DE102007048953A1

DE102007048953A1 - Hydrocarbon loading detecting method for activated charcoal filter of combustion engine of road motor vehicle, involves determining loading of activated charcoal filter from acoustic characteristic of activated charcoal

Info

Publication number: DE102007048953A1
Application number: DE102007048953A
Authority: DE
Inventors: Stefan Witmaier; Andreas Menke; Jürgen Ochs
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-16

Abstract

The method involves feeding an acoustic input signal (ES) by an acoustic source (48) into an activated charcoal filter (22) such that a reciprocal effect of the input signal occurs with an activated charcoal (24) of the activated charcoal filter. Reciprocal effect result is received as an acoustic response signal (AS) by a sound receiver (50) that is acoustically coupled with the activated charcoal. Loading of the activated charcoal filter is determined from an acoustic characteristic of the activated charcoal, where the acoustic characteristic is represented in the acoustic response signal. An independent claim is also included for a device for determining a loading of an activated charcoal filter with hydrocarbons.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4. Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung ist jeweils aus der DE 10 2005 041 658 A1 bekannt. Aktivkohlefilter werden bei Straßenkraftfahrzeugen eingesetzt, um Emissionen unverbrannter Kohlenwasserstoffe aus dem Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs zu verhindern. Zu diesem Zweck ist ein Aktivkohlefilter über separate Anschlüsse mit dem Kraftstofftank und dem Saugrohr des Verbrennungsmotors verbunden. Darüber hinaus weist das Aktivkohlefilter einen Belüftungsanschluss auf, der von den anderen beiden Anschlüssen durch die Aktivkohle getrennt ist. Ein Tankentlüftungsventil ist in der Verbindung von Aktivkohlefilter und Saugrohr angeordnet. Bei geschlossenem Tankentlüftungsventil wird im Tank verdampfender Kraftstoff durch die Aktivkohle adsorbiert. Dadurch wird eine unerwünschte Freisetzung von Kraftstoffdämpfen in die Umgebung verhindert. Die Aufnahmefähigkeit des Aktivkohlefilters ist jedoch begrenzt. Aus diesem Grund muss er von Zeit zu Zeit regeneriert werden. Die Regeneration erfolgt bei laufendem Verbrennungsmotor durch Öffnen des Tankentlüftungsventils.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 4. Such a method and such a device is in each case from the DE 10 2005 041 658 A1 known. Activated carbon filters are used in road vehicles to prevent emissions of unburned hydrocarbons from the fuel tank of the motor vehicle. For this purpose, an activated carbon filter is connected via separate connections to the fuel tank and the intake manifold of the internal combustion engine. In addition, the activated carbon filter has a ventilation port, which is separated from the other two ports by the activated carbon. A tank vent valve is arranged in the connection of activated carbon filter and intake manifold. When the tank vent valve is closed, fuel evaporating in the tank is adsorbed by the activated carbon. This prevents unwanted release of fuel vapors into the environment. The capacity of the activated carbon filter is limited. For this reason, it must be regenerated from time to time. The regeneration takes place with the internal combustion engine running by opening the tank ventilation valve.

Die bei geöffnetem Tankentlüftungsventil über den Belüftungsanschluss angesaugte Luft nimmt den Kraftstoff aus dem Aktivkohlefilter auf. Dieser Vorgang, der die Aufnahmefähigkeit des Aktivkohlefilters für Kohlenwasserstoffe wieder erhöht, wird auch als Regeneration bezeichnet. Das aus der Spülung des Aktivkohlefilters mit Luft resultierende Kraftstoff/Luft-Gemisch wird anschließend in Brennräumen des Verbrennungsmotors verbrannt. Dabei beeinflusst das aus der Regeneration stammende Gemisch die Zusammensetzung des Kraftstoff/Luft-Gemisches in den Brennräumen, die im Übrigen durch eine Einspritzung von flüssigem Kraftstoff in das Saugrohr oder in die Brennräume bestimmt wird. Die Menge des über das Tankentlüftungsventil dosierten Kraftstoffs hängt stark von der Beladung des Aktivkohlefilters ab. Bei vollständig gesättigtem Aktivkohlefilter kann im Extremfall reiner Kraftstoffdampf über das Tankentlüftungsventil strömen, wobei der Anteil des Kraftstoffstroms über das Tankentlüftungsventil Werte in der Größenordnung von 30% des Gesamtkraftstoffbedarfs des Verbrennungsmotors erreichen kann. Bei vollständig regeneriertem Aktivkohlefilter strömt dagegen im Extremfall reine Luft über das Tankentlüftungsventil in das Saugrohr.The with the tank vent valve open the air taken in by the ventilation connection absorbs the fuel from the activated carbon filter. This process, the receptiveness the activated carbon filter for hydrocarbons increases again, is also called regeneration. That from the flushing of the Activated carbon filter with air resulting fuel / air mixture is then in combustion chambers of the internal combustion engine burned. The mixture resulting from the regeneration influences the composition of the fuel / air mixture in the combustion chambers, by the way, by an injection of liquid Fuel is determined in the intake manifold or in the combustion chambers. The amount of dosed via the tank vent valve Fuel depends heavily on the loading of the activated carbon filter from. With fully saturated charcoal filter can in extreme cases pure fuel vapor through the tank vent valve flow, wherein the proportion of fuel flow over the tank vent valve values in the order of magnitude of 30% of the total fuel consumption of the internal combustion engine can. With completely regenerated activated carbon filter flows however, in extreme cases, pure air through the tank vent valve in the suction pipe.

Das bekannte Verfahren sieht vor, das Tankentlüftungsventil im Betrieb des Verbrennungsmotors zu öffnen und die Beladung des Aktivkohlefilters aus Signalen von Sensoren des Verbrennungsmotors zu bestimmen, die beispielsweise die Zusammensetzung des gesamten, in den Brennräumen verbrannten Kraftstoff/Luft-Gemisches erfassen. Eine solche Bestimmung der Beladung setzt jedoch voraus, dass das Tankentlüftungsventil bei zunächst unbekannter Beladung geöffnet wird. In Abhängigkeit von der zunächst noch unbekannten Beladung werden sich daraus mehr oder weniger starke Störungen der Kraftstoffzumessung über die Einspritzventile ergeben, die zum Beispiel über einen Regelkreis für die Zusammensetzung des gesamten in den Brennräumen verbrannten Kraftstoff/Luft-Gemisches ausgeregelt werden müssen. Diese Störungen können zum Beispiel die Abgasemissionen des Verbrennungsmotors vorübergehend negativ beeinflussen.The known method provides the tank vent valve during operation of the internal combustion engine to open and load of the activated carbon filter from signals from sensors of the internal combustion engine to determine, for example, the composition of the whole, in the combustion chambers burned fuel / air mixture to capture. However, such a determination of loading presupposes that the tank vent valve at first unknown Loading is opened. Depending on the initially unknown loading will become more or less severe fuel metering over the injection valves result, for example, via a Loop for the composition of the whole in the Combustion chambers burned fuel / air mixture regulated Need to become. These disorders can For example, the exhaust emissions of the internal combustion engine temporarily influence negatively.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens und einer Vorrichtung der jeweils eingangs genannten Art, die eine Bestimmung der Beladung erlauben, ohne dafür unerwünschte Rückwirkungen auf das Verhalten des Verbrennungsmotors, insbesondere ohne negative Einflüsse auf die Abgasemissionen in Kauf nehmen zu müssen.In front In this background, the object of the invention in the specification a method and a device of each initially mentioned Kind that allow a determination of the load, without it unwanted effects on the behavior of the Internal combustion engine, in particular without negative influences to have to accept the exhaust emissions.

Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein akustisches Signal von der Aktivkohle in Abhängigkeit von der Beladung der Aktivkohle mit Kohlenwasserstoffen unterschiedlich stark beeinflusst wird. Die Auswertung eines Antwortsignals, das aus der Wechselwirkung der Aktivkohle mit einem in die Aktivkohle eingespeisten akustischen Signal resultiert, erlaubt daher eine Bestimmung der Beladung unabhängig vom Öffnungszustand des Tankentlüftungsventils und unabhängig davon, ob der Verbrennungsmotor läuft oder nicht läuft. Daher kann die Bestimmung der Beladung ohne störende Rückwirkung auf das Verhalten des Verbrennungsmotors und insbesondere ohne negative Einflüsse auf die Abgasemissionen erfolgen.These Task is in each case with the characteristics of the independent Claims solved. The invention is based on Recognizing that an audible signal of the activated carbon in dependence different from the loading of the activated carbon with hydrocarbons is strongly influenced. The evaluation of a response signal, the from the interaction of the activated carbon with one in the activated carbon fed acoustic signal results, therefore, allows a Determination of the load regardless of the opening condition the tank venting valve and regardless of whether the internal combustion engine is running or not running. Therefore, the determination of the load without disturbing reaction on the behavior of the internal combustion engine and in particular without negative Influences on the exhaust emissions take place.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further Advantages result from the dependent claims, the description and the attached figures.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description. In each case, in schematic form:

1 ein bevorzugtes technisches Umfeld zusammen mit einer ersten Ausgestaltung der Erfindung; 1 a preferred technical environment together with a first embodiment of the inventions dung;

2 eine weitere Ausgestaltung von Teilaspekten der Erfindung; 2 a further embodiment of partial aspects of the invention;

3 eine mit Hilfe eines Kundt'schen Rohres aufgenommene Schallabsorptionsgröße für verschiedene Beladungen von Aktivkohlefiltern; und 3 a sound absorption quantity recorded by means of a Kundt tube for different loads of activated carbon filters; and

4 eine Ausgestaltung eines vorbestimmten Zusammenhangs zwischen einer Beladung und einer Schallabsorption als akustischer Eigenschaft. 4 an embodiment of a predetermined relationship between a load and a sound absorption as an acoustic property.

Im Einzelnen zeigt die 1 einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Saugrohr 12, einem Abgassystem 14, einem Tankentlüftungssystem 16, einem Kraftstofftank 18 und einem Steuergerät 20. Das Tankentlüftungssystem 16 weist ein Aktivkohlefilter 22 auf, das mit Aktivkohle 24 gefüllt ist und drei Anschlüsse 26, 28 und 30 aufweist, über die ein Zufluss (bzw. Abfluss) von Kraftstoffdampf und/oder Luft zum (bzw. aus dem) Aktivkohlefilter 22 erfolgt. Über einen ersten Anschluss 26 ist das Aktivkohlefilter 22 an den Kraftstofftank 18 angeschlossen. Über einen zweiten Anschluss 28 und ein Tankentlüftungsventil 32 ist das Aktivkohlefilter 22 mit dem Saugrohr 12 verbunden. Ein dritter Anschluss 30 ist von dem ersten Anschluss 26 und dem zweiten Anschluss 28 durch die Aktivkohle 24 getrennt und führt in die Umgebungsluft.In detail, the shows 1 an internal combustion engine 10 with a suction pipe 12 , an exhaust system 14 , a tank ventilation system 16 , a fuel tank 18 and a controller 20 , The tank ventilation system 16 has an activated carbon filter 22 on, with charcoal 24 is filled and three connections 26 . 28 and 30 via which an inflow (or outflow) of fuel vapor and / or air to (or from) the activated carbon filter 22 he follows. About a first connection 26 is the activated carbon filter 22 to the fuel tank 18 connected. Via a second connection 28 and a tank vent valve 32 is the activated carbon filter 22 with the suction pipe 12 connected. A third connection 30 is from the first port 26 and the second port 28 through the activated carbon 24 separated and leads into the ambient air.

Ein Öffnungszustand des Tankentlüftungsventils 32 wird vom Steuergerät 20 mit einem Stellsignal S_TE eingestellt. Bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 32 nimmt die Aktivkohle 24 Kohlenwasserstoffe, also insbesondere Kraftstoffdampf, aus dem Kraftstofftank 18 auf. Bei laufendem Verbrennungsmotor 10 und geöffnetem Tankentlüftungsventil 32 strömt Luft über den dritten Anschluss 30 und die Aktivkohle 24 zum Saugrohr. Dabei wird im Aktivkohlefilter 22 gespeicherter Kraftstoff desorbiert. Der desorbierte Kraftstoff wird von der durchströmenden Luft mitgenommen, wodurch die Aktivkohle 24 von Kraftstoff befreit und damit regeneriert wird.An opening state of the tank ventilation valve 32 is from the controller 20 set with a control signal S_TE. With the tank vent valve closed 32 takes the activated carbon 24 Hydrocarbons, so in particular fuel vapor, from the fuel tank 18 on. With the internal combustion engine running 10 and open tank vent valve 32 air flows over the third port 30 and the activated carbon 24 to the intake manifold. It is in the activated carbon filter 22 stored fuel desorbed. The desorbed fuel is taken away by the air flowing through, causing the activated carbon 24 freed of fuel and thus regenerated.

Das Steuergerät 20 steuert nicht nur die Regeneration des Aktivkohlefilters 22, sondern auch die übrigen Funktionen des Verbrennungsmotors 10. Dazu empfängt das Steuergerät 20 Sensorsignale über Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 10 und bildet daraus unter Rückgriff auf im Steuergerät 20 abgelegte Programme und Daten Stellsignale, mit denen Stellglieder des Verbrennungsmotors 10 angesteuert werden. In der Darstellung der 1 empfängt das Steuergerät 20 insbesondere ein Signal FW eines Fahrerwunschgebers 34, in dem sich eine Drehmomentanforderung durch den Fahrer abbildet, ein Signal n eines Winkelgebers 36, das die Drehzahl des Verbrennungsmotors 10 und Winkelinformationen für das Timing von Kraftstoffzumessung und Zündungen repräsentiert, ein Signal mL eines Luftmassenmessers 38 als Maß für die einströmende Luftmenge, und ein Signal L eines Abgassensors 40, in dem sich die Luftzahl Lambda des in Brennräumen des Verbrennungsmotors 10 verbrannten Kraftstoff/Luft-Gemisches abbildet.The control unit 20 not only controls the regeneration of the activated carbon filter 22 , but also the other functions of the internal combustion engine 10 , The control unit receives this 20 Sensor signals via operating parameters of the internal combustion engine 10 and forms from this with recourse to the control unit 20 stored programs and data control signals, with which actuators of the internal combustion engine 10 be controlled. In the presentation of the 1 receives the controller 20 in particular a signal FW of a driver request generator 34 , in which a torque request is represented by the driver, a signal n of an angle sensor 36 , which is the speed of the internal combustion engine 10 and angle information for the timing of fuel metering and ignitions represents a signal mL of an air mass meter 38 as a measure of the incoming air quantity, and a signal L of an exhaust gas sensor 40 in which the air ratio lambda of the combustion chambers of the internal combustion engine 10 burned fuel / air mixture maps.

Als Stellglieder zeigt die Darstellung der 1 neben dem Tankentlüftungsventil 32 ein Luftmassenstellglied 42, eine Einspritzventilanordnung 44 und ein Zündsystem 46. Das Luftmassenstellglied 42 ist in einer Ausgestaltung als elektrischer Drosselklappensteller (E-Gas) realisiert und wird mit einem Stellsignal S_L angesteuert. Die Einspritzventilanordnung 44 wird mit einem Stellsignal S_K angesteuert und das Zündsystem 46 wird mit einem Stellsignal S_Z angesteuert. Der bis hier beschriebene Gegenstand der 1 entspricht dem Stand der Technik.As actuators shows the representation of 1 next to the tank vent valve 32 an air mass actuator 42 , an injection valve assembly 44 and an ignition system 46 , The air mass actuator 42 is realized in one embodiment as an electric throttle valve actuator (E-gas) and is controlled by a control signal S_L. The injection valve arrangement 44 is controlled by a control signal S_K and the ignition system 46 is controlled by a control signal S_Z. The object described to date of the 1 corresponds to the state of the art.

Neu ist, dass das Aktivkohlefilter 22 eine Schallquelle 48 und einen Schallempfänger 50 aufweist, die beide mit der Aktivkohle 24 akustisch gekoppelt sind, wobei die Schallquelle 48 dazu eingerichtet ist, ein akustisches Eingangssignal ES so in das Aktivkohlefilter 22 einzuspeisen, dass eine Wechselwirkung mit der Aktivkohle 24 des Aktivkohlefilters 22 auftritt, und wobei der Schallempfänger 50 dazu eingerichtet ist, ein aus der Wechselwirkung resultierendes akustisches Antwortsignal AS aufzunehmen und wobei eine Auswerteeinrichtung dazu eingerichtet ist, die Beladung des Aktivkohlefilters aus wenigstens einer akustischen Eigenschaft des akustischen Antwortsignals AS zu ermitteln. In der Ausgestaltung der 1 findet die Auswertung im Steuergerät 20 statt, so dass das Steuergerät 20 eine Realisierung der Auswerteeinrichtung darstellt. Dazu weist das Steuergerät 20 insbesondere einen nicht im Einzelnen dargestellten Speicher auf, in dem ein vorbestimmter Zusammenhang zwischen dem Antwortsignal AS und der Beladung gespeichert ist. Die Schallquelle 48 ist bevorzugt als Lautsprecher realisiert, der von der Auswerteeinrichtung 20 angesteuert wird und ein geeignetes Eingangssignal ES erzeugt. Als Eingangssignal ES kommen sowohl breitbandige Signale als auch ausgewählte Einzelfrequenzen in Frage. Der Schallempfänger 50 ist bevorzugt als Mikrofon realisiert.New is that the activated carbon filter 22 a sound source 48 and a sound receiver 50 has, both with the activated carbon 24 are acoustically coupled, with the sound source 48 is adapted to an acoustic input signal ES into the activated carbon filter 22 feed that interaction with the activated carbon 24 of the activated carbon filter 22 occurs, and wherein the sound receiver 50 is configured to receive a resulting from the interaction acoustic response signal AS and wherein an evaluation device is adapted to determine the loading of the activated carbon filter from at least one acoustic property of the acoustic response signal AS. In the embodiment of 1 finds the evaluation in the control unit 20 instead, leaving the controller 20 represents a realization of the evaluation. For this purpose, the control unit 20 In particular, a memory, not shown in detail, in which a predetermined relationship between the response signal AS and the load is stored. The sound source 48 is preferably realized as a loudspeaker, by the evaluation device 20 is driven and generates a suitable input signal ES. As input signal ES both broadband signals as well as selected individual frequencies come into question. The sound receiver 50 is preferably realized as a microphone.

Sowohl Lautsprecher als auch Mikrofone sind preiswert am Markt verfügbar, was eine kostengünstige Realisierung der Erfindung erlaubt. Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine schwingende Membran des Lautsprechers und/oder des Mikrofons aus einem gegen Einflüsse von Kohlenwasserstoffen beständigem und für Kohlenwasserstoffe weitgehend undurchlässigem Material besteht oder mit einem solchen Material beschichtet ist.Either Loudspeakers as well as microphones are available at low cost on the market, which allows a cost-effective implementation of the invention. A preferred embodiment is characterized in that a vibrating diaphragm of the speaker and / or microphone a resistant to the influence of hydrocarbons and largely impermeable to hydrocarbons Material is or coated with such a material.

Damit eine Wechselwirkung des eingespeisten Eingangssignal ES mit der Aktivkohle 24 auftritt, sind Schallquelle 48 und Schallempfänger 50 bevorzugt so angeordnet, dass eine direkte Anregung des Schallempfängers 50 durch die Schallquelle 48 weitgehend ausgeschlossen ist. Dabei wird unter einer direkten Anregung jede Anregung verstanden, bei der ein Eingangssignal direkt am Schallempfänger 50 eintrifft, ohne zuvor einen Mindestweg in der Aktivkohle 24 zurückgelegt zu haben.So that an interaction of the input signal fed ES with the activated carbon 24 occurs are sound source 48 and sound receiver 50 preferably arranged so that a direct excitation of the sound receiver 50 through the sound source 48 is largely excluded. In this case, a direct excitation is understood to mean any excitation in which an input signal is directly at the sound receiver 50 arrives without previously having a minimum distance in the activated carbon 24 to have covered.

Direkte Anregungen werden in der Ausgestaltung der 1 dadurch verhindert, dass die Schallquelle 48 und der Schallempfänger 50 durch die zwischen ihnen liegende Aktivkohle 24 räumlich getrennt auf verschiedenen Seiten des Aktivkohlefilters 22 angeordnet sind.Direct suggestions are made in the design of the 1 This prevents the sound source 48 and the sound receiver 50 through the activated carbon between them 24 spatially separated on different sides of the activated carbon filter 22 are arranged.

Bei der alternativen Ausgestaltung der 2a sind Schallquelle 48 und Schallempfänger 50 auf der gleichen Seite 52 des Aktivkohlefilters 24 mit einer Ausrichtung angeordnet, die eine senkrecht zur gegenüberliegenden Wand 54 erfolgende Einkopplung eines Eingangssignals ES und Auskopplung eines Antwortsignals AS bevorzugt. Die Anordnung nach der 2a hat gegenüber der Anordnung nach der 1 den Vorteil, dass zwischen der Einkopplung des Eingangssignals ES und der Auskopplung des Ausgangssignals AS wenigstens eine Reflexion stattfindet. Damit wird der Signallaufweg in der Aktivkohle 24 und damit die Möglichkeit der Wechselwirkung zwischen Aktivkohle 24 und dem Signal vergrößert.In the alternative embodiment of 2a are sound source 48 and sound receiver 50 on the same page 52 of the activated carbon filter 24 arranged with an orientation that is perpendicular to the opposite wall 54 successful coupling of an input signal ES and decoupling of a response signal AS preferred. The arrangement after the 2a has compared to the arrangement of the 1 the advantage that at least one reflection takes place between the coupling of the input signal ES and the output of the output signal AS. This will be the signal travel in the activated carbon 24 and thus the possibility of interaction between activated carbon 24 and the signal is increased.

Die 2b zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der die Aktivkohle 24 durch mehrere Trennwände 56 in Einzelbereiche aufgeteilt ist, die eine Signalausbreitung zwischen einem Anfangspunkt und einem Endpunkt nur mit mehrfachen Reflexionen des Signals erlauben. Dadurch wird der Signalweg, der gewissermaßen einen akustischen Abstand von Schallquelle 48 und Schallempfänger 50 definiert und zwischen der Schallquelle 48 am Anfangspunkt und dem Schallempfänger 50 am Endpunkt liegt, auf ein Mehrfaches der Abmessungen der Aktivkohle 24 erhöht.The 2 B shows a further embodiment in which the activated carbon 24 through several partitions 56 is divided into individual areas, which allow a signal propagation between a starting point and an end point only with multiple reflections of the signal. As a result, the signal path, which is effectively an acoustic distance from the sound source 48 and sound receiver 50 defined and between the sound source 48 at the starting point and the sound receiver 50 at the end point, on a multiple of the dimensions of the activated carbon 24 elevated.

3 zeigt einen Schallabsorptionsgrad α, der mit Hilfe eines Kundt'schen Rohres für verschiedene Beladungen von Aktivkohleproben mit Kohlenwasserstoffen für verschiedene Frequenzen ermittelt worden ist. Der Schallabsorptionsgrad α ist bekanntlich ein Maß für die absorbierte Schallintensität, die sich letztlich im elektrischen Ausgangssignal des Schallempfängers abbildet: Bei vergleichbaren Eingangssignalen ES ist das Ausgangssignal AS umso schwächer, je größer der Wert der in der Aktivkohle absorbierten Schallintensität ist. 3 shows a sound absorption coefficient α, which has been determined by means of a Kundt's tube for different loadings of activated carbon samples with hydrocarbons for different frequencies. The sound absorption coefficient α is known to be a measure of the absorbed sound intensity, which is ultimately reflected in the electrical output signal of the sound receiver: With comparable input signals ES, the output signal AS is the weaker the greater the value of the sound intensity absorbed in the activated carbon.

In der Darstellung der 3 gehört die Kurve 58 zu einer vollständig gespülten Aktivkohleprobe und die Kurve 60 zu einer vollständig mit Kohlenwasserstoffen gesättigten Aktivkohleprobe. Aus den Verläufen der Kurven 58, 60 lässt sich Folgendes ableiten: Es gibt eine Frequenzbereich, der in der 3 etwa zwischen 100 Hz und 200 Hz liegt und in dem sich eine von Null an bis zur vollständigen Sättigung ansteigende Beladung des Aktivkohlefilters 22 mit Kohlenwasserstoffen in einem Abfall des Schallabsorptionsgrades α um bis zu ca. 50% abbildet. Aufgrund dieses deutlichen Messeffektes ist der Schallabsorptionsgrad α grundsätzlich als Maß für die Beladung des Aktivkohlefilters 24 mit Kraftstoffdampf geeignet, wenn die Messung innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes, hier zum Beispiel zwischen 100 Hz und 200 Hz liegt. Dabei werden die Grenzen des bestimmten Frequenzbandes von der Geometrie der Anordnung abhängig sein. Dies ist aber unproblematisch, da eine bevorzugte Ausgestaltung vorsieht, den Zusammenhang zwischen dem Schallabsorptionsgrad α oder der Stärke des Ausgangssignals AS und dem Beladungsgrad α für eine bestimmte Aktivkohlefilter- Beladung zu ermitteln und in einem Speicher der Auswerteeinrichtung 20 abzulegen.In the presentation of the 3 heard the curve 58 to a fully rinsed activated carbon sample and the curve 60 to a fully saturated with hydrocarbons activated carbon sample. From the progressions of the curves 58 . 60 can be derived: There is a frequency range in the 3 is between about 100 Hz and 200 Hz and in which there is a rising from zero to complete saturation load of the activated carbon filter 22 with hydrocarbons in a drop of the sound absorption coefficient α by up to about 50%. Due to this clear measuring effect, the sound absorption coefficient α is basically a measure of the loading of the activated carbon filter 24 suitable with fuel vapor when the measurement within a certain frequency band, here for example between 100 Hz and 200 Hz. The limits of the particular frequency band will depend on the geometry of the arrangement. However, this is not a problem, since a preferred embodiment provides to determine the relationship between the sound absorption coefficient α or the strength of the output signal AS and the degree of loading α for a given activated carbon filter loading and in a memory of the evaluation 20 store.

4 zeigt einen linearisierten Zusammenhang zwischen dem Schallabsorptionsgrad α und der Beladung B. Im dargestellten Fall nimmt der Schallabsorptionsgrad α mit zunehmender Beladung B ab. Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht daher vor, einen solchen Zusammenhang in der Auswerteeinrichtung 20 zu speichern. In dieser Ausgestaltung dient der Schallabsorptionsgrad α als akustische Eigenschaft des Antwortsignals AS. 4 shows a linearized relationship between the sound absorption coefficient α and the loading B. In the illustrated case, the sound absorption coefficient α decreases as the loading B increases. A preferred embodiment therefore provides such a connection in the evaluation device 20 save. In this embodiment, the sound absorption coefficient α serves as the acoustic property of the response signal AS.

Anstelle des Schallabsorptionsgrades α kann auch ein Zusammenhang zwischen dem Antwortsignal AS und der Beladung B im Speicher abgelegt sein. Aus dem Verlauf der Kurven 58 (höhere Absorption im gespülten Zustand) und 60 (niedrigere Absorption im beladenen Zustand) ergibt sich, dass das Antwortsignal AS mit steigender Beladung ansteigt.Instead of the sound absorption coefficient α, a relationship between the response signal AS and the loading B can also be stored in the memory. From the course of the curves 58 (higher absorption in the rinsed state) and 60 (Lower absorption in the loaded state) shows that the response signal AS increases with increasing load.

Alternative Ausgestaltungen sehen vor, dass die akustische Eigenschaft eine Schallfeldgröße (Schallauslenkung, Schallschnelle, Schallbeschleunigung, Schalldruck) oder eine Schallenergiegröße (Schallintensität, Schallenergiedichte, Schall-Leistung) oder eine Nachhallzeit ist. Wesentlich ist in jedem Fall, dass es primär auf eine Unterscheidung verschieden stark beladener Aktivkohleproben oder Aktivkohlefilter und nicht auf eine quantitative Bestimmung des Wertes der jeweils verwendeten akustischen Eigenschaft ankommt.alternative Embodiments provide that the acoustic property a Sound field size (sound deflection, Sound acceleration, sound pressure) or a sound energy quantity (sound intensity, Sound energy density, sound power) or reverberation time. It is essential in any case that it is primarily different on a distinction heavily loaded activated carbon samples or activated carbon filters and not to a quantitative determination of the value of each used acoustic property arrives.

Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein akustisches Eingangssignal ES von der Schallquelle 48 so in das Aktivkohlefilter 22 eingespeist, dass eine Wechselwirkung des Eingangssignals ES mit der Aktivkohle 24 des Aktivkohlefilters 22 auftritt. Ferner wird ein Ergebnis der Wechselwirkung als akustisches Antwortsignal AS durch den mit der Aktivkohle 24 akustisch gekoppelten Schallempfänger 50 aufgenommen und die Beladung des Aktivkohlefilters 24 wird in der Auswerteeinrichtung 20 aus wenigstens einer akustischen Eigenschaft des akustischen Antwortsignals AS ermittelt.In one exemplary embodiment of the method according to the invention, initially an acoustic input signal ES from the sound source is produced 48 so in the activated carbon filter 22 fed that an interaction of the input signal ES with the activated carbon 24 of the activated carbon filter 22 occurs. Further becomes a result of the interaction as the acoustic response signal AS by the activated carbon 24 acoustically coupled sound receiver 50 recorded and the loading of the activated carbon filter 24 is in the evaluation device 20 determined from at least one acoustic property of the acoustic response signal AS.

Die Auswerteeinrichtung 20 ist dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, den Ablauf des Verfahrens und/oder einer seiner Ausgestaltungen zu steuern. Dazu weist die Auswerteeinrichtung 20 einen Speicher auf, in dem ein vorbestimmter Zusammenhang zwischen dem Antwortsignal AS oder einer aus dem Antwortsignal abgeleiteten Größe wie dem Schallabsorptionsgrad oder einer anderen der oben genannten Schallgrößen abgespeichert ist.The evaluation device 20 is set up, in particular programmed to control the flow of the method and / or one of its embodiments. For this purpose, the evaluation device 20 a memory in which a predetermined relationship between the response signal AS or a derived from the response signal size such as the sound absorption coefficient or another of the above-mentioned sound quantities is stored.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinrichtung 20 in ein Steuergerät eines Verbrennungsmotors 10 eines Straßenkraftfahrzeugs integriert und als Bauteil mit dem Steuergerät identisch. Die Auswerteeinrichtung und das Steuergerät 20 können bei dieser Ausgestaltung durch das gleiche Bezugszeichen 20 bezeichnet werden. Bevorzugt ist auch, dass ein solches Steuergerät 20 dazu eingerichtet ist, den Verbrennungsmotor 10 zu steuern und ferner dazu eingerichtet ist, eine Regeneration des Aktivkohlefilters 22 in Abhängigkeit von der ermittelten Beladung B zu steuern. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Beladung B erst bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 32 aus dem Verhalten des Verbrennungsmotors 10 bei aktiver Regeneration ermittelt wird, erlaubt die Erfindung eine Beschränkung der Zahl der Öffnungsphasen des Tankentlüftungsventils 32. Bei dem Stand der Technik wird es immer wieder vorkommen dass das Tankentlüftungsventil 32 zum Überprüfen der Beladung B des Aktivkohlefilters 22 geöffnet wird, obwohl die tatsächliche Beladung B noch keine Regeneration erfordert. Die Bestimmung der Beladung B aus dem akustischen Antwortsignal AS, bzw. aus seiner Abbildung im elektrischen Ausgangssignal des Schallempfängers 50, erlaubt dagegen eine Bestimmung der Beladung B bei geschlossenem Tankentlüftungsventil 32. Wird dabei eine unkritische Beladung B festgestellt, kann das Tankentlüftungsventil 32 weiter geschlossen gehalten werden.In a preferred embodiment, the evaluation device 20 in a control unit of an internal combustion engine 10 a road motor vehicle integrated and identical as a component with the control unit. The evaluation device and the control unit 20 can in this embodiment by the same reference numerals 20 be designated. It is also preferable that such a control device 20 is set up to the internal combustion engine 10 to be controlled and further adapted to a regeneration of the activated carbon filter 22 depending on the determined load B to control. In contrast to the prior art, in which the loading B only when the tank vent valve is open 32 from the behavior of the internal combustion engine 10 is determined with active regeneration, the invention allows a limitation of the number of opening phases of the tank venting valve 32 , In the prior art, it will happen again and again that the tank vent valve 32 to check the load B of the activated carbon filter 22 is opened, although the actual load B still requires no regeneration. The determination of the loading B from the acoustic response signal AS, or from its mapping in the electrical output signal of the sound receiver 50 , however, allows a determination of the load B with the tank vent valve closed 32 , If a non-critical loading B is detected, the tank ventilation valve can 32 be kept closed.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Steuergerät 20 dazu eingerichtet ist, den Verbrennungsmotor 10 in Abhängigkeit von der ermittelten Beladung B zu steuern. So kann insbesondere dann, wenn ein hoher Wert der Beladung B ermittelt wird, eine vorsorgliche Verringerung des Kraftstoffstroms über die Einspritzventilanordnung 44 erfolgen, sobald ein Zustrom von Kraftstoffdampf aus dem Aktivkohlefilter 22 durch Öffnen des Tankentlüftungsventils 32 freigegeben wird.A further preferred embodiment provides that the control unit 20 is set up to the internal combustion engine 10 depending on the determined load B to control. Thus, in particular when a high value of the load B is determined, a precautionary reduction of the fuel flow via the injection valve arrangement 44 take place as soon as an influx of fuel vapor from the activated carbon filter 22 by opening the tank ventilation valve 32 is released.

Durch eine solche vorausschauende Kompensation des Tankentlüftungseinflusses wird eine Störung der Regelkreise des Verbrennungsmotors 10, die durch die Regeneration des Aktivkohlefilters 22 hervorgerufen werden könnte, minimiert.By such a forward-looking compensation of the tank venting influence is a disturbance of the control circuits of the internal combustion engine 10 by the regeneration of the activated carbon filter 22 could be caused minimized.

Die Erfindung eignet sich auch zur Diagnose von Aktivkohlefiltern 22. Aktivkohlefilter 22 können zum Beispiel altern, wobei die Alterung durch eine Anreicherung langkettiger und damit wenig flüchtiger Kohlenwasserstoffe im Aktivkohlefilter 22 bedingt ist. Eine solche Anreicherung kann unter Umständen mit der beschriebenen Regeneration durch Spülen mit Luft nicht oder nicht in ausreichendem Maß rückgängig gemacht werden. Durch einen Vergleich der Beladungen B vor und nach einer Regeneration kann eine unerwartet geringe Wirkung der Regeneration erkannt werden. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, bei dem sich eine solche Alterung nicht aus der nach dem Stand der Technik ermittelten Beladung erkennen lässt.The invention is also suitable for the diagnosis of activated carbon filters 22 , Activated carbon filter 22 For example, aging may be due to aging by enrichment of long-chain and thus less volatile hydrocarbons in the activated carbon filter 22 is conditional. Under certain circumstances, such enrichment can not or can not be reversed sufficiently with the regeneration described by flushing with air. By comparing the loads B before and after a regeneration, an unexpectedly small effect of the regeneration can be detected. This is an additional advantage over the prior art, in which such aging can not be detected from the load determined in the prior art.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, eine solche Diagnose mit den beschriebenen Mitteln im Rahmen einer On Board Diagnose durchzuführen. Eine alternative Ausgestaltung sieht eine Diagnose mit Werkstattmitteln vor. Die Schallquelle 48, der Schallempfänger 50 und die Auswerteeinrichtung 20 sind bei dieser Ausgestaltung in eine Werkstatt-Testvorrichtung integriert.Another embodiment provides to carry out such a diagnosis with the means described in the context of an on-board diagnosis. An alternative embodiment provides a diagnosis with workshop resources. The sound source 48 , the sound receiver 50 and the evaluation device 20 are integrated in this embodiment in a workshop test device.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102005041658 A1 [0001]

Claims

Method for detecting a load (B) of an activated carbon filter ( 22 ) with hydrocarbons, characterized in that an acoustic input signal (ES) from a sound source ( 48 ) into the activated carbon filter ( 22 ), that an interaction of the input signal (ES) with the activated carbon ( 24 ) of the activated carbon filter ( 22 ), a result of the interaction as an acoustic response signal (AS) by one with the activated carbon ( 24 ) acoustically coupled sound receiver ( 50 ) and the loading (B) of the activated carbon filter ( 22 ) from an acoustic property (α) of the activated carbon ( 24 ), which is reflected in the acoustic response signal (AS).

Method according to claim 1, characterized in that that the acoustic property is a sound field size, a sound energy quantity or a reverberation time is.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the loading (B) of the activated carbon filter ( 22 ) is determined from a predetermined relationship between the acoustic property (α) or the response signal (AS) and the loading (B).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that it leads to a diagnosis of the activated carbon filter ( 22 ) is used.

Device for determining a loading (B) of an activated carbon filter ( 22 ) is furnished with hydrocarbons, characterized in that it contains a sound source ( 48 ), a sound receiver ( 50 ) and an evaluation device ( 20 ), wherein the sound source ( 48 ) is acoustically coupled to the activated carbon and is adapted to an acoustic input signal (ES) so in the activated carbon filter ( 22 ) that an interaction with the activated carbon ( 24 ) of the activated carbon filter ( 22 ), and the sound receiver ( 50 ) is adapted to receive an acoustic response signal (AS) resulting from the interaction, and wherein the evaluation device ( 20 ) is adapted to the loading (B) of the activated carbon filter ( 22 ) from an acoustic property (α) of the activated carbon ( 24 ), which is reflected in the acoustic response signal (AS).

Apparatus according to claim 5, characterized by a loudspeaker as a sound source ( 48 ).

Device according to one of claims 5 and 6, characterized by a microphone as sound receiver ( 50 ).

Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the evaluation device ( 20 ) is a control unit of an internal combustion engine of a road vehicle.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the control device has a memory in which a predetermined relationship between the response signal (AS) or an acoustic property (α) of the activated carbon ( 24 ), which is reflected in the acoustic response signal (AS), and the load (B) is stored.

Device according to one of claims 8 and 9, characterized in that the control device is adapted to control an internal combustion engine and is further adapted to a regeneration of the activated carbon filter ( 22 ) depending on the determined load (B).

Device according to claim 10, characterized in that that the control unit is set up to the internal combustion engine depending on the determined load (B).