用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置及诊断方法

摘要

本发明公开了一种用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置及诊断方法，包括燃油箱、炭罐、增压系统、超声波传感器组、压力传感器组和电控模块，所述燃油箱通过管道与炭罐连通，所述增压系统通过炭罐与燃油箱内部连通；所述超声波传感器组分布在燃油箱的外表面，所述压力传感器组位于燃油蒸发系统管道中，所述电控模块分别与超声波传感器组、压力传感器组和增压系统连接；采用泄漏孔声强的距离交会算法和加压法快速判断出泄漏孔位置和大小。有益效果：本发明可以及时地判断燃油蒸发系统是否存在泄漏问题，并且判断出泄漏孔的大小和泄漏孔的位置，同时还能监测炭罐是否堵塞以及燃油蒸发系统的管道的密封性是否存在问题。

权利要求

1.一种用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置的方法，其特征在于：用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置包括燃油箱(1)、炭罐(2)、增压系统(3)、超声波传感器组(4)、压力传感器组(5)和电控模块(6)，所述燃油箱(1)通过管道与炭罐(2)连通，所述增压系统(3)通过炭罐(2)与燃油箱(1)内部连通；所述超声波传感器组(4)分布在燃油箱(1)的外表面，所述压力传感器组(5)位于燃油箱(1)、炭罐(2)和增压系统(3)之间的管道以及增压系统(3)内部的管道中，所述电控模块(6)分别与超声波传感器组(4)、压力传感器组(5)和增压系统(3)连接；所述压力传感器组(5)包括第一压力传感器(51)、第二压力传感器(52)、第三压力传感器(53)和第四压力传感器(54)，所述第一压力传感器(51)位于燃油箱(1)内部，所述第二压力传感器(52)位于连接燃油箱(1)与炭罐(2)之间的管道中，所述第三压力传感器(53)位于炭罐(2)与第二阀门(35)之间的管道中，所述第四压力传感器(54)位于第一阀门(34)与炭罐(2)之间的管道中；

所述增压系统(3)包括增压泵(31)、空气滤清器(32)、发动机进气歧管(33)、第一阀门(34)和第二阀门(35)；所述第一阀门(34)位于空气滤清器(32)与炭罐(2)之间的管道中；所述第二阀门(35)位于炭罐(2)与发动机进气歧管(33)之间管道中；所述增压泵(31)的增压口与第一阀门(34)和炭罐(2)之间的管道连通，所述增压泵(31)的吸气口与空气滤清器(32)和第一阀门(34)之间的管道连通；所述增压泵(31)为隔膜泵，所述隔膜泵的辅助动力口与发动机进气歧管(33)连通，连通口的位置位于第二阀门(35)与发动机进气口之间；

所述超声波传感器组(4)分布于燃油箱(1)的左侧板、右侧板、前侧板、后侧板和上侧板的外表面上，各侧板上设置有至少两个超声波传感器；

所述超声波传感器组(4)包括第一超声波传感器(401)、第二超声波传感器(402)、第三超声波传感器(403)、第四超声波传感器(404)、第五超声波传感器(405)、第六超声波传感器(406)、第七超声波传感器(407)、第八超声波传感器(408)、第九超声波传感器(409)、第十超声波传感器(410)、第十一超声波传感器(411)；所述第一超声波传感器(401)和第二超声波传感器(402)位于燃油箱(1)的左侧板上，所述第一超声波传感器(401)和第二超声波传感器(402)在以左侧板的外侧面对角线交点为圆心对角线四分之一长度为半径的圆上，且第一超声波传感器(401)位于燃油箱(1)的高度八分之七处，第二超声波传感器(402)位于燃油箱(1)的高度八分之五处，所述第一超声波传感器(401)和第二超声波传感器(402)位于对角线交点两侧；所述第六超声波传感器(406)和第七超声波传感器(407)位于燃油箱(1)的右侧板上，所述第六超声波传感器(406)的位置与第一超声波传感器(401)的位置对应，所述第七超声波传感器(407)的位置与第二超声波传感器(402)的位置对应；所述第八超声波传感器(408)和第九超声波传感器(409)位于前侧板上，所述第八超声波传感器(408)和第九超声波传感器(409)在以前侧板的外侧面对角线交点为圆心对角线四分之一长度为半径的圆上，且第八超声波传感器(408)位于燃油箱(1)的高度八分之五处，第九超声波传感器(409)位于燃油箱(1)的高度八分之七处，所述第八超声波传感器(408)和第九超声波传感器(409)位于对角线交点两侧；所述第十超声波传感器(410)和第十一超声波传感器(411)位于后侧板上，所述第十超声波传感器(410)的位置与第八超声波传感器(408)的位置对应，所述第十一超声波传感器(411)的位置与第九超声波传感器(409)的位置对应；所述第三超声波传感器(403)、第四超声波传感器(404)和第五超声波传感器(405)位于燃油箱(1)的上侧板上，所述第四超声波传感器(404)和第五超声波传感器(405)位于以上侧板的外侧面对角线交点为圆心对角线长度四分之一为半径的圆与对角线的交点处，所述第四超声波传感器(404)和第五超声波传感器(405)沿长度方向布置，所述第三超声波传感器(403)位于长度等分线与宽度四等分线交点处，所述第三超声波传感器(403)与第四超声波传感器(404)和第五超声波传感器(405)的连线分布于对角线的交点两侧；

用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置的方法，包括以下步骤：步骤一、系统自检：判断炭罐(2)是否堵塞，判断燃油蒸发系统管道的密封性和燃油箱(1)箱盖是否旋紧；

首先判断炭罐(2)是否堵塞：电控模块(6)关闭第一阀门(34)和第二阀门(35)，同时启动增压泵(31)，增压泵(31)启动t0时间后，电控模块(6)分别采集第一压力传感器(51)的压力值p10、第二压力传感器(52)的压力值p20、第三压力传感器(53)的压力值p30、第四压力传感器(54)的压力值p40，将压力值p10、p20和p30合并简述为pn0，判断p40的压力值范围，若pn0≤p40pn0+x，则炭罐(2)堵塞；

然后判断燃油蒸发系统管道的密封性和燃油箱(1)箱盖是否旋紧：增压泵(31)继续加压到t1时间后，电控模块(6)分别采集第一压力传感器(51)的压力值p100、第二压力传感器(52)的压力值p200、第三压力传感器(53)的压力值p300、第四压力传感器(54)的压力值p400，将压力值p100、p200、p300和p400合并简述为pn00，分别判断p100、p200、p300和p400压力值的范围，若pn00≤p0+y成立，p0为标准大气压，y为预设压力阈值，则燃油箱的箱盖未盖好旋紧或者燃油蒸发系统管道的密封性有问题，否则燃油箱的箱盖已盖好旋紧并且燃油蒸发系统管道的密封性没有问题；

步骤二、判断燃油箱(1)是否存在泄漏孔：增压泵(31)继续加压直到燃油蒸发系统内部压力饱和后，增压泵(31)停止工作，电控模块(6)分别采集此时第一压力传感器(51)的压力值p11、第二压力传感器(52)的压力值p21、第三压力传感器(53)的压力值p31、第四压力传感器(54)的压力值p41，将压力值p11、p21、p31和p41合并简述为pn1，电控模块(6)记录达到压力饱和的时间tμ，

分别判断p11、p21、p31和p41的压力值范围，若pn1≥Pveq，则燃油箱(1)无泄漏孔，pveq为预先设定作为判断标准的无泄漏燃油蒸发系统加压饱和后的压力值；

若pn1

步骤三、判断泄漏孔的大小：将检测的压力衰减曲线与预设压力衰减曲线进行比对，通过压力衰减至设定值时所用的时间与标准衰减时间比较判断泄漏孔的直径范围；

步骤四、判断泄漏孔的位置：步骤二中诊断有泄漏孔的同时，启动超声波传感器组(4)，记录超声波传感器组(4)中各超声波传感器声强的最大值，将各超声波传感器声强的最大值与超声波传感器附近无超声波源的白噪音声强值比较确定附近是否有泄漏孔，并根据声强衰减规律计算泄漏孔与此超声波传感器的距离。

2.根据权利要求1所述的用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置的方法，其特征在于，所述步骤三中判断泄漏孔的大小具体方法为：分别记录压力衰减过程中安装在燃油蒸发系统内压力传感器组压力值分别衰减到所需的时间并计算压力衰减所需时间

的平均值tα，将上述四项压力值合并简述为 tβ为预先设定无泄露孔的标准燃油蒸发系统压力衰减为饱和压力半值 所需要的时间，A、B为预设常数且A小于B，若tβ‑tq‑A≤tα‑tμ

若tβ‑tq‑B≤tα‑tμ

若tα‑tμ1mm。

3.根据权利要求1所述的用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置的方法，其特征在于，所述步骤四中判断泄漏孔的位置的具体方法如下：记录超声波传感器组(4)的声强值I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8、I9、I10、I11的变化曲线，电控模块(6)采集存储第一超声波传感器(401)声强最大值I1m、第二超声波传感器(402)声强最大值I2m、第三超声波传感器(403)声强最大值I3m、第四超声波传感器(404)声强最大值I4m、第五超声波传感器(405)声强最大值I5m、第六超声波传感器(406)声强最大值I6m、第七超声波传感器(407)声强最大值I7m、第八超声波传感器(408)声强最大值I8m、第九超声波传感器(409)声强最大值I9m、第十超声波传感器(410)声强最大值I10m、第十一超声波传感器(411)声强最大值I11m，电控模块(6)根据声强最大值计算泄漏孔位置，将上述十一项声强最大值合并简述为Inm，I0为预先设定声强阈值常数，为超声波传感器附近无超声波源的白噪音声强值，

若Inm＜I0，则此超声波传感器附近无泄露孔；

若Inm≥I0，则根据声强衰减规律计算泄露孔与此超声波传感器的距离；

‑2ad

声强衰减规律公式为Id＝I0e ，其中d为声波与声源间的距离；Id为距声源d处的声强；

a为衰减系数，单位为Np/cm；将计算结果记录存储在电控模块(6)中，电控模块(6)以检测出附近有泄漏孔的超声波传感器为圆心，以计算出的距离d为半径作圆，通过基于泄漏孔声强的距离交会算法得出泄漏孔的位置。

说明书

用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置及诊断方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种车载诊断装置及诊断方法，特别涉及一种用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置及诊断方法，属于油气泄漏检测技术领域。

背景技术

[0002] 汽车燃油蒸发排放容易造成雾霾、光化学污染等环境问题，对人类的生产生活影响巨大。为防止燃油蒸汽排放对大气的污染，GB18352.6‑2016《轻型汽车污染物排放限值及
测量方法(中国第六阶段)》对燃油蒸发系统泄漏诊断作了更严格要求，同时要求车载诊断
系统能检测燃油蒸发系统大于或等于1mm的小孔产生的泄漏量(如生产企业提出要求，也可
使用0.5mm替代)。因此，研究开发燃油蒸发系统的车载诊断装置成为控制汽车燃油蒸发排
放的重要措施。

[0003] 中国专利CN107152354B一种车辆燃油蒸发系统泄漏诊断装置及其诊断方法，通过氧传感器直接监测燃油蒸发系统的空燃比信号，利用该信号对压力信号曲线进行修正来判
断燃油蒸发系统是否发生泄漏；但其借助基准孔来判断泄漏孔大小的方法，适合燃油箱出
厂检查而不能在整车上实时检测。

[0004] 中国专利CN108571401B一种用于燃油蒸发系统泄漏监测的系统及方法，先通过截止通道O检测燃油蒸发系统的密闭性，再通过换向阀切换到带有不同基准孔的通道来判断
是否存在泄漏孔以及泄漏孔大小；同样，安装含有四个带有基准孔通道的方法不适用于安
装在车上实时监测，方法适用于燃油箱出厂前的检测。

[0005] 中国专利CN109113897A一种车辆燃油蒸发泄漏诊断装置及其诊断方法，所述检测方法适用于涡轮增压发动机汽车及双燃料汽车，但只诊断出是否有泄漏孔的存在并不能检
测出泄漏孔的大小。

[0006] 中国专利CN110657926A燃油蒸发系统泄漏检测装置及方法，先通过检测压力判断是否存在不合格泄漏点，然后输出彩色烟雾提示泄漏点位置；但此检测方法只适合在修理
厂使用。

[0007] 以上有关汽车燃油蒸发系统泄漏诊断的专利均不能在整车上实时检测燃油蒸发系统是否有泄露和判断出泄漏孔直径的同时判断出泄漏孔的位置。

发明内容

[0008] 发明目的：针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置及诊断方法；本发明能够实时监测燃油蒸发系统泄漏的问题，并且提
高燃油蒸发系统泄漏检测的准确度和解决泄漏点难以排查的技术问题。

[0009] 技术方案：一种用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置，包括燃油箱、炭罐、增压系统、超声波传感器组、压力传感器组和电控模块，所述燃油箱通过管道与炭罐连通，
所述增压系统通过炭罐与燃油箱内部连通；所述超声波传感器组分布在燃油箱的外表面，
所述压力传感器组位于燃油箱、炭罐和增压系统之间的管道以及增压系统内部的管道中，
所述电控模块分别与超声波传感器组、压力传感器组和增压系统连接。本发明通过在燃油
箱外表面设置超声波传感器，在燃油箱、炭罐和增压系统之间的管道以及增压系统内部的
管道中设置压力传感器可以及时地判断燃油蒸发系统是否存在泄漏问题，并且判断出泄漏
孔的大小和泄漏孔的位置，同时还能监测炭罐是否堵塞以及燃油蒸发系统的管道的密封性
是否存在问题。

[0010] 优选项，为了提高诊断的准确性，诊断时需要形成密闭的增压系统，所述增压系统包括增压泵、空气滤清器、发动机进气歧管、第一阀门和第二阀门；所述第一阀门位于空气
滤清器与炭罐之间的管道中；所述第二阀门位于炭罐与发动机进气歧管之间管道中；所述
增压泵的增压口与第一阀门和炭罐之间的管道连通，所述增压泵的吸气口与空气滤清器和
第一阀门之间的管道连通。通过增压泵给密闭的燃油蒸发系统增压，能够检测出系统是否
存在泄漏问题。

[0011] 优选项，为了降低诊断系统的能耗，所述增压泵为隔膜泵，所述隔膜泵的辅助动力口与发动机进气歧管连通，连通口的位置位于第二阀门与发动机进气口之间。本发明在加
压阶段使用了隔膜泵，所述隔膜泵利用进气歧管的负压为燃油蒸发系统加压，怠速时由发
动机辅助供能，充分利用发动机动力，节约能量；随着燃油蒸发系统压力增加，隔膜泵加压
的泵气速度提高，在经过多个循环后压力会上升到弹簧负载和系统压力达到平衡的点即饱
和压力值时，泵送循环停止，不会对燃油系统过度加压，增加安全性。

[0012] 优选项，为了实现对系统密封性和燃油箱泄漏的判定提高判断依据，所述压力传感器组包括第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器，所述第
一压力传感器位于燃油箱内部，所述第二压力传感器位于连接燃油箱与炭罐之间的管道
中，所述第三压力传感器位于炭罐与第二阀门之间的管道中，所述第四压力传感器位于第
一阀门与炭罐之间的管道中。

[0013] 优选项，为了能够准确的定位泄漏孔的位置，所述超声波传感器组分布于燃油箱的左侧板、右侧板、前侧板、后侧板和上侧板的外表面上，各侧板上设置有至少两个超声波
传感器。所述超声波传感器的数量与所在侧板的面积成正比，面积越大超声波传感器的数
量越多；同一侧板上的超声波传感器的呈均匀分散布置。

[0014] 优选项，为了准保检测精度的同时降低成本，所述超声波传感器组包括第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器、第四超声波传感器、第五超声波传感器、
第六超声波传感器、第七超声波传感器、第八超声波传感器、第九超声波传感器、第十超声
波传感器、第十一超声波传感器；所述第一超声波传感器和第二超声波传感器位于燃油箱
的左侧板上，所述第一超声波传感器和第二超声波传感器在以左侧板的外侧面对角线交点
为圆心对角线四分之一长度为半径的圆上，且第一超声波传感器位于燃油箱的高度八分之
七处，第二超声波传感器位于燃油箱的高度八分之五处，所述第一超声波传感器和第二超
声波传感器位于对角线交点两侧；所述第六超声波传感器和第七超声波传感器位于燃油箱
的右侧板上，所述第六超声波传感器的位置与第一超声波传感器的位置对应，所述第七超
声波传感器的位置与第二超声波传感器的位置对应；所述第八超声波传感器和第九超声波
传感器位于前侧板上，所述第八超声波传感器和第九超声波传感器在以前侧板的外侧面对
角线交点为圆心对角线四分之一长度为半径的圆上，且第八超声波传感器位于燃油箱的高
度八分之五处，第九超声波传感器位于燃油箱的高度八分之七处，所述第八超声波传感器
和第九超声波传感器位于对角线交点两侧；所述第十超声波传感器和第十一超声波传感器
位于后侧板上，所述第十超声波传感器的位置与第八超声波传感器的位置对应，所述第十
一超声波传感器的位置与第九超声波传感器的位置对应；所述第三超声波传感器、第四超
声波传感器和第五超声波传感器位于燃油箱的上侧板上，所述第四超声波传感器和第五超
声波传感器位于上侧板的外侧面对角线交点为圆心对角线长度四分之一为半径的圆与对
角线的交点处，所述第四超声波传感器和第五超声波传感器沿长度方向布置，所述第三超
声波传感器位于长度等分线与宽度四等分线交点处，所述第三超声波传感器与第四超声波
传感器和第五超声波传感器的连线分布于对角线的交点两侧。本发明在四周的板侧上设置
两个超声波传感器，在上侧板上设置三个超声波传感器，如果泄漏孔在侧板上通过两个超
声波传感器可以确定泄漏孔存在的位置有两种可能性，则结合上侧板的超声波传感器的数
据能够确定泄漏孔的最终位置，因此，可以减少超声波传感器的数量，降低成本。

[0015] 一种用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断方法，包括以下步骤：

[0016] 步骤一、系统自检：判断炭罐是否堵塞，判断燃油蒸发系统管道的密封性和燃油箱箱盖是否旋紧；

[0017] 首先判断炭罐是否堵塞：电控模块关闭第一阀门和第二阀门，同时启动增压泵，增压泵启动t0时间后，电控模块分别采集第一压力传感器的压力值p10、第二压力传感器的压
力值p20、第三压力传感器的压力值p30、第四压力传感器的压力值p40，将压力值p10、p20和p30
合并简述为pn0，

[0018] 判断p40的压力值范围，若pn0≤p40＜pn0+x成立，x为预设压力阈值，则炭罐未堵塞，若p40＞pn0+x，则炭罐堵塞；

[0019] 然后判断燃油蒸发系统管道的密封性和燃油箱箱盖是否旋紧：增压泵继续加压到t1时间后，电控模块分别采集第一压力传感器的压力值p100、第二压力传感器的压力值p200、
第三压力传感器的压力值p300、第四压力传感器的压力值p400，将压力值p100、p200、p300和p400
合并简述为pn00，

[0020] 分别判断p100、p200、p300和p400压力值的范围，若pn00≤p0+y成立，p0为标准大气压，y为预设压力阈值，则燃油箱的箱盖未盖好旋紧或者燃油蒸发系统管道的密封性有问题，否
则燃油箱的箱盖已盖好旋紧并且燃油蒸发系统管道的密封性没有问题；

[0021] 步骤二、判断燃油箱是否存在泄漏孔：增压泵继续加压直到燃油蒸发系统内部压力饱和后，增压泵停止工作，电控模块分别采集此时第一压力传感器的压力值p11、第二压力
传感器的压力值p21、第三压力传感器的压力值p31、第四压力传感器的压力值p41，将压力值
p11、p21、p31和p41合并简述为pn1，电控模块记录达到压力饱和的时间tμ；

[0022] 分别判断p11、p21、p31和p41的压力值范围，若pn1≥Pveq，则燃油箱(1)无泄漏孔，Pveq为预先设定作为判断标准的无泄漏燃油蒸发系统加压饱和后的压力值；

[0023] 若pn1＜Pveq，则判断时间tμ是否小于tq，tq为标准无泄漏燃油蒸发系统达到预设压力Pveq所需要的时间，若tμ小于tq，则打开第一阀门待燃油蒸发系统内部空气压力稳定后，重
新从关闭第一阀门即步骤一开始重新检测；若tμ大于等于tq，则确定燃油箱(1)有泄漏孔，并
记录燃油蒸发系统内压力值随时间变化的压力衰减曲线；

[0024] 步骤三、判断泄漏孔的大小：将检测的压力衰减曲线与预设压力衰减曲线进行比对，通过压力衰减至设定值时所用的时间与标准衰减时间比较判断泄漏孔的直径范围；

[0025] 步骤四、判断泄漏孔的位置：步骤二中诊断有泄漏孔的同时，启动超声波传感器组，记录超声波传感器组中各超声波传感器声强的最大值，将各超声波传感器声强的最大
值与超声波传感器附近无超声波声源的白噪音声强值比较确定附近是否有泄漏孔，并根据
声强衰减规律计算泄漏孔与此超声波传感器的距离。

[0026] 优选项，所述步骤三中判断泄漏孔的大小具体方法为：

[0027] 分别记录压力衰减过程中安装在燃油蒸发系统内压力传感器组压力值分别衰减到 所需的时间并计算压力衰减所需
时间的平均值tα，将上述四项压力值合并简述为 tβ为预先设定无泄漏孔的标准
燃油蒸发系统压力衰减为饱和压力半值 所需要的时间，A、B为预设常数且A小于
B，

[0028] 若tβ‑tq‑A≤tα‑tμ＜tβ‑tq，则泄漏孔直径φ＜0.5mm；

[0029] 若tβ‑tq‑B≤tα‑tμ＜tβ‑tq‑A，则泄漏孔直径0.5mm＜φ＜1mm；

[0030] 若tα‑tμ＜tβ‑tq‑B，则泄漏孔直径φ＞1mm。

[0031] 优选项，所述步骤四中判断泄漏孔的位置的具体方法如下：

[0032] 记录超声波传感器组的声强值I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8、I9、I10、I11的变化曲线，电控模块采集存储第一超声波传感器声强最大值I1m、第二超声波传感器声强最大值I2m、第三
超声波传感器声强最大值I3m、第四超声波传感器声强最大值I4m、第五超声波传感器声强最
大值I5m、第六超声波传感器声强最大值I6m、第七超声波传感器声强最大值I7m、第八超声波
传感器声强最大值I8m、第九超声波传感器声强最大值I9m、第十超声波传感器声强最大值
I10m、第十一超声波传感器声强最大值I11m，电控模块根据声强最大值计算泄漏孔位置，将上
述十一项声强最大值合并简述为Inm，I0为预先设定声强阈值常数，为超声波传感器附近无
超声波声源的白噪音声强值，

[0033] 若Inm＜I0，则此超声波传感器附近无泄漏孔；

[0034] 若Inm≥I0，则根据声强衰减规律计算泄漏孔与此超声波传感器的距离；

[0035] 声强衰减规律公式为Id＝I0e‑2ad，其中d为声波与声源间的距离；Id为距声源d处的声强；a为衰减系数，单位为Np/cm；将计算结果记录存储在电控模块中，电控模块以检测出
附近有泄漏孔的超声波传感器为圆心，以计算出的距离d为半径作圆，通过基于泄漏孔声强
的距离交会算法得出泄漏孔的位置。

[0036] 有益效果：1、本发明通过在燃油箱外表面设置超声波传感器，在燃油箱、炭罐和增压系统之间的管道以及增压系统内部的管道中设置压力传感器可以及时地判断燃油蒸发
系统是否存在泄漏问题，并且判断出泄漏孔的大小和泄漏孔的位置，同时还能监测炭罐是
否堵塞以及燃油蒸发系统的管道的密封性是否存在问题。

[0037] 2、提出基于泄漏孔声强的距离交会算法，根据泄漏孔声强计算出泄漏孔的位置，算法精简准确，有利于快速判断出泄漏孔位置；本发明中超声波传感器在燃油箱上顶面设
置有三个，在侧面分别设置有两个，在实现定位功能的同时充分利用每一个超声波传感器，
数量少节约成本，在检测出有泄漏孔后再启动超声波定位系统，有利于节能。

[0038] 3、本发明汽车燃油蒸发系统的泄漏定位诊断装置在加压阶段使用了隔膜泵，所述隔膜泵利用进气歧管的负压为燃油蒸发系统加压，怠速时由发动机辅助供能，充分利用发
动机动力，节约能量；随着燃油蒸发系统压力增加，隔膜泵加压的泵气速度提高，在经过多
个循环后压力会上升到弹簧负载和系统压力达到平衡的点即饱和压力值时，泵送循环停
止，不会对燃油系统过度加压，增加安全性。

[0039] 4、本发明汽车燃油蒸发系统泄漏定位诊断方法在泄漏孔检测阶段使用加压法，相对以往的减压法，压力变化更明显，易于检测0.5mm直径或者更小的泄漏孔，检测精度更高。

附图说明

[0040] 图1为本发明结构示意图；

[0041] 图2为本发明超声波传感器在燃油箱左侧板上的分布图；

[0042] 图3为本发明超声波传感器在燃油箱右侧板上的分布图；

[0043] 图4为本发明超声波传感器在燃油箱前侧板上的分布图；

[0044] 图5为本发明超声波传感器在燃油箱后侧板上的分布图；

[0045] 图6为本发明超声波传感器在燃油箱上侧板上的分布图；

[0046] 图7为本发明超声波传感器组在燃油箱上的布置整体示意图；

[0047] 图8为本发明泄漏诊断过程中压力传感器采集的压力变化曲线图；

[0048] 图9为本发明泄漏诊断方法的流程图。

具体实施方式

[0049] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

[0050] 如图1所示，一种用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断装置，包括燃油箱1、炭罐2、增压系统3、超声波传感器组4、压力传感器组5和电控模块6，所述燃油箱1通过管道与炭
罐2连通，所述增压系统3通过炭罐2与燃油箱1内部连通；所述超声波传感器组4分布在燃油
箱1的外表面，所述压力传感器组5位于燃油箱1、炭罐2和增压系统3之间的管道以及增压系
统3内部的管道中，所述电控模块6分别与超声波传感器组4、压力传感器组5和增压系统3连
接；所述电控模块6用于接收信号、处理数据和执行命令。

[0051] 所述增压系统3包括增压泵31、空气滤清器32、发动机进气歧管33、第一阀门34和第二阀门35；所述第一阀门34位于空气滤清器32与炭罐2之间的管道中；所述第二阀门35位
于炭罐2与发动机进气歧管33之间管道中；所述增压泵31的增压口与第一阀门34和炭罐2之
间的管道连通，所述增压泵31的吸气口与空气滤清器32和第一阀门34之间的管道连通。

[0052] 所述增压泵31为隔膜泵，所述隔膜泵的辅助动力口与发动机进气歧管33连通，连通口的位置位于第二阀门35与发动机进气口之间。

[0053] 所述压力传感器组5包括第一压力传感器51、第二压力传感器52、第三压力传感器53和第四压力传感器54，所述第一压力传感器51位于燃油箱1内部，所述第二压力传感器52
位于连接燃油箱1与炭罐2之间的管道中，所述第三压力传感器53位于炭罐2与第二阀门35
之间的管道中，所述第四压力传感器54位于第一阀门34与炭罐2之间的管道中。

[0054] 如图2‑7所示，所述超声波传感器组4分布于燃油箱1的左侧板、右侧板、前侧板、后侧板和上侧板的外表面上，各侧板上设置有至少两个超声波传感器。所述超声波传感器的
数量与所在侧板的面积成正比，面积越大超声波传感器的数量越多；同一侧板上的超声波
传感器呈均匀分散布置。

[0055] 所述超声波传感器组4包括第一超声波传感器401、第二超声波传感器402、第三超声波传感器403、第四超声波传感器404、第五超声波传感器405、第六超声波传感器406、第
七超声波传感器407、第八超声波传感器408、第九超声波传感器409、第十超声波传感器
410、第十一超声波传感器411；所述第一超声波传感器401和第二超声波传感器402位于燃
油箱1的左侧板上，所述第一超声波传感器401和第二超声波传感器402在以左侧板的外侧
面对角线交点为圆心对角线四分之一长度为半径的圆上，且第一超声波传感器401位于燃
油箱1的高度八分之七处，第二超声波传感器402位于燃油箱1的高度八分之五处，所述第一
超声波传感器401和第二超声波传感器402位于对角线交点两侧；所述第六超声波传感器
406和第七超声波传感器407位于燃油箱1的右侧板上，所述第六超声波传感器406的位置与
第一超声波传感器401的位置对应，所述第七超声波传感器407的位置与第二超声波传感器
402的位置对应；所述第八超声波传感器408和第九超声波传感器409位于前侧板上，所述第
八超声波传感器408和第九超声波传感器409在以前侧板的外侧面对角线交点为圆心对角
线四分之一长度为半径的圆上，且第八超声波传感器408位于燃油箱1的高度八分之五处，
第九超声波传感器409位于燃油箱1的高度八分之七处，所述第八超声波传感器408和第九
超声波传感器409位于对角线交点两侧；所述第十超声波传感器410和第十一超声波传感器
411位于后侧板上，所述第十超声波传感器410的位置与第八超声波传感器408的位置对应，
所述第十一超声波传感器411的位置与第九超声波传感器409的位置对应；所述第三超声波
传感器403、第四超声波传感器404和第五超声波传感器405位于燃油箱1的上侧板上，所述
第四超声波传感器404和第五超声波传感器405位于上侧板的外侧面对角线交点为圆心对
角线长度四分之一为半径的圆与对角线的交点处，所述第四超声波传感器404和第五超声
波传感器405沿长度方向布置，所述第三超声波传感器403位于长度等分线与宽度四等分线
交点处，所述第三超声波传感器403与第四超声波传感器404和第五超声波传感器405的连
线分布于对角线的交点两侧。本发明在四周的侧板上设置两个超声波传感器，在上侧板上
设置三个超声波传感器，如果泄漏孔在侧板上通过两个超声波传感器定位出泄漏孔存在的
位置有两种可能性，然后再结合上侧板的超声波传感器的数据能够确定泄漏孔的最终位
置，因此，可以减少超声波传感器的数量，降低成本。

[0056] 如图8所示，用于汽车燃油蒸发泄露监测的车载诊断方法，包括以下步骤：

[0057] 步骤一、系统自检：判断炭罐2是否堵塞，判断燃油蒸发系统管道的密封性和燃油箱1箱盖是否旋紧；

[0058] 首先判断炭罐2是否堵塞：电控模块6关闭第一阀门34和第二阀门35，同时启动增压泵31，增压泵31启动t0时间后，电控模块6分别采集第一压力传感器51的压力值p10、第二
压力传感器52的压力值p20、第三压力传感器3的压力值p30、第四压力传感器54的压力值p40，
将压力值p10、p20和p30合并简述为pn0，

[0059] 判断p40的压力值范围，若pn0≤p40＜pn0+x成立，x为预设压力阈值，则炭罐2未堵塞，若p40＞pn0+x，则炭罐2堵塞；

[0060] 然后判断燃油蒸发系统管道的密封性和燃油箱1箱盖是否旋紧：增压泵31继续加压到t1时间后，电控模块6分别采集第一压力传感器51的压力值p100、第二压力传感器52的
压力值p200、第三压力传感器3的压力值p300、第四压力传感器54的压力值p400，将压力值p100、
p200、p300和p400合并简述为pn00，

[0061] 分别判断p100、p200、p300和p400压力值的范围，若pn00≤p0+y成立，p0为标准大气压，y为预设压力阈值，则燃油箱的箱盖未盖好旋紧或者燃油蒸发系统管道的密封性有问题，否
则燃油箱的箱盖已盖好旋紧并且燃油蒸发系统管道的密封性没有问题；

[0062] 步骤二、判断燃油箱1是否存在泄漏孔：增压泵31继续加压直到燃油蒸发系统内部压力饱和后，增压泵31停止工作，电控模块6分别采集此时第一压力传感器51的压力值p11、
第二压力传感器52的压力值p21、第三压力传感器3的压力值p31、第四压力传感器54的压力
值p41，将压力值p11、p21、p31和p41合并简述为pn1，电控模块6记录达到压力饱和的时间tμ，

[0063] 分别判断p11、p21、p31和p41的压力值范围，若pn1≥Pveq，则燃油箱1无泄漏孔，pveq为预先设定作为判断标准的无泄漏燃油蒸发系统加压饱和后的压力值；

[0064] 若pn1＜Pveq，则判断时间tμ是否小于tq，tq为标准无泄漏燃油蒸发系统达到预设压力Pveq所需要的时间，若tμ小于tq，则打开第一阀门34待燃油蒸发系统内部空气压力稳定后，
重新从关闭第一阀门34即步骤一开始重新检测；若tμ大于等于tq，则确定燃油箱1有泄漏孔，
并记录燃油蒸发系统内压力值随时间变化的压力衰减曲线；

[0065] 如图7所示，曲线l1为预先设定作为判断标准的无泄漏燃油蒸发系统进行泄漏诊断和定位全过程中的压力变化情况，曲线l2为有泄漏孔的燃油蒸发系统进行泄漏诊断和定
位全过程中的压力变化情况。增压泵31开启t0时间后，电控模块6调取有泄漏孔的燃油蒸发
系统内的压力值p40和pn0；将力值p10、p20和p30合并简述为pn0；开启t1时间后，电控模块6调取
有泄漏孔的燃油蒸发系统内的压力值pn00，将压力值p100、p200、p300和p400合并简述为pn00；当
无泄漏孔的标准燃油蒸发系统加压到压力饱和后，电控模块6调取记录到达饱和所用时间
tq与饱和压力值Pveq；当有泄漏孔的燃油蒸发系统加压到压力饱和后，电控模块6调取记录
到达饱和所用时间tμ与饱和压力值pn1，将压力值p11、p21、p31和p41合并简述为pn1；当检测到
预先设定作为判断标准的无泄漏燃油蒸发系统内压力衰减为饱和压力半值 时，
电控模块6调取记录所需要的时间tβ；当检测到有泄漏孔的燃油蒸发系统内压力衰减为饱
和压力半值 时，电控模块6调取记录所需要的时间tα。

[0066] 步骤三、判断泄漏孔的大小：将检测的压力衰减曲线与预设压力衰减曲线进行比对，通过压力衰减至设定值时所用的时间与标准衰减时间比较判断泄漏孔的直径范围；

[0067] 具体方法为：

[0068] 分别记录压力衰减过程中安装在燃油蒸发系统内压力传感器组压力值分别衰减到 所需的时间并计算压力衰减所需
时间的平均值tα，将上述四项压力值合并简述为 tβ为预先设定无泄漏孔的标准
燃油蒸发系统压力衰减为饱和压力半值 所需要的时间，A、B为预设常数且A小于
B，

[0069] 若tβ‑tq‑A≤tα‑tμ＜tβ‑tq，则泄漏孔直径φ＜0.5mm；

[0070] 若tβ‑tq‑B≤tα‑tμ＜tβ‑tq‑A，则泄漏孔直径0.5mm＜φ＜1mm；

[0071] 若tα‑tμ＜tβ‑tq‑B，则泄漏孔直径φ＞1mm。

[0072] 所述的判断条件仅是一个优选实施例，且判断条件中的预设常数值x、y、A、B以及预设压力衰减速度曲线l1均是通过大量的试验获得的，同时，不同的车型和不同的燃油箱
充液比对应的x、y、A、B值以及曲线l1是不同的，实际中根据需要选定多次试验得出的x、y、
A、B值以及曲线l1。进一步的，上述的x、y、A、B是设定的常数，可以用压力区间的划分要求以
及诊断精度的要求设定x、y、A、B的值。

[0073] 步骤四、判断泄漏孔的位置：步骤二中诊断有泄漏孔的同时，启动超声波传感器组4，记录超声波传感器组4中各超声波传感器声强的最大值，将各超声波传感器声强的最大
值与超声波传感器附近无超声波声源的白噪音声强值比较确定附近是否存在泄漏孔，并根
据声强衰减规律计算泄漏孔与此超声波传感器的距离。

[0074] 所述步骤四中判断泄漏孔的位置的具体方法如下：

[0075] 记录超声波传感器组4的声强值I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7、I8、I9、I10、I11的变化曲线，电控模块6采集存储第一超声波传感器401声强最大值I1m、第二超声波传感器402声强最大
值I2m、第三超声波传感器403声强最大值I3m、第四超声波传感器404声强最大值I4m、第五超
声波传感器405声强最大值I5m、第六超声波传感器406声强最大值I6m、第七超声波传感器
407声强最大值I7m、第八超声波传感器408声强最大值I8m、第九超声波传感器409声强最大
值I9m、第十超声波传感器410声强最大值I10m、第十一超声波传感器411声强最大值I11m，电控
模块6根据声强最大值计算泄漏孔位置，将上述十一项声强最大值合并简述为Inm，I0为预先
设定声强阈值常数，为超声波传感器附近无超声波声源的白噪音声强值，

[0076] 若Inm＜I0，则此超声波传感器附近无泄漏孔；

[0077] 若Inm≥I0，则根据声强衰减规律计算泄漏孔与此超声波传感器的距离；

[0078] 声强衰减规律公式为Id＝I0e‑2ad，其中d为声波与声源间的距离；Id为距声源d处的声强；a为衰减系数，单位为Np/cm；将计算结果记录存储在电控模块6中，电控模块6以检测
出附近有泄漏孔的超声波传感器为圆心，以计算出的距离d为半径作圆，通过基于泄漏孔声
强的距离交会算法得出泄漏孔的位置。

[0079] 具体算法如下：

[0080] 若泄漏孔在燃油箱1上侧面：三个超声波传感器403、404、405同时计算出声波与声源间的距离d1、d2、d3，以超声波传感器403为圆心，以d1为半径作第一个圆，以超声波传感器
404为圆心，以d2为半径作第二个圆，以超声波传感器405为圆心，以d3为半径作第三个圆，三
个圆的交点即泄漏孔的位置，此方法也适用于多个泄漏孔；

[0081] 若泄漏孔在燃油箱1的侧面：以泄漏孔在燃油箱1前侧面为例，超声波传感器408、409同时计算出声波与声源间的距离d8、d9，以超声波传感器408为圆心，以d8为半径作圆，以
超声波传感器409为圆心，以d9为半径作圆，得两个距离圆的两个交点，若两圆的两个交点
只有一个在检测区(燃油箱1侧面液面以上部分)，则在检测区的交点是泄漏孔的位置；若两
个交点都在检测区，调用燃油箱1上侧板的超声波传感器三个声强最大值I3m、I4m、I5m中的最
大值，假设以超声波传感器405的I5m为三个值里的最大声强值为例，计算出声波与声源间的
距离d5，核对两个交点分别到超声波传感器405的距离，排除可疑点，从而确定哪个交点的
位置是泄漏孔(此方法也适用于多个泄漏孔)。具体的，请参阅表1，表1示出了该步骤中所述
的判断条件及判断结构：

[0082] 表1

[0083]

[0084]

[0085] 可以理解的是，上述的判断条件仅是一个优选实施案例，且判断条件中的超声波传感器数量和安装位置均是通过试验和性能设计获得的，不同大小和不同形状的燃油箱对
应的超声波传感器安装数量和安装位置是不同的，实际中根据性能和效率需要试验得出合
理的安装数量和位置。

[0086] 开启第一阀门34，结束检测。

[0087] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换
或变型均属于本发明的保护范围。