DE102011010892A1

DE102011010892A1 - Prüfung der Funktionalität eines Kraftstofftankdampfdrucksensors

Info

Publication number: DE102011010892A1
Application number: DE102011010892A
Authority: DE
Inventors: Raffi der Manuelian; Kenneth J. Kalvelage; Timothy E. McCarthy
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2011-12-29
Anticipated expiration: 2031-02-11
Also published as: US8342157B2; US20110197862A1; DE102011010892B4

Abstract

Ein Fahrzeugkraftstoffemissionssystem weist einen Kraftstofftank, einen Tankdrucksensor, der eine Druckdifferenz zwischen dem Tank und einem mit der Atmosphäre kommunizierenden Durchlass angibt, eine Pumpe zum selektiven Erzeugen eines Unterdrucks in dem Tank und einen Durchgang auf, der die Pumpe mit einem Luftreferenzdurchlasses des Drucksensors außerhalb des Systems verbindet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Prüfen der Funktionalität eines Kraftstofftank-Dampfdrucksensors unter Verwendung eines durch eine Pumpe erzeugten Unterdrucks an einem atmosphärischen Durchlass.
Ein nicht integriertes Fahrzeugkraftstoffsystem umfasst einen normal abgedichteten Kraftstofftank. Die Kraftstoffsystemintegrität wird durch die Anwesenheit von Druck oder Unterdruck, der durch Temperaturdifferenz oder eine Leckageprüfpumpe erzeugt wird, verifiziert. Wenn das System den Druck oder den Unterdruck über einer gewissen Schwelle hält, wird das Kraftstoffsystem als leckfrei betrachtet.
Da sich die Bestimmung der Kraftstoffsystemintegrität auf die Tank-Dampfdrucksensorablesung verlässt, muss eine Rationalitätsprüfung bezüglich des Kraftstofftank-Dampfdrucksensors ausgeführt werden. Grundsätzliche Ausfallmoden, wie ein Sensorversatz oder ein im Bereich hängengebliebener Sensor, müssen geprüft werden.
Die Architektur eines nicht integrierten Kraftstoffsystems weist besondere Herausforderungen auf, um eine Leckageintegrität ohne redundante Drucksensoren oder übermäßige Emissionen zu verifizieren. Beispielsweise kann, um zuverlässig sicherzustellen, dass der angegebene Kraftstofftankdampfdruck korrekt ist, das Kraftstoffsystem beispielsweise zwei Drucksensoren aufweisen und die Ausgänge der Sensoren vergleichen. Wenn eine Differenz im Ausgang von den Sensoren vorhanden ist, setzt die Systemdiagnose ein Störungsanzeiger-Warnlicht. Jedoch erfordert diese Technik einen zweiten Sensor, einen Verteiler und einen Schlauch, der den Verteiler mit einem Kohlenstoffkanister verbindet.
Es existiert ein Bedarf nach einem Kraftstoffsystem und Verfahren zum Prüfen, dass der Dampfdrucksensor auf Null zurückkehrt und nicht im Bereich hängen bleibt, ohne den gesamten Druck oder Unterdruck in dem Kraftstofftank tatsächlich zu entlasten. Die Leistungsfähigkeit des Systems sollte Emissionsregulierungen bei geringen Kosten einhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Fahrzeugkraftstoffemissionssystem umfasst einen Kraftstofftank, einen Tankdrucksensor, der eine Druckdifferenz zwischen dem Tank und dem Durchlass in Verbindung mit der Atmosphäre angibt, eine Pumpe zum selektiven Erzeugen eines Unterdrucks in dem Tank und einen Durchgang, der die Pumpe und den Luftreferenzdurchlass des Drucksensors außerhalb des Systems verbindet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen des Betriebs eines Kraftstofftankdrucksensors in einem abgedichteten Kraftstoffsystem. Das Verfahren umfasst, dass ein Tankdrucksensor verwendet wird, um eine Größe eines Drucks in dem Tank anzugeben, eine Pumpe verwendet wird, um einen Unterdruck in dem System zu erzeugen, der Unterdruck an einen mit dem Kraftstofftank kommunizierenden Durchlass kommuniziert wird und ein korrekter Betrieb des Kraftstofftankdrucksensors geprüft wird, indem eine Druckänderung, die durch den Tankdrucksensor aufgrund des Unterdrucks angegeben ist, mit einer Druckänderung aufgrund des Unterdrucks verglichen wird, der durch einen zweiten Drucksensor, der in dem System angeordnet ist, angegeben ist.
Unter normalen Betriebsbedingungen beeinflusst der Luftreferenzdurchlassschlauch den Ausgang des Kraftstofftank-Dampfdrucksensors nicht, da der Luftreferenzdurchlass offen zur Atmosphäre ist. Das System liefert eine zuverlässige Prüfung des Betriebs des Kraftstofftankdrucksensors ohne Öffnen des Tagessteuerventils (DCV) und ohne Bedarf nach einem zweiten Kraftstofftank-Dampfdrucksensor.
Das System senkt Gesamtemissionen und reduziert Kosten in Verbindung mit dem weggelassenen zweiten Kraftstofftank-Dampfdrucksensor, Verteiler und einem Schlauch, der den Verteiler mit dem Kohlenstoffkanister verbindet. Das System vermeidet Ausfallmoden, die verhindern würden, dass der zweite Sensor korrekt arbeitet, während gleichzeitig mit einem korrekten Betrieb des ersten Sensors gearbeitet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun leichter durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verständlich, in welchen die Figur ein schematisches Schaubild ist, das ein Kraftstoffsystem für ein Kraftfahrzeug zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Das Kraftstofftankemissionssystem 10, das in der Zeichnung gezeigt ist, weist einen Kraftstofftank 12; ein Füllrohr 14, durch das Kraftstoff in den Tank 12 eintritt; ein Verdunstungsleckageprüfmodul (ELCM von engl.: ”evaporative lenk check module”) 20; einen Filter 22, ein normalerweise geschlossenes Tagessteuerventil (DCV von engl.: ”diurnal control valve”) 24; einen Kohlenstoffkanister 26, der durch einen Durchgang 28 mit dem Tank 12 verbunden ist; einen Kraftstofftank-Dampfdrucksensor (FTVPS von engt: ”fuel tank vapor Pressure sensor”) 30; einen Atmosphärenreferenzdurchlass 32; und ein Spülventil 34 auf, das durch einen Durchgang 36 mit einem Motor 37 verbunden ist. Das FTVPS 30 wird dazu verwendet, den Kraftstoffsystem-Dampfraum bezüglich der Anwesenheit eines Lecks zu prüfen, dass einem Loch mit einem Durchmesser von 0,020 Zoll (0,508 mm) entspricht.
In dem Tank 12 erzeugter Kraftstoffdampf wird zumindest teilweise durch einen ersten Dampfströmungspfad entlüftet, der einen Durchgang 28 und einen Kanister 26 aufweist. Aktivkohle ähnlich zu Kohle, die in dem Kanister 26 enthalten ist, sammelt und speichert die Kohlenwasserstoffe. Wenn der Motor läuft, wird Luft durch den Kanister 26 gezogen, und die Kohlenwasserstoffe werden in den Motor 37 gezogen.
Der Tankdampfdrucksensor 30 ist im Wesentlichen eine Membran, die auf einer Seite ihrer Dicke dem Kraftstofftank- und Kanisterdruck ausgesetzt ist und auf der entgegengesetzten Seite atmosphärischen Druck durch den Durchlass 32 ausgesetzt ist.
Das ELCM 20 weist ein Ventil 40, einen Drucksensor 42 und eine Pumpe 44, bevorzugt eine Flügelpumpe, auf. Die Pumpe 44 kommuniziert durch einen Durchlass 46 mit dem Kraftstofftank 12 durch einen zweiten Dampfströmungspfad, der Durchgänge 48, 49 und einen Filter 22 aufweist. Die Durchgänge 48, 50 verbinden den Filter 22 mit dem Ventil 40. Die Luftleitung 56 kann das Verdunstungsleckageprüfmodul (ELCM) 20 aufweisen. Der ELCM-Filter 22 filtert die Luftströmung zu dem ELCM 20.
Das Verdunstungsleckageprüfmodul 20 weist das ELCM-Umlenkventil 40, eine Unterdruckpumpe 44 und einen ELCM-Drucksensor 42 auf. Eine Referenzöffnung 70 kann ebenfalls in dem Verdunstungsleckageprüfmodul 20 enthalten sein.
Das Umlenkventil 40 weist einen ersten Pfad 62 und einen zweiten Pfad 64 auf, der durch das Ventil 40 gelangt. In einer ersten Position, wie in der Figur gezeigt ist, wird Luft durch den Pfad 62 des Umlenkventils 40 direkt von seinem Eingang zu dem DCV 24 gelenkt. In der zweiten Position wird das Umlenkventil 40 aufwärts gesteuert, sodass die Unterdruckpumpe 44 in Gebrauch ist, wodurch ein Unterdruck in dem Durchgang 55, 56, 64 bis zu dem Tagessteuerventil 24 erzeugt wird. In jedem Fall erzeugt der Drucksensor 42 ein Drucksignal, das dem Druck in dem ELCM 20 entspricht.
Der Pumpendurchlass 52 kommuniziert mit dem Ventil 40 durch den Durchgang 64 und mit dem Drucksensor 42, dem Durchgang 56 und dem DCV 24 durch den Durchgang 55. Der Drucksensor 42 gibt bevorzugt einen Absolutdruck in dem System an.
Das Ventil 40 des ELCM 20 ist ein Ventil mit zwei Positionen, das durch einen Solenoid 58 und eine Kompressionsfeder 60 betätigt ist. Das Ventil 40 bewegt sich abwechselnd zu und aus der in der Figur gezeigten Position, wobei die Durchgänge 50, 56 durch den Ventildurchgang 62 verbunden sind. In der in der Figur gezeigten Position ist die Unterdruckpumpe 44 von dem System isoliert. In der alternativen Position ist der Durchgang 50 isoliert und die Unterdruckpumpe 44 kann eine Druckdifferenz zur Erzeugung eines Unterdrucks in den Durchgängen 55, 56 und 64 anlegen.
Durch die Verwendung des Umlenkventils 40 besitzt die Pumpe 44 die Fähigkeit, einen Referenzunterdruck an der Öffnung 70 zu ziehen, dessen Größe dem Unterdruck in einem Kraftstoffsystem entspricht, das eine Leckage durch eine Öffnung mit einem Durchmesser von etwa 0,20 Zoll besitzt. Wenn die Pumpe 40 einen größeren Unterdruck an dem gesamten Kraftstoffsystem 10 als den Referenzunterdruck erzeugen kann, wird das System 10 als abgedichtet angenommen. Wenn die Pumpe keinen Unterdruck so groß wie der Referenzunterdruck erzeugen kann, wird das System nicht abgedichtet oder leckend angenommen.
Ein Druckentlastungsventil 66, das in einem Durchgang 68 angeordnet ist, ist mit dem DCV 24 und dem Durchgang 56 verbunden. Die Referenzöffnung 70 ist zwischen dem Drucksensor 42 und dem Durchgang 56 angeordnet.
Ein kostengünstiger Schnorchelschlauch 72 besitzt ein offenes Ende, das mit dem Atmosphärenreferenzdurchlass 32 des FTVPS 30 verbunden ist. Der Schlauch 72 ist durch ein T-Anschlussstück 74 in dem Durchgang 56 zwischen dem DCV 24 und der Pumpe 44 verbunden.
Ein Motorsteuermodul (ECM) 80 kommuniziert durch elektronische Datenleitungen mit einem Kraftstoffpegelsensor 82 in dem Kraftstofftank 12, dem Solenoid 83 des Spülventils 34, dem FTVPS 30, dem Solenoid 58 und Drucksensor 42 des ELCM 20 und dem Solenoid 85 des DCV 24.
Im Gegensatz zu typischen Verdunstungsemissionssystemen, die während des Normalbetriebs an die Atmosphäre entlüftet sind, ist das Verdunstungsemissionssystem 10 durch das DCV 24 zu der Atmosphäre geschlossen. Das FTVPS 30 ist an der abgedichteten Seite des DCV 24 angeordnet, jedoch ist es unerwünscht, das DCV 24 zu öffnen, wenn der Benzinmotor 37 nicht betrieben wird. Das Öffnen des DCV 24 ohne Betrieb des Motors erlaubt ein Entweichen von Kohlenwasserstoffdämpfen.
In dem abgedichteten System 10 variiert der Druck in dem Kraftstoffsystem von negativ zu positiv während des normalen Betriebs und während das Fahrzeug mit abgeschaltetem Motor geparkt ist. Es existiert ein Nicht-Betriebszustand, bei dem der Druck in dem System vorhersagbar Null ist. Aufgrund dessen kann der Kraftstofftank-Dampfdrucksensor 30 bei einer Druckablesung im Bereich hängen bleiben, wobei es in diesem Fall unmöglich ist, den Zustand zu diagnostizieren. Es ist ein zuverlässiger Weg erforderlich, um zu bestätigen, dass der Kraftstofftank-Dampfdrucksensor 30 korrekt arbeitet und den tatsächlichen Druck in dem Kraftstofftank 12 liest.
Um zuverlässig sicherzustellen, dass der Kraftstofftank-Dampfdrucksensor 30 korrekt arbeitet, während der Motor nicht betrieben wird, wird die Pumpe 44 in dem ELCM 20 verwendet, um Unterdruck zu erzeugen, der an den Atmosphärenreferenzdurchlass 32 des Kraftstofftank-Dampfdrucksensors 30 durch den Schlauch 72 kommuniziert wird.
Der Kraftstofftank-Dampfdrucksensor 30 ist dazu bestimmt, die Druckdifferenz zwischen dem abgedichteten System 10 und der Atmosphäre zu lesen. Bei dem gezeigten Beispiel ist der Dampfdrucksensor 30 direkt an dem Kohlenstoffkanister 26 befestigt. Der Schnorchelschlauch 72 verbindet den Atmosphärenreferenzdurchlass 32 an dem Kraftstofftank-Dampfdrucksensor mit dem Durchgang 56 zwischen dem DCV 24 und dem ELCM 20 mit dem Gebrauch eines T-Anschlussstücks 74. Die Pumpe 44 in dem ELCM 20 erzeugt einen Unterdruck, der an dem Atmosphärenreferenzdurchlass 32 an den Kraftstofftank-Dampfdrucksensor 30 durch den Schlauch 72 angelegt wird.
Die Pumpe 44 kann eine Druckdifferenz von bis zu 4 kPa zwischen dem abgedichteten System 10 und der Atmosphäre erzeugen, was ausreichend groß ist, um eine Änderung des Ausgangs des Kraftstofftank-Dampfdrucksensors 30 zu bewirken. Die Änderung des Ausgangs des Kraftstofftank-Dampfdrucksensors 30 kann dazu verwendet werden, zu bestätigen, dass der Sensor richtig arbeitet. Der Drucksensor 42 in dem ELCM 20 erzeugt ein Signal, das einen Absolutdruck repräsentiert, der bei einer Rationalitätsprüfung verwendet wird, um zu bestätigen, dass sich der Ausgang des Kraftstofftank-Dampfdrucksensors 30 um den korrekten Betrag geändert hat, wenn ein Unterdruck in dem System durch die Pumpe 44 erzeugt wird.
Unter normalen Betriebsbedingungen beeinträchtigt der Luftreferenzdurchlassschlauch 72 den Ausgang des Kraftstofftank-Dampfdrucksensors 30 nicht, da der Luftreferenzdurchlass 32 offen zu der Atmosphäre ist. Der Luftreferenzdurchlass 32 ist vor einem Spritzen von Wasser geschützt. Das System sieht eine zuverlässige Prüfung des Betriebs des Kraftstofftankdrucksensors 30 ohne Öffnen des DCV 24 vor.
Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf diesem Gebiet verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie durch die folgenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Fahrzeugkraftstoffemissionssystem, umfassend: einen Kraftstofftank; einen Tankdrucksensor, der eine Druckdifferenz zwischen dem Tank und einem mit der Atmosphäre kommunizierenden Durchlass angibt; eine Pumpe zur selektiven Erzeugung eines Unterdrucks in dem Tank; und einen Durchgang, der die Pumpe und den Drucksensor außerhalb des Systems verbindet.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Kohlenstoffkanister, der mit dem Tank kommuniziert, wobei der Tankdrucksensor und der Durchlass mit dem Tank durch den Kanister kommunizieren.
System nach Anspruch 1, ferner mit einem normalerweise geschlossenen Tagesssteuerventil zum Öffnen und Schließen einer Kommunikation zwischen dem System und dem atmosphärischen Druck außerhalb des Systems.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Kohlenstoffkanister, der mit dem Tank kommuniziert; und ein normalerweise geschlossenes Tagessteuerventil, das mit der Pumpe und dem Kanister verbunden ist, wobei der Durchgang das Tagessteuerventil umgeht.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen zweiten Drucksensor, der eine Größe eines Unterdrucks, der durch die Pumpe zwischen dem Durchlass und der Pumpe erzeugt wird, angibt.
Fahrzeugkraftstoffemissionssystem, umfassend: einen Kraftstofftank; einen Tankdrucksensor, der eine Druckdifferenz zwischen dem Tank und einem mit der Atmosphäre kommunizierenden Durchlass angibt; einen ersten Dampfströmungspfad, der den Tank und den Tankdrucksensor verbindet; eine Pumpe zum selektiven Erzeugen eines Unterdrucks in dem Tank; einen zweiten Dampfströmungspfad, der den Tank und die Pumpe verbindet; einen Durchgang, der die Pumpe und einen Luftreferenzdurchlass des Dampfdrucksensors außerhalb des Systems verbindet.
System nach Anspruch 6, ferner umfassend: einen Kohlenstoffkanister, der in dem ersten Dampfströmungspfad angeordnet ist und mit dem Tank kommuniziert, wobei der Tankdrucksensor und der Durchlass mit dem Tank und dem Kanister durch den ersten Dampfströmungspfad kommunizieren.
System nach Anspruch 6, ferner mit einem normalerweise geschlossenen Tagessteuerventil zum Öffnen und Schließen einer Kommunikation zwischen dem System und atmosphärischem Druck außerhalb des Systems.
Verfahren zum Prüfen eines Betriebs eines abgedichteten Kraftstoffemissionssystems für ein Fahrzeug, umfassend die Schritte, dass: (a) ein Kraftstofftankdrucksensor verwendet wird, der eine Größe eines Drucks in dem Kraftstofftank angibt; (b) eine Pumpe verwendet wird, um einen Unterdruck in dem System zu erzeugen; (c) der Unterdruck an einen Durchlass kommuniziert wird, der mit einem Referenzdurchlass eines Kraftstofftank-Dampfdrucksensors kommuniziert; und (d) ein korrekter Betrieb des Kraftstofftankdrucksensors durch Vergleich einer Druckänderung, die durch den Kraftstofftank-Dampfdrucksensor aufgrund des Unterdrucks angegeben wird, mit einer Druckänderung aufgrund des Unterdrucks, der durch den Kraftstofftankdrucksensor angegeben wird, geprüft wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das System abgedichtet bleibt, während das Verfahren ausgeführt wird, indem ein Spülventil geschlossen gehalten wird und ein geschlossenes Tagesteuerventil beibehalten wird, das parallel zu dem Spülventil angeordnet ist, das eine Kommunikation zwischen dem System und der Atmosphäre außerhalb des Systems öffnet und schließt.