用于燃料箱系統的泄漏檢測系統和方法
【專利摘要】一種用于檢測燃料箱系統中的泄漏的方法(100)，包括：在燃料箱系統中產生(130)初始壓力，確定(140)在燃料箱系統中的壓力與第一參考壓力之間的壓力差，通過將確定的壓力差與線性數據模型和非線性數據模型的至少其中之一相比較來確定(150)線性度量，所述線性度量將所述壓力差的非線性量化為時間的函數；以及基于所述線性度量來檢測(170)燃料箱系統中的泄露，其中，時間的非線性壓力差函數表示燃料箱系統中的泄漏。
【專利說明】用于燃料箱系統的泄漏檢測系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及燃料箱系統中的泄漏檢測。
【背景技術】
[0002]從車輛的燃料箱系統逸出的燃料蒸汽稱為蒸發排放。這種蒸發排放在許多國家中受到管制，對來自車輛的允許蒸發排放量進行了限制。為了確保不出現重大的，即不可允許的，蒸發排放，已經開發了蒸發排放泄漏檢測系統，并在車輛中實施，其目的在于檢測這種蒸發排放的發生和存在。
[0003]在本文中，在提及車輛的燃料系統，尤其是燃料系統的氣相時，會使用短語燃料箱系統。此外，當提及燃料箱系統的絕對或相對壓力時，它是提及的燃料箱系統的氣相的壓力。
[0004]蒸發排放泄漏檢測系統包括泵和電機裝置及自然真空裝置。
[0005]將用于檢測泄漏的某些方法設計為在燃料箱系統中產生初始壓力。壓力可以是過壓或負壓。在壓力產生之后，將用于產生壓力的裝置關閉，在測試間隔期間測量燃料箱系統中的壓力以便借助多于一個預定參考值辨別壓力下降還是上升。如果與參考值相比壓力下降或上升，就否定燃料箱系統的完整性，即檢測到泄漏，否則就確認完整性。使用這個系統的缺點在于難以決定壓力中的變化是燃料泄漏或冷凝或蒸發的結果，還是燃料系統中溫度變化的結果。因此，測試系統依賴天氣條件、箱體積、燃料類型及對燃料的冷凝或蒸發有影響的其他參數。結果，如果必須等待穩定狀態條件，該方法就變得非常耗時，做出不正確判斷的風險變高，這可以導致制造商的高擔保費用或者在沒有發現泄漏燃料系統的情況下增大的蒸發排放。
[0006]將某些泵和電機裝置設計為通過在燃料箱系統中連續產生壓力來檢測泄漏。壓力可以是過壓或負壓。在壓力產生過程中，在測試間隔期間測量燃料箱系統中的壓力，并將其與預定參考值相比較。如果與參考值相比壓力下降或上升，就否定燃料箱系統的完整性，即檢測到泄漏，否則就確認完整性。使用這個系統的缺點在于難以決定壓力中的變化是燃料泄漏還是冷凝或蒸發的結果。因此，測試系統依賴天氣條件、箱體積、燃料類型及對燃料的冷凝或蒸發有影響的其他參數。結果，如果必須等待穩定狀態條件，該方法就變得非常耗時。
[0007]某些其他泵和電機裝置包括參考泄漏裝置，經常是具有調整的尺寸的參考孔。然后，用于泄漏檢測的方法首先經由大氣端口借助參考孔口送向大氣泵，同時測量因而產生的壓力。隨后關閉大氣端口，代之以開啟通向燃料箱系統的端口。現在栗在燃料箱系統中產生過壓或負壓，如果這個壓力與在通過參考孔泵送時產生的壓力相差大于預定量，就否定燃料箱系統的完整性。以此方式，首先借助參考孔將連續泵送操作用于確定參考壓力，之后是應用于燃料箱系統的連續泵送操作，以查看這樣產生的壓力是否符合參考壓力，或者是否應否定燃料箱系統的完整性。對于此類裝置同樣存在冷凝和蒸發的問題。
[0008]所述泵和電機裝置的缺點在于必須以恒定速度和預定的連續且恒定的流，即泵流體中沒有顯著變化，來驅動泵，以便給出可靠的檢測結果。同樣，不允許通過改變例如運行溫度的運行條件而顯著影響泵流體。此外，關鍵的是在不同泵和電機個體、以及在泵和電機的不同版本和型號之間不存在明顯制造差異，因為共同的校準值優選地用于所有泵和電機裝置。總之，結合泵和電機裝置上的硬件要求的連續且恒定流的要求導致泵和電機組件生產成本增大，同樣導致更復雜的操作和校準過程。
[0009]自然真空裝置在性質上類似于泵和電機裝置，除了泄漏檢測基于監控在特定運行條件下在燃料箱系統中產生的自然真空。因此自然真空方法不使用泵和電機。示例性地，自然真空方法可以關閉通向大氣的電開關閥，并記錄由蒸發的變化所導致的燃料箱系統中壓力變化，蒸發的變化又是由例如溫度的變化所導致的。隨后將記錄的壓力變化與預定參考值相比較，并基于比較結果確定燃料箱系統的完整性。
[0010]為了準確，已知了自然真空裝置需要大量的校準工作，因此對于實施和使用是麻煩的。因而，泵和電機系統常常優選于自然真空裝置。但如上所述，泵和電機裝置成本高，并與以上概述的某些缺點相關聯。
[0011]因此，需要低成本的可靠裝置來檢測燃料箱系統中的泄漏，其適度地基于泵和電機裝置，但減小了對泵和電機組件的要求并減小了過程復雜性。
[0012]US7, 004, 013涉及具有無刷電機的蒸發排放泄漏檢測系統。
【發明內容】
[0013]本公開內容涉及一種用于檢測燃料箱系統中的泄漏的方法和系統，其設法減輕、減小或消除一個或多個本領域中的上述缺陷和缺點的單獨一個或它們的任意組合，并提供用于檢測燃料箱系統中的泄漏的低成本的可靠裝置。
[0014]本公開內容所公開的用于檢測燃料箱系統中的泄漏的方法可以包括:設定第一參考壓力值的步驟，和在燃料箱系統中產生初始壓力的步驟，以及計算或測量在燃料箱系統中的壓力與第一參考壓力之間的壓力差的步驟。所述方法可以進一步包括通過將測量的壓力差與線性和非線性數據模型中的至少其中之一相比較來確定線性度量的步驟，所述線性度量將所述壓力差的非線性量化為時間的函數。所述方法還可以包括基于所述線性度量檢測燃料箱系統中的泄露的步驟，其中，時間的非線性壓力差函數表示燃料箱系統中的泄漏。
[0015]因而，本公開內容的特征在于泄漏檢測基于在燃料箱系統中的壓力與第一參考壓力之間的所測量的壓力差是否是與是時間的線性函數相對的時間的非線性函數。根據本公開內容，作為時間的函數的所測量的壓力差的非線性狀態表示燃料系統中的泄漏。因而，可以放寬對泵和電機組件的要求，因為泄漏檢測根據的原理不是基于實際初始壓力，其在不同測試之間以及在車輛之間可以改變。泄漏檢測也不是基于與初始壓力的產生有關的特性，只要產生了至少某種程度的初始壓力，所述初始壓力就能夠由具有極大不均勻和不可預測的流等級的增壓流來產生。
[0016]如以上指明的，當本文提及燃料箱系統的絕對或相對壓力時，它是提及的燃料箱系統的氣相的壓力。
[0017]應當注意，第一參考壓力例如可以是零巴。在此情況下，所述壓力差實際上是相對于單位壓力測量的燃料箱系統中的絕對壓力。因而，在所公開的方法的一些實施例中，所測量的壓力差是絕對壓力，而在所公開的方法的其他實施例中，所測量的壓力差是相對壓力，其說明了在燃料箱系統中的壓力與參考系統中的壓力之間的關系，參考系統例如是大氣或不同的單位壓力即I巴。
[0018]本公開內容的另一個特征在于在系統中產生在預定壓力級的初始壓力。預定壓力級可以是設定值或者可以是在特定超時期間后達到的值。由于燃料的蒸發或冷凝和/或大的泄漏，有可能在該超時期間內不能達到預定壓力級。當滿足預定壓力級或超時期間時，關閉泵/壓縮機。因此，禁用或關閉了用于產生所述壓力的裝置。此后，監控壓力差的時間特性，并將其用于檢測泄漏。這不同于基于連續泵送的系統類型。這個區別的結果在于顯著減小了對泵和電機硬件、校準和運行過程的要求，因為由于本方法不要求定義良好的連續流，可以在燃料系統中產生過壓或負壓的任何泵都可以在很少需要或不需校準的情況下與本公開內容一起使用。
[0019]應當注意，指數特性與起始壓力差無關，這表示預定壓力級可以是設定值，或者可以是在超時期間后達到的值，只要瞬變過程沒有明顯影響，根據本發明的泄漏檢測就仍然有效。
[0020]根據實施例，該方法可以進一步包括設定第二參考壓力值以及設定參考時間間隔的步驟。該方法可以進一步包括在從產生初始壓力的時間經過了參考時間間隔后確定壓力差的逼近極限值的步驟，和如果線性度量指示所測量的壓力差為時間的非線性函數，以及逼近極限值與第二參考壓力在預定距離內，就檢測到燃料箱系統中的泄漏的步驟。
[0021]這樣，為了使該方法斷言燃料箱系統中的泄漏，即使得燃料箱系統的完整性無效，應滿足兩個條件。首先，在燃料箱系統中的壓力與第二參考壓力之間的壓力差在作為時間的函數觀察時應呈現非線性狀態。其次，所測量的壓力差應呈現出接近第二參考壓力，即呈現出朝向第二參考壓力收斂。
[0022]在所公開的方法的實施例中，如果與壓力差的測量值的集合或者子集相適配的數學模型在時間上外推時接近第二參考壓力，就將所測量的壓力差判斷為朝向第二參考壓力接近或收斂。換句話說，如果所述適配的數學模型朝向第二參考壓力收斂，并且壓力差的測量值指示與線性趨勢相對的非線性趨勢，則否定燃料箱系統的完整性。
[0023]以下將進一步詳述所述數學模型。
[0024]所公開的方法的這個實施例的好處在于在延長的時間期間中無需進行壓力測量，而僅是直到所述數學模型能夠以足夠的置信度與數據相適配時再進行，例如在測量的大約5分鐘之后，因為適配的模型參數可以用于導出在時間上外推的模型的收斂點。這縮短了泄漏檢測時間，是本公開內容的好處。
[0025]能夠在所公開的方法的一些方面中使用的第二參考壓力的示例是大氣壓力。
[0026]與第二參考壓力的所述預定距離在實施例之間會改變，大體上依賴于燃料箱系統。預定距離可以由實驗來確定，并按照例如巴的壓力單位適當地測量。它在泄漏檢測系統運行過程中也可以調整。
[0027]根據實施例，產生的步驟可以進一步包括在燃料箱系統中產生初始壓力，其高于第二參考壓力。這表示在燃料箱系統中產生過壓。如果在燃料箱系統中存在泄漏，就可以預計諸如燃料蒸汽和空氣的氣體經由泄漏逸出，根據本發明，導致非線性的壓力下降。
[0028]根據實施例，產生的步驟可以進一步包括在燃料箱系統中產生初始壓力，其低于第二參考壓力。在此情況下，在燃料箱系統中產生負壓。與產生過壓的情況不同，現在可以預計氣體經由泄漏進入燃料箱系統中，但根據本發明，可用將壓力中相應的上升預計為與線性相對的非線性。
[0029]根據實施例，測量的步驟可以進一步包括重復測量燃料系統中的壓力，并將所測量的壓力與第一參考壓力相比較，從而確定壓力差，以及將所確定的壓力差與相應的測量時間一起進行重復存儲。
[0030]重復測量在此理解為對固定數量的時機的離散測量，或者連續測量并離散采樣測量以及存儲所采樣測量的壓力值。以此方式，產生壓力差的時間序列，其能夠由泄漏檢測系統分析并進一步處理。
[0031]根據實施例，確定線性度量的步驟可以包括以下步驟:將非線性數據模型與所測量的壓力差數據相適配，評估在適配的非線性數據模型與所監控的壓力差數據之間的相似性，從而將監控壓力數據的非線性確定為時間的函數。
[0032]在此，術語線性度量應當在廣義上被理解，表示能夠設想許多不同類型的度量。如上所示，一個方式是將數據模型與測量的壓力差數據相適配，并簡單地確定在測量數據與從適配的數據模型產生的數據之間的差。用于適配模型的特定方法也可以以許多不同方式進行。
[0033]在模型與測量之間存在大于一些預定閾值的較大差異的情況下，測量數據不能認為與模型類似。因此，在模型是諸如指數模型的非線性模型的情況下，線性度量在大差異的情況下不指示非線性壓力差狀態。
[0034]根據實施例，確定線性度量的步驟可以進一步包括以下步驟:將線性數據模型與所監控的壓力差數據相適配的步驟，以及選擇顯示了與所監控的壓力差數據最接近的相似性的線性模型或非線性模型的步驟，從而將所監控的壓力數據的非線性量化為時間的函數。在這個實施例中，比較在所測量的數據與線性和非線性模型之間相似性，做出有利于具有最接近相似性的模型的二元判定(binary decis1n)。這個二元判定可以簡化確定非線性的問題，因為無需絕對非線性標準。相反，可以在相對的基礎上做出有關于非線性的判定。
[0035]根據實施例，將線性或非線性模型與所監控的壓力差數據的子集相適配，所述子集是借助預定開始和結束時刻的時間窗口選擇的。這樣，在測量數據中可以避免諸如壓力差中的瞬變狀態的不需要的現象。出現它的原因是由于瞬變效應，本質上是線性的壓力差曲線在產生初始壓力后的前幾秒中可以呈現出嚴重的非線性狀態。
[0036]通常，壓力差中的瞬變效應在初始壓力產生后出現在燃料箱系統中。瞬變例如是蒸發和冷凝的結果，并在時間上取決于產生壓力有多快。如果快速產生壓力，瞬變效應就在較長時間期間中出現。在適合于車輛中的燃料箱的系統中，瞬變效應通常不持續長于30秒。此外，大約4到5分鐘的監控時間通常足以達到數據模型的適配中所需的置信度。因而，根據實施例，所述時間窗口在瞬變過程不再有影響之后開始，例如在初始壓力產生后大約30秒，并在已經收集了足夠的數據以確保數據適合于模型時結束，例如在初始壓力產生后大約5分鐘。因而，避免了初始瞬變效應并限制了測量時間，其之后發起泄漏檢測過程。
[0037]根據實施例，非線性模型是壓力P(t)隨時間t的指數模型，該指數模型包括參數A、B、C 和 k 并滿足 P (t) = Ae七+Ct+B。
[0038]根據實施例，非線性模型是壓力P(t)隨時間t的多項式模型，其參數說明了多項式中項的系數。所述多項式適宜地是仿射多項式。
[0039]根據實施例，非線性模型可以是在由用于系統的實驗數據確定的預設值的表中的內插的結果。
[0040]根據實施例，對數據模型進行適配的步驟可以包括適配的最小二乘法，選擇的步驟包括基于線性模型和非線性模型的剩余最小二乘誤差進行選擇。當然，使得樣本誤差的平方的總和最小的最小二乘法僅是適配的一個選項。可以設想使得其他性能標準最小，包括歐幾里得范數、弗羅賓尼斯范數，和各種加權的距離標準，例如加權最小二乘法。
[0041]在將數據模型與測量數據相適配時，可以考慮測量噪聲的量和特性。因而，在適配數據模型之前首先對測量數據濾波是有益的，以便抑制測量噪聲。
[0042]根據實施例，第一參考壓力和第二參考壓力都可以對應于大氣壓力。
[0043]根據實施例，所述方法可以進一步包括:如果所確定的逼近極限值與第二參考壓力不在預定距離內，或者如果所確定的線性度量指示所監控的壓力差與時間的線性函數相似，就驗證燃料箱系統的完整性，所述時間的線性函數與時間的非線性函數相對。
[0044]還公開了用于對燃料箱系統中的泄漏進行檢測的泄漏檢測系統。泄漏檢測系統可以包括用以在燃料箱系統中產生壓力的模塊，和用以測量燃料箱系統中的壓力的模塊，以及控制單元，被布置為隨著時間過去計算并記錄在燃料箱系統中的壓力與第一參考壓力之間的壓力差。控制單元適于確定線性度量和相對于第二壓力的逼近極限值。
[0045]如上所述，線性度量指示所測量的壓力差是否在本質上是與時間的非線性函數相對的時間的線性函數。
[0046]逼近極限值表示在從燃料箱系統中的壓力產生起經過了參考時間間隔之后的燃料系統的穩定狀態壓力，穩定狀態壓力由隨時間沒有顯著壓力變化來表明。如上所述，在公開的方法的一些方面中，逼近極限值從與燃料箱系統中的壓力的測量或者燃料箱系統中的壓力的測量的子集相適配的數學模型導出。在所公開的方法的一些實施例中，在結束了壓力測量之后計算逼近極限值。
[0047]控制單元適用于如果線性度量指示所測量的壓力差是時間的非線性函數，且逼近極限值與第二參考壓力的距離在預定距離內，就檢測到燃料泄漏。
[0048]在實施例中，逼近極限值可以理解為可能的最低能量狀態。例如，如果產生的壓力是過壓，并且在燃料箱系統中的某處存在泄漏，就可以預計系統中的壓力會收斂到燃料箱系統周圍的氣體的壓力，其可以是大氣壓力。此外，如上所述，泄漏情況下的壓力差中的變化可以預計為時間的非線性函數，所述時間的非線性函數與時間的線性函數相對。
[0049]根據實施例，控制單元進一步適于調整非線性數據模型的參數，以與測量的壓力差數據相適配，還適用于通過計算在所測量的壓力數據與調整的非線性數據模型之間的差來確定線性度量。
[0050]根據實施例，控制單元進一步被布置為調整非線性數據模型的參數，以使得最小二乘目標函數最小，并被布置為通過調整的非線性模型相對于所測量的壓力差的剩余最小二乘誤差來確定線性度量。或者，在實施例中，控制單元可以使用加權形式的最小二乘數據適配，例如加權的最小二乘法。
[0051]根據實施例，控制單元進一步被布置為:如果所監控的壓力差的所確定的逼近極限值與第二參考壓力的距離在第一預定距離內且所確定的線性度量指示與監控壓力差隨時間的線性變化相對的監控壓力差隨時間的非線性變化，就檢測到燃料泄漏。
[0052]根據實施例，控制單元進一步被布置為:如果所測量的壓力差的所確定的逼近極限值與第二參考壓力的距離不在第一預定距離內，或者如果所確定的線性度量指示與監控壓力差隨時間的非線性變化相對的測量壓力差隨時間的線性變化，就驗證燃料系統的完整性。
[0053]根據實施例，用以產生壓力的模塊包括由電機驅動的泵。也可以設想其他壓力產生模塊，例如使用抽氣機以便在燃料箱系統中產生負壓，或者使用所謂的自然真空法以在燃料箱系統中產生負壓。
[0054]本文進一步公開了適用于車輛中的包括泄漏檢測的燃料系統。經由第一控制閥將燃料系統連接到大氣。燃料系統可以包括燃料箱，其連接到一個單個傳感器單元或者包括多個傳感器單元的裝置。傳感器單元或傳感器單元裝置被布置為測量燃料系統中的壓力，并將所測量的壓力傳送到控制單元。燃料系統可以進一步包括由電機驅動的泵。經由泵的第一端口將泵連接到燃料箱，即流體連通，泵進一步包括第二端口，其經由第二控制閥了解答大氣。將泵布置為在燃料系統中產生相對于大氣壓力的壓力差。
[0055]控制單元適于確定燃料系統中相對于大氣壓力的壓力的線性度量和逼近極限值。如上所述，線性度量指示所監控的壓力差是否在本質上是與時間的非線性函數相對的時間的線性函數。逼近極限值指示燃料系統的穩定狀態壓力，所述穩定狀態壓力由隨時間沒有顯著壓力變化來表明。控制單元適于基于所述確定的線性度量和逼近極限值來檢測燃料泄漏。燃料系統進一步包括濾罐，布置在泵的第一端口與燃料箱之間。因而在本公開內容的某些實施例中，從泵到燃料箱的輸入或者從燃料箱到泵的輸出都經過所述濾罐。將濾罐(canister)布置為捕獲并存儲來自燃料箱的燃料的蒸發排放。濾罐進一步連接到放氣閥，以有助于排除從濾罐所捕獲的蒸發排放。
[0056]可以通過從瞬變過程不再具有顯著影響的起始點到可以見到或分析朝向第二參考值的漸進狀態的結束點進行測量來實施根據本公開內容的方法和系統。可以通過從瞬變過程不再具有顯著影響的起始點進行測量，隨后計算可以分析朝向第二參考值的漸進狀態的結束點來可替換地實施根據本公開內容的方法和系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0057]以下將參考附圖更詳細地說明本發明，在附圖中:
[0058]圖1顯示了本公開內容的方法的流程圖，以及
[0059]圖2a顯示了呈現多條壓力差曲線的第一曲線圖，以及
[0060]圖2b顯示了呈現多條壓力差曲線的第二曲線圖，以及
[0061]圖3顯示了本公開內容的第一燃料箱系統，以及
[0062]圖4顯示了本公開內容的第二燃料箱系統。
【具體實施方式】
[0063]按照需要本文公開了詳細實施例。但應當理解，公開的實施例僅僅是示例性的，可以使用多種以及可替換的形式。包括了實施例以便解釋本公開內容的原理，而并非限制其范圍，其范圍由所附權利要求書來限定。來自兩個或多個實施例的細節可以彼此組合。附圖不一定是按照比例的。在本說明通篇中相似的附圖標記指代相似的要素。一些特征可以被放大或縮小以顯示特定組件的細節。因此，本文所公開的具體結構和功能細節不應理解為是限制性的，而僅僅作為用于教導本領域技術人員的典型基礎。本文使用的術語僅是出于說明特定實施例的目的，并非旨在限制本公開內容。
[0064]圖1顯示了本公開內容的方法100的流程圖。如上所述的，該方法可以包括設定第一參考壓力值的步驟110，和設定第二參考壓力值的步驟115，以及設定參考時間間隔的步驟120。在設定參考值之后，在方法100的步驟130中在燃料箱系統中產生初始壓力。方法100可以進一步包括測量在燃料箱系統與第一參考壓力之間的壓力差的步驟。實施例中的方法100還可以包括確定線性度量的步驟150，和確定逼近極限值的步驟160。方法100可以進一步包括基于所述線性度量檢測燃料箱系統中的泄漏的步驟170。根據實施例，如果線性度量指示時間的非線性壓力差函數，且所測量的壓力差的逼近極限值接近于第二參考壓力值，則方法100就檢測到泄漏。
[0065]如上所述的，當本文提及燃料箱系統的絕對或相對壓力時，它是提及的燃料箱系統的氣相的壓力。
[0066]圖2a顯示了呈現多個壓力差曲線230、250、251、260的曲線圖。在x軸上顯示時間，在y軸上顯示壓力。時間和壓力的單位可以是秒和巴，但也可以是其他單位。顯示了兩個示例性數據模型，線性數據模型210和非線性數據模型215，二者都是時間t的函數。線性數據模型210具有兩個參數，它們在將模型與一些測量數據相適配時加以調整。線性模型的兩個參數是說明模型偏差的B和說明隨時間的變化率的C。非線性數據模型215是指數數據模型，具有四個參數A、B、C和k。在將模型與測量數據相適配時調整即確定這四個參數。圖2a還顯示了時間的四個函數。參考壓力220顯示為直線，在此指示是大氣壓力atm。顯示了第一非線性壓力差曲線230，其逼近參考壓力曲線220，表示在經過了一段時間后，它呈現出收斂到參考曲線220的距離240內。顯示了第二非線性曲線250，它沒有呈現出朝向參考曲線220收斂。此外，顯示了線性曲線260。
[0067]假定圖2a中的y軸表示在由箭頭所示的方向上增大壓力，壓力差曲線230、250、260全都隨時間經過而下降。在此情況下產生的初始壓力相對于參考壓力曲線是過壓。
[0068]圖2b與圖2a相反，顯示了多個壓力差曲線，其隨時間經過而上升，假定圖2b中的y軸表示在由箭頭所示的方向上增大壓力。在此情況下產生的初始壓力相對于參考壓力曲線是負壓。
[0069]根據實施例，圖2a和圖2b中所示的壓力差曲線表示外推的數學模型，其與燃料箱系統中的壓力差的測量相適配。因而，在實際收斂時刻之前，可以辨別曲線的收斂點。
[0070]壓力差曲線250和251都呈現出明顯的非線性趨勢，但都沒有朝向參考壓力200收斂，從而不指示燃料箱系統中的泄漏，它們可以由燃料箱系統中的蒸發現象和燃料箱系統中的冷凝現象所導致。可以預料燃料箱系統中的蒸發現象導致高于參考壓力的穩定狀態壓力，而燃料箱系統中的冷凝現象導致了低于參考壓力的壓力差。
[0071]根據本公開內容，曲線260不指示泄漏，因為它呈現為時間的線性函數。曲線250是非線性的，因此它指示泄漏。但它沒有呈現出朝向由曲線220定義的參考壓力級收斂，因此在實施例中不會斷言泄漏。但同時曲線230呈現出非線性，因為它收斂到參考壓力曲線220的預定距離240內。因此，系統將檢測到泄漏。
[0072]圖3顯示了本公開內容的第一燃料系統300，其被布置為檢測燃料箱系統中的泄漏。系統300包括燃料箱系統310，實施例中的該燃料箱系統310至少包括燃料箱。傳感器330布置為連接到燃料箱系統310。將傳感器布置為測量測量燃料箱系統310的壓力，因此它與燃料箱系統310流體連通。控制單元340連接到傳感器單元330。系統300進一步包括用于壓力產生的模塊320，該模塊320與燃料箱系統310流體連通。
[0073]圖4顯示了本公開內容的第二燃料系統400，其被布置為檢測燃料箱系統中的泄漏。系統400可以包括燃料箱410，與壓力傳感器單元420流體連通。壓力傳感器單元420連接到控制單元340，控制單元被布置為處理來自壓力傳感器單元420的壓力測量數據。燃料箱410還與濾罐430流體連通。在實施例中，在燃料箱410與濾罐430之間的流體連通經由壓力傳感器420，但其他壓力傳感器裝置也可以。濾罐430進一步與放氣閥裝置435流體連通，用于排除濾罐430的內容物。在本發明的實施例中，濾罐430和放氣閥435是所謂的蒸發排放控制系統的部分。
[0074]燃料箱系統進一步包括管道，經由第一控制閥440連接到大氣441。將這個管道布置為有助于燃料箱系統從大氣進氣或向大氣排氣。
[0075]燃料箱410進一步與泵452流體連通，所述泵被布置為由電機470驅動。在燃料箱410與泵450之間的流體連通經由壓力傳感器420和濾罐430的任意一個或者壓力傳感器420和濾罐430 二者。泵可以包括通向燃料箱系統的第一端口 451，和通向大氣461的第二閥452。第二控制閥460設置在泵452與大氣461之間。
[0076]應當注意，圖3和圖4中僅顯示了單一傳感器單元，但多個傳感器單元也是可以的。此外，在實施例中多個協作控制單元也是可以的。
[0077]還應注意，在實施例之間可以改變控制閥的設置和布置。因而，在實施例中，控制閥460放置在泵450之后，即在泵450與燃料箱410之間。此外，在實施例中，控制閥460可以包括單向閥。
[0078]壓力傳感器單元420的位置在實施例之間也可以改變，該壓力傳感器420在圖4中顯示為位于燃料箱419與濾罐430之間。在實施例中，壓力傳感器單元420可以連接在燃料系統氣相中的任何位置，只要可以借助壓力傳感器單元420確定燃料箱系統氣相的壓力。例如，在實施例中，壓力傳感器單元420可以位于濾罐430與泵450之間。
[0079]圖4進一步顯示了燃料箱加油口裝置480。顯然，在沒有燃料箱蓋或其他密封裝置存在且適于密封燃料箱系統時，借助公開的方法可以檢測到泄漏。因此，公開的方法也可以用于檢測丟失的燃料箱蓋或類似的密封裝置。在檢測到丟失的例如燃料箱蓋的燃料箱密封裝置之后，能夠產生指示該事實的警告。
[0080]在實施例中，燃料箱加油口裝置480可以包括傳感器裝置，用于檢測燃料箱加油口蓋何時丟失。當這個傳感器指示丟失燃料箱加油口蓋時，公開的方法可以適當地廢除泄漏檢測，因為在燃料箱系統沒有由密封裝置適當地密封時，不能依靠泄漏檢測系統。
[0081]所公開的方法的實施例可以進一步包括將檢測到的泄漏分類為小泄漏或大泄漏的步驟。
[0082]可以通過使用數學非線性指數模型P (t) = Ae_kt+Ct+B中的值A和k來實現這樣的分類/近似。通常，A和k的大數值是大泄漏量的指示，A和k的小數值可以指示小泄漏。可以由受控校準測量來確定A和k的何數值對應于何泄漏量。C和B的值對應于除了泄漏量以外的物理特性，例如在測量階段期間燃料箱中的燃料的蒸發或冷凝和溫度變化。這些影響通常不會對壓力具有作為時間的函數的指數性影響。以此方式，測試變為與燃料的蒸發和溫度變化無關，而這是在用于泄漏檢測的其他方法中常見的問題。
[0083]泄漏量的分類也可以具有燃料箱氣相體積相關性。可以使用燃料高度傳感器或其他方法來測量體積。
[0084]應當注意，可以通過使用預設值的表和表中值的插值來進行借助比較檢測泄漏的方法，從而發現測量的線性或非線性行為。
[0085]可以通過以多項式或表開始，并找到相應的非線性指數模型P(t) = Ae_kt+Ct+B，或者可以通過使用給出與指數模型中A和k參數相同的信息的不同的數學表達式來進行小泄漏或大泄漏的分類。
[0086]應當注意，k系數沿由P(t) = Ae_kt+Ct+B說明的曲線P(t)不改變，因此在曲線上何處，即在測量/計算k系數的哪個時間間隔期間無關緊要，只要瞬變過程沒有顯著影響。
[0087]還應注意，指數狀態和k系數與起始壓力差無關，這表示預定壓力級可以是設定值，或者可以是在超時期間后達到的值，根據本公開內容的泄漏檢測仍有效。
[0088]前文已經說明了本公開內容的原理、實施例和運行模式。但應將本公開內容認為是說明性的，而非限制性的，不應局限于上述的特定實施例。本公開內容的多個實施例的不同特征可以在除了明確說明的組合以外的組合中加以組合。因此應意識到，本領域技術人員在不脫離由以下權利要求書所限定的本公開內容的范圍的情況下，可以在這些實施例中做出改變。
【權利要求】
1.一種用于檢測燃料箱系統中的泄漏的方法(100)，所述方法(100)包括: 在所述燃料箱系統中產生(130)初始壓力； 確定(140)在所述燃料箱系統中的壓力與第一參考壓力之間的壓力差； 通過將所確定的壓力差與線性數據模型和非線性數據模型的至少其中之一相比較來確定(150)線性度量，所述線性度量將所述壓力差的非線性量化為時間的函數；以及 基于所述線性度量來檢測(170)所述燃料箱系統中的泄露，其中，時間的非線性壓力差函數表示所述燃料箱系統中的泄漏。
2.根據權利要求1所述的方法(100)，進一步包括: 設定(110)第一參考壓力值； 設定(115)第二參考壓力值； 設定(120)參考時間間隔； 在從產生(130)初始壓力的時間起經過了所述參考時間間隔之后，確定(160)所述壓力差的逼近極限值；以及 如果所述線性度量指示所測量的壓力差為時間的非線性函數，并且所述逼近極限值被計算為與所述第二參考壓力的距離在預定距離內，則檢測(175)到燃料箱系統中的泄漏。
3.根據權利要求1或2所述的方法(100)，其中，所述產生(130)的步驟進一步包括在燃料箱系統中產生初始壓力，所述初始壓力高于所述第二參考壓力。
4.根據權利要求1或2所述的方法(100)，其中，所述產生(130)的步驟進一步包括在燃料箱系統中產生初始壓力，所述初始壓力低于所述第二參考壓力。
5.根據權利要求1-4中的任意一項所述的方法(100)，其中，確定(140)壓力差進一步包括重復測量所述燃料系統中的壓力，并將所測量的壓力與所述第一參考壓力相比較，從而確定所述壓力差，以及對所確定的壓力差與相應的測量時間一起進行重復存儲。
6.根據權利要求1-5中的任意一項所述的方法(100)，其中，確定(150)線性度量包括以下步驟:將非線性數據模型與所測量的壓力差數據相適配，并評估在所適配的非線性數據模型與所監控的壓力差數據之間的相似性，從而將所監控的壓力數據的所述非線性確定為時間的函數。
7.根據權利要求6所述的方法(100)，其中，確定(150)線性度量進一步包括:將線性數據模型與所監控的壓力差數據相適配，以及選擇顯示了與所監控的壓力差數據最接近的相似性的所述線性模型或所述非線性模型，從而將所監控的壓力數據的非線性量化為時間的函數。
8.根據權利要求6或7所述的方法(100)，其中，將所述線性數據模型或所述非線性數據模型與所監控的壓力差數據的子集相適配，所述子集是借助預定開始和結束時刻的時間窗口來選擇的。
9.根據權利要求7或8所述的方法(100)，其中，所述非線性模型是壓力P(t)隨時間t的指數模型或是預定程度的仿射多項式模型，其中，所述指數模型包括參數A、B、C和k并滿足P(t) = Ae_kt+Ct+B，所述仿射多項式模型包括描述多項式函數的系數的參數。
10.根據權利要求6-9中的任意一項所述的方法(100)，其中，對數據模型進行適配包括適配的最小二乘法，并且其中，選擇包括基于所述線性模型和所述非線性模型的剩余最小二乘誤差而進行選擇。
11.一種用于對燃料箱系統(310)中的泄漏進行檢測的泄漏檢測系統(300)，所述泄漏檢測系統(300)包括控制單元(340)，所述控制單元被配置為隨時間來確定并記錄在所述燃料箱系統(310)中產生的壓力與第一參考壓力之間的壓力差， 所述泄漏檢測系統的特征在于: 所述控制單元(340)適用于確定線性度量和相對于第二壓力的逼近極限值，所述線性度量指示所監控的壓力差是否在本質上是與時間的非線性函數相對的時間的線性函數，所述逼近極限值表示在從所述燃料箱系統(310)中的壓力產生起經過了參考時間間隔之后的所述燃料箱系統(310)的穩定狀態壓力，所述穩定狀態壓力表明隨時間沒有顯著的壓力變化，并且其中，所述控制單元(340)適用于如果所述線性度量指示所確定的壓力差是時間的非線性函數且所述逼近極限值與第二參考壓力的距離在預定距離內，則檢測到燃料泄漏。
12.根據權利要求11所述的泄漏檢測系統(300)，其中，所述控制單元(340)進一步適用于調整所述非線性數據模型的參數，以與所測量的壓力差數據相適配，且還適用于通過計算在所測量的壓力數據與所調整的非線性數據模型之間的差來確定所述線性度量，且還適用于通過所調整的非線性數據模型的外推來確定所述逼近極限值。
13.根據權利要求12所述的泄漏檢測系統(300)，其中，所述控制單元(340)進一步被布置為調整所述非線性數據模型的參數以使得最小二乘目標函數最小，且被布置為通過所調整的非線性模型相對于所測量的壓力差的所述剩余最小二乘誤差來確定所述線性度量。
14.根據權利要求13所述的泄漏檢測系統(300)，其中，所述控制單元(340)進一步被布置為:如果所監控的壓力差的所確定逼近極限值與所述第二參考壓力的距離在第一預定距離內且所確定的線性度量指示與所監控的壓力差隨時間的線性變化相對的所監控的壓力差隨時間的非線性變化，則檢測到燃料泄漏。
15.根據權利要求13或14所述的泄漏檢測系統(300)，其中，所述控制單元(340)進一步被布置為:如果所測量的壓力差的所確定的逼近極限值與所述第二參考壓力的距離不在第一預定距離內，或者如果所確定的線性度量指示與所測量的壓力差隨時間的非線性變化相對的所測量的壓力差隨時間的線性變化，則驗證了所述燃料系統的完整性。
【文檔編號】G01M3/32GK104141559SQ201410185964
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2013年5月8日
【發明者】J·拉瓦爾, M·福斯貝里 申請人:沃爾沃汽車公司