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Die vorliegende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Ablassen eines Kraftstoffsystem-Vakuumüberschusses in einem Fahrzeug wie einem Hybridfahrzeug.
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Fahrzeuge können mit Verdunstungsemissionssteuersystemen zum Reduzieren der Freisetzung von Kraftstoffdämpfen in die Atmosphäre ausgestattet sein. Zum Beispiel können verdampfte Kohlenwasserstoffe (HC) aus einem Kraftstofftank in einem Kraftstoffdampfbehälter mit einem Adsorptionsmittel, das die Kraftstoffdämpfe adsorbiert und speichert, gespeichert werden. Zu einem späteren Zeitpunkt, wenn der Motor läuft, ermöglicht das Verdunstungsemissionssteuersystem, dass die Kraftstoffdämpfe zur Verwendung als Kraftstoff in den Motoreinlasskrümmer entlüftet werden.
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Unter bestimmten Bedingungen kann sich ein Vakuumüberschuss in dem Verdunstungsemissionssteuersystem aufbauen. Zum Beispiel kann aufgrund der Beschädigung eines Behälterspülmagneten oder eines Behälterentlüftungsmagneten oder aufgrund von Beeinträchtigungen in der Frischluftleitung des Systems der Kraftstofftank-Vakuumpegel zu hoch werden und den Kraftstofftank möglicherweise beschädigen. Wenngleich Verdunstungsemissionssteuersysteme Maschinenausrüstungsteile wie Kraftstofftankdeckel aufweisen können, um einen Vakuumüberschuss abzulassen, kann es Bedingungen geben, unter denen der Ablass aufgrund eines Versagens der Maschinenausrüstung nicht bereitgestellt wird. Gleichermaßen kann es Bedingungen geben, unter denen Abhilfemaßnahmen, die zur Behebung des Vakuumüberschusses ergriffen werden, nicht den gewünschten Ablasspegel bereitstellen. Wenn zum Beispiel der Vakuumüberschuss aufgrund eines im offenen Zustand blockierten Behälterspülventils auftritt, kann der Befehl des Schließens des Spülventils die Vakuumzufuhr aus dem Einlasskrümmer des Motors möglicherweise nicht stoppen. Folglich kann der Kraftstofftank-Vakuumpegel auf gefährliche Werte weiter ansteigen. Neben teuren Kraftstofftankreparaturen und einer erhöhten MIL-Garantie kann dies auch zu einer erhöhten Bedienerunzufriedenheit führen.
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Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass Kraftstofftankschäden verringert werden können, wenn das eingeschlossene Vakuum entlüftet werden kann, sobald ein erhöhter Vakuumpegel festgestellt wird. In einem Beispiel kann dies durch ein Verfahren für ein Kraftstoffsystem, das mit einem Motor gekoppelt ist, erzielt werden, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: als Reaktion auf einen Kraftstofftank-Vakuumpegel, Öffnen eines Behälterspülventils, um einen Kraftstofftank-Vakuumüberschuss in einen Motoreinlasskrümmer abzuleiten, während der Motor nicht verbrennt, wobei eine Zeitsteuerung des Öffnens auf Motorbetriebsbedingungen basiert. Auf diese Weise können Kraftstofftank-Vakuumpegel in zuverlässiger Weise auf sicherere Werte verringert werden.
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In einem Beispiel kann ein Kraftstofftankvakuum während Motorlaufbedingungen überwacht werden. Als Reaktion auf einen Anstieg der Kraftstofftank-Vakuumpegel (z. B. darauf, dass das Kraftstofftankvakuum höher als ein Schwellenwert und/oder eine Anstiegsrate des Kraftstofftank-Vakuumpegels höher als eine Schwellenrate ist), kann ermittelt werden, dass das Kraftstofftankvakuum entlüftet werden muss, um potenzielle Kraftstofftankschäden zu verringern. Zum Ablassen des Vakuumüberschusses kann ein Behälterspülventil geöffnet werden, sodass das Vakuum an den Motoreinlasskrümmer abgeleitet werden kann. Eine Öffnungszeitsteuerung des Behälterspülventils kann basierend auf Motorbetriebsbedingungen geöffnet werden. Zum Beispiel kann in Ausführungsformen, in denen das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, das Behälterspülventil geöffnet werden, nachdem das Fahrzeug von einem Motormodus in einen Batteriebetriebsmodus umgeschaltet wurde. Als weiteres Beispiel kann das Ventil geöffnet werden, nachdem das Fahrzeug einen Leerlaufstatus erreicht hat, wenn der Motor nicht läuft (z. B. einen Leerlauf-Stopp). Als Alternative kann das Kraftstofftankvakuum an einen Verbrennungsmotor opportunistisch entlüftet werden, wenn die Spüllufteinlassdrücke näher bei atmosphärischen Druckpegeln liegen als der Kraftstofftank. Außerdem können Drosselklappen- und Kraftstoffeinstellungen gleichzeitig verwendet werden, damit eine Fahrerdrehmomentanforderung erfüllt werden kann, während das Vakuum entlüftet wird.
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Auf diese Weise kann durch Überwachen von Veränderungen des Vakuumpegels eines isolierten Kraftstofftanks der Kraftstofftank-Vakuumaufbau erfasst und behoben werden, bevor eine Beschädigung des Kraftstofftanks eintritt. Durch Entlüften des Vakuumüberschusses an den Motor, während der Motor nicht verbrennt, werden Fehler im Luft-Kraftstoff-Verhältnis vermieden. Als Alternative werden durch selektives Entlüften eines Vakuumüberschusses an den Einlass, während der Motor verbrennt und wenn die Spüllufteinlassdrücke näher bei Atmosphärendruck liegen als der Kraftstofftank, Fehler im Luft-Kraftstoff-Verhältnis verringert. Durch rasches und zuverlässiges Beheben des Kraftstofftank-Vakuumüberschusses kann eine Kraftstofftankbeschädigung verringert und die Kraftstoffsystemintegrität besser aufrechterhalten werden.
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Man wird verstehen, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten bereitzustellen, die in der folgenden ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Es sollen keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstandes identifiziert werden, dessen Schutzumfang in den Ansprüchen definiert ist, die der ausführlichen Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die mögliche Nachteile, die oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung erwähnt sind, beseitigen.
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Es zeigen:
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1 eine schematisch Darstellung eines Fahrzeugkraftstoffsystems;
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2 bis 4 Flussdiagramme auf hoher Ebene von beispielhaften Routinen, die zum Entlüften eines Kraftstofftank-Vakuumüberschusses an einen Motoreinlasskrümmer implementiert werden können;
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5 einen beispielhaften Behälterspülventilbetrieb gemäß der vorliegenden Offenbarung, der ausgeführt werden kann, um einen Kraftstofftank-Vakuumüberschuss abzulassen.
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Verfahren und Systeme zum Entlüften eines Vakuums aus einem Kraftstoffsystem, das mit einem Fahrzeugmotor gekoppelt ist, wie dem Kraftstoffsystem aus 1, werden bereitgestellt. Eine Steuerung kann zum Ausführen einer Steuerroutine wie den Beispielroutinen aus 2 bis 3 konfiguriert sein, ein Behälterspülventil zu öffnen und einen Kraftstofftank-Vakuumüberschuss an einen Motoreinlasskrümmer abzulassen, während ein Motor nicht verbrennt. Als Alternative kann die Steuerung zum Ausführen einer Steuerroutine wie der Beispielroutine aus 4 konfiguriert sein, ein Behälterspülventil zu öffnen und einen Kraftstofftank-Vakuumüberschuss an einen Motoreinlasskrümmer abzulassen, wenn das Einlasskrümmervakuum niedriger als das Kraftstofftankvakuum ist, und während der Motor verbrennt. Kraftstoff- und/oder Drosselklappeneinstellungen können vorgenommen werden, während das Vakuum an den Verbrennungsmotor abgeleitet wird, wie in 5 dargestellt, um Fehler im Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verringern. Auf diese Weise kann eine Kraftstofftankbeschädigung aufgrund eines übermäßigen Vakuumaufbaus vermieden werden.
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1 stellt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 6 dar. In einem Beispiel ist das Fahrzeugsystem 6, wie dargestellt, ein Hybridelektrofahrzeugsystem, das Antriebskraft aus dem Motorsystem 8 und/oder einer bordeigenen Energiespeichervorrichtung (nicht dargestellt) wie einem Batteriesystem gewinnen kann. Eine Energieumwandlungsvorrichtung wie ein Generator (nicht dargestellt) kann betrieben werden, um Energie aus der Fahrzeugbewegung und/oder dem Motorbetrieb zu absorbieren und danach die absorbierte Energie in eine Energieform umzuwandeln, die zur Speicherung in der Energiespeichervorrichtung geeignet ist. In alternativen Beispielen kann das Fahrzeugsystem 6 ein Nicht-Hybridfahrzeugsystem wie ein herkömmliches Fahrzeugsystem mit Verbrennungsmotor sein.
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Das Motorsystem 8 kann einen Motor 10 mit mehreren Zylindern 30 aufweisen. Der Motor 10 weist einen Motoreinlass 23 und einen Motorauslass 25 auf. Der Motoreinlass 23 weist eine Lufteinlassdrossel 62 auf, die mit dem Motoreinlasskrümmer 44 über einen Einlasskanal 42 fluidisch gekoppelt ist. Luft kann in den Einlasskanal 42 über den Luftfilter 52 eintreten. Der Motorauslass 25 weist einen Auslasskrümmer 48 auf, der zu einem Auslasskanal 35 führt, der Abgas in die Atmosphäre ableitet. Der Motorauslass 25 kann eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen 70 aufweisen, die in einer geschlossen gekoppelten Position befestigt sind. Die eine oder die mehreren Emissionssteuervorrichtungen können einen Dreiwegekatalysator, Mager- Stickstoffabscheider, Dieselpartikelfilter, Oxidationskatalysator usw. einschließen. Man wird zu schätzen wissen, dass andere Komponenten in dem Motor enthalten sein können, wie verschiedene Ventile und Sensoren, wie hierin weiter erläutert werden wird. In einigen Ausführungsformen kann das Motorsystem 8 ein verstärktes Motorsystem sein, wobei das Motorsystem ferner eine Verstärkungsvorrichtung wie einen Turbolader (nicht dargestellt) aufweisen kann.
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Im Falle der Konfiguration als ein Hybridfahrzeugsystem kann das Fahrzeugsystem in verschiedenen Modi betrieben werden. Die verschiedenen Modi können einen Vollhybridmodus oder einen Batteriemodus einschließen, wobei das Fahrzeug nur mit Batteriestrom angetrieben wird. Die verschiedenen Modi können ferner einen Motormodus einschließen, wobei das Fahrzeug nur mit Strom aus dem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Ferner kann das Fahrzeug in einem Hilfs- oder Mildhybridmodus betrieben werden, wobei der Motor die primäre Drehmomentquelle ist und die Batterie unter spezifischen Bedingungen, wie während eines Drosselklappenöffnungsereignisses, selektiv ein Drehmoment hinzufügt. Eine Steuerung kann den Fahrzeugbetrieb zwischen den verschiedenen Betriebsmodi basierend mindestens auf Fahrzeugdrehmoment-/-Energieanforderungen und dem Ladezustand der Batterie umschalten. Wenn der Energiebedarf beispielsweise höher ist, kann der Motormodus als primäre Energiequelle und die Batterie während Energienachfragespitzen selektiv verwendet werden. Wenn im Vergleich dazu der Energiebedarf geringer ist und die Batterie ausreichend aufgeladen ist, kann das Fahrzeug im Batteriemodus betrieben werden, um den Fahrzeugkraftstoffverbrauch zu verbessern. Wenn ein Kraftstofftank-Vakuumpegel ferner, wie hierin dargelegt, erhöht ist, kann das Fahrzeug von dem Motorbetriebsmodus in den Batteriebetriebsmodus umgeschaltet werden, damit ein Kraftstofftank-Vakuumüberschuss an den Einlasskrümmer des Motors entlüftet werden kann, ohne Störungen hinsichtlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu verursachen.
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Das Motorsystem 8 ist mit einem Kraftstoffsystem 18 gekoppelt. Das Kraftstoffsystem 18 weist einen Kraftstofftank 20 auf, der mit einer Kraftstoffpumpe 21 und einem Kraftstoffdampfbehälter 22 gekoppelt ist. Der Kraftstofftank 20 nimmt Kraftstoff über eine Kraftstoffnachfüllleitung 116 auf, die als ein Durchgang zwischen dem Kraftstofftank 20 und einer Kraftstoffnachfülltür 127 an einem äußeren Fahrzeuggehäuse fungiert. Während eines Kraftstofftanknachfüllereignisses kann Kraftstoff von einer externen Quelle durch den Kraftstoffnachfülleinlass 107, der im Normalfall von einem Tankdeckel abgedeckt ist, in das Fahrzeug gepumpt werden. Während eines Kraftstoffnachfüllereignisses können ein oder mehrere Tankentlüftungsventile 106A, 106B, 108 (die nachstehend ausführlicher beschrieben werden) offen sein, damit Kraftstoffnachfülldämpfe in den Behälter 22 geleitet und dort gespeichert werden können. Ferner kann der Tankdeckel einen Kraftstofftankvakuum- oder Druckablass über beispielsweise ein Abblasventil ermöglichen. In anderen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem deckellos sein.
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Der Kraftstofftank 20 kann mehrere Kraftstoffgemische aufnehmen, einschließlich eines Kraftstoffs mit vielen verschiedenen Alkoholkonzentrationen wie verschiedene Benzin-Ethanol-Gemische, einschließlich E10, E85, Benzin usw. sowie Kombinationen davon. Ein Kraftstofffüllstandsensor 106 in dem Kraftstofftank 20 kann der Steuerung 12 eine Anzeige des Kraftstofffüllstandes („Kraftstofffüllstandeingabe“) bereitstellen. Wie dargestellt, kann der Kraftstofffüllstandsensor 106 einen Schwimmer umfassen, der mit einem variablen Widerstand verbunden ist. Alternativ können andere Typen von Kraftstofffüllstandsensoren verwendet werden.
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Die Kraftstoffpumpe 21 ist zum Druckbeaufschlagen von Kraftstoff, der an die Einspritzdüsen des Motors 10 wie zum Beispiel die Einspritzdüse 66 abgegeben wird, konfiguriert. Wenngleich nur eine einzige Einspritzdüse 66 dargestellt ist, sind weitere Einspritzdüsen für jeden Zylinder bereitgestellt. Man wird zu schätzen wissen, dass das Kraftstoffsystem 18 ein System mit einer geringeren Kraftstoffrückführung, ein Rückführkraftstoffsystem oder verschiedene andere Typen von Kraftstoffsystem sein kann.
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In einigen Ausführungsformen kann der Motor 10 zum selektiven Deaktivieren konfiguriert sein. Zum Beispiel kann der Motor 10 als Reaktion auf Leerlauf-Stopp-Bedingungen selektiv deaktivierbar sein. Dabei kann der Motor durch Deaktivieren von Zylinderkraftstoffeinspritzdüsen als Reaktion auf die Erfüllung einer oder aller Leerlauf-Stopp-Bedingungen selektiv deaktiviert werden. Dementsprechend können die Leerlauf-Stopp-Bedingungen als erfüllt betrachtet werden, wenn der Motor verbrennt, während eine Systembatterie (oder eine Energiespeichervorrichtung) ausreichend geladen ist, wenn Hilfsmotorlasten (z. B. Klimaanlageanforderungen) gering sind, Motortemperaturen (Einlasstemperatur, Katalysatortemperatur, Kühlmitteltemperatur usw.) innerhalb der ausgewählten Temperaturbereiche liegen, in denen keine weitere Regulierung erforderlich ist, und ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment oder ein angeforderter Leistungsbedarf gering genug sind. Als Reaktion auf die Erfüllung von Leerlauf-Stopp-Bedingungen kann der Motor durch die Deaktivierung von Kraftstoff und Zündfunken selektiv und automatisch deaktiviert werden. Der Motor kann dann beginnen auszulaufen. Ferner kann der Motor, wie hierin dargelegt, unter Bedingungen, unter denen das Kraftstofftankvakuum erhöht ist, aktiv heruntergezogen oder deaktiviert werden, damit das Kraftstofftankvakuum in den deaktivierten Motor entlüftet werden kann.
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Dämpfe, die in dem Kraftstofftank 20 erzeugt werden, können über eine Leitung 31 an den Kraftstoffdampfbehälter 22 geleitet werden, bevor sie an den Motoreinlass 23 ausgespült werden. Der Kraftstofftank 20 kann ein oder mehrere Entlüftungsventile zum Entlüften von täglichen Dämpfen und Kraftstoffnachfülldämpfen, die in dem Kraftstofftank erzeugt werden, an den Kraftstoffdampfbehälter 22 aufweisen. Das eine oder die mehreren Entlüftungsventile können elektronisch oder mechanisch betätigte Ventile sein und können aktive Entlüftungsventile (das heißt, Ventile mit beweglichen Teilen, die von einer Steuerung geöffnet oder geschlossen werden) oder passive Ventile sein (das heißt, Ventile ohne bewegliche Teile, die basierend auf einem Tankfüllstand passiv geöffnet oder geschlossen werden). In dem dargestellten Beispiel weist der Kraftstofftank 20 Gasentlüftungsventile (GVV) 106A, 106B an beiden Enden des Kraftstofftanks 20 und ein Kraftstofffüllstand-Entlüftungsventil (FLVV) 108 auf, von denen alle passive Entlüftungsventile sind. Jedes der Entlüftungsventile 106A, 106B, 108 kann ein Rohr (nicht dargestellt) aufweisen, das auf eine unterschiedliche Tiefe in einen Dampfraum 104 des Kraftstofftanks eintaucht. Basierend auf einem Kraftstofffüllstand 102 in Bezug auf den Dampfraum 104 in dem Kraftstofftank können die Entlüftungsventile offen oder geschlossen sein. Zum Beispiel können die GGV 106A, 106B weniger tief in den Dampfraum 104 eintauchen, sodass sie im Normalfall offen sind. Dadurch können tägliche und „Laufverlust“-Dämpfe aus dem Kraftstofftank in den Behälter 22 freigesetzt werden, sodass eine übermäßige Druckbeaufschlagung des Kraftstofftanks verhindert wird. Als weiteres Beispiel kann das FLVV 108 weiter in den Dampfraum 104 eintauchen, sodass es im Normalfall offen ist. Dadurch kann eine übermäßige Befüllung des Kraftstofftanks verhindert werden. Genauer kann während einer Kraftstofftanknachfüllung während eines Anstiegs des Kraftstofffüllstandes 102 das Entlüftungsventil 108 schließen, sodass sich in der Dampfleitung 109 (die sich stromabwärts des Nachfülleinlasses 107 befindet und daran mit der Leitung 31 gekoppelt ist) sowie an einem Einfüllstutzen, der mit der Kraftstoffpumpe gekoppelt ist, Druck aufbaut. Die Druckerhöhung an dem Einfüllstutzen kann dann die Kraftstoffnachfüllpumpe auslösen, sodass der Kraftstoffnachfüllvorgang automatisch gestoppt und eine übermäßige Befüllung verhindert wird.
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Man wird zu schätzen wissen, dass, wenngleich die beschriebene Ausführungsform Entlüftungsventile 106A, 106B, 108 als passive Ventile darstellt, in alternativen Ausführungsformen eines oder mehrere von ihnen als elektronische Ventile konfiguriert sein können, die mit einer Steuerung elektronisch gekoppelt sind (z. B. über eine Verdrahtung). Dabei kann eine Steuerung ein Signal zum Öffnen oder Schließen der Entlüftungsventile betätigen. Außerdem können die Ventile eine elektronische Rückmeldung aufweisen, um der Steuerung einen offenen/geschlossenen Status mitzuteilen. Wenngleich die Verwendung von elektronischen Entlüftungsventilen mit elektronischer Rückmeldung ermöglichen können, dass die Steuerung direkt bestimmt, ob ein Entlüftungsventil offen oder geschlossen ist (z. B. um zu bestimmen, ob ein Ventil geschlossen ist, wenn es eigentlich offen gewesen sein sollte), können solche elektronischen Ventile die Kosten des Kraftstoffsystems erheblich erhöhen. Ferner kann die zum Koppeln solcher elektronischer Entlüftungsventile mit der Steuerung erforderliche Verdrahtung als eine potenzielle Entzündungsquelle im Inneren des Kraftstofftanks wirken, sodass die Feuergefahr in dem Kraftstoffsystem erhöht wird.
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Mit erneutem Bezug auf 1 wird der Kraftstoffdampfbehälter 22 mit einem geeigneten Adsorptionsmittel gefüllt, um Kraftstoffdämpfe (einschließlich verdampfter Kohlenwasserstoffe), die während Kraftstofftank-Nachfüllvorgängen erzeugt werden, sowie Tagesdämpfe vorübergehend abzuscheiden. In einem Beispiel ist das verwendete Adsorptionsmittel Aktivkohle. Wenn Spülbedingungen erfüllt sind, also wenn beispielsweise der Behälter gesättigt ist, können Dämpfe, die in dem Kraftstoffdampfbehälter 22 gespeichert sind, durch die Spülleitung 28 durch Öffnen des Behälterspülventils 112 an den Motoreinlass 23, genauer den Einlasskrümmer 44 ausgespült werden. Wenngleich ein einziger Behälter 22 dargestellt ist, wird man zu schätzen wissen, dass das Kraftstoffsystem 18 eine beliebige Anzahl von Behältern aufweisen kann.
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Der Behälter 22 weist eine Entlüftung 27 (die hierin auch als eine Frischluftleitung bezeichnet wird) auf, um Gase aus dem Behälter 22 in die Atmosphäre abzuleiten, wenn Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank 20 gespeichert oder abgeschieden werden. Die Entlüftung 27 kann auch ermöglichen, dass Frischluft in den Kraftstoffdampfbehälter 22 eingesogen wird, wenn die gespeicherten Kraftstoffdämpfe über die Spülleitung 28 und das Spülventil 112 zum Motoreinlass 23 gespült werden. Wenngleich dieses Beispiel die Entlüftung 27 in Verbindung mit frischer, unerwärmter Luft darstellt, können auch verschiedene Modifikationen verwendet werden. Die Entlüftung 27 kann ein Behälterentlüftungsventil 114 aufweisen, um eine Luft- und Dampfströmung zwischen dem Behälter 22 und der Atmosphäre einzustellen. Das Behälterentlüftungsventil kann auch für Diagnoseroutinen verwendet werden. Falls vorhanden, kann das Entlüftungsventil während Kraftstoffdampfspeichervorgängen (zum Beispiel während der Kraftstofftanknachfüllung und bei nicht laufendem Motor) auch geöffnet werden, sodass Luft, die aus Kraftstoffdampf gestrippt wurde, nachdem sie durch den Behälter geleitet wurde, in die Atmosphäre ausgestoßen werden kann. Gleichermaßen kann während Spülvorgängen (zum Beispiel während der Behälterregeneration und bei laufendem Motor) das Entlüftungsventil geöffnet werden, damit ein frischer Luftstrom die in dem Behälter gespeicherten Kraftstoffdämpfe strippen kann. Durch Schließen des Behälterentlüftungsventils 114 kann der Kraftstofftank von der Atmosphäre isoliert werden.
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Daher kann das Hybridfahrzeugsystem 6 reduzierte Motorbetriebszeiten aufweisen, wenn das Fahrzeug unter bestimmten Bedingungen von dem Motorsystem 8 und unter anderen Bedingungen von der Energiespeichervorrichtung angetrieben wird. Wenngleich die reduzierten Motorbetriebszeiten die Kohlenstoffdioxidemissionen insgesamt aus dem Fahrzeug reduzieren, können sie auch zu einer unzureichenden Spülung von Kraftstoffdämpfen aus dem Emissionssteuersystem des Fahrzeugs führen. Um dieses Problem in Angriff zu nehmen, kann in einigen Ausführungsformen wahlweise ein Kraftstofftankabsperrventil (nicht dargestellt) in der Leitung 31 vorhanden sein, sodass der Kraftstofftank 20 mit dem Behälter 22 über das Absperrventil gekoppelt ist. Falls vorhanden, kann das Absperrventil während des Motorbetriebs geschlossen gehalten werden, um die Menge von Tagesdämpfen einzuschränken, die von dem Kraftstofftank 20 zu dem Behälter 22 geleitet werden. Während Kraftstoffnachfüllvorgängen und ausgewählten Spülbedingungen kann das Absperrventil zeitweise geöffnet werden, um Kraftstoffdämpfe aus dem Kraftstofftank 20 zu dem Behälter 22 zu leiten. Durch Öffnen des Ventils unter Spülbedingungen, unter denen der Kraftstofftankdruck höher als ein Schwellenwert ist (z. B. über einer mechanischen Druckgrenze des Kraftstofftanks, über welcher der Kraftstofftank und andere Kraftstoffsystemkomponenten eine mechanische Beschädigung erleiden können), können die Kraftstoffnachfülldämpfe in den Behälter abgegeben werden und der Kraftstofftankdruck kann unter Druckgrenzen aufrechterhalten werden.
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Ein oder mehrere Drucksensoren 120 können mit dem Kraftstoffsystem 18 gekoppelt sein, um einen Kraftstoffsystemdruck zu schätzen. In einem Beispiel ist der Kraftstoffsystemdruck ein Kraftstofftankdruck, wobei der Drucksensor 120 ein Kraftstofftankdrucksensor ist, der mit dem Kraftstofftank 20 zum Schätzen eines Kraftstofftankdrucks oder -vakuumpegels gekoppelt ist. Wenngleich das dargestellte Beispiel den Drucksensor 120 zeigt, der zwischen dem Kraftstofftank und dem Behälter 22 gekoppelt ist, kann der Drucksensor in alternativen Ausführungsformen direkt mit dem Kraftstofftank 20 gekoppelt sein.
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Kraftstoffdämpfe, die beispielsweise während eines Spülvorgangs aus dem Behälter 22 entweichen, können über die Spülleitung 28 in den Motoreinlasskrümmer 44 geleitet werden. Die Strömung von Dämpfen entlang der Spülleitung 28 kann von dem Behälterspülventil 112 geregelt werden, das zwischen dem Kraftstoffdampfbehälter und dem Motoreinlass gekoppelt ist. Die Menge und die Rate der von dem Behälterspülventil freigegebenen Dämpfe können durch den Arbeitszyklus eines zugehörigen Behälterspülventilmagneten (nicht dargestellt) ermittelt werden. Der Arbeitszyklus des Behälterspülventilmagneten kann durch das Antriebsstrangsteuermodul (PCM) des Fahrzeugs wie die Steuerung 12 ermittelt werden, die auf Motorbetriebsbedingungen reagiert, einschließlich zum Beispiel Motordrehzahl/-lastbedingungen, eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, einer Behälterbeladung usw. Durch Befehlen des Schließens des Behälterspülventils kann die Steuerung das Kraftstoffdampf-Rückgewinnungssystem von dem Motoreinlass absperren. Ein optionales Behälterrückschlagventil (nicht dargestellt) kann in der Spülleitung 28 enthalten sein, um zu verhindern, dass der Einlasskrümmerdruck Gase in die entgegensetzte Richtung des Spülstroms presst. Das Rückschlagventil kann notwendig sein, wenn die Behälterspülventilsteuerung zeitlich nicht genau eingestellt ist oder das Behälterspülventil selbst durch einen hohen Einlasskrümmerdruck aufspringt. Eine Schätzung des Krümmerabsolutdrucks (MAP) kann von dem MAP-Sensor 118 erhalten werden, der an den Einlasskrümmer 44 gekoppelt ist und mit der Steuerung 12 verbunden ist. Als Alternative kann der MAP aus alternativen Motorbetriebsbedingungen wie dem Luftmassenstrom (MAF), der von einem MAF-Sensor (nicht dargestellt) gemessen wird, der an den Einlasskrümmer gekoppelt ist, abgeleitet werden.
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Das Kraftstoffsystem 18 kann von der Steuerung 12 durch selektives Einstellen der verschiedenen Ventile und Magnete in mehreren Modi betrieben werden. Zum Beispiel kann das Kraftstoffsystem in einem Kraftstoffdampfspeichermodus betrieben werden, wobei die Steuerung 12 das Behälterspülventil (CPV) 112 schließen und das Behälterentlüftungsventil 114 öffnen kann, um Kraftstoffnachfülldämpfe und Tagesdämpfe in den Behälter 22 zu leiten und gleichzeitig zu verhindern, dass Kraftstoffdämpfe in den Einlasskrümmer geleitet werden. Als weiteres Beispiel kann das Kraftstoffsystem in einem Kraftstoffnachfüllmodus (z. B. wenn eine Kraftstofftanknachfüllung von einem Fahrzeugbediener angefordert wird) betrieben werden, wobei die Steuerung 12 das Behälterentlüftungsventil 112 geschlossen halten kann, um den Druck aus dem Kraftstofftank abzulassen, bevor sie ermöglicht, dass Kraftstoff dort hinein gelassen wird. Dementsprechend geht man davon aus, dass sowohl im Kraftstoffspeicher – als auch – nachfüllmodus die Kraftstofftankentlüftungsventile 106A, 106B und 108 offen sind.
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Als wieder anderes Beispiel kann das Kraftstoffsystem in einem Behälterspülmodus (z. B. nachdem eine Emissionssteuervorrichtungs-Anspringtemperatur erreicht wurde und bei laufendem Motor) betrieben werden, wobei die Steuerung 12 das Behälterspülventil 112 und das Behälterentlüftungsventil 114 öffnen kann. Daher geht man davon aus, dass die Kraftstofftankentlüftungsventile 106A, 106B und 108 während der Behälterspülung offen sind (wenngleich in einigen Ausführungsformen eine gewisse Kombination von Ventilen geschlossen sein kann). In diesem Modus kann das Vakuum, das von dem Einlasskrümmer des laufenden Motor erzeugt wird, zum Saugen von Frischluft durch die Entlüftung 27 und durch den Kraftstoffdampfbehälter 22 verwendet werden, um die gespeicherten Kraftstoffdämpfe in den Einlasskrümmer 44 zu spülen. In diesem Modus werden die aus dem Behälter gespülten Kraftstoffdämpfe in dem Motor verbrannt. Die Spülung kann fortgesetzt werden, bis die gespeicherte Kraftstoffdampfmenge in dem Behälter unter einem Schwellenwert liegt. Während der Spülung kann die ermittelte Dampfmenge/-konzentration zum Ermitteln der Menge der Kraftstoffdämpfe verwendet werden, die in dem Behälter gespeichert sind, und danach während eines späteren Teils des Spülvorgangs (wenn der Behälter ausreichen gespült oder leer ist) kann die ermittelte Dampfmenge/-konzentration zum Schätzen eines Ladungszustands des Kraftstoffdampfbehälters verwendet werden. Zum Beispiel können ein oder mehrere Sauerstoffsensoren (nicht dargestellt) an den Behälter 22 (z. B. stromabwärts des Behälters) gekoppelt oder in dem Motoreinlass und/oder Motorauslass angeordnet sein, um eine Schätzung einer Behälterladung (das heißt, einer Menge von in dem Behälter gespeicherten Kraftstoffdämpfen) bereitzustellen. Basierend auf der Behälterladung und ferner basierend auf Motorbetriebsbedingungen wie Motordrehzahl/-lastbedingungen kann eine Spüldurchflussrate ermittelt werden.
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Wenn also eines des Behälterspülventils oder Behälterentlüftungsventils beschädigt ist (z. B. im geöffneten Zustand blockiert oder im geschlossenen Zustand blockiert) kann ein übermäßiges Vakuum in dem Kraftstofftank resultieren. Dies kann den Kraftstofftank beeinträchtigen und beschädigen, falls es nicht gelöst wird. Wenngleich verschiedene Druckbegrenzungsventile und Entlüftungsventile mit dem Kraftstoffsystem verbunden sind, um den Druckaufbau (Über- und Unterdruck) in dem Kraftstofftank zu verringern, haben die Erfinder hierin erkannt, dass es viele Bedingungen gibt, unter denen aufgrund des Versagens der Maschinenausrüstung keine angemessene Druckbegrenzung über das oder die Druckentlastungsventil(e) erzielt wird. Dementsprechend kann zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit eines durch einen Vakuumüberschuss verursachten Kraftstofftankschadens das Behälterspülventil als Reaktion auf einen Anstieg des Kraftstofftankvakuums geöffnet werden, um so den Vakuumüberschuss an den Motoreinlasskrümmer abzuleiten. Wie in 2 bis 3 angegeben, kann das Vakuum abgeleitet werden, während der Motor nicht verbrennt. Wenn das Fahrzeugsystem beispielsweise ein Hybridfahrzeugsystem ist, kann das Behälterspülventil geöffnet werden, um den Vakuumüberschuss an den Einlasskrümmer abzuleiten, nachdem das Fahrzeug von einem Motorbetriebsmodus in einen Batterie-(oder Elektro-)-betriebsmodus geschaltet wurde. Wenn der Motor als weiteres Beispiel selektiv deaktivierbar ist, kann das Behälterspülventil nach Initiieren eines Leerlauf-Stopp-Vorgangs (das heißt, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr ausläuft oder nachdem der Motor ausgelaufen ist) geöffnet werden. Durch Entlüften des Vakuumüberschusses an den Einlasskrümmer, während der Motor nicht verbrennt, werden Fehler im Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die durch die Vakuumableitung aufgetreten wären, verringert. Zum Beispiel könnte die Bedingung eines Vakuumüberschusses ein Ergebnis einer beliebigen Art von Blockade in den Kraftstoffleitungen zwischen dem Kraftstofftank durch den Behälter in die Atmosphäre sein. Die Blockade kann vorübergehend (z. B. aufgrund von Schnee oder Wasser) oder infolge von Schmutz-/Staubkontamination oder einem im geschlossenen Zustand blockierten CVV dauerhaft sein. Wenn also die Ursache des Kraftstofftank-Vakuumüberschusses ein undichtes CPV ist, wird das Kraftstofftankvakuum in dem Augenblick abgeleitet, in dem der Motor nach unten gezogen wird, ohne dass das CPV öffnen muss. Wenn jedoch das Kraftstofftankvakuum nicht abgeleitet wird, wenn der Motor nach unten gezogen wird, kann das CPV öffnen. Sogar mit einem undichten SPV kann durch Öffnen des CPV eine schnellere Ableitung des Kraftstofftankvakuums erzielt werden.
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Das Vakuum kann als Alternative an den Einlasskrümmer abgeleitet werden, während der Motor läuft, wobei gleichzeitig Luftverwirbelungen ausgeglichen werden, die durch das abgeleitete Vakuum verursacht werden. Zum Beispiel können, wie in 4 bis 5 dargestellt, gleichzeitige Drosselklappen- oder Kraftstoffeinspritzeinstellungen vorgenommen werden, um Fehler im Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verringern.
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Man wird zu schätzen wissen, dass, wenngleich die dargestellte Ausführungsform des Kraftstoffsystems 18 verschiedene Entlüftungsventile und Druckbegrenzungsventile aufweist, um den Kraftstofftankdruck zu begrenzen, und die Kombination der Druckbegrenzungsventile und des Öffnens des Behälterspülventils zur Aufrechterhaltung der Kraftstofftankdrücke verwendet wird, das Kraftstoffsystem in anderen Ausführungsformen weniger Druckbegrenzungsventile (z. B. keine Druckbegrenzungsventile) aufweisen kann und sich nur auf das Öffnen des Behälterspülventils stützen kann, wie in 2 bis 4 dargestellt, um eine Druckbegrenzung bereitzustellen.
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Das Fahrzeugsystem 6 kann ferner ein Steuersystem 14 aufweisen. Wie dargestellt, empfängt das Steuersystem 14 Informationen von mehreren Sensoren 16 (verschiedene Beispiele davon sind hierin beschrieben) und sendet Steuersignale an mehrere Aktoren 81 (verschiedene Beispiele davon sind hierin beschrieben). Zum Beispiel können die Sensoren 16 einen Abgassensor 126 (Luft-Kraftstoff-Verhältnis), der stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung angeordnet ist, einen Abgastemperatursensor 128, einen MAP-Sensor 118 und einen Abgasdrucksensor 129 aufweisen. Andere Sensoren wie zusätzliche Druck-, Temperatur, Luft-Kraftstoff-Verhältnis- und Zusammensetzungssensoren können an verschiedene Stellen in dem Fahrzeugsystem 6 gekoppelt sein. Als weiteres Beispiel können die Aktoren eine Kraftstoffeinspritzdüse 66, ein Behälterspülventil 112, ein Behälterentlüftungsventil 114 und eine Drosselklappe 62 aufweisen. Das Steuersystem 14 kann eine Steuerung 12 aufweisen. Die Steuerung kann Eingabedaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingabedaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingabedaten basierend auf Befehlen oder darin programmiertem Code in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Routinen auslösen. Beispielhafte Steuerroutinen sind hierin in Bezug auf 2 bis 4 beschrieben.
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Auf diese Weise ermöglicht das System aus 1 ein Verfahren für ein Kraftstoffsystem, das mit einem Motor gekoppelt ist, wobei als Reaktion auf einen Kraftstofftank-Vakuumpegel (z. B. als Reaktion darauf, dass ein Kraftstofftank-Vakuumpegel höher als ein Schwellenwert ist und/oder als Reaktion darauf, dass ein Anstieg des Kraftstofftank-Vakuumpegels höher als eine Schwellenrate ist) ein Behälterspülventil geöffnet wird, um einen Kraftstofftankvakuumüberschuss in einen Motoreinlasskrümmer abzuleiten. Eine Öffnungszeitsteuerung des Behälterspülventils kann auf Motorbetriebsbedingungen basieren. Wenn beispielsweise die Anzeige eines Kraftstofftank-Vakuumüberschusses empfangen wird, während sich ein Hybridfahrzeug in einem Motormodus befindet, kann das Vakuum an den Einlass abgeleitet werden, während der Motor nicht verbrennt, nachdem das Fahrzeug in einen Batteriemodus umgeschaltet wurde. Als weiteres Beispiel kann der Motor selektiv deaktiviert werden, bevor das Spülventil geöffnet wird. Als Alternative kann der Kraftstofftank-Vakuumüberschuss in den Einlasskrümmer eines Verbrennungsmotors abgeleitet werden, während gleichzeitige Kraftstoff- und/oder Lufteinstellungen zur Verringerung von Fehlern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt werden.
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In 2 ist eine beispielhafte Routine 200 zum Entlüften eines Kraftstofftank-Vakuumüberschusses an einen Motoreinlass in einem Hybridfahrzeugsystem dargestellt.
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Bei 202 können Motorbetriebsbedingungen geschätzt und/oder gemessen werden. Dazu können beispielsweise ein Fahrzeugbetriebsmodus, eine Fahreranforderung, die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Batterieladezustand, die Motordrehzahl, Umgebungsbedingungen, Motortemperatur, Kraftstofffüllstand, Kraftstofftankdruck und -temperatur, Kraftstofftank-Vakuumpegel usw. gehören. Bei 204 wird ermittelt, ob ein Kraftstofftank-Vakuumüberschuss vorhanden ist. Insbesondere kann ermittelt werden, ob der geschätzte Kraftstofftank-Vakuumpegel höher als ein Schwellenwert ist (zum Beispiel höher als 16 InH2O oder eine andere Grenze, die durch den Erfassungssensorbereich oder Systemhardwarebeschränkungen festgelegt wurde) und/oder ein Anstieg des Kraftstofftank-Vakuumpegels höher als eine Schwellenrate ist (zum Beispiel höher als 4 InH2O oder 8 InH20/s). Wenn der Kraftstofftank-Vakuumpegel oder die Anstiegsrate des Kraftstofftank-Vakuumpegels erhöht ist, kann ermittelt werden, dass ein Kraftstofftank-Vakuumüberschuss vorliegt. Falls nicht, kann die Routine beendet werden.
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Nach der Bestätigung bei 206 kann ermittelt werden, ob das Fahrzeug im Motormodus arbeitet. Zum Beispiel kann ermittelt werden, ob der Motor verbrennt und das Fahrzeug mindestens teilweise durch eine aus dem Verbrennungsmotor gewonnene Leistung angetrieben wird. Falls ja, dann beinhaltet die Routine bei 208 das Umschalten des Fahrzeugs aus dem Motormodus in einen Batteriebetriebsmodus. Das heißt, der Motor kann deaktiviert werden und das Fahrzeug kann vollständig mit Leistung aus der Systembatterie angetrieben werden. Danach beinhaltet die Routine bei 210 als Reaktion auf den erhöhten Kraftstofftank-Vakuumpegel das Öffnen eines Behälterspülventils, um den Kraftstofftank-Vakuumüberschuss in den Motoreinlasskrümmer abzuleiten. Dabei wird eine Öffnungszeitsteuerung des Behälterspülventils basierend auf einem Hybridelektrofahrzeug-Betriebsmodus derart eingestellt, dass das Vakuum an den Motoreinlasskrümmer entlüftet wird, während der Motor nicht verbrennt. Wenn also eine Anzeige empfangen wird, dass das Kraftstofftankvakuum höher als der Schwellenwert ist, während sich das Hybridelektrofahrzeug in einem Motorbetriebsmodus befindet, wird das Behälterspülventil nur nach Umschalten des Fahrzeugs aus dem Motormodus in einen Batteriebetriebsmodus geöffnet. Wie hier verwendet, beinhaltet das Öffnen des Behälterspülventils das vorübergehende Öffnen des Behälterspülventils, bis das Kraftstofftankvakuum unter dem Schwellenwert liegt. Die Steuerung kann dann das Behälterspülventil schließen und die Motorverbrennung wiederaufnehmen. Zum Beispiel kann der Motorbetriebsmodus nach dem Entlüften des Vakuumüberschusses wiederaufgenommen werden.
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Man wird zu schätzen wissen, dass, wenngleich die dargestellten Beispiele ein Umschalten des Fahrzeugbetriebsmodus von dem Motormodus in den Batteriemodus als Reaktion auf den erhöhten Kraftstofftank-Vakuumpegel nahelegen, die Steuerung in alternativen Beispielen mit dem Umschalten des Fahrzeugs in den Batteriebetriebsmodus (aufgrund von Fahrzeugbetriebsbedingungen, die nicht mit dem Kraftstofftank-Vakuumpegel in Zusammenhang stehen) warten kann und das Kraftstofftankvakuum während dieses Batteriebetriebsmodus opportunistisch entlüften kann. Während zum Beispiel der Kraftstofftank-Vakuumpegel über einem ersten, niedrigeren Schwellenwert, jedoch unter einem zweiten, höheren Schwellenwert liegt, kann die Steuerung auf den nächsten verfügbaren Batteriebetriebsmodus warten. Wenn im Vergleich dazu der Kraftstofftank-Vakuumpegel über dem zweiten Schwellenwert liegt, kann die Steuerung das Fahrzeug aus dem Motormodus in den Batteriemodus umschalten, damit das Vakuum unmittelbar entlüftet werden kann und die Wahrscheinlichkeit, dass das Kraftstofftankvakuum einen Schwellenwert überschreitet, bei dem Schäden auftreten könnten, verringert wird.
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Wenn mit erneutem Bezug auf 206 der Motormodus nicht bestätigt ist, kann bei 207 ein Batteriemodus bestätigt werden. Wenn der Batteriemodus bestätigt ist, geht die Routine direkt weiter zu 210, um das Behälterspülventil zu öffnen und das Kraftstofftankvakuum an den Motoreinlass zu entlüften.
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Auf diese Weise wird eine Öffnungszeitsteuerung des Behälterspülventils basierend auf Motorbetriebsbedingungen (hierin Fahrzeugbetriebsmodus) eingestellt, sodass ein Vakuum an einen deaktivierten Motor abgeleitet wird. Dies ermöglicht die Verringerung von Luftverwirbelungen und daraus folgenden Fehlern im Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
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In einem Beispiel ist ein Kraftstoffsystem mit einem Motor in einem Hybridelektrofahrzeug gekoppelt. Als Reaktion darauf, dass ein Kraftstofftankvakuum höher als ein Schwellenwert ist, wenn das Fahrzeug in einem Motormodus betrieben wird, kann eine Steuerung ein Behälterspülventil öffnen, um einen Kraftstofftank-Vakuumüberschuss an einen Motoreinlass abzuleiten, wenn das Fahrzeug in einem Batteriemodus betrieben wird. Hierin kann die Steuerung als Reaktion darauf, dass das Kraftstoffvakuum höher als der Schwellenwert ist, und vor dem Öffnen des Behälterspülventils, das Fahrzeug aus dem Motorbetriebsmodus in den Batteriebetriebsmodus umschalten.
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In 3 ist eine beispielhafte Routine 300 zum Entlüften eines Kraftstofftank-Vakuumüberschusses an einen Motoreinlass in einem Start-Stopp-Fahrzeugsystem dargestellt. Von daher weist das Start-Stopp-Fahrzeugsystem einen Motor auf, der als Reaktion auf Leerlauf-Stopp-Bedingungen selektiv deaktivierbar ist.
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Bei 302 können die Motorbetriebsbedingungen geschätzt und/oder gemessen werden. Dazu können beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahreranforderung, die Motordrehzahl, Umgebungsbedingungen, Motortemperatur, Kraftstofffüllstand, Kraftstofftankdruck und -temperatur, Kraftstofftank-Vakuumpegel usw. gehören. Bei 304 kann ermittelt werden, ob ein Kraftstofftank-Vakuumüberschuss vorhanden ist. Insbesondere kann ermittelt werden, ob der geschätzte Kraftstofftank-Vakuumpegel höher als ein Schwellenwert (zum Beispiel höher als 16 InH2O) und/oder ein Anstieg des Kraftstofftank-Vakuumpegels höher als eine Schwellenrate ist (zum Beispiel höher als 4 InH2O oder 8 InH20/s). Wenn der Kraftstofftank-Vakuumpegel oder die Anstiegsrate des Kraftstofftank-Vakuumpegels erhöht ist, kann ermittelt werden, dass ein Kraftstofftank-Vakuumüberschuss vorliegt. Falls nicht, kann die Routine beendet werden.
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Nach der Bestätigung bei 306 kann ermittelt werden, ob sich das Fahrzeug im Leerlauf-Stopp-Status befindet. In einem Beispiel kann sich der Motor im Leerlauf-Stopp befinden, wenn der Motor mit dem Fahrzeug im Status Schlüssel-ein selektiv deaktiviert ist. Der Motor kann als Reaktion auf Leerlauf-Stopp-Bedingungen durch Deaktivieren von Zylinderkraftstoff (durch deaktivierbare Kraftstoffeinspritzdüsen) und Zündfunken selektiv und automatisch deaktiviert werden. Daher kann der Motor automatisch (z. B. ohne Fahrereingabe) als Reaktion auf die Erfüllung einer oder mehrerer Leerlauf-Stopp-Bedingungen wie der Motorverbrennung, während eine Systembatterie (oder Energiespeichervorrichtung) ausreichend geladen ist, Hilfsmotorlasten (z. B. Klimaanlageanforderungen) niedrig sind, Motortemperaturen (Einlasstemperatur, Katalysatortemperatur, Kühlmitteltemperatur usw.) innerhalb ausgewählter Temperaturbereiche liegen, in denen keine weitere Regulierung erforderlich ist, und die Fahreranforderung gering genug ist, in einen Leerlauf-Stopp umgeschaltet werden. Wenn sich der Motor nicht im Leerlauf-Stopp befindet, dann beinhaltet die Routine bei 308 das Initiieren einer Umschaltung in Leerlauf-Stopp durch Deaktivieren von Zylinderkraftstoff und Zündfunken. Der Motor kann dann beginnen auszulaufen. Als Alternative kann die Steuerung warten, bis das Fahrzeug einen Leerlaufzustand erreicht, wenn der Motor nicht läuft.
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Danach beinhaltet die Routine bei 310 als Reaktion auf den erhöhten Kraftstofftank-Vakuumpegel das Öffnen eines Behälterspülventils, um den Kraftstofftank-Vakuumüberschuss in den Motoreinlasskrümmer abzuleiten. Hierin wird eine Öffnungszeitsteuerung des Behälterspülventils derart eingestellt, dass das Behälteröffnungsventil nur nach selektivem Deaktivieren des Motors geöffnet wird. Dies kann das Öffnen des Behälterspülventils, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr ausläuft oder während sich der Motor im Leerlauf befindet, beinhalten. Infolge der Öffnung wird das Vakuum an den Motoreinlasskrümmer entlüftet, während der Motor nicht verbrennt. Wie hier verwendet, beinhaltet das Öffnen des Behälterspülventils das vorübergehende Öffnen des Behälterspülventils, bis das Kraftstofftankvakuum unter dem Schwellenwert liegt. Die Steuerung kann dann das Behälterspülventil schließen und die Motorverbrennung wiederaufnehmen. Zum Beispiel kann der Motor nach dem Entlüften des Vakuumüberschusses gegebenenfalls neugestartet werden.
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Man wird zu schätzen wissen, dass, wenngleich das dargestellte Beispiel die Umschaltung des Motors in einen Leerlauf-Stopp als Reaktion auf den erhöhten Kraftstofftank-Vakuumpegel nahelegt, die Steuerung in alternativen Beispielen darauf warten kann, dass sich das Fahrzeug in einem Leerlaufzustand befindet, wenn der Motor nicht läuft (z. B. aufgrund der Erfüllung von Leerlauf-Stopp-Bedingungen) und das Kraftstofftankvakuum in diesem Leerlaufzustand opportunistisch entlüften kann. Während zum Beispiel der Kraftstofftank-Vakuumpegel über einem ersten, niedrigeren Schwellenwert, jedoch unter einem zweiten, höheren Schwellenwert liegt, kann die Steuerung auf den nächsten verfügbaren Leerlauf-Stopp warten. Wenn der Kraftstofftank-Vakuumpegel im Gegensatz dazu über dem zweiten Schwellenwert liegt, kann die Steuerung das Fahrzeug in einen Leerlauf-Stopp umschalten, um die sofortige Vakuumentlüftung zu bewirken. Daher wäre der Zwangsbetrieb nur dann zweckmäßig, wenn eine potenzielle Beschädigung der Maschinenausrüstung vorläge. Anderenfalls wird die Fahreranforderung immer angenommen (d. h., wenn eine Fahrzeugbeschleunigung angefordert wird).
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Wenn mit erneutem Bezug auf 306 ein Leerlauf-Stopp bestätigt wird, geht die Routine direkt weiter zu 310, um das Behälterspülventil zu öffnen und das Kraftstofftankvakuum an den Motoreinlass zu entlüften.
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Auf diese Weise wird eine Öffnungszeitsteuerung des Behälterspülventils basierend auf Motorbetriebsbedingungen (hierin selektive Deaktivierung des Motors) eingestellt, sodass ein Vakuum an einen deaktivierten Motor abgeleitet wird. Dies ermöglicht die Verringerung von Luftverwirbelungen und daraus folgenden Fehlern im Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
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In einem Beispiel ist ein Kraftstoffsystem mit einem Motor mit selektiv deaktivierbaren Kraftstoffeinspritzdüsen gekoppelt. Als Reaktion darauf, dass ein Kraftstofftankvakuum höher als ein Schwellenwert ist, während der Motor verbrennt, kann eine Steuerung den Motor selektiv deaktivieren und ein Behälterspülventil öffnen, um einen Kraftstofftank-Vakuumüberschuss nach der Deaktivierung abzuleiten. Dabei beinhaltet das selektive Deaktivieren des Motors das selektive Deaktivieren von Motorkraftstoff-Einspritzdüsen. Ferner beinhaltet das Öffnen des Behälterspülventils zum Ableiten eines Kraftstofftank-Vakuumüberschusses nach der Deaktivierung, das Öffnen des Behälterspülventils, während der Motor ohne Kraftstoffzufuhr ausläuft oder nachdem der Motor ausgelaufen ist.
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In Bezug auf 4 ist eine beispielhafte Routine 400 zum Entlüften eines Kraftstofftank-Vakuumüberschusses an einen Motoreinlass in einem Nicht-Hybridfahrzeugsystem dargestellt. Hier weist das Nicht-Hybridfahrzeugsystem einen herkömmlichen Verbrennungsmotor auf.
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Bei 402 können die Motorbetriebsbedingungen geschätzt und/oder gemessen werden. Dazu können beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Fahreranforderung, die Motordrehzahl, Umgebungsbedingungen, Motortemperatur, Kraftstofffüllstand, Kraftstofftankdruck und -temperatur, Kraftstofftank-Vakuumpegel usw. gehören. Bei 404 kann ermittelt werden, ob ein Kraftstofftank-Vakuumüberschuss vorhanden ist. Insbesondere kann ermittelt werden, ob der geschätzte Kraftstofftank-Vakuumpegel höher als ein Schwellenwert (zum Beispiel höher als 16 InH2O) und/oder ein Anstieg des Kraftstofftank-Vakuumpegels höher als eine Schwellenrate ist (zum Beispiel höher als 4 InH2O oder 8 InH20/s). Wenn der Kraftstofftank-Vakuumpegel oder die Anstiegsrate des Kraftstofftank-Vakuumpegels erhöht ist, kann ermittelt werden, dass ein Kraftstofftank-Vakuumüberschuss vorliegt. Falls nicht, kann die Routine beendet werden.
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Nach Bestätigung bei 406 kann ermittelt werden, ob das Vakuum im Einlasskrümmer (IM) geringer als das Kraftstofftankvakuum ist. Falls nicht, kann die Routine auf die nächste verfügbare Gelegenheit warten, bei der das Einlasskrümmervakuum geringer als das Kraftstofftankvakuum ist.
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Danach beinhaltet die Routine bei 408 als Reaktion auf den Anstieg des Kraftstofftankvakuums über einen Schwellenwert das Öffnen des Behälterspülventils, um den Kraftstofftank-Vakuumüberschuss in einen Motoreinlasskrümmer abzuleiten. Dabei wird das Vakuum in einen Verbrennungsmotor abgeleitet, weshalb eine Zeitsteuerung der Öffnung basierend auf einem Einlasskrümmervakuum eingestellt wird, um so Störungen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu verringern. In einem Beispiel beinhaltet das Öffnen des Behälterspülventils, nachdem das Einlasskrümmervakuum niedriger als das Kraftstofftankvakuum ist, das Öffnen des Behälterspülventils nach einer Drosselklappenöffnung, bei der eine Pedalposition um mehr als eine Schwellenmenge verlagert wird (z. B. eine aggressive Drosselklappenöffnung beim Treten auf das Gaspedal). In einigen Beispielen kann die Steuerung während des Öffnens gleichzeitige Luft- und/oder Kraftstoffeinstellungen vornehmen, damit das Motorausgabedrehmoment beibehalten werden kann, während das Vakuum entlüftet wird. Als Beispiel kann eine Steuerung während des Öffnens eine Einlassdrosselklappenposition basierend auf dem abgeleiteten Kraftstofftankvakuum (unter Aufrechterhaltung der Zylinderkraftstoffeinspritzung) derart einstellen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Motorverbrennung (z. B. bei oder um den stöchiometrischen Wert) aufrechterhalten wird. Als weiteres Beispiel kann die Steuerung während des Öffnens eine Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf dem abgeleiteten Kraftstofftankvakuum (unter Aufrechterhaltung der Einlassdrosselklappenposition) derart einstellen, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei der Motorverbrennung (z. B. bei oder um den stöchiometrischen Wert) aufrechterhalten wird. Wie hier verwendet, beinhaltet das Öffnen des Behälterspülventils das vorübergehende Öffnen des Behälterspülventils, bis das Kraftstofftankvakuum unter dem Schwellenwert liegt. Die Steuerung kann dann das Behälterspülventil schließen und die Drosselklappen- und Kraftstoffeinspritzeinstellungen wiederherstellen.
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Auf diese Weise wird eine Öffnungszeitsteuerung des Behälterspülventils basierend auf einem Einlasskrümmervakuum derart eingestellt, dass das Vakuum an den verbrennenden, deaktivierten Motor abgeleitet wird, wenn Fehler im Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringfügiger sind oder besser toleriert werden und während Drehmomentstörungen verringert werden.
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Man wird zu schätzen wissen, dass, wenn die Ursache eines Kraftstofftank-Vakuumüberschusses ein undichtes CPV ist, das Kraftstofftankvakuum in dem Augenblick abgeleitet, in dem der Motor nach unten gezogen wird, ohne dass das CPV öffnen muss. Wenn jedoch das Kraftstofftankvakuum nicht abgeleitet wird, wenn der Motor nach unten gezogen wird, kann das CPV öffnen. Sogar mit einem undichten SPV kann durch Öffnen des CPV eine schnellere Ableitung des Kraftstofftankvakuums erzielt werden.
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Eine beispielhafte Einstellung, die in einem Nicht-Hybridfahrzeugsystem vorgenommen werden kann, wird nun in Bezug auf das Beispiel aus 5 beschrieben. Genauer zeigt das Schaubild 500 die (Gas-)Pedalposition (PP) bei Darstellung 502, Drosselklappenpositionseinstellungen bei Darstellung 504, den Krümmerdruck (MAP) bei Darstellung 506, den Betrieb des Behälterspülventils (CPV) bei Darstellung 508 und die Kraftstofftank-Druckpegel bei Darstellung 510.
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Vor t1 kann der Kraftstofftankdruck (Darstellung 510) über einem Schwellenwert 509, beispielsweise bei atmosphärischen Bedingungen liegen. Zwischen t0 und t1 kann jedoch der Kraftstofftankdruck aufgrund einer Beeinträchtigung eines Ventils in dem Kraftstoffsystem oder einer Einschränkung in der Frischluftleitung des Kraftstoffsystems beginnen abzufallen. Bei t1 kann der Kraftstofftankdruck derart abfallen, dass Kraftstoff-Vakuumpegel beginnen anzusteigen, wobei ermittelt werden kann, dass eine Kraftstofftankentlüftung erforderlich ist und die Steuerung auf eine Gelegenheit zum Entlüften des Vakuumüberschusses aus dem Kraftstofftank an den Motoreinlasskrümmer wartet.
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Bei t2 kann eine aggressive Drosselklappenöffnung auftreten, wobei der Bediener das Gaspedal (Darstellung 502) zum Anfordern einer erheblichen Drehmomenterhöhung betätigen kann. Genauer kann der Bediener das Pedal auf eine Schwellenpedalposition 503 verlagern. Als Reaktion auf die erhöhte Drehmomentanforderung kann eine Einlassdrosselklappe in eine offenere Position (Schaubild 504) gebracht werden, um mehr Luft bereitzustellen, wie durch die folgende Zunahme des MAP (Schaubild 506) zu sehen ist. Eine gewisse Zeit nach t2 kann der Bediener das Pedal freigeben und die Drosselklappenöffnung kann entsprechend verringert werden. Der MAP kann ebenfalls entsprechend abnehmen.
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Allerdings kann das Einlasskrümmervakuum aufgrund der aggressiven Drosselklappenöffnung geringer sein als das Kraftstofftankvakuum, wobei Bedingungen zum Entlüften des Kraftstofftank-Vakuumüberschusses an den Motoreinlasskrümmer vorliegen können. Folglich kann die Steuerung bei t3 das Behälterspülventil (Darstellung 508) öffnen, um den Vakuumüberschuss abzulassen, woraufhin der Kraftstofftankdruck beginnen kann zu steigen. Genauer kann das CPV für eine Zeitdauer zwischen t3 und t4 geöffnet werden. Bei t4 kann das CPV als Reaktion darauf, dass der Kraftstofftank-Druckpegel über den Schwellenwert 509 ansteigt (oder die Kraftstofftank-Vakuumpegel abfallen), geschlossen werden.
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Zwischen t3 und t4 kann Luft als Reaktion auf die Vakuumentlüftung aus dem Einlasskrümmer in den Kraftstofftank gesogen werden. Zur Verringerung von Drehmomentstörungen und eventuell auftretenden Fehlern im Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann eine Öffnung der Drosselklappe zwischen t3 udn t4 vorübergehend erhöht werden, um einen Ausgleich dafür zu schaffen, dass die Luft aus dem Krümmer in den Kraftstofftank gesogen wird. Infolge der Drosselklappeneinstellung sind zwischen t3 und t4 keine MAP-Störungen zu beobachten.
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Man wird zu schätzen wissen, dass, wenngleich das dargestellte Beispiel eine Einlassdrosselklappenposition basierend auf dem abgeleiteten Kraftstofftankvakuum einstellt, während die Zylinderkraftstoffeinspritzung zur Verringerung von Fehlern im Luft-Kraftstoff-Verhältnis beibehalten wird, in alternativen Beispielen eine Zylinderkraftstoffeinspritzung basierend auf dem abgeleiteten Kraftstofftankvakuum eingestellt werden kann, während die Einlassdrosselklappenposition zur Verringerung von Fehlern im Luft-Kraftstoff-Verhältnis beibehalten wird. Man wird auch zu schätzen wissen, dass während das dargestellte Beispiel eine Tankdruckregelung als Reaktion auf eine Bedingung eines Kraftstofftank-Vakuumüberschusses zeigt, in anderen Ausführungsformen die Tanksteuerung als Reaktion auf eine Bedingung eines Kraftstofftanküberdrucks handeln kann.
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Auf diese Weise können übermäßige Kraftstofftank-Vakuumpegel, die bei laufendem Motor festgestellt werden, schnell und zuverlässig identifiziert werden. Durch Entlüften des Vakuums an den Motoreinlass können Kraftstofftank-Vakuumpegel verringert werden, bevor sie Pegel erreichen, die den Kraftstofftank beschädigen können. Durch Entlüften eines Kraftstofftank-Vakuumüberschusses an einen Motoreinlass, während der Motor nicht verbrennt, können Luftströmungsverwirbelungen verringert werden. Als Alternative kann der Vakuumüberschuss während ausgewählter Drosselklappenöffnungen opportunistisch an den Motoreinlass eines Verbrennungsmotors entlüftet werden. Durch Ableiten des Vakuums während aggressiver Drosselklappenöffnungen werden Luftströmungsverwirbelungen, die aus der Ableitung des Vakuums in den Motoreinlass resultieren, verringert werden, was zu weniger Drehmomentfehlern und weniger Fehlern im Luft-Kraftstoff-Verhältnis führt. Insgesamt können Beeinträchtigungen am Kraftstofftank verringert werden, wobei gleichzeitig die Kraftstoffsystemintegrität aufrechterhalten wird, ohne die Motorleistung zu beeinträchtigen.
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Es sei darauf verwiesen, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuerroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere verschiedene Verarbeitungsstrategien repräsentieren, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte, unterbrechungsgesteuerte, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Entsprechend können die verschiedenen dargelegten Vorgänge, Betriebsabläufe oder Funktionen in der beschriebenen Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen ausgelassen werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge der Verarbeitung für die Erfüllung der Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht unbedingt ausschlaggebend, sondern wird zwecks einer besseren Erläuterung und Beschreibung angegeben. Ein oder mehrere der dargestellten Vorgänge oder Funktionen können in Abhängigkeit der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Vorgänge einen Code, der in das computerlesbare Speichermedium in dem Motorsteuersystem programmiert werden soll, grafisch darstellen.
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Man wird zu schätzen wissen, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhaften Charakter haben und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht als einschränkend betrachtet werden dürfen, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, 4-Boxermotoren und andere Motortypen angewendet werden. Ferner können eine oder mehrere der verschiedenen Systemkonfigurationen in Kombination mit einer oder mehreren der beschriebenen Diagnoseroutinen verwendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hierin offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
