DE10019905C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung der Vereisungsgefahr bei zur Tankleckdiagnose bei Kraftfahrzeugen eingesetzten Pumpen - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Funktionsfähigkeit, insbesondere der Dichtheit, einer Tankentlüftsanlage eines Fahrzeuges, umfassend einen Tank, ein Adsorptionsfilter, das mit dem Tank über eine Anschlussleitung verbunden ist und eine Belüftungsleitung aufweist, ein Tankentlüftungsventil, das mit dem Adsorptionsfilter über eine Ventilleitung verbunden ist, bei dem mittels eines spülluftseitig an das Adsorptionsfilter angeschlossenen Pumpenmoduls zeitweilig ein Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck in die Tankentlüftungsanlage eingebracht und der Druckverlauf wenigstens einer Betriebskenngröße der Tankentlüftungsanlage, insbesondere wenigstens einer Betriebskenngröße des Pumpenmoduls, beim Einbringen des Überdrucks erfasst und hieraus auf das Vorhandensein einer Undichtigkeit der Tankentlüftungsanlage geschlossen wird und ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben wird, wobei das Adsorptionsfilter zur Regenerierung zeitweilig mit aus der Umgebung des Fahrzeuges angesaugter Spülluft gespült wird.

In Kraftfahrzeugen werden zunehmend Tankentlüftungsanlagen eingesetzt, bei denen der verdunstende bzw. überschüssige Kraftstoffdampf nicht ins Freie, sondern über eine Entlüftungsleitung in ein Aktivkohlefilter (AKF) geleitet wird. Der Kraftstoffdampf bzw. das Kraftstoffgas wird dort gespeichert und im Betrieb des Kraftfahrzeuges über ein getaktet ansteuerbares elektromagnetisches Tankentlüftungsventil an ein Saugrohr des Verbrennungsmotors und damit der Verbrennung zugeführt. Hierdurch kann eine Emission der umweltschädlichen Kraftstoffdämpfe, insbesondere von Kohlenwasserstoffdämpfen, aus dem Tank in die Umgebung weitestgehend vermieden und zugleich die dem Verbrennungsmotor zugeführten Dämpfe selbst noch als Kraftstoff eingesetzt werden.

Bei diesen Fahrzeugen ist das Pumpenmodul (Tankleckpumpenmodul) frischluftseitig an das Aktivkohlefilter angeschlossen. Das Speichervermögen des Aktivkohlefilters nimmt nun mit steigender Menge an gespeichertem Kohlenwasserstoff stetig ab und es ist daher erforderlich, das Aktivkohlefilter in regelmäßigen Abständen zu regenerieren, d. h. den gespeicherten Kohlenwasserstoff aus diesem wieder herauszulösen. Dies geschieht durch Spülung des Aktivkohlefilters mit Frischluft, wobei das Aktivkohlefilter über ein Regenerierventil mit einem zum Ansaugen von Verbrennungsluft dienenden Saugrohr der Brennkraftmaschine verbunden wird. Durch Öffnen des Regenerierventils entsteht somit ein Druckgefälle zwischen dem Aktivkohlefilter und dem Saugrohr, mittels dessen der in dem Aktivkohlefilter gespeicherte Kohlenwasserstoff in das Saugrohr geführt wird, um letztlich in der Brennkraftmaschine verbrannt und damit entsorgt zu werden.

Bei der genannten Anordnung des Pumpenmoduls wird dieses nun während der Regenerierungsphasen, in denen es im Allgemeinen ausgeschaltet ist, zwangsläufig auch von Frischluft durchspült. Derzeit werden die Tankleckpumpenmodule, bei unterschiedlichen Fahrzeugtypen, an unterschiedlichen Einbauorten mit ebenfalls unterschiedlichen Einbauorten eines Ansaugluftfilters angeordnet. Durch den Einbauort des Ansaugfilters kann entweder, bei einer Anordnung des Ansaugfilters im Motorraum, erwärmte Luft angesaugt und durch das Tankleckpumpenmodul hindurchbewegt werden. Alternativ kann im Falle einer Anordnung des Ansaugfilters beispielsweise in einem Radkasten kalte Luft während einer Spülphase des Aktivkohlefilters in das Tankleckpumpenmodul gelangen. Bei einer Spülung mit kalter und feuchter Luft besteht die Gefahr der Vereisung des Tankleckpumpenmoduls.

Auch bei einer Spülung mit warmer Luft besteht, insbesondere bei einer etwa vorliegenden Störung der AKF- Spülfunktion, die Gefahr, dass ein vereistes oder feuchtes Pumpenmodul zum Zeitpunkt der Durchführung einer Tankleckdiagnose mittels des Tankleckpumpenmoduls immer noch vereist bzw. feucht ist, wodurch ein einwandfreies Funktionieren des Pumpenmoduls nicht mehr gewährleistet ist.

In beiden der genannten Fälle kann Feuchtigkeit oder Vereisung im Pumpenmodul dazu führen, dass bei einer Tankleckdiagnose eine fehlerhafte Messung erfolgt und damit fälschlicherweise ein Leck im Tanksystem erkannt wird. Eine Erkennung von Vereisungen ist grundsätzlich bereits im Bereich von bei Kühlaggregaten eingesetzten Verdampfern bekannt. So ist in der EP 0 563 724 A1 ein entsprechendes Verfahren beschrieben, bei dem die Durchflussmenge von Luft durch einen Lüfter im Bereich eines Verdampfers erfasst und aus der erfassten Durchflussmenge auf die Vereisung geschlossen wird.

Es wird in dem vorliegenden Zusammenhang auf die in einigen Ländern, wie den USA, zukünftig von Seiten der Regierungen angestrebten verschärften gesetzlichen Regelungen beim Betrieb von Brennkraftmaschinen hingewiesen. Nach diesen Regelungen ist es beispielsweise erforderlich, dass Kraftfahrzeuge, bei denen flüchtige Brennstoffe wie Benzin eingesetzt werden, eine eingangs genannte Tankentlüftungsanlage aufweisen, die auch in der Lage ist, eine etwa bestehende Undichtigkeit (Leckage) im Tank bzw. der gesamten Brennstofftankanlage aufspüren zu können.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit denen durch Vereisung und/oder Feuchtigkeit in einer Tankleckpumpe verursachte Fehlmessungen möglichst wirksam vermieden werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen bzw. Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angeführt.

Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass unter Berücksichtigung der Spülluftmenge und der Spüllufttemperatur bei der Regenerierung des Adsorptionsfilters eine Vereisung bzw. eine Feuchtigkeit im Tankleckpumpenmodul festgestellt werden kann und damit Fehlmessungen bei der Tankleckdiagnose wirksam verhindert werden. Unter Betrachtung der Spülluftmenge, die zur Spülung des Adsorptionsfilters verwendet wird und die in vorteilhafter Weise über die Spülrate und die Ansaugluftmasse aufintegriert werden kann, kann nun, zusammen mit der Spülluft- bzw. Ansauglufttemperatur, eine eindeutige Feststellung getroffen werden, ob das Tankleckpumpenmodul im betrachteten Zeitpunkt 'vereist', bereits wieder 'aufgetaut', oder bereits wieder 'entfeuchtet' ist.

Eine erste Variante der Erfindung betrifft den Fall, dass das Tankleckpumpenmodul bzw. der Ansaugluftfilter an einem außentemperaturgeschützten Ort des Fahrzeuges angeordnet ist, beispielsweise im Motorraum eines Kraftfahrzeuges. Daher wird bereits nach kurzer Fahrt über den Ansaugfilter warme Luft zum Spülen des Adsortpionsfilters verwendet, durch die ein im Innern etwa vereistes oder feucht gewordenes Tankleckpumpenmodul auftaut bzw. entfeuchtet wird. Erfolgte die Spülung mit warmer Luft allerdings nicht lange genug, wird davon ausgegangen, dass das Pumpenmodul trotz der relativ hohen Ansaugluft- bzw. Spüllufttemperatur noch vereist bzw. feucht ist. In diesem Fall wird eine Fehlmessung bei der Tankleckdiagnose auf Grund von Vereisung bzw. Feuchte erfindungsgemäß dadurch verhindert, dass die Tankleckdiagnose erst nach erfolgter Mindestspülmenge freigegeben wird.

Zudem kann vorgesehen sein, dass das genannte Spülluftintegral nach einer vorgebbaren spülungsfreien Zeit auf den Wert NULL zurückgesetzt wird. Hier liegt der Gedanke zugrunde, dass auch bei einer Spülung mit Warmluft bei einer länger ausbleibenden Spülung die Gefahr der Kondensatbildung bzw. der erneuten Vereisung des Pumpenmoduls gegeben ist.

In einer zweiten Variante sei angenommen, dass das Tankleckpumpenmodul bzw. der Ansaugluftfilter an einem außentemperaturmäßig ungeschützten Ort angeordnet ist, so dass während einer Spülphase des Aktivkohlefilters immer Luft mit Umgebungstemperatur und gegebenenfalls hoher Feuchtigkeit angesaugt wird. Daher besteht hier eine erhöhte Gefahr, dass Feuchtigkeit in das Pumpenmodul gelangt und bei entsprechend niedrigen Umgebungstemperaturen das Pumpenmodul vereisen kann. Daher kann eine maximale Spülmenge mit Kaltluft, z. B. mit kalter Ansaugluft bei einem Motorstart, dazu verwendet werden, um bei einer Fehldiagnose bei der Tankleckpumpenmessung auf eine mögliche Vereisung zu schließen und damit ein Lecksignal zu unterdrücken.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird im Folgenden weiter unter Heranziehung der Zeichnung erläutert.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Tankentlüftungsanlage, bei der das von der Erfindung Gebrauch machende Verfahren zur Anwendung kommt.

DETAILLIERTERE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die in der Figur schematisch gezeigte Tankentlüftungsanlage enthält ein Aktivkohlefilter 20, das über eine Tankanschlussleitung 12 mit einem Tank 10 verbunden ist. Ein Saugrohr 40 einer (hier nicht gezeigten Brennkraftmaschine) iat über eine Leitung 42 mit einem Tankentlüftungsventil 30 verbunden. Das Aktivkohlefilter 20 speichert im Tank 10 verdunstenden Kraftstoff. Bei von einer Steuereinheit 60 öffnend angesteuertem Tankentlüftungsventil 30 wird Luft aus der Umgebung durch das Aktivkohlefilter 20 hindurch gesaugt, das dabei den gespeicherten Kraftstoff an die eingesaugte Luft abgibt. Ferner enthält die Tankentlüftungsanlage ein passives Filter 92, das die Anlage mit Atmosphäre, d. h. der Umgebung des Fahrzeuges, druckleitend verbindet.

Im Betrieb des (nicht gezeigten) Fahrzeuges bzw. seiner (hier ebenfalls nicht gezeigten) Brennkraftmaschine oder beim Betanken des Tanks 10 bilden sich im Tank 10 flüchtige Kohlenwasserstoffdämpfe, die über die Leitung 12 in das Aktivkohlefilter 20 gelangen und in diesem in bekannter Weise reversibel gebunden werden. Das Tankentlüftungsventil 30 ist normalerweise geschlossen. In regelmäßigen Zeitabständen wird das Tankentlüftungsventil 30 durch die Steuereinheit 60 so angesteuert, dass ein bestimmter Teildruck des im Saugrohr 40 bestehenden Unterdrucks des Aktivkohlefilters 20 zugeführt wird, was dazu führt, dass die gespeicherten Kohlenwasserstoffdämpfe von dem Aktivkohlefilter 20 über die Leitung 24 und über das Tankentlüftungsventil 30 in das Saugrohr 40 hineingesaugt werden, um schließlich der (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine zur Verbrennung und damit endgültigen Entsorgung zugeführt zu werden. Bei diesem Vorgang der Regenerierung des Aktivkohlefilters 20 wird über die Leitung 22 und das passive Filter 92 Spülluft in das Aktivkohlefilter 20 eingesaugt, wodurch der eigentliche Spülungseffekt bewirkt wird.

Um die Funktionsfähigkeit bzw. Dichtheit der Tankentlüftungsanlage diagnostizieren zu können, ist eine Pumpe 50 vorgesehen, die mit der Steuereinheit 60 verbunden ist. Der Pumpe 50 nachgeschaltet ist ein Umschaltventil 70, beispielsweise ein 3/2-Wegeventil. Parallel zu diesem Umschaltventil 70 ist, in einem separaten Zweig 80, ein Referenzleck 81 angeordnet. Die Größe des Referenzlecks 81 ist so gewählt, dass sie der Größe des zu erfassenden Lecks entspricht.

Die Dichtheitsprüfung der Tankentlüftungsanlage ist in der DE 196 36 431.0, auf die vorliegend in vollem Umfang inhaltlich Bezug genommen wird, ausführlich beschrieben. Es wird hierbei durch Erfassung des dem Pumpenmotor zuzuführenden Stroms festgestellt, ob der durch die Pumpe 50 in die Tankentlüftungsanlage einzubringende Förderstrom von dem Förderstrom abweicht, der bei Einbringen des Überdrucks über das Referenzleck vorhanden ist.

Der Pumpe 50 können ein Durchflusssensor 90 und ein Temperatursensor 91 vorgeschaltet sein, welche die Spülluftmenge, die zur Spülung des Aktivkohlefilters 20 verwendet wird, sowie die Ansauglufttemperatur erfassen, und an die Steuereinheit 60 übermitteln. Der Durchflusssensor 90 kann beispielsweise ein Luftmassenmesser sein. Statt durch Sensoren können die erforderlichen Größen Duchflussmenge und Temperatur auch durch bereits in der Steuereinheit 60 vorhandene Daten berechnet oder mit ausreichender Genauigkeit abgeschätzt werden. Aufgrund dieser Daten trifft die Steuereinheit die Festellung, ob die Pumpe 50 im betrachteten Zeitpunkt 'vereist', bereits wieder 'aufgetaut', oder bereits wieder 'entfeuchtet' ist. In der Steuereinheit 60 können ferner Rechnermittel vorgesehen sein, mittels derer die Spülrate und die Ansaugluftmasse aufintegriert werden und zusammen mit der Spülluft- bzw. Ansauglufttemperatur, die genannte Feststellung getroffen wird. Im Falle einer Feststellung, dass die Pumpe 50 vereist ist, wird die Dichtheitsmessung mittels eines Steuersignals nicht freigegeben und/oder die Ausgabe eines auf eine Undichtigkeit der Tankentlüftungsanlage hinweisenden Fehlersignals unterdrückt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit, insbesondere der Dichtheit, einer Tankentlüftsanlage eines Fahrzeuges, umfassend einen Tank (10), ein Adsorptionsfilter (20), das mit dem Tank (10) über eine Anschlussleitung (12) verbunden ist und eine Belüftungsleitung (22) aufweist, ein Tankentlüftungsventil (30), das mit dem Adsorptionsfilter (20) über eine Ventilleitung (24) verbunden ist, bei dem mittels eines spülluftseitig an das Adsorptionsfilter angeschlossenen Pumpenmoduls (50) zeitweilig ein Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck in die Tankentlüftungsanlage eingebracht und der Druckverlauf durch Erfassen wenigstens einer Betriebskenngröße der Tankentlüftungsanlage, insbesondere wenigstens einer Betriebskenngröße des Pumpenmoduls (50), beim Einbringen des Überdrucks bestimmt und hieraus auf das Vorhandensein einer Undichtigkeit der Tankentlüftungsanlage geschlossen wird und ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben wird, wobei das Adsorptionsfilter (20) zur Regenerierung zeitweilig mit aus der Umgebung des Fahrzeuges angesaugter Spülluft gespült wird, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Spülens des Adsorptionsfilters (20) mit Spülluft die dem Adsorptionsfilter (20) zugeführte Spülluftmenge (90) und die Spüllufttemperatur (91) erfasst werden und aus der erfassten Spülluftmenge und aus der erfassten Spüllufttemperatur geschlossen wird, ob das Pumpenmodul (50) einen der Zustände 'vereist', 'aufgetaut', oder 'entfeuchtet' aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines erfassten Zustandes 'vereist' die Dichtheitsmessung nicht freigegeben und/oder die Ausgabe eines Fehlersignals unterdrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülluftmenge mittels eines aus einer Spülrate und einer Ansaugluftmasse gebildeten Integrals berechnet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtheitsmessung erst nach einer Mindestspülmenge freigegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Integral aus der Spülrate und der Ansaugluftmasse nach einer vorgegebenen Zeit, innerhalb der keine Spülung erfolgt ist, auf den Wert Null zurückgesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Spülluftmenge mit Kaltluft, insbesondere mit einer Ansaugluft bei einem Motorstart, herangezogen wird.

7. Steuereinheit zur Prüfung der Funktionsfähigkeit, insbesondere der Dichtheit, einer Tankentlüftsanlage eines Fahrzeuges aufweisend einen Tank (10), ein mit dem Tank (10) über eine Anschlussleitung (12) verbundenes und eine Belüftungsleitung (22) aufweisendes Adsorptionsfilter (20), ein mit dem Adsorptionsfilter (20) über eine Ventilleitung (24) verbundenes Tankentlüftungsventil (30), ein spülluftseitig an das Adsorptionsfilter (20) angeschlossenes Pumpenmodul (50) zur zeitweiligen Einbringung eines Überdrucks gegen Atmosphäre in die Tankentlüftungsanlage, wobei die Steuereinheit umfaßt Sensormittel zum Erfassen wenigstens einer Betriebskenngröße der Tankentlüftungsanlage, insbesondere wenigstens einer Betriebskenngröße des Pumpenmoduls (50), zur Bestimmung des Druckverlaufs beim Einbringen des Überdrucks, und Mittel zur Auswertung des erfassten Druckverlaufs hinsichtlich des Vorhandenseins einer Undichtigkeit der Tankentlüftungsanlage und zur Ausgabe eines dem Auswertungsergebnis entsprechenden Fehlersignals, gekennzeichnet durch Mittel (90, 91) zum Erfassen der während eines Spülens des Adsorptionsfilters (20) mit Spülluft dem Adsorptionsfilter (20) zugeführten Spülluftmenge und der Spüllufttemperatur und Mittel (60) zum Auswerten der erfassten Größen dahingehend, ob das Pumpenmodul (50) einen der Zustände 'vereist', 'aufgetaut', oder 'entfeuchtet' aufweist.

8. Steuereinheit nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Mittel (60) zum Unterdrücken der Freigabe einer Dichtheitsmessung bzw. zum Unterdrücken der Ausgabe eines auf eine Undichtigkeit der Tankentlüftungsanlage hinweisenden Fehlersignals im Falle eines erfassten Zustandes 'vereist'.

9. Tankentlüftungsanlage eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit gemäß Anspruch 7 umfasst.