SE509087C2 - Förfarande och anordning för täthetsmätning i ett tanksystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 509 087 2 upphov till tryckökningar, eftersom skvalp kan leda till ökad avdunstning, och därmed till ökat tryck.

Detta innebär med andra ord att det vid en täthetsmätning kan föreligga omständigheter, bland annat bränsleskvalp, som gör att resultatet från täthetsmätningen ej bör godtas, eftersom resultatet från mätningen ej är pålitligt.

Ett förfarande eller ett system för täthetsmätning som inte klarar av att urskilja omständigheter som kan orsaka felaktiga mätresultat kan fungera väl i en kontrollerad miljö, till exempel i ett testlaboratorium, där man kan se till att sådana omständigheter inte föreligger, men under verkliga omständigheter, med andra ord vid normala körförhållanden, kommer ett sådant system att ge felaktiga detekteringar av läckor i tanksystemet.

Sammanfattningsvis finns det alltså ett behov av att kunna urskilja när det i ett tanksystem föreligger omständigheter, till exempel bränsleskvalp, som gör att resultatet från täthetsmätningen ej bör godtas.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är således att åstadkomma ett förfarande vilket kan urskilja förhållanden som gör att resultatet från en täthetsmätning i ett tanksystenmej bör godtas. Detta uppnås genom.ett förfarande vars särdrag framgår av patentkrav 1. Uppfinningen avser också en anordning som kan urskilja sådana förhållanden, vars särdrag framgår av patentkrav 9.

Enligt en föredragen utföringsfornlav uppfinningen försluts tanksystemet först, varefter trycket i tanksystemet sänks.

Därefter uppmätes under en mätperiod ett antal värden på trycket i tanksystemet. Den kurva som bildas av de uppmätta sedan med formen hos en tryckvärdena jämförs 10 15 20 25 30 35 509 087 3 tryckvariationskurva som man vet bildas vid omständigheter som tillåter täthetsmätning. Om avvikelsen mellan den uppmätta kurvan och den kurva som den jämförs med överstiger en viss fördefinierad gräns indikeras ett förhållande som gör att resultatet från täthetsmätningen i tanksystemet ej bör godtas.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen kommer nedan att beskrivas närmare med hänvisning till de bifogade figurerna, där Figur 1 schematiskt visar ett tanksystem där uppfinningen tillämpas, Figur 2 visar ett exempel på en kurva över tryckutvecklingen i ett förslutet tanksystem vid undertryck, där tanksystemet har en läcka med diametern 1 mm, Figur 3 visar ett exempel på tryckutvecklingen i ett förslutet tanksystem vid undertryck där tanksystemet är tätt, Fimu'4 visar ett exempel på en kurva över tryckutvecklingen vid bränsleskvalp i ett förslutet tanksystem vid undertryck.

Figur 5 visar minsta kvadratsumma (S/N) och krökning (2a2) för ett antal täthetstester.

FÖREDRAGNA UTFöRINGsFoRrmR I figur 1 visas schematiskt ett tanksystem 100 där uppfinningen tillämpas. Själva tanksystemet 100 innefattar en bränsletank 110, vilken via en förbindelse 195 förser fordonets motorsystem med bränsle. Tanksystemet 100 10 15 20 25 30 35 509 087 4 innefattar vidare en så kallad kolkanister 120. Syftet med kolkanistern 120 är att ta upp bränsleångor från tanksystemet 100. Kolkanistern 120 är via en ventil 130, en så kallad Canister Close Valve, CCV, förbunden med ett utloppsrör 140. Vidare är kolkanistern 120 via ett rör 180 förbunden med fordonets motor 190, vilket gör att bränsleångor kan sugas till fordonets motor 190.

Förbindelsen mellan kolkanistern 120 och fordonets motor 190, röret 180, är försedd med en ventil 170, en så kallad Purge Valve, PV, vilken öppnas när bränsleångor skall ledas från kolkanistern 120 till motorn 190.

När en täthetsmätning enligt uppfinningen skall utföras försluts systemet 100 i en föredragen utföringsform genom att förbindelsen 195 stängs. Därefter skapas, i den föredragna utföringsformen, ett undertryck i tanksystemet 100. Undertrycket i tanksystemet 100 skapas genom att ett undertryck från motorn 190 leds in i tanksystemet 100 via PV 170 och röret 180, efter vilket CCV 130 och PV 170 stängs. Undertrycket kan även skapas på andra sätt, till exempel en separat evakueringspump. En trycksensor 150 som företrädesvis är anordnad vid bränsletanken 110 och ansluten till en motorstyrenhet 160 ger vid förutbestämda, och företrädesvis, konstanta tidsintervaller AT under en mätperiod T, värden (PfPN) på trycket i tanksystemet 100.

De uppmätta tryckvärdena (P,-PN) lagras i ett minne i motorstyrenheten 160.

Empiriskt vet man vilken kurvform som bildas av tryckvariationen som funktion av tiden i ett förslutet tanksystem vilket befinner sig i ett tillstånd där resultatet från täthetsmätning bör godtas. Exempel på sådana kurvor visas i fig 2 och 3. Kurvorna uppvisar inledningsvis ett tryckfall, skapat på ovan beskrivet vis.

När önskad nivå på undertrycket är nådd inleds en mätperiod, vilken indikeras i figurerna. Efter avslutad 10 15 20 25 30 35 509 087 5 mätperiod öppnas det förslutna tanksystemet igen, vilket orsakar den i figurerna visade avslutande tryckökningen.

Figur 2 visar kurvan över tryckvariationen som funktion av tiden i ett förslutet tanksystem 100 med en läcka vars diameter är ca 1 mm, och fig 3 visar motsvarande kurva över tryckvariationen i ett förslutet tanksystem 100 som är tätt. Gemensamt för dessa kurvor är, som synes, att de är konkava och förhållandevis jämna.

I fig 4 visas ett exempel på en kurva över tryckutvecklingen som funktion av tiden vid bränsleskvalp i ett tätt, förslutet tanksystem 100 vid undertryck.

Kurvan i fig 4 avviker markant från de kurvor som fås vid frånvaro av bränsleskvalp, en skillnad vilken, som synes, föreligger oavsett om det finns en läcka i tanksystemet 100 eller ej.

Som nämnts ovan vet man vilken kurvform som bildas av tryckvariationen som funktion av tiden i ett förslutet tanksystem vilket befinner sig i ett tillstånd där resultatet från täthetsmätning bör godtas. Denna kunskap gör att om man låter de uppmätta tryckvärdena (Pr-PN) bilda en kurva K, kan man sedan utgående från kurvan K avgöra om resultatet från täthetsmätningen bör godtas eller ej.

Mer konkret sker detta genonl att motorstyrenheten 160 anpassar en fördefinierad kurvforn1 till kurvan K. Det slutliga utseendet hos den fördefinierade kurvformen bestämmes genom anpassningen. I den föredragna utföringsformen är den fördefinierade kurvformen ett andra ordningens polynom. Efter anpassningen beräknas en summa S av kvadraterna på differenserna mellan kurvan K och polynomet i punkterna PVPN. Ett mått på krökningen, 2aU erhålles ur' polynomet. Dessa beräkningar kan göras på följande vis: 10 15 20 25 30 35 5Û9 087 Låt y,,y2,....y,., vara ett antal mätvärden, och låt xuxz, . . .xN vara de tidpunkter vid vilka de uppmättes.

Låt vidare y vara ett godtyckligt andra gradens polynom, y=f ( x ) =a0+a,x+a2x2 En kurvpassning genom minsta kvadratmetoden av y=f(x) till den kurva som definieras av (xflyn) där n=l,2,.....N, kan fås genom det linjära systemet (1).

N V N _ N 4 N _ (1) aozxj, +alzxff +a2zxf“ = ZxLy, i: 0,l,2 k=l k=l lt=l =l Gör följande substitutioner N b] =zxi = x] +x2+...+x,, (Zb) k=l N 1,2 =2x§ :xf +x§+...+xN (2c) N b, :Zxfi =xf+x§+...+x,f, (2d) k=1 x: = xf +x§ +...+x,f, (2e) xlïyk =y1+y2+-~-+yN N cz = Zxllyk = x1y1+x2y2+---+xNyN (28) k= ~ N cs :Ex/gylf :xfy1+xåy2+~~+x1ïryN (zh) R' II _- 10 15 20 25 30 35 509 087 (1) kan då skrivas om som a0b0+a1b,+a2b2=c, a0b,+a,b2+a2b3=c2 (3) aobz+alb3+azb4=c3 Om x, ,x2, . . . .xN väljs syïnrnetriskt runt noll, med andra ord l 0 c o o så ger detta att bI=b3=O och (3) kan skrivas om som a0b0+a2b2=c, albfcz (5) a0b2+a2b4=c, vilket enkelt kan lösas a _ Cxb-a _ cab: ° 1,01% - b; a] = šz- (5) a = clbz -2c3b0 2 b; - bob4 En minsta kvadratsumman S kan beräknas som S=(f(X1)-Y1)2+(f(=<2)-Yz)2+----+(f(X~)-Y~)2 (7) Värdet S är ett mått på hur väl den anpassade kurvan y=f(x) följer kurvan som definieras av värdena i mätserien (XMYn) , n=l,2. . . ,N. Om N är olika för olika mätserier kan S/N användas istället. Detta möjliggör att olika mätserier kan jämföras med varandra.

Andraderivatan av f(x) är 2a2.

Krökningen hos f(x) är |f"(x)|=|2a2| 10 15 20 25 30 35 509 087 8 Om f"(x)=af0 är kurvan konvex Om f"(x)=af¶ är kurvan konkav Utfall av denna metod tillämpad på verkliga täthetstester, med tätt och otätt system utan bränsleskvalp, och tätt system med bränsleskvalp visas (i logaritmisk skala) i fig 5. Som framgår av fig 5 finns en tydlig skillnad mellan system med och utan bränsleskvalp. Genom att fastställa en sålunda resultatet från lämplig tröskelnivå kan man urskilja när bränsleskvalp föreligger, och täthetsmätningen därför inte bör godtas.

Ett exempel på tröskelnivå visas av linjen TM i fig 5.

Uppfinningen är inte begränsad till de angivna utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan det tryck som skapas i det förslutna tanksystemet 100 vara övertryck istället för undertryck.

Jämförelsen mellan kurvan K och en annan kurva kan självklart göras på en mängd sätt förutom det ovan visade.

I det beskrivna exemplet görs jämförelsen först efter att samtliga mätvärden (PfPN) har uppmätts. I en alternativ jämförelsen under pågående utföringsform kan göras mätperiod.

Vidare kan det finnas andra kurvformer förutom andra gradens polynom som är lämpliga att jämföra med.

Tidsintervallet AT mellan tryckmätningarna behöver heller inte vara konstant, och det förhållande som ej tillåter täthetsmätning behöver givetvis ej vara bränsleskvalp, utan kan vara ett godtyckligt transient förlopp.

De i anordningen och förfarandet använda komponenterna, tryckgivaren 150 och motorstyrenheten 160 kan vara av ett 509 087 9 stort antal olika slag. Eftersom valet av dessa enskilda komponenter ej är av väsentlig betydelse för uppfinningen har de inte beskrivits ovan.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 509 087 10 PATENTKRAV:

1. Förfarande vid täthetsmätning i ett tanksystem (100), (100) tanksystemet försluts, en tryckförändring pâföres (100), och vid tidsintervaller (AT) uppmätes, under en mätperiod T, värden innefattande att tanksystemet (PfPN) på trycket i tanksystemet (100), kännetecknat därav attförfarandet innefattar följande steg: Kurvformen hos den kurva (K) som bildas av de uppmätta tryckvärdena (Pfæm) jämförs med en fördefinierad kurvform, och om utfallet av fördefinierad gräns indikeras ett förhållande vid vilket täthetsmätningen i tanksystemet (100) ej bör godtas. jämförelsen överstiger en viss

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat därav attdenpå tanksystemet (100) påförda tryckförändringen är ett undertryck.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä. n xx e 1: e c: k 11 a ^t (100) pâförda därav attdenpâ tanksystemet tryckförändringen är ett övertryck.

4. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att jämförelsen mellan kurvformen hos den kurva (K) som bildas av de uppmätta (Pfim) och den fördefinierade kurvformen innefattar följande steg: - en funktion med den fördefinierade kurvformen anpassas tryckvärdena med hjälp av minsta kvadratmetoden till kurvan K, 10 15 20 25 30 35 509 Û87 11 - differenser mellan funktionen med den fördefinierade kurvformen och punkterna Py-PN i. kurvan K -tas fram, kvadreras och sumeras till en summa S, - en kvot S/N fås genom att summan S delas med antalet mätvärden N, - en krökning 2a2 hos den fördefinerade kurvformen tas fram, - en bedömning av likheten mellan kurvan K och den fördefinierade kurvformen görs utgående från S/N och Zar

5. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att den fördefinierade kurvformen är ett andra gradens polynom.

6. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att tidsintervallet (AT) mellan mättillfällena är konstant.

7. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att det förhållande som gör att resultatet av täthetsmätningen i tanksystemet (100) ej bör godtas klassificeras som bränsleskvalp.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v att antalet uppmätta tryckvärden (Pr-PN) är udda.

9. Anordning för täthetsmätning i ett tanksystem (100), innefattande organ (130, 170) för förslutning av tanksystemet (100), medel (170, 180) för att påföra tanksystemet (100) en ~tryckförändring, organ (150) för tryckmätning i tanksystemet (100), minnesorgan (160) samt ett beräkningsorgan (160), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v att - minnesorganet (160) är inrättat att lagra tryckvärden (Py-PN) från tanksystemet (100); 509 Û87 12 - beräkningsorganet (160) är anordnat att jämföra den kurva K som bildas av de uppmätta tryckvärdena (PfPN) med en fördefinierad kurvform, och om utfallet av jämförelsen överstiger en viss fördefinierad gräns 5 indikera ett förhållande vid vilket täthetsmätningen i tanksystemet (100) ej bör godtas.

10. Anordning enligt krav 9, kännetecknad därav att medlet (170,180) för att påföra tanksystemet (100) en 10 tryckförändring är anordnat att pâföra tanksystemet (100) ett undertryck.

11. ll. Anordning enligt krav 9, kännetecknad därav att medlet (170,180) för att påföra tanksystemet (100) en 15 tryckförändring är anordnat att påföra tanksystemet (100) ett övertryck.