SE526638C2 - Övervakning av kylvätsketemperaturgivare - Google Patents

Description

, 20 inte för att uppfylla de nya lagkraven, där det också specificeras att testvillkoren mäste väljas pà ett sådant sätt att övervakningen sker under driftsvillkor, d v s oftast under körning.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhanda- hålla en metod för att testa och övervaka kylvätsketemperaturgivaren under driftvillkor. Mer specifikt är det ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla en metod för att kontrollera att kylvätsketemperaturgivaren i ett motorfordon inte visar för lite eller har fastnat på ett för lägt värde.

Dessa och andra syften uppnàs i enlighet med föreliggande uppfinning genom en metod definierad i krav 1.

Enligt föreliggande uppfinning uppnås ovan nämnda syften genom att säkerställa att vissa villkor, såsom tillräckligt hög yttertemperatur och tillräckligt tillförd energi till motorn, är uppfyllda under en begränsad tidsperiod. Dessa villkor medför att motorvattnets temperaturen har ökat till en tillräckligt hög nivà för att man skall kunna mäta kylvâtsketemperaturen med hjälp av kylvätsketemperaturgivaren och jämföra resultatet med det förväntade lägsta värdet.

En fördel med föreliggande uppfinning är att man kontinuerligt under drift kan övervaka funktionen hos kylvätsketemperatur- givaren och fä en indikation om när den inte visar ett korrekt värde.

En annan fördel är att ingen ytterligare hårdvara mäste implementeras i motorn eftersom alla nödvändiga givare redan finns, och dessutom kan funktionen hos styrenheten byggas in i en redan närvarande styrenhet. Endast mjukvara behövs adderas. 72523 _4100; 2004-02-25 lO 15 526 638 u n o. en ao un: n o 0 o o n q o u v v o 0 o 0 I I II' n n .uno c o o u o 0 I s u o n n n n n e a o; nu :uu nu anno-o s n n n se anno: c oo ou p u o Ytterligare fördelar uppnås genom olika aspekter av uppfin- ningen och kommer att framgå av följande detaljerade beskrivning.

Kort beskrivning av ritningarna Pig. la visar en schematisk vy av ett fordon innefattande en OBD samt en styrenhet i vilken föreliggande uppfinning kan implementeras.

Fig. lb visar ett system för övervakning av en temperaturgivare enligt uppfinningen.

Pig. 2 visar ett flödesdiagram som illustrerar metoden enligt uppfinningen.

Pig. 3 visar grafer som illustrerar metoden enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Figur 1 visar ett exempel pà ett fordon 1 i vilket föreliggande uppfinning kan implementeras. Enligt kommande lagkrav måste vissa fordon innefatta ett on-board diagnostik (OBD) system.

Figur lb visar ett system 2 enligt föreliggande uppfinning för att övervaka kylvätsketemperaturgivaren. Systemet 2 innefattar en styrenhet 3, en motor 4, en yttertemperaturgivare 5 och en kylvätsketemperaturgivare 6. Styrenheten 3 samlar in nödvändig information från systemet för att kunna genomföra metoden enligt uppfinningen, innefattande bland annat signaler från yttertemperaturgivaren 5 och kylvätsketemperaturgivaren 6.

Dessa temperaturgivare 5 och 6 är anslutna till styrenheten 3 via ledningar 7 respektive 8. Styrenheten 3 får även information om fordonets bränsleförbrukning, trycket på insprutat bränsle till motorn och flera andra variabler. 72523 .d0C; 2004-02-25 10 15 20 526 638 Styrenheten innefattar åtminstone en datorprogramprodukt, företrädesvis i form av ett minne M, såsom ett ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), EEPROM (Electrically EPROM), flash-minne, SRAM (Static Random Access Memory), etc. I minnet M finns ett datorprogram 10 lagrat, som dà det exekveras förmår styrenheten att utföra metoden. Vidare finns en mikroprocessor pP som exekverar datorprogrammet. Systemet 2 innefattar givetvis andra delar (ej visade) såsom kylare, motorfläkt, turbo etc., vilka delar är uppenbara för en fackman inom omrâdet.

I korthet bygger metoden enligt uppfinningen för övervakning av en kylvätsketemperaturgivare pà idén och insikten att om man tillför en motor tillräcklig mängd energi inom en viss tidsperiod, samtidigt som motorn arbetar under normala driftsvillkor avseende yttertemperatur Tmm, så vet man att kylvätsketemperaturen är över en viss gräns. Om den uppmätta kylvätsketemperaturen trots detta är under den bestämda gränsen vet man att ett funktionsfel hos kylvätsketemperaturgivaren kan konstateras, dvs. temperaturgivaren visar ett för lågt värde. Detta gäller under förutsättning att det inte är fel pà några andra värden, som används i testet. Om till exempel anordningen för att mäta tillförd brànslemângd (vilket som ett exempel kan utföras av en flödesmätare alternativt tryckgivaren för bränslet, men som även kan vara uppskattade värden för olika varvtal pä motorn som finns lagrade i tabellform) eller yttertemperaturgivaren visar felaktiga värden påverkar detta naturligtvis föreliggande test.

Anledningen till att man kan använda måttet på tillräcklig mängd energi för att säkerställa att motorn har körts pà ett sådant sätt att man kan verifiera en missvisande kylvätsketemperaturgivare är följande resonemang. 72523 .dOC; 2004'02-25 lO 526 638 . .a a. oo ono- o o o v o o u o uno. n o o o a o a o o nu nano øooo oas Antag att man sätter upp en kontrollvolym, där hela motorn är denna kontrollvolym och att man dessutom antar att: Qkylvau/um = Qkyzvaß/mu (1) där Q står för värmeflöde, dvs. tillförd energi per tidsenhet, då kan man enligt termodynamikens första lag skriva: Qbrvlnsle _ Qomgivning _ Qavgaszr _ Qnytfígenergí = at ) där /áf är förändringen i den inre energin, som vidare kan uttryckas enligt följande: âWà=mQaQ©á“mQö%WÜáæâ%MÜá (3 där m är motorns massa, CV är specifika värmekapacitiviteten vid en viss konstant volym (V), Tämä är godsets temperatur och Tywyümm är kylätskans temperatur. I ekvation (3) antar vi att Tgod, är ungefär lika med Tkylvâtska.

Med andra ord år det förändringen i den inre energin som bestämmer hur snabbt kylvätskans temperatur förändras, under antagandet att ingen värme tillförs kylvätskan utanför kon- trollvolymen eftersom en termostat i kylsystemet är avstängd vid làga temperaturer. Det medför att ingen kylning av kylvätskan sker förutom av de försumbara förlusterna som uppstår i ledningarna. Det kan i och för sig ske en uppvärmning av kylvätskan utanför kontrollvolymen men detta medför bara att mer energi tillförs kontrollvolymen och uppvärmningen gàr snabbare. 72523 .dOC,' 2004-02-25 10 15 526 638 en no oøaø o n n n o n n nno n u n I n n o man; nnnn nun Antag nu att värmestrálningen till omgivningen är relativt konstant, men att Qwwm, çhwflfl och Qßwßßw varierar kraftigt beroende pà hur man kör motorn, t.ex. om man kör pà tomgång eller pà maximal belastning i en brant uppförsbacke. När dessa tre storheter är relativt små, dvs. vid tomgång, så påverkar yttertemperaturen Tæm uppvärmningsförloppet mycket (dvs.

Qwwwm), vilket innebär att det går mycket långsamt att värma motorn. I det fallet då dessa storheter är stora (vid kraftiga variationer och hög belastning) kommer yttertemperaturen Tæm ha en mindre inverkan på uppvärmningsförloppet. För att erhålla ett tillräckligt snabbt uppvärmningsförlopp behöver alltså Qmmt, Qwuw och Qwnwmfi vara tillräckligt stora samtidig: som QMgfw-w; är tillräckligt liten.

Det första villkoret verifieras genom att avgöra om man sprutat in tillräckligt mycket bränsle under en tillräckligt kort tid, vilket kan verifieras genom att över tiden antingen integrera mängden insprutat bränsle i motorn eller integrera trycket pà insprutat bränsle till motorn. Det visar sig att då insprutad bränslemängd i massa per tidsenhet ökar kommer Qwwk att öka. Ökningen är inte helt proportionell mot insprutad bränslemängd i massa per tidsenhet utan avtar något vid höga värden pä insprutad bränslemängd. Emellertid kan sambandet mellan Qwww och insprutad bränslemängd approximativt antas vara proportionerligt.

Det andra villkoret verifieras genom att kontrollera att yttertemperaturen är högre än en viss gräns, förslagsvis i området O°C till, mer företrädesvis 4°C till 6°C. 72523 .dOC; 2004-02-25 lO 15 20 526 638 ooo ooo o o oo o oo oo oo IIOO o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o ooo ooo o o o o o I oooo o o o o o o I o o o o o o o o o o o o I o o o o o o oo oooo oooo ooo De förhållanden som gäller vid normala driftsvillkor innefattar följande kriterier: - yttertemperatur: 6°C - 30°C - atmosfärstryck: < 2000 möh (meter över havet) - kylvätsketemperatur: 60°C - lOO°C I och med att yttertemperaturgivaren 5 kan mäta en något missvisande temperatur är det föredraget att en något lägre temperatur, än de angivna normala driftsvillkoren, används som gräns för att avgöra om det andra villkoret är uppfyllt.

Figur 2 visar ett flödesschema som illustrerar metoden enligt uppfinningen, där flödet startar i steg 20. I steg 21 sätts de parametrar som metoden använder, dvs. Thw som är den gräns som yttertemperaturen måste överstiga i ett senare steg i metoden, Tgæt är den gräns som uppmäts av kylvätsketemperaturgivaren måste överstigas, Qnmü som är den mängs tillförd energi som mäste tillförts motorn under en viss tidsperiod, och tmm som anger tidsperiodens övre gräns.

När dessa parametrar har ställts in fortsätter flödet till steg 22 där en räknare R1 nollställs. Vidare i steg 23 nollställs en integrator som skall integrerar den tillförda energin Q, dvs. värmeflödet, under den tidsperiod som räknare Rl är aktiv.

Flödet fortsätter till steg 24 där den tillförda energin Q bestäms, antingen som funktion av uppmätt mängd insprutat bränsle eller som funktion av uppmätt tryck hos det insprutade bränslet. Därefter integreras Q. 72523 _1306; 2004-02-25 lO 15 20 526 638 I det efterföljande steget 25 räknas räknaren Rl upp och därefter testas om yttertemperaturen Tæm överstiger gränsen Tum i steg 26. Om sä är fallet gär flödet vidare till steg 27, i annat fall återkopplas flödet till steg 22, där räknare Rl nollställs.

I steg 27 testas om det integrerade värdet av den tillförda energin Qi, dvs. energiinnehället hos motorns bränsle som tillförts motorn, är högre än den mängd tillförd energi Qnmü som mäste tillförts motorn 4 för att funktionen hos kylvätske- temperaturgivaren skall kunna verifieras, ett exempel pà Qnmü är ett värde i omrâdet 2 till 8 kg bränsle, företrädesvis 5 kg bränsle. I det fall då det integrerade värdet av den tillförda energin är lägre än Qnnu återkopplas flödet till steg 24, där en ytterligare bestämning och integrering av Q utförs. I annat fall fortsätter flödet till steg 28.

I steg 28 avgörs om den tid som förflutit sedan räknare Rl nollställdes, vilket skedde i steg 22, är tillräckligt kort.

Det görs genom att jämföra värdet pä räknare R1 med den övre gräns nmx för den bestämda tidsperioden. I det fall tidsperioden överskridits, dvs. räknare R1 har räknats upp till ett värde som överstiger tmu, då utförs inget test av kylvätsketemperaturgivare utan flödet återkopplas till steg 22, där räknare R1 nollställs. I annat fall fortsätter flödet till steg 29.

I och med att testvillkoren är uppfyllda för att verifiera kylvätsketemperaturgivarens nedre gräns, uppmäts ett värde pä kylvätsketemperaturen Tm i steg 29 och därefter avgörs i steg 30 om det uppmätta värdet I; är över den fastställda nivån Tüßc. Om sä är fallet avslutas flödet i steg 31, men i det fall då Tm är lägre än Igeü gär flödet vidare till steg 32 och ett larm utfärdas till föraren av fordonet. 72523 .d0C; 2004-02-25 526 638 o oo oo oo oooo o o o o o o o o o o o o o o ooo oooo o o a o o o I q o o o o o o oo oooo nu no Metoden enligt figur 2 implementeras företrädesvis i en programvara i en loop, där flödet àterkopplas från steg 31 till steg 22, sävida inte några parametrar skall justeras, vilket sker i steg 2l. Metoden kan t.ex. implementeras i en 10 msek loop i en realtidsprogramvara. Programmet installeras och körs i styrenheten 3 med hjälp av minnet M och microprocessorn pP. Programmet kan dessutom lagras pà en bärare såsom en CD- ROM, magnetband, floppy-disk, hårddisk, etc.

Figur 3 visar tre grafer med olika variabler (Tmm, Qi, Tm) som funktion av tid t som illustrerar hur metoden enligt uppfinningen fungerar. Tidsaxeln, dvs. X-axeln, är indelad i minuter, och för respektive Y-axel är indelningen för de två temperaturaxlarna indelad i °C och axeln för integrerad tillförd energi indelad i kg bränsle. I den översta grafen, som visar Tæm som funktion av t, finns en kurva 40 som illustrerar temperaturen uppmätt av en yttertemperaturgivare 5 från en tidpunkt 0. I den översta grafen illustreras det första villkoret för att verifiering av kylvàtsketemperatur- givaren skall kunna genomföras. Den lägsta tillåtna temperaturgränsen Tkw visas som en streckad linje och är i detta exempel satt till 6 °C.

I den mittersta grafen, som visar Qi som funktion av t, finns flera delkurvor 41, 42, 43 och 44 illustrerade som visar ett integrerat värde av tillförd energi till motorn 4. Den mittersta grafen illustrerar det andra villkoret för att verifiering av kylvätsketemperaturgivaren skall kunna genomföras. När värdet på den integrerade tillförda energin Qi när ett bestämt värde Qnmü, under förutsättning att villkoret som illustreras i den översta grafen, kan ett värde pà kylvätsketemperaturen avläsas. Qumk visas som en streckad linje och är i detta exempel satt till 5 kg. Om Qi när upp till Qnmk inom en förutbestämd tidsperiod (0-tmu) som bestäms av 72523 .dOC; 2004-02-25 ..._____.......~_-___..__.. , 10 15 20 526 638 ooo ooo o o oo o oo oo oo oooo o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o ooo ooo o o o o o o oooo o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o oo oooo oooo ooo 10 tidpunkten för början av integreringen av Q och tidpunkten då Qumk uppnås dà har tillräckligt mycket energi tillförts motorn 4 under normala driftsvillkor och tillräckligt snabbt.

Tidsperioden kan t.ex. sättas inom området 10-30 minuter, företrädesvis 15-20 minuter.

I den nedersta grafen, som visar Tm som funktion av t, finns en kurva 45 som illustrerar temperaturen uppmätt av en kylvätsketemperaturgivare 6 från en tidpunkt 0. Vid tidpunkten 0 startar fordonet och kylvätskans temperatur ökar i början, och bör slutligen hamna i ett område 60-lO0°C under normala driftsvillkor. Kylvätsketemperaturen varierar över tiden. Vid den tidpunkt då det första och det andra villkoret för Tum respektive Qi är uppfyllt mäts T; och jämförs med ett förutbestämt värde Tæst, t.ex. den lägsta temperaturen som kylvätskan har vid normala driftsförhållanden, dvs. 60°C i detta exempel.

Fyra stycken tidpunkter tl, tg, t3 och t4 har markerats med fyra punktstreckade linjer i samtliga grafer. X-axeln i samtliga grafer börjar vid tidpunkten t=O (td.

Inom tidsperioden to-tl är villkoret för Tum uppfyllt och Qi när Qfinü vid tl, se kurva 41. Antag att den maximalt tillåtna tidsperioden är bestämd till 20 minuter, dvs. mmx= 20 minuter.

Dà görs en mätning av Tm vid tidpunkten tl i det fall då t1 tmm=20 minuter. Villkoren år uppfyllda och temperaturen uppmätt av kylvätsketemperaturgivaren 6 vid tl är ca 65°C vilket är högre än Ttäm. Kylvätsketemperaturgivaren fungerar således.

Vid tidpunkten tl börjar integratorn att pà nytt bilda Qi fram till tidpunkten tz, se kurva 42, då villkoret för Tæm inte 72523 .d0C; 2004-02-25 10 15 ll längre är uppfyllt och integratorn återigen nollställs. Sà länge Tum är lägre än Tum kommer integratorn att vara nollställd, se kurva 43, dvs. ända fram till tidpunkten t3.

Vid tidpunkten tg börjar integratorn att bilda Qi igen, se kurva 44, till dess att Qnmü uppnås, vilket sker vid tidpunk- ten t4. Tidsperioden under vilken Q integreras, dvs. ti-tg, är 60-3l=29 minuter, vilket är längre än den tillåtna tids- perioden pà 20 minuter enligt ovan. Vilket innebär att inget larm avges trots att I; vid tidpunkten t4 är lägre än Tgät.

I det fall då den tillåtna tidsperioden är satt till 30 minuter, kommer ett larm att avges till föraren av fordonet.

Metoden som beskrivits ovan antar att motorns verkningsgrad och bränslets verkningsgrad är konstanta. Metoden går dock att utveckla genom att även ta hänsyn till variationer i dessa verkningsgrader i samband med att tillförd energi per tidsenhet Q beräknas vid varje mätning av antingen tillförd bränslemängd eller trycket pà det tillförda bränslet.

En samtidigt inlämnad patentansökan med titeln ”Övervakning av motorkylvätsketemperaturgivare” med samma sökande, beskriver en metod för att kontrollera att kylvätsketemperaturgivaren i ett motorfordon inte visar för mycket eller har fastnat på ett för högt värde. I en utföringsform av föreliggande uppfinning kan metoden beskriven i nämnda ansökan utföras samtidigt som metoden enligt föreliggande uppfinning utförs. En kombination av dessa skulle således innebära att kylvätsketemperatur- givarens funktion avseende både en övre och en nedre gräns kan utföras samtidigt.

Bäda metoderna för att övervaka kylvätsketemperaturgivaren är beroende av att yttertemperaturgivaren fungerar som den ska 72523 .d0C,' 2004-02-25 lO 12 och en samtidigt inlämnad patentansökan, med titeln “Metod och styrenhet för att övervaka en temperaturgivare”, med samma sökanden, beskriver hur funktionen hos yttertemperaturgivaren kan övervakas. I en utföringsform av föreliggande uppfinning kan metoden beskriven i nämnda ansökan användas för att med jämna mellanrum kontrollera att yttertemperaturgivaren visar ett korrekt värde. Skulle testet av yttertemperaturgivaren ge resultatet att denna är ur funktion, kan detta uppmärksammas i föreliggande test och en varningslampa till exempel lysa, vilket indikerar att resultatet kan vara felaktigt på grund av trasig yttertemperaturgivare. 72523 .dOC; 2004-02-25

Claims (14)

10 15 20 25 30 526 638 13 Nya Patentkrav

1. En metod för att övervaka temperaturen hos kylvätskan i ett fordons motor (4), där motorn (4) är försedd med en kylvätsketemperaturgivare (6) som förser en styrenhet (3) med information om uppmätt kylvätsketemperatur (Ty), samt att en yttertemperaturgivare (5) även förser styrenheten (3) med information om uppmätt yttertemperatur (Tam), kännetecknad av att metoden innefattar följande steg: a) att verifiera att yttertemperaturen (Tæm) är högre än ett temperaturgränsvärde (Tum), b) att säkerställa att den energi (Q) som har tillförts motorn (4) under en förutbestämd tidsperiod är högre än ett energigränsvärde (Qnmn), c) att dä steg a) och b) varit uppfyllda under den förutbestämda tidsperioden, mäta kylvätsketemperaturen (Tm), och d) att jämföra den uppmätta kylvätsketemperaturen (15) med - ett förutbestàmt nedre gränsvärde (ïïæt), där ett larm _ avges då den uppmätta kylvätsketemperaturen (Tg) är lägre än nämnda gränsvärde (Tnwg.

2. Metoden enligt patentkrav 1, varvid verifieringen av yttertemperaturen i steg a) innefattar stegen att med yttertemperaturgivaren (5) mäta upp yttertemperaturen (Tum) och jämföra den med temperaturgränsvärdet (Tnw) som motsvarar den lägsta bestämda gränsen för normala driftsförhàllanden.

3. Metoden enligt patentkrav 2, varvid den lägsta bestämda gränsen för normala driftsvillkor sätts till ett värde i området O°C till 6°C, företrädesvis 4°C till 6°C.

4. Metoden enligt något av patentkraven 1-3, varvid tillförd energi (Q) i steg b) härleds från energiinnehàllet hos motorns bränsle. 72523 nya kravxloc; 2004-11-22 lO 15 20 25 526 638 14

5. Metoden enligt patentkrav 4, varvid hänsyn till motorns och/eller bränslets verkningsgrad tas i samband med att tillförd energi beräknas.

6. Metoden enligt nàgot av patentkraven 4-5, varvid mängden tillförd energi (Q) bestäms av en bränslemängdsmätare genom: bl) att med en flödesmätare mäta mängden insprutat bränsle i motorn (4), eller b2) att med en tryckgivare mäta trycket pà insprutat bränsle till motorn (4).

7. Metoden enligt nägot av patentkraven 4-6, varvid tillförd energi (Q) under tidsperioden motsvarar 2 till 8 kg bränsle, och företrädesvis 5 kg bränsle.

8. Metoden enligt något av patentkraven 1-7, varvid tidsperioden i steg b) väljs att vara i området 10 till 30 minuter, företrädesvis i området 15 till 20 minuter.

9. Metoden enligt något av patentkraven 1-8, varvid gränsvärdet (ïgæt) i steg d) väljs att vara den lägsta temperaturen som motorvattnet har vid normala driftförhällanden.

10. Metoden enligt patentkrav 9, varvid kylvätskans temperatur vid normala driftsförhàllanden tillåts pendla mellan 60°C och 100°C.

11. Ett datorprogram för att övervaka en kylvätsketemperaturgivare (6) i ett fordons motor (4), kännetecknat av att kodorgan som då det körs i en styrenhet (3) förmår styrenheten (3) att utför metoden enligt något av kraven 1-10. 72523 nya RIaVJSOC; 2005-02-22 10 526 638 15

12. En datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkravet 11, varvid datorprogrammet är innefattat i det datorläsbara mediet.

13. En styrenhet för att övervaka temperaturen hos kylvàtskan i ett fordons motor (4), kännetecknad av att styrenheten åtminstone innefattar en lagringsenhet (M) innefattande ett datorprogram enligt patentkrav 11.

14. Fordon (1) innefattande en yttertemperaturgivare (5) för mätning av yttertemperaturen (TW) , kännetecknat av att fordonet (1) vidare är utrustat med en styrenhet (3) enligt patentkravet 13 . 72523 nya kravxloc; 2004-11-22