SE539216C2 - Metod och övervakningsenhet för detektering av fel på bränslesystem för en förbränningsmotor - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser ett metod och en anordning för att övervaka ett bränslesystemhos en förbränningsmotor. Enligt uppfinningen innefattar bränslesystemet enbränslepump som kan drivas oberoende av motorns varvtal samt sensorer för attmäta nivån i bränsietanken och tryck och /eller flöde i bränsleledningen. Enstyrenhet tar emot värden från sensorerna och jämför dem med lagrade,förväntade värden. Om nägot uppmätt värde avviker frän det förväntade kan enindikeringssignal skickas för att uppmärksamma föraren eller personal pä enverkstad, pä möjligt läckage hos bränslesystemet. (Figur 1)

Description

Titel Metod och övervakninqsenhet för detekterind av fel pä bränslesvstem för en förbränningsmotor Uppfinninqens område Föreliggande uppfinning avser en övervakningsenhet och en metod i sambandmed en övervakningsenhet, enligt ingresserna för de oberoende patentkraven.Övervakningsenheten och metoden enligt uppfinningen är i synnerhet anpassadatt tillämpas i samband med fordon, till exempel lastbilar och bussar, men kanäven användas vid andra tillämpningar där förbränningsmotorer används, exempelvis pä fartyg och inom industrin.

Bakgrund till uppfinningen Förbränningsmotorer förbränner en luft/bränsle-blandning i ett flertal cylindrar föratt driva kolvar som genererar ett drivande vridmoment. Luft sugs in i ettinsugningsrör genom ett inlopp och bränsle sprutas sedan in i insugningsröreteller direkt in i cylindrarna (direktinsprutning) för att skapa luft/bränsle-blandningen. Ett bränslesystem användes för att anpassa bränsleflödet somsprutas in för att erhälla en önskad luft/bränsle-blandning till cylindrarna.Bränslesystemet innehäller ofta en eller flera bränsletankar, bränslepumpar ochbränsleinsprutningsanordningar. Exempelvis kan en lägtrycksbränslepump drabränslet frän en bränsletank, trycksätta bränslet och mata bränsle med lägt trycktill en insprutningsanordning eller en högtrycksbränslepump.

En högtrycksbränslepump ökar trycket ytterligare och matar bränslet vidare till en eller flera insprutningsanordningar.US-2010/0326413 avser ett system och en metod för att skydda en bränslepumpbland annat baserat pä kontroll om pumpen levererar rätt mängd bränsle.

US-2011/0224888 avser en metod för att diagnostisera fel i ettbränsleinsprutningssystem som innefattar att man skickar in en bestämd mängd 2 bränsle och detekterar vilket moment som motorn avger. Om det avviker frän detförväntade värdet anses det vara fel pä bränslesystemet. l dagens fordon finns ofta en mekanisk bränslepump anordnad i anslutning tillfordonets förbränningsmotor och där bränslepumpen drivs av motorn. En sädanmekanisk bränslepump ger ett flöde som är direkt beroende av motorns varvtal.Detta är inte alltid önskvärt eftersom det exempelvis innebär att vid högre varvtalkan bränsleflödet bli högre än det önskade.

Dagens lägtryckssystem saknar möjlighet att detektera läckage av bränsle annatän genom visuell detektering av läckande bränsle ut pä marken.

Ett läckage som är mindre är ännu svärare att upptäcka eftersom fordonetsprestanda inte märkbart päverkas.

Det föreligger ett behov att förbättra detekteringen av fel pä bränslesystem förexempelvis fordon, och i synnerhet att upptäcka en avvikelse i bränsleflödet frän tank till motorn.Syftet med föreliggande uppfinning är att ästadkomma en förbättrad detektering av fel i bränslesystem, och i synnerhet en förbättrad detektering av läckage avbränsle frän bränslesystemet.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften ästadkommes med uppfinningen definierad av deoberoende patentkraven.

Föredragna utföringsformer definieras av de beroende patentkraven.

Föreliggande uppfinning är tillämplig i ett bränslesystem av en typ som kanbenämnas styrbart lägtryckssystem där bränslepumpningen styrs oberoende avmotorn i exempelvis fordonet. Enligt uppfinningen kan en kontroll med avseendepä läckage göras innan varje starttillfälle eller under drift med mängdberäkning i 3 förhällande till sensorvärden frän nivägivare och tryck/flödes-sensorer ochdefinierade riktvärden. Kontrollen kan resultera i att en indikeringssignal genereras som kan leda/uppmana till manuell kontroll eller körning till verkstad.

Föreliggande uppfinning förbättrar säledes möjligheten att detektera ochdiagnosticera en avvikelse i bränsleflödet mellan motor och tank som i synnerhetkan inträffa vid bränsleläckage i en lägtrycksdel av ett bränslesystemslägtrycksdel.

Kort ritningsbeskrivning Figur 1 är ett blockschema som schematiskt illustrerar föreliggande uppfinning.Figur 2 är ett blockschema som schematiskt illustrerar en utföringsform avföreliggande uppfinning.

Figur 3 är en schematisk bild av ett fordon där föreliggande uppfinningimplementerats.

Figur 4 är ett flödesdiagram som schematiskt visar metoden enligt föreliggande uppfinning.

Detalierad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningenl figurerna har detaljer med samma eller liknande funktion och utformning genomgäende erhällit samma hänvisningsbeteckning. l mänga av dagens fordon är bränslepumpen anordnad i anslutning till motorn ochsuger upp bränslet. Ofta är bränslepumpen mekaniskt kopplad till motorn ochdrivs i beroende av motorns drivaxel. l en annan typ av bränslesystem för förbränningsmotorer är bränslepumpenistället anordnad i anslutning till huvudtanken och trycksätter bränslet viabränsleledningar till motorn. l denna typ av bränslesystem är bränslepumpen oftaelektriskt, pneumatiskt eller hydrauliskt driven, och drivs oberoende av förbränningsmotorns drivaxelrörelser. 4 Föreliggande uppfinning är tillämplig för denna andra typ av bränslesystem, dvs.där bränslepumpen är anordnad i anslutning till huvudtanken och trycker bränslettill motorn. Bränslepumpen är till exempel elektriskt, pneumatiskt eller hydraulisk driven oberoende av förbränningsmotorns drivaxelrörelser.

Enligt en variant finns en mindre överföringspump anordnad för att pumpa bränslefrän en eller flera huvudtankar (stora tankar) till en mindre tank. I anslutning tillden mindre tanken finns en huvudpump anordnad för att sedan pumpa bränsletvidare frän den mindre tanken till motorn, via exempelvis en högtryokspump som ofta finns anordnad i anslutning till motorn.

En anledning till att anordna en mindre tank, och att pumpa bränslet via dentanken, är att i stora tankar kan, vid körning i kuperad terräng bränslet samla sigsä att bränslearmaturen (röret i tanken som suger upp bränslet) inte kan suga uppbränslet om det är relativt lite bränsle kvar i tanken. l\/led hänvisning till figurerna kommer nu föreliggande uppfinning att beskrivas i detalj.

Först med hänvisning till figurerna 1 och 2 som avser blockscheman som visar tväutföringsformer av en övervakningsenhet 2 i anslutning till ett bränslesystem 4 fören förbränningsmotor 6. Bränslesystemet 4 innefattar ett bränsletanksystem 8med ätminstone en huvudtank 9 (figur 2) avsedd för bränsle. Vidare är ätminstoneen bränslepump 10 anordnad i anslutning till huvudtanken 9 och en styrenhet 12anpassad att styra pumpning av bränslet frän bränsletanksystemet 8 tillförbränningsmotorn 6 via en bränsleledning 13 medelst en styrsignal 14 tillbränslepumpen 10. l figuren har bränslepumpen 10 illustrerats sä att den befinnersig utanför huvudtanken 9. Enligt en variant är bränslepumpen 10 istället anordnad i huvudtanken 9. Övervakningsenheten 2 är anpassad att ta emot ätminstone tvä sensorsignaler 16. Dels, ätminstone en sensorsignal 16 frän tryck- och/eller flödessensorer 18 5 anpassade att mäta tryck och/eller flöde av bränslet i bränsleledningen 13företrädesvis efínämnda bränslepump 10. Och dels åtminstone ensensorsignal 16 frän en eller flera niväsensorer 20 i bränsletanksystemet 8anpassade att mäta en bränslenivä i nämnda huvudtank 9. Dessa sensorsignaler16 innehäller sensorvärden frän nämnda sensorer (18, 20).Övervakningsenheten 2 är ocksä anpassad att ta emot en modsignal 22 somanger vilken bränslesystemmod, se nedan,, av ätminstone tväbränslesystemmoder, som bränslesystemet 4 befinner sig i. l\/lodsignalen 22 genereras, enligt en utföringsform, av styrenheten 12. Övervakningsenheten 2 innefattar vidare en analysenhet 24 och en minnesenhet26. Analysenheten 24 är anpassad att jämföra ett eller flera värden i en mottagenuppsättning sensorvärden med ett eller flera värden i en uppsättning motsvarandeförväntade värden relaterade till aktuell bränslesystemmod lagrade iminnesenheten 26. Vidare är analysenheten anpassad att generera enindikeringssignal 28 i beroende av resultatet av jämförelsen. lndikeringssignalen kan till exempel varna föraren att ett fel detekterats, menocksä innehälla information om vilken typ av fel som föreligger, t.ex. om läckageidentifierats. Den kan även innebära att felkoder genereras som kan avläsas vidverkstadsbesök. Är felet allvarligt kan ett identifierat fel innebära att styrsignalergenereras som fär till följd att effekten för motorn sänks.

I analysenheten jämförs säledes ett mottaget sensorvärde med ett förväntatsensorvärde, till exempel genom att bilda en differens mellan dessa värden och analysera storleken för denna differens med hänsyn till aktuell bränslesystemmod.

Analysenheten 24 är företrädesvis anpassad att generera nämndaindikeringssignal om jämförelsen överstiger förutbestämda avvikelsegränsvärden.Dessa avvikelsegränsvärden är ocksä lagrade i minnesenheten 26.

Jämförelsen som görs kan till exempel indikera att sensorvärden frän niväsensorerna visar att bränslenivän i tankarna sjunker, medan sensorvärden 6 frän trycksensorn i bränsleledningen efíbränslepumpen inteuppvisar de tryckvärden som borde föreligga dä bränslenivän sjunker somniväsensorerna indikerar. Detta kan indikera nägot fel i bränslesystemet, tillexempel en avvikelse i bränsleflödet frän bränsletanksystemet tillförbränningsmotorn, som kan vara orsakat av ett bränsleläckage.

Bränslesystemet är sàldes anpassat att befinna sig i en av ett antalbränslesystemmoder. Dessa innefattar en första bränslesystemmod somföreligger dä bränslesystemet 4 aktiveras i enlighet med ett förutbestämtaktiveringsschema. Aktivering av bränslesystemet kan till exempel ske däfordonet skall startas och användas. Detta kan initieras dä förardörren öppnas, däfordonet läses upp, dä föraren sätter sig pä förarstolen, eller dä nyckeln sätts i. l samband med aktiveringen följs ett förutbestämt aktiveringsschema som innebäratt bränslepumpen eller pumparna aktiveras och till exempel höjer trycket ibränslet i bränsleledning. Höjningen av trycket skall dä ske pä ett förutbestämtkänt sätt, exempelvis följa en ramp, under en specificerad tidsperiod.

En andra bränslesystemmod föreligger hos bränslesystemet 4 däförbränningsmotorn 6 är i ett normalt arbetstillständ. De förväntade sensorvärdenafrän trycksensorerna för denna mod skall exempelvis ligga pä ett relativt konstantvärde medan sensorvärdena frän niväsensorn skall samtidigt indikera en viss förväntad minskning av nivän. Övervakningsenheten 6 är anpassad att ta emot nämnda sensorsignaler 16 medett förutbestämt avläsningsintervall som är anpassat efter de storheter som skallavläsas. Det betyder att sensorvärden frän nivämätning inte behöver avläsas sä ofta som tryck eller flödesvärden. ._ |. | . |. _ Analysenheten är anpassad att genomföra jämförelser med ett förutbestämtanalysintervall som är tillräckligt kort för att kunna identifiera relevantaförändringar. Till exempel i storleksordningen en eller ett antal sekunder. 7 l\/linnesenheten 26 innefattar företrädesvis en databas med nämnda förväntademotsvarande värden relaterade till nämnda bränslesystemmoder. Dessa harinitialt bestämts med hänsyn till bränslesystemets och motorns specifikationer.Exempelvis kan tabellerade värden finnas över samhörande tryck, flöde, niväer i relation till pumparnas arbete.

Analysenheten 24 är anpassad att företrädesvis uppdatera nämnda förväntadesamhörande värden för bränslesystemmoder i beroende av historiska värden. Detvill säga analysenheten är anpassad att adaptivt uppdatera dessa värden i beroende av hur systemet uppträder. Övervakningssystemet är företrädesvis anpassat för ett bränslesystem därnämnda ätminstone en bränslepump 10 är elektriskt, pneumatiskt eller hydrauliskt dnven.

Figur 2 visar ett blockschema över en typ av bränslesystem därbränsletanksystemet 8 innefattar tvä huvudtankar 9. Dessa är förbundna medvarandra sä att bränsle kan flöda frän den i figuren högra huvudtanken till denvänstra huvudtanken.

En överföringspump 32 är anordnad för att pumpa bränsle frän huvudtanken 9 tillen överföringstank 30, som är betydligt mindre än huvudtankarna. löverföringstanken 30 är bränslepumpen 10 anordnad. Bäde överföringspumpen32 och bränslepumpen 10 styrs av styrsignaler 14 frän styrenheten 12. Det skallnoteras att överföringspumpen 32 alternativt kan vara anordnad i huvudtanken 9,samt att bränslepumpen 10 alternativt kan vara anordnad utanför överföringstanken 30.

Figur 3 visar en sohematisk bild av ett fordon 34 innefattande enförbränningsmotor 6, ett bränslesystem för förbränningsmotorn, därbränslesystemet innefattar ett bränsletanksystem 8 med en huvudtank avsedd förbränsle, ätminstone en bränslepump 10 anordnad i anslutning till huvudtankenoch en styrenhet 12 anpassad att styra pumpningen av bränsle frän 8 bränsletanksystemet till förbränningsmotorn. Vidare finns en övervakningsenhet 2 anordnad och som fungerar enligt beskrivningen ovan.

Föreliggande uppfinning avser vidare en metod för övervakning med enövervakningsenhet i enlighet med beskrivningen ovan. Övervakningsenheten ärsäledes anpassad att anordnas i samband med ett bränslesystem för enförbränningsmotor. Bränslesystemet innefattar ett bränsletanksystem medàtminstone en huvudtank avsedd för bränsle, àtminstone en bränslepumpanordnad i anslutning till huvudtanken och en styrenhet anpassad att styrapumpningen av bränsle frän bränsletanksystemet till förbränningsmotorn via en bränsleledning medelst en styrsignal till bränslepumpen. l\/letoden kommer nu att beskrivas med hänvisning till flödesschemat i figur 4.l\/letoden innefattar stegen att: A ta emot, i övervakningsenheten, àtminstone tvä sensorsignaler fräntryck och/eller flödessensorer anpassade att mäta tryck och/eller flöde av bränsleti bränsleledningen företrädesvis efínämnda bränslepump och fränen eller flera niväsensorer i bränsletanksystemet anpassade att mäta enbränslenivä i nämnda huvudtank, varvid nämnda sensorsignaler innehällersensorvärden frän nämnda sensorer, B ta emot, i övervakningsenheten, en modsignal som anger vilkenbränslesystemmod, av àtminstone tvä bränslesystemmoder, som bränslesystemetbefinner sig i, C jämföra i en analysenhet i övervakningsenheten, ett eller flera värdeni en mottagen uppsättning sensorvärden med ett eller flera värden i enuppsättning förväntade motsvarande värden, lagrade i en minnesenhet,relaterade till aktuell bränslesystemmod, D generera en indikeringssignal i beroende av resultatet av jämförelsen. l\/letoden innebär att nämnda indikeringssignal företrädesvis genereras av analysenheten om jämförelsen överstiger förutbestämda avvikelsegränsvärden. 9 Enligt en utföringsform är indikeringssignalen anpassad att indikera en avvikelse ibränsleflödet frän bränsletanksystemet till förbränningsmotorn, orsakat exempelvis av ett bränsleläckage.

Som beskrivits ovan kan bränslesystemet arbeta i ett antal bränslesystemmoder.Dessa innefattar en första bränslesystemmod som föreligger dä bränslesystemetaktiveras i enlighet med ett förutbestämt aktiveringsschema, och en andrabränslesystemmod, som föreligger hos bränslesystemet dä förbränningsmotorn är i ett normalt arbetstillstånd.

De förväntade motsvarande värdena relaterade till bränslesystemmoder ärlagrade i en databas i en minnesenhet anordnad i nämnda övervakningsenhet.Dessa värden kan uppdateras dynamiskt av nämnda analysenhet i beroende avhistoriska värden.

Uppfinningen innefattar vidare ett datorprogram vid fordon, där nämndadatorprogram innefattar programkod för att orsaka en övervakningsenhet, eller endator ansluten till övervakningsenheten, att utföra stegen enligt metoden som beskrivits ovan.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan beskrivna föredragnautföringsformer. Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas.Utföringsformerna ovan skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfäng vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (3)

1. med markerade ändrinqar 1. En metod för övervakning med en övervakningsenhet i samband medett bränslesystem för en förbränningsmotor, där bränslesystemet innefattar ettbränsletanksystem med åtminstone en huvudtank avsedd för bränsle, åtminstoneen bränslepump anordnad i anslutning till huvudtanken och en styrenhetanpassad att styra pumpningen av bränsle från bränsletanksystemet tillförbränningsmotorn via en bränsleledning medelst en styrsignal tillbränslepumpen, k ä n n e t e c k n a d a v att metoden innefattar stegen att: - ta emot, i övervakningsenheten, åtminstone sensorsignaler från tryck-och/eller flödessensorer anpassade att mäta tryck och/eller flöde av bränslet ibränsleledningen företrädesvis uppströmsgfter nämnda bränslepump och från eneller flera nivåsensorer i bränsletanksystemet anpassade att mäta en bränslenivåi nämnda huvudtank, varvid nämnda sensorsignaler innehåller sensorvärden frånnämnda sensorer, - ta emot, i övervakningsenheten, en modsignal som anger vilkenbränslesystemmod, av åtminstone två bränslesystemmoder, som bränslesystemetbefinner sig i, varvid nämnda bränslesvstemmoder innefattar en förstabränslesystemmod som föreliqqer då bränslesystemet aktiveras i enliqhet med ettförutbestämt aktiverinqsschema, och en andra bränslesystemmod, som föreliqqerhos bränslesystemet (4) då förbränningsmotorn (6) är i ett normalt arbetstillstånd,- jämföra i en analysenhet i övervakningsenheten, ett eller flera värdeni en mottagen uppsättning sensorvärden med ett eller flera värden i enuppsättning förväntade motsvarande värden, lagrade i en minnesenhet,relaterade till aktuell bränslesystemmod, - generera en indikeringssignal i beroende av resultatet av jämförelsen.

2. Metoden enligt krav 1, varvid nämnda indikeringssignal genereras av analysenheten om jämförelsen överstiger förutbestämda awikelsegränsvärden.

3. Metoden enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda indikeringssignal indikerar en awikelse i bränsleflödet från bränsletanksystemet till ll förbränningsmotorn. 55. Metoden enligt något av ovanstående krav, varvid nämnda förväntade motsvarande värden relaterade till nämnda bränslesystemmoder är lagrade i en minnesenhet anordnad i nämnda övervakningsenhet. êä. Metoden enligt något av ovanstående krav, varvid nämndaförväntade motsvarande värden för bränslesystemmoder är anpassade att uppdateras dynamiskt av nämnda analysenhet i beroende av historiska värden. IQ. Datorprogram vid fordon, där nämnda datorprogram innefattarprogramkod för att orsaka en övervakningsenhet (2) eller en dator ansluten tillövervakningsenheten (2) att utföra stegen enligt metoden enligt något av kraven1-6§. 81. Övervakningsenhet (2) för ett bränslesystem (4) för enförbränningsmotor (6), där bränslesystemet (4) innefattar ett bränsletanksystem(8) med åtminstone en huvudtank (9) avsedd för bränsle, åtminstone enbränslepump (10) anordnad i anslutning till huvudtanken (9) och en styrenhet (12)anpassad att styra pumpning, av bränslet från bränsletanksystemet (8) tillförbränningsmotorn (6) via en bränsleledning (13) medelst en styrsignal (14) tillbränslepumpen (1 O), kännetecknad av att _övervakningsenheten (2) är anpassad att ta emot 25 | flfog. 12 - åtminstone två sensorsignaler (16) från tryck- och/eller flödessensorer (18)anpassade att mäta tryck och/eller flöde av bränslet i bränsleledningen (13)företrädesvis _e_ft¿ nämnda bränslepump (10) och från en eller fleranivåsensorer (20) i bränsletanksystemet (8) anpassade att mäta en bränslenivå inämnda huvudtank (9), varvid nämnda sensorsignaler (16) innehållersensorvärden från nämnda sensorer (18, 20), övervakningsenheten (2) är ocksåanpassad att ta emot - en modsignal (22) som anger vilken bränslesystemmod, av åtminstone två bränslesystemmoder, som bränslesystemet (4) befinner sig i varvid nämnda bränslesvstemmoder innefattar en första bränslesystemmod som föreliqqer dåbränslesystemet (4) aktiveras i enliqhet med ett förutbestämt aktiverinqsschema,och en andra bränslesystemmod, som föreliqqer hos bränslesystemet (4) dåförbränningsmotorn (6) är i ett normalt arbetstillstånd; -övervakningsenheten (2) innefattar vidare en analysenhet (24) och enminnesenhet (26), varvid nämnda analysenhet (24) är anpassad att jämföra etteller flera värden i en mottagen uppsättning sensorvärden med ett eller fleravärden i en uppsättning motsvarande förväntade värden relaterade till aktuellbränslesystemmod lagrade i minnesenheten (26), och att generera en indikeringssignal (28) i beroende av resultatet av jämförelsen. 98. Övervakningsenheten (2) enligt krav 81, varvid analysenheten (24) äranpassad att generera nämnda indikeringssignal om jämförelsen överstiger förutbestämda awikelsegränsvärden. Övervakningsenheten (2) enligt krav 8»Z_e|ler 9_8_, varvid nämnda indikeringssignal är anpassad att indikera en avvikelse i bränsleflödet från bränsletanksystemet (8) till förbränningsmotorn (6). 13 F' _. _ Eêš .. _ | | .H I. '_ filêfl. nämnda minnesenhet innefattar en databas med nämnda förväntade Övervakningsenheten (2) enligt något av kraven 81-442, varvidmotsvarande värden relaterade till nämnda bränslesystemmoder. 431_1.nämnda analysenhet (24) är anpassad att uppdatera nämnda förväntade Övervakningsenheten (2) enligt något av kraven åz-fifëfl, varvid samhörande värden för bränslesystemmoder i beroende av historiska värden. MQ. nämnda åtminstone en bränslepump (10) är elektriskt, pneumatiskt eller Övervakningsenheten (2) enligt något av kraven 81-4311, varvid hydrauliskt driven. Jfâlå. förbränningsmotorn, där bränslesystemet innefattar ett bränsletanksystem med en En förbränningsmotor (6) innefattande ett bränslesystem för huvudtank avsedd för bränsle, åtminstone en bränslepump anordnad i anslutningtill huvudtanken och en styrenhet anpassad att styra pumpningen av bränsle frånbränsletanksystemet till förbränningsmotorn, varvid fordonet innefattar en övervakningsenhet enligt något av patentkraven 81-4412. 4-61451 F* Ett fordon (34) innefattande en förbränningsmotor (6) enligt krav ls»