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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Dichtheit eines Tanks gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Verfahren zum Überprüfen der Dichtheit eines Tanks zum Speichern eines Kraftstoffs, insbesondere eines flüssigen Kraftstoffs, für eine Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise bereits der
DE 197 09 903 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird mittels einer Pumpe Luft in den Tank gefördert. Ferner wird mittels wenigstens eines Drucksensors ein aus dem Fördern der Luft resultierender Druck in dem Tank erfasst. Der erfasste Druck wird genutzt, um die Dichtheit des Tanks zu überprüfen.
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Um die Verbrennungskraftmaschine in einem gefeuerten Betrieb zu betreiben, wird diese mit Kraftstoff, insbesondere flüssigem Kraftstoff, aus dem Tank versorgt. Ist die Verbrennungskraftmaschine über einen langen Zeitraum deaktiviert und befindet sich noch Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, in dem Tank, so kann der Kraftstoff ausgasen. Darunter ist zu verstehen, dass sich ein Gas aus dem Kraftstoff in dem Tank sammelt, wobei dieses Gas flüchtige Kraftstoffbestandteile und somit Kraftstoffdämpfe umfasst.
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Weist der Tank beispielsweise ein Leck auf, so können das Gas und somit die Kraftstoffbestandteile beziehungsweise unverbrannte Kohlenwasserstoffe über das Leck an die Umgebung gelangen, ohne dass das Gas durch einen Absorptionsfilter geführt wird. Das Verfahren dient nun dazu, ein solches Leck oder eine solche Leckage frühzeitig zu erkennen, so dass besonders früh entsprechende Gegenmaßnahmen getroffen werden können, um übermäßige Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (HC) zu vermeiden.
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Um die Dichtheit des Tanks zu überprüfen, das heißt den Tank auf Leckagen zu überprüfen, wird Luft in den Tank mittels der Pumpe gefördert. Damit ist es beispielsweise mittels des Drucksensors und des durch diesen ermittelten, in dem Tank herrschenden Druck möglich, etwaige Leckagen des Tanks zu ermitteln.
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Ferner offenbart die
DE 10 2013 216 998 A1 ein Verfahren für eine Kraftmaschine, bei welchem eine Verschlechterung des Kraftstoffsystems in Ansprechen auf eine Änderung des Kraftstoffsystemdrucks nach dem Ausüben eines Überdrucks angegeben wird, der in einer elektrisch betriebenen Vakuumpumpe erzeugt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Dichtheit des Tanks auf besonders einfache Weise präzise überprüft werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Dichtheit des Tanks auf besonders einfache und präzise Weise überprüft werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass mittels des Drucksensors ein zeitlicher Verlauf des Drucks erfasst wird. Mit anderen Worten wird ein zeitlicher Verlauf des erfassten Drucks ermittelt. Bei einem weiteren Schritt des Verfahrens wird ein Integral des Verlaufs ermittelt. Ferner wird bei dem Verfahren die Dichtheit des Tanks in Abhängigkeit von dem Integral ermittelt. Das Verfahren dient zur Realisierung eines Algorithmus, insbesondere eines Berechnungsalgorithmus, mittels welchem das Integral ermittelt werden kann. Das Verfahren und der Algorithmus, welcher beispielsweise in einem Steuergerät abläuft, dienen nun dazu, eine Vergleichsgröße zu ermitteln, anhand derer ein dichter Tank mit einem undichten Tank verglichen beziehungsweise ein dichter Tank von einem undichten Tank unterscheiden werden kann. Die zuvor genannte Vergleichsgröße ist dabei das genannte Integral, auf dessen Basis ermittelt werden kann, ob der überprüfte Tank dicht ist oder eine übermäßige Leckage aufweist.
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Unter der Ermittlung des Integrals ist die Ermittlung einer Fläche unter dem zeitlichen Verlauf des Drucks zu verstehen, so dass im Rahmen des Verfahrens eine Flächenberechnung stattfindet. Durch die Flächenberechnung kann auch ein Partialdruckausgleich nach Abstellen der Pumpe berücksichtigt werden, so dass eine Spreizung zwischen einem dichten und einem undichten Tank besonders robust unterscheidbar wird. Mit anderen Worten ist es durch die Berechung des Integrals möglich, besonders sicher zwischen einem dichten und einem undichten Tank zu unterscheiden, so dass mittels des Verfahrens besonders präzise überprüft werden kann, ob der überprüfte Tank dicht ist oder eine übermäßige Leckage aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Überprüfen der Dichtheit eines Tanks zum Speichern eines Kraftstoffs für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei mittels eines Drucksensors ein zeitlicher Verlauf eines Drucks in dem Tank erfasst, ein Integral des Verlaufs ermittelt und die Dichtheit des Tanks in Abhängigkeit von dem Integral überprüft wird.
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Die einzige Fig. zeigt ein Diagramm 10, auf dessen Abszisse 20 die Zeit insbesondere in der Einheit Sekunden aufgetragen ist. Ferner weist das Diagramm 10 eine Ordinate 22 auf, auf welcher ein Druck insbesondere in der Einheit bar aufgetragen ist. Anhand des Diagramms 10 wird im Folgenden ein Verfahren zum Überprüfen der Dichtheit eines Tanks zum Speichern eines Kraftstoffes in Form eines flüssigen Kraftstoffes für eine Verbrennungskraftmaschine erläutert. Der flüssige Kraftstoff dient dem Betreiben der Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher ein Kraftwagen antreibbar ist. Der Kraftwagen weist dabei den zuvor genannten Tank auf, welcher wenigstens einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Kraftstoffes aufweist.
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Der Tank weist beispielsweise einen Tankstutzen auf, über welchen der Tank beziehungsweise der Aufnahmeraum mit flüssigem Kraftstoff befüllt werden kann. Bei dem flüssigen Kraftstoff handelt es sich beispielsweise um Benzin oder Diesel, wobei der flüssige Kraftstoff in dem Aufnahmeraum ausgasen kann. Darunter ist zu verstehen, dass der Tank beziehungsweise der Aufnahmeraum einen Teil aufweist, in welchem der flüssige Kraftstoff nicht aufgenommen ist, wobei sich in dem Teil ein Gas aus dem flüssigen Kraftstoff sammeln kann. Dieses Gas umfasst insbesondere flüchtige Kraftstoffbestandteile aus dem flüssigen Kraftstoff, wobei die flüchtigen Kraftstoffbestandteile Kraftstoffdämpfe bilden. Um beispielsweise einen durch das aus dem Ausgasen resultierende Gas bewirkten, übermäßigen Druckanstieg in dem Tank zu vermeiden, ist wenigstens eine Entlüftungsleitung vorgesehen, über welche das Gas aus dem Tank abgeführt werden kann. Die Entlüftungsleitung ist einerseits mit dem Tank, insbesondere mit dem Aufnahmeraum, und andererseits mit dem Adsorptionsfilter beispielsweise in Form eines Aktivkohlefilters fluidisch verbunden.
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Der Aktivkohlefilter dient dazu, die Kraftstoffbestandteile aus dem Gas zu filtern, so dass das Gas nach dessen Filterung beispielsweise an die Umgebung des Tanks beziehungsweise des Kraftwagens abgelassen werden kann. Da die Kraftstoffbestandteile aus dem Gas mittels des Aktivkohlefilters gefiltert werden, können übermäßige Emissionen von verbrannten Kohlenwasserstoffen, das heißt sogenannte HC-Emissionen, vermieden werden.
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Aufgrund von etwaigen Leckagen des Tanks können die Kraftstoffbestandteile an die Umgebung aus dem Tank gelangen, ohne dass die Kraftstoffbestandteile mittels des Aktivkohlefilters gefiltert werden. Das zuvor genannte Verfahren dient nun dazu, derartige, übermäßige Leckagen des Tanks frühzeitig zu erkennen, um übermäßige HC-Emissionen vermeiden zu können.
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Bei einem ersten Schritt des Verfahrens wird mittels wenigstens einer Pumpe Luft in den Tank gefördert. Bei einem zweiten Schritt des Verfahrens wird mittels wenigstens eines Drucksensors ein aus dem Fördern der Luft resultierender Druck in dem Tank erfasst. Dabei wird wenigstens ein zeitlicher Verlauf des erfassten Drucks erfasst beziehungsweise ermittelt. In das Diagramm 10 sind Verläufe 12, 14 und 16 eingetragen, wobei diese Verläufe 12, 14 und 16 jeweilige, zeitliche Verläufe des mittels des Drucksensors erfassten Drucks sind.
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Das Verfahren wird nun im Folgenden am Beispiel des Verlaufs 16 beschrieben. Dabei ist erkennbar, dass ein Integral des Verlaufs ermittelt wird, wobei die Dichtheit des Tanks in Abhängigkeit von dem Integral überprüft wird. Bei dem Integral handelt es sich um eine Fläche ALeck unter dem Verlauf 16, wobei die Fläche ALeck bezogen auf die Ordinate 22 nach oben hin durch den Verlauf 14 und nach hin durch die Abszisse 12 begrenzt wird. Anhand des Verlaufs 16 ist erkennbar, dass mittels des Drucksensors eine Druckabfallmessung durchgeführt wird. Im Rahmen dieser Druckabfallmessung entsteht der Verlauf 16, welcher ein Druckverlauf und auf einem Zeitstrahl in Form der Abszisse 12 aufgetragen ist. Bei Überprüfung der Dichtheit wird das Integral beziehungsweise die Fläche ALeck unterhalb des Verlaufs 16 berechnet, wobei der Verlauf 16 auch als Druckverlauf oder Druckkurve bezeichnet wird. Ein Startpunkt für die Berechnung des Integrals beziehungsweise der Fläche ALeck ist ein Zeitpunkt tpeak, zu welchem mittels des Drucksensors im Rahmen der Druckabfallmessung der höchste Druck in dem Tank erfasst wird. Ein Endpunkt für die Berechnung des Fläche ALeck ist ein Zeitpunkt tmax, zu welchem beispielsweise das Erfassen den Drucks endet. Eine Zeitspanne zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt, das heißt zwischen tpeak und tmax beträgt beispielsweise drei Minuten.
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Im Rahmen des Verfahrens werden mittels des Drucksensors zu jeweiligen Zeitpunkten jeweilige Werte des Drucks erfasst. Diese Zeitpunkte sind dabei um jeweilige Zeitintervalle voneinander beabstandet. Dies bedeutet, dass zwischen jeweils zwei Zeitpunkten, zu denen jeweils ein Wert des Drucks mittels des Drucksensors erfasst wird, ein Zeitintervall liegt. Dieses Zeitintervall beträgt vorliegend beispielsweise 2,5 Millisekunden (ms) und wird in der Fig. mit tmess bezeichnet, wobei vorliegend eine Messfrequenz von 400 Hertz (Hz) vorgesehen ist. Der Drucksensor ist mit einer Recheneinrichtung in Form eines Steuergeräts elektrisch verbunden und stellt ein die erfassten Werte des Drucks charakterisierendes Signal bereit, welches an das Steuergerät übermittelt und von dem Steuergerät empfangen wird.
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Vorliegend misst das Steuergerät über den Drucksensor zum Beispiel mit einer Messfrequenz von 400 Hz, was bedeutet, dass vorliegend alle 2,5 Millisekunden (ms) ein Wert des Drucks ermittelt wird. Dieser Wert des Drucks wird auch als Messwert bezeichnet. In der Fig. ist ferner eine Zeitspanne tpump gezeigt, wobei diese Zeitspanne tpump von einem Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt tpeak reicht. Während der Zeitspanne tpump wird mittels der Pumpe Luft in den Tank gefördert, wobei die Pumpe beispielsweise zum Zeitpunkt tpeak abgeschaltet wird. Das Integral beziehungsweise die Fläche ALeck wird nun derart ermittelt, dass der jeweilige Messwert mit dem jeweiligen Zeitintervall tmess multipliziert wird, wobei jeweilige Ergebnisse der Multiplikationen aufsummiert werden. Vorliegend sind die Zeitintervalle tmess gleich. Durch Multiplikation des Zeitintervalls tmess, welches auch als Messzeitintervall bezeichnet wird, mit dem jeweils gemessenen Druckwert wird eine jeweilige Rechteckfläche 18 berechnet. Je Druckwert, welcher zur Berechnung der Fläche ALeck genutzt wird, wird somit eine Rechteckfläche 18 berechnet. Um schließlich die Fläche ALeck zu berechnen, werden die zwischen tpeak und tmax liegenden Recheckflächen 18 aufsummiert, woraus eine Gesamtfläche in Form der Fläche ALeck resultiert.
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Zu Beginn dieser Messung wird über eine Ausgasungsmessung eine Korrekturfläche AAusgasung berechnet, um das Verhalten von in dem Tank ausgasendem Kraftstoff zu berücksichtigen. Dabei ist beispielsweise vorgesehen, dass zeitlich vor dem Fördern der Luft in dem Tank wenigstens ein weiterer zeitlicher Verlauf eines in dem Tank herrschenden Drucks ermittelt wird, wobei dieser weitere zeitliche Verlauf aus dem Ausgasen des Kraftstoffes in dem Tank resultiert. Wie im Folgenden noch genau erläutert wird, wird die Dichtheit des Tanks in Abhängigkeit von dem weiteren zeitlichen Verlauf überprüft. Dabei wird ein weiteres Integral des weiteren zeitlichen Verlaufs ermittelt, wobei das erste Integral, das heißt die Fläche ALeck um das weitere Integral korrigiert wird. Bei diesem weiteren Integral handelt es sich um die Korrekturfläche AAusgasung, welche die Fläche zwischen dem weiteren zeitlichen Verlauf und der Abszisse 12 ist. Der weitere zeitliche Verlauf ist ein linearer Druckanstieg, so dass zur Vereinfachung die Korrekturfläche AAusgasung als Dreiecksfläche berechnet werden kann.
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Diese Dreiecksfläche wird aus Ausgasungsmesszeit und maximalem Druckwert am Ende der Ausgasungsmesszeit berechnet. Die Dreiecksfläche wird dann beispielsweise mittels Strahlensatz auf die Messzeit der Leckagemessung, das heißt auf die Zeitspanne zwischen tpeak und tmax extrapoliert. Die Korrekturfläche ist somit eine Ausgasungsfläche, welche von der Fläche ALeck, welche auch als Leckfläche bezeichnet wird, abgezogen wird. Hieraus resultiert ein Ergebnis, das beispielsweise mit einem füllstandsabhängigen Kennfeld verglichen werden kann, um dadurch die Dichtheit des Tanks auf besonders einfache und präzise Weise zu überprüfen. Die Fig. zeigt ferner Formeln zur Berechnung der Fläche ALeck und der Korrekturfläche AAusgasung. Dabei wird die Ausgasungsmesszeit mit tevap bezeichnet, während welcher beispielsweise der weitere Verlauf erfasst wird.
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Die Verläufe 12 veranschaulichen dabei einen Zustand, in welchem der Tank dicht ist beziehungsweise eine hinreichende Dichtheit aufweist. Im Gegensatz dazu veranschaulichen die Verläufe 14 und 16 einen Zustand, in welchem der Tank undicht ist beziehungsweise eine unzureichende Dichtheit aufweist. Anhand der Verläufe 12, 14 und 16 ist erkennbar, dass es zu einem übermäßig schnellen Abfall des Drucks kommt, wenn der Tank undicht ist. Eine solche Undichtigkeit kann einfach und präzise in Abhängigkeit von der Fläche ALeck erfasst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Diagramm
- 12
- Verläufe
- 14
- Verläufe
- 16
- Verlauf
- 18
- Rechteckfläche
- 20
- Abszisse
- 22
- Ordinate
- ALeck
- Fläche
- AAusgasung
- Korrekturfläche
- tevap
- Ausgasungsmesszeit
- t0
- Zeitpunkt
- tpump
- Zeitspanne
- tpeak
- Zeitpunkt
- tmax
- Zeitpunkt
- tmess
- Zeitintervall
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19709903 A1 [0002]
- DE 102013216998 A1 [0006]
