用于燃料箱系统的泄漏检测系统和方法
【专利摘要】一种用于检测燃料箱系统中的泄漏的方法(100)，包括：在燃料箱系统中产生(130)初始压力，确定(140)在燃料箱系统中的压力与第一参考压力之间的压力差，通过将确定的压力差与线性数据模型和非线性数据模型的至少其中之一相比较来确定(150)线性度量，所述线性度量将所述压力差的非线性量化为时间的函数；以及基于所述线性度量来检测(170)燃料箱系统中的泄露，其中，时间的非线性压力差函数表示燃料箱系统中的泄漏。
【专利说明】用于燃料箱系统的泄漏检测系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料箱系统中的泄漏检测。
【背景技术】
[0002]从车辆的燃料箱系统逸出的燃料蒸汽称为蒸发排放。这种蒸发排放在许多国家中受到管制，对来自车辆的允许蒸发排放量进行了限制。为了确保不出现重大的，即不可允许的，蒸发排放，已经开发了蒸发排放泄漏检测系统，并在车辆中实施，其目的在于检测这种蒸发排放的发生和存在。
[0003]在本文中，在提及车辆的燃料系统，尤其是燃料系统的气相时，会使用短语燃料箱系统。此外，当提及燃料箱系统的绝对或相对压力时，它是提及的燃料箱系统的气相的压力。
[0004]蒸发排放泄漏检测系统包括泵和电机装置及自然真空装置。
[0005]将用于检测泄漏的某些方法设计为在燃料箱系统中产生初始压力。压力可以是过压或负压。在压力产生之后，将用于产生压力的装置关闭，在测试间隔期间测量燃料箱系统中的压力以便借助多于一个预定参考值辨别压力下降还是上升。如果与参考值相比压力下降或上升，就否定燃料箱系统的完整性，即检测到泄漏，否则就确认完整性。使用这个系统的缺点在于难以决定压力中的变化是燃料泄漏或冷凝或蒸发的结果，还是燃料系统中温度变化的结果。因此，测试系统依赖天气条件、箱体积、燃料类型及对燃料的冷凝或蒸发有影响的其他参数。结果，如果必须等待稳定状态条件，该方法就变得非常耗时，做出不正确判断的风险变高，这可以导致制造商的高担保费用或者在没有发现泄漏燃料系统的情况下增大的蒸发排放。
[0006]将某些泵和电机装置设计为通过在燃料箱系统中连续产生压力来检测泄漏。压力可以是过压或负压。在压力产生过程中，在测试间隔期间测量燃料箱系统中的压力，并将其与预定参考值相比较。如果与参考值相比压力下降或上升，就否定燃料箱系统的完整性，即检测到泄漏，否则就确认完整性。使用这个系统的缺点在于难以决定压力中的变化是燃料泄漏还是冷凝或蒸发的结果。因此，测试系统依赖天气条件、箱体积、燃料类型及对燃料的冷凝或蒸发有影响的其他参数。结果，如果必须等待稳定状态条件，该方法就变得非常耗时。
[0007]某些其他泵和电机装置包括参考泄漏装置，经常是具有调整的尺寸的参考孔。然后，用于泄漏检测的方法首先经由大气端口借助参考孔口送向大气泵，同时测量因而产生的压力。随后关闭大气端口，代之以开启通向燃料箱系统的端口。现在栗在燃料箱系统中产生过压或负压，如果这个压力与在通过参考孔泵送时产生的压力相差大于预定量，就否定燃料箱系统的完整性。以此方式，首先借助参考孔将连续泵送操作用于确定参考压力，之后是应用于燃料箱系统的连续泵送操作，以查看这样产生的压力是否符合参考压力，或者是否应否定燃料箱系统的完整性。对于此类装置同样存在冷凝和蒸发的问题。
[0008]所述泵和电机装置的缺点在于必须以恒定速度和预定的连续且恒定的流，即泵流体中没有显著变化，来驱动泵，以便给出可靠的检测结果。同样，不允许通过改变例如运行温度的运行条件而显著影响泵流体。此外，关键的是在不同泵和电机个体、以及在泵和电机的不同版本和型号之间不存在明显制造差异，因为共同的校准值优选地用于所有泵和电机装置。总之，结合泵和电机装置上的硬件要求的连续且恒定流的要求导致泵和电机组件生产成本增大，同样导致更复杂的操作和校准过程。
[0009]自然真空装置在性质上类似于泵和电机装置，除了泄漏检测基于监控在特定运行条件下在燃料箱系统中产生的自然真空。因此自然真空方法不使用泵和电机。示例性地，自然真空方法可以关闭通向大气的电开关阀，并记录由蒸发的变化所导致的燃料箱系统中压力变化，蒸发的变化又是由例如温度的变化所导致的。随后将记录的压力变化与预定参考值相比较，并基于比较结果确定燃料箱系统的完整性。
[0010]为了准确，已知了自然真空装置需要大量的校准工作，因此对于实施和使用是麻烦的。因而，泵和电机系统常常优选于自然真空装置。但如上所述，泵和电机装置成本高，并与以上概述的某些缺点相关联。
[0011]因此，需要低成本的可靠装置来检测燃料箱系统中的泄漏，其适度地基于泵和电机装置，但减小了对泵和电机组件的要求并减小了过程复杂性。
[0012]US7, 004, 013涉及具有无刷电机的蒸发排放泄漏检测系统。
【发明内容】
[0013]本公开内容涉及一种用于检测燃料箱系统中的泄漏的方法和系统，其设法减轻、减小或消除一个或多个本领域中的上述缺陷和缺点的单独一个或它们的任意组合，并提供用于检测燃料箱系统中的泄漏的低成本的可靠装置。
[0014]本公开内容所公开的用于检测燃料箱系统中的泄漏的方法可以包括:设定第一参考压力值的步骤，和在燃料箱系统中产生初始压力的步骤，以及计算或测量在燃料箱系统中的压力与第一参考压力之间的压力差的步骤。所述方法可以进一步包括通过将测量的压力差与线性和非线性数据模型中的至少其中之一相比较来确定线性度量的步骤，所述线性度量将所述压力差的非线性量化为时间的函数。所述方法还可以包括基于所述线性度量检测燃料箱系统中的泄露的步骤，其中，时间的非线性压力差函数表示燃料箱系统中的泄漏。
[0015]因而，本公开内容的特征在于泄漏检测基于在燃料箱系统中的压力与第一参考压力之间的所测量的压力差是否是与是时间的线性函数相对的时间的非线性函数。根据本公开内容，作为时间的函数的所测量的压力差的非线性状态表示燃料系统中的泄漏。因而，可以放宽对泵和电机组件的要求，因为泄漏检测根据的原理不是基于实际初始压力，其在不同测试之间以及在车辆之间可以改变。泄漏检测也不是基于与初始压力的产生有关的特性，只要产生了至少某种程度的初始压力，所述初始压力就能够由具有极大不均匀和不可预测的流等级的增压流来产生。
[0016]如以上指明的，当本文提及燃料箱系统的绝对或相对压力时，它是提及的燃料箱系统的气相的压力。
[0017]应当注意，第一参考压力例如可以是零巴。在此情况下，所述压力差实际上是相对于单位压力测量的燃料箱系统中的绝对压力。因而，在所公开的方法的一些实施例中，所测量的压力差是绝对压力，而在所公开的方法的其他实施例中，所测量的压力差是相对压力，其说明了在燃料箱系统中的压力与参考系统中的压力之间的关系，参考系统例如是大气或不同的单位压力即I巴。
[0018]本公开内容的另一个特征在于在系统中产生在预定压力级的初始压力。预定压力级可以是设定值或者可以是在特定超时期间后达到的值。由于燃料的蒸发或冷凝和/或大的泄漏，有可能在该超时期间内不能达到预定压力级。当满足预定压力级或超时期间时，关闭泵/压缩机。因此，禁用或关闭了用于产生所述压力的装置。此后，监控压力差的时间特性，并将其用于检测泄漏。这不同于基于连续泵送的系统类型。这个区别的结果在于显著减小了对泵和电机硬件、校准和运行过程的要求，因为由于本方法不要求定义良好的连续流，可以在燃料系统中产生过压或负压的任何泵都可以在很少需要或不需校准的情况下与本公开内容一起使用。
[0019]应当注意，指数特性与起始压力差无关，这表示预定压力级可以是设定值，或者可以是在超时期间后达到的值，只要瞬变过程没有明显影响，根据本发明的泄漏检测就仍然有效。
[0020]根据实施例，该方法可以进一步包括设定第二参考压力值以及设定参考时间间隔的步骤。该方法可以进一步包括在从产生初始压力的时间经过了参考时间间隔后确定压力差的逼近极限值的步骤，和如果线性度量指示所测量的压力差为时间的非线性函数，以及逼近极限值与第二参考压力在预定距离内，就检测到燃料箱系统中的泄漏的步骤。
[0021]这样，为了使该方法断言燃料箱系统中的泄漏，即使得燃料箱系统的完整性无效，应满足两个条件。首先，在燃料箱系统中的压力与第二参考压力之间的压力差在作为时间的函数观察时应呈现非线性状态。其次，所测量的压力差应呈现出接近第二参考压力，即呈现出朝向第二参考压力收敛。
[0022]在所公开的方法的实施例中，如果与压力差的测量值的集合或者子集相适配的数学模型在时间上外推时接近第二参考压力，就将所测量的压力差判断为朝向第二参考压力接近或收敛。换句话说，如果所述适配的数学模型朝向第二参考压力收敛，并且压力差的测量值指示与线性趋势相对的非线性趋势，则否定燃料箱系统的完整性。
[0023]以下将进一步详述所述数学模型。
[0024]所公开的方法的这个实施例的好处在于在延长的时间期间中无需进行压力测量，而仅是直到所述数学模型能够以足够的置信度与数据相适配时再进行，例如在测量的大约5分钟之后，因为适配的模型参数可以用于导出在时间上外推的模型的收敛点。这缩短了泄漏检测时间，是本公开内容的好处。
[0025]能够在所公开的方法的一些方面中使用的第二参考压力的示例是大气压力。
[0026]与第二参考压力的所述预定距离在实施例之间会改变，大体上依赖于燃料箱系统。预定距离可以由实验来确定，并按照例如巴的压力单位适当地测量。它在泄漏检测系统运行过程中也可以调整。
[0027]根据实施例，产生的步骤可以进一步包括在燃料箱系统中产生初始压力，其高于第二参考压力。这表示在燃料箱系统中产生过压。如果在燃料箱系统中存在泄漏，就可以预计诸如燃料蒸汽和空气的气体经由泄漏逸出，根据本发明，导致非线性的压力下降。
[0028]根据实施例，产生的步骤可以进一步包括在燃料箱系统中产生初始压力，其低于第二参考压力。在此情况下，在燃料箱系统中产生负压。与产生过压的情况不同，现在可以预计气体经由泄漏进入燃料箱系统中，但根据本发明，可用将压力中相应的上升预计为与线性相对的非线性。
[0029]根据实施例，测量的步骤可以进一步包括重复测量燃料系统中的压力，并将所测量的压力与第一参考压力相比较，从而确定压力差，以及将所确定的压力差与相应的测量时间一起进行重复存储。
[0030]重复测量在此理解为对固定数量的时机的离散测量，或者连续测量并离散采样测量以及存储所采样测量的压力值。以此方式，产生压力差的时间序列，其能够由泄漏检测系统分析并进一步处理。
[0031]根据实施例，确定线性度量的步骤可以包括以下步骤:将非线性数据模型与所测量的压力差数据相适配，评估在适配的非线性数据模型与所监控的压力差数据之间的相似性，从而将监控压力数据的非线性确定为时间的函数。
[0032]在此，术语线性度量应当在广义上被理解，表示能够设想许多不同类型的度量。如上所示，一个方式是将数据模型与测量的压力差数据相适配，并简单地确定在测量数据与从适配的数据模型产生的数据之间的差。用于适配模型的特定方法也可以以许多不同方式进行。
[0033]在模型与测量之间存在大于一些预定阈值的较大差异的情况下，测量数据不能认为与模型类似。因此，在模型是诸如指数模型的非线性模型的情况下，线性度量在大差异的情况下不指示非线性压力差状态。
[0034]根据实施例，确定线性度量的步骤可以进一步包括以下步骤:将线性数据模型与所监控的压力差数据相适配的步骤，以及选择显示了与所监控的压力差数据最接近的相似性的线性模型或非线性模型的步骤，从而将所监控的压力数据的非线性量化为时间的函数。在这个实施例中，比较在所测量的数据与线性和非线性模型之间相似性，做出有利于具有最接近相似性的模型的二元判定(binary decis1n)。这个二元判定可以简化确定非线性的问题，因为无需绝对非线性标准。相反，可以在相对的基础上做出有关于非线性的判定。
[0035]根据实施例，将线性或非线性模型与所监控的压力差数据的子集相适配，所述子集是借助预定开始和结束时刻的时间窗口选择的。这样，在测量数据中可以避免诸如压力差中的瞬变状态的不需要的现象。出现它的原因是由于瞬变效应，本质上是线性的压力差曲线在产生初始压力后的前几秒中可以呈现出严重的非线性状态。
[0036]通常，压力差中的瞬变效应在初始压力产生后出现在燃料箱系统中。瞬变例如是蒸发和冷凝的结果，并在时间上取决于产生压力有多快。如果快速产生压力，瞬变效应就在较长时间期间中出现。在适合于车辆中的燃料箱的系统中，瞬变效应通常不持续长于30秒。此外，大约4到5分钟的监控时间通常足以达到数据模型的适配中所需的置信度。因而，根据实施例，所述时间窗口在瞬变过程不再有影响之后开始，例如在初始压力产生后大约30秒，并在已经收集了足够的数据以确保数据适合于模型时结束，例如在初始压力产生后大约5分钟。因而，避免了初始瞬变效应并限制了测量时间，其之后发起泄漏检测过程。
[0037]根据实施例，非线性模型是压力P(t)随时间t的指数模型，该指数模型包括参数A、B、C 和 k 并满足 P (t) = Ae七+Ct+B。
[0038]根据实施例，非线性模型是压力P(t)随时间t的多项式模型，其参数说明了多项式中项的系数。所述多项式适宜地是仿射多项式。
[0039]根据实施例，非线性模型可以是在由用于系统的实验数据确定的预设值的表中的内插的结果。
[0040]根据实施例，对数据模型进行适配的步骤可以包括适配的最小二乘法，选择的步骤包括基于线性模型和非线性模型的剩余最小二乘误差进行选择。当然，使得样本误差的平方的总和最小的最小二乘法仅是适配的一个选项。可以设想使得其他性能标准最小，包括欧几里得范数、弗罗宾尼斯范数，和各种加权的距离标准，例如加权最小二乘法。
[0041]在将数据模型与测量数据相适配时，可以考虑测量噪声的量和特性。因而，在适配数据模型之前首先对测量数据滤波是有益的，以便抑制测量噪声。
[0042]根据实施例，第一参考压力和第二参考压力都可以对应于大气压力。
[0043]根据实施例，所述方法可以进一步包括:如果所确定的逼近极限值与第二参考压力不在预定距离内，或者如果所确定的线性度量指示所监控的压力差与时间的线性函数相似，就验证燃料箱系统的完整性，所述时间的线性函数与时间的非线性函数相对。
[0044]还公开了用于对燃料箱系统中的泄漏进行检测的泄漏检测系统。泄漏检测系统可以包括用以在燃料箱系统中产生压力的模块，和用以测量燃料箱系统中的压力的模块，以及控制单元，被布置为随着时间过去计算并记录在燃料箱系统中的压力与第一参考压力之间的压力差。控制单元适于确定线性度量和相对于第二压力的逼近极限值。
[0045]如上所述，线性度量指示所测量的压力差是否在本质上是与时间的非线性函数相对的时间的线性函数。
[0046]逼近极限值表示在从燃料箱系统中的压力产生起经过了参考时间间隔之后的燃料系统的稳定状态压力，稳定状态压力由随时间没有显著压力变化来表明。如上所述，在公开的方法的一些方面中，逼近极限值从与燃料箱系统中的压力的测量或者燃料箱系统中的压力的测量的子集相适配的数学模型导出。在所公开的方法的一些实施例中，在结束了压力测量之后计算逼近极限值。
[0047]控制单元适用于如果线性度量指示所测量的压力差是时间的非线性函数，且逼近极限值与第二参考压力的距离在预定距离内，就检测到燃料泄漏。
[0048]在实施例中，逼近极限值可以理解为可能的最低能量状态。例如，如果产生的压力是过压，并且在燃料箱系统中的某处存在泄漏，就可以预计系统中的压力会收敛到燃料箱系统周围的气体的压力，其可以是大气压力。此外，如上所述，泄漏情况下的压力差中的变化可以预计为时间的非线性函数，所述时间的非线性函数与时间的线性函数相对。
[0049]根据实施例，控制单元进一步适于调整非线性数据模型的参数，以与测量的压力差数据相适配，还适用于通过计算在所测量的压力数据与调整的非线性数据模型之间的差来确定线性度量。
[0050]根据实施例，控制单元进一步被布置为调整非线性数据模型的参数，以使得最小二乘目标函数最小，并被布置为通过调整的非线性模型相对于所测量的压力差的剩余最小二乘误差来确定线性度量。或者，在实施例中，控制单元可以使用加权形式的最小二乘数据适配，例如加权的最小二乘法。
[0051]根据实施例，控制单元进一步被布置为:如果所监控的压力差的所确定的逼近极限值与第二参考压力的距离在第一预定距离内且所确定的线性度量指示与监控压力差随时间的线性变化相对的监控压力差随时间的非线性变化，就检测到燃料泄漏。
[0052]根据实施例，控制单元进一步被布置为:如果所测量的压力差的所确定的逼近极限值与第二参考压力的距离不在第一预定距离内，或者如果所确定的线性度量指示与监控压力差随时间的非线性变化相对的测量压力差随时间的线性变化，就验证燃料系统的完整性。
[0053]根据实施例，用以产生压力的模块包括由电机驱动的泵。也可以设想其他压力产生模块，例如使用抽气机以便在燃料箱系统中产生负压，或者使用所谓的自然真空法以在燃料箱系统中产生负压。
[0054]本文进一步公开了适用于车辆中的包括泄漏检测的燃料系统。经由第一控制阀将燃料系统连接到大气。燃料系统可以包括燃料箱，其连接到一个单个传感器单元或者包括多个传感器单元的装置。传感器单元或传感器单元装置被布置为测量燃料系统中的压力，并将所测量的压力传送到控制单元。燃料系统可以进一步包括由电机驱动的泵。经由泵的第一端口将泵连接到燃料箱，即流体连通，泵进一步包括第二端口，其经由第二控制阀了解答大气。将泵布置为在燃料系统中产生相对于大气压力的压力差。
[0055]控制单元适于确定燃料系统中相对于大气压力的压力的线性度量和逼近极限值。如上所述，线性度量指示所监控的压力差是否在本质上是与时间的非线性函数相对的时间的线性函数。逼近极限值指示燃料系统的稳定状态压力，所述稳定状态压力由随时间没有显著压力变化来表明。控制单元适于基于所述确定的线性度量和逼近极限值来检测燃料泄漏。燃料系统进一步包括滤罐，布置在泵的第一端口与燃料箱之间。因而在本公开内容的某些实施例中，从泵到燃料箱的输入或者从燃料箱到泵的输出都经过所述滤罐。将滤罐(canister)布置为捕获并存储来自燃料箱的燃料的蒸发排放。滤罐进一步连接到放气阀，以有助于排除从滤罐所捕获的蒸发排放。
[0056]可以通过从瞬变过程不再具有显著影响的起始点到可以见到或分析朝向第二参考值的渐进状态的结束点进行测量来实施根据本公开内容的方法和系统。可以通过从瞬变过程不再具有显著影响的起始点进行测量，随后计算可以分析朝向第二参考值的渐进状态的结束点来可替换地实施根据本公开内容的方法和系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0057]以下将参考附图更详细地说明本发明，在附图中:
[0058]图1显示了本公开内容的方法的流程图，以及
[0059]图2a显示了呈现多条压力差曲线的第一曲线图，以及
[0060]图2b显示了呈现多条压力差曲线的第二曲线图，以及
[0061]图3显示了本公开内容的第一燃料箱系统，以及
[0062]图4显示了本公开内容的第二燃料箱系统。
【具体实施方式】
[0063]按照需要本文公开了详细实施例。但应当理解，公开的实施例仅仅是示例性的，可以使用多种以及可替换的形式。包括了实施例以便解释本公开内容的原理，而并非限制其范围，其范围由所附权利要求书来限定。来自两个或多个实施例的细节可以彼此组合。附图不一定是按照比例的。在本说明通篇中相似的附图标记指代相似的要素。一些特征可以被放大或缩小以显示特定组件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应理解为是限制性的，而仅仅作为用于教导本领域技术人员的典型基础。本文使用的术语仅是出于说明特定实施例的目的，并非旨在限制本公开内容。
[0064]图1显示了本公开内容的方法100的流程图。如上所述的，该方法可以包括设定第一参考压力值的步骤110，和设定第二参考压力值的步骤115，以及设定参考时间间隔的步骤120。在设定参考值之后，在方法100的步骤130中在燃料箱系统中产生初始压力。方法100可以进一步包括测量在燃料箱系统与第一参考压力之间的压力差的步骤。实施例中的方法100还可以包括确定线性度量的步骤150，和确定逼近极限值的步骤160。方法100可以进一步包括基于所述线性度量检测燃料箱系统中的泄漏的步骤170。根据实施例，如果线性度量指示时间的非线性压力差函数，且所测量的压力差的逼近极限值接近于第二参考压力值，则方法100就检测到泄漏。
[0065]如上所述的，当本文提及燃料箱系统的绝对或相对压力时，它是提及的燃料箱系统的气相的压力。
[0066]图2a显示了呈现多个压力差曲线230、250、251、260的曲线图。在x轴上显示时间，在y轴上显示压力。时间和压力的单位可以是秒和巴，但也可以是其他单位。显示了两个示例性数据模型，线性数据模型210和非线性数据模型215，二者都是时间t的函数。线性数据模型210具有两个参数，它们在将模型与一些测量数据相适配时加以调整。线性模型的两个参数是说明模型偏差的B和说明随时间的变化率的C。非线性数据模型215是指数数据模型，具有四个参数A、B、C和k。在将模型与测量数据相适配时调整即确定这四个参数。图2a还显示了时间的四个函数。参考压力220显示为直线，在此指示是大气压力atm。显示了第一非线性压力差曲线230，其逼近参考压力曲线220，表示在经过了一段时间后，它呈现出收敛到参考曲线220的距离240内。显示了第二非线性曲线250，它没有呈现出朝向参考曲线220收敛。此外，显示了线性曲线260。
[0067]假定图2a中的y轴表示在由箭头所示的方向上增大压力，压力差曲线230、250、260全都随时间经过而下降。在此情况下产生的初始压力相对于参考压力曲线是过压。
[0068]图2b与图2a相反，显示了多个压力差曲线，其随时间经过而上升，假定图2b中的y轴表示在由箭头所示的方向上增大压力。在此情况下产生的初始压力相对于参考压力曲线是负压。
[0069]根据实施例，图2a和图2b中所示的压力差曲线表示外推的数学模型，其与燃料箱系统中的压力差的测量相适配。因而，在实际收敛时刻之前，可以辨别曲线的收敛点。
[0070]压力差曲线250和251都呈现出明显的非线性趋势，但都没有朝向参考压力200收敛，从而不指示燃料箱系统中的泄漏，它们可以由燃料箱系统中的蒸发现象和燃料箱系统中的冷凝现象所导致。可以预料燃料箱系统中的蒸发现象导致高于参考压力的稳定状态压力，而燃料箱系统中的冷凝现象导致了低于参考压力的压力差。
[0071]根据本公开内容，曲线260不指示泄漏，因为它呈现为时间的线性函数。曲线250是非线性的，因此它指示泄漏。但它没有呈现出朝向由曲线220定义的参考压力级收敛，因此在实施例中不会断言泄漏。但同时曲线230呈现出非线性，因为它收敛到参考压力曲线220的预定距离240内。因此，系统将检测到泄漏。
[0072]图3显示了本公开内容的第一燃料系统300，其被布置为检测燃料箱系统中的泄漏。系统300包括燃料箱系统310，实施例中的该燃料箱系统310至少包括燃料箱。传感器330布置为连接到燃料箱系统310。将传感器布置为测量测量燃料箱系统310的压力，因此它与燃料箱系统310流体连通。控制单元340连接到传感器单元330。系统300进一步包括用于压力产生的模块320，该模块320与燃料箱系统310流体连通。
[0073]图4显示了本公开内容的第二燃料系统400，其被布置为检测燃料箱系统中的泄漏。系统400可以包括燃料箱410，与压力传感器单元420流体连通。压力传感器单元420连接到控制单元340，控制单元被布置为处理来自压力传感器单元420的压力测量数据。燃料箱410还与滤罐430流体连通。在实施例中，在燃料箱410与滤罐430之间的流体连通经由压力传感器420，但其他压力传感器装置也可以。滤罐430进一步与放气阀装置435流体连通，用于排除滤罐430的内容物。在本发明的实施例中，滤罐430和放气阀435是所谓的蒸发排放控制系统的部分。
[0074]燃料箱系统进一步包括管道，经由第一控制阀440连接到大气441。将这个管道布置为有助于燃料箱系统从大气进气或向大气排气。
[0075]燃料箱410进一步与泵452流体连通，所述泵被布置为由电机470驱动。在燃料箱410与泵450之间的流体连通经由压力传感器420和滤罐430的任意一个或者压力传感器420和滤罐430 二者。泵可以包括通向燃料箱系统的第一端口 451，和通向大气461的第二阀452。第二控制阀460设置在泵452与大气461之间。
[0076]应当注意，图3和图4中仅显示了单一传感器单元，但多个传感器单元也是可以的。此外，在实施例中多个协作控制单元也是可以的。
[0077]还应注意，在实施例之间可以改变控制阀的设置和布置。因而，在实施例中，控制阀460放置在泵450之后，即在泵450与燃料箱410之间。此外，在实施例中，控制阀460可以包括单向阀。
[0078]压力传感器单元420的位置在实施例之间也可以改变，该压力传感器420在图4中显示为位于燃料箱419与滤罐430之间。在实施例中，压力传感器单元420可以连接在燃料系统气相中的任何位置，只要可以借助压力传感器单元420确定燃料箱系统气相的压力。例如，在实施例中，压力传感器单元420可以位于滤罐430与泵450之间。
[0079]图4进一步显示了燃料箱加油口装置480。显然，在没有燃料箱盖或其他密封装置存在且适于密封燃料箱系统时，借助公开的方法可以检测到泄漏。因此，公开的方法也可以用于检测丢失的燃料箱盖或类似的密封装置。在检测到丢失的例如燃料箱盖的燃料箱密封装置之后，能够产生指示该事实的警告。
[0080]在实施例中，燃料箱加油口装置480可以包括传感器装置，用于检测燃料箱加油口盖何时丢失。当这个传感器指示丢失燃料箱加油口盖时，公开的方法可以适当地废除泄漏检测，因为在燃料箱系统没有由密封装置适当地密封时，不能依靠泄漏检测系统。
[0081]所公开的方法的实施例可以进一步包括将检测到的泄漏分类为小泄漏或大泄漏的步骤。
[0082]可以通过使用数学非线性指数模型P (t) = Ae_kt+Ct+B中的值A和k来实现这样的分类/近似。通常，A和k的大数值是大泄漏量的指示，A和k的小数值可以指示小泄漏。可以由受控校准测量来确定A和k的何数值对应于何泄漏量。C和B的值对应于除了泄漏量以外的物理特性，例如在测量阶段期间燃料箱中的燃料的蒸发或冷凝和温度变化。这些影响通常不会对压力具有作为时间的函数的指数性影响。以此方式，测试变为与燃料的蒸发和温度变化无关，而这是在用于泄漏检测的其他方法中常见的问题。
[0083]泄漏量的分类也可以具有燃料箱气相体积相关性。可以使用燃料高度传感器或其他方法来测量体积。
[0084]应当注意，可以通过使用预设值的表和表中值的插值来进行借助比较检测泄漏的方法，从而发现测量的线性或非线性行为。
[0085]可以通过以多项式或表开始，并找到相应的非线性指数模型P(t) = Ae_kt+Ct+B，或者可以通过使用给出与指数模型中A和k参数相同的信息的不同的数学表达式来进行小泄漏或大泄漏的分类。
[0086]应当注意，k系数沿由P(t) = Ae_kt+Ct+B说明的曲线P(t)不改变，因此在曲线上何处，即在测量/计算k系数的哪个时间间隔期间无关紧要，只要瞬变过程没有显著影响。
[0087]还应注意，指数状态和k系数与起始压力差无关，这表示预定压力级可以是设定值，或者可以是在超时期间后达到的值，根据本公开内容的泄漏检测仍有效。
[0088]前文已经说明了本公开内容的原理、实施例和运行模式。但应将本公开内容认为是说明性的，而非限制性的，不应局限于上述的特定实施例。本公开内容的多个实施例的不同特征可以在除了明确说明的组合以外的组合中加以组合。因此应意识到，本领域技术人员在不脱离由以下权利要求书所限定的本公开内容的范围的情况下，可以在这些实施例中做出改变。
【权利要求】
1.一种用于检测燃料箱系统中的泄漏的方法(100)，所述方法(100)包括: 在所述燃料箱系统中产生(130)初始压力； 确定(140)在所述燃料箱系统中的压力与第一参考压力之间的压力差； 通过将所确定的压力差与线性数据模型和非线性数据模型的至少其中之一相比较来确定(150)线性度量，所述线性度量将所述压力差的非线性量化为时间的函数；以及 基于所述线性度量来检测(170)所述燃料箱系统中的泄露，其中，时间的非线性压力差函数表示所述燃料箱系统中的泄漏。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，进一步包括: 设定(110)第一参考压力值； 设定(115)第二参考压力值； 设定(120)参考时间间隔； 在从产生(130)初始压力的时间起经过了所述参考时间间隔之后，确定(160)所述压力差的逼近极限值；以及 如果所述线性度量指示所测量的压力差为时间的非线性函数，并且所述逼近极限值被计算为与所述第二参考压力的距离在预定距离内，则检测(175)到燃料箱系统中的泄漏。
3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其中，所述产生(130)的步骤进一步包括在燃料箱系统中产生初始压力，所述初始压力高于所述第二参考压力。
4.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其中，所述产生(130)的步骤进一步包括在燃料箱系统中产生初始压力，所述初始压力低于所述第二参考压力。
5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的方法(100)，其中，确定(140)压力差进一步包括重复测量所述燃料系统中的压力，并将所测量的压力与所述第一参考压力相比较，从而确定所述压力差，以及对所确定的压力差与相应的测量时间一起进行重复存储。
6.根据权利要求1-5中的任意一项所述的方法(100)，其中，确定(150)线性度量包括以下步骤:将非线性数据模型与所测量的压力差数据相适配，并评估在所适配的非线性数据模型与所监控的压力差数据之间的相似性，从而将所监控的压力数据的所述非线性确定为时间的函数。
7.根据权利要求6所述的方法(100)，其中，确定(150)线性度量进一步包括:将线性数据模型与所监控的压力差数据相适配，以及选择显示了与所监控的压力差数据最接近的相似性的所述线性模型或所述非线性模型，从而将所监控的压力数据的非线性量化为时间的函数。
8.根据权利要求6或7所述的方法(100)，其中，将所述线性数据模型或所述非线性数据模型与所监控的压力差数据的子集相适配，所述子集是借助预定开始和结束时刻的时间窗口来选择的。
9.根据权利要求7或8所述的方法(100)，其中，所述非线性模型是压力P(t)随时间t的指数模型或是预定程度的仿射多项式模型，其中，所述指数模型包括参数A、B、C和k并满足P(t) = Ae_kt+Ct+B，所述仿射多项式模型包括描述多项式函数的系数的参数。
10.根据权利要求6-9中的任意一项所述的方法(100)，其中，对数据模型进行适配包括适配的最小二乘法，并且其中，选择包括基于所述线性模型和所述非线性模型的剩余最小二乘误差而进行选择。
11.一种用于对燃料箱系统(310)中的泄漏进行检测的泄漏检测系统(300)，所述泄漏检测系统(300)包括控制单元(340)，所述控制单元被配置为随时间来确定并记录在所述燃料箱系统(310)中产生的压力与第一参考压力之间的压力差， 所述泄漏检测系统的特征在于: 所述控制单元(340)适用于确定线性度量和相对于第二压力的逼近极限值，所述线性度量指示所监控的压力差是否在本质上是与时间的非线性函数相对的时间的线性函数，所述逼近极限值表示在从所述燃料箱系统(310)中的压力产生起经过了参考时间间隔之后的所述燃料箱系统(310)的稳定状态压力，所述稳定状态压力表明随时间没有显著的压力变化，并且其中，所述控制单元(340)适用于如果所述线性度量指示所确定的压力差是时间的非线性函数且所述逼近极限值与第二参考压力的距离在预定距离内，则检测到燃料泄漏。
12.根据权利要求11所述的泄漏检测系统(300)，其中，所述控制单元(340)进一步适用于调整所述非线性数据模型的参数，以与所测量的压力差数据相适配，且还适用于通过计算在所测量的压力数据与所调整的非线性数据模型之间的差来确定所述线性度量，且还适用于通过所调整的非线性数据模型的外推来确定所述逼近极限值。
13.根据权利要求12所述的泄漏检测系统(300)，其中，所述控制单元(340)进一步被布置为调整所述非线性数据模型的参数以使得最小二乘目标函数最小，且被布置为通过所调整的非线性模型相对于所测量的压力差的所述剩余最小二乘误差来确定所述线性度量。
14.根据权利要求13所述的泄漏检测系统(300)，其中，所述控制单元(340)进一步被布置为:如果所监控的压力差的所确定逼近极限值与所述第二参考压力的距离在第一预定距离内且所确定的线性度量指示与所监控的压力差随时间的线性变化相对的所监控的压力差随时间的非线性变化，则检测到燃料泄漏。
15.根据权利要求13或14所述的泄漏检测系统(300)，其中，所述控制单元(340)进一步被布置为:如果所测量的压力差的所确定的逼近极限值与所述第二参考压力的距离不在第一预定距离内，或者如果所确定的线性度量指示与所测量的压力差随时间的非线性变化相对的所测量的压力差随时间的线性变化，则验证了所述燃料系统的完整性。
【文档编号】G01M3/32GK104141559SQ201410185964
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2013年5月8日
【发明者】J·拉瓦尔, M·福斯贝里 申请人:沃尔沃汽车公司