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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs
1.
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Ein
Verfahren zur Tankleckdiagnose ist bereits aus der
DE 103 12 588 A1 bekannt
geworden. Bei diesem bekannten Verfahren wird der Unterdruck im
Kraftstofftank unmittelbar vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine
erzeugt und danach die Tankleckdiagnose bei abgestellter Brennkraftmaschine durchgeführt. Durch
diese Maßnahme
wird die Tankleckdiagnose wesentlich vereinfacht, da für die Erzeugung
des Unterdrucks der in dem sogenannten Ansaugrohr der Brennkraftmaschine
existierende Unterdruck genutzt wird. Es ist daher keine zusätzliche
Pumpe zur Erzeugung des Unterdrucks oder ein Speicher oder dergleichen
erforderlich.
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Das
Verfahren zur Tankleckdiagnose schließt aufgrund der Systemreaktion
nach dem Einstellen des Unterdrucks in dem Tank auf die Funktionsfähigkeit,
insbesondere die Dichtheit des Tanks. Dabei wird zunächst das
Tankentlüftungsventil
verschlossen. Ein eventuell im Kraftstoffsystem vorhandener Über- oder
Unterdruck gegenüber
der Umgebung kann sich durch das zu diesem Zeitpunkt noch geöffnete Absperrventil
ausgleichen. Danach wird das Absperrventil geschlossen und das Kraftstoffsystem
des Fahrzeugs hierdurch von der Außenwelt abgetrennt. Der dabei
gemessene Druckanstieg über der
Zeit, der sogenannte Kompensationsgradient, gibt Aufschluss über die
im Tank herrschenden Ausgasungsverhältnisse und wird zunächst gespeichert. Sodann
wird mittels des Saugrohrunterdrucks durch Öffnen des Tankentlüftungsventils
Unterdruck im Tank erzeugt. Daraufhin wird der Tank verschlossen. Mittels
eines Drucksensors wird der Unterdruckabbau gemessen und auf das
Vorhandensein einer Leckage geschlossen. Zur Verbesserung der Diagnose wird
der zuvor gemessene Kompensationsgradient als Korrekturgröße herangezogen.
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Dieses
Diagnoseverfahren muss, um eine ausreichende Genauigkeit zu ermöglichen,
bei stillstehendem Fahrzeug durchgeführt werden. Weiterhin benötigt das
Verfahren den Betrieb der Brennkraftmaschine für den Unterdruckabbau durch
den Saugrohrunterdruck. Problematisch ist es nun, wenn die Brennkraftmaschine
des Fahrzeugs vor Erreichen des benötigten Unterdrucks abgestellt
wird. In diesem Falle ist keine Diagnose möglich. Dies hat einen negativen
Einfluss auf die gewünschte
Diagnosehäufigkeit.
Besonders problematisch ist der Einsatz eines solchen Verfahrens
in Fahrzeugen mit Hybridantrieb oder Start-Stopp-Technologie, wo
eine derartige Diagnose nur eingeschränkt oder überhaupt nicht möglich ist,
da der Verbrennungsmotor in verschiedenen Betriebszuständen nur
für die
Diagnose gestartet werden müsste,
was wiederum negative Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs
hätte.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Diagnosehäufigkeit
durch Verkürzen der
Diagnosezeit wesentlich erhöht
wird. Das Verfahren ist darüber
hinaus auch zum Einsatz in Hybridfahrzeugen oder Fahrzeugen mit
Start-Stopp-Technologie geeignet.
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Grundidee
der vorliegenden Erfindung ist es, den Unterdruckabbau direkt zu
Beginn der Tankleckdiagnose durchzuführen. Hierdurch entsteht keine Wartezeit
bis zum Druckausgleich und es kann ein eventuell im Tank noch vorhandener
Unterdruck, zum Beispiel aufgrund einer vorangegangenen Tankentlüftungsphase
ausgenutzt werden.
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Der
Unterdruckabbau erfolgt bei verschlossenem Absperrventil und bei
geöffnetem
Tankentlüftungsventil.
Sodann wird das Tankentlüftungsventil geschlossen
und der Unterdruckabbau in vorgebbaren Zeitpunkten erfasst. Nach
erfolgtem Unterdruckabbau wird das Absperrventil geöffnet, um
einen Druckausgleich mit dem Umgebungsdruck herbeizuführen. Nach
einem erneuten Schließen
des Absperrventils erfolgt über
wenigstens ein vorgebbares Zeitintervall ein weiteres Erfassen des
sich in der Tankentlüftungsvorrichtung
einstellenden Drucks, wobei hier zu bemerken ist, dass sowohl die
Erfassung des Unterdruckabbaus in vorgebbaren Zeitpunkten bedeutet,
dass der Unterdruckabbau beispielsweise an einigen wenigen, im Extremfall
zwei Zeitpunkten oder über
ein Zeitintervall kontinuierlich erfolgt. In entsprechender Weise
kann die Erfassung des sich in der Tankentlüftungsvorrichtung einstellenden
Drucks in einem oder auch in mehreren Zeitintervallen erfolgen.
Aus dem zeitlichen Verhalten dieses Drucks wird auf eine Kompensationsgröße geschlossen.
Aus dem zeitlichen Verhalten des Unterdruckabbaus sowie dem zeitlichen
Verhalten der Kompensationsgröße wird
sodann auf das Vorhandensein einer Leckage geschlossen.
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Vorteilhaft
bei diesem Verfahren ist es, dass es keine zusätzlichen Komponenten, wie Druckquellen
oder Drucksensoren oder dergleichen erfordert. Sehr vorteilhaft
wird hierbei auch die notwendige Laufzeit der Brennkraftmaschine
zur Erzeugung des Unterdrucks verkürzt. Das Verfahren ist hierdurch auch
zum Einsatz in Hybridfahrzeugen oder Fahrzeugen mit Start-Stopp-Funktionen
einsetzbar.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass durch den geänderten Diagnoseablauf auch
die Diagnosegenauigkeit verbessert wird. Bei aus dem Stand der Technik
bekannten Verfahren, beispielsweise bei dem aus der
DE 103 12 588 A1 bekannten
Verfahren werden zwischen der Messung des Kompensationsgradienten
und des Unterdruckabbaus Kohlenwasserstoffe aus der Tankatmosphäre entnommen.
Hierdurch verringert sich der Partialdruck der Kohlenwasserstoffe
in der Tankatmosphäre,
während
der Kohlenwasserstoff-Dampfdruck gleich bleibt. Das wiederum beeinflusst
die Ausgasung des Kraftstoffs, da das System versucht, ins Gleichgewicht
zu kommen. Die Ausgasung während
des Unterdruckabbaus ist damit tendenziell größer als bei der Messung des Kompensationsgradienten,
wodurch das Ergebnis vermischt wird.
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Mit
dem Diagnoseablauf gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 erfolgt die Messung der Kompensationsgröße dagegen bei gleichem Kohlenwasserstoff-Partialdruck
wie während
der Messung des Unterdruckabbaus. Die Entnahme von Kohlenwasserstoffen
erfolgt vor dem Unterdruckabbau, wohingegen zwischen Unterdruckabbau
und Messung der Kompensationsgröße lediglich
Umgebungsluft in das System einströmt. Diese Luft hat jedoch keinerlei
Einfluss auf den Partialdruck der Kohlenwasserstoffe und somit ist
die Ausgasung bei Messung des Unterdruckabbaus und der Kompensationsgröße gleich.
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Durch
die in den abhängigen
Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch
angegebenen Verfahrens möglich.
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Als
Kompensationsgröße kommen
unterschiedlichste Größen in Frage,
beispielsweise das Zeitintegral des Drucks über die vorgebbare Zeit oder bevorzugt
der Kompensationsgradient, der unmittelbar Rückschlüsse auf ein Ausgasen von Kraftstoff
zulässt.
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Der
Unterdruck wird vorteilhafterweise auf einen konstanten Wert eingestellt,
wobei die Regelung des Unterdrucks auf den konstanten Wert mittels
einer Zweipunktregelung oder einer kontinuierlichen Regelung erfolgt,
da der Unterdruck im Kraftstofftank auf diese Weise mit einer kleinen
Regelabweichung um den vorbestimmten Unterdruck geregelt werden
kann.
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Die
Erfassung des zeitlichen Verhaltens des Unterdruckabbaus erfolgt
vorzugsweise währenddessen
die Brennkraftmaschine abgestellt ist. Hierdurch erhöht sich
die Diagnosegenauigkeit.
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Bevorzugt
erfolgt die Erzeugung des Unterdrucks im Tank erst dann, wenn ein
Diagnosesignal in einer Motorsteuerung gebildet wird. Auf diese
Weise kann ein vorteilhafter Betriebszustand der Brennkraftmaschine
für die
Diagnose verwendet werden.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
sieht dabei vor, dass das Diagnosesignal erzeugt wird, sobald aus
Kenngrößen der
Motorsteuerung ein bevorstehendes Abstellen der Brenn kraftmaschine
angenommen wird. Hierdurch ist es möglich, den Unterdruck im Kraftstofftank
erst kurz vor dem Abstellen der Brennkraftmaschine aufzubauen.
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Die
Brennkraftmaschine wird ferner erst dann abgestellt, wenn mindestens
eine, einen vorgebbaren Unterdruck in der Tankentlüftungsvorrichtung
charakterisierende Kenngröße erzeugt
wurde. Vorzugsweise erfolgt das Abstellen der Brennkraftmaschine
erst nach einer zeitlichen Verzögerung zum
Betätigen
des die Brennkraftmaschine abschaltenden Schaltmittels. Auf diese
Weise verbleibt genügend
Zeit zum Aufbau des gewünschten
Unterdrucks im Kraftstofftanksystem.
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Vorteilhafterweise
wird der Unterdruck im Kraftstofftank durch einen Drucksensor gemessen, der
auch den Druckverlauf im Tankentlüftungssystem überwacht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 vereinfacht
eine aus dem Stand der Technik bekannte Entlüftungsvorrichtung und
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2 den
Druck in der Tankentlüftungsvorrichtung über der
Zeit bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Tankleckdiagnose.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ein
Kraftstofftank 1 ist über
eine Entlüftungsleitung 2,
ein Tankentlüftungsventil 3 und
eine Saugleitung 4 zumindest mittelbar mit einem sogenannten Ansaugrohr 5 einer
Brennkraftmaschine 6 verbunden. In der Entlüftungsleitung 2 kann
beispielsweise ein Speicher 9 angeordnet sein, der in bekannter Weise
aus dem Kraftstofftank 1 verflüchtigten Kraftstoff vorübergehend
aufnimmt. Der Speicher 9 enthält Kraftstoff adsorbierendes
Material, beispielsweise Aktivkohle. Der Speicher 9 ist über eine
Belüftungsleitung
mit der Atmosphäre
verbunden. Die Belüftungsleitung 10 weist
ein Absperrventil 11, beispielsweise ein Absperrventil,
auf.
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Ein
Drucksensor 12 misst den Druck im Kraftstofftank 1 und
leitet das Signal über
eine Signalleitung 14 an eine elektronische Motorsteuerung 13.
Der Drucksensor 12 ist beispielsweise ein Differenzdrucksensor,
er kann auch durch einen Absolutdrucksensor realisiert sein. Die
Motorsteuerung 13 ist über
weitere Signalleitungen mit dem Tankentlüftungsventil 3 und
dem Absperrventil 11 verbunden und kann das Tankentlüftungsventil 3 und
das Absperrventil 11 öffnend
oder schließend
ansteuern.
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Der
Speicher 9 nimmt in einer Beladungsphase aus dem Kraftstofftank 1 verflüchtigten
Kraftstoff vorübergehend
auf. Die Beladungsphase liegt vor, wenn die Brennkraftmaschine 6 nicht
läuft und das
Fahrzeug beispielsweise auf einem Parkplatz abgestellt ist. Nach
der Beladungsphase, nach einem Start der Brennkraftmaschine 6 wird
das Tankentlüftungsventil 3 in
einer Spülphase
geöffnet
und Frischluft mittels eines Unterdrucks im Ansaugrohr 5 über die
Belüftungsleitung 10 durch
den Speicher 9 gesaugt. Das kraftstoffadsorbierende Material
des Speichers 9 gibt dabei den aufgenommenen Kraftstoff
an die Frischluft ab. Dieser Prozess wird als Desorption bezeichnet.
Dabei entsteht ein Kraftstoff-Luftgemisch, das aus Frischluft und
vom Speicher 9 abgegebenem Kraftstoff besteht. Der Volumenstrom
des Kraftstoff-Luftgemischs wird auch als Spülvolumenstrom bezeichnet. Der
Spülvolumenstrom
gelangt über
das geöffnete
Tankentlüftungsventil 3 in
das Ansaugrohr 5 und wird der Verbrennung in der Brennkraftmaschine 6 zugeführt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Tankleckdiagnose wird mittels der beschriebenen Tankentlüftungsvorrichtung
durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren
zur Tankleckdiagnose dient dazu, ein Leck im Kraftstofftank 1 einschließlich der Entlüftungsleitung 2,
der Belüftungsleitung 10 und dem
Speicher 9 sowie dem Tankentlüftungsventil 3 und
dem Absperrventil 11 zu erkennen. Durch ein solches Leck
könnte
verflüchtigter
Kraftstoff in die Atmosphäre
gelangen und zu hohen Kohlenwasserstoff-Emissionen fuhren.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird nun ein Unterdruckaufbau direkt zu Beginn der Tankleckdiagnose
erzeugt. Hierzu wird bei laufender Brennkraftmaschine 6 zunächst das
Absperrventil 11 geschlossen und das Tankentlüftungsventil 3 kurz geöffnet. Dieser
Zeitraum ist in 2 mit I bezeichnet,
wobei mit AAV und mit TEV die Schaltzustände über der Zeit des Absperrventils
(AAV) 3 und des Tankentlüftungsventils (TEV) 2 bezeichnet
sind.
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In
einem mit II bezeichneten Zeitraum kann die Brennkraftmaschine
abgestellt sein, sie kann jedoch – und hierauf ist hinzuweisen – auch weiter
in Betrieb sein. In diesem Zustand wird das Tankentlüftungsventil 3 geschlossen,
während
das Absperrventil 11 weiter verschlossen bleibt. Es erfolgt
in dieser Phase ein Unterdruckabbau in der Tankentlüftungsvorrichtung.
Dieser Unterdruckabbau wird durch den Drucksensor 12 erfasst
und in einer (nicht dargestellten) Speichereinrichtung der Motorsteuerung 13 gespeichert.
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Sodann
wird in einem Zeitraum, der in 2 mit III bezeichnet
ist, das Absperrventil 11 geöffnet, bis ein Druckausgleich
mit der Umgebung erfolgt ist. In 2 ist der
Umgebungsdruck mit einer Linie 0 kPa dargestellt.
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In
einem mit IV in 2 bezeichneten daraufhin folgenden
Zeitraum wird das Absperrventil 11 wieder geschlossen und
aus dem sich einstellenden Druckanstieg über der Zeit ein Kompensationsgradienten,
in 2 mit G bezeichnet, ermittelt.
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Aus
dem zeitlichen Verhalten des Unterdruckabbaus sowie dem zeitlichen
Verhalten des Kompensationsgradienten G, mit dem der Unterdruckabbau
korrigiert wird, wird auf das Vorhandensein einer Leckage geschlossen. Überschreitet der
Unterdruckabbau beispielsweise einen vorgebbaren Schwellenwert,
kann auf ein Leck geschlossen werden.
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Der
Unterdruck in der Tankentlüftungsvorrichtung
wird durch die Motorsteuerung 13 durch intermittierendes
Ansteuern des Tankentlüftungsventils 3 bei
geschlossenem Absperrventil 11 eingestellt, wobei hier
vorzugsweise eine Zweipunktregelung zum Einsatz kommt. Hierzu wird
das Tankentlüftungsventil 3 öffnend oder
schließend
angesteuert, derart, dass der Unterdruck im Kraftstofftank annäherungsweise
auf dem vorbestimmten und vorgebbaren Wert konstant gehalten wird.
Der Unterdruckaufbau folgt dabei initiiert durch ein Diagnosesignal
in dem Motorsteuergerät 13.
Dabei wird das Diagnosesignal erzeugt, sobald aus Kenngrößen der
Motorsteuerung ein bevorstehendes Abstellen der Brennkraftmaschine 6 angenommen
wird. Das Abstellen der Brennkraftmaschine 6 erfolgt damit
aus Kenngrößen der
Motorsteuerung, beispielsweise der Drehzahl oder der Betriebsart
der Brennkraftmaschine 6, mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit
vorausschauend. Wenn beispielsweise die Drehzahl der Brennkraftmaschine 6 für eine vorbestimmte
Zeit unterhalb eines vorbestimmten Werts bleibt, kann ein bevorstehendes
Abstellen der Brennkraftmaschine 6 angenommen werden. In
diesem Falle wird das Abstellsignal, das den Aufbau des Unterdrucks
im Kraftstofftank bei noch laufender Brennkraftmaschine 6 durch das
Schließen
des Absperrventils 11 und das Öffnen des Tankentlüftungsventils 3 einleitet,
ausgegeben. Möglich
ist es auch, das bevorstehende Abstellen der Brennkraftmaschine 6 durch
das Betätigen
eines die Brennkraftmaschine 6 ausschaltenden Schaltmittels durch
einen Fahrer zu erkennen und dabei das Abstellsignal zu bilden.
Damit die Zeit zum Aufbau des vorbestimmten Unterdrucks im Kraftstofftank 1 und zur
Durchführung
der Diagnose ausreicht, wird die Brennkraftmaschine 6 erst
abgestellt, wenn der vorbestimmte Unterdruck im Kraftstofftank 1 erreicht
ist. Das Abstellen der Brennkraftmaschine 6 erfolgt also bei
diesem Ausführungsbeispiel
erst mit einer zeitlichen Verzögerung
zum Betätigen
des die Brennkraftmaschine 6 ausschaltenden Schaltmittels
durch den Fahrer.
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Durch
Unterdruckaufbau direkt zu Beginn der Tankleckdiagnose können beispielsweise
bereits existierende Unterdrücke
im Saugrohr 5 ausgenutzt werden. Hierdurch wird die Motorlaufzeit
zur Erzeugung des Unterdrucks verkürzt, was wiederum zu einer
Erhöhung
der Diagnosehäufigkeit
führt.
Auf diese Weise kann das Verfahren auch in Hybrid- oder Fahrzeugen
mit Start-Stopp-Funktion eingesetzt werden.
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Mit
dem vorgenannten Diagnoseablauf erfolgt die Messung des Kompensationsgradienten
im Anschluss an den Unterdruckabbau in der mit IV in 2 bezeichneten
Phase. In dieser Phase existiert der gleiche Partialdruck der Kohlenwasserstoffe
wie bei der Messung des Unterdruckabbaus in Phase II. Die
Entnahme der Kohlenwasserstoffe aus dem Speicher 9 erfolgt
in Phase I, in der das Tankentlüftungsventil geöffnet ist,
also vor dem eigentlichen Unterdruckabbau. Zwischen dem Unterdruckabbau (Phase II)
und der Messung des Kompensationsgradienten (IV), also
in der mit III bezeichneten Phase bei geöffnetem
Absperrventil 11 strömt
lediglich Luft in das System ein. Diese einströmende Luft hat keinerlei negativen
Einfluss auf den Partialdruck der Kohlenwasserstoffe. Somit ist die
Ausgasung bei der Messung des Unterdruckabbaus und des Kompensationsgradienten
gleich, was gegenüber
an sich bekannten Verfahren, bei denen zwischen der Messung des
Kompensationsgradienten und der Erfassung des Unterdruckabbaus Kohlenwasserstoffe
aus der Tankatmosphäre
entnommen werden, zu einer Erhöhung
der Präzision
der Diagnose führt.
Wenn nämlich Kohlenwasserstoffe
aus der Tankatmosphäre
entnommen werden, verringert sich deren Partialdruck in der Tankatmosphäre, wohingegen
der Dampfdruck der Kohlenwasserstoffe gleich bleibt. Dies beeinflusst die
Ausgasung des Kraftstoffs dahingehend, dass das System versucht,
ins Gleichgewicht zu kommen. Die Ausgasung während des Unterdruckabbaus
bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist damit größer bei
der Messung des Kompensationsgradienten, wodurch das Ergebnis bei
aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren verfälscht wird – im Gegensatz
zu dem vorbeschriebenen Verfahren.