SE1250440A1 - Metod för att indikera funktionen hos en tryckgivare, och enindikeringsanordning i samband med metoden - Google Patents

Abstract

Indikeringsanordning (2) avsedd att indikera funktionen hos en tryckgivare (4) anordnad för att mäta trycket i ett medium. Indikeringsanordningen (2) är anpassad att mottaga en trycksignal (10) från tryckgivaren (4) och en tidssignal (12) indikerande tidpunkten tför en tryckförändring av mediet (6), indikeringsanordningen (2) är vidare anpassad att bestämma nämnda trycksignal (10) efter tryckförändringen under en förutbestämd mätperiod, och att bestämma åtminstone en parameter Y för trycksignalen (10), varvid indikeringsanordningen (2) är anpassad att jämföra nämnda bestämda parameter Y med ett eller flera tröskelvärden Yt, och att generera en indikeringssignal (14) i beroende av nämnda jämförelse, och varvid indikeringssignalen (14) är anpassad att indikera funktionen hos tryckgivaren (4).(Figur 1)

Description

15 20 25 30 2 direkt mått på det tryck som membranet utsätts för. Exempelvis kan piezoelektriska komponenter användas. Vid tillämpningar på lastbilar används ofta ett keramikrnembran.

Vid drift samlas ofta sot, bränslerester och fukt i röret som därmed riskerar att sättas igen.

Igensättningen är ett långsamt förlopp som tar månader till år med dagens rör.

Följande patentdokument representerar den kända tekniken inom området.

WO-20l0/068l46 avser en diagnostisk metod för en tryckregulator för ett avgassystem för att avgöra om ett felaktigt tryckvärde beror på igensättning av trycksensom eller har andra orsaker.

GB-2400444 beskriver hur förändringar av ett tryckgivarrnembrans utsignal kan detekteras, där förändringama beror på partiklar som deponerats på membranet.

Syftet med föreliggande uppfinning är åstadkomma en förbättrad indikering av en tryckgivares funktion for att undvika driftsstopp, eller oplanerade verkstadsbesök, som orsakas av tryckgivare som inte fungerar tillfredsställande, bland annat beroende på helt eller delvis igensatta givarrör, eller på grund av beläggningar på tryckgivaren.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften åstadkommes med uppfinningen definierad av de oberoende patentkraven.

Föredragna utforingsformer definieras av de beroende patentkraven.

Föreliggande uppfinning bygger på uppfinnarens insikt att vid igensättning av ett givarrör så minskar flödet genom röret gradvis vilket leder till att frekvensspannet som tryckgivaren detekterar gradvis minskar genom att de högsta frekvensema faller bort, eller uttryckt i tidsplanet, genom att membranets stegsvar får en allt längre stigtid/falltid.

Genom att, enligt uppfinningen, detektera frekvensbortfallet, eller tider relaterade till detta, kan en tidig vaming erhållas om att röret håller på att sätta igen. Exempelvis kan då en felkod sättas som vid nästa verkstadsbesök medför byte/rengöring av röret. Detta i sin 10 15 20 25 30 3 tur innebär att oväntade driftsstopp och oplanerade verkstadsbesök med anledning av exempelvis igensättning av givarröret undviks.

Genom att studera tryckgivarens stegsvar kan alltså information om tryckgivarens funktion erhållas.

Föreliggande uppfinning är generellt tillämpbar för att indikera en tryckgivares funktion, där tryckgivaren är anpassad att mäta trycket för ett medium som kan vara en gas, exempelvis ett avgasflöde från en förbränningsmotor, eller en vätska, till exempel olja, urea, diesel eller kylvätska.

Föreliggande uppfinning är i första hand tillämpbar för tryckgivare anordnade i änden av ett givarrör, där informationen om givaren dels indikerar hur igensatt röret är, men kan även indikera om eventuella beläggningar har bildats på membranet. Enligt en utföringsforrn är trycksensom anordnad direkt i avgasrörsväggen och en indikering om beläggningar har bildats kan då erhållas vid tillämpning av uppfinningen.

Kort ritningsbeskrivning Figur l är ett blockschema som schematiskt illustrerar en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 2 är ett blockschema som schematiskt illustrerar en annan utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 3 är ett blockschema som schematiskt illustrerar utföringsforrnen visad i figur l.

Figur 4 är ett blockschema som schematiskt illustrerar utföringsformen visad i figur 2.

Figur 5 är grafer som illustrerar föreliggande uppfinning.

Detalierad beskrivning av föredragna utföringsforrner av uppfinningen Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas i detalj med hänvisning till de bifogade figurerna. Uppfinningen kommer att beskrivas med hänvisning till en i en avgasledning, här exemplifierad med ett avgasrör, monterad tryckgivare men uppfinningen är tillämplig även för tryckmätning av andra medier och på andra monteringsplatser på fordonet, t.ex. i anslutning till motom, avgasbehandlingssystemet eller någon annanstans på fordonet, exempelvis för mätning av trycket på insugningssystemets gas eller smörjsystemets olja. 10 15 20 25 30 Figur 1 är ett blockschema som schematiskt illustrerar en utföringsforrn av föreliggande uppfinning. I figuren visas en indikeringsanordning 2 avsedd att indikera funktionen hos en tryckgivare 4 anordnad för att mäta trycket på avgaserna 6 i ett avgasrör 8 från en förbränningsmotor. Förbränningsmotom kan vara anordnad i ett fordon, exempelvis en lastbil, buss, eller personbil, men även på ett fartyg eller inom industrin.

Som nämnts ovan består tryckgivaren 4 ofta av ett membran av exempelvis metall, keramik eller kisel där viss elektronik kan vara anordnad i anslutning till membranet för att mäta töjningen som är ett direkt mått på det tryck som membranet utsätts för.

Exempelvis kan piezoelektriska komponenter användas. Vid tillämpningar på lastbilar används ofta ett keramikmembran.

Indikeringsanordningen 2 är anpassad att mottaga en trycksignal 10 från tryckgivaren 4 och en tidssignal 12 indikerande tidpunkten ts för en tryckförändring av avgasflödet.

Denna kan vara ett steg men kan även anta andra väldefinierade former eller kombinationer av former såsom t.ex. en ramp eller en trappa.

Tidpunkten för tryckförändringen är känd. Denna kan utgöras av ändring av någon av motorns, avgasbehandlingssystemets eller fordonets ställdon. Denna ändring ses som t.ex. en ändring av motorvarvtalet, tidpunkten för begäran av avgasbroms, eller inkoppling av turboaggregat. Förändringen av avgasflödet kan vara en ökning eller en minskning av avgasflödet.

För att tryckförändringen av avgasflödet skall kunna användas i samband med indikeringen av tryckgivarens funktion krävs det att förändringen är större än ett förutbestämt tröskelvärde. Detta kan till exempel vara en bestämd andel av det nuvarande trycket som avgasflödet uppvisar, t.ex. 10%. Det kan även vara representerat av en absolut tryckförändring, t.ex. 10 kPa.

Eftersom givarröret har en viss längd innebär det att det föreligger en viss tidsfordröjning innan tryckvågen når fram till tryckgivaren. Denna tidsfördröjning spelar ingen, eller endast en väldigt liten, roll vid tillämpning av föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 Indikeringsanordningen 2 är vidare anpassad att bestämma trycksignalen 10 efter tryckförändringen under en förutbestämd mätperiod. Den förutbestämda mätperioden är tillräckligt lång för att tryckgivaren skall hinna detektera tryckförändringen, exempelvis som längst i storleksordningen 1 minut.

Indikeringsanordningen bestämmer sedan en parameter Y för trycksignalen 10, och jämför den bestämda parametem Y med ett eller flera tröskelvärden YT, och är anpassad att generera en indikeringssignal 14 i beroende av nämnda jämförelse, där indikeringssignalen 14 indikerar funktionen hos tryckgivaren 4.

Indikeringssignalen kan exempelvis utgöras av en indikeringslampa i anslutning till instrumentpanelen, eller kan resulterar i att ett gränssnitt som är tillgängligt för verkstaden uppdateras med den senaste diagnostiska informationen avseende trycksensorns funktion, exempelvis sätts en felkod.

Parametem Y för trycksignalen 10 kan enligt en utföringsforrn vara en uppmätt tid från tidpunkten ts, och enligt en annan utföringsforrn vara en frekvens för trycksignalen efter tidpunkten ts.

Således är parametern Y enligt en utföringsforrn en uppmätt tid tm från tidpunkten ts.

Tröskelvärdet YT är då en tidpunkt, då trycket efter ts är en förutbestämd del av tryckförändringen. Indikeringssignalen är anpassad att indikera en försämrad funktion om nämnda uppmätta tid tm överstiger nämnda tröskelvärde YT.

Denna utföringsforrn kommer mera i detalj att förklaras med hänvisning till graferna visade i figur 5.

I figur 5 betecknar x-axeln tiden T och y-axeln trycket P Den heldragna kurvan är trycket i avgasröret som först ligger på en högre nivå P1 för att sedan, vid tidpunkten ts sänkas till en lägre nivå P2. Denna sänkning är den tryckförändring som diskuterats ovan. Tryckförändringen kan lika gäma vara en höjning av trycket. Den kan, som i figur 5, vara ett steg men kan även, som nämnts ovan, anta 10 15 20 25 30 6 andra väldefinierade former eller kombinationer av forrner såsom t.ex. en ramp eller en trappa.

I figuren visas även fyra exempel S1, S2, S; och S4, på stegsvar (streckade i figuren), dvs. de tryck som avkänns av tryckgivaren 10 för en tryckgivare, dessa exempel visar på en gradvis försämring av tryckgivarens funktion.

Genom att mäta tiden det tar innan tryckgivaren avger utsignalen som t.ex. kan vara 63% av den totala tryckändringen (se nivån Poßg figuren) och jämföra denna tid med ett förutbestämt tröskelvärde (se den vertikala streckade markeringen YTl) kan ett mått på trycksensorns funktion erhållas.

Kurvan S1 visar en trycksignal från en tryckgivare som väsentligen följ er tryckförändringen utan någon tidsfördröjning, dvs. tryckgivaren fungerar perfekt.

Kurvan S2 uppvisar en tidsfördröjning t; innan tryckgivaren 10 detekterar trycksänkningen. Eftersom t; är kortare än YTl är tryckgivarens funktion acceptabel.

Kurvan S3 uppvisar en tidsfördröjning t; innan tryckgivaren detekterar trycksänkningen. I detta fall är tidsfördröjningen tg längre än YT1 och indikeringssignalen 14 kommer då att ange att tryckgivaren 10 inte fungerar acceptabelt.

Kurvan S4 visar ett exempel på när tryckgivaren inte fiingerar alls som avsett därför att ingen förändring av trycksignalen kan identifieras vid tryckförändringen av avgasflödet.

Naturligtvis kan flera tröskelnivåer YT1 användas för att då kunna få en mera detaljerad information om tryckgivarens fiinktion, dvs. hur långt försämringen har fortskridit, och för att enkelt kunna jämföra mellan olika mättidpunkter. Till exempel kan 2-5 tröskelnivåer vara lämpliga för att åstadkomma detta.

Det är också möjligt, inom ramen för den här utföringsforrnen, att mäta upp den faktiska tiden för tryckgivaren att detektera en given tryckförändring, exempelvis tiden det tar att nå nivån Poyóg, och låta den tiden utgöra informationen i indikeringssignalen.

De trycksensorer som används idag har normalt en högsta utvärderad svarsfrekvens på ca 100 Hz, vilket motsvarar en svarstid på 0,01 sekund. Exempelvis kan Svarsfrekvensen vara 10 Hz, motsvarande 0,1 sekund. Lämpliga värden för tröskelvärden YT1 ligger företrädesvis i intervallet 0, 1-10 sekunder. 10 15 20 25 30 Enligt en annan utföringsform är parametern Y frekvensen för trycksignalen 10 efter tidpunkten ts. Tröskelvärdet YT är då en frekvens för trycksignalen efter tidpunkten ts som representerar en förutbestämd försämring av tryckgivarens funktion. Tröskelvärdet ligger företrädesvis inom intervallet 0,1-10 Hz, och är enligt en utföringsforrn 1 Hz.

Tryckgivaren är ofta anordnad i änden av ett så kallat givarrör 18 där tryckgivaren 4 är monterad i en ände 20 motsatt en ände 22 som mynnar i avgasröret 8. Anledningen till att anordna tryckgivaren på detta sätt är dels för att skydda tryckgivaren mot de höga temperaturer, ibland över 700 °C, som avgaserna kan ha, och dels för att öka åtkomligheten av tryckgivaren. Ett givarrör 18 kan ha längder från någon centimeter till några decimeter och ha en innerdiameter i intervallet 2-20 mm.

Figur 3 illustrerar schematiskt hur givarröret 18 kan vara igensatt till exempel av sot och oljerester 16. Indikeringssignalen 14 är således anpassad att indikera graden av igensättning 16 av givarröret 18.

Föreliggande uppfinning är även tillämpbar för att indikera förekomsten av beläggningar på tryckgivare 4 även om den inte är monterad i änden av ett givarrör. Figur 4 illustrerar ett fall då tryckgivaren är monterad direkt i avgasrörets vägg. Indikeringssignalen 14 är då anpassad att indikera förekomsten av beläggningar 24 på tryckgivaren 4, och företrädesvis även graden av beläggningar på tryckgivaren.

Enligt ytterligare en utföringsform är indikeringsanordningen 2 anpassad att generera en initieringssignal 26 för att initiera en tryckförändring av avgasflödet. Denna initieringssignal 26 kan genereras genom en manuell inmatning av föraren, eller kan genereras automatiskt med bestämda mätintervall.

Föreliggande uppfinning innefattar även en metod för att indikera fimktionen hos en tryckgivare anordnad för att mäta trycket på avgaserna i ett avgasrör från en förbränningsmotor. Metoden kommer nu att kortfattat beskrivas med hänvisning till 10 15 20 25 30 8 flödesschemat i figur 6. I förekommande fall hänvisas även till den detaljerade beskrivningen ovan av indikeringsanordningen.

Metoden enligt uppfinningen innefattar stegen att: A - påföra en tryckförändring av mediet, exempelvis avgasflödet; B - bestämma tidpunkten ts för denna tryckförändring; C - bestämma åtminstone en trycksignal efter den påförda tryckförändringen under en förutbestämd mätperiod; D - bestämma åtminstone en parameter Y för trycksignalen; E - jämföra nämnda bestämda parameter/parametrar Y med ett eller flera tröskelvärden YT, och F - generera en indikeringssignal i beroende av nämnda ämförelse, varvid indikeringssignalen är anpassad att indikera funktionen för tryckgivaren.

Enligt en utföringsform av metoden är parametem Y en uppmätt tid tm från tidpunkten ts.

Tröskelvärdet YT är då en tidpunkt, relaterad till tidpunkten ts, då trycket efter ts är en förutbestämd del av den påförda tryckförändringen. Indikeringssignalen är anpassad att indikera en försämrad funktion om nämnda uppmätta tid tm överstiger nämnda tröskelvärde YT. En detaljerad beskrivning av denna utföringsforrn har givits ovan, bland annat med hänvisning till figur 5.

Enligt en annan utföringsform är parametern Y frekvensen för trycksignalen efter tidpunkten ts. Tröskelvärdet YT är då en frekvens för trycksignalen efter tidpunkten ts som representerar en förutbestämd försämring av tryckgivarens funktion. Tröskelvärdet ligger företrädesvis inom intervallet 0,l-l0 Hz och är enligt en exemplifierande utföringsforrn l Hz.

Indikeringssignalen är, enligt en utföringsform, anpassad att indikera graden av igensättning av ett givarrör där tryckgivaren är monterad i en ände motsatt änden som mynnar i avgasröret. 10 Indikeringssignalen är, enligt en annan utföringsform, anpassad att indikera förekomsten av beläggningar på tryckgivaren, så kan vara monterad direkt i avgasrörets vägg.

Indikeringsanordningen är, enligt ytterligare en utföringsform, anpassad att generera en initieringssignal anpassad att initiera nämnda tryckförändring av avgasflödet. Denna kan initieras antingen manuellt genom en ínmatning av fordonets förare, eller initieras automatiskt med förutbestämt mätintervall.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna utföringsformer.

Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Utföringsformerna ovan skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (26)

10 15 20 25 30 10 Patentkrav

1. l. En metod för att indikera fianktionen hos en tryckgivare anordnad för att mäta trycket i ett medium, k ä n n e t e c k n a d a V att metoden innefattar stegen att: - påföra en tryckförändring av mediet, - bestämma tidpunkten ts för denna tryckförändring, - bestämma åtminstone en trycksignal efter den påförda tryckförändringen under en förutbestämd mätperiod, - bestämma åtminstone en parameter Y för trycksignalen, - jämföra nämnda bestämda parameter Y med ett eller flera tröskelvärden YT, - generera en indikeringssignal i beroende av nämnda jämförelse, varvid indikeringssignalen är anpassad att indikera funktionen för tryckgivaren.

2. Metoden enligt krav l, varvid nämnda parameter Y är en uppmätt tid tm från tidpunkten ts.

3. Metoden enligt krav 2, varvid nämnda tröskelvärde YT är en tidpunkt, relaterad till tidpunkten ts, då trycket efter ts är en förutbestämd del av den päförda tryckförändringen.

4. Metoden enligt krav 3, varvid indikeringssignalen är anpassad att indikera en försämrad fiinktion om nämnda uppmätta tid tm överstiger nämnda tröskelvärde YT.

5. Metoden enligt krav l, varvid nämnda parameter Y är frekvensen för trycksignalen efter tidpunkten ts.

6. Metoden enligt krav 5, varvid nämnda tröskelvärde YT är en frekvens för trycksignalen efter tidpunkten ts som representerar en förutbestämd försämring av tryckgivarens funktion.

7. Metoden enligt krav 6, varvid nämnda tröskelvärde YT ligger i intervallet 0,1 -lHz. 10 15 20 25 30 ll

8. Metoden enligt något av kraven 1-7, varvid indikeringssignalen är anpassad att indikera graden av igensättning av ett givarrör där tryckgivaren är monterad i en ände motsatt änden som mynnar i mediet vars tryck skall mätas.

9. Metoden enligt något av kraven 1-7, varvid indikeringssignalen är anpassad att indikera förekomsten av beläggningar på tryckgivaren.

10. Metoden enligt något av kraven 1-9, varvid indikeringsanordningen är anpassad att generera en initieringssignal (26) anpassad att initiera nämnda påförda tryckförändring.

11. Metoden enligt något av kraven 1-10, varvid nämnda medium är en gas.

12. Metoden enligt krav 11, varvid nämnda gas är avgaserna i en avgasledning från en förbränningsmotor.

13. Metoden enligt något av kraven 1-10, varvid nämnda medium är en vätska, exempelvis olja, urea, diesel eller kylvätska.

14. En indikeringsanordning (2) avsedd att indikera funktionen hos en tryckgivare (4) anordnad för att mäta trycket i ett medium, k ä n n e t e c k n a d a v att indikeringsanordningen (2) är anpassad att mottaga åtminstone en trycksignal (10) från tryckgivaren (4) och en tidssignal (12) indikerande tidpunkten ts för en tryckförändring av mediet, indikeringsanordningen (2) är vidare anpassad att bestämma nämnda trycksignal (10) efter tryckförändringen under en förutbestämd mätperiod, och att bestämma åtminstone en parameter Y för trycksignalen (10), varvid indikeringsanordningen (2) är anpassad att jämföra nämnda bestämda parameter Y med ett eller flera tröskelvärden YT, och att generera en indikeringssignal (14) i beroende av nämnda jämförelse, och varvid indikeringssignalen (14) är anpassad att indikera funktionen hos tryckgivaren (4).

15. Indikeringsanordningen enligt krav 14, varvid nämnda parameter Y är en 10 15 20 25 30 12 uppmätt tid tm från tidpunkten ts.

16. Indikeringsanordningen enligt krav 15, varvid nämnda tröskelvärde YT är en tidpunkt, då trycket efter ts är en förutbestämd del av tryckförändringen.

17. Indikeringsanordningen enligt krav 16, varvid indikeringssignalen är anpassad att indikera en försärnrad funktion om nämnda uppmätta tid tm överstiger nämnda tröskelvärde YT.

18. Indikeringsanordningen enligt krav 14, varvid nämnda parameter Y är frekvensen för trycksignalen (10) efter tidpunkten ts.

19. Indikeringsanordningen enligt krav 18, varvid nämnda tröskelvärde YT är en frekvens för trycksignalen efter tidpunkten ts som representerar en förutbestämd försämring av tryckgivarens funktion.

20. Indikeringsanordningen enligt krav 19, varvid nämnda tröskelvärde ligger i intervallet 0,1 - 1 Hz.

21. Indikeringsanordningen enligt något av kraven 14-20, varvid indikeringssignalen är anpassad att indikera graden av igensättning (16) av ett givarrör (18) där tryckgivaren är monterad i en ände (20) motsatt en ände (22) som mynnar i mediet vars tryck skall mätas.

22. Indikeringsanordningen enligt något av kraven 14-20, varvid indikeringssignalen (14) är anpassad att indikera förekomsten av beläggningar (24) på tryckgivaren

23. Indikeringsanordningen enligt något av kraven 11-19, varvid indikeringsanordningen (2) är anpassad att generera en initieringssignal (26) anpassad att initiera nämnda tryckförändring. 10 13

24. Indikeringsanordningen enligt något av kraven 14-23, varvid nämnda medium är en gas.

25. Indikeringsanordningen enligt krav 24, varvid nämnda gas är avgasema (6) i en avgasledning (8) från en förbränningsmotor.

26. Indikeringsanordningen enligt något av kraven 14-23, varvid nämnda medium är en vätska, exempelvis olja, urea, diesel eller kylvätska.