SE514628C2 - Förfarande för bedömning av en i en förbränningsmotors avgassystem anordnad katalysators funktionsförmåga - Google Patents

Description

im 514 628 2 exempel i form av funktionsblock. Pig. 4 visar det tidsmässiga förloppet av några signaler som kan uttagas på olika ställen i fig. 3.

F ig. 1 visar en iörbränningsmotor 1 med ett insugningsrör 2, ett belastningsdetekte- iingsorgan 3, ett bränsletillförselmätorgan 4, en varvtalssensor 5, ett avgassystem 6, en katalysator 7, avgassonder 8 och 9, en styranordning 10 och ett organ ll för indikering av ett fel.

Styranordningen 10 mottar signalerna ML :Erån belastningsdetekteringsorganet, n fiån varvtalssensom samt signalema USVK och USHK från de båda avgassondema och bildar därav bland annat en bränsletilliörselmätsignal ti, exempelvis en insprut- ningspulslängd för styming av insprutningsventiler 4 som bränsletillförselmätorgan.

Därtill kan exempelvis ett basvärde tl av styrsignalen ti för bränsletillfiirselmät- organet bestämmas som frmktion av den insugna luftmängden MIL och varvtalet n.

Detta basvärde konigeras multiplikativt i en sluten reglerkrets medelst en reglerings- storhet FR som på känt sätt alstras genom användning av en PI-regleringsprincip på avvikelsen av sondsignalen USVK från ett börvärde. Vid bildandet av bränslefill- förselmätsignalen kan som komplettering, exempelvis för börvärdesbildningen, signalen USHK inberäkrias.

I denna tekniska omgivning låter sig det i fig. 2 visade utföringsexemplet av tör- farandet enligt uppfinningen genomföras. I ett steg S2.l som uppnås utifrån ett överordnat motorstymings- eller huvudprogram detekteras i enlighet därmed ärvärdet USI-lK-IST av signalen från den nedströms katalysatom anordnade avgas- sonden. Steg S2.2 tjänar till att detektera uppströms katalysatorn mätbara storheter, som påverkar syreintaget i katalysatorn. Exempel på dylika storheter är den insugna luftmängden ML och regleringsstorheten FR Utifrån de i steget S2.2 detekterade storhetema beräknas i steget S2.3 ett väntevârde USHK-EW för signalen från den nedströms katalysatom anordnade avgassonden. Därvid läggs bildandet av vänte- värdet till grund för (hypotetisk) påverkan av en katalysator som nu fortfarande bedöms som bra. I steget S2.4 sker därefter bildandet av en katalysatorbedömnings- 514.623 3 storhet DKATI som ftmktion av skillnaden mellan väntevärdet USHIK-EW och ärvärdet USHK-IST. Är katalysatorn fortfarande bättre än den till gnmd för bildandet av väntevärdet liggande, fortfarande bra modellkatalysatom kommer ärvärdena att vara lägre än väntevärdena. Under förutsättningen att DKATI- bildningen ger förtecknet av skillnaden USl-llšEW-USl-HGST kommer alltså katalysatom i steget S2.6 att bedömas som bra när DKATI visar sig vara positiv i steget S2.5. Om däremot DKATI visar sig vara negativ kommer katalysatorn att i steget S2.7 bedömas vara dålig och i förekommande fall organet 11 i fig. 1 som visar detta tillstånd att aktiveras. Med andra ord bedöms katalysatom med hjälp av ett förfarande, vid vilket äivärdet av signalen från en nedströms katalysatom anordnad avgassond detekteras och vid vilket ett väntevärde av signalen från nämnda avgassond bildas utifrån uppströms katalysatom uppmätta storheter och att ett mått på ärvärdets avvikelse från väntevärdet bildas, samt att katalysatoms funktionstönnåga bedöms på basis av detta mått.

Katalysatom bedöms företrädesvis som icke funktionsduglig när måttet på avvikelsen överstiger ett förutbestämd tröskelvärde efter ett förutbestämt tids- intervall.

Som uppströms katalysatom uppmätta storheter används företrädesvis en storhet som baserar sig på signalen från en framför katalysatorn anordnad avgassond och en signal som anger den av törbränningsmotorn insugna blandningsmängden.

Som mått på ärvärdets avvikelse från väntevärdet kan tidsmässigt efter varandra följ ande värden av skillnaden mellan är- och väntevärdet summeras (integreras).

Fig. 3 visar ett detaljerat utföringsexempel av uppfiimingen i ett funktionsblock- schema. I ett block 3.1 bildas utifiån signalen USVK från den främre sonden den redan nämnda regleringsstorheten FR. Blocket 3.2 tjänar till att utfiltrera växel- andelen W (F R) av regleringsstorheten. Detta kan exempelvis ske genom bildande av skillnaden mellan regleringsstorhetens FR momentan- och medelvärde. Växel- 'm 514 628 4 andelens belopp och förtecken representerar ett mått på avgasens syrehalt. Ett typiskt förlopp visas i fig. 4a. Genom multiplikation med den insugna luftmassan ML i noden 3.3 erhålles storheten KATIN, som utgör ett mått på det positiva eller negativa intaget av syre i katalysatom. Ett förlopp för ML visas i fig. 4b och ett förlopp för produkten KATIN visas i fig. 4c. Integreringen av denna storhet i blocket 3.4 ger ett mått på den aktuella syrefyllnadsgraden hos katalysatom. lntegreringen sker därvid inom gränser som är typiska för en fortfarande användbar katalysator. Kan en dylik katalysator exempelvis lagra en mängd X0 av syre och uppnås detta värde vid integreringen hålles integreringsresiiltatet konstant tills integrationsiikmingen omkastas. Under denna tid förblir det i steget S3.5 bildade väntevärdet USI-IK-EW för signalen från den efter katalysatom anordnade avgas- sonden på en för syrerika avgaser karakteristisk nivå. Detta emedan man måste utgå fiån att den redan fyllda katalysatom vidarebefordrar ytterligare syreintag. Vid en förteckenväxling hos FR ändrar även KATIN förtecken och integreringsrikmingen omkastas i blocket 3.4. Om katalysatorn tidigare fylldes med syre, kommer den nu att tömmas. Så snart integratorvärdet representerar en tom katalysator ändras vänte- värdet USHK-EW i steget S3.5 till ett för syrefatfiga avgaser karakteristiskt värde.

Väntevärdet för signalen USHK-EW bildas alltså i beroende av en modulerad katalysatorfyllnadsgrad på basis av en hypotes för katalysatortillståndet och ytter- ligare på basis av uppströms katalysatorn mätbara storheter som representerar syre- intaget i katalysatorn. F örloppet för ett så bildat väntevärde USHK-EW för signalen från den bakre sonden visas i fig. 4d. F ig. 4e visar det tidsmässiga förloppet för den under samma betingelser upptagna signalen från sonden efter katalysatorn. En jäm- förelse av båda signalförloppen förtydligar den önskade likheten mellan det modell- mässigt bildade väntevärdet (fig. 4d) och det uppmätta ärvärdet. Fig. 4e. I blocket 3.6 detekteras amplituden AHKF av väntevârdet USHK-EW, varvid AHKF -bildan- det kan avbrytas när vissa stoppbetingelser föreligger, vilka beskrives närmare nedan. Strömställaren 3.7 Wmboliserar denna avbrottsmöjlighet. I blocket 3.8 detekteras analogt amplituden AHK av ärvärdet USHK-IST, varvid visserligen inga avbrott förutses. De tidsmässiga förloppen av båda amplituderna visas i fig. 4f, 514ae2s varvid bildandet börjar vid en tidpunkt t0 och avbryts när nämnda stoppbefingelser föreligger.

I blocket 3.9 bildas differensen mellan amplitudvärdena. lnanslutning härtill integreras denna differens i blocket 3.9 och jämförs i blocket 3.10 med ett tröskelvärde, varvid strömställare 3.13 och 3.14 antages slutna. l beroende av resultatet av jämförelsen inkopplas fellampan 3.12.

Kriteriema, under vilka fellampan inkopplas, belyses i fig. 4, som visar tidsförloppet för integralen av skillnaden mellan väntevärde och ärvärde för fyra katalysatorer av olika ålder.

Linjen 1 motsvarar en reell katalysator som befinner sig i ungefär samma åldrings- tillstånd som modellkatalysatorn, som ligger till grund för bildandet av väntevärdet.

Skillnaden blir i överensstämmelse härmed liten och därmed även integralen av skillnaden mellan det uppmätta ärvärdet och det modellmässigt bildade väntevärdet.

Den i närheten av noll löpande linjen 1 tyder således på en katalysator som liknar modellkatalysatorn och därmed redan uppfyller kraven på föroreningsomvandling.

Linjen 2 motsvarar en ny katalysator som är bättre än modellkatalysatom. Den nya katalysatom dämpar amplituden av svängningarna i syrehalten hos avgasen lrraftiga- re än modellkatalysatom. De uppmätta ärvärdena är därför lägre än väntevärdena så att skillnaden ärvärde - väntevärde vid förteckenbestämningen i punkten 3.8 i fig. 3 är mindre än noll. Med andra ord tyder den tydligt nedanför nollinjen gående linjen 2 på en katalysator som fortfarande är bra.

Motsatta förhållanden råder vid linjerna 3 och 4, som tyder på dåliga katalysatorer. I båda fallen är det uppmätta ärvärdet större än väntevärdet, som baseras på en fort- farande bra katalysator. lm 514 628 6 Av denna omständighet fiamgår det att de fortfarande bra katalysatorerna kan särskilj as från de redan dåliga katalysatorema medelst en mellan de dåliga och den goda katalysatorn gående tröskel. Tröskelns läge, exempelvis värdet noll, är därvid beroende av förteckenkonventionen för punkten 3.9 i fig. 3 samt modellantagandet, som ligger till grund för väntevärdesbildandet. Om exempelvis en ny katalysator läggs till grund för väntevärdesbildandet erhålls ett förlopp i närheten av noll endast vid en verkligt ny katalysator. Graden av försämring skulle i detta fall mätas på det uppmätta förloppets avstånd fiån nollinjen, varvid samtliga linjer visserligen skulle ' sträcka sig ovanför nollinjen.

Vid den ovanstående beskrivningen antogs en genomgående signalbana mellan subtraktionsstället 3.9 och fellampan 3.12, vilket motsvarar slutna eller även icke förekommande strömställare 3.13 och 3.14.

För att ytterligare öka diagnosutsagomas tillförlitlighet och reproducerbarhet är emellertid de visade strömställarnas 3.13-3.15 fimktion särskilt fördelaktig i samband med blocken 3.16-3. 19. Denna anordnings ftmktion består i att avbryta diagnosfunktionen när vissa stoppkriteiier föreligger. Ett stoppkiiterium består i att utsläcka diagnosen inom bestämda driftsområden för förbränningsmotom, exempel- vis vid hög belastning ML och varvtal n. Detta förfaringssätt är exempelvis meningsfullt när motorn inom detta driftområde drivs utanför lambda=l-reglering.

Detta tillstånd uppmärksammas i blocket 3.19, som därefter öppnar strömställarna 3.13 och 3.15. Öppnandet av strömställaren 3.13 medför ett avbrott av DKATI- bildandet och öppnandet av strömställaren 3.15 leder till att en tidmätning i blocken 3.16-3.18 upphör. Därvid sker tidmätriingen med syftet att tillåta tröskelvärdesjäm- förelsen i blocket 3.11 genom slutning av strömställaren 3.14 först efter det att ett förutbestämt diagnostidsintervall förflutit, varvid diagnostidsintervallet inte för- kortas av stoppfaser vid öppnad strömställare 3.13, 3.14. Som ytterligare stopp- kriterium kan värdet av storheten KATIN användas. Om detta överskrider exempel- vis ett förutbestämt maximivärde kan under vissa omständigheter även en ännu icke fylld katalysator inte fullständigt lagra det med högt KATlN-värde förbundna syre- ' - - \ . r f 514 6.28 7 intaget per tidsinenhet, varfor syre vore mätbart även efter katalysatorn. För att eliminera detta fall en katalysatoröverbelastning som eventuellt iörfalskar diagnos- resultatet öppnas även här strömställarna 3.13 och 3.15.

Med andra ord inställs integreringen eller även summeringen av skillnaden när katalysatom inte verkar kompenserande på syrehalten i avgasen.

Detta kan exempelvis förekomma när i katalysatorn per tidsenhet inströmmande syreöverskott eller -brist överstiger ett fiñrutbestämt maximivärde.

I katalysatom per tidsinhet ínströmmande syreöverskott eller -brist kan bildas som produkt av den av förbränningsmotom per tidsenhet insugna luftmängden och avvikelsen av en blandningsregleringslcrets regleringsstorhet 'från det neutrala, mot stökiometrisk blandningssammansättning motsvarande värdet.

Dessutom uteblir integreringen när katalysatoms syrefyllnadsgad överstiger ett förutbestämt maximivärde eller understiger ett fiñrutbestämt minimívârde.

Det fórutbestämdamaximivärdet skulle därvid motsvara den maximala syrelagrings- förmågan hos en fortfarande funktionsduglig katalysator.

Katalysatoms syrefyllnadsgrad kan bildas genom integrering av produkten av den den av tbrbränningsmotom per tidsenhet insugna lufnnängden och avvikelsen av en blandnjngsregleringslqets regleringsstorhet från det neutrala, mot stökiomeuisk blandningssammansätming motsvarande värdet.

Claims (10)

10 15 '20 25 514 628 s Patentkrav

1. F örfarande för bedömning av en i en törbränningsmotors (1) avgassystem anordnad katalysators (7) fimktionstönnåga, varvid ärvärdet av en nedströms katalysatom (7) anordnad avgassonds (9) signal detekteras, kännetecknat av att ett väntevärde av nämnda avgassonds (9) signal bildas utifrån uppströms katalysatorn (7) uppmätta storheter och att ett mått på ärvärdets avvikelse från väntevärdet bildas samt att katalysatoms ftmktionsiönnåga bedöms på basis av detta mått. i

2. Förfarande enligt kravet 1, kännetecknat av att katalysatom (7) bedöms som icke fumktionsduglig när måttet på avvikelsen överstiger ett förutbestämt tröskelvärde efter ett förutbestämt tidsintervall.

3. Förfarande enligt kravet 1 eller 2, kännetecknat av användandet av en på signalen fiån en före katalysatom (7) anordnad avgassond (8) baserad storhet och en signal som anger den av törbränningsmotom insugna blandningsmängden som uppströms katalysatorn uppmätta storheter.

4. Förfarande enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att som mått på ärvärdets avvikelse fiån väntevärdet summeras (integreras) tidsmässigt på varandra följande värden av skillnaden mellan är- och väntevârdet.

5. F örfarande enligt kravet 4, kännetecknat av att summeringen uteblir när katalysatom (7) inte verkar kompenserande på syrehalten i avgasen.

6. Förfarande enligt kravet 5, kännetecknat av att summeringen uteblir när katalysatoms (7) syrefyllnadsgrad överstiger ett fórutbestämt maximivärde eller understiger ett fórutbestämt minivärde. 10 15 514 628 9

7. Förfarande enligt kravet 6, kännetecknat av att det förutbestämda maximivärdet motsvarar den maximala syrelagringsfórmågan hos en fortfarande fimktionsduglig katalysator. I

8. Förfarande enligt kravet 5, kännetecknat av att summeringen uteblir när i katalysatom (7 ) per fidsenhetánströmmande syreöverskott eller -brist överstiger ett fiirutbestämt maximívârde.

9. Förfarande enligt kravet 8, kännetecknat av att i katalysatorn (7) per tidsenhet inströmmande syreöverskott eller -brist bildas som produkt av den av forbrännings- motorn (l) per tidsenhet insugna luftmängden och avvikelsen av en blandningsregle- ringskrets regleringsstorhet från det neutrala, mot stökiometrisk blandningssamman- sättning svarande värdet.

10. Förfarande enligt kravet 7, kännetecknat av att katalysatorns (7) syrefyllnads- grad bildas genom integrering av produkten av den av förbränningsmotorn (l) per tidsenhet insugna luftmängden och avvikelsen av en blandningsregleringskrets regleringsstorhet fiån det neutrala, mot stökiometiisk blandningsssammansättning svarande värdet.