汽车燃油蒸发动态泄漏检测系统及检测方法与流程

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。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

技术实现思路

1、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。

2、本发明通过以下技术方案予以实现：

3、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。

4、本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

5、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。

6、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。

7、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：

8、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；

9、步骤1)判断加油组件是否泄漏

10、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；

11、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；

12、若p20＜p10且p30＝p10成立，则判定为加油盖泄漏；

13、若p30＜p10且p20＝p10成立，则判定为循环管泄漏；

14、若p30＜p10且p20＜p10成立，则判定为加油盖和循环管都有泄漏；

15、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)；

16、步骤2)判断油箱隔离电磁阀是否泄漏

17、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，

18、若p0＝p40＜p10，则判定油箱隔离电磁阀无泄漏；

19、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)；

20、步骤3)判断油箱是否有裂纹泄漏

21、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)。

22、步骤4)判断碳罐有无泄漏

23、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；

24、若p50＝p10，则判定碳罐无泄漏；

25、若p50＜p10，则判定碳罐有泄漏；

26、步骤5)标准泄漏孔的标定试验

27、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；

28、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

29、步骤6)判定泄漏孔径的范围

30、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；

31、若v10≤v01，则判定泄漏孔直径

32、若v01＜v10＜v02，则判定泄漏孔直径

33、若v10≥v02，则判定

34、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

35、若v01＜v10＜v02，则判定泄漏孔直径若v10≥v02，则判定泄漏孔直径

36、步骤7)计算泄漏孔直径值

37、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；

38、式中，a、b、c均为常数；

39、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；

40、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；

41、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。

42、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。

43、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。