一种基于油气质量响应的高压油箱泄漏检测方法和系统

本发明涉及机动车燃油系统蒸发排放控制与泄漏检测，具体涉及一种基于油气质量响应的高压油箱泄漏检测方法和系统。

背景技术：

1、机动车燃油系统蒸发排放是城市大气环境vocs重要来源之一。汽油由多种碳氢化合物组成，具有较强挥发性，燃油在储存、加油和车辆运行过程中会产生大量蒸气排放。现有车辆通常采用炭罐吸附-脱附技术控制蒸发排放，即由炭罐吸附油箱排出的汽油蒸气，再由发动机运行时提供脱附气流将吸附物送入燃烧室燃烧。随着排放法规日益严格，以及混合动力汽车的高速发展，越来越多的车辆装备高压油箱。在高压油箱中，汽油蒸气主要储存在密闭油箱内部。高压环境下，油箱更容易因为密封不严而发生泄漏。因此，泄漏监测是控制高压油箱蒸发排放的重要环节。

2、现有油箱泄漏监测技术普遍采用压力衰减法、真空衰减法、参考孔对比法及压力阈值法等技术方案，以专利cn100560971c、cn101672720b、cn111305979b、cn110985244b、cn120007471b为代表的主流方案，多通过诊断泵、发动机进气负压或其它压力建立装置，在油箱内部建立正压或负压环境后，根据标定压力阈值或参考压力对比进行泄漏判定。然而，该类方法存在以下固有局限：

3、（1）抗干扰能力差，误报漏报风险高。油箱压力动态受环境温度、燃油状态参数及建压部件性能影响，基于静态压力阈值或单一参考点对比的逻辑，难以在复杂工况下有效剥离干扰信号，导致检测结果的鲁棒性不足，极易引发误报或漏报。

4、（2）仅能定性判定，缺乏定量识别能力。现行检测逻辑主要围绕 0.5 mm 及 1 mm标准标定孔建立判据，受限于压力-泄漏面积之间的非线性映射关系及信号分辨率，现有方案难以根据实测数据反演具体的泄漏面积数值，无法实现泄漏程度的精细化量化评估。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于油气质量响应的高压油箱泄漏检测方法和系统。

2、本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

3、一种基于油气质量响应的高压油箱泄漏检测方法，包括以下步骤：

4、步骤1、装车前，构建高压油箱个体化油气质量响应模型，模型以高压油箱尺寸参数、ftiv特性参数、油箱气相温度、燃油温度、燃油液位、油箱压力、环境温度、环境压力、燃油状态参数作为输入参数，以ftiv泄压时油气质量流率轨迹、累计油气释放质量、油箱压力下降轨迹及泄压时间为模型响应参数；

5、步骤2、装车后，通过比对实际响应参数与模型响应参数之间的差异构建泄漏异常指数，从而进行高压油箱泄漏判定；

6、步骤3、若无泄漏，检测结束；若判定泄漏，依据个体化油气质量响应模型获取目标输入参数和目标模型响应参数，对高压油箱施加主动热激励至满足目标热力边界后进行泄压，并计算泄压过程中的实际响应参数，基于目标模型响应参数和泄压过程中的实际响应参数计算压差响应区间的等效质量损失，通过泄压油气流量、泄压油气浓度获取不同标准泄漏面积对应的质量损失响应，基于等效质量损失和质量损失响应匹配等效泄漏面积。

7、进一步地，所述高压油箱个体化油气质量响应模型采用递推最小二乘法、卡尔曼滤波算法、向量机算法、随机森林算法、神经网络算法中的一种或多种构建。

8、进一步地，所述泄漏异常指数包括累计释放质量偏差，质量流率偏差、泄压时间偏差及压力轨迹偏差，计算公式分别为：

9、

10、

11、

12、

13、

14、

15、式中，为油气质量流率轨迹，为累计油气释放质量，为油箱压力下降轨迹，为泄压时间，为实际油气质量流率轨迹，为实际累计油气释放质量，为实际油箱压力下降轨迹，为实际泄压时间，为模型预测响应和实际响应的公共比较时间，为泄漏异常指数，、、和分别为各响应指标的权重。

16、更进一步地，所述实际油气质量流率轨迹由泄压油气流量和泄压油气浓度确定：，实际累计油气释放质量为：。

17、进一步地，所述步骤3具体为：

18、步骤31，根据泄漏判定结果决定是否进入等效泄漏面积计算流程，若无泄漏，检测结束；若检测结果为泄漏时，进入等效泄漏面积计算流程，执行步骤32-步骤36；

19、步骤32，检测结果为泄漏时，依据个体化油气质量响应模型获取目标输入参数和目标模型响应参数；

20、步骤33，基于目标输入参数选择目标工况，采用基于目标工况参数闭环控制的加热方式，通过电加热器对高压油箱施加主动热激励，直至当前状态满足目标热力边界；

21、步骤34，当高压油箱满足目标热力边界后，打开ftiv主动泄压至环境大气压，通过泄压油气流量、泄压油气浓度计算泄压过程中的实际响应参数；

22、步骤35，基于目标模型响应参数和泄压过程中的实际响应参数计算压差响应区间的等效质量损失，通过泄压油气流量、泄压油气浓度获取不同标准泄漏面积对应的质量损失响应；

23、步骤36，基于等效质量损失和质量损失响应匹配等效泄漏面积。

24、更进一步地，所述目标热力边界为：

25、

26、

27、

28、式中，、、分别为热激励后的油箱压力、燃油温度和油箱气相温度，、、分别为目标油箱压力、目标燃油温度和目标油箱气相温度；、和分别为油箱压力、燃油温度和油箱气相温度对应的边界偏差。

29、更进一步地，所述压差响应区间的等效质量损失为：

30、

31、

32、式中，为第j个压差响应区间对应的等效质量损失；为第j个压差响应区间的起始时刻；为第j个压差响应区间的结束时刻。

33、更进一步地，所述不同标准泄漏面积对应的质量损失响应为：

34、

35、

36、式中，为标准泄漏面积在第j个压差响应区间对应的质量损失；为第n个标准泄漏面积。

37、更进一步地，所述匹配方法是选择质量损失匹配误差最小的泄漏面积作为等效泄漏面积，计算公式为：

38、

39、，

40、式中，为匹配误差，为等效泄漏面积。

41、一种基于油气质量响应的高压油箱泄漏检测系统，用于实现所述基于油气质量响应的高压油箱泄漏检测方法，包括：

42、数据采集单元：用于采集高压油箱尺寸参数、ftiv特性参数、油箱气相温度、燃油温度、燃油液位、油箱压力、泄压油气流量、泄压油气浓度、环境温度、环境压力等数据；

43、模型构建单元：用于构建高压油箱个体化油气质量响应模型；

44、泄漏判定单元：用于判定高压油箱是否发生泄露；

45、等效泄漏面积计算单元：用于计算高压油箱发生泄露后的等效泄漏面积。

46、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

47、（1）本发明在确认无泄漏的装车前状态下，针对每一高压油箱—ftiv总成建立个体化泄压油气质量响应模型，能够表征油箱结构、ftiv流动特性、燃油液位、温度、环境条件及燃油状态对正常泄压响应的综合影响。装车后，通过比较实际泄压油气质量响应与当前工况下的个体化无泄漏预测响应进行泄漏检测，避免仅采用统一压力阈值、压力衰减速率及参考压力对比造成的误判，提高不同总成及不同使用工况下泄漏检测的准确性和稳定性。

48、（2）在判定泄漏后，本发明通过主动热激励建立与标定工况可比的热力边界，并将泄压过程划分为多个压差响应区间，分别计算各区间的等效质量损失；再根据预先建立的等效泄漏面积与多区间质量损失响应之间的映射关系，确定未知泄漏通道的等效泄漏面积或面积区间。该方法无需直接测量泄漏通道流量，能够对裂纹、密封间隙等不同形态的泄漏进行统一量化，并利用多个压差区间的质量响应提高泄漏程度辨识和等效面积计算的可靠性。