40，比较P20和P30两个压力值与P10压力值的差异；
若P20＜P10或P30＜P10成立，则判定加油组件存在泄漏，再进一步判断泄漏精确位置；
若P20＜P10且P30＝P10成立，则判定为加油盖泄漏；
若P30＜P10且P20＝P10成立，则判定为循环管泄漏；
若P30＜P10且P20＜P10成立，则判定为加油盖和循环管都有泄漏；
若P20＝P10且P30＝P10成立，则判定加油组件无泄漏；当加油组件无泄漏发生时则进入步骤2)，否则直接进入步骤5)；
步骤2)判断油箱隔离电磁阀是否泄漏
重复步骤1)的检测过程，比较P40压力值与P0压力值和P10压力值的差异，P0为标准大气压；
若P0＝P40＜P10，则判定油箱隔离电磁阀无泄漏；
若P0＜P40≤P10，则判定为油箱隔离电磁阀泄漏；当油箱隔离电磁阀无泄漏时进入步骤3)，否则直接进入步骤5)；
步骤3)判断油箱是否有裂纹泄漏
重复步骤1)检测过程，当油箱内的第一压力传感器达到预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，依据P10是否降低来判断泄漏情况，若P10无变化，则判定油箱无裂纹泄漏；若P10压力值随着时间呈下降趋势，则判定为油箱有裂纹泄漏；当油箱无裂纹泄漏泄漏时进入步骤4)，否则直接进入步骤5)；
步骤4)判断碳罐有无泄漏
控制器指令关闭脱附电磁阀和排气电磁阀，打开油箱隔离电磁阀和流量调节电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气；控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到控制器预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，并记录第五压力传感器的压力值P50，比较P10和P50压力值的差异；
若P50＝P10，则判定碳罐无泄漏；
若P50＜P10，则判定碳罐有泄漏；
步骤5)标准泄漏孔的标定试验
在判断动态泄漏过程中泄漏点对应的泄漏孔径之前，先进行标准泄漏孔的标定试验；在油箱上分别设置直径0.5mm和直径1.0mm标准泄漏孔，控制器指令分别关闭油箱隔离电磁阀、脱附电磁阀和排气电磁阀，打开流量调节电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气；控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，并开始计时，控制器记录第一压力传感器的压力值P10随时间t的变化关系曲线，直至P10降到P0，标定结束；
直径0.5mm泄漏孔标定试验时，第一压力传感器的压力值由P10降至P0所经历的时间记为t01；直径1.0mm泄漏孔标定试验时，第一压力传感器的压力值由P10降至P0所经历的时间记为t02；所以直径0.5mm泄漏孔时压力衰减速率
直径1.0mm泄漏孔时压力衰减速率/>
步骤6)判定泄漏孔径的范围
当泄漏位置为加油盖泄漏，或循环管泄漏，或油箱隔离电磁阀泄漏，或油箱裂纹泄漏时，检测过程为：控制器指令关闭油箱隔离电磁阀、脱附电磁阀和排气电磁阀，打开流量调节电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气，控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，并记录第一压力传感器的压力值Pt随时间的变化关系曲线，第一压力传感器的压力值由P10降至P0所经历的时间记为t10，则泄漏速率
比较v10、v01和v02的大小；
若v10≤v01，则判定泄漏孔直径
若v01＜v10＜v02，则判定泄漏孔直径
若v10≥v02，则判定泄漏孔直径
当碳罐有泄漏时，检测过程如下：控制器指令关闭脱附电磁阀和排气电磁阀，打开流量调节电磁阀和油箱隔离电磁阀，氮气瓶内的氮气进入输出管中并依次通过流量调节电磁阀和单向阀以恒定流量向油箱内进气，控制器按输入的实际路谱指令六自由度运动装置相应的电动缸伸缩，从而带动油箱按照实际路谱进行相应自由度的运动；当油箱内的第一压力传感器达到预设目标压力值P10时，控制器指令关闭流量调节电磁阀，并记录第一压力传感器的压力值P10随时间的变化关系曲线，第一压力传感器的压力值由P10降到P0所经历的时间记为t10，则泄漏速率
比较v10、v01和v02的大小，若v10≤v01，则判定泄漏孔直径/>
若v01＜v10＜v02，则判定泄漏孔直径
若v10≥v02，则判定泄漏孔直径
步骤7)计算泄漏孔直径值
首先，基于步骤6)中第一压力传感器的压力值Pt随时间的变化关系曲线，拟合函数公式，得到压力值Pt关于时间t的指数函数关系式：Pt＝a(x+b)+c；
式中，a、b、c均为常数；
根据公式P10V＝PtV+P0VLeak和VLeak＝Qt·t，得出
的泄漏点处体积流量Qt关于时间t的关系式；
式中，P0为标准大气压；V为油箱内空气占据容积，计算方式为油箱总容积减去燃油体积；采用待定系数法，对t进行取值，根据曲线和计算公式分别得出Pt和Qt的一个具体压力值，再根据公式：
计算t时刻的油箱内气体密度ρt，式中ρt0为标准大气压下的空气密度；计算泄漏点处质量流量Qh＝Qt·ρt，再根据公式/>
计算得出泄漏孔的横截面积A；
式中：Cd为泄漏系数，γ为气体比热容，均为常数，
为流动系数，计算公式为：
得出横截面积A后，再根据公式/>
转换成公式/>
最终计算出泄漏孔d直径值。
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| CN202310289629.1A CN116296140A (zh) | 2023-03-23 | 2023-03-23 | 汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统及检测方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN117569952A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种燃油系统及其诊断方法、设备及存储介质 |
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| CN117569952B (zh) * | 2024-01-15 | 2024-04-09 | 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 | 一种燃油系统及其诊断方法、设备及存储介质 |
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