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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasseraustragseinrichtung, insbesondere in einem Kraftstofftank oder in einer Filtereinrichtung. Die Erfindung betrifft außerdem eine Filtereinrichtung mit einer derartigen Wasseraustragseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betrieb der Wasseraustragseinrichtung.
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Kraftstoff für Brennkraftmaschinen wird üblicherweise zuerst gefiltert, bevor er der eigentlichen Verbrennung zugeführt wird. Das dabei im Kraftstoff enthaltene Wasser kann bspw. durch Oxidation von Metall die Brennkraftmaschine selbst oder Teile davon, wie bspw. eine Einspritzanlage, schädigen, weshalb üblicherweise Kraftstofffilter eingesetzt werden, die einen möglichst hohen Anteil des im Kraftstoff enthaltenen Wassers herausfiltern sollen. Dabei ist bei bekannten Kraftstofffiltern im unteren Bereich ein Wassersammelraum angeordnet, in welchem sich das Wasser aufgrund seiner höheren spezifischen Dichte im Vergleich zum Kraftstoff, sammelt. Zu vorgegebenen Zeiten oder aber bedingt durch das Erreichen vordefinierter Füllstände wird der Wassersammelraum entleert und das sich darin befindliche Wasser abgelassen. Nachteilig bei bekannten Kraftstofffiltern ist jedoch, dass es zu einer Kontamination der Umgebung mit Kraftstoff kommen kann, sofern eine Wasseraustragseinrichtung zum Ablassen des Wassers aus dem Wassersammelraum des Kraftstofffilters defekt ist. Eine derartige Kontamination kann bspw. auch durch eine schleichende Leckage hervorgerufen werden.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Wasseraustragseinrichtung zu schaffen, die insbesondere das Risiko einer Kontamination der Umgebung mit Gefahrstoffen, wie bspw. Kraftstoffen reduziert.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Wasseraustragseinrichtung, insbesondere in einem Kraftstofftank oder in einer Filtereinrichtung, mit zumindest drei Wassersensoren auszustatten, die kommunizierend mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, wobei letztere in Abhängigkeit der von den drei Wassersensoren empfangenen Signale zumindest eine sich in einer Auslassleitung befindliche Ventileinrichtung steuert. Die Wasseraustragseinrichtung weist dabei einen Wassersammelraum auf sowie eine Ablassleitung zum Abführen von Wasser, in deren Verlauf die zumindest eine von der Steuereinrichtung steuerbare Ventileinrichtung angeordnet ist. Die insgesamt drei Wassersensoren sind dabei wie folgt angeordnet: Der erste Wassersensor ist oberhalb des zweiten Wassersensors zusammen mit diesem im Bereich des Wassersammelraums positioniert, während der dritte Wassersensor unterhalb des ersten und des zweiten Wassersensors im Bereich der Ablassleitung angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass sie die zumindest eine Ventileinrichtung in der Ablassleitung öffnet, sofern der erste Wassersensor Wasser detektiert und diese schließt, sofern der zweite und/oder der dritte Wassersensor kein Wasser detektieren. Der dritte, im Bereich der Ablassleitung angeordnete Wassersensor erfüllt dabei somit die Funktion eines Leckagesensors, der die zumindest eine in der Ablassleitung angeordnete Ventileinrichtung augenblicklich schließt, sofern er kein Wasser mehr detektiert. Die Wasseraustragseinrichtung ist dabei bspw. in einem Kraftstofftank oder in einer Filtereinrichtung, insbesondere in einem Kraftstofffilter, angeordnet, wobei die drei Wassersensoren einen gemeinsamen Bezugspunkt zu einer Masse aufweisen. Da Wasser üblicherweise eine höhere Dichte als Kraftstoff hat, sammelt sich dieses im Wassersammelraum, wobei ein Wasserpegel bei zunehmender Wassermenge von unten nach oben ansteigt. Steigt der im Wassersammelraum befindliche Wasserpegel auf ein vordefiniertes Maximalvolumen an, welches durch die Positionierung des ersten Wassersensors definiert ist, so wird der räumliche Bereich um den ersten Wassersensor herum für elektrischen Strom leitend. Detektiert somit der erste Wassersensor das Vorhandensein von Wasser, so sendet er ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung aus, welche daraufhin die zumindest eine in der Ablassleitung positionierte Ventileinrichtung öffnet und dadurch Wasser aus dem Wassersammelraum ablässt. Die Steuerungseinrichtung kann dabei die zumindest eine Ventileinrichtung für eine vordefinierte Zeitdauer, bspw. fünf Sekunden, öffnen oder aber so lange, bis ein vordefiniertes Wasservolumen abgelassen ist. Sinkt der sich im Wassersammelraum befindliche Wasserpegel soweit ab, dass er unter den zweiten Wassersensor fällt, verliert der räumliche Bereich um den zweiten Wassersensor herum seine elektrische Leitfähigkeit, woraufhin der zweite Wassersensor ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung übermittelt und diese daraufhin die zumindest eine Ventileinrichtung schließt. Der dritte Wassersensor, der in der Ablassleitung angeordnet ist, muss üblicherweise ständig mit Wasser in Kontakt stehen. Fällt der Wasserpegel soweit ab, dass auch der dritte Wassersensor nicht mehr mit Wasser in Kontakt steht, kann darauf geschlossen werden, dass eine unerwünschte Leckageströmung, bspw. durch eine defekte Ventileinrichtung, vorhanden ist, weshalb der dritte Wassersensor die zumindest eine in der Ablassleitung vorhandene Ventileinrichtung nochmals schließt bzw. ein entsprechendes Warnsignal aussendet, um zu verhindern, dass Kraftstoff ungewollt in die Umgebung gelangt und diese kontaminiert. Durch das Vorsehen des Leckagesensors in der Ablassleitung kann somit ein Schließvorgang der zumindest einen Ventileinrichtung nochmals wiederholt werden, was unter Umständen zu einem dann dichtenden Schließen führt, gleichzeitig sendet aber der dritte Wassersensor auch ein Warnsignal aus, welches darauf hinweist, dass ein unkontrollierter Wasserablass aus dem Wassersammelraum stattfindet und dadurch eine Kontamination der Umgebung zu befürchten ist. Mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen dritten Wassersensor kann somit das Risiko einer Umweltverschmutzung deutlich gesenkt werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, sind im Bereich der Ablassleitung zwei Ventileinrichtungen nacheinander vorgesehen, wobei der dritte Wassersensor entweder vor, nach oder zwischen den beiden Ventileinrichtungen angeordnet sein kann. Denkbar ist hierbei bspw., dass die beiden Ventileinrichtungen konzeptionell unterschiedlich aufgebaut und dadurch redundant ausgebildet sind. Die Hauptaufgabe der ersten Ventileinrichtung, die stromauf der zweiten Ventileinrichtung gelegen ist, ist das kontrollierte Ablassen des Wassers aus dem Wassersammelraum, während die zweite Ventileinrichtung vorzugsweise als Sicherheitsventil mit mechanischer Verriegelung bei einer Leckage der ersten Ventileinrichtung dient. Die beiden Ventileinrichtungen können dabei als so genannte Magnetventile ausgebildet sein. Das Vorsehen zweier Ventileinrichtungen, welche beide von der Steuereinrichtung angesteuert werden, reduziert das Risiko von unerwünschter Kontamination nochmals, was im Hinblick auf stetig steigende Umweltschutzanforderungen von großem Vorteil ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine erfindungsgemäße Wasseraustragseinrichtung in einer Schnittdarstellung,
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2 ein mögliches Ablaufschema zum Betrieb einer Wasseraustragseinrichtung.
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Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Wasseraustragseinrichtung 1 einen Wassersammelraum 2 auf, wobei die Wasseraustragseinrichtung 1 bspw. in einem Kraftstofftank 3 bzw. in einem Bodenbereich einer Filtereinrichtung 4 angeordnet sein kann. Zum Abführen von in dem Wassersammelraum 2 abgeschiedenem Wasser ist eine Ablassleitung 5 vorgesehen, in deren Verlauf zumindest eine, gemäß der 1 insgesamt zwei, Ventileinrichtungen 6 und 7 angeordnet sind. Im Folgenden wird dabei die Ventileinrichtung 6 als erste Ventileinrichtung und die dazu stromab gelegene Ventileinrichtung 7 als zweite Ventileinrichtung bezeichnet. Erfindungsgemäß sind darüber hinaus drei Wassersensoren S1, S2 und S3 vorgesehen, wobei der erste Wassersensor S1 oberhalb des zweiten Wassersensors S2 im Bereich des Wassersammelraums 2 angeordnet ist, während der dritte Wassersensor S3 unterhalb des ersten und des zweiten Wassersensors S1, S2 im Bereich der Ablassleitung 5 angeordnet ist. Darüber hinaus ist eine Steuereinrichtung 8 zum Steuern der beiden Ventileinrichtungen 6 und 7 vorgesehen, welche entsprechende Steuersignale von den einzelnen Wassersensoren S1, S2 und S3 erhält und demgemäß kommunizierend mit den genannten Bauteilkomponenten verbunden ist. Die Steuereinrichtung 8 ist dabei derart ausgebildet, dass sie zumindest eine Ventileinrichtung 6, hier die beiden Ventileinrichtungen 6, 7 öffnet, sofern der erste Wassersensor S1 Wasser detektiert und ein Warnsignal erzeugt bzw. die Ventileinrichtungen 6, 7 schließt, sofern der zweite und/oder der dritte Wassersensor S2, S3 kein Wasser mehr detektieren. Alle drei Wassersensoren S1, S2 und S3 sind dabei über einen gemeinsamen Bezugspunkt mit einer Masse verbunden. Sollte der dritte Wassersensor S3 kein Wasser mehr detektieren, ist davon auszugehen, dass die eine Ventileinrichtung 6, 7 defekt ist und ein unkontrollierter Auslass bzw. Ablass von Wasser und anschließend auch von Kraftstoff erfolgt. Detektiert der dritte Wassersensor S3 kein Wasser mehr, erzeugt er ein Warnsignal bzw. schließt die Ventileinrichtungen 6, 7 nochmals um einerseits sicherzustellen, dass eine Fehlfunktion erfasst und angezeigt wird, andererseits aber gleichfalls durch das nochmalige Betätigen der Ventileinrichtungen 6, 7 versucht wird, diese Fehlfunktion zu beheben. Das Warnsignal kann bspw. auch in der Art einer Fehlermitteilung an ein nicht gezeigtes Motorsteuergerät übermittelt werden.
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Generell ist dabei die erfindungsgemäße Wasseraustragseinrichtung 1 wie oben bereits erwähnt bspw. in einem Kraftstofftank 3 bzw. in einer Filtereinrichtung 4 angeordnet, wobei sich das im Kraftstoff enthaltene Wasser an einem entsprechenden Abscheidelement, bspw. einem Coaleszerelement, abscheidet und aufgrund der höheren Dichte nach unten in den Wassersammelraum 2 absinkt. Steigt dabei der Wasserpegel auf ein toleriertes Maximalvolumen des Wassersammelraums 2 an, welches bspw. durch ein oberes Ende des ersten Wassersensors S1 markiert wird, so wird der räumliche Bereich um den ersten Wassersensor S1 herum durch das vorliegende Wasser elektrisch leitend, woraufhin die Steuereinrichtung 8 die beiden Ventileinrichtungen 6, 7, welche bspw. als Magnetventile ausgebildet sein können, öffnet und dadurch die Wasseraustragsfunktion freigibt. Die Höhe des ersten Wassersensors S1 dient dabei als Schaltschwelle für die Öffnung der Ventileinrichtungen 6, 7, welche bspw. für eine gewisse Zeit, insbesondere für 5 Sekunden, geöffnet bleiben können und dadurch ein definiertes Wasservolumen ablassen. Der zweite Wassersensor S2 hat die Aufgabe den Wasseraustrag zu beenden, wenn dieser unterhalb der vordefinierten Zeitspanne, bspw. kleiner als fünf Sekunden erreicht wird. Dies hat zusätzlich den Effekt, dass bei einer möglichen Schräglage oder Neigung der Wasseraustragseinrichtung 1 ein festgelegtes Wassersicherheitsvolumen in der Wasseraustragseinrichtung 1 verbleibt und in Folge dessen kein Kraftstoff in die Ablassleitung 5 gelangt. Hierdurch kann auch verhindert werden, dass bei einem sich anschließenden Öffnen der Ventileinrichtungen 6, 7 das sich nun in der Ablassleitung 5 mit Kraftstoff kontaminierte Wasser abgelassen und dadurch die Umwelt kontaminiert wird. Der dritte Wassersensor S3 dient prinzipiell als Leckageüberwachung für den Fall, dass bspw. ein Dichtsitz der beiden Ventileinrichtungen 6, 7 undicht ist. Die Prüfung der Dichtheit der beiden Ventileinrichtungen 6, 7 wird dabei insbesondere in bestimmten Intervallen über ein vordefiniertes Sicherheitskonzept vorgegeben. Generell sei darauf hingewiesen, dass von den zwei gezeichneten Ventileinrichtungen 6, 7 lediglich eine zur Realisierung der Erfindung unbedingt erforderlich ist.
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Gemäß der 1 ist der dritte Wassersensor S3 stromauf der beiden Ventileinrichtungen 6, 7 angeordnet, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass der dritte Wassersensor S3 zwischen oder stromab der beiden Ventileinrichtungen 6, 7 angeordnet ist. Die beiden Ventileinrichtungen 6, 7 können prinzipiell als Magnetventile ausgebildet sein und entweder baugleich sein oder aber unterschiedlicher Bauart, wie dies bspw. gemäß der 1 dargestellt ist. Im weiteren Verlauf der Ablassleitung 5 kann ein Kohlenwasserstoffabsorber 9 mit einem entsprechenden Absorbermaterial, wie bspw. Aktivkohle, vorgesehen sein, der dazu dient, die noch im abgelassenen Wasser befindlichen Kohlenwasserstoffanteile zu binden. Um eine möglichst hohe Sicherheit gegen einen unerwünschten Austrag von Wasser aus der Austragseinrichtung 1 in die Umgebung zu erreichen, kann ein Öffnen der Ventileinrichtungen 6, 7 elektrisch und ein Schließen derselben mechanisch, insbesondere mittels einer Feder 10, erfolgen, wobei die Feder 10 die jeweilige Ventileinrichtung 6, 7 in ihre Schließstellung vorspannt. Generell kann die Steuereinrichtung 8 auch derart ausgebildet sein, dass sie die erste Ventileinrichtung 6 zeitverzögert zur zweiten Ventileinrichtung 7, bspw. 250 ms später öffnet, wodurch die zweite Ventileinrichtung 7 drucklos geöffnet werden kann. Der Schließvorgang kann dabei in ähnlicher Weise ablaufen, die Steuereinrichtung 8 die zweite Ventileinrichtung 7 zeitverzögert zur ersten Ventileinrichtung 6 und damit ebenfalls drucklos schließt. Die zweite Ventileinrichtung 7 kann dabei als redundantes Sicherheitsventil ausgebildet sein, das sich bei geöffneter erster Ventileinrichtung 6 und anliegendem Betriebsdruck nicht öffnen lässt, da ein Verstellen eines Ventilkörpers 11 entgegen dem anliegenden Betriebsdruck erfolgen müsste.
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Die Steuereinrichtung 8 ist darüber hinaus in der Lage eine Betätigung der zumindest einen Ventileinrichtung, hier der beiden Ventileinrichtungen 6, 7 zu erfassen und gleichzeitig zu zählen und hieraus eine Restlebensdauer des Kohlenwasserstoffabsorbers 9 zu ermitteln.
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In 2 ist ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb der Wasseraustragseinrichtung 1 dargestellt, wobei der Begriff „Level 1” dem „Wassersensor S1”, der Begriff „Level 2” dem „Wassersensor S2” und der Begriff „Level 3” dem „Wassersensor S3” gleichgesetzt werden soll.
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Das erfindungsgemäße Verfahren startet mit einer Wasserstandserfassung. Hierbei wird zunächst erfasst, ob überhaupt kein Wassersensor S1, S2, S3 unter Wasser steht. Wird dies mit „ja” beantwortet, so wird erfolgt kein Wasseraustrag, das heißt die Gesamtaustragsdauer beträgt null. Dies geschieht insbesondere im Rahmen der Erstbefüllung. Die Ventileinrichtungen 6, 7 werden dann geschlossen gehalten und ein Entprell- bzw. Austragstimer zurückgesetzt.
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Wird dagegen erkannt, dass der Wassersensor S1 Wasser detektiert, wird gleichzeitig weiter geprüft, ob auch der Wassersensor S2 unter Wasser steht. Wenn nur der Wassersensor S1 unter Wasser steht, wird dies mit „ja” beantwortet, wobei kein Wasseraustrag erfolgt, das heißt die Gesamtaustragsdauer beträgt ebenfalls null. Die Ventileinrichtungen 6, 7 bleiben geschlossen und der Entprell- bzw. Austragstimer wird zurückgesetzt. Gleichzeitig wird die Restlebensdauer abgeschätzt und ein entsprechender Diagnosevorgang eingeleitet.
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Wird erkannt, dass sowohl der Wassersensor S1 als auch der Wassersensor S2 Wasser detektieren, wird weiter geprüft, ob auch der Wassersensor S3 unter Wasser steht. Wenn nur die Wassersensoren S1 und S2 unter Wasser stehen, wird dies mit „ja” beantwortet, wobei ein Wasseraustrag erfolgt, das heißt die Ventileinrichtungen 6, 7 geöffnet werden und der Austragstimer läuft. Gleichzeitig wird die Restlebensdauer abgeschätzt und ein entsprechender Diagnosevorgang eingeleitet. Anschließend werden die Ventileinrichtungen 6, 7 wieder geschlossen und der Entprell- bzw. Austragstimer wird zurückgesetzt. Wird erkannt, dass alle Wassersensoren S1, S2, S3 Wasser detektieren wird geprüft, ob an der ECU Spannung anliegt. Falls „nein” werden die Ventileinrichtungen 6, 7 geschlossen. Falls „ja” wird geprüft, ob der Entprelltimer abgelaufen ist. Falls „nein” werden die Ventileinrichtungen 6, 7 geschlossen und der Entprelltimer erhöht. Sollte der Entprelltimer abgelaufen, wird geprüft, ob der Austragstimer abgelaufen ist. Falls „nein” werden die Ventileinrichtungen 6, 7 geöffnet und der Austragstimer erhöht. Lassen sich die Ventileinrichtungen 6, 7 nicht öffnen, wird die Gesamtaustragsdauer erhöht und gespeichert. Lassen sich die Ventileinrichtungen 6, 7 öffnen, wird ein Diagnosevorgang gestartet.
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Generell werden zumindest drei unterschiedliche Diagnosefälle unterschrieben, die im Folgenden genauer erläutert werden. Die Steuereinrichtung 8 bzw. ein nicht gezeigter Mikroprozessor sind darüber hinaus in der Lage, unlogische Wasserstandsmeldungen zu erkennen und mit entsprechenden Fehlermeldungen an bspw. das Motorsteuergerät zu übermitteln. Generell können dabei folgende Fehler bzw. Diagnosefälle auftreten:
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Fehlerfälle
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Fehlerfall 1a: Ventileinrichtung 6, 7 verklemmt im geschlossenen Zustand
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Der Wasserstand steht am Wassersensor S1 an, die Ventileinrichtungen 6, 7 werden angesteuert, jedoch kommt kein Austrag zustande. Das System detektiert den charakteristischen Stromverlauf der Ventile nicht bzw. erkennt hier keine charakteristische Abweichung des Anzugsstromverlaufs. Nach drei erfolglosen Erkennungsversuchen erfolgt eine Fehlermeldung über einen zweiten Diagnosekanal Pin 2 „Analogy Out” an das Motorsteuergerät (ECU) mit der Konsequenz der Ventilspannungsabschaltung durch die ECU und zuzüglich Fehlerspeichereintrag. Erkennung erst nach Folgebetätigung. Durch diese Möglichkeit der Fehleridentifikation kann außerdem ein Drahtbruch bei als Magnetventilen ausgebildeten Ventileinrichtungen 6, 7 erkannt werden. Keine Kraftstoffleckage, da nur eine Ventileinrichtung 6 oder 7 betroffen ist.
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Fehlerfall 1b: Ventileinrichtung 6, 7 verklemmt im geöffneten Zustand.
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Das System detektiert den charakteristischen Stromverlauf der Ventileinrichtungen 6, 7 nicht bzw. erkennt hier keine charakteristische Abweichung des Anzugsstromverlaufs. Nach drei erfolglosen Erkennungsversuchen erfolgt eine Fehlermeldung über den zweiten Diagnosekanal Pin 2 „Analogy Out” an die ECU mit der Konsequenz der Ventilspannungsabschaltung durch die ECU, zuzüglich eines Fehlerspeichereintrags, in Kombination soll hier der redundante Ventileinsatz einer vollständigen Entleerung des Wassersammelraums 2 entgegenwirken. Eine Fehlermeldung erfolgt über „Analogy Out” an die ECU mit der Konsequenz einer Ventilspannungsabschaltung mit Fehlerspeichereintrag. Durch diese Möglichkeit der Fehleridentifikation kann außerdem ein Drahtbruch bei als Magnetventilen ausgebildeten Ventileinrichtungen 6, 7 erkannt werden. Es erfolgt keine Kraftstoffleckage, da nur eine Ventileinrichtung 6, 7 betroffen ist.
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Fehlerfall 2a: Ein undichter Ventilsitz an der Ventileinrichtung 6 oder 7)
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Um eine Überprüfung der hydraulisch seriell sitzenden Ventildichtstellen durchführen zu können, wurde folgende Vorgehensweise vorgeschlagen: Vorausgesetzt, dass ausreichend Wasser im Sicherheitsvolumen bereitsteht, kann zunächst die erste Ventileinrichtung 6 angesteuert werden, sodass deren Sitz offen steht und die zweite Ventileinrichtung 7 geschlossen bleibt. Danach wird die zweite Ventileinrichtung 7 geöffnet, sodass die erste Ventileinrichtung 6 geschlossen bleibt. Entsteht jetzt innerhalb einer Zeitspanne x eine Leckage (Wassersensor S2 oder S3 detektiert Diesel), durch die jeweils unangesteuerte Ventileinrichtung 6, 7, so wird nach einer Entprellzeit von ca. 7 Sekunden eine Leckage vom Diagnoseausgang zur ECU angezeigt. Es erfolgt ein Eintrag in den Fehlerspeicher der ECU. Mögliche Prüfzeiten werden kurz nach einem erfolgten Wasseraustrag (Detektion durch den ersten Wassersensor S1) empfohlen, da bereits zu diesem Zeitpunkt ausreichend viel Wasser im System ansteht. Es erfolgt keine Kraftstoffleckage, da nur eine Ventileinrichtung 6 oder 7 betroffen ist.
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Fehlerfall 2b: Zwei undichte Ventilsitze (Ventileinrichtung 6 und 7)
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Die schleichende Leckage wird durch den dritten Wassersensor S3 erkannt. Dieser dritte Wassersensor S3 muss nach der allerersten Wasserdetektion weiterhin im Wasser stehen bleiben. Er sorgt so für die dauerhafte „Scharfstellung” des gesamten Systems (Hinweis: die ”Scharfstellung” erfolgt jedoch erst wenn alle drei Wassersensoren S1, S2, S3 erstmals über die Entprellzeit hinweg im Wasser stehen). Der dritte Wassersensor S3 ist danach zur Notabschaltung des Systems bei der Detektion von Diesel vorgesehen. Die Fehlermeldung erfolgt über den zweiten Diagnosekanal Pin 2 „Analogy Out” an die ECU mit der Konsequenz der Ventilspannungsabschaltung durch die ECU mit Fehlerspeichereintrag. Es kommt bei diesem Fehlerfall zu einer kontrollierten Leckage, da beide Ventileinrichtungen 6, 7 betroffen sind. Die Rate dieser Leckage wird durch Versuche bestimmt.
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Als Gegenmaßname kann der Hinweis zur Demontage des HC-Adsorbers 9 an den Fahrer weitergegeben werden.
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Fehlerfall 3: Schleichende Leckage durch undichte Ventilsitze, wenn noch nie Wasser in die Wasseraustrageinrichtung gelangte und der Wassersensor S3 (Leckageüberwachung) nicht scharf ist
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Die schleichende Leckage kann durch den untersten Wassersensor S3 nicht erkannt werden. Dieser Wassersensor S3 kann erst nach der allerersten Wasserdetektion ordnungsgemäß arbeiten. Sollten beide Ventileinrichtungen 6, 7 undicht sein, für den Fall, dass nie Wasser in die Wasseraustragseinrichtung gelangte, so wird eine unkontollierte (unenddeckte) Leckage die Folge sein. Kommt es durch einen undichten Sitz zur Leckage, so wird diese erkannt und dem Motorsteuergerät (ECU) gemeldet. Auch in diesem Fall kann die Leckage nur angezeigt, jedoch für den Fall, dass zwei Ventilsitze defekt sind nicht verhindert werden.
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Fehlerfall 4 Verschleimung/Belegung der Wassersensoren
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Durch Bioaktivität, Belegung der Wassersensoren S1, S2, S3 durch zähe Kraftstoffrückstände, Reaktionen auf Additive, etc. kann sich die Leitfähigkeit zwischen dem jeweiligen Wassersensor und dem Bezugslevel über die Lebensdauer schleichend ändern. Die Wassersensoren S1, S2, S3 arbeiten innerhalb eines Leitfähigkeitsintervalls (zwischen maximaler erkennbarer Leitfähigkeit und minimaler erkennbarer Leitfähigkeit). Innerhalb des Systems korrelieren die endsprechenden Leitfähigkeitswerte mit einem entsprechenden Spannungswert der Detektion (Umin, ..., Umax). Es können Eingriffsgrenzen definiert werden, ab welchen die Funktion einzelner Wassersensoren S1, S2, S3 als nicht mehr erfüllt angesehen werden. In diesem Fall ergeht die Fehlermeldung Leckage an die ECU. Es erfolgt im Weiteren ein Eintrag in den Fehlerspeicher der ECU.
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Fehlerfall 5: mögliche logische und unlogische Systemzustände/Fehler
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Es können eine Reihe unlogischer Zustände im System auftreten, die z. B. durch Eintreten des Fehlerfalls 4 entstehen. Ferner können diese Vorkommnisse auch durch Drahtbruch bzw. Kontaktverlust einzelner Wassersensoren zu einer Leiterplatte entstehen. Tabelle 2 zeigt hierzu alle logischen und unlogischen Zustände der Wassersensoren untereinander.
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Das Diagnosekonzept nutzt die Tatsache, dass Diesel mit einer geringeren Dichte als Wasser auf diesem aufschwimmt. Daher können nur Zustände logisch sein, bei denen Wasser unter dieselanzeigenden Wassersensoren detektiert wird oder alle Wassersensoren komplett Wasser oder Diesel anzeigen.
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Bei Auftreten eines nicht logischen Systemzustands (z. B. bei Unfall) nach einer Entprellzeit von ca. 7 Sekunden muss dieser über einen Diagnosekanal der ECU mitgeteilt werden. Die Fehlermeldung erfolgt über den zweite Diagnosekanal Pin 2 „Analogy Out” an die ECU, mit der Konsequenz der Abschaltung des High-Side-Switches mit nachfolgendem Fehlerspeichereintrag. Tabelle 2: logische und unlogische Zustände der Wassersensoren
| Level | H20 | Diesel/Luft | Zustand |
| 1 Wassersensor S1 (Level 1) | ja | nein | OK!
Reguläre H20-Austragssituation |
| 2 Wassersensor S2 (Level 2) | Ja | nein |
| 3 Wassersensor S3 (Level 3) | ja | nein |
| 1 Wassersensor S1 (Level 1) | nein | ja | OK!
Wasser ansammeln und auf die nächste Austragsanforderung warten |
| 2 Wassersensor S2 (Level 2) | ja | nein |
| 3 Wassersensor S3 (Level 3) | ja | nein |
| 1 Wassersensor S1 (Level 1) | nein | ja | OK!
Erster detektierter Wassereintritt und „Scharfstellung” der Elektronik |
| 2 Wassersensor S2 (Level 2) | nein | |
| 3 Wassersensor S3 (Level 3) | ja | nein |
| 1 Wassersensor S1 (Level 1) | nein | ja | OK! Wenn im Neuzustand, Erstbetankung ohne ausreichend H2O. NOK! Wenn Scharfstellung” bereits erfolgte. |
| 2 Wassersensor S2 (Level 2) | nein | |
| 3 Wassersensor S3 (Level 3) | nein | ja |
| 1 Wassersensor S1 (Level 1) | nein | ja | Fehler!
z. B. Pinausfall/Verschleimung, ect. |
| 2 Wassersensor S2 (Level 2) | ja | nein |
| 3 Wassersensor S3 (Level 3) | nein | ja |
| 1 Wassersensor S1 (Level 1) | Ja | nein | Fehler!
z. B. Pinausfall/Verschleimung, ect. |
| 2 Wassersensor S2 (Level 2) | nein | Ja |
| 3 Wassersensor S3 (Level 3) | nein | Ja |
| 1 Wassersensor S1 (Level 1) | Ja | nein | Fehler!
z. B. Pinausfall/Verschleimung, ect. |
| 2 Wassersensor S2 (Level 2) | nein | ja |
| 3 Wassersensor S3 (Level 3) | ja | nein |
| 1 Wassersensor S1 (Level 1) | ja | nein | Fehler!
z. B. Pinausfall/Verschleimung, ect. |
| 2 Wassersensor S2 (Level 2) | ja | nein |
| 3 Wassersensor S3 (Level 3) | nein | nein |
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Fehlerfall 6: Es wird mehr Wasser in den Wassersammelraum eingetragen als ausgetragen werden kann
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Nach dem Tankvorgang wird die maximale Wassermenge (30 l (H2O)/1000 l KrSt.) sofort in die Kraftstoffleitung gepumpt. Diese Wassermenge kann zu einer Überflutung des Wassersammelraums 2 in der Wasseraustrageinrichtung 1 führen. Wenn der Wasserpegel trotz stetigem Wasseraustrag dauerhaft oberhalb des Wassersensors S1 stehen bleibt, wird nach „x” Austragen eine Fehlermeldung an die ECU DAI mit der Konsequenz der Abschaltung des High-Side-Switches mit nachfolgendem Fehlerspeichereintrag. Die gleiche Fehlererkennung schlägt an, wenn eine oder beide Ventileinrichtungen 6, 7 trotz Ansteuerung nicht öffnen können und die elektrische Erkennung versagt. Dieser Fehlerfall kann hierdurch abgefangen werden.
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Diagnosefälle:
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Diagnosefall 1: unzulässige Schräglage (> 45°) Steigung/Gefälle
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Es erfolgt die sofortige Austragsabschaltung durch die Elektronik der Wasseraustragseinrichtung 1 durch den Wassersensor S2. Es erfolgt somit keine Abschaltung der Ventilversorgung durch die ECU (keine Fehlfunktion erkannt).
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Sobald die Schräglage überwunden ist bzw. wieder Wasser erkannt wird, kann der Austrag wieder aktiviert werden.
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Diagnosefall 2: Längere Standzeit bei laufendem Motor
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Das Fahrzeug parkt längere Zeit mit laufendem Motor. Theoretisch kann hier Wasser anfallen, es darf jedoch nicht ausgetragen werden. Die Ventilversorgung wird von der ECU nicht freigegeben. Die Elektronik versucht nun alle 12 Sekunden den Austrag zu starten, jedoch verfahren die stromlosen Ventileinrichtungen 6, 7 nicht. Über die Spannungsmessung am HSS stellt der Mikroprozessor (Controller) fest, dass keine Versorgung zur Verfügung steht und meldet über den Diagnosekanal Pin 2 der ECU DAI einen weiteren Austrag an. Wenn die Steuereinrichtung 8 die Stromversorgung unterbricht, muss die Aufsummierung der Austragszyklen für diesen Zeitraum gestoppt werden, während die Elektronik „scharf” ist. Eine Option zur Verhinderung von Motorschäden wäre daher, die Austragsversuche (ohne Ventilöffnung) in einem zweiten Zähler zu addieren und ab einer Größenordnung (z. B. „x” Versuche, abhängig vom Volumen des Wassersammelraums 2, „x” ist durch Tests zu bestimmen) die Austragsfreigabe ohne Rücksicht auf den Verweilort zu geben.
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Diagnosefall 3: Erreichen der prozentualen Restlebensdauer
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Die Erkennung der Restlebensdauer des Kohlenwasserstoffadsorbers 9 wird durch die Aufintegration der Austragszeiten über die Fahrzeugbetriebszeit erfasst. Als Basis zur Restlebensdauerberechnung wird ein mittlerer Systemdruck bei konstanter Drosselfunktion des Ablasses angenommen. Außerdem muss eine mittlere Kohlenwasserstoffkontamination pro Austrag angesetzt werden. Die Restlebensdauer kann zu zwei beliebig einstellbaren Schwellwerten angezeigt werden. Geplant sein kann beispielsweise ein Warnwert bei 40% (15.000 Sekunden) Restlebensdauer und ein Fehlerfall bei Erreichen eines höheren Prozentsatzes (ca. 24.000 Sekunden) Restlebensdauer.
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Um zuverlässig ein unbeabsichtigtes Ablassen von Kraftstoff zu verhindern kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass die zweite Ventileinrichtung 7 oder eine weitere dritte, nicht gezeigte Ventileinrichtung, als mechanisches Ventil ausgebildet ist, welches sich ausschließlich dann öffnen lässt, sofern die erste Ventileinrichtung 6, bzw. bei insgesamt drei Ventileinrichtungen die beiden vorhergehenden Ventileinrichtungen 6, 7 geschlossen ist/sind.
