一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统与流程

本发明涉及汽车燃油控制领域，特别涉及一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统。

背景技术：

环境是人类赖以生存的基础，随着汽车使用量的增加，极大的为人们的出现提供便利，但随之而来就是环境的污染，汽车尾气的排放已成为大气环境的重要污染来源。为此，我国自推行排放法规以来，每阶段排放法规相比上一阶段都会严苛许多。基于最新排放法规对碳罐脱附流量监测做出的强制要求：在无法检测出脱附流量进入发动机时报出故障，并对该诊断有iupr最小诊断率要求。

对于碳罐脱附流量的诊断，现有的技术，在高压脱附管路上安装管道压力传感器，通过管道压力传感器的压力变化，判断管路内脱附流量的大小，这种判断方法虽然比较可靠，但是额外增加传感器，会增加整车的成本，与此同时新增的传感器本身需要设计诊断的策略，也会额外增加软件开发的成本和周期。

技术实现要素：

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统，能够解决现有技术中流量监控需要增加传感器，从而增加成本等问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一方面，本发明提供一种碳罐脱附管路流量诊断方法，所述方法应用于至少包括碳罐控制阀和蒸发泄露监测装置的碳罐脱附管路系统，所述蒸发泄露监测装置包括压力传感器，所述方法包括以下步骤：

当达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取所述碳罐控制阀控制频率，以及碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值；

根据所述碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值，获取与所述碳罐控制阀控制频率相同频率的流量频率信号值；

根据所述流量频率信号值，计算碳罐脱附管路中流量信号幅值；

根据所述流量信号幅值，判断所述流量信号幅值是否超过预设阀值；

当所述流量信号幅值超过预设阀值时，则判断所述碳罐脱附管路正常，当所述流量信号幅值不超过预设阀值时，则判断所述碳罐脱附管路故障。

进一步地，所述碳罐脱附管路包括高压脱附管路和低压脱附管路，其中，

获取碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值为：

获取压力传感器中频率信号值以获取所述高管脱附管路中的初始流量频率信号值，或，

获取进气歧管中流量信号值以获取所述低压脱附管路中的初始流量频率信号值。

进一步地，所述根据所述碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值，获取与所述碳罐控制阀控制频率相同频率的流量频率信号值包括：

通过低通滤波处理和高通滤波处理，获得与所述碳罐控制阀控制频率相同频率的流量频率信号值。

进一步地，所述根据所述流量频率信号值，计算碳罐脱附管路中流量信号幅值包括：

根据所述流量频率信号值，通过傅里叶变换计算预定时间内碳罐脱附管路中的流量信号幅值。

进一步地，所述当碳罐脱附管路流量诊断激活条件包括：

获取车辆工况信息，所述工况信息至少包括以下参数：碳罐控制阀占空比、车辆系统电压、发动机转速、环境温度、碳罐控制阀频率、进气歧管压力、环境压力、发动机转速、碳罐控制阀占空比和断油状态；

当所述工况信息中的每一个参数都达到预设条件时，则到达所述碳罐脱附管路流量诊断激活条件。

另一方面，本发明还提供一种碳罐脱附管路流量诊断系统，用于执行上述所述的一种碳罐脱附管路流量诊断方法，所述系统包括碳罐控制阀和蒸发泄露监测装置，所述蒸发泄露监测装置包括压力传感器，所述系统还包括：

第一判断模块，用于判断是否达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件；

第一获取模块，用于在达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取所述碳罐控制阀控制频率，以及碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值；

第二获取模块，用于根据所述碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值，获取与所述碳罐控制阀控制频率相同频率的流量频率信号值；

计算模块，用于根据所述流量频率信号值，计算碳罐脱附管路中流量信号幅值；

第二判断模块，用于根据所述流量信号幅值，判断所述流量信号幅值是否超过预设阀值；

诊断模块，用于当所述流量信号幅值超过预设阀值时，则判断所述碳罐脱附管路正常，当所述流量信号幅值不超过预设阀值时，则判断所述碳罐脱附管路故障。

进一步地，所述第一获取模块包括：

第一获取单元，用于当达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取所述碳罐控制阀控制频率；

第二获取单元，用于当达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取压力传感器中频率信号值以获取高管脱附管路中的初始流量频率信号值；

第三获取单元，用于当达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取进气歧管中流量信号值以获取低压脱附管路中的初始流量频率信号值。

进一步地，所述第二获取模块包括：

第四获取单元，用于通过低通滤波处理和高通滤波处理，获得与所述碳罐控制阀控制频率相同频率的流量频率信号值。

进一步地，所述计算模块包括：

计算单元，用于根据所述流量频率信号值，通过傅里叶变换计算预定时间内碳罐脱附管路中的流量信号幅值。

进一步地，所述第一判断模块包括：

第五获取单元，用于获取车辆工况信息，所述工况信息至少包括以下参数：碳罐控制阀占空比、车辆系统电压、发动机转速、环境温度、碳罐控制阀频率、进气歧管压力、环境压力、发动机转速、碳罐控制阀占空比和断油状态；

第一判断单元，用于判断所述工况信息中的每一个参数是否达到预设条件，若是，则到达所述碳罐脱附管路流量诊断激活条件。

采用上述技术方案，本发明所述的一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统具有如下有益效果：

1.本发明所述的一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统，基于现有的传感器和执行器完成双路碳罐脱附流量的诊断，无需额外在脱附管路上安装管道压力传感器，节约了整车的成本和空间。

2.本发明所述的一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统，可满足国六排放法规对碳罐诊断流量的需求，可有效的提高诊断信号的质量，减低误判率。

3.本发明所述的一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统，减少因引入新的管路传感器带来的软件开发成本，简化系统结构，满足车辆轻量化的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1本发明所述的碳罐脱附管路的管路图；

图2本发明所述一种碳罐脱附管路流量诊断方法的步骤图；

图3本发明一个实施例中双路碳罐脱附管路流量监控模块框图；

图4本发明一个实施例中碳罐脱附管路流量诊断方法的流程图；

图5本发明所述一种碳罐脱附管路流量诊断系统的结构示意图。

具体实施方式

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的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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

随着国六排放标准的发布，对车辆的尾气排放要求越来越高，最新排放法规对碳罐脱附流量监测做出的强制要求，但对于碳罐脱附流量的诊断，现有技术会在高压脱附管路上安装管道压力传感器，则这会因此额外增加传感器而导致整车的成本增加，通过还会因此熙增的传感器本身需要设计诊断的策略，增加软件开发的成本和周期。

如图1所示，为碳罐管路的管路图，通常会采用两路脱附管路系统。发动机在静态时，燃油箱内的燃油因自身挥发，其蒸汽通过管道进入碳罐内燃油挥发腔，并被活性炭吸附冷凝还原成燃油，多余气体通过碳罐的呼吸口排出。当发动机运行后，进入稳态工况，碳罐电磁阀通电后管路导通，外部新鲜空气从碳罐呼吸口补充进碳罐内部，流经碳罐内部吸收层，与燃油混合形成可燃气体流入发动机进气管，此时碳罐内的活性炭因为发动机的抽吸作用得到逐步还原。流经碳罐电磁阀的脱附流量会有两路选择，一路是经节流阀和高压脱附管路流入增压器的前端，与经空滤进入的新鲜空气混合，再经增压器、中冷、节气门和进气歧管流入气缸参与燃烧，燃烧完成经排歧管排出；二路是经节流阀和低压脱附管路流入节气门的前端，与主气路混合，经进气歧管流入气缸参与燃烧，燃烧后经排气管排出。两路脱附管路的选择主要取决于进气歧管的压力与环境压力的压力差。当歧管压力小于环境压力时，发动机处于非增压状态，碳罐脱附流量选择为低压脱附管路，即上述中的二路，冲洗的动力来自节气门前后的压差；当歧管压力大于环境压力时，发动机处于增压状态，碳罐冲洗管路选择高压脱附管路，即上述中的一路，主要利用压缩机前的真空。对于高压脱附管路，由于压气机前端的真空度较小，导致高压脱附管路脱附的流量也很小。为了增大这一路的流量，在这段管路中加入一个文丘里管，文丘里管的b端取中冷后的增压气体，文丘里管的a端接高压脱附碳罐流量，文丘里管的c端接增压器的前端，由于文丘里管的特性，b端的脱附流量流速低，c端的脱附流量流速高，会产生低压吸附a端输出的高压脱附流量，从而加快脱附流量进入增压器的前端。

由于国六排放标准的发布，符合国六标准的车辆必须要安装蒸发泄露监测装置(evaporativeleakcheckingmodule，简称elcm)，所述蒸发泄露监测装置可以满足国六法规中对燃油蒸发泄露诊断的需求，蒸发泄漏监测模块(elcm)主要由真空泵、电机、电磁换向阀、压力传感器和节流孔组成。当elcm电磁换向阀不通电时(常态)，大气与碳罐呼吸口接通，elcm内压力传感器可用于管道压力测量，所使用的碳罐控制阀为开关阀，控制频率f，碳罐脱附流量流入进气歧管，相当于频率f的信号作用进气歧管压力信号。

通过上述原理本说明书一个实施例提供一种碳罐脱附管路流量诊断方法，应用于至少包括碳罐控制阀和蒸发泄露监测装置的碳罐脱附管路系统，所述蒸发泄露监测装置包括压力传感器，如图2所示，所述方法包括以下步骤：

s1：当达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取所述碳罐控制阀控制频率，以及碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值；

所述碳罐脱附管路的激活受到车辆的工况信息来确定的，具体地，至少包括以下参数：碳罐控制阀占空比、车辆系统电压、发动机转速、环境温度、碳罐控制阀频率、进气歧管压力、环境压力、发动机转速、碳罐控制阀占空比和断油状态；当所述工况信息中的每一个参数都达到预设条件时，则到达所述碳罐脱附管路流量诊断激活条件；

在一些实施例中，由于双路碳罐管路的设计，所述激活条件可以包括初始条件和基本条件，其中初始条件时判断碳罐系统是否达到工作状态，而所述基本条件是判断选择高压碳罐管路诊断还是低压碳罐管路诊断，具体地，所述初始条件的判断与碳罐控制阀占空比、系统电压、发动机转速、环境温度和碳罐控制阀频率相关，所述基本条件的判断与进气歧管压力、环境压力、发动机转速、碳罐控制阀占空比、断油标志相关。根据不同的车型和工况信息选择的预设参数也都不一样。

在所述激活条件满足时，所述碳罐控制阀作为开关阀，通过其开关的频率确定其控制频率，通过其满足的激活条件，来确定是高压脱附管路的诊断还是低压脱附管路的诊断，当是高压脱附管路的诊断时，则需要获取elcm中压力传感器中频率信号作为所述高管脱附管路中的初始流量频率信号值；当时低压脱附管路的诊断时，则需要获取进气歧管中流量信号值作为获取所述低压脱附管路中的初始流量频率信号值。

s2：根据所述碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值，获取与所述碳罐控制阀控制频率相同频率的流量频率信号值；

由于获取初始流量频率信号值中还包含着其他信号，比如进气阀开启关闭信号，因此需要对初始流量频率信号值进行筛选，去除其他信号，可以通过滤波处理初始流量频率信号值，得到与所述碳罐控制阀控制频率相同频率的流量频率信号值，具体地，可以通过滤波器进行高通滤波和低通滤波处理。

s3：根据所述流量频率信号值，计算碳罐脱附管路中流量信号幅值；

在本实施例中，可以通过傅里叶变换原理得到，傅里叶变换表示能将满足一定条件的时间域函数表示成三角函数(正弦或余弦函数)或者它们积分的线性组合。因此可以将所述流量频率信号值通过傅里叶变换转化成可视化的流量信号幅值。具体的原理包括：

记傅里叶幅值xk，频率为k，离散傅里叶变换区间长度为n，虚数单位为i，采样点的数量为n，变换公式可描述为：

基于欧拉公式变换：

即离散傅里叶变换可描述为：

公式(3)中的实部rex[n]和虚部imx[n]可描述为：

在获得所述rex[n]和虚部imx[n]的基础上，可以获得在预定时间内的流量信号幅值。

s4：根据所述流量信号幅值，判断所述流量信号幅值是否超过预设阀值；

为了更好的显示流量信号幅值的真实值，可以获得在预定采样周期内的流量信号幅值的均值作为参考，和预设阀值进行比较，其中高压脱附管路诊断和低压脱附管路诊断的预设阀值不同，根据不同的工况信息决定。

s5：当所述流量信号幅值超过预设阀值时，则判断所述碳罐脱附管路正常，当所述流量信号幅值不超过预设阀值时，则判断所述碳罐脱附管路故障。

在上述一种碳罐脱附管理流量诊断方法的基础上，本说明书的一个实施例还提供一种碳罐脱附管理流量诊断系统，所述系统包括碳罐控制阀和蒸发泄露监测装置，所述蒸发泄露监测装置包括压力传感器，如图5所示，所述系统还包括：

第一判断模块，用于判断是否达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件；

第一获取模块，用于在达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取所述碳罐控制阀控制频率，以及碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值；

第二获取模块，用于根据所述碳罐脱附管路中的初始流量频率信号值，获取与所述碳罐控制阀控制频率相同频率的流量频率信号值；

计算模块，用于根据所述流量频率信号值，计算碳罐脱附管路中流量信号幅值；

第二判断模块，用于根据所述流量信号幅值，判断所述流量信号幅值是否超过预设阀值；

诊断模块，用于当所述流量信号幅值超过预设阀值时，则判断所述碳罐脱附管路正常，当所述流量信号幅值不超过预设阀值时，则判断所述碳罐脱附管路故障。

在一些实施例中，所述第一获取模块包括：

第一获取单元，用于当达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取所述碳罐控制阀控制频率；

第二获取单元，用于当达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取压力传感器中频率信号值以获取高管脱附管路中的初始流量频率信号值；

第三获取单元，用于当达到碳罐脱附管路流量诊断激活条件时，获取进气歧管中流量信号值以获取低压脱附管路中的初始流量频率信号值。

在一些实施例中，所述第二获取模块包括：

第四获取单元，用于通过低通滤波处理和高通滤波处理，获得与所述碳罐控制阀控制频率相同频率的流量频率信号值。

在一些实施例中，所述计算模块包括：

计算单元，用于根据所述流量频率信号值，通过傅里叶变换计算预定时间内碳罐脱附管路中的流量信号幅值。

在一些实施例中，所述第一判断模块包括：

第五获取单元，用于获取车辆工况信息，所述工况信息至少包括以下参数：碳罐控制阀占空比、车辆系统电压、发动机转速、环境温度、碳罐控制阀频率、进气歧管压力、环境压力、发动机转速、碳罐控制阀占空比和断油状态；

第一判断单元，用于判断所述工况信息中的每一个参数是否达到预设条件，若是，则到达所述碳罐脱附管路流量诊断激活条件。

如本文中使用的“模块”及“单元”包括但不限于存储指令的非暂态计算机可读介质、在机器上执行的指令、硬件、固件、在机器上执行的软件、和/或用于执行(一个或多个)功能或(一个或多个)动作和/或引起来自另一模块或单元、方法和/或系统的功能或动作的每一个的组合。模块或单元还可以包括逻辑、软件控制的微处理器、离散逻辑电路、模拟电路、数字电路、编程逻辑器件、包含执行指令的存储器设备、逻辑门、门的组合和/或其他电路组件。多个模块或单元可以组合成一个模块或单元，并且单个模块或单元可以分布在多个模块或单元之间。

示例性地，如图3到图4所示，为本说明书所述方法的一个具体示例：

蒸发泄漏监测模块(elcm)主要用于管路泄漏诊断。当elcm电磁换向阀不通电时(常态)，大气与碳罐呼吸口接通，其内压力传感器可用于管道压力测量。所使用的碳罐控制阀为开关阀，控制频率f＝10hz，碳罐脱附流量流入进气歧管，相当于10hz的信号作用进气歧管压力信号，对于低压脱附管路，通过傅里叶变换分离进气歧管压力中的f＝10hz信号，可有效监控管理中的低压脱附流量；对于高压脱附管路，通过傅里叶变换分离elcm压力传感器中f＝10hz的压力信号，可有效监控管理中的高压脱附流量。

首先，进行激活条件的判断，包括初始条件判断和基本条件判断

步骤1：初始条件判断，与碳罐控制阀占空比、系统电压、发动机转速、环境温度和碳罐控制阀频率相关；

优选实施例初始条件：

a.碳罐控制阀占空比>0；

b.系统电压控制在10v～16v；

c.发动机转速>500rpm；

d.环境温度>-10degc；

e.控制频率＝10hz，且无明显波动；

步骤2：基本条件判断，高压或低压脱附管路触发条件均与进气歧管压力、环境压力、发动机转速、碳罐控制阀占空比、断油状态相关；

优选实施例低压脱附管路触发条件为：

a.15kpa<进气歧管压力<环境压力(标况下为101kpa)；

b.发动机转速<3000rpm；

c.75％>碳罐控制阀占空比>25％；

d.发动机无断油；

优选实施例高压脱附管路触发条件为：

a.进气歧管压力>环境压力(标况下为101kpa)；

b.发动机转速<6000rpm；

c.75％>碳罐控制阀占空比>25％；

d.发动机无断油；

步骤3：进行滤波处理：

针对高压脱附管路：elcm压力低通滤波处理，采用低通滤波器去除elcm中压力传感器信号中频率f＝10hz以上的高频信号；elcm压力高通滤波处理，采用高通滤波器去除elcm中压力传感器信号中频率f＝10hz以下的低频信号；

针对低压脱附管路：进气歧管压力低通滤波处理，采用低通滤波器去除进气歧管压力信号中频率f＝10hz以上的高频信号；进气歧管压力高通滤波处理，采用高通滤波器去除进气歧管压力信号中频率f＝10hz以下的低频信号；

需要说明的是，在一些其他的实施例中，步骤3可以放在所述步骤1和步骤2之前，这也在本申请技术方案的保护范围内。

步骤4：傅里叶变换估算脱附管路幅值：通过傅里叶变换可将碳罐脱附管路时域信号转化到频率信号进行处理，可准确的估测到该信号的幅值和相位变化。提高诊断信号的质量，降低误判率傅里叶变换表示能将满足一定条件的时间域函数表示成三角函数(正弦或余弦函数)或者它们积分的线性组合。记傅里叶幅值xk，频率为k，离散傅里叶变换区间长度为n，虚数单位为i，采样点的数量为n，变换公式可描述为：

基于欧拉公式变换：

即离散傅里叶变换可描述为：

公式(3)中的实部rex[n]和虚部imx[n]可描述为：

采用傅里叶变换计算预定时间内的信号幅值，基于公式(4)，对于高压或低压脱附管路具体的实施可描述为：

1)傅里叶变换计数，定采样周期为ts1＝10ms，第n＝n0(n0>0)个采样周期，正弦函数的计数cntsin1[n0]可描述为：

cntsin1[n0]＝cntsin1[n0-1]+10(5)

结合公式(5)，碳罐控制阀的采样频率f＝10khz，第n＝n0(n0>0)个采样周期余弦函数的计数cntcos1[n0]可描述为：

2)产生正弦信号。当进气歧管压力p1＝p10小于环境压力，第n＝n0(n0>1)个采样周期，高压或低压脱附管路离散傅里叶变换的实部rex1[n0]和虚部imx1[n0]可描述为：

将(6)带入(7)，(7)式又可描述为：

3)傅里叶变换积分，主要计算一段时间，傅里叶变换实部和虚部的积分值。设定积分的时长为h1＝0.6s，基于采样周期ts1＝10ms，则累计的次数为nt1＝h1/ts1＝60次，第n＝n0(nt1>n0>0)个采样周期，对于高压或低压脱附管路离散傅里叶变换的累计实部integrex1和虚部integimx1可描述为:

4)高压或低压脱附管路碳罐流量幅值计算，基于低压脱附管路离散傅里叶变换的累计实部integrex1和虚部integimx1值，在nt1＝60次数内，进气歧管压力信号幅值amp1可描述为：

步骤5：均值信号幅值与阀值比较。累计mt1＝10次高压或低压脱附管路傅里叶信号幅值之和，则傅里叶均值信号幅值meanamp1可描述为：

诊断判断。当均值信号幅值meanamp1大于设定的阀值p1limit＝0.1kpa，表征高压或低压脱附管路有流量，管路无脱落，判定为正常；当均值信号幅值meanamp1小于设定的阀值p1limit＝0.1kpa，表征高压或低压脱附管路无流量，判定为故障。

在上述提供的一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统的基础上，本说明书的一个实施例还提供一种车辆，所述车辆设置上述提供的方法，并通过上述提供的诊断方法进行碳罐脱附管路流量的诊断。

通过上述提供的一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统可以取得如下有益效果：

1)本发明所述的一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统，基于现有的传感器和执行器完成双路碳罐脱附流量的诊断，无需额外在脱附管路上安装管道压力传感器，节约了节约了整车的成本和空间。

2)本发明所述的一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统，可满足国六排放法规对碳罐诊断流量的需求，可有效的提高诊断信号的质量，减低误判率。

3)本发明所述的一种碳罐脱附管路流量诊断方法和系统，减少因引入新的管路传感器带来的软件开发成本，简化系统结构，满足车辆轻量化的需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。