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燃油泄漏诊断的软件优化

发布日期:2020-10-10 浏览次数:41

一、国六法规简介

首先是在燃油系统监测部分: 《GB18352.6-2016轻型汽车排气污染物排放限值及测量方法 (中国六阶段)》修订了对车载诊断系统的监测项目、阀值及监测条件等技术要求。当车辆出现下列情况时,OBD系统应检测出蒸发系统故障:


情况一: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。

情况二:油箱的油箱盖没有拧紧或者油箱盖缺失。


在最小IUPR率方面,要求对蒸发系统的(即1mm泄漏)故障的监测,最小IUPR率为0.26。


分母方面也增加了要求:

(1)分母计数在增加时,应增加整数1,在每个驾驶循环中,分母计数最多只能增加1次。

(2)在一个驾驶循环中,当且仅当满足下列条件时,每个监测的分母计数都应在10s内增加:

①海拔高度低于2440米,环境温度大于等于4℃并且小于等于35℃,发动机起动后累计工作时间大于等于600s。

②海拔高度低于2440米,环境温度大于等于4℃时,车速大于等于40km/h的累计运行时间大于等于300s。

③发动机冷起动时的冷却液温度大于等于4℃,但小于等于35℃,且不超过环境温度7℃。

④海拔高度低于2440米,环境温度大于等于4℃的条件下,车辆持续怠速运行时间大于等于30s。


二、燃油蒸发泄露诊断基本原理


停车怠速时,先将有油箱抽真空到-15hPa,然后关闭炭罐阀和炭罐通风阀,使油箱处于封闭状态进行保压一段时间,一定容积的容器泄露孔越大,压力的增加就越快。

因此可以通过测量一定时间内油箱真空的衰减梯度来判断有无泄漏,通过测量不同液位下1MM的真空衰减梯度得到相应液位下的泄露故障阀值。


三、燃油泄露诊断软件开发目的


原压力衰减梯度计算原理:压力衰减梯度=(结束点油箱压力-起始点的压力)/保压时间,所以当起始点和结束点压力出现波峰或波谷时都会导致压力衰减梯度计算不准确。


原软件对怠速停车时油箱压力稳定性要求较高,项目因油箱结构问题(如下文阐述),在45L液位减速停车时,油箱压力波动较大且长时间不能稳定下来,导致进入诊断时计算的油箱压力衰减梯度计算不准,从而存在误报和漏报1mm泄漏故障风险,本软件的目的就是为了解决原软件带来的这个问题。

因油箱结构扁且长,为纵向布置,因避让车架横梁,导致油箱在45L以上液位使被其凹槽分割成两个空腔,加上纵向布置油箱,车辆在改变运动状态时,油箱内部的油前后晃动,从而会间隔性挤压前后空腔,导致压力出现周期性波动。如下图所示:

如下示意图所示,当车辆减速进入怠速停车时,开始诊断时,燃油从E腔经过中间隔断进入D腔, 使其反复出现震荡,出现周期性挤压空间,从而使压力也出现周期性衰减波动现象。


四、解决方案筛选


针对此问题提出以下解决方案:

方案一:重新开发邮箱,大面积增加防浪板。此时的压力波动幅值在0.5hpa。

方案二:将压力传感器布置在油箱上,此时的压力波动幅值在1hpa。

方案三:通过软件算法优化方案,此时的压力波动幅值接近0hpa。

经过测试,硬件更改方案一和方案二均无法满足诊断要求。 通过软件优化,方案三满足诊断要求。


五、软件解决方案分析


油箱压力波动很大且长时间不能稳定下来,这个是油箱结构所决定的,故可以认为此现象是系统固有属性的表象,具有一定可预知性,根据数据分析, 计算衰减梯度时,正常压力波动有以下四种情况:


① 压力波动上行,有明显的波谷和波峰,且 波动能量出现收敛等特征,故分别识别2 个波峰和2个波谷,并分别求斜率求斜率平均值来进行诊断。

② 压力波动上行,有明显的波谷和波峰,且波动能力出现收敛等特征, 但只能分别识别1个波峰和1个波谷,说明油箱液位波动引起的压力波动能量已经变小,故重新计算起始点C(通过A1和B1计算),再在t3时间段每隔T时间与C点计算一个斜率,在求斜率平均值进行诊断。

③ 压力波动上行, 无法识别波谷和波峰等特征, 故在t时间无法识别波谷和波峰,在t1 时段每隔T时间与起始点S计算一个斜率, 在求斜率平均值进行诊断。

④ 压力上行,不存在波动等特征,说明此时液 位波动引起油箱压力变化能量已经趋于0;故此处处理办法和3)相同在t1时段每隔T时 间与起始点S计算一个斜率,在求斜率平均值进行诊断。


六、软件解决方案策略


在计算衰减梯度时:


首先记录下起始点S的压力值; 通过算法判断此阶段压力变化是否是图1,如果满足图1, 并记录波谷B1和B2,波峰A1和A2;如果t2>t1>t3和B2>B1和 A2>A1和A1-B1>=A2-B2和(A1-B1)/t1(C1为表定量), 则计算A2,A1的斜率和B2,B1的斜率,进行斜率平均值,否 则,结束诊断;


如果压力变化不满足图1,判断压力变化是否满足图2,如果满足图2,并记录波峰A1和波谷B1的值;如果(A1-B1) /t1(C2为表定量)和t2和t3时间段压力上行,则重新计算 起始点C=(A1+B1)/2,再在t3时间段每隔T时间与C点计算一个 斜率,在求斜率平均值进行诊断,否则结束诊断;


如果压力变化不满足图2,判断压力是否在t时间段是否是 上行的,如果满足图3和图4,则判断t1时间段压力是否上行, 如果是,在t1时段每隔T时间与起始点S计算一个斜率,在求斜率平均值进行诊断,否则退出诊断;如果不满足满足图3和图4,则退出诊断。


七、软件模型软件模型主要分为波形识别模块和梯度计算模块:

波形识别模块主要包括:

1、诊断时间记录模块;

2、压力平均值计算模;

3、趋势预测及浮动带宽限   值滤波模块;

4、极值查找模;

5、稳态评估模块;

6、波峰和波谷记录模块;

7、起点识别模块;


梯度计算模块:把波形分成三种情况,分别计算小波梯度、中波梯度、大波梯度。


八、仿真结果

趋势预测及浮动带宽限值滤波:


红色线条是上限值; 黄色线条是下限值; 中间蓝色线条是滤波后值。


下图仿真为波峰和波谷识别结果:


九、测试结果


通过统计399组数据测试结果,油箱压力 梯度和油量的关系如下表所示:

1.纵坐标为压力梯度

2.横坐标为油箱油量

3.黄色区域点为 1mm孔压力梯度

4.红色区域为无泄漏孔计算的压力梯度

5.如上图所示可以明显区


十、测试过程关键问题分析对比


在正常驾驶验证过程中,油位在43L加装 1mm泄漏孔时,诊断 过程中人为制造不规 律波动如右图绿色线条。优化后软件能够准确 识别,并把红色线条置1,放弃此次诊断, 等待合适机会再次诊断。

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