一种燃油泄漏诊断方法与流程

1.本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种新型的燃油泄漏诊断方法。


背景技术：

2.当车辆出现下列情况时，obd系统应检测出蒸发系统故障：（1）整个蒸发系统中存在一个或多个泄漏点，这些泄漏点的泄漏量大于或等于直径为1mm的小孔产生的泄漏量。
3.（2）油箱的油箱盖没有拧紧或者油箱盖缺失。
4.现有技术中诊断软件通过计算压力衰减梯度进而对应泄露孔的孔径：而这种诊断方法需要根据不断调整环境温度、油箱容积、剩余燃油量、环境压力等参数不断测试压力衰减梯度与泄露孔径的关系，测试数据较多，标定复杂。


技术实现要素：

5.本发明提供一种新型的燃油泄漏诊断方法，能够提高诊断的精准度，从传统停车怠速诊断方案向整车行驶中诊断转变，实现燃油泄漏诊断不牺牲启停功能且满足国六强制法规的目的。具体技术方案如下：一种新型的燃油泄漏诊断方法，包括如下步骤：（1）诊断条件判断，判断整车工况是否可以满足燃油泄漏诊断的条件；如果条件满足，进入抽真空计算，同时使能燃油诊断标识置1表示诊断进行中；（2）抽真空状态判断，包括是否完成抽真空进入保压测试；是否需要返回条件判断寻找机会再次抽真空进入条件判断；是否是燃油系统故障进入再次诊断；是否其他可能不满足原因进入诊断结束，同时燃油诊断标识置3表示诊断不成功；（3）保压测试状态判断，计算泄漏孔的直径d：如果d》1，为大泄漏，进入再次诊断； 如果d《=1，存在小泄漏，进入诊断结束，同时燃油诊断标识置》4表示诊断成功；（4）再次诊断状态判断，如果记录诊断次数《允许次数，进入诊断条件判断；如果记录诊断次数》允许次数，抽真空标识为2，进入诊断结束，同时燃油诊断标识置2表示燃油系统故障；如果记录诊断次数》允许次数，保压标识为1，同时燃油诊断标识置3，表示存在大泄漏；（5）诊断结束，关闭cpv阀，打开aav阀至油箱压力恢复设置合理阀值到大气压附近，设置诊断结束命令。
6.进一步的，步骤（1）的诊断条件包括：温度条件判断，依据法规要求，环境温度高于4℃，低于35 ℃，同时冷却液温度不高于环境温度7℃诊断一次；压差条件判断，通过计算歧管压力和油箱压力压差、压差斜率、压差斜率的斜率，判断压差增减以及增减趋势等进行综合考虑歧管压力的走势，判断歧管压力是否满足诊断要求；
油箱液位条件判断，液位波动计算、液位最大偏差计算判断路况信息，再加上法规对液位高低限制综合判断是否满足诊断要求；车速条件判断，速度波动计算、速度差值计算，判断路况以及开车习惯信息，综合判断是否满足诊断要求；发动机转速条件判断，通过法规解读，发动机正常工作包括怠速、运转工况是否满足诊断要求；加速踏板条件判断，通过进行对加速踏板的速度和幅度综合预测歧管真空可能走势，寻找有利的诊断条件，判断是否满足诊断要求。
7.进一步的，所述步骤（2）中包括aav&cpv阀的诊断以及蒸发补偿检测模块和抽真空控制模块。
8.进一步的，所述aav&cpv阀的诊断以及蒸发补偿检测模块包括：aav阀打不开诊断：设置油箱为负值后，关闭cpv阀，打开aav阀，一定时间内油箱压力上升至正常大气压，通过在时域上对油箱压力的低通滤波后，通过设置压力阀值判断aav是否能够正常打开；cpv阀关不上诊断：关闭aav阀，由于燃油挥发作用油箱压力会存在一定的上升，通过设置压力阀值判断cpv是否能够正常关闭；蒸发补偿量计算：在cpv阀关不上诊断阶段同时记录压力上升梯度，当aav阀打不开诊断和cpv阀关不上诊断成功后，计算蒸发补偿量。
9.进一步的，所述抽真空控制模块为：通过理论抽真空量的计算和阀实际抽真空量的对比结合歧管压力、发动机转速波动、环境温度、环境压力、油箱压力、油箱液位因子实现对抽真空的实际控制，达到抽真空速率在发动机状态较稳定下最快；其中：阀算抽真空量：进气歧管抽空气的体积量的计算，歧管压力为pq，油箱相对压力为p，环境压力为pr，假设阀全开的时候压阻占整个管路的比例为ξ，阀的体积流量和压差如map表，所以无限小时间间隔
△ꢀ
t抽空气的体积量q；压算抽真空量：根据热力学状态方程，计算从抽真空开始时刻t0到抽真空结束时t1刻，可计算出理论抽空气的
△
m，由于空气密度与压力成正比，通过两时刻的空气密度，计算出平均密度，再结合油箱容积和油箱变形量数据，计算理论抽空气的体积的量；抽真空控制：包括抽真空流速控制与pid过度目标流速计算、pid调节、流速对应的cpv阀开度转换模块、pid调节结束条件判断模块和cpv阀开启诊断、大泄漏诊断、油箱盖打开诊断；抽真空流速控制与pid过度目标流速计算：当油箱压差大于500pa，抽真空速率按照标定速率控制；当压差小于500pa，抽真空速率根据压差递减控制；pid调节：当压力抽到既定目标，由于油箱内部压力局部不稳，通过pid调节让压力达到稳定效果；pid调节结束条件判断模块：标定pid调节时间，当pid调节效果好于预期，提前结束pid调节，节约诊断所耗时间；流速对应的cpv阀开度转换模块：通过抽真空流速和流速驱动因素，把对抽真空流速控制转换为对阀开度的控制；cpv阀开启诊断、大泄漏诊断、油箱盖打开诊断：通过压力计算的抽真空量和阀算
的抽真空量进行抽真空效率计算在结合歧管真空状态、油箱压力状态对cpv阀的诊断，油箱盖打开诊断。
10.进一步的，其中步骤（3）保压测试状态判断包括dt时间抽真空量、泄漏孔孔径计算和泄漏信号判断。
11.进一步的，所述燃油系统故障包括阀损坏、油箱盖没有盖、油箱破损、管路堵塞或断裂。
12.本发明通过设定数学模型算法，通过数学方程实现各个影响因子的关联，提高诊断的精准度减少标定工作量以及复杂度；通过对理论抽空气量和实际应抽真空量实现对大泄漏的有效精准检测；从传统停车怠速诊断方案向整车行驶中诊断转变，实现燃油泄漏诊断不牺牲启停功能，达到节油目的；稳定识别泄露孔径，实现精准诊断，满足国六强制法规。
附图说明
13.图 1 燃油诊断时序图；图 2碳罐电磁阀流量性能图；图 3燃油泄漏诊断方法总体规划图；图 4燃油泄漏诊断方法诊断条件模型图；图 5燃油泄漏诊断方法抽真空模型图；图6阀算抽真空量模型图；图7压算抽真空量模型图；图8抽真空流速控制与pid过度目标流速计算模型图；图9 pid调节模型图；图10 pid调节结束条件判断模型图；图11流速对应的cpv阀开度转换模型图；图12 cpv阀开启诊断、大泄漏诊断、油箱盖打开诊断模型图；图13燃油泄漏诊断保压模型图；图14 t2带有蒸发补偿抽真空量的计算模型图；图15泄漏孔孔径计算模型图；图16泄漏信号正确性判断模型图；图17油箱液位使能判断模型图；图18泄漏信号整体判断模型图；图19泄漏孔曲线趋稳使能判断模型图；图20泄漏信号具体判断模型图。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
15.本实施例中，燃油泄漏诊断方法实施顺序包括：[1]aav阀打不开诊断；[2]cpv阀关
不上诊断；[3]cpv阀打不开诊断；[4]抽真空控制以及大泄漏诊断（油箱盖打不开）；[5]保压测试计算泄漏孔直径诊断结果判断；[6]油箱压力恢复。具体燃油诊断时序图如图1所示。其中，[4]抽真空控制以及大泄漏诊断（油箱盖打不开）阶段通过理想气体状态方程计算理论抽空气的体积量结合cpv两端压差和阀的性能计算cpv阀应抽气体量实现对大泄漏的诊断以及对抽真空的控制；在[5]保压测试计算泄漏孔直径阶段通过理想气体状态方程计算理论抽空气的体积量计算在t1时刻和t2时刻的泄漏气体平均流速结合伯努利方程计算t1时刻空气驻点流速和t2时刻空气驻点流速计算的平均流速，两平均流速相等，推导出泄漏孔径的公式，从而识别泄露孔径大小。
[0016]
具体包括如下：（1） 诊断条件判断，判断整车工况是否可以满足燃油泄漏诊断的条件。如果条件满足，进入抽真空计算，同时使能燃油诊断标识置1表示诊断进行中。
[0017]
（2） 抽真空状态判断，判断抽真空状态：是否完成抽真空进入保压测试；是否需要返回条件判断寻找机会再次抽真空进入条件判断；是否是燃油系统故障（阀损坏，油箱盖没有盖，油箱有大破损，管路堵塞或断裂等故障）进入再次诊断（诊断确认）；是否其他可能不满足原因进入诊断结束，同时燃油诊断标识置3表示诊断不成功。
[0018]
（3） 保压测试状态判断，计算泄漏孔的直径d：如果d》1, 可能是大泄漏，进入再次诊断； 如果d《=1, 存在小泄漏，进入诊断结束，同时燃油诊断标识置》4表示诊断成功。
[0019]
（4） 再次诊断状态判断，如果记录诊断次数《允许次数，进入诊断条件判断；如果记录诊断次数》允许次数,抽真空标识为2，进入诊断结束，同时燃油诊断标识置2表示燃油系统故障；如果记录诊断次数》允许次数,保压标识为1，同时燃油诊断标识置3，表示存在大泄漏。
[0020]
（5） 诊断结束，关闭cpv阀，打开aav阀至油箱压力恢复设置合理阀值到大气压附近，设置诊断结束命令。
[0021]
以上燃油泄漏诊断方法总体规划图如图3所示。
[0022]
本实施例中，对于步骤（1）：诊断条件判断根据发动机转速、车速、启停状态、冷却液温度、车外温度、环境压力、歧管压力、燃油液面、驾驶模式传感器诊断信息等来判断诊断条件是否满足诊断要求。燃油泄漏诊断软件诊断条件模型图如图4所示。
[0023]
温度条件判断：根据法规要求，环境温度高于4℃，低于35 ℃，同时冷却液温度不高于环境温度7℃诊断一次。
[0024]
压差条件判断：通过计算歧管压力和油箱压力压差、压差斜率、压差斜率的斜率，判断压差增减以及增减趋势等进行综合考虑歧管压力的走势，判断歧管压力是否满足诊断要求。
[0025]
油箱液位条件判断：液位波动计算、液位最大偏差计算判断路况信息，再加上法规对液位高低限制综合判断是否满足诊断要求。
[0026]
车速条件判断：速度波动计算、速度差值计算，判断路况以及开车习惯等信息，综合判断是否满足诊断要求。
[0027]
发动机转速条件判断：通过法规解读，发动机正常工作包括怠速、运转等工况是否满足诊断要求。
[0028]
加速踏板条件判断：通过进行对加速踏板的速度和幅度综合预测歧管真空可能走势，寻找有利的诊断条件，判断是否满足诊断要求。
[0029]
对于步骤（2）抽真空判断：按照如下方式进行抽真空计算：理论抽空气的体积的计算：根据热力学状态方程，计算从抽真空开始时刻t0到抽真空结束时t1刻，可计算出理论抽空气的
△
m，由于空气密度与压力成正比，可通过两时刻的空气密度，计算出平均密度，故可计算理论抽空气的体积的量。
[0030]
油箱的状态0经过抽真空之后变为状态1，油箱容积为vr，油箱液位为γ，可以计算出油箱状态0变化为状态1需要抽空气的体积
△
v。在油箱抽真空过程中，油箱液位不变，抽真空容积v保持不变，由pv=nrt可知，油箱压力和空气物质的量成正比，油箱变形量为η。
[0031]
假设温度不变。
[0032]
=rt=rt=空气密度ρ=m/v=mp/nrt=mp/(rt)，故油箱压力和空气密度成正比。=m/(rt)=m/(rt)=
△
v=
ꢀ△
m/=歧管抽空气实际流量计算：根据阀在蒸发系统压阻系数以及阀的流量曲线结合进气歧管压力和油箱压力，可计算出抽真空的流量曲线，根据每时刻的流量计算抽真空的应抽空气量；歧管压力为pq,油箱相对压力为p，环境压力为pr，假设阀全开的时候压阻占整个管路的比例为ξ，阀的体积流量和压差如map表，所以无限小时间间隔
△
t抽空气的体积量q。碳罐电磁阀流量性能图如图2所示。
[0033]
阀的压差
△
p：
△
p=ξ+p-查出对应的阀的流量q,计算应抽空气量q：q= qdt结合抽真空的理论空气量、应抽空气量、油箱压力抽真空时间、判断条件是否再次
满足来进行判断抽真空状态。
[0034]
抽真空判断包括aav&cpv阀的诊断以及蒸发补偿检测模块、抽真空控制模块。燃油泄漏诊断方法抽真空模型图如图5所示。
[0035]
其中，aav&cpv阀的诊断以及蒸发补偿检测模型包括如下：aav阀打不开诊断，设置油箱为负值（通过cpv阀）后，关闭cpv阀，打开aav阀，一定时间内油箱压力上升至正常大气压。所以通过在时域上对油箱压力的低通滤波后，通过设置压力阀值判断aav是否能够正常打开。
[0036] cpv阀关不上诊断，关闭aav阀，由于燃油挥发作用油箱压力会存在一定的上升。所以通过设置压力阀值判断cpv是否能够正常关闭。
[0037]
蒸发补偿量计算，在cpv阀关不上诊断阶段同时记录压力上升梯度，当aav阀打不开诊断和cpv阀关不上诊断成功后，计算蒸发补偿量。
[0038]
具体的，抽真空控制模型：通过理论抽真空量的计算和阀实际抽真空量的对比结合歧管压力、发动机转速波动、环境温度、环境压力、油箱压力、油箱液位等因子实现对抽真空的实际控制，达到抽真空速率在发动机状态较稳定下最快。
[0039]
阀算抽真空量 ：进气歧管抽空气的体积量的计算，歧管压力为pq,油箱相对压力为p，环境压力为pr，假设阀全开的时候压阻占整个管路的比例为ξ，阀的体积流量和压差如map表，所以无限小时间间隔
△ꢀ
t抽空气的体积量q。阀算抽真空量模型图如图6所示。
[0040]
压算抽真空量：根据热力学状态方程，计算从抽真空开始时刻t0到抽真空结束时t1刻，可计算出理论抽空气的
△
m，由于空气密度与压力成正比，可通过两时刻的空气密度，计算出平均密度，再结合油箱容积和油箱变形量数据，故可计算理论抽空气的体积的量。压算抽真空量模型图如图7所示。
[0041]
抽真空控制：包括抽真空流速控制与pid调节过度模块、pid调节模块、流速对应的cpv阀开度转换模块、pid调节开启条件和结束条件判断模块。
[0042]
抽真空流速控制与pid调节过度模块为目标流速计算：当油箱压差大于500pa，抽真空速率按照标定速率控制；当压差小于500pa，抽真空速率根据压差递减控制，此目的为了过度标定抽真空速率和pid调节速率差别较大的导致冲击较大的问题。抽真空流速控制与pid过度目标流速计算模型图如图8所示。
[0043]
pid调节：当压力抽到既定目标，由于油箱内部压力局部不稳，通过pid调节让压力达到稳定效果。pid调节模型图如图9所示。
[0044]
pid调节结束条件判断模块：标定pid调节时间，当pid调节效果好于预期，提前结束pid调节，节约诊断所耗时间。pid调节结束条件判断模型图如图10所示。
[0045]
流速对应的cpv阀开度转换模块：通过抽真空流速和流速驱动因素（主要是歧管和油箱的压差），把对抽真空流速控制转换为对阀开度的控制，流速对应的cpv阀开度转换模型图如图11所示。
[0046] cpv阀开启诊断、大泄漏诊断、油箱盖打开诊断：此模块主要通过压力计算的抽真空量和阀算的抽真空量进行抽真空效率计算在结合歧管真空状态、油箱压力状态等方法进行对cpv阀的诊断，油箱盖打开诊断。cpv阀开启诊断、大泄漏诊断、油箱盖打开诊断模型图如图12所示。
[0047]
步骤（3）保压测试状态判断，计算依据如下：
（3.1）通过泄漏空气量算空气流速v：把保压测试分割为无数个小的时间间隔，在t1至t2时刻的时间间隔计算泄漏的理论空气量，从而计算出泄漏流量可计算t1至t2时刻的时间间隔出空气流速。泄漏孔径d，v1和v2分别是t1和t2时刻理论空气量：v=（3.2）通过伯努利方程计算空气流速：包括t1时刻和t2时刻驻点流速计算：通过伯努利方程计算出t1时刻和t2时刻驻点压差，假设油箱在状态1，空气流速为v1，压力是p1，时刻t1对应从常压状态，压差为
△
p1，泄漏孔直径为d，油箱壁厚l，圆孔阻力系数为κ。由伯努利方程p+ρ=c可推导出在t1时刻驻点压差公式如下。
△
p1=v1=同理推导出t2时刻驻点流速v2。
[0048]
t1至t2时刻的时间间隔平均流速计算：t1至t2时刻的时间间隔平均流速v。
[0049]
==+（3.3）泄漏孔直径d计算，包括：空气密度修正：密度与环境温度压力变化公式=计算泄漏孔直径d：用泄漏空气量算空气流速和伯努利方程计算空气流速计算出的流速相等。
[0050]
+=泄漏孔直径d
=步骤（3）整体分为：dt时间抽真空量、泄漏孔孔经计算、泄漏信号判断。
[0051]
（3.1）dt时间抽真空量计算：分别计算t1，t2时刻对应的压力抽到外界环境压力的真空量v1，v2；dv等于v2-v1。t1时刻变化到t2时刻的压力变化包含泄漏和蒸发两部分。 其中：t1时刻抽真空量的计算：根据前述压算抽真空量内容，同理可以计算t1抽真空的量v1。t2带有蒸发补偿抽真空量的计算，根据前述压算抽真空量内容，同理可以计算t2抽真空的量，再结合t1时刻至t2时刻燃油蒸发量计算结果，t2时刻抽真空量为v2。t2带有蒸发补偿抽真空量的计算模型图如图14所示。
[0052]
（3.2）泄漏孔孔径计算，根据前述计算依据计算泄漏孔直径d 内容公式再结合dt时间抽真空量计算的抽真空量搭建泄漏孔计算模型。泄漏孔孔径计算模型图如图15所示。
[0053]
（3.3）泄漏信号正确性判断：油箱压力如果大于等于油箱液位对应的压力，可能导致压力平衡问题，泄漏孔计算存在错误，故条件不能满足，判断诊断失败，反之进入泄漏信号判断模块，本软件模块分为油箱液位使能判断、泄漏信号判断。泄漏信号正确性判断模型图如图16所示。具体包括：油箱液位使能判断：通过油箱油量信息反查液位高度信息，计算液位高度对应的压差，油箱压力如果大于等于负的油箱液位对应的压力，使能条件为0，反之为1。油箱液位使能判断模型图如图17所示。
[0054]
泄漏信号整体判断：泄漏孔孔经计算存在一些其他未知的扰动因素，因此需要判断泄漏孔径曲线是否趋稳，趋稳之后再进行取泄漏信号。泄漏信号整体判断模型如图18所示。其中又包括：泄漏孔曲线趋稳使能判断：泄漏孔曲线趋稳判断，包括波动趋稳计算，泄漏孔走向趋势趋稳计算，最大保压时间限制。泄漏孔曲线趋稳使能判断模型如图19所示；泄漏信号具体判断：根据计算的泄漏孔直径，再结合基础泄漏孔径，通过真值表判断出泄漏信号。泄漏信号具体判断模型图如图20所示。
[0055]
步骤（4）再次诊断状态判断：泄漏信号是检测失败、存在大泄漏进入再次诊断模块，如果记录诊断次数《允许次数，进入诊断条件判断；如果记录诊断次数》允许次数,抽真空标识为2，进入诊断结束，同时燃油诊断标识置2表示燃油系统故障；如果记录诊断次数》允许次数,保压标识为1，同时燃油诊断标识置3，表示存在大泄漏，进入诊断结束。
[0056]
步骤（5）诊断结束：关闭cpv阀，打开aav阀至油箱压力恢复设置合理阀值到大气压附近，设置诊断结束命令。上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。