SE514056C2 - Förfarande jämte anordning för bedömning av funktionstillståndet hos en katalysator - Google Patents

Description

514 056 2 de på katalysatorns ingång uppträdande regleringssvängningar- na hos syrehalten på katalysatorns ingång blir märkbara även på dess utgång. Så länge katalysatorn konverterar väl kan ingen regleringssvängning upptäckas på dess utgång. Från och med ett visst åldringstillstånd uppträder emellertid sväng- ningar i avgasernas syrehalt även vid sonden bakom katalysa- torn. Dessa svängningar kan även alstras avsiktligt därige- nom, att motorn drivs med förändrade regleringsparametrar, vilka leder till större svängningsamplituder på katalysatorns ingång. Dessutom kan testet utföras endast vid vissa motor- driftstillstånd, exempelvis i tomgång. För amplitudutvärde- ring är en mångfald detaljförfaranden kända.

Av de ovan nämnda utvärderingarna är frekvensutvärderingen känsligare än amplitudutvärderingen, men för genomförande av densamma finns avsevärt färre förslag än för amplitudutvärde- ring, eftersom katalysatorbedömningen med hjälp av frekvens- förfarandet kraftigt inverkar på motorns gångegenskaper och avgivning av skadliga gaser, vilket är icke önskvärt.

Beskrivning av uppfinningen.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att åstadkomma ett förfarande och en anordning för bedömning av funktions- tillståndet hos en katalysator, vilket är känsligt men ej har någon ofördelaktig inverkan på gångegenskaperna och utsläppet av skadliga gaser hos en motor, vid vilken den kontrollerade katalysatorn är i drift.

Förfarandet enligt uppfinningen framgår av patentkrav 1 och anordningen enligt uppfinningen framgår av patentkrav 7.

Anordningen enligt uppfinningen är utformad för utförande av förfarandet enligt uppfinningen.

Förfarandet enligt uppfinningen kombinerar den med relativt låg noggrannhet men för motorns gångegenskaper vänliga ampli- tudutvärderingen med den känsliga frekvensutvärderingen.

Härvid utföres amplitudutvärderingen så länge åldringstill- ståndet hos en katalysator fortfarande är relativt gott, så att det ännu ej är nödvändigt att med stor känslighet och 514 056 3 noggrannhet utföra bedömning av om katalysatorn behöver utbytas eller ej. Så snart det emellertid på katalysatorns utgång konstateras regleringsamplituder, som uppfyller ett förutbestämt krav, vilket kan vara att en_amplitud överhuvud- taget uppträder, sker omställning för vidare bedömning med frekvensutvärdering.

Till grund för detta förfaringssätt ligger insikten att frekvensförfarandet ej längre inverkar ofördelaktigt på motorns gångegenskaper när katalysatorn redan är tämligen åldrad. Då tillfogar katalysatorn nämligen till den gasgenom- strömnings-dödtid, som motsvarar löptiden hos en bränsle- blandning från tidpunkten för insprutning av bränslet fram till tidpunkten den når lambdasonden framför katalysatorn efter att ha genomlöpt förloppen i motorn, endast en relativt kort ytterligare dödtid, vilken bestäms av katalysatorns å konverteringsförmåga. Om gaslöptiden exempelvis uppgår till 0,5 sekunder och därmed reglerfrekvensen uppgår till 1 Hz vid reglering med signalen från den främre sonden som ärvärdes- -reglersignal, så uppgår den totala dödtiden från tidpunkten för förändrad insprutningsmängd fram till tidpunkten för blandningsändring vid den bakre syresonden vid en ny kataly- sator till ca. 10 sekunder. Vid en katalysator, som är så långt åldrad, att under normal regleringsdríft regleramplitu- der är märkbara på dess utgång, uppgår emellertid den totala dödtiden till ca. 3 ned till endast 2 sekunder. Den sistnämn- da förlängningen av dödtiden kräver att tvåpunkts-blandnings- regleringen företager blandningsändringar, som fortfarande kan hanteras utan försämring av motorns gångegenskaper och avgivningen av skadliga gaser.

Under det att hittillsvarande förfaranden för bedömning av funktionstillståndet hos en katalysator för ökning av be- dömningens känslighet eller för undvikande av ojämn gång var hänvisade till att bedömningen måste utföras vid förutbestäm- da driftstillstånd, speciellt tomgång, föreligger icke någon sådan begränsning för förfarandet enligt uppfinningen. Endast i undantagsfall, där det för provningsförfarandet är mycket kritiskt hur motorn drivs, kan det vara tillrådligt att 514_o5e 4 utföra bedömningarna vid speciella motordriftstillstånd, särskilt i tomgång.

Ritningar.

Fig. 1 är ett blockschema visande en anordning för bedömning av funktionstillstândet hos en katalysator och fig. 2 är ett flödesschema för förklaring av ett med anordningen enligt fig. 1 genomförbart förfarande.

Beskrivning av utföringsexempel.

Den till höger om en streckad linje i fig. 1 visade bedöm- ningsanordningen används vid en motor 10, i vars insugnings- system finns en insprutningsventilanordning 11. I motorns avgassystem finns en katalysator 12 med en framför densamma anordnad syresond 13f och efter densamma anordnad syresond 13b. Bedömningsanordningen har en regleringsanordning 14, en omkopplingsanordning i form av en omkopplare 15, en omkopp- 1ingssignalutmatningsanordning 16 och en frekvensbestämnings- och värderingsanordning 17, som avger en värderingssignal VS, vilken vid hög nivå indikerar att katalysatorn 12 bör bytas ut. Regleringsanordningen 14 har en insprutningstid-förstyr- ningskurvskara 18, ett reglerdon 19, en börvärdesgivare 20, en reglerstorhetssubtraherare 21 och en korrigeringsmultipli- kator 22.

Den ovan beskrivna uppbyggnaden kan härledas ur funktionsbe- skrivningen i dokumentet DE-C-34 43 649, varvid emellertid den skillnaden föreligger, att i detta dokument är omkopp- 1ingssignal-utmatningsanordningen 16 endast en anordning, som vid uppträdande av vissa motordriftsbetingelser eller vid manuell inkoppling omkopplar till ett testläge, i vilket katalysatorns 12 funktionstillstånd bestäms medelst ett frekvensförfarande, såsom det utföres i frekvensbestämnings- och värderingsanordningen 17. Vid anordningen enligt upp- finningen däremot utför redan omkopplingssigna1-utmatnings- anordningen 16 i sig själv ett testförfarande för bedömning av katalysatorns 12 funktionstillstånd, nämligen ett ampli- tudförfarande. Detta beskrivs nedan närmare. 514 056 Så länge ingen bedömning utföres med frekvensförfarandet står omkopplaren 15 i det i fig. 1 visade läget, dvs. den vidare- leder utsignalen från den främre sonden 13f som ärvärdes-reg- lerstorhet till reglerstorhetssubtraheraren 21, som subtrahe- rar detta ärvärde hos reglerstorheten från ett börvärde, som avgives från börvärdesgivaren 20. Ur den i subtraheraren 21 bildade skillnaden alstrar reglerdonet 19 i enlighet med en godtycklig regleralgoritm, i regel en PI-algoritm för två- punktsreglering, en regleringsfaktor FR, som i korrigerings- multiplikatorn 22 multipliceras med en förstyrnings-insprut- ningstid, som utläses ur insprutningstid-förstyrningskurv- skaran i beroende av de aktuella värdena av motordriftspara- metrarna, exempelvis varvtalet n och lasten L (exempelvis spjällvinkel, insugningsrörtryck, luftmasseströmning). Vid denna tvåpunktsreglering inställer sig en bestämd reglerings- frekvens, som är varvtalsberoende och typiskt ligger i om- rådet kring 1 Hz.

Såsom framgår av fig. 1 ligger utsignalen från den bakre sonden 13b hela tiden på omkopplingssignal-utmatningsanord- ningen 16, således även när omkopplaren 15 är omkopplad till signalen från den främre sonden 13f. 0mkopplingssignal-ut- matningsanordningen 16 utför ett godtyckligt amplitudför- farande för bedömning av katalysatorns 12 funktionstillstånd.

Vid utföringsexemplet alstrar den en omkopplingssignal så snart den bakre sonden 13b avger en signal, som indikerar en svängning i syrehalten på katalysatorns utgång och dennas över en förutbestämd tidrymd bildade medelvärde överskrider ett förutbestämt tröskelvärde. Medelst omkopplingssignalen omkopplas omkopplaren 15 så, att nu signalen från den bakre sonden 13b matas som ärvärdes-reglerstorhet till reglerstor- hetssubtraheraren 21. Regleringen utföres därför med stöd av ärvärdet hos reglerstorheten från den bakre sonden 13b.

Samtidigt aktiveras frekvensbestämnings- och värderingsanord- ningen 17 av omkopplingssignalen, varpå den bestämmer frek- vensen hos den inkommande signalen för regleringsfaktorn FR och jämför denna med en förutbestämd frekvens. så snart den avkända frekvensen stiger över frekvenströskelvärdet om- 514 oss 6 ställes värderingssignalen till hög nivå för att därigenom indikera att katalysatorn 12 bör utbytas.

Det ovannämnda, med hjälp av fig. 1 beskrivna förfarandet åskådliggöres även medelst fig. 2. Enligt denna figur drivs efter start av förfarandet motorn 10 med tvâpunktsreglering med signalen från sonden 13f före katalysatorn 12 (steg sl).

Därefter (steg s2) undersöks om reglersvängningar kan konsta- teras vid den bakre sonden. Om detta ej är fallet sker åter- gång till steg sl. I annan fall drivs motorn med tvåpunkts- reglering med signalen från den bakre sonden (steg s3).

Därvid mäts reglerfrekvensen f, vilket i flödesschemat enligt fig. 2 âskådliggöres medelst ett speciellt mätförfarandesteg s4. Om den uppmätta reglerfrekvensen f är större än ett frekvenströskelvärde ftv (undersökning i ett steg s5) värde- ras katalysatorn såsom varande i behov av utbyte och detta resultat indikeras, vilket sker genom tändning av en lampa på instrumentbrädan och/eller inskrivning i en felackumulator, som kan avläsas vid ett verkstadsdiagnosprogram. Efter dessa avslutande förlopp i ett steg s6, eller när det i steget s5 visat sig att reglerfrekvensen ligger under frekvenströskel- värdet, sker återgång till steget sl. Den beskrivna rutinen utföres tills motorn stängs av.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 514 0156 Patentkrav

1. Förfarande för bedömning av funktionstillståndet hos en katalysator (12), (10), varvid en syresond (13f) är anordnad (13b) som drivs i avgassystemet efter en för- bränningsmotor framför katalysatorn och en andra syresond bakom densamma, omfattande följande steg: a) tvåpunkts-blandningsreglering för motorn företages med signalen från den främre sonden som ärvärdes-reglersignal; är anordnad och b) en eventuell på sonden bakom katalysatorn avkännbar reg- lersvängning bedöms; k ä n n e t e c k n a t av följande steg: c) så snart det i signalen från den bakre sonden konstateras en reglersvängning, som uppställer ett förutbestämt amplitud- krav, företages en tvåpunkts-blandningsreglering för motorn med signalen från den bakre sonden som ärvärdes-reglersignal; d) reglerfrekvensen (f) vid denna tvàpunkts-blandningsregle- ring avkännes och jämföres med ett frekvenströskelvärde (fw), och e) när den avkända reglerfrekvensen är högre än frekvenströs- kelvärdet värderas katalysatorn såsom varande i behov av utbyte. av att

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t i steg C) dessutom avkännes om en förutbestämd motordriftsbe- tingelse föreligger, och endast när detta är fallet sker övergång till steg d).

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k - av att det förutbestämda kravet i steg c) för sagda n a t amplitud är det, att en regleringssvängning hos signalen från den bakre sonden överhuvudtaget kan konstateras.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att tvåpunkts-blandningsregleringen sker i steg a) och/eller steg c) under användning av speciella testparametrar. 10 15 20 25 30 35 514 8056

5. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att stegen från och med steg c) endast utförs när ett förutbestämt motordriftstillstånd föreligger.

6. Förfarande enligt krav 2 eller 5, k ä n n e t e c k - n a t av att sagda motordriftstillstând är tomgång.

7. Anordning för bedömning av funktionstillståndet hos en katalysator (12), bränningsmotor (10), varvid en syresond (l3f) är anordnad framför katalysatorn och en andra syresond (l3b) är anordnad som används i avgassystemet hos en för- bakom densamma, med: en regleringsanordning (14) för att företaga en tvåpunkts- -blandningsreglering för motorn med signalen från den främre sonden som ärvärdes-reglersignal; en av en omkopplingssignal styrd omkopplingsanordning (15) för att mata antingen signalen från den främre sonden eller signalen från den bakre sonden som ärvärdes-reglersignal till regleringsanordningen; en omkopplingssignal-alstringsanordning (16) och en värderingsanordning (17), som är så utformad, att den dels avkänner reglerfrekvensen (f) hos denna tvåpunkts-blandnings- reglering och jämför den med ett frekvenströskelvärde (fw), dels värderar katalysatorn att vara i behov av utbyte om den avkända reglerfrekvensen är högre än frekvenströskelvärdet; k ä n n e t e c k n a d av att omkopplingssignal-utmatnings- anordningen (16) är utformad som bedömningsanordning, vilken bedömer en eventuellt vid den bakre sonden avkännbar regler- svängning, när motorn drives med tvåpunkts-blandningsregle- ring med signalen från den främre sonden som ärvärdes-regler- signal, och vilken när denna bedömda reglersvängning upp- fyller ett förutbestämt amplitudkrav avger en omkopplingssig- nal, som kopplar om omkopplingsanordningen (15) så, att den avger signalen från den bakre sonden som ärvärdes-reglersig- nal till regleringsanordningen.