SE518041C2 - Förfarande för avkänning av fyllnadsmängden i ett tanksystem - Google Patents

Description

20 »:'i25 nns, .

II)I , . ' '30 . 518 041 v. till följd av differensbildningar. Å andra sidan kräver förfarandet en tekniskt förhållan- devis komplicerad uppbyggnad med ett flertal sensorer och provanordningar.

Till grund för uppfinningen ligger därför uppgiften att vidareutveckla ett förfarande för täthetsprovning av ett tanksystem av inledningsvis nämnd typ så, att om möjligt utan ytterligare sensorer, givare och liknande och därför kostnadsmässigt gynnsamt en mycket precis uppgift kan avges om fyllnadsgraden hos en i tanksystemet befintlig vätska.

Fördelar hos uppfinningen.

Vid ett förfarande för avkänning av fyllnadsmängden hos ett tanksystem i enlighet med det inledningsvis beskrivna löses denna uppgift enligt uppfinningen därigenom, att för- farandet uppvisar de i patentkravet l angivna kärmetecknen.

Den kontinuerliga avkänningen av differenstryckets tidsförlopp under trycköknings- och/eller trycksänkrringsförloppet och den ur detta tidsförlopp dragna slutsatsen av- seende fyllnadsgraden har den speciella stora fördelen, att en täthetsprovning av tank- systemet på enkelt sätt och utan ytterligare sensorer, givare och liknande möjliggöres medelst en anordning för provning av tanksystemets täthet.

Rent principiellt räcker ett enda strömningsmotstând i en tryckmätare för avkänning av ett läckage och för bestämning av fyllnadsmängden i ett tanksystem.

En speciellt fördelaktig utföringsform av förfarandet anges i patentkravet 2.

Utformningen av tryckdelar-arrangemanget som tryckdelarbrygga med en i bryggdia- gonalen anordnad differenstryckmätare har speciellt den stora fördelen, att vid ett läckage, som skall avkärmas, är anordningen balanserad och därmed i denna arbets- punkt oberoende av toleranser hos tryckkällan. Härigenom möjliggöres en mycket exakt bestämning av fyllnadsmängden i tanksystemet. Dessutom kan på ett enkelt sätt förgasningen från en i tanksystemet befintlig vätska bestärmnas. 10 15 20 25 riff) 518 041 3 F ördelaktigt är även att förfarandet för bestämning av fyllnadsmängden i ett tanksys- tem genom en differenstryckmätning är oberoende av omgivningstrycket kring tanksys- ICIIICI.

Strömningsmotstånden är företrädesvis så dimensionerade, att de uppvisar samma storlek som strömningsmotståndet hos ett minsta för diagnosticering avsett läckage hos tanksystemet. Det är emellertid även möjligt att strömningsmotstånden har olika stor- lekar.

En mycket fördelaktig utföringsfonn av förfarandet anges i patentkrav 4.

Genom jämförelsen mellan tidsförloppet hos difïerenstryckökningsskeendet med tids- förloppet för differenstrycksärikningsskeendet undvikes speciellt en förfalskning av fyllnadsgradvärdet, som förorsakas av en förgasning av den i tanksystemet befmtliga vätskan, som praktiskt taget ej kan undvikas.

En annan fördelaktig utföringsfonn av förfarandet anges i patentkravet 5. Detta förfa- rande medger genom den snabba uppumpningen av tanksystemet på ett speciellt för- delaktigt sätt en snabb bestämning av tanksystemets fyllnadsmängd.

För elirninering av förgasningen av en i tanksystemet befintlig vätska lämpar sig en i patentkrav 6 angiven utföringsfonn av förfarandet.

En annan speciellt fördelaktig utföringsfonn av förfarandet anges i patentkravet 7.

Ritning.

Ytterligare egenskaper och fördelar hos uppfmningen beskrivs nedan närmare med hjälp av nâgra utföringsexempel under hänvisning till åtföljande ritningar. 10 15 20 “Åfi »vara i in; i.. - -30 I n in i 518 041 H På dessa visar: fig. 1 en anordning för täthetsprovning av ett motorfordonstanksystem, vilket användes för att genomföra förfarandet enligt uppfinningen för fyllnadsgradbestärnning, _ fig. 2a och 2b schematiskt tryckförloppet över tiden i ett motorfordonstanksystem un- der en tryckökning resp. under en trycksänkning, och fig. 3 en från teknikens ståndpunkt känd anordning för bestämning av fyllnadsmängden hos ett motorfordon.

Beskrivning av utföringsexemplen.

F örfarandet för avkärniing av fyllnadsmängden hos ett tanksystem beskrivs nedan med hjälp av ett motorfordonstanksystem. Emellertid är förfarandet ej inskränkt till ett mo- torfordonstanksystem utan kan rent principiellt komma till användning i godtyckliga tanksystem.

Såsom framgår av fig. 3 uppvisar en från teknikens ståndpunkt känd fyllnadsgradgivare hos ett motorfordonstariksystem en i en tank 10 anordnad flottör 11, som är förbunden med en potentiometer 20. I beroende av flottörens ll läge alstras i potentiometem 20 en elektrisk signal, som är ett direkt mått på fyllnadsnivån i tanken 10.

Vid det nedan beskrivna förfarandet för bestämning av fyllnadsmängden hos ett motor- fordonstanksystem krävs ingen sådan fyllnadsgradgivare.

Ett motorfordonstanksystem omfattar en tank 10, som via ett aktivkolfilter 12 och en tankavluftningsventil 14 är förbunden med ett insugningsrör 20 hos en (ej visad) för- bränningsmotor. I insugningsröret 20 är ett spjäll 22 anordnat.

Genom avdunstnirig alstras i tanken 10 kolvätegaser, som ansamlas i aktivkolfiltret 12.

För regenerering av aktivkolfiltret 12 öppnas tankavlufniingsventilen 14, så att till följd av det i insugningsröret 20 rådande undertrycket luft suges från atmosfär genom aktiv- kolfiltret 12, varigenom de i aktivkolfiltret 12 ansamlade kolvätena insuges i insug- ningsröret 20 och leds till förbrärmingsmotom. 10 15 20 .___:30 518 s 041 För provning av motorfordonstanksystemets täthet finns en pump 30, som via en tryckdelarbrygga 40 är förbunden med motorfordonstariksystemet.

Tryckdelarbryggan 40 omfattar biygg-gren 41, i vilken mellan pumpen 30 och atmos- fär är anordnade två strömningsmotstånd 42, 43. Den andra brygg-grenen 46 omfattar ett ytterligare strömningsmotstånd 47, vilket genom aktivkolfiltret 12 är förbundet med motorfordonstariken 10, samt motorfordonstariksystemets strörmiingsmotstånd.

Strömningsmotstånden 42, 43 och 47 är därvid dimensionerade som strörnningsmot- ståndet hos ett minsta för diagnosticering avsett läckage hos tanksystemet. I bryggdia- gonalen är en differenstryckmätare 50 anordnad.

Före den egentliga fyllnadsgradsbestämningen genomföres nu till att börja med en läckagediagnos.

För läckagediagnos alstras till att börja med medelst pumpen 30 ett tryck i hela motor- fordonstanksystemet. Om inget läckage föreligger uppstår vid differenstryckmätaren 50 ett differenstryck Apafi0, vilket indikerar frånvaro av ett läckage. Om däremot ett läckage föreligger och uppvisar en storlek, som motsvarar strömningsmotstånden 42, 43, 47, är tiyckdelarbryggan ”balanserad”, så att inget differenstryck (Ap=0) avkärmes av differenstiyckmätaren 50 och förekomsten av ett läckage indikeras på detta sätt.

Vid frånvaro av läckage genomföres därefter fyllnadsgradsbestämning av tanksystemet på nedan beskrivet sätt.

Den som förbiströrriningsventil till uyckdelarbryggan 40 anordnade avstängningsventi- len 61 stänges. Medelst tryckkällan tryckbelastas tanksystemet via strömningsmotstån- det 47. 10 15 20 ÜÛß 111; .r- > n I a os: nn 518 041 6 Därvid stiger trycket pl i den ena grenen av tryckdelarbryggan 40 till att börja med omgående till hälften av pumpmatartrycket, eftersom strömningsmotståndet 42 har samma storlek som strömningsmotståndet 43. Trycket p2 i den andra grenen av tryck- delarbryggan 40 stiger med en tidskonstant till pumpmatartrycket, varvid tidskonstan- ten är beroende av strömningsmotståndet 47 och strömningsmotståndet hos hela tank- systemet. Ur tidsförloppet hos det avkända diiïerenstrycket kan man beräkna den fria tankvolymen och därmed fyllnadsgraden.

Tryckförloppet för trycket p2 i grenen 46 uppvisar därvid det i fig. 2a åskådliggjorda förloppet.

Som störstorhet uppträder förgasningen av det i motorfordonstanksystemet befintliga bränslet. Denna förgasning medför en ytterligare tryckhöjning i tanksystemet och ger därför sken av en fullare tank. Tryckforloppet med törhandenvarande fórgasning åskådliggöres i fig. 2a schematiskt medelst en streckad linje. För att eliminera förgas- ningen utvärderas förutom tryckhöjningsskeendet även trycksänlmingsskeendet på nedanstående sätt.

Tryckkällan 30 frånkopplas efter firllföljd tryckhöjning. Avstängningsventilen 61 samt tankavluftningsventilen 14 stängs. Övertrycket i tanksystemet sänkes endast via strömningsmotståndet 47 och den i jämförelse med tiyckdelarbryggans 40 strömnings- vägar mycket stora strömningsarean hos tryckkällan 30. Trycket pl antager därvid omedelbart omgivningens tryck. Trycket p2 sjunker däremot med en tidskonstant, som är beroende av strömningsmotståndet 47 och strömningsmotståndet hos hela tanksys- temet, till omgivningens tryck. Ur tidsförloppet hos difierensnycksigrialen kan man beräkna den fria tankvolymen och därmed fyllnadsgraden. Ett sådant tryckförlopp vi- sas i fig. 2b.

Såsom likaledes visas i fig. 2b fördröjer emellertid törgasningen av en i tanksystemet befintlig vätska trycksänkningen (streckad linje) och ger därför sken av en större fii tankvolym (tommare tank). efavv 10 15 20 518 041 1- Genom jämförelsen av de båda tryckförloppen vid uppumpning (tryckhöjnjng) och vid trycksänkning kan nu förgasningen kompenseras så att fyllnadsgraden uppträder som kvarvarande storhet.

Denna fyllnadsgradbestämning kan upprepas i varje grundadaptionsfas, dvs. vid inaktiv tankavluftning, varigenom statistik medgives och regenereringshastigheten för aktiv- kolfiltret 12 ej begränsas. Ett sådant förfarande kräver emellertid en tryckkälla med ringa toleranser. För att kunna använda en godtycklig tryckkälla, speciellt en som icke uppvisar några sådana små toleranser, kan fyllnadsgradsbestämningen altemativt fore- tagas på nedanstående sätt.

Först öppnas förbiströrriningsvenfilen 61 och tryckkällan inkopplas. Härigenom sker snabb tryckhöjning i tanksystemet. Efter en förutbestämd tid stängs förbiströmriings- ventilen 61 och tryckkällan 30 frånkopplas. Det nu i tanksystemet rådande trycket sjunker via strömningsmotståndet 47. Det kontinuerligt mätta tidsberoende tryckför- loppet utgör ett mått på tankfyllnadsgraden.

Härvid gäller för den sökta tankvolymen: t VT= (Rsp-TT/(Pfü) -Pol l m(f)df O Varvid masströmmen via utströnuiingsekvationen: m = a -A -pn/z / (R fr) -Jz / <1 - 1) w/(pa/prf/f -”f 10 15 ,.f.= 20 5-18 041 0 0 I dessa ekvationer betyder: VT tankvolymen, TT tanktemperaniren, p-f tanktrycket, ta omgivningstemperaturen, pa omgivningsnycket, m den utströmmande masströmmen, a mynningssiffran för tanksystemets strömningsmotstånd, A arean hos tanksystemets strömningsmotstånd, X isentropexponenten, Rsp speciella gaskonstanter, p0 starttrycket vid mätningens början.

Fördelen hos detta mätförfarande är en mätning oberoende av nyckkällans 30 mat- ningseffekg eftersom mätningen sker vid 'frånkopplad tryckkälla 30. Dessutom garante- ras genom den öppnade förbiströrnningsventilen 61 en snabb tryckhöjning, varigenom fyllnadsgradsbestämningen kan företagas på kort tid.

Ett problem är emellertid att fiârgasningen av en i tanksystemet förhandenvarande vätska förfalskar mätningen på sådant sätt, att den fórespeglar en fullare tank. :wars 10 15 20 anü 518 Û41 “l För att taga hänsyn till denna förgasning kan förgasningen å ena sidan uppskattas via aktivkolfiltrets 12 uppladdning, varvid fyllnadsgradrnämingen antingen korrigeras eller undertrycks vid hög förgasning. Å andra sidan kan förgasningen också mätas medelst differenstrycksensorn 50. För detta ändamål genomföres ett speciellt mätförfarande, i vars forsta steg tankavluft- ningsventilen 14 stängs för att eliminera differenstrycksensorolïset, under det att för- biströmningsventilen 61 öppnas. Det därvid mätta dilïerenstrycket tolkas som sensor- offset och en balansering av differenstrycksensorn sker. I ett andra steg företages en fyllnadsgradmäming såsom ovan beskrivits, varvid dess resultat är törfalskat av en eventuellt förhandenvarande förgasning. l ett tredje steg avkärmes förgasningshastigheten genom utvärdering av sluttryckdiffe- rensen, som differenstrycksensorn 50 avkârmer vid fyllnadsgradrnätningen. Denna sluttryckdifferens är ett mått på förgasnjngen. Ju större nämligen törgasningen är desto högre är tryckfallet vid strömningsmotståndet 47 och desto högre är det i strörnnings- grenen 46 mätta trycket p2. Sluttryckdifferensen är därmed ett mått på bränsleförgas- ningen (pgas i fig. 2b). Med detta värde kan nu ovan angivna fyllnadsgradrnätriing konigeras.

Fördelen av denna bestämning av förgasningen ligger i att fyllnadsgradmätningen är oberoende av sensoroffset och oberoende av pumptoleranser.

Fyllnadsgradmätningen kan företagas i varje grundadaptionsfas, dvs. vid inaktiv tank- avluftning, varigenom å ena sidan statistik möjliggöres och å andra sidan ingen in- skränkning sker av regenereringshastigheten för aktivkolfiltret 12. ivat. 10 518* 041 IO Eftersom samtliga ovan beskrivna förfaranden påverkas av eventuellt förhandenvaran- den läckage skall - såsom ovan redan nänmts - först alltid företagas en läckagemätníng för att antingen korrigera eller förkasta fyllnadsgradresultatet. Av detta skäl kan an- ordningen för bestämning av tätheten hos ett tanksystem på ett speciellt fördelaktigt sätt kombineras med fyllnadsgradmätning på ovan beskrivet sätt.

Fördelen hos det ovan beskrivna förfarandet är den kontinuerliga avkämiingen av tryckförloppet, som medgiver exakt bestämning av tankens fyllnadsgrad. Denna konti- nuerliga avkänning av det tidsmässiga tryckförloppet medger speciellt exaktare fyll- nadsgradbestämningar än vid kända gradientmämingar, vid vilka nyckförloppet alltid erhålles över en tidsrymd, och vid vilket det sig ändrande tryckförloppet ej kan av- kärmas inom tidsrymden.

Claims (7)

10 15 20 :apan 25 51 8 0 4 1 \\ Patentkrav

1. Förfarande för avkänning av fyllnadsmängden hos ett tanksystem medelst en tryck- källa, medelst vilken en txyckändring kan alstras i tanksystemet, en tryckdelaranord- ning med en referensmätanordning, som omfattar åtminstone ett strömningsmotstånd med förutbestämd storlek i åtminstone en referensströrruiingsgren och som av tryck- källan kan belastas med tryck, och en tryckmätanordning, medelst vilken för täthets- provning skillnaden mellan trycket i tanksystemet och trycket i referensmätanord- ningen simultant avkärmes, kännetecknat av att tidsförloppet av differenstrycket av- kärmes kontinuerligt under tryckhöjnings- och/eller trycksänlmingsförloppet och att fyllnadsgraden härledes ur detta tidsförlopp.

2. F örfarande enligt krav 1, kännetecknat av att man avkärmer difierenstrycket me- delst en i bryggdiagonalen hos en tryckdelarbrygga anordnad differenstryclanätare, varvid bryggans ena gren omfattar två strönuiingsmotstánd, som är anordnade mellan tryckkällan och atmosfär, och vars andra gren omfattar strömningsmotståndet hos det tanksystem, vars täthet skall undersökas, och ett mellan detta och tryckkällan anordnat ytterligare strömningsmotstånd.

3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att strömningsmotstånden väljes så, att de uppvisar samma storlek som strömningsmotståndet hos ett minsta för diagnostice- ring avsett läckage.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att först avkännes kontinuerligt tidsförloppet hos tryckdififerensen under tryckhöjrungstörloppet, att därpå »ston 10 15 518 041 17. avkännes kontinuerligt tidsförloppet för tryckdífferensen under trycksänkningsför- loppet, och att tankens fyllnadsgrad härledes ur jämförelsen mellan dessa tidsfórlopp.

5. Förfarande enligt något av kraven 1 - 3, kännetecknat av att via en förbiström- ningsventil uppbygges till att börja med mycket snabbt ett tryck i tanksystemet, att därpå förbiströmningsventilen och tryckkällan fiånkopplas och att fyllnadsgraden här- ledes ur det avkända tidsförloppet hos differenstzrycket.

6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att förgasningen hos en i tanksystemet befintlig vätska uppskattas matematiskt och utnyttjas för korrigering av differenstryck- förloppet.

7. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att för mätning av forgasnirigen hos en i tanksystemet befintlig vätska tolkas i ett speciellt mätlörfarande till att börja med vid öppnad förbiströrnningsventil och avtätat tanksystem det mätta difierenstrycket som offset, att därpå tidsförloppet av trycket i tanksystemet och i referensmätanordningen kontinuerligt avkännes under det att tanksystemet belastas med tryck, och att det så- lunda erhålla differenstrycket utnyttjas för korrigering av förgasningen.