SE538738C2 - Förfarande och system för diagnostisering av en förbränningsmotor - Google Patents

Description

FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR DIAGNOSTISERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR Uppfinningens område Föreliggande uppfinning hänför sig till förbränningsmotorsystem, och i synnerhet till ett förfarande för diagnostisering av en förbränningsmotor enligt ingressen till patent kravet 1. Uppfinningen avser även ett. system och ett fordon, liksomett datorprogram ochen datorprogramprodukt, vilka implementerar förfarandet enligt upp f i n ningen.

Uppfinningens bakgrund Pä grund av ökade myndighetsintressen avseende föroreningar och luftkvalitet i framför allt storstadsområden har utsläpps (emissions) -standarder och -bestämmelser framtagits i många jurisdikt ioner.

Dylika utsläppsbestämmelser utgör ofta kravuppsättningar vilka definierar acceptabla gränser för avgasutsläpp vid fordon utrustade med förbränningsmotorer. Exempelvis regleras ofta nivåer för utsläpp av kväveoxider (N0X) , kolväten (HC) och kolmonoxid (CO). Dessa utsläppsbestämmelser hanterar även vanligtvis, för åtminstone vissa typer av fordon, förekomst av partiklar i avgasutsläpp.

Dessa regelverk är ofta utformade på så sätt att det med något/några års mellanrum införs allt strängare krav på utsläppsnivåer. I en strävan att uppfylla dessa utsläppsbestämmelser har därför system utvecklats för efterbehandling (rening) av de avgaser som bildas vid förbränning i förbränningsmotorn.

Dessaefterbehandlingssystem innefattaroftanågon form av katalytisk reningsprocess, där en eller flera katalysatorerna används for rening av avgaserna. Vidare innefattar dylika efterbehandlingssystem, alternativt eller i kombination med de en eller flera katalysatorer, ofta andra komponenter. T.ex. innefattar efterbehandlingssystem vid fordon med dieselmotor ofta partikelfilter.

Vid förbränning av bränsle i förbränningsmotorns förbränningskammare (t.ex. cylindrar) bildas sotpartiklar. Enligt ovan finns utsläppsbestämmelser och standarder även avseende dessa sotpartiklar, och för att uppfylla bestämmelserna kan partikelfilter användas för att fånga upp sotpartiklarna. I detta fall leds avgasströmmen t.ex. genom en filterstruktur där sotpartiklar fångas upp frän den passerande avgasströmmen for upplagring i partikelfiltret.

Således förekommer ett flertal metoder för att minska utsläpp från en förbränningsmotor. Förutom bestämmelser avseende utsläppsnivåer blir det också allt vanligare med lagstadgade krav på fordonsinterna diagnossystem, s.k. OBD-system (On-Board Diagnostics) för att säkerställa att fordonet också i daglig drift, och inte enbart vid t.ex. verkstadsbesök, faktiskt uppfyller uppställda bestämmelser avseende utsläpp. Beträffande partikelutsläpp kan detta t.ex. åstadkommas med hjälp av en i avgassystemets ändrör anordnad partikelsensor, i följande beskrivning och patentkrav benämnd PM-sensor (PM = Particulate Matter, Particulate Mass), vilken mäter partikelhalten i avgasströmmen innan avgasströmmen släpps ut i for n e t s o mg i v n i n g.

Efterbehandlingssystem med partikelfilter kan vara mycket effektiva, och den resulterande partikelhalten efter avgasströmmens passage genom fordonets efterbehandlingssystem är ofta låg vid fullt fungerande efterbehandlingssystem. Detta betyder också att de signaler som sensorn avger kommer att indikera ett lågt eller inget partikelutsläpp.

Sammanfattning av uppfinningen Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för diagnostisering av en förbränningsmotor vid ett. fordon. Detta syfte uppnås med ett. förfarande enligt patentkrav i, Enligt föreliggande uppfinning tillhandahålls ett förfarande for diagnostisering av en förbränningsmotor, varvid ett efterbehandlingssystem innefattande åtminstone ett partikelfilter är inrättat för efterbehandling av en vid förbränning i nämnda förbränningsmotor resulterande avgasström, varvid förfarandet innefattar att: - vid en position uppströms nämnda partikelfilter och genom utnyttjande av en uppströms nämnda partikelfilter anordnad PM-sensor bestämma en första partikelhalt i nämnda från nämnda förbränningsmotor resulterande avgasström, och - baserat på nämnda bestämda första partikelhalt bestämma huruvida nämnda förbränningsmotor fungerar felaktigt.

Genom att bestämma en partikelhalt för en position uppströms nämnda partikelfilter och sedan baserat pä denna partikelhalt bestämma huruvida förbränningsmotorn, såsom t.ex, en förbränningsmotor vid ett. fordon, fungerar felaktigt, kan felfunktioner upptäckas på ett mycket tidigt stadium, och tillämpliga åtgärder kan vidtagas. Således kan fel upptäckas som kanske annars inte skulle upptäckas förrän vid en väsentligt senare tidpunkt, t.ex, i samband med verkstadsbesök, Felet kan vara av sådan art att partikelutsläpp för ett fordon, trots en förhöjd halt pä grund av att förbränningsmotorn fungerar felaktigt, fortfarande uppfyller gällande lagkrav enligt ovan, då partikelfiltret effektivt kan samla upp partiklarna. Den högre partikelhalten kommer dock snabbare att fylla upp partikelfiltret, ined tätare partikelregenerering som följd, vilket i sin tur medför ökad bränsleförbrukning. Dessutom medför en felaktigt fungerande förbränningsmotor i sig mänga gånger en ökad bränsleförbrukning, som alltså kan pågå till dess att felet upptäcks, vilket, t.ex. i fallet med ett fordon, kan vara först när fordonet genomgår ett verkstadsbesök/serviceåtgärd. Genom att med hjälp av föreliggande uppfinning upptäcka felet pä ett tidigt, stadium kan det säkerställas att fordonet snabbt kan åtgärdas vid behov.

Diagnos av förbränningsmotorn enligt föreliggande uppfinning möjliggörs genom att PM-sensorn, till skillnad frän vad som är brukligt, är placerad, uppströms partikelfiltret, eftersom partikelfiltret fungerar som buffert och gör det svårt eller omöjligt att detektera den faktiska partikelhalt som lämnar förbränningsmotorn.

T.ex. kan det bestämmas att förbränningsmotorn fungerar felaktigt när nämnda första partikelhalt avviker från, t.ex. överstiger, en andra partikelhalt med mer än ett första värde.

Enligt uppfinningen utförs ett flertal bestämningar av partikelhalten i den från förbränningsmotorn resulterande avgasströmmen, varvid nämnda bestämning- huruvida nämnda förbränningsmotor fungerar felaktigt utförs med. hjälp av nämnda flertal part. ikelhaltbestämningar .

När det bestäms att nämnda förbränningsmotor fungerar felaktigt bestäms orsaken till att förbränningsmotorn fungerar felaktigt genom att. jämföra nämnd.a första partikelhalt med en andra partikelhalt vid ett flertal driftsförhållanden för nämnda förbränningsmotor.

Sensorplaceringen uppströms partikelfiltret har vidare fördelen att sensorns tillförlitlighet i sig kan säkerställas på ett rättframt sätt. Det högre partikelinnehållet i avgasströmmen uppströms partikelfiltret medför att PM-sensorn frekvent och mer eller mindre regelbundet kan avge en signal indikerande att sot/partiklar finns i avgasströmmen, och som därmed också enkelt kan diagnostiseras.

Ytterligare kännetecken för föreliggande uppfinning och fördelar därav kommer att framgå ur följande detaljerade beskrivning av exempelutföringsformer och de bifogade ritningarna.

Kort beskrivning av ritningar Fig. la visar schematiskt ett fordon vid vilket föreliggande uppfinning kan användas.

Fig. Ib visar en styrenhet i styrsystemet för det i fig. 1 visade fordonet.

Fig. 2 visar efterbenandlingssystemet mer i detalj för det i fig. 1 visade fordonet.

Fig. 3 visar ett exempeIförfarande enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av utföringsformer Uttrycket partikelhalt innefattar i nedanstående beskrivning och efterföljande patentkrav både halt i form av massa per enhet samt halt/koncentration, avs. antal partiklar per enhet. Vidare kan enheten utgöras av godtycklig tillämplig enhet och halten uttryckas såsom. t.ex. massa eller antal partiklar per volymenhet, per tidsenhet, per uträttat arbete, eller per sträcka som fordonet färdats.

Fig. la visar schematiskt en drivlina i ett fordon 100 enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning. Det i fig. 1 schematiskt visade fordonet 100 innefattar endast en axel med drivhjul 113, 114, men up finningen är tillämplig även vid fordon där fler än en axel är försedd med drivhjul. Drivlinan innefattar en förbränningsmotor 101, vilken på. ett sedvanligt sätt, via en på förbränningsmotorn 101 utgående axel, vanligtvis via ett svänghjul 102, är förbunden med en växellåda 103 via en koppling- 106. Förbränningsmotorn 101 styrs av fordonets styrsystem via en styrenhet 115. Likaså styrs kopplingen 106, vilken t.ex. kan utgöras av en automatiskt styrd koppling, och växellådan 103 av fordonets styrsystem med hjälp av en eller flera tillämpliga styrenheter (ej visat). Naturligtvis kan fordonets drivlina även vara av annan typ såsom av en typ med konventionell automatväxellåda etc.

En frän växellådan 103 utgående axel 107 driver sedan drivhjulen 113, 114 via en slutväxel 108, såsom t.ex. en sedvanlig differential, och drivaxlar 104, 105 förbundna med nämnda slutväxel 108.

Fordonet 10 0 in n e f a 11 a r v idare ett ef terbeh a. n d 1 i n g s s y stem (avgasreningssystem) 200 för behandling (rening) av avgasutsläpp resulterande från förbränning i förbränningsmotorn 101 förbränningskammare (t.ex, cylindrar).

Efterbenandlingssystemet visas mer i detalj i fig. 2. Figuren visar fordonets 100 förbränningsmotor 101, där de vid förbränningen genererade avgaserna (avgasströmmen) leds via ett turboaggregat 220. Vid turbomotorer driver ofta den från förbränningen resulterande avgasströmmen ett turboaggregat som i sin tur komprimerar den inkommande luften till cylindrarnas förbränning. Alternativt kan turboaggregatet t.ex. vara av compound-typ, Funktionen för olika typer av turboaggregat är välkänd., och beskrivs därför inte närmare här. Avgasströmmen leds sedan via ett rör 204 (indikerat med pilar) till ett partikelfilter (Diesel Particulate Filter, DPF) 202 via en oxidationskatalysator (Diesel Oxidation Catalyst, DOC) 205, Oxidationskatalysatorn DOC 2 05 har flera funktioner, och används normalt primärt för att oxidera kvarvarande kolväten och kolmonoxid i avgasströmmen till koldioxid och vatten. Vid oxidationen av kolväten (dvs. oxidation av bränsle) bildas även värme, som kan nyttjas för att. höja partikelfiltrets temperatur vid tömning, s.k. regenerering, av partikelfiltret. Oxidationskatalysatorn kan även användas för att oxidera kvävemonoxid (NO) till kvävedioxid (NO2) 1 vilken kan nyttjas v id. s.k. passiv regenererin g.

Efterbehandlingssystem av den visade typen kan även innefatta andra komponenter såsom t.ex, en (i föreliggande exempel) nedströms om partikelfiltret 202 anordnad SCR (Selective Catalytic Red.uct.ion) -katalysator 201. SCR-katalysatorer använder ammoniak (NH3) , eller sammansättning ur vilken ammoniak kan genereras/bildas, som tillsatsmedel för reduktion av mängden kväveoxider NO*.

Vidare kan efterbehandlingssystemet 200 även innefatta fler komponenter än vad som har exemplifierats ovan, eller omvänt färre komponenter. T,ex. kan efterbehandlingssystemet i tillägg till, eller istället för, nämnda DOC 205 och/eller SCR 201 innefatta enASC(ammoniakslip) -katalysator (ej visad). I den visade utföringsformen är DOC 205, DPF 202 samt även SCR-katalysatorn 201 integrerade i en och samma avgasreningsenhet 203. Det ska dock förstås att DOC 205 och DPF 202 inte behöver vara integrerade i en och samma avgasreningsenhet, utan enheterna kan vara anordnade på annat sätt där så befinnes lämpligt.

Enligt föreliggande uppfinning innefattar efterbehandlingssystemet 200 en uppströms DPF 202 anordnad PM-sensor 222. PM-sensorn 222, liksom andra vid efterbehandlingssystemet 200 anordnade sensorer, såsom t.ex. en trycksensor 209, kan avge signaler till en styrenhet 208, eller annan tillämplig styrenhet, vilken styr eller övervakar efterbehandlingssystemets funktion, T.ex. kan bestämning av lämplig tidpunkt för regenerering av partikelfiltret utföras med hjälp av styrenheten 208 åtminstone delvis med hjälp av signaler frän trycksensorn 209, vilken mäter differentialtrycket över partikelfiltret. Ju mer partikelfiltret 202 fylls upp, desto större kommer tryckskillnaden över partikelfiltret 202 att vara. T r y cksensorn 2 0 9 kan t. e x . ä v en a n v ändas för d..lag n o s t i s e r i n g av DPF 2 02.

Enligt föreliggande uppfinning kan PM-sensorn 222 alternativt eller dessutom, överföra signaler till t.ex. motorstyrenheten 115 eller annan tillämplig styrenhet vilken med hjälp av mottagna sensorsignaler utför motordiagnos enligt föreliggande uppfinning, Allmänt, består styrsystem i moderna fordon av ett kommunikationsbussystem bestående av en eller flera kommunikationsbussar för att sammankoppla ett antal elektroniska styrenheter (ECU:er) såsom styrenheterna, eller controllers, 115, 208, och olika på fordonet lokaliserade komponenter. Ett dylikt styrsystem kan innefatta ett stort antal styrenheter, och ansvaret för en specifik funktion kan vara uppdelat på fler än en styrenhet.

För enke 1 h etens s k u 1.1 v isas i fig. la e n d. a s t s t. y renhete r n a 115, 208.

Föreliggande uppfinning är i den visade utföringsformen implementerad i styrenheten 208, vilken i den visade utföringsformen enligt ovan är ansvarig för andra funktioner i efterbehandlingssystemet, såsom t.ex. regenerering (tömning) av partikelfiltret 202, men uppfinningen kan alltså enligt ovan likaväl implementeras i en for föreliggande uppfinning dedikerad styrenhet, eller helt eller delvis i en eller flera a n d r a v i d fordonet redan b e f i n 11 i g a st y r e n b eter, s å s o ra t.. e x . motorstyrenheten 115.

Styrenhetens 208 (eller den/de styrenheter vid vilken/vilka föreliggande uppfinning är implementerad) funktion enligt föreliggande uppfinning kommer, förutom att bero av sensorsignaler från PM-sensorn 222, sannolikt att t.ex. bero av information som t.ex. mottas från den/de styrenhet(er) som styr mot or f unkt. löner, dvs. i föreliggande exempel styrenheten 115 .

Styrenheter av den visade typen är normalt anordnade att ta emot sensorsignaler från olika delar av fordonet. Styrenheten 208 kan t.ex. motta sensorsignaler enligt ovan, liksom från motorstyrenheten 115 och andra styrenheter. Dylika styrenheter är vidare vanligtvis anordnade att avge styrsignaler till olika fordonsdelar och -komponenter. T,ex. kan styrenheten 208 avge signaler till t.ex. motorstyrenheten 115.

Styrningen styrs ofta av programmerade instruktioner. Dessa programmerade instruktioner utgörs typiskt av ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator eller styrenhet åstadkommer att datorn/styrenheten utför önskad styrning, såsom förfarandesteg enligt föreliggande uppfinning.

Datorprogrammet utgör vanligtvis del av en datorprogramprodukt, där datorprogramprodukten innefattar ett digitalt lagringsmedium 121 (se fig. ib) med datorprogrammet 109 lagrat på nämnda lagringsmedium 121. Nämnda digitala lagringsmedium 121 kan t.ex. utgöras av någon ur gruppen: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc., och vara anordnat i eller i förbindelse med styrenheten, varvid datorprogrammet exekveras av styrenheten. Genom att ändra datorprogrammets instruktioner kan således fordonets uppträdande i en specifik situation anpassas, En exempelstyrenhet (styrenheten 208) visas schematiskt i fig. Ib, varvid styrenheten i sin tur kan innefatta, en beräkningsenhet 120, vilken kan utgöras av t.ex. någon lämplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets för digital signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), eller en krets med. en förutbestämd, specifik funktion (App.lica.tion Specific Integrated Circuit, ASIC). Beräkningsenheten 120 är förbunden med en minnesenhet 121, vilken tillhandahåller beräkningsenheten 120 t. ex. den lagrade programkoden 109 och/eller den lagrade data beräkningsenheten 120 behöver för att. kunna utföra beräkningar. Beräkningsenheten 120 är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 121.

Vidare är styrenheten försedd, med. anordningar 122, 123, 124, 125 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla vågformer, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningarna 122, 125 för mottagande av insignaler kan detekteras som information för behandling av beräkningsenheten 120. Anordningarna 123, 124 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla beräkningsresultat från beräkningsenheten 120 till utsignaler för överföring till andra delar av fordonets styrsystem och/eller den/de komponenter för vilka signalerna är avsedda. Var och en av anslutningarna till anordningarna för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN-bus (Controller Area Network bus), en MOST-bus (Media Oriented Systems Transport), eller någon annan busskonfiguration; eller av en trådlös anslutning.

Såsom nämnts bildas partiklar vid förbränning i förbränningsmotorns 101 förbränningskammare, vilka inte bör och i många fall heller inte får släppas ut i fordonets omgivning-. De partiklar som bildas vid förbränning i t. ex. en dieselmotor består till stor del av kolväten, kol (sot.) och oorganiska ämnen såsom svavel och aska. Sotpartiklar kan bland annat bildas när bränsle-/luftförhållandet vid förbränning i förbränningsmotorns förbränningskammare blir för stort, dvs. vid. s.k. '•'.fet." bränsleblandning med. alltför hög andel bränsle i förhållande till andelen luft, vidare kan partiklar bildas av t.ex. oljestänk från motorns smörjning som kommit in i förbränningskammaren, eller metallfragment frän slitage och/eller tillverkning av motorn. Ytterligare ett exempel utgörs av fordonets bränsle som i sig kan vara. mer eller mindre rent.

Sotpartiklarna samlas upp av partikelfiltret 202, och vanligtvis kan en mycket stor andel av de i avgasströmmen förekommande partiklarna avskiljas. Partikelfiltret bidrar således väsentligt till att direkta krav på utsläppsnivåer kan uppfyllas. Det blir också allt vanligare med lagstadgade krav på att fordonet med hjälp av egna system, s.k. OBD (On-Board Diagnostics) -system, också i kommersiell drift, och inte enbart vid t.ex. verkstadsbesökskontroller, ska kunna säkerställa att fordonets partikelutsläpp håller sig under föreskrivna nivåer.

Detta kan åstadkommas på ett förhållandevis rättframt sätt genom att placera en partikelsensor (PM-sensor) vid efterbehandlingssystemets slutrör, dvs. väsentligen vid den position där avgasströmmen släpps ut i fordonets omgivning (indikerat med 221 i fig. 2). Genom att sedan övervaka sensorsignaler från sensorn 221, t.ex. med hjälp av en styrenhet motsvarande styrenheten 208, kan det säkerställas att partikelhalten i den avgasström som lämnar fordonet också underskrider föreskrivna nivåer.

Den visade sensorplaceringen medför dock nackdelar. Dessa nackdelar beskrivs utförligt i den parallella svenska patentansökan med titeln"FÖRFÄRANDE OCH SYSTEM VID AVGASRENING",med samma uppfinnare, inlämningsdag och sökande som föreliggande ansökan. I nämnda parallella ansökan beskrivs vidare hur dylika problem kan minskas eller helt elimineras genom att placera PM-sensorn uppströms om partikelfiltret istället för nedströms partikelfiltret, såsom visas i fig. 2 med sensorn 222. Med hjälp av det i nämnda ansökan beskrivna förfarandet kan det bestämmas huruvida fordonets 100 utsläpp efter partikelfiltret understiger föreskrivna nivåer.

Enligt föreliggande nyttjas dock en PM-sensorplacering uppströms ett partikelfilter, såsom sensorn 222, inte för att i första hand säkerställa att utsläppskravnivåer uppfylls, utan för attdiagnostisera förbränningsmotorn för att därmed möjliggöra detektering huruvida förbränningsmotorn fungerar felaktigt, varvid med hjälp av PM-sensorn sådan bestämning kan utföras väsentligen tidigare än vad som tidigare varit möjligt, och framförallt redan under färd med fordonet och inte först vid ett verkstadsbesök.

Således behöver inte nödvändigtvis PM-sensorn 222 enligt föreliggande uppfinning användas för att bestämma huruvida fordonets 100 utsläpp efter partikelfiltret understiger föreskrivna nivåer, även om samtidig användning både enligt föreliggande uppfinning och enligt nämnda ansökan"FÖRFARANDE OCH SYSTEM VID AVGASRENING"naturligtvis kan vara fördelaktig.

Ett förfarande 300 enligt föreliggande uppfinning för detektering av en felfunktion hos fordonets förbränningsmotor visas i fig. 3. Förfarandet är enligt, den visade utföringsformen implementerad i styrenheten 208, men kan likaväl implementeras i annan tillämplig styrenhet. Förfarandet börjar i steg 301, där det bestäms huruvida fordonets 100 förbränningsmotor 101 är startad. Om förbränningsmotorn 101 är startad fortsätter förfarandet till steg 302, i annat fall kvarstår förfarandet i steg 301, eller avslutas.

I steg 302 bestäms om signaler från PM-sensorn 222 erhålls. Förfarandet kvarstår i steg 302 till dess att sensorsignaler erhålls, dock längst till dess att en timer tinått en tid Ti. Om inga sensorsignaler har erhållits innan räknaren nått tiden Ti, vilken t.ex, kan utgöras av en del av en sekund eller ett tillämpligt antal sekunder, kan förfarandet fortsätta till ett steg 303 för diagnos av sensorn, se nedan. Om, däremot, sensorsignaler har erhållits inom tiden Tifortsätter förfarandet till steg 304 för bestämning av en partikelhalt i avgasströmmen.

I steg 304 bestäms en första partikelhalt Pi med hjälp av de av PM-sensorn 222 avgivna signalerna. Eftersom bestämningen sker med hjälp av en uppströms partikelfiltret 202 anordnad PM-sensor 222 kommer ett kontinuerligt flöde av partiklar hela tiden att passera sensorn 222 när förbränningsmotorn 101 är i drift, varvid PM-sensorn 222 vid mätning enligt föreliggande uppfinning kommer att avge en väsentligen kontinuerlig signal som är representativ för de faktiskt rådande förhållandena jämfört med mätning t.ex. nedströms ett partikelfilter då partikelfiltret i sig fungerar som en buffert, där faktiska utsläpp efter partikelfiltret åtminstone delvis kommer att bero av partikelfiltrets fyllnadsgrad etc.

Således medger PM-sensorplacering enligt föreliggande uppfinning att förändringar i avgasströmmens partikelhalt kan bestämmas snabbt och med stor noggrannhet, där PM-sensorn också säkert kommer att avge en signal tack vare att den minsta mängd partiklar som erfordras för att. PM-sensorn ska indikera förekomst av partiklar garanterat kommer att uppnås. Den jämfört med mätning efter ett partikelfilter högre partikelmängden är också lättare både att storleksbestämma och att diagnostisera.

Förutom att PM-sensorn 222 är placerad i en omgivning där avgasströmmen har ett högre partikelinnehåll har placering uppströms partikelfiltret dessutom fördelen att sensorn kan placeras så att den befinner sig i en väl blandad och homogen avgasström, för att därmed säkerställa att mätning utförs på en representativ del av avgasströmmen. I den visade utföringsformen är PM-sensorn 222 anordnad uppströms både DPF 202 och DOC 205. Såsom exemplifieras nedan kan dock PM-sensorn 222 vara placerad på någon av ett antal olika positioner (dock fortfarande uppströms partikelfiltret 202).

När sedan en första partikelhalt Pi har bestämts i steg 304 med hjälp av de av PM-sensorn 222 avgivna signalerna fortsätter förfarandet till steg 305, där en andra partikelhalt P2bestäms för att sedan i steg 306 jämföras med nämnda första par t i kelhalt Pi enligt nedan.

Nämnda andra partikelhalt P2utgör en förväntad partikelhalt vid rådande förhållanden och kan t.ex. utgöras av en beräknad eller tidigare uppmätt partikelhalt för rådande förhållanden. Dvs. den andra partikelhalten P2utgör en förväntad partikelhalt vid de förhållanden som för närvarande råder med avseende på t.ex. förbränningsmotorvarvtal, insprutningsvinkel, insprutad bräns1emängd, fordonshastighet etc.

I det fall nämnda andra partikelhalt P2beräknas kan detta utföras med hjälp av en tillämplig beräkningsmodell, där t.ex. olika beräkningsmodeller kan användas för att representera olika driftsförhållanden för att möjliggöra en så god representation som möjligt. I det fall partikelhalten utgörs av en tidigare uppmätt partikelhalt för rådande förhållanden kan t.ex, en tabelluppslagning utföras, där tidigare uppmätta partikelhalter för olika förbränningsmotorvarvtal, insprutad bränslemängd, fordonshastighet etc, kan finnas lagrade. Istället för att tabellvärdena utgörs av tidigare uppmätta värden kan de även utgöras av värden som teoretiskt har framräknats på tillämpligt sätt.

Kär nämnda andra partikelhalt P2har bestämts fortsätter förfarandet till steg 306, där den första och den andra partikelhalten P2jämförs med varandra. Om det bestäms att nämnda första partikelhalt Pi inte överstiger nämnda andra partikelhalt P2återgår förfarandet till steg 301 för ny bestämning/j ämförelse.

Om det däremot bestäms att nämnda första partikelhalt Pi överstiger nämnda andra partikelhalt P2, t.ex. med mer än något tillämpligt värde och/eller enligt något av nedan nämnda kriterier, fortsätter förfarandet till steg 307, där det bestäms tillämplig åtgärd, såsom t.ex. att aktivera en service- och/eller motorfelsindikator för att uppmärksamma fordonets förare på att förbränningsmotorn fungerar felaktigt och erfordrar service, varvid förfarandet fortsätter till steg 308 för sådan aktivering innan förfarandet avslutas eller återgår till steg 301 för fortsatt partikelhaltbestämning.

Alternativt kan ett diagnosferfarande enligt nedan påbörjas, varvid i så fall förfarandet fortsätter till steg 309 för diagnos.

Vidare kan det, istället för att basera bestämningen på ett enda värde, vara fördelaktigt att bestämma att förbränningsmotorn fungerar felaktigt om nämnda första partikelhalt Pi har överstigit nämnda andra partikelhalt P2under ett visst antal bestämningar i följd, eller under åtminstone en första delmängd av en mängd bestämningar, eller under ett tidsintervall såsom ls, 5s, lös, 30s, 1 min, 2 min etc. eller t.ex. ett godtyckligt antal sekunder/minuter i intervallet 0-60 min, eller en del av ett tidsintervall, såsom x% av t.ex. något av nämnda tidsintervall.

Alternativt, eller i kombination med det ovanstående, bestäms, enligt en utföringsform, nämnda första partikelhalt Pioch jämförs med en respektive motsvarande and.ra partikelhalt P2enligt ovan (dvs. en andra partikelhalt som motsvarar förhållandena vid aktuell mättidpunkt) vid ett flertal tidpunkter med något tillämpligt intervall, såsom något avintervallen ovan,varvid det bestäms att nämnda förbränningsmotor fungerar felaktigt när ett sammanvägt värde för nämnda flertal tidpunkter uppfyller ett första villkor, såsom t.ex, att den första partikelhalten Pi ska överstiga den andra partikelhalten P2vid ett visst antal av bestämningarna, eller att. den första partikelhalten Pi ska överstiga den andra partikelhalten P2med en viss nivå vid ett visst antal av b e s t ämn i n g a r n a .

Dvs. det i fig. 3 visade förfarandet kan upprepas en eller ett flertal gånger y, varvid en räknare x räknas upp med ett varje g å n g förf a r a n d e t ö v e r g å r t ill s t eg 307. Förfar andet k an t.ex. upprepas efter att en timer t2räknat till en tia T2, såsom ett tillämpligt antal sekunder. Genom att förfara pä. detta sätt kan det fastställas om den förhöjda partikelha.lten endast var temporär för att sedan åter sjunka under föreskriven nivå. Om förnöjda nivåer kvarstår efter ett flertal bestämningar, t.ex. enligt kriterierna ovan, kan förfarandet fortsätta, till steg 308 eller steg 309 enligt nedan.

Föreliggande uppfinning har således fördelen att fel som kan uppstå vid fordonet, men som normalt kanske inte upptäcks förrän efter en längre tid eller via ett verkstadsbesök kan bestämmas väsentligt tidigare, varvid föraren kan uppmärksammas och tillämplig åtgärd kan vidtagas.

Förutom ovan detektering att förbränningsmotorn fungerar felaktigt, används föreliggande uppfinning även för att bestämma faktisk felorsak, steg 309. Detta kan t.ex. åstadkommas genom att utföra partikelhaltjämförelsen för olika körfall, och/eller genom att ändra motorstyrningsparametrar samtidigt som de ändrade motorstyrningsparametrarnas påverkan på partikelhalten i avgasströmmen bestäms.

Nedan exemplifieras ett antal felkällor som kan utgöra, orsak till förhöja partikelhalt i avgasströmmen, och åtminstone i en del fall ges exempel på hur anledningen till a. 11, förbränningsmotorn fungerar felaktigt kan bestämmas med hjälp av partikelnaltbestämningar.

T . e x . kan .luft f i 11 r e t. f ö r f ö r b rän n inge n s insu g nin g s 1 u f t v a. r a delvis igensatt. Likaså kan, i förekommande fall, en ladaluftkylare vara delvis igensatt. Dylika situationer innebär att den faktiska luftmängd som når förbränningskammaren i förhållande till önskad luftmängd, kommer att vara mindre än förväntat, och ju större luftmängd som antas nå förbränningskammaren, desto större avvikelse kommer den faktiska luftmängden att uppvisa, dvs. ju mer luft som ska tillföras förbränningen, desto mindre luft i förhållande till önskad mängd, kommer faktiskt att nä. förbränningskammaren. Detta kommer i sin tur att resultera i att partikelhalten i avgasströmmen ökar med ökat luftflödesbehov, eftersom en allt mindre andel av önskat luftflöde når förbränningsmotorns cylindrar, med oönskat fet bränsle-/luftblandning som följd.

Genom att utföra partikelhaltjämförelsen enligt föreliggande uppfinning för olika driftsförhållanden med. olika luftflödesbehov är det således möjligt att bestämma huruvida 1 u f t f i 11 e r o c h / elle r ladd 1 u f t. k y 1 are ä r i gensatt, v a r v i d t.. e x . en service- och/eller lurtfilterbytesindikator kan aktiveras, och varvid fordonets förare kan uppmärksammas på fordonets servicebehov.

En annan möjlig orsak till att partikelhalten blir oönskat hög utgörs av att EGR-halten, dvs. hur stor del av de från förbränningen resulterande avgaserna som återförs till efterföljande förbränning, av någon anledning når oönskat hög nivå. En alltför hög EGR-halt resulterar i ökad partikelhalt, och den förhöjda EGR-halten kan t.ex. bero på läckage, eller fel i EGR-regleringen. Dylika fel kan t.ex. bestämmas genom att aktivt påverka EGR-regleringen samtidigt som. variationer i p a r t i k e 1 ha 11 e n be s t. äms .

En annan möjlig orsak till felfunktion utgörs av igensatta spridarhål, vilket t.ex. kan leda till felaktig bränsledosering och/eller felaktigt insprutningsmönster. Felets storlek, och därmed resulterande partikelhalt i avgasströmmen, kommer att variera med det tryck med vilket insprutning utförs. Igensatta spridarhål kommer att ge ett ökande fel i bränslemängd som funktion av ökat insprutningstryck. Genom att variera insprutningstrycket samtidigt som partikelhalten övervakas kan det fastställas huruvida igensatta spridarhål utgör sannolik orsak till att förhöjda partikelhalter i avgasströmmen råder.

Om det fastställs att igensättning av spridarhål är sannolik kan åtgärder vidtagas för att försöka upplösa igensättningen, t.ex, genom att öka insprutningstrycket i ett renbläsningsforsök. Alternativt, eller om åtgärden inte uppnår önskad effekt, kan tillämplig indikator aktiveras för att uppmärksamma föraren på sannolikt behov av serviceåtgärd.

En ytterligare möjlig orsak till oönskat höga partikelhalter utgörs av fel i insprutningstidpunkt/insprutningsvinkel a, där framförallt en alltför sen insprutning, med sen end.--o.f--injection (EOI), kan ge upphov till förhöjda partikelhalter. Detta fel kan bestämmas genom att variera tidpunkten/vinkeln a samtidigt som partikelhaltens variationer bestäms enligt, ovan.

Förutom insprutningstidpunkt kan det även uppstå fel i insprutad mängd bränsle (delta), vilket t.ex. kan bero på ett alltför högt insprutningstryck och/eller en för lång insprutningstid. Genom, att variera insprutningstrycket kan bränslemängdens påverkan på partikelhalten bestämmas. Det kan även vara så att insprutningstrycket är felaktigt i sig. Ett alltför högt insprutningstryck kan ge oönskad väggträff eller spraykrock. Även här kan tryckförändring tillämpas för att bestämma fel.

Ytterligare en felorsak, som kan vara svårare att bestämma, är användning av orent eller ett av fordonets tillverkare icke godkänt bränsle. Denna felorsak kan vara svår att skilja, från övriga felkällor, men t.ex. i det fall partikelhalten ökar plötsligt efter det att en bränslepåfyllnad har utförts kem felaktigt bränsle misstänkas utgöra orsaken, i synnerhet om partikelhalterna senare återgår till normala nivåer efter en påfölj ande bränslepåfy1Inad.

Ytterligare en möjlig felorsak utgörs av ojämn cylinderbalanser ing, dvs. förbränningsmotorns cylindrar-arbetar olika hårt. En partikelhalt som överskrider önskad halt enligt ovan, eller är mycket ojämn och bestäms som återkommande pulser med halva motorvarvtalet (vid fyrtaktsmotor) kan indikera ojämn cylinderbalansering. Om sensorn är snabb och t. ex. placerad, högt upp i ett grenrör, dvs. nära förbränningsmotorns cylindrar kan t.o.m. bestämning av vilken (vilka) cylinder (cylindrar) som uppvisar avvikande värden utföras. Felet kan bestämmas genom att justera ventiltider och/eller insprutning i den/de cylindrar som misstanks utgöra orsaken till hög partikelhalt, varvid dessutom en bättre cylinderfunktion kan erhållas.

Föreliggande uppfinning- har således fördelen att flera typer av fel som kan uppstå vid fordonet, men som normalt kanske inte upptäcks förrän efter en längre tid eller vid ett -verkstadsbesök kan bestämmas, varvid tillämplig åtgärd också omgående kan vidtagas.

Flera av ovanstående fel kommer också att innebära att fordonets bränsleförbrukning blir oönskat hög, varför således föreliggande uppfinning också har fördelen att problem med förhöjd bränsleförbrukning i ett tidigt skede kan bestämmas.

I den i steg 309 utförda diagnosen kan således ovanstående möjliga felorsaker utvärderas, t.ex. sekventiellt och enligt någon tillämplig felsannolikhetsrangordning-, för att bestämma huruvida någon,/några av ovanstående möjliga felorsaker utgör faktisk orsak till att förbränningsmotorn fungerar felaktigt.

Vid diagnosen kan tillämplig indikering i fordonets styrsystem utföras för att förenkla ett efterföljande verkstadsbesök med kortare servicetid/minskad servicekostnad som följd.

Det är även möjligt att kombinera diagnostiseringen med en samtidig reglering av rådande driftsparametrar, sä. att fordonet i möjligaste mån framförs på det mest ekonomiska sättet ur något hänseende, såsom bränslehänseende eller utsläppshänseende. Detta beskrivs utförligt i den parallella svenska patentansökan med titeln"FÖRFARANDE OCH SYSTEM FÖR REGLERING AV EN FÖRBRÄNNINGSMOTOR",med samma uppfinnare, inlämningsdag och sökande som föreliggande ansökan. I nämnda ansökan beskrivs ett förfarande där det med hjälp av en av en första sensor avgiven signal bestäms huruvida nämnda förbränningsmotor fungerar felaktigt, varvid åtminstone en åtgärd vidtas för att avhjälpa felfunktionen. Med hjälp av en uppströms ett partikelfilter anordnad PM-sensor bestäms sedan en partikelhalt i den från förbränningsmotorn resulterande avgasströmmen, varvid med hjälp av den bestämda partikelhalten det bestäms huruvida nämnda första åtgärd reducerat det uppvisade felet.

Placeringen av PM-sensorn uppströms har även ytterligare fördelar. Eftersom sensorn är placerad på ett sådant sätt att mätsignaler hela tiden kommer att avges kan sensorns funktion säkerställas genom, att betrakta den av sensorn avgivna signalen över tiden. Så länge som sensorn avger väsentligen kontinuerlig signal, eller för likartade driftsfall avger väsentligen samma, signal, kan. sensorn antas fungera korrekt. Om sensorn däremot plötsligt indikerar väsentligt lägre utsläpp än normalt för ett givet körfall kan det antas att sensorn fungerar felaktigt, varvid t.ex. en serviceflagga kan aktiveras i fordonets styrsystem för att indikera behov av service. Detta innebär också att aktiva test av sensorns f u n k tion k an utföras. T . e x . k a n fö r b r ä n ningsmot o r n a v s i k 1.1.1 g t. inställas till driftspunkter som förväntas resultera i ett väsentligt högre partikelutsläpp. Genom att samtidigt betrakta de av sensorn avgivna signalerna kan det bestämmas om sensorsignalerna faktiskt reflekterar den förväntade ökningen av partikelhalten i avgasströmmen. Så länge som förväntad förändring i sensorsignalen erhålls kan också sensorn antas fungera korrekt. Om sensorsignalerna däremot inte ökar trots körfallets ökade partikelutsläpp kan sensorn antas fungera, felaktigt.

Sensorn kan t.ex, vara av en typ som avger t.ex. en spänning eller ström, eller som uppvisar en kapacitans, induktans eller resistans som varierar i beroende av part i kel för ek oms t., varvid styrenheten 208 sedan med hjälp av tillämpligt matematiskt förhållande eller en tabell kan omvandla erhållet mätvärde till en motsvarande partikelhalt. Sensorn kan dock även vara. av en typ med egen styrlogik, där sensorns interna, styrlogik beräknar en halt som sedan skickas till styrenheten 208 via t.ex, fordonsnätverket eller en dedikerad kabel.

Såsom nämnts har placering av PM-sensorn uppströms partikelfiltret även fördelen att sensorn med större säkerhet kan placeras på ett sätt som medför att sensorsignalerna är representativa för förbränningsmotorns avgivna, avgasström, T. ex, kan sensorn såsom i fig. 2 placeras efter ett turboaggregat 220 ur vilken avgasströmmen vanligtvis avges på ett förutsägbart sätt. Sensorn 222 kan likaså vara anordnad att placeras t.ex. nedströms DOC 2 05 men uppströms partikelfiltret 202. I den visade utföringsformen är SCR-katalysatorn 203 placerad nedströms partikelfiltret 202, men i en utföringsform är SCR-katalysatorn istället placerad uppströms DPF 202, varvid PM-sensorn 222 kan placeras nedströms eller uppströms SCR-katalysatorn. Fordonet kan även vara utrustat med en s.k. avgasbroms, varvid sensorn 222 t.ex. kan vara anordnad uppströms denna avgasbroms. Likaså kan sensorn 222 vara placerad i den EGR-återföring av en del av avgasströmmensomär vanligt förekommande vid fordon av ovanstående typ eftersom denna del av avgasströmmen är representativ, vad gäller sammansättning, för den totala avgasströmmen. Sensorn 222 kan även t.ex. vara anordnad uppströms turboaggregatet 220. Turboaggregatet kan både vara av typen med fast geometri (FGT), av typen med variabel geometri (VGT) och vara försedd med turbin avsedd för kraftåterföring till vevaxel (turbo compound) eller till annan del av drivlinan. Vidare kan fordonet vara försett med en s.k. ammoniakslipkatalysator (A.SC) , varvid PM-sensorn kan vara anordnad uppströms eller nedströms denna. Således finns det ett stort antal möjliga placeringar av PM-sensorn uppströms partikelfiltret.

Vidare är fordon av ovan visad typ många gånger inrättade för kommunikation med t.ex, ett transporthanteringssystem för hantering av den fordonsflotta i vilken fordonet ingår, såsom t.ex. Scanias "Scania Fleet Management", t.ex. via tillämpligt telekommunikationssystem. I tillägg till, eller som alternativ till aktivering av en indikator enligt ovan kan fordonet (styrsystemet) vara anordnat att skicka data avseende bestämd felfunktion till transporthanteringssystemet, varvid dessa data sedan kan användas för att vid. t a tillämplig ä. t gärd, såsom att kalla in fordonet till en verkstad.

Vidare har föreliggande uppfinning ovan exemplifierats i anknytning till fordon. Uppfinningen är dock även tillämplig v i d g o d t. y c k 1 i g a f a r k öste r / p r o c e s s e r d. ä r par t i k e 1 f i 11 e r s y s t. e m enligt ovan är tillämpliga, såsom t.ex. vatten- eller luftfarkoster med förbränningsprocesser enligt ovan.

Ytterligare ut f örings former av förfarandet och systemet enligt, uppfinningen återfinns i de bilagda patentkraven. Det skall också noteras att systemet kan modifieras enligt olika utföringsformer av förfarandet enligt uppfinningen (och vice versa) och att föreliggande uppfinning inte pä. något, vis är begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna av förfarandet enligt uppfinningen, utan avser och innefattar alla utföringsformer inom de bifogade självständiga kravens s k ydds omfå ng,

Claims (15)

1. Förfarande för diagnostisering av en förbränningsmotor, varvid ett efterbehandlingssystem (200) innefattande åtminstone ett partikelfilter (202) är inrättat för efterbenanciling av en vid förbränning i nämnda förbränningsmotor (101) resulterande avgasström, varvid förfarandet är kännetecknat av att: •- vid en position uppströms nämnda part i kel fil t er (202) och genom utnyttjande av en uppströms nämnda partikelfilter (202) anordnad PM-sensor (222) bestämma en första partikelhalt (Pi) i nämnda från nämnda förbränningsmotor (101) resulterande avgasström, varvid förfarandet innefattar att utföra ett flertal bestämningar av nämnda första partikelhalt (Px ) i nämnda från nämnda förbränningsmotor (101) resulterande avgasstrom; - baserat på nämnda flertal bestämningar av nämnda första partikelhalt. ( x ) bestämma huruvida nämnda förbränningsmotor (101) fungerar felaktigt, och, när det bestäms att nämnda förbränningsmotor (101) fungerar felaktigt: - bestämma orsaken till att förbränningsmotorn (101) fungerar felaktigt genom att jämföra nämnda första p a r t i ke 1 hal t (Pj .) med en andra partikelhalt (P2 ) vid ett flertal driftsförhållanden för närandet förbränningsmotor (101) .

2. Förfarande enligt krav 1, vidare innefattande att: - bestämma att nämnda förbränningsmotor (101) fungerar felaktigt när nämnda första partikelhalt (Pi; avviker frän en andra, partikelhalt (P2 ) med mer än ett. första värde.

3. Förfarande enligt krav 2, vidare innefattande att: - bestämma att nämnda förbränningsmotor (101) fungerar felaktigt när nämnda första partikelhalt (Px) har överstigit nämnda andra partikelhalt (P2) med mer än ett första värde vid ett första antal bestämningar.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första antal bestämningar utgörs av åtminstone någon ur gruppen: - ett första antal bestämningar i följd; - åtminstone ett första antal av ett andra., jämfört med nämnda första antal större, antal bestämningar; - ett första antal bestämningar under ett första t i d s i n. t e rvall; - ett första antal bestämningar under åtminstone en första del av ett tidsintervall; - ett första antal bestämningar med åtminstone ett andra tidsintervall mellan varje bestämning.

5. Förfarande enligt något av föregående, krav, varvid nämnda förbränningsmotor är anordnad i ett fordon, varvid förfarandet vidare innefattande att, när det bestäms att nämnda förbränningsmotor (101) fungerar felaktigt: -aktivera en indikator för att uppmärksamma fordonets (100) förare, och/eller en felindikator i fordonets styrsystem, på att förbränningsmotorn (101) fungerar felaktigt.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att, när det bestäms att nämnda förbränningsmotor {101} fungerar felaktigt: ~ bestämma orsaken till att förbränningsmotorn (101) fungerar felaktigt genom att aktivt påverka åtminstone en av bränsle- och lufttillförsel till nämnda förbränningsmotor, varvid nämnda orsak till att förbränningsmotorn fungerar felaktigt bestäms baserat, på inverkan på nämnda första partikelhalt (Px ) av nämnda aktiva påverkan av åtminstone en av bränsle- och lufttillförsel.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, varvid nämnda andra partikelhalt (P2 ) bestäms baserat på rådande driftförhåHanden för nämnda förbränningsmotor.

8. Förfarande enligt något av kraven 1-7, varvid nämnda första respektive andra partikelhalt (P2 ) bestäms som någon ur gruppen: - ett partikelantal eller en partikelmassa per volymenhet; - ett part i keianta1 eller en partikelmassa per tidsenhet; - ett partikelantal eller en partikelmassa per ett uträttat arbete.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, varvid nämnda första partikelhalt (Pi ) bestäms vid ett flertal tidpunkter med ett första intervall och jämförs med en respektive motsvarande andra partikelhalt (P2 ) vid nämnda flertal tidpunkter, och. - varvid det bestäms att. nämnda förbränningsmotor fungerar felaktigt när ett sammanvägt värde av partikelhaltbestämningarna för nämnda flertal tidpunkter uppfyller ett första villkor.

10. Förfarande enligt något av föregående krav, vidare innefattande att bestämma en funktion för nämnda PM-sensor, varvid förfarandet vidare innefattar att: - påverka den av nämnda förbränningsmotor avgivna partikelha.lten genom styrning av bränsle- och/eller lufttillförsel till nämnda förbränning, och - bestämma huruvida den av nämnda PM-sensor avgivna signalen motsvarar en förväntad sensorsignal.

11. Förfarande enligt krav 10, innefattande att generera en signal indikerande en felfunktion for nämnda sensor när den av nämnda PM-sensor avgivna signalen avviker från en förväntad sensorsignal.

12. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför förfarandet enligt något av patentkrav 1-12.

13. Datorprograrnprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 12, varvid nämnda datorprogram är innefattat i näranda datorläsbara medium,

14. System för diagnostisering av en förbränningsmotor (101), varvid ett efterbehandlingssystem (200) innefattande åtminstone ett parti kel.f iiter (202) är inrättat för efterbehandling av en vid förbränning i nämnda förbränningsmotor (101) resulterande avgasström, kännetecknat; av att systemet innefattar: - en vid en position uppströms nämnda partikelfilter (202) anordnad PM-sensor (222) för utförande av ett flertal bestämningar av en första partikelhalt. (Px ) i nämnda från näranda förbränningsmotor (101) resulterande avgasström; - organ för att genom utnyttjande av ett flertal medelst nämnda PM-sensor (222) utförda bestämningar av en första partikelhalt (Pi ) bestämma huruvida nämnda förbränningsmotor (101) fungerar felaktigt, och - organ för att, genom att jämföra nämnda första partikelhalt (Ed ) med en andra partikelhalt (P2 ) vid ett flertal driftsförhållanden för nämnda förbränningsmotor (101), bestämma orsaken till att förbränningsmotorn (101) fungerar felaktigt.

15. Fordon (100), kännetecknat av att det innefattar ett. system enligt krav 14.