燃油泄漏診斷的軟件優化

一、國六法規簡介

首先是在燃油系統監測部分： 《GB18352.6-2016輕型汽車排氣污染物排放限值及測量方法 （中國六階段）》修訂了對車載診斷系統的監測項目、閥值及監測條件等技術要求。當車輛出現下列情況時，OBD系統應檢測出蒸發系統故障：

情況一：整個蒸發系統中存在一個或多個泄漏點，這些泄漏點的泄漏量大于或等于直徑為1mm的小孔產生的泄漏量。

情況二：油箱的油箱蓋沒有擰緊或者油箱蓋缺失。

在最小IUPR率方面，要求對蒸發系統的（即1mm泄漏）故障的監測，最小IUPR率為0.26。

分母方面也增加了要求：

（1）分母計數在增加時，應增加整數1，在每個駕駛循環中，分母計數最多只能增加1次。

（2）在一個駕駛循環中，當且僅當滿足下列條件時，每個監測的分母計數都應在10s內增加：

①海拔高度低于2440米，環境溫度大于等于4℃并且小于等于35℃，發動機起動后累計工作時間大于等于600s。

②海拔高度低于2440米，環境溫度大于等于4℃時，車速大于等于40km/h的累計運行時間大于等于300s。

③發動機冷起動時的冷卻液溫度大于等于4℃，但小于等于35℃，且不超過環境溫度7℃。

④海拔高度低于2440米，環境溫度大于等于4℃的條件下，車輛持續怠速運行時間大于等于30s。

二、燃油蒸發泄露診斷基本原理

停車怠速時，先將有油箱抽真空到-15hPa，然后關閉炭罐閥和炭罐通風閥，使油箱處于封閉狀態進行保壓一段時間，一定容積的容器泄露孔越大，壓力的增加就越快。

因此可以通過測量一定時間內油箱真空的衰減梯度來判斷有無泄漏，通過測量不同液位下1MM的真空衰減梯度得到相應液位下的泄露故障閥值。

三、燃油泄露診斷軟件開發目的

原壓力衰減梯度計算原理：壓力衰減梯度=（結束點油箱壓力-起始點的壓力）/保壓時間，所以當起始點和結束點壓力出現波峰或波谷時都會導致壓力衰減梯度計算不準確。

原軟件對怠速停車時油箱壓力穩定性要求較高，項目因油箱結構問題（如下文闡述），在45L液位減速停車時，油箱壓力波動較大且長時間不能穩定下來，導致進入診斷時計算的油箱壓力衰減梯度計算不準，從而存在誤報和漏報1mm泄漏故障風險，本軟件的目的就是為了解決原軟件帶來的這個問題。

因油箱結構扁且長，為縱向布置，因避讓車架橫梁，導致油箱在45L以上液位使被其凹槽分割成兩個空腔，加上縱向布置油箱，車輛在改變運動狀態時，油箱內部的油前后晃動，從而會間隔性擠壓前后空腔，導致壓力出現周期性波動。如下圖所示：

如下示意圖所示，當車輛減速進入怠速停車時，開始診斷時，燃油從E腔經過中間隔斷進入D腔， 使其反復出現震蕩，出現周期性擠壓空間，從而使壓力也出現周期性衰減波動現象。

四、解決方案篩選

針對此問題提出以下解決方案：

方案一：重新開發郵箱，大面積增加防浪板。此時的壓力波動幅值在0.5hpa。

方案二：將壓力傳感器布置在油箱上，此時的壓力波動幅值在1hpa。

方案三：通過軟件算法優化方案，此時的壓力波動幅值接近0hpa。

經過測試，硬件更改方案一和方案二均無法滿足診斷要求。 通過軟件優化，方案三滿足診斷要求。

五、軟件解決方案分析

油箱壓力波動很大且長時間不能穩定下來，這個是油箱結構所決定的，故可以認為此現象是系統固有屬性的表象，具有一定可預知性，根據數據分析， 計算衰減梯度時，正常壓力波動有以下四種情況：

① 壓力波動上行，有明顯的波谷和波峰，且 波動能量出現收斂等特征，故分別識別2 個波峰和2個波谷，并分別求斜率求斜率平均值來進行診斷。

② 壓力波動上行，有明顯的波谷和波峰，且波動能力出現收斂等特征， 但只能分別識別1個波峰和1個波谷，說明油箱液位波動引起的壓力波動能量已經變小，故重新計算起始點C（通過A1和B1計算），再在t3時間段每隔T時間與C點計算一個斜率，在求斜率平均值進行診斷。

③ 壓力波動上行， 無法識別波谷和波峰等特征， 故在t時間無法識別波谷和波峰，在t1 時段每隔T時間與起始點S計算一個斜率， 在求斜率平均值進行診斷。

④ 壓力上行，不存在波動等特征，說明此時液 位波動引起油箱壓力變化能量已經趨于0；故此處處理辦法和3）相同在t1時段每隔T時 間與起始點S計算一個斜率，在求斜率平均值進行診斷。

六、軟件解決方案策略

在計算衰減梯度時：

首先記錄下起始點S的壓力值； 通過算法判斷此階段壓力變化是否是圖1，如果滿足圖1， 并記錄波谷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為表定量）， 則計算A2，A1的斜率和B2，B1的斜率，進行斜率平均值，否 則，結束診斷；

如果壓力變化不滿足圖1，判斷壓力變化是否滿足圖2，如果滿足圖2，并記錄波峰A1和波谷B1的值；如果（A1-B1） /t1（C2為表定量）和t2和t3時間段壓力上行，則重新計算 起始點C=(A1+B1)/2，再在t3時間段每隔T時間與C點計算一個 斜率，在求斜率平均值進行診斷，否則結束診斷；

如果壓力變化不滿足圖2，判斷壓力是否在t時間段是否是 上行的，如果滿足圖3和圖4，則判斷t1時間段壓力是否上行， 如果是，在t1時段每隔T時間與起始點S計算一個斜率，在求斜率平均值進行診斷，否則退出診斷；如果不滿足滿足圖3和圖4，則退出診斷。

七、軟件模型軟件模型主要分為波形識別模塊和梯度計算模塊：

波形識別模塊主要包括：

1、診斷時間記錄模塊；

2、壓力平均值計算模；

3、趨勢預測及浮動帶寬限   值濾波模塊；

4、極值查找模；

5、穩態評估模塊；

6、波峰和波谷記錄模塊；

7、起點識別模塊；

梯度計算模塊：把波形分成三種情況，分別計算小波梯度、中波梯度、大波梯度。

八、仿真結果

趨勢預測及浮動帶寬限值濾波：

紅色線條是上限值； 黃色線條是下限值； 中間藍色線條是濾波后值。

下圖仿真為波峰和波谷識別結果：

九、測試結果

通過統計399組數據測試結果，油箱壓力 梯度和油量的關系如下表所示：

1.縱坐標為壓力梯度

2.橫坐標為油箱油量

3.黃色區域點為 1mm孔壓力梯度

4.紅色區域為無泄漏孔計算的壓力梯度

5.如上圖所示可以明顯區

十、測試過程關鍵問題分析對比

在正常駕駛驗證過程中，油位在43L加裝 1mm泄漏孔時，診斷 過程中人為制造不規 律波動如右圖綠色線條。優化后軟件能夠準確 識別，并把紅色線條置1，放棄此次診斷， 等待合適機會再次診斷。