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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tankentlüftungsanlage mit einem Adsorptionsfilter und einer Fördereinrichtung, welche wenigstens eine Pumpe umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Diagnose einer Tankentlüftungsanlage, ein Computerprogramm, das jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
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Stand der Technik
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In einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs verdampfen in Abhängigkeit von den im Kraftstofftank herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen sowie einer Zusammensetzung des Kraftstoffs flüchtige Substanzen, im Wesentlichen Kohlenwasserstoffe. Aus Gründen des Umweltschutzes und der Sicherheit müssen diese Substanzen aufgefangen und dem Motor zur Verbrennung zugeführt werden. Hierfür werden die flüchtigen Substanzen in der Regel mittels eines Aktivkohlefilters adsorbiert und zwischengespeichert. Zur Regenerierung des Aktivkohlefilters werden die Substanzen mittels eines Fluidstroms abgesaugt und einem dem Verbrennungsmotor vorgeordneten Saugrohr zur Verbrennung zugeführt. Das Absaugen geschieht dabei mittels Unterdruck, der sich im Saugrohr aufgrund einer Drosselung des Motors einstellt.
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Aus der
DE 10 2011 086 946 A1 ist ein Entlüftungssystem für einen Kraftstofftank bekannt. Bei dem in diesem Dokument beschriebenen Entlüftungssystem für einen Kraftstofftank mit einem Sorptionsfilter zum temporären Speichern von verdampfendem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank und einer fluidleitend zwischen dem Sorptionsfilter und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors angeordneten Fördereinrichtung ist der Verbrennungsmotor ein Turbomotor mit einer Turbolader-Einheit und einer Drosseleinrichtung im Luftzuführsystem. Der Sorptionsfilter ist mittels einer ersten Leitung an einer der Turbolader-Einheit vorgelagerten ersten Einleitstelle und mittels einer zweiten Leitung an einer Drosseleinrichtung nachgelagerten zweiten Einleitstelle mit dem Luftzuführsystem fluidleitend verbunden. In der zweiten Leitung ist ein Tankentlüftungsventil angeordnet und die erste Leitung zweigt von der zweiten Leitung in Strömungsrichtung zur zweiten Einleitstelle vor dem Tankentlüftungsventil ab. Die Fördereinrichtung ist mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor angetrieben.
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Aus der
DE 100 06 185 C1 ist ein Verfahren zur Dichtigkeitsprüfung einer Tankanlage eines Fahrzeugs bekannt, bei dem die Tankanlage mit einem Druck beaufschlagt wird und aus einem Verlauf des Drucks auf einen Zustand der Tankanlage geschlossen wird.
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Aus der
DE 10 2010 064 239 A1 ist ein Entlüftungssystem für einen Kraftstofftank bekannt, das eine Pumpe umfasst, die Kraftstoffdämpfe aus einem Filter in einen Verbrennungsmotor befördern kann und außerdem zum Aufbau eines Drucks in dem Kraftstofftank geeignet ist.
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Aus der
DE 10 2010 012 913 A1 ist eine Diagnoseeinrichtung zur Erkennung einer fehlerhaft montierten Entlüftungsleitung bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Kern der Erfindung ist eine Tankentlüftungsanlage mit einem Adsorptionsfilter und einer Fördereinrichtung, welche fluidleitend zwischen dem Adsorptionsfilter und einem Luftzuführsystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist und mindestens eine Pumpe umfasst. Des Weiteren befindet sich in einer von der wenigstens einen Pumpe zum Luftzuführsystem führenden Leitung eine Drosselstelle und parallel zu der Drosselstelle ist wenigstens eine Bypass-Leitung definierten Querschnitts angeordnet. Bei ordnungsgemäßer Montage der von der Pumpe zum Luftzuführsystem über die Drosselstelle verlaufenden Leitung ist die Bypass-Leitung dicht verschlossen. Bei nicht ordnungsgemäßer Montage der von der Pumpe zum Luftzuführsystem über die Drosselstelle verlaufenden Leitung ist die Bypass-Leitung offen. Durch diese der Drosselstelle zugeordnete und parallel zur Drosselstelle verlaufende Bypass-Leitung kann in einfacher Weise geprüft werden, ob die von der wenigstens einen Pumpe zum Luftzuführsystem führende Leitung dicht verschlossen oder offen ist.
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Der Öffnungsquerschnitt der wenigstens einen Bypass-Leitung ist erfindungsgemäß größer als der maximale Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle. Durch diese Ausgestaltung kann sehr vorteilhaft erkannt werden, ob die Bypass-Leitung offen ist und somit ein Defekt vorliegt.
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Bei einer Ausführungsform wird die Drosselstelle durch ein Absperrventil gebildet. Auch in diesem Fall kann bei komplett geschlossenem Ventil und folglich komplett geschlossener Leitung geprüft werden, ob diese Leitung ordnungsgemäß montiert ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der Tankentlüftungsanlage wenigstens eine weitere Bypass-Leitung definierten Öffnungsquerschnitts vorgesehen. An diese weitere Bypass-Leitung kann eine weitere Leitung montiert sein, welche z.B. von einer Kurbelgehäuseentlüftung in das Luftzuführsystem mündet. Bei ordnungsgemäßer Montage der von der Pumpe zum Luftzuführsystem über die Drosselstelle verlaufenden Leitung und bei ordnungsgemäßer Montage der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung ist diese weitere Bypass-Leitung dicht verschlossen. Bei nicht ordnungsgemäßer Montage der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung ist diese weitere Bypass-Leitung offen.
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Besonders vorteilhafter Weise ist die Pumpe der Tankentlüftungsanlage unabhängig von einem Spülvorgang des Adsorptionsfilters ansteuerbar. Das bedeutet, dass nicht notwendigerweise ein Spülvorgang durchgeführt werden muss, um die Diagnose der Tankentlüftungsanlage durchzuführen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Tankentlüftungsanlage wird die Pumpe insbesondere im Nachlauf/Stopp angesteuert, so dass es nicht notwendig ist, die Diagnose der Tankentlüftungsanlage im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs durchzuführen, welches den Fahrbetrieb stören würde.
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Bevorzugter Weise ist die Ansteuerung der Pumpe an verschiedene Betriebspunkte anpassbar. Hierdurch kann die Diagnose der Tankentlüftungsanlage sehr vorteilhaft unter verschiedensten Umgebungsbedingungen durchgeführt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Schaltungseinrichtung vorgesehen, die einen Pumpenmotorstrom erfasst und den Pumpenmotorstrom mit einem vorgebbaren, sich bei offener Bypass-Leitung einstellendem Pumpenmotorstrom vergleicht. Des Weiteren wird ein Signal erzeugt, wenn der erfasste Pumpenmotorstrom den vorgegebenen Pumpenmotorstrom übersteigt. Dieses Vorgehen ist sehr vorteilhaft, da mittels des Erfassens des Pumpenmotorstroms Rückschluss auf den Druck im System gezogen werden kann, ohne dass ein Drucksensor benötigt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose einer Tankentlüftungsanlage umfasst folgende Schritte: Zu Anfang wird geprüft, ob die Pumpe aktiv ist. Danach wird geprüft, ob der Spülfluss der Pumpe innerhalb vorgebbarer Grenzen liegt. Im nächsten Schritt wird die Stromkennlinie des Pumpenmotors erfasst. Nachfolgend wird die Stromkennlinie des Pumpenmotors bewertet, indem der erfasste Pumpenstrom mit einem sich bei offener Bypass-Leitung einstellenden Pumpenstrom verglichen wird. Im letzten Schritt des Verfahrens wird ein Signal erzeugt, welches auf eine nicht ordnungsgemäß montierte Leitung (Leitung abgefallen) in der Tankentlüftungsanlage hinweist, falls der erfasste Pumpenstrom den vorgegebenen Pumpenstrom übersteigt. Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass bei diesem Verfahren z.B. auf einen Drucksensor zur Analyse des Druckverlaufs in der Tankentlüftungsanlage verzichtet werden kann.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
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Die Erfindung umfasst außerdem ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Schließlich umfasst die Erfindung auch ein elektronisches Steuergerät, in welchem als ein Teil dieses Steuerungsgeräts die Schaltungseinrichtung vorgesehen ist oder welches die Schaltungseinrichtung selbst darstellt oder welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannte Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem Adsorptionsfilter, einer Pumpe und einer Drosselstelle, welche sich in einer Leitung zwischen der Pumpe und einem Luftzuführsystem befindet,
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs,
- 3 ein Flussdiagramm, welches den Ablauf eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Diagnose der Tankentlüftungsanlage mittels einer Pumpe und einer Bypass-Leitung veranschaulicht,
- 4 schematisch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs ,
- 5 schematisch die zweite Ausführungsform aus 4 in einem Störfall, in dem die weitere Bypass-Leitung offen ist,
- 6 schematisch eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs und
- 7 schematisch die dritte Ausführungsform aus 6 in einem Störfall, in dem die weitere Bypass-Leitung offen ist.
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Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Tankentlüftungsanlage 1 nach dem Stand der Technik, welche einen Kraftstofftank 2, einen Adsorptionsfilter 3 und eine Pumpe 5 aufweist, sowie einen Motor 7 und ein Luftzuführsystem 8. Des Weiteren ist in der Fluidverbindung zwischen dem Adsorptionsfilter 2 und dem Motor 7 ein Tankentlüftungsventil 4 angeordnet. In der von der Pumpe 5 zu dem Luftzuführsystem 8 führenden Leitung befindet sich eine Drosselstelle 6, welche im vorliegenden Fall als ein Absperrventil ausgeführt ist. Zur Tankleckdiagnose wird das Absperrventil geschlossen und mittels der Pumpe 5 ein Druck im System aufgebaut. Bei einem undichten System dauert der Druckaufbau länger als bei einem dichten System. Die Pumpe 5 sowie die Drosselstelle 6 in Form des Absperrventils werden durch eine Steuereinrichtung, ein Steuergerät 20, angesteuert, wobei diese Ansteuerung bidirektional erfolgt, d.h. das Steuergerät 20 auch eine Rückmeldung von der Pumpe bzw. dem Absperrventil empfängt und auswertet.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Tankentlüftungsanlage, bei der zusätzlich parallel zu der Drosselstelle 6 eine Bypass-Leitung 9 mit einem definierten Querschnitt angeordnet ist. Diese Bypass-Leitung 9 ist so gestaltet, dass sie bei ordnungsgemäßer Montage der von der Pumpe 5 zum Luftzuführsystem 8 über die Drosselstelle 6 verlaufenden Leitung dicht verschlossen ist. Bei nicht ordnungsgemäßer Montage der von der Pumpe 5 zum Luftzuführsystem 8 über die Drosselstelle 6 verlaufenden Leitung ist die Bypass-Leitung 9 offen. Die Ansteuerung der Pumpe 5 sowie des Absperrventils 6 erfolgt wiederum durch das Steuergerät 20. Hierzu kann in dem Steuergerät 20 eine entsprechende Schaltungseinrichtung 21 vorgesehen sein. Das Steuergerät 20 kann aber auch ein Motorsteuergerät sein. Das nachfolgend beschriebene Verfahren kann als Computerprogramm in dem Steuergerät 20 implementiert sein. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert sein und in das Steuergerät 20 eingelesen werden.
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3 zeigt den Ablauf eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Diagnose der Tankentlüftungsanlage 1 anhand eines Flussdiagramms. Zu Anfang wird geprüft, Schritt 30, ob die Pumpe 5 aktiv ist. Danach wird geprüft, Schritt 31, ob der Spülfluss innerhalb vorgebbarer Grenzen liegt. Die Grenzen sind dabei durch den Stromverlauf der Pumpe 5 definiert. Dies wird untenstehend näher erläutert. In Schritt 32 wird die Stromkennlinie der Pumpe 5 erfasst, indem der Stromverlauf des Pumpenmotors gemessen wird. Die erfasste Stromkennlinie der Pumpe 5 wird bewertet, Schritt 33, indem der erfasste Pumpenmotorstrom mit einem sich bei offener Bypass-Leitung 9 einstellenden Pumpenmotorstrom verglichen wird. Somit wird aus dem gemessenen Stromverlauf auf den Druckverlauf in der Tankentlüftungsanlage 1 geschlossen. Dadurch ist ein Rückschluss auf den Zustand der Tankentlüftungsanlage 1 möglich. Im in-Ordnung-Fall ist die Bypass-Leitung 9 geschlossen und es stellt sich bei geschlossenem Absperrventil 6 und Ansteuern der Pumpe 5 ein bestimmter Druck ein, welcher einem bestimmten Strom des Pumpenmotors entspricht. Bei einer offenen Verbindung, wenn z.B. die Leitung beschädigt oder abgefallen ist, ist ein größerer Querschnitt freigegeben und somit wird auch ein anderer Stromverlauf gemessen. Sobald also über einen geänderten Stromverlauf der Pumpe 5 ein größerer freigegebener Querschnitt gemessenen wird, wird ein Leck bzw. eine defekte Leitung erkannt. In diesem Fall wird ein Signal erzeugt, Schritt 34, welches auf eine nicht ordnungsgemäß montierte Leitung in der Tankentlüftungsanlage 1 hinweist.
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer weiteren Bypass-Leitung 10, welche der Diagnose einer weiteren, in das Luftzuführsystem 8 mündenden Leitung 11 dient. Dabei befindet sich die weitere Bypass-Leitung 10 in Ansaugrichtung vor der Bypass-Leitung 9. Die weitere Leitung 11 ist mit dieser weiteren Bypass-Leitung 10 mechanisch gekoppelt. Die weitere Leitung 11 verläuft von der Kurbelgehäuseentlüftung (nicht dargestellt) zu dem Luftzuführsystem 8 und mündet in dieses. Die weitere zu diagnostizierende Komponente kann mittels der oben erläuterten Analyse des gemessenen Stromverlaufs des Pumpenmotors auch auf ihre Dichtigkeit überprüft werden, da auch hier bei einer eventuell defekten Leitung 11 wiederum ein größerer Querschnitt freigegeben ist, der sich durch einen messbar veränderten Stromverlauf der Pumpe 5 erfassen lässt. Dabei ist vorausgesetzt, dass die von der Pumpe 5 zum Luftzuführsystem 8 über die Drosselstelle 6 verlaufenden Leitung korrekt montiert ist.
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5 zeigt die zweite Ausführungsform der Erfindung aus 4 in einem Störfall, in dem die weitere Leitung 11 offen ist. Da die Leitungen 11 und 10 mechanisch gekoppelt sind, ist bei einem Störfall der weiteren Leitung 11 auch die weitere Bypass-Leitung 10 offen.
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Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist in 6 dargestellt. In diesem Fall ist die weitere Bypassleitung 10 anders ausgeführt als in 4. Die weitere Bypass-Leitung 10 stellt gewissermaßen eine Abzweigung der Bypass-Leitung 9 an deren Luftzufuhrsystem-seitigem Ende dar und endet nicht wie in 4 an dem Luftzuführsystem 8, sondern verläuft parallel zu dem Luftzuführsystem 8 und endet an der Einmündung der weiteren Leitung 11 in das Luftzuführsystem 8.
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In 7 ist die dritte Ausführungsform aus 6 in einem Störfall dargestellt. Die weitere Leitung 11 ist aufgrund eines Störfalls offen und da die weitere Leitung 11 und die weitere Bypass-Leitung 10 mechanisch miteinander verbunden sind, ist auch die weitere Bypass-Leitung 10 und damit auch die Bypass-Leitung 9 offen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose der Tankentlüftungsanlage 1 kann unabhängig von einem Spülvorgang des Adsorptionsfilters 3 durchgeführt werden. Die Pumpe 5 kann also allein zum Zweck der Durchführung der Diagnose der Tankentlüftungsanlage 1 angesteuert werden, wobei sich in der Tankentlüftungsanlage 1 ein bestimmter Druck aufbaut und dieser Druckverlauf mit Hilfe des Stromverlaufs des Spülpumpenmotors analysiert wird.
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Die Ansteuerung der Pumpe 5 kann auch im Stopp, also während das Fahrzeug angehalten wurde oder sich der Motor im Leerlauf befindet, erfolgen. Das Verfahren muss daher nicht im laufenden Betrieb des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Stattdessen wird die Diagnose während einer Zeitspanne, in der das Kraftfahrzeug z.B. an einer Ampel hält, durchgeführt.
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Es ist ferner möglich, die Pumpe 5 im Nachlauf anzusteuern, also nachdem das Kraftfahrzeug abgestellt und abgeschlossen wurde, wobei in diesem Fall die Pumpe 5 in Richtung Tank 2 fördert.
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Dadurch, dass die Diagnose der Tankentlüftungsanlage 1 unabhängig vom Motorbetriebspunkt oder Motorlauf gestaltet werden kann, ist es möglich die Ansteuerung der Pumpe 5 an verschiedene Motorbetriebspunkte anzupassen.
