DE10129695A1

DE10129695A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Tankleckdiagnose mittels einer Referenzmessmethode

Info

Publication number: DE10129695A1
Application number: DE10129695A
Authority: DE
Inventors: Volker Stegmann; Thorsten Fritz; Martin Streib; Peter Wiltsch; Armin Hassdenteufel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2003-01-30
Also published as: US6845652B2; KR100927752B1; JP4346285B2; KR20030001281A; US20030015022A1; JP2003057143A

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung eines Behältnisses (10), insbesondere einer Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei eine Dichtigkeitsmessung durch Einbringen und Erfassen des zeitlichen Verlaufs eines Über- oder Unterdrucks in das Behältnis (10) sowie eine Referenzmessung mittels eines Referenzlecks (36) durchgeführt werden und wobei durch Vergleich der Ergebnisse der Dichtigkeits- und Referenzmessung auf das Vorliegen einer Undichtigkeit des Behältnisses (10) geschlossen wird, wird zur Vermeidung von Fehldiagnosen vorgeschlagen, dass bei der Dichtigkeitsmessung und bei der Referenzmessung der Über- bzw. Unterdruck mittels eines einzigen Drucknehmers (40) erfasst werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Funktionsfähigkeit eines Behältnisses, insbesondere einer Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges, gemäß den Oberbegriffen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.
In den unterschiedlichsten Bereichen der Technik haben Behältnisse regelmäßig auf ihre Dichtheit überprüft zu werden. So werden in der chemischen Verfahrenstechnik beispielsweise Flüssigkeits- oder Gasbehälter oder in der Kraftfahrzeugtechnik Tankanlagen entsprechend geprüft.
Im Kraftfahrzeugbau werden z. B. in den USA zukünftig verschärfte gesetzliche Bestimmungen für den Betrieb von Brennkraftmaschinen gelten. Danach wird es erforderlich sein, dass Kraftfahrzeuge, bei denen flüchtige Brennstoffe wie Benzin eingesetzt werden, eine Kontrolleinrichtung aufweisen, die in der Lage ist, eine etwa bestehende Leckage der Größe von 0,5 mm im Tank bzw. in der gesamten Brennstofftankanlage mit Bordmitteln aufspüren zu können.
Ein solches Verfahren zur Dichtheitsprüfung einer Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges ist beispielsweise aus den Druckschriften US-PS 5,349,935, DE 196 36 431.0 A1, DE 198 09 384.5 A1 und DE 196 25 -702 A1 bekannt. Bei diesen wird die Tankentlüftungsanlage mit einem Überdruck beaufschlagt und durch anschließendes Auswerten des Druckverlaufs ggf. auf das Vorhandensein eines Lecks geschlossen.
Aus der JP-6-173837 und der US-PS 5,347,971 gehen ferner ähnliche Verfahren hervor, bei denen der Tankenlüftungsanlage ein Referenzleck zugeschaltet wird und bei denen durch Vergleich der Messungen mit und ohne Referenzleck eine Aussage über das Vorhandensein eines Lecks getroffen wird.
Des Weiteren ist aus der DE 196 36 431.0 A1 bekannt, im Bereich zwischen einer elektrisch betriebenen Pumpe und einem Referenzleck der Querschnittsgröße 0,5 mm einen Staudruck auszubilden, der die Pumpendrehzahl erniedrigt und gleichzeitig die elektrische Stromaufnahme der Pumpe erhöht. Der Wert des sich dabei einstellenden stationären elektrischen Stroms wird erfasst und zwischengespeichert und anschließend der geförderte Luftstrom der Pumpe über ein Umschaltventil, am Referenzleck vorbei, in den Tank gepumpt. Ist der Tank dicht, baut sich ein höherer Druck auf als beim Pumpen gegen das Referenzleck. Die elektrische Stromaufnahme der Pumpe ist somit höher als im Falle des Referenzlecks. Bei einem Leck mit einem Öffnungsquerschnitt größer als 0,5 mm dagegen wird der sich einstellende Druck unterhalb des Referenzdrucks liegen und die Stromaufnahme damit niedriger sein.
Ferner geht aus der deutschen unveröffentlichten Patentanmeldung mit dem amtlichen Az. 100 18 441.3 hervor, die Dichtheitsprüfung nach dem vorbeschriebenen Referenzmessprinzip, allerdings mittels eines in die Tankentlüftungsanlage eingebrachten Unterdrucks durchzuführen.
Bei den genannten Verfahren und Vorrichtungen wird demnach nur mittelbar, und zwar anhand der genannten Leistungsaufnahme der Pumpe, auf das Vorhandensein eines Lecks geschlossen. Dies hat den Nachteil, dass das Ergebnis der Leckdiagnose entscheidend von Eigenschaften der verwendeten Pumpe abhängt, wie beispielsweise von dem Einfluss von Feuchtigkeit auf den elektrischen Pumpenstrom. Dabei entspricht der gemessene Strom nicht mehr den jeweils vorliegenden Druckverhältnissen und es kommt zu einer Fehlerkennung des Dichtigkeitsgrades.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren bzw. eine Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik, insbesondere die genannten Fehldiagnosen, vermieden werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angeführt.
Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass sowohl bei der Dichtigkeitsmessung als auch bei der Referenzmessung der Über- bzw. Unterdruck mittels eines einzigen Drucknehmers erfasst werden. Durch Verwendung nur eines Drucksensors sowohl für die Referenzmessung als auch für die eigentliche, an dem Behältnis durchgeführte Dichtigkeitsmessung ergibt sich automatisch eine zuverlässige Kalibrierung zwischen den beiden genannten Diagnosestufen.
Unter Beibehaltung des genannten Referenzmessprinzips, werden aufgrund der in den beiden Diagnosestufen durchgeführten direkten Druckmessung Fehlmessungen bzw. Fehldiagnosen wirksam vermieden. So erfolgt die Leckdiagnose beispielsweise unabhängig vom elektrischen Stromverhalten der jeweils verwendeten Pumpe, z. B. den elektrischen Eigenschaften des Pumpenmotors, und ist damit zuverlässiger bzw. störunanfälliger als die bekannten Lösungen.
Über den Zeitverlauf des seitens des Drucknehmers erfassten Drucksignals kann insbesondere die Funktionstüchtigkeit der Pumpe, beispielsweise ein hängender Pumpenflügel, diagnostiziert werden.
Nach erfolgter Leckdiagnose mittels Druckaufbau im Behältnis kann durch Abschalten der Pumpe, bei unveränderter Ventilstellung, der Druckabbaugradient zur weiteren Kontrolle der Dichtheit der gesamten Tankanlage, einschließlich der Pumpe, herangezogen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Referenzleck so angeordnet, dass es im geöffneten Zustand mit dem Behältnis bzw. der Tankentlüftungsanlage dichtend verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird insbesondere erreicht, dass im Falle einer mittels Überdruck durchgeführten Leckdiagnose das aus dem Referenzleck ausströmende Dampf- bzw. Gasmedium innerhalb des Behältnisses bzw. der Tankentlüftungsanlage verbleibt und damit gewährleistet ist, dass kein verunreinigter Dampf bzw. verunreinigtes Gas an die Umgebung gelangt. Auch lässt sich dadurch zumindest ein weiterer passiver Filter einsparen.
Die Erfindung wird nachfolgend, unter Heranziehung der Zeichnung, anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, woraus weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen.
Die einzige Figur zeigt eine Tankentlüftungsanlage, bei welcher ein von der Erfindung Gebrauch machendes Verfahren und eine Vorrichtung zur Anwendung kommen.
Die in der Figur schematisch dargestellte Tankentlüftungsanlage umfasst einen Tank 10, der über eine Tankanschlussleitung 12 mit einem Aktivkohlefilter 14 verbunden ist. Ein Saugrohr 16 einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine ist, ebenfalls über den Aktivkohlefilter 14, mittels einer Ansaugleitung 18 und über ein Tankentlüftungsventil 20 mit dem Tank 10 verbunden.
Im Betrieb der (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine oder beim Betanken des Tanks 10 bilden sich im Tank flüchtige Kohlenwasserstoffdämpfe, die über die Leitung 12 in den Aktivkohlefilter 14 gelangen und in diesem in bekannter Weise reversibel gebunden werden.
Bei von einer (nicht gezeigten) Steuereinheit zeitweilig öffnend angesteuertem Tankentlüftungsventil 20 und entsprechend angesteuertem Umschaltventil 32 wird nun Frischluft 22 aus der Umgebung durch den Aktivkohlefilter 14 hindurch angesaugt, wobei darin etwa gespeicherter Kraftstoff an die eingesaugte Luft abgegeben wird und der Aktivkohlefilter 14 sich damit regeneriert. Ferner ist ein passiver Filter 24 vorgesehen, der die Anlage bzw. eine dem Aktivkohlefilter 14 vorgeschaltete Leitung 16, 16' mit Umgebungsluft aus der Umgebung des Fahrzeuges verbindet.
Um die Dichtigkeit der Tankentlüftungsanlage zu diagnostizieren, ist eine mit dem Aktivkohlefilter 14 verbundene Leckdiagnoseeinheit 28 vorgesehen. Es ist anzumerken, dass die gezeigte Position der Diagoseeinheit innerhalb der gezeigten Tankentlüftungsanlage nur beispielhaft ist und diese, je nach technischem Anwendungsfall, durchaus auch an anderer Stelle, beispielsweise direkt am Tank 10, angeordnet sein kann.
Die gezeigte Diagnoseeinheit 28 weist eine mittels einer (nicht gezeigten) Steuereinheit angesteuerte Flügelzellenpumpe 30 auf. Es versteht sich, dass die Flügelzellenpumpe 30 nur einen bevorzugten Pumpentyp darstellt und ggf. durch einen anderen Pumpentyp, wie beispielsweise eine Membranpumpe oder dergleichen, austauschbar ist. Der Pumpe vorgeschaltet ist ein Umschaltventil 32, beispielsweise ein 3/2-Wegeventil. In einen separaten, parallel zum Umschaltventil 32 angeordneten Leitungszweig 34 ist ein Referenzleck 36 eingebracht. Das Referenzleck 36 wird in dem Beispiel mittels eines Magnetschiebeventils 38 geöffnet bzw. geschlossen. Die jeweilige Dimensionierung des Referenzlecks 36 ist so gewählt, dass sie in etwa der Größe des zu erfassenden Lecks entspricht. Im Falle der eingangs genannten US-Norm weist das Referenzleck demnach einen Öffnungsquerschnitt von 0,5 mm auf.
Das Umschaltventil 32 hat zwei Schaltstellungen. In der ersten Stellung wird, entsprechend einer ersten von zwei Diagnosestufen, eine Referenzmessung durchgeführt, bei der das Umschaltventil 32 vollständig geschlossen ist, so dass bei Öffnung des Referenzlecks 36 mittels des Magnetschiebeventils 38 der Drucksensor 40 den durch die angesteuerte Pumpe 30 vor dem Referenzleck 36 verursachten Staudruck in der Verbindungsleitung 42 zwischen der Pumpe 30 und dem Drucksensor 40 erfasst.
In der zweiten Ventilstellung wird die Pumpe 30, und zwar bei geschlossenem Referenzleck 36, über den Aktivkohlefilter 14 mit dem Tank 10 druckleitend verbunden und pumpt damit Außenluft in den Tank 10. Während des Pumpens der Frischluft in den Tank 10, der zweiten der beiden genannten Diagnosestufen, wird der vor dem Umschaltventil 32 sich aufbauende Staudruck mittels eines Drucksensors 40 erfasst.
Es ist hervorzuheben, dass erst durch Verwendung nur eines Drucksensors 40 sowohl zur Ermittlung des Diagnosedrucks als auch des Referenzdrucks aus dem Verhältnis dieser beiden Drücke unmittelbar und eindeutig auf das Vorhandensein eines Lecks im Tank 10 geschlossen werden kann.
Die Diagnoseeinheit 28 weist zudem bekanntermaßen ein (nicht gezeigtes) Rechnermodul zur Auswertung des zeitlichen Verlaufs des vor der Pumpe 30 mittels des Drucksensors 40 jeweils ermittelten Staudrucks auf. Da es sich hierbei um einen herkömmlichen Mikrocontroller oder Prozessor handelt, soll hier nicht näher darauf eingegangen werden.
Es ist weiter anzumerken, dass ein etwa hängengebliebener Pumpenflügel der Pumpe 30 zu einem zeitlich schwankenden Drucksignal führt, welches demnach gleichermaßen zur entsprechenden Funktionsüberwachung der Pumpe 30 ausgewertet werden kann.
Ferner ist anzumerken, dass in der ersten Stellung des Umschaltventils 32, anstelle einer Tankdiagnose, auch die bereits beschriebene Regenerierung des Aktivkohlefilters 14 durchgeführt werden kann, und zwar bei gleichzeitig geöffnetem Tankentlüftungsventil 20.
Schließlich ist anzumerken, dass sich im Falle einer Diagnose des Tanks 10 bzw. der Tankentlüftungsanlage, wie eingangs erwähnt, mittels Unterdruck die Druckrichtung der Pumpe 30 lediglich entsprechend umzukehren ist, jedoch ansonsten entsprechend zu verfahren ist.

Claims

1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung eines Behältnisses (10), insbesondere einer Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges, wobei durch Einbringen eines Über- oder Unterdrucks in das Behältnis (10) und Erfassen des zeitlichen Verlaufs des Über- oder Unterdrucks eine Dichtigkeitsmessung sowie entsprechend mittels eines Referenzlecks (36) eine Referenzmessung durchgeführt werden und wobei durch Vergleich der Ergebnisse der Dichtigkeits- und der Referenzmessung auf das Vorliegen einer Undichtigkeit des Behältnisses (10) geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Dichtigkeitsmessung und bei der Referenzmessung der Über- bzw. Unterdruck mittels eines einzigen Drucknehmers (40) erfasst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (10) und das Referenzleck (36) abwechselnd mit Über- /Unterdruck beaufschlagt werden und dass die sich dabei jeweils ergebenden Druckverläufe vor einer Druckquelle (30) erfasst und miteinander verglichen werden und hieraus auf eine Undichtigkeit des Behältnisses (10) geschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus etwa auftretenden zeitlichen Schwankungen des Druckverlaufs vor der Druckquelle (30) auf eine Funktionsstörung der Druckquelle (30) geschlossen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus den etwa auftretenden Druckschwankungen wenigstens ein hängender Pumpenflügel diagnostiziert wird.

5. Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung eines Behältnisses (10), insbesondere einer Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeuges, mit einer mit dem Behältnis (10) und mit einem Referenzleck (36) mittels eines Umschaltventils (32) wahlweise verbindbaren Druckquelle (30), gekennzeichnet durch einen der Druckquelle (30) vorgeschalteten Drucknehmer (40) zur Erfassung des an der Druckquelle (30) druckseitig jeweils vorliegenden Druckes.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzleck (36) im geöffneten Zustand mit dem Behältnis (10) bzw. der Tankentlüftungsanlage dichtend verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, aufweisend einen mit einem Tank (10) über eine Anschlussleitung (12) verbundenen Adsorptionsfilter (14), einer mit dem Adsorptionsfilter (14) verbundenen Belüftungsleitung (26, 26'), und einer der Belüftungsleitung (26, 26') vorgeschalteten Druckquelle (30), gekennzeichnet durch eine wenigstens die Druckquelle (30) und das Referenzleck (36) aufweisende Diagnoseeinheit (28) und einen in oder an der Diagnoseeinheit (28) angeordneten und wenigstens mit der Druckquelle (30) druckleitend verbundenen Drucknehmer (40).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelle (30) eine Flügelzellenpumpe ist.

9. Diagnoseeinheit (28) zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch einen in oder an der Diagnoseeinheit (28) angeordneten, mit der Druckquelle (30) druckleitend verbundenen Drucknehmer (40).