DE102015218684A1

DE102015218684A1 - Verfahren zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters einer Tankentlüftungsanlage und Tankentlüftungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Einzylinder-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015218684A1
Application number: DE102015218684.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Posselt; Andreas Rupp; Marko Lorenz; Andreas Gutscher; Andrea Krusch; Haris Hamedovic; Christian Steinbrecher
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2017-03-30
Also published as: WO2017055114A1; IT201600096256A1; CN108026850A; CN108026850B; KR20180059846A

Abstract

Ein Verfahren zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters (105) einer Tankentlüftungsanlage (101) eines Kraftfahrzeugs mit einer Einzylinder-Brennkraftmaschine (150) ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Tankentlüftungsventil (110) der Tankentlüftungsanlage (101) saugsynchron angesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters eines Kraftfahrzeugs mit einer Einzylinder-Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung eine Tankentlüftungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Einzylinder-Brennkraftmaschine umfassend einen Tank, ein Aktivkohlefilter zur Adsorption der aus dem Tank entweichenden Kohlenwasserstoffe und ein durch ein Steuergerät ansteuerbares Tankentlüftungsventil, welches in einer Entlüftungsleitung angeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, während 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.
Stand der Technik
Heutige Verbrennungskraftmaschinen weisen Tankentlüftungsanlagen auf, bei denen im Tank verdunsteter Kraftstoff in einem Aktivkohlefilter gespeichert wird. Der Aktivkohlefilter ist über ein absperrbares Tankentlüftungsventil mit dem Saugrohr des Verbrennungsmotors verbunden. Bei geöffnetem Tankentlüftungsventil wird über eine Verbindung des Aktivkohlefilters zur Umgebung Luft angesaugt, die den zwischengespeicherten Kraftstoff mitreißt und der Verbrennung zuführt. Über das Tankentlüftungsventil wird die angesaugte Gasmenge so gesteuert, dass einerseits das Aktivkohlefilter ausreichend mit Luft gespült wird und dass andererseits keine untolerierbar großen Störungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des dem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisches auftreten.
Solche Tankentlüftungsanlagen kommen auch bei Verbrennungsmotoren mit nur einem Zylinder, nachfolgend kurz als Einzylinder-Brennkraftmaschinen bezeichnet, zum Einsatz. Aufgrund des Betriebs mit nur einem Zylinder entstehen sehr hohe Druckschwankungen im Saugrohr, die Regenerierung des Aktivkohlefilters muss diese Druckschwankungen berücksichtigen und dabei muss sichergestellt sein, dass es aufgrund der Regenerierung des Aktivkohlefilters nicht zu übermäßigen Lambdaabweichungen und damit ggf. zu einer Verletzung der immer strenger werdenden Abgasgrenzwerte kommen kann.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters einer Tankentlüftungsanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Einzylinder-Brennkraftmaschine sieht vor, das Tankentlüftungsventil der Tankentlüftungsanlage saugsynchron anzusteuern.
Die saugsynchrone Ansteuerung kann dabei beispielsweise durch eine kurbelwellenwinkelabhängige Ansteuerung realisiert werden.
Der Ansteuerbeginn wird in einen Zeitpunkt gelegt, bei dem ein vorgebbarer Saugrohrdruck und damit eine definierte Druckdifferenz zum Druck im Aktivkohlefilter herrscht. Das Tankentlüftungsventil kann dabei vorzugsweise immer in einem Bereich minimalen Saugrohrdrucks, beispielsweise im Bereich eines Druckunterschwingers, der ein maximales Spülgefälle repräsentiert, geöffnet werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils so erfolgt, dass die Druckdifferenz bei jedem Zyklus annähernd während der Tankentlüftungsventil-Öffnungszeit gleich ist. Wird eine solche Anpassung/Synchronisation nicht durchgeführt, schwankt die Menge bei einer solchen Tankentlüftung von einer Verbrennung zur nächsten und erzeugt damit nicht nur Laufunruhe, sondern insbesondere auch unerwünschte Emissionen.
Dabei kann außerdem vorgesehen werden, dass das Tankentlüftungsventil zur Einstellung eines vorgebbaren Regenerierstroms mit einem vorgebbaren Tastverhältnis und mit einer vorgebbaren Ansteuerfrequenz angesteuert wird. Es erfolgt damit anders ausgedrückt, eine Anpassung des Regenerierstroms durch geeignete Verschiebung des Ansteuerbeginns und Variation der Frequenz (saugsynchron) unter Beibehaltung eines konstanten Tastverhältnisses. Die erfindungsgemäße Tankentlüftungsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Einzylinder-Brennkraftmaschine umfassend einen Tank und ein Aktivkohlefilter zur Adsorption der aus dem Tank entweichenden Kohlenwasserstoffe und ein durch ein Steuergerät ansteuerbares Tankentlüftungsventil, welches in einer Entlüftungsleitung angeordnet ist, die in ein Saugrohr mündet, sieht vor, dass die Mündung stromaufwärts einer Drosselklappe angeordnet ist. Gewöhnlich mündet die Entlüftungsleitung stromabwärts der Drosselklappe. Aufgrund der einzylindertypischen Druckschwankungen im Saugrohr wird die Komplexität des Systems jedoch erhöht. Bei einer kleinen Abweichung von einer saugsynchronen Ansteuerung kann es dabei zu erheblichen Mengenschwankungen von Zyklus zu Zyklus kommen. Durch die Mündung der Entlüftungsleitung stromaufwärts der Drosselklappe kann dieser Effekt reduziert werden. Vor der Drosselklappe entsteht durch den Volumenstrom, der durch ein Luftfilter geführt ist, nämlich ein Unterdruck, der weniger stark schwangt als stromabwärts der Drosselklappe. Der weniger stark schwankende Unterdruck reduziert die Mengenschwankung von Zyklus zu Zyklus zusätzlich und wirkt sich insbesondere dann sehr vorteilhaft aus, wenn die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils nicht exakt saugsynchron erfolgt. Eine solche Tankentlüftungsanlage vermag daher die Auswirkungen kleiner Abweichungen von einer synchronen Ansteuerung des Tankentlüftungsventils zu minimieren oder sogar zu kompensieren.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem elektronischen Steuergerät ausgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen.
Die Erfindung umfasst außerdem ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist, sowie ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Tankentlüftungsanlage, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt;
2 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Tankentlüftungsanlage und
3 verschiedene Saugrohrdrücke über der Kurbelwellendrehzahl einer Einzylinder-Brennkraftmaschine.
Eine als Ganze mit 100 bezeichnete Tankentlüftungsanlage umfasst einen Aktivkohlefilter 105, der Kohlenwasserstoffe adsorbiert, die aus einem Kraftstoff in einem Tank 102 ausgasen. Eine Entlüftungsleitung 112 führt von dem Aktivkohlefilter 105 in ein Saugrohr 120 einer Brennkraftmaschine, im vorliegenden Fall einer Einzylinder-Brennkraftmaschine 150, die nicht detailliert dargestellt ist. In dem Saugrohr 120 ist eine Drosselklappe 130 angeordnet. Ferner können in dem Saugrohr 120 ein Luftmassenmesser 125 sowie ein Ladeluftkühler 127 angeordnet sein. In der Entlüftungsleitung 112 ist ein Tankentlüftungsventil (TEV) 110 angeordnet, welches von einem elektronischen Steuergerät 170 ansteuerbar ist. Während des Betriebs der Einzylinder-Brennkraftmaschine 150 wird das Tankentlüftungsventil 110 öffnend angesteuert, wobei ein ebenfalls von dem elektronischen Steuergerät 170 ansteuerbares Absperrventil 106 geöffnet ist. In diesem Fall werden die in dem Kraftstofffilter 105 adsorbierten Kraftstoffdämpfe desorbiert und der Verbrennung in der Einzylinder-Brennkraftmaschine 150 zugeführt. Aufgrund der sich einstellenden Druckverhältnisse wird gleichzeitig der Aktivkohlefilter 105 mit Frischluft gespült. Das Öffnen und Schließen des Tankentlüftungsventils 110 erfolgt durch das Steuergerät 170 getaktet, wobei das elektrische Tastverhältnis und die Frequenz so gewählt werden, dass ein gewünschter Regenerierstrom erzeugt wird, der dem Betriebszustand der Einzylinder-Brennkraftmaschine 150 angepasst ist. Die Anpassung des Regenerierstroms erfolgt durch eine geeignete Verschiebung des Ansteuerbeginns und eine Variation der Frequenz (saugsynchron) unter Beibehaltung eines konstanten Tastverhältnisses. Dabei erfolgt das Öffnen des Tankentlüftungsventils 110 saugsynchron so, dass es immer in den Bereich eines Druckunterschwingers, die in 3 schematisch anhand des Saugrohrdrucks über dem Kurbelwellenwinkel dargestellt sind, fällt. In diesem Bereich des Druckunterschwingers liegt ein maximales Spülgefälle vor.
Wie insbesondere 3, die den Saugrohrdruck p_s über dem Kurbelwellenwinkel KW zeigt, zu entnehmen ist, entsteht der Druckunterschwinger 310 im Wesentlichen immer bei nahezu dem gleichen Kurbelwellenwinkel, so dass eine Kurbelwellenwinkel-synchrone Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 110 erfolgen kann. Generell wird das Tankentlüftungsventil 110 so angesteuert, dass die Druckdifferenz bei jedem Zyklus während der Öffnungszeit des Tankentlüftungsventils 110 gleich ist. Würde diese Anpassung/Synchronisation nicht durchgeführt, so schwankte die Menge aus der Tankentlüftung von einer Verbrennung zur nächsten und eine unerwünschte Laufunruhe und unerwünschte schädliche Emission wären die Folge. Durch die saugsynchrone Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 110 bei gleichzeitiger Realisierung eines optimalen Regenerierstroms ergibt sich eine verbesserte Dosierung des Regenerierstroms und eine Spülung des Aktivkohlefilters 105 durch Ausnutzung der Einzylinder-typischen Druckschwankungen im Saugrohr 120. Dies führt zu einer Verbesserung der Laufruhe und zu einer Verbesserung der Emissionen.
Das vorbeschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei der in 1 dargestellten, bekannten Tankentlüftungsanlage zum Einsatz kommen. Es kann aber auch bei einer in 2 dargestellten Tankentlüftungsanlage 101 zum Einsatz kommen, die sich von der in 1 dargestellten Tankentlüftungsanlage nur dadurch unterscheidet, dass die Mündung der Entlüftungsleitung 112 nicht stromabwärts der Drosselklappe 130 angeordnet ist, sondern dass eine Mündung 115 stromaufwärts der Drosselklappe 130 vorgesehen ist. Diese Tankentlüftungsanlage 101 ist besonders vorteilhaft, wenn die Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 110 nicht exakt saugsynchron erfolgt, sondern kleine Abweichungen auftreten. In diesem Fall kann es zu Mengenschwankungen von Zyklus zu Zyklus kommen. Durch die Mündung 115 der Entlüftungsleitung 112 stromaufwärts der Drosselklappe 130 kann dieser Effekt reduziert werden. Vor der Drosselklappe 130 entsteht durch den Volumenstrom durch einen (nicht dargestellten) Luftfilter ein Unterdruck, der weniger stark schwankt als stromabwärts der Drosselklappe 130. Der weniger stark schwankende Unterdruck reduziert die Mengenschwankung von Zyklus zu Zyklus bei nicht exakt saugsynchroner Ansteuerung des Tankentlüftungsventils 110. Das vorstehend erwähnte Verfahren und diese Tankentlüftungsanlage 101 können besonders vorteilhaft kombiniert werden. In diesem Fall wird das Verfahren der saugsynchronen Ansteuerung der Tankentlüftungsanlage 110 bei einer Tankentlüftungsanlage 101, wie sie in 2 dargestellt ist, angewendet.
Das vorbeschriebene Verfahren kann als Computerprogramm implementiert sein, auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden und beispielsweise als Programm in einer entsprechenden Recheneinrichtung, die Teil des elektronischen Steuergeräts 170 ist, ablaufen. Die Implementierung als Computerprogramm und die Speicherung auf einem entsprechenden Speichermedium, das in diesem Falle dann von dem Steuergerät 170 eingelesen werden kann, ermöglicht auch die Nachrüstung an sich bestehender Steuergeräte, da zusätzlicher Hardware-Aufwand nicht notwendig ist.

Claims

Verfahren zur Regenerierung eines Aktivkohlefilters (105) einer Tankentlüftungsanlage (100, 101) eines Kraftfahrzeugs mit einer Einzylinder-Brennkraftmaschine (150), dadurch gekennzeichnet, dass ein Tankentlüftungsventil (110) der Tankentlüftungsanlage (100, 101) saugsynchron angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die saugsynchrone Ansteuerung kurbelwellenwinkelabhängig vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerbeginn in einen Zeitpunkt gelegt wird, bei dem ein vorgebbarer Saugrohrdruck herrscht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Saugrohrdruck ein minimaler Saugrohrdruck ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Tankentlüftungsventil (110) zur Einstellung eines vorgebbaren Regenerierstroms mit einem vorgebbaren Tastverhältnis und mit einer vorgebbaren Ansteuerfrequenz angesteuert wird.
Tankentlüftungsanlage (101) für ein Kraftfahrzeug mit einer Einzylinder-Brennkraftmaschine (150) umfassend einen Tank (102), ein Aktivkohlefilter (105) zur Adsorption der aus dem Tank (102) entweichenden Kohlenwasserstoffe und ein durch ein Steuergerät (170) ansteuerbares Tankentlüftungsventil (110), welches in einer Entlüftungsleitung (112) angeordnet ist, die in ein Saugrohr (120) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (115) stromaufwärts einer Drosselklappe (130) angeordnet ist.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (170), welches eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen.